JP2011504851A - トラック等の車両のキャビンを懸架するサスペンションアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、トラック等の車両のキャビン（２）を懸架するためのサスペンションアセンブリ（１）に関する。アセンブリは、車両のキャビン（２）とシャシーとの間に配置された複数のバネ部材（４ａ〜ｄ）と、少なくとも２つのバネ部材（４ａ〜ｄ）の間に延在し、アセンブリのねじれ剛性を増大させるトーションバー（５）とを備える。アセンブリはさらに、トーションバー（５）のねじれ角を調整し、キャビン（２９）のアクティブロール安定化制御を行わせるアクチュエータ（６）を備える。

Description

本発明は、トラック等の車両のキャビンを懸架するためのサスペンションアセンブリに関する。このようなサスペンションアセンブリは、車輪を懸架するために用いられる「一次サスペンションアセンブリ」に対して、一般に、また、これ以降、「二次サスペンションアセンブリ」と呼ばれる。

通常、二次サスペンションアセンブリは、車両のキャビンとシャシーとの間に配置された複数のバネ部材を有する。乗り心地を向上させるため、バネ部材のバネ硬さは比較的低いことが望ましい。しかし、これによって使用時にキャビンが比較的大きく変位することになり、例えばカーブを通り抜ける際に大きなロール動作を受けることになる。この場合、車両の操舵性能に影響を及ぼす可能性がある。この問題を軽減するために、既知のサスペンションアセンブリには、左右のバネ部材を接続するトーションバーが設けられ、アセンブリ全体のロール剛性を向上させるようにしている。トーションバーには、さらに、キャビンの上下動をガイドして前方への傾動を容易にし、モータ等、キャビンの下に配置されている部品に到達しやすくするという機能もある。

上述したロール動作を効果的に減少させるため、トーションバーは比較的高いねじり剛性をもつ。しかし、これによって、例えば車両の左右の車輪が非対称的にエキサイトした場合に、乗り心地に影響する可能性がある。

したがって、一方でロール挙動と操舵性を向上させながら、他方で快適な乗り心地を提供する、改良された二次サスペンションが求められている。

このため、本発明によるアセンブリは、トーションバーのねじれ角を調整可能なアクチュエータを備えることを特徴とする。これにより、キャビンのロール動作を打ち消すことによってアクティブなロール安定化を行うために、トーションバーを利用することができる。その結果、サスペンション部材とトーションバーがそれぞれ比較的低い剛性をもつことができ、剛性の低さによるキャビンの大きな変位を効果的に抑制することができる。剛性が低いことにより、高い頻度で乱れが発生してもキャビンがエキサイトすることを防止でき、乗り心地が向上する。

本発明の一態様によると、アクチュエータをトーションバーの端部近傍に配置することができる。あるいは、アクチュエータを中間辺りに配置し、トーションバーの２つの部分を接続してもよい。このように、アクチュエータの位置は自由に変更でき、空間を効果的に利用できる。アクチュエータが油圧式の場合、例えば油圧供給管路およびリターン管路を最小にするような位置を選択してもよく、これは、例えば応答時間といった動的挙動に有益である。

本発明の別の態様によると、トーションバーを、１つ以上のボールジョイントによってキャビンに連結してもよい。これらのボールジョイントは、トーションバーの配列のずれおよび／または変形に適応するように方向付けることができ、これにより、使用時に各部材に過剰な摩擦力および／または変形応力をかけることなく、トーションバーをスムーズに回転させることができる。

本発明のさらに別の態様によると、アクチュエータを油圧アクチュエータとすることもできる。このような油圧アクチュエータは、タンク、ポンプ、およびアクチュエータの流出入量またはアクチュエータの圧力レベルを制御する制御手段を備える油圧供給回路によって駆動することができる。ポンプは、トラックの燃焼モータによって駆動してもよい。あるいは、ポンプを、例えば電気モータ等、別のモータによって駆動することもできる。別のモータによって、アクチュエータを燃焼モータから完全に独立して作動させることができ、燃焼モーターが停止しているときでもアクティブロール安定化制御を行ったり、その逆を行ったりすることができる。モータのオン／オフを戦略的に切り換えることによって、一定の乗り心地を維持しながら、エネルギーを節約できる。

本発明の別の態様によると、アセンブリは、トーションバーのねじれ軸と実質的に平行に延在するねじれ軸を有するように構成されたスタビライザバーを備えてもよい。このようなスタビライザによって、アクティブロール安定化制御が行われていないときでも、ロール剛性を保つことができる。さらに、スタビライザはキャビンの上下動を案内し、水平面に対するキャビンの安定化を補助することができる。また、キャビンの前方への傾動を容易にすることができる。

本発明のさらなる態様によれば、アクティブロール安定化制御を種々の制御方針に基づいて行ってもよい。ある制御方針によれば、ロール動作を完全に抑え、キャビンを実質的に水平に、または少なくとも道路表面と平行に保つようにしてもよい。このような制御方針により、トラックの操舵性が格段に容易になる。別の制御方針によると、キャビンをトラックのシャシーに対して実質的に平行に保つようにロール動作を制御してもよい。このような制御方針により、実際のトラックおよび／またはキャビンの動作の現実的な感覚をドライバに与え、安全な運転挙動の実現を補助することができる。

これに加えて、または、この代わりに、運転状況に応じた制御方針としてもよい。例えば、比較的高速でまっすぐ前方に運転している場合は、キャビンは小さいロール動作を受ける傾向にある。したがって、アクティブロール制御をオフにしてエネルギーを節約することができる。比較的低速で運転する場合は、例えば道路のカーブおよび／またはでこぼこした路面によってキャビンがロール動作を受けることが多くなる。このような場合には、アクティブロール制御をオンにして最大に作動させることができる。他の制御方針および／またはそれらの組み合わせも考えられる。

本発明によるアセンブリおよび当該アセンブリを備えるトラックのさらなる有利な実施の形態は従属する請求項に記載されている。

本発明を説明するために、添付の図面を参照して実施の形態を以下に説明する。

図１は、本発明によるキャビンサスペンションアセンブリを備えるトラックの側面図を示す。 図２は、本発明によるキャビンサスペンションアセンブリを備えるトラックの上面図を示す。 図３は、本発明によるキャビンサスペンションアセンブリの詳細を示す。 図４は、図３のサスペンションアセンブリの分解図を示す。 図５は、トーションバーとキャビンのピボット接続を概略的に示す。 図６は、本発明によるサスペンションアセンブリの油圧アクチュエータと供給回路を示す。 図７は、供給回路の別の実施形態を示す。

図１および２は、シャシー３と、本発明によるサスペンションアセンブリ１を介してシャシー３上に取り付けられるキャビン２とを備えるトラック１０を概略的に示す。サスペンションアセンブリ１は、少なくとも図示された実施の形態においては、キャビン２の角付近に配置された４つのバネ部材４Ａ〜Ｄを備えている。これらのバネ部材４Ａ〜Ｄは、例えば空気バネとしてもよい。

アセンブリ１はさらに、前バネ部材４Ａ，Ｂの間に延在するトーションバー５と、トーションバー５のねじれ角を調整するアクチュエータ６と、キャビン２のロールパラメータを計測する計測手段Ｓ_ｉと、計測手段Ｓ_ｉから受け取ったデータに基づいてアクチュエータ６を制御する制御装置３０とを備える。なお、「バー」という用語は広く解釈されるべきであり、まっすぐな棒に限定されるべきではない。

図３および４からよくわかるように、トーションバー５は、２つの曲げられたアーム１５Ｌ、Ｒによってシャシー３のブラケット１３に回転可能に接続された中央部１１を備えている。トーションバー５は、さらに、適切なブラケット１４を介して２つの前バネ部材４Ａ，Ｂの上端部に回転可能に接続され、適切なブラケット１２を介してキャビン２に回転可能に接続されている。後者の接続は、例えば、図５に概略的に示すようにボールジョイント２０を利用してもよい。このようなボールジョイント２０は、例えば製造の誤差、および／または使用時の部材の変形によってブラケット１２と中央部１１との間に発生することがあるずれを吸収することができる。したがって、ジャミング（jamming）およびこれに伴う高い摩擦力と過剰な摩耗を防止できる。トーションバー５は、使用時にスムーズに旋回でき、キャビン全体の乗り心地に貢献する。

アクチュエータ６は、図２に概略的に示すように、トーションバー５の中央部１１に取り付けることができる。あるいはまた、アクチュエータ６は、図３および４に示すように、中央部１１と１つのアーム１５Ｒとの接合点に配置してもよい。図示の実施の形態では、アクチュエータ６は据付のハウス１６と回転部１８とを有する回転アクチュエータとして構成されている。ハウス１６は例えば、ブッシング１７、フランジ１９、および適当な締結手段によってアーム１５Ｒに固定されている。回転部１８は例えば、スプラインによって中央部１１の端部２１に固定されている。当該端部２１と回転部１８は、ベアリング２２（図４参照）によって、アーム１５Ｒに回転可能に支持されている。中央部１１の他端部は、他方のアーム１５Ｌに固定されている。

サスペンションアセンブリ１は以下の通り作動する。使用時に、でこぼこ道を走行する場合や、カーブを通る場合、キャビン２はロール動作（すなわち、図２に示すようなトラック１０の長手軸Ｌ回りの回転）を受ける。これらのロール動作は計測手段Ｓ_ｉによって計測できる。計測手段はこのため、例えばキャビン２の左右変位および／またはロール変位、速度、および／または加速度を検知するように構成することができる。これらのデータに基づいて、制御装置３０は、トーションバー５のねじれ角を調整し、少なくとも部分的にロール動作を打ち消すようにアクチュエータ６を制御することができる。選択した制御方針に応じて、ロール動作を完全に抑え、キャビン２を実質的に水平に、または少なくとも道路表面と平行に保つようにアクチュエータ６を制御してもよい。これによって、良好な、すなわち直接的な操舵性に貢献できる。別の制御方針によると、キャビン２をシャシー３と平行に保つようにアクチュエータ６を制御してもよい。これにより、実際のロール角をトラック１０のドライバに現実的にフィードバックすることができる。他の制御方針ももちろん可能である。

アクチュエータ６は、例えば図６に示すように、４つのチャンバＩ〜ＩＶを備えた油圧回転アクチュエータとしてもよい。アクチュエータ６は、油圧タンク２６、供給管路２７、リターン管路２８、およびタンク２６とアクチュエータ６との間で油圧油を循環させるポンプ手段２９を備える油圧供給回路２５に連結されている。回路２５は、さらに複数のバルブ３１，３２、センサＰ_ｉ、およびアクチュエータ６の圧力レベルを制御するための上述した制御装置３０を備える。

図示の実施の形態では、バルブは例えば、供給回路２５において何らかの故障が発生した場合に、アクチュエータ６との供給を遮断するように構成されたフェイルセーフバルブ３２を含む。バルブはさらに、アクチュエータ側の圧力差、すなわち反ロール動作を制御するための圧力制御弁３１を含む。圧力制御弁３１は、例えば、ベース圧と最高圧の間の入力コマンドに比例して可変となるように圧力を制御可能とする比例制御弁３１（図６に図示）としてもよい。そのために、バルブ３１は、中央開放位置(図６参照）から２方向に操作可能なプランジャを備えてもよい。中央開放位置では、全アクチュエータチャンバＩ〜ＩＶで圧力が実質的に等しくなる。プランジャを右に移動すると、左下のチャンバＩと右上のチャンバＩＩＩの圧力が増加し、アクチュエータ側において、プラスの圧力差と、プラス（すなわち反時計回り）の反ロール動作が発生する。プランジャを反対側に駆動することによって、マイナスの反ロール動作が発生する。いずれの場合でも、発生する圧力差および反ロール動作の大きさは、プランジャの変位量に依存する。プランジャの中央開放位置によって、プラスとマイナスの圧力差の間の移行がスムーズに行われる。中央開放位置によってさらに、アクチュエータ側にモーメントが必要ない場合に、実質的に抵抗なく油圧油をタンク２６に戻すことができる。

ポンプ手段２９は、トラック１０の燃焼モータによって駆動してもよい。あるいは、図６に示すように、例えば電気モータ３５等、別のモータを設けてもよい。このようなモータ３５は、比較的コンパクトであり、例えば潜在的に内蔵できるなどの設計自由度が高い。さらに、アクティブロール安定化制御のオン／オフ動作を必要に応じて、すなわち燃焼モータから完全に独立して、切り換えることができる。したがって、トラック１０が静止し、燃焼モータが停止しているときに、アクティブロール安定化制御を行うこともできる。これにより、例えば、キャビン２を寝室として利用する場合に有利である。また、アクティブロール安定化制御が不要な場合、例えば比較的スムーズな路面を真っ直ぐに運転する場合には、アクティブロール安定化制御を停止してもよい。このような状況においては、キャビン２はあまり大きなロール動作を受けることがない。モータ３５を停止することにより、エネルギーを節約できる。

モータ３５のオン／オフの切換えは、例えば適切なセンサによって容易に測定できるトラック１０の速度に基づいて判断してもよい。例えば６０ｋｍ/ｈで速度が比較的速い間は、ドライバはあまり大きな操舵操作を行うことがなく、これにより、ロールも起きにくい。したがって、比較的小さいリスクで、および／または乗り心地をあまり損なうことなく、ロール安定化機能を停止することができる。速度があるしきい値よりも低下すると、例えば５０ｋｍ/ｈを下回ると、モータ３５のスイッチを再び入れてもよい。もちろん、これらの値は説明目的に用いただけであり、これらの値に限定されると解釈されるべきでない。

モータ３５とアクティブロール安定化制御のスイッチが切られた場合にも十分なロール剛性を保ったサスペンションアセンブリ１を提供するために、アセンブリ１には、図２に示すようにトーションバー５に実質的に平行に延在する補助的なバー、すなわちスタビライザバー２５を設けてもよい。このスタビライザバー２５は、比較的低いねじれ剛性と比較的高い曲げ剛性を有する。これらは、例えばバーの断面をＣ形状とすることによって実現できる。これにより、バー２５は、調整可能（adjustable）なトーションバー５の動作の影響をほとんど受けることがなく、キャビン２を水平面に安定させて、上下動をガイドすることができる。スタビライザバー２５がアセンブリ１に作用する外部の曲げ負荷の大部分を吸収できるので、トーションバー５を比較的軽く、比較的ねじれ剛性の低いデザインとすることができる。キャビン２の通常の乗り心地は、主に調整可能なトーションバー５のねじれ剛性によって決定するので、ねじれ剛性を比較的低くすることは有効である。また、これにより、各バネ部材にレベリング装置が必要となる複雑な構成とする代わりに、バネ部材４Ａ〜Ｄを比較的シンプルな従来のレベリング装置によって水平化することができる。

モーター３５に再びスイッチが入れられた場合、アクチュエータ６が反ロール動作を行えるような十分な油圧となるまでにある程度の時間がかかることがある。モータ２５をいつオフ／オンするかを決める際に、この応答時間を考慮に入れてもよい。また、外部からのロール乱れの前兆、例えば操舵角（操舵角が旋回を案内し、旋回がロール乱れを引き起こすと仮定）を監視することで、アクティブロール安定化制御の必要性を予測できる。そして、モータ３５を早い段階で再び動作させ、必要な油圧まで増加させるための十分な時間をアセンブリ１に確保させる。

あるいは、油圧アクチュエータ６を、図７に示す油圧回路１２５と組み合わせることもできる。同様の部材には、同様の数字を１００番代とした参照符号を付している。回路１２５は、図６に示した回路とは次の点が相違している。すなわち、４ポート３位置（４／３）比例圧力制御バルブ３１を、２つの３ポート２位置（３／２）バルブ、より具体的にはアクチュエータ側の圧力差を制御するための２つの比例「中央閉鎖」減圧弁１３１Ａ，Ｂで置き換えた。中立すなわち中央位置をこのようなバルブ配置とすることにより、油圧をアクチュエータに供給するとともに、油圧タンクに戻るリターン管路を実質的に閉鎖する。さらに、回路１２５には、アキュムレータ１４０、圧力制御式リリーフ弁１４２、およびチェック弁１４３が設けられている。

図７の回路１２５は、ポンプ手段１２９にタンク１２６から油圧油を吸わせて回路１２５の高圧ゾーンＨに送ることにより、アクチュエータチャンバＩ〜ＩＶの圧力を低下するように構成されている。バルブ１３１Ａ，Ｂが図示の状態において、全アクチュエータチャンバＩ〜ＩＶの圧力は実質的に等しくなる。バルブ１３１Ｂを切り換えることによって、チャンバＩＩとＩＶの油圧油がタンクに戻り、アクチュエータ１０６を反時計方向に回転させてプラスの反ロールモーメントを発生させる。マイナスの反ロールモーメントを発生させるためには、他方のバルブ１３１Ａを切り換える。ポンプ手段１３５および／またはアキュムレータ１４０付近の圧力は、モータ１３５および協働する圧力リリーフ弁１４２によって容易に制御することができる。高圧ゾーンＨの圧力が所望のレベルに達すると、モーター１３５のスイッチを切ることができる。この場合、チェック弁１４３は、油圧油がスイッチオフされたポンプ手段１２９を介してタンク１２６に戻ることを防止する。

図７に示す回路１２５にはいくつかの利点がある。まず、アキュムレータ１４０とバルブ１３１Ａ、Ｂにより、より具体的にはこれらの中央閉鎖型の構成により、モータ１３５がオフされているときでも、常にある量の圧油を回路１２５に保っておくことができる。このような油圧の蓄積により、アセンブリ１の応答性を良好にすることができる。さらに、より小さなポンプ手段１２９を利用することができる。また、バルブ１３１Ａ、Ｂの中央閉鎖型の構成により、トラックがまっすぐ前方に走行している場合に(図７に示す状態に対応）、全アクチュエータチャンバＩ〜ＩＶが高圧ゾーンＨに接続される。この状態において、（シャシー３に対するキャビン２のロール動作による）アクチュエータの回転運動の間、油圧油はほとんど抵抗なく１つのチャンバから別のチャンバに流れることができる。その結果、伝達されるモーメントは実際にはゼロになり、上記回転運動による減衰が低くなる。これにより、路面のでこぼこがほとんどキャビン２に伝わることがないので、乗り心地がよい。

さらに、使用時に回路１２５に発生する他のどのような圧力ピークも、アキュムレータ１４０によって減少または均等化できる。このことも、乗り心地に貢献する。さらに、バルブ１３１Ａ、Ｂの中央閉鎖型の構造により、フェイルセーフバルブ１３２を比較的単純にすることができる。一般に、このようなフェイルセーフバルブ１３２は、油圧油をタンク１２６に戻すことができる安全モードを有することを特徴とする。その結果、どのような故障の場合でも、回路１２５の圧力が高くなり過ぎることを防止でき、ポンプ手段１２を損傷から保護することができる。バルブ１３１Ａ、Ｂの中央閉鎖型の構成により、上述した安全策を、単に高圧ゾーンＨの圧力がある所定のレベルを超えたときにタンク１２６に開放する圧力リリーフ弁１４２で実現することができる。その代わりに、またはこれに加えて、モーター１３５をスイッチオフするように設計することもできる。この場合、フェイルセーフバルブ１３２に上述した開放安全モードをもたせる必要はない。代わりに、バルブを上記安全モードにおいて完全に閉鎖するように設計し、より簡単な構成とすることもできる。

本発明は図面を用いて説明した上記実施の形態に限定されるものではない。図示し、説明した実施の形態の（部分的な）組み合わせもまた、本明細書に組み込まれ、本発明の範囲内に含まれると理解されるべきである。さらに、特許請求の範囲に記載されるように、多くの変形例もまた、本発明の範囲内であると理解されるべきである

Claims (12)

1. トラック等の車両のキャビンを懸架するサスペンションアセンブリであって、
   前記アセンブリは、前記車両の前記キャビンとシャシーとの間に配置された複数のバネ部材と、少なくとも２つの前記バネ部材の間に延在し、前記アセンブリのねじれ剛性を増大させるトーションバーとを備え、
   前記アセンブリはさらに、前記トーションバーのねじれ角を調整し、前記キャビンのアクティブロール安定化制御を行わせるアクチュエータを備えることを特徴とするアセンブリ。
2. 請求項１に記載のアセンブリにおいて、
   前記アクチュエータは回転アクチュエータであることを特徴とするアセンブリ。
3. 請求項１または請求項２に記載のアセンブリにおいて、
   前記アクチュエータは、前記トーションバーの２つの部分を回転可能に接続するように構成されていることを特徴とするアセンブリ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記アクチュエータは、前記トーションバーの端部付近に配置されることを特徴とするアセンブリ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記トーションバーは、ボールジョイントによって前記キャビンに連結されることを特徴とするアセンブリ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記アクチュエータは油圧アクチュエータであることを特徴とするアセンブリ。
7. 請求項６に記載のアセンブリにおいて、
   前記アクチュエータは、ポンプ手段と、前記ポンプ手段を駆動する別のモータとを有する油圧供給回路によって駆動されることを特徴とするアセンブリ。
8. 請求項７に記載のアセンブリにおいて、
   例えば操舵角および／または走行速度といったロール動作の発生を示す１つ以上の計測可能なパラメータに基づいて、前記モータをオンおよびオフする制御装置が設けられていることを特徴とするアセンブリ。
9. 請求項７または請求項８に記載のアセンブリにおいて、
   前記別のモータは電気モータであることを特徴とするアセンブリ。
10. 請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記油圧供給回路は、アクチュエータ、および中央閉鎖型のバルブ構造、すなわち中立すなわち中央位置において、前記アクチュエータに油圧を供給するとともに、圧油タンクへのリターン管路を実質的に閉鎖するバルブ構造を備えることを特徴とするアセンブリ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記トーションバーのねじれ軸と実質的に平行に延在するねじれ軸を有するように構成されたスタビライザバーを備えることを特徴とするアセンブリ。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記キャビンのロール動作を計測する計測手段と、
    前記計測手段から受け取ったデータおよび制御装置に保存された制御方針に基づいて、前記アクチュエータを制御する前記制御装置とを備え、
    前記制御方針は、例えば前記キャビンを路面、または前記シャシーに対して実質的に平行に維持するためのものであることを特徴とするアセンブリ。
    

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