JPH06510102A - 緩衝ユニット - 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】 ｔｌＪｙ＝卦 本発明は、自動車の懸架装置に使用される緩衝ユニットに係り、特に、自動車の 半自動懸架装置に適用するための自動平衡維持緩衝装置に関する。

従来の受動型自動車懸架装置は、実際に遭遇する広汎な動的条件に応じて、調節 できるようにはなっていない。これらの条件の中には、道路面の状態、走行速度 及び操作条件の変化が含まれる。従って、受動型懸架装置が適切に作動できるの は、道路面及び走行速度の条件が一定である場合に限られることを意味する。

一方、マイクロブロセッ人トランスデユーサ及び所要の制御理論を利用した全自 動懸架装置は、広範囲な作動条件にわたって、適切な機能を維持することができ るものである。懸架力は、車体に取付けたトランスデユーサがら、マイクロプロ セッサを介して信号を受け取るアクチュエータによって調節される。

ハードウェアが高価につき、作動に際して大きい動力を必要とする全自動懸架装 置に代わる半自動懸架装置が開発されている。好適に作られた半自動システムの 機能は、全自動システムにより得られる最適な機能に近いものになっている。

このシステムは、通常、懸架装置の位置と速度とを検知するトランスデユーサと 協働して、マイクロプロセッサによって設定値を調節される制御可能な緩衝装置 を作動させるものである。

全自動システムは、懸架装置にエネルギを供給するものであるが、半自動システ ムは、そうではない。懸架装置に、制御装置により決定される動力を供給する必 要があるときには、半自動システムは、観念的な緩衝力ゼロの状態に切り替わる 。作動の他の状態では、エネルギを消費する必要があり、この場合は、制御装置 の要求に応じて、緩衝装置の設定条件を、２種又はそれ以上の、あるいは、より 好ましくは無段階に調節する。

現在、多数のメーカーが切り替え可能な緩衝システムを開発し、がっ、無段階可 変式緩衝装置の開発を進めていることが知られている。

一般に、半自動システムの機能は、自動車の積載荷重の変化に追従するものであ る。実際には、自動車の積載荷重が増加すると、懸架装置の作動スペースが減少 して、機能の低下を招く。この問題は、制御可能な緩衝装置に、設計上の作動ス ペースを保持する自動平衡維持システムを組合せることによって、解決すること が−Ｃきる。

晟らありふれた自動甲高維持装置は、液体ポンプなとの追加機器を必要とする液 圧システムを使用している。

本発明は、自動車の自動制御される半自動懸架装置のための自動平衡維持緩衝ユ ニットを提供することを目的とする。

本発明により提供される自動車懸架システム用の緩衝ユニットは、システムの２ つの相対的に移動する部分に連通ずる緩衝液を内蔵したピストン・シリンダ装置 を備え、ピストン・シリンダ装置は、装置の構成部材の相対的位置により容積か 変化する３個の室を有し、１つの室の内部と連通して、ピストン・シリンダ装置 ηの相対的移動による合計容積の差を補正するように、膨張又は収縮する１個の 気蓄室を備え、かつ第１室と第２室との間、及び第２室と第３室との間を流れる 緩衝液を制御する弁と、弁を制御する制御手段とを備えており、制御手段は、緩 衝システムの２個の可動部材の相対的移動、したがって、ピストン・シリンダ装 置の部材の相対的移動に使用し、緩衝液を第３室から第２室、次いで第１室へ、 及びその逆方向に流すように作動して、ピストン・シリンダ装置の部材が相対的 に所定の位置に到達するまで移動させ、その後、少なくとも第１室と第２室との 間の緩衝液の流れを防止し、第２室と第３室との間の液流を制御して、システム の部材の相対的移動を緩衝するようしたものである。

室の１個の内圧と連動して、緩衝ユニット用のガススプリングとして作用する第 ２気蓄室を備えることが望ましい。

弁を独立に制御できる２個の弁で構成し、第１室と第２室との間、及び第２室と 第３室との間の緩衝液の液流を、それぞれ制御することか望ましい。

第１室と第２室との間の緩衝液の液流を制御する弁を、全自動弁で構成すること か望ましい。この弁は、液を１方向又は逆方向に流し、又は液流を止めるために 閉止されるように制御できることが望ましい。

第２室と第３室との間の緩衝液の液流を制御する弁を、一杯に開いて液を１方向 に流す状態と、開度を調節して他方向への液流を制御する状態とに設定できる弁 とすることが望ましい。この弁は、流量を連続的に調節できる緩衝弁で構成する ことか望ましい。

制御手段を、少なくも２つの室の中の緩衝液の圧力をＪ１測する手段と、ピスト ン・シリンダ装置の部材の相対的移動を検知する手段とで構成することが望まし い。

本発明によれば、自動車に積載荷重が加わった場合に、道路面の形状に応じた自 動制御のポンプ作動によって、自動的に平衡維持が行われる。これにより、懸架 装置が相対的に移動して、気畜室中の圧力が増加する。かくして、作動スペース は、（道路面の粗さの程度に対応する）短い距離だけ移動して、設計上の工１画 値に復帰する。

イギリス国における平均的な道路を想定したコンピュータ・シミュレーションで は、この自動平衡維持作用は、自動車の重量に対する積載荷重の比率が０１４で 、走行速度か時速５４ｋｍである場合に、約３秒間で行われる。比較的滑らかな 道路面では、自動平衡維持の作動が長くなっても、自動車に生じる振動レベルが 比較的低いために、重大な不都合は生じない。

本発明の自動制御式自動平衡維持（ＳＥＳＬ）緩衝ユニットは、１対の制御可能 な弁とともに使用され、その一方の弁は、全開・全閉型であり、他方の弁は、流 量を連続的に変化させ得る緩衝弁である。これらの弁は、５ＥＳＬユニツトに内 蔵してあっても、あるいは外部に設置してあってもよい。

以下、本発明の１実施例を、図面に基づいて説明する。

図１は、自動車の１組の車輪に設置した本発明の緩衝ユニットを示す構成図であ る。

図２（ａ）ないし図２（ｃ）は、自動車に積載荷重が加わったときに、図１に示 した緩衝ユニットに生じる自動平衡維持作用の３つの段階を示す説明図である。

図３（ａ）ないし図３（ｃ）は、自動車から積載荷重を取り除いたときに、図１ に示した緩衝ユニットに生じる自動平衡維持作用の３つの段階を示す説明図であ る。

図１に示した懸架装置の配置及び部材は、本発明の緩衝ユニットと関連づけて構 成されている。一方、加速度計及びマイクロプロセッサは、５ＥＳＬユニツトに （圧力ドランスデューサとともに）組み合わせて、公知の半自動懸架装置に通常 使用されるもので、連続的に流量可変な緩衝装置用のものではない。

本発明の緩衝ユニット（１）は、図１に示すように、ピストン・シリンダ装置を 備え、これは、ピストン（２）を第１シリンダ（３）内に軸線方向に移動可能に 設けて、ピストンヘッド（４）の両側に、２つの室（１４）と（１６）を形成し である。

シリンダ（３）は、第２シリンダ（５）内を部分的に閉塞し、ピストンとして軸 線方向に移動できるように挿入されて、第３室（１８）を形成している。３個の 室（１４）（１６）及び（１８）には、作動用の緩衝液を満たしである。

図１に示すように、自動車の懸架装置を形成するとき、緩衝ユニット（１）は、 弾性重量体（ｌＯ）と非弾性重量体（１２）との間に配置される。弾性重量体は 、自動車の車体重量に比例する値と考えることができる。一方、非弾性重量体は 、１組の車輪及び車軸の重量に相当する値である。

室（１４）及び（１８）には、弾性の隔膜（１５）及び（１７）により、又は変 形例ではピストンにより、作動液から隔離された気蓄室（２０）及び（２２）を 形成しである。これらの気蓄室を、シリンダ（１４）及び（１８）の外部に設置 して、ユニット全体の高さを減少させるようにしてもよい。

気蓄室（２０）及び（２２）の容積は、それぞれ室（１４）及び（１８）の内圧 に応じて、収縮あるいは膨張する。

上部の気蓄室（２０）は、緩衝ユニットの自動平衡維持作用がはたらく場合に、 緩衝ユニット用のガススプリングとして作動するようにしである。すなわち、こ れは、重量体（１０）と（１２）との相対的な移動の制御を補助するように作動 するものである。

■部の気蓄室（２２）は、主として、シリンダ（３）の第２シリンダ（５）内の 移動による、室（１６）と（１８）との合計容積の差を補正するためのものであ る。この容積の差は、シリンダ（３）の壁体に厚さに関連する。

室（１４）と（Ｉ６）との間の液流は、弁（２４）によって制御され、室（１６ ）と（１８）との間の液流は、弁（２６）によって制御される。これらの弁（２ ４）（２６）は、２個の加速度計（２８）と（３０）、及び２個の圧力ドランス デューサ（３２）と（３４）とから、マイクロプロセッサ（３６）を介して送ら れる信号によって制御される。

加速度計（２８）及び（３０）は、それぞれ、非弾性重量体（１２）及び弾性重 量体（１０）に設けられ、自動車の走行時に、これらの重量体（１０）（１２） の加速度の変化を検出できるようになっている。

圧力ドランスデューサ（３２）及び（３４）は、それぞれ、室（１６）の中及び 室（１８）又は気蓄室（２２）の中に配置され、これらの室中の圧力を検出する 。

マイクロプロセッサ（３６）は、加速度計（２８）　（３０）及びトランスデユ ーサ（３２）（３４）から受け取った情報を処理し、後述するようにして、弁（ ２４）及び（２６）の作動を制御する。

また、マイクロプロセッサ（３６）に、弁（２６）の中に設けた第３の加速度計 （４０）を接続して、弁閉止部材の加速度を測定し、弁閉止部材の速度と変位の 情報を出力させる。この情報は、マイクロプロセッサで処理され、同じく後述す る手法により、弁（２６）による緩衝効果を制御する。

弁（２４）は、電磁作動式で、スプリング復帰型の、３つの位置で３方向に接続 を制御する形式の弁である。これは、本質的には、液流を室（１４）から室（１ ６）に向ける第１の弁位置と、その逆方向に向ける第２の弁位置との両方を可能 にするものである。第３の弁位置は、液がいずれの方向にも流れないように閉止 する位置である。

第３の弁（４２）は逆止弁であり、室（１４）と室（１６）との間の管路に設け られている。

弁（２４）が、液を室（１４）から室（１６）に向けて流す第１の弁位置にある とき、逆止弁（４２）は、補助管路になる。しかし、弁（２４）が、液を室（１ ６）から室（１４）に向けて流す第２の弁位置にあるときは、逆止弁は補助管路 にならず、室（１６）内の圧力が室（１４）内の圧力よりも低ければ、液の流れ を阻止するように作動する。

弁（２６）は、電磁作動式のスプリングで復帰する流量調節弁であり、室（１８ ）から室（１６）に向かっては、液を自由に流すが、逆方向には、自動平衡維持 作用に際して、ある限定量のみの液を流すものである。

マイクロプロセッサ（３４）は、トランスデユーサ（３２）（３４）からの情報 を用いて弁（２６）の作動を制御し、室（１８）内の圧力か室（１６）内よりも 高い場合には、一杯に開いて、液を室（１８）から室（１６）に向けて自由に流 し、その他の場合には、部分的に開いて、室（１６）から室（１８）に復帰する 液を、弁（２６）の開度に応じて、増減した流量に限定するようになっている。

上述構成の緩衝ユニットの作動を、内部の弁機構を略示した図２（ａ）から図２ （ｃ）及び図３（ａ）から図３（Ｃ）によって説明する。これらの図では、マイ クロプロセッサ（３６）及びトランスデユーサ（３２）（３４）の図示を省略し である。

緩衝ユニット（１）の作動モードは、自動平衡維持装置の一種であり、これに半 自動懸架装置としての作動が後続する。緩衝ユニｙ　）（１）は、前者の自動平 衡維持装置としては、可変スプリング及び２段階の緩衝装置として作用し、後者 の半自動懸架装置としては、一定値のスプリング及び可変値の緩衝装置として作 用する。

図２（ａ）から図２（Ｃ）は、重錘（３８）と（７て示す積載荷重を、自動車に 搭載した後の自動平衡維持過程の３段階を示す図である。一方、図３（ａ）から 図３（Ｃ）は、積載荷重（３８）を取り除いた後の自動平衡維持過程を示す図で ある。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（Ｃ）では、弁（２４）及び（２６）を、ユニ ット（１）中に簡略化して示しである。図２（ａ）は、自動車が静止している状 態を、図２（ｂ）は、積載荷重（３８）が弓中性重量体に加えられた状態を示す 。

積載荷１（３８）が加えられた時、弁（２６）は全開して、室（１６）と（１８ ）との内圧が等しくなる。次いて、弁（２４）か圧力下で閉じて、気蓄室（２０ ）内の空気が圧縮される。

この結果、積載荷重（３８）と車体重量とは、下方へ向く。

図２（ｃ）は、自動車が走り始めたときで、Ｓ　Ｅ　Ｓ　Ｌユニ・＞）（１）は 、道路面からの入力によって駆動され、弁（２４）は、非復帰弁として作動し、 弁（２６）の作動は制御される。弁（２６）は、室（１６）の容積が増加する場 合には、全開位置に保持され、他の場合には、部分的に開いて、緩衝効果を生じ 、それによって振動を制御する。

Ｓ　Ｅ　Ｓ　Ｌユニット（１）に生じる相対的移動は、室（１８）内の緩衝液を 、室（１６）を通して室（１４）に給送し、車体を、はぼ所望の平均位置まで上 昇させる。

すなわち、図２（ｂ）に示す位置においては、弁（２４）は、マイクロプロセッ サ（３６）に制御されて第２の弁位置をとり、室（１６）内の圧力が室（１４） よりも高い場合に、緩衝液を室（１６）から室（１４）に向けて流す。このよう にして、道路面からの入力は、室（１４）の容積を増加させるポンプとしてはた らき、それによって車体を上昇させる。

一方、室（１８）内の圧力が室（１６）より高い場合には、弁（２６）は、全開 するように制御されて、緩衝液を室（１８）から室（１６）に自由に流す。しか し、室（１８）内の圧力が室（１６）より高くない場合には、弁（２６）を通っ て、室（１６）から室（１８）に復帰する液流を制限する。これにより、弾性重 量体（１０）の振動レベルを減少させる利点が得られる。

図２（ｃ）に示すように、加速度計（２８）及び（３０）からの情報を受けたマ イクロプロセッサ（３６）により、緩衝ユニット（１）が所望の懸架位置にある ことが検出されると、弁（２４）は第３の弁位置となり、室（１４）と（１６） との間の液流を閉止する。

次いで、弁（２６）の開閉は、加速度計（２８）　（３０）及びトランスデユー サ（３２）　（３４）（４０）からの情報を受けたマイクロプロセッサ（３６） により制御され、予め定めた制御計画にしたがい、懸架システムを最適に近い条 件で作動させる。

そのために、緩衝ユニット（１）は、室（１６）と（１８）との間の液の移動を 弁（２６）で制御して、制御可能な緩衝装置として作動させ、懸架装置を半自動 懸架装置として操作することができる。上部の気蓄室（２０）は、自動平衡維持 位置になった後に、緩衝作用を補助する。

図３（ａ）から図３（Ｃ）は、自動車から積載荷重を取り除いたときの逆向きの 作動状態を示す説明図である。

図３（ａ）は、自動車に積載荷重（３８）を搭載したときの緩衝ユニット（１） の最良の位置を示す。静止している自動車から積載荷重（３８）を取り除くと、 図３（ｂ）に示すように、弁（２６）が一杯に開き、室（１６）と（１８）との 内圧により気蓄室（２０）が膨張して、弾性重量体（ｌＯ）を図３（ｂ）に示す 所定位置へ上昇させる。

次いで、弁（２４）は開いて、第１の弁位置となり、緩衝液を室（１４）から室 （１６）に流る。また、弁（２６）は一杯に開いて、室（１６）と室（１８）と の液圧が等しくなるまで、室（１６）から室（１８）に緩衝液を流し、車体は、 図３（ｃ）に示す所定の位置に復帰する。

別法として、積載荷重（３８）を取り除くのと同時に、弁（２４）及び（２６） を−緒に開くようにしてもよい。この場合は、室（１４）内の圧力が低下し、緩 衝液が室（１６）を通って室（１８）に還流して、自動車の車体を所定の高さ位 置に保持することができる。

本発明の緩衝ユニットを、受動型のＳ　Ｅ　Ｓ　Ｌ懸架装置として作動させるよ うにしてもよい。この場合には、弁（２６）を１対の（受動型）スプリング付勢 １方向弁に置き換えて、室（１６）と（１８）との間の液流を制御するように構 成する必要がある。

受動型懸架装置に必要な１ト対称緩衝特性は、それぞれの弁の予負荷及び剛性を 異ならせることによって得ることができる。この場合、トランスデユーサ（３２ ）（３４）　（４０）及びマイクロプロセッサ（３６）は、当然、必要ではない 。

国際調査報告 １＊１ｍ＋＋ｌ＋ｎｌＡ＋６＋ｌｅ＋＋Ｎｓ　ＰＣＴ／ＧＯ９１１０１１６０、 、、、、、、、、、、Ａ、、、、、、、、＝　ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０１１６０ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　タン、ジン　ジエン イギリス国　ディーイー１３ピーキユーダービー　ホワイトクロス　ガーデンズ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．自動車の懸架システムに使用される緩衝ユニットであって、相対的に移動す る２個の部材（１０）（１２）の間に緩衝液を流通させるピストン・シリンダ装 置（２）（３）（５）を備えるものにおいて、 ピストン・シリンダ装置（２）（３）（５）は、同装置（２）（３）（５）の部 材の相対的位置に基づいて容積が変化する３個の室（１４）（１６）（１８）を 形成し、また、室（１４）（１６）（１８）の１つの内圧に連通して、装置の部 材の相対的移動によるピストン・シリンダ装置（２）（３）（５）の合計容積の 差を補正するように、膨張又は収縮する１個の気蓄室（２２）と、第１室（１４ ）と第２室（１６）との間、及び第２室（１６）と第３室（１８）との間の緩衝 液の液流を規制する弁（２４）（２６）と、弁を制御する制御手段（２８）（３ ０）（３２）（３４）（３６）（４０）とを備え、制御手段は、緩衝システムの ２個の可動部材（１０）（１２）の相対的移動、したがって、ピストン・シリン ダ装置の部材の相対的移動に使用されて、緩衝液を第３室（１８）から第２室（ １６）へ、次いで第１室（１４）へ、及びその逆方向に流すように作動して、ピ ストン・シリンダ装置の部材（２）（３）（５）が相対的に最適の位置に到達す るまで移動させ、その後、少なくとも第１室（１４）と第２室（１６）との間の 緩衝液の流れを阻止し、第２室（１６）と第３室（１８）との聞の液流を制御し て、システムの部材（１０）（１２）の相対的移動を緩衝することを特徴とする 緩衝ユニット。
2. ２．室（１４）（１６）（１８）の１つの内部と連通し、緩衝ユニットのための ガススプリングとして作用する第２の気蓄室（２０）を設けたことを特徴とする 請求項１に記載の緩衝ユニット。
3. ３．弁（２４）（２６）を、独立に操作し得る第１の弁（２４）と第２の弁（２ ６）とし、それぞれ第１室（１４）と第２室（１６）との間、及び第２室（１６ ）と第３室（１８）との間の緩衝液の液流を制御するようにしたことを特徴とす る請求項１又は２に記載の緩衝ユニット。
4. ４．第１の弁（２４）が、液流を１方向のみ又は逆方向のみに通過させるか、あ るいは液流を阻止するように閉塞するように制御できるようになっていることを 特徴とする請求項３に記載の緩衝ユニット。
5. ５．第１の弁（２４）に逆止弁（４２）を並設して、第２室（１６）内の圧力が 第１室（１４）内の圧力よりも低い場合に、第１室（１４）から第２室（１６） への緩衝液流を阻止するようにしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の緩 衝ユニット。
6. ６．第２の弁（２６）を、液が一方向に流れる場合には、一杯に開き、他方向に 流れる場合には、開度が変化して流量を制御するようにしたことを特徴とする請 求項３ないし５のいずれかに記載の緩衝ユニット。
7. ７．第２の弁（２６）を、無段階に調節可能な緩衝用弁で構成したことを特徴と する請求項３ないし６のいずれかに記載の緩衝ユニット。
8. ８．制御手段（２８）（３０）（３２）（３４）（３６）（４０）中に、第２の 弁（２６）内に設けられて、その弁（２６）の閉止部材の速度及び変位を検出す る第１手段（４０）を備えることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記 載の緩衝ユニット。
9. ９．制御手段（２８）（３０）（３２）（３４）（３６）（４０）中に、室（１ ４）（１６）（１８）の中の少なくとも２個の室内の緩衝液の圧力を検出する第 ２手段（３２）（３４）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか に記載の緩衝ユニット。
10. １０．制御手段（２８）（３０）（３２）（３４）（３６）（４０）が、ピスト ン・シリンダ装置の部材（２）（３）（５）の相対的移動を検出する第３手段（ ２８）（３０）を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の 緩衝ユニット。