JP2003294392A - 質量投射装置搭載車両の振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】低コストで、場積をとることなく、しかも重量
増加を招くことなく、短時間で連続的な投射ができるよ
うにし、さらに応答性よく車体の傾斜と揺動を減衰させ
て、正確で安定した連続投射をなし得るようにする。 【解決手段】複数の懸架脚１１、１２、１３、１４毎
に、懸架脚の高さを調整する車高調整手段２１、２２、
２３、２４がそれぞれ設けられる。そして質量投射装置
６０の質量投射条件に基づいて、質量投射時の懸架脚の
高さ予測値が、各懸架脚毎に演算される。そして全懸架
脚に共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）が設定され、この共通
高さ目標値ｈ〜（ｔ）から高さ予測値ω＾i（ｔ）（ｉ
＝１、２、３、４）を差し引いた高さ調整目標値ＬHi〜
（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）が、各懸架脚１１〜１４
毎に演算される。そして質量投射時に、高さ調整目標値
ＬHi〜（ｔ）が得られるように車高調整手段をフィード
フォワード制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾丸等の質量を投
射する質量投射装置を搭載した戦闘車両などの車両に関
し、特に質量投射装置から質量が投射された際に車両で
発生するロール方向およびピッチ方向の振動（揺動）を
減衰させることにより、連続的な投射を精度よく行うこ
とができる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、弾丸等を連続
して投射する質量投射装置６０を搭載した車両１００
が、たとえば戦闘車両として実用化されている。

【０００３】ここで本明細書において「質量投射装置」
とは、車載した重い物体（これを「質量」と定義する）
を火薬等の力で遠方に飛ばす装置のことであり、具体的
にはロケットや弾丸等を発射するいわゆる火器のみなら
ず、飛来する危険物に向けて鋼塊や鋼板を投射する防護
機材、鋼製ロープを遠方へ投射する装置を含む概念のこ
とである。たとえば近年、ミサイルに向けて鋼の塊を投
射して迎撃する「アクティブアマー」と呼ばれる車両が
研究、実用化されている。本明細書における「質量投射
装置投射車両」とは、戦闘車両に限定されるわけではな
く災害救援用の車両などを含む概念のことである。

【０００４】ところで、上述したような重い物体を遠方
まで投射するためには投射の瞬間に十分な初速ｖを与え
る必要がある。このため投射物体が獲得した運動量ｍｖ
に相当する力積Ｆｔに応じた大きな反力を車体が支える
ことになる。投射時間ｔが極めて小さいため、車体の自
重の数十％もの反力Ｆを生じる場合がある。この結果図
１０（ａ）、（ｂ）に示すように質量投射前と質量投射
後で車両１００がロール、ピッチ方向に大きく揺動す
る。

【０００５】車両１００の停車中に投射した場合であっ
たとしても、大きな揺動が発生すれば、車両１００に歪
みが生じて車両強度が損なわれることがある。また車両
強度が損なわれるのみならず乗員の安全に支障を来すお
それがある。

【０００６】また複数の質量を連続して投射する場合、
最初の投射によって車体の姿勢が傾くが、後続の投射を
安定してかつ正確に行うためには、車体の傾きと揺動を
抑制することが重要になる。すなわち図１０（ａ）、
（ｂ）に示すように最初の投射によって車両１００が傾
斜した状態で後続の投射を行うと、最初の投射方向Ｌ1
と後続の投射方向Ｌ2とでずれが生じてしまい、質量を
遠方に投射したとき到達地点にずれが生じてしまうから
である。そこで従来は以下の方法で車体の傾きと揺動を
抑制していた。

【０００７】１）質量投射装置をサーボ機構で制御し後
続の投射の方向を正確に定める。

【０００８】２）質量投射装置６０に姿勢安定装置つま
りスタビライザを内蔵して後続の投射を方向を正確に定
める。

【０００９】３）車体の揺動が自然に静まるのを待って
から後続の投射を行う。

【００１０】しかし、上記１）の技術によれば、複雑か
つ大がかりなサーボ機構を質量投射装置６０に合わせて
製造し、これを質量投射装置６０に内蔵しなければなら
ないため、コストが上昇するとともに質量投射装置６０
の寸法、重量等が大きくなり場積が嵩むとともに車両重
量が増加するという問題が発生する。

【００１１】同様に上記２）の技術によれば、強力なス
タビライザを質量投射装置６０に合わせて製造し、これ
を質量投射装置６０に内蔵しなければならないため、コ
ストが上昇するとともに質量投射装置６０の寸法、重量
等が大きくなり場積が嵩むとともに車両重量が増加する
という問題が発生する。

【００１２】また上記３）の技術によれば、車両の揺動
が収まるのを待つ時間分だけ投射間隔を長くせざるを得
ないことから短時間に多数の質量を投射することができ
ないという問題が発生する。

【００１３】また一般技術的水準を示す文献として特開
平４−３６２４０８号公報がある。４）この公報には、
乗用車の「能動型サスペンション」に関する発明が記載
されている。すなわちこの公報には、走行中の路面凹凸
に起因する車体の傾斜が操縦安定性に影響を与えないよ
うに、走行中にバネ下に加わる加振力に対して、車高が
上下方向に変化することを許容して、車体の姿勢を路面
に対して水平に維持する制御を行うという発明が記載さ
れている。この公報記載の技術は、実際の車高を検出
し、この検出した実際の車高をフィードバック量として
車高調整装置を制御するというものである。

【００１４】しかし上記４）の技術は、一般乗用車に関
し、路面からバネ下（タイヤとアクスル ）に加わる加
振力に起因して車体が傾斜し揺動することを問題とし、
これを抑制することを解決課題とするものである。これ
に対して図１０（ａ）、（ｂ）は、質量投射装置６０を
車体１０１上に搭載した車両１００に関し、バネ上（車
体）に加わる加振力に起因して車体１００が傾斜し揺動
することを問題とするものである。したがって「バネ
下」に加わる加振力を問題とする上記４）の技術をその
まま、「バネ上」に加わる加振力を問題とする図１０
（ａ）、（ｂ）に示す質量投射装置搭載車両１００に適
用したとしてもこの車両１００で発生する傾斜、揺動を
なくすことはできない。

【００１５】また上記４）の技術は実際の車高をフィー
ドバック量としてフィードバック制御することを前提し
ている。これは路面からバネ下（タイヤとアクスル ）
に加わる加振力は一般に予測できないからである。一方
図１０（ａ）、（ｂ）に示す質量投射装置搭載車両１０
０は、上述したように質量投射時の短時間ｔで反力Ｆが
車体１０１に加わり車体１０１に傾斜と揺動を引き起こ
す。したがってフィードバック制御を適用したとしても
時間遅れが生じて車体１０１の傾斜と揺動を応答性よく
減衰することができない。

【００１６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、上記１）、２）、３）、４）の従来技術の問
題を解決して、低コストで、場積をとることなく、しか
も重量増加を招くことなく、短時間で連続的な投射がで
きるようにし、さらに応答性よく車体の傾斜と揺動を減
衰させて、正確で安定した連続投射をなし得ることを解
決課題とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段および作用、効果】第１発
明は、質量投射装置を搭載し、複数の懸架脚を有した車
両に適用され、質量投射装置から質量が連続投射された
際に車両で発生する振動を減衰するようにした質量投射
装置搭載車両の振動減衰装置において、複数の懸架脚毎
に設けられ、懸架脚の高さを調整する車高調整手段と、
前記質量投射装置の質量投射条件に基づいて、質量連続
投射時の懸架脚の高さ予測値を、各懸架脚毎に演算する
予測値演算手段と、全懸架脚に共通の高さ目標値を設定
し、この共通高さ目標値から前記高さ予測値を差し引い
た高さ調整目標値を、各懸架脚毎に演算する高さ調整目
標値演算手段と、質量連続投射時に、前記高さ調整目標
値が得られるように前記車高調整手段をフィードフォワ
ード制御する制御手段とを具えたことを特徴とする。

【００１８】第１発明によれば、図１に示すように、複
数の懸架脚１１、１２、１３、１４毎に、懸架脚の高さ
を調整する車高調整手段２１、２２、２３、２４がそれ
ぞれ設けられる。そして質量投射装置６０の質量投射条
件に基づいて、図７に示すように、質量連続投射時の懸
架脚１１、１２、１３、１４の高さ予測値ω＾1
（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）が、
各懸架脚１１、１２、１３、１４毎に演算される。そし
て全懸架脚１１〜１４に共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）が
設定され、この共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）から高さ予測
値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）を差し引いた高
さ調整目標値ＬHi〜（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）が、
各懸架脚１１〜１４毎に演算される（ＬHi〜（ｔ）＝ｈ
〜（ｔ）−ω＾i（ｔ））。そして質量連続投射時に、
高さ調整目標値ＬHi〜（ｔ）が得られるように車高調整
手段２１、２２、２３、２４をフィードフォワード制御
する。

【００１９】本発明によれば、質量投射装置６０から質
量が投射された直後には、外乱によって各懸架脚１１、
１２、１３、１４のそれぞれの高さは、ω1（ｔ）、ω2
（ｔ）、ω3（ｔ）、ω4（ｔ）だけ変化するが、これは
高さ予測値ω＾1（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3（ｔ）、
ω＾4（ｔ）によって相殺されるために、質量連続投射
中、各懸架脚１１、１２、１３、１４の高さは共通高さ
目標値ｈ〜（ｔ）に一致する。このように質量連続投射
時に各懸架脚１１〜１４の高さはほぼ均一に変化するの
で、図８（ｂ）に示すように質量連続投射時に、車両１
００は上下方向（Ｚ軸方向）に車体１０１の高さが変化
するもののロール方向（Ｘ軸方向）、ピッチ方向（Ｙ軸
方向）の傾きや揺動は発生しない。このため連続した質
量投射を正確に安定して行うことができる。

【００２０】また本発明によれば、従来技術１）、２）
のように質量投射装置６０に複雑かつ大がかりな装置を
設ける必要はなく、図５に示すような演算処理を行うだ
けでよいので、既存の車両１００に小型コンピュータを
付加的に搭載するだけで済む。このため装置コストが上
昇することがなく、また場積が嵩むことがなく、また大
幅な車両重量増加を伴うことがない。また従来技術３）
のように車両の揺動が収まるのを待つ必要がないので、
投射間隔を短くでき短時間に多数の質量を投射すること
ができる。

【００２１】また本発明によれば、投射の反動によって
生じる外乱ω＾i（ｔ）を予測し、この外乱ω＾i（ｔ）
に応じた高さ調整目標値ＬHi〜（ｔ）が得られるよう車
高調整要素１５を、フィードフォワード制御しているの
で、高い応答性でロール方向、ピッチ方向の振動を減衰
させることができる。つまりフィードバック制御で車体
の高さを制御するという従来技術４）と比較して高い応
答性で車高調整を行うことができる。

【００２２】第２発明、第１発明において、前記共通高
さ目標値は、各懸架脚の高さ予測値のうちで最大に変位
する懸架脚の高さを基準にして求められるものであるこ
とを特徴とする。

【００２３】第２発明によれば、共通高さ目標値ｈ〜
（ｔ）は、各懸架脚１１、１２、１３、１４の高さ予測
値ω＾1（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4
（ｔ）のうちで最大に変位する懸架脚の高さ予測値、た
とえば図７に示すように懸架脚１３の高さ予測値ω＾3
（ｔ）を基準にして求められる。具体的には、下記
（１）式のようにして求められる。

【００２４】（数式１） 連続投射時に最も大きく高さが変化する懸架脚１３は、
連続投射時に極めて大きな反力Ｆを集中して受けてい
る。このような懸架脚１３を、仮に車高調整手段２３に
よって過剰に調整した場合には、機構的に無理な力が加
わり耐久性が低下する等の悪影響を与える。そこで連続
投射時に最も高さ大きく変化する懸架脚１３の高さ予測
値ω＾3（ｔ）を共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）に設定すれ
ば、上記（１）式に示すように高さ調整目標値ＬH3〜
（ｔ）は０になり、懸架脚１３の高さを調整する必要が
なくなる。連続投射時に最も高さが変化する懸架脚１３
で高さ調整の動作が行われないので、懸架脚１３に機構
的に無理な力が加わることが防止され、耐久性等を飛躍
的に向上させることができる。

【００２５】第３発明は、第１発明において、質量連続
投射時の懸架脚の実際の高さを計測する手段をさらに備
え、高さ予測値と実際の高さとの差が所定のしきい値以
上になった場合に警報信号を出力するようにしたことを
特徴とする。

【００２６】第３発明によれば、たとえば懸架脚１３の
質量投射時の実際の高さω3（ｔ）が計測され、高さ予
測値ω＾3（ｔ）と実際の高さω3（ｔ）との差が求めら
れる。そしてこれらの差が所定のしきい値以上になった
場合には、警報信号が出力される。これによりオペレー
タ等は、高さ予測値ω＾3（ｔ）に一定レベル以上の誤
差が含まれているか、制御誤差ε3が無視できないほど
大きくなっていることを知り得るので、予測計算のパラ
メータを訂正するなどのメンテナンスを行う措置を迅速
にとることができる。これにより予測計算のメンテナン
スのタイミングを逸することが防止され、常に誤差がな
い最適な状態で質量連続投射を行うことができる。

【００２７】第４発明は、質量投射装置を搭載し、複数
の懸架脚を有した車両に適用され、質量投射装置から質
量が連続投射された際に車両で発生する振動を減衰する
ようにした質量投射装置搭載車両の振動減衰装置におい
て、複数の懸架脚毎に設けられ、懸架脚の高さを調整す
る車高調整手段と、前記質量投射装置の質量投射条件に
基づいて、質量連続投射時の懸架脚の高さ予測値を、各
懸架脚毎に演算する予測値演算手段と、質量連続投射時
に前記質量投射装置から投射される質量の方向が同一方
向になるように各懸架脚毎に高さ目標値を設定し、この
高さ目標値から前記高さ予測値を差し引いた高さ調整目
標値を、各懸架脚毎に演算する高さ調整目標値演算手段
と、質量連続投射時に、前記高さ調整目標値が得られる
ように前記車高調整手段をフィードフォワード制御する
制御手段とを具えたことを特徴とする。

【００２８】第１発明では、図１１（ａ）、（ｃ）に示
すように全懸架脚１１〜１４に共通の高さ目標値ｈ〜
（ｔ）を設定し、この共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）が得
られるように車高調整手段２１〜２４を制御して、質量
連続投射時に、質量投射装置６０から投射される質量の
方向を常に同一方向Ｌ2にしている。しかし本発明の解
決課題を達成するためには、必ずしも全懸架脚１１〜１
４を同じ高さにする必要はなく、質量連続投射時に、質
量投射装置６０から投射される質量の方向が常に同一方
向Ｌ2になりさえすれば、各懸架脚１１〜１４の高さは
互いに異なっていてもよい。

【００２９】そこで第４発明では、質量連続投射時に質
量投射装置６０から投射される質量の方向が同一方向Ｌ
2になるように各懸架脚１１、１２、１３、１４毎に高
さ目標値を設定している。たとえば図１１（ｂ）、
（ｄ）に示すように前側の懸架脚１１、１２の高さ目標
値ｈ〜f（ｔ）が後側の懸架脚１３、１４の高さ目標値
ｈ〜r（ｔ）よりも高くなるように、各懸架脚１１、１
２、１３、１４毎に高さ目標値ｈ〜（ｔ）が設定され
る。図１１（ｂ）は車両１００が水平な路面上に存在し
ている場合を示し、図１１（ａ）に示すように全懸架脚
１１〜１４を同じ高さにした場合と比較して質量は上向
きに投射される。図１１（ｄ）は車両１００の後輪が岩
石等に乗り上げ車両１００が前傾している場合を示し、
図１１（ｃ）に示すように全懸架脚１１〜１４を同じ高
さにした場合と比較して質量は上向きに投射される。

【００３０】本発明によれば質量連続投射時に質量投射
装置６０を駆動制御することなく、つまり俯仰角βを制
御することなく、車高調整手段２１〜２４を制御するだ
けで質量連続投射時の質量投射方向を任意の方向に定め
ることができる。特に図１１（ｃ）の場合のように車両
１００が前傾している状態で全懸架脚１１〜１４を同じ
高さにすると質量が水平方向に対して下向きに投射され
てしまうが、図１１（ｄ）のように前側の懸架脚１１、
１２の高さが後側の懸架脚１３、１４の高さよりも高く
なるように車高を調整することにより、質量が水平方向
ないしは水平方向よりも上向きの正しい方向に投射され
るように補正することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
質量投射装置搭載車両の振動減衰装置の実施の形態につ
いて説明する。なお以下の説明で符号「ω、Ｌ、ｈ」に
「〜」を付したものは「目標値」を意味し、符号に
「＾」を付したものは「推定値」を意味し、符号そのも
のは「実際の値」を意味するものとして使用する。

【００３２】図１は実施形態の車両１００の全体構成を
示している。また図２（ｂ）は車両１００を上面からみ
た図である。

【００３３】実施形態では車両１００として、４輪独立
懸架方式の車両１００を想定しており、車体１０１の下
部には、各懸架脚１１、１２、１３、１４が懸架されて
いる。なお本発明としては４輪の車両に限定されるわけ
ではなく３輪、２輪の車両、あるいは５輪以上の車両に
適用することができる。独立懸架方式の車両の場合、Ｎ
個の車輪それぞれに対してＮ個の懸架脚１１〜１Ｎが設
けられることなり、以下に述べる４輪車両の実施形態を
そのまま適用することができる。

【００３４】また実施形態では以下に述べるように懸架
装置としてのサスペンションは、油量を調整することで
車高調整を行うハイドロニューマチックサスペンション
を想定している。しかし本発明としては油等の液体に限
るわけではなく空気等のガスを媒介して車高調整を行う
エア（ガス）サスペンションに適用することも可能であ
る。

【００３５】懸架脚１１〜１４は、バネ要素１７とダン
パ要素１８と高さ調整要素１５とタイヤ１６とからな
る。

【００３６】高さ調整要素１５は、油圧シリンダであ
り、この油圧シリンダ１５（以下車高調整用油圧シリン
ダ１５）のロッド１５ｂはアクスルを介してタイヤ１６
に接続している。油圧シリンダ１５の油室に圧油を供給
しあるいは油室から圧油を排出することによってロッド
１５ｂを伸縮させて懸架脚１１〜１４の高さを変化させ
車体１０１の高さが調整される。車高調整用油圧シリン
ダ１５の油室は、油圧配管１８ａを介してアキュムレー
タ１７の油室に連通している。アキュムレータ１７は空
気バネとして機能しバネ要素１７を構成している。油圧
配管１８ａ上には絞り１８が設けられており、絞り１８
は、ダンパ要素１８を構成している。

【００３７】図２（ａ）は図１の懸架脚１１〜１４の構
成を概念的に示している。同図２（ａ）に示すように車
体１０１の「バネ下」に、バネ要素１７とダンパ要素１
８とが並列に接続されており、この下に車高調整用油圧
シリンダ１５が直列に接続され、さらに車高調整用油圧
シリンダ１５の下にタイヤ１６が直列に接続されてい
る。

【００３８】なお実施形態では、バネ要素１７とダンパ
要素１８とを並列に接続しているが、バネ要素１７とダ
ンパ要素１８とを直列に接続してもよい。またバネ要素
１７とダンパ要素１８に対して、車高調整用油圧シリン
ダ１５を直列に接続しているが、バネ要素１７とダンパ
要素１８に対して、車高調整用油圧シリンダ１５を並列
に接続してもよい。

【００３９】質量投射器６０から質量が投射されると、
その投射の反動によって上記バネ要素１７、ダンパ要素
１８、タイヤ１６が変形して、懸架脚１１〜１４の高さ
を変位させる。

【００４０】実施形態では、４つの懸架脚１１、１２、
１３、１４それぞれに対して高さ調整装置２１、２２、
２３、２４が独立して設けられている。高さ調整装置２
１〜２４は車高調整用油圧シリンダ１５に圧油を供給
し、あるいは車高調整用油圧シリンダ１５から圧油を排
出させることによって懸架脚１１〜１４の高さを変位さ
せ車体１０１の高さ調整を行う。高さ調整装置２１〜２
４の詳細な構成については後述する。

【００４１】車体１０１の上部には質量投射装置６０が
設けられている。質量投射装置６０は、質量投射台６１
と、弾丸等の質量を投射する質量投射器６２とからな
る。質量投射台６１は車体１０１に対してＺ軸（上下方
向）回りに旋回可能に設けられている。旋回角をαとす
る。質量投射器６２は質量投射台６１に対して俯仰方向
に俯仰可能に設けられている。俯仰角をβとする。質量
投射装置６０には実際の旋回角α、実際の俯仰角βを検
出する角度センサが設けられている。質量投射装置６０
から投射される質量の投射方向Ｌは、車両１００の位
置、姿勢と、上記旋回角αと、上記俯仰角βとによって
一義的に定められる。

【００４２】図４は本実施形態の制御系の全体構成を示
している。

【００４３】車両１００の運転席には操作パネル７０が
設けられている。この操作パネル７０では、質量投射装
置６０を動作させる条件としての各種質量投射条件が設
定されるとともに、車両１００の現在の状態および質量
投射装置６０の現在の状態がモニタ表示される。また操
作パネル７０には投射指令ボタンが設けられており、こ
の投射指令ボタンが押されることによって投射動作指令
信号が出力される。なお投射指令ボタンとしては、１回
押す毎に１回の投射を行うもの、押されている間中だけ
質量投射を連続して行うもの、１回押すことによって所
定回数の連続した質量投射が行われるもののいずれの機
能のボタンを採用してもよい。

【００４４】ここで「質量投射条件」とは、質量の投射
方向Ｌ（旋回角α、俯仰角β）、投射質量、投射の初
速、質量の連続投射に伴う反力Ｆの時系列パターン、投
射のタイミング信号などである。

【００４５】ここで上記反力Ｆの時系列パターンとは、
図９に例示するように、ある所定のτ時間連続投射する
場合に車体１０１が受ける反力Ｆが、時間ｔの経過に応
じて変化するパターンのことである。反力Ｆの時系列パ
ターンは、質量投射装置６０が例えば弾丸を投射する砲
台であれば、弾丸が砲台外に飛び出すまでの弾丸の加速
パターンや、緩衝装置の構成によって異なる。ここでい
う「緩衝装置」とは、弾丸投射に伴う反力を車体１０１
が直接受けないように、質量投射装置６０と車体１０１
との間に介在された緩衝装置のことである。このため反
力Ｆの時系列パターンは、質量投射装置６０の種類や車
両１００の種類によって異なり、質量投射装置６０毎
に、あるいは車両１００毎に予め設定されておかれる。

【００４６】また投射のタイミング信号は、連続した投
射をいかなるインターバルで行うかを定めるパラメータ
であり、これについても質量投射装置６０の種類や車両
１００の種類によって異なるので、質量投射装置６０毎
に、あるいは車両１００毎に予め設定されておかれる。

【００４７】操作パネル７０で設定された各種質量投射
条件および投射動作指令信号は、質量投射制御装置８０
に出力される。質量投射制御措置８０は操作パネル７０
から入力された各種質量投射条件の設定内容に基づい
て、質量投射装置６０を旋回させるととも俯仰させるよ
う制御するとともに、操作パネル７０より入力された投
射動作指令信号をトリガとして、所望の回数だけ連続的
な質量投射を行うよう質量投射装置６０を制御する。質
量投射装置６０に設けられた角度センサで検出された実
際の旋回角α、実際の俯仰角βは、質量投射制御装置８
０を介して操作パネル７０にモニタ表示される。また角
度センサで検出された実際の旋回角α、実際の俯仰角β
をフィードバック量として質量投射装置６０の旋回角、
俯仰角が目標値に一致するようフィードバック制御され
る。

【００４８】操作パネル７０で設定された各種質量投射
条件（質量投射装置６０の動作条件）のデータは、質量
投射制御装置８０を介して懸架コントローラ５０に出力
される。

【００４９】各懸架脚１１、１２、１３、１４それぞれ
に対応する車体１０１の各箇所には、加速度センサ４
１、４２、４３、４４がそれぞれ設けられている。加速
度センサ４１〜４４で質量連続投射時における懸架脚１
１〜１４の高さ方向の加速度が検出される。また車体１
０１の所定箇所には車体１０１のロール角、ピッチ角を
検出することにより車体１０１の姿勢を検出する姿勢セ
ンサ４５が設けられている。

【００５０】加速度センサ４１〜４４、姿勢センサ４５
の検出結果は車両１００の運動状態を示すデータとして
懸架コントローラ５０に入力される。

【００５１】懸架コントローラ５０は、加速度センサ４
１〜４４、姿勢センサ４５の検出結果と操作パネル７０
で設定される各種質量投射条件（質量投射装置動作条
件）とに基づいて、後述するように車高調整装置２１〜
２４毎に、フィードフォワード量として高さ調整目標値
Ｌ〜Hi（ｔ）（ｉ＝１〜４）を生成し、これを車高調整
装置２１〜２４にそれぞれ出力することにより、各懸架
脚１１〜１４の高さ調整要素１５をフィードフォワード
制御する。なお前述したように車輪（タイヤ１６）が複
数Ｎ個あり、複数Ｎ個の懸架脚１１〜１Ｎが設けられて
いる場合には、懸架コントローラ５０からＮ個の懸架脚
１１〜１Ｎそれぞれに対して高さ調整目標値Ｌ〜Hi
（ｔ）（ｉ＝１〜Ｎ）が出力されることになる。

【００５２】図２（ａ）、（ｂ）は、質量投射装置６０
による質量投射と各懸架脚１１〜１４の高さ変位との関
係を説明する図である。図２（ａ）は車両１００を斜視
的にみた図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）は車両１０
０を上面からみた図である。

【００５３】図２（ａ）において破線で示す面１０１ａ
は、質量投射前のいわゆる「１Ｇ」状態の車体１０１の
上面を示しており、実線で示す面１０１ｂは、質量投射
後に投射に伴う反力Ｆを受けた車体１０１の上面を示し
ている。

【００５４】質量投射装置６０は前述したように実際に
は車体１０１の上部に設けられ、各懸架脚１１〜１４は
車体１０１の下部に設けられているが、質量投射と懸架
脚１１〜１４の高さ変位との関係を説明する上で、図２
（ａ）に示すように、４つの懸架脚１１〜１４の上部が
作る面１０１ａ、１０１ｂの上に質量投射装置６０が設
けられているモデルで説明して差し支えない。

【００５５】質量投射装置６０からＬ方向に質量が投射
されると、この投射方向Ｌとは反対方向の直線（これを
図２（ｂ）に一点鎖線で示す）に最も近い懸架脚１３が
最も大きく変位することになる。つまり質量投射前の車
体上面１０１ａ（これを図２（ａ）に破線で示す）は、
質量投射後には、懸架脚１３相当部分が最も変位した車
体上面１０１ｂ（これを図２（ａ）に太実線で示す）に
変形する。

【００５６】つぎに図３を併せ参照して車高調整装置２
１〜２４の構成について説明する。

【００５７】図３は懸架脚１１に対応して設けられた車
高調整装置２１の構成を示しているが、他の車高調整装
置２２〜２４についても車高調整装置２１の構成と同じ
である。

【００５８】同図３に示すように、車高調整装置２１
は、大きくは、駆動源３５と、油圧ポンプ３４と、タン
ク３３と、比例制御弁２７と、上駆動シリンダ２６と、
下駆動シリンダ２５と、コントローラ３７とから構成さ
れている。下駆動シリンダ２５は上駆動シリンダ２６に
対して下側に配置されているものとする。

【００５９】車高調整用油圧シリンダ１５には油室１５
ａが設けられており、この油室１５ａは油圧配管３０を
介して下駆動シリンダ２５の油室２５ａに連通してい
る。

【００６０】上駆動シリンダ２６はピストン２６ｃによ
って２つの油室２６ａ、２６ｂに画成されている。上駆
動シリンダ２６のピストン２６ｃは、ロッド２６ｄに接
続しており、このロッド２６ｄは下駆動シリンダ２５の
ロッドを兼ねている。

【００６１】ロッド２６ｄには位置センサ３１が付設さ
れており、この位置センサ３１でピストン２６ｃの上下
方向の移動位置ｘp（ｔ）が検出される。

【００６２】駆動源３５はたとえば車両１００に搭載さ
れた電動機あるいはエンジンであり、この駆動源３５に
よって油圧ポンプ３４が駆動される。

【００６３】油圧ポンプ３４の圧油吐出口は、油路３６
を介して比例制御弁２７のポンプポートＰに連通してい
る。また比例制御弁２７のタンクポートＴは油路３２を
介してタンク３３に連通している。

【００６４】比例制御弁２７のＡポートは上駆動シリン
ダ２６の一方の油室２６ａに連通している。また比例制
御弁２７のＢポートは上駆動シリンダ２６の他方の油室
２６ｂに連通している。

【００６５】比例制御弁２７はたとえば電磁比例制御弁
であり、コントローラ３７から出力される電気信号ｊが
比例制御弁２７の電磁ソレノイドに加えられることによ
り、スプールが移動され、圧油の供給方向、圧油の供給
流量が制御される。つまりＡポート、Ｂポートのいずれ
かが上駆動シリンダ２６に圧油を供給する供給ポートと
して選択されるとともに、この供給ポートから上駆動シ
リンダ２６に対して供給される圧油の流量が変化され
る。

【００６６】比例制御弁２７のＡポートから圧油が供給
されるように制御された場合の動作について説明する。
この場合、油圧ポンプ３４から吐出された圧油は、油路
３６、比例制御弁２７のＡポート、油路２８を介して上
駆動シリンダ２６の一方の油室２６ａに供給される。上
駆動シリンダ２６の油室２６ａに圧油が供給されると、
ピストン２６ｃは図中下方向に移動する。これに伴いロ
ッド２６ｄは図中下方向に移動して下駆動シリンダ２５
の油室２５ａを圧縮させる。これにより下駆動シリンダ
２５の油室２５ａ内の圧油が押し出され油圧配管３０を
介して高さ調整用油圧シリンダ１５の油室１５ａに押し
込まれる。こうして高さ調整用油圧シリンダ１５の油室
１５ａに圧油が供給されると、高さ調整用油圧シリンダ
１５のロッド１５ｂが伸張して車体１０１を上側に変位
させる。なお上駆動シリンダ２６の油室２６ａに圧油が
供給されロッド２６ｄが図中下側に移動するに伴い上駆
動シリンダ２６の他方の油室２６ｂは圧縮するので同油
室２６ｂ内の圧油は、油路２９を介して比例制御弁２７
の戻りポートＢに排出される。ポートＢに排出された圧
油は、比例制御弁２７、油路３２を介してタンク３３に
排出される。

【００６７】比例制御弁２７のＢポートから圧油が供給
されるように制御された場合の動作について説明する。
この場合、油圧ポンプ３４から吐出された圧油は、油路
３６、比例制御弁２７のＢポート、油路２９を介して上
駆動シリンダ２６の他方の油室２６ｂに供給される。上
駆動シリンダ２６の油室２６ｂに圧油が供給されると、
ピストン２６ｃは図中上方向に移動する。これに伴いロ
ッド２６ｄは図中上方向に移動して下駆動シリンダ２５
の油室２５ａを膨脹させる。これにより高さ調整用油圧
シリンダ１５の油室１５ａ内の圧油が油圧配管３０を介
して下駆動シリンダ２５の油室２５ａに排出される。高
さ調整用油圧シリンダ１５の油室１５ａから圧油が排出
されると、高さ調整用油圧シリンダ１５のロッド１５ｂ
が縮退して車体１０１を下側に変位させる。なお上駆動
シリンダ２６の油室２６ｂに圧油が供給され油室ロッド
２６が図中上側に移動するに伴い上駆動シリンダ２６の
他方の油室２６ａは圧縮するので同油室２６ａ内の圧油
は、油路２８を介して比例制御弁２７の戻りポートＡに
排出される。ポートＡに排出された圧油は、比例制御弁
２７、油路３２を介してタンク３３に排出される。

【００６８】位置センサ３１では、ピストン２６ｃの変
位ｘp（ｔ）が、高さ調整用油圧シリンダ１５の高さと
して検出される。

【００６９】なお図３において破線で示す部分つまり作
動油の油圧源に関する構成部分は、各車高調整装置２
１、２２、２３、２４で各別に設けることも可能であ
り、また各車高調整装置２１〜２４で共有することも可
能である。

【００７０】ここで制御対象である懸架脚１１〜１４の
応答周波数について検討を加える。

【００７１】ａ）質量投射時の反力によって懸架脚１１
〜１４の高さωi（ｔ）が変位するとき、その変位ωi
（ｔ）のうち主要な部分を占めるのはバネ要素１７とダ
ンパ要素１８の変形である。バネ要素１７とダンパ要素
１８の変動は応答周波数１Ｈz程度の緩やかな変動であ
る。

【００７２】ｂ）タイヤ１６が歪むことに起因する懸架
脚１１〜１４の高さωi（ｔ）の変位は、バネ下（タイ
ヤとアクスル）側から加振される場合であれば、応答周
波数が１０〜２０Ｈz程度の高速な現象も含む。しかし
本実施形態の場合にはバネ上（車体）側から加振される
場合であるので、１０〜２０Ｈz程度の高い周波数の変
動は上部のバネ要素１７とダンパ要素１８とによって吸
収されてしまいタイヤ１６には伝達されない。したがっ
てタイヤ１６の応答周波数も１Ｈz前後となり緩やかな
応答となる。

【００７３】上記ａ）、ｂ）で説明したように制御対象
である懸架脚１１〜１４の応答周波数は、１Ｈz前後で
あると考えることができる。このため応答周波数として
これよりも高い周波数つまり数１０Ｈzで動作するアク
チュエータを用いて懸架脚１１〜１４を制御すれば応答
性の高い制御系を構成することができる。

【００７４】一般的に制御弁のスプールの応答は数十Ｈ
zといわれている。本実施形態では図３で説明したよう
に、車高調整装置２１〜２４を、油圧シリンダ２５、２
６、比例制御弁２７で構成しているので、数十Ｈzの応
答周波数で動作すると考えられ、バネ上側からの加振
（１Ｈz程度）に対して応答性の高い制御を実現するこ
とができる。

【００７５】図６は図３に示す車高調整装置２１〜２４
の制御系の構成を示している。

【００７６】図６に示すように、懸架コントローラ５０
より、フィードフォワード量として高さ調整目標値Ｌ〜
Hi（ｔ）（ｉ＝１〜４）が車高調整装置２１〜２４に与
えられる。一方で位置センサ３１で懸架脚１１〜１４の
高さ調整用油圧シリンダ（高さ調整要素）１５の変位ｘ
p（ｔ）が検出される。そしてこの高さ調整用油圧シリ
ンダ１５の変位ｘp（ｔ）をフィードバックして補償要
素３８に加える。補償要素３８では、高さ調整用油圧シ
リンダ１５の変位の推定値Ｌ＾Hi（ｔ）が演算される。
この高さ推定値Ｌ＾Hi（ｔ）は、駆動シリンダ２５、２
６の受圧面積と高さ調整用油圧シリンダ１５の受圧面積
との比率、油圧配管３０等の配管系の遅れなどを加味し
て求められる。

【００７７】減算部３９では、高さ調整目標値Ｌ〜Hi
（ｔ）と高さ推定値Ｌ＾Hi（ｔ）との偏差が求められコ
ントローラ３７に制御指令として加えられる。この結果
コントローラ３７は、高さ調整目標値Ｌ〜Hi（ｔ）と高
さ推定値Ｌ＾Hi（ｔ）との偏差が零になるように電気信
号ｊを比例制御弁２７に出力する。図３で説明したよう
に比例制御弁２７の動作に応じて駆動シリンダ２５、２
６が駆動し、駆動シリンダ２５、２６の駆動に応じて高
さ調整用油圧シリンダ１５が作動する。この結果高さ調
整用油圧シリンダ１５のロッド１５ｂが変位し、これに
より懸架脚１１〜１４の高さが、高さ調整目標値Ｌ〜Hi
（ｔ）だけ調整され、車体１０１の高さが調整される。

【００７８】つぎに上述した実施形態の動作について説
明する。

【００７９】（第１実施例）図５は懸架コントローラ５
０内で行われる演算処理の内容を説明するブロック図で
ある。

【００８０】懸架コントローラ５０は、つぎのｉ）、ｉ
ｉ）、ｉｉｉ）の手順で高さ調整目標値Ｌ〜Hi（ｔ）を
生成し、出力する。

【００８１】ｉ）外乱の予測演算処理 図５に示す外乱予測部５５では、入力したデータつまり
加速度センサ４１〜４４、姿勢センサ４５の検出値、質
量投射条件（質量投射装置６０の動作条件）に基づい
て、質量投射の反力によって各懸架脚１１〜１４のバネ
要素１７、ダンパ要素１８、タイヤ１６が歪みこれによ
って懸架脚１１〜１４の高さが変化する量を、高さ予測
値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）として、各懸架
脚１１、１２、１３、１４毎に予測演算する。

【００８２】高さ予測値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、
３、４）は図７に例示するように時間ｔを関数とする時
系列的なデータである。図９に示すように所定回数の投
射がτ時間連続して行われるのであれば、このτ時間の
間の高さ予測値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）が
時間ｔを変数として演算される。

【００８３】また加速度センサ４１〜４４、姿勢センサ
４５の検出値、質量投射条件（質量投射装置６０の動作
条件）以外のデータを考慮して、高さ予測値ω＾i
（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）を予測演算してもよい。

【００８４】加速度センサ４１〜４４、姿勢センサ４５
の検出値、質量投射条件（質量投射装置６０の動作条
件）以外のデータとは、たとえば「車体１０１と懸架脚
１１〜１４の質量分布」、「車体１０１と懸架脚１１〜
１４の剛性」、「懸架脚１１〜１４の初期状態」、「懸
架脚１１〜１４のバネ要素１７の種類（線形であるか非
線形であるか）」などのデータである。

【００８５】「車体１０１と懸架脚１１〜１４の質量分
布」というデータを考慮する理由は、質量分布が異なっ
ていれば、反力Ｆに対する慣性モーメントが異なり、こ
れによって同じ反力Ｆを受けたとしても懸架脚１１〜１
４の高さ予測値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）は
異なるものになるからである。

【００８６】また「車体１０１と懸架脚１１〜１４の剛
性」というデータを考慮する理由は、剛性が異なってい
れば、反力Ｆを受けたときの各部の歪みが異なり、これ
によって同じ反力Ｆを受けたとしても懸架脚１１〜１４
の高さ予測値ω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）は異
なるものになるからである。

【００８７】また「懸架脚１１〜１４の初期状態」とい
うデータを考慮する理由は、各懸架脚１１〜１４毎に、
バネ要素１７の初期状態（初期の縮み量、初期の圧
力）、ダンパ要素１８（初期の絞り量、初期の縮み量、
初期の圧力）、車高調整用油圧シリンダ１５の初期状態
（初期油圧）が異なっていれば、車高調整用油圧シリン
ダ１５に同じ油量を供給したとしても各懸架脚１１〜１
４毎に高さ変化量が異なるものになるからである。

【００８８】また「懸架脚１１〜１４のバネ要素１７の
種類（線形であるか非線形であるか）」というデータを
考慮する理由は、バネ要素１７が線形である場合と非線
形である場合とでは、車高調整用油圧シリンダ１５に同
じ油量を供給したとしても懸架脚１１〜１４の高さ変化
量は異なるものになるからである。

【００８９】したがってこれら質量分布、剛性等のデー
タを考慮すれば、より正確に高さ予測値ω＾i（ｔ）
（ｉ＝１、２、３、４）を求めることができる。

【００９０】この外乱予測部５５で行われるシミュレー
ションは、公知の市販ソフトウエアたとえば「ADAMS」
（商品あるいは商標名）、「EASY5」（商品あるいは商
標名）などを用いて行うことができる。たとえば、これ
ら市販ソフトウエアを簡易に書き換えたソフトウエアを
車載型の小型計算機にインストールし、高さ予測値ω＾
i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）を演算する。

【００９１】またバネ上（車体）側から加振した場合の
懸架脚１１〜１４の応答周波数は前述したとおり１Ｈz
程度であるために、図９に示すように投射後の数秒間
（＝τ）に発生する外乱の予測値ω＾i（ｔ）（ｉ＝
１、２、３、４）を演算すれば十分である。また質量投
射を開始してから車体１０１が傾き始めるまでは数十ミ
リ秒（＝Δｔ）あるので、このΔｔの間に懸架コントロ
ーラ５０で、投射後数秒τ分の外乱予測値の時系列デー
タω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）を計算すること
は十分可能である。また投射後数秒τ分の外乱予測値の
時系列データω＾i（ｔ）（ｉ＝１、２、３、４）を、
数十ミリΔｔ間にまとめて演算する代わりに、投射１回
分の外乱予測値の時系列データω＾i（ｔ）（ｉ＝１、
２、３、４）を、投射が毎回開始される毎に予測演算し
てもよい。

【００９２】ｉｉ）共通高さ目標値の演算処理 つぎに目標値算出部５６では、全ての懸架脚１１〜１４
に共通する高さ目標値ｈ〜（ｔ）が算出される。この共
通高さ目標値ｈ〜（ｔ）は、上記高さ予測値ω＾i
（ｔ）と同様に時間ｔを関数とする時系列的なデータで
ある。

【００９３】一般的に共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）は、下
記（３）式に示すように高さ予測値ω＾i（ｔ）を変数
とする関数として算出される。

【００９４】 ｈ〜（ｔ）＝ｆ｛ω＾1（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）｝ …（３） 関数ｆの例としては、高さ予測値ω＾i（ｔ）の平均値
を演算する、高さ予測値ω＾i（ｔ）のうちで最大値を
とる、高さ予測値ω＾i（ｔ）のうちで最小値をとる、
などが挙げられる。また共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）を
０、つまり投射による反力Ｆを受けておらず各懸架脚１
１〜１４がいわゆる「１Ｇ」状態のときの高さを、目標
値に設定してもよい。

【００９５】ｉｉｉ）高さ調整目標値の演算処理 つぎに減算部５１、５２、５３、５４（５Ｎ）では、下
記（４）式に示すように、共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）か
ら高さ予測値ω＾1（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3
（ｔ）、ω＾4（ｔ）をそれぞれ減算する処理が実行さ
れて、高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、ＬH2〜（ｔ）、Ｌ
H3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）が、各懸架脚１１、１２、１
３、１４毎に算出される。

【００９６】 ＬHi〜（ｔ）＝ｈ〜（ｔ）−ω＾i（ｔ） （ｉ＝１、２、３、４） …（４） 以上のようにして懸架コントローラ５０で、高さ調整目
標値ＬHi〜（ｔ）が演算されると、図４に示すように、
懸架コントローラ５０から各車高調整装置２１、２２、
２３、２４に対して、高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、Ｌ
H2〜（ｔ）、ＬH3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）がそれぞれ出
力される。

【００９７】この結果図３、図６で説明したように各懸
架脚１１〜１４の高さ調整用油圧シリンダ１５のロッド
１５ｂはそれぞれ、上記高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、
ＬH2〜（ｔ）、ＬH3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）だけ上下方
向に変位する。

【００９８】質量連続投射時には、図６に「外乱ωi
（ｔ）」として示すように、各懸架脚１１〜１４の車高
調整用油圧シリンダ１５には、外乱ω1（ｔ）、ω2
（ｔ）、ω3（ｔ）、ω4（ｔ）がそれぞれ加わり、これ
ら外乱ω1（ｔ）、ω2（ｔ）、ω3（ｔ）、ω4（ｔ）分
だけ各懸架脚１１、１２、１３、１４の高さがそれぞれ
変位する。これは上記（４）式の右辺に、「ωi
（ｔ）」が加算されることに相当する。

【００９９】このため高さ予測値（外乱予測値）ω＾i
（ｔ）が実際の外乱ωi（ｔ）と誤差なく一致していれ
ば、上記（４）式の右辺で、「ω＾i（ｔ）」と「ωi
（ｔ）」とが相殺されて、「ｈ〜（ｔ）」の項のみとな
り、質量が連続して投射されている期間τ中、各懸架脚
１１〜１４は同じ高さｈ〜（ｔ）を維持する。

【０１００】つぎに図１０を用いて本実施形態の効果に
ついて説明する。

【０１０１】本実施形態によれば、質量が連続して投射
されている期間τ中、各懸架脚１１〜１４は同じ高さｈ
〜（ｔ）を維持するので、反力Ｆを受けていない質量投
射前（図１０（ａ））に対して質量連続投射時（図１０
（ｃ））には、車体１０１は上下方向（Ｚ軸）に変位す
るが、ロール方向（Ｘ軸）、ピッチ方向（Ｙ軸）には傾
斜したり揺動しない。このように車体１０１は上下方向
に平行移動するだけでロール方向やピッチ方向の傾斜や
振動が大幅に減衰される。

【０１０２】このため質量投射前の投射方向Ｌ1に対し
て、質量連続投射時の投射方向Ｌ2は、上下方向にずれ
ではいるものの方向においては概ね一致し、質量連続投
射時の質量到達地点はほぼ一定となる。このため連続し
た質量投射を正確に安定して行うことができる。つまり
質量投射前の投射方向Ｌ1と質量投射後の投射方向Ｌ2と
が一致していなかったため（図１０（ａ）、（ｂ））、
連続した質量投射を正確に安定して行うことのできなか
った従来技術の問題点が解決される。

【０１０３】また本実施形態によれば、従来技術１）、
２）のように質量投射装置６０にスタビライザなどの大
がかりで複雑な機構を設ける必要はなく、図５に示す簡
単な演算処理を行う機能を付加するだけでよい。たとえ
ば既存の車両１００に小型コンピュータを付加するだけ
で済む。このため装置コストが上昇することがなく、ま
た場積が嵩むことがなく、また大幅な車両重量増加を伴
うことがない。

【０１０４】また従来技術３）のように車両の揺動が収
まるのを待つ必要がないので、投射間隔を短くでき短時
間に多数の質量を投射することができる。

【０１０５】また本実施形態によれば、外乱ω＾i
（ｔ）を予測し、この外乱予測値ω＾i（ｔ）に応じた
高さ調整目標値ＬHi〜（ｔ）が得られるよう車高調整要
素１５を、フィードフォワード制御しているので、高い
応答性でロール方向、ピッチ方向の振動を減衰させるこ
とができる。つまりフィードバック制御で車体の高さを
調整するという従来技術３）と比較して高い応答性で車
高調整を行うことができる。仮に本実施形態において、
車体１０１のロール角、ピッチ角の実際の値を検出し、
これをフィードバック量として車高をフィードバック制
御したものとすると、応答遅れが生じて車体１０１の実
際のロール変化、ピッチ変化に対して車高調整要素１５
の制御が間に合わなくなる。

【０１０６】また本実施形態において、上記ｉ）、ｉ
ｉ）、ｉｉｉ）で説明した演算処理は、操作パネル７０
で投射指令ボタンが押される前に行ってもよく、質量投
射ボタンが押されてから行ってもよい。図９に示すよう
に、たとえ投射指令ボタンが押されて投射動作が開始さ
れた後であっても、投射の反力Ｆによって車体１０１が
揺れ始めるまでに数十ミリ秒の時間Δｔがあるので、現
在一般的に使用されるスペックのＣＰＵ（演算素子）を
使用すれば、この間Δｔの間にすべての演算処理を終え
ることが可能である。

【０１０７】また上記時間Δｔの間に、質量投射条件の
うち、反力Ｆの時系列パターン、投射のタイミング信号
などを計算することもできる。

【０１０８】（第２実施例）つぎに上記第１実施例を変
形した第２実施例について説明する。

【０１０９】この第２実施例では第１実施例のｉｉ）の
共通高さ目標値の演算処理の内容が異なっている。以下
異なる部分について説明する。

【０１１０】ｉｉ）共通高さ目標値の演算処理 図５に示す目標値算出部５６では、全ての懸架脚１１〜
１４に共通する高さ目標値ｈ〜（ｔ）が算出される。

【０１１１】この場合、共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）は、
各懸架脚１１、１２、１３、１４の高さ予測値ω＾1
（ｔ）、ω＾2（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）のう
ちで最大に変位する懸架脚の高さ予測値とされる。

【０１１２】たとえば図７に示すように各懸架脚１１、
１２、１３、１４の高さ予測値ω＾1（ｔ）、ω＾2
（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）が取得されたものと
する。図７は、図２（ｂ）に示す投射方向Ｌに質量が投
射された場合の高さ予測値の時系列データω＾i（ｔ）
を示している。この場合、質量投射時の反力Ｆによって
懸架脚１３が最も大きな外乱を受けて最も大きく変位す
る。

【０１１３】そこで、下記（５）式に示すように、この
最も大きく変位する懸架脚１３の高さ予測値ω＾3
（ｔ）が、共通高さ目標値ｈ〜（ｔ）とされる。

【０１１４】ｈ〜（ｔ）＝ω＾3（ｔ） …（５） ｉｉｉ）高さ調整目標値の演算処理 つぎに図５に示す減算部５１、５２、５３、５４（５
Ｎ）では、下記（１）式に示すように、共通高さ目標値
ｈ〜（ｔ）から高さ予測値ω＾1（ｔ）、ω＾2（ｔ）、
ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）をそれぞれ減算する処理が実
行して高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、ＬH2〜（ｔ）、Ｌ
H3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）が、各懸架脚１１、１２、１
３、１４毎に算出される。ただし上記（５）式で共通高
さ目標値ｈ〜（ｔ）を懸架脚１３の高さ予測値ω＾3
（ｔ）に設定したので、下記（１）式の右辺で「共通高
さ目標値ｈ〜（ｔ）」の項は、「懸架脚１３の高さ予測
値ω＾3（ｔ）」に置換されている。

【０１１５】（数式１） 以上のようにして懸架コントローラ５０で、高さ調整目
標値ＬHi〜（ｔ）が演算されると、図４に示すように、
懸架コントローラ５０から各車高調整装置２１、２２、
２３、２４に対して、高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、Ｌ
H2〜（ｔ）、ＬH3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）がそれぞれ出
力される。

【０１１６】この結果図３、図６で説明したように各懸
架脚１１〜１４の高さ調整用油圧シリンダ１５のロッド
１５ｂはそれぞれ、上記高さ調整目標値ＬH1〜（ｔ）、
ＬH2〜（ｔ）、ＬH3〜（ｔ）、ＬH4〜（ｔ）だけ上下方
向に変位する。

【０１１７】質量連続投射時には、図６に「外乱ωi
（ｔ）」として示すように、各懸架脚１１〜１４の車高
調整用油圧シリンダ１５には、外乱ω1（ｔ）、ω2
（ｔ）、ω3（ｔ）、ω4（ｔ）がそれぞれ加わり、これ
ら外乱ω1（ｔ）、ω2（ｔ）、ω3（ｔ）、ω4（ｔ）分
だけ各懸架脚１１、１２、１３、１４の高さがそれぞれ
変位する。これは上記（１）式の右辺に、「ω1
（ｔ）」、「ω2（ｔ）」、「ω3（ｔ）」、「ω4
（ｔ）」がそれぞれ加算されることに相当する。

【０１１８】このため高さ予測値（外乱予測値）ω＾i
（ｔ）が実際の外乱ωi（ｔ）と誤差なく一致していれ
ば、上記（１）式の右辺で、「ω＾i（ｔ）」と「ωi
（ｔ）」とが相殺されて、「ω＾3（ｔ）」の項のみと
なり、質量が連続して投射されている期間τ中、各懸架
脚１１〜１４は同じ高さｈ〜（ｔ）つまり高さ予測値ω
＾3（ｔ）を維持する。

【０１１９】図８（ａ）は、各懸架脚１１、１２、１
３、１４それぞれの高さ予測値ω＾1（ｔ）、ω＾2
（ｔ）、ω＾3（ｔ）、ω＾4（ｔ）を示し、図８（ｂ）
は質量連続投射時の各懸架脚１１〜１４の実際の高さを
示している。同図に示すように質量連続投射時には各懸
架脚１１〜１４の高さは、懸架脚１３が受けた外乱ω3
（ｔ）とほぼ一致する。

【０１２０】つぎにこの第２実施例の利点について説明
する。

【０１２１】質量投射時に最も大きく高さが変化する懸
架脚１３は、質量投射時に極めて大きな反力Ｆを集中し
て受けている。このような懸架脚１３を、仮に車高調整
装置２３によって過剰に調整した場合には、機構的に無
理な力が加わり耐久性の悪化等の悪影響を与える。そこ
で質量連続投射時に最も高さが大きく変化する懸架脚１
３の高さ予測値ω＾3（ｔ）を共通高さ目標値ｈ〜
（ｔ）に設定すれば（上記（５）式参照）、上記（１）
式に示すように、この懸架脚１３の高さ調整目標値ＬH3
〜（ｔ）は０になり、懸架脚１３の高さを調整する必要
はなくなる。質量連続投射時に反力Ｆを集中して受けて
高さが最も変化している懸架脚１３で、高さ調整の動作
が行わなくなるので、懸架脚１３に機構的に無理な力が
加わることが防止され、耐久性等を飛躍的に向上させる
ことができる。

【０１２２】（第３実施例）つぎに高さ予測値（外乱予
測値）ω＾i（ｔ）と実際の外乱ωi（ｔ）との間で生じ
る制御誤差εiについて検討を加える。

【０１２３】各懸架脚１１〜１４毎に設けられた車高調
整装置２１〜２４で発生する制御誤差をそれぞれεi
（ｉ＝１〜４）とする。制御誤差εi（ｉ＝１〜４）は
図６に示す制御系で発生する。

【０１２４】質量連続投射時には、上記（１）の右辺に
「制御誤差εi」と「外乱ωi（ｔ）」が加わるので、各
懸架脚１１、１２、１３、１４の実際の高さＬH1
（ｔ）、ＬH2（ｔ）、ＬH3（ｔ）、ＬH4（ｔ）は下記
（２）式で表される。

【０１２５】（数式２） 上記（２）式で高さ予測値（外乱予測値）ω＾i（ｔ）
が実際の外乱ωi（ｔ）に極めて近く、制御誤差εiが無
視できるほど小さければ、図８で説明したように全ての
懸架脚１１〜１４は懸架脚１３の高さに極めて近い高さ
を保って上下することになり、この結果車体１０１のロ
ール、ピッチ方向の揺動が著しく低減する。

【０１２６】しかし懸架脚１１〜１４、車高調整装置２
１〜２４の構成要素の経時変化等によって、外乱予測値
ω＾i（ｔ）の予測精度が低下したり、制御誤差εiが大
きくなったりすると、車体１０１のロール、ピッチ方向
の揺動を低減する効果が下がっていく。

【０１２７】そこで、この第３実施例では、車体１０１
のロール角ωx（ｔ）、ピッチ角ωY（ｔ）およびこれら
の角速度ω・x（ｔ）、ω・Y（ｔ）について、上限値、
下限値をしきい値として設定する。そして質量連続投射
時には、これらロール角ωx（ｔ）、ピッチ角ωY
（ｔ）、ロール角速度ω・x（ｔ）、ピッチ角速度角ω
・Y（ｔ）をそれぞれしきい値と比較して上限値を超え
ている場合あるいは下限値を下回っている場合には、懸
架脚１１〜１４、車高調整装置２１〜２４の構成要素に
不具合があるものと判断してメンテナンス警報信号を出
力する。この処理は懸架コントローラ５０で実行され
る。図１に示すように懸架コントローラ５０からメンテ
ナンス警報信号が出力されると、このメンテナンス警報
信号は操作パネル７０に入力される。操作パネル７０に
メンテナンス警報信号が入力されると、車内に設けられ
た警報装置が作動してオペレータ等に「メンテナンスす
べきである旨」が促される。これによってオペレータ等
は、懸架脚１１〜１４、車高調整装置２１〜２４等のメ
ンテナンスを迅速に行うことができる。この結果、車両
１００のロール、ピッチ方向の傾斜、揺動の減衰効果が
常に一定レベル以上に維持される。なおメンテナンス警
報信号を車外に出力して車両１００の外部の人間に知ら
しめるようにしてもよい。

【０１２８】（第４実施例）上記第３実施例では、ロー
ル角ωx（ｔ）、ピッチ角ωY（ｔ）、ロール角速度ω・
x（ｔ）、ピッチ角速度角ω・Y（ｔ）をそれぞれしきい
値と比較しているが、高さ予測値（外乱予測値）ω＾i
（ｔ）と実際の外乱ωi（ｔ）とを直接比較してもよ
い。ここで図１で説明したように車両１００には懸架脚
１１〜１４毎に加速度センサ４１〜４４が設けられてい
る。そこで加速度センサ４１〜４４の検出加速度を２回
積分することにより各懸架脚１１〜１４の実際の高さ変
位つまり実際の外乱ωi（ｔ）を求めることができる。

【０１２９】懸架コントローラ５０では以下の処理が行
われる。

【０１３０】すなわち懸架脚１１〜１４の質量連続投射
時における実際の高さω1（ｔ）、ω2（ｔ）、ω3
（ｔ）、ω4（ｔ）が計測され、高さ予測値ω＾i（ｔ）
と計測した実際の高さωi（ｔ）との差である制御誤差
εi（ｉ＝１、２、３、４）が求められる。そしてこれ
らの制御誤差εiを所定のしきい値と比較し、制御誤差
εiがしきい値以上になった場合には、メンテナンス警
報信号が出力される。これによりオペレータ等は、高さ
予測値ω＾i（ｔ）に一定レベル以上の誤差が含まれて
いるか制御誤差εiが無視できないほど大きくなってい
ることを知り得るので、予測計算のパラメータを訂正す
るなどのメンテナンスを行う措置を迅速にとることがで
きる。これにより予測計算のメンテナンスのタイミング
を逸することが防止され、常に誤差がない最適な状態で
質量連続投射を行うことができる。なお特定の懸架脚た
とえば最も大きく変位する懸架脚１３を選択し、この懸
架脚１３に関してのみ、実際の高さω3（ｔ）を計測
し、高さ予測値ω＾3（ｔ）と計測した実際の高さω3
（ｔ）との差である制御誤差ε3を求め、この制御誤差
ε3を所定のしきい値と比較し、制御誤差ε3がしきい値
以上になった場合に、メンテナンス警報信号を出力する
ような実施も可能である。

【０１３１】（第５実施例）ところで、前述した第１実
施例、第２実施例では、図１１（ａ）、（ｃ）に示すよ
うに全懸架脚１１〜１４に共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）
を設定し、この共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）が得られる
ように車高調整装置２１〜２４を制御して、質量連続投
射時に、質量投射装置６０から投射される質量の方向を
常に同一方向Ｌ2にしている。しかし本発明としては、
必ずしも全懸架脚１１〜１４を同じ高さにする必要はな
く、質量連続投射時に、質量投射装置６０から投射され
る質量の方向が常に同一方向Ｌ2になりさえすれば、各
懸架脚１１〜１４の高さは互いに異なっていてもよい。

【０１３２】そこでこの第５の実施例では、全懸架脚１
１〜１４に共通の高さ目標値ｈ〜（ｔ）を設定する代わ
りに、質量連続投射時に質量投射装置６０から投射され
る質量の方向が同一方向Ｌ2になるように各懸架脚１
１、１２、１３、１４毎に高さ目標値ｈ〜1（ｔ）、ｈ
〜2（ｔ）、ｈ〜3（ｔ）、ｈ〜4（ｔ）を設定する。こ
れ以外の演算処理は上記第１実施例、第２実施例と同じ
である。たとえば図１１（ｂ）、（ｄ）に示すように前
側の懸架脚１１、１２の高さ目標値ｈ〜f（ｔ）（ｈ〜1
（ｔ）、ｈ〜2（ｔ））が後側の懸架脚１３、１４の高
さ目標値ｈ〜r（ｔ）（ｈ〜3（ｔ）、ｈ〜4（ｔ））よ
りも高くなるように、各懸架脚１１、１２、１３、１４
毎に高さ目標値ｈ〜1（ｔ）、ｈ〜2（ｔ）、ｈ〜3
（ｔ）、ｈ〜4（ｔ）が設定される。

【０１３３】図１１（ｂ）は車両１００が水平な路面上
に存在している場合において、質量連続投射時にこの第
５実施例の車高調整を行ったときの車両１００の姿勢を
示している。

【０１３４】懸架脚１１〜１４が同じ高さになるように
車高調整した図１０（ａ）の場合と比較して質量は上向
きに投射されているのがわかる。

【０１３５】図１１（ｄ）は車両１００の後輪が岩石等
に乗り上げ車両１００が前傾している場合において、質
量連続投射時にこの第５実施例の車高調整を行ったとき
の車両１００の姿勢を示している。

【０１３６】懸架脚１１〜１４が同じ高さになるように
車高調整した図１０（ｃ）の場合と比較して質量は上向
きに投射されているのがわかる。

【０１３７】本第５実施例によれば質量連続投射時に質
量投射装置６０を駆動制御することなく、つまり俯仰角
βを制御することなく、車高調整装置２１〜２４を制御
するだけで質量連続投射時の質量投射方向を任意の方向
に定めることができる。特に図１１（ｃ）の場合のよう
に車両１００が前傾している状態で全懸架脚１１〜１４
を同じ高さにすると質量が水平方向に対して下向きに投
射されてしまうが、図１１（ｄ）のように前側の懸架脚
１１、１２の高さが後側の懸架脚１３、１４の高さより
も高くなるように車高を調整することにより、質量が水
平方向ないしは水平方向よりも上向きの正しい方向に投
射されるように補正することができる。

【０１３８】なお実施形態では、図３の油圧回路図にお
いて、下駆動シリンダ２５を伸縮させるために上駆動シ
リンダ２６を用いているが、必ずしもこの構成のものに
限定されるわけではない。

【０１３９】下駆動シリンダ２５を伸縮させるための上
駆動シリンダ２６を、直線状に動く任意のアクチュエー
タ、たとえば「回転するモータとボールネジ」、「回転
するモータとラック・ピニオン機構」、「リニアモー
タ」、「回転するモータとリンク機構」などに置き換え
ることができる。なおここで「モータ」とは、電気モー
タ、油圧モータ、空気圧モータその他の回転式のアクチ
ュエータを含む概念である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施形態の車両の全体構成を示す図であ
る。

【図２】図２（ａ）は各懸架脚が変位する様子を示す斜
視図で、図２（ｂ）は車両を上面からみた図である。

【図３】図３は図１に示す車高調整装置の構成を示す油
圧回路図である。

【図４】図４は図１の車両の制御系の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図５】図５は図１、図４に示す懸架コントローラで行
われる演算処理を説明するブロック図である。

【図６】図６は図１に示す車高調整装置の制御系を示す
ブロック図である。

【図７】図７は各懸架脚に加わる外乱の時系列的な予測
値（高さ予測値）を示すグラフである。

【図８】図８（ａ）、（ｂ）は各懸架脚の高さを、最も
大きく変位する懸架脚の高さに一致させる制御を説明す
る図である。

【図９】図９は質量が連続して投射されるときに車体が
受ける反力の時系列的な変化を示すグラフである。

【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来技術と
本発明の車両の揺動を説明する図である。

【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は質
量連続投射時の投射方向を示す図である。

【符号の説明】

１１〜１４ 懸架脚 １５ 高さ調整要素（高さ調整用油圧シリンダ） ２１〜２４ 車高調整装置 ５０ 懸架コントローラ ６０ 質量投射装置 １００ 車両

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量投射装置を搭載し、複数の懸架
   脚を有した車両に適用され、質量投射装置から質量が連
   続投射された際に車両で発生する振動を減衰するように
   した質量投射装置搭載車両の振動減衰装置において、 複数の懸架脚毎に設けられ、懸架脚の高さを調整する車
   高調整手段と、 前記質量投射装置の質量投射条件に基づいて、質量連続
   投射時の懸架脚の高さ予測値を、各懸架脚毎に演算する
   予測値演算手段と、 全懸架脚に共通の高さ目標値を設定し、この共通高さ目
   標値から前記高さ予測値を差し引いた高さ調整目標値
   を、各懸架脚毎に演算する高さ調整目標値演算手段と、 質量連続投射時に、前記高さ調整目標値が得られるよう
   に前記車高調整手段をフィードフォワード制御する制御
   手段とを具えたことを特徴とする質量投射装置搭載車両
   の振動減衰装置。
2. 【請求項２】 前記共通高さ目標値は、各懸架脚の
   高さ予測値のうちで最大に変位する懸架脚の高さを基準
   にして求められるものであることを特徴とする請求項１
   記載の質量投射装置搭載車両の振動減衰装置。
3. 【請求項３】 質量連続投射時の懸架脚の実際の高
   さを計測する手段をさらに備え、高さ予測値と実際の高
   さとの差が所定のしきい値以上になった場合に警報信号
   を出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   質量投射装置搭載車両の振動減衰装置。
4. 【請求項４】 質量投射装置を搭載し、複数の懸架
   脚を有した車両に適用され、質量投射装置から質量が連
   続投射された際に車両で発生する振動を減衰するように
   した質量投射装置搭載車両の振動減衰装置において、 複数の懸架脚毎に設けられ、懸架脚の高さを調整する車
   高調整手段と、 前記質量投射装置の質量投射条件に基づいて、質量連続
   投射時の懸架脚の高さ予測値を、各懸架脚毎に演算する
   予測値演算手段と、 質量連続投射時に前記質量投射装置から投射される質量
   の方向が同一方向になるように各懸架脚毎に高さ目標値
   を設定し、この高さ目標値から前記高さ予測値を差し引
   いた高さ調整目標値を、各懸架脚毎に演算する高さ調整
   目標値演算手段と、 質量連続投射時に、前記高さ調整目標値が得られるよう
   に前記車高調整手段をフィードフォワード制御する制御
   手段とを具えたことを特徴とする質量投射装置搭載車両
   の振動減衰装置。