JP2002104043A - 懸架装置 - Google Patents
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Abstract
位置設定点を調整できる能動懸架装置を提供する。 【解決手段】 車両のベース上の座席の如き質量を支持
するための能動懸架装置は座席(12)とベース(1
6)との間で結合された液圧アクチュエータ(18)
と、座席とベースとの間の空気式オフロード装置と、液
圧アクチュエータを能動的に制御し、オフロード部材を
制御する制御装置とを有する。コンプレッサ(28)及
び通気部(30)は空気式装置(20)に結合されてそ
の加圧を制御する。制御装置は所定の割合で制御アルゴ
リズムを繰り返し実行し、位置誤差信号及び所定の割合
の関数としてコンプレッサ及び通気部の作動状態を制御
する電子制御ユニット(36)を有する。
Description
のエアスプリング又はエアバッグと並列の液圧アクチュ
エータを備えた能動座席懸架装置に関する。
は既知である。例えば、ジョン・ディーア(John Deere)
プロダクションの6000、7000、8000及び9
000シリーズのトラクタはエアバッグと並列の液圧シ
ョックアブゾーバを含む受動座席懸架装置を有する。バ
ネの如き弾性装置と並列に作動する電気液圧式に制御さ
れるアクチュエータを含む能動懸架装置は既知である。
例えば、1982年12月14日に発行された米国特許
第4,363,377号明細書はバネと並列の液圧アク
チュエータを備えた能動座席懸架装置を開示している。
制御装置は座席位置信号、こわさ制御、座席高さ制御及
びゲイン制御に応答してアクチュエータへの流体連通を
制御する。1999年12月14日に発行された米国特
許第6,000,703号明細書は空気式エアスプリン
グ又はエアバッグと並列の液圧アクチュエータを備えた
能動キャブ又は座席懸架制御装置を開示している。液圧
及び加速計で座席の隔離を能動的に制御する能動座席懸
架装置はグリム(Grimm) 等の著による「オフロード車両
のための能動座席懸架装置」に示されている。エアバッ
グの機能は懸架される質量を支持することにより液圧ア
クチュエータをロードオフ(「オフロード」)すること
である。液圧アクチュエータは能動的に制御されて、こ
れを装着したベースから動的に隔離される。このような
装置は望ましい。その理由は、エアバッグにより懸架さ
れた静的重量を有することにより、アクチュエータ及び
その液圧装置上の力及び圧力が減少し、能動制御及び隔
離に必要な全体のパワーを減少させるからである。エア
バッグが静的状態中の液圧アクチュエータを「オフロー
ド」したとき、液圧アクチュエータから要求される力は
実質的にゼロになる。
装置の懸架された質量は運転手の体重の変化又は車両の
バラストの変化により変わる。体重の変化は懸架装置の
平衡位置を達成し、オフロード及び閉ループ位置制御を
備えた能動懸架装置においては、懸架装置の平衡位置に
おいて制御位置設定点を維持するのが望ましい。それ
故、制御位置設定点に適合するように(エアバッグを介
して)オフロード平衡位置を自動的に調整する制御装置
を有するか、または、オフロード平衡位置に合致するよ
うに制御位置設定点を調整するのが望ましい。圧縮可能
なエアスプリング又はエアバッグの如きエアオフロード
装置を備えた装置においては、平衡位置を達成するオフ
ロード力は電気空気式のコンプレッサ及び電子通気弁を
使用してエアスプリング内の空気の量を増大又は減少さ
せることにより調整できる。オフロード力又は位置設定
点を調整しなければならないか否かに拘わらず、アクチ
ュエータ内の液圧を感知することによりこれを決定でき
る。しかし、圧力センサを使用すると、高価になり、複
雑になることがある。従って、圧力センサを必要としな
いオフロード又は位置設定点を調整するための手段を有
するのが望ましい。
は、能動的に制御されるアクチュエータ及びオフロード
装置を備え、圧力センサ無しに、オフロード及び(又
は)位置設定点を調整できる能動懸架装置を提供するこ
とである。
本発明により達成され、本発明においては、車両のベー
ス上の座席の如き質量を支持するための能動懸架装置は
座席とベースとの間で結合された液圧アクチュエータ
と、質量とベースとの間で結合された空気式のオフロー
ド部材と、液圧アクチュエータを能動的に制御し、オフ
ロード部材を制御する制御装置とを有する。制御装置は
座席位置誤差信号及び座席加速信号の関数として液圧ア
クチュエータを能動的に制御する。制御装置はまた、座
席位置誤差信号の関数としてオフロード部材を制御す
る。コンプレッサ及び通気部は空気式の装置に結合され
て、その加圧を制御する。制御装置は所定の割合で制御
アルゴリズムを繰り返し実行し、位置誤差信号及び所定
の割合の関数としてコンプレッサ及び通気部の作動状態
を制御する電子制御ユニットを有する。
装置10は座席ベース16の上方でシーソーリンク機構
14により支持された座席12を有する。液圧ピストン
即ちアクチュエータ18及びエアバッグ20の如き空気
式装置が座席12とベース16との間で結合される。液
圧回路即ち弁ユニット22はアクチュエータ18とポン
プ24とリザーバ即ちサンプ26との間の流体連通を制
御する。エアバッグ20内の空気の量は(ソレノイド2
9により制御される)コンプレッサ28により及び(ソ
レノイド31により制御される)通気部30により制御
される。商業的に入手できるケイ素の容量性変化トラン
スデューサの如き加速計32が座席12に取り付けら
れ、比率計式の(ratio-metric)回転ホール効果トランス
デューサの如き座席位置センサ34がリンク機構14に
結合される。電子制御ユニット(ECU)36はセンサ
32、34から、手動で作動できる高さ制御子37から
及び手動で作動できる硬さ制御子38から信号を受け取
る。これらの入力に応答して、ECU36は通気ユニッ
ト22、コンプレッサ制御ソレノイド及び通気制御ソレ
ノイドへ制御信号を提供する。
ポンプ24と圧力減少弁42との間で結合された入口ス
クリーン40を有する。ソレノイド作動式の2位置比例
圧力制御弁44は第1のポート46と、第2のポート5
0と、第3のポート56とを有する。第1のポート46
は圧力減少弁42の出口及びアキュムレータ48に連通
する。第2のポート50は圧力減少弁42の圧力制御入
口52に連通し、帰還逆止め弁54及びフィルタ(図示
せず)を介してサンプ26に連通する。第3のポート5
6は弁44の圧力感知ポート58及び比例流れ制御弁7
0に連通する。弁44は、ポート46が閉じ、ポート5
0がポート56に連通するような第1の位置から、ポー
ト50が閉じ、ポート46がポート56に連通するよう
な第2の位置へ移動できる弁部材60を有する。バネ6
2は弁部材60をその第1の位置へ押圧する。ソレノイ
ド64は弁部材60をその第2の位置へ移動させるよう
に付勢することができる。
と、第2のポート74と、第3のポート76と、第4の
ポート78とを有する。第1のポート72は弁44の第
3のポート56に連通する。第2のポート74は弁44
のポート50に連通し、帰還逆止め弁54を介してサン
プ26に連通する。第3のポート76はアクチュエータ
18の第1のポートに連通し、第4のポート78はアク
チュエータ18の第2のポートに連通する。オリフィス
80はポート76をポート78に連通する。弁70は、
ポート72がポート76に連通し、ポート78がポート
74に連通するような第1の位置(アクチュエータ伸
長)から、ポート72が遮断され、ポート76、78が
ポート74に連通するような第2の中心即ち「浮遊」位
置へ及びポート72がポート78に連通し、ポート74
がポート76に連通するような第3の位置(アクチュエ
ータ引き戻し)へ移動できる弁部材82を有する。バネ
84は弁部材82をその第1の位置へ押圧する。ソレノ
イド86は弁部材82をその第2及び第3の位置へ移動
させるように付勢することができる。
動でき、シリンダを室96、98に分割するピストン9
0及びロッド92を有する。オリフィス通路100はピ
ストン90を通って延び、室96を室98に連通する。
号明細書(米国特許代理人のドケット番号15356−
US)に更に記載されている。図3に明示するように、
ECU36は加速計32、座席位置センサ34、高さ制
御子37、硬さ制御子38、弁44のソレノイド64、
弁70のソレノイド86、コンプレッサ28のソレノイ
ド29及び通気部30のソレノイド31に接続される。
ECUは好ましくは、後述し、図4の制御装置ブロック
線図に示すようなオフロード制御のためにプログラムさ
れる。
らの信号及び基準座席高さ信号は差ユニット114へ供
給され、このユニットは座席位置誤差信号を発生させ、
この信号は積分器116により積分され、比例ユニット
118によりゲイン値と掛け合わされる。基準座席高さ
信号はオフロード及び高さ調整論理ユニット130によ
り提供される座席位置センサ34からの記憶される値で
ある。ユニット116、118からの信号は、合計ユニ
ット124により、無効ユニット123からのゼロ値信
号及びディザーユニット125からのディザー信号と合
計される。ユニット124からの信号は弁ドライバ12
6に供給され、このドライバは流れ制御弁70のソレノ
イド86を駆動する。論理ユニット130はまた、通気
部30のソレノイド31のためのソレノイドドライバ1
34を制御し、コンプレッサ28のソレノイド29を制
御するコンプレッサリレー27のためのドライバ136
を制御する。論理ユニット130は積分器116から積
分位置誤差信号を受け取り、フィルタ132から(平衡
位置を表す)濾波位置信号を受け取り、高さ調整制御子
37から高さ調整信号を受け取り、基準座席高さ信号を
発生させ、通気ソレノイド31のためのソレノイドドラ
イバ134のための制御信号を発生させ、コンプレッサ
制御ソレノイドリレー27のためのリレードライバ13
6のための制御信号を発生させる。オフロード平衡位置
は、液圧アクチュエータ18が浮遊位置にあるときの座
席位置として定義される。
のオフロードを所望の位置に調整するような作動モード
を有する。このモードにおいては、ECU36のプログ
ラムは、運転手が座席の高さをある範囲即ち「乗車区
域」外のレベルに調整するのを阻止する。乗車区域は次
のような乗車区域上限及び乗車区域下限により画定され
る。
昇」入力を受け取ったときに、座席高さ上昇シーケンス
(手順)を実行する。上昇入力が能動的である場合、E
CU36は圧力制御弁44、流れ制御弁70及び空気コ
ンプレッサ28をオンする。揺動スイッチ37が上方即
ち「上昇」位置へ押されている限り、ECU36は定義
された割合で制御位置設定点(新基準)値を増分する。
スイッチ37が解放されるか、または、計算された濾波
弁命令が上方命令限界に達したときに、ECU36は新
基準値の増分を停止する。揺動スイッチ37が解放され
るか、または、乗車区域上限に達した場合は、ECU3
6は現在の濾波された位置(記憶基準)を記憶する。次
いで、コンプレッサがオンされている間、ECU36は
次の式に従って新基準値を減分する。
座席位置)/減分ゲイン 新基準が記憶基準よりも大きいか又はそれに等しい場
合、ECU36は制御位置設定点値をそれ以上減分せ
ず、コンプレッサ28、圧力制御弁44及び流れ制御弁
70を遮断する。
70を使用せずに、単にコンプレッサ28をオンするこ
とにより、上昇を達成することができる。この場合、揺
動スイッチ37が上昇位置へ押されている限り、コンプ
レッサ28はオン状態を維持する。スイッチ37が乗車
区域限界内で解放されたとき、ECU36は現在の座席
位置を基準高さとして記録する。
7から「下降」命令を受け取ったときに、座席下降シー
ケンスを実行し、この場合、ECU36は圧力制御弁4
4及び流れ制御弁70をオフし、通気ソレノイド31を
オンする。スイッチ37がその「下降」位置にある限
り、ECU36は通気ソレノイド31をオン状態に保
つ。スイッチ37が解放されるか、または、乗車区域下
限に達した場合、ECU36はフィルタ132からの現
在の濾波座席位置を新たな制御位置設定点として記憶
し、通気ソレノイド31をオフする。
が制御位置設定点として使用される。制御位置設定点が
乗車区域上限よりも大きい場合は、ECU36は、座席
位置が乗車区域上限以下に下がるまで、自動的な下降シ
ーケンスを実行する。代わりに、制御位置設定点が乗車
区域下限よりも低い場合、ECU36は、座席位置が乗
車区域下限以上に上昇するまで、自動的な上昇シーケン
スを実行する。
ロードを所望の位置に調整するような作動モードを有す
る。このモードにおいては、ECU36はまた好ましく
は、能動隔離と並列に自動的なオフロード制御論理(ロ
ジック)を実行する。図4に示すように、自動オフロー
ド制御中、通気部30及びコンプレッサ28への命令は
位置誤差積分器116の出力に基づく。ECU36は6
0秒の如き遅延時間期間毎に積分器116の出力を繰り
返し読み取り、次いで、オフロードが調整を必要とする
か否かを決定する。積分器116の出力がオフロード積
分上方値よりも大きい場合、ECU36は次式により計
算される期間だけ通気部30をオンする。
おける記憶された初期化値であり、更新割合は10ミリ
秒の如きマイクロプロセッサ(図示せず)の反復率であ
る。
場合、コンプレッサ28は次の式により決定される期間
だけオンされる。 コンプレッサオン時間=積分器出力/(コンプレッサゲ
イン×更新割合) ここに、コンプレッサゲインは1秒当りの命令カウント
の単位における記憶された初期化値である。通気又はコ
ンプレッサ出力がオンからオフに遷移するとき、ECU
36はまた積分器116の合計出力をリセットする。従
って、コンプレッサ28及び通気部30はアクチュエー
タ18の能動制御中に主としてアクチュエータ18を制
御するために使用される位置誤差信号の関数として制御
される。
(Euler)) により測定された位置誤差の運転合計を計算
することにより積分制御を達成する。出力が+積分限界
値を越えた場合に、ECU36は積分器116の出力へ
の加算を停止する。出力が−積分限界値以下に下がった
場合に、ECU36は積分器116の出力からの減算を
停止する。また、差ユニット114からの位置誤差が±
積分死帯域範囲を越えない限り、ECUは運転合計に対
する加算又は減算を行わない。
平衡位置に調整するような作動モードを有する。このモ
ードにおいては、ECU36は、制御位置設定点がオフ
ロード平衡位置に調整されるような論理を使用できる。
ECU36はまた好ましくは、能動隔離と並列に自動的
な設定点制御論理を実行する。この論理は位置誤差に対
して積分器を使用せず、命令は通気部又はコンプレッサ
へ送られないことに留意されたい。自動設定点制御中、
座席基準高さは座席の平衡/オフロード位置に調整され
る。座席論理は遅延時間秒毎に座席平衡位置で見るべき
であり、座席基準高さが調整を必要とするか否かを決定
する。座席論理は次の式を使用して座席基準高さ誤差を
計算する。
誤差限界よりも大きい場合は、座席論理が次の式を使用
して新たな座席基準高さを計算する。
準誤差×基準誤差ゲイン 装置はまた、欠陥状態が存在する場合にECU36が手
動オフロード制御を可能にするような作動モードを有す
る。手動制御中、弁30及びコンプレッサ28への命令
は座席上昇/下降揺動スイッチ37の状態のみに基づ
く。
ータ18内の室96、98間の差圧に比例し、アクチュ
エータ18上の有効負荷に比例することに留意された
い。また、流れ制御弁70のソレノイド86への弁電流
はこの流れに比例し、そのため、弁70への命令はアク
チュエータ18上の正味の負荷に比例する。位置誤差信
号が弁命令に比例するので、この位置誤差信号を常時監
視し、平均化(積分)することにより、弁命令バイアス
を決定することができ、これに従ってオフロード装置を
調整できる。代わりに、位置誤差のみを監視する(積分
しない)ことにより、制御位置設定点を懸架装置の平衡
位置に調整できる。真のオフロード状態においては、無
効弁命令のための弁バイアスはゼロとなり、ゼロの位置
誤差を与える。従って、通路100、80はこの型式の
オフロード制御にとって必要である。
たが、当業者にとっては、上述の説明に照らして種々の
変形、修正及び変更が明らかであることを理解された
い。例えば、本発明は車両のキャブ又はシャシーの如き
座席以外の質量のための懸架装置に適用できる。従っ
て、本発明は本発明の要旨内に入るこのようなすべての
変形、修正及び変更を包含することを意図する。
図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 車両のベース上で質量を支持するための
懸架装置において、 上記質量と上記ベースとの間で結合された液圧アクチュ
エータと;上記質量と上記ベースとの間で結合されたオ
フロード部材と;上記液圧アクチュエータを能動的に制
御し、上記オフロード部材を制御し、当該アクチュエータ
の能動制御に使用される制御信号の関数として当該オフ
ロード部材を制御する制御装置と;を有することを特徴
とする懸架装置。 - 【請求項2】 上記制御装置が質量位置信号及び基準質
量位置信号の関数として位置誤差信号を発生し、同位置
誤差信号が上記アクチュエータの能動制御に使用され、
当該制御装置が上記位置誤差信号の関数として上記オフ
ロード部材を少なくとも部分的に制御することを特徴と
する請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項3】 上記制御装置が質量位置信号及び基準質
量位置信号の関数として積分位置誤差信号を発生し、同
積分位置誤差信号が上記アクチュエータの能動制御に使
用され、当該制御装置が上記積分位置誤差信号の関数と
して上記オフロード部材を制御することを特徴とする請
求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項4】 上記オフロード部材が空気式装置であ
り;コンプレッサ及び上記空気式装置の通気部の制御加
圧が設けられ、上記制御装置が上記アクチュエータの能
動制御に使用される制御信号の関数として上記コンプレ
ッサ及び上記通気部の作動状態を制御することを特徴と
する請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項5】 上記オフロード部材が空気式装置であ
り;上記空気式装置の加圧を制御するために、コンプレ
ッサ及び通気部が当該空気式装置に結合され;上記制御
装置が質量位置信号及び基準質量位置信号の関数として
位置誤差信号を発生し、当該制御装置が上記位置誤差信
号から導き出された制御信号の関数として上記コンプレ
ッサ及び上記通気部の作動状態を制御することを特徴と
する請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項6】 上記オフロード部材が空気式装置であ
り;上記空気式装置の加圧を制御するために、コンプレ
ッサ及び通気部が当該空気式装置に結合され;上記制御
装置が所定の割合で制御アルゴリズムを繰り返し実行す
る電子制御ユニットからなり、当該制御装置が質量位置
信号及び基準質量位置信号の関数として位置誤差信号を
発生し、上記所定の割合の関数として上記位置誤差信号
から導き出された制御信号の関数として上記コンプレッ
サ及び上記通気部の作動状態を制御することを特徴とす
る請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項7】 上記制御装置が、上記位置誤差信号を上
記所定の割合で割った大きさに比例する時間期間だけ、
上記コンプレッサをオンすることを特徴とする請求項6
に記載の懸架装置。 - 【請求項8】 上記制御装置が、上記位置誤差信号を上
記所定の割合で割った大きさに比例する時間期間だけ、
上記通気部をオンすることを特徴とする請求項6に記載
の懸架装置。 - 【請求項9】 上記位置誤差信号の大きさが下限値より
も小さい場合、上記制御装置が、当該位置誤差信号を上
記所定の割合で割った大きさに比例する時間期間だけ、
上記コンプレッサをオンすることを特徴とする請求項6
に記載の懸架装置。 - 【請求項10】 上記位置誤差信号の大きさが下限値よ
りも小さい場合、上記制御装置が、当該位置誤差信号を
上記所定の割合で割った大きさに比例する時間期間だ
け、上記コンプレッサをオンにし、液圧アクチュエータ
を加圧することを特徴とする請求項6に記載の懸架装
置。 - 【請求項11】 上記位置誤差信号の大きさが上限値よ
りも小さい場合、上記制御装置が、当該位置誤差信号を
上記所定の割合で割った大きさに比例する時間期間だ
け、上記通気部をオンすることを特徴とする請求項6に
記載の懸架装置。 - 【請求項12】 上記液圧アクチュエータが浮遊状態に
あるときには上記質量がオフロード平衡位置にあり;上
記制御装置が制御位置設定点の関数として上記液圧アク
チュエータの位置を制御し;上記制御装置が上記オフロ
ード平衡位置に適合するように上記制御位置設定点を調
整することを特徴とする請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項13】 上記液圧アクチュエータが負荷の下で
移動するときに液圧流体が下記のオリフィスを通って流
れるように、当該液圧アクチュエータに結合された少な
くとも1つのオリフィスを更に有することを特徴とする
請求項1に記載の懸架装置。 - 【請求項14】 上記制御装置が上記液圧アクチュエー
タの運動に応答して同液圧アクチュエータを能動的に制
御することを特徴とする請求項13に記載の懸架装置。
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