(57)【要約】【課題】  デュアル空気ばね構成の速度依存型制御を提供する。【解決手段】  エアサスペンションシステムが、車両速度に応じて車両の望ましい乗り心地レベルを維持するように構成される。エアサスペンションシステムは、ピストンエアバッグと、ピストンエアバッグの周囲に装着された主エアバッグとを各々が含む複数の空気ばねアセンブリを含む。第１の空気ばねアセンブリセットが、第１のライドレートに調整され、第２の空気ばねアセンブリセットが、第２のライドレートに調整される。低車両速度条件下で、第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第１の所定のライドレート差を維持し、高車両速度条件下で、第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第２の所定のライドレート差を維持するために、第１および第２の空気ばねセット内の圧力が連続的に変更される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアサスペンションシステムであって、
ピストンエアバッグと、前記ピストンエアバッグの周囲に装着された主エアバッグとを各々が含み、少なくとも、第１のライドレートに調整された第１の空気ばねセットと、第２のライドレートに調整された第２の空気ばねセットとを含む複数の空気ばねアセンブリと、
車両速度に基づいて車両の望ましい乗り心地レベルを維持するように構成されたコントローラとを備え、前記コントローラが、第１の車両速度条件下で、前記第１のライドレートと前記第２のライドレートとの間の第１の所定のライドレート差を維持し、前記第１の車両速度条件とは異なる第２の車両速度条件下で、前記第１のライドレートと前記第２のライドレートとの間の第２の所定のライドレート差を維持するために、前記第１および前記第２の空気ばねセット内の圧力をアクティブに変更する、エアサスペンションシステム。
【請求項２】
前記コントローラが、車両の運転中に任意の他の空気ばねアセンブリから独立して、各空気ばねアセンブリのばね力およびばねレートをアクティブに変更する、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、各ピストンエアバッグおよび各主エアバッグとの間での空気流を制御することによって、前記空気ばねアセンブリの各々のばね力およびばねレートを連続的に調節する、請求項２に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項４】
前記第１の所定のライドレート差が、互いに対して少なくとも１０パーセントの差を含む、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項５】
前記第１の所定のライドレート差が、互いに対して少なくとも２０パーセントの差を含む、請求項４に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項６】
前記第２のライドレート差が、互いに対して０パーセントの差に近い差を含む、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項７】
前記第１の車両速度条件が、低速条件を含み、前記第２の車両速度条件が、高速条件を含む、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項８】
前記低速条件が、時速５０マイル（約８０ｋｍ）以下である車両速度を含み、前記高速条件が、時速５０マイル以上である車両速度を含む、請求項７に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項９】
前記第１の所定のライドレート差が、互いに対して少なくとも１０パーセントの差を含み、前記第２の所定のライドレート差が、互いに対して０パーセントの差に近い差を含む、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項１０】
前記第１の車両速度条件が平面道路速度を含み、前記第２の車両速度条件がハイウェイ速度を含む、請求項９に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記第１および第２の車両速度条件下のそれぞれで、前記第１および前記第２の所定のライドレート差を維持するために、前記ピストンエアバッグの空気圧を連続的に調節する、請求項１に記載のエアサスペンションシステム。
【請求項１２】
エアサスペンションシステムを使用して車両の望ましい乗り心地レベルを維持する方法であって、
（ａ）ピストンエアバッグと、前記ピストンエアバッグの周囲に装着された主エアバッグとを各々が含む複数の空気ばねアセンブリを設けるステップと、
（ｂ）前記複数の空気ばねアセンブリの第１の空気ばねセットを第１のライドレートに調整するステップと、
（ｃ）前記複数の空気ばねアセンブリの第２の空気ばねセットを第２のライドレートに調整するステップと、
（ｄ）第１の車両速度条件下で、前記第１のライドレートと前記第２のライドレートとの間の第１の所定のライドレート差を維持し、前記第１の車両速度条件とは異なる第２の車両速度条件下で、前記第１のライドレートと前記第２のライドレートとの間の第２の所定のライドレート差を維持するために、前記第１および前記第２の空気ばねセット内の圧力をアクティブに変更するステップと、を含む方法。
【請求項１３】
ステップ（ｄ）が、前記第１および第２の車両速度条件下のそれぞれで、前記第１および前記第２の所定のライドレート差を維持するために、前記ピストンエアバッグの空気圧を連続的に調節することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の車両速度条件が平面道路速度を含み、前記第２の車両速度条件がハイウェイ速度を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の所定のライドレート差が、互いに対して少なくとも１０パーセントの差を含み、前記第２の所定のライドレート差が、互いに対して０パーセント差に近い差を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
各ピストンエアバッグおよび各主エアバッグとの間での空気流を制御することによって、任意の他の空気ばねアセンブリから独立して、各空気ばねアセンブリのばね力およびばねレートを連続的に調節することを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、車両速度に応じて車両の望ましい乗り心地レベルを維持するように構成されたエアサスペンションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアサスペンションは、例えば、乗り心地や車両性能など、所望の出力特性を提供するために空気ばねを利用する。１つの既知のアクティブエアサスペンションは、ピストンエアバッグが主エアバッグに転がり面を提供するように、ピストンエアバッグの周囲に装着された主エアバッグを含む空気ばねアセンブリを使用する。ピストンエアバッグの体積が変化すると、主エアバッグの有効ピストン面積が変化する。有効ピストン面積の比較的小さな変化で、空気ばねアセンブリのばねレートが変化する。ピストンエアバッグおよび主エアバッグの圧力は、任意の補助タンクおよび関連するアクチュエータを必要とせずに、ばねレートの変動が無限になるように選択的に制御される。より大きな体積の主エアバッグに対してピストンエアバッグの体積が小さいと、圧力および体積が急速に変化して、アクティブサスペンションの制御が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さまざまな速度で車両の望ましい乗り心地を提供するために、多くの場合、サスペンションシステムが、車両の前車軸と後車軸との間に特定のライドレート差をもたせるように、ばねの調整を行ってきた。このライドレート差は、低車両速度には有効であるが、車両速度が上がると、このライドレート差は、乗り心地に悪影響を及ぼす。従来、アクティブエアサスペンションシステムは、切り換え可能な空気ばね体積によってサスペンションのばね剛性に総個別変化を生じさせるものであったが、これは、連続的な望ましい乗り心地レベルの維持には有効ではないことが判明した。このように、可変デュアル空気ばね構成を利用したアクティブエアサスペンションの速度依存型可変ライド制御を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
エアサスペンションシステムが、車両速度に応じて、車両の望ましい乗り心地レベルを維持するように構成される。エアサスペンションシステムは、複数の可変力およびレートのデュアル空気ばねアセンブリを含む。これらの空気ばねアセンブリの第１のセットが、第１のライドレートに調整され、これらの空気ばねアセンブリの第２のセットが、第２のライドレートに調整される。第１の車両速度条件下で、第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第１の所定のライドレート差を維持し、第１の車両速度条件とは異なる第２の車両速度条件下で、第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第２の所定のライドレート差を維持するために、第１および第２の空気ばねセット内の圧力が連続的に変更される。
【０００５】
各空気ばねアセンブリは、ピストンエアバッグと、ピストンエアバッグの周囲に装着された主エアバッグとを含む。１つの例において、コントローラが、特定の車両速度条件で望ましいライドレートを維持するために、ピストンエアバッグ内の空気圧を連続的に調節する。さらに、コントローラはまた、各ピストンエアバッグおよび各主エアバッグとの間での空気流を制御することによって、任意の他の空気ばねアセンブリから独立して、各空気ばねアセンブリのばね力およびばねレートを連続的に調節する。
【０００６】
１つの例において、第１の車両速度条件は平面道路速度を含み、第２の車両速度条件はハイウェイ速度を含む。
【０００７】
１つの例において、第１の所定のライドレート差は、互いに対して少なくとも１０パーセントの範囲内の差を含み、第２の所定のライドレート差は、互いに対して０パーセント差に近い差を含む。
【０００８】
本発明の上記および他の特徴は、以下の明細書および図面から最良に理解され、以下、図面について簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両に設置された状態のアクティブエアサスペンションの１つの例の側面全体図である。
【図２】図１のアクティブエアサスペンションで使用される空気ばねアセンブリの断面図である。
【図３】第１の位置にある空気ばねの断面図である。
【図４】第２の位置にある空気ばねの断面図である。
【図５】乗り心地を高めるために、コントローラによって制御される空気ばねのフロントセットおよび空気ばねのリアセットの略図的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、車両のエアサスペンションシステム１０を示す。エアサスペンションシステム１０は、一般に、ブラケット１２と、長手部材１４と、空気ばねアセンブリ１６と、ダンパー１８と、車軸アセンブリ２０とを含む。エアサスペンションシステム１０は、車両のフレームまたはシャーシ（２２で略図的に図示）に固定される。長手部材１４は、例えば、サスペンションアームを備えてもよく、車軸アセンブリ２０は、駆動車軸、非駆動車軸、トレーラ車軸などの任意のタイプの車軸を備えてもよい。車軸アセンブリ２０は、横方向に間隔を空けて設けられた車輪（図示せず）の間に延伸する。エアサスペンションシステム１０が、長手部材１４と、空気ばねアセンブリ１６と、ダンパー１８とを車軸アセンブリ２０の横方向の各端部に含むことを理解されたい。
【００１１】
図２を参照すると、空気ばねアセンブリ１６の断面が示されている。空気ばねアセンブリ１６は、中央垂直軸Ａに沿って画定され、下側マウント２４（略図的に図示）と、下側マウント２４に取り付けられたピストン支持体２６と、ピストンエアバッグ２８と、主エアバッグ３０とを含む。主エアバッグ３０には、上側マウント３２が取り付けられる。上側マウント３２および下側マウント２４は、長手部材１４とシャーシ２２（図１を参照）との間に空気ばねアセンブリ１６用のアタッチメントを提供する。
【００１２】
ピストン支持体２６は、軸Ａの周囲に画定された円筒状部材である。ピストン支持体２６は、下側マウント２４で、例えば、ストラット、ショックダンパー、または他の同様の機構などの多数の異なる構造に取り付けられうる。１つの例において、ピストン支持体２６は、溶接部Ｗで下側マウント２４に取り付けられるが、他の取り付け方法も使用されうる。ピストン支持体２６および下側マウント２４は、比較的剛性のコンポーネントである。
【００１３】
ピストンエアバッグ２８は、可撓性のある弾性部材であり、第１のバンド３６および第２のバンド３８によってピストン支持体２６に取り付けられる。第１のバンド３６は、ピストン支持体２６の下端部で固定され、第２のバンド３８は、ピストン支持体２６の上端部すなわち反対側の端部で固定される。バンドが図示されているが、ピストンエアバッグ２８をピストン支持体２６に固定するために、他の取り付け構造および／または方法を使用してもよいことを理解されたい。ピストンエアバッグ２８は、バンド３６、３８間、およびピストンエアバッグ２８の内面とピストン支持体２６の外面との間で垂直方向に囲まれた第１の体積Ｖ１を画定する。
【００１４】
主エアバッグ３０は、第２のバンド３８に対して半径方向外向きに間隔を空けて設けられた第３のバンド４２によって、第２のバンド３８と第３のバンド４２との間に主エアバッグ３０を設置した状態で、ピストンエアバッグ２８に装着される。言い換えれば、主エアバッグ３０は、第３のバンド４２と第２のバンド３８との間に挟まれる。主エアバッグ３０は、第２の体積Ｖ２を画定する。例示した実施形態では、２つの体積Ｖ１およびＶ２が開示されているが、必要に応じて、ばねアセンブリ１６内にさらなる体積が利用されてもよいことを理解されたい。さらに、これらの体積の任意のものは、体積変化がさらに漸増するように選択的にセグメント化されてもよい。
【００１５】
給気システム４０（図２に略図的に図示）が、コントローラ４６（略図的に図示）に応答して、第１および第２の供給導管４４ａ、４４ｂをそれぞれ通して、体積Ｖ１、Ｖ２内に独立して空気を伝達する。コントローラ４６は、アクティブサスペンションの制御方法を提供するサスペンションコントローラである。ピストン支持体２６を通るポート４８は、空気を第１の体積Ｖ１内に供給する。
【００１６】
ピストンエアバッグ２８は、主エアバッグ３０用のロールオフピストン表面として動作する。言い換えれば、主エアバッグ３０は、ピストンエアバッグ２８の可変体積によって提供される可変直径を有するピストンアセンブリを覆うローリングローブＬを提供する。空気ばねアセンブリ１６が、道路負荷入力を受けると、主エアバッグ３０のローブＬは、ピストンエアバッグ２８の外面に沿って転がる。ピストンエアバッグ２８内の体積Ｖ１または圧力Ｐ１を変化させることで、ピストンエアバッグ２８の外径が変化する。ピストンエアバッグ２８の体積Ｖ１が変化すると、主エアバッグ３０の有効ピストン面積が変化する。また、主エアバッグ３０は、平衡直径に達するまでピストンエアバッグ２８の外径を小さくしようとしながら、ピストンエアバッグ２８に対して圧力Ｐ２をかけることを理解されたい。したがって、圧力Ｐ１が変化すると、ピストンエアバッグ２８の半径方向のばねレートが変化し、主エアバッグばねレートにも影響する平衡直径が変化する。
【００１７】
図３を参照すると、体積Ｖ１内の空気圧を上げると、より大きなばねレートおよびより高い車高を得るようにピストンエアバッグ２８の直径が大きくなる。すなわち、ピストンエアバッグ２８の直径が大きくなると、体積Ｖ１がより大きなロールオフピストンを効率的に提供するため、エアバッグアセンブリ１６が拡張する。体積Ｖ１が減少するにつれてピストンエアバッグ２８内の圧力が下がると、反対の結果が得られる（図４）。これにより、車高とばねレートが低減する。
【００１８】
体積Ｖ１の変化が比較的小さいと、ロールオフ表面の直径が選択的に変更されるため、主エアバッグ３０のばねレートが変化する。体積Ｖ１内の圧力が変化すると、体積Ｖ２内の圧力が維持されている場合、車高の変化とともにばねレートが変化する。もう一つの方法として、圧縮率およびリバウンド率は、Ｖ１およびＶ２の両方の体積を同時に変化させることによって切り離されてもよい。
【００１９】
体積Ｖ１およびＶ２内の圧力を選択的に制御することによって、補助タンクおよび関連するアクチュエータなしでも、ばねレートの変動が無限になる。体積Ｖ２に対して体積Ｖ１の体積を比較的小さくすると、急速な圧力および体積変化が生じて、アクティブサスペンションの制御が可能になる。
【００２０】
異なる車両速度で車両の望ましい乗り心地を提供するために、サスペンションシステム１０は、空気ばねアセンブリ１６内の空気圧をアクティブ制御する。図５は、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａが、前車軸５０に関連付けられ、第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂが、後車軸５２に関連付けられる１つの例を示す。各空気ばねアセンブリ１６ａ、１６ｂは、図２に示す空気ばねアセンブリ１６と同様に構成される。
【００２１】
コントローラ４６は、車両速度に応じて、車両の望ましい乗り心地レベルを維持するように構成される。コントローラ４６は、車両速度５６、すなわち、車両の長軸方向の速度を連続的にモニタし測定する。コントローラ４６は、検知または測定された車輪速度から、車両の動力伝達系路のギア速度から、またはさまざまな他の既知の方法によって、車両速度５６を推定し得る。車両速度が変化すると、コントローラ４６は、乗員の乗り心地を最適な状態に維持するために、空気ばねアセンブリ１６ａ、１６ｂの空気圧を調節する。
【００２２】
１つの例において、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａは、第１のライドレートに調整され、第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂは、第２のライドレートに調整される。車両速度に基づいて、車両の望ましい乗り心地レベルを維持するために、コントローラ４６は、第１の車両速度条件下で第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第１の所定のライドレートを維持し、第１の車両速度条件とは異なる第２の車両速度条件下で、第１のライドレートと第２のライドレートとの間の第２の所定のライドレート差を維持するために、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａおよび第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂ内の圧力をアクティブに変更する。
【００２３】
上述したように、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａは、前車軸５０によって支持され、第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂは、後車軸５２によって支持される。各車軸の空気ばねアセンブリは、車両の所定の乗り心地レベルを提供する基本的なライドレート差に合わせてデザインされる。車両速度が変化すると、コントローラ４６は、車両の所定の乗り心地レベルを連続的に提供するために、フロント空気ばねアセンブリとリア空気ばねアセンブリとのライドレート差をアクティブに変更する。
【００２４】
１つの例において、第１の車両速度条件は、平面道路速度を含んでもよい低速条件を含み、第２の車両速度条件は、ハイウェイ速度を含んでもよい高速条件を含む。このように、第１の所定のライドレート差は、低速用に設定され、第２の所定のライドレート差は、高速用に設定される。
【００２５】
１つの例において、第１の所定のライドレート差は、互いに対して１０〜２０パーセントの範囲内の差を含む。言い換えれば、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａおよび第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂの一方は、特定のライドレートに調整されるのに対して、第１の空気ばねアセンブリセット１６ａおよび第２の空気ばねアセンブリセット１６ｂの他方は、低速度での車両の運転時の初期の特定のレートと１０〜２０パーセント異なるライドレートに調整される。これは、パーセンテージの範囲の１つの例にすぎず、車両特性に応じて、他の範囲が用いられてもよい。例えば、ライドレート差は、車両の軸距の関数である。長い軸距は、すでに小さな差を有することもあるのに対して、短い軸距の車両は、比較的に大きな差を有することもある。
【００２６】
高速での車両の運転時、第２の所定のライドレートは、ゼロに近い差を含む。言い換えれば、車両の速度が上がると、コントローラ４６は、第１の空気ばねセット１６ａと第２の空気ばねセット１６ｂとの間のライドレート差がゼロに近付くように、空気ばね内の空気圧を調節する。
【００２７】
１つの例において、第１の所定のライドレートは、一般に、時速５０マイル（約８０ｋｍ）未満の速度で維持され、第２の所定のライドレートは、時速５０マイルより高速で維持される。しかしながら、これは１つの例示的な速度にすぎず、このシステムは、異なる車両速度に基づいて第１および第２の所定のライドレート間での調節を行うように構成されうることを理解されたい。さらに、コントローラ４６はまた、３つ以上の特定のライドレート条件の間で調節を行うように構成されることができ、または第１および第２の所定のライドレートの各々が、複数の所定のライドレートに細分化されることができ、これらのライドレート間で、コントローラ４６が空気ばね内で空気圧を連続的に調節する。
【００２８】
１つの例において、コントローラ４６は、各空気ばねアセンブリ１６ａ、１６ｂのピストンエアバッグ２８内の空気圧を連続的に調節する。ピストンエアバッグ２８の体積が、主エアバッグ３０に対して小さいため、望ましい乗り心地のレベルは、迅速かつ容易に維持されうる。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態が開示されたが、当業者であれば、ある修正が本発明の範囲内で行われてもよいことを認識されたい。この理由から、以下の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および内容を定めるために検討されるべきものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エアサスペンションシステム
１２  ブラケット
１４  長手部材
１６  空気ばねアセンブリ
１６ａ  第１空気ばねアセンブリ
１６ｂ  第２空気ばねアセンブリ
１８  ダンパー
２０  車軸アセンブリ
２２  シャーシ
２４  下側マウント
２６  ピストン支持体
２８  ピストンエアバッグ
３０  主エアバッグ
３２  上側マウント
３６  第１のバンド
３８  第２のバンド
４２  第３のバンド
４０  給気システム
４４ａ  第１の供給導管
４４ｂ  第２の供給導管
４６  コントローラ
４８  ポート
４６  コントローラ
５０  前車軸
５２  後車軸
５６  車両速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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