JP6359708B2 - 高流量排気機構を有する車両用のサスペンション制御システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車車両のエアサスペンション・アッセンブリを制御するための空気制御システムに関する。より詳細には、高流量排気機構を有するエアサスペンション制御システムに関する。

自動車を含む種々の車両に使用される技術において、エアサスペンション・アッセンブリが知られている。エアサスペンション・アッセンブリは、典型的には、それぞれが車体と自動車車両のホイールの一つとを互いに連結させて、車体と該ホイールとの間の相対的な力を減衰させると共に、自動車車両の高さを調整するための複数の空気バネを有する。このようなエアサスペンション・アッセンブリの一例は、サムート(Sammut)らの特許文献１（米国特許第５，４６５，２０９号明細書）に開示されている。エアサスペンション・アッセンブリは、空気バネへの充填を行うためのコンプレッサを有し、更に、コンプレッサと空気バネとの間に配置され、コンプレッサから空気バネへの空気の流れを調整するよう制御器（コントローラ）によって制御される複数のバルブを有する。

従来のエアサスペンション・アッセンブリにはいくつかの課題が知られている。特に、従来のエアサスペンション・アッセンブリは、典型的には単一の速度でのみ車両を下げることができ、車両を正常に下げるには比較的長い時間がかかる。さらに、従来の空気制御システムは、比較的高価であり、大きく、設計が複雑である。したがって、このような空気制御システムに対する低コストでの改良の必要性がある。

本発明の一の面では、車体と複数のホイールとを有する車両用の空気制御システムを提供する。空気制御システムは、車体と複数のホイールのうちの一つと互いに連結させるための少なくとも一つの空気バネを有する。空気バネに充填を行うためのコンプレッサが設けられる。主エアライン（central air line）が、空気バネとコンプレッサとの間に配置され、空気バネとコンプレッサとに流体が通るよう接続される。少なくとも一つのバネエアラインが、主エアラインと空気バネとの間に延設される。少なくとも一つのサスペンションバルブが、空気バネと主エアラインとの間の空気の流れを選択的に可能とし禁止するように、バネエアラインに沿って配置される。少なくとも一つの補助エアラインが、バネエアラインと主エアラインの間に延設される。少なくとも一つの高流量排気バルブが、バネエアラインと主エアラインとの間の空気の流れを選択的に可能とし禁止するように、補助エアラインに沿って配置される。少なくとも一つの分離チェックバルブ（isolation check valve）が、補助エアラインに沿って高流量排気バルブと直列に配置される。分離チェックバルブは、空気バネから主エアラインへの分離チェックバルブを通る空気の通過を可能にすると共に、主エアラインから空気バネへの分離チェックバルブを通る空気の通過を禁止する。空気制御システムは、コンプレッサからの圧縮空気を蓄積するためのリザーバタンクと、リザーバタンクと主エアラインとの間に延設されるリザーバエアラインと、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブと、を更に備える。リザーバエアラインは、第一ブランチと第二ブランチとに分かれ、リザーバエアラインの一部に沿って単一のエアラインへと合流する。第一リザーババルブは第一ブランチに沿って配置され、第二リザーババルブは第二ブランチに沿って配置される。第一リザーババルブおよび第二リザーババルブは互いに並列であり、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブのそれぞれは空気を通過させることができるオリフィスを有し、リザーババルブのそれぞれは、リザーバタンクと主エアラインとの間でリザーババルブの空気の通過を選択的に可能にしており、リザーババルブが開いているかリザーババルブが閉じているかに応じてリザーバタンクと主エアラインとの間で移送される空気の流量を変更できるよう、第一リザーババルブのオリフィスは、第二リザーババルブのオリフィスより小さい。

本発明の他の面では、車体と複数のホイールとを有する車両用空気制御システムを動作させる方法を提供する。方法は、車体と複数のホイールのうちの一つと互いに連結させるための少なくとも一つの空気バネと、空気バネに充填を行うためのコンプレッサと、空気バネとコンプレッサとの間に配置され、空気バネとコンプレッサとに流体が通るよう接続される主エアラインと、主エアラインと空気バネとの間に延設される少なくとも一つのバネエアラインと、バネエアラインに沿って延設され、開位置と閉位置との間を移動可能な少なくとも一つのサスペンションバルブと、設ける工程を含む。サスペンションバルブが開位置にある時、サスペンションバルブは、空気バネと主エアラインとの間の空気の通過を可能にする。サスペンションバルブが閉位置にある時、サスペンションバルブは、空気バネと主エアラインとの間の空気の通過を禁止する。さらに、方法は、バネエアラインと主エアラインの間に延設される少なくとも一つの補助エアラインと、補助エアラインに沿って延設され、開位置と閉位置との間を移動可能である少なくとも一つの高流量排気バルブと、を設ける工程を含む。高流量排気バルブが開位置にある時、高流量排気バルブは、バネエアラインと主エアラインとの間の空気の通過を可能にする。高流量排気バルブが閉位置にある時、高流量排気バルブは、バネエアラインと主エアラインとの間の空気の通過を禁止する。また、方法は、補助エアラインに沿って高流量排気バルブと直列に配置される少なくとも一つの分離チェックバルブを設ける工程を含む。分離チェックバルブは、空気バネから主エアラインへの分離チェックバルブを通る空気の通過を可能にすると共に、主エアラインから空気バネへの分離チェックバルブを通る空気の通過を禁止する。また、方法は、空気を、空気バネからサスペンションバルブと高流量排気バルブとを通って主エアラインへと、サスペンションバルブのみを通過するより速い流量で通過させることを可能にするため、サスペンションバルブおよび高流量排気バルブをそれらの開位置に配置する工程を含む。方法は、コンプレッサからの圧縮空気を蓄積するためのリザーバタンクを設ける工程と、リザーバタンクと主エアラインとの間に延設されるリザーバエアラインを設ける工程と、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブを設ける工程と、を更に含む。リザーバエアラインは、第一ブランチと第二ブランチとに分かれ、リザーバエアラインの一部に沿って単一のエアラインへと合流する。第一リザーババルブは第一ブランチに沿って配置され、第二リザーババルブは第二ブランチに沿って配置される。第一リザーババルブおよび第二リザーババルブは互いに並列であり、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブのそれぞれは空気を通過させることができるオリフィスを有し、リザーババルブのそれぞれは、リザーバタンクと主エアラインとの間でリザーババルブの空気の通過を選択的に可能にしており、リザーババルブが開いているかリザーババルブが閉じているかに応じてリザーバタンクと主エアラインとの間で移送される空気の流量を変更できるよう、第一リザーババルブのオリフィスは、第二リザーババルブのオリフィスより小さい。

サスペンションバルブと高流量排気バルブと分離チェックバルブとにより、本願に係る制御システムには、１）サスペンションバルブのみから空気の流出を可能にする低速オプションと、２）サスペンションバルブと高流量排気バルブと分離チェックバルブとから空気の流出を可能にする高速オプションと、の二つの排気速度を提供できる利点がある。さらに、サスペンションバルブ、高流量排気バルブおよび／又は分離チェックバルブのオリフィス・サイズを変更可能として空気の流れに影響を与えることができ、これにより、吸込速度と排気速度との比を調整できる利点がある。

また、本願に係る空気制御システムは、設計が簡単で、コンパクトで、安価に製造できるという利点がある。

本発明の他の利点は、添付図面を参照した以下の詳細な説明からより良く理解され、明らかとなろう。

各空気バネ用の一ペアの並列サスペンションバルブを有する空気制御システムの第一実施形態の概略図である。 各空気バネに接続されるペアのチェックバルブと高流量急速排気バルブとを有する空気制御システムの第二実施形態の概略図である。 高流量急速排気バルブと対応するチェックバルブとの、加圧状況（pressure-in scenario）におけるバルブ動作を示す側面図である。 高流量急速排気バルブと対応するチェックバルブとの、排気状況（exhaust-out scenario）におけるバルブ動作を示す側面図である。 高流量急速排気バルブとチェックバルブが組み込まれたマニホールドブロックの部分的な斜視図である。 図５の高流量急速排気バルブとチェックバルブとの拡大図である。 開示の一面に係る、一体化された電子コントローラと空気圧（pneumatic）ブロックの斜視図である。 並列サスペンションバルブが組み込まれたコントローラ・空気圧ブロックの側面図である。 図７のコントローラ・空気圧ブロックの上面図である。 高流量急速排気バルブとチェックバルブが組み込まれたコントローラ・空気圧ブロックの側面図である。 図９のコントローラ・空気圧ブロックの上面図である。 第一リザーババルブからコンプレッサに空気を送出する一ペアのブーストチェックバルブを有する空気制御システムの第三実施形態の概略図である。

図を参照して、車体と複数のホイールとを有する車両のエアサスペンション・アッセンブリを制御する空気制御システム２０，１２０，２２０の概略を説明する。実施形態においては、本願に係る空気制御システム２０，１２０，２２０を四輪自動車に使用する場合について記載する。しかしながら、あらゆる数のホイールを有する他の車両、限定するものではないが、モーターサイクルやオール・テライン・ビークル（全地形対応車）を含む他の車両にも用いることができることは理解されよう。

図１、図２および図１１からよく分かる通り、空気制御システム２０，１２０，２２０は四つの空気バネ（air spring）２２に接続される。空気バネ２２のそれぞれは、車体と車両のホイールの一つとを互いに連結され、車体と車両のホイールとの間の相対的な力を減衰させると共に、車両を所望の高さへと上下させる。

一般的に、空気制御システム２０は、空気バネ２２に充填するために圧縮空気（エア）を供給するコンプレッサ２４と、空気バネ２２の充填および排気を制御するための複数のバルブ２８，３０，３１，３２，３３，３４，３９，７３，７５を有するマニホールドブロック２６と、体積が圧縮された空気を収容するためのリザーバタンク（reservoir tank）３８と、空気制御システム２０における空気の含水率を低減するためのドライヤー４０と、空気バネ２２における圧力を決定するための圧力センサ４２と、空気制御システム２０による空気バネ２２の充填又は排気を制御するための電子制御ユニット４４と、を備える。空気制御システム２０の高さを変更する能力は、荷重が変化しても車両乗車高さを維持する機能、燃費向上のために急速に車両を下げる機能、車両への乗降を容易にするために車両を下げる機能、および車両の横方向の荷重変化を補償するために車両のそれぞれの側の高さを調整する機能を実行するよう用いることができる。

コンプレッサ２４は、コンプレッサ２４へと空気を取り込む空気入口４６と、空気入口４６を通じて空気を吸い込むためのモータ４８と、を有する。また、コンプレッサ２４は、コンプレッサ２４をリザーバタンク３８およびマニホールドブロック２６に流体が通るように接続し、これらに空気を供給するための一次出口５０を有する。さらに、コンプレッサ２４は、空気制御システム２０からの空気を排出するための第一排気出口５２を有する。空気吸込／排気バルブ２８は、第一排気出口５２に配置され、電子制御ユニット４４に電気的に接続され、空気入口４６および排気出口５２の空気の通過を禁止し可能にするよう、第一排気バルブ２８を選択的に開閉する。また、第二排気バルブ２９がコンプレッサ２４に配置される。なお、さらなる排気バルブを、本願システム２０の他の位置に配置できることを記載しておく。

マニホールドブロック２６は、空気バネ２２と、コンプレッサ２４と、ドライヤー４０と、リザーバタンク３８と、を流体が通るよう接続している。マニホールドブロック２６は、コンプレッサ入口ポート５４を有する。図６〜図１０に示す通り、入口ポート５４は、不使用時に保護するためのキャップ５５を有することもできる。図１、図２および図１１を参照して、ベースエアライン５６が、マニホールドブロック２６とコンプレッサ２４との間で空気を移送するために、コンプレッサ一次出口５０とマニホールドブロック２６のコンプレッサ入口ポート５４との間に延設される。さらに、主エアライン（central airline）６３が、マニホールドブロック２６の内側に配置されると共に、入口ポート５４に接続されており、これにより、ベースエアライン５６と流体が通るように接続される。

マニホールドブロック２６は、それぞれが主エアライン６３に流体が通るように接続される四つのサスペンションポート５８を更に有する。複数のバネエアライン６０が、それぞれ、主エアライン６３と空気バネ２２の一つとの間に延設される。バネエアライン６０のそれぞれは、マニホールドブロック２６の内部に配置され、主エアライン６３からサスペンションポート５８に延設される第一部と、マニホールドブロック２６の外部に配置され、サスペンションポート５８から空気バネ２２の一つに延設される第二部と、を有する。マニホールドブロック２６は、それぞれがバネエアライン６０の一つに沿っており、マニホールドブロック２６とそれぞれの空気バネ２２との間の空気の移送を禁止し可能にする複数のサスペンションバルブ３０を更に有する。サスペンションバルブ３０はそれぞれ、開位置と閉位置との間で選択的に移動されるよう、電気的に電子制御ユニット４４に接続される。より具体的には、サスペンションバルブ３０が開位置にある時、それぞれのサスペンションバルブ３０は、空気バネ２２と主エアライン６３との間の空気の通過を可能にし、サスペンションバルブ３０が閉位置にあるとき、それぞれのサスペンションバルブ３０は、空気バネ２２と主エアライン６３との間の空気の通過を禁止する。

リザーバタンク３８は、コンプレッサ２４からの、空気バネ２２に分配される圧縮空気を貯蔵する。リザーバタンク３８内の圧縮空気の蓄積エネルギーにより、空気制御システム２０は、それぞれのホイールの高さを独立して調整することができ、リザーバタンク３８が無い場合に比べてはるかに素早く車両を上昇させることができる。マニホールドブロック２６は、主エアライン６３に流体が通るように接続されるリザーバポート６４を有する。リザーバエアライン６６は、マニホールドブロック２６とリザーバタンク３８との間の空気の移送のためにリザーバタンク３８から主エアライン６３へと延設される。リザーバエアライン６６は、マニホールドブロック２６の内部の主エアライン６３とリザーバポート６４との間で配置される内部部分と、マニホールドブロック２６の外部のリザーバポート６４とリザーバタンク３８との間に配置される外部区分と、を有する。

マニホールドブロック２６は、第一リザーババルブ３２と第二リザーババルブ３４とを更に有する。第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４のそれぞれは、マニホールドブロック２６とリザーバとの間の空気の移送を選択的に禁止し可能にするよう、リザーバエアライン６６に沿って、マニホールドブロック２６の内部に、リザーバポート６４と直列に配置される。第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４はそれぞれ、第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４を選択的に開閉するため、電気的に電子制御ユニット４４に接続される。

第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４は互いに並列に配置されており、第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４の一方又は両方が任意の時間に閉じることができる。より具体的には、リザーバエアライン６６は、第一ブランチ６９と第二ブランチ７４とに分かれ、リザーバエアライン６６の一部に沿って合流する。第一リザーババルブ３２は第一ブランチ６９に沿って配置される。また、第二リザーババルブ３４は第二ブランチ７４に沿って配置される。

第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４は、それぞれ、空気が通過するオリフィスを有する。第一リザーババルブ３２のオリフィスのサイズは、第二リザーババルブ３４のオリフィスより小さい。リザーババルブ３２，３４のオリフィスのサイズは、リザーバタンク３８とマニホールドブロック２６との間で異なる流速を提供するよう変更できる。一ペアのリザーババルブ３２，３４により、リザーババルブ３２，３４を通って移送される空気には、１）第一リザーババルブ３２および第二リザーババルブ３４が開いている時の最大フローと、２）第一リザーババルブ３２が開いており他方が閉じている時の第一リザーババルブ中間フローと、３）第二リザーババルブ３４が開いており他方が閉じている時の第二リザーババルブ中間フローと、の三つの異なるフロー速度を提供できる。なお、ある動作条件では、より高速又はより低速で空気バネ２２に充填を行うため、異なるフロー速度を用いて空気バネ２２へと空気を流すことが望ましい場合があることを記載しておく。

本願発明に対して、従来技術の空気制御システムは、典型的には単一のリザーババルブのみを有する。そのような従来技術の空気制御システムのバルブは、典型的にはポペットタイプであり、漏れを防止するためにシール領域に配置されるエラストマー要素を有する。そのような従来技術のポペットバルブは、エアリニアタイプのバルブ(air linear type valves)ではないため、最大のフローに対応して完全に開くか、ゼロ・フローに対応して完全に閉じるかのいずれかである。

ブーストエアライン８３が、リザーバエアライン６６とコンプレッサ２４の二次入口８１との間に延設される。図１に示す通り、リザーバタンク３８およびコンプレッサ２４を選択的に直接接続するため、マニホールドブロック２６にブーストエアライン８３に沿ってブーストバルブ３９を配置することができる。ブーストポート６５を、ブーストエアライン８３をマニホールドブロック２６に接続するために、マニホールドブロック２６に形成することができる。ブーストバルブ３９を選択的に開閉するため、ブーストバルブ３９を電気的に電子制御ユニット４４に接続することができる。なお、マニホールドブロック２６を排気させることなくコンプレッサ２４の起動トルクを低減するよう、ブーストバルブ３９を利用できることを記載しておく。

図１１に示す実施形態に例示する通り、リザーバタンク３８からコンプレッサ２４への空気の通過を可能にすると共に、コンプレッサ２４からリザーバタンク３８への空気の通過を禁止する第一ブーストチェックバルブ７３を、ブーストエアライン８３に沿って配置することもできる。さらに、第二ブーストチェックバルブ７５を、リザーバエアライン６６に沿って、第一リザーババルブ３２と主エアライン６３との間に配置することもできる。第二ブーストチェックバルブ７５は、空気のリザーバタンク３８から主エアライン６３への第二ブーストチェックバルブ７５の通過を可能にし、空気の主エアライン６３から第一リザーババルブ３２への第二ブーストチェックバルブ７５の通過を禁止する。なお、第一ブーストチェックバルブ７３と第二ブーストチェックバルブ７５とを組み込むことにより、より小さいオリフィスを有する第一リザーババルブ３２を、ブースティングバルブ（boosting valve）として機能させることができることを記載しておく。これにより、コンプレッサ２４内の別のブースティングバルブを不要とすることができ、したがって、そのブースティングバルブおよび関連する配線に関係するコストを低減することができる。さらに、第一ブーストチェックバルブ７３および第二ブーストチェックバルブ７５は、構成が簡単でコンパクトであるので、マニホールドブロック２６に容易に適合させることができる。

図１、図２および図１１に示す通り、ドライヤー４０は、マニホールドブロック２６の外部のコンプレッサ入口ポート５４と直列に配置される。ドライヤー４０は、リザーバタンク３８および空気バネ２２に入る前に、ベースエアライン５６を通ってマニホールドブロック２６に移送される空気の水分を低減する。水分はこのような加圧システムの共通の問題である。大気中の水蒸気はユニット内部で凝縮し、腐食や、寒冷気候条件におけるコンポーネントの凍結に対する懸念が生じる場合があるからである。ドライヤー４０は、ベースエアライン５６を通って移送されるシステム内の余分な水分を吸収するよう内部に配置される乾燥剤を有する。空気がコンプレッサ２４から離れる方向にドライヤー４０を通過する時、乾燥剤の含水率は増加し、空気がコンプレッサ２４に向かう方向にドライヤー４０を通過する時、乾燥剤の含水率は減少する。

コンプレッサ２４、リザーバタンク３８および／又は空気バネ２２における圧力を測定するために圧力センサ４２がマニホールドブロック２６に配置される。空気バネ２２のそれぞれ又はリザーバの、個々の測定値を取得するために、マニホールドブロック２６は排気され、次に、対象となる装置のサスペンションバルブ３０，３２，３４が瞬間的に開かれ、これにより、対象となる装置に対応する圧力を測定できる。このようにして、コンプレッサ２４、リザーバタンク３８、サスペンションバルブ３０，３２，３４が適切に動作していることを確認するために圧力センサ４２を利用できることを記載しておく。

ドライヤー制御バルブ３６は、コンプレッサ入口ポート５４に直列に配置される。ドライヤー制御バルブ３６を選択的に開閉するよう、ドライヤー制御バルブ３６が電気的に電子制御ユニット４４に接続される。ほとんどの状況において、ドライヤー制御バルブ３６は、空気がマニホールドブロック２６に入る方向にも出ていく方向にも流れることができるよう、開けたままにされる。しかしながら、個々の圧力測定値が、リザーバタンク３８、又は空気バネ２２のいずれかとの組み合わせに必要な場合、ドライヤー制御バルブ３６は、他の空気バネ２２およびリザーバタンク３８と共に閉じられ、これにより、マニホールドブロック２６からドライヤー内部容量を分離している。マニホールドブロック２６は大部分が部品を互いに接続する小さいドリル穴から構成されるので、ドライヤー制御バルブ３６を閉じた状態では、マニホールドブロック２６、ドライヤー４０およびベースエアライン５６の内部容量に対して、圧力センサ４２が受ける空気量はほとんどない。このため、特定の装置の圧力測定値を、ほとんど瞬時にそして空気量をほとんど失うことなく安定させることができ、はるかに高速かつ効率的に測定を行うことができる。したがって、ドライヤー制御バルブ３６を設けることにより、圧力測定値を得る速度および効率が向上する。

空気のドライヤー４０が必要とする蒸発の効果のために、典型的な空気制御システムは比較的高い排出流量を必要とする。さらに、前部から後部まで車両を均等に下げるために、任意の時間で、一のアクスル（single axle）の排気を行う必要がある。高い排出流量を提供するためには、大容量で、低コストのポペット・ソレノイドバルブをサスペンションバルブ３０に利用できると認識されていた。しかしながら、これらのサスペンションバルブ３０は、物理的サイズに制限があり、そのため空気の流れが制限される。また、バルブ・ポペットで受ける圧力差のため、高圧によって生じるその後の力の不均衡を低減するためにより小さいオリフィス受け部を組み込む必要があるので、システムの圧力が増加するにつれて、空気の流れはよりいっそう制限される。オプションとして、より大きなバルブおよびコイルの開発がある。しかしながら、大規模に連続的な生産方法で既に生産されている低コストのバルブを追加的に少数用いている場合と比べて、エンジニアリング資源、設備および工作機械のコストに対する投資は、小規模な量の用途には高額になり過ぎる場合がある。

図１からよく分かる通り、高い排出流量を実現する一つの方法は、それぞれの空気バネ２２の並列回路に、一ペアのポペット型のサスペンションバルブ３０を組み込むことにある。並列にサスペンションバルブ３０を用いることには、オリフィス・サイズが同じでなくてもよいという利点がある。特に、オリフィス・サイズがより小さなサスペンションバルブ３０は、上述の通り、高圧でも開くことができるが、もちろん流量が小さい。サスペンションバルブ３０が並列であり、一方のサスペンションバルブ３０のオリフィスが他方より小さい場合、より小さいオリフィスのバルブがまず作動し、両方のサスペンションバルブ３０の圧力平衡が達成されて、大きいバルブ３０がバネ荷重で開くことができる。

さらに図１に示す通り、四輪の空気制御システム２０において、並列にサスペンションバルブ３０を導入する際、四つの（車両のそれぞれのサスペンション角部当たり一つの）サスペンションバルブ３０を追加する。車両を上昇させる時下降させる時の両方で高流速が必要とされるシステムに対して、これは非常にコスト効率が高い解決策である。しかし、多くの場合、車両の仕様では、車両を下げる時にのみ高流速が求められる。そのため、両方向でより高速のフローを実現できるよう、四つのコーナー全てに並列のサスペンションバルブ３０を導入することは、仕様の要求を越えるものであり、空気圧（ニューマチック）ブロック２６のサイズおよび重量が増加する。

他の解決策を図２〜図６および図９〜図１１に示す。この実施形態では、一つの、オリフィスの大きな高流量排気バルブ３１を、二つの分離チェックバルブ３３を追加することでそれぞれの空気バネ２２の制御回路に導入することができる。図３〜図４からよく分かる通り、車両を下げる時には高流量排気バルブ３１を通って流れることができるが、空気バネ２２に充填を行う時には順方向に流れるのを防止するよう、これらの分離チェックバルブ３３は構成される。言い換えれば、高流量排気バルブ３１と分離チェックバルブ３３とにより、追加的なフロー経路が提供され、トランスアクスル排出流量(trans-axle exhaust flow)が向上する。より具体的には、バネエアライン６０と主エアライン６３との間で延設され、サスペンションバルブ３０から空気バネ２２に向かって間隔を空けて位置している点でバネエアライン６０に接続される、補助エアライン６７，７５が配置される。高流量排気バルブ３１は、補助エアライン６７，７５に沿って配置される。さらに分離チェックバルブ３３が、補助エアライン６７，７５に沿って高流量排気バルブ３１と直列に配置される。本実施形態において、補助エアライン６７，７５は、主エアライン６３に接続されるベース部６７と、それぞれがベース部６７からバネエアライン６０の一つに延設される一ペアのウィング部７５と、を有する。また、高流量排気バルブ３１は、ベース部６７に沿って配置される。一ペアの分離チェックバルブ３３は、それぞれ、ウィング部７５の一方に沿って配置される。

高流量排気バルブ３１は、開位置と閉位置との間で可動である。より具体的には、高流量排気バルブ３１が開位置にある時、それぞれの高流量排気バルブ３１は、バネエアライン６０と主エアライン６３との間の空気の通過を可能にし、高流量排気バルブ３１が閉位置にある時、高流量排気バルブ３１は、バネエアライン６０と主エアライン６３との間の空気の通過を禁止する。

サスペンションバルブ３０と、高流量排気バルブ３１／分離チェックバルブ３３との両方が配置されているこの構成により、１）サスペンションバルブ３０のみから空気が流れ出ることができる排気速度と、２）サスペンションバルブ３０と、高流量排気バルブ３１／チェックバルブ３３との両方から空気が流れ出ることができる排気速度と、の二つの排気速度が提供できる。さらに、サスペンションバルブ３０、高流量排気バルブ３１および／又は分離チェックバルブ３３のオリフィス・サイズを変更して空気の流れに影響を与えることができる。したがって、吸込速度と排気速度との比を調整できる。

また、この構成により、ドライヤー４０の状態を保全しながら高速排気を提供できることを記載しておく。こうして、ドライヤー４０を破損することなく、車両を下げる速度を増速することができる。また、この構成により、開いた（オープン）リザーバ・システムの吸込速度および排気速度を、車両を上昇させる速度と下降させる速度とがほぼ等しい、閉じた（クローズド）システムと同様に機能させることができる。さらに、この構成により、ホイール間分離（ホイール・トゥ・ホイール・アイソレーション）を保持しながら排出流量を向上させることができる。

ほとんどの場合、一のアクスルにわたる横方向の圧力（サイド・トゥ・サイド・プレッシャー）は、同一又はほとんど同一となる傾向にあるから、（図２〜図６および図９〜図１１に示すように）それぞれのアクスルに一つの高流量排気バルブ３１を割り当てることは有用である。それぞれのアクスルに対して高流量排気バルブ３１を導入する他の理由は、下降プロセスにおいては、前部を下げる速度と後部を下げる速度とのバランスを保つことが必要とされることが多いことにある。このように、この構成は、独立したアクスル制御に完全に適合している。さらに、この構成では、アクスル・チェックバルブ設計およびそこから生じるリークレート（leak rate）により、横方向コーナー圧力（side-to-side corner pressure）をバランスできる利点がある。高いリークレートでは、数秒から数分のオーダーで素早く圧力が均等になるが、低いリークレートでは、数日かかる場合がある。さらに、本願の構成により、高圧側のアクスルの高速排気バルブ３１を調整することにより、両方のアクスルで車両を同時に下降させることができる。

高流量排気バルブ３１および分離チェックバルブ３３により、空気バネ２２に空気を流出入させる多様な膨張および収縮モードを提供する方法が実現される。膨張モードのみのコンプレッサでは、ブーストバルブ３９およびリザーババルブ３２，３４は閉位置に配置され、ドライヤー制御バルブ３６は開位置に配置される。このモードにおいて、空気は、コンプレッサ２４のみを介してマニホールドブロック２６に供給される。ブースト膨張モード（boost inlfation mode）のコンプレッサでは、ブーストバルブ３９は、ドライヤー制御バルブ３６と共に開位置に配置され、リザーババルブ３２，３４は、閉位置に配置される。このモードにおいては、コンプレッサ２４の起動トルクを低減するよう、空気は、リザーバタンク３８からコンプレッサ２４の二次入口８１へと通過することができ、また、空気はコンプレッサ２４からマニホールドブロック２６へと通過することができる。リザーバ膨張モードのコンプレッサでは、リザーババルブ３２，３４の一方又は両方がドライヤー制御バルブ３６と共に開位置に配置され、これにより、コンプレッサ２４およびリザーバタンク３８の両方でマニホールドブロック２６に空気を供給することができる。膨張モードのみのリザーバでは、ドライヤー制御バルブ３６を閉じることによりマニホールドブロック２６がコンプレッサ２４から分離され、リザーババルブ３２，３４の一方又は両方が開位置に配置され、空気がリザーバタンク３８のみからマニホールドブロック２６に入ることができる。

収縮モードのみの分離チェックバルブでは、高速排気バルブ３１は閉位置に配置され、これにより、空気バネ２２からサスペンションバルブ３０を通って空気が抜けることができる。高速排気収縮モードでは、高速排気バルブ３１は、所望のサスペンションバルブ３０と共に開位置に配置され、これにより、サスペンションバルブ３０のみが開位置に配置されている場合よりも速く、空気バネ２２から空気を排気することができる。

図５〜図６および図９〜図１０からよく分かる通り、前述の部品を、単一の空気圧（ニューマチック）ブロック２６により最適に構成することができる。利用しなければならないのは単一の空気圧ブロック２６のみであるので、追加コストを低減でき、安定した製造プロセスを実現できる。図示の通り、空気圧ブロック２６の実施形態においては、ポート５８，６４，６５，６７は全て単一の前面６９に配置され、全てのバルブ３０，３１，３２，３３およびセンサ４２は、反対側の単一の背面に配置されている。さらに、孔は全て直交方向に向けられており、取付け具の数および複雑性を低減することによって、機械加工コストおよび組立コストの両方を最小化することができる。さらに、単一の面６９上に全てポート５８，６４，６５，６７を配置することにより、組立設備においてユーザが空気圧接続（ニューマチック・コネクション）を容易に行うことができる。さらに、全てのバルブ３０，３１，３２，３３とセンサ４２とを単一の面上に配置することにより、一体化された電子コントローラを実現することができる。これは、複雑なワイヤリングハーネスによって連結される別々のバルブブロックとスタンド・アロンの電子コントローラとを用いる従来のユニットに比べて有用である。このように、他の領域において、本願設計を一体化された電子コントローラと空気圧ブロックとで実現することにより、著しいコスト低減および品質改良を達成できる。

さらに、本願の一体化された電子コントローラと空気圧ブロックとは非常に小さく、コンパクトである。図７〜図１０は、並列のサスペンションバルブ３０を有するシステム（図７〜図８）に対する、高流量の高速排気バルブ３１とチェックバルブ３３とを有するシステム（図９〜図１０）を利用した場合のサイズ低減を示している。二つの余分なサスペンションバルブ３０、余分なＥＣＵハードウェア、および余分なサスペンションバルブ３０を保持する追加のパッキング空間を省いたことにより、サイズをより小さくできる。これらの部品を利用する必要がないので、サイズの低減に加えて、コストも低減できる。

図１および図２に示す実施形態では、充填バルブ５９をマニホールドブロック２６に配置することができ、必要に応じて外気をマニホールドブロック２６に引き込むため、流体が通るよう主エアライン６３に接続される。あるいは、図１１に示す通り、必要に応じて外気をリザーバタンク３８に引き込むため、充填バルブ６１をリザーバタンク３８に配置することもできる。

もちろん、本発明に多くの変形および変更を上記の教示に基づいて行うことができ、詳細な説明以外にも添付の特許請求の範囲内で実現できる。上記の記載は、本発明の新規性が有用となるあらゆる組み合わせにわたることは理解されよう。装置の請求項における語「前記」の使用は、それが前出されていて、その請求項又はその請求項が従属する請求項の範囲に含まれていることを意味する明確な引用である。「前記」を使用していないものでも、その請求項又はその請求項が従属する請求項の範囲に含まれている場合もある。

２０，１２０，２２０ 空気制御システム
２２ 空気バネ
２４ コンプレッサ
２６ マニホールドブロック
２８ 第一排気バルブ
２９ 第二排気バルブ
３０ サスペンションバルブ
３１ 高流量排気バルブ
３２ 第一リザーババルブ
３３ 分離チェックバルブ
３４ 第二リザーババルブ
３６ ドライヤー制御バルブ
３８ リザーバタンク
３９ ブースタバルブ
４０ ドライヤー
４２ 圧力センサ
４４ 電子制御ユニット
４６ 空気入口
４８ モータ
５０ 一次出口
５２ 第一排気出口
５４ コンプレッサ入口ポート
５５ キャップ
５６ ベースエアライン
５８ サスペンションポート
６０ バネエアライン
６１ 充填バルブ
６３ 主エアライン
６４ リザーバポート
６５ ブーストポート
６７ ベース部（補助エアライン）
６９ 第一ブランチ
７３ 第一ブーストチェックバルブ
７４ 第二ブランチ
７５ 第二ブーストチェックバルブ
８１ 二次入口
８３ ブーストエアライン

米国特許第５，４６５，２０９号明細書

Claims (14)

1. 車体と複数のホイールとを有する車両用の空気制御システムであって、
   前記車体と前記複数のホイールのうちの一つと互いに連結させるための少なくとも一つの空気バネと、
   前記空気バネに充填を行うためのコンプレッサと、
   前記空気バネと前記コンプレッサとの間に配置され、前記空気バネと前記コンプレッサとに流体が通るように接続される主エアラインと、
   前記主エアラインと前記空気バネとの間に延設される少なくとも一つのバネエアラインと、
   前記空気バネと前記主エアラインとの間の空気の流れを選択的に可能とし禁止するように、前記バネエアラインに沿って配置される少なくとも一つのサスペンションバルブと、
   前記バネエアラインと前記主エアラインの間に延設される少なくとも一つの補助エアラインと、
   前記バネエアラインと前記主エアラインとの間の空気の流れを選択的に可能とし禁止するように、前記補助エアラインに沿って配置される少なくとも一つの高流量排気バルブと、
   前記補助エアラインに沿って前記高流量排気バルブと直列に配置される少なくとも一つの分離チェックバルブであって、前記空気バネから前記主エアラインへの前記分離チェックバルブを通る空気の通過を可能にすると共に、前記主エアラインから前記空気バネへの前記分離チェックバルブを通る空気の通過を禁止する分離チェックバルブと、
   を備える空気制御システムであって、
   前記コンプレッサからの圧縮空気を蓄積するためのリザーバタンクと、
   前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間に延設されるリザーバエアラインであって、前記リザーバエアラインが第一ブランチと第二ブランチとに分かれ、前記リザーバエアラインの一部に沿って単一のエアラインへと合流するリザーバエアラインと、
   前記第一ブランチに沿って配置される第一リザーババルブ、および、前記第二ブランチに沿って配置される第二リザーババルブであって、前記第一リザーババルブおよび前記第二リザーババルブは互いに並列であり、前記第一リザーババルブおよび前記第二リザーババルブのそれぞれは空気を通過させることができるオリフィスを有し、前記リザーババルブのそれぞれは、前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間で前記リザーババルブの空気の通過を選択的に可能にしており、前記リザーババルブが開いているか前記リザーババルブが閉じているかに応じて前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間で移送される空気の流量を変更できるよう、前記第一リザーババルブの前記オリフィスは、前記第二リザーババルブの前記オリフィスより小さい、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブと、
   を更に備える空気制御システム。
2. 前記補助エアラインは、前記サスペンションバルブから前記空気バネに向かって間隔を空けて位置している点で前記バネエアラインに接続される、
   請求項１に記載の空気制御システム。
3. 前記少なくとも一つの空気バネは、一ペアの空気バネを含み、
   前記少なくとも一つのバネエアラインは、それぞれが前記主エアラインと前記空気バネの一つとの間に延設される一ペアのバネエアラインを含み、
   前記少なくとも一つのサスペンションバルブは、それぞれが前記バネエアラインの一つに沿って配置される一ペアのサスペンションバルブを含み、
   前記少なくとも一つの補助エアラインは、前記主エアラインに接続されるベース部と、それぞれが前記ベース部から前記バネエアラインの一つに延設される一ペアのウィング部と、を含み、
   前記高流量排気バルブは前記ベース部に沿って配置される、
   請求項１又は２に記載の空気制御システム。
4. 前記少なくとも一つの分離チェックバルブは、それぞれが前記ウィング部の一つに沿って配置される一ペアの分離チェックバルブを含む、
   請求項３に記載の空気制御システム。
5. ブーストエアラインが、前記リザーバエアラインと前記コンプレッサとの間に延設され、前記リザーバタンクからの空気の前記コンプレッサへの通過を可能にしており、
   空気制御システムは、
   前記ブーストエアラインに沿って配置され、前記リザーバタンクから前記コンプレッサへの空気の通過を可能にすると共に前記コンプレッサから前記リザーバタンクへの空気の通過を禁止する第一ブーストチェックバルブと、
   前記リザーバエアラインに沿って、前記第一リザーババルブと前記主エアラインとの間に配置される第二ブーストチェックバルブであって、前記リザーバタンクから前記主エアラインへの空気の前記第二ブーストチェックバルブの通過を可能にすると共に前記主エアラインから前記第一リザーババルブへの空気の前記第二ブーストチェックバルブの通過を禁止する第二ブーストチェックバルブと、
   を更に備える、
   請求項１に記載の空気制御システム。
6. 前記主エアラインと、前記サスペンションバルブと、前記高流量排気バルブと、前記少なくとも一つの分離チェックバルブと、を含むマニホールドブロックを更に有し、
   前記マニホールドブロックは、前記バネエアラインに流体が通るように接続される入口ポートと、前記バネエアラインと流体が通るように接続される少なくとも一つのサスペンションポートと、を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の空気制御システム。
7. 前記マニホールドブロックは、互いに反対側にある前面および背面を有し、
   前記入口ポートと前記サスペンションポートとは、前記前面に配置されており、
   前記サスペンションバルブと前記高流量排気バルブと前記分離チェックバルブとは、前記背面に配置される、
   請求項６に記載の空気制御システム。
8. 前記サスペンションバルブは、前記マニホールドブロックに、前記サスペンションポートと共にエアラインに配置される、
   請求項７に記載の空気制御システム。
9. 前記マニホールドブロックに配置されると共に、前記少なくとも一つの空気バネの圧力を読み取るために前記主エアラインに接続される圧力センサを更に有し、
   前記マニホールドブロックは、前記主エアラインに流体が通るように接続されるコンプレッサ入口ポートを有し、
   ベースエアラインは、前記コンプレッサを前記コンプレッサ入口ポートに流体が通るように接続しており、
   ドライヤーが、前記コンプレッサから前記マニホールドブロックに移送される空気から水分を除去するために、前記マニホールドブロックの外側で前記コンプレッサ入口ポートと直列に配置されており、
   空気制御システムは、前記マニホールドブロックの外側で前記コンプレッサ入口ポートと直列に配置されて前記マニホールドブロックの容量を前記ドライヤーおよび前記コンプレッサから分離可能にするドライヤー制御バルブを更に有する
   請求項７に記載の空気制御システム。
10. 前記サスペンションバルブと、前記高流量排気バルブと、前記分離チェックバルブと、に電気的に接続され、前記サスペンションバルブと、前記高流量排気バルブと、前記分離チェックバルブと、を開閉可能であるコントローラを更に有する、
    請求項７に記載の空気制御システム。
11. 前記コントローラは前記マニホールドブロックに組み込まれている、
    請求項１０に記載の空気制御システム。
12. 車体と複数のホイールとを有する車両用の空気制御システムを動作させる方法であって、
    前記車体と前記複数のホイールのうちの一つと互いに連結させるための少なくとも一つの空気バネを設ける工程と、
    前記空気バネに充填を行うためのコンプレッサを設ける工程と、
    前記空気バネと前記コンプレッサとの間に配置され、前記空気バネと前記コンプレッサとに流体が通るように接続される主エアラインを設ける工程と、
    前記主エアラインと前記空気バネとの間に延設される少なくとも一つのバネエアラインを設ける工程と、
    前記バネエアラインに沿って配置され、開位置と閉位置との間で可動である少なくとも一つのサスペンションバルブを設ける工程であって、前記サスペンションバルブが開位置にある時、前記サスペンションバルブは前記空気バネと前記主エアラインとの間の空気の通過を可能にし、前記サスペンションバルブが閉位置にあるとき、前記サスペンションバルブは前記空気バネと前記主エアラインとの間の空気の通過を禁止する工程と、
    前記バネエアラインと前記主エアラインの間に延設される少なくとも一つの補助エアラインを設ける工程と、
    前記補助エアラインに沿って配置され、開位置と閉位置との間で可動である少なくとも一つの高流量排気バルブを設ける工程であって、前記高流量排気バルブが開位置にある時、前記高流量排気バルブは前記バネエアラインと前記主エアラインとの間の空気の通過を可能にし、前記高流量排気バルブが閉位置にある時、前記高流量排気バルブは前記バネエアラインと前記主エアラインとの間の空気の通過を禁止する工程と、
    前記補助エアラインに沿って前記高流量排気バルブと直列に配置される少なくとも一つの分離チェックバルブであって、前記空気バネから前記主エアラインへの前記分離チェックバルブを通る空気の通過を可能にすると共に、前記主エアラインから前記空気バネへの前記分離チェックバルブを通る空気の通過を禁止する前記分離チェックバルブを設ける工程と、
    前記サスペンションバルブを開位置に、前記高流量排気バルブを開位置に配置し、前記空気バネから前記サスペンションバルブと前記高流量排気バルブとを通って前記主エアラインへと、前記サスペンションバルブのみを通過するより速い流量で、空気を通過させることを可能にする工程と、
    を備える方法であって、
    前記コンプレッサからの圧縮空気を蓄積するためのリザーバタンクを設ける工程と、
    前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間に延設されるリザーバエアラインを設ける工程であって、前記リザーバエアラインが第一ブランチと第二ブランチとに分かれ、前記リザーバエアラインの一部に沿って単一のエアラインへと合流するリザーバエアラインを設ける工程と、
    前記第一ブランチに沿って配置される第一リザーババルブ、および、前記第二ブランチに沿って配置される第二リザーババルブを設ける工程であって、前記第一リザーババルブおよび前記第二リザーババルブは互いに並列であり、前記第一リザーババルブおよび前記第二リザーババルブのそれぞれは空気を通過させることができるオリフィスを有し、前記リザーババルブのそれぞれは、前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間で前記リザーババルブの空気の通過を選択的に可能にしており、前記リザーババルブが開いているか前記リザーババルブが閉じているかに応じて前記リザーバタンクと前記主エアラインとの間で移送される空気の流量を変更できるよう、前記第一リザーババルブの前記オリフィスは、前記第二リザーババルブの前記オリフィスより小さい、第一リザーババルブおよび第二リザーババルブを設ける工程と、
    を更に備える方法。
13. 前記空気制御システムは、前記主エアラインと、前記サスペンションバルブと、前記高流量排気バルブと、前記少なくとも一つの分離チェックバルブと、圧力センサ、とを含むマニホールドブロックを更に有し、
    前記圧力センサは、前記マニホールドブロックおよび前記空気バネの圧力を読み取るために前記主エアラインに接続される、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記マニホールドブロックは、前記主エアラインに流体が通るように接続されるコンプレッサ入口ポートを有し、
    ベースエアラインが、前記コンプレッサを前記コンプレッサ入口ポートに流体が通るように接続されており、
    ドライヤーが、前記コンプレッサから前記マニホールドブロックに移送される空気から水分を除去するために、前記マニホールドブロックの外側で前記コンプレッサ入口ポートと直列に配置されており、
    ドライヤー制御バルブが前記マニホールドブロックの外側で前記コンプレッサ入口ポートと直列に配置され、開位置と閉位置との間を可動であり、前記ドライヤー制御バルブは、開位置において前記コンプレッサと前記マニホールドブロックの間の空気の通過を可能にし、前記ドライヤー制御バルブは、前記ドライヤーを流体が通らないように前記マニホールドブロックから分離する閉位置において、前記コンプレッサと前記マニホールドブロックの間の空気の通過を禁止し、
    方法は、前記ドライヤー制御バルブを閉じ、前記ドライヤーから分離された状態で前記マニホールドブロックの圧力測定値を取得するために前記圧力センサを用いて前記主エアラインの圧力測定値を取得する工程、を更に備える、
    請求項１３に記載の方法。
    

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