JP2016531039A - 復圧式受動および能動サスペンション - Google Patents

Abstract

自動車は、能動サスペンションシステムおよび平準化システムを含む。平準化システムは、静的車両高さを変え、静的負荷変化を補償するために、能動サスペンションシステムから高圧流体を受け取る。

Description

本開示は、能動サスペンションシステムに関する。より詳細には、本開示は、連動する平準化システムを組み入れた能動サスペンションシステムに関する。

このセクションでは、必ずしも先行技術ではない、本開示に関連する背景技術が提示される。

サスペンションシステムは、車両が、鉛直方向の凹凸がある路面を走行する場合に、車両のホイールおよびアクスル（ばね下部分）から車体（ばね上部分）を分離し、または切り離し、さらには車体およびホイールの動作を制御するために設けられる。さらに、サスペンションシステムはまた、操縦時に、標準車両姿勢を維持して、車両の安定性をさらに改善するためにも使用される。典型的な受動サスペンションシステムは、車両のばね上部分とばね下部分との間に配置された、ばねおよびばねと並列の制振装置を含む。

走行中に発生する望ましくない振動を吸収するために、ショックアブソーバおよび／またはストラットなどの油圧アクチュエータが、従来の受動サスペンションシステムと併用される。この望ましくない振動を吸収するために、油圧アクチュエータは、油圧アクチュエータの圧力シリンダ内に配置されたピストンを含む。ピストンは、ピストンロッドによって、ばね下部分またはサスペンションと、ばね上部分または車体との一方に連結される。圧力チューブは、車両のばね下部分およびばね上部分の他方に連結される。ピストンは、圧力シリンダ内を移動するときに、油圧アクチュエータの作動チャンバ内の制振流体の流れを制限することができるので、油圧アクチュエータは、サスペンションの振動を抑制する制振力を発生させることができる。作動チャンバ内の制振流体がピストンから受ける制限度が大きくなるほど、油圧アクチュエータが発生させる制振力は大きくなる。

近年、従来の受動サスペンションシステムと比べて快適性および道路ハンドリング性を改善できる自動車両サスペンションシステムへの関心がかなり大きくなっている。一般に、そのような改善は、油圧アクチュエータによって発生する緩衝力を電子制御することができる「インテリジェント」サスペンションシステムを利用して行われる。

半能動または完全能動サスペンションシステムと呼ばれる理想的な「インテリジェント」サスペンションシステムを実現するのに様々なレベルがあり得る。一部のシステムは、ピストンの移動を阻止するように作用する動的力に基づいて、制振力を制御し、発生させる。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力、またはゆっくりと変わる動的力に基づいて、制振力を制御し、発生させる。その他、より精巧なシステムは、油圧アクチュエータのリバウンドおよび圧縮動作時に、圧力チューブ内のピストンおよびピストンの移動と無関係に、可変制振力を発生させることができる。

このセクションは、本開示の全体的な概要を提示しており、最大範囲の、またはすべての特徴部の包括的な開示ではない。

本開示は、能動サスペンションシステムと連通する平準化システムを用いた技術を提示する。能動サスペンションシステムを制御するのに使用される流体圧力は、車両の高さを変えるために、平準化システムに供給される。

本明細書に提示された説明から、さらなる適用分野が明らかになるであろう。この概要における説明および特定の例は、単に例示を目的とすることを意図され、本開示の範囲を限定することを意図されたものではない。

本明細書で説明される図面は、すべての可能な実施例ではなく、選択された実施形態のみを例示することを目的としており、また、本開示の範囲を限定することを意図されていない。

本開示による平準化システムおよび能動サスペンションシステムを内蔵した車両の概略図である。 図１に示す油圧アクチュエータを含む１つのコーナアセンブリの概略図であり、油圧アクチュエータの構成要素を示している。 能動サスペンションシステム用の油圧アクチュエータと平準化システムとの間の流体接続の概略図である。 本開示の別の実施形態による油圧アクチュエータを含むコーナアセンブリの概略図である。

同じ参照数字は、図面のいくつかの図全体にわたって同じ要素を示している。

添付の図面を参照して、例示的な実施形態が以下にさらに完全に説明される。

下記の説明は本来単なる例示であり、本開示、用途、または使用法を限定することを意図されていない。本開示によるサスペンションシステムを有するサスペンションシステムを内蔵し、全体として参照数字１０で指定された車両が図１に示されている。車両１０は、リアサスペンション１２、フロントサスペンション１４、および車体１６を含む。リアサスペンション１２は、車両のリアホイール１８を動作可能に支持するように構成された、横に延びるリアアクスルアセンブリ（図示せず）を有する。リアアクスルアセンブリは、１対のコーナアセンブリ２０を用いて、車体１６に動作可能に連結され、コーナアセンブリ２０は、１対のショックアブソーバ２２および１対の螺旋コイルばね２４を含む。同様に、フロントサスペンション１４は、車両のフロントホイール２６を動作可能に支持する、横に延びるフロントアクスルアセンブリ（図示せず）を含む。フロントアクスルアセンブリは、コーナアセンブリ２８の第２の対を用いて、車体１６に動作可能に連結され、コーナアセンブリ２８は、１対のショックアブソーバ３０を１対の成形螺旋コイルばね３２によって含む。ショックアブソーバ２２、３０は、車両１０のばね下部分（すなわち、それぞれフロントサスペンション１２およびリアサスペンション１４）とばね上部分（すなわち、車体１６）との相対運動を弱めるように機能する。車両１０は、フロントおよびリアアクスルアセンブリを有する乗用車として図示されているが、ショックアブソーバ２２、３０は、独立型フロントおよび／または独立型リアサスペンションシステムを内蔵した車両などの他のタイプの車両、および／または他のタイプの用途で使用することができる。さらに、本明細書で使用される「ショックアブソーバ」という用語は、一般にダンパであることを意図され、したがって、ストラットを含む。また、フロントサスペンション１４が、１対のストラットまたはショックアブソーバ３０を有して図示されているが、必要に応じて、リアサスペンション１２に１対のストラットまたはショックアブソーバ３０を組み込むことも本発明の範囲内である。図１に示すように、ショックアブソーバ２２は、ばね２４から分離している。この構成では、調整可能なばね座が、車両のばね上部分とばね下部分との間に配置される。また、ショックアブソーバ２２およびばね２４は、コーナアセンブリ２８と置き換えることができる。

ここで図２を参照すると、車両１０用のフロントコーナアセンブリ２８がさらに詳細に示されている。車体１６は、ストラットアセンブリ３６が内部に取り付けられた、板金からなる車両１０のショックタワー３４を画定し、ストラットアセンブリ３６は、ショックアブソーバ３０の形態の入れ子式装置と、コイルばね３２と、上部マウントアセンブリ３８と、ホイールアセンブリの一部であるナックル４０とを含む。ショックアブソーバ３０、コイルばね３２、および上部マウントアセンブリ３８を含むストラットアセンブリ３６は、ショックタワー３４を使用して、車両１０に取り付けられる。車両のばね上部分の一部である上部マウントアセンブリ３８は、上部マウント４２、ベアリングアセンブリ４４、および上側ばね座４６を含む。上部マウント４２は、一体成形された本体と、通常、プレス鋼板でできた剛性本体部材とを含む。上部マウントアセンブリ３８は、ボルト４８によってショックタワー３４に取り付けられている。ベアリングアセンブリ４４は、上部マウント４２の型成形された本体内に摩擦嵌めされて、ベアリングアセンブリ４４の片側が、上部マウント４２およびショックタワー３４に対して固定されるように、上部マウント４２内に着座する。ベアリングアセンブリ４４の第２の側は、ベアリングアセンブリ４４の第１の側、上部マウント４２、およびショックタワー３４に対して自由に回転する。

ベアリングアセンブリ４４の自由回転側は、ベアリングアセンブリ４４の外径部にすきま嵌めされる上側ばね座４６を担持している。エラストマージャウンスバンパ５０は、上側ばね座４６とショックアブソーバ３０との間に配置されている。エラストマージャウンスバンパ５０は、プラスチック埃シールド５２によって保護されたエラストマー材料を含む。

車両のばね下部分の一部である油圧式の調整可能な下側ばね座アセンブリ５６は、ショックアブソーバ３０およびコイルばね３２に取り付けられている。コイルばね３２は、車体１６をフロントサスペンション１４から切り離すように、上側ばね座４６と下側ばね座アセンブリ５６との間に配置されている。ショックアブソーバ３０が図２に示されているが、当然のことながら、ショックアブソーバ２２も、ショックアブソーバ３０に関して本明細書で説明した特徴を含むことができる。

ストラットアセンブリ３６を車両１０に組み込む前に、ストラットアセンブリ３６が前もって組み立てられる。エラストマージャウンスバンパ５０およびプラスチック埃シールド５２が、ショックアブソーバ３０に組み込まれる。コイルばね３２がショックアブソーバ３０に組み付けられて、下側ばね座アセンブリ５６内に配置される。上側ばね座４６は、ショックアブソーバ３０に組み付けられ、コイルばね３２に対して正確に配置される。ベアリングアセンブリ４４は、上側ばね座４６の上部に配置され、上部マウント４２は、ベアリングアセンブリ４４の上部に配置される。このアセンブリ全体は、ショックアブソーバ３０の端部が、上部マウントアセンブリ３８内に配置された穴を貫通するように、コイルばね３２を圧縮する組立機械内に配置される。保持ナット５８は、ショックアブソーバ３０の端部に螺合する形で受け止められて、ストラットアセンブリ３６の構体を固定する。

上部マウント４２は、車両の右手側および左手側に対して同一の部品として設計されるが、車両の右側または左側に置かれた場合に、ショックアブソーバ３０および対応するブラケットリィに対して様々な向きを有する。

油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６は、ショックアブソーバ３０に取り付けられた内側ハウジングアセンブリ６０と、ショックアブソーバ３０およびコイルばね３２の両方に取り付けられた外側ハウジングアセンブリ６２とを含む。内側ハウジングアセンブリ６０および外側ハウジングアセンブリ６２は、流体チャンバ６４を画定する。流体が流体チャンバ６４に補給されると、外側ハウジングアセンブリ６２は、図２に示すように、ショックアブソーバ３０に沿って上方に移動する。この移動により、車体１６は、フロントサスペンション１４に対して上昇する。流体が流体チャンバ６４から取り出されると、外側ハウジングアセンブリ６２は、図２に示すように、ショックアブソーバ３０に沿って下方に移動する。この移動により、車体１６は、フロントサスペンション１４に対して下降する。流体チャンバ６４は、下記に説明するように、ショックアブソーバ３０と流体連通する。

ショックアブソーバ３０は、圧力チューブ７０、ピストンアセンブリ７２、およびピストンロッド７４を含む、単一チューブ設計のショックアブソーバである。

圧力チューブ７０は、流体チャンバ７６を画定する。ピストンアセンブリ７２は、圧力チューブ７０内にスライド可能に配置され、流体チャンバ７６を上側作動チャンバ７８および下側作動チャンバ８０に分割している。上側作動チャンバ７８を下側作動チャンバ８０から封止するだけでなく、過度の摩擦力を発生させることなく、圧力チューブ７０に対するピストンアセンブリ７２のスライド移動を可能にするために、シールが、ピストンアセンブリ７２と圧力チューブ７０との間に配置されている。ピストンロッド７４は、ピストンアセンブリ７２に取り付けられ、上側作動チャンバ７８を貫通し、圧力チューブ７０の上側端部を閉じる上側端部キャップ８２を貫通している。封止システムは、上側端部キャップ８２、圧力チューブ７０、およびピストンロッド７４間の境界面を封止している。ピストンアセンブリ７２とは反対側のピストンロッド７４の端部は、車両１０のばね上質量およびばね下質量の一方に固定されるように構成されている。ピストンアセンブリ７２内の弁は、圧力チューブ７０内でのピストンアセンブリ７２の移動時に、上側作動チャンバ７８と下側作動チャンバ８０との間の流体の移動を制御する。ピストンロッド７４は、上側作動チャンバ７８のみを貫通し、下側作動チャンバ８０を貫通しないので、圧力チューブ７０に対するピストンアセンブリ７２の移動により、上側作動チャンバ７８に移動する流体の量と、下側作動チャンバ８０に移動する流体の量に差が生じる。流体移動量の差は、「ロッド体積」として既知であり、当技術分野で公知のように、浮動ピストン８４の使用によって調整される。端部キャップ８６は、圧力チューブ７０の端部を封止している。

図３を参照すると、油圧アクチュエータアセンブリ９０は、ショックアブソーバ３０、低圧アキュムレータサブシステム９２、１つまたは複数の分圧器サブシステム９４、および分流器サブシステム１００を含む。

低圧アキュムレータサブシステム９２は、低圧アキュムレータ１１０、第１の逆止弁１１２、および第２の逆止弁１１４を含む。第１の逆止弁１１２は、低圧アキュムレータ１１０から上側作動チャンバ７８への流体流れを可能にするが、上側作動チャンバ７８から低圧アキュムレータ１１０への流体流れを阻止する。第２の逆止弁１１４は、低圧アキュムレータ１１０から下側作動チャンバ８０への流体流れを可能にするが、下側作動チャンバ８０から低圧アキュムレータ１１０への流体流れを阻止する。低圧アキュムレータ１１０は、１対の吹出し弁１１６、１つまたは複数の分圧器サブシステム９４、および分流器サブシステム１００に接続されている。

図３に示す２つの分圧器サブシステム９４は、リバウンド圧力分割器サブシステム９４（上側分圧サブシステム）および圧縮圧力分割器サブシステム９４（下側分圧器サブシステム）を含む。各分圧器サブシステム９４は、制御式制限器１２０を含む。リバウンド圧力分割器サブシステム９４では、制御式制限器１２０は、上側作動チャンバ７８と分流器サブシステム１００との間、および上側作動チャンバ７８と低圧アキュムレータ１１０との間に配置されている。圧縮圧力分割器サブシステム９４では、制御式制限器１２０は、下側作動チャンバ８０と分流器サブシステム１００との間、および下側作動チャンバ８０と低圧アキュムレータ１１０との間に配置されている。

分圧器サブシステム９４は、上側作動チャンバ７８および／または下側作動チャンバ８０内に要求された圧力を発生させる。

分流器サブシステム１００は、ポンプ１３０、油圧切換弁１３２、および１対の逆止弁１３４を含む。分流器サブシステム１００は、ポンプ１３０からの油圧エネルギを制御する。ポンプ１３０は、低圧アキュムレータ１１０から流体を受け入れる。ポンプ１３０からの流体は、油圧切換弁１３２に送られる。油圧切換弁１３２は、流体がどこで必要とされているかに応じて、上側作動チャンバ７８および／または下側作動チャンバ８０に流体流れを案内することができる。油圧切換弁１３２は、上側作動チャンバ７８と下側作動チャンバ８０との間で連続制御式に流れを分割することもできる。油圧切換弁１３２は、切換弁の記号を使用して図示されているが、これは、本開示を限定することを意図されていない。逆止弁１３４は、上側作動チャンバ７８および下側作動チャンバ８０から分流器サブシステム１００への流体流れを阻止する。

図３に示すように、油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６の流体チャンバ６４は、油圧アクチュエータアセンブリ９０と流体連通している。この接続により、油圧アクチュエータアセンブリ９０内の流体圧力に基づいて、フロントサスペンション１４に対する車体１６の高さを調整することで、静的車両高さを変え、静的負荷の変化を補償することが可能になる。

ショックアブソーバ３０内で、静的（または準静的）押出力を増大させなければならない場合、油圧アクチュエータアセンブリ９０は、下側作動チャンバ８０内の圧力を上げることで、この力を送り出す。これは、ポンプ１３０が、油圧切換弁１３２を経由して、高圧流体を下側作動チャンバ８０に供給することで行われる。下側作動チャンバ８０内の流体圧力が、油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６の流体チャンバ６４内の静圧より高くなると、制御弁１４０は開いて、流体流れが、油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６の流体チャンバ６４に流入するのを可能にする。流体チャンバ６４内の流体圧力は、外側ハウジングアセンブリ６２を押し上げて、車体１６を持ち上げ、車体１６の静的負荷を油圧アクチュエータアセンブリ９０から徐々に引き継ぐ。制限器１４２は、油圧アクチュエータアセンブリ９０から出ていく流体流れの量を制限して、油圧アクチュエータアセンブリ９０内の圧力レベルを維持する。

最終調整の間、上側作動チャンバ７８および下側作動チャンバ８０の両方内の流体圧力は、油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６をその新たな位置まで移動させるのに十分な圧力を維持するために上昇する。油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６がこの最終位置に達すると、制御弁１４０は閉じる。

下側作動チャンバ８０内の静的（または準静的）押出力を小さくしなければならない場合、最初に、加圧流体をポンプ１３０から油圧切換弁１３２を経由して供給することで、上側作動チャンバ７８内の流体圧力を上げる。これは、反作用力を生む。下側作動チャンバ８０内の圧力は下がり、低圧アキュムレータ１１０内の圧力に近くなる。制御弁１４０は、開くことができ、流体は、油圧式の調整可能なばね座アセンブリ５６の流体チャンバ６４から油圧アクチュエータアセンブリ９０の低圧側に流れ込む。制限器１４２は、この流れを、油圧アクチュエータアセンブリ９０の機能を歪めないレベルに制限する。油圧アクチュエータアセンブリ９０によって発生した反作用リバウンド力は徐々に小さくなる。制御弁１４０は、小流量で両方向の、通常は閉じた油圧弁であるのが好ましい。

本開示は、油圧式の調整可能な下側ばね座アセンブリ５６に限定されない。図４は、ストラットアセンブリ２３６を示している。ストラットアセンブリ２３６は、ショックアブソーバ３０、コイルばね３２、上部マウントアセンブリ３８、車両のばね上部分の一部、および車両のばね下部分の一部であるナックル４０を含む。上部マウントアセンブリ３８との関係におけるストラットアセンブリ３６に関する上記の説明は、ストラットアセンブリ２３６にも当てはまる。ストラットアセンブリ２３６とストラットアセンブリ３６との間の差異は、上側ばね座４６が、上側ばね座アセンブリ２４６と置き換わり、下側ばね座アセンブリ５６が、下側ばね座２５６と置き換わったことである。

上側ばね座アセンブリ２４６は、上部マウントアセンブリ３８に取り付けられた油圧式の調整可能なばね座アセンブリである。コイルばね３２は、上側ばね座アセンブリ２４６と下側ばね座２５６との間に配置されている。油圧式の調整可能なばね座アセンブリ２４６は、上部マウントアセンブリ３８に取り付けられた内側ハウジングアセンブリ２６０と、内側ハウジングアセンブリ２６０およびコイルばね３２の両方に取り付けられた外側ハウジングアセンブリ２６２とを含む。内側ハウジングアセンブリ２６０および外側ハウジングアセンブリ２６２は、流体チャンバ６４を画定する。流体が流体チャンバ６４に補給されると、外側ハウジングアセンブリ２６２は、図４に示すように、内側ハウジングアセンブリ２６０に沿って下方に移動する。この移動により、車体１６は、フロントサスペンション１４に対して上昇する。流体が流体チャンバ６４から取り出されると、外側ハウジングアセンブリ２６２は、図４に示すように、内側ハウジングアセンブリ２６０に沿って上方に移動する。この移動により、車体１６は、フロントサスペンション１４に対して下降する。流体チャンバ６４は、上記のように、ショックアブソーバ３０と流体連通する。

油圧アクチュエータアセンブリ９０と連動する油圧式の調整可能なばね座アセンブリ２４６の動作および機能は、調整可能なばね座アセンブリ５６について上記に説明したのと同じである。図４は、図２に示す下側ばね座ではなくて、上側ばね座の調整を示している。

上記のシステムの利点には、静的負荷の平準化および高さ調整機能を能動サスペンションシステムに低コストで付加することと、エネルギ消費を少なくし、長いコーナにおける油圧アクチュエータアセンブリ９０のロール制御性能を高める能力を低価格で付加することとが含まれる。

実施形態の前述の説明は、例示および説明するために提示された。実施形態は、それに尽きることを意図されていないし、または本開示を限定することも意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、通常、その特定の実施形態に限定されるのではなく、具体的に図示または説明されていなくても、適用可能な場合に、選択された実施形態において交換可能であり、使用することができる。上記の個々の要素または特徴は、様々な方法で変更することもできる。そのような変更は、本開示からの逸脱とみなすべきではなく、そのような修正のすべては、本開示の範囲内に含まれることを意図されている。

Claims (13)

1. 上部マウントアセンブリと、
   ホイールアセンブリと、
   前記上部マウントアセンブリと前記ホイールアセンブリとの間に配置されたショックアブソーバと、
   前記上部マウントアセンブリに取り付けられた上側ばねマウントと、
   前記ホイールアセンブリに取り付けられた下側ばねマウントと、
   前記上側ばねマウントと前記下側ばねマウントとの間に配置されたばねと、
   を含むコーナアセンブリであって、
   前記上側ばねマウントおよび前記下側ばねマウントの一方は調整可能である、コーナアセンブリ。
2. 前記上側ばねマウントおよび前記下側ばねマウントの前記一方は、
   前記ホイールアセンブリおよび前記上部マウントアセンブリの一方に取り付けられた内側ハウジングアセンブリと、
   前記ばねに取り付けられた外側ハウジングアセンブリと、
   前記内側ハウジングアセンブリと前記外側ハウジングアセンブリとの間に配置された流体チャンバと、
   を含む、請求項１に記載のコーナアセンブリ。
3. 前記内側ハウジングアセンブリは、前記ショックアブソーバに直接取り付けられる、請求項２に記載のコーナアセンブリ。
4. 前記流体チャンバは、前記ショックアブソーバによって画定された流体チャンバと流体連通する、請求項２に記載のコーナアセンブリ。
5. 前記流体チャンバは、封止された流体チャンバである、請求項２に記載のコーナアセンブリ。
6. 前記下側ばねマウントは調整可能であり、前記下側ばねマウントは、
   前記ホイールアセンブリに取り付けられた内側ハウジングアセンブリと、
   前記内側ハウジングアセンブリとスライド可能に係合し、前記ばねに取り付けられた外側ハウジングアセンブリと、
   前記内側ハウジングアセンブリと前記外側ハウジングアセンブリとの間に配置された流体チャンバと、
   を含む、請求項１に記載のコーナアセンブリ。
7. 前記内側ハウジングアセンブリは、前記ショックアブソーバに直接取り付けられる、請求項６に記載のコーナアセンブリ。
8. 前記流体チャンバは、前記ショックアブソーバによって画定された流体チャンバと流体連通する、請求項６に記載のコーナアセンブリ。
9. 前記流体チャンバは、封止された流体チャンバである、請求項６に記載のコーナアセンブリ。
10. 前記上側ばねマウントは調整可能であり、前記上側ばねマウントは、
    前記上部マウントアセンブリに取り付けられた内側ハウジングアセンブリと、
    前記内側ハウジングアセンブリとスライド可能に係合し、前記ばねに取り付けられた外側ハウジングアセンブリと、
    前記内側ハウジングアセンブリと前記外側ハウジングアセンブリとの間に配置された流体チャンバと、
    を含む、請求項１に記載のコーナアセンブリ。
11. 前記内側ハウジングアセンブリは、前記ショックアブソーバに直接取り付けられる、請求項１０に記載のコーナアセンブリ。
12. 前記流体チャンバは、前記ショックアブソーバによって画定された流体チャンバと流体連通する、請求項１０に記載のコーナアセンブリ。
13. 前記流体チャンバは、封止された流体チャンバである、請求項１０に記載のコーナアセンブリ。

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