JP2008260513A

JP2008260513A - 複数の入力信号を用いた車両用の電子式ハイトコントロールシステム

Info

Publication number: JP2008260513A
Application number: JP2008025226A
Authority: JP
Inventors: Victor A Plath; ビクター・エイ・プラス
Original assignee: Haldex Brake Corp
Current assignee: Haldex Brake Corp
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2008-10-30
Also published as: ES2634147T3; CA2617445A1; EP1980426A3; HUE032573T2; PL1980426T3; EP3037287B1; EP1980426A2; AU2008200914B2; EP2810800B1; RU2391222C2; CN101284488A; BRPI0801119A2; KR100944255B1; EP1980426B1; CA2617445C; EP3037287A1; EP2810800A1; AU2008200914A1; US20080252025A1; RU2008114258A

Abstract

【課題】車両サスペンションシステムの制御性を向上させることができる電子式ハイトコントロールシステムを提供する。
【解決手段】車両のライドハイトを制御するためのシステムであって、当該システムは、ライドハイトコントロールを改善するために多数の可変入力を受け取り、それを処理するコントローラーを含む。この入力は、自動制動システム(ＡＢＳ)信号および／または電子式制動システム(ＥＢＳ)信号を含むブレーキシステム信号、遠隔設定値信号および／または流体ダンプ信号を含む。本システムはまた、実際のライドハイトの測定、この測定されたライドハイトのフィルタリング、このフィルタリングされたライドハイトが閾値レベルを上回ったかどうかの特定、ならびにこれに対応したライドハイトの調整を提供する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、概して、車両のサスペンションシステム、さらに詳しくは車両のハイト(高さ)を制御するための電子式ハイトコントロールシステムに関する。

機械連結・作動式ハイトコントロールバルブを備えた車両サスペンションシステムが知られている。図１には、ハイトコントロールバルブと組み合わされた、そうしたトレーリングアームサスペンション１０を示す。トレーリングアームサスペンション１０は、車両の両側に、好ましくは車両フレームレール１６に取り付けられた対向するトレーリングアームアセンブリ１１を具備してなる。トレーリングアームアセンブリのそれぞれはトレーリングアーム１４を含むが、その一端は、回動式接続部を介してハンガーブラケット１８に対して回動可能に連結されている。ハンガーブラケットは車両フレームレール１６から吊り下げられている。トレーリングアーム１４の他端はエアスプリング２２に対して取り付けられており、このエアスプリング２２はフレームレール１６に対して取り付けられている。エアスプリング２２は、フレームレール１６に対するハンガーブラケット１８を支点とするトレーリングアーム１４の回転を減衰する。

アクスルアセンブリ２８は、通常、トレーリングアーム１４に掛け渡されておりかつトレーリングアーム１４に搭載されるかあるいはそれによって支持されている。アクスルアセンブリ２８には地面と接する車輪(図示せず)が回転可能に設けられている。地面とのその接触による車輪の動きによってトレーリングアーム１４が回動するが、エアスプリング２２がこれに抗する。

エアスプリング２２は、通常、エアバッグ２４およびピストン２６を具備してなる。ピストン２６は、トレーリングアーム１４に搭載されており、かつエアバッグ２４がこのピストンをフレームにつないでいる。エアスプリングの減衰性能を調整するために、加圧エアを導入したりあるいは排出したりすることができる。さらに、エアスプリング内の空気の体積は、トレーリングアームに対するフレームレールの高さを変更するために調整可能である。たいてい、車両にとっての、好ましいかあるいは基準となるライドハイトが存在し、そして車両によって支持された積荷あるいは運転環境に依存して、実際のすなわち目下のライドハイトは時間と共に変化し得る。特定の荷重あるいは運転条件に関して基準高さでライドハイトを維持するために、トレーリングアームに対するトレーラーフレームレールの相対的高さを調整するべく、エアバッグへ加圧エアが導入されあるいはそこから加圧エアが排出される。

ライドハイトの調整はハイトコントロールバルブ１３によって実現されるが、これは流入ポート、作用ポートおよび排出ポートを有する。流入ポートは車両の加圧エア源に対して流体的に接続される。作用ポートはエアスプリングのエアバッグ２４に対して流体的に接続され、排出ポートは外気(周囲に環境)に対して流体的に接続される。ハイトコントロールバルブは、それによって車高を調整するべくエアスプリングにエアを導入しあるいはエアスプリングからエアを排出させるために流入ポートおよび排出ポートと作用ポートとの流体接続状態を制御する。

ハイトコントロールバルブは、通常、車両フレーム１６に搭載され、かつ調整可能なロッド３４を介してトレーリングアーム１４に対して連係動作可能に接続された回動可能なレバーアーム３２を有しており、トレーリングアーム１４の回動によってレバーアームはそれ相応に回動してバルブを作動させ、作用ポートを流入ポートまたは排出ポートのいずれかに接続するようになっている。

従来のハイトコントロールバルブは三つのポジション、すなわち膨張ポジション、中立ポジションおよび排出ポジションを有する。膨張ポジションでは、レバーアームが上方に回動させられ、作用ポートは流入ポートに接続される。中立ポジションでは、レバーアームは概ね水平であり、作用ポートは流入あるいは排出ポートのいずれにも接続されない。排出ポジションでは、レバーアームは下方に回動させられ、作用ポートは排出ポートに接続される。

現在入手可能なさまざまなハイトコントロールバルブは時間的な遅れを伴って、あるいはハイトの変化に瞬時に応答することができる。こうしたバルブに関するバルブ構造は、通常、トレーリングアームの相対動作に対応してさまざまなポートを閉塞する複数のスプリング付勢ピストンあるいは類似の要素を含む。この種のハイトコントロールバルブの例は、特許文献１(1992年11月10日付け発行)、特許文献２(1996年10月1日付け発行)および特許文献３(1994年12月27日付け発行)に開示されている。

最も普通に使用されているハイトコントロールバルブは、そのバルブ構造にかかわらず、トレーリングアームとハイトコントロールバルブとの間の機械的結合のためにダメージをこうむりやすい。機械的結合はトレーリングアームサスペンションの環境に直にさらされるが、これは非常に過酷なものとなり得る。さらに、たいていの機械作動式バルブは、定期的に使用されない場合には、「フリージング」を生じやすい。

機械作動・制御式ハイトコントロールバルブの問題に対応して、電子制御・作動式ハイトコントロールバルブが開発された。こうした電子制御システムは、通常、車高ポジションを監視するためにさまざまなセンサーを使用し、かつエアスプリングへのエアの導入および排出を制御するために、たとえばソレノイドバルブのような電動式バルブを使用する。あるそうしたシステムは特許文献４に開示されているが、これは、レベルコントロールを含むエア懸架式車両の車体を持ち上げたり降下させたりするための制御システムを対象としている。特許文献４は、電子式および機械式ハイトコントロールの両方を使用可能であるように過剰な供給ラインを含むシステムを開示している。だが、特許文献４に開示されたシステムは、安全かつ正確な車両ライドハイト調整を促進する多数の入力信号を受け、それを処理し、そしてそれに影響を及ぼすことができる電子式コントローラーを装備する必要性について検討されていない。たとえば、特許文献４は、遠隔入力されるライドハイト設定値に関する入力、あるいは流体ダンプ信号に関する入力、あるいは自動制動システム(ＡＢＳ)入力あるいは電子式制動システム(ＥＢＳ)入力のような制動システム信号に関する入力を提供するものではない。
米国特許第5,161,579号明細書米国特許第5,560,591号明細書米国特許第5,375,819号明細書米国特許出願公開第2002/0096840号明細書(「Sulzyc他」)

したがって、車両サスペンションシステムの制御性を向上させることができる電子式ハイトコントロールシステムを提供することが望まれている。

この目的のために、車両に対して地面と接する車輪を支持するアクスルを支持するサスペンション用の電子式ライドハイトコントロールシステムが提供される。電子式ハイトコントロールシステムは、地面に対して基準ハイトで車両ライドを維持する。サスペンションは、目下の車両のライドハイトを検知し、かつ目下のライドハイトを示す出力信号を発生させるハイトセンサーを具備してなる。膨張可能なエアバッグがアクスルと車両との間に連係動作可能に(作用的に)接続されており、エアバッグへのエア導入およびそこからのエア排出によって、車両のライドハイトを調整するために、アクスルと車両との間の相対的距離が増大あるいは減少させられる。加圧エア源はエアバッグを膨張させるのに使用するために設けられる。バルブは、選択的に、エアバッグを加圧エア源あるいは外気(周囲の環境)に流体接続し、これによってそれぞれエアバッグにエアを導入するかあるいはエアバッグからエアを排出させる。

ライドハイトコントロールシステムは、ハイトセンサーおよびバルブに接続されたバルブアクチュエータによって特徴付けられるが、ここで、バルブアクチュエータは入力として、ハイトセンサー出力信号を受け、そしてバルブを、エアバッグが加圧エア源あるいは外気のいずれとも流体接続されていない中立ポジションと、エアバッグが当該エアバッグにエアを導入するために加圧エア源に対して流体接続された充填ポジションと、エアバッグが当該エアバッグからエアを排出するために外気に流体接続された排出ポジションとの間で動作させる。エアバッグを加圧エア源あるいは外気のいずれかに流体接続することによって、バルブアクチュエータは、ライドハイトコントロールシステムが基準ライドハイトに対する車両のライドハイトを調整することを可能とする。

バルブアクチュエータは、好ましくは、コントロールロジックによってプログラムされたコントローラーを具備してなる。当該コントローラーは、ライドハイトを調整するべくバルブを作動させるために、コントロールロジックと共にハイトセンサー出力信号を使用する。モーターをバルブアクチュエータに装備することができ、しかもそれはコントローラーに対して連係動作可能に(作用的に)接続されかつバルブに連接され、これによってコントローラーはバルブを選択的に作動させるためにモーターを作動させるようになっている。

モーターは好ましくは、バルブ環体に設けられた伝達ギアと噛み合う出力ギアを備え、この結果、モーターの動作は伝達ギアを回転させるために出力ギアを回転させ、これによってバルブを充填ポジションと排出ポジションとの間で動かすようになっている。モーターは好ましくは逆転可能であり、かつコントローラーは、バルブを充填ポジションへと動作させるために第１の方向へと、そしてバルブを排出ポジションへと動作させるために第２の方向へと作動させる。ある有利な実施形態では、出力ギアをウォームギアとすることが考えられる。

センサー出力信号は好ましくは正あるいは負の符号を持つ電圧信号であり、そしてコントローラーはモーターの動作方向を決定するために電圧信号の符号を使用する。制御ロジックは、コントローラーが好ましくは車両ライドハイトを基準ライドハイトで維持するようなものである。コントローラーは、電圧符号信号を、車両が基準ライドハイトを上回っているか下回っているかを示すのに使用する。

コントローラーは、たとえば、センサー出力を処理しかつバルブを動作させるための制御信号を発生させるのに適した、いかなるタイプのマイクロプロセッサー、たとえば構成可能なゲートアレイなどを含むプログラム可能なあるいは構成可能な論理デバイスを含んでいてもよい。さらに、本発明のある態様においては、車両サスペンションシステムの制御性を向上させるべく、遠隔入力されたライドハイト設定値に関する入力、あるいは流体ダンプ信号に関する入力、あるいは自動制動システム(ＡＢＳ)入力あるいは電子式制動システム(ＥＢＳ)入力のような制動システム信号に関する入力を含む、さまざまなソースからの複数の入力を受けるためにコントローラーが設けられる。

バルブは好ましくは、加圧エア源に接続するための流入ポートと、エアバッグに流体接続するためのエアバッグポートと、外気に流体接続するための排出ポートと、制御流路を有する回転可能なバルブ要素とを具備し、制御流路はバルブ要素の回転時にエアバッグポートを流入ポートあるいは排出ポートに対して選択的に流体接続する。バルブはまたバルブハウジングを有することができ、このハウジングは、それに対して流入ポート、エアバッグポートおよび排出ポートが流体接続される内部チャンバーを画定する。

バルブ要素は流入ポートと排出ポートとを流体的に分離することができる。そうした形態にあっては、流入ポートからハウジング内に流入する加圧エアは、バルブ要素をバルブハウジングに対して気密当接状態となるように付勢する。バルブ要素は好ましくは回転可能なディスクであり、しかもハウジングに対して設けられた固定ディスク上に存在可能である。回転可能なディスクおよび固定ディスクは、ある実施形態では、セラミックあるいはその他の類似の素材からなっていてもよい。

ハイトセンサーは、好ましくは、発光ダイオードあるいはレーザーおよび光学式エンコーダーなどの光学センサー装置、可変容量センサー、可変抵抗センサーあるいは磁歪センサーのようなホール効果センサー、超音波センサー、あるいはその組み合わせを含むトランスデューサーである。

他の態様に関しては、本発明は車両用の調整可能なハイトサスペンションに関する。サスペンションは、車両に対して可動的に装備されるのに適した、地面と接する車輪を支持するアクスルを具備してなる。目下の車両ライドハイトを検知すると共に目下のライドハイトを表す出力信号を発生させるハイトセンサーが設けられる。膨張可能なエアバッグがアクスルとの間に連係動作可能に接続されており、エアバッグへのエアの導入およびエアバッグからのエアの排出によってそれぞれ、車両ライドハイトを調整するためにアクスルと車両との間の相対距離が増大したり減少したりする。加圧エア源はエアバッグを膨張させるために使用される。エアバッグを加圧エア源あるいは外気に対して選択的に流体接続するためのバルブが設けられ、これによってエアバッグにエアが導入されるかあるいはエアが排出されるようになっている。

調整可能なハイトサスペンションはハイトセンサーおよびバルブに接続されたバルブアクチュエータを備えるが、バルブアクチュエータは入力としてハイトセンサー出力信号を受け、そしてバルブを、エアバッグが加圧エア源あるいは外気のいずれとも流体接続されていない中立ポジションと、エアバッグが当該エアバッグにエアを導入するために加圧エア源に対して流体接続された充填ポジションと、エアバッグが当該エアバッグからエアを排出するために外気に流体接続された排出ポジションとの間で選択的に動作させ、そしてこれによってハイトセンサーによって検知された目下のライドハイトに基づいてライドハイトを調整する。

本明細書で用いているように、「接続された」、「〜に対して接続された」および「〜と接続された」との用語はそれぞれ、(ａ)直接であるにせよ、一つ以上のその他のデバイス、装置、ファイル、プログラム、媒体、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段を介するにせよ接続、(ｂ)直接であるにせよ、一つ以上のその他のデバイス、装置、ファイル、プログラム、媒体、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段を介するにせよ通信関係、および／または(ｃ)一つ以上のその他のデバイス、装置、ファイル、プログラム、媒体、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段の働きが、一つ以上のその他のものの働きに(完全にあるいは部分的に)依存する機能的関係の一つ以上をなしている、二つ以上のデバイス、装置、ファイル、プログラム、媒体、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段間の関係を意味する。

「データ」との用語は、恒久的なものであっても一時的なものであっても、可視的なもの、可聴的なもの、音響的なもの、電気的なもの、磁気的なもの、電磁的なもの、あるいは発現されるその他のものであろうとなかろうと、本明細書で用いているように、表示、信号、マーク、シンボル、ドメイン、シンボルセット、表象、および情報を示すその他の物理的形式を意味する。所定の情報を表すのに使用している「データ」との用語は、異なる物理的フォームの同じ所定の情報のいくつかおよび全ての表示を包含すると考えるべきである。

本明細書で使用している「ネットワーク」との用語は、ネットワークおよびインターネットを含む、あらゆる種類の相互接続ネットワークの両方を含み、特定のネットワークあるいは相互接続ネットワークに限定されるものではない。

本発明のその他の目的およびその独特の特徴ならびに利点は、図面および以下の説明からより明らかとなるであろう。

図面に関して、同じ参照数字は全図を通じて同じ構造体であることを意味する。

図２は本発明によるトレーリングアームサスペンション１１０を示す。このトレーリングアームサスペンションは、車両フレーム１１４に取り付けられると共に本発明に基づく動力化されたハイトコントロールバルブ１１６を含む一対のトレーリングアームアセンブリ１１２(一方だけしか図示していない)を具備する。トレーリングアームアセンブリ１１２はトレーリングアーム１１８を具備してなるが、これは、車両フレーム１１４から下方に延びるフレームブラケット１２２に対して、ブッシュ入り接続部品を介して一端部が回動可能に取り付けられている。トレーリングアーム１１８の一部に取り付けられたピストン１２６およびプレート１３０を介してフレーム１１４に取り付けられたエアバッグ１２４を具備してなるエアスプリング１２４は、トレーリングアーム１１８を車両フレーム１１４に連結している。アクスルブラケット１３２は、一対のブッシュ入り接続部品１３４を介して、フレームブラケット１２２とエアスプリング１２４との間のトレーリングアーム１１８に取り付けられている。アクスルブラケットはアクスル１３６を装備するが、これに対しては、車両の、地面と接する車輪(図示せず)が回転可能に取り付けられる。ショックアブソーバー１３８は、アクスルブラケット１３２とフレームブラケット１２２との間に延在する。

トレーリングアームサスペンションの基本動作は知られているが、その簡単な概括は以下の説明を理解する上で有益であろう。車両の車輪(図示せず)が路面の変化に遭遇したとき、それはトレーリングアーム１１８に反力を加え、トレーリングアーム１１８をフレームブラケット１２２および車両フレーム１１４に対して回動させる。トレーリングアーム１１８の回動動作は、エアスプリング１２４によって減衰させられる。

トレーリングアーム１１８の回動動作の減衰に加えて、エアスプリング１２４はまた、地面に対するフレーム１１４の高さ(ハイト)を調整するために使用される。たとえば、静止状況であれば、エアがエアバッグ１２８に導入されるとき、車両フレーム１１４はトレーリングアーム１１８に対して起立する。なぜなら、トレーリングアーム１１８は、地面と接する車輪間の接触によって地面に対して事実上固定されているからである。同様に、加圧エアがエアバッグ１２８から排出された場合、車両フレーム１１４は地面に対する高さが低下する。

クリープ防止デバイス１４０が車両フレーム１１４に設けられており、積み込み(これは車両フレームの高さ(ハイト)を低下させる)の間、トレーリングアーム１１８の回動を制限する役割を果たす。この現象はトレーラークリープとして従来公知であり、これは、積み込み時には、通常、エアスプリングへのエア供給が断たれるために生じる。トレーラーにさらなる重量が加えられたとき、エアスプリングは増大する重量に抗するために膨らむことはできず、その結果、フレームが降下する。フレームが降下するとき、トレーリングアームは、実際、ブッシュ入り接続部品を中心として回動し、この結果、車輪が回転させられて、トレーラーはドックから離れるように動くことになる。

クリープ防止デバイス１４０はストッパーアーム１４２を具備してなるが、これは車両フレーム１１４に対して回動可能に取り付けられている。ストッパーアームは、格納ポジション(仮想線で示す)から突出ポジションへと回動可能であり、突出ポジションでは、ストッパーアーム１４２の端部はトレーリングアーム１１８の上に位置し、車両フレームに対するトレーリングアーム１１８の上向き回動を制限する。格納ポジションから突出ポジションへの、あるいはその逆方向へのストッパーアーム１４２の動きは、通常、空気圧式アクチュエータ(図示せず)を用いて制御されるが、これはアクチュエータへの加圧エアの導入あるいは排出に応じて動作する。この種のクリープ防止デバイス１４０は公知であり、これ以上詳しくは説明しない。

ハイトコントロールセンサー１４４はフレームブラケット１２２に取り付けられ、かつトレーリングアーム１１８に作用的に接続されており、この結果、センサー１４４はトレーリングアームの向きを監視し、そしてこの向きに対応する信号を出力する。ハイトコントロールセンサー１４４は動力化されたハイトコントロールバルブ１１６に対して電気的に接続されており、ハイトコントロールバルブ１１６に、トレーリングアームのポジションを示す信号を供給する。

ここで、図２および図３を参照すると、センサー１４４は、フレームブラケット１２２の内部に固定状態で設けられ、かつリンク１４６を介してブッシュ入りコネクター１２０に対して機械的に接続されている。フレームブラケット１２２は、端壁１５０によって結合された対向する側壁１４８を有する。ブッシュ入りコネクター１２０は外側スリーブ１５２(これはトレーリングアーム１１８内に圧入されている)および内側スリーブ１５４(これは外側スリーブ１５２内に同心状に収容されている)を具備してなる。弾性材１５５の環状部は、外側スリーブ１５２と内側スリーブ１５４との間に圧縮状態で保持されている。内側スリーブ１５４の端部は側壁１４８の内面にそれぞれ当接している。取り付けボルト１５６は内側スリーブ１５４の端部に対して側壁１４８を圧縮状態で取り付けており、これによって内側スリーブはフレームブラケット１２２に対して固定されている。こうした構造によれば、トレーリングアームが回動すると、内側スリーブ１５４に対して外側スリーブ１５２が回動する。回動は弾性環状部１５５によって実現されるが、これは外側スリーブ１５２が内側スリーブ１５４に対して回動することを可能とする。

センサー１４４はリンク１４６(これは外側スリーブ１５２に連結されている)に接続された外部シャフト１６０を含む。リンク１４６は、外側スリーブの回動が外部シャフト１６０の回動へと相応に変換される限り、どのような適当な形状であってもよい。たとえば、リンクは、他方のアームの端部のスロット内に収まったピンを有するアームの一方によって連結されたアーム１６２,１６４を具備してなることができ、これによってアーム１６２,１６４間の相対的垂直移動を許容しながら外側スリーブ回転動作はセンサー１４４の外部シャフト１６０に対してそれ相応に伝達される。

図４および図５には、センサー１４４の好ましい形態を示す。センサー１４４は、外部シャフト１６０に取り付けられた光エミッター１７０を具備してなる。光エミッター１７０は好ましくは、光源チャンバー１７４およびこの光源チャンバー１７４と光エミッター１７０の外部とを光学的につなぐ光路１７６を有する金属またはプラスチック製の中実なブロック１７２から形成されている。光源１７８、たとえば発光ダイオードあるいはレーザーは光源チャンバー１７４内に配置されており、経路Ａに沿って光路１７６を通ってブロック１７２から出て来る光を発する。

ハイトセンサー１４４はさらに光センサーアセンブリ１９０を含むが、これは、つや消しガラスのような拡散要素１９４が固定的に配置された開口端部を有する、光を通さない(light-tight)ハウジング１９２を具備してなる。光学ブリッジ１９６の形態の光学検出器は、拡散要素１９６の後方で、光を通さないハウジング１９２内に配置されている。光学ブリッジ１９６は二つの離間したセンサー１９８,２００を含むが、これは光導電セルあるいは光ダイオード検出器であってもよい。各光センサーは、それらが受ける光の強度を表す電圧信号を出力する。この電圧信号およびその差異は、車高の変化を評価するために使用される。光学ブリッジ１９６は好ましくは、ハーフブリッジ(２個のセル)あるいはフルブリッジ(４個のセル)構造の、光導電セルを用いたホイートストンブリッジ回路である。

光センサー１４４の働きを図４および図５を用いて説明する。図４は、車両が基準ライドハイトにあるときの光エミッター１７０のポジションを示す。図４には、車両が基準ライドハイトにあるとき光エミッター１７０が光センサーアセンブリ１９０と実質的に直交している状態が示されているが、光エミッター１７０は、基準ライドハイトを確定するために、光センサーアセンブリ９０に対して斜めに配置することもできることを理解されたい。

図４に示す基準ポジションでは、光エミッター１７０は経路Ａに沿った光ビームを放射する。光ビームが光センサーアセンブリ１９０の拡散要素１９４に衝突するとき、拡散された光線は離間した光センサー１９８に衝突する。光線は、拡散要素１９４から光センサー１９８,２００まで、それぞれ距離Ｄ１およびＤ２だけ進む。光が進む距離は光センサーに関して光の強さに影響を及ぼし、これによってセンサーから電圧出力はそれに対応したものとなる。

図５を参照すると、たとえば車両への製品の積み込みあるいは荷降ろしによって車両のハイト(高さ)が変化すると、トレーリングアーム１１８はフレームブラケット１２２に対して回動し、外側スリーブ１５２が相応に回動するが、これはハイトセンサー１４４の外部シャフト１６０を相応に回動させる。ハイトセンサーの外部シャフト１６０が回動するとき、光エミッター１７０は新しいポジションへと回動させられて、光ビームＡは異なる位置で拡散要素１９４に衝突する。拡散要素１９４から発しかつ光センサー１９８に入射する光線は、今度は、距離Ｄ３およびＤ４だけ進まなければならない。距離Ｄ１,Ｄ２との比較から分かるように、センサー１９８に入射する光線に関する距離Ｄ３は先の距離Ｄ１よりも短い。逆に、光がセンサー２００に入射する光に関する距離Ｄ４は距離Ｄ２よりも短い。図４から図５への光エミッター１７０のポジションが変化する結果、センサー１９８はより強い光を受け、センサー１００はより弱い光を受けることになる。この強さの変化は、光センサー１９８,２００の電圧出力信号の変化に対応する。センサー１９８,２００からの出力信号の変化は、車両フレーム１１４に対するトレーリングアーム１１８の回転方向の変化に直に関連付けられ、そして所定のポジションからの車両の高さの変化に関する測定値を提供する。光センサー１９８,２００からの出力は、光エミッター１７０が回動して基準ポジションへ復帰するまで、車両フレームを上昇あるいは降下させるために、エアスプリングへの加圧エアの導入および排出を制御するのに使用できる。

図６には、本発明による動力化されたハイトコントロールバルブ１１６のコンポーネントを示す。動力化されたハイトコントロールバルブ１１６はベース２０２とカバー２０４(これはベース２０２から取り外された状態で示されている)とを有するツーピースハウジングを具備してなる。ベース２０２は二つの部分、すなわち電気的接続部２０６と流体コントロール部２０８とに機能的に分割されている。電気的接続部２０６は入力／出力インターフェース２１０を具備してなるが、これはハイトコントロールセンサー１４４およびその他のセンサーとつながるために必要な電気的接続部を有する。流体コントロール部２０８はバルブアセンブリ２１２と流体マニホールド２１４(これは流入ポート２１６および作用ポート２１８を有する)を具備してなる。排出(排気)ポート２２０は、流入ポート２１６および作用ポート２１８の反対側でベース２０２に設けられている。バルブアセンブリ２１２は流入ポート２１６から作用ポート２１８への、あるいは作用ポート２１８から排出ポート２２０への流体の流れを制御し、これによって加圧エアのエアスプリング１２４への導入あるいはそこからの排出を制御する。

バルブアクチュエータ２２２はバルブアセンブリ２１２に作用的に(連携動作可能に)接続されている。バルブアクチュエータ２２２は、駆動ギア２２８が取り付けられた出力シャフト２２６を有する電動モーター２２４を具備してなる。伝達ギア２３０が駆動ギア２２８と噛み合っており、しかもそれはバルブアセンブリに接続されたコントロールシャフト２３２を有しており、したがってモーター２２４を作動させることで駆動ギア２２８が回転し、伝達ギアを介して、作用ポート２１８と流入ポート２１６あるいは排出ポート２２０のいずれかとの間の流体連通状態を実現するようになっている。

コントローラー２４０がさらに、動力化されたハイトコントロールバルブ１１６内に設けられる。コントローラー２４０は、その上にモーター２２４および伝達ギア２３０が搭載される回路基板２４２によって形成可能である。マイクロプロセッサー２４４が回路基板２４２上に設けられ、そしてそれは入出力インターフェース２１０およびモーター２２４に対して電気的に接続される。バルブポジションセンサー２４６がさらに、回路基板２４２上に設けられ、そしてそれはプロセッサー２４４に対して電気的に接続される。バルブポジションセンサー２４６は、バルブアセンブリ２１２上に配置されたアクチュエータ２４８を含む。

図７および図８にはバルブアセンブリ２１２を取り外した状態でベース２０２を示す。ベース２０２は内部チャンバー２６０を具備してなるが、これはバルブアセンブリを収容するために一方側が開放されている。内部チャンバー２６０は、部分的に、内部ハウジング側壁２６２および内周壁２６４(これは側壁２６２から延在する)によって画定されている。エア供給管路２６６およびエアスプリング管路２６８は、チャンバー２６０から、流入ポート２１６および作用ポート２１８まで、それぞれ延在している。エア供給管路は周壁２６４にスロット状開口２６６Ａを形成している。エアスプリング管路は壁２６２に開口２６８Ａを形成している。排出(排気)管路２７０がベース２０２の外部から排出ポート２２０まで延在している。

エア供給管路２６６は、加圧エア源を内部チャンバー２６０に対して流体連結するよう構成されている。エアスプリング管路２６８は内部チャンバー２６０をエアバッグ１２８に対して流体連結する。排出管路２７０はチャンバー２６０を外気(周囲の環境)に対して流体連結する。

図９および図１０を参照すると、バルブアセンブリ２１２は、静止ディスク２７２と可動ディスク２７３とを含む剪断バルブを具備してなる。静止ディスク２７２は、開口２７４の形態の軸方向通路と、オリフィスの形態の流路とを有するが、これはいずれもディスク２７２を貫通している。静止ずれディスク２７２は位置合わせ用めくら穴２７８および２８０を備えるが、これらは、オリフィス２７６がエアスプリング管路２６８の開口２６８Ａと整列するようにベース２０２に対して静止ずれディスク２７２を位置合わせするために、ベース２０２から内部チャンバー２６０内へと延在する位置決めスタッド２８２および２８４を受ける。軸方向開口２７４は排出管路２７０と整列する。したがって、オリフィス２７６と軸方向開口２７４によって、静止ディスク２７２の上面と、作用ポート２１８と、排出ポート２２０との間の流体連通状態が実現される。

図１０を参照すると、可動ずれディスク２７３はその下面側が示されている。可動ずれディスク２７３はベース２０２の内部チャンバー２６０内に配置され、この結果、可動ずれディスクの下面は、静止ずれディスク２７０の上面に当接した状態となっている。可動ずれディスク２７３は、そこから円形ローブ２８４が延在する扇形状部２８２を具備してなる。概ねＴ字形の凹部の形態の通路２８６が可動ずれディスク２７３に形成されており、しかもそれは湾曲部２８８およびチャネル２９０を具備してなる。湾曲部２８８は扇形状部２８２のかなりの部分を占めるように配置されており、しかもそれは対向する排出プロファイルスロット２９４を含んでいる。流入プロファイルスロット２９６が扇形状部２８２の外面に設けられており、しかもこれは排出プロファイルスロット２９４の一方に対応している。めくら溝２９８が可動ずれディスク２７３の上面に形成されており、しかもこれはコントロールシャフト２３２の端部を収容できるサイズとなっている。

組み立てたとき、ずれディスク２７２のオリフィス２７６は、排出プロファイルスロット２９４および流入プロファイルスロット２９６の対の一つの間に存在することになる。めくら溝２９８はコントロールシャフト２３２の下側端部を受ける。チャネル２９０は、アーチ形状部２８８および排出プロファイルスロットを、排出管路２７０を経て排出(排気)ポート２２０に対して流体的に接続する。

図１１ないし図１３には剪断バルブの三つの主要な作動ポジション、すなわち充填ポジション、中立ポジションおよび排出ポジションを示す。説明のために、ハイトコントロールバルブは、当初、中立ポジションにあると仮定する。図１１に示す中立ポジションでは、可動ずれディスク２７３は、ずれディスクオリフィス２７６が内部スロット２９４と外部スロット２９６との間に配置され、かつ可動ずれディスク２７３と隣接状態となるように、ずれディスク２７２に対して配置され、効果的にエアスプリング管路２６８の開口２６８Ａをシールし、かつエア供給ポート２６６または排出管路２７０のいずれかからエアスプリング管路２６８への流体連通状態を遮断する。

たとえばトレーラーの積荷が増えるなど何らかの理由で、トレーリングアームが車両フレーム１１４に向かって相対的に回動した場合、バルブ１１６は図１２に示すように充填ポジションまで動作させられ、これによってトレーリングアーム１１８に対して車両フレーム１１４を起こすためにエアバッグ１２８にエアが導入される。図１２から分かるように、そうした状況下で、モーター２２４が可動ずれディスク２７３を回動させ、この結果、オリフィス２７６は外部スロット２９６と流体連通状態となるように動き、エアスプリング管路２６８が内部チャンバー２６０と接続される。内部チャンバー２６０は常にエア供給ポート２６６につながっているので、加圧エアはエアスプリング管路２６８内に案内され、そしてエアスプリング１２４内に導入される。

たとえばトレーラーから積荷を降ろすときなど、トレーリングアーム１１８と車両フレーム１１４とが互いに離間するように動く場合、車両フレーム１１４をその基準ハイトへと戻るように動かすために、エアバッグ１２８からエアを排出しなければならない。図１３から分かるように、そうした状況下では、モーター２２４が可動ずれディスク２７３をずれディスク２７２に対して回動させることによって、バルブは排出ポジションへと動作させられ、この結果、内部スロット２９４はオリフィス２７６と流体連通状態とさせられる。この排出ポジションでは、エアスプリング管路２６８はチャネル２９０を介して排出管路２７０と流体連通状態となる。

図１４はサスペンション１１０用のハイトコントロールシステムの概略図であり、しかもこれは主(マスター)車両コントローラー３００と、サスペンションコントローラー２４０と、ハイトセンサー１４４と、バルブアセンブリ２１２との間の相互接続状態を示している。この概略図にはまた、クリープ防止デバイスのアーム１４２のポジションを検知するためのセンサー３０２が示されている。エアリザーバ３０４が設けられており、これがサスペンションエアシステムおよびブレーキエアシステムに加圧エアを供給する。

主車両コントローラー３００は車両の作動機構の多くの動作を制御する。コントローラーは、たとえば、センサー出力を処理しかつバルブを作動させるための制御信号を発生させるのに適した、(たとえば構成可能なゲートアレイなどを含む)いかなるタイプのマイクロプロセッサーデバイス、プログラム可能な論理デバイスあるいは構成可能な論理デバイスを備えていてもよい。好ましい実施形態では、主車両コントローラー３００はマイクロプロセッサーを具備してなる。

主車両コントローラー３００は、通常、多数の別個のコントローラーに接続されるが、そのそれぞれは、上述したように、マイクロプロセッサーデバイスあるいはプログラム可能な論理デバイスあるいは構成可能な論理デバイスを具備してなることができる。多数の別個のコントローラーは、たとえばサスペンションコントローラー２４０のような特定の作動機構の動作を制御する。主車両コントローラー３００は、サスペンションコントローラー２４０に電力を供給する電力線３１０を含む。データ接続部３１２,３１４は、それぞれ、サスペンションコントローラー２４０へデータを提供し(出力)、そこからのデータを受ける(入力)。好ましくは、出力接続部３１２は、ユーザーが選択した機能／モードデータ信号を、主コントローラー３００からサスペンションコントローラー２４０へと送るが、サスペンションコントローラー２４０はその動作モードを決定するためにこれを利用する。入力接続部３１４は好ましくは、ハイトデータ、モードデータ、および／またはサスペンションコントローラー２４０からのエアデータを主コントローラー３００に提供する。

さらに、主コントローラー３００は、たとえばユーザーによって設定可能なあるいは動作モードと関係付けることが可能な遠隔入力されたライドハイト設定ポイント３０３からデータ接続部３０７を経由した入力を含む、さまざまなソースからの多数の入力を受けるために設けられている。さらに、主コントローラー３００に流体ダンプ信号を提供できるようにしてもよく、この信号は、ある実施形態では、データ接続部３１４を経て提供可能である。さらに、主コントローラー３００には、ブレーキシステムコントローラー３０１からのデータ接続部３０５を経て入力値を提供可能である。ブレーキシステムコントローラー３０１は、自動制動システム(ＡＢＳ)信号および／または電子式制動システム(ＥＢＳ)信号を提供できる。主コントローラー３００は、続いて、車両サスペンションシステムの制御性を向上させるために、提供された入力データの全てを処理できる。

ハイトセンサー１４４は電力接続部３１６を具備してなるが、これはサスペンションコントローラー２４０からハイトセンサー１４４に電力を供給する。データ接続部３１８はサスペンションコントローラー２４０へ入力信号を供給するが、これは目下の車高(車両のハイト)を示すものである。

バルブアセンブリ２１２は電力接続部３２０を具備してなるが、これはサスペンションコントローラー２４０からバルブアセンブリ２１２へ電力を供給する。データ接続部３２２は、入力信号をサスペンションコントローラー２４０に供給するが、これは静止ディスクに対する可動ディスクのポジションを示すものである。駆動接続部３２３は、電動モーター２２４の動作を制御するために、サスペンションコントローラー２４０からバルブアセンブリ２１２へデータ信号を供給する。上述したように、ハイトコントロールバルブ１１６の流入ポート２１６は車両用の加圧エアリザーバ３０４に流体接続されている。同様に、作用ポート２１８はエアスプリング１２４に流体的に接続されている。排出ポート２２０は外気(周囲の環境)に対して流体的に接続されている。

電力接続部３２４はサスペンションコントローラー２４０からの電力をセンサー３０２に供給する。他のセンサーと同様、データ接続部３２６は、アーム１４２のポジションを示す入力信号を提供する。さまざまな適当なセンサーが利用可能であり、しかもアーム１４２のポジションを検知するために広く使用されている。エア作動式パーキングブレーキからの加圧エアの放出によってアーム１４２が動作させられると仮定すると、共通センサーは、パーキングブレーキからエアが排出されたときに電気信号を出力する圧力スイッチである。

サスペンションコントローラー２４０はメモリーを、好ましくは不揮発性メモリーを含むが、これは車両のサスペンションを作動させるために、特に車高(車両のハイト)の制御のために必要なロジックを含んでいる。コントローラー２４０はまたフィルタリング(濾波)アルゴリズムを含むが、これは、頻繁な変化(これは普通は一時的なハイト変化を意味する)を排除し、そしてこれによって車高を不必要に調整するのを回避するために、ハイトセンサー１４４から受け取ったデータを処理するのに使用される。路面の伸縮継目およびその他の反復あるいは非反復変化は車高の頻繁な変化を引き起こす例であるが、こうしたもののために、車両のライドハイトを変化させることは望ましいことではない。

不要な車高調整の回避要求は車両の運行にとって重要である。行政規定は、ブレーキエアラインが、サスペンションエアラインを含むその他全てのエアラインから独立していることを要求している。ほとんどの車両に関して、ただ二つのエアラインすなわちエアシステム、すなわちブレーキエアラインおよびサスペンションエアライン(これはまたエア作動式補機にエアを供給する)が存在する。ほとんどのエアシステムは、いったんエアリザーバ内に圧力が所定値を下回るとブレーキエアラインへのみエアを供給するバルブ(圧力保護バルブ)を用いることで、同一のエアリザーバ３０４から両システムのために加圧エアを取り出す。一時的ハイト変化などに応答して車高が不必要に調整されると、車載コンプレッサーによってエアリザーバが充填されるのよりも高い速度でエアリザーバ３０４から加圧エアが取り出される状況が生じることがあり、これはエア圧力が閾値を上回るまでハイトコントロールシステムの早期のそして無用な停止につながる。

操作時、車両ユーザーはまずサスペンションの作動モードを選択するが、これは続いてサスペンションコントローラー２４０へと伝送される。モード選択肢には所定の車両ライドハイトが含まれ得る。あるいは、好ましいライドハイトおよびユーザーによる入力値は目下のライドハイトと同じに設定できる。いったん初期動作モードおよび車両ライドハイトが設定されると、サスペンション１１４の制御は続いてサスペンションコントローラー２４０へと移る。だが、本システムは、ユーザーがたとえば必要に応じて設定値を手動で設定できる遠隔設定ポイント３０３を備えることに留意されたい。

本発明に基づくハイトコントロールシステムのために、サスペンションコントローラー２４０は多くのサスペンション関連動作を制御できるが、サスペンションコントローラー２４０によって制御されるほとんどの関連動作は、ハイトセンサー１４４によって提供されるライドハイトデータに応じた車両ライドハイトの制御およびエアスプリング１２４のエアバッグ１２８に体積を制御することによる車両ライドハイトのそれに対応した調整である。サスペンションコントローラー２４０は好ましくは、データ接続部３１８を経て、ハイトセンサー１４４からのライドハイトデータのストリームを受ける。ライドハイトデータのストリームは、ライドハイトの高周波数および低周波数変化の両方を監視するために、サスペンションコントローラー２４０によって分析される。好ましくは、サスペンションコントローラー２４０は、車両ライドハイトの高周波数変化に関係するデータポイント(これは通常は目下のライドハイトの変化を保証しない現象に起因して入り込む)を除去するために、ライドハイトデータのストリームをフィルターにかける。

いったん、フィルタリング(濾波)されたライドハイトデータは続いて監視され、かつ基準車両ライドハイトと比較される。目下のライドハイトの変化が、所定量「デルタ」だけ基準ライドハイトを上回ると、サスペンションコントローラー２４０は、エアスプリング１２４に加圧エアを導入するかあるいはそこから加圧エアを排出することによって目下の車両ライドハイトをそれ相応に調整する。通常、基準ライドハイトに対する目下のライドハイトの変化が過渡的なものでないことを保証するために、目下のライドハイトは所定の時間「サンプル時間」にわたって監視される。目下のライドハイトがサンプル時間の間、デルタを上回った場合、これは通常は、車両ライドハイトに永続的な変化が生じたことを、そして目下のライドハイトを基準ライドハイトへと調整すべきであることを示す。デルタの絶対値は、目下のライドハイトが基準ライドハイトを上回るか下回るかに関係なく、通常は同じであることに留意されたい。だが、目下のライドハイトが基準ライドハイトを上回るかあるいは下回るかによってデルタが異なる値を持つことも本発明の範疇に含まれる。デルタの値は通常はユーザーによって規定され、そして車両、サスペンション、作動環境あるいはその他の要因次第で変化し得ることもまた留意されたい。

目下のライドハイトがサンプル時間にわたってデルタよりも大きな量だけ基準ライドハイトを上回った場合、目下のライドハイトは高すぎるものであり、基準ライドハイトまで降下させる必要がある。基準ライドハイトまでサスペンションを動かすために、サスペンションコントローラー２４０はバルブアセンブリ２１２へ接続部３２３に沿ってコントロール信号を送り、モーター２２４に電力を供給し、これによってバルブを排出ポジション(このポジションでは、エアバッグ１２８からエアを排出し、そして目下のライドハイトを基準ライドハイトまで降下させるために、作用ポート２１６は排出ポート２１２と流体連通状態となる)へと動かすために可動ディスク２７３を回動させる。サスペンションコントローラー２４０は、エアがバルブアセンブリ２１２を経てエアバッグ１２８から排出されている間、ハイトセンサー１４４からのハイトデータを連続して受け取る。サスペンションコントローラー２４０がハイトデータから目下の車両ハイトが基準ライドハイトと実質的に等しいと判定したとき、サスペンションコントローラー２４０はモーター２２４へコントロール信号を送り、エアバッグ１２８からのエアの排出を停止させるために、可動ずれディスク２７３を回動させて中立ポジションへと戻す。

目下のライドハイトがサンプル時間にわたってデルタよりも大きな量だけ基準ライドハイトを下回った場合、目下のライドハイトは低すぎるものであり、基準ライドハイトまで上昇させる必要がある。基準ライドハイトまでサスペンションを動かすために、サスペンションコントローラー２４０はバルブアセンブリ２１２へ接続部３２３に沿ってコントロール信号を送り、モーター２２４に電力を供給し、これによってバルブを充填ポジション(このポジションでは、エアバッグ１２８にエア導入し、そして目下のライドハイトを基準ライドハイトまで上昇させるために、作用ポート２１８は流入ポート２１６と流体連通状態となる)へ位置させるために可動ディスク２７３を回動させる。サスペンションコントローラー２４０は、エアがバルブアセンブリ２１２を経てエアバッグ１２８に導入されている間、ハイトセンサー１４４からのハイトデータを連続して受け取る。サスペンションコントローラー２４０がハイトデータから目下の車両ハイトが基準ライドハイトと実質的に等しいと判定したとき、サスペンションコントローラー２４０はモーター２２４へコントロール信号を送り、エアバッグ１２８へのエアの導入を停止させるために、可動ずれディスク２７３を回動させて中立ポジションへと戻す。

好ましくは、サスペンションコントローラー２４０は(そのプログラムロジックによって)ライドハイトの変化率を、基準ライドハイトを超過するのを回避するために、それが基準ライドハイトに近づいた際に監視する(超過が過度に大きなものである場合には逆方向への車両ライドハイトのさらなる調整が必要となるであろう)。最悪の場合、これはライドハイトが絶え間なく基準ハイトをはさんで増減するヨーヨー効果を引き起こす(これはたいていエアリザーバ３０４内のエア圧力の閾値を下回るような低下につながる)。

可動ディスク２７３のポジションを制御するために、そしてこれによってエアバッグ１２８への加圧エアの導入およびその排出を制御するために電動モーター２２４を動作させるべく、サスペンションコントローラー２４０がバルブアセンブリ２１２に制御信号を送ることが可能な数多くの方法が存在するが、サスペンションコントローラー２４０および制御信号は正あるいは負の電圧を有することが好ましい。電圧信号の符号によって、たとえば、電動モーター２２４の順方向あるいは逆方向動作を相応に制御可能である。正あるいは負の電圧信号と組み合わせて、サスペンションコントローラー２４０は、可動ずれディスク２７３のポジションに関する接続部３２２に沿ったデータのストリームを受け取る。ポジション情報は、可動ずれディスク２７３のポジションを特定し、かつサスペンションコントローラー２４０に、バルブを充填、中立あるいは排出ポジションに切り替えるために可動ずれディスク２７３を必要な位置まで動かすのに必要な電圧信号の適切な符号を特定するのに必要な情報を提供するのに使用される。

図１５には本発明と共に使用するための第２実施形態のハイトセンサー４４０を示す。ハイトセンサー４４０は第１実施形態のハイトセンサーと多くの点で似ているので、同じ参照数字は同一の部材を識別するために使用し、第１実施形態と第２実施形態との主要な差異についてのみ詳しく説明する。ハイトセンサー４４０は、外部シャフト１６０に取り付けられかつ光センサー４９０に回折光パターンを放射する光エミッター４７０を具備してなる。光エミッター４７０は、光チャンバー４７４と、この光チャンバー４７４をブロック４７２の外部に光学的に接続する回折スリット４７６を有するブロック４７２を具備してなる。光エミッター、たとえばＬＥＤあるいはダイオードレーザーが光チャンバー４７４内に配置されている。コリメーティングレンズが、光源４７８と回折スリット４７６との間に配置されている。

光センサーアセンブリ４９０は、離間した光センサー４９８,５００を有する光学ブリッジ４９６を具備してなる。光学ブリッジ４９０は、第１実施形態がそうであったように、ハウジングによって取り囲まれていない。さらに、光学ブリッジ４９６と光エミッター４７０との間に配置された拡散要素は存在しない。

光エミッター４７０は、破線Ｂで示されるような回折パターンを形成(放出)する。破線Ｂは、光センサー４８９,５００に対する光の強度を示す。図からわかるように、図７に示す基準ポジションでは、回折パターンの最大強度は実質的に光センサー４９８,５００間の中央に置かれている。光センサー４９８,５００は好ましくは、最大強度の概ね５０％の回折パターンの部分を認識するように配置される。車高の変化に応じて外部シャフト４６０が回動するとき、回折パターンは、回折パターンＣによって示すように、光学ブリッジ４９６に対して横方向に移動する。回折パターンのこの移動によって、センサー４９８,５００によって捕捉した際の光の強度は変化する。光学ブリッジ４９６は、光センサー４９８,５００が目下捕捉している強度に対応する電圧信号を出力する。この出力信号は、上述したように、第１実施形態に関する出力信号と同様に処理される。

第２実施形態に関して、光エミッターは高出力狭帯域赤外線ＬＥＤ(概ね９４０ｎｍ)あるいは赤外線ダイオードレーザーであることが好ましい。光エミッターからの光は好ましくは光センサー４９８,５００の感度に適合させられるか、あるいはそれと最適化されるわけであるが、光センサー４９８,５００は、たとえば光導電セル、赤外線フォトダイオードあるいは赤外線太陽電池セルからなっていてもよい。

光エミッター４７０から放射された光が平行にされ、続いて回折パターンを作り出すためにスリットを経て放出されることが本発明にとってはまた重要である。したがって、スリットの形状は回折パターンを得るために正確に調整される必要がある。たとえば、光エミッターが９４０ｎｍの波長を放射する場合、スリットは０.００００５ｍないし０.０００１ｍのオーダーであるべきである。スリット４７６を出る光は、光学ブリッジに衝突する前に、スリットと比べて比較的大きな距離を移動すべきである。たとえば上記例では５ｃｍの距離で十分である。

図１６および図１７は、図１に示すトレーリングアームサスペンションおよび車両における第３実施形態のハイトセンサー５４０を示す。この第３実施形態のセンサー５４０は、実質的に、第１実施形態と同じものであるが、このハイトセンサー５４０は、基準ポジションからの車両フレームの高さ(ハイト)の変化を評価するために、トレーリングアーム１１８の回転方向の変化ではなくトレーリングアーム１１８の高さの変化を監視するようになっている点が相違する。それゆえ、第３実施形態において第１および第２実施形態と同じ部材は同じ参照数字によって区別する。たとえば、ハイトセンサー５４０は、第１実施形態として説明したものと同じ光エミッター５７０および光センサーアセンブリ１９０を使用できる。

ハイトセンサー５４０とハイトセンサー４４０との間の主要な相違は、光エミッター５７０が固定されており、かつ横方向に動くフレネルレンズ５４２が光エミッター５７０と光センサーアセンブリ１９０との間に配置されていることである。フレネルレンズ５４２は、リンク５４４によって、トレーリングアーム１１８に対して機械的に連結されている。トレーリングアームがフレームブラケット１２２に対して回動するとき、リンク５４４は光センサー５４０に対して往復運動し、そして光エミッター１７０および光センサーアセンブリ１９０の固定されたポジションに対してフレネルレンズ５４２を動かす。

よく知られたように、フレネルレンズ５４２は一群の同心リング５４８を具備し、各リングは異なる角度で配置された表面すなわち反射面を有しており、これによってフレネルレンズの平坦面５４６に衝突した光はレンズを通過し、そして同心リングによって所定の焦点に集束するようになる。

光センサー５４０においては、フレネルレンズ５４２の平坦面５４６が光エミッター１７０と向き合い、そして同心リング５４８が光センサーアセンブリ１９０の拡散要素３９４と向き合っている。したがって、光エミッター１７０から放射され、フレネルレンズの平坦面５４６に衝突する光は、同心リングによって、拡散要素１９４上のポイントに集束する。同心溝によって形成される屈折面の角度配向は、光エミッターから放射される光が拡散要素１９４の位置に集束するように選択される。

トレーリングアーム１１８が車両に対して動くとき、フレネルレンズ５４２は拡散要素に対して横方向に動き、拡散要素上の焦点の位置を変化させ、これによって光センサー３９８,４００によって捕捉した際の光の強度は変化する。フレネルレンズ５４２を通過した後に拡散要素１９４に衝突する光点は、第１実施形態に関して説明したのと実質的に同じ方式で処理される。

図１８および図１９には、本発明に基づく第４実施形態のハイトセンサー６４０を示す。第４実施形態のハイトセンサー６４０は、それが車両フレーム１１４に対するトレーリングアーム１１８の回転方向の動きに応答する点で、第１および第３実施形態と類似している。ハイトセンサー６４０は、それが、トレーリングアーム１１８に対する車両フレームの高さの変化を特定するための制御信号を発生させるために静電容量の変化に依存するようになっている点で異なっている。

ハイトセンサー６４０は可変コンデンサーを有するが、これは一群の離間した固定プレート６４４を具備してなり、その間には一群の可動プレート６４４が配置されており、これがコンデンサーブリッジ回路６４２を形成している。固定プレート６４４は一対の対向する半円形プレート６４８によって形成されるが、各半円は支持チューブ６５０に取り付けられている。半円形プレート６４８は、固定プレート６４４を第１および第２の列６５２,６５４へとそれぞれ効果的に分割するために、それが互いに僅かに離間した状態となるように支持チューブ６５０に設けられている。第１および第２の列６５２,６５４は電気的に別個のものである。可動プレート６４６は扇形すなわちクサビ状に切ったパイ形状を有し、しかもそれは、支持チューブ６５０内に配置されかつシャフトの回動が固定プレート６４４に対する可動プレート６４６の回動を引き起こすように外部シャフト１６０に対して接続された回動可能なコントロールシャフト６５６に対して取り付けられている。

好ましい基準ポジションでは、可動プレート６４６は固定プレート６４４の第１および第２の列に対して、第１および第２の列６５２,６５４間の間隙が可動プレートに対して概ね中央に置かれるように配置される。固定プレートと可動プレートとの間のスペースは、好ましくは、適当な誘電物質によって満たされる。

使用時、トレーリングアーム１１８が車高の変化に対応して車両フレーム１１４に対して回動すると、外部シャフト１６０はそれ相応にコントロールシャフト６５６を回動させるが、これによって可動プレート６４６は半円形プレートの第１および第２の列６５２,６５４に対して位置が変わる。可動プレートが一連の半円形プレートのより大きな領域と重なるとき、一連の半円形プレートの静電容量が増大し、第１および第２のプレート列間には静電容量の差が生じる。この静電容量の差はハイト変化の程度と関係付けられ、しかも車高調整に使用するためにハイトセンサーによって出力される。

図２０には、本発明に基づく第５実施形態のハイトセンサー７４０を示す。第１ないし第４実施形態とは異なり、ハイトセンサー７４０はトレーリングアーム１１８と直につながっていない。その代わりに、ハイトセンサー７４０はエアスプリング１２４の内部に配置される。ハイトセンサー７４０はスプリングプレート７４２を有するが、その一端はエアスプリング１２４の上部プレート１２５に接続されており、他方の部分はエアスプリング１２４のピストン１２３に接続されている。フレキシブルな可変抵抗体７４４がスプリングプレート７４２に固定されている。フレキシブルな可変抵抗体は公知であり、米国特許第5,086,785号明細書において詳細に説明されている(その内容はこの引用によって本明細書に組み込まれる)。フレキシブルな抵抗体７４４は、撓んだときに、その抵抗が変化する。

その撓みに応じてその抵抗が変化するフレキシブルな可変抵抗体７４４の特性は、基準ポジションに対する車両の高さの変化の度合いを指し示すのに使用される。たとえば、車両への積み込みおよび荷降ろしに対応して車高が変わるとき、エアバッグ１２８はそれ相応に圧縮されるか膨張し、この結果、スプリングプレート７４２およびフレキシブルな可変抵抗体７４４の撓みが生じる。フレキシブルな可変抵抗体７４４における抵抗の変化は、この場合、ハイト変化の程度の指標となる。

整合性(コンシステンシー)のために、フレキシブルな可変抵抗体７４４は繰り返し同じ様式で撓むことが重要である。スプリングプレート７４２はフレキシブルな可変抵抗体７４４のためのベースを提供し、フレキシブルな可変抵抗体７４４の安定した反復撓みを助ける。

図２１は本発明に基づく第６実施形態のハイトセンサー８４０を示す。ハイトセンサー８４０は、それが螺旋コイルすなわちコイルスプリング８４２の周囲に巻かれたフレキシブルな可変抵抗体７４４を使用する点でハイトセンサー７４０と類似している。コイルスプリング８４２はショックアブソーバー１３８の内部に配置されている。

ショックアブソーバーは、シリンダー８４６に対して変位可能に設けられかつそれと重なり合う外部カバー８４４を具備してなるが、シリンダー８４６からはピストンシャフト８４８(これはやはりカバー８４４を貫通して突出している)が突出している。コイルスプリング８４２はピストンシャフト８４８の周囲に巻回されており、そしてその一端はカバー８４４に取り付けられ、かつ他端はシリンダー８６４の上側部分に取り付けられている。

ハイトセンサー８４０は、トレーリングアーム１１８が車両フレーム１１４に対して回動したときに、コイルスプリング８４２が圧縮されるかあるいは伸長するように(これによってフレキシブルな可変抵抗体７４４は曲がる)、ハウジング８４６に対してショックアブソーバーカバー８４４が往復運動する点で、ハイトセンサー７４０と実質的に同じように機能する。ハイトセンサー７４０と同様に、フレキシブルな可変抵抗体７４４およびハイトセンサー８４０の撓みによって、ハイトセンサー８４０は車両フレーム１１４およびトレーリングアーム１１８の相対運動に対応した信号を出力する。

図２２および図２３は、本発明に基づく、そしてやはりショックアブソーバー１３８の環境内で第７実施形態のハイトセンサー９４０を示す。第７実施形態のハイトセンサー９４０と第６実施形態のハイトセンサー８４０との間の違いは、スプリングプレート９４２がコイルスプリング８４２の代わりに使用されているという点である。スプリングプレート９４２は、ショックアブソーバーのカバー８４４内に形成された別体チャンバー６４５内に保持されている。

ハイトセンサー７４０と同様、ハイトセンサーのスプリングプレート９４２は、さまざまな初期湾曲形状を有することができる。たとえば、ハイトセンサー７４０に示されるスプリングプレートは概ねＣ字形の輪郭を有するのに対して、スプリングプレート９４２は半周期の正弦波状輪郭を、すなわちシャクトリムシ状の輪郭を有する。この輪郭は、容易に、垂直あるいは水平に向けられたＳ字形状あるいは多重正弦波とすることができる。

本発明について部品の特定の配置、特徴部などを参照して説明してきたが、全ての実施可能な配置または機能について言及し尽くすことを意図したものではなく、当業者にとって、さまざまなその他の変更および改変は明白であろう。

公知の機械的に制御されかつ作動させられるハイトコントロールバルブを含む従来型のトレーリングアームサスペンションの側面図である。コントローラーを介して動力化されたハイトコントロールバルブに接続されたハイトセンサーを具備してなる、本発明によるハイトコントロールシステムを備えたトレーリングアームサスペンションの側面図である。図２の線３‐３に沿って取った、部分的に断面で示された端面図であり、ハイトセンサーとトレーリングアームサスペンションとの間の機械的接続部を示している。図２および図３のセンサーの断面図であり、光学センサーアセンブリの光学ブリッジに対して基準ポジションでセンサー用の光エミッターを示している。図４と同じ図であるが、光エミッターは光学ブリッジに対して別のポジションとなっている。分かりやすくするためにハウジングの一部を取り外した状態での、本発明による動力化されたハイトコントロールバルブの分解斜視図である。分かりやすくするためにカバーおよびバルブアセンブリを省略した状態での、図６のハイトコントロールバルブハウジングの平面図である。図７の線８‐８に沿って取った断面図であり、ハウジングを貫通する流路を示している。図７のバルブアセンブリの静止ずれディスクの拡大斜視図である。図７のバルブアセンブリの動的ずれディスクの斜視図である。図７のハイトコントロールバルブを中立ポジションにて示す概略図である。図７のハイトコントロールバルブを充填ポジションにて示す概略図である。図７のハイトコントロールバルブを排出ポジションにて示す概略図である。本発明による制御系のブロック図である。本発明の第２実施形態であるハイトセンサーを示す図である。本発明の第３実施形態であるハイトセンサーを含むトレーリングアームサスペンションを示す図である。第３実施形態であるハイトセンサーの断面図である。本発明の第４実施形態であるハイトセンサーの断面図である。第３実施形態のハイトセンサーに関する図１８の線１９‐１９に沿って取った断面図である。本発明の第５実施形態であるハイトセンサーを示す図である。ショックアブソーバーに関連して本発明の第６実施形態であるハイトセンサーを示す図である。本発明の第７実施形態であるハイトセンサーを示す図である。図２２の線２３‐２３に沿って取った断面図である。

符号の説明

１１０トレーリングアームサスペンション
１１２トレーリングアームアセンブリ
１１４車両フレーム
１１６ハイトコントロールバルブ
１１８トレーリングアーム
１２０ブッシュ入りコネクター
１２２フレームブラケット
１２３ピストン
１２４エアスプリング
１２５上部プレート
１２６ピストン
１２８エアバッグ
１３０プレート
１３２アクスルブラケット
１３４接続部品
１３６アクスル
１３８ショックアブソーバー
１４０クリープ防止デバイス
１４２ストッパーアーム
１４４ハイトコントロールセンサー
１４６リンク
１４８側壁
１５０端壁
１５２外側スリーブ
１５４内側スリーブ
１５５弾性材(弾性環状部)
１５６取り付けボルト
１６０外部シャフト
１６２,１６４アーム
１７０光エミッター
１７２ブロック
１７４光源チャンバー
１７６光路
１７８光源
１９０光センサーアセンブリ
１９２光を通さないハウジング
１９４拡散要素
１９６光学ブリッジ
１９８,２００光センサー
２０２ベース
２０４カバー
２０６電気的接続部
２０８流体コントロール部
２１０入力／出力インターフェース
２１２バルブアセンブリ
２１４流体マニホールド
２１６流入ポート
２１８作用ポート
２２０排出ポート
２２２バルブアクチュエータ
２２４電動モーター
２２６出力シャフト
２２８駆動ギア
２３０伝達ギア
２３２コントロールシャフト
２４０サスペンションコントローラー
２４２回路基板
２４４マイクロプロセッサー
２４６バルブポジションセンサー
２４８アクチュエータ
２６０内部チャンバー
２６２内部ハウジング側壁
２６４内周壁
２６６エア供給管路
２６６Ａスロット状開口
２６８エアスプリング管路
２６８Ａ開口
２７０排出管路
２７２静止ずれディスク
２７３可動ずれディスク
２７４軸方向開口
２７６オリフィス
２７８,２８０位置合わせ用めくら穴
２８２扇形状部
２８４円形ローブ
２８６通路
２８８湾曲部(アーチ形状部)
２９０チャネル
２９４排出プロファイルスロット(内部スロット)
２９６流入プロファイルスロット(外部スロット)
２９８めくら溝
３００主車両コントローラー
３０１ブレーキシステムコントローラー
３０２センサー
３０３ライドハイト設定ポイント
３０４加圧エアリザーバ
３０５,３０７データ接続部
３１０電力線
３１２,３１４データ接続部
３１６電力接続部
３１８データ接続部
３２０電力接続部
３２２データ接続部
３２３駆動接続部
３２４電力接続部
３２６データ接続部
３９４拡散要素
３９８,４００光センサー
４４０ハイトセンサー
４６０外部シャフト
４７０光エミッター
４７２ブロック
４７４光チャンバー
４７６回折スリット
４７８光源
４９０光センサーアセンブリ
４９６光学ブリッジ
４９８,５００光センサー
５４０ハイトセンサー(光センサー)
５４２フレネルレンズ
５４４リンク
５４６平坦面
５４８同心リング
５７０光エミッター
６４０ハイトセンサー
６４２コンデンサーブリッジ回路
６４４固定プレート
６４５別体チャンバー
６４６可動プレート
６４８半円形プレート
６５０支持チューブ
６５２,６５４半円形プレートの列
６５６コントロールシャフト
７４０ハイトセンサー
７４２スプリングプレート
７４４可変抵抗体
８４０ハイトセンサー
８４２コイルスプリング
８４４ショックアブソーバーカバー
８４６シリンダー(ハウジング)
８４８ピストンシャフト
８６４シリンダー
９４０ハイトセンサー
９４２スプリングプレート

Claims

車両用の電子式サスペンションシステムであって、
車両アクスルと車両フレームとの間の距離を検出すると共にそれを表すセンサー信号を発生させるセンサーと、
バルブであって、加圧流体源に接続された流入ポートと、前記車両アクスルと前記車両フレームとの間に配設された流体バッグに接続された作用ポートと、外気に接続された排出ポートと、を有するバルブと、
前記バルブに接続されたモーターであって、前記バルブを、
前記流入ポートが前記作用ポートに流体接続された充填ポジションと、
前記作用ポートが前記排出ポートに流体接続された排出ポジションと、
前記個々のポートが互いに流体的に隔離された中立ポジションと、の間で作動させるモーターと、
前記センサー信号を受け取るために前記センサーに接続されると共に前記モーターを制御するために出力信号を発生させるコントローラーと、
ブレーキシステムによって発生させられかつ前記コントローラーに接続されたブレーキシステム信号であって、自動制動システム(ＡＢＳ)信号、電子式制動システム(ＥＢＳ)信号およびその組み合わせからなる群から選ばれたものであるブレーキシステム信号と、
を具備してなることを特徴とする電子式サスペンションシステム。
前記コントローラーに選択的に遠隔設定値信号を提供する前記コントローラーに接続された遠隔設定ポイントをさらに具備してなることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
前記コントローラーは、マスターコントローラーと、サスペンションコントローラーとを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
前記マスターコントローラーへ送信される流体ダンプ信号をさらに具備してなることを特徴とする請求項３に記載の電子式サスペンションシステム。
前記流体ダンプ信号は、前記マスターコントローラーとサスペンションコントローラーとの間のデータ接続部を介して、前記マスターコントローラーへと送信されるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の電子式サスペンションシステム。
前記ブレーキシステム信号を発生させるブレーキシステムコントローラーをさらに具備してなり、前記ブレーキシステムコントローラーは前記マスターコントローラーに接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電子式サスペンションシステム。
前記コントローラーは、マイクロプロセッサー、プログラム可能な論理デバイス、構成可能な論理デバイス、およびその組み合わせからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
前記センサーは、光学センサー、ホール効果センサー、磁気センサー、可変抵抗センサー、超音波センサー、およびその組み合わせからなる群から選ばれたトランスデューサーを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
伝動機構を介して前記モーターに連接されたプレートをさらに具備してなり、前記モーターは、前記バルブを前記充填、排出および中立ポジションの間で選択的に作動させるために、前記プレートを、第１の回動方向およびこの第１の回動方向とは反対の第２の回動方向に動作させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
前記センサーは前記コントローラーへライドハイトデータのストリームを送信するようになっており、これが車両ライドハイトの高および低周波数変化を監視するために分析されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子式サスペンションシステム。
車両ライドハイトの周期的変化に関係するデータポイントを選択的に濾波するためのフィルターをさらに具備してなることを特徴とする請求項１０に記載の電子式サスペンションシステム。
前記濾波されたライドハイトデータと比較される閾値をさらに具備してなり、前記車両のライドハイトは、前記濾波されたライドハイトデータが前記閾値レベルを上回ったときに調整されるようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の電子式サスペンションシステム。
さらに閾値時間を具備してなり、濾波されたライドハイトデータが前記閾値時間にわたって閾値を上回った場合に前記車両ライドハイトが調整されるようになっていることを特徴とする請求項１２に記載の電子式サスペンションシステム。
車両サスペンションを制御するための方法であって、
センサーをコントローラーに接続するステップと、
前記センサーによって車両のライドハイトを測定しかつそれを表すライドハイトデータのストリームを発生させるステップと、
前記コントローラーにライドハイトデータのストリームを伝送するステップと、
前記コントローラーにモーターを接続するステップと、
前記モーターをバルブに接続するステップであって、前記バルブは、加圧流体源、流体バッグおよび外気に接続されたポートを有するものであるようなステップと、
前記車両ライドハイトの高および低周波数変化を監視するためにライドハイトデータのストリームを分析するステップと、
前記車両ライドハイトの周期的変化と関係するデータポイントを濾波して取り除くステップと、
濾波されたライドハイトデータが前記閾値レベルを上回ったかどうかを特定するために、前記濾波されたライドハイトデータを閾値と比較するステップと、
充填ポジションにおいて加圧流体源と流体バッグとを接続するように、排出ポジションにおいて流体バッグと外気とを接続するように、そして中立ポジションにおいて加圧流体源、流体バッグおよび外気を互いに流体的に隔離するように、濾波されたライドハイトデータに基づき前記バルブを選択的に作動させるために、前記モーターを選択的に作動させるステップと、を具備することを特徴とする方法。
濾波されたライドハイトデータが閾値時間にわたって閾値を上回ったかどうかを特定するために、濾波されたライドハイトデータを閾値時間と比較するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
自動制動システム(ＡＢＳ)信号、電子式制動システム(ＥＢＳ)信号、およびその組み合わせからなる群から選ばれたブレーキシステム信号を受け取るステップをさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記コントローラーに遠隔設定ポイントを選択的に伝送するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記センサーは、光学センサー、ホール効果センサー、磁気センサー、可変抵抗センサー、超音波センサー、およびその組み合わせからなる群から選ばれたトランスデューサーを具備してなることを特徴とする請求項１４に記載の方法。