JP2004182223A - 上下方向に作用する力を測定するために回転可能に装着されたサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のシャーシに連結されたホイールに作用する上下方向の力を測定する。
【解決手段】車両のシャーシに固定された固定部材およびサスペンションスプリングに固定された回転部材からなる車両ホイール用のサスペンション制御装置に関し、スプリングにより生じる力の効果により回転部材を回転移動させる。また、同制御装置は、ホイールに作用した力を測定するための装置からなり、同測定装置は固定部材及び回転部材の一方の部材に固定されたパルス発生コーダー、固定部材に対する回転部材の回転角を測定するためにパルスを検出する他方の部材に固定されたセンサ、およびこの位置から作用した力を演算するための演算手段からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のホイール用サスペンション制御装置および同制御装置により車両のシャーシに連結されたホイールに対して作用する上下方向の力を測定する方法に関する。

公知の制御装置は、通常、車両のシャーシに固定される固定部材およびサスペンションスプリングに対して取り付けられた回転部材からなる。
特に、制御装置は。固定トップレース、回転ボトムレースおよび両レース間に配置された回転体を有するベアリングからなる。

したがって、制御装置は、サスペンションおよびサスペンションに取り付けられたスプリングによって、ホイールを車両のシャーシに連結することにより、ホイールが自由に角度をつけて動き、走行状態（加速、減速、路面の状態、コーナリング等）によって多軸方向に作用する力に耐えられるようにする。

ホイールに作用する上下方向の力により、スプリングの圧縮に変化が生じ、それによってコイルが回転し、固定部材に対して回転部材を回転させる。
さらに、例えば、安全性、走行の快適性（特にサスペンション制御）または燃費効率を対象とした車両に関する一定数の電子補助システムの要件によって、ホイールに作用する力を測定することが望ましい。

路面によって車両に作用する力を直接測定する方法は周知であり、タイヤもしくはホイール部品のいずれかにおいて測定される。しかしながら、これらの測定方法には一定の制約がある。

回転要素であるタイヤについて測定される場合、固定された基準座標系において信号を送り、そこから力係数を導き出す際に問題が生じる。信号数が多く、また補助システムを制御するためには、同時に複数を分析しなければならないため、これは重要な問題である。

ホイール部品の測定に関しては、３方向それぞれの力係数を導き出すために、信号の分析において重要な問題が生じる。これは、ホイールの底部に対して横方向の力が作用して、ホイールの径方向に延びるレバーアームにより、ベアリングにおいて傾斜モーメントを生じるためである。横方向の力の効果は、上下方向の力の効果に優っており、この上下方向の力の正確な測定を困難にする。

上記の問題を解決すべく、本発明は、車両のサスペンション制御装置において、車両のホイールに作用する上下方向の力を測定することを提案し、これは、同上下方向の力によって生じる制御装置の固定部材の変形量を継続的に測定することにより、間接的に測定を行うものである。

第１の特徴として、本発明は、車両のシャーシに固定された固定部材およびサスペンションスプリングに固定された回転部材からなる車両ホイール用のサスペンション制御装置を提案し、スプリングにより生じる力の効果により同回転部材を回転移動させる。また、同制御装置は、ホイールに作用した力を測定するための装置からなり、同測定装置は固定部材及び回転部材のうちの一方に固定されたパルス発生コーダー、固定部材に対する回転部材の回転角を測定すべくパルスを検出する固定部材及び回転部材のうちの他方に固定されたセンサ、およびこの位置から作用した力を演算するための演算手段からなる。

一実施形態によれば、制御装置は固定部材を形成する固定トップレース、回転部材を形成する回転ボトムレースおよび両レース間に配置された回転体から構成されるベアリングからなる。

第２の特徴として、本発明は、制御装置により車両のシャーシに取り付けられたホイールに作用する上下方向の力を測定する方法を提案する。回転レースの回転角に加え、ホイールのステアリング角および／もしくはサスペンションが押下される角度値が演算手段に使用される。

本発明の他の目的および効果は、添付した図面と共に以下に述べる。

図面に関しては、サスペンション制御装置は、車両のシャーシ２に固定された固定トップレース１、サスペンションスプリング４に回転可能に取り付けられた回転ボトムレース３、および軸の周囲を同軸に対してレースが相対的に回転するようにレース間に配置された回転体５によって構成されるベアリングからなる車両ホイール用として記載される。特に、ホイールの角運動（ステアリング角）およびホイールに作用する上下方向、即ち軸方向の力により、僅かな角度にわたる回動が生じる。

その他の記載において、「上部」および「底部」は、図面に示されるようにサスペンション制御装置における上方および下方の位置を示し、「内側」および「外側）」は、回転軸から近いもしくは遠い位置をそれぞれ示している。さらに、「上下方向」即ち「軸方向」および「横方向」即ち「半径方向」は、回転軸に対して、それぞれ平行面および直交面を示す。

記載された実施形態において、サスペンション制御装置は、トップレース１およびシャーシ２に連結されたトップカップ６、およびボトムレース３に連結されたボトムカップ７からなる。

ボトムカップ７は、スプリング４の端部が近接するハウジング８からなるほぼ環状部材によって形成され、ボトムカップ７上において同ボトムカップに対して相対的に回転する固定部材を構成する。したがって、ボトムカップ７上のスプリング４によって生じた上下方向の力は、スプリング４のコイルの巻回により、トップレース１に対してボトムレース３の角運動に変換される。ボトムカップ７は、例えば、ポリアミド６．６タイプなどの熱可塑性材料から成形される。

トップカップ６は、ほぼ環状部材によって形成され、同環状部材は成形されたゴムから環状強化挿入部６ａ上に形成される。同カップ６は、サスペンションダンパーのロッドの端部を収容するために構成されたボア６ｂからなる。

挿入部６ａは、ラジアルリング状部および同部の外縁部から軸方向下向きに延びる筒状スカートからなる。筒状スカートは、緩衝部材９に取り付けられた挿入部１０によって同緩衝部材に近接する径方向に折り曲げられて環状をなす曲折部６ａ’からなる。

緩衝部材９は、軸方向環状部分および半径部分の外縁部から軸方向下向きに延びる筒状スカートからなる。
ベアリングのレース１，３は、それぞれ圧縮されたシート状の金属環からなり、同環は、例えば圧接されて、カップ６，７に連結され、同レースは互いに対向して配置されたレースウェイ１１からなり、実施形態においては球状をなす回転体５を収納する。特に、カップ６，７および連結されたレース１，３の配置は、相対する径方向の力によって、レース１，３をカップ６，７上に確実に固定するように決められる。

本発明は、フィルタブロックがトップカップ６に結合された「第三世代」タイプのサスペンション制御装置に関するが、当業者によって、他の世代の構成を有するサスペンション制御装置に置き換えることは可能である。すなわち、サスペンション制御装置の様々な機能を有する部材の構成を変えることは可能である。さらに、本発明は、ローラベアリングを有しないタイプのサスペンション制御装置、例えば、平面ベアリング型、もしくは捻りにより変形可能なエラストマー部材からなる装置に変更してもよく、そのような装置は、通常固定部材およびスプリング４によって生じる力の効果により回転する部材からなる。これは、本発明が、サスペンション制御装置とホイールに作用する上下および軸方向の力を測定するための装置の一体化に関するものであるためである。

測定装置は、回転レース３に対して回転可能に装着され、かつパルスを発生するコーダー１１、回転レース３の回転角を測定するためにパルスを検出するコーダー１１に対して固定されたセンサ１２、およびこの位置から作用した上下方向の力を演算するための演算手段からなる。

他の実施形態においては、スプリング４によって生じた力の効果により回転部材の回転が少量に抑えられるため、センサ１２を回転部材に固定するとともに、コーダー１１を固定部材に固定するように構成してもよい。

特定の実施形態において、コーダー１１は、フェライト粒子を含む合成材料からなる多極磁気リングにより形成され、その表面上に複数組のＮ極およびＳ極が磁化され、一定の角度幅で配置される。

取り付けられたセンサ１２は、例えばホール効果磁気抵抗器、磁気抵抗器、ジャイアント磁気抵抗器からなる一群から選択された少なくとも２つの受感要素からなってもよい。
使用されるセンサ１２は、周期的に２つの直交電気信号Ｓ１，Ｓ２を配信可能である。複数の整列した受感要素から信号Ｓ１，Ｓ２を得る原理は、本願出願人に付与されたフランス国特許第２７９２４０３号等に記載されている。

センサ１２はまた、信号Ｓ１，Ｓ２から、固定されたセンサ１２に対してコーダー１１および回転レース３の回転角を示す直交のスクエアデジタル信号Ａ，Ｂを配信する電子回路からなる。

一実施形態によれば、センサ１２はまた、例えば本願出願人に付与されたフランス国特許第２７５４０６３号に記載されているタイプのインターポレイタからなる。
センサ１２は、シリコン基板もしくはＡｓＧａなどの同等物上に、特定の用途に合わせた集積回路を形成してもよく、必要に応じて部分的に、もしくは全面的に設計された集積回路を参照するために、時には回路を特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の用語で指定してもよい。

したがって、本発明において、制御装置により、車両のシャーシ２に連結されたホイールに作用する上下方向の力を測定することは可能である。
これは、上下方向の力によって、スプリング４の作用原理を測定することが可能であるためであり、例えば、理論もしくは初期測定から同原理を導き出して、演算手段において同原理を使用して、回転部材の回転を上下方向に受けた力に関連づけることは可能である。

さらに、演算手段はホイールのステアリング角を使用してもよく、例えば、車両のステアリングホイール上のステアリング角、および／もしくはサスペンションが押下される角度値を検出するセンサにより、それぞれ軸方向の力およびステアリング角による回転部材の回転要素を無相関にし、ステアリング角の上下方向の力を得る。

本明細書は、コーダー／磁気センサアセンブリに関するが、例えば光学などの同等の技術を使用して、同様の方法で発明を実施することは可能である。例えば、コーダー１１は上述した多極磁気パターンに類似する光学パターンをエッチングした金属もしくはガラスから成形され、受感要素は光学式の検出器から構成される。

図１乃至６において、ボトムレース３上にコーダー１１を備えた５つの実施形態が示される。
図１および２において、コーダー１１はボトムレース３に連結され、コーダー１１から発せられたパルスが径方向に伝達され、同レースは、内側から外側に連結されたラジアルリング１３、レースウェイ１４および径方向部分１５および軸方向部分１６からなるリングを有する。内側リング１３は、径方向部分１５に対して上部に向かって軸方向に偏移される。ボトムカップ７は、上面部においてリング１３，１５に対して収納される筒状突起部分７ａ，７ｂからなり、ボトムレース３をカップ７に確実に連結する。さらに、ボトムカップ７は、底面部においてハウジング８の軸方向に屹立する壁部を形成する筒状突起部分７ｃからなり、同壁部はボトムカップ７の本体の底面によって形成される。

図１において、コーダー１１は、例えば圧接して軸方向部分１６の軸方向底面部上に連結されたフレーム１７の環状の筒面上に成形され、フレーム１７は軸方向部分１６の径方向外面に近接する。

図２において、コーダー１１は軸方向部分１６の径方向外面上に直接成形、もしくは接着剤により接合される。
これら２つの実施形態において、センサ１２はスクリュー１８により、シャーシ２に連結され、シャーシおよびトップカップ６は同センサを収容するためのハウジングからなり、受感要素をコーダー１１に対向し、かつコーダー１１から空隙をおいて位置させる。さらに、この配置の信頼性は、コーダー１１が軸方向部分１６に近接し、センサ１２が傾斜した端部を有するため、回転時にコーダー１１を妨げることなく同コーダーの平面にほぼ平行な面に受感要素の配置を可能にすることにより向上する。

図３および４では、コーダー１１はボトムレース３に連結され、軸方向の読み取りを可能にし、同レースは内側から外側に連結され、軸方向部分１９および径方向部分２０からなるリング、レースウェイ２１およびラジアルリング２２からなる。径方向部分２０は、外リング２２に対して上部に向かって軸方向に偏移される。ボトムカップ７は、図１および２に関して記載したような配置と類似する配置を有する。

図３において、コーダー１１は、例えば圧接して外リング２２の径方向外表面上に連結されたフレームの環状の筒面上に成形され、フレーム１７は外リング２２の軸方向底面に近接する。

図４では、コーダー１１は、外リング２２の軸方向底面に直接成形、もしくは接着剤により接合される。
これら２つの実施形態において、センサ１２は、スクリュー１８によりシャーシ２に連結され、シャーシおよびトップカップ６は同センサを収容するためのハウジングからなり、受感要素を対面およびコーダー１１から空隙をおいて位置させる。さらに、この配置の信頼性は、コーダー１１が外リング２２に近接することにより向上する。さらに、センサ１２は制御装置から距離をおいて構成されたシャーシ２部分に連結できるような配置を有する。

図５および６において、コーダー１１はまた、ボトムレース３と連結し、軸方向の読み取りを可能にする。この実施形態は、コーダー１１がボトムレース３の軸方向上面に連結する点において図３および４の実施形態とは異なる。さらに、図５および６の実施形態において、ボトムカップ７は、突起部分ではなく、互いに確実に連結するように、ボトムレース３の形状に合わせて構成された上面を有する。

図５において、センサ１２は、図３および４と同様の方法でシャーシ２に連結される。図６では、センサ１２は、スクリュー１８により、トップカップ６の挿入部６ａ上に連結され、同挿入部は同センサを収容するためのハウジングからなり、受感要素をコーダー１１に対向させ、かつコーダー１１から空隙をおいて位置させる。この実施形態において、センサ１２はサスペンション制御装置内で一体化される。

図７乃至９において、コーダー１１は、３つの実施形態においてそれぞれボトムカップ７に連結し、ボトムカップ７は、図１および２に関して記載した配置と類似する配置を有し、コーダー１１は同カップの外端部７ｄ上に連結される。

図７および８では、コーダー１１は、例えばスナップ止により、端部７ｄの軸方向外面上に連結されたフレーム１７の環状筒面上に成形される。フレーム１７は、コーダー１１から発せられるパルスを径方向および軸方向にて読み取るように構成される。さらに、センサ１２およびその連結部は、図３および４における構成と同様に同センサ内に配置された受感要素に連結され、２つの実施形態においてパルスの読み取りを可能にする。

図８ａは、図８に示されるコーダーの変更例を示す。同コーダーはトップカップ６の径方向内面上に摺接する延長部１１ａからなり、測定装置用の動的封止手段を形成する。変更例において、動的封止手段を提供すべく、カップ６，７は制御装置の一部を摩擦係合するための延長部からなる。さらに、同図において特に、ボトムカップ７およびトップカップ６の端部７ｄ、６ｃは、測定装置用の静的封止手段を形成するような構成を有する。これは、外部の汚染物質の侵入を防止し、特にコーダー１１およびセンサ１２を汚染物質から保護するためである。

図９は、図８に類似する実施形態を示しており、コーダー１１はボトムカップ７上に成形もしくは直接接着剤により接合される。
図１０に示された実施形態において、ボトムカップ７は、図１および２において示された実施形態に類似する構成を有している。さらに、ボトムカップ７は、コーダー１１が成形される径方向外面上に端部７ｄを有する。このために、ボトムカップ７は、フェライト粒子を含むポリアミド６．６から成形され、一連のＮ極およびＳ極のインプリントを可能にする磁化片を直接形成する。さらに、図６におけるように、センサ１２はトップカップ６の挿入部６ａに固定される。センサ１２は、コーダー１１の傾斜平面にほぼ平行な面内に受感要素を配置させるように構成される。

図１１乃至１４では、センサ１２に関連する４つの実施形態が示される。
図１１および１２の実施形態において、センサ１２は制御装置の内部に連結され、同制御装置の小型化を向上させる。

図１１において、センサ１２はシャーシ２に連結され、コーダー１１はボトムレース３の内上面上に連結される。ハウジングはシャーシ２およびトップカップ６の挿入部６ａ内に構成され、受感要素をコーダー１１に対して距離をおいて対向させるようにセンサを収容する。

図１２において、センサ１２はトップカップ６の挿入部６ａに連結され、コーダー１１はボトムカップ７の内上面上に連結され、受感要素をコーダー１１に対して間隔をおいて対向させる。

図１３および１４の実施形態において、センサ１２はまた、制御装置内に一体化され、トップレース１の外部および内部にそれぞれ連結される。さらに、これら２図はまた、静的封止手段を形成するように構成されたトップカップ６およびボトムカップ７の延長部６ｃ、７ｄの２つの実施形態を示す。

本発明の第一の実施形態におけるボトムレースに連結されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 同じく第一の実施形態を示す一部破断断面図。 本発明の第二の実施形態におけるボトムレースに連結されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 本発明の第三の実施形態におけるボトムレースに連結されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 本発明の第四の実施形態におけるボトムレースに連結されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 本発明の第五の実施形態におけるボトムレースに連結されたコーダーを有する制御装置を示す部分断面図。 本発明のボトムカップに連結されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 ボトムカップに連結されたコーダーを有する制御装置の別例を示す一部破断断面図。 動的封止手段を形成する延長部からなる変更例におけるコーダーを示す図８の一部拡大図。 ボトムカップに連結されたコーダーを有する制御装置の更なる別例を示す一部破断断面図。 ボトムカップの一部に形成されたコーダーを有する制御装置を示す一部破断断面図。 センサを有する制御装置を示す一部破断断面図。 センサを有する制御装置の別例を示す一部破断断面図。 センサを有する制御装置の更なる別例を示す一部破断断面図。 センサを有する制御装置の更なる別例を示す一部破断断面図。

Claims (14)

1. 車両のシャーシに固定された固定部材、およびサスペンションスプリングによって生じた力により回転移動可能に同スプリングに固定された回転部材からなる車両ホイール用のサスペンション制御装置であって、ホイールに対して作用する上下方向の力を測定する装置と、前記固定部材及び回転部材のうちの一方に固定されたパルス発生コーダーと、固定部材に対する回転部材の回転角を測定すべくパルスを検出する前記固定部材及び回転部材のうちの他方材に固定されたセンサと、この位置から作用した上下方向の力を演算するための演算手段とからなる制御装置。
2. 固定部材を形成する固定トップレース、回転部材を形成する回転ボトムレースおよびこれらレース間に配置された回転体から構成されるベアリングからなる請求項１に記載の制御装置。
3. トップレースに連結され、かつシャーシに連結されるためのトップカップ、およびボトムレースに連結され、かつスプリングの端部を確実に収容するためのハウジングから構成されるボトムカップからなる請求項２に記載の制御装置。
4. センサは受感要素を備え、この受感要素がコーダーに対向し、かつ同コーダーから空隙をおいて位置するように前記センサがトップカップに連結された請求項３に記載の制御装置。
5. センサの受感要素を備え、この受感要素がコーダーに対向し、かつ同コーダーから空隙をおいて位置するように前記センサがトップレースに連結された請求項２又は３に記載の制御装置。
6. センサは受感要素を備え、制御装置がシャーシ上に取り付けられるとき、センサの受感要素がコーダーに対向し、かつ同コーダーから空隙をおいて位置するようにセンサがシャーシに連結された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。
7. コーダーはボトムレースに連結される請求項２乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. コーダーはボトムカップに連結される請求項３乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
9. ボトムカップはコーダーが形成される一部からなる請求項３乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
10. ボトムカップおよびトップカップは静的封止手段を形成するための延長部からなる請求項３乃至９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. コーダーおよび／もしくはボトムカップおよびトップカップは、動的封止手段を形成するために、制御装置の一面上を摺接する延長部からなる請求項３乃至１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. センサは、ホール効果磁気抵抗器、磁気抵抗器、ジャイアント磁気抵抗器から選択された受感要素からなる請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. コーダーは、フェライト粒子を含む合成材料からなる多極磁気リングにより形成され、その表面上に複数組のＮ極およびＳ極が磁化され、一定の角度幅で配置される請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. 回転部材の回転角に加えて、ホイールのステアリング角および／もしくはサスペンションが押下される角度値が演算手段に使用される請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の制御装置により、シャーシに連結されたホイールに対して作用する上下方向の力を測定する方法。

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