JP4698669B2 - 自動車用の懸架装置及び懸架装置を含む自動車 - Google Patents

自動車用の懸架装置及び懸架装置を含む自動車 Download PDF

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の懸架装置（サスペンション）に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能スポーツ車は、現今、４つの独立した懸架装置を特色にし、それらは、通常、コンパクト性及び良好な道路性能のために「４リンク」型である。
【０００３】
４リンク懸架装置は、車輪ハブを車両フレームに接続し、車両フレームに対して実質的に垂直に移動するよう、車両フレームに機械的に接続される車輪ハブ支持部材を含む。
【０００４】
懸架装置の垂直運動は、車両フレームの１つの側部に固定されたばね緩衝装置によって対向され、他の側部で、所与のジオメトリ(geometry)の接続手段によって支持部材に機械的に接続される。
【０００５】
接続手段のジオメトリは、懸架比を決定し、懸架比は、支持部材の垂直運動とばね緩衝装置組立体の長さの対応する変化との間の比率を定め、接続手段のジオメトリに依存して、ばね緩衝装置の工程に沿って一定又は可変のいずれかである。
【０００６】
ばね緩衝装置組立体の応答特性は、通常、一定であり、自動車の最適な動的性能と十分な程度の乗客の乗り心地との間の妥協（トレードオフ）を構成する。
【０００７】
ばね緩衝装置組立体の応答を現今のドライビング状況に適合する試みから、緩衝装置の制動性能を変えるために、電子制御される緩衝装置が提案され、それはレース又は（例えば急激にブレーキを踏むときのような）極限条件において制動の減少をもたらし、通常の路上ドライビング条件において制動の増大をもたらす。
【０００８】
しかしながら、ばねに応答して如何なる調節をも行わないことの故に、電子制御ばね緩衝を用いた懸架性能調節は限定的である。従って、従来的な機械的な鋼ばねではなく、空気ばねを用いることが提案された。空気ばねの内圧を調節することによって、ばねの予荷重、故に、自動車の高さ、及び、空気ばねの剛性の両方を調節することが可能である。
【０００９】
しかしながら、空気ばねは、従来的な機械的な鋼ばねと比べると、幾つかの欠点を有する。即ち、それらはより高価であり、嵩張り、余り信頼性がなく、より短い実用寿命を有し、とりわけ、高性能スポーツ車における使用を妨げるという意味で機能的に劣る。その上、空気ばねの内圧を調節することによって達成される剛性調節はかなり限定的であり、とにかく自動車の高さの調節に依存する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ドイツ国公報ＤＥ１９２３３４３Ａ１号は、自在(sprung)車輪を備え、並びに、車輪スポークと制動又はばね部材ストロークとの間に偏向を備える乗物を開示している。乗物は、少なくとも１つの制動又はばね部材の上に支持された車輪を有し、少なくとも１つの制動又はばね部材は、車体と車輪軸との間の間隔が異なる負荷条件のために変化され得るよう、１つの端部で保持される。車輪ストロークと制動又はばね部材のストロークとの間には偏向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
安価で且つ製造が容易であると同時に、上述の欠点を解消する、自動車用懸架装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、添付の請求項において請求されるような自動車用の懸架装置が提供される。
【００１３】
本発明の非限定的な実施態様が、添付の図面を参照して一例として記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１中の番号１は、支持フレーム２を含む自動車を全体的に指し示しており、４つの車輪３が、自動車１のドライビング条件を決定するために多数のセンサ（図示せず）からの信号に応答して電子中央制御装置５によって選択的に且つ独立的に制御される各懸架装置４を介在して、支持フレームに接続されている。
【００１５】
自動車１は、パワートレイン７によって後部駆動車輪３に接続された前方の長手の内燃機関（エンジン）６を含み、次いで、乾式又はオイルバス式クラッチ８を含み、クラッチは、エンジン６と一体のケーシング内に収容され、エンジン６の出力シャフト９をプロペラ軸１０に接続する。
【００１６】
プロペラ軸１０は、後方に配置され且つ差動装置１２に接続された機械的ギアボックス１１に接続され、差動装置は、そこから突出する２つの車軸１３を回転し、それぞれは各後方駆動車輪３を回転するためである。
【００１７】
図２に示されるように、各懸架装置４は、所謂「４リンク」型であり、車輪ハブ１４をフレーム２に接続し、車輪ハブ１４を支持するための支持部材１５を含み、車輪ハブ１４は各中心軸について回転するよう、支持部材１５に取り付けられている。
【００１８】
支持部材１５は、２つのクランク１６によってフレーム２に接続されれており、それぞれのクランクは、フレーム２に対して、他のクランク１６の軸１７と平行な実質的に水平なヒンジ軸１７について揺動するよう、フレーム２に蝶番付けされ、支持部材１５の直線運動を実質的に垂直方向１８に許容するよう、既知の方法で支持部材１５に接続されている。
【００１９】
懸架装置４は、既知のばね緩衝装置組立体１９も含み、次いで、緩衝装置２０を含む。緩衝装置２０は、フレーム２に対して、軸１７と実質的に平行なヒンジ軸２１について揺動するよう、第一端部で、フレーム２に蝶番付けされ、第二端部で、後に詳述される結合装置２２によって支持部材１５に接続され、且つ、ばね２３で巻回されている。
【００２０】
結合装置２２は、既知の方法で第一端部で支持部材１５に接続されたプッシュロッド２４と、緩衝装置２０とプッシュロッド２４の第二端部との間に介装された可変ジオメトリクランク機構２５とを含む。
【００２１】
クランク機構２５は、２つの軸２７及び２８の間に延在する第一クランク２６と、軸２７とプッシュロッド２４に対するクランク２９の回転軸３０との間に延在する第二クランク２９と、軸２８と軸３０との間に延在する連接棒３１とを含み、軸２７は、フレーム２に対するクランク２６の回転軸であり、軸２８は、緩衝装置２０に対するクランク２６の回転軸である。
【００２２】
クランク２６は、動作シリンダ３２によって定められるような可変の長さであり、動作シリンダは、引込み位置と少なくとも１つの引出し位置との間で移動可能な出力ロッド３３と、緩衝装置２０の長手軸３５と９０°に近い角度ａ及び連接棒３１の長手軸３６と少なくとも６０°の角度ｂを形成する長手軸３４とを有する（図３）。
【００２３】
シリンダ３２の動作は、クランク機構２５のジオメトリ、従って、方向１８における支持部材１５の変位とばね緩衝装置組立体１９の長さの変化との間の比率によって定められる懸架比を変える。
【００２４】
上記に関連して、懸架装置４の垂直剛性は、相対懸架比と比例すること、並びに、懸架比、故に、懸架４の垂直剛性は、ロッド３３が引込み位置から引出し位置に移動するに応じて増大し、逆に、引出し位置から引込み位置に移動するに応じて減少することが指摘されなければならない。
【００２５】
各懸架４の懸架比における変化も、ばね２３と同軸な緩衝装置２０によって制動に影響を及ぼす、ことを強調することが重要である。しかしながら、一般的に言って、より大きな剛性の要求がシステムによる制動性能の増大と一致するという点で、この影響は肯定的に考えられるべきである。一部の場合には、実際上（高性能スポーツ車）、活性又は半活性緩衝装置の使用を保証しないよう肯定的であり得る。可変制動緩衝装置の使用は、剛性とは無関係に、可変制動性能に自由度をとにかく再導入し、その場合には、最適懸架性能は、２つの活性システムの制御システムを統合することを意味する。
【００２６】
緩衝装置２０の性能を垂直剛性における変化と無関係にするよう、ばね２３から各懸架４の緩衝装置２０をとにかく分離し得る。
【００２７】
自動車１が走行するとき、電子中央制御装置５は、前記センサ（図示せず）によって検出される値に基づき、並びに、既知の評価及び予測アルゴリズムに基づき、自動車１のドライビング条件を決定する。（通常、現今の及び予測される）自動車のドライビング条件に基づいて、電子中央制御装置５は、自動車１の動的性能を最適化するために、４つの懸架装置４の懸架比、即ち、垂直剛性を変える。
【００２８】
自動車のドライビング条件の関数として独立的に懸架装置４の垂直剛性を変える能力（横及び縦加速、偏揺れ速度、ロール及びピッチ角等）は、ローリング（コーナリングするとき）及び／又はピッチング（加速又はブレーキングするとき）を阻止するよう、中央制御装置５が懸架装置４の動作シリンダ３２を制御することを可能にする。
【００２９】
例えば、後方車輪３の懸架装置４の剛性を増大することによって、典型的に自動車１の加速と関連する自動車１のピッチングを大きく減少し得る。前方車輪３の懸架装置４の剛性を増大することによって、典型的に自動車１のブレーキングと関連する自動車１のピッチングを大きく低減し得る。左に回転するときには、左側車輪３の懸架装置４の剛性を増大することによって、並びに、右に回転するときには、右側車輪３の懸架装置４の剛性を増大することによって、典型的にコーナリングと関連する自動車１のローリングを大きく減少し得る。
【００３０】
従って、自動車１は、ロールバー又は他の機械的な抗ロール部材を具備する必要はなく、懸架装置４の垂直剛性を動的に制御することによって、その機能は効果的に遂行される。
【００３１】
第一実施態様において、電子中央制御装置５は、自動車１の典型的な車体運動の最大主周波数である６Ｈｚ前後の制御周波数で、各懸架装置４の動作シリンダ３２を制御する。
【００３２】
さらなる実施態様において、電子中央制御装置５は、全体的な快適性に関して様々な利点を備えて出現重量運動の制御ももたらす３０Ｈｚ前後の制御周波数で、各懸架装置４の動作シリンダ３２を制御する。
【００３３】
他の既知の車体制御システムと異なり、電子中央制御装置５は、効率及び効力に関する明白な利点を備えて、懸架装置の高さと対称的に、懸架装置４の垂直剛性に取り組む。
【００３４】
中央制御装置５によって垂直剛性制御された懸架装置４を統合することによって、自動車１は多くの利点をもたらす： より容易なハンドリングに向けたトレードオフにおける変化（自動車１は低速で並びに直線道路上で取扱いがより容易である）；
コーナリング時のロール制御及び加速又はブレーキング時のピッチ制御の向上； 過小／過大ステアリング性能（過小ステアリング曲線及び姿勢曲線）をもたらすロール剛性（前方／後方、左側／右側）調節、ピッチ剛性（前方／後方）分布の変更によるドライビングの向上、平坦でない道路上のロールによって引き起こされる後方剛性効果の排除；
ピッチ剛性（前方／後方）の変更によるブレーキングの向上； 自動車１のオフロード高さの制御を向上することによる、並びに、前方及び後方剛性を増大することによって高速で垂直及びピッチ運動を制限することによる、定常空力学性能の強化；
全体的な剛性における損失を部分的に回復することによって安定性を向上することによる非定常空力学性能の強化。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に従った懸架装置を特色にする自動車を概略的に示す平面図である。
【図２】明瞭性の故に部分が拡大された状態で本発明に従った懸架装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】明瞭性の故に部分が除去された状態で図１の懸架装置を概略的に示す側面図である。

Claims (8)

  1. 車輪ハブを自動車のフレームに接続するための自動車用の懸架装置であり、
    前記車輪ハブを支持するための支持部材と、
    実質的に垂直方向において前記フレームに対する前記支持部材の運動を許容するよう、前記支持部材を前記フレームに機械的に接続するための第一結合手段と、
    前記フレームに固定されたばね緩衝装置組立体と、
    前記垂直方向において前記フレームに対する前記支持部材の運動に抗するよう、前記ばね緩衝装置組立体を前記支持部材に機械的に接続するための、可変なジオメトリのクランク機構を含む第二結合手段と、
    前記支持部材の垂直運動と前記ばね緩衝装置組立体の長さにおける対応する変化との間の懸架比を変えるために、前記第二結合手段の前記クランク機構の前記ジオメトリを選択的に制御する動作手段とを含む自動車用の懸架装置であって、
    前記クランク機構は、前記フレームに対する前記クランク機構の第一回転軸と前記ばね緩衝装置組立体に対する前記クランク機構の第二回転軸との間に延在する第一クランクと、前記第一回転軸と第三回転軸との間に延在する第二クランクと、前記第二回転軸と前記第三回転軸との間に延在する連接棒とを含み、
    前記動作手段は、前記第一クランクを定める少なくとも１つの動作シリンダを含み、
    前記第一クランク及び前記ばね緩衝装置組立体は、９０°に近い角度を形成する長手軸をそれぞれ有することを特徴とする、
    自動車用の懸架装置。
  2. 前記第二結合手段は、前記クランク機構と前記支持部材との間に介装され且つ前記第三回転軸について回転するロッドを含む、請求項１に記載の自動車用の懸架装置。
  3. 前記第一クランク及び前記連接棒は、少なくとも６０°のさらなる角度を形成する長手軸をそれぞれ有する、請求項１又は２に記載の自動車用の懸架装置。
  4. ４つの懸架装置のそれぞれを介在して４つの車輪ハブを支持するフレームを含む自動車であって、それぞれの懸架装置は、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載され、当該自動車は、当該自動車のドライビング条件を決定するための複数のセンサと、該センサに接続され且つ該センサからの信号に応答して各懸架装置の前記動作手段を制御するための電子中央制御装置とを含む、自動車。
  5. 各懸架装置の前記動作手段は、６Ｈｚ前後の制御周波数で制御される、請求項４に記載の自動車。
  6. 各懸架装置の前記動作手段は、３０Ｈｚ前後の制御周波数で制御される、請求項４に記載の自動車。
  7. 前記電子中央制御装置は、抗ロール作用を遂行するよう、各懸架装置の前記動作手段を制御する、請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の自動車。
  8. 前記電子中央制御装置は、抗ピッチ作用を遂行するよう、各懸架装置の前記動作手段を制御する、請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載の自動車。
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