JP2007223601A - バネ矯正装置を有するサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バネ矯正装置を有するサスペンション装置
【解決方法】サスペンション装置は懸架ポイントと非懸架ポイントとの間に取り付けられた弾性リンク１を備え、上記弾性リンクは主に基準荷重下で所定の長さを有するバネ定数Ｋのバネと、バネ４と並行に動作して上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動きを制御するリバーシブル電気ジャッキ５とで構成される。装置は電気ジャッキを制御するための手段を有し、上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの相対的な変位によって引き起こされる上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化に基づいて、変位の方向に関係なく、まず最初にバネに追従し、その一方で電気ジャッキ５に電気エネルギーを供給して、変位と同じ方向に向かう力を発生させ、その後電気ジャッキ５によって発生された力を緩和して所定の緩和時間内に上記力を打ち消すようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明はサスペンションの分野、特にセダンなどの自動車のサスペンションに関するものである。さらに特定するならば、本発明は２つのポイント（車体またはシャシなどに連結された懸架ポイント、およびホイールキャリヤの一部を構成するポイントのような非懸架ポイント）間の動きを可能にすると同時にサスペンションによって発生される力の懸架ポイントから見た変化を減少させるように働く手段に関する。

車のサスペンションが、車軸のホイール（単数または複数）のシャシに対する（あるいは車体に対する）移動を案内するための設計上の特性を含み、さらにサスペンションにある程度の柔軟性とダンピングとを与える手段を含むことは周知である。利便性のために、後者の手段はバネ機能およびダンピング機能と呼ばれる。
より一般的には、これらの手段はホイールとシャシとの間に存在する動きに作用する。最初に、この明細書では、説明を簡単にするために垂直型と呼ばれる車両サスペンションに対象を絞って説明を行うものとする。当然、この特定の例は本発明の好ましい領域を構成するものではあるが本発明を限定するものではない。
バネは車両と地面との間に十分な間隔を保った状態で車両の荷重を支持するように計算される。ダンピング機能により、サスペンションが路面の凸凹による応力を受けても、タイヤを備えたホイールは路面との接触状態を保つようになっている。接触状態が途切れた時に発生する振動、例えばタイヤが十分な迅速性をもってそれ自身で減衰させることのできないホイールそのものの振動は、衝撃吸収装置によって消滅させられる。

サスペンションのデザインは、矛盾するといわれる２つの目的、つまり快適性とロードホールディングとの間で少なくとも最大限の妥協点を見いだすことを特徴とする。両者のバランスを向上させるために多くの努力が払われてきた。従来技術には、エレクトロニクスの進歩によってその制御が可能になったアクティブまたはセミアクティブと呼ばれるサスペンションが存在する。そのようなサスペンションでは、リアルタイムベースでサスペンションの柔軟性および／またはダンピング特性を変更するために、電気的手段または電気液圧手段によって命令が伝達される。その結果、サスペンションそのものの機能に関与する機械的装置に特徴を変化させるための命令を伝達するために、従来の機械的装置、空気圧式装置または液圧式装置並びに電子制御バルブまたはサーボバルブに、センサと計算手段とを備えた電子調節段階が加わることになる。例えば、衝撃吸収装置のエネルギの散逸量を変化させるためにこの装置のバルブが開閉されるか、あるいはバネ全体の剛性を変化させるために追加のハイドロニューマチック（空液圧）アキュムレータを回路に接続、切断するためにバルブが開閉される。

残念なことに、このことによってサスペンションの基本部品、つまりバネおよび衝撃吸収装置がかなり複雑になる。さらに、サスペンションは車両が直面する路面状況の変化にその特性を瞬間的に適合させることが可能であるのが望ましいにもかかわらず、電子制御バルブまたはサーボバルブはその応答時間のためにサスペンション特性の実際の状態を変化させるまでに遅延を引き起こす。電子制御バルブまたはサーボバルブの使用は、このように技術的な制限を有し、そのため所望の反応速度を達成することができない。百分の一秒以下の応答時間を期待することは困難であると思われる。

そのため、アクティブまたはセミアクティブサスペンションの設計者は次のようなことを期待することのできる調節方法を開発する：サスペンションの制御が車両の速度、ステアリングホイールの角度および／または回転速度、ブレーキ圧および／またはブレーキ圧の上昇速度、並びにアクセルペダルの押し下げ角度および／または押し下げ速度の測定に基づいて行われる。これらのパラメータは、車両挙動を実験的に観察することにより、ドライバの操作によって引き起こされるであろう車体の動きを可能な範囲で予測することを可能にする。
この予測は、ある程度興味深いものではあるが、車両の操作と無関係な妨害、例えば走行中の地面の凸凹によって生じる妨害などを迅速に考慮するには不十分である。従って、サスペンション装置に固有の特性を電気的な方法でより直接的に制御する試みが試されてきた。残念ながら、このような方法で衝撃吸収装置に導入される力を変化させることの可能な技術はほとんど存在しない。さらに、電気回路、電圧または電磁場を利用してバネの堅さを直接調節する簡単な方法も知られていない。さらに、サスペンションが基本的にバネを含むことは依然として事実である。従ってさらに、運転上の安全性、つまり操作性能（従って極限状態のもとであってもホイールと地面とが常に接触していること）を維持しながら快適性を向上させるために、バネ機能を操作することができるようにするのが望ましい。
さらに、電気的制御により適したサスペンション操作手段を採用する試みが既になされている。

下記文献には、車両のホイールの動きを制御するために空気式バネと並行して作用する電気アクチュエータが記載されている。
米国特許第５，０６０，９５９号明細書

しかしながら、この制御は力および位置を感知するための多数のセンサを利用するもので、そのために実際の使用は幾分困難である。さらに、電気アクチュエータはサスペンションのリバウンドフェーズにおいてサスペンションの変位に反発し、常に一般的な衝撃吸収装置として挙動することが判っている（リバウンドはホイールキャリヤがシャシから離れる方向に移動することである）。
この方法は車両快適性を向上させる上では満足いくものではない。

従って従来技術では、制御パラメータの選択、および車両の姿勢を正しく決定するために必要と思われる多くの信号の正しい使用という問題に直面した。電気制御の進歩によって過去数年間に車両サスペンションの分野における進歩の望みが生じてきてはいるものの、アクティブサスペンションの特性をマスターするには依然として問題が残されている。

本発明は、従来型の衝撃吸収装置は常に快適性を損なうものであるという見地に基づき、サスペンションのダンピングをより精密に制御する試みを不要にする方法を提案するものである。

本発明のサスペンションは、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動作範囲（車体と車軸との間の空間）を制御するものであって、上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間に設置されて上記ポイント間に所定公称値の吊り上げ力を加えるように構成された弾性リンクを備える。弾性リンクは、主にバネ定数がＫで基準荷重下で所定の長さを有するバネ、およびバネと並行して動作するリバーシブル電気ジャッキで構成される。
本発明のサスペンション装置は、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動作範囲を制御するもので、上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間に設置された弾性リンクを備え、この弾性リンクが主にバネによって構成されて且つバネと並行して動作して上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動きを制御するリバーシブル電気ジャッキを備えており、上記装置が電気ジャッキを制御するための手段を備え、懸架ポイントと非懸架ポイントとの相対的な変位によって引き起こされる上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化に基づいて、変化の方向に関係なく、まず最初にバネの変形つまり路面の輪郭に追従する一方、電気ジャッキに電気エネルギーを供給して変位と同じ方向に向かう力を発生させ、その後電気ジャッキによって発生された力を緩和して所定の緩和時間内に上記力を打ち消すようになっている。

電気ジャッキの役割は主に、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化の方向（バウンドまたはリバウンド）に関係なくバネがこの変化にできるだけ正確に追従するようにすることにある。この状態が達成されれば、車体に作用する力の変化はゼロである。力に変化がなければ、加速度は存在せず、従って車体が垂直方向に運動することがなく、快適性が向上する。電気ジャッキの制御により、サスペンションを能動的に制御することが可能になる。実際、電気ジャッキは常にバネ矯正装置として機能して、外部からの妨害によってバネを介して懸架された質量にかかるであろう力の変化を急進的に制限する。このバネ矯正装置の機能は、妨害に応答してバネが自然に発生させる反力を、最大限の心地よさを達成するための矯正技術を適用することによって変化させることにある。バネ矯正装置は、サスペンション全体の剛性をリアルタイムベースで変化させて、ゼロスロープバネによって提供されるであろう理想的な状態に近付けることができる。

１つの実施例によれば、本発明は車両の静的荷重を支持するような寸法を有する従来型のバネを使用することができる。この特定のケースでは、Ｋの値は一定である。バネは車体に作用する反力を発生させる。バネによって、数学的に平坦な地面上および車両の操作に起因する妨害が全く存在しない状態では、車両の荷重を支持するため、従って車体の状態および調子を維持するために電気ジャッキを作動させる必要は全くない。従ってサスペンションは平衡状態では全くエネルギーを消費しない。
非常に優れた運転快適性を提供するために、車体は凸凹の路面を走行している時もできるだけ垂直方向の加速度を受けないのが望ましい。換言するならば、地面から車両にかかる力が車両本体に対するホイールの位置と無関係であるのが望ましい。本発明の原理は、バネと並行して動作する電気ジャッキを用いて、電気ジャッキによって発生される力により、バネによる反力を永続的に矯正することにあり、この電気ジャッキによって発生される力は、サスペンション全体の車体に対する反応の変化ができるだけ少ないことを示す大きさを有する。換言するならば、バネと矯正装置の複合効果によって生じる全体の特性が常にバウンドとリバウンドの双方においてゼロスロープバネの特徴である傾向を有する。この場合、デバイスは純粋な輪郭追従システムとして機能する。Ｋをバネ定数の瞬間的な値とし、Ｚを懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化とするならば、電気ジャッキへの電力供給は力Ｆ＝ＫＺを発生させるようなものである（つまり、力はバネ定数と距離の変化との積に比例するもので、必要ならば、非懸架重量の慣性を考慮する項を追加することが可能であるが、この項は二次の項であって当然上記慣性が弱ければ弱いほど無視し得るものになる）。従って電気ジャッキが変位を追従するフェーズでは、電気ジャッキはこの距離の変化に起因するバネによって印加される力の変化を補償し、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対的位置を上記外部からの応力によって与えられた状態に保持するようになっている。
上記追従動作の際にサスペンションが矯正を行わなかったならば、サスペンションは不安定になろう。なぜなら、サスペンションはそれ自身を車両の静的荷重の変化に正しく適合させることができないか、あるいは路面の輪郭レベルが永続的な変化に準じて静的荷重によって定義されるバネの平衡位置を見いだすことができないからである。さらに、電気ジャッキにおける力Ｋを保持するために常にエネルギーを消費することになろう。従って電気ジャッキ内で発生する力の緩和を導入するのが有利である。この緩和は純粋な輪郭追従反応よりもはるかに大きい時定数をもって起こる。その結果電気ジャッキは常にその初期状態に戻る傾向を有する。
以下添付した図面を参照しながら実施例を挙げて説明することにより、本発明がより明かに理解されよう。これら実施例は本発明を限定するものではない。

図１は、ホイール２と車体３との間に設置された４つの弾性リンク１を有する車両を示す。弾性リンクはそれぞれ平行に設置された一本のコイルバネ４と電気ジャッキ５とを備える。電気ジャッキ５はスリーブ５１内で摺動するラック５０で構成される。電気モータ５２はそのハウジングによりスリーブ５１に取り付けられている。モータのロータにはピニオン（図示せず）が取付られて、ラック５０と噛み合っている。
本発明の特に有利な態様によれば、永久磁石を有するインダクタを備えた同期自動制御型電気モータ５２（電子整流モータ）を使用する。この種のモータは、その設計中に、用途に関係なく制御を実行するために用いられるロータ位置のセンサを有する。この用途に用いる場合、これらセンサは実際にホイール２と車体３との間の距離の変化を測定する。モータ５２に備えられたセンサ以外のセンサを全く用いずに１つのホイールのサスペンションを独立に制御することができる。電気ジャッキ内で発生される力ＦがＺ（上記距離の変化）に比例することは既に述べた。上記のように電気ジャッキ５で所定の力を得るには、モータが特定のトルクを発生させねばならないことが周知である。トルクがモータに供給される電流に比例することも周知である。従って所定の力を得るための制御は、モータに供給される電流を制御することに事実上等しい。

モータ内部のセンサから送られて来る情報はユニット５５に到達し、チャネル５３を介してホイールが個々に制御される。ユニット５５は、電流供給ユニットと、選択された制御方法（つまり輪郭追従装置としての最初の挙動であって、それによって電気ジャッキ５は力を発生させ、その後電気ジャッキ５の力の緩和が起こる）に応じてモータ内部の上記センサから送られて来る情報を使用する電子手段含む。つまり、ユニット５５は電気ケーブル５４を介してモータ５２に適当な電流を供給する。その後モータが適切な方向に力を発生させる。
電気ジャッキ５の制御を説明するために、まず最初に車体が全く動かない状態、つまりホイールからいかなる応力が加えられても垂直方向の加速度を受けない状態を作ろうとしているものと仮定しよう。実際にはホイールが障害物（路面上の隆起を構成する平坦でない場所など）に出くわすと、ホイールが先に上昇し、車両本体はその慣性によってこのホイールの上昇に追随することになる。ホイールと車両本体またはシャシとの間の距離が検出されるや否や、電気ジャッキが操作されてバネを圧縮すると同時にそのために必要なエネルギーを消費する。全てのことが、あたかも電気ジャッキがホイールの上昇運動に追従するかのように行われる。この電気ジャッキの反応は非常に迅速にすることができる。それはわずかに電気ジャッキに必要な電流を発生させる時間、つまり１ミリ秒オーダーに加えて制御ユニット５５の計算時間を必要とするのみである。当然、車体とホイールとの間の距離が増加する傾向にあれば、電気ジャッキは上記の状況とは反対に、ホイールを車体から引き離す動きに貢献するように動作し、恐らくはこのために必要なエネルギー、つまりホイールを例えばわだちの底部に押し付けるために必要なエネルギーを消費する。この電気ジャッキの反応を路面輪郭追従反応、つまり懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動きに追従する反応と呼ぶことにする。

図２（ａ）および３（ａ）は、路面の輪郭を示す。水平軸「ｄ」は路面に沿った変位を意味する。直線である水平軸は路面の平均レベルによって決定される基準値を示す。垂直方向の軸「Ｌ」はこの平均レベルからの距離を示す。従ってこのグラフでは、曲線は路面に沿った進行方向に対して路面の正確な位置の変化を表している。図２（ａ）は車両が横断するのに数秒を要するであろう非常に長い凸部を示す。図３（ａ）は隆起とわだちとを示す。図２（ｂ）および３（ｂ）では、水平方向の軸は図２（ａ）および３（ａ）と同じであり、垂直方向の軸「Ｚ」は懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対的な変位を表し、この変位は、サスペンションのバウンド（ホイールがシャシに近づく運動）についてはマイナス、リバウンド（ホイールがシャシから離れる運動）についてはプラスと仮定されている。図２（ｃ）および３（ｃ）では、水平方向の軸は図２（ａ）および３（ａ）と同じであり、垂直方向の軸「Ｆ」は電気ジャッキ５によって供給される力を表し、この力は、バネ４の伸長についてはプラス、バネ４の圧縮についてはマイナスと仮定されている。

図２の左側では、ホイールが障害物に出会うや否や電気ジャッキ５内部に力が発生してこれがバネ４を圧縮し、それによって地面の平均レベルに対する車体３の高さを全く変化させることなくホイール２が障害物を越えることが可能になることが理解される。このフェーズでは懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対位置が追従される。少なくとも追従反応開始時には、電気ジャッキ５がこの運動を過度に補償するように制御して、検出に起因する遅延を打ち消すことができる。しかしながらこの遅延は、アクティブまたはセミアクティブ液圧式または空気式サスペンションの電子制御バルブまたはサーボバルブの反応時間よりも少なくとも１桁小さいことに注意されたい。

次に、電気ジャッキ内で発生された力が緩和される。図２には、水平軸ｄに沿って連続的に移動しながら、ホイール２が平坦でない場所に来るや否や電気ジャッキ５の力が時定数に従ってゼロに戻ることが示されている。この時定数は、それによって生じる懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対位置の変化が、快適性を損なわないように十分ゆっくりと車体を上方に移動させてバネ４の平衡位置（これは車両の静的荷重の関数である）に戻るように選択される。

図２の右側では、ホイール２が同じ大きさの平坦でない領域から降りる時に何が起こるかが示される。この機能は原則的に対称である。電気ジャッキ５によって、ホイール２は強制的に地面に対して平らな状態に保たれ、バネ４を伸長する力が発生される。つまりバウンドの場合と同様、電気ジャッキはバネ４を平衡位置（車両の静的荷重によって決定される）から離れる方向に移動させ、ホイール２を押して、ホイールを轍または平坦でない場所の底部まで降下させる。
続いて（これも初期応力がバネ４を過度に圧縮した時に起こる現象と反対であるが）、バネ４の伸長が解除された後、電気ジャッキ５内で発生された力が緩和される。図２には、水平軸ｄに沿って連続的に移動しながら、ホイールが平坦でない領域の底部に来るや否や、電気ジャッキ５の力が同じ緩和時定数に従ってゼロに戻り、快適性を損なわないように十分ゆっくりとバネ４の平衡位置（車両の静的荷重の関数である）に戻る。

「輪郭追従」フェーズ、続いて緩和中に特に目立つ挙動の複合効果により、サスペンションは路面の凸凹を吸収し、一定量の電気エネルギーを消費する一方、電気エネルギーの消費がゼロである初期平衡状態へと連続的且つ徐々に戻る傾向を示す。
図３では、路面輪郭の変化が余りに迅速に戻るために緩和現象が起こる時間がない。システムは純粋な輪郭追従システムとして動作する。
制御ユニット５５はこの制御法を実行するための適当なプログラムを備えた計算手段を含む。バネ定数Ｋの値はユニット５５に記憶され（ここではこれは定数である）、上記ユニット５５はモータの内部センサからチャネル５３を介して瞬間的に測定された電気ジャッキの位置「Ｚ_im」に関する情報を受ける。ユニット５５は、例えば比較的長い時間（例えば１０秒オーダー）に渡ってＺの値を平均することにより、Ｚ₀で表される平衡位置（バネ４の力が正確に車体の静的荷重を補償する位置）を連続的に計算する。Ｚ_imとＺ₀の情報に基づき、即座に平衡位置からの距離Ｚを導くことができ、さらに印加すべき力Ｆを計算することができ、それによってモータ５２に供給すべき電流を即座に決定することが可能になる。ユニット５５は所定のサンプリング時間（例えば２ミリ秒おき）に従って常に印加すべき力Ｆを計算する。連続的な再計算の最中にユニット５５は力の緩和を導入し、これは、結果的にその前の妨害によって生じた力の割合を徐々に低下させるという条件で、種々の方法によって行うことができる。

特定の方法を以下に説明する。読者は図４を参照されたい。図４はこの特定の方法の１つの特徴を示したものである。図４の左側では、入力位置に、モータに組み込まれたセンサによって測定される変数Ｚ_imが示されている（瞬間的な位置Ｚ_im）。機能ブロック７０は平衡位置Ｚ₀を（上記のように）計算する。Ｚ_imとＺ₀とを比較することにより、変数Ｚを得る（その前の平衡位置からの距離）。
ジャッキの力を緩和させるために、上記制御手段が電気ジャッキ５による上記距離の変化の追従の減衰を導入するような構成にすることができる。変化の追従における減衰はダンピング機能の形態を取ることができる。輪郭追従システムとして制御はこれほど純粋ではない。部分的且つ次第に、ジャッキは衝撃吸収装置の機能を引き受ける。しかしながら、従来型の受動的サスペンションの場合とは異なり、初めにサスペンションの動きに抗するダンピングは存在しない。なぜなら、全く反対に、電気ジャッキがバネそのものの反応を打ち消すからである。

従って目的とするところは、電気ジャッキが純粋な輪郭追従装置として機能しないように、つまりホイールとシャシとの間の距離の変化の追従がそれほど正確でなくなるように電気ジャッキを制御することにある。従ってαと呼ばれるリアルタイムベースで調節可能な調節パラメータ（電気ジャッキが距離の変化をできるだけ正確に追従する、部分的にのみ追従する、あるいはこれに抗する）を設定することができる。電気ジャッキの制御機能は上記パラメータをリアルタイムベースで調節し、車両の快適性を最適化する。
従って例えば、非懸架質量の慣性を再び無視するならば、電気ジャッキによって発生される力Ｆは下記法則に従って制御することができる：
Ｆ＝［α・Ｋ・Ｚ］−［（１−α）・Ｃ・ｄＺ／ｄｔ）］
ここで、Ｋはバネ定数、Ｚは懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化、Ｃはダンピング係数、αはサスペンションを純粋なバネ追従装置として機能する状態（α＝１）から純粋な衝撃吸収装置（α＝０）まで調節するための調節パラメータである。パラメータαは緩和フェーズでは１未満の値を取る。これらの値は緩和にとって望ましい時定数の関数としてリアルタイムベースで調節される。緩和終了後、パラメータαは値１に戻り、純粋な輪郭追従装置として路面からの新規応力に応答する用意が整う。

図４はパラメータαのリアルタイムベースの算出を具体的に示している。変数Ｚ（その前の平衡位置からの距離）に基づいて、１つ以上の処理段階を行い、それによってパラメータαに作用することが可能になる。
これら処理段階のうちの１つは緩和に関するものである。上記緩和がいかにして行われるかを具体的に示すために、サスペンション制御の稼働中に車両の静的荷重が変化する場合について検討を行う（例えばエンジン稼働中に新たな乗客が乗り込む場合）。変数Ｚに基づいてユニット７１は平均値Ｚ_aを計算し、つまり上記時定数よりもはるかに短い所定時間（例えば１秒オーダーの）に渡ってＺが示した値を計算し、ユニット７１がＺ_aがゼロからずれていることを見いだしたならば、ユニット７１はジャッキ５の力がゼロになるまで１未満のα値（この場合は１よりもわずかに小さいα値が好ましい）を与える。
従ってパラメータαの瞬間的な値は、バネ４がサスペンション装置によって支持される静的荷重をそれ自身で支持する平衡位置からの距離の選択された所定の関数である。この関数の選択により、サスペンションの挙動を調節することが可能になる。

上記によれば、サスペンションは車両によって運搬される荷重に反応する車体の高さの矯正は行わない。高さの矯正を行うには、連続的なエネルギー消費を受け入れて空車荷重を越えた荷重分が電気ジャッキによって支持されるようにしなければならないが、これは本発明の原理とは相いれないものである。のみならず、高さの調節を行わないか、あるいは高さ調節機能を電気ジャッキ以外の装置、つまり大きな時定数で動作し且つ矯正時にのみエネルギーを消費するような装置に譲るのが好ましいと思われる。

しかしながら、本発明の原理により、快適性を損なわずにかなり高いバネ定数Ｋを有するバネを選択することが可能であることに注意されたい。なぜなら、路面のレベルによって発生する垂直方向の加速度がバネによって急激に車体に伝達されるのを電気ジャッキが防止するからである。
それゆえ、車両がその許容可能な最大荷重の影響で降下するのを最小限に抑えるために十分なバネ定数を有するバネを選択することができる。従って本発明は、車体をわずかに低下させるだけでサスペンションの高い快適性を調和させることを可能にするもので、これは高さの矯正なしではこれまで不可能であった。

このサスペンション制御の原理は特に、高い固有剛性を有するタイヤ、例えばＨ／Ｂ比が非常に低いタイヤに好適である。当業者には、この構成が寸法の小さいタイヤ、つまり幅Ｂに対して側方の高さＨがかなり低いタイヤに使用されることが理解されよう。そのようなタイヤは車両に高い反応性を与えるために選択され、快適性に取っては致命的になりがちであることが知られている。本発明の有利な特徴は、上記制御機構を用いて非常に高いレベルの快適性を提供しながらそのようなＨ／Ｂ比の低いタイヤを使用することを可能にする点にある。
いくつかのケース、例えば側方の高さが大きい極度に柔軟なタイヤでは、その振動を吸収するタイヤ自体の能力が不十分であって、その結果タイヤに起因する振動が生じる危険があることは広く周知である。さらに、そのような振動を吸収してタイヤが地面から離れるのを防ぐ（タイヤに起因する振動が続くのを防ぐ）ことが、従来型の衝撃吸収装置の役割である。

本発明は以下のような方法でこの現象に対処することを提案するものである。
タイヤの振動（あるいは地面との関連において発生するもの）の継続は、剛性および非懸架部分の質量の関数である共鳴周波数を有する振動によって特徴付けられることが周知である。非懸架質量の慣性が常に懸架質量の慣性よりも小さいことを考慮するならば、上記周波数、あるいはその周波数付近において車体は不動であると考えることができる。上記周波数あるいはその周波数付近におけるＺの変化はタイヤ共鳴の発生によるものと考えることができる。そのため、ホイール中心の加速度の振幅"ａ_wc"はタイヤの振動（タイヤ共鳴）の振幅を反映する
ものと考えることができる。

処理ユニット７２は信号Ｚの時間に関する微分を行ってａ_wcを得るもので、これはタイヤの動作範囲の推定量である。さらに非懸架質量とタイヤの剛性とを知ることにより、何が正常で何が許容可能で何がａ_wcに適さないかを決定するための所定の基準値を設定することが可能になる。例えばある一定の限界を越えてタイヤが沈下するのを許容することはできない。振幅ａ_wcを上記基準値と比較することにより、１よりも十分に低い値をαに割り当てて（例えば振幅の関数として線形変化則に従って）非懸架質量の振動を迅速に吸収し、上記振幅が許容可能なレベルに戻った時点でその値を１に戻すことができる。
従ってパラメータ痾の瞬間的な値はタイヤの共鳴開始の検出の関数であって、これを制御することにより地面との接触を常に保ち且つ高いレベルの安全性を提供することができる。

快適性を優先してデザインされた非常に柔軟性の高いサスペンションの場合、
一般に極端なロールおよびピッチングが発生し、それによってしばしばサスペンションが動作範囲の限界に近い動作領域に達することがある。従来技術では、このような好ましくない現象はサスペンションロッドの配置を工夫すること、並びにアンチロールバーを用いることによって対処される。
本発明によるサスペンションの場合、動作範囲の限界に近すぎる動作領域に向かって変位するのをふせぐために、上記のようにサスペンションの動作範囲が限界に近づいたことが認められた時にパラメータαを操作することにより、電気ジャッキの追従反応を減衰させることができ、このことは、処理のさらなるオプション領域を構成する。処理ユニット７３は、限界値への接近を感知してパラメータαの瞬間的な値を次のように変化させる。つまり、サスペンション装置が動作範囲の限界に近い動作範囲に向かって変位する時にはαの値を次第にゼロに近付け、限界値から遠ざかる時にはこの値を１に戻す。このオプションは限界値への接近を感知する補助センサを用いて行っても良いことは理解されよう。あるいは、Ｚの分析のみに基づいて行われるおおよその評価に基づいて、さらにサスペンションのわかっている推移を考慮して、限界値への接近を表す信号Ｚ_bを得ることができる。この場合ゼロのエラーが存在するが、この単純化された方法はバネ定数が高い時には十分であることが判っている（荷重を受けても地面との間の隙間がほとんど変化しない、静的荷重の下での高さの変化に関する説明を参照のこと）。

つまり、電気ジャッキ５によって印加される力がその動きと反対の方向を有する機能フェーズが存在する。そのような機能はダンピングに類似であるものの、上記のようなパラメータαの値を選択する上で望ましい減衰比をリアルタイムベースで決定する制御である。この制御はサスペンションの動作条件に依存する。なぜならそれらは車両のロールによって賦課されるからである。それはサスペンションの固有のパラメータ、例えばバウンドとリバウンドとの間の差などには依存しない。
電気ジャッキが導入されて、サスペンションの機能に積極的に参加することから、もはやバネと衝撃吸収装置を区別することはできない。上述のように（高さ矯正に関する部分参照）、車両本体に認められるサスペンションの柔軟性はバネ定数Ｋに直接関連を持たない。同じように、ダンピングの割合は電気ジャッキの制御に依存する。電気ジャッキはバネに対して並行に配置されたアクチュエータであって、そのリアルタイム制御によってその所定の時間におけるサスペンション特性が決定される。

制御ユニット５５（その機能については既に説明した）によって行われる各ホイール２の個々の制御は、本来自然に車両に快適且つ信頼性の高いサスペンションを提供することができる。しかしながら、その他の制御レベルを任意に追加してユニット５５が、適当な場合には、異なるホイール間のサスペンション挙動を連結して車両のロールおよび／またはピッチングの矯正を行うより高度な制御の一部を構成するようにすることができる。この場合、各ホイールの電気ジャッキ５の外側に設置されたセンサ６０、６１、６２（車体に取り付けられた加速度計のような）を使用するか、あるいは車両のドライバの動作を観察して車体の動きを予測する制御方法を採用することができる。必要な計算手段は中央命令ユニット６に設けられ、このユニット６がライン６５を介してユニット５５と情報を交換する。その結果各ホイールの個々の制御手段に作用が及ぼされ、各ホイールの独自の制御手段によって算出された値に関して電気ジャッキによって発生される力が変更される。

最後に、ユニット５５および／または中央ユニット６の誤作動時には各電気ジャッキがそれぞれ安全機能を提供することができるのが望ましいことは明らかである。この場合、モータ５２のインダクタの電源端子が例えば短絡流または適当な散逸を有する抵抗器に連結され、それによってモータ５２が、電流循環によって生じるジュール効果に起因するエネルギーの散逸を伴う発電機として機能することになる。この場合、サスペンションは純粋にパッシブになる。

本発明のサスペンションを備えた車両を示す概念図。 図１のサスペンションの機能を示すグラフ。 図１のサスペンションの機能を示すグラフ。 電気ジャッキの制御の１つの特徴を説明するブロック図。

符号の説明

１ 弾性リンク
２ ホイール
４ バネ
５ 電気ジャッキ
５２ 電気モータ

Claims (10)

1. 懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動作範囲を制御するサスペンション装置であって、上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間に設置された弾性リンク（１）を備え、上記弾性リンク（１）がバネ（４）およびリバーシブル電気ジャッキ（５）を備え、この電気ジャッキ（５）がバネ（４）と並行して動作して上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の動きを制御するようになっており、上記装置が電気ジャッキを制御するための手段を有し、上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの相対的な変位によって起こる上記懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化に基づいて、変位の方向に関係なく、最初にバネの変形を追従し、電気ジャッキに電気エネルギーを供給して変位と同じ方向に力を発生させ、その後電気ジャッキによって発生された力を緩和して所定の緩和時間内に上記力を打ち消すことを特徴とするサスペンション装置。
2. Ｋをバネ定数の瞬間的な値とし、Ｚを懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の距離の変化とするならば、電気ジャッキへの電力供給が力Ｆ＝Ｋ・Ｚを発生させるものであり、電気ジャッキが変位を追従するフェーズでは、電気ジャッキはこの距離の変化に起因するバネ（４）によって印加される力の変化を補償し、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対的位置を上記外部からの応力によって与えられた状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 制御手段が、電気ジャッキ（５）による上記距離変化の追従の減衰を導入することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. αが０〜１の減衰パラメータであって、ジャッキによって発生される力の値がＦ＝［α・Ｋ・Ｚ］−［（１−α）・Ｃ・ｄＺ／ｄｔ）］であり、Ｃがダンピング係数であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. パラメータαの瞬間的な値がタイヤの共鳴開始の検出の関数であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. パラメータαの瞬間的な値がバネ（４）がそれ自身でサスペンション装置によって支持された静的荷重を支持する平衡位置からの距離の関数であって、サスペンション装置が動作範囲の限界に近い機能範囲に向かって変位するに従ってαが０に近づくことを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. パラメータαの瞬間的な値がバネの力の緩和に望ましい時定数の関数であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
8. 電気ジャッキ（５）が永久磁石を有する同期自動制御型電気モータ（５２）を備え、制御手段が、電気モータに組み込まれたセンサから発信される位置変化の測定値に基づいて、懸架ポイントと非懸架ポイントとの間の相対的位置の変化を検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 車両のホイール（２）とホイールが連結されているシャシとの間の垂直方向のサスペンションとして使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のサスペンション装置によってシャシに連結された複数のホイールを含む車両サスペンション装置であって、全体レベルのサスペンション制御を含み、この制御が、車両の姿勢を推定する情報に基づいて、各ホイールの個々の制御手段に作用し、各ホイールの個々の制御手段によって決定されたものに関して電気ジャッキによって発生される力を変化させることを特徴とする装置。

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