JP2003511300A - ハイドロニューマチックサスペンション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特にオフロードを走行する自動車で使用されるハイドロニューマチックサスペンションに関し、ないしは、このようなハイドロニューマチックサスペンションを制御する方法に関し、このハイドロニューマチックサスペンションは、簡単かつ低コストで修理が容易な構造にもかかわらず、静的要因と動的要因の両方を考慮することができ、しかも手動制御と自動制御がいずれも可能である。負荷分配ユニットを介して相互にも適量調整シリンダとも流体接続された少なくとも２つの流体ばねを備える、特に自動車のハイドロニューマチックサスペンションにおいて、負荷分配ユニットが、前記流体ばねを流体遮断する位置と、接続された両方の流体ばねの相互間のみを流体接続する位置と、両方の流体ばねと適量調整シリンダとを相互に流体接続する位置という切換位置を少なくとも有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 Ｉ．利用分野 本発明は、特にオフロードを走行する自動車で使用されるハイドロニューマチ
ックサスペンション、及びこのようなハイドロニューマチックサスペンションを
制御する方法に関する。

【０００２】 オフロードを走行する車両の走行挙動は、一方では、たとえば積載物の重量や
分布といった静的な条件によって左右されるとともに、他方では、たとえば走行
速度、地面の起伏の大きさや頻度といった動的な要因にも左右される。

【０００３】 ハイドロニューマチックサスペンションの利点は、原則として、たとえば個々
の流体ばねの内部のオイル容積を変えることにより、静的なまたは動的なあるい
はその両方の要因に依存して個々の流体ばねの緩衝特性、結果的には、サスペン
ションシステム全体の緩衝特性を変えることができるという点にある。

【０００４】 ＩＩ．背景技術 この関連においては、多数のセンサを用いてこうした静的および動的なパラメ
ータを継続的に検出し、複雑なコンピューティングを通じて、個々の流体ばねの
最適の初期応力、つまりそのオイル容積部の大きさを設定するシステムがすでに
公知である。

【０００５】 しかしこのシステムは製造にコストがかかり、特に電気コンポーネントや電子
コンポーネントの数が多いために、たとえば軍事用などの厳しい条件で採用する
場合、一方では高い程度に故障の危険性があるとともに、他方では、純粋に機構
的な面からの復旧が不可能なのが通例であるために修理が容易でない。さらに、
修理も簡単にできる簡素なハイドロニューマチックサスペンションシステムを
実現するために、ドイツ特許公開公報ＤＥ１９５０５７１２より、積載状態に依
存して、つまり静的要因に依存して、一定の補充容積によって個々の流体ばねの
容積部を増やしたり減らしたりすることがすでに公知である。この場合には自動
的な適合化は意図されておらず、補充容積の量を変えることもできない。またこ
れによっては、サスペンションシステムの動的要因への適合化も不可能である。

【０００６】 ＩＩＩ．発明の開示 ａ）技術的な課題 したがって本発明の課題は、簡単かつ低コストで修理が容易な構造にもかかわ
らず、静的要因と動的要因の両方を考慮することができ、しかも手動制御と自動
制御がいずれも可能であるようなハイドロニューマチックサスペンションシステ
ム、ならびにそのための制御方法を提供することである。

【０００７】 ｂ）課題の解決法 この課題は、請求項１および１６の特徴によって解決される。好適な実施形態
は従属請求項に記載されている。

【０００８】 ここでは、車両の前側と後側にある、それぞれ互いに対応する２つの流体ばね
の容積部が相互に連結されており、つまり、４輪車の場合にはたとえば車両の左
前方と左後方の流体ばねが相互に連結されている。関連し合う両方の流体ばねの
容積部に加えて、さらに適量調整シリンダの適量調整容積部が存在しており、こ
れら３つの構成要素は、次の３通りの異なる切換位置をとることのできる負荷分
配ユニットを介して、相互に接続されている： − 両方の流体ばねの容積部が相互に接続され、適量調整シリンダとも接続され
る位置。 − 両方の流体ばねの容積部のみが相互に接続される位置。 − ３つのコンポーネントが相互に遮断され、つまり、個々の流体ばねが独立的
にに作用する位置。

【０００９】 ここで適量調整シリンダの適量調整容積部は一定の容積をもつものではなく、
算定されるべき量の適量容積が、必要に応じて適量調整シリンダによってシステ
ムに、つまり関連し合う両流体ばねの接続された容積部に送られたり、あるいは
適量調整シリンダによって取り出される。

【００１０】 以下においては、本発明は、関与する流体ばねのオイル容積部の容積変化、お
よび適量調整シリンダの適量調整容積部の圧媒油の容積変化に基づいて説明され
る。

【００１１】 流体ばねのオイル容積部の変化は、流体ばねのスプリング特性曲線に沿って作
動点を上方へ変位させ、つまり初期応力が高くなる方向へ変位させる。

【００１２】 しかしながらオイル容積部の変化に代えて、もしくはオイル容積部の変化の補
完として、ガス容積部に変化を与えることも可能である。この場合、適量調整シ
リンダの適量調整容積部には、当然ながらガスが含まれることになる。

【００１３】 ただし、たとえば流体ばねのガス容積部の増大は、目下の作動点を維持しなが
ら、スプリング特性曲線全体の上方への変位を引き起こす。

【００１４】 この点を除けば、車両で感じられる変化の影響に変わりはないので、原則とし
て与えられている両方の可能性、つまりハイドロニューマチックサスペンション
システムの流体ばねのオイル容積部またはガス容積部あるいはその両方に対する
調整介入は、十分に置換的に用いることができ、または相互に補完するように用
いることができる。

【００１５】 上に挙げた負荷分配ユニットの３通りの切換位置の構成に追加して、両方の流
体ばねの流体接続において、オーバーフローの種類に影響を与える補償回路が備
えられ、両方の流体ばねへの適量調整シリンダの接続においても、同じくオーバ
ーフローの種類挙動に影響を与える適量調整回路が備えられる。補償回路と適量
調整回路は、センサや変換用制御デバイスないし調節デバイスを用いることなく
、動的なパラメータに対するハイドロニューマチックサスペンションシステムの
適合化をもたらす。

【００１６】 負荷分配ユニットは、たとえば、後側流体ばねから前側流体ばねへの迅速なオ
ーバーフローを可能にするが、これと反対方向の流れは遮断し、スロットルを介
してのみ迂回でき、戻り流を正方向流に比べて低速でしか流さない逆止弁を含ん
でいる。

【００１７】 適量調整回路も同一に構成されていてよく、その貫流方向は適量調整シリンダ
から流体ばねへとし、少なくとも１つの迂回不能なスロットルを含んでおり、そ
れによって速すぎる追加流を防止し、あるいは流体ばねからの適量容積の流出を
防止する。

【００１８】 上記に加えて、補償回路へのバイパスには、前側流体ばねと後側流体ばねない
し適量調整シリンダの間にリリーフ弁が配置されていてよく、このリリーフ弁は
、一方では前側流体ばねのための安全弁（前側流体ばねの圧力が高すぎるときに
リリーフ弁が開く）としての役目をするとともに、他方では、適量調整シリンダ
からの適量容積を直接、つまり補償回路のスロットルを迂回しながら、前側流体
ばねに流入させる役目をし、それによって前側流体ばね内により迅速に補充容積
を受け入れさせることにより、前側流体ばねを後側流体ばねよりも迅速に「剛性
化」する。

【００１９】 この両方の方策は、流体ばねが過負荷になると必ずと言ってよいほど最初に前
車軸すなわち車両のステアリングに発生する損傷を回避するため、まず第１に前
側流体ばねを迅速かつ十分に剛性化できるようにするものであり、後側流体ばね
においてもある程度の時間的な遅延はあるものの剛性化が行われ、通常はこれで
十分である。

【００２０】 以上より、次のような可能性が生まれることになる： 傾斜のない、ないし傾斜の少ない、平坦な地面ないし起伏の少ない地面での走行
時： ａ）車両に均等に積載されている場合：流体ばねは相互に遮断されている。積
載荷重の大きさによっては、遮断の前に、まだ相互に接続されている流体ばねに
所要の程度だけ適量調整された容積を入れている。 ｂ）不均等に積載されている場合：接続された流体ばねに適量容積を入れた後
、適量調整シリンダへの接続を遮断して、両方の流体ばねだけが接続されたまま
にする。それにより、荷重の大きいほうの流体ばねで、荷重を受け止めるための
作動点が高くなる。

【００２１】 中程度の傾斜での走行時： 場合により適量容積を入れた後、適量調整シリンダへの接続を遮断するが、各
流体ばねは相互に接続されたままにしておき、それによって特に山道を下るとき
、大きな荷重がかかる前車軸を動的荷重の発生時にそのつど迅速に剛性化する。

【００２２】 地面の起伏があるために動的荷重が中程度の頻度で発生する平らな面での走行、
つまり走行速度が起伏の間隔に比べて速すぎないとき： 乗り心地を向上させるため、適量調整容積部は両方の流体ばねと流体接続され
たままにしておき、それによって全体として利用可能な容積部を増やし、適量調
整シリンダからの所定容積の補充流および戻り流が、速度に関して制限されなが
らではあるが常時行われることを可能にする。

【００２３】 地面の起伏による動的荷重の発生が、走行速度に関して高い頻度で発生するとき
： 補償回路および適量調整回路にスロットルがあるため、発生する動的荷重を補
償するのに必要な速度で、適量調整シリンダから両方の流体ばねへの所定容積の
戻り流を行うのはもともと不可能である。それにもかかわらず適量調整シリンダ
と流体ばねとの間または各流体ばねの間あるいはそれらすべての接続は開放され
たままであり、それによって少なくとも、第１の流体ばねで高すぎる圧力が発生
した場合に、そこからの所定容積の迅速な戻りを可能にする。

【００２４】 さらに付言しておくと、静的要因とは車両の積載物を指しているだけではなく
、たとえば特に流体ばねのガスの温度なども指しており、この温度は、外部気温
によって、あるいは流体ばねが絶えず伸縮する際の摩擦によって非常に大きな変
動を生じることがあるが、温度の上昇はガス容積部の増加と同じ作用をもたらし
、つまりスプリング特性曲線のいっそう上方への変位、すなわち初期応力が高く
なる方向への変位をもたらし、それに伴って同じような補償が必要になる。

【００２５】 ｃ）実施形態 本発明の実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。 図１は、本発明によるサスペンションの各コンポーネントの原理的な回路を示
している。 ここでは、走行方向２０で見て前側の流体ばね１ａおよび後側の流体ばね１ｂ
は、それぞれのガス容積部が、補償流路７を介して、記号でのみ図示している負
荷分配ユニット２に接続されており、前側の流体ばね１ａは接続口Ａにつながれ
ており、後側の流体ばね１ｂは接続口Ｂにつながれている。

【００２６】 負荷分配ユニット２は、さらに、本例では同じくガス容積部である適量調整シ
リンダ３の適量調整容積部９と接続された接続口Ｄを備えている。

【００２７】 適量調整シリンダ３の中には、ガスで充填された適量調整容積部９と、これに
隣接する圧力室１５との間に適量調整ピストン１０がある。たとえば調節可能な
制御弁６を介して作業圧１１と接続することができる圧力室１５に圧力を注入す
ることで、圧力室１５の中の圧力を制御することができ、つまり増減させること
ができ、このことは適量調整ピストン１０の変位を引き起こし、それに伴って適
量調整容積部９の一部を適量調整シリンダから押し出したり、あるいは適量調整
シリンダへ戻したりする。

【００２８】 適量調整容積部９で生成している圧力は、これに配置され、相応の測定装置１
４と接続された圧力センサ１３でチェックするのが好ましい。

【００２９】 流体ばね１ａ，１ｂは、周知のとおりガス容積部と、これに隣接するオイル容
積部とを有しており、これらはダイヤフラムまたはピストンによって互いに遮断
されており、オイル容積部に対するガス容積部の関係をガス容積部の範囲内で変
えることができるが、たとえばガス容積部が圧縮される。

【００３０】 ガス容積部は、（図示しない）ホイールが取り付けられたピストンロッドによ
って負荷される。

【００３１】 ここで再度指摘しておくと、流体ばね１ａ，２ｂおよび適量調整シリンダ３の
ガス容積部の代わりに、これらの各々のオイル容積部が負荷分配ユニットに接続
されていて、それによって相互のオイル容積部が接続できるようになっていても
よい。

【００３２】 図２は、負荷分配ユニット２の内部構造をブロック図で示している。流体ばね
１ａ，１ｂのための両方の接続口ＡおよびＢは、補償回路４を介して相互に接続
されている。この補償回路は一方に、接続口Ａに向かう方向つまり前側の流体ば
ね１ａに向かう方向への流れは許することができるが、その反対方向の流れは遮
断する逆止弁２４を備えている。逆止弁２４と直列に、接続口ＡおよびＢの間の
補償流路７にスロットル２１が配置されており、このスロットルは、両方向の流
れを、このスロットル２１の開度に応じて制限している。

【００３３】 追加的に、逆止弁２４と並列に別のスロットル２２が配置されており、このス
ロットルの開口径は、逆止弁２４が遮断をしている、接続口Ａから接続口Ｂない
しＤの方向への流れだけを規定している。

【００３４】 接続口Ｂつまり後側の流体ばねに向かう補償流路７の分岐が、さらに適量調整
回路５と接続されており、この適量調整回路は他方の側では適量調整シリンダ３
のための接続口Ｄと接続されている。この適量調整回路５は、もっとも単純な場
合には、適量調整シリンダ３に向かう方向と出ていく方向の両方で流速を制限す
るスロットル２３だけで構成される。

【００３５】 追加的に、この適量調整回路５と、接続口Ａと接続されている補償流路７の分
路との間には、設定された圧力を越えると接続口Ａから分岐点８への貫流が可能
になるようにリリーフバルブ２６が配置されている。この場合、分岐点８は、適
量調整回路５の直前に配置されるとともに、接続口Ｂに付属している補償流路７
の分路と接続されているので、流体はＢの方向へも、適量調整回路５を通って接
続口Ｄへも流れることになる。

【００３６】 それに対し、好ましくは背圧に関して調整可能であるリリーフバルブ２６は、
接続口Ａに向かう方向への流れは許さない。

【００３７】 つまりこのリリーフバルブ２６は、まず第１に、接続口Ａに接続された流体ば
ね１ａのガス容積部が高すぎる圧力になることに対する安全弁としての役目を果
たす。

【００３８】 負荷分配ユニット２は、さらに、接続口Ｂに付属している補償流路７の分路と
接続された充填接続口１２を備えている。

【００３９】 前述した各状況において、前側および後側の２つの流体ばね１ａ，１ｂは、補
償回路２を介して相互に接続可能であるとともに、適量調整シリンダ３と接続可
能である。

【００４０】 流体ばねないし車軸が相前後して２つ以上配置されている場合、それぞれ２つ
の連続する流体ばねが、前述した補償回路２によって相互に接続可能であってよ
い。この場合、それぞれの組の流体ばねを、別々の適量調整シリンダまたは共通
の適量調整シリンダと前述のように接続可能としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 流体ばねの原理的な回路図

【図２】 サスペンションの負荷分配ユニット２のブロック図

【符号の説明】

１ 流体ばね ２ 負荷分配ユニット ３ 適量調整シリンダ ４ 補償回路 ５ 適量調整回路 ６ 制御弁 ７ 補償流路 ８ 分岐点 ９ 適量調整容積部 １０ 適量調整ピストン １１ 作業圧 １２ 充填接続口 １３ 圧力センサ １４ 検査装置 １５ 圧力室 ２０ 走行方向 ２１ スロットル ２３ スロットル ２４ 逆止弁 ２６ リリーフバルブ

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１２月４日（２００１．１２．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスターヴァルダー，フランツ スイス ツェーハー‐8280 クロイツリン ゲン ヴァイアーシュトラーセ 48 (72)発明者 ドル，ベルンハルト スイス ツェーハー‐8573 ジーガースハ ウゼン ポストヴェーク ４ Ｆターム(参考） 3D001 AA02 DA02 DA19 EA41 EB14 EB22 ED02 ED05 3J069 AA50 EE35 EE61 EE63

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷分配ユニット（２）を介して相互にも適量調整シリンダ
   （３）とも流体接続された少なくとも２つの流体ばね（１ａ，ｂ）を備える、特
   に自動車のハイドロニューマチックサスペンションにおいて、 前記負荷分配ユニット（２）が、 ａ）前記流体ばね（１ａ，ｂ）を流体遮断する位置と、 ｂ）接続された両方の前記流体ばね（１ａ，ｂ）の相互間のみを流体接続する
   位置と、 ｃ）両方の前記流体ばね（１ａ，ｂ）と前記適量調整シリンダ（３）とを相互
   に流体接続する位置、 という切換位置を少なくとも有していることを特徴とするハイドロニューマチッ
   クサスペンション。
2. 【請求項２】 前記流体ばね（１ａ，１ｂ）のガス容積部が前記適量調整シ
   リンダ（３）のガス充填された容積部と接続可能であることを特徴とする請求項
   １記載のハイドロニューマチックサスペンション。
3. 【請求項３】 前記流体ばね（１ａ，ｂ）のオイル容積部が前記適量調整シ
   リンダ（３）のオイル充填された容積部と接続可能であることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
4. 【請求項４】 前記負荷分配ユニット（２）が、前記流体ばね（１ａ，ｂ）
   のための接続口（Ａ，Ｂ）の間に設けられた補償流路（７）に、好ましくはスロ
   ットル（２１）を有する補償回路（４）を備えていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
5. 【請求項５】 前記補償回路（４）が、前記後側流体ばね（１ｂ）のための
   接続口（Ｂ）から前記前側流体ばね（１ａ）のための接続口（Ａ）へのオーバー
   フローのほうが、これと逆方向のオーバフローよりも迅速に行われるように構成
   されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイドロニュ
   ーマチックサスペンション。
6. 【請求項６】 前記補償回路（４）が、接続口（Ｂ）から接続口（Ａ）に向
   かう方向で開放可能であるとともに好ましくはスロットル（２１）と直列につな
   がれた逆止弁（２４）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
   項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
7. 【請求項７】 前記補償回路（４）に、逆止弁（２４）に対するバイパスに
   別なスロットル（２２）がつながれていることを特徴とする請求項１〜６のいず
   れか１項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
8. 【請求項８】 前記適量調整シリンダ（３）と接続されている前記負荷分配
   ユニット（２）の適量調整接続口（Ｄ）が、補償回路（４）の両側とつながるよ
   うに補償流路（７）の分路と接続されていることを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれか１項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
9. 【請求項９】 前記負荷分配ユニット（２）の適量調整回路（５）が前記補
   償回路（４）と同一の構成を備えており、好ましくは適量調整接続口（Ｄ）から
   補償流路（７）への流れを開放している逆止弁を備えている請求項１〜８のいず
   れか１項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
10. 【請求項１０】 前記適量調整回路（５）がスロットル（２３）を含んでお
    り、好ましくはただ１つのスロットル（２３）を含んでいることを特徴とする請
    求項１〜９のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサスペンション。
11. 【請求項１１】 前記負荷分配ユニット（２）の適量調整回路（５）が、適
    量調整接続口（Ｄ）と、補償流路（７）の分路への分岐部との間に配置されてい
    ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のハイドロニューマチッ
    クサスペンション。
12. 【請求項１２】 前記適量調整回路（５）と、前車軸側の接続口（Ａ）と接
    続されている補償流路（７）の分路との間に、接続口（Ａ）の側の圧力が高すぎ
    るときに適量調整接続口（Ｄ）と後車軸側の接続口（Ｂ）との間の分岐点（８）
    に排出をすることで開放するリリーフバルブ（２６）が配置されていることを特
    徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサスペ
    ンション。
13. 【請求項１３】 前記適量調整接続口（Ｄ）が完全に遮断可能であることを
    特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサス
    ペンション。
14. 【請求項１４】 前記補償流路（７）、特に接続口（Ａ，Ｂ）が完全に遮断
    可能であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のハイドロニ
    ューマチックサスペンション。
15. 【請求項１５】 前記適量調整シリンダ（３）の適量調整ピストン（１０）
    における適量調整容積部（９）と反対を向いている側への圧力注入を、手動で、
    または車両制御部によって自動的に、あるいはその両方で行うことができること
    を特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサ
    スペンション。
16. 【請求項１６】 相互に流体接続可能、かつ適量調整シリンダ（３）とも流
    体接続可能である複数の流体ばね（１ａ，ｂ）を備える、特に自動車のサスペン
    ションであるハイドロニューマチックサスペンションを制御する方法であって、
    好ましくは請求項１〜１５のいずれか１項に記載のハイドロニューマチックサス
    ペンションを制御する方法において、 ａ）車両の動的影響が少ないとき、たとえば舗装された平らな道路を走行する
    ときは、静的要因に依存して、流体が前記適量調整シリンダから前記流体ばねの
    複合体に入り、その後で流体ばねが互いに流体遮断され、 ｂ）車両の動的影響が中程度のときは、静的要因に依存して、流体が前記適量
    調整シリンダから前記流体ばねの複合体に送られ、両方の流体ばねは相互に接続
    されるだけでなく前記適量調整シリンダとも接続されたままであり、 ｃ）車両の動的影響が重大なとき、たとえば非常に起伏が激しく重いオフロー
    ドを高い速度で車両が走行するときは、流体が前記適量調整シリンダから前記流
    体ばねの複合体に入り、前記流体ばねと適量調整容量部との接続は成立したまま
    であるが、両方の前記流体ばねの間、ないし各前記流体ばねと前記適量調整シリ
    ンダの間では迅速なオーバーフローが妨げられることを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】 前記静的要因が車両の積載状態であることを特徴とする請
    求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記静的要因がサスペンションシステム内のガスの温度、
    好ましくは流体ばね内のガスの温度であることを特徴とする請求項１６又は１７
    に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記動的要因が、特に前車軸のホイールサスペンションで
    、好ましくは前記流体ばねで直接検出され、その検出に依存して請求項１６に記
    載の制御項目ａ），ｂ），ｃ）から自動的に選択され、特には前記適量調整シリ
    ンダ（３）からの適量調整の量が選択されることを特徴とする請求項１６〜１８
    のいずれか１項に記載の方法。
20. 【請求項２０】 動的負荷が大きいとき、前記前側流体ばね（１ａ）から、
    リリーフバルブの開放による前記後側流体ばね（Ｂ）または前記適量調整シリン
    ダ（３）あるいはその両方への迅速な戻りが、好ましくはスロットルを通過する
    ことなく行われることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方
    法。