JP2006082635A - 姿勢制御装置および姿勢制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低速で段差を乗り越える時の車両における乗り心地を向上することである。
【解決手段】 車両Ｖにおける車体姿勢を制御する姿勢制御装置において、車両Ｖの各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と各バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を具備し、いずれか１つバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４へ伝達される力ｆ１の入力に対し、そのバネ上部材Ｂ１に対し対角に位置するバネ上部材Ｂ３とバネ下部材Ｗ３との間に介装されたアクチュエータＡ３に上記力ｆ１と同方向の制御力Ｆ３を出力させるとともに、それ以外のバネ上部材Ｂ２，Ｂ４とバネ下部材Ｗ２，Ｗ４との間に介装されたアクチュエータＡ２，Ａ４に上記力ｆ１と逆方向の制御力Ｆ２，Ｆ４を出力させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、姿勢制御装置および姿勢制御方法に関する。

この種、姿勢制御装置および姿勢制御方法としては、たとえば、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間の四箇所に介装したアクチュエータや緩衝器とを備え、これらアクチュエータおよび緩衝器を、車両の状態量（速度、横加速度等）を検出してスカイフック制御則等に則って制御するものがある（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開平９−１４２１１８号公報（発明の詳細な説明欄，図１） 特開２００１−１０３２４号公報（発明の詳細な説明欄，図１）

上記した姿勢制御装置および姿勢制御方法では、車両のバネ上部材に伝達される振動を低減することができ、これにより、車両における乗り心地を向上することができる点で非常に有用であるが、以下の問題がある。

従来の姿勢制御装置および姿勢制御方法にあっては、車体のバウンス、ピッチ、ロール等の動きに着目した制御が行われるが、低速時の段差乗り越えについての配慮がなされていない。

すなわち、車両が低速走行で段差乗り越えるとき、車体が大きく揺れたり、振動が大きく伝わったりして、車両における乗り心地を著しく損なう問題があった。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、低速で段差を乗り越える時の車両における乗り心地を向上することである。

上記した目的を達成するため、本発明の姿勢制御装置は、車両における車体姿勢を制御する姿勢制御装置において、車両の各バネ上部材と各バネ下部材との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータを具備し、いずれか１つバネ上部材へ伝達される力入力に対し、そのバネ上部材に対し対角に位置するバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と同方向の制御力を出力させるとともに、それ以外のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と逆方向の制御力を出力させることを特徴とする。

また、本発明の姿勢制御方法は、車両における車体姿勢を制御する姿勢制御方法において、車両の各バネ上部材と各バネ下部材との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータの制御方法において、いずれか１つバネ上部材への伝達される力を検出するステップと、その１つのバネ上部材に対し対角に位置するバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と同方向の制御力を出力させるとともに、それ以外のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と逆方向の制御力を出力させるステップとを具備したことを特徴とする。

本発明の姿勢制御装置および姿勢制御方法によれば、スカイフック制御等では実現できなかった低速走行時の段差乗り上げ時における車体の振動を抑制でき車両における乗り心地を格段に向上することができる。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、本発明の一実施の形態における姿勢制御装置が具現化した車両の概念図である。図２は、姿勢制御装置の制御処理手順を示すフローチャートである。図３は、車両が段差に向って進行する状態を示す図である。図４は、車両が段差に乗り上げたときの各アクチュエータにおける制御力の方向を示す図である。図５は、漸減される制御力と時間との関係を示した図である。図６は、アクチュエータの概念図である。

図１に示すように、一実施の形態における姿勢制御装置Ｇは、車両Ｖのバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４および緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４および懸架バネＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の発生制御力を制御するコントローラＣとを備えており、いわゆるサスペンション装置として構成されている。

そして、この車両Ｖにあっては、図１に示すように、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４はそれぞれが車体に連結され、各懸架バネＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によって上記車体は弾性支承され、さらにバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、バネ要素としてのタイヤＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４によって支承されている。

なお、上記バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４およびバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、それぞれ車両Ｖに対し、バネ上部材Ｂ１およびバネ下部材Ｗ１は左前部とされ、バネ上部材Ｂ２およびバネ下部材Ｗ２は左後部とされ、バネ上部材Ｂ３およびバネ下部材Ｗ３は右後部とされ、バネ上部材Ｂ４およびバネ下部材Ｗ４は右前部とされている。

以下、詳細に説明すると、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、コントローラＣからの制御信号により図１中上下方向へ制御力を発生可能であり、具体的には、たとえば、図示はしないがシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、ピストンに連結されシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画された一対の作動室と、液圧源と、液圧源と作動室との間に設けられ液圧源と各作動室とを選択的に連通しかつ液圧を制御可能なバルブとを備えて構成されればよく、このバルブをコントローラＣで制御することによりアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の発生制御力を制御可能なようになっている。

他方、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、公知のものを使用すればよく、具体的に図示はしないが、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、ピストンに連結されシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画された一対の作動室と、ロッドがシリンダ内に出没する際に各作動室内で過不足となる体積分の液体量を補償するリザーバと、各作動室およびリザーバを連通する通路と、通路の途中に設けた減衰力発生要素とを備えてなり、液体が上記減衰力発生要素を通過する時に生じる圧力損失に見合った減衰力を発生するものであり、いわゆるパッシブダンパとして構成されている。

つづいて、コントローラＣについて説明すると、コントローラＣは、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に取り付けた各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の加速度を検出する加速度センサａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４が出力する信号を処理して、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に発生させる制御力を演算し、さらに、その演算結果に基づいて各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を制御することができるようになっている。

このコントローラＣとしては、具体的に図示はしないが、たとえば、加速度センサａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、低周波及び高周波成分をカットするバンドパスフィルタと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し制御力を演算し、この演算結果に基づいて各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。

つづいて、上記した制御処理手順について、図２に基づいて説明する。図２の制御処理手順は、ステップＰ１で、まず、加速度センサａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４で各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に作用するバネ上加速度ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を検出する。

そして、ステップＰ２へ移行し、このステップＰ２では、上記バネ上加速度ａ１，ａ２，ａ３，ａ４と、あらかじめ計量しておいて各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上質量ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４とから各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４にそれぞれ作用している、すなわち、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４にそれぞれ伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を演算する。

つづいて、ステップＰ３では、上記コントローラＣは、演算された上記力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４に基づいて各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に発生させるべき制御力を演算する。

ここで、アクチュエータＡ１に発生させる制御力Ｆ１は、バネ上部材Ｂ２へ伝達される力ｆ２に対しては、その反対方向で力ｆ２と同じ大きさの力とされ、バネ上部材Ｂ３へ伝達される力ｆ３に対しては、その同じ方向で力ｆ３と同じ大きさ力とされ、さらに、バネ上部材Ｂ４へ伝達される力ｆ４に対しては、その反対方向で力ｆ４と同じ大きさの力とされ、結果的に、これらの各バネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に伝達される力ｆ２，ｆ３，ｆ４にそれぞれ対応して制御力Ｆ１を発生させるため、仮に力ｆ１が図１中上向きを正の値とすると制御力Ｆ１＝−ｆ２＋ｆ３−ｆ４で演算される。

アクチュエータＡ２に発生させる制御力Ｆ２は、バネ上部材Ｂ１へ伝達される力ｆ１に対しては、その反対方向で力ｆ１と同じ大きさの力とされ、バネ上部材Ｂ３へ伝達される力ｆ３に対しては、その反対方向で力ｆ３と同じ大きさの力とされ、さらに、バネ上部材Ｂ４へ伝達される力ｆ４に対しては、その同じ方向で力ｆ４と同じ大きさ力とされ、結果的に、これらの各バネ上部材Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４に伝達される力ｆ１，ｆ３，ｆ４にそれぞれ対応して制御力Ｆ２を発生させるため、制御力Ｆ２＝−ｆ１−ｆ３＋ｆ４で演算される。

アクチュエータＡ３に発生させる制御力Ｆ３は、バネ上部材Ｂ１へ伝達される力ｆ１に対しては、その同じ方向で力ｆ１と同じ大きさ力とされ、バネ上部材Ｂ２へ伝達される力ｆ２に対しては、その反対方向で力ｆ２と同じ大きさの力とされ、さらに、バネ上部材Ｂ４へ伝達される力ｆ４に対しては、その反対方向で力ｆ４と同じ大きさの力とされ、結果的に、これらの各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４に伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ４にそれぞれ対応して制御力Ｆ３を発生させるため、制御力Ｆ３＝ｆ１−ｆ２−ｆ４で演算される。

アクチュエータＡ４に発生させる制御力Ｆ４は、バネ上部材Ｂ１へ伝達される力ｆ１に対しては、その反対方向で力ｆ１と同じ大きさの力とされ、バネ上部材Ｂ２へ伝達される力ｆ２に対しては、その同じ方向で力ｆ２と同じ大きさ力とされ、さらに、バネ上部材Ｂ３へ伝達される力ｆ３に対しては、その反対方向で力ｆ３と同じ大きさの力とされ、結果的に、これらの各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ４にそれぞれ対応して制御力Ｆ４を発生させるため、制御力Ｆ４＝−ｆ１＋ｆ２−ｆ３で演算される。

すなわち、たとえば、１つのバネ上部材Ｂ１に力ｆ１が伝達され場合、バネ上部材Ｂ１に対し対角に位置するバネ上部材Ｂ３とバネ下部材Ｗ３との間に介装されたアクチュエータＡ３の制御力Ｆ３は上記力ｆ１と同方向で同じ大きさの力となり、それ以外のバネ上部材Ｂ２，Ｂ４とバネ下部材Ｗ２，Ｗ４との間に介装されたアクチュエータＡ２，Ａ４の制御力Ｆ２，Ｆ４は上記力ｆ１と逆方向で同じ大きさの力となり、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が発生すべき制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４に基づいてここ演算されることになる。

さらに、ステップＰ４に移行し、コントローラＣは、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に対しステップＰ３で演算された制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を発生させるべくバルブを制御する。

たとえば、図３にしめすように、車両Ｖが段差１に向って斜めに侵入し右前輪のみが段差１に乗り上げると、バネ上部材Ｂ４に力ｆ４が上向きに作用し伝達され、この力ｆ４に基づいて各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に発生させるべき制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が演算され、図４に示すように、各制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、Ｆ１＝−ｆ４、Ｆ２＝ｆ４、Ｆ３＝−Ｆ４、Ｆ４＝０となる。

すると、車両Ｖのバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４には、図示したような力ｆ４および制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が作用するが、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が連結された車体ＢＤとして捕らえたときには、図４中上向きの力ｆ４および制御力Ｆ２の合力と図４中下向きの制御力Ｆ１，Ｆ３の合力は釣り合い、さらに、車両Ｖの車体ＢＤにロールおよびピッチを及ぼすモーメントも釣り合うので、車体ＢＤは、振動せず静止状態を保つこととなり、これにより、低速で段差を乗り越える時の車両における乗り心地を向上することである。

上記したところでは、右前輪のみが段差１に乗り上げた場合について説明したが、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４のそれぞれに対応して、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を発生させることで上記した以外の状況でも車体ＢＤに振動が作用させないようにすることが可能となるのであるが、ただし、車両Ｖが段差１に対し直角に侵入する場合、すなわち、右前輪および左前輪が段差１に乗り上げたときには、演算される制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は全てゼロとなってしまい姿勢制御ができなくなってしまう。

この姿勢制御ができなくなってしまう場合には、コントローラＣに、上記姿勢制御に並行させて、車体ＢＤの振動抑制制御であるスカイフック制御やアクティブ制御による制御力を同時に演算させておき、上記姿勢制御で演算される制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４とスカイフック制御やアクティブ制御による制御力を足しこんで各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を制御することで上記不都合を回避することが可能である。

つまり、一実施の形態における姿勢制御にあっては、車体ＢＤの振動を抑制する制御であるため本発明にかかる姿勢制御の制御指令と、同じ車体ＢＤの振動を抑制する制御であるスカイフック制御およびアクティブ制御の制御指令とは、その制御指令同士がアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を全く逆方向の制御力を出力させる指令となることはなく互いに干渉する事が無いので、上記した左右輪が同時に同じ高さの段差を乗り上げたときには、スカイフック制御やアクティブ制御のみが行われることで車体ＢＤの振動を抑制でき、他方、１輪のみの乗り上げに対しては一実施の形態における姿勢制御を行うことが可能となり、これにより、いかなる状況下においても車両における乗り心地を向上することが可能となる。

ここで、ステップＰ４での制御により車体ＢＤを静止状態とすることが可能であるが、急激に各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が発生した制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４がゼロとなってしまうと、車体ＢＤに振動が伝達され車両における乗り心地が悪化してしまいかねない。

そこで、上記段差１の乗り上げ時の制御が行われた後に、ステップＰ５に移行し、ステップＰ５では、車体ＢＤが懸架バネＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のバネ力のみで支承される状態とするまで、すなわち、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が発生した制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４がゼロとなるまでの制御が行われる。

このステップＰ５では、コントローラＣは、別途車両Ｖに搭載してある車速センサ（図示せず）で検出した車速ｖから上記ステップＰ４で各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に出力させた制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を、ゼロに戻すまでの所要時間を決定し、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を制御する。

なお、各加速度センサａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４の信号もしくは各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４への制御指令信号にハイパスフィルタを通過させて制御を行う場合には、所要時間に換えてハイパスフィルタの一時遅れ要素としての時定数を上記車速ｖに基づいて決定すればよい。

そうしておくことにより、段差乗り上げによる力の入力は、略インパルス入力であるので、図５に示すように、ステップＰ４でアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に発生させた制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、決定された時定数で漸減されて所要時間経過後にはゼロとなる。

すなわち、この場合は、コントローラＣは、所要時間で制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４がゼロとなるように時定数を決定すればよい。

上記ハイパスフィルタは、図示はしないが、コンデンサと抵抗との組み合せによるアナログ電子回路として構成される場合、抵抗を可変抵抗、たとえば、電子ボリュームやポテンショメータ等とすることによって時定数を変化させることができ、また、各信号をコントローラＣに格納されるソフトウェアで時定数を変化させてハイパスフィルタ処理するとしてもよい。

また、所要時間の決定に際しては、車速ｖが低速の場合には、車両における乗り心地を損なわない程度充分な時間をかけて各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が発生した制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４がゼロまで漸減するとよく、時定数で制御する場合には、この場合、時定数は大きな値とされる一方、車速ｖが比較的速い場合には、操縦安定性の観点からあまり長時間かけて制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を漸減することは好ましくないので所要時間を短くするようにし、時定数で制御する場合には、この場合時定数は小さな値を採るように制御されるが、具体的には、車両の諸元、アクチュエータ、緩衝器、懸架バネの諸元から車速ｖに対する最適な所要時間もしくは時定数をマップ化しておき、コントローラＣに車速ｖからマップ演算を行わせ、所要時間もしくは時定数を演算可能なようにしておくとよい。

なお、上記したところでは、ハイパスフィルタの時定数を変化させて制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を漸減させるとしているが、速度ｖに応じた制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の漸減をマップ化しておき、その速度ｖに応じてマップ演算により制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を漸減させてもよく、また、都度速度ｖの大きさに応じて演算処理して制御力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を漸減させるとしてもよい。

また、たとえば段差１の先が急激な上り坂となっている場合には、段差１に乗り上げた車輪における緩衝器は縮み続けることとなり、ストロークの限界となってしまい、緩衝器がいわゆる底付きして車体ＢＤに衝撃を与えてしまうこととなるので、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のストロークを把握できるように、ストロークセンサを設けておき、ストロークの限界となることを検知した場合に、コントローラＣに短時間で本発明の姿勢制御をフェードアウトさせ、換わりにスカイフック制御等をフェードインさせるようにすれば、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の底付きによる衝撃を回避することができ、車両における乗り心地を向上することが可能となる。

以上、上記したように一実施の形態における姿勢制御装置および姿勢制御方法によれば、スカイフック制御等では実現できなかった低速走行時の段差乗り上げ時における車体ＢＤの振動を抑制でき車両における乗り心地を格段に向上することができる。

ここで、一実施の形態における姿勢制御と、スカイフック制御とが互いに干渉しない事について１輪のみが段差１に乗り上げた状態を用いて詳しく説明すると、上述したように、１輪のみが段差１に乗り上げたときには、車体ＢＤは略静止状態を保つこととなり、そうすると、スカイフック制御はバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の加速度の情報でアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を駆動する制御であるからそのスカイフック制御における制御指令による制御力は全てのアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４においてゼロであり、一実施の形態における姿勢制御とは干渉しない。

また、段差乗り上げ後における姿勢制御指令では、制御力を徐々に漸減していくこととなるが、スカイフック制御を行った場合では制御力をゼロとするまでの時間は上記姿勢制御指令によるものより早くなることが通常であるから、上記制御力がセロとなるまでの時間が長くなる本姿勢制御指令によるアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４制御の方がスカイフック制御より支配的となるため、ここでも上記干渉がないことがわかる。

つまり、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の振動を抑制する制御と本姿勢制御とを組み合せることで、本姿勢制御の欠点も補うこともできるのである。

つづいて、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の構成についてであるが、上述したところでは、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を液圧式のものとして説明したが、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を以下のように構成するとしてもよい。

このアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、図６に示すように、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、運動変換機構Ｈの回転側に連結されるモータＭとで構成されている。

以下、詳しく説明すると、運動変換機構Ｈは、ボール螺子ナット１１と、ボール螺子ナット１１内に回転自在に螺合される螺子軸１２とで構成されており、この螺子軸１２の図１中上端は、モータＭの出力シャフトたるシャフト１３に連結されている。なお、上記螺子軸１２とモータＭのシャフト１３は一体成形されてもよく、また、遊星歯車等を介して連結して螺子軸１２の回転を増速または減速させてシャフト１３に伝達させるとしてもよい。

また、ボール螺子ナット１１は、筒１５の上端内周に嵌着されており、この筒１５の下端側に設けてあるブラケット１６を介して車両のバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に固定されることができるようになっている。

他方、螺子軸１２は、モータＭの外周もしくは上端側に設けられる図示しないマウントを介して車両のバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に連結されることができるようになっており、これにより、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を車両におけるバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に介装することができるようになっている。

したがって、上記ボール螺子ナット１１と螺子軸１２とで構成される本実施の形態における運動変換機構Ｈにあっては、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との直線的な相対移動によりボール螺子ナット１１と螺子軸１２とが軸方向の直線運動を呈し、ボール螺子ナット１１と螺子軸１２の機構により上記直線運動が螺子軸１２の回転運動に変換されるので、螺子軸１２が回転側とされている。

なお、上記したところでは、ボール螺子ナット１１側とバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に螺子軸１２側とバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に連結するとしているが、逆にしてもよいことは勿論である。

また、図示はしないが、螺子軸１２を覆う外筒を設けて、この外筒内に筒１５を摺動自在に挿入しておくとすれば、車両走行中、運動変換機構Ｈへの泥、雨水、飛石等の干渉が防止される。

また、モータＭは、詳しくは図示しないが、ケースと、ケース内に回転自在に支持されたロータと、ケース内周側に取り付けた筒状のステータとからなり、本実施の形態の場合、モータＭは、ロータが出力シャフトたるシャフト１３とシャフト１３の外周側に装着した磁石とで構成され、他方、ステータは電機子とされたブラシレスモータとして構成され、さらに、シャフト１３の上端には、シャフト１３の回転位置を検出するために、たとえば、シャフト１３側に設けた磁石と磁気センサとで構成される回転位置センサＫが設けられている。

なお、回転位置センサＫとしては、上記したもの以外に、レゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の公知のセンサを使用可能であり、また、この回転位置センサＫは、その出力する信号が上記コントローラＣに伝達可能なように、コントローラＣに信号線で結ばれている。

そして、このアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４にあっては、路面から力を受けて車体と車軸とが直線的な相対運動すると、ボール螺子ナット１１と螺子軸１２とが軸方向の直線運動を呈し、この直線運動が上記のように螺子軸１２の回転運動に変換され、この螺子軸１２の回転運動がモータＭのシャフト１３に伝達される。

そして、モータＭのシャフト１３が回転運動を呈すると、モータＭ内の電機子の巻線が磁石の磁界を横切ることとなり、該巻線に誘導起電力を発生させることよりモータＭにエネルギ回生させて電磁力を発生させ、モータＭのシャフト１３に誘導起電力に起因する電磁力による回転トルクが作用し、上記回転トルクがシャフト１３の回転運動を抑制することとなる。

このシャフト１３の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸１２の回転運動を抑制することとなり、螺子軸１２の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット１１の直線運動を抑制するように働き、上記電磁力によって、この場合減衰力として働く制御力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。

このとき、積極的に電機子の巻線に外部電源から電流供給しておくことにより、シャフト１３に作用する回転トルクを調節することでアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の伸縮を自由に制御、つまり、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の発生する制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であり、これによりアクチュエータとして機能することができ、さらに、上述したように、このアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は減衰力をも発揮可能であるので緩衝器としての機能を兼ね備えているのである。

すなわち、このアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、緩衝器としての機能を兼ね備えたアクチュエータであり、上記した一実施の形態における液圧式のアクチュエータと異なり、他に緩衝器を並列させて設ける必要がないから、このアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を採用することにより車両への搭載性を向上することが可能となり、また、液圧源を必要としないので軽量コンパクトである。

ここで、このモータＭを使用したアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４にあっては、バネ上加速度を検出する加速度センサをも省略することが可能である。

ここで、上述の力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は、概ね、該モータＭが発生しているトルクに２πを乗算して螺子軸１２のリードを除した値と、懸架バネＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のストロークにバネ定数を乗算して得られる力と、該モータＭを使用したアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の回転系（モータＭのロータおよび螺子軸１２等）の慣性モーメントにストロークの加速度および４π^２を乗じてリードの値を２回除して得られる値との総和である。

そして、モータＭのトルクはモータＭに流れる電流の値にトルク定数を乗算することで得られ、ストロークは、上述の回転位置センサＫで検出するロータの回転角とリードから得られ、ストロークの加速度は、上記ストロークを２回微分することでえら得られ、さらには、リードの値および回転系の慣性モーメントについてはモータＭおよび螺子軸１２の諸元からあらかじめ得られ、また、モータＭの制御においては電流もしくは電圧センサは必須であるから、特に加速度センサａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４をバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に設けずとも、上記した電流もしくは電圧センサと回転位置センサＫとを用いることによりバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に伝達される力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を把握することが可能である。

この場合には、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の加速度を直接的に検出して力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を把握するのではなく、サスペンションの動きから力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を演算することとなる。

そして、本発明による姿勢制御は、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の振動を抑制する制御であるから、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の加速度の検出精度が悪くなることが想定されるので、サスペンションの動きから力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を演算して制御する方が制御性がよくなり、この点においてもモータＭを利用したアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を採用する利点がある。

また、この場合には、上記制御手順のステップＰ１およびステップＰ２における手順は、上記したモータＭの電流およびロータの回転位置たる回転角の検出と、検出された電流の値とロータの回転角の値との基づいた力ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の演算とに変えればよい。

さらに、ステップＰ４の制御にあたっては、モータＭを使用したアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の場合にあっては、モータＭへ供給する電流を制御することによって行われ、この場合、液圧式のアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に比較して応答性もよいから、制御性も向上することとなる。

なお、上述した運動変換機構Ｈは、ボール螺子ナット１１と螺子軸１２とで構成されるボール螺子機構とされているが、直線運動を回転運動に変換できる他の機構、たとえば、ラックピニオン機構とされてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態における姿勢制御装置が具現化した車両の概念図である。 姿勢制御装置の制御処理手順を示すフローチャートである。 車両が段差に向って進行する状態を示す図である。 車両が段差に乗り上げたときの各アクチュエータにおける制御力の方向を示す図である。 漸減される制御力と時間との関係を示した図である。 アクチュエータの概念図である。

符号の説明

１ 段差
１１ ボール螺子ナット
１２ 螺子軸
１３ シャフト
１５ 筒
１６ ブラケット
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ アクチュエータ
ａｓ１，ａｓ２，ａｓ３，ａｓ４ 加速度センサ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ バネ上部材
ＢＤ 車体
Ｃ コントローラ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 緩衝器
Ｇ 姿勢制御装置
Ｈ 運動変換機構
Ｋ 回転位置センサ
Ｍ モータ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 懸架バネ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ タイヤ
Ｖ 車両
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ バネ下部材

Claims (10)

1. 車両における車体姿勢を制御する姿勢制御装置において、車両の各バネ上部材と各バネ下部材との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータを具備し、いずれか１つバネ上部材へ伝達される力入力に対し、そのバネ上部材に対し対角に位置するバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と同方向の制御力を出力させるとともに、それ以外のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と逆方向の制御力を出力させることを特徴とする姿勢制御装置。
2. 各アクチュエータに路面から入力される力の大きさと同じ大きさの制御力を出力させることを特徴とする請求項１に記載の姿勢制御装置。
3. 各アクチュエータに出力させた制御力を漸減させることを特徴とする請求項１または２に記載の姿勢制御装置。
4. 車両の速度に基づいて制御力を漸減させることを特徴とする請求項３に記載の姿勢制御装置。
5. アクチュエータが、バネ上部材とバネ下部材との直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と、該運動変換機構により変換された回転運動が伝達されるモータとを供えてなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の姿勢制御装置。
6. 車両の各バネ上部材と各バネ下部材との間の四箇所に夫々介装される緩衝器を具備し、各アクチュエータおよび各緩衝器をアクティブ制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の姿勢制御装置。
7. 車両における車体姿勢を制御する姿勢制御方法において、車両の各バネ上部材と各バネ下部材との間の四箇所に夫々介装されるアクチュエータの制御方法において、いずれか１つバネ上部材への伝達される力を検出するステップと、その１つのバネ上部材に対し対角に位置するバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と同方向の制御力を出力させるとともに、それ以外のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたアクチュエータに上記力と逆方向の制御力出力させるステップとを具備したことを特徴とする姿勢制御方法。
8. 各アクチュエータに路面から入力される力の大きさと同じ大きさの制御力を出力させることを特徴とする請求項７に記載の姿勢制御方法。
9. 各アクチュエータに出力させた制御力を漸減させることを特徴とする請求項７または８に記載の姿勢制御方法。
10. 車両の速度に基づいて制御力を漸減させることを特徴とする請求項９に記載の姿勢制御方法。

Images