JP2010508196A - インディペンデントホイールサスペンション - Google Patents

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Abstract

車両のためのインディペンデントサスペンションであって、少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンク(1,2,3,4)が、ホイール(5,6)を支持するホイール支持体(7,8)と連結されている。インディペンデントサスペンションは、ホイール姿勢を修正するための補償手段(9,10,11,12,13,14)を備えており、少なくとも第1のリンクおよび少なくとも第2のリンク(1、2、3、4)が補償手段(9,10,11,12)は、補償手段(9,10,11,12,13,14)を備えているか、または該補償手段(9,10,11,12,13,14)と結合されており、各ホイールの少なくとも2つの補償手段(9,10もしくは12,13)は、少なくとも1つの連結部材(15,16,17,18)によって相互結合されている。本発明によれば、少なくとも1つのホイール(5,6)の、中立位置とは異なるホイール姿勢が、該当するホイール(5,6)の少なくとも1つの補償手段(9,10,11,12,13,14)に配置されるか、または少なくとも1つの補償手段(9,10,11,12,13,14)に割り当てられた、測定値発信器と測定値受信器とから成るセンサユニット(19,20)によってセンシングされるようになっている。

Description

本発明は、請求項1の上位概念に記載のインディペンデントホイールサスペンションに関する。
安全性および快適性に関する要求の高まりに従って、ホイールサスペンションに作用する不都合な影響は、より短い時間単位で、より良好に補償する必要がある。したがってたとえばサイドフォースの影響および車体の揺れによって、路面に対するホイールの傾斜も変化する。ホイールに生じるキャンバによってタイヤ接地面が変化するので、ホイールは、地面に対する有効保持を失う。
公知のダブル横置きリンクシャフトは、キャンバに対する傾斜を、ホイール姿勢の所望の作用によって、反対向きのマイナスのキャンバを形成して補償し、マイナスのキャンバは、たとえばカーブ走行時に横置きリンクの異なる長さまたは位置決めによって達成することができる。しかしこれにより自動車の直線走行中に問題が生じ、つまり個々のホイールが、たとえば凹凸路面を走行する際に生じるように、片側でバウンドする際に問題が生じる。さらにこのようなダブルウィッシュボーン式サスペンションでは、所望されないタイヤ摩耗が生じ、タイヤの有効サイドフォースポテンシャルが失われる。
欧州特許公開第1070609号明細書において、ダブルウィッシュボーン式サスペンションとして形成されたホールサスペンションが記載されている。その特別な構成によれば、補償手段として、揺動リンクが用いられ、揺動リンクは、上下リンクの、車体側の端部の枢着式の結合部を成しているので、両リンク端部は、共通の揺動リンクに配置されている。横置きリンク(ウィッシュボーン)の、反対側でホイール側の端部は、ホイール支持体に取り付けられている。
米国特許第6929271号明細書において、自動車のための別のホイールサスペンションが公知である。この明細書に記載のホイールサスペンションは、ホイール姿勢、たとえばホイールキャンバを修正するための補償手段として、スタビライザを有しており、ここではそれぞれ反対側に位置する2つのホイール、つまり車両両側のホイールの結合部も、フロントホイールとリヤホイールとの連結部も設けられている。補償手段として、この構成では、自動車のスタビライザに組み込まれた、両側作動式のピストンシリンダユニットが用いられ、ピストンシリンダユニットは、たとえばカーブ走行時に不都合なホイール運動を補償する。米国特許第6929271号明細書から公知のホイールサスペンションは、横置きリンクを備えており、横置きリンクは、ホイールを支持するホイール支持体と枢着式に連結されている。
公知の構成の共通点によれば、ホイールに作用する力および力の結果として生じるホイールの不都合な変位は、複数のホイールの連結部材によって相互的に補償することができ、この場合適切な補償手段が使用される。
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第102006006513号明細書において、自動車のためのホイールサスペンションが開示されており、ここでは少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンクが、それぞれホイールを支持するホイール支持体と連結されている。ホイールサスペンションは、ホイール姿勢を修正するための補償手段を備えており、この場合各リンクは補償手段を有しているか、または補償手段と結合されており、ホイールの補償手段は、それぞれ少なくとも1つの連結部材によって相互結合されている。この構成では、ホイールの、力調整された受動的なキャンバ調節が行われる。この場合ホイールのキャンバ状態は、サイドフォースの影響下で受動的に調整可能である。
本発明の課題は、受動的なキャンバ調節を有し、ホイールのキャンバ姿勢を能動的に調整することのできる、自動車のためのインディペンデントホイールサスペンションを提供することである。
この課題は、請求項1の特徴部に記載の構成によって解決される。本発明の別の形態は、後続の従属請求項に記載した。
車両のためのインディペンデントホイールサスペンションであって、少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンクが、それぞれホイールを支持するホイール支持体と枢着式に連結されており、インディペンデントホイールサスペンションは、ホイール姿勢を修正するための補償手段を備えており、少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンクは、補償手段を備えているか、または補償手段と結合されており、各ホイールの少なくとも2つの補償手段は、少なくとも1つの連結部材によって相互結合されている、ホイールサスペンションにおいて、本発明によれば、少なくとも1つのホイールの、中立位置とは異なるホイール姿勢が、該当するホイールの少なくとも1つの補償手段に配置されるか、または少なくとも1つの補償手段に割り当てられた、測定値発信器と測定値受信器とから成るセンサユニットによってセンシングされるようになっている。
背景技術から公知の構成との違いによれば、本発明は、ホイール姿勢をセンサで検出するために使用される補償装置を備えている。主な利点によれば、敏感な電子素子は、直接にホイールまたはホイールの近傍に配置する必要がない。むしろ補償手段は、ホイールから十分な距離を有して設けられており、これによってたとえば汚れまたは機械的もしくは熱的な影響によるセンサの損傷を効果的に回避することができる。ホイールの姿勢は、補償手段の連結部材によって、リンクに直に伝達され、遅延なく測定可能である。このようにして形成される信号は、直に処理することができる。これによって反応時間は、実時間の範囲で実現可能である。
ホイール姿勢の同時の補償を形成するための、自動車の複数のホイールの相互結合もまた本発明の対称である。有利には、走行方向に関して左右のホイールが相互連結される。
本発明によって、特に操舵可能なホイールのための受動的なキャンバ調節が形成される。
マイナス範囲への、走行路に対するホイールのキャンバの変化によって、本発明によれば、極端な走行状況(サイドフォースの高まり)における大幅なリスク低減が生じる。本発明により形成された自動車の走行特性は、「過大制御(uebersteuern)」から「中立の特性(neutrales Verhalten)」を介して「過小制御(untersteuern)」まで任意に変化させることができる。タイヤと走行路との間の接触面は、このようにして最適化される。これによりタイヤ磨耗の減少、接地磨耗の改善ひいては自動車の走行安全性の向上ならびに走行快適性の向上が得られる。
本発明によるインディペンデントホイールサスペンションは、機械式、液圧式、空気力式または電気モータ式に作動される補償手段を備えることができる。機械式および液圧式の構成が有利である。なぜならば機械式および液圧式の構成は、簡単に交換可能であるという理由による。
さらに本発明による構成の利点によれば、センサユニットによって、ホイールのキャンバ角がセンシングされる。このような角度測定は、安価であり、技術的に簡単に交換可能であり、極めて正確な値を提供することができる。
さらに検出された測定値を後続処理するために、センサユニットによって検出された信号は、制御装置のための制御信号を形成する。
制御装置は、センサユニットによって準備された値を、中央処理ユニット(CPU)に送ることができ、そこでは自動車の様々な制御過程に利用可能であり、かつ/またはホイールと連結されたアクチュエータとの作用結合を有しているので、アクチュエータは、制御装置によって操作することができる。アクチュエータとは、広い意味で、距離変化に関してホイールに作用する調節装置と解されるので、ホイールの調節が実現される。したがってアクチュエータは、たとえばキャンバによって生じるホイールの運動を補償する。
さらにアクチュエータの使用によれば、個々のホイールを、アクチュエータを介して所望に操作することができるので、ホイールは、アクチュエータによって操舵可能である。機械式のリンクは、省略することができる。
さらに本発明の形態によれば、アクチュエータは、ホイールに枢着されたタイロッドの構成部材であるか、またはアクチュエータは、少なくともタイロッドと連結されている。したがってアクチュエータの作用は、ホイールに直に伝達することができる。
アクチュエータは、たとえばピストンシリンダユニットまたはリニアモータであってよい。
本発明で得られる格別な利点によれば、自動車の走行方向に関して左側のホイールおよび反対側の右側のホイールは、共通のステアリングギヤによって操舵可能である。このような形態では、たとえば1つのセンサユニットだけを用いて、補償手段におけるホイール姿勢を検出して、このようにセンシングされた値を車両両側のホイールを修正するために利用することができる。これによって測定に関する手間が大幅に低減され、総じて処理する信号が僅かで、これによって処理速度が改善される。
前述の構成は、有利には、少なくとも1つのステアリング部分が重畳ギヤを備えていることによって、さらに改善される。
ステアリング部分とは、ここではたとえばステアリングシャフトまたはステアリングギヤと解される。通常重畳ギヤは、ステアリングに、追加的なトルク提供する。重畳ギヤは、本発明によれば、アクチュエータを作動するのに利用することもできるので、ホイール姿勢は可変である。
特に直前に記載した本発明の形態によれば、左側のホイールと右側のホイールとの間に、追加的な機械式の連結部が設けられている、連結部は、たとえばリンクによって形成することができる。
補償手段として、回転リンクを使用することができる。回転リンクとして、少なくとも3つの連結点を有する三角リンクを用いることができる。
本発明の形態によれば、各三角リンクは、リンク、各連結部材および車体と結合するためのジョイントを有している。枢着結合は、技術的に様々なジョイントまたは支承部によって代用可能であり、そこから十分な選択肢が提供される。例示すると、滑り軸受け、回転滑り軸受け、回転ジョイント、ボールジョイント、スリーブラバースプリングまたは別の弾性軸受けが挙げられる。記載した軸受けもしくはジョイントは、1〜3の自由度を有している。
回転リンクの異なる寸法設定もまた本発明の範疇であり、サイドフォースの作用下の所望のホイール姿勢修正を達成することができる。
回転リンクの幾何学的に有利な設計を例示すると、操舵可能なホイールの両側で、上位の回転リンクの、車体側の自動車に関して上位の結合点と下位の結合点との間の間隔は、他方の、つまり下位の回転リンクの、車体側の上位の結合点と下位の結合点との間の間隔よりも大きくなっている。
同様に上位の回転リンクの、ホイール側の上位の結合点の間隔に対する、同じ上位の回転リンクの、車体側の、自動車に関して上位の結合点の間隔の比が、別の、つまり下位の回転リンクの、ホイール側の上位の結合点の間隔に対する、車体側の上位の結合点の間隔の比よりも大きくなっている。
回転リンクのこのような設計によって、別の手段で、ダブルウィッシュボーン式サスペンションから公知である手段と同等のホイール姿勢修正が達成される。
連結部材として、ペンドラムサポートが有用である。たとえば横置きリンクとして機能するリンクは、本発明によるインディペンデントホイールサスペンションの一部であり、それ自体は、マルチリンクシャフトまたはセンタリンクシャフトの構成部材である。さらに「リンク」という概念は、本発明によれば、過度に狭く設定したものではない。「リンク」は、同じ機構の満たす自動車の別の構成部材を含有している。
次に図面につき、本発明を詳しく説明する。図示の形態は、図示した構成を制限するものではなく、本発明によるインディペンデントホイールサスペンションの幾つかの原理を説明するためのものでしかない。ここでは同一または同等の構成部材には同じ符合を用いた。本発明による機能の理解を深めるために、図面には、大幅に簡素化された原理図を示しており、ここでは本発明にとって重要でない構成部材は省略した。しかしこのことは本発明によるインディペンデントホイールサスペンションに存在しないということを意味するものではない。
各車両側に2つの補償手段を備えた、変向した状態のインディペンデントホイールサスペンションを概略的に示す図である。 各車両側に3つの補償手段を備えた、変向していない状態のインディペンデントホイールサスペンションを概略的に示す図である。 各車両側に2つの補償手段と車両両側のホイールの間の結合部とを備えた、変向した状態のインディペンデントホイールサスペンションを概略的に示す図である。
図1には、本発明によるインディペンデントホイールサスペンションの第1形態を概略的に示した。ここでは車両は、図平面から手前に向かって走行する。図面では、ホイールサスペンションは、左カーブに従って変向している。これの意味するところによれば、ホイール5,6は、たとえばカーブ走行時に生じるように、鉛直線に対して傾斜している。ホイール5,6は、操舵可能なホイール5,6である。インディペンデントホイールサスペンションは、矢印Aで示した走行方向に関して、左右にそれぞれ2つのリンク1,2もしくは3,4を有している。ホイール5は、ホイール支持体7に取り付けられており、ホイール6は、ホイール支持体8に取り付けられている。両ホイール支持体7,8は、リンク1,2もしくは3,4を介して補償手段9,11もしくは12,14とそれぞれ結合されている。ホイール5,6と補償手段9,11もしくは12,14との間の枢着結合は、補償手段9,11もしくは12,14に対するホイール5,6変向の直接的な伝達を形成する。補償手段9,11もしくは12,14として、ここでは回転リンクもしくは三角リンクが使用される。回転リンクもしくは三角リンクは、それぞれジョイントとして形成された3つの結合点a,b,cを有している。各車両側の回転リンク9,11もしくは12,14は、それぞれ連結部材15もしくは17によって相互結合されている。連結部材としてペンドラムサポート(Pendelstuetze:揺動支持体)が作用する。リンク1,2、およびホイール5を有する車両左側のためのペンドラムサポート15から成るリンク機構と、これと反対側の、ホイール6を有する車両右側のためのペンドラムサポート17およびリンク3,4から成るリンク機構から成るリンク機構とによって、回転リンク9,11もしくは12,14の同期運動が確保される。それぞれ反対側の車両側における上位の回転リンク9,12に、図1に示した形態では、センサユニット19もしくは20が配置されている。センサユニット19,20は、制御装置21もしくは31と接続されている。各センサユニットは、本形態では、測定値発信器と測定値受信器とから成っており、この場合センサユニットによって、補償手段9,12の運動が検出される。検出は、角度測定装置を介して行うことができる。そのようにしてセンシングされる値は、制御装置21もしくは31に伝達される。ここでは、信号は、各アクチュエータ22もしくは23を操作するために用いることができる。アクチュエータ22,23は、調節装置の能動的なアクチュエータを成しており、アクチュエータ22,23は、タイロッド24もしくは25を介して各インディペンデントホイールサスペンションのホイール支持体7もしくは8と連結されている。したがって操作可能で能動的なアクチュエータ22もしくは23は、ホイール姿勢に所望の影響を与えることができる。カーブ走行時にホイール5,6に生じるキャンバに対して追加的に、トー姿勢を、アクチュエータ22,23を介して調節することができる。したがって走行安全性向上に関する車両の特性は、適切に改善される。ホイール5,6に作用するサイドフォースは、図1では矢印Fsで示した。ホイール支持体、補償手段、リンク、連結部材の間の全ての結合は、本形態では、枢着結合として形成されている。
図2には、図1に関して説明したものとは異なるインディペンデントホイールサスペンションを示した(図2でも車両は図平面から手前に走行する)。図1とは異なって、図2に示したインディペンデントホイールサスペンションは、全部で3つの補償手段9,10,11もしくは12,13,14を有している。補償手段9〜14として、ここではジョイントa,b,cとして形成された3つの結合点を有する回転リンクを用いることができる。上位の回転リンク9は、本形態では、ペンドラムサポート15を介して下位の回転リンク10と結合されていて、かつ別のペンドラムサポート16を介して回転リンク11と結合されている。矢印Aで示した車両走行方向に関して車両右側では、回転リンク12は、ペンドラムサポート17を介して下位の回転リンク13と結合されていて、ならびにペンドラムサポート18を介して回転リンク14と結合されている。図2に示した形態でも、センサユニット19もしくは20は、ホイールの状態変化を検出するために、上位の回転リンク9もしくは12に用いられる。したがってセンサユニット19,20によって、各ホイール5もしくは6に生じる角度が測定される。図2にも、制御装置21,31の割り当てられたセンサユニット19,20の結合を略示した。制御装置自体は、信号をアクチュエータ22,23に送る。枢着点9a,10a,11aもしくは12a,13a,14aで、インディペンデントホイールサスペンションの回転リンク9,10,11もしくは12,13,14は、それぞれ車体30と結合されている。ここではアクチュエータ22,23を用いることができ、アクチュエータ22,23は、ホイール5,6の姿勢を変化させるために、僅かな距離だけ移動する必要があるので、これによって、変化する影響に対する迅速で正確な反応が実現される。
図3には、各車両側に2つの回転リンクと車両両側のホイールの間の結合部とを備えた、図平面から手前に左カーブ走行する際の変向した状態のインディペンデントホイールサスペンションを概略的に示した。本形態の特別な構成によれば、操舵可能なホイールの、それぞれ反対側のホイール5,6の間に結合部が形成されている。結合部は、ステアリングギヤ26によって形成されている。公知のようにステアリングギヤボックスに収容されたステアリングギヤ26は、ステアリングシャフト27と連結されており、ステアリングシャフト27の別の端部は、自動車のステアリングホイール32を備えている。したがって運転手は、ステアリングホイール32に導入される操舵運動を直にステアリングシャフト27を介してステアリングギヤ26に伝達することができる。ここでは操舵運動は、タイロッド24,25を介してホイール5,6に伝達され、したがってホイール5,6は同方向に変向される。このためにタイロッド24,25は、ホイール支持体7もしくは8に枢着式に取り付けられている。図3に示した形態における特別な構成によれば、1つのセンサユニット19および1つの制御装置21しか必要とされず、ここではセンサユニット19は、回転リンク9に設けられ、これによってホイール5もしくは6の角度偏位を検出することができる。センサユニット19によってセンシングされた信号は、上述したように、制御装置21に送られ、制御装置自体21は、アクチュエータを操作する。本形態では、アクチュエータとして重畳ギヤ(Ueberlagerungsgetriebe)28が用いられている。操舵可能なホイール5,6の左右の車両側の間のこのような連結では、リンクによって形成された追加的な機械式の連結部29が設けられていると有利である。
1 リンク、 2 リンク、 3 リンク、 4 リンク、 5 ホイール、 6 ホイール、 7 ホイール支持体、 8 ホイール支持体、 9 補償手段、 10 補償手段、 11 補償手段、 12 補償手段、 13 補償手段、 14 補償手段、 15 連結部材、 16 連結部材、 17 連結部材、 18 連結部材、 19 センサユニット、 20 センサユニット、 21 制御装置、 22 アクチュエータ、 23 アクチュエータ、 24 タイロッド、 25 タイロッド、 26 ステアリングギヤ、 27 ステアリングシャフト、 28 重畳ギヤ、 29 機械式の連結部/リンク、 30 車体、 31 制御装置、 32 ステアリングホイール

Claims (19)

  1. 車両のためのインディペンデントホイールサスペンションであって、
    少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンク(1,2,3,4)が、それぞれホイール(5,6)を支持するホイール支持体(7,8)と枢着式に連結されており、当該インディペンデントホイールサスペンションは、ホイール姿勢を修正するための補償手段(9,10,11,12,13,14)を備えており、少なくとも1つの第1のリンクおよび少なくとも1つの第2のリンク(1,2,3,4)は、補償手段(9,10,11,12,13,14)を備えているか、または該補償手段(9,10,11,12,13,14)と結合されており、各ホイールの少なくとも2つの補償手段(9,10もしくは12,13)は、少なくとも1つの連結部材(15,16,17,18)によって相互結合されている、ホイールサスペンションにおいて、
    少なくとも1つのホイール(5,6)の、中立位置とは異なるホイール姿勢が、該当するホイール(5,6)の少なくとも1つの補償手段(9,10,11,12,13,14)に配置されるか、または少なくとも1つの補償手段(9,10,11,12,13,14)に割り当てられた、測定値発信器と測定値受信器とから成るセンサユニット(19,20)によってセンシングされるようになっていることを特徴とする、車両のためのインディペンデントホイールサスペンション。
  2. 前記センサユニット(19,20)によって、前記ホイール(5,6)のキャンバ角がセンシングされるようになっている、請求項1記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  3. 前記センサユニット(19,20)によって検出される信号が、制御装置(21,31)のための制御信号を形成する、請求項1または2記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  4. 前記制御装置(21,31)は、前記ホイール(5,6)と連結されたアクチュエータ(22,23)との作用結合を有している、請求項3記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  5. 前記アクチュエータ(22,23)は、前記ホイール(5,6)に枢着されたタイロッド(24,25)の構成部材であるか、または前記アクチュエータ(22,23)は、タイロッド(24,25)と連結されている、請求項4記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  6. 能動的な前記アクチュエータ(22,23)は、ピストンシリンダユニットまたはリニアモータである、請求項5記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  7. 自動車の走行方向に関して左側のホイールおよび該ホイールとは反対側の右側のホイール(5,6)は、共通のステアリングギヤ(26)によって操舵されるようになっている、請求項1から6までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  8. 少なくとも1つの前記ステアリング部分(26,27)は、重畳ギヤ(28)を備えている、請求項7記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  9. 前記左側のホイールと前記右側のホイール(5,6)との間に、追加的な機械式の連結部(29)が設けられている、請求項7または8記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  10. 前記補償手段(9,10,11,12,13,14)は、回転リンクである、請求項1から9までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  11. 前記回転リンク(9,10,11,12,13,14)は、少なくとも3つの結合点(a,b,c)を有する三角リンクである、請求項10記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  12. 各前記三角リンク(9,10,11,12,13,14)は、リンク(1,2,3,4)、連結部材(15,16,17,18)および車体(30)と結合するためのジョイント(a,b,c)を有している、請求項10または11記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  13. 前記ジョイント(a,b,c)は、回転リンクまたは弾性軸受けである、請求項12記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  14. 前記回転リンク(9,10,11,12,13,14)は、それぞれ異なる寸法を有している、請求項10から13までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  15. 前記ホイール(5,6)の両側において、一方の上位の回転リンク(9,12)の、車体側の、自動車に関して上位の結合点(9a,12a)と下位の結合点(9b,12b)との間の間隔は、他方の下位の回転リンク(12,13もしくは14,15)の、車体側の上位の結合点(10a,11aもしくは13a,14a)と下位の結合点(10b,11bもしくは13b,14b)との間の間隔よりも大きくなっている、請求項10から14までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  16. 上位の回転リンク(9,12)の、ホイール側の、自動車に関して上位の結合点(9c,12c)の間隔に対する、同じ上方の回転リンク(9,12)の、車体側の上位の結合点(9a,12a)の間隔の比が、下位の回転リンク(10,11,13,14)の、ホイール側の上位の結合点(10c,11cもしくは13c,14c)の間隔に対する、車体側の上位の結合点(10a,11aもしくは13a,14a)の間隔の比よりも大きくなっている、請求項10から15までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  17. 少なくとも1つの前記連結部材は、ペンドラムサポート(15,16,17,18)である、請求項1から16までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  18. 第1および第2のリンク(1,2,3,4)が、横置きリンクである、請求項1から17までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
  19. 当該インディペンデントホイールサスペンションは、マルチリンクシャフトまたはセンタリンクシャフトの構成部材である、請求項1から18までのいずれか1項記載のインディペンデントホイールサスペンション。
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