JP2007001570A - 半能動ロール防止システム - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の受動懸架システム以上に向上した快適性及び操縦性を有する懸架システムを提供する。
【解決手段】懸架システムは4つの車輪18、24の各々に1つずつ、4つの電子制御アクチュエータ20,26を含む。各アクチュエータは電子制御装置78により制御される。左前及び右前のアクチュエータ26は互いに機械的に接続されている。左後及び右後のアクチュエータ20も互いに機械的に接続されている。前の2つのアクチュエータ26と後の2つのアクチュエータ20の間の接続だけが電子制御装置78と電子的に連通している。
【選択図】図2

Description

この出願は2005年6月に出願された米国暫定出願第60/692433の利益を請求する。上記出願の開示内容は参照することでここに組み入れる。
本発明は、車両等の懸架システムに関する。さらに詳しくは、本発明はコーナーを回るとき等の操縦中の車両のロール(roll)を制御する半能動反ロールシステムに関する。
この項の説明は、本発明に関連する背景情報を単に提供するだけであり、従来技術を構成しない。
懸架システムは、車両が路面の凹凸を走行するときに車体(弾み部)を車輪と車軸(非弾み部)から離隔し、車体と車輪を制御するために設けられる。さらに、懸架システムは、平均車両姿勢を維持し、操縦中の車両の安定性を増進するために使用される。典型的な受動懸架システムは、車両の弾み部(sprung)と非弾み部(unsprung)の間に位置するスプリングと制振装置が平行に設けられている。
従来の受動懸架システムと共に緩衝器及び/又は支柱のような液圧アクチュエータが使用され、運転中に生じる望まれない振動を吸収する。この望まれない振動を吸収するために、液圧アクチュエータは圧力シリンダ内に配置されたピストンを含む。このピストンはピストンロッドを介して車両の弾み部又は車体に接続されている。ピストンは、ピストンが圧力シリンダ内で移動するときに液圧アクチュエータの作業チャンバで制動流体の流れを制限することができるので、液圧アクチュエータは懸架装置の振動を打ち消す制動力を生じる。作業チャンバ内の制動流体がピストンによって制限される程度が大きいほど、液圧アクチュエータにより生じる制動力が大きくなる。
近年、従来の受動懸架システム以上に向上した快適性及び操縦性を提供することができる自動車の車両懸架システムに関心が高まっている。一般に、そのような向上は、液圧アクチュエータにより生じる懸架力を電子的に制御することができる「知的」懸架システムの利用によって達成される。
理想的な「知的」懸架システムを達成する他のレベルの半能動懸架システムも可能である。あるシステムは、ピストンの移動に抗して作用する動力に基いて制動力を制御し発生する。他のシステムは、圧力チューブ内のピストンの速度と無関係にピストンに作用する静的又は緩やかに変化する動力に基いて制動力を制御し発生する。他のより精巧なシステムは、圧力チューブ内のピストンの位置と移動に拘わらず、液圧アクチュエータの反発と圧縮移動中に、可変制動力を発生することができる。
半能動又は完全能動懸架システムを使用して液圧アクチュエータで発生する制動力を制御することに加え、車両の左右のコーナーを相互に連結することによって懸架システムに反ロール機構を付加することが有利である。
懸架システムは、反能動制動システムと能動反ロールシステムの利点を組み合わせている。2つの前液圧アクチュエータと2つの後液圧アクチュエータは、液圧ラインを使用して機械的に相互接続されている。前と後の液圧アクチュエータは機械的には相互接続されない。前と後の液圧アクチュエータの間で液圧ラインを使用する代わりに、電子制御装置を介しての電子的接続により、前と後の懸架装置を連結する。
さらなる適用領域は以下の説明から明らかとなる。以下の説明と実施例は例示であり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
図面は例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
以下の説明は、単なる例示であり、開示、利用分野、用途を限定するものではない。図1には、本発明による懸架システムを組み込んだ車両を示し、符号10で全体的に示されている。車両10は、後懸架装置12、前懸架装置14及び車体16を含む。後懸架装置12は、一対の後車輪18を支持する横方向に延びる後車軸アセンブリ(不図示)を有する。後車軸は、1対のアクチュエータ20と1対のスプリング22により車体16に取り付けられている。同様に、前懸架装置14は、一対の前車輪24を支持する横方向に延びる前車軸アセンブリ(不図示)を有する。前車軸は、1対のアクチュエータ26と1対のスプリング28により車体16に取り付けられている。アクチュエータ20と26は、車両10の弾み部(すなわち車体16)に対する非弾み部(すなわち前と後ろの懸架装置12,14)の相対運動を緩衝するのに役立つ。各車輪18と24では、センサ(不図示)が後懸架装置12と前懸架装置14に対する車体16の位置及び/又は速度及び/又は加速度を検出する。前と後の車軸アセンブリを有する乗用車として説明したが、アクチュエータ20と26は、非独立前懸架装置及び/又は非独立後懸架装置を組み込んだ車両、独立前懸架装置及び/又は独立後懸架装置、又は当業者に公知の懸架システムを組み込んだ車両を含むがこれに限定されない他のタイプの車両または他のタイプの利用分野に使用してもよい。さらに、ここで使用する「緩衝器(shock absorber)」の用語は、一般に制振器(damper)を意味し、マックパーソンストラット(Mcpherson strut)や当業者に公知の他の制振器を含む。
図2を参照すると、後と前の懸架装置12と14が概略的に図示されている。各アクチュエータ20,26は、圧力チューブ30a−30d、ピストン32a−32d、及びピストンロッド34a−34dからなる。
各圧力チューブ30a−30dは、作業チャンバ42a−42dを形成している。各ピストン32a−32dは、それぞれの圧力チューブ30a−30d内にスライド可能に配置され、それぞれの作業チャンバ42a−42dを上部作業チャンバ44a−44dと下部作業チャンバ46a−46dに分割されている。ピストン32a−32dは、過度の摩擦力を生じることなく、圧力チューブ30a−30dに対してスライド移動し、ピストン32a−32dは上部作業チャンバ44a−44dを下部作業チャンバ46a−46dからシールする。各ピストンロッド34a−34dはそれぞれのピストン32a−32dに取り付けられ、上部作業チャンバ44a−44dを通って延び、圧力チューブ30a−30dの上端を閉塞する上端キャップ又はロッドガイド48a−48dを貫通している。シール系は、ロッドガイド48a−48d、圧力チューブ30a−30d、ピストンロッド34a−34dの間をシールする。ピストン32a−32dと反対側のピストンロッド34a−34dの端部は車両10の弾み部に固定されている。ロッドガイド48a−48dと反対側の圧力チューブ30a−30dの端部は車両10の非弾み部に連結されるようになっている。
第1逆止弁50a−50d、第2逆止弁52a−52d、電子制御可変弁54a−54dが上部作業チャンバ44a−44dと連通している。第1逆止弁50a-50dは、上部作業チャンバ44a−44dからの流体流れを阻止するが、上部作業チャンバ44a−44dへの流体流れは許容する。第2逆止弁52a-52dは、上部作業チャンバ44a−44dからの流体流れを許容するが、上部作業チャンバ44a−44dへの流体流れは阻止する。電子制御可変弁54a−54dは、前述した流体流れを制御する。
第1逆止弁60a−60d、第2逆止弁62a−62d、電子制御可変弁64a−64dが下部作業チャンバ46a−46dと連通している。第1逆止弁60a−60dは、下部作業チャンバ46a−46dからの流体流れを阻止するが、下部作業チャンバ46a−46dへの流体流れは許容する。第2逆止弁62a−62dは、下部作業チャンバ46a−46dからの流体流れを許容するが、下部作業チャンバ46a−46dへの流体流れは阻止する。電子制御可変弁64a−64dは、前述した流体流れを制御する。蓄圧器66a−66dは、前述した作業チャンバ42a−42dと連通している。
第1相互接続流体ライン70と第2相互接続流体ライン72は、アクチュエータ26の作業チャンバ42aと41bが以下に説明するように互いに連通するのを許容する。第3相互接続流体ライン74と第4相互接続流体ライン76は、後部アクチュエータ20の作業チャンバ42c,42dが以下に説明するように互いに連通するのを許容する。田氏制御装置78は電子制御可変弁54a−54dと連通し、電子制御可燃弁64a−64dと連通し、各車輪18と各車輪24にて、後懸架装置12と前懸架装置14に対する車体16の位置及び/又は速度及び/又は加速度を検出するセンサと連通している。
後懸架装置12と前懸架装置14の構成は、基本的に同一である。前と後の懸架装置12、14の間には機械的接続はなく、電子制御装置78を介しての電気的接続のみがある。前述したように、懸架システムは、4つのアクチュエータ(2つの後アクチュエータ20と2つの前アクチュエータ26)、4つの蓄圧器66a−66d、8つの電子制御可変弁54a−54d,64a−64d、16の逆止弁50a−50d,52a−52d,60a−60d,62a−62d、4つの相互接続ライン72−78からなる。懸架システムの作動原理は、弾みモード、単車輪モード、ロール入力、関節入力の4つの動作モードにおいて説明する。
弾み(BOUNCE)
純粋な弾みモードでは、4つの車輪は同期して移動しようとする。車両10の各コーナー部に対する流体流れは同じである。左前アクチュエータ26の作動原理を説明する。右前アクチュエータ26、左右後アクチュエータ20における流体流れは、以下に説明する左前アクチュエータ26と同じである。
左前アクチュエータ26が圧縮されると、下部作業チャンバ46aから流体が押し出され、逆止弁62aを通る。流体流れのロッド容量部分(rod volume portion)は押されて電子制御可変弁64aを通り、蓄圧器66aに入る。流体流れの他の部分は押されて電子制御可変弁54aを通り、逆止弁50aを通って上部作業チャンバ44aに入る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁54a,64aを制御することによって制御される。
左前アクチュエータ26が伸張し又はリバウンドすると、流体が上部作業チャンバ44aから押し出され、逆止弁52a、電子制御可変弁64a、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。流体流れのロッド容量は、蓄圧部66aを出て流れ、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁64aを制御することで制御される。
以上説明したように、3つの残りのアクチュエータ26,20,20は、弾みにおいて、同じ作動原理と流体流れを有する。
単車輪(SINGLE WHEEL)
単車輪入力の場合、2つの選択枝がある。これらの2つの選択枝を左前アクチュエータ26への単車輪入力に関して説明する。左前アクチュエータ26に対する以下に説明する2つの選択枝と流体流れは、右前アクチュエータ26と左右アクチュエータ20に対するものと同じである。
第1の選択枝は、完全な単車輪剛性を有することである。この選択枝では、電子制御可変弁54bと64bは、電子制御装置78によって閉じられ、これにより右前アクチュエータ26に流体流れが生じることはありえない。左前アクチュエータ26に対する流体流れは次のように生じる。左前アクチュエータ26が圧縮されると、流体が下部作業チャンバ46aから押し出され、逆止弁62aを通る。流体流れのロッド容量部分は、押されて電子制御可変弁64aを通り、蓄圧器66aに入る。流体流れの他の部分は押されて電子制御可変弁54aを通り、逆止弁50aを通り、上部作業チャンバ44aに入る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁54a,64aを制御することで制御される。
左前アクチュエータ26が伸張し又はリバウンドすると、流体が上部作業チャンバ44aから押し出され、逆止弁52a、電子制御可変弁64a、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。流体流れのロッド容量は、蓄圧部66aを出て流れ、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁64aを制御することで制御される。
以上説明したように、3つの残りのアクチュエータ26,20,20は、同じ作動原理と流体流れを有する。
第2の選択枝は、増加した快適性を提供することができる減少した単車輪剛性を有することである。この選択枝では、電子制御可変弁54bと64bは電子制御装置78によって開かれる。アクチュエータ26が圧縮されると、流体が下部作業チャンバか46aから押し逆止弁62aを通る。流体流れのロッド容量部は押されて電子制御可変弁64aを通り、蓄圧器66aに入る。流体流れのロッド容量部の他の部分は押されて電子制御加減弁64a、相互接続ライン70、逆止弁50bを通って、右前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44bに入る。この流体流れはピストン32bを下方に押し、ここで流体流れは、右前アクチュエータ26の下部作業チャンバ46bから押され、逆止弁62b、電子制御可変弁64bを通って蓄圧器66bに入る。流体流れの他の部分は押され、電子制御可変弁54a、逆止弁50aを通って上部作業チャンバ44aに入る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁54a、64aを制御することで制御される。
左前アクチュエータ26が伸張し又はリバウンドすると、流体が上部作業チャンバ44aから押し出され、逆止弁52a、電子制御可変弁64a、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。流体流れのロッド容量の部分は、蓄圧器66aを出て流れ、逆止弁60aを通って下部作業チャンバ46aに入る。
流体流れのロッド容量部の他の部分は、右前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44bから流れ、逆止弁52b、電子制御加減弁54a、相互接続ライン70、逆止弁60aを通って、下部作業チャンバ46bに入る。この流体流れによりピストン32bが上方に移動し、ここで流体流れは、下部作業チャンバ46b内で置換され、蓄圧器66bから逆止弁60bを通る。制動力は、電子制御装置78を使用し、電子制御可変弁54a、64aを制御することで制御される。
この第2の選択枝は、全体の単車輪剛性を低下する。以上説明したように、3つの残りのアクチュエータ26,20,20は、同じ作動原理と流体流れを有する。
ロール(ROLL)
ロールモードでは、懸架システムに対する出きるだけ高い剛性を有することが望まれている。典型的なロール運動は、前後の左車輪が圧縮で、前後の右車輪が伸張又はリバウンドになったときである。反対のロール運動は、前後の左車輪が伸張又はリバウンドで、前後の右車輪が圧縮になったときである。車両10がロールモードであるとき、前輪間の軸と後輪間の軸が同じ方向にロールする。流体流れを車両10の前輪を使用して説明する。車両10の後輪が同様に作用し、同じ流体流れを有することを理解すべきである。また、以下の説明は、左車輪が圧縮になり、右車輪がリバウンド又は伸張になる左側ロールのものである。反対の右側ロールの流体流れは同じであるが、方向が反対であることを理解すべきである。
左側ロール中、電子制御可変弁54aと64bは閉じられる。左前アクチュエータ26の下部作業チャンバ46aからの流体は、押されて逆止弁62aを通り、電子制御可変弁64aを通って蓄圧器66aに入る。右前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44bからの流体は、押されて逆止弁52bを通り、電子制御弁54b、相互接続ライン70を通って蓄圧器66aに入る。左前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44aに流れ込む流体は、蓄圧器66bから流れ出て、相互接続ライン72、逆止弁50aを通って上部作業チャンバ44aに入る。右側アクチュエータ26の下部作業チャンバ46aに流れる流体流れは、蓄圧器66bを流れ出て、逆止弁60bを通って下部作業チャンバ46bに入る。ロール制動は、電子制御装置78によって電子制御可変弁64a,54bを通る流体流れを制御することで制御される。
前述したように、左後と右後のアクチュエータ20の間の流体流れは、左前と右前のアクチュエータ26について前述したものと同じである。また、反対方向のロールについては、左前と右前のアクチュエータ26の間の流体流れと、左後と右後のアクチュエータ20の間の流体流れは前述したものと反対方向である。
関節(ARTICULATION)
関節の場合、2つの前輪間の軸と2つの後輪間の軸は、反対方向にロールする。この状況では、できるだけ低い剛性を有することが望ましい。例示的な説明として、以下の議論は、圧縮になった左前アクチュエータ26、リバウンドになった右前アクチュエータ26、リバウンドになった左後アクチュエータ20、圧縮になった右後アクチュエータ20に基くものである。関節が反対方向に生じたときは流体流れは同じであるが方向が反対であることを理解すべきである。
左右の前コーナーの関節運動中、電子制御可変弁64a,54bは閉じられる。流体は左前アクチュエータ26の下部作業チャンバ46aから押され、逆止弁62a、電子制御可変弁54aを通る。流体の一部は逆止弁50aを通って流れ、左前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44aに入る。流体のロッド容量流れは、相互接続ライン72を通り、逆止弁60bを通って右前アクチュエータ26の下部作業チャンバ46bに入る。右前アクチュエータ26の上部作業チャンバ44bから押し出された流体は、押されて逆止弁52bを通り、電子制御可変弁64bを通り、逆止弁60bを通って右前アクチュエータ26の下部作業チャンバ46bに入る。蓄圧器66aと66bへの流れ又は蓄圧器66aと66bからの流れはないので、追加の剛性は形成されない。制動特性は、電子制御装置78により電子制御可変弁54a,64bを通る流れを制御することで制御される。
左右の後ろコーナーの関節運動中、電子制御可変弁54c,64dは閉じられる。流体は右前アクチュエータ20の下部作業チャンバ46dから押され、逆止弁62d、電子制御可変弁54dを通る。流体の一部は逆止弁50dを通って流れ、右後アクチュエータ20の上部作業チャンバ44dに入る。流体のロッド容量流れは、相互接続ライン74を通り、逆止弁60cを通って左後アクチュエータ20の下部作業チャンバ46cに入る。左後アクチュエータ20の上部作業チャンバ44cから押し出された流体は、押されて逆止弁52cを通り、電子制御可変弁64cを通り、逆止弁60c通って左後アクチュエータ20の下部作業チャンバ46cに入る。蓄圧器66aと66bへの流れ又は蓄圧器66aと66bからの流れはないので、追加の剛性は形成されない。制動特性は、電子制御装置78により電子制御可変弁54d,64cを通る流れを制御することで制御される。
ピッチ(PITCH)
典型的なピッチ運動は、左右の前輪が圧縮になり、左右の後輪が伸張又はリバウンドになったときである。反対のピッチ運動は、左右の前輪が伸張又はリバウンドになり、左右の後輪が圧縮になったときである。
ピッチ運動中、左右の前アクチュエータは、全ての4輪が同一方向に移動する代わりに前輪が後輪と反対方向に移動することを除き、前記弾みモードで説明したものと同様に制御される。流体流れは、後アクチュエータ20が伸張又はリバウンドに移動したときに前アクチュエータ26が圧縮に移動し、後アクチュエータ20が圧縮に移動したときに前アクチュエータ26が伸張又はリバウンドに移動することを除いて、前記弾みモードで説明したものと同じである。
前述の懸架システムは、反能動制振システムと同様に、全ての制動特性を電子制御装置78により電子的に制御するが、前述の懸架システムは単車輪入力、車両ロール運動、関節運動、ピッチ運動をも制御することができる。前述の懸架システムは、ロール、関節及びピッチモードの機械的デカップリングを排除し、電子制御装置78を使用する電子的デカップリングのみを使用する。
本発明による懸架装置を組み込んだ車両の概略図である。 図1に示す懸架システムの概略図である。
符号の説明
10 車両
12 後懸架装置
14 前懸架装置
16 車体
18 後車輪
20 アクチュエータ
22 スプリング22
24 前車輪
26 アクチュエータ
28 スプリング
66a−66d 蓄圧器
54a−54d,64a−64d 電子制御可変弁
50a−50d,52a−52d,60a−60d,62a−62d 逆止弁
72−78 相互接続ライン

Claims (14)

  1. 第1緩衝装置と、
    第2緩衝装置と、
    前記第1緩衝装置と前記第2緩衝装置の間に延びる第1連通ラインと、
    前記第1緩衝装置と前記第2緩衝装置の間に延びる第2連通ラインと、
    前記第1緩衝装置と前記第2緩衝装置と通信する制御装置とからなる懸架システム。
  2. 前記第1緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第1可変弁と、
    前記第1緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第2可変弁と、
    前記第2緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第3可変弁と、
    前記第2緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第4可変弁とをさらに有し、
    前記制御装置は各可変弁と通信する請求項1に記載の懸架システム。
  3. 前記第1連通ラインは、前記第1可変弁と前記第4可変弁の間に延び、
    前記第2連通ラインは、前記第2可変弁と前記第3可変弁の間に延びている請求項2に記載の懸架システム。
  4. 前記第1連通ラインと連通する第1蓄圧器と、
    前記第2連通ラインと連通する第2蓄圧器とをさらに有する請求項3に記載の懸架システム。
  5. 前記第1連通ラインと連通する第1蓄圧器と、
    前記第2連通ラインと連通する第2蓄圧器とをさらに有する請求項1に記載の懸架システム。
  6. 第3緩衝装置と、
    第4緩衝装置と、
    前記第3緩衝装置と前記第4緩衝装置の間に延びる第3連通ラインと、
    前記第3緩衝装置と前記第4緩衝装置の間に延びる第4連通ラインとをさらに有し、
    前記制御装置は、前記第3緩衝装置と前記第4緩衝装置と通信する請求項1に記載の懸架システム。
  7. 前記第1緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第1可変弁と、
    前記第1緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第2可変弁と、
    前記第2緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第3可変弁と、
    前記第2緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第4可変弁とをさらに有し、
    前記制御装置は各可変弁と通信する請求項6に記載の懸架システム。
  8. 前記第3緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第5可変弁と、
    前記第3緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第6可変弁と、
    前記第4緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第7可変弁と、
    前記第4緩衝装置の上部作業チャンバと下部作業チャンバの間に配置された第8可変弁とをさらに有し、
    前記制御装置は各可変弁と通信する請求項7に記載の懸架システム。
  9. 前記第1連通ラインは、前記第1可変弁と前記第4可変弁の間に延び、
    前記第2連通ラインは、前記第2可変弁と前記第3可変弁の間に延びている請求項8に記載の懸架システム。
  10. 前記第3連通ラインは、前記第5可変弁と前記第8可変弁の間に延び、
    前記第4連通ラインは、前記第6可変弁と前記第7可変弁の間に延びている請求項9に記載の懸架システム。
  11. 前記第1連通ラインと連通する第1蓄圧器と、
    前記第2連通ラインと連通する第2蓄圧器とをさらに有する請求項10に記載の懸架システム。
  12. 前記第3連通ラインと連通する第3蓄圧器と、
    前記第4連通ラインと連通する第4蓄圧器とをさらに有する請求項11に記載の懸架システム。
  13. 前記第1連通ラインと連通する第1蓄圧器と、
    前記第2連通ラインと連通する第2蓄圧器とをさらに有する請求項6に記載の懸架システム。
  14. 前記第3連通ラインと連通する第3蓄圧器と、
    前記第4連通ラインと連通する第4蓄圧器とをさらに有する請求項13に記載の懸架システム。
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