JPH02120113A - 車両用電気動力付能動懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、個々の懸架ユニットがモータの１つを懸架ユ
ニツ１−のそれぞれの中に配買した七−夕の使用によっ
て車両の路上車輪及び本体の間に適当な関係を維持する
車両用能動懸架に関する。ここで使用される時、用語「
本体」及び「シＡ７シ」（シャーシ）は通常の統合され
た自動車の車体又は通常のフレーム及び本体の自ＯＪ車
又はその組合せのいずれかを意味する。

従来の技術 永年、−膜内に車両懸架及び特に自動車懸架は、路上車
輪に関する車両本体の運動を制御するばね要素及び減衰
要素の使用によって特徴付けられていた。しかしながら
、一定率の減資及びばね酋素システムの非融通性を考え
ると、設計者は、ばね率、ライド高さ、及び／又は減衰
率が道路入力、車両旋回操縦、車両負荷、及び他の変数
のような基準の結果として変化され得る種々の適応性あ
る制御システムを得ることを求めている。米国特許用４
．３３３．６６８号、同第４．５０６．９０９号、同第
４．５６４，２１５号、同第４，６３５．９５９号及び
同第４．６７３，１９４＠は全で感知される車両動作状
態に応じて減資率を変化させるための非動力式又は低動
力式システムを開示している。同様に、米国特許用４．
１８５．８４５号、同第４．４６６．６２５号、同第４
，５６８．０９６号及び同第４．６３０．８４０号は全
て車両負荷のＭ慢な変化に応じて車両ライト高さを調節
し又は維持するだめのシステムを開示している。

適応性ある懸架は懸架の減衰及びばね率特性を変化する
能力によってライド制御を増大させているが、そのよう
な非動力式システムは一般に路面の不完全性によって並
びに旋回、制動及び加速操縦中に路上車輪及びタイヤ組
立体の刺激から生じる力の入力に反作用することができ
ない、イの結果として、設計者は本体運動を制御するに
充分な強力性を有する動力入力でリアルタイムで道路入
力に応動することができる所ＷＩ能ｆｌｌ懸架を行うこ
とを求めた。ここで使用される時、用語「能動懸架」は
、道路の不完全性、横風、及び車両旋回操縦のような源
から生ずる車両シャシへの力の入力を制御するに充分に
リアルタイムで応答づる周波数応答及び動力出力特性を
有する懸架を意味する。

能りＪ懸架の２つの例が米国特許用４．６２５゜９９３
号及び同第４．６３９，０１３号に示される。′９９３
号特許は、懸架ユニットが路上車輪及びタイヤ組立体対
車両のシルフシの位置を維持するためのｍ動液圧７クチ
ユエータを含むシステムを１ｍ示している。゛０１３号
特許は、可変オフセット気体ばね及び複動液圧７クチユ
エータが豆いに平行に作動される懸架ユニットを開示し
ている。

これらのシステムの両方は、そのような液圧初カシステ
ムが複雑な配管及び弁構成要素を必要とする限り共通の
欠点を有する。更に、与えられた時間に使用するに充分
な液圧エネルギのヘッドを維持するために、機関駆動ポ
ンプが連続的に作動されねばならず、そのためポンプ出
力が必要とされない時でさえも、別の場合には車両を作
動するために使用され得るエネルギを車両機関から抽出
する。最後に、そのような液圧システムは一般的に高い
レベルの不快な騒音放出によって特徴付ｋＪられる。

発明が解決しようとする課題 モータによって動力を作用される電気駆動組立体が路上
車輪を車両のシャシに関して位置決めするに必要とされ
る力の全てを提供する車両用電気動力付能動懸架を提供
することは本発明の目的である。

本発明による電気動力付能動懸架が待機モードで作動す
る間に充分な動力の入力を必要としないことは本発明の
利益である。

ここに説明される懸架ユニットによる電気的エネルギの
機械的エネルギへの変換が既知の液圧式能動懸架装置に
よる液圧エネルギの機械的エネルギへの変換よりも有効
Ｃあるので、本発明による電気動力付能動懸架が同等の
出力の液圧システムよりも少ない動力を消費することは
本発明の更に別の利益である。

本発明による電気動力付能動懸架が機械的エネルギを電
気的エネルギへ変換し且つ電気的エネルギへ戻し、それ
により効率を更に改善する再生動作を可能にすることは
本発明の更に別の利益である。

本発明による電気動力付能動懸架が液圧動力付能動懸架
システムで共通してみられる不利な騒音、振動及び粗雑
さを示さないことは本発明の更に別の利益である。

本発明による電気動力、付能ｆ！Ｉ懸架システムが懸架
システムのコンピュータ制御に一層従うことができ、そ
れが車両機関又は他の原ｉＦｌ！機に対しこのシステム
によって置かれる動力負荷要求を制御する助【プをする
ことは本発明の更に別の利益である。

本発明によるシステムが同様な能力の液圧動力付システ
ムよりも少ないシステム重量を有することは本発明の更
に別の利益である。

非常に小さいシステム応答時間が特定の車両に対するこ
のシステムの同調の一層の融通性を許すことは本発明に
よるシステムの特徴である。

本発明の他の目的、特徴及び利益は本明細丙の読者に明
らかになろう。

課題を解決するだめの手段及び作用 ｉｌＩ両用電気動力付能動懸架け、路上車輪及びタイヤ
組立体と、路上車輪及びタイヤ組立体へ取付けられた一
端及び車両のシャシへ取付けられた他端を有づる電気的
駆動懸架コニットとを具備し、懸架ユニツｊ・が路上車
輪をシャシに関して位置決めするためのモータを具備し
、且つ更にシャシに関する車輪及びタイヤ組立体の垂直
方向移動を制御するようにモータを作動するための制′
ｍ装置を具備する。ここで利用される七−夕は、永久マ
グネットモータ、可変リラクタンスモータ、誘導し一層
、同期〔−タ、又は当業者に知られ且つここの説明で示
唆されるの他の形式のモータからなることができる。

本発明による懸架ユニットの七−夕は回転モータ又はリ
ニアモータからなることができる。リニアモータを採用
した場合には、モータプランジＶｔよ車輪及びタイヤ組
立体と又はシャシと作動上連結されることができ、ステ
ータは残りの栴成要素と作動上連結され、それによりス
テータに関するプランジャの滑り運動がシャシに関する
路上車輪及びタイヤ組立体の垂直方向移動によって行わ
れる。プランジャは永久マグネット、又はシステム制御
装置によって励起されるコイル装置のいずれかを具備す
ることができる。同様に、ステータは永久マグネット又
はコイルミ装置のいずれかを具備することができ、１ラ
ンジヤ又はステータの少なくとも一方が巻かれねばなら
ないことは理解される。好適な実施例では、リニア・モ
ータは巻かれたプランジＶと中空金属ステータとを有す
る誘導モータからなる。代替的に、モータは歯車組を駆
動する回転アーマチュアを有する回転電気モータがらな
り、それによりアーマブーニアの回転運動はシャシに関
する路上車輪及びタイヤ組立体の垂直方向移動に変換さ
れる。匍のように、アーンチュ７は永久マグネット又は
巻線のいずれかからなることができる。本発明による懸
架は制御装置及び電気モータと連結された電気エネルギ
源を更に具備し、それによりエネルギ源はエネルギを第
１の負荷支承装置へ供給すると共にモータが再生動作さ
れる時にエネルギをそれから吸収する。

第２の実施例では、本発明による車両用電気動力付能動
懸架は、路上車輪及びタイヤ組立体と、路上車輪及びタ
イヤ組立体及び車両のシャシの間に介在された第１及び
第２の負荷支承装置を含み、第１の装置が電気動力を作
用される懸架ユニットと、シャシに閏する車輪及びタイ
ヤ組立体の垂直方向移動をｉｔ／Ｉ　ＩＩＩするように
両方の負荷支承装置を作動する制御装置とを具備する。

この実施例による懸架はｔＩＩｌ　ｔｉｌｌ装置と第１
の負荷支承装置とに連結された電気エネルギ源を更に具
備し、それによりエネルギ源はエネルギを第１の負荷支
承装置へ供給し、■つモータが再生動作される時にそれ
からエネルギを吸収する。第１の実施例によるとき、第
１の負荷支承装置で採用される電気モータは歯車組を駆
動する回転アーマチュアを有する回転モータを具備し、
それによりアーマチュアの回転運動はシャシに関する路
上車輪及びタイヤ組立体の垂直方向移動に変換され、第
２の負荷支承装置は七−夕及び歯車組の周りに取付けら
れた流体ばね又は他の形式の調節可能なばねを具備する
。前のように、第１の負荷支承装置はシステムｆｌｉｌ
Ｊ御装置によって作動され且つ車両のシャシ及び車輪及
びタイヤの１ｍに介在された７ランジＰ及びステータを
有するリニア電気モータからなることができ、それによ
りステータに関するプランジャの滑り移動はシャツに関
する路上車輪及びタイヤ組立体の垂直方向移動によって
達成される。最後に、リニアモータは例えば流体ばねを
含むことができる調節可能なばねからなる第２の負荷支
承装置と組合ＩＪ：られることができる。本発明の第２
の実施例のどの形式においても使用されるモータは第１
の実施例と関連して検討される例のどれかからなること
ができる。

本発明による電気動力付能動懸架の第３の実施例は路上
車輪及びタイヤ組立体と、該路上車輪及びタイヤ組立体
及び車両のシャシの間に介在された第１及び第２の負荷
支承装置を含み、第１の装置が電気動力を作用され且つ
第２の装置がコイルばねを含む懸架ユニットと、シャシ
に関する車輪及びタイヤ組立体の垂直方向移動を制御す
るように両方の負荷支承装置を作動する制ｉ装置とを具
備する。

本発明を実７１Ｉ！ツるためにイｊ用な制ｉＩＩ装置又
はシステムは、路上車輪及びシャシを頗す垂直方向間隔
に対応する車両のライド＾ざを決定するための＾さ感知
装置並びに該ライト高さに対応するライト高さ信号を発
生づる装置と、負荷支承装置のそれぞれによって発生さ
れる負荷支承力を感知し且つ該ツノに対応する信号を発
生ずる負荷感知装置とを貝Ｎすることができる。最後に
、制御装置は前記負荷及び高さ感知装置に応動Ｊ゛る負
荷配分装置を更に具備することができ、該負荷配分装置
は負荷の相対的に可変の成分及び相対的に不変の成分を
決定し、且つ第１及び第２の負荷支承装置が採用されて
いる場合に負荷支承装置のそれぞれによって担持される
全負荷の分担力を調節する。負荷感知装置はシャシと負
荷支承装置のそれぞれとの間に介在されたロードしルか
らなることができる。

代替的に、モータ駆動負荷支承装置のための負荷感知装
置は、モータ電流を感知し且つ感知された電流をモータ
カ即らトルクへ変換するだめのシステムからなることが
できる。高さ感知装Ｕは、例えばシャシと路上車輪及び
タイヤ組立体との間に介在された線形可変作動変圧′Ｆ
Ａ（ＬＶＤＴ）のようなセンサを含み冑る第１及び第２
のセンナ成分からなることができ、それによりシャシに
関する路上車輪及びタイヤ組立体の垂直方向運動はセン
サ成分の互いに関する運動によって達成される。

本発明による負荷配分＠置は、負荷支承装置が５１節可
能である場合に負荷支承装置のそれぞれによって発生さ
れる力に対応する力指令を発生する装置と、指令された
力を、負荷支承袋δによってエラー信号が力指令を調節
する調節装置へ送られ、それにまり力指令＆ｉ前記実際
の力を前記指令された力と等しくさＵる。力調節装置は
好ましくは前記エラー信号を、エラー信号の絶対値に比
例し且つその時間微分商及び時間積分に比例する成分を
有する信号へ変換することによって、所望の力信号を発
生する装置を具備する。代昔的に、所望の力信号は他の
既知の制御方法に従ってエラー信号を変換することによ
って発生され得る。負荷配分装置は、シ１１シに関り゛
る路上車輪の相対的垂直方向速度を決定するために高さ
信号に応動Ｊる装置と、特別の時間における力指令の方
向と同じ時間における相対的垂直方向速度の方向とが反
対ぐある場合にエネルギをエネルギ源へ供給７る発電機
として作ｌ））するように第１の負荷支承装置を指示す
るが、前記速度及び前記力指令の方向が同じである場合
にモータとして作動するように第１の負荷支承装置を指
示する装置とを更に具備づる。

本発明によるシステムは、好ましくは配分装置が負荷の
相対的に不変の成分とほぼ同じである負荷支承装置によ
って発生された力を生ずる力指令を発生するように作動
され１ｑる。これは懸架システムによる車両のシャシへ
の力の入力を最小限にする。本発明のこの観点は次のよ
うに働く。例えば、１８１６に９　（４０００１ｂ）の
車両Ｔｆｉ最を右し且つ重用が４４１上車輪へ均等に分
配されているとすると、各路上車輪及びそのス１−ラッ
ト又は他の取付ハードウェアは４５４Ｋｇ（１０００１
ｂ）の静的重量を支持しなければならない。いま、もし
車両のシャシ上の各懸架ユニットによって加えられる力
が制御され、それにより車両が所望の姿勢で維持され、
４つの車輪の全てからの力の合計がいつでも１８１６Ｋ
ｇ（４０００１ｂ）に近似するならば、路面の不整、旋
回操縦、制動、又は他の年初状態にかかわらず、車両の
本体及びシャシはスムースで許容し得る様態で動く。そ
のようなスムースな動きを達成するように車両のシャシ
への力の の入カタ変化を最小限にすることはこのシステムの目的
である。

本発明による負荷配分装置は、（ｉｌ　Ｒ荷支承装置の
それぞれによって発生される４萄担持力を感知すること
、（１１）相対的に不変の負荷成分の大きさに近似する
大きさを右する値で負荷担持装置によって発生される負
荷に１￥ｉ力の総量を維持するように性能測定を行う力
指令を決定すること、及び（ｉｉｉ）決定された力指令
を発生ずるように負荷支承装置を指示することの段階に
従って、各車輪において力指令を発生するように観察さ
れ得る。制御装置は好ましくは両方の負荷支承装置を調
１１５することができ、それにより第２の負荷支承装置
は懸架によって支持される相対的に不変の負荷成分を１
１￥４する。

実浦例 第１図を参照すると、本発明による電気動力付能動懸架
を有する車両は一般的に懸架ユニット１２によって制御
される複数個の路上車輪及びタイヤ組立体１０を装備し
ている。第１図に更に示されるＪ：うに、各前部懸架コ
ニットはシャシ１８とド方ｉｔ／Ｉ　ｔｌｌ腕２４との
間に９１性的に取付けられる。

路上車輪及びタイヤ組立体１０は制御腕２２及び２４の
外側端に枢動可能に取付けられたスピンドル２０に軸支
される。制御腕の内側端はシＡ７シ１８に枢＃Ｊ可能に
取付【ノられる。第１図は路上ｋｌｆ輪１ｏのそれぞれ
に近接して４つのＬＶＤＴユニット１４の配置を更に示
す。ＬＶＤＴユニットはシャシ１８と路上車輪及びタイ
ヤ組立体１０との間に介在された高さ感知装置を具備し
、それによりシャシ１８に関する路上車輪の垂直方向運
動は滑すセンサ成分の互いに関する運動を伴う。このよ
うにして、センサ１４は車両のシャシに相対する路上車
輪及びタイヤ組立体の垂直方向位置の軌道を保つために
使用され得る。当業者は回転ホール効果又は他の形式の
直線又は回転レゾルバ装置のような他の形式の路上車輪
垂直方向位置センサが本発明によるシステムに適用され
（ｑることをこの開示に鑑みて理解しよう。本発明によ
るシステムはここに例示される平行腕及びマクファーソ
ン式ストラツ！・及びビーム車軸組合せ体と共に使用さ
れ得るのみならず、当業界で知られ又はこの開示で承り
される他の形式の懸架と共に使用され得ることは更に理
解されよう。

第２図は第１図に示す電気動力付懸架ユニットの細部を
例示する。懸架ユニット１２の下方端から始めると、下
方ケーシング２８は第１図に示ずような下方制御腕２４
に懸架ユニットを取付番）るための取付アイ３０を有す
る。下方ケーシング２８はボールねじ２６が長手方向に
延びる空間を備える隙間穴３２を含む。ボールねじ２６
は２つのボール通路を中に形成して有するボールナツト
３４と相ｎ作用Ｊる。複数個のボール３６が通路３８並
びにがり通路４０を通して循環する。本発明を実施する
に適する複数リードボールナツトねじアクチュエータの
細部は、本明細占に参考として組入れられる米国特許第
４，２１１．１２５Ｑに示される。−緒に協働するボー
ルナツト及びボールねじは軸受の内方及び外方レースに
よって形成されたチャネルに似たチャネルを形成し、ボ
ールがボールねじ及びボールナツトの間で転勤接触する
ことは本発明が関係する当業者によって理解されよう。

従って、懸架コニット１２の上方及び下方部分の間の長
さは増加され又は減少される。他の形式の歯車又はねじ
駆動体が本発明を実茄Ｊるために有用であり得ることは
更に理解されよう。

第２図に示す懸架ユニットのボールねじは電気モータ５
２のアーマチュア４２へ剛固に取付けられ、それにより
モータの回転はボールねじの回転を生じ且つ付随的に懸
架ユニット１２の伸長又は引込を生ずる。アーマデユア
４２は上方軸受４８及び下方軸受５０中で回転し、これ
らの軸受はアンギュラコンタクト形式のものであるよう
に図示されているが、当業者に知られ且つこの開示で示
唆される仙の設計に従って形成されることができる。モ
ータステータ４４はアーマチュア４２の部分を包囲し且
つ動力エレクトロニクス８４（第５図）へ連結される。

第２図に示すモータは電子式整流を有するブラシレス形
式のものである。従って、光学式符号器４６が動力エレ
クトロニクス回路８４にアーマチュア４２の正確な回転
位置を助言するために設（）られる。当業者は、他の形
式の符号器又は位置レゾルバが電子式整流目的に必要と
される位置情報を与えるために採用され青ることは理解
しよう。磁気位置符号器の例は５ｕｐｅｒｉｏｒＥｌｅ
ｃｔｒｉｃ　ＣｏｍｐａｎｙのＥｌｅｃｔｒｏ−に１ｎ
ｅｓｉｓ　Ｉｎｃ、　（商標）によるモデルＥＫ５００
符号器である。

ＭＱ−３ＮＤ−Ｂ−ｒｅｖグネットを使用するＧｅｎｅ
ｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＥＣＭ　（商標）６極表面
永久マグネットモータが本発明を実施するために有用で
あり得ることは決定されている。前述したように、本発
明は永久マグネット七−夕、誘導モータ、可変リラクタ
ンスを一層、又は同期モータ、又はこの開示で示唆され
る他の形式のモータを用いて実施され青る。これらのモ
ータは種々の構成を採用し得る。例えば、同期モータ及
び一種の誘導モータは回転式及びｉ線式の実施例の両方
のために巻かれたステータ及び巻かれたロータを採用す
るが、永久マグネットモータのどの構成要素も可変リラ
クタンスモータの構成要素であるように巻かれることが
できる。可変リラクタンスモータでは、巻付けはロータ
又はステータを構成するスロット／歯要素によって対向
される。最後に、誘導モータ番よ完全に巻かれた設ｎを
含み得るのみならず、ステータが巻かれ且つ〇−夕又は
プランジャが既知のかご形要素からなる設８１をも含み
得る。

ポールナツト及びねじ組合「体を介してモータ５２によ
って発生される負荷担持力はモータロードセル５４によ
って感知され、該モータロードセルはモータの端ケース
と懸架ユニット１２の上方部分との間に取付けられる。

ロードセル５４はシャシ１８及びモータロードセル５４
の間に介在された絶縁体５５に支える。

第２図の懸架コニットは電気動力を作用される負荷支承
装置のみならず、モータ及びｍ重犯の周りに取付番プら
れた流体ばねを含む流体動りを作用される負荷支承装置
をも有する。流体ばねはピストン６０と相ｎ作用する転
勤ローブ空気ばね５８を具備し、該ビス１−ンは下方ケ
ーシング２８の下方端に取付けられる。転勤ローブ空気
ばね５８の上方端は上方ハウジング６２に取付けられる
。このため、空気ばね５８によって発生される負荷支承
力は下方ケーシング２８及び上方ハウジング６２へ伝達
される。該力の聞は上方ハウジング６２及びシャシ１８
の間に介在された空気圧ばねＯ−ドヒル６６によって感
知される。従って、システム制御装置８０（第５図）へ
連結された２つのロードセル５４及び６６はシステム制
御装置８０をして空気圧及び電気装置によって発生され
た負荷担持力を決定せしめ、それにより負荷支承装置の
それぞれによって担持される全負荷の分担が調節され得
ることが理解されよう。代替的に、電気モータへ供給さ
れる制御電流を監視するための装置が設けられ、ｎつ萌
記電流を萌記モータによって加えられる力に比例する値
を有する信号に変Ｖｊ！装置と組合せられる。

空気ばね５８によって加えられる負拘世持力は空気ばね
内に含まれる空気の圧力に比例する。従って、空気ばね
は空気圧縮１９０（第５図）と連結された弁６４を通し
て空気を供給される。

第３図は本発明による懸架システムのストラット郡分の
代酵的構造を例示する。第３図は、懸架ユニット１２の
下方端が路上重輪及びタイヤ組立体１０を軸支Ｊるスピ
ンドル２０へ剛固に取イ４けられた既知のマクファーソ
ン式構造を例示する。

υ１ｕｌｌ腕２４は懸架ユニット１２及びシャシ１８の
間に枢動可能に取付けられる。第３図の懸架ユニットは
ここに説明されるような回転式又は直線式電気モータか
らなり得るストラットの電気動力作用部分のまわりに取
付けられる］イルばね１６を有する。車両のライド高さ
を変化することによつてコイルばねとモータ駆動ユニッ
トとの間に負荷を配分することは可能である。

第４図は本発明による懸架ユニットは組込まれるリニア
モータを例示する。第４図で４魚群号の幾つかは第２の
同様な構造に対応する。図示したモータは′１ｆｒｔ導
モータであり、プランジャ６８だけが巻かれており、中
空のステータ７０は誘起された電流を運ぶ導電性金属構
造からなる。誘導モータでの力は、一方の部材（この場
合プランジャ）での印加磁場と、分離空隙の他方の側の
第２の部材の導体に誘起される電流との１ｍの相互作用
によって生じる。プランジャ６８はその上方最遠端にお
いてシャシ１８へ取付けられ、且つ８１層バック、鋼コ
イル、マグネットワイヤコイル、端キャップ、及び軸を
具備する。プランジャはステータ７０内に１１７初可能
に支えられ、該ステータは取付アイ３０へ取付けられ、
且つアルミニウムの内方表面及び鋼の外方表面を有する
バイメタル管からなる。

２つのスリーブは組立てられ且つ次に内方穴は輿直性の
ためにホーニング加工される。第４図り懸架ユニットは
りゾルバフ４を更に含み、それは整流目的のためにモー
タの位置の軌道を保つ。第２図に例示するユニットによ
るように、空気ばね５８は圧縮空気を空気ばね中へ受入
れるための弁６４と同じく含まれる。

第４図に示す懸架ユニットは第２図の回転モータ動力付
装置の代わりに第４図の直線装置を用いることによって
第１図に示Ｊ懸架に一体化され得る。プランジャ及びリ
ゾルバはそれぞれシステム制御装置８０及び動力エレク
トロニクスモジュール８４へ結線される。ここに開示、
される直線及び回転モータの実施例は両方共に以下に説
明される機構に従って制御され得る。

本発明によるシステムの動作は第５図、第６図及び第７
図と関連して説明される。第５図に示すように、システ
ム制御装置２８０は本発明によるシステムの他の構成要
素の幾つかと連通し且つ作動上連結される。従って、シ
ステム制御装置８０は、動力エレクトロニクスモジュー
ル８４並びに懸架ユニット１２、加速度計８２、高さセ
ンサ１４、及び空気圧縮機９０と相互連結される。当業
者は、空気圧縮機９０及び転動ロープ空気ばね５８が単
に流体動カニニットを構成する＠置の等級の例示を愚図
するものであることをこの開示に鑑みて理解しよう。液
圧−空気圧ｖｉｒＩ又は低動力付液圧装置を含むがそれ
らに制限されない他の形式のそのようなユニットが本発
明によるシステムで使用され冑る。

システム制御ＩＩ装置８０はマイクロプロセサ！１１１
　Ｉｎ装置並びにアナログ・ディジタル及びディジタル
・アナログ変換器を含む適当な入力及び出力ｆｉＥを具
備する。マイクロプロセサは好ましくは懸架システムを
制御するための種々の定数及び制御７０グラムを記憶す
る読出し専用記憶装置ｆ（ＲＯＭ）を具備する。マイク
ロプロセサは、所望の動作を実行するようにＲＯＭから
１ＩＩＩ　ｉｌｌプログラムを読出まための中央処Ｉ！
ｉ！装置（ＣＰＵ）と、ｃｐｕ内で実行される動作にｆ
ＪＱ係した種々のデータを一時的に記憶し且つそれに記
憶されたデータをｃＰＵで読出ず乱アクセス記！！装Ｍ
（ＲＯＭ）とを更に含む。マイクロプロセサはクロック
・パルスを発生先 するクロック発華器を更に含み、該クロック・パルスに
応じて動作がマイクロプロセサで実行される。当業者は
本発明が幾つかの異なる会社で製作された幾つかの異な
る形式のマイクロプロセサの助番プによって実施され得
ることはこの開示に鑑みて理解しよう。

システムｆｄｌＪｍ装置８０のＲＯＭ内に記憶された制
御プログラムの少なくとも１つは各懸架ユニットからの
所望の力を決定するための外部ループ制御を具備する。

加速度計、高さセンサ、及び他の車両センサからの情報
を用いて、外部ループは各懸架ユニツ］・についての所
望の力Ｆｃを計口する。

例として、力は次の項からなる力として決定され得る。

式中、 ｘ１〜×５は車両の本体又はシャシの垂直方向加速度、
タイヤ偏差、懸架動揺ストッパ間の問隔、及びシャシピ
ッチ及びロールの無次元表示をそれぞれ示し、且つ ｋ　　−に５は車両の動作モードによって一定にされ又
は変化し得る値を有するｆｆｉ聞係数である。

例えば、直線運転によるスムースな道路上では、最良の
可能なライトを与えるためにに１−１、及びｋ　　−に
５＝Ｏのそれぞれを設定することが望ましいことがある
。

第７図は本発明によるシステムの動作を特性付ける種々
のプロットを示ず。第７図のプロットのそれぞれは範囲
１〜ＩＶで識別数字で印を（＝１けられている。プロッ
トのそれぞれは右部分及び左部分に分割される。左部分
は路上車輪が路面から突出する出張りと接触する状態に
対応する。右部分は、路上車輪が最初にボットホールの
ような凹部中へ落ち且つ次にボットホールのような凹部
から走り上がり且つ次に凹部から走り上がる状態に対応
する。

プロットＩは路上車輪位置を例示し、縦座標はライト高
さ位置を示す。従って、縦座標は路上１１輪のシャシ中
への上への移動を示す「動揺］と、路上中輪のシャシか
ら離れる方への移動を示す「リバウンド」とを印す。路
、Ｆ車輪が道路の垂直面の上方へ延びる障害物、例えば
駐車場のバンバ、に当たるとき、車輪はシャシへより近
づくように上方へ、即ち動揺方向へ、移動する。これは
第７図の１の左方部分に示される。車輪の上方への移動
は流体はね５８によって発生される負荷担持力の増加に
よって行われる。これは第７図のプロット■の左方部分
に示される。空気ばね５８によって支えられる静的負荷
はプロット■の横座標から偏して示されることに注目さ
れたい。プロワ１−　ＩＩによって注目されるように、
流体ばね力は概ね車輪位置に従う。このため、空気ばね
５８によって発生される力は路上車輪１０及びシャシ１
８の間の相対的変位の一次関数であることは想像されて
いる。これが特別の空気ばねを有する場合でない範囲ま
で、プロット■は異なる特性を有するだけである。■を
付した第７図の左方部分は本発明による懸架ユニットに
よって発生される電気モータカを例示する。力は横座標
において零レベルで始まることに注目されたい。従って
、流体ばね５８は懸架によって支持される相対的に不変
の負荷成分を担持する目的のために採用されている。

換言すれば、懸架ユニットによって支持されねばならな
い静的負荷は空気ばね５８によって支持されている。こ
れは懸架ユニット１２の電気動りを作用される部分が懸
架ユニットに賦課される負荷の相対的に可変の成分だけ
を処理することを許す。

従って、プロット■は、電気モータカが省力で横座標に
おいて開始し且つ空気ばね５８での力蓄積と共に強まる
ことを示す。逆に、空気ばね５８内の力蓄積が静的負荷
状態まで減少すると、電気モータカは同時に減少する。

第７図のプロット■の左部分に更に承りように、このプ
ロットでの領域は、懸架ユニットのモータによって吸収
されるエネルギと、モータが再生モードで作動している
時に懸架ユニットのモータによって電力源へ供給される
エネルギとを例示する。

プロット■の左部分のｒＡＪを付した領域では、動力が
電力源からモータによって吸収され且つ機械的仕事に変
換されていることは注目されよう。

これはＥ−タによって発生される力とモータの運動とが
同じ方向である故に起こる。換言すれば、ｒＡＪを付し
た曲線領域では、モータは路上車輪及びタイヤ組立体を
空気ばね５８の力及び重力の両方に抗して上方へ引張る
ように使用されている。

逆に、■の左部分のｒＢＪを付した領域では、モータは
路上車輪を下方へ押そうとするばね５８の力及び重力の
両方に対向するように使用されている。換言１−れば、
モータは、車輪が動揺方向へ移動した時に空気ばね５８
に及び重力の位ｌエネルギに蓄えられたエネルギを、即
時に使用され又は将来の使用のために蓄えられ得る電気
エネルギへ変換する発電機として作動されている。この
ばねに蓄えられたエネルギの変換は本発明のこの実施例
の再生動作の木質を構成する。電気動力付装置だけが懸
架ユニットに使用されている場合には、路上車輪及びタ
イヤ組立体の重量と、路上車輪を懸架ユニットへ取付け
るハードウェアの重量とは、エネルギを懸架システムか
ら再生的に除去するために利用され得る下向き力を提供
する。除去のために再生的に利用し得るエネルギの全品
は、−船釣に、摩擦、慣性、及び電気的伝達損失から生
ずる損失の故に、電気モータによってシステムへ与えら
れる全エネルギと等しくないことは理解されよう。プロ
ット■で照合された領域は、プロット■の横座標が時間
に対応し且つ変位に対応しないので、懸架ユニットによ
って伝達されるエネルギの吊に修正されることができな
いことは注目されるべきである。それにもかかわらず、
プロット■は懸架ユニットのモータ駆動される部分によ
って加えられる力の大きさ及び方向を示す。

第７図の左部分のプロット１ｖは道路の物体との路上車
輪の遭遇中に懸架ユニット１２の動作から生ずる車両の
本体即ちシャシ上の正味の力を例示づる。力線は殆ど平
らであり、車両を支持するために必要とされる静的力に
近づく殆ど一定の力が車両本体上に作用することを示し
ていることに注目されたい。その結果として、車両の搭
乗車は望ましくない道路入力と無関係にスムースな乗り
心地を楽しむ。

上述したように、第７図の右部分は路上車輪が道路表面
の凹部中へ落ちる例を例示する。従って、プロット■は
路上車輪がリバウンド方向へ移動し且つ次に基準ライド
高ざ位置へ上方へ戻ることを示す。空気ばね５８によっ
て生じる力はライド高さ偏位を追跡する（プロット■）
。前のように、電気モータカはプロット■に示される。

しかしながら、エネルギ吸収及び再生動作を示すプロッ
ト■の部分は左及び右部分で逆にされていることは注目
される。この現象は、路上車輪が穴中へ下方へ移動する
時にモータは上向きの力を作用し、その結果としてモー
タは再生的に駆動される故に起こる。路上車輪が穴の端
に達して上方へ移動し始める時、モータは力をシャシへ
加えるのを避けるように路上車輪を上方へ引張る。これ
はプロット■の右部分に示す曲線のｒＡＪ部分、即ちエ
ネルギ吸収部分に対応する。最後に、この例の正味の力
のプロットは非常に小さい力が本体へ賦課されているこ
とを示す。

第７図を引続き参照しながら第５図に移ると、路上車輪
及びタイヤ組立体が第７図の左部分に対応する障害物に
当たるとき、システム制御装置８０はモータロードセル
５４及び空気圧ばねセル６６によって力の増加を測定す
る。換言すれば、ロードセルはシャシに作用するより大
ぎい力を感知し、力は空気圧及び電気負荷支承１置によ
って伝達される。増加した負荷を感知すると、システム
制御装置８０は、路上車輪の上昇によって流体ばね５８
内に生じた力畜積に反作用するように懸架ユニット１２
を作動させる指令を動力エレクトロニクスモジュール８
４へ与える。動力は次にコンデンυ８６によって懸架ユ
ニットへ供給され、コンデンサ８６は動力エレクトロニ
クスモジュール８４（第５図）と作動上連結され、■つ
車両の機関によって駆動される同期発電ｔａ８８によっ
て動力を供給される。代替的に、同期発電機８８の出力
は蓄電池によって増加され得る。車両が機関を所有して
いない場合には、同期発電機８８は蓄電池によって完全
に置換えられ１ｑる。コンデンサ８６は単一のユニット
を構成するように図示されているが、本発明によるシス
テムの成る応用では、複数個の高体積効率のコンデンサ
を使用し、該コンデンサの１つを各懸架ユニットに近接
して配置することは望ましいことがある。

システム制御装置ａ８０は負荷の大きさを時間の関数と
して追跡することによって懸架ユニット１２に賦課され
る負荷の相対的に可変の成分及び相対的に不変の成分を
決定することができる。負荷の不変部分が決定されると
、空気ばね５８は負荷の部分を生ずるために指令される
ことができ、それにより動的懸架負荷を処理する仕事の
ために電気モータを自由にする。

第７図を参照すると、空気ばね５８上の負荷が第７図の
プロット■におけるように増加されるとき、システム制
御装置８０はストラットの電気モータを前記力と反作用
させる信号を動力エレクトロニクスモジュール８４へ与
える。力指令は充分な量のストロークが懸架ユニットに
残る高さセンサ１４からのフィードバックの作用により
懸架ユニット１２へ与えられる。Ｍｋ言すれば、もし懸
架ユニットが完全動揺位置へ来ることを高さセンサが指
示するならば、システム制御装置８０はモータによって
生ずる力量を大きく減少するように人工的動揺バンパー
指令を動力エレクトロニクス８４へ与え、それにより懸
架ユニットが完全＃Ｊ揺位置へ衝突するのを防止する。

上述の説明から、システムａｉｌＪ　ＩＩＩ装置は負荷
の相負荷配分装置として作用するのみならず、ストラッ
トの負荷支承成分のそれぞれによって担持される全負荷
の分担を調節する装置としても作用することは理解され
よう。第６図と関連してより完全に説明されるように、
システムυ」御装置８０と動力エレクトロニクスモジュ
ール８４とは、−緒に、負荷支承装置のそれぞれによっ
て生じる力に対応する力指令を生ずる装置と、エラー信
号を発生するようにＯ−ドセルによって感知された実際
のカと指令された力を比較し、次にエラー信号が懸架ユ
ニットによって発生される実際の力を指令された力に等
しくさせるように新しい力指令をＢｉ算乃るために使用
される比較器装置とを構成する。システム制御装置はエ
ラー信号を修正された力信号へ移送するためにエラー信
号に対する比例−積分−微分（ＰＩＤ）形式のｉｔ、Ｉ
Ｊ御を適用することができる。よく知られたＰ　Ｉ　Ｄ
υ１１１１方法はエラー信号の大きさとその時開微分及
び時間積分とに比例する出力信号を発生する。ＰＩＤｔ
ｌｌｌ１１方法は示寸が、異なる制御機構の１つが本発
明によるシステムと共に採用され得る。

特別の懸架ユニット１２上に賦課される車両負荷の相対
的に不変の部分は通常は空気ばね５８によって支えられ
る。これは、システム制御装置８０が空気圧縮機９０へ
信号を送って空気を弁６４によって空気ばね５８へ供給
するか又は空気を空気ばね５８から吹出してライト高さ
を規準設定内にする時に行われる。従って、懸架ユニッ
ト１２の電気動力付部分は電子理論に非類似であるもの
、負荷の「直流」部分、に依存されない。

本発明による懸架コニットの正確な負荷担持特性にもか
かわらず、車両が１つ以上の加速度訂８２（第５図）に
よって検知し得る垂直方向速度を有する場合に、修正さ
れた制ｔｌ１機構がシャシのそのような垂直方向運動を
減衰するために採用され得る。この修正されたアルゴリ
ズムは、懸架ユニット１２が与えられたｌｌｌｌＳ１に
おける本体速度と反対方向にある力を本体に加えること
によって作動する。換言すれば、もし本体が下方向へ移
動しているならば、懸架ユニットは本体運動を減衰する
ように上方向へ力を加えるように指令される。

Ｍ６図は本発明によるシステムを実施するに有用な動力
エレクトロニクスモジュールの若干の細部を例示する。

第６Ａ図は第６図に含まれた場方向付は制御装置の構造
を含む第６図の構造の追加のｍ部を例示する。

第５図へさしあたり戻ると、動力エレクトロニクスモジ
ュール８４がシステムｉｌｌ　ＩＩＩ装置８０から力指
令ＦＣを受けることが分かる。動力エレクトロニクスモ
ジュールはシステム制御装Ｈ８０によって特定される力
を生ずるように七〜り５２へ正しい位相電流を供給する
仕事を与えられる。

第６図を参照すると、合計器即ち比較器１００はシステ
ムｌ／Ｉ　１ｍ装！ｆｆ８０から指令された力である指
令力Ｆ　がＦ　　へ加えられ即ち換召ずればＣｄｅｖ Ｆ　　ど比較される点を印す。第６図に承りようｄｅｖ に、Ｆｄｅｖはモータ電流情報を用いてロードセル５４
及び６６からもたらされ又はシステム制御装置によって
一部もたらされる測定された力出力である。比較器１０
０の出力は第６Ａ図と関連して詳細に説明される場方向
付け１ｉｌｌ　ＩＩＩ装置１０２へ送られる。場方向付
は制御装置１０２の目的はモータ５２へ位相電流を供給
する３つの位相脚１１０のそれぞれへ供給するに適当な
位相電流を計ｎすることである。

前述した入力に加えて、場方向付けｆ、１ＪＩＯ装置１
０２はａ−夕位置センサ４６からデータを受け、該０一
タ位置センサ４６はこの場合前述した光学式符号器を構
成する。最後に、場方向付は制御］装置１０２は個々の
モータ巻線の電流を感知する。

電流■４及び第８だけが直接に感知され、第３の電流■
　がＩＡ及び第８の和の負数として比較器１０５によっ
て電流Ｉ、及び１８からもたらされるように図示されて
いるが、当業者は比較器又は合計器１０５の使用の代わ
りとして３つの位相電流全てを直接に測定することが可
能であることはこの開示に鑑みて理解しよう。

場方向付は制御！ｌＩ装置１０２は所望の位相電流ＩＡ
＊、、、＊　　　　どを計算する。これらの及び１ 理想化された位相電流は測定された位相ｆｆｉ流■４゜
第８及び［Ｃのそれぞれと比較器１０４によってそれぞ
れ比較される。各電流のエラーは次に電流モード制御装
置＆１０６へ送られる。電流モード制御装置の作用は、
所定の履歴電流レベルが満足されたとすれば、位相ＪＦ
Ｚをオン及びオフに切換えることである。Ｃｈｅｒｒｙ
　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒによるモデルＣ８３２０
電流モード制御装置が装置１０６として有用であること
は決定している。電流モードｔｉＩＩＩ！ｌ装置の出力
はトランジスタ８１〜Ｓ６をスイツヂング作用するため
にゲート電荷を供給ブる励振番１０８へ供給される。

第６図に１１０を付されたトランジスタＳ１及びＳ２．
８３及びＳ４．８５及びＳｅはモータ５２へ３つの別個
の位相ｍｌを供給するための位相脚をそれぞれ構成する
。トランジスタ８１〜Ｓ６のそれぞれは絶縁されたゲー
ト・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなる。

当業者はＭＯＳＦＥＴ又はＨＣ丁装置のような伯の形式
の半導体装置が例示したＩＧＢＴユニットの代わりに採
用され得ることを理解しよう。）１０３８１０♂７１ｎ
ｃ、によって位相脚モジュールとしてそれらのモータ・
ドライブ・シリーズで供給されるＩＧＢＴの対が本発明
による回路を実施するために有用であることは決定され
ている。位相脚モジュールの出力はモータ５２へ直接に
供給される。

次に第６Ａ図を参照すると、１０２を付され且つ場方向
付けｌ＋ＩＩｔＩｌ装置を構成する図の破線区域はディ
ジタルコンピュータからなる。ＩｎｔＯ＋モデル８０６
１マイクロプロセサを利用するＦｏｒｄ　ＭｏｔｏｒＣ
ＯｍＯａｎＶのＥ　Ｅ　Ｃ−ＩＶ　！ＩＪ　ａｌｌ装置
が本発明を実施するために有効であることは決定されて
いる。位相電流１　．１　　及びＩ。は組合せリンプル
及びホＢ −ルド増幅器及びアナログ・ディジタル変換器（ＳＨＡ
／△ＤＣ）１１２において場方向付は制御装置１０２へ
入るように図示される。位相′Ｒｉ流のディジタル等価
物はモータ５２のための求積及び直接袖等（ｌＩｉ電流
であるＩ　及び１゜を計算づるための種々の等式で第６
Ａ図のブロック１２０において使用される。ｌｏは評価
された発生された力であるＦ′を；７１ｔ１するために
更に使用される。

Ｆ′の等式はブロック１２０中に図示される。

Ｆ′を計算する代Ｈとして、ロードセルから測定された
力はＳＨＡ／ＡＤＣ１１８によって入れられることがで
きる。

第６Ａ図に１２０で示ず等式計算ブロックは光学式符号
器４６又は他の形式のモータ位置せンサシステム制御装
置８ｏからの力指令は ＳＨＡ／ＡＤＯ１１６によって計算機構へ送られる。

ブロック１２０中に示すように、コンピュータは機械的
ロータ角度θ８に対応する電気的ロータ角度であるθ　
、並びに前に横１したＩ、Ｉ。

Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｑ及びＦ′
を５１算する。

ブロック１２０中で計算したとき、コンピュータはＩ。

をＩ、′と比較し、１　′は比較器１２２によって零に
等しく設定されるが、第２図に例示する回転する実施例
でモータ５２が永久マグネットモータである場合だけで
ある。■　′はりニア誘導モータによるような伯の実施
については非零であり得る。比較の結果Ｉ、−ま次にｐ
Ｈ１ｌｌｌｌｌ装置１２４によって修正される。この制
御装置は木質的に積分器及び比例乗算器を含む。所望の
電ｍ　Ｉ　、　”　ハＰ　Ｉ　ＤＩＩＪＩＯ［ｉｆ　１
２４（Ｑｕｌテアル。

ｙＪ！想的な状態では、ＰＩＤコンピュータを用いるこ
となく電流比較及び追跡を行うことが可能である。しか
しながら、モータ５２に含まれる有限の非零時間定数の
ために、位相電流に対する応答は瞬間的ではなく且つＰ
ＩＤはシステムの応答性を高めるようにエラーを利用す
る。同様に、評価された発生された力Ｆ′は比較器１２
８によって力指令と比較され、且つエラーはＰＩＤ１３
０を通して送られ且つ次にブロック１３２における乗算
演算によって１゜１へ変換される。当業者はＰＩＤ１２
４及びＰＩＤ１３０が当業界で知られ且つこの開示によ
って示唆される他の形式の制御方式によって代えられ得
ることを理解しよう。ブロック１２６において、逆変換
処理がＩＤ＊及び１゜′を所望のライン電流ＩＡ＊　１
８′及びＩＣ＊へ翻訳する。最後に、ディジタル・アナ
ログ変換器１３４はディジタル信号、Ａ′　、１及びＩ
どを比較器又は合計器１０４（第６図）へ送るアナログ
信号へ翻訳するために採用される。

第６図で注目されるように、比較器１０４及び電流モー
ド＃Ｊ　ＩＩＩ装置１０６の組合せ体はモータでの直流
電流の導入を最小限にするために３つのステータ電流の
フィードバックに頼る電流バンド又は履歴制御装置を構
成する。これは懸架ユニットでの１〜ルク脈動を最小限
にする。

上述のことから、本発明によるシステムはそれに採用さ
れる負荷支承装置のそれぞれによって生じる負荷担持力
を感知し、且つ相対的に不変の負荷成分の大きさに近似
する大ぎさを有する値で負荷支承装ａによって発生され
る負荷担持力の総和を維持することによって力指令を決
定する。これらの力指令は所望の負荷力が発生され得る
ように種々の懸架ユニットへ分配される。

神々の修正が本発明が関係する当業者に疑いなく起こる
。例えば、ここに説明したマイクロプロセサの若干の作
用は通常のスイッチング回路又は他の通常の制御装置に
よって行われ得る。更に、本発明によるシステムを採用
するために特別の懸架の選択は個々の設泪者に任往られ
る。この開示が当技術を蔚進さゼた技術に基本的に頼る
そのような修正及び変更の全ては特許請求の範囲に規定
される本発明の範囲内にあると正しく考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ににる電気動力付能動懸架システムを有
する小雨の斜視図であり、この図はシステムの部分だけ
を示すが、４つの懸架ユニットを含み、第２図は回転電
気動力付及び流体動力付負伺支承装置の両方を含む本発
明による懸架ユニットの部分的に概略的な図であり、第
３図は電気動力付及びコイルばね負荷支承装置の両方を
含む本発明によるマクファーソン式ストラット懸架の部
分的に概略的な図でありＳ第４図は直ａ電気動力付及び
流体動力付負荷支承装置の両方を含む本発明による懸架
ユニットの部分的に概略的な図であり、第５図は本発明
による電気動力付能動懸架の全ブロック線図であり、第
６図及び第６Ａ図は本発明によるシステムに組入れられ
る動力及びｉｌＪ　’ＩＴＪエレクトロニクスを示す概
略図であり、第７図は動力吸収及び再生モードの両方に
おける本発明によるシステムの動作を例示するグラフで
ある。 １０・・・路上車輪及びタイヤ組立体、１２・・・懸架
ユニット、　１４・・・高さセンサ、１Ｂ・・・シャシ
、　４６・・・ロータ位置センサ、５２・・・電気モー
タ、　５４．６６・・・Ｏ−ドセル、５８・・・転動ロ
ーブ空気ばね、 ８０・・・システムυｊ卯装置ｎ、　８２・・・加速度
Ｊ１．８４・・・動力エレクトロニクス、８６・・・コ
ンデンサ、８８・・・同１１発電機、　９０・・・空気
圧縮機、１００・・・比較器、　１０２・・・場方向付
１ノ制御装置、１０４・・・比較；５又は合計器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両用電気動力付能動懸架装置であつて、路上車
   輪及びタイヤ組立体と、 前記路上車輪及びタイヤ組立体へ取付けられた一端を有
   し且つ前記車両のシヤシへ取付けられた他端を有する電
   気動力付懸架ユニットとを具備し、前記懸架ユニットが
   前記路上車輪を前記シヤシに関して位置決めする電気モ
   ータと、 前記車輪及びタイヤ組立体のシヤシに対する垂直方向移
   動を制御すべく電気モータを動作させる制御装置と を具備する車両用電気動力付能動懸架装置。
2. （２）車両用電気動力付能動懸架装置であつて、路上車
   輪及びタイヤ組立体と、 前記路上車輪及びタイヤ組立体と前記車両のシヤシとの
   間に介在された第１及び第２の負荷支承装置を具備し、
   前記第１の装置が電気的に動力を作用される懸架ユニツ
   トと、 前記シヤシに対する前記車輪及びタイヤ組立体の垂直方
   向移動を制御するように前記負荷支承装置を作動する制
   御装置と、 を具備する車両用電気動力付能動懸架装置。
3. （３）車両用電気動力付能動懸架装置であつて、路上車
   輪及びタイヤ組立体と、 前記路上車輪及びタイヤ組立体と前記車両のシヤシとの
   間に介在された第１及び第２の負荷支承装置を具備し、
   前記第１の装置が電気的に動力を作用される懸架ユニッ
   トと、 前記シヤシに関する前記車輪及びタイヤ組立体の垂直方
   向移動を制御するように前記第１の負荷支承装置を作動
   する制御装置と、 を具備する車両用電気動力付能動懸架装置。