JPH05503481A - 緩衝装置内のピストンの移動量を測定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 緩衝装置内のピストンの移動量を測定する方法と装置技術分野 本発明は、一般に、機械的な衝撃を受ける自動車および機械のための懸架装置に 関し、殊に緩衝装置内のピストンの移動量を」り定する方法と装置に関する。

背景技術 緩衝装置は、走行中に生ずる好ましくない振動を吸収するために、自動車懸架装 置に関連して使用される。望ましくない振動を減衰させるために、緩衝装置は一 般に、自動車の車体と￥架装置の間に連結される。ピストン組立体は、緩衝装置 内に位置し、ピストン棒を介して自動車の車体に連結される。ピストン組立体は 、緩衝装置が圧縮され、または伸長される時、動作室の中の減衰流体の流れを制 限することかできるので、緩衝装置は懸架装置から車体に伝達される振動を「円 滑（ｔＪまたは「減衰」させる減衰力を与えることができる。

動作室内の減衰流体の流れか制約される度合が大きいほど、緩衝装置によって与 えられる減衰力が大きくなる。よって、動作室内の減衰流体の流れが比較的に制 約されない時、「柔らか」な圧縮および跳ね戻り行程が生ずる。対照的に、動作 室内の減衰流体の流れの制約か増す時、「硬い」圧縮および跳ね戻り行程が生ず る。

緩衝装置か与えるべき減衰特性を選択するにあたり、３個の車輌性能特性、つま り乗り心地、車輛操縦性および路面把握能力、がしばしば考慮される。乗り心地 は、しばしば、座席、タイヤのバネ定数および緩衝装置の減衰能力とならんで、 車輌の主要バネのバネ定数の関数である。操縦性は、車輌姿勢（すなわち、横揺 れ、縦揺れ、および偏揺れ）の変動に関する。最適な車輌操縦性を得るためには 、曲り、加速、減速の間に、車輌姿勢の過度に急激な変動を避けるために、比較 的大きな減衰力を必要とする。路面把握能力は、概してタイヤと地面の間の接触 量の関数である。路面把握能力を最適にするためには、不整表面を走行中に、車 輪と路面との接触があまり長時間欠われることのないように、大きな減衰力が必 要になる。

異なる走行特性は、緩衝装置の与える減衰量に左右されるから、緩衝装置によっ て発生する減衰力の量が調整自在である緩衝装置を有することがしばしば望まれ る。緩衝装置の減衰特性を選択的に変更するための一方法が欧州特願第０１８６ 　９０８　Ａ２号明細書に開示される。欧州特願第０　１８６　９０８　Ａ２号 において、表面の輪郭を判定するために、コントローラが自動車の車体と前輪の 間の距離を検知する。つぎに、後輪緩衝装置が所要の量の減衰力を与えることか できるように、後輪緩衝装置の各々の中の回転弁が調整される。

緩衝装置の減衰特性を選択的に変化させるもう一つの方法は、ＰＣＴ国際公報第 Ｗ０　８８１０６９８３号明細書に開示される。ＰＣＴ国際公報第ＷＯ３８１０ ６９８３号において、緩衝装置の減衰特性を制御する弁ディスクに隣接する圧力 室の中への減衰流体の流れを制御するソレノイドを緩衝装置が有する。ソレノイ ドのプランジャか動くと、これらの圧力室内の圧力か変化して、緩衝装置の減衰 特性を変えることができる。

緩衝装置の減衰特性を選択的に変化させるのに使用される方法の幾つかは、圧力 シリンダ内のピストンの移動量を知ることを必要とする。この情報は、適切な減 衰力を発生できるように、自動車のバネなし部分に対するバネ付き部分の速度と 加速度を測定するのに使用される。圧力シリンダ内のピストンの位置を関知する ための一方法か米国特許第４，７８８，４８９号明細書に開示される。しかし、 この文書では、貯蔵管とピストン棒の両方が接地されるのに対し、圧力シリンダ がピストン棒と貯蔵管から電気的に絶縁されることが必要である。さらに、この 文書では、ピストンか電気絶縁材から作らワヘ圧力シリンダが基部弁の近くの領 域で貯蔵管から電気絶縁されることが要求される。

発明の開示 よって、本発明の主目的は、緩衝装置内のピストンの移動量を判定するための方 法と装置を与えることである。この点に関し、本発明の関連目的は、緩衝装置の 圧力シリンダ内の速度と加速度を測定する方法と装置を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、圧力シリンダとピストン棒の間のキャパシタンスを 測定することによってピストンの位置を判定することのできる、緩衝装置内のピ ストンの移動量を測定する方法と装置を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、緩衝装置内の要素の数を最小にすることのできる、 緩衝装置内のピストンの移動量を測定する方法と装置を与えることである。この 点に関し、本発明の関連目的は、価格の低い、緩衝装置内のピストンの移動量を 測定する方法と装置を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、緩衝装置の減衰特性の動的調整に関連して使用でき る、比較的簡単な、緩衝装置内のピストンの移動量を測定する方法と装置を与え ることである。

図面の簡単な説明 添付図面を参照しつつ、以下の明細書を読むことにより、本発明の他の目的か当 業者に明らかとなるであろう。

図１は、本発明の望ましい実施例の教示による、緩衝装置内のピストンの移動量 を測定する方法と装置の説明図である。

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の望ましい実施例の教示による、緩衝装置内のピ ストンの移動量を測定する方法と装置を用いる緩衝装置の説明図である。

望ましい実施例の説明 図１を参照して、本発明の望ましい実施例による４個の緩衝装置か示される。

緩衝装置１０は、従来型の自動車１２の説明図との作動関係において図解される 。

自動車１２は、車輌の後輪１８を作動支持するようにされた、横向きに延在する 後部車軸組立体（図示せず）を有する後部懸架装置１４を含む。後記車軸組立体 は、コイルバネ２０と共に１対の緩衝装置１０によって自動車１２に作動連結さ れる。同様に、自動車１２は、前輪２６を作動支持する、横向きに延在する前部 車軸組立体（図示せず）を含む前部懇架装置２２を有する。前部車軸組立体は、 第二の対の緩衝装置１０とコイルバネ２８によって、自動車１２に作動連結され る。緩衝装置１０は、自動車１２のバネなし部分（つまり前部および後部懸架装 置２２．１４）とバネ付き部分（つまり車体３０）との相対運動を減衰するのに 役立つ。図示の自動車１２は乗用車であるが、緩衝装置１０は他の型式の自動車 輌または用途に使用できる。さらに、本明細書で使用される「緩衝装」という語 は広義の緩衝装置のことをいい、マツクファーソン（ＭａｃＰｈｅｒｓｏｎ）ス トラットを含む。そのうえ、緩衝装置は、他の型式の懸架装置と共にも使用でき る。

緩衝装置１０の減衰特性の調整を可能にするために、モード選択スイッチ３２と 電子制御モジュール３４か設けられる。モード選択スイッチ３２は自動車１２の 客室３６内にあり、自動車１２の搭乗者が近接できる。モード選択スイッチ３２ は、２５装置１０か与えるべき減衰特性の型式（つまり、硬いか、柔らかいか、 自動か）を選択するために用いられる。電気制御モジュールは３４は、モード選 択スイッチ３２からの出力を受けて、緩衝装置１０の減衰特性を制御するための 電子制御信号を発生するのに使用される。緩衝装置１０の減衰特性を制御するこ とにより、緩衝装置は、乗り心地および路面把握能力の両方を同時に最適化する ような仕方で、自動車１２の車体３０と懸架装置の間の相対運動を減衰すること ができる。

つぎに、図２Ａおよび図２Ｂを参照しつつ、緩衝装置１０の構成を説明する。

緩衝装置１０は、貯蔵管３８の上端においてわん形オイルキャップ４０に係合す る、長い貯蔵管３８を含む。貯蔵管３８はまた、減衰流体を格納できる室を形成 するように、貯蔵管３８の下端において基部カップ４２にも係合する。オイルキ ャップ４０を通してピストン棒４４が軸方向に延在し、ピストン棒４４の下端に おいて往復動ピストン組立体４６に固定される。ピストン組立体４６は、貯蔵管 ３８内に配設される長い管状圧力シリンダ４８の中で軸方向に移動自在である。

圧力シリンダ４８は動作室５０を画成し、動作室５０の上方部分はピストン組立 体４６の上方にあり、動作室５０の下方部分はピストン組立体４Ｇの下方にある 。

ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の間にテフロンスリーブ５１が配設さね 、これは、圧力シリンダ４８に対するピストン組立体４６の運動を容易にするの に使われる。ピストン組立体４６は、引用によって本明細書に取り込まれる、１ ９８９年３月１３日比願の米国特願第３２２．７７４号明細書に開示されるもの であることもできるが、他の適当なピストン組立体を用いることもできる。

緩衝装置１０を自動車１２の後部車軸組立体に連結するために、緩衝装置１０は 円形端末継手５２を有する。円形端末継手５２は、溶接などのような適当な装置 により、緩衝装置１０の基部カップ４２に固定される。円形端末継手５２の中で 、取付はピン５４がブシュ５６の中に配役さね、ピンは自動車１２の車軸組立体 に係合するようにされる。緩衝装置１０を自動車１２の車体３０に連結するため に、第一のリテーナ５８と第二のリテーナ６０が設けられる。第一のリテーナ５ ８と第二のリテーナ６０は円盤形をしており、ピストン棒４４を受承するように 働く中央孔腔を有する。第一のリテーナ５８は車体３０の上方に配設され、第二 のリテーナ６０は車体３０の下方に配設される。第一のリテーナ５８は、自動車 １２の車体３０と第一のリテーナ５８の間に配設される第一の円盤形クッション ６４を収容することのできる、上向きの円環状くぼみ６２を有する。同様に、第 二のリテーナ６０は、自動車１２の車体３０と第二のリテーナ６０の間に配設さ れる第二の円盤形クッション６８を受承するように働く、下向きの円環状くぼみ ６６を有する。

緩衝装置１０はさらに、第一のリテーナ５８の直ぐ上でピストン棒４４上に配設 される回止めナツト７０を含む。回止めナツト７０は、ピストン棒４４のねじを 切った上方端部分にねし係合することのできる、めねしを切った孔腔を有する。

よって、ピストン棒４４の上方部分上で回止めナツト７０を回すことにより、第 一のリテーナ５８と第一のクッション６４は共に自動車１２の車体３０の方向に 移動する。

第二のリテーナ６０は、泥除はキャップ７５の直ぐ上方に配設される円環形スペ ーサ７２によって、部分的に位置固定される。スペーサ７２は、ピストン棒４４ の上端部分を受承することのできる中央孔腔を有する。パルナツト７４か第二の リテーナ６０とスペーサ７２の間に配設される。パルナツト７２はほぼ円盤形で 、ピストン棒４４を受承することのできる中央孔腔を有する。パルナンド７４は スペーサ７２を位置決めし、固定するのに使用される。

電子制御モジュール３４と緩衝装置１０の間の電気的連通を可能にするために、 緩衝装置１０は電気コネクタ組立体７６をさらに有する。電気コネクタ組立体７ ６は、緩衝装置１０を交換できるように、電子制御モジュール３４からの緩衝装 置１０の迅速な電気的分離を可能にする。電気コネクタ組立体７６は、１９８９ 年７月７日出願の米国特願第３７７．２３６号明細書に開示される型式のもので あることかできるが、他の適当な電気コネクタを用いることもできる。

ピストン組立体４６をピストン棒４４上に支持するために、軸方向に延在するピ ストン柱７８とピストン棒・柱ナツト８０か設けられる。ピストン柱７８はほぼ 円形断面を有し、ピストン組立体４６の中央孔腔（図示せ幻を通して軸方向に延 在する。ピストン柱７８はピストン柱・棒ナツト８０によってピストン棒４４に 固定される。ピストン柱・棒ナツト８０は円環形であり、ピストン棒４４のおね じを切られた下方部分に組み合うことのできる、めねじを切られた孔腔を有する 。

動作室５０内にピストン棒４４を支持するために、棒ガイド８６か設けられる。

棒ガイド８６は圧力シリンダ４８の上端に配設される。棒ガイド８６は、ピスト ン棒４４を受承して横方向の支持を与えることのできる、中心に配設される孔腔 を有する。棒ガイド８６は、セラミックスのような電気絶縁材から作られること か望ましいが、他の適当な材料を使用することもできる。緩衝装置１０のピスト ン棒４４とオイルキャップ４０の間から減衰流体か漏れるのを防ぐために、円環 形オイルシール８７が設けられる。円環形オイルシール８７は、ピストン棒４４ の運動中、減衰流体か間から漏れないように、オイルキャップ４０とピストン棒 ４４に隣接して配設される。オイルシール８７とオイルシール・バネ８８の間に 配設されるオイルシール・リテーナ８９を介してオイルシール８７に上向き力を 及ぼすオイルシール・バネ８８によって、オイルシール８７は上向きにオイルキ ャップ４０に当てて固定される。ピストン棒４４の上向ぎ運動の際、オイルキャ ップ４０を通してオイルシール８７が押し出されることのないように、押出し防 止リング９０もオイルキャップ４０とピストン棒４０の間に配設される。押出し 防止リング９０は、セラミックスのような電気絶縁材から作られることが望まし いか、他の適当な材料を使用することもできる。基部弁９１は、圧力シリンダ４ ８の下部と同心状に、それに隣接して配設されるほぼわん形の圧力シリンダ端部 ９２を有する。端部９２は、圧力シリンダ４８の下部に係合するように働く、周 囲の上向きの引込み９３を含む。圧力シリンダ４８は、加圧ばめのような適当な 装置により、引込み９３に固定される。

圧力シリンダ４８に対するピストン組立体４６の位置を決定するための装置を与 えるために、キャパシタンス・センサー９４が設けられる。キャパシタンスセン サー９４は、圧力シリンダ４８の内面とピストン棒４４／ピストン組立体４６の 間のキャパシタンスを測定するために使用される。従って、キャパシタンスセン サー９４は、圧力シリンダ４８と共に、ピストン棒４４にも電気接続される。

ピストン棒４４／ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の内面との間キャパシ タンスは近似的に次式で表される。つまり。

Ｋ　＝テフロンスリーブ５１と減衰流体の絶縁定数と。＝真空の誘電率 ｌ　＝ピストン組立体４６の上方の圧力シリンダ４８の長さａ　＝ピストン棒４ ４の半径 ｂ　＝圧力シリンダ４８の内面の半径。

従って、ピストン棒４４／′ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の内面との 間のキャパシタンスは、圧力シリンダ４８内のピストン組立体４６の移動量の変 化に応して変化する。この故に、ピストン組立体４６の移動量は、ピストン棒／ ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の内面の間のキャパシタンスを測定する ことにより、決定される。そのうえ、移動量は微分することかできるので、ピス トン組立体４６の速度と共に加速度も決定することができる。

本発明の緩衝装置１０の使用される態様を以下に説明する。電子制御モジュール ３４は先ず、ビストノ棒４４／ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の間のキ ャパシタンスを感知する。電子制御モジュール３４はこの情報を用いて、緩衝装 置１０の圧縮と跳ね戻りの度合いを決定する。つぎに、電子制御モジュール３４ は、ピストン棒４４／ピストン組立体４６と圧力シリンダ４８の間のキャパシタ ンスの変化に応じてピストン組立体４６を通る減衰流体の流れを調整する。

キャパシタンス・センサー９４は、電子制御モジュール３４内に配設することか できるか、緩衝装置１０に近接できる自動車の他の領域にも配設することかでき る。緩衝装置１０は、圧力シリンダ４８内のピストン組立体４６の移動量を決定 するために加速度計を必要としないことに留意されたい。この故に、この緩衝装 置１０は、ピストン移動量を感知するのに加速度計を用いた場合に必要であろう よりも、簡単である。さらに、ピストン組立体４６の移動量をキャパシタンスに よって感知するための他の方法に必要なように、貯蔵管３８から圧力シリンダ４ ８を絶縁する必要はなく、また電気絶縁材からピストン組立体４６を製作する必 要もない。

以上、本発明の望ましい実施例のみを説明したことを理解すべきである。例えば 、他の実施例は貯蔵管とピストン棒の間のキャパシタンスを感知することができ る。本発明は、発明の範囲を逸脱することなく、変形、変更および変化を施され ることができるのは明らかである。

要約書 緩衝装置１０内のピストン４６の移動量を測定する装置。緩衝装置１０は、減衰 流体を格納するように働く第一と第二の部分を有する動作室５０を形成する圧力 シリンダ４８を含む。動作室５０の第一と第二の部分の間の減衰流体の流れを制 御するためにピストン４６が設けられる。最後に、圧力シリンダ４８に対するピ ストン４６の位置を決定して、ピストン４６の移動量を決定するために、キャパ シタンス・センサー９４か使用される。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ．減衰流体を格納するように働く第一および第二の部分を有する動作室を 形成する圧力シリンダ、 ｂ．該動作室の該第一および第二の部分の間の減衰流体の流れを制御する弁装置 、 ｃ．該圧力シリンダと該弁装置の間のキャパシタンスを測定することにより、該 圧力シリンダに対する該弁装置の位置を決定する装置；を含む緩衝装置。
2. ２．該弁装置は、該圧力シリンダ内に配設されるピストン組立体を含む、請求項 １の緩衝装置。
3. ３．該ピストン組立体と該圧力シリンダの間に配設されるテフロンスリーブをさ らに含む、請求項２の緩衝装置。
4. ４．該圧力シリンダは第一の導体を形成する内面を含み、該ピストン棒は第二の 導体を形成し、該第一と第二の導体はコンデンサを形成するように働く、請求項 ３の緩衝装置。
5. ５．該テフロンスリーブは該第一と第二の導体の間の絶縁材を形成する、請求項 ４の緩衝装置。
6. ６．該弁装置の位置を決定する該装置は、該第一と第二の導体の間のキャパシタ ンスを測定することにより、該圧力シリンダに対する該ピストン組立体の位置を 決定するように働く、請求項５の緩衝装置。
7. ７．該キャパシタンスはほぼ次式： Ｃ＝Ｋ（２πεｏｌ／Ｌｎ（ｂ／ａ））ただし、 Ｃ＝キャパシタンス Ｋ＝該テフロンスリーブと該減衰流体の絶縁定数εｏ＝真空の誘電率 ｌ＝該ピストン組立体の上方の該圧力シリンダの長さａ＝該ピストン棒の半径 ｂ＝該圧力シリンダの該内面の半径； によって変化する、請求項６の緩衝装置。
8. ８．自動車のバネ付き部分とバネなし部分の間に配設される複数の緩衝装置を含 む、該自動車のバネ付き部分とバネなし部分の間の運動を制御する懸架装置であ って、該緩衝装置の各々が； ａ．減衰流体を格納するように働く第一と第二の部分を有する動作室を形成する 圧力シリンダ、 ｂ．該緩衝装置の圧縮中に、該動作室の該第一と第二の部分の間の減衰流体の流 れを制御する弁装置、 ｃ．該緩衝装置の少なくとも１個によって発生する減衰特性を、該１個の緩衝装 置の該圧力シリンダと該弁装置の間のキャパシタンスの変化に応じて、変化させ る装置； を含む、懸架装置。
9. ９．該１個の緩衝装置の該弁装置と該圧力シリンダの間に配設されるテフロンス リーブをさらに含む、請求項８の懸架装置。
10. １０．該１個の緩衝装置の該圧力シリンダは第一の導体を形成する内面を含み、 該ピストン棒は第二の導体を形成し、該第一と第二の導体はコンデンサを形成す るように働く、請求項９の懸架装置。
11. １１．該テフロンスリーブは、該第一と第二の導体の間の絶縁材を形成する、請 求項１０の懸架装置。
12. １２．該緩衝装置の少なくとも１個の減衰特性を変化させる該装置は、該第一と 第二の導体の間のキャパシタンスを測定することにより、該１個の緩衝装置の該 圧力シリンダに対する該１個の緩衝装置の該弁装置の位置を決定するように働く 、請求項１１の懸架装置。
13. １３．該キャパシタンスはほぼ次式： Ｃ＝Ｋ（２πεｏｌ／Ｌｎ（ｂ／ａ））ただし、 Ｃ＝キャパシタンス Ｋ＝該テフロンスリーブと該減衰流体の絶縁定数εｏ＝真空の誘電率 ｌ＝該１個の緩衝装置の該弁装置の上方の該圧力シリンダの長さａ＝ピストン棒 の半径 ｂ＝該１個の緩衝装置の該圧力シリンダの該内面の半径；によって変化する、請 求項１２の懸架装置。
14. １４．圧力シリンダ内に配設されるピストン組立体を有する緩衝装置の、圧縮と 跳ね戻り中の減衰特性を調整する方法であって；ａ．該ピストン棒と該圧力シリ ンダの間のキャパシタンスを感知する段階と、 ｂ．該ピストン棒と該圧力シリンダの間のキャパシタンスの変化に応じて、該ピ ストン組立体を通る減衰流体の流れを調整する段階と；を含む方法。
15. １５．該ピストン棒と該圧力シリンダの間の該キャパシタンスは、該圧力シリン ダ内の該ピストン組立体の位置に応じて変化する、請求項１４の方法。
16. １６．該ピストン棒と該圧力シリンダの間のキャパシタンスの変化は、該緩衝装 置の圧縮の度合いに応じている、請求項１４の方法。
17. １７．該ピストン棒と該圧力シリンダの間のキャパシタンスの変化は、該緩衝装 置の跳ね戻りの度合いに応じている、請求項１４の方法。
18. １８．該ピストン組立体と該圧力シリンダの間にテフロンスリーブを配設する段 階を含み、該テフロンスリーブは、該圧力シリンダと該ピストン組立体の間の絶 縁材を形成するように働く、請求項１５の方法。
19. １９．該ピストンは半径方向に延在する表面を含み、該圧力シリンダは内面を含 み、該キャパシタンスはほぼ次式： Ｃ＝Ｋ（２πεｏｌ／Ｌｎ（ｂ／ａ））ただし、 Ｃ＝キャパシタンス εｏ＝該テフロンスリーブの誘電率［確認］ｌ＝該ピストンの上方の該圧力シリ ンダの長さａ＝該ピストンの該半径方向に延在する表面の半径ｂ＝該圧力シリン ダの該内面の半径： によって変化する、請求項１４の方法。