JP3712643B2 - アクティブサスペンションのための油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧回路に関し、より特定すると、シートのアクティブサスペンションの油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のためのようなパッシブ（受動的）なサスペンション装置は知られている。例えば、ジョンディアの製品である６０００、７０００、８０００及び９０００シリーズは、エアーバッグと平行な油圧のショックアブソーバーを含んでいるパッシブなシートサスペンション装置を有している。ばねのような弾性装置と平行に作用する電子−油圧制御アクチュエータを含んでいるアクティブサスペンション装置は知られている。例えば、１９８２年１２月１４日に発行された米国特許第４，３６３，３７７号（Ｖａｎ Ｇｅｒｐｅｎ）は、ばねと平行な油圧アクチュエータを備えたシートのためのアクティブサスペンション装置を開示している。制御装置は、シート位置信号、剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）制御、シート高さ制御及び利得制御に応答してアクチュエータへの流体連通を制御する。１９９９年１２月１４日に発行された米国特許第６，０００，７０３号（Ｓｃｈｕｂｅｒｔら）は、油圧エアースプリング又はエアーバッグと平行なアクチュエータを備えた運転台又はシートのアクティブサスペンション装置を開示している。流体力学及び加速度計と独立してシートを能動的に制御するシートのアクティブサスペンション装置が、Ｇｒｉｍｍらによる、“オフロード車両のためのシートのアクティブサスペンション装置（Ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅａｔ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｏｆｆ−Ｒｏａｄ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）”に示されている。電子−油圧アクティブ制御装置においては、車両の始動とシャットダウンにおいて油圧の相互作用が起こるかもしれない。始動時には、電子制御が機能する前に油圧が発生せしめられ得る。電子制御が可能なときに油圧回路が遮断されない場合には、アクチュエータの突然の動きが、アクチュエータ制御弁の適正な位置決めの前に、存在する供給圧力によって生じ得る。電源が無くなったときには、電子位置決め制御が失われて、サスペンション装置の不所望な作用が起こる。典型的には、スプール位置フィードバックセンサーが、始動時にアクチュエータ制御弁のスプールを正しく位置決めするために使用される。これは、装置のコスト及び複雑さを付加する。従って、スプール位置フィードバックセンサーの使用を必要としない油圧回路を有することが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、車両の始動時及びシャットダウン時における不所望な油圧相互作用を防止するアクティブサスペンション装置を提供することである。
【０００４】
本発明の更に別の目的は、油圧アクチュエータの作用が、電子制御が可能になるまで阻止される、アクティブサスペンション装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、電力が無くなったときに、サスペンション装置の不所望な作用を阻止するアクティブサスペンション装置を提供することである。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は、スプール位置フィードバックセンサーの使用を必要としない油圧回路を備えたアクティブサスペンション装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これらの及びその他の目的は、本発明によって達成される。本発明においては、車両のベース上のシートのような質量を支持するためのアクティブサスペンションは、シートとベースとの間に結合された油圧のアクチュエータと、シートとベースとの間に設けられた油圧の脱負荷（ｏｆｆ−ｌｏａｄ）装置と、油圧アクチュエータを能動的に制御し且つ脱負荷部材を制御する制御装置と、を含んでいる。流量制御弁が、アクチュエータの伸長及び後退を制御している。比例圧力制御装置が、第１の減圧弁と質量制御弁の入口との間に接続されている。始動中に、圧力制御弁は、流量制御弁がその中心のすなわちゼロ位置へ駆動されるまで、流量制御弁への加圧流体の供給を阻止する。電源が異常のときには、ソレノイドによって作動せしめられる圧力制御弁は、圧力の圧力制御弁への流通を防止するシャットオフ位置へと駆動されるばねである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、シートのアクティブサスペンション装置１０は、シートベース１６の上方のシザーリンク機構（ｓｃｉｓｓｏｒｓ ｌｉｎｋａｇｅ）１４によって支持されているシート１２を含んでいる。シート１２とベース１６との間にはまた、油圧ピストン又はアクチュエータ１８及びエアーバッグ２０のような油圧装置も結合されている。油圧回路又はバルブユニット２２は、アクチュエータ１８、ポンプ２４及びリザーバ又は油溜め２６の間の流体連通を制御する。エアーバッグ２０内の空気の量は、コンプレッサ２８（ソレノイド２９によって制御される）及びベント３０（ソレノイド３１によって制御される）によって制御される。市販されているシリコンコンデンサーによる振動変換器のような加速度計３２が、シート１２に取り付けられるのが好ましく、比率計による回転ホール効果変換器（ｒａｔｉｏ−ｍｅｔｒｉｃ， ｒｏｔａｒｙ Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のようなシート位置センサー３４がリンク機構１４に結合されている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）３６は、センサー３２、３４、手動高さ制御装置（上昇／下降スイッチ）３７、及び手動剛性制御装置３８から信号を受け取る。これらの入力に応答して、ＥＣＵ３６は、バルブユニット２２、コンプレッサ制御ソレノイド２９及びベント制御ソレノイド３１に対して制御信号を提供する。
【０００８】
図２において最も良くわかるように、バルブユニット２２は、ポンプ２４と減圧弁４２との間に結合された入口スクリーン４０を含んでいる。ソレノイドで作動させるパイロット制御二位置比例圧力制御弁４４は、第１のポート４６、第２のポート５０及び第３のポート５６を含んでいる。第１のポート４６は、減圧弁４２の出口及びアキュムレータ４８と連通している。第２のポート５０は、逆止弁５４を介して減圧弁４２の圧力制御入口５２及び油溜め２６と連通している。第３のポート５６は、弁４４の圧力検知ポート５８及び比例流量制御弁７０と連通している。弁４４は、ポート４６が閉じられ且つポート５０がポート５６と連通する第１の位置からポート５０が閉じられ且つポート４６がポート５６と連通する第２の位置まで移動可能な弁部材６０を含んでいる。ばね６２が、弁部材６０を第１の位置へと付勢している。ソレノイド６４は、弁部材６０を第２の位置へと動かすように付勢され得る。別の方法として、弁４４は、図４に示されているような比例直動弁（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔ−ａｃｔｉｎｇｖａｌｖｅ）か又は図５に示されているような非比例（ｎｏｎ−ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）直動弁とすることができる。
【０００９】
比例流量制御弁７０は、第１のポート７２、第２のポート７４、第３のポート７６及び第４のポート７８を含んでいる。ポート７２は、弁４４の第３のポート５６と連通している。ポート７４は、弁４４のポート５０と連通し且つ逆止弁５４を介して油溜め２６と連通している。第３のポート７６は、アクチュエータ１８の第１のポートと連通し且つオリフィス７７を介して第２のポート７４と連通している。第４のポート７８は、アクチュエータ１８の第２のポートと連通し且つオリフィス７９を介してポート７４と連通している。好ましくは、オリフィス８０は、第４のポート７８及び第３のポート７６と連通している。流量制御弁７０は、第１のポート７２が第３のポート７６と連通し、第４のポート７８が第２のポート７４と連通する第１の位置（アクチュエータの伸長）から、ポート７２が遮断され、第３のポート７６及び第４のポート７８が第２のポート７４と連通する第２の中心すなわち“フロート”位置へ、及び第１のポート７２が第４のポート７８と連通し、第２のポート７４が第３のポート７６と連通する第３の位置（アクチュエータの後退）へ移動可能である。ばね８４は、弁部材８２をその第１の位置へと付勢している。ソレノイド８６は、付勢されて弁部材８２をその第２及び第３の位置へと動かす。
【００１０】
アクチュエータ１８は、シリンダ９４内で移動可能であり且つシリンダをチャンバ９６と９８とに分離しているピストン９０とロッド９２とを含んでいる。オリフィス通路１００が、ピストン９０の中に延びており且つチャンバ９６をチャンバ９８と連通させている。
【００１１】
図３に最も良く示されているように、ＥＣＵ３６は、加速度計３２、シート位置センサー３４、高さ制御装置３７、剛性制御装置３８、弁４４のソレノイド６４、弁７０のソレノイド８６、コンプレッサ２８のソレノイド２９及びベント３０のソレノイド３１に接続されている。ＥＣＵは、以下のように機能するようにプログラムされるのが好ましい。
【００１２】
ＥＣＵは、好ましくは、圧力制御４４及び流量制御弁７０に適用される電流をゼロに設定することによって、装置を“流体力学オフ”モードにする。これらの弁がオフに切り換わると、サスペンションは、パッシブサスペンションとして機能し、油溜めに接続されたアクチュエータ１８の両側が自由に浮遊せしめられる。“流体力学オフ”モードは、車両が停止しており、異常状態が存在し、高さ（上昇／下降）制御装置３７によってシート下降コマンドが発生され、イグニッションキー（図示せず）が切られている場合に、動作可能にされるのが好ましい。
【００１３】
“流体力学オフ”モードからアクティブ制御モード（制御装置３７を介して上昇するか又は能動的に隔離される）へと移ったときに、ＥＣＵ３６は、流量制御弁７０への電流をゼロに設定し、一方、圧力制御弁４４のソレノイド６４に供給されるコマンドがゼロから次第に増加される。圧力制御弁４４への電流が次第に増加すると、流量制御弁７０に供給される圧力の漸次で且つ制御された増加が提供される。この電流コマンドが最大レベルまで“徐々に増大”した後に、ＥＣＵ３６は、次いで、流量制御弁７０のソレノイド８６への電流を調整して、シート１２を所望の位置へと動かす。（ＥＣＵ３６は、圧力制御弁４４内の電流が最大レベルに到達する前に流量制御弁７０への電流を調整することができる。）
図４は、圧力制御弁４４の代わりに使用することができる比例直動制御弁１４４を示している。弁１４４は、ポート５０が遮断され、ポート４６がポート５６と連通する第１の位置と、ポート５６が、各々、オリフィス１４６及び１４８を介してポート４６及び５０と連通する第２の位置と、ポート４６が遮断され、ポート５０がポート５６と連通する第３の位置と、を有している。
【００１４】
図５を参照すると、非比例直動制御弁２４４を、圧力制御弁４４の代わりに使用してもよい。弁２４４は、ポート５０が遮断されポート４６がポート５６に連通する第１の位置と、ポート４６が遮断されポート５０がポート５６と連通する第２の位置と、を有している。
【００１５】
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、上記の説明を参考にすれば、多くの代替え例、変形例及び変更例が、当業者に明らかとなるであろう。例えば、本発明は、車両の運転台又はシャシのようなシート以外の質量のためのサスペンション装置に適用可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲の精神及び範囲に包含されるこのような代替え例、変形例及び変更例の全てを包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシートのためのサスペンション装置の簡素化されたブロック図である。
【図２】図１の弁油圧回路部分の回路図である。
【図３】本発明の装置の電気回路図である。
【図４】図２の圧力制御弁の代わりに使用することができる別の弁を示す図である。
【図５】図２の圧力制御弁の代わりに使用することができる代替的な弁を示す図である。
【符号の説明】
１０ アクティブサスペンション装置、
１６ シートベース、 １４ シザーリンク機構、
１２ シート、 １８ アクチュエータ、
２０ エアーバッグ、 ２２ バルブユニット、
２４ ポンプ、 ２６ 油溜め、
２８ コンプレッサ、 ３０ ベント、
３１ ソレノイド、 ３２ 加速度計、
３４ シート位置センサー、 ３６ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、
３２、３４ センサー、 ３７ 手動高さ制御装置（上昇／下降スイッチ）、３８ 手動剛性制御装置、 ４２ 減圧弁、
４０ 入口スクリーン、 ４４ 圧力制御弁、
４６ 第１のポート、 ４８ アキュムレータ、
５０ 第２のポート、 ５２ 圧力制御入口、
５４ 逆止弁、 ５６ 第３のポート、
５８ 圧力検知ポート、 ６０ ばね、 ６４ ソレノイド、
７０ 比例流量制御弁、 ７２ 第１のポート、
７４ 第２のポート、 ７６ 第３のポート、 ７８ 第４のポート、
７７、７９、８０ オリフィス、 ８２ 弁部材、
８４ ばね、 ８６ ソレノイド、
９０ ピストン、 ９２ ロッド、
９４ シリンダ、 ９６、９８ チャンバ、 １００ オリフィス通路

Claims (9)

1. 車両のベース上の質量を支持するためのサスペンション装置であって、
   油圧発生源と、
   油圧リザーバと、
   質量とベースとの間に結合された油圧アクチュエータと、
   アクチュエータの伸長及び後退を制御する第１の制御弁であって、第１の入口と前記リザーバと連通している第２の入口とを有する前記第１の制御弁と、
   前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間に結合された第２の制御弁であって、前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間の連通が遮断される第１の位置から前記油圧発生源と前記第１の制御弁との間の連通が開かれる第２の位置まで移動可能な弁部材と、該弁部材を前記第１の位置へ付勢するように付勢されたばねと、前記弁部材を前記第１の位置から前記第２の位置へと動かすように付勢されるソレノイドとを有し且つ前記第１の制御弁の前記第１の入口をタンクに連通させるようになされた第２の制御弁と、
   前記第１の制御弁と前記第２の制御弁とに作動可能に結合され且つ前記油圧アクチュエータを能動的に制御する制御ユニットと、を含むサスペンション装置。
2. 請求項１に記載のサスペンション装置であって、
   前記第１の制御弁が流量制御弁を含んでいる、サスペンション装置。
3. 請求項１の記載のサスペンション装置であって、
   前記第２の制御弁が圧力制御弁を含んでいる、サスペンション装置。
4. 請求項１の記載のサスペンション装置であって、
   前記第１の制御弁が、アクチュエータへの流体連通を遮断するゼロ位置を有する、サスペンション装置。
5. 請求項１の記載のサスペンション装置であって、
   前記第２の制御弁が、ソレノイドによる作動の比例パイロット制御弁である、サスペンション装置。
6. 請求項１の記載のサスペンション装置であって、
   前記油圧アクチュエータが動くと、油圧流体がその中を流れるように、前記油圧アクチュエータに結合された少なくとも一つのオリフィスを更に含んでいる、サスペンション装置。
7. 車両のベース上の質量を支持するためのサスペンション装置であって、
   油圧発生源と、
   油圧リザーバと、
   質量とベースとの間に結合された油圧アクチュエータと、
   アクチュエータの伸長及び後退を制御する第１の制御弁であって、第１の入口と前記リザーバと連通している第２の入口とを有する前記第１の制御弁と、
   前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間に結合された第２の制御弁であって、前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間の連通が遮断される第１の位置から前記油圧発生源と前記第１の制御弁との間の連通が開かれる第２の位置まで移動可能な弁部材と、該弁部材を前記第１の位置へ付勢するように付勢されたばねと、前記弁部材を前記第１の位置から前記第２の位置へと動かすように付勢されるソレノイドとを有する第２の制御弁と、
   前記油圧発生源と前記第２の制御弁との間に結合された減圧弁と、
   前記第１の制御弁と前記第２の制御弁とに作動可能に結合され且つ前記油圧アクチュエータを能動的に制御する制御ユニットと、を含むサスペンション装置。
8. 請求項７の記載のサスペンション装置であって、
   前記減圧弁が、前記第２の制御弁のポート及び前記第１の制御弁のポートに連通されている圧力制御ポートを有している、サスペンション装置。
9. 車両のベース上の質量を支持するためのサスペンション装置であって、
   油圧発生源と、
   油圧リザーバと、
   質量とベースとの間に結合された油圧アクチュエータと、
   アクチュエータの伸長及び後退を制御する第１の制御弁であって、第１の入口と、第２の入口であって該第２の入口から前記リザーバへの流体の流れを許容する逆止弁を介して前記リザーバに連通されている前記第２の入口とを有する前記第１の制御弁と、
   前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間に結合された第２の制御弁であって、前記油圧発生源と前記第１の制御弁の前記第１の入口との間の連通が遮断される第１の位置から前記油圧発生源と前記第１の制御弁との間の連通が開かれる第２の位置まで移動可能な弁部材と、該弁部材を前記第１の位置へ付勢するように付勢されたばねと、前記弁部材を前記第１の位置から前記第２の位置へと動かすように付勢されるソレノイドとを有する第２の制御弁と、
   前記第１の制御弁と前記第２の制御弁とに作動可能に結合され且つ前記油圧アクチュエータを能動的に制御する制御ユニットと、を含むサスペンション装置。

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