(57)【要約】  統合多重アクチュエータ電子油圧システム及びそれらの使用方法が説明される。特定の用途に応じて、統合電子油圧システムは、異なる周波数応答を示し得、かつ／又は単一の組み合わせユニットに統合され得る。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車両の能動サスペンションユニットであって、
内部容積と、前記内部容積にスライド可能に受け入れられ、かつ第１軸に沿って移動する第１ピストンと、を備えた第１能動サスペンションアクチュエータであって、車体とホイールアセンブリとの間に挿入されている、第１能動サスペンションアクチュエータと、
油圧流体を収容する内部容積と、第２移動軸を備えたピストンと、を備えた第２アクチュエータであって、前記油圧流体の圧力は、前記第２移動軸に沿って前記ピストンに対する力を誘発し、前記第２アクチュエータは、前記車体と前記ホイールアセンブリとの間に挿入されている、第２アクチュエータと、
前記第１アクチュエータの前記内部容積と流体連通する少なくとも第１部分を備えた第１圧力源と、
前記第２アクチュエータの前記内部容積と流体連通する少なくとも第１部分を備えた第２圧力源と、を備え、
前記２つのアクチュエータは、正味力を前記車体及び前記ホイールアセンブリに協働して加えるように制御される、能動サスペンションユニット。
【請求項２】
前記第１軸及び前記第２軸は動作的に並列である、請求項１に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項３】
前記第１圧力源は第１油圧ポンプである、請求項１に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項４】
前記第２圧力源は第２油圧ポンプである、請求項３に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項５】
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプは、同じ装置である、請求項４に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項６】
前記第１アクチュエータは、前記第２アクチュエータよりも速い応答を有する、請求項５に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項７】
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも１つは油圧モータ−ポンプである、請求項４に記載の能動サスペンションユニット。
【請求項８】
車両のための能動サスペンションコーナユニットであって、
少なくとも１つの電気モータと、
前記少なくとも１つの電気モータの１つに動作的に連結された第１アセンブリであって、前記電気モータの回転は、車体とホイールアセンブリとの間の第１直線力に少なくとも部分的に変換される、第１アセンブリと、
前記少なくとも１つの電気モータの１つに動作的に連結された第２アセンブリであって、前記電気モータの回転は、前記車体と前記ホイールアセンブリとの間の第２直線力に少なくとも部分的に変換される、第２アセンブリと、
前記第２アセンブリと直列に動作的に連結された弾性要素と、を備え、
前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリは、正味力を前記車体及びホイールアセンブリに協働して加えるように制御され、
前記第１アセンブリは、少なくとも５Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記弾性要素を含む前記第２アセンブリは、５Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、能動サスペンションコーナユニット。
【請求項９】
前記第１アセンブリに動作的に連結された前記電気モータ及び前記第２アセンブリに動作的に連結された前記電気モータは、同じ電気モータである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリの少なくとも１つは、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータを備えた油圧回路を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリの少なくとも１つは、機械式ねじ駆動体を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記弾性要素は車両サスペンションばねを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
単一のコントローラは、前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリからの力出力を制御する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記油圧ポンプは油圧モータ−ポンプである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
統合動作制御ユニットであって、
複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分割された内部容積と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドと、を備えたハウジングを含む第１アクチュエータと、
前記伸長容積と流体連通する第１ポートと、前記圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧ポンプと、
第１容積及び第２容積と、前記第１アクチュエータの前記ハウジングの周りで半径方向にかつ前記第１アクチュエータの前記ハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分に沿って延びる複動ピストンとを含む第２アクチュエータと、を備え、
前記第１容積は、前記油圧ポンプの前記第１ポートと流体連通し、及び前記第２容積は、前記油圧ポンプの前記第２ポートと流体連通し、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、動作的に互いに並列に配置され、第１構造体と第２構造体との間に挿入されている、統合動作制御ユニット。
【請求項１６】
前記第１アクチュエータは、前記第２アクチュエータよりも速い応答を有する、請求項１５に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項１７】
前記第１構造体は、車体であり、及び前記第２構造体は、車両のホイールアセンブリである、請求項１６に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項１８】
前記第１アクチュエータと動作的に並列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に直列であるばねをさらに含む、請求項１７に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項１９】
前記第１アクチュエータは、少なくとも１０Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項１８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２０】
前記第１アクチュエータは、少なくとも２０Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項１９に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２１】
前記第１アクチュエータと動作的に直列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に並列である車両トップマウントをさらに含む、請求項１８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２２】
前記ばねは、コイルサスペンションばね及び空気ばねからなる群から選択される、請求項１８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２３】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項１５に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２４】
統合動作制御ユニットであって
複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分割された内部容積と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドとを備えたハウジングを含む第１アクチュエータと、
前記伸長容積と流体連通する第１ポートと、前記圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧ポンプと、
加圧アキュムレータと、
前記第１アクチュエータの前記ハウジングの周りで半径方向にかつ前記第１アクチュエータの前記ハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分に沿って延びる単動ピストンを備えた第２アクチュエータと、を備え、
前記第１アクチュエータの前記内部容積から分離した前記第２アクチュエータ内の油圧流体の容積は、前記加圧アキュムレータと選択的に流体連通する、統合動作制御ユニット。
【請求項２５】
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、動作的に互いに並列に配置され、かつ第１及び第２構造体間に挿入されている、請求項２４に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２６】
前記第１構造体は、車体であり、及び前記第２構造体は、車両のホイールアセンブリである、請求項２４に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２７】
前記第１アクチュエータと動作的に並列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に直列であるばねをさらに含む、請求項２６に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２８】
前記第１アクチュエータは、少なくとも１２Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項２７に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項２９】
前記第１アクチュエータと動作的に直列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に並列である車両トップマウントをさらに含む、請求項２８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３０】
前記ばね要素は、コイルサスペンションばね及び空気ばねの少なくとも１つである、請求項２８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３１】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項２４に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３２】
統合動作制御ユニットであって、
複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分割された内部容積と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドとを備えたハウジングを含む第１アクチュエータと、
前記伸長容積と流体連通する第１ポートと、前記圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧ポンプと、
第１容積及び第２容積と、前記第１容積内の流体によって作用を受ける第１面と前記第２容積内の流体によって作用を受ける第２面とを備えた複動ピストンとを含む第２アクチュエータであって、前記第１容積は、前記油圧ポンプの前記第１ポートと流体連通し、及び前記第２容積は、前記油圧ポンプの前記第２ポートと流体連通する、第２アクチュエータと、を備え、
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、動作的に互いに並列であり、かつ第１及び第２構造体間に挿入され、前記第１アクチュエータは、前記第２アクチュエータよりも速い応答を有する、統合動作制御ユニット。
【請求項３３】
前記油圧ポンプと前記第２アクチュエータとの間の流路に沿って配置された少なくとも１つのローパス油圧フィルタをさらに含む、請求項３２に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３４】
前記第１構造体は、車両の車体であり、及び前記第２構造体は、前記車両のホイールアセンブリである、請求項３２に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３５】
前記第１アクチュエータと動作的に並列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に直列であるばねをさらに含む、請求項３３に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３６】
前記第１アクチュエータは、少なくとも１０Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項３３に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３７】
前記第１アクチュエータは、少なくとも２０Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項３６に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３８】
第１容積及び第２容積と、前記第１容積内の前記流体によって作用を受ける第１面と前記第２容積内の前記流体によって作用を受ける第２面とを備えた複動ピストンとを含む第３アクチュエータをさらに含み、前記第１容積は、前記油圧ポンプの前記第１ポートと流体連通し、及び前記第２容積は、前記油圧ポンプの前記第２ポートと流体連通し、前記第３アクチュエータは、前記第２アクチュエータよりも遅い応答を有する、請求項３３に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項３９】
前記第３アクチュエータは、０．５Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項３８に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項４０】
前記第１アクチュエータは、少なくとも２０Ｈｚまでの帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下までの帯域幅を有する、請求項３６に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項４１】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項３２に記載の統合動作制御ユニット。
【請求項４２】
第１構造体及び第２構造体に正味力を加えることにより、前記２つの構造体間の相対動作を制御する方法であって、
油圧ポンプに動作的に連結された電気モータで前記油圧ポンプを駆動することと、
加圧油圧流体を第１アクチュエータ内の容積に供給することであって、前記第１アクチュエータは、前記第１構造体と前記第２構造体との間に挿入されている、供給することと、
加圧油圧流体を第２アクチュエータ内の容積に供給することであって、前記第２アクチュエータは、前記第１構造体と前記第２構造体との間に挿入され、かつ前記第１アクチュエータと動作的に並列の構成で配置されている、供給することと、を含み、
圧縮方向及び伸長方向の少なくとも１つにおける前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの全有効力面積は、前記油圧ポンプによって発生する圧力の周波数の関数である、方法。
【請求項４３】
閾値周波数を超える前記第２アクチュエータの前記有効力面積を小さくするために、前記油圧ポンプのポートと、前記第２アクチュエータの圧縮容積及び伸長容積の少なくとも１つとの間の流路に配置された油圧ローパスフィルタを使用することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記閾値周波数は、３Ｈｚである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記閾値周波数は、０．１Ｈｚである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
車体及びホイールアセンブリに正味力を加えることにより、前記車体と前記ホイールアセンブリとの間の相対動作を制御する方法であって、
油圧ポンプを駆動することと、
前記車体と前記ホイールアセンブリとの間に挿入されている油圧作動装置に加圧油圧流体を供給することであって、前記油圧流体の圧力は、力を発生させる前記作動装置の全有効力面積（ＴＥＦＡ）に作用し、前記ＴＥＦＡは、前記油圧ポンプによって供給される前記油圧流体の前記圧力の周波数の関数である、供給することと、
前記力を前記車体及び前記ホイールアセンブリに加えることと、を含む方法。
【請求項４８】
前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプを駆動するための電気モータに動作的に連結される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記作動装置は、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記作動装置は、第３アクチュエータを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記油圧ポンプは、逆駆動可能であり、及び油圧作動装置は、外部刺激によって発生する、閾値周波数を超える周波数の圧力の周波数に対する慣性抵抗であって、前記閾値周波数未満の周波数での前記慣性抵抗よりも小さい慣性抵抗を有する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記油圧流体の前記圧力の前記周波数は、前記電気モータを制御することによって制御される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも１つの電子制御式油圧弁をさらに含み、前記油圧流体の前記圧力の前記周波数は、前記少なくとも１つの電子制御式油圧弁によって制御される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
２つのアクチュエータを含む統合サスペンションユニットであって、
複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分割された内部円筒形容積と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドと、を備えたハウジングと、前記伸長容積と流体連通する第１ポート及び前記圧縮容積と流体連通する第２ポートを有する油圧ポンプと、を含む第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータの前記ハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分を囲み、かつ伸長容積及び圧縮容積にそれぞれ分割された少なくとも２つの補助容積を含む、複動ピストンを備えた第２アクチュエータと、を備え、
前記２つの伸長容積は、互いに及び前記第１ポートと流体連通し、及び前記２つの圧縮容積は、互いに及び前記第２ポートと流体連通する、統合サスペンションユニット。
【請求項５６】
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、動作的に互いに並列に配置され、かつ第１及び第２構造体間に挿入され、かつ前記第１及び第２構造体に正味力を加える、請求項５５に記載の統合サスペンションユニット。
【請求項５７】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項５５に記載の統合サスペンションユニット。
【請求項５８】
能動動作制御ユニットであって、
内部容積と、前記内部容積にスライド可能に受け入れられ、かつ第１軸に沿って移動する第１ピストンとを備えた第１アクチュエータであって、第１構造体と第２構造体との間に挿入されている、第１アクチュエータと、
油圧流体を収容する内部容積と、第２移動軸を備えたピストンとを備えた第２アクチュエータであって、前記油圧流体の圧力は、前記第２移動軸に沿って前記ピストンに対する力を誘発し、前記第２アクチュエータは、前記第１構造体と前記第２構造体との間に挿入されている、第２アクチュエータと、
前記第１アクチュエータの前記内部容積及び前記第２アクチュエータの前記内部容積と流体連通する少なくとも第１ポートを備えた油圧ポンプと、
前記第１ポートと前記第２アクチュエータの前記内部容積との間の流体流れを調整するローパス油圧フィルタと、を備え、
前記第２アクチュエータの応答周波数は、少なくとも部分的に前記ローパスフィルタによって決定される、能動動作制御ユニット。
【請求項５９】
前記第１アクチュエータは、前記第２アクチュエータよりも速い応答を有する、請求項５８に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６０】
前記第１及び第２軸は、動作的に互いに並列である、請求項５９に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６１】
前記第１構造体は、車両の車体であり、及び前記第２構造体は、前記車両のホイールアセンブリである、請求項６０に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６２】
前記第１アクチュエータと動作的に並列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に直列であるばねをさらに含む、請求項６１に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６３】
前記第１アクチュエータは、少なくとも１０Ｈｚの上限まで及ぶ最大応答周波数帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、５Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項６１に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６４】
前記第１アクチュエータは、少なくとも２０Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び前記第２アクチュエータは、３Ｈｚ以下の上限まで及ぶ帯域幅を有する、請求項６３に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６５】
前記第１アクチュエータと動作的に直列であり、かつ前記第２アクチュエータと動作的に並列である車両トップマウントをさらに含む、請求項６１に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６６】
前記ばねは、コイルサスペンションばね及び空気ばねからなる群から選択される、請求項６１に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６７】
前記第２アクチュエータの前記ピストンは、前記第１アクチュエータのハウジングの周りで半径方向に延びる、請求項６２に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６８】
前記ばね要素を支持し、かつ前記第２アクチュエータによって支持されるばね座をさらに含む、請求項６７に記載の能動動作制御ユニット。
【請求項６９】
前記油圧ポンプは、油圧モータ−ポンプである、請求項５８に記載の能動動作制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１２月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／３８７，４１０号、及び２０１６年５月２日に出願された米国仮特許出願第６２／３３０，６１９号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、これらのそれぞれの開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０００２】
本明細書で説明される方法及びシステムは、統合多重アクチュエータ電子油圧ユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
能動サスペンションシステムを含むサスペンションシステムは、通常、例えば、車両を適切に支持及び方向付けし、様々な動作環境で安全なハンドリングをもたらし、乗員にとって快適な乗り心地を保証するように設計される。能動サスペンションシステム及びそれらの制御は、米国特許第９，２６０，０１１号及び２０１５年１月２２日に出願された米国特許出願第１４／６０２，４６３号に記載されており、これらは、参照によりその全体が本明細書に援用される。油圧アクチュエータは、車高を調整するためにも使用される。例えば、油圧駆動式のばね座調整システムは、車両での車高調整に使用することができる。
【発明の概要】
【０００４】
一部の実施形態によれば、自動車両のための能動サスペンションユニットは、内部容積と、内部容積内で動作し、及び第１軸に沿って移動し、かつ車体及び車両のホイールアセンブリに力を加える第１ピストンと、を備えた第１能動サスペンションアクチュエータを含むことができる。また、油圧流体を収容する内部容積と、第２移動軸を備えたピストンと、を備えた第２アクチュエータが含まれる。第２アクチュエータの油圧流体の圧力は、第２移動軸に沿ってピストンに対する力を誘発し、第２アクチュエータも、車体及び同じホイールアセンブリに力を加える。能動サスペンションユニットは、第１アクチュエータの内部容積と流体連通するポートを有する第１圧力源と、第２アクチュエータの内部容積と流体連通するポートを有する第２圧力源とを含む。２つのアクチュエータは、正味力を車体及びホイールアセンブリに協働して加えるように制御される。一部の実施形態では、第１及び／又は第２圧力源は、油圧ポンプである。場合により、第１アクチュエータは、第２アクチュエータよりも速い応答を有する。第１アクチュエータが同じコマンドに応答して所与の出力をより迅速に発生させる場合、第１アクチュエータは、第２アクチュエータよりも速い応答を有する。
【０００５】
車両のコーナを支持する能動サスペンションユニットの実施形態は、電気モータに動作的に連結された第１アクチュエータアセンブリを含む。電気モータの回転は、車体と１つのホイールアセンブリとの間に加えられる第１直線力に少なくとも部分的に変換される。ユニットはまた、少なくとも１つの電気モータに動作的に連結された第２アクチュエータセンブリを含み、この電気モータの回転も、車体と同じホイールアセンブリとの間の第２直線力に少なくとも部分的に変換される。弾性要素は、アクチュエータアセンブリと、車体又はホイールアセンブリとの間に動作的に配置される。第１アセンブリ及び第２アセンブリは、正味力を車体及びホイールアセンブリに協働して加えるように制御される。第１アセンブリは、少なくとも５Ｈｚの上限まで及ぶ帯域幅を有し、及び第２アセンブリは、弾性要素と共同で５Ｈｚ以下までの帯域幅を有する。一部の実施形態では、第１アセンブリに連結された電気モータ及び第２アセンブリに連結された電気モータは、同じ電気モータである。アクチュエータの周波数帯域幅は、出力が指令入力から少なくとも３ｄＢ以内である周波数範囲である。
【０００６】
一実施形態では、統合動作制御ユニットは、ピストンロッドに取り付けられる複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分離された内部容積を備えたハウジングを有する第１アクチュエータを含む。ピストン及びピストンロッドを備えた油圧アクチュエータでは、伸長容積は、アクチュエータが伸長し、及びピストンロッドがアクチュエータハウジングから少なくとも部分的に離れるときに縮小する。圧縮容積は、アクチュエータが圧縮され、及びピストンロッドがアクチュエータハウジングにさらに進入するときに縮小する。
【０００７】
この実施形態では、統合制御ユニットはまた、伸長容積と流体連通する第１ポートと、圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧モータ−ポンプを含む。さらに、統合動作制御ユニットは、第１容積と、第２容積と、第１アクチュエータのハウジングの周りで半径方向にかつ第１アクチュエータのハウジングの軸方向長さの少なくとも一部に沿って延びる複動ピストンとを有する第２アクチュエータを含む。第２アクチュエータでは、第１容積は、油圧モータ−ポンプの第１ポートと流体連通し、及び第２容積は、油圧モータポンプの第２ポートと流体連通する。統合動作制御ユニットの第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、動作的に互いに並列に配置され、かつ第１構造体と第２構造体との間に挿入されている。
【０００８】
外側ピストンアクチュエータは、半径方向に延び、かつピストン及びピストンロッドを有する対応するアクチュエータの円筒ハウジングを囲むことができる。そのような外側ピストンアクチュエータはまた、伸長容積及び圧縮容積を有することができる。外側ピストンアクチュエータでは、伸長容積はまた、環状ピストンが、対応するアクチュエータの伸長方向に移動するときに縮小し、及び圧縮容積は、外側ピストンが、対応するアクチュエータの圧縮方向に移動するときに縮小する。
【０００９】
さらに別の実施形態では、統合動作制御ユニットは、ピストンロッドが取り付けられた複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分離された内部容積を備えたハウジングを有する第１アクチュエータを含む。さらに、統合動作制御ユニットは、伸長容積と流体連通する第１ポートと、圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧ポンプ（モータ−ポンプであり得る）と、加圧アキュムレータと、を含む。さらに、統合動作制御ユニットは、第１アクチュエータのハウジングの周りで半径方向にかつ第１アクチュエータのハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分に沿って延びる単動ピストンを備えた第２アクチュエータを含む。第１アクチュエータの内部容積から分離した第２アクチュエータ内の油圧流体の容積は、加圧アキュムレータと選択的に流体連通する。モータ−ポンプ、ポンプ−モータ、又はモータ／ポンプは、油圧ポンプ又は油圧モータとして動作することができる油圧装置である。
【００１０】
さらに別の実施形態では、統合動作制御ユニットは、複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分離された内部容積と、ピストンに取り付けられたピストンロッドと、を備えたハウジングを有する第１アクチュエータを含む。さらに、統合動作制御ユニットは、伸長容積と流体連通する第１ポートと、圧縮容積と流体連通する第２ポートと、を有する油圧ポンプを含む。さらに、統合動作制御ユニットは、第１容積、第２容積、及び複動ピストンを含む第２アクチュエータを含む。複動ピストンは、第１容積内の流体によって作用を受ける第１面と、第２容積内の流体によって作用を受ける第２面と、を有する。第２アクチュエータでは、第１容積は、油圧ポンプの第１ポートと流体連通し、及び第２容積は、油圧ポンプの第２ポートと流体連通する。統合動作制御ユニットでは、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、動作的に互い並列に配置され、かつ第１及び第２構造体間に挿入され、第１アクチュエータは、第２アクチュエータよりも速い応答を有する。２つのアクチュエータは、実際上、同じ又は反対の方向の力を発揮するときに動作的に互いに並列であり得る。
【００１１】
別の実施形態では、第１構造体及び第２構造体に正味力を加えることにより、２つの構造体間の相対動作を制御する方法は、油圧ポンプに動作的に連結された電気モータで油圧ポンプを駆動することと、加圧油圧流体を第１アクチュエータ内の容積に供給することであって、第１アクチュエータは、第１及び第２構造体間に挿入されている、供給することと、加圧油圧流体を第２アクチュエータ内の容積に供給することであって、第２アクチュエータは、第１及び第２構造体間に挿入され、かつ第１アクチュエータと動作的に並列の構成で配置されている、供給することと、を含み、圧縮方向及び伸長方向の少なくとも１つにおける第１アクチュエータ及び、第２アクチュエータの全有効力面積（ＴＥＦＡ）は、油圧ポンプによって第１アクチュエータ及び第２アクチュエータに加えられる圧力変動の周波数の関数である。
【００１２】
さらに別の実施形態では、第１構造体及び第２構造体に正味力を加えることにより、２つの構造体間の相対動作を制御する方法は、油圧ポンプに動作的に連結された電気モータで油圧ポンプを駆動することと、第１及び第２構造体間に挿入されている油圧作動装置に加圧流体を供給することであって、油圧流体の圧力は、作動装置のＴＥＦＡに作用して力を発生させ、ＴＥＦＡは、ポンプによって油圧作動装置に加えられる圧力変動の周波数の関数である、供給することと、第１構造体及び第２構造体に力を加えることとを含む。
【００１３】
別の実施形態では、統合サスペンションユニットは、複動ピストンによって圧縮容積及び伸長容積に分離された内部円筒容積と、ピストンに取り付けられたピストンロッドとを備えたハウジングを含む第１アクチュエータを含む。統合サスペンションユニットはまた、伸長容積と流体連通する第１ポートと、圧縮容積と流体連通する第２ポートとを有する油圧モータ−ポンプを含む。さらに、統合サスペンションユニットは、第１アクチュエータのハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分を囲む縦列環状複動ピストンを含む。第１容積及び第２容積は、油圧モータ−ポンプの第１ポートと流体連通し、かつ第３及び第４容積は、油圧モータ−ポンプの第２ポートと流体連通する。さらに、第１容積内の圧力は、第１容積のＥＦＡに作用し、かつ第３容積内の圧力は、第３容積のＥＦＡに作用して、第１アクチュエータの圧縮方向の力を発生させ、及び第２容積内の圧力は、第２容積のＥＦＡに作用し、かつ第４容積内の圧力は、第４容積のＥＦＡに作用して、第１アクチュエータの圧縮方向の力を発生させる。
【００１４】
さらに別の実施形態では、能動動作制御ユニットは、内部容積と、内部容積にスライド可能に受け入れられ、かつ第１軸に沿って移動する第１ピストンとを備えた第１アクチュエータを含み、第１アクチュエータは、第１構造体と第２構造体との間に挿入されている。さらに、能動動作制御ユニットは、油圧流体を収容する内部容積と、第２移動軸を備えたピストンと、を備えた第２アクチュエータを含み、油圧流体の圧力は、第２移動軸に沿ってピストンに対する力を誘発し、第２アクチュエータは、第１構造体と第２構造体との間に挿入されている。能動動作制御ユニットはまた、第１アクチュエータの内部容積及び第２アクチュエータの内部容積と流体連通する少なくとも第１ポートを備えた油圧ポンプを含む。さらに、能動動作制御ユニットは、第１ポートと第２アクチュエータの内部容積との間の流体流れを調整するローパス油圧フィルタを含み、第２アクチュエータの応答周波数は、少なくとも部分的にローパスフィルタによって決定される。
【００１５】
別の実施形態では、自動車両の能動サスペンションユニットは、内部容積と、内部容積にスライド可能に受け入れられ、かつ第１軸に沿って移動する第１ピストンと、を備えた第１能動サスペンションアクチュエータを含み、第１アクチュエータは、車体とホイールアセンブリとの間に挿入されている。さらに、自動車両の能動サスペンションユニットは、油圧流体を収容する内部容積と、第２移動軸を備えたピストンと、を備えた第２アクチュエータを含み、油圧流体の圧力は、第２移動軸に沿ってピストンに対する力を誘発する。第２アクチュエータはまた、車体とホイールアセンブリとの間に挿入されている。自動車両の能動サスペンションユニットは、第１アクチュエータの内部容積と流体連通する少なくとも第１ポートを備えた第１油圧ポンプと、第２アクチュエータの内部容積と流体連通する少なくとも第１ポートを備えた第２油圧と、をさらに含む。自動車両の能動サスペンションユニットでは、第１及び第２アクチュエータの両方は、正味力を車体及びホイールアセンブリに協働して加えるように制御される。
【００１６】
前述の概念及び下記に説明するさらなる概念は、任意の適切な組み合わせで構成され得るが、本開示は、この点に関して限定されないことが認識されるべきである。さらに、添付図と併せて検討したときに、様々な非限定的実施形態についての以下の詳細な説明から本開示の他の利点及び新規の特徴が明らかになるであろう。
【００１７】
本明細書及び参照により援用される文献が、矛盾しかつ／又は一貫性のない開示を含む場合、本明細書に従うものとする。参照により援用される２つ以上の文献が、互いに矛盾しかつ／又は一貫性のない開示を含む場合、発効日がより最近の文献に従うものとする。
【００１８】
図面の簡単な説明
添付図面は、一定の縮尺で作図されることを意図されていない。図面において、様々な図に示された各同一又は略同一の構成要素は同じ数字で表され得る。明瞭にするために、すべての構成要素がすべての図面で符号を付けられているとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】油圧ローパスフィルタの特徴を示す装置を示す。
【図２】個別のポンプから供給を受ける能動サスペンションアクチュエータ及び補助車高調整アクチュエータを有する動作制御ユニットを示す。
【図３】アキュムレータによって加圧される能動サスペンションアクチュエータ及び補助車高調整アクチュエータを有する動作制御ユニットを示す。
【図４】３つの複動アクチュエータを含む動作制御ユニットを示す。
【図５】単一のポンプから供給を受ける２つのアクチュエータを含む動作制御ユニットを示し、アクチュエータは周波数応答が異なる。
【図６】異なる周波数応答で動作する３つのアクチュエータを有する動作制御ユニットの別の実施形態を示す。
【図７】ローパス油圧フィルタ及び単一のポンプで動作する３つのアクチュエータを有する動作制御ユニットの別の実施形態を示す。
【図８】異なる周波数応答で動作し、単一のポンプから供給を受ける２つのアクチュエータを有する動作制御ユニットの実施形態を示す。
【図９】単一油圧ポンプから供給を受ける能動サスペンションアクチュエータと単動車高アクチュエータとを有する動作制御ユニットを示す。
【図１０】異なる周波数応答で動作し、単一のポンプから供給を受ける２つのアクチュエータを有する動作制御ユニットの別の実施形態を示す。
【図１１】図１２の動作制御ユニットの使用による電力消費量の削減を示すグラフを示す。
【図１２】単一のポンプから供給を受ける２つのアクチュエータを有する動作制御ユニットの別の実施形態を示す。
【図１３】アクチュエータの１つへの供給が逆になった図１４の動作制御ユニットを示す。
【図１４】能動サスペンションアクチュエータ、ロール制御アクチュエータ、及び単動車高アクチュエータを有する動作制御ユニットを示す。
【図１５】ロール支援アクチュエータへの供給が逆になった図１６と同様の動作制御ユニットを示す。
【図１６】能動サスペンションアクチュエータと、ロール支援アクチュエータと、単一ポンプから動力を供給される高さ調整アクチュエータとを有する動作制御ユニットの別の実施形態を示す。
【図１７】能動サスペンションアクチュエータと、車高調整アクチュエータと、エアコンプレッサを使用することで加圧されるアキュムレータとを有する動作制御ユニットを示す。
【図１８】能動サスペンションアクチュエータと、車高調整アクチュエータと、油圧動力取出しユニット及びポンプの組み合わせを使用することで加圧されるアキュムレータとを有する動作制御ユニットを示す。
【図１９】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の複動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータの実施形態を示す。
【図２０】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の縦列複動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータを示す。
【図２１】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の複動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータの別の実施形態を示す。
【図２２】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の単動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータの実施形態を示す。
【図２３】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の単動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータの別の実施形態を示す。
【図２４】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の単動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータのさらに別の実施形態を示す。
【図２５】能動サスペンションアクチュエータ及び環状の単動ばね座アクチュエータを有する統合アクチュエータのさらに別の実施形態を示す。
【図２６】能動サスペンションアクチュエータと、加圧されたアキュムレータによって支援される環状の複動ばね座アクチュエータとを有する統合アクチュエータの実施形態を示す。
【図２７】能動サスペンションアクチュエータと、加圧されたアキュムレータによって支援される環状の複動ばね座アクチュエータとを有する統合アクチュエータの別の実施形態を示す。
【図２８】能動サスペンションアクチュエータと、加圧されたアキュムレータによって支援される環状の複動ばね座アクチュエータとを有する統合アクチュエータのさらに別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
能動サスペンションシステムに関して、本明細書で開示するシステム及び方法の構造、機能、製造、及び使用方法の原理について全体的な理解が得られるように、特定の例示的な実施形態が下記に説明される。これらの実施形態の１つ又は複数の例は、添付の図面に示され、本明細書で説明される。本明細書で説明し、添付の図面に示すシステム、方法、及び例は、非限定的な例示的実施形態であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定されることが当業者に分かるであろう。１つの例示的な実施形態に関連して図示又は説明する特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができ、特徴は、個別に単独で及び／又は様々な組み合わせで使用することができる。そのような修正形態は、本開示の範囲内に含まれることを意図されている。
【００２１】
車両のサスペンションシステムは、連結された複数のホイールアセンブリの１つに対応して車体を支持する主サスペンションばねに対して、動作的に並列の定位又は動作的に直列の定位に配置された受動若しくは半能動ダンパ、又は能動アクチュエータを使用することができる。一部の例では、車両の車高の調整を可能にするために、補助的な単動アクチュエータ、すなわち、加圧流体が対応するピストンの片側のみに供給されるアクチュエータを使用することができる。２つのアクチュエータ及び／又は弾性要素及び／又は制振要素は、それらが構造体に加える力が直列で効果的な場合、動作的に互いに直列である。
【００２２】
本発明者らは、上記のシステムに関連したいくつかの限界を認識した。特に、車高調整に使用されるシステムの多くは、車両の全加重を支持するサイズとされるポンプを使用する。特定の用途によっては、これは、高価でエネルギ効率の低い大型ポンプの使用につながり得る。従って、本発明者らは、一部の実施形態において、エネルギ消費量を削減し、車高を能動制御し、かつ／又は他の任意の適用可能な望ましい利益に取り組む任意のものを含む、全体的に小規模なシステムを提供することが望ましいことがあり得ると認識した。
【００２３】
上記の視点で、本発明者らは、油圧又は力の供給源によって動力を供給される２つ以上のアクチュエータを用いて、２つ以上の連結された構造体に力を加えるために使用される統合アクチュエータシステム及び／又は他の油圧装置に関連する利益を認識した。加えて又は代わりに、複数のポンプ及び／又は圧力源は、必要とされる全ポンプ容量を小さくするように協働的に使用することができる。従って、一部の実施形態では、道路に対する車体及び／若しくはホイールの動作及び／若しくは位置、並びに／又は構造体間の相対動作を制御するために、例えば、複数のアクチュエータを組み合わせたものが、１つ又は複数のサスペンションばねと動作的に並列及び／又は直列の構成において、ホイールアセンブリと車体との間又は他の構造体間に挿入可能である。さらに、一部の用途では、これらの油圧アクチュエータ、ダンパ、又は他の油圧装置は、１つ若しくは複数のサスペンションばね、又は車両若しくは構造体内に配置された他の装置と動作的に並列及び／又は直列の構成で配置することができる。さらに、これらのシステムは、単一の油圧ポンプ又はモータ−ポンプから動力を供給される複数のアクチュエータを使用して、車高、車両のロール、及び／又は垂直方向の車両動作を制御するために使用することができる。これらのシステムはまた、建築物のための地震軽減システム、高層建築のための動作抑制システム、並びに／又はアクチュエータが、様々な周波数範囲及び／若しくは用途で動作を発生させかつ／若しくは弱めるためのいずれにも使用され得る他の任意の適切な用途などの用途で使用され得るが、本開示はそのように限定されない。
【００２４】
一実施形態では、２つ以上のアクチュエータを使用して、車両のホイールアセンブリ及び車体などの２つの構造体の様々な周波数での相対動作を制御することができる。２つ以上のアクチュエータの各々は、これらの周波数範囲内で予測される力及び流体流れに対処するポンプ及び／又は他の圧力源で動作するのに適切なサイズとされ得る。従って、第１アクチュエータは、ポンプ及び／又は他の圧力源で動作して、広い周波数範囲にわたって構造体間の相対動作を効率的に制御するサイズとされ得、一方、第２アクチュエータは、ポンプ及び／又は他の圧力源で動作して、周波数閾値未満である、構造体間の低周波数の相対動作を効率的に制御するサイズとされ得る。理論に束縛されることを望むものではないが、構造体のより高い周波数の相対動作は、通常、構造体間のより低い周波数の相対動作よりも速い流体流速に対応する。相応して、サスペンションシステムの周波数応答をこれらの２つのアクチュエータ間で分割することにより、システム全体が使用するエネルギをより少なくすることができ、なぜなら、周波数閾値を超える動作を取り扱うために、より低い周波数応答のアクチュエータとの間でポンプによって送受しなければならない流体は、単一のアクチュエータを使用して周波数範囲全体にわたって構造体の動作を抑制する場合に使用しなければならない流体よりも少量であるためである。
【００２５】
２つの連結された構造体の相対動作を制御するために２つ以上のアクチュエータが使用される例では、単一のポンプを使用してこれらのアクチュエータの動作を制御することも有益であり得る。加えて、下記にさらに説明するように、一部の実施形態では、１つ又は複数の適切なサイズの油圧フィルタを使用して、ポンプ、油圧モータ、油圧モータ／ポンプ、及び／又は加圧アキュムレータなどの対応する圧力源の動作の変化に対するアクチュエータの応答を自動で制御することができる。そのような実施形態では、圧力源と、伸長又は圧縮容積などのアクチュエータ内の１つ又は複数の加圧流体チャンバとの間に適切なサイズの油圧ローパス周波数フィルタを配置することができる。ローパス周波数フィルタは、ローパスフィルタ、油圧フィルタ、周波数フィルタ、フィルタ、又は本開示での他の同様の用語として称され得る。周波数フィルタは、圧力源によって加えられる圧力変動の成分のいずれかが望ましい閾値周波数を超える場合、これらの成分が、対応するアクチュエータに加えられないようにすることができる。例えば、一実施形態では、１つ又は複数の適切なサイズの油圧フィルタは、周波数が閾値周波数を超える圧力変動を排除するために、圧力源とアクチュエータの１つ又は複数の加圧流体チャンバとの間のラインに配置することができる。これとは別に、流体圧力源はまた、別のアクチュエータと流体連通することができ、これは、閾値周波数未満の周波数での、周波数フィルタに接続されたアクチュエータの制御と、閾値周波数を超える周波数及びそれ未満の周波数での他のアクチュエータの制御とを可能にする。当然のことながら、下記に詳述するように他の構成も可能であるが、本開示はそのように限定されない。
【００２６】
本明細書で説明される様々な実施形態では、油圧システムのための周波数フィルタは、望ましい圧力閾値を超える圧力変動を適切に抑制できる任意の適切な構造、及び／又は構造の組み合わせ、及び／又はシステム特性に対応し得ることが理解されるべきである。これには、例えば、システムコンプライアンス、油圧作動質量（hydraulic mass）、流体質量、流体路長さ、弁、制限装置、及び／又は圧力源と加圧容積との間の特定の流路の周波数応答をチューニングできる他の任意の適切な構造などの構造及びシステム特性が含まれる。当業者は、望ましい油圧システムの有限要素モデリングなどのモデル化技術の使用に加えて、基本的な油圧設計原理及び式を使用して特定の流路の周波数応答を求めることができる。加えて又は代わりに、油圧回路の周波数応答特性は、例えば、高インピーダンスで高帯域幅の圧力源を使用することにより、実験で求めることができる。使用できるそのような圧力源として、圧電積層体によって駆動されるピストンポンプがある。
【００２７】
図１の概略図は、高インピーダンス圧力源１の実施形態を示す。圧電積層アクチュエータ２は、出力４で圧力変動を生じさせるためにピストン３を動作させる。圧電積層体３は、ばね５によって圧縮状態に付勢することができ、それにより、ピストンが双方向の行程で移動することが可能になる。ピストン３の動作で引き起こされる容積６内の流体の圧力変動は、ポート４を通って被試験システムに伝達され得る。図１の付勢ばねは、コイルばねとして示されているが、剛性のBelleville Washer CDM-602130などの好都合なばねを使用することもできる。所与の装置内の所与の油圧フィルタを使用した場合に減衰が起こる周波数範囲を求めるために、周波数範囲にわたって圧力源を動作させることにより、特定の流れチャネル内の油圧フィルタを特性化することが可能である。
【００２８】
上記に加えて、本発明者らは、対応する第１アクチュエータのハウジングの少なくとも一部を囲む環状複動ピストンの使用に伴う利益を認識した。例えば、複動ピストンは、第１アクチュエータの周りで半径方向にかつ第１アクチュエータの全長の少なくとも一部分に沿って延びることができる。複動ピストンはまた、油圧モータ−ポンプなどの対応する圧力源の第１ポートと流体連通する第１容積と、圧力源の第２ポートと流体連通する第２容積とを含むことができる。従って、圧力源は、対応する力を望ましい対応する方向において環状の複動ピストンに加えるために、２つの容積間に差圧を加えることができる。特定の用途によれば、圧力源はまた、同様に第１アクチュエータと流体連通することができる。さらに、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータがその間に配置された第１構造体及び第２構造体に作用可能な平行力を加えるように配置することができる。そのような実施形態に関係する特定の構造体の例が下記でさらに詳述される。
【００２９】
さらに別の実施形態において、本発明者らは、サスペンションシステム内の１つ又は複数のアクチュエータの伸長若しくは圧縮容積又は他の加圧容積内において、所望の最小又は標準圧力閾値を維持するために、１つ又は複数のアクチュエータと流体連通するアキュムレータの使用に伴う利益を認識した。例えば、一実施形態では、アキュムレータは、圧縮容積において、車両の重量などの構造体の重量の少なくとも一部分を支持するのに十分な圧力を維持するように、車高調整アクチュエータと流体連通することができる。理論に束縛されることを望むものではないが、これは、対応する圧力源が、対応する構造体を動かすのに必要とされる力全体ではなく、力の一部分を発生させるのに十分なエネルギのみを供給しさえすればよいことから、アクチュエータのエネルギ効率を改善することができる。
【００３０】
通常、車両は道路を走行するため、車体及びホイールの両方は、広い周波数範囲にわたって道路誘発動作を起こし得る。例えば、車体は、０Ｈｚ〜５Ｈｚ、０Ｈｚ〜４Ｈｚ、０Ｈｚ〜３Ｈｚの範囲の周波数で、又は上記の周波数よりも大きい周波数を含む他の任意の適切な周波数範囲で動作することができる。さらに、一部の実施形態では、典型的な車体の大部分の動作は、約１Ｈｚ〜３Ｈｚの周波数範囲で起こり得る。一部の実施形態では、車体の周波数は、第１に、主サスペンションばねで支持された車体質量の共振周波数が基本となり得る。上記に加えて、一部の実施形態では、ホイールは、８Ｈｚ〜２０Ｈｚ、８Ｈｚ〜１５Ｈｚの周波数で、又は一部の実施形態では２０Ｈｚ以上の周波数で動作することができる。ホイール動作周波数は、多くの場合、剛性のタイヤで支持されたばね下質量の共振質量が基本となる。当然のことながら、当業者は、車体及びホイール動作に関連する特定の周波数が、使用される車両の特定のタイプに応じて変わることが分かるであろう。例えば、典型的な乗用車のサスペンション応答は、ダンプトラックなどの大型の採鉱装置のサスペンション応答と異なると考えられる。従って、上記の周波数よりも大きいものも小さいものもあるホイール及び車体周波数、並びに他の構造体の応答周波数を、本明細書に開示する様々な実施形態で使用することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００３１】
上記のように、車体及び／又はホイール動作を抑制することに加えて、一部の実施形態では、ターン、加速、及び／又は減速を行うことで引き起こされるロール又はピッチ動作などの他の様々なタイプの車両事象を抑制することが望ましいことがあり得る。例えば、車両が湾曲した道路に沿って走行する場合、車両は、車両の回転中心に近い方の側が持ち上がり、一方、車両の反対側が道路にさらに接近するようにロールを起こす。同様に、車両は、ブレーキがかけられ、車両が垂直に動作したとき、通常、車両の前部が車両の後部に対して下向きに傾斜するようにそれぞれピッチを起こし得る。対応する車両動作は、加速中、車両の後部に対して車両の前部を上向きに傾斜させるように起こり得る。これらの動作は、車体動作周波数に関して上記したものと同じ又は異なる周波数範囲のいずれの周波数範囲でも抑制することができる。一部の実施形態では、車両を持ち上げる又は下げるなどの他の事象は、さらに別の又は低い周波数で制御することができる。従って、一部の実施形態では、上記の動作は、０Ｈｚ〜１０Ｈｚ、０Ｈｚ〜５Ｈｚ、０Ｈｚ〜４Ｈｚ、０Ｈｚ〜２Ｈｚ、１Ｈｚ〜３Ｈｚの周波数、又は上記の周波数範囲よりも大きい周波数も小さい周波数も含む他の任意の適切な周波数範囲の周波数で抑制することができる。
【００３２】
前述したように、一部の実施形態では、様々な走行状態及びシナリオに直面した場合、車両の性能を改善するために車両の車高を変えることが望ましいことがあり得る。例えば、街路と、隣接する急峻な私道との間の移行部を横断できるように車体を上げることが望ましいことがあり得る。別のときには、高速で走行する場合、空気抵抗力を小さくするために車両を下げることが望ましいことがあり得る。車両の車高はまた、車両の総重量の変化を補償するために変えられ得る。車両の車高の制御は、車体周波数よりも大幅に低い周波数で行うことができる。例えば、一部の実施形態では、車高は、０Ｈｚ〜１Ｈｚ、０Ｈｚ〜０．１Ｈｚ、０Ｈｚ〜０．０１Ｈｚの周波数、又は上記の範囲の周波数よりも大きい周波数も小さい周波数も含む他の任意の適切な周波数で制御することができる。
【００３３】
一部の実施形態では、高速応答の能動サスペンションアクチュエータは、車両の各コーナに配置することができ、広い周波数スペクトルにわたって車体及びホイールの動作を抑制するために使用することができる。特定の実施形態によれば、一実施形態において、高速応答の能動サスペンションアクチュエータは、少なくとも３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１０Ｈｚ、５Ｈｚ、又は意図された用途に基づいた他の任意の適切な周波数範囲にわたる力制御周波数帯域幅を有するアクチュエータとして定義することができる（すなわち、アクチュエータは、言及した周波数以下の周波数で力を発生させるか又は力に抵抗することができる）。従って、他の実施形態では、高速応答アクチュエータは、異なる動作周波数帯域幅内で動作し得ることが理解されるべきである。一部の実施形態では、高速応答アクチュエータは、単にアクチュエータと称することができ、付随する第２アクチュエータの周波数応答能力よりも速い周波数応答能力を有する。
【００３４】
上記の視点で、１つの例示的な実施形態では、高速応答アクチュエータは、車両のトップマウント及びホイールアセンブリなどの第１構造体と第２構造体との間に挿入することができる。この高速応答アクチュエータは、例えば、コイルばね、空気ばね、又は他の従来のサスペンションばね装置と動作的に直列に設置することができる、より遅い応答の補助アクチュエータ及び／又はサスペンションばね座調整アクチュエータと動作的に並列に配置することができる。ばね装置は、対応するアクチュエータの上又は下に設置することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００３５】
一部の車両の実施形態では、複数のアクチュエータを使用する上記の実施形態は、車両の各コーナ又は他の適切な構造体の他の箇所に使用することができる。それにもかかわらず、一部の実施形態では、複数のアクチュエータの開示した組み合わせ及び本明細書で説明される使用方法は、複数のアクチュエータによる特定の組み合わせ性能を実現するサイズとされた単一のアクチュエータで可能なものよりも高速の応答、大きい力、及び／又は削減された電力消費量の望ましいバランス状態をもたらすことができる。一部の実施形態では、２つ以上のこれらのアクチュエータは、単一ユニットに一体化することができ、かつ／又は単一の電気モータ−発電機／油圧モータ−ポンプユニットによって動力を供給することができる。
【００３６】
明瞭にするために、図に関連して下記に説明する実施形態は、電気モータとの関係で説明される。しかし、本明細書で説明される実施形態は、電気発電機及び／又は電気モータ−発電機を使用して動作し得、この場合、電気モータ−発電機は、電気モータ及び／又は発電機として動作し得る電気装置であることが理解されるべきである。従って、本明細書で説明される実施形態は、上記の電気装置のいずれかと併用することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００３７】
明瞭にするために、図に関連して下記に説明する実施形態はまた、主に油圧モータ−ポンプを使用する。しかし、本明細書で説明される実施形態は、適切な場合、油圧モータ及び／又は油圧ポンプと併用可能である。油圧モータ−ポンプは、油圧モータ及び／又は油圧ポンプとして動作できる油圧装置である。従って、本明細書で説明される実施形態は、上記の油圧装置のいずれかと併用することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００３８】
本明細書で説明される実施形態では、主サスペンションばねは、例えば、コイルばね、空気ばね、又は静止状態で車体若しくは他の構造体の重量を支持できる他の任意の適切な弾性ばねと同様の構成要素又は装置であり得る。
【００３９】
一部の実施形態では、力はより強いが応答がより遅い補助能動サスペンションアクチュエータを使用して、ロール及び／又はピッチなどの２つの連結された構造体間の特定の動作を誘発し、抑制し、かつ／若しくはなくすことができ、又は遅く変化する力に応答してより高速応答のアクチュエータを支援することもできる。車両に実装した場合、そのような実施形態は、主サスペンションばねと動作的に直列の構成で配置されたアクチュエータを含むことができ、このアクチュエータは、より高速応答のアクチュエータと動作的に並列に配置される。そのような構成を使用することにより、システム全体の力容量（force capacity）は、（より高い周波数でのシステムの慣性抵抗を大幅に大きくすることなく高めることができる。この場合にも、アクチュエータのこの組み合わせを使用して、システムの応答に悪影響を及ぼすことなく、所望の力レベルを達成することができる。例えば、能動サスペンションシステムにおいて、ポンプ及びより高速応答のアクチュエータは、道路入力に迅速に応答して、対応する能動力及び／又は受動力を発生させることができるため、サスペンションは、道路から高周波衝撃を受けた場合、それでもなお柔性のように見える。
【００４０】
動作システムの一部の実施形態では、アクチュエータの回転要素の慣性モーメントは、アクチュエータが外部入力によって逆駆動される場合に重要なパラメータである。慣性が小さいほど、アクチュエータは、外部刺激によって（余分な反力を発生させることなく）より容易に逆駆動することができる。
【００４１】
電気モータなどの回転装置によって駆動される直線出力のアクチュエータでは、モータの出力をアクチュエータの直線出力に変換する役割を果たすすべての回転構成要素の慣性モーメントは、アクチュエータの逆駆動性に影響を及ぼす。これらの構成要素の慣性は、外部刺激へのアクチュエータの反力に影響を及ぼす。この力は、各回転部分の慣性モーメントの合計に角加速度を乗じた値に比例し、これは、アクチュエータ出力の直線運動に対する各構成要素の角運動の運動比を２乗したものによって大きさが変わる。この作用の大きさが慣性抵抗であり、キログラムの単位を有する。
【００４２】
直線アクチュエータの実施形態では、電気モータは、例えば、１つ又は複数の軸受要素によって所定の位置に保持できるシャフトを介して、ポンプ若しくはネジ機構及び／又は直線レバーに連結することができる。これらの要素の各々の回転部分は、それぞれの運動比によって大きさが変わるシステム慣性抵抗の一部に寄与し得る。例えば、軸受要素は、通常、軸受によって拘束された要素と共に回転するインナ及びアウタレースの回転速度の数分の一で循環する。
【００４３】
他の実施形態では、慣性抵抗は、例えば、歯付きラックで回転するピニオン要素、又は電気油圧能動サスペンションアクチュエータの回転する油圧ポンプ要素及びモータの回転慣性によって生じ得る。
【００４４】
一部の用途では、サスペンションばねと動作的に並列に配置された典型的な能動アクチュエータは、車両ホイールの動作に対して５ｋｇの反映ポンプ慣性（reflected pump inertia）を発生させる対応するポンプ要素を用いて、５００Ｎの最大力を作用させることができる。１０００Ｎの最大作用力（上記の２倍）を発生させるために、同じシステムは、車両ホイールアセンブリの動作に対して２５ｋｇの反映ポンプ慣性を発生させることができる。能動制御システム又は他の抑制方法がない場合、増大した反映ポンプ慣性により、高周波道路入力（すなわち、これらの入力は、能動サスペンションの制御帯域幅を超える周波数を含む）が車両の車体に伝達されることが可能になる。従って、これらのシステムは、望ましい道路防振レベルを達成することができない。
【００４５】
上記のより大きい慣性システムとは対照的に、ばね要素と動作的に直列である、応答がより遅いアクチュエータが、能動サスペンションシステムと動作的に並列に配置された場合、応答が遅いアクチュエータは、高周波道路入力に対する反映ポンプ慣性を増大させることなく、より低い周波数（例えば、１〜３Ｈｚ又は他の適切な周波数）で必要とされる５００Ｎのさらなる力をもたらすことができる。その結果として、大きい力出力及びより良好な道路防振の両方を達成することができるシステムが得られる。特定の力及びシステム慣性が上記に言及されたが、上記の値は例示目的で提示され、本明細書で説明されるアクチュエータ及び他の油圧装置は、任意の適切な力容量、慣性、及び／又は周波数応答を有し得るが、本開示はそのように限定されないことが理解されるべきである。
【００４６】
一部の実施形態では、車両の車高を調整し、かつ／又は主サスペンションばねを介して伝達される負荷を変える（車体に作用する力を増大させるために収縮し、車体に作用する負荷を小さくするために伸長する）ために、さらなるアクチュエータを使用して、例えば、車両の主サスペンションばねのばね座を動作させることができる。このアクチュエータはまた、主サスペンションばねと直列構成で配置することができる。一部の実施形態では、このアクチュエータ又は他の適切なアクチュエータは、車両又は他の適切な構造体の１つのコーナで車体の静止重量を支持できるように、加圧アキュムレータを使用して偏倚することができる。
【００４７】
一部の実施形態では、車両の各コーナは、例えば、高速応答能動サスペンションアクチュエータ、補助強力アクチュエータ、及び／又は強力座調整アクチュエータを有することができる。代わりに、各コーナは、これらのアクチュエータの任意の２つ、又は１つのみの能動アクチュエータを有することができる。各コーナのアクチュエータはまた、一部の実施形態では、互いに協働して動作することができる。代わりに、少なくとも一部の実施形態では、車両の各コーナの１つ又は複数のアクチュエータは、車両の動作を制御するために、車両の他のコーナに配置された１つ又は複数のアクチュエータと協働して動作することができる。
【００４８】
特定の実施形態では、アクチュエータは、構造体に望ましい力を加えて、例えば、構造体を地面に対して又は第２構造体に対して動作させるために使用できる構成要素又は装置であり得る。一部の実施形態では、直線油圧アクチュエータは、内部にスライド可能に受け入れたピストンと、片側でピストンに取り付けられたピストンロッドとを備えた単動又は複動油圧シリンダを含む。一部の実施形態では、電気モータに動作的に連結された油圧ポンプは、ピストンの少なくとも片側（すなわち面）に圧力を加えるために、ポンプを駆動して油圧シリンダに油圧流体を供給するように使用され得る。この加えられた圧力は、有効力面積（ＥＦＡ）に比例する、ピストンロッドの軸に沿った力をもたらすことができる。通常、ピストンのピストンロッドに取り付けられた側のＥＦＡは、ピストンとピストンロッドとの断面積の差に等しい環状面積である。ピストンの反対側では、ＥＦＡは、通常、ピストンの断面積である。
【００４９】
複数のアクチュエータが２つの構造体間に挿入され、互いに平行な向きで動作的に配置された場合、伸長又は圧縮方向の全ＥＦＡ（ＴＥＦＡ）は、すべてのアクチュエータのＥＦＡの合計であり得る。しかし、例えば、アクチュエータの圧縮容積及び／又は伸長容積と、対応するポンプとの間にローパスフィルタがある場合、圧縮方向及び／又は伸長方向のアクチュエータのＥＦＡは、ポンプ出力の周波数の関数であり得る。
【００５０】
直線アクチュエータのハウジングを囲む外側ピストンも、外側ピストンの軸に垂直に向けられ、加圧流体に接する有効表面積部に対応する圧縮及び／又は伸長方向のＥＦＡを有する。
【００５１】
ローパスフィルタがポンプとアクチュエータとの間に置かれた場合、アクチュエータは、より高い周波数にあまり応答しないことがあり得る。従って、ローパスフィルタが存在することで、ローパスフィルタの閾値周波数を超える周波数でのポンプ出力の圧力変動に対して１つ又は複数のアクチュエータのＴＥＦＡが小さくなる効果を得ることができる。
【００５２】
明瞭にするために、本明細書で説明される実施形態は、主に、車両の連結されたホイールに対する車体の動作を制御するために、複数のアクチュエータを備えたサスペンションシステムを使用する。しかし、アクチュエータサスペンションシステムの車両の一部への連結について言及する、本明細書で説明される実施形態は、通常、アクチュエータ、サスペンションシステム、ダンパ、又は他の任意の適切な油圧システムを任意の適切な対応する構造体間に配置すると解釈され得るが、本開示は、車両での使用に限定されないことが理解されるべきである。
【００５３】
ここで、図を参照して、いくつかの非限定的実施形態がさらに詳細に説明される。ただし、様々な実施形態に関連して説明される構成要素の様々な配置、特徴、及び方法は、いずれも単独で及び／又は任意の望ましい組み合わせで使用され得るが、本開示は、任意で特定の実施形態又は実施形態の組み合わせに限定されないことが理解されるべきである。
【００５４】
図２は、構造体の相対動作を制御するために使用できる動作制御ユニット５０の実施形態を示す。図示した実施形態では、動作制御ユニットは、能動サスペンションアクチュエータ５２である第１アクチュエータと、ばね座（又は車高調整）アクチュエータ５３である第２アクチュエータとを含む。動作制御ユニット５０は、車体５４とホイールアセンブリ５５との間に挿入され、これらに連結されている。能動サスペンションアクチュエータ５２は、車体とホイールアセンブリとの間において、同様に車体とホイールアセンブリとの間に配置されたアクチュエータ５３とサスペンションばね６８とを直列に組み合わせたものと動作的に並列に配置されている。ばねは、対応するばね座６８ａでばね座アクチュエータに支持されている。
【００５５】
図示した実施形態では、能動サスペンションアクチュエータ５２は、アクチュエータシリンダ５６の内部容積にスライド可能に受け入れられたピストン５７と、第１端部でピストンに取り付けられたピストンロッド５８とを含む。ばね座６８ａは、ばね座アクチュエータ５３のロッド６５ａに取り付けられ、サスペンションばね６８を支持している。図４において、ばね６８がコイルばねとして示されているものの、例えば、空気ばねなどの任意で適切な弾性ばねのような構成要素又は装置を使用することもできるが、本開示はそのように限定されない。図２では、２つのアクチュエータが別個のアクチュエータとして示されている。しかし、下記にさらに説明するように、アクチュエータが互いに統合された実施形態も考えられ、本開示はそのように限定されない。
【００５６】
アクチュエータシリンダ５６の内部容積は、ピストン５７により、ピストンの両側に配置された圧縮容積５９及び伸長容積６０に分割されている。油圧モータポンプ６１は、圧縮及び伸長容積と流体連通している。アキュムレータ６２は、少なくとも、流体が圧縮ストローク中に伸長容積に流入したときに、ロッド５８によって置き換えられた液体体積と、熱膨張による油圧流体の体積の任意の増加分とを受け入れるサイズとされ得る。油圧モータ−ポンプが図示されているが、いずれも前述したように油圧ポンプも使用され得る。
【００５７】
上記のように、統合したサスペンションユニット５０はまた、ばね座、又はばねシートなどの第２アクチュエータ５３も含む。実施形態によれば、第２アクチュエータは、油圧流体がシリンダ内の圧縮容積６４に収容された片面油圧シリンダ６３であり得る。ピストン６５は、シリンダ６３の内部容積にスライド可能に受け入れられている。油圧ポンプ６６は、ばね６８を持ち上げ、相応してばね６８が車体５４を持ち上げるようにするために、流体を貯蔵器６７から圧縮容積６４に注入するのに使用することができる。代わりに、車体５４を下げるために、ポンプ６６を使用して流体を圧縮容積６４から排出することができる。代わりに又は加えて、流体は、ポンプ６６を迂回する代替流路（図示せず）を用いて、容積６４から貯蔵器６７に排出することができる。一部の実施形態では、ポンプ６６は、油圧モータ／ポンプによって置き換えることができるが、本開示はそのように限定されないことに留意されたい。この場合、車両が下げられるとき、モータ−ポンプを使用してエネルギを回生することができる。
【００５８】
一部の実施形態では、弁６９は、貯蔵器６７と圧縮容積６４との間の流路に沿って配置することができる。用途に応じて、弁は、例えば、可変弁又は単純な開／閉弁のいずれかであり得る。いずれの場合にも、実施形態に関して、例えば、ポンプ６６が停止したときなどに車両５４を高い位置に保持するために、弁を使用してピストン６５を油圧で所定の位置にロックすることができる。すなわち、ピストンは、弁６９を閉じて圧縮容積を封止することにより、油圧でロックすることができる。
【００５９】
動作中、能動サスペンションアクチュエータ５２を使用して、車体５４とホイールアセンブリ５５との間の相対動作を制御することができる。車体５４とホイールアセンブリ５５との間の相対動作を誘発するために、能動サスペンションアクチュエータを使用して、制御された能動力（すなわち、アクチュエータ５６のハウジングに対するピストン５７の動作方向の力）を加えることもできる。
【００６０】
上記に詳述したように、能動サスペンションアクチュエータ５２は、車体５４とホイールアセンブリ５５との間の相対動作を制御するように動作することができる。さらに、ばね座アクチュエータ５３を使用して、車両と、連結されたホイールアセンブリとの中立位置を調整することができる。例えば、油圧モータ−ポンプ６６が停止した場合、ばね座アクチュエータは、車体をホイールアセンブリに対して所定の中立位置に維持することができる。これは、ピストンを望ましい位置に維持し、車両を望ましい中立位置に維持するために、適切な圧力を圧縮容積６４に加えることによって達成され得、及び／又は弁６９がロックされ得る。一部の車両実施形態では、車体を垂直方向に動かし、かつ／又は車体を傾斜させるか若しくはロールさせるために、図２に示す複数の動作制御ユニットを車両の様々なコーナに配置して、協働して又は個別に動作させることができる。
【００６１】
図２の実施形態では、油圧モータ−ポンプ６１及びポンプ６６を相乗作用的に使用して、ホイールアセンブリ５５に対する車体５４の動作を制御することができる。例えば、２つのアクチュエータは、車両を持ち上げるために協力して動作するようなサイズとされ得る。そのような実施形態では、アクチュエータ５３は、車体５４を持ち上げるために協力して動作するサイズとされ得る。そのような構成により、アクチュエータ５３が車両の加重を支持できるように、ポンプ６６は、必要な圧力を供給するのに十分な容量を有する必要がなくなる。
【００６２】
一部の実施形態では、車両は、車体を支持する４つのホイールアセンブリを有することができるが、本開示はそのように限定されない。例えば、それを超えるか又はそれよりも少ないホイールアセンブリを備えた車両も考えられる。さらに、本明細書で説明されるものなどの統合サスペンションユニットは、車体と１つ又は複数のホイールアセンブリとの間に挿入することができ、一部の実施形態では、各ホイールアセンブリと車体との間に挿入することができる。相応して、一部の実施形態では、車両の能動サスペンションシステムは、車両の４つのコーナに４つの統合サスペンションユニットを含むことができ、この統合サスペンションユニットは、協働で動作して、様々な及び／又は変化する力で車体を同時に上方に移動させるか、車体を傾斜させるか若しくは傾けるか、又は車両を持ち上げることさえある。
【００６３】
前の実施形態と同様に、図３は、能動サスペンションアクチュエータ５２及びばね座アクチュエータ６５を備えた統合動作制御ユニット７０の別の実施形態を示す。ばね座アクチュエータのピストンロッド６５ａは、ばね６８を支持するばね座６８ａに取り付けられている。ただし、この実施形態では、ばね座アクチュエータの圧縮容積６４は、圧縮容積６４と流体連通するアキュムレータ７１により、所定の事前チャージ状態に偏倚している。アキュムレータの圧力及びピストンの対応するサイズは、アクチュエータが連結された車両５４の重量の一部分をアクチュエータ６５が支持できるように選択することができる。しかし、より大きい重量又はより小さい重量のいずれかを支持する圧力及び／又はピストンのサイズも考えられる。アキュムレータ７１は、例えば、ダイアフラム７１ｃを用いて、対応する油圧流体７１ｂから分離されたガス７１ａを部分的に充填することができる。代わりに、加圧ガスを油圧流体から分離するために、ダイアフラムの代わりに又はダイアフラムに加えて、ピストン（図示せず）を使用することができる。アキュムレータの外部に配置された弁７２は、ガスを補充するか又はアキュムレータの内部ガス容積からガスを取り出すために使用することができる。
【００６４】
流れ制御装置７３は、圧縮容積６４とアキュムレータ７１との間での油圧流体の交換を調整するために使用することができる。流れ制御装置は、例えば、電気又は油圧駆動式の弁などの任意の適切に制御可能な弁であり得る。代わりに又は加えて、例えば、ソレノイド弁（図示せず）などの開閉弁を使用することもできる。代わりに又は加えて、流れ制限弁又は多位置弁を使用することもできる。多位置弁には、逆止弁、制限装置、又は他の流れ制御装置があり得る。図５の実施形態の動作中、車両５４は、油圧流体が圧縮容積６４と容積７１ｂとの間を流れることができるように、流れ制御装置７３を開くことで下げることができる。車両５４を下げたときに、アキュムレータ及びピストン内の圧力が車両を支持するのに十分である場合、油圧モータ−ポンプ６１を使用して伸長容積６０内の圧力を上げ、圧縮容積５９内の圧力を下げることができる。車両の重量とピストン５７の両側間の差圧とを合わせて得られる力は、車両を支持する圧縮容積６４内の流体によってピストン６５に加えられる力を上回ることになる。その結果としての正味力により、車両は下方に移動し、そのため、流体が圧縮容積６４から押し出される。代わりに、車両を持ち上げることが望ましい場合の別の動作モードでは、流体制御弁７３が開くと同時に、油圧モータ−ポンプ６１は、伸長容積６０内の圧力を圧縮容積５９内の圧力よりも低くするように動作することができる。この場合、ピストン５７の両側間の差圧による力と、圧縮容積６４内の圧力による力とを合わせたものを使用して車両を持ち上げる、すなわち、車両の車高を高くすることができる。
【００６５】
上記のように、一部の実施形態では、アキュムレータ７１の圧力及びピストン６５のサイズは、流れ制御装置７３が開き、油圧モータ−ポンプ６１が駆動されない場合、圧力容積６４内の圧力によりピストン６５に加えられる力が、車両の重量による力を支持するのに十分であるように選択することができる。車両の重量は、図３のサスペンションユニット７０などの１つ又は複数の統合サスペンションユニットによって支持され得ることが理解されるべきである。そのような実施形態では、統合サスペンションユニットは、車両の重量の対応する部分を支持する。ポンプ６１が停止した場合、容積５９及び６０内の圧力は、最終的に平衡状態になることに留意されたい。しかし、容積５９及び６０内において、容積内の圧力を受けるピストン面積の差（すなわち、伸長及び圧縮方向のＥＦＡの差）による上向きの正味力がある。
【００６６】
図４は、第１アクチュエータ８２、第２アクチュエータ８３、及び第３アクチュエータ８４を含む統合動作制御ユニット８０の実施形態を示す。これらのアクチュエータは、第１構造体８５と第２構造体８６との間に挿入されている。アクチュエータを使用して、２つの構造体間の相対動作を能動的にかつ／又は受動的に制御することができる。一部の実施形態では、これらのアクチュエータは、様々な周波数範囲で動作することができる。これらの周波数範囲は、互いに離れているか又は重なった周波数範囲を含んでいるかのいずれかであり得るが、本開示はそのように限定されない。各アクチュエータは、アクチュエータの両側に配置できる１つ又は複数の連結装置８７ａ〜８７ｃ及び８８ａ〜８８ｃにより、対向する構造体に連結することができる。一部の実施形態では、１つ又は複数の連結装置は、ばね及び／若しくはダンパであり得るか、又は少なくともそれらを含み得る。一部の実施形態では、１つ又は複数の連結装置は、剛性リンク機構であり得るか、又は少なくともそれを含み得る。
【００６７】
下記にさらに詳述するように、一部の実施形態では、図４に示す３つのアクチュエータは、単一のポンプによって直接的又は間接的に駆動することができる。このポンプは、１つ又は複数のガス加圧アキュムレータと共に動作することもできる。３つのアクチュエータが図４に示されているものの、２つのアクチュエータ又は４つ以上のアクチュエータを含む任意の数量のアクチュエータを使用することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００６８】
図４の実施形態では、各アクチュエータは、油圧流体を収容する圧縮容積及び伸長容積を有し、油圧流体の圧力は、油圧ポンプによって直接的又は間接的に制御される。アクチュエータ８２、８３及び８４の伸長容積は、それぞれ８２ａ、８３ａ及び８４ａであり、一方、圧縮容積は、それぞれ８２ｂ、８３ｂ及び８３ｂである。図４の実施形態では、ポンプ８９を使用して、アクチュエータ８２及びアクチュエータ８３の圧縮及び伸長容積の一方又は両方に油圧流体を供給することにより、少なくともアクチュエータ８２及びアクチュエータ８３の圧縮及び伸長容積のいずれか又は両方内の圧力を直接制御することができる。一部の実施形態では、ポンプを使用して、アクチュエータ８４の伸長及び圧縮容積に圧力を供給することもできるが、別個の圧力源が使用される実施形態も考えられる。図に示すように、ローパス油圧フィルタ９０は、ポンプと、アクチュエータ８２及びアクチュエータ８３の一方又は両方の圧縮及び／又は伸長容積との間の流路に配置することができる。フィルタは、アクチュエータの伸長又は圧縮容積の一方又は両方のいずれかに接続された単一の流路のいずれにも配置することができる。さらに、フィルタを使用して、ポンプによって流路に加えられる圧力の変化に対するアクチュエータの周波数応答を制御することができる。例えば、１つ又は複数のフィルタは、第１アクチュエータ８２が、ポンプによって加えられた圧力変化に対して第２アクチュエータ８３よりも遅く応答するように構成することができる（すなわち、第１アクチュエータに接続された油圧フィルタは、第２アクチュエータよりも低い動作周波数閾値を有することができる）。
【００６９】
一部の実施形態では、第３アクチュエータ８４の１つ又は複数の圧縮及び伸長容積は、ポンプ８９により、及び／又は加圧アキュムレータ９１により直接供給することができる。ローパス油圧フィルタを使用して、アクチュエータ８４の周波数応答に影響を及ぼすこともできる。
【００７０】
上記のアクチュエータの各々及び下記に説明するアクチュエータの特定の用途に応じて、ローパス油圧フィルタは、特定の周波数閾値にチューニングできることが意図される。例えば、フィルタは、前に説明した様々なタイプの事象に対応する周波数でのアクチュエータの動作を可能にするようにチューニングすることができる。これらの事象には、それらに限定されるものではないが、ホイール事象又はホイール動作周波数、車体事象又は車体動作周波数、ターン、加速、及び減速などの操縦に対応する車両動作周波数、車高調整周波数、並びに他の適切な動作閾値周波数がある。
【００７１】
図５は、互いに対して動作できる２つの構造体１０１及び１０２間に挿入された動作制御ユニット１００の実施形態を示す。動作制御ユニットは、圧縮容積１０３ａ及び伸長容積１０３ｂを備えたアクチュエータ１０３と、圧縮容積１０４ａ及び伸長容積１０４ｂを備えたアクチュエータ１０４とを含む。油圧ポンプ１０５は、油圧流体を少なくとも容積１０３ａ及び１０４ａに供給するために使用することができる。図示した実施形態では、両方のアクチュエータは、構造体１０１に堅固に連結することができる。ピストンロッド１０３ｃは、構造体１０２に堅固に連結することができる。代わりに、サスペンションシステムトップマウント（図示せず）などの弾性装置もあり得る。ピストンロッド１０４ｃは、この実施形態ではばねである連結装置１０７を用いて、構造体１０２に連結されている。油圧流れ制御装置１０６は、ポンプ１０５で発生する圧力変化に対するアクチュエータ１０４の周波数応答を変えるために使用することができる。この流れ制御装置は、上記のように、例えば、電子制御弁、受動逆止弁、又は多位置弁であり得る。この流れ制御装置はまた、上記の実施形態と同様に、ポンプ１０５で発生する圧力に対するチャンバ１０４ａの圧力変化を調整する油圧ローパスフィルタを形成するように、流路及び／又は他の油圧構成要素と共に機能することができる。図５の破線の流路は、アキュムレータなどの他の装置に向かって流れることができ、かつ／又は特定の実施形態に応じて互いに接続することができる流路であることに留意されたい。
【００７２】
一部の実施形態では、アクチュエータ１０４の特定の周波数応答を達成するために、壁付きオリフィス制限装置を流れ制御装置１０６として使用することができる。この薄壁付きのオリフィス制限装置は、以下の通りに設計することができる。
【００７３】
アクチュエータ１０３によって加えられる力は、チャンバ１０３ａ内の圧力Ｐ１０３ａと、図５に１０３ｄとして示すピストン面積Ａ１０３ｄとから求めることができる。アクチュエータ１０４によって加えられる力は、１０４ｄと表記したピストン面積Ａ１０４ｄに作用するチャンバ１０４ａ内の圧力Ｐ１０４ａ、又は直列のばね１０７の圧縮のいずれかから求めることができる。これらの２つの要素は直列であるため、これらの要素は、下記の式１
【数１】
2019501824.tif 000003
に示すものと同じ直線力を作用させ、式中、Ｆ１０４は、アクチュエータ１０４からの力であり、Ｋ１０７は、ばね要素１０７の剛性であり、ｘ１０４ｄ及びｘ１０２は、アクチュエータピストン１０４ｄ及び車体要素１０２の位置である。式１の１次微分を取ると、アクチュエータ１０４について、力の変化率は、油圧流れ制御装置１０６を通る流量Ｑ１０６に関係し得ることが分かる。
【数２】
2019501824.tif 000004
【００７４】
典型的な薄壁オリフィス制限装置は、特徴部の両側間の圧力差に関係し得る流れ特性を有する。式３は、油圧流れ制御装置１０６として使用できるオリフィス要素を通る流体流量を示す。ここで、ρは、流体の密度であり、Ａオリフィスは、流れ制限装置の面積であり、Ｃは、実験で求めることができる特定のオリフィス形状に対する排出係数である。
【数３】
2019501824.tif 000005
【００７５】
２つのアクチュエータ１０３及び１０４は、上記の通り流れ制限装置であり得る油圧流れ制御装置１０６により、ポンプ１０５で発生した圧力に様々な方法で応答することができる。式４及び５は、ポンプで発生した圧力変化に対する、アクチュエータ１０３及びアクチュエータ１０４の単位時間当たりの力応答の変化を示す。アクチュエータ１０３の応答は、（１０５と１０３ａとの間の接続における線路損失を無視しながら）ポンプの圧力変化によって直接制御され得る。一方、アクチュエータ１０４の力応答は、流れ制御装置の例として使用したオリフィスのパラメータに基づいて制限することができる。
【数４】
2019501824.tif 000006
【００７６】
式５は、アクチュエータ１０４の応答速度が、流れ制御装置及び直列のばね要素１０７に関するパラメータを使用して制御し得ることを示す。流路内の流体の質量に関するさらなる考察をモデルで考慮に入れることができる。しかし、一部の用途では、この作用は、代わりに、実験で又は流体システムの計算流体力学のシミュレーションを通じて容易に求めることができる。
【００７７】
図６は、３つのアクチュエータ１１１、１１２及び１１３を含む動作制御ユニット１１０の実施形態を示す。３つのアクチュエータは、第１構造体１１４と第２構造体１１５との間の相対動作を制御するために連係することができる。この実施形態では、アクチュエータ１１２及び１１３は、第１中間構造体１１４ａ及び第２中間構造体１１５ａによって互いに連結されている。連結装置１１６ａ及び１１６ｂは、アクチュエータ１１１をそれぞれ第１構造体１１４及び第２構造体１１５に連結するために使用することができる。連結装置１１６ｃ及び１１６ｄは、それぞれ第１構造体１１４と第１中間構造体１１４ａとを連結し、第２構造体１１５と第２中間構造体１１５ａとを連結するために使用することができる。一部の実施形態では、連結装置１１６ｅは、アクチュエータ１１３のピストンロッドを第２中間構造体１１５ａに連結するために使用することができ、アクチュエータの反対側の端部は、任意の適切な連結器を使用して第１中間構造体に連結される。アクチュエータ１１２の両端部は、第３アクチュエータ１１３と動作的に並列に２つの中間構造体に連結されている。同様に、第１アクチュエータは、互いに連結された第２及び第３アクチュエータと動作的に並列である。さらに、図示した各連結装置には、ばね、ダンパ、及び／又は剛性連結器の少なくとも１つが含まれることが理解されるべきである。
【００７８】
一部の実施形態では、構造体１１４は、車両のホイールアセンブリであり得、一方、構造体１１５は、車体であり得る。相応して、アクチュエータ１１１は、能動サスペンションアクチュエータであり得、アクチュエータ１１２は、ロール支援アクチュエータであり得、アクチュエータ１１３は、車高調整アクチュエータであり得る。
【００７９】
図７に示す実施形態は、図６に関連して上記に説明した構成と同じ構成で配置された３つのアクチュエータ１２１、１２２及び１２３を含む動作制御ユニット１２０の例である。これらのアクチュエータは、構造体１２４と構造体１２５との間の相対動作を制御するように協働して動作する。アクチュエータ１２１は、圧縮容積１２１ａと、伸長容積１２１ｂと、ピストンロッド１２１ｄに取り付けられたピストン１２１ｃとを含む。アクチュエータ１２２は、圧縮容積１２２ａと、伸長容積１２２ｂと、ピストンロッド１２３ｄに取り付けられたピストン１２２ｃとを含む。アクチュエータ１２３は、圧縮容積１２３ａと、伸長容積１２３ｂと、ピストンロッド１２３ｄに取り付けられたピストン１２３ｃとを含む。この実施形態では、各圧縮容積は、図示しない）アキュムレータに接続することができ、このアキュムレータは、動作中にピストンロッドの侵入により置き換えられた油の体積を補償することができる。図９の実施形態では、伸長容積１２１ｂ、１２２ｂ及び１２３ｂは、それぞれ流体流路１２１ｅ、１２２ｅ及び１２３ｅを用いて油圧ポンプ１２７の第１ポートと流体連通している。流路１２１ｅ、１２２ｅ及び１２３ｅは、それぞれローパス油圧フィルタ（及び／又は流れ制御装置）１２１ｆ、１２２ｆ及び１２３ｆを含むことができる。
【００８０】
油圧アクチュエータ１２２及び１２３は、構造体１２４ａ及び１２５ａによって互いに連結されている。連結装置１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ及び１２６ｅは、ピストンロッド１２１ｄを構造体１２５に、構造体１２５を構造体１２５ａに、アクチュエータ１２１を構造体１２４に、構造体１２４を構造体１２４ａに、及びピストンロッド１２３ｄを構造体１２５ａに連結している。連結装置１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄ及び１２６ｅは、ばね要素、制振要素、及び剛性要素の任意の適切な組み合わせであり得る。
【００８１】
図示した実施形態では、ローパス油圧フィルタ１２１ｆ、１２２ｆ及び１２３ｆは、ポンプ１２７と、第１アクチュエータ１２１、第２アクチュエータ１２２、及び第３アクチュエータ１２３の１つ又は複数の圧縮及び伸長容積の１つ又は複数との間の対応する流路に沿って配置されている。一部の例では、ローパスフィルタは、特定のアクチュエータの伸長及び圧縮容積の両方に接続することができる。ローパスフィルタによる特定の閾値周波数は、望ましい周波数動作を得るために、これらのアクチュエータの１つ又は複数に対応することができる。ローパスフィルタ１２１ｆ、１２２ｆ及び１２３ｆは、油圧ポンプ１２４ａで発生する圧力入力に対するアクチュエータの周波数応答を確定するために、少なくとも、コンプライアンスと、エネルギ散逸性構成要素と、流路１２１ｅ、１２２ｅ及び１２３ｅの流体質量との作用と協働して作用することができる。ポンプ１２７は、ポンプ及び油圧モータの両方として機能できる油圧モータ−ポンプであり得ることが理解されるべきである。
【００８２】
特定の実施形態によれば、アクチュエータ又は構成要素の少なくとも一部を収容することができる他の油圧装置は、ローパス油圧フィルタの一部として使用され得る。しかし、上記のように、一部の実施形態では、例えば、流路に追加された同調オリフィスなどの１つ又は複数の追加要素が流路と相互作用して、特定の望ましい特性を有するローパスフィルタとして機能することができる。さらに、他の実施形態では、他の任意の構成要素を必要とすることなしに、ローパスフィルタとして機能するように流路を構築及び／又はチューニングすることができる。従って、油圧ローパスフィルタを有する様々な実施形態は、これらの可能な代替形態のいずれか、又は油圧ローパスフィルタを構築する他の適切な方法を含むと考えるべきであるが、本開示はこのような方式で限定されない。
【００８３】
図９の動作制御ユニットの実施形態は、構造体１２４がホイールアセンブリであり、構造体１２５が車体である車両の能動サスペンションシステムの一部であり得る。一部の実施形態では、車体は、図９に示す動作制御ユニット１２０などの複数の動作制御ユニットによって支持され、その動作を制御されることが理解されるべきである。図９のアクチュエータは、複動アクチュエータとして示されているが、図９に示すアクチュエータの代わりに又はそれに加えて、１つ又は複数の単動アクチュエータを使用し得るが、本開示はそのように限定されないことがさらに理解されるべきである。
【００８４】
動作制御ユニット１２０が使用される車両の一部の実施形態では、ローパスフィルタ１２１ｆは削除され得、アクチュエータ１２１は、１００Ｈｚ未満の周波数の車体及びホイール動作を制御するのに十分な周波数応答で動作し得る。これは、１００Ｈｚ以下の周波数でアクチュエータ１２１に向かう圧力入力を発生させるように、油圧ポンプ１２４ａに動作的に連結された電気モータ（図示せず）を使用して達成することができる。そのような実施形態では、アクチュエータ１２２は、車両が走行している道路に対する車体のロール動作を制御するためのロール制御アクチュエータとして使用することができる。この実施形態では、ローパスフィルタ１２２ｆは、例えば、ポンプによる、及び／又は構造体１２５に対する構造体１２４の動作による３Ｈｚの圧力入力などの所定の周波数を超えるすべての周波数を減衰させることができる。
【００８５】
一部の実施形態では、アクチュエータ１２３は、構造体１２４及び１２５に対応する車体とホイールアセンブリとの間の標準距離又は平衡距離を制御することにより、車両の車高を制御するために使用することができる。そのような実施形態では、ローパスフィルタ１２３ｆは、ポンプ１２４ａによって送出される圧力中の、例えば０．１Ｈｚなどの所定の閾値周波数を超えるすべての周波数を減衰させるために使用することができる。
【００８６】
特定の用途及び周波数範囲が上記のアクチュエータに対して言及されたが、様々なアクチュエータ及びローパスフィルタは、上記の用途及び周波数範囲を含む任意の適切な周波数範囲及び任意の適切な用途で動作するように構成され得ることが理解されるべきである。
【００８７】
上記に加えて、図７に示す各流路１２１ｅ、１２２ｅ及び１２３ｅは、図示した油圧ローパスフィルタと共に又はその代わりに使用できる逆止弁、制限装置、流体質量、流れ制限装置、及び／又は遮断弁（図示せず）などの他の又はさらなる流れ制御装置を含むことができる。例えば、流路１２３ｅは、流路を遮断し、アクチュエータ１２３をポンプ１２４ａからの圧力入力から切り離すために、電気で、油圧で、又は空気で動作することができる遮断弁（図示せず）を含むことができる。図９の動作制御ユニットは、３つのアクチュエータを有して示されていることが理解される。しかし、一部の実施形態では、アクチュエータの任意の１つを削除することができ、かつ／又はさらなるアクチュエータを追加することができるが、本開示はそのように限定されない。
【００８８】
一部の実施形態では、流れ制御装置は、望ましいレベルの流れ抑制を達成するために、各システムの圧力及び流体流れに応じて設計及びチューニングすることができる。一実施形態では、ローパス油圧フィルタ１２２ｆ又は他の適切な流れ制御装置は、対応するアクチュエータの動作範囲を、実際上、最大で車両のロール又はピッチによる周波数（通常１〜３ｈｚ）までの周波数を有する動作を抑制するのに適した閾値周波数に限定するために使用することができる。例えば、この流れ制御装置は、直径が１ｍｍの薄板オリフィスを含むことができる。圧力がポンプ１２７で発生すると、能動サスペンションアクチュエータである第１アクチュエータ１２１で力が発生する。このとき、この圧力により、第２アクチュエータ１２２がばね要素１２６ｂに抗して伸長する。アクチュエータ１２２が構造体１２５及び１２４間で力を加えることができる前に、要素１２２ｆを通る流体流れが必ず発生する。従って、単にフィルタ１２２ｆに対応し得る同調制限装置を設けることにより（すなわち、圧力降下と流量との間の望ましい関係を用いて）、第２アクチュエータ１２２は、車体動作又は他の適切な動作に関する閾値周波数未満の周波数において構造体１２５及び１２４間に力を発生させることのみができる。例えば、第２アクチュエータの動作周波数は、実際上、５Ｈｚ以下、３Ｈｚ以下、又は他の任意の適切な周波数以下に限定することができる。従って、ポンプで発生する、この周波数閾値を超える圧力変動は、アクチュエータ１２１において力を発生させるが、フィルタ１２２ｆによって減衰し、そのため、アクチュエータ１２２では力を発生させない。この場合にも、アクチュエータ１２２に加えられる高周波圧力変動の減衰により、対応するポンプの反映慣性及び／又は両方のアクチュエータ１２１及び１２２を用いて、より高い周波数で力を発生させるのに十分な油をポンプで圧送するのに必要とされる動力の両方を低減することができる。
【００８９】
図８は、車両のホイールアセンブリ１３１と車体１３２との間の相対動作を制御する動作制御ユニット１３０を示す。能動サスペンションアクチュエータ１３３は、車体１３２とホイールアセンブリ１３１との間に挿入されている。能動サスペンションアクチュエータは、車高アクチュエータ１３４及びサスペンションばね１３５と動作的に並列に配置することができ、車高アクチュエータ１３４及びサスペンションばね１３５は、同様に車体とホイールアセンブリとの間で動作的に互いに直列に配置されている。アクチュエータ１３３は、ピストン１３３ｃによって分離された圧縮容積１３３ａ及び伸長容積１３３ｂを含み、ピストン１３３ｃは、ピストンロッド１３３ｄ及び介在トップマウント１３３ｅによって車体に連結されている。油圧ポンプ１３６は、所定の周波数でピストン１３３ｃの両側間の望ましい圧力差を確立するように制御される電気モータ（図示せず）に動作的に連結される。この実施形態では、アキュムレータ１３７が圧縮容積１３３ａと流体連通している。しかし、一部の実施形態では、アキュムレータ１３７の代替として又はそれに加えて、伸長容積と流体連通するアキュムレータを組み込むことができる。伸長容積１３３ｂは、車高アクチュエータ１３４の伸長容積１３４ｂ及びポンプ１３６の２つのポートの一方と流体連通する。アクチュエータ１３４の圧縮容積１３４ａは、ガス充填アキュムレータなどのアキュムレータ１３８と流体連通する。圧縮容積１３４ａ及び伸長容積１３４ｂ間の流体の交換は、それぞれ流れ制御装置１３９ａ及び／又は流れ制御装置１３９ｂによって制御することができ、流れ制御装置は、前述のように、逆止弁、遮断弁、流れ制限装置、又は他の任意の適切な構成要素の１つ又は複数を含む弁スイッチであり得る。流れ制御弁１３９ｂは、ポンプ１３６で発生した、閾値周波数を超える圧力変動が車高アクチュエータの伸長容積１３４ｂに達する前に、この圧力変動を減衰させるために、流路１３６ａの流れ特性と併せてローパスフィルタとして機能することができる。
【００９０】
流れ制御装置１３９ａは、圧縮容積１３４ａを加圧アキュムレータ１３８に接続することにより、圧縮容積１３４ａ内の圧力を調整するために使用することができる。ポンプ１３６は、能動サスペンションアクチュエータ１３３のピストン１３３ｃの両側間の圧力差を制御して、ホイールアセンブリ１３１に対する車体１３２の動作を制御するために使用することができる。流れ制御装置１３９ａ及び１３９ｂは、ピストン１３４ｃの両側の圧力を制御するために使用することができる。従って、ピストン１３３ｃ及びピストン１３４ｃの両側間の差圧を制御して車両の車高を確定することができる。
【００９１】
図８に示す実施形態でのアクチュエータ１３４及び本明細書で説明される他の実施形態の他のアクチュエータは、ターン中の車両のロール及び／又は車高に影響を及ぼすために、ばね座を支持し、ばね座の位置を調整することが説明及び図示されている。これらのばね座は、通常、コイルばねとして示されたサスペンションばねを支持し、かつ／又はサスペンションばねの位置を調整するとして示されている。しかし、これらのアクチュエータは、車両のロールバーに作用することにより、ロール力を加えるために使用することもできる。動作制御ユニット又はサスペンション制御ユニットの１つ又は複数のアクチュエータを使用して、ばね座若しくはロールバーに個別に又はばね座及びロールバーの両方に同時に作用することができる。
【００９２】
図９は、２つのアクチュエータを含む動作制御ユニット１４０を示す。能動サスペンションアクチュエータ１４１は、車高アクチュエータ１４５と動作的に並列の構成で車体１４２とホイールアセンブリ１４３との間に挿入されている。車高アクチュエータは、車体とホイールアセンブリとの間に配置されたサスペンションばね１４６と動作的に直列の構成で配置することができる。この実施形態では、車高アクチュエータは単動アクチュエータである。ポンプ１４８は、アクチュエータの対応する加圧容積と流体連通する。流れ制御装置１４７は、ポンプと、図示した実施形態では単動アクチュエータであるアクチュエータ１４５の少なくとも１つの加圧容積との間に配置することができる。流れ制御装置は、ローパスフィルタとして機能して、アクチュエータ１４５に加えられる、望ましい閾値周波数を超える圧力変動を抑制するために、流路１４７ａの流れ特性と併せて作用することができる。流れ制御装置１４７の適切な特性を選択することにより、流れ制御装置は、適切なカットオフ周波数を有するローパスフィルタとして使用することができ、それにより、アクチュエータ１４５は、適切な周波数範囲（例えば、一部の実施形態では、車両ロール力を弱めるために３Ｈｚ以下、又は車高調整を行うか若しくは車両重量の変化を補償するために０．３Ｈｚ以下）で機能するばね座制御アクチュエータとして使用し得ることに留意されたい。一部の実施形態では、アクチュエータ１４５、流れ制御装置１４７、及び流路１４７ａの特性は、ロール制御又は車高調整用アクチュエータを効果的に使用するために選択することができる。しかし、他の周波数閾値及び／又は用途が使用される実施形態も考えられる。
【００９３】
図１０の概略図は、車体２０４とホイールアセンブリ２０５との間の相対動作を制御するように協働して動作する能動サスペンションアクチュエータ２０２と、補助アクチュエータ２３１とを含む統合動作制御ユニット２３０の別の実施形態を示す。この実施形態では、補助アクチュエータ２３１は、ピストン２３３と、ばね座２１８ａに取り付けられたピストンロッド２３３ａとを備えた複動油圧シリンダ２３２を含むことができる。ばね座はばね２１８を支持し、ばね２１８は車体２０４を支持している。
【００９４】
前述の実施形態と同様に、能動サスペンションアクチュエータ２０２は、互いに動作的に直列に配置され得るばね２１８及びアクチュエータ２３１と動作的に並列に、ホイールアセンブリ２０５と車体２０４との間に挿入されている。通常、ピストンロッド２０８の上部は、トップマウント（図示せず）により、車体に取り付けることができる。図１０の実施形態では、能動サスペンションアクチュエータのシリンダ２３２は、圧縮容積２３４及び伸長容積２３５を含むことができる。
【００９５】
図示した実施形態では、能動サスペンションアクチュエータ２０６の伸長容積２１０と、補助アクチュエータ２３１のシリンダ２３２の伸長容積２３４とは、導管２３６ａ及び導管２３７などの１つ又は複数の導管を通じて流体連通することができる。能動サスペンションアクチュエータの圧縮容積２０９は、導管２３４ｂ及び２３９などの１つ又は複数の導管を用いて、補助アクチュエータの圧縮容積２３４と流体連通することができる。一部の実施形態では、流れ制限装置又は他の１つ若しくは複数の構成要素は、流れ制限装置２３８によって示されるような、これらの流路の一方又は両方に沿ったローパス油圧フィルタとして機能することができ、ローパス油圧フィルタは、導管２３７を通る流体の流れを調整するために使用することができる。制限装置は、例えば、オリフィス、手動弁、電気制御弁、圧力制御弁、又は他の任意の適切な若しくは好都合な制限装置であり得る。従って、一部の実施形態では、導管２３６ａ及び２３７の流れ特性と共に作用する流れ制限装置２３８が存在すると、ローパスフィルタとして機能し得るため、油圧モータ−ポンプは、能動サスペンションアクチュエータ２０２を高速応答アクチュエータとして駆動し、補助アクチュエータ２３１を応答がより遅いアクチュエータとして駆動する（すなわち、フィルタの閾値周波数は、補助アクチュエータの動作周波数を能動サスペンションアクチュエータの少なくとも最大動作周波数未満の周波数に制限する）。この場合にも、そのような構成は、より高い周波数でのシステムの有効慣性を小さくし、一方、それでもなお、さらなる力がより低い周波数で加えられることを可能にする。力の増幅は、両方のポンプにおいて、モータポンプ２１１で発生した低周波数の差圧がかかる面積が増えることで生じるが、より高周波数でポンプを通る流体流れは制限される。
【００９６】
一部の実施形態では、図１０のシステムは、典型的なセダンのために構成することができる。そのような用途では、例えば、アキュムレータ２１２の静止標準圧力は、約４００〜８００ｐｓｉであり得、ピストン２０７の直径は、約３０ｍｍ〜約６０ｍｍであり得る。相応して、一部の実施形態では、ピストン２３３の面積は、ピストン２０７の面積の約半分から３倍の範囲を取ることができる。
【００９７】
図１１は、図１２に示すシステムと同様の実施形態に従って構築されたサスペンションシステムの性能の例を示し、車両は、各コーナに統合サスペンションユニットを有する。グラフ２４１は、４０マイル／ｈでスラロームコースを走行中、典型的なセダンによって得られる横加速度を示す。この特定のセダンは、１９００ｋｇの質量、１．６ｍのトラック幅、及び地面の上０．５６ｍに配置された重心を有する。完全な車体制御を達成する（ターン時に車両を完全な水平に保持する）ために、前部右ホイールに作用する車両ロールを抑制するのに必要な力を車両及び横加速のパラメータに基づいて計算した。システムのこの実施形態では、補助アクチュエータピストンの面積は、能動サスペンションシステムピストンの面積の８０％であった。補助アクチュエータで発生する力に対して、約２．５Ｈｚの減衰周波数を示すようにチューニングされた流体流れ特性を有する平板オリフィスとして流れ制御装置をモデル化した。線２４５は、理想的な車体制御を達成するために、能動サスペンションシステム全体から必要とされる全体的な力を示す。線２４７は、典型的な電気及び油圧ポンプ損失を有し、線２４５で示す全体的な力を加えるために、アクチュエータ、能動サスペンションアクチュエータのみと協働して動作する代表的な油圧ポンプが必要とする電力消費量を示す。グラフ２４２は、能動サスペンションアクチュエータ、流れ制御装置、及び補助アクチュエータのすべてを含むシステムの応答において、補助アクチュエータで発生する力２４３が、能動サスペンションアクチュエータで発生する力２４４を補足していることを示す。両方のシステムで発生する全体的な力が振幅及び周波数の両方とも同じであっても、ポンプは、等しい圧力を発生させる必要がない（このとき、圧力はより広い面積にわたって作用する）ことから、この操作を行うのに必要とされる電力が大幅に削減される。グラフ２４６は、両方の場合において、油圧モータ−ポンプを動作させるために電気モータ（図示せず）によって消費される電力を示す。特に、能動サスペンションアクチュエータが単独で動作する場合の電力消費量２４７は、力出力を制御するために、能動サスペンションアクチュエータ及び補助アクチュエータが協働で動作するシステムの電力消費量２４８よりも多い。
【００９８】
図１２は、車体２５３とホイールアセンブリ２５４との間に挿入された第１アクチュエータ２５１と、応答がより遅い第２アクチュエータ２５２とを備えた統合サスペンションユニット２５０の別の実施形態を示す。ポンプ２５５の第１ポートは、伸長容積２５１ａ、２５２ａと流体連通している。第２ポートは、第１及び第２アクチュエータの圧縮容積２５１ｂ及び５５２ｂと流体連通している。ポンプと第２アクチュエータの伸長及び圧縮容積との間の流路２５７ａ及び／又は流路２５７ｂに沿って配置された流れ制御装置２５６ａ及び２５６ｂは、流れ制御装置と流体連通した流路と共に、ポンプ２５５で発生する、特定の閾値周波数を超える圧力変動を抑制するローパスフィルタとして機能することができる。各ローパスフィルタに対して選択される閾値周波数は、アクチュエータ２５２の意図された使用方法によって少なくとも部分的に決定され得る。図に示すように、一部の実施形態では、第２アクチュエータは、ばね又は他の連結装置と動作的に直列に配置することができる。
【００９９】
図１３は、統合サスペンションユニット２６０の別の実施形態を示す。この実施形態では、ポンプ２５５の第１ポートは、第１アクチュエータの伸長容積２５１ａ及び第２アクチュエータの圧縮容積２５２ｂと流体連通することができる。さらに、ポンプの第２ポートは、第１アクチュエータの圧縮容積２５１ｂ及び第２アクチュエータの伸長容積２５２ａと流体連通することができる。さらに、特定の周波数閾値を超える圧力変動を減衰させることにより、第２アクチュエータ２５２の周波数応答を確定するために、ポンプと、第２アクチュエータの伸長及び／又は圧縮容積との間により多くの流れ制御装置２６１ａ及び／又は流れ制御装置２６１ｂの１つを配置することができる。
【０１００】
図１４に示す実施形態では、統合サスペンションユニット３００は、能動サスペンションアクチュエータ３０２、補助アクチュエータ３０１、及び高さ調整アクチュエータ３０３を含むことができる。これら３つのアクチュエータは、広い周波数範囲にわたって車体３０４とホイールアセンブリ３０５との間の相対動作を制御し、さらには、車両の車高を調整するために協働して動作することができる。加えて又は代わりに、アクチュエータ３０３は、補助アクチュエータ３０１の機能において、補助アクチュエータ３０１を支援するために使用することができる。
【０１０１】
／／／この実施形態の能動サスペンションアクチュエータ３０２及び補助アクチュエータ３０１は、ホイールアセンブリに対する車体の動作を制御するために協働して動作することができる。車高アクチュエータ３０３は、車高を制御し、静止状態で車両の重量を支持するために、他の２つのアクチュエータと協働して動作することができる。例えば、一部の実施形態では、能動サスペンションアクチュエータ３０２は、車両が道路を走行するときに車体に伝わる道路で誘発された垂直動作を抑制するために、広い周波数範囲、通常、０〜５０Ｈｚにわたって動作する。補助アクチュエータ３０１は、より遅く反応することができ、車体３０４に加える力を増大させることにより、能動サスペンションアクチュエータ３０２を支援するためにばね３０４ａを介して動作し、通常、５Ｈｚ未満の周波数範囲で動作する。一部の実施形態では、能動サスペンションアクチュエータ３０２の周波数応答は、５０Ｈｚ以上であり得、一方、補助アクチュエータ３０１の周波数応答は５Ｈｚ以下であり得る。
【０１０２】
一部の実施形態では、車両が道路の湾曲に沿って走行している場合、１つ又は複数の補助アクチュエータは、統合サスペンションユニット３００が加えることができる水平化力を増大させ得る。例えば、図１４に示すユニットが上向きの力を加える場合、ポンプ３０６で発生する、望ましい閾値未満の周波数の圧力差をピストン３０７及びピストン３３０に加えることができ、加えられる力は、有効ピストン面積の拡大により増大する。しかし、モータ−ポンプで発生する圧力の閾値周波数を超えるより高い周波数の変化に対するピストン３３０の応答は、上記のように、流れ制御装置３４０が油圧ローパスフィルタとして機能するために減衰する。
【０１０３】
図１６に示す実施形態の場合、ピストン３３０及び３１５は、一緒に動作するように拘束されている。従って、車両の車高が新たな中立位置に変わった場合、流れ制御装置３４１を閉じて、その新たな位置でピストン３１５をロックすることができる。しかし、補助アクチュエータ３０１が、例えば、ロール保持能力を上げるために連動する場合、加圧アキュムレータ３２２と高さ調整アクチュエータ３０３の圧縮容積３１４との間に配置された対応する流れ制御装置３４１は、ピストン３３０が上下に動作することを可能にするために少なくとも部分的に開くことができる。
【０１０４】
図１５に示す実施形態は、図１４に関連して上記に説明した実施形態と同様であり、対応する要素を示すために同じ参照番号が使用されている。この実施形態では、流れ制御装置３４２と、ポンプ３０６のポートを圧縮容積３３４に接続する流路３４２ａとは、圧力変動が圧縮容積３３４に達する前に、例えば、３Ｈｚなどの特定の周波数閾値を超える圧力変動を抑制するために使用することができる。流れ制御装置３４３は、ポンプ３０６で発生する、特定の事前設定された周波数閾値を超える圧力変動を伸長容積３３０に達しないように抑制するために、同様の方法で使用することができる。しかし、一部の実施形態では、流れ制御装置３４２又は流れ制御装置３４３のいずれかをなくすことができる。この実施形態では、アクチュエータ３０１及び３０２の伸長容積と圧縮容積との間の流体連通は、図１４の実施形態と比べて逆になっていることに留意されたい。
【０１０５】
図１６は、能動サスペンションアクチュエータ４０２、補助アクチュエータ４２１、及び高さ調整アクチュエータ４２２を含む統合動作制御ユニット４００の一実施形態を示す。これら３つのアクチュエータは、車体４０４とホイールアセンブリ４０５との間の相対動作と、さらには車両の車高とを制御するために協働して動作することができる。
【０１０６】
図１６に示す実施形態では、アキュムレータ４２４は、高さ調整アクチュエータ４２２の圧縮容積４１４と流体連通し、圧縮容積４１４内の圧力を制御することができる。アキュムレータ４２４は、４つのチャンバ、すなわち、（１）流れ制御装置４２５により、油圧モータポンプ４１１及び能動サスペンションアクチュエータの伸長容積４１０と選択的に流体連通する油圧流体充填チャンバ４２４ａと、（２）流れ制御装置４２６により、高さ調整アクチュエータの圧縮容積４１４と選択的に流体連通する油圧流体充填チャンバ４２４ｂと、（３）ガス充填チャンバ４２４ｃと、（４）ガス充填チャンバ４２４ｄとを含むことができる。
【０１０７】
図１６の実施形態では、アキュムレータ４２４は、円筒セグメント４２４ｅ及び端部キャップ４２４ｆ及び４２４ｇを備えた略円筒形の形状である。内部シリンダ４２４ｈは、一端で端部キャップ４２４ｆに取り付けられている。アキュムレータ４２４はまた、環状のピストン４２７ａと、シルクハット形状に形成されたピストン４２７ｂとを含むこともできる。シルクハットピストン４２７ｂは、第２部分４２７ｄよりも小さい直径を有する、軸方向突出部分４２７ｃを含み、第２部分４２７ｄは、軸方向突出部分の端部から半径方向外側に延びる。軸方向突出部分は、内部シリンダ４２４ｈの開放端にスライド可能に受け入れられている。チャンバ４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ及び４２４ｄは、例えば、Ｏリング４２７ｅを含む任意の好都合な装置又は方法を使用して、チャンバ間でのガス及び／又は流体の交換を防止するために互いに封止することができる。
【０１０８】
図１６の実施形態では、チャンバ４２４ａ内の流体圧力は、モータポンプ４１１を動作させ、流れがチャンバ４２４ａに出入りすることを可能にするように流体制御装置４２５の位置を合わせることで制御することができる。動作中、チャンバ４２４ｂ内の圧力は、チャンバ４２４ａの流体の体積を減らすことで上げることができる。チャンバ４２４ａから出る流体の流れは、ピストン４２７ｂをシリンダ４２４ｈ内にさらに移動させ、従ってチャンバ４２４ｃの圧力を上げる。容積４２４ｂと容積４１４との間の流れを可能にするように弁４２６の位置を合わせることにより、圧縮容積４１４内の圧力は上げられ得る。モータの動作を逆転させ、チャンバ４２４ａ内の流体の体積を増やすことにより、圧縮容積４１４内の圧力は下げられ得る。図１６の実施形態では、ガス充填チャンバ４２４ｄ内の圧力により、ピストン４２７ｂに作用する力は、チャンバ４２４ｃ内のガス圧によってピストン４２７ｂに作用する正味力よりも大きいように設計することができる。
【０１０９】
図１６に示す実施形態では、アキュムレータのチャンバ４２４ａは、流れ制御装置４２５により、アクチュエータ４０２及び４２１の伸長容積と選択的に流体連通する。このため、アキュムレータ４２４は、対応する高さ調整アクチュエータ４２２の圧縮容積４１４内の圧力を制御するために使用することができる。
【０１１０】
図１７は、能動サスペンションアクチュエータ４５２及び高さ調整アクチュエータ４５３を備えた統合サスペンションユニット４５０の実施形態を示す。ピストンロッド４５３ａは、ばね４５９を支持するばね座４５８ａに取り付けられている。この実施形態では、圧縮容積４５３ｂは、アキュムレータ４６０によって加圧することができる。アキュムレータ４６０は、例えば、ピストン４６０ｃを用いて油圧流体４６０ｂから分離された空気４６０ａを部分的に充填することができる。弁４６１は、加圧空気をアキュムレータに補給するために使用することができる。
【０１１１】
この実施形態では、油圧モータ４６２は、空気コンプレッサ４６２ｂを駆動するための動力取出しユニットとして動作することができる。アクチュエータに連結された車両４７０を持ち上げるために、アキュムレータ内の圧力を上げて、より多くの流体をアクチュエータ４５３に送るために空気コンプレッサ４６２ｂを使用することができる。反対に、空気がアキュムレータ４６０から出ていくことを可能にし、従って流体が圧縮容積４５３ｂから流出することを可能にすることによって車両を下げることができる。一部の実施形態では、流れ制御装置４７７は、圧縮容積４５３ｂとの間での流体の交換を制御するために使用することができる。流れ制御装置４７７は、油圧モータ−ポンプ４６２ａと油圧モータ４６２との間の流体交換を制御するために使用することができる。
【０１１２】
図１８は、能動サスペンションアクチュエータ５０２及び車高アクチュエータ４５３を備えた統合サスペンションユニット５００の別の実施形態を示す。車高アクチュエータのピストンロッド４５３ａは、ばね４５９を支持するばね座４５８ａに取り付けられている。この実施形態では、圧縮容積４５３ｂは、アキュムレータ５０２によって加圧することができる。アキュムレータ５０２は、例えば、ダイアフラム５０２ｃを用いて油圧流体５０２ｂから分離されたガス５０２ａを部分的に充填することができる。代わりに、加圧ガスを油圧流体から分離するために、ダイアフラムの代わりにピストン（図示せず）を使用することができる。弁５０２ｄは、ガスをアキュムレータに補給するために使用することができる。図示した実施形態では、油圧モータ５１３は、油圧ポンプ５０４を駆動するための動力取出しユニットとして動作することができる。油圧ポンプ５０４は、車両を昇降させるために、アキュムレータ５０２と圧縮容積５４３ｂとの間の流体流れを制御するのに使用することができる。
【０１１３】
上記の実施形態では、動作制御ユニットは、別個の油圧アクチュエータとして示すアクチュエータを含む。一部の実施形態では、別個のアクチュエータは、能動サスペンションアクチュエータ及び車両サスペンションばねが同じ位置に配置されない場合などの用途で使用することができる。しかし、他の実施形態では、２つ以上のアクチュエータが単一の装置に統合されることが望ましいことがあり得る。
【０１１４】
図１９は、２つのアクチュエータを含む一体化装置の１つの実現可能な実施形態を示す。図示した実施形態では、主アクチュエータ５０５は、油圧流体を少なくとも部分的に充填された容積５０６を囲む圧力管５０５ａを含む。アクチュエータ５０５の外面５０５ｂの少なくとも一部分は円筒形である。容積５０６は、ピストン５０７によって圧縮容積５０６ａ及び伸長容積５０６ｂに分割されている。ピストンは圧力管にスライド可能に受け入れられている。伸長容積５０６ｂは、ピストン５０７のうちの圧力管から外に突出したピストンロッド５０７ａに取り付けられた側にある。圧縮容積５０６ａは、ピストンのうちのピストンロッドに取り付けられた側の反対側にある。主アクチュエータ５０５は、車体と地面との間の相対動作を制御するために、ホイールアセンブリ５１２と車両のトップマウント５１３との間に配置することができるが、アクチュエータは、他の構造体の相対動作を制御するために使用することもできる。
【０１１５】
図１９に示す実施形態では、油圧モータ−ポンプ５０８は、導管５０８ａ及び５０８ｂを介して主アクチュエータの圧縮容積５０６ａと流体連通し、導管５０９と、導管５１０と、主アクチュエータの内部管壁に形成された開口５１１とを介して伸長容積５０６ｂと流体連通している。油圧モータ−ポンプ５０８は、アクチュエータによって車体と地面との間に加えられ、流体をポンプで圧送することで圧縮容積と伸長容積との間に加えられる力を制御する。２つの容積内の圧力は、モータポンプの動作を適切に制御することで直接制御することができる。上記のように、モータ−ポンプは、ポンプ及び／又は油圧モータの両方として使用できる油圧装置である。一部の実施形態では、アキュムレータ５１４、又は流体容積の変動を吸収できる圧縮可能媒体若しくはブラダなどの他の適切な構造体が伸長及び圧縮容積の少なくとも１つと流体連通する。図示した実施形態では、アキュムレータ又は他の適切な構造体は、流体を容積５０６に供給して又は流体を容積５０６に受け入れて、ピストンロッドを圧力管に導入することで置き換えられた流体体積を少なくとも吸収するサイズとされる。
【０１１６】
アキュムレータ５１４は、ピストン５１４ｂ又は他の分離装置によって油圧流体から分離できる、例えば、窒素ガス又は空気などの圧縮可能媒体５１４ａを含むことができる。油圧モータ−ポンプ５０７は、モータ又は発電機として動作できる電気モータ（図示せず）に動作的に連結され、すなわち、動作モードに応じて、電気モータは、連結された油圧モータ−ポンプを駆動するように動作でき、又は油圧モータ−ポンプは、電気モータを駆動することができる。例えば、主アクチュエータ５０１は、その４つの力−速度象限の任意の１つ又は複数で動作するようにコントローラ（図示せず）によって制御することができる。
【０１１７】
図１９の実施形態では、統合補助アクチュエータピストン５１５は、主アクチュエータハウジングの円筒形の外面５０１ｂの少なくとも一部分を覆ってスライド可能に受け入れられた中心開口を有する環状形状であり得る。従って、補助アクチュエータピストンは、主アクチュエータハウジングの周りで半径方向にかつ主アクチュエータハウジングの軸方向長さの少なくとも一部分に沿って延びることができる。他の実施形態では、補助アクチュエータピストンは、環状であっても又はそうでなくてもよい他の任意の好都合な形状であり得る。環状補助アクチュエータピストン５１５の内面と主アクチュエータの円筒面５０１ｂとの間に配置された容積５１６において、追加的な体積の流体を収容することができる。この容積は、主アクチュエータから半径方向外側に延びる突起５１７の両側に配置された２つの補助容積５１６ａ及び５１６ｂに分割することができる。この突起は、主アクチュエータの円筒面５０１ｂに取り付けるか、又は円筒面５０１ｂと一体に形成することができる。
【０１１８】
補助アクチュエータピストン５１５と主アクチュエータの外面５０１ｂとの間の境界面は、シール５１８ａ及び５１８ｂで封止することができる。これらのシールは、例えば、Ｏリングシールを含む任意の適切なスライド型封止接触具である。これに対して、主アクチュエータの突起５１７は、突起５１７と補助アクチュエータピストンの内面との間に配置されたシール５１８ｃにより、補助アクチュエータピストンの内面に対して封止することができる。例えば、Ｏリングシールは、補助アクチュエータピストン５１５の内面と突起の最外面との間に配置することができる。シール５１８ａ、５１８ｂ及び５１８ｃが所定の位置にある状態で、補助容積５１６ａ及び５１６ｂは、様々な圧力に加圧することができる。容積５１６ａは、導管５０８ｂ、５０８ｃ及び５０８ｄを介してアキュムレータ５１４及び主アクチュエータの圧縮容積５０６ａと選択的に流体連通することができ、一方、容積５１６ｂは、二重管構成の外側管状空間などの主アクチュエータの内部容積５１０を介し、主アクチュエータの内側及び外側管状壁に形成された開口５１１及び５１９を介して主アクチュエータの伸長容積と流体連通している。例えば、誘導弁などの弁は、図示した装置の導管の１つ又は複数内の流れを制御するために使用することができる。例えば、弁５２０は、開／閉ソレノイド弁、可変弁、又は容積セグメント５１６ａを、例えば、アキュムレータ、油圧モータ−ポンプ、及び圧縮容積５０３を含む油圧回路の他の部分から切り離すために使用できる他の任意の弁であり得る。補助アクチュエータの動作を制御するためのこれらの様々な構成要素の相互作用が下記にさらに説明される。
【０１１９】
一部の用途では、補助アクチュエータピストン５１５は、コイルばね、又はホイールアセンブリ５１２と車体（図示せず）との間に挿入される他の任意の好都合なばねであり得るばね５２１のためのばね座として使用することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータピストン５１５は、ロールバー又はスタビライザバー（図示せず）の一点に取り付けることができる。補助アクチュエータピストン５１５は、車両の車高、最低地上高、又は車両のロール度を調整するために、単独であるいは１つ若しくは複数の他の補助アクチュエータピストン及び／又は１つ若しくは複数の他の主アクチュエータと共に使用することができる。
【０１２０】
図１９に示す統合アクチュエータの実施形態の動作中、主アクチュエータ５０５は、完全能動アクチュエータ、半能動ダンパ、及び／又は受動ダンパであり得る。さらに、図示したアキュムレータ５１４には、適切な圧力までガスを充填することができる。これらの環境下で油圧モータ−ポンプが動作しておらず、システムが平衡状態に達した場合、圧縮容積５０３及び伸長容積５０４の圧力は、最終的にアキュムレータのチャージ圧力に等しくなる。従って、平衡状態でピストン５０５に作用する正味力は、圧縮容積内の圧力にピストンロッド５０６の断面積を乗じたものに等しい。従って、例えば、アキュムレータのチャージ圧力が３０バールであり、主アクチュエータシステムが平衡状態であり、ピストンロッドの直径が１５ｍｍの場合、約５３０Ｎ力の力がピストンロッドの軸に沿ってトップマウントに加えられる。
【０１２１】
補助ピストンを動作させないようにすることが望ましい場合、流れ制御要素５２０は、補助容積５１６ａを閉ざすように構成することができる。流れ制御装置５２０がそのように構成されると、補助容積５１６ａに閉じ込められた流体が事実上非圧縮性であり、その一方でシール５１８ａ、５１８ｂ及び５１８ｃからの漏洩が最小限であることから、補助アクチュエータピストン５１５の動作が妨げられる。しかし、すべてのシステムには、ある程度のコンプライアンス及び／又は漏洩があるため、少なくとも何らかの小動作が起こり得ることに留意されたい。
【０１２２】
補助ピストンを動作させることが望ましい場合、流れ制御装置５２０は、少なくとも部分的に開くことができる。流れ制御装置５２０が開くと、油圧モータ−ポンプ５０７を使用して、主アクチュエータハウジングから外側に延びる突起の両側に配置され、補助伸長容積及び補助圧縮容積にそれぞれ対応し得る補助容積５１６ａと補助容積５１６ｂとの間の差圧を確立することにより、補助アクチュエータピストンに正味力を加えることができる。図２１に示す実施形態では、５１６ａ内の圧力は、補助圧縮容積内の圧力に対して補助伸長容積内の圧力を下げる、又は上げるように油圧モータ−ポンプ５０７を動作させることにより、それぞれ５１６ｂ内の圧力に対して下げるか又は上げることができる。図２１の実施形態では、内部圧力により、補助アクチュエータピストン５１５に加えられる軸方向の正味力は、補助伸長容積内の圧力に補助伸長容積内の補助ピストンの面の面積５１６ｃを乗じたものから、補助圧縮容積内の圧力に補助圧縮容積内の補助ピストンの面の面積５１６ｄを乗じたものを減じた値である。
【０１２３】
補助アクチュエータピストン５１５の形状は、環状であろうとなかろうと、車両のサスペンションシステムの主アクチュエータ及び１つ又は複数のばね要素に効果的に係合できる任意の好都合な形状であり得る。上記の面積５１６ｃ及び５１６ｄは、補助アクチュエータの動作中、それぞれ容積要素５１６ａ及び５１６ｂ内の油圧流体の圧力から実際に作用を受ける面積である。面積５１６ｃ、５１６ｄは等しいサイズであり得、又は面積５１６ｃ及び５１６ｄは互いに対して異なるサイズであり得るが、本開示はそのように限定されない。これらの要素の相対的なサイズにより、望ましい方向の望ましい力を特定のばね要素に加えるために、補助容積５１６ａ及び５１６ｂ内で必要な相対圧力が決定される。相応して、結果として得られた正味力をばね５２１の底部に加えることで車高を調整することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータピストンは、主アクチュエータによって加えられる力を補強するために、ホイールアセンブリと車体との間で力を加えるのに使用することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータピストンは、ロールバーのトルクを変える方法で車両のロールバーに力を加えるために使用することができる。
【０１２４】
一部の実施形態では、補助アクチュエータピストン５１５は、流れ制御装置５２０を使用することにより、ホイールアセンブリ５１２に対して持ち上げることができる。図示した実施形態では、流れ制御装置５２０は、ポンプ５０７と補助容積５１６ａとの間の流体連通を選択的に確立するように位置決めされかつ構成される。流体連通が確立すると、ポンプは、伸長容積である補助容積５１６ａに流体を圧送して、アクチュエータを持ち上げることができる。代わりに、補助アクチュエータピストン５１５は、補助伸長容積である補助容積５１６ａ内の圧力を、補助圧縮容積である補助容積５１６ｂ内の圧力よりも低くすることにより、ホイールアセンブリ５１２に対して下げることができる。従って、図１９に示す補助アクチュエータは複動ピストンである。さらに、面積５１６ｃ及び５１６ｄが等しい場合、アクチュエータピストンは、貫通ロッドを備えた複動ピストンと同様に作用することができる。さらに、一部の実施形態では、流れ制御装置５２０は、接続された流路と協働して、補助容積５１６ａとポンプ５０７との間のローパスフィルタとして機能することもできる。従って、この方法では、補助アクチュエータ５１５の周波数応答は、上記の統合アクチュエータシステムと同様に主アクチュエータ５０１の周波数応答と異なり得る。
【０１２５】
一部の実施形態では、装置の全体的な断面積を大きくすることなく、補助アクチュエータピストンの力を大きくすることが望ましいことがあり得る。従って、図２０は、主アクチュエータハウジングから外に延びる複数の突起と、補助アクチュエータハウジングから内側に延びる同様の突起とによって形成された少なくとも２つの補助容積５５１及び５５２を含んで、上記のものと同様の方法で動作できる複数の補助圧縮容積５５１及び補助伸長容積５５２を形成する補助アクチュエータピストン５５０を有する実施形態を示す。特に、図示した実施形態では、伸長容積である補助容積部分５５１ａ及び５５２ａは互いに流体連通し、圧縮容積である補助容積部分５５１ｂ及び５５２ｂは互いに流体連通している。従って、これらの補助容積に属する表面積は、補助アクチュエータピストンの全体的な断面を大きくすることなく、圧力が加えられる有効表面積を大きくすることができる。例えば、図示した実施形態では、補助アクチュエータピストン５５０に加えられる正味力は、補助容積５５１ａ内の流体の圧力に面積５５３ａを乗じたものに、補助容積５５２ａ内の流体の圧力に面積５５４ａを乗じたものを加え、補助容積５５１ｂ内の流体の圧力に面積５５３ｂを乗じたものを減じ、補助容積５５２ｂ内の流体の圧力に面積５５４ｂを乗じたものを減じた値に等しい。換言すると、複数の伸長補助容積の合算面積に、これらの伸長容積内の対応する圧力を乗じたものから、複数の補助圧縮容積の面積に、これらの圧縮容積内の対応する圧力を乗じたものを減じた値が、結果として生じる、補助アクチュエータピストンに加えられる力を示す。補助アクチュエータピストンの内面から内側に延びる１つ又は複数の突起を使用することにより、主アクチュエータの長さに沿って、２つ以上の対応する伸長及び圧縮補助容積対を対応する面積部と共に形成することができる。複数の補助容積に属するこれらの面積部は、補助アクチュエータピストンの外径を大きくすることなく、正味圧力が補助アクチュエータピストンに加えられる有効面積を大きくすることができる。
【０１２６】
図２１は、主アクチュエータ５６０及び補助アクチュエータピストン５６１を有する別の実施形態を示す。補助アクチュエータピストン５６１は、主アクチュエータの円筒面５６５の少なくとも一部分をスライド可能に受け入れる内側円筒形開口を有する。補助容積５６２は、軸方向に延びるシリンダ５６３の内面５６３ａに対して封止されるアクチュエータ５６１の外面５６１ｂと、シリンダ５６３の面５６３ａからアクチュエータ５６１の外面５６１ａに向かって半径方向内側に延びる環状突起５６３ｂ及び５６３ｃとによって形成することができる。シリンダ５６３は、主アクチュエータ５６０に取り付けることができ、又は他にホイールアセンブリ５６４に対して固定することもできる。容積５６２は、半径方向外側に延びる突起５６１ｂによって補助容積部分５６２ａ及び５６２ｂに分割されて、それぞれ伸長及び圧縮容積を形成している。これらの補助容積部分は、例えば、Ｏリングシールであり得るシール５６６ａ、５６６ｂ及び５６６ｃにより、互いに対して及び外部環境に対して密閉することができる。補助容積部分５６２ａは、油圧モータポンプ５６９の第１部分と流体連通することができ、補助容積部分５６２ｂは、ポンプの第２部分と流体連通することができる。一部の実施形態では、ポンプの第２部分と補助容積部分５６２との間の流体連通は、弁５６８又は他の流体制御装置を介する。
【０１２７】
図２１の実施形態では、補助容積部分５６２ａ及び５６２ｂの油圧流体の圧力によりアクチュエータ５６１に加えられる正味力は、これらの容積の油圧流体の圧力に、これらの容積の面積５６１ｃ及び５６１ｄをそれぞれ乗じたものに等しい。補助容積部分５６２ａ及び５６２ｂ内の圧力は、動作中、図１９の実施形態で説明した補助容積内の圧力の制御と同様の方法で制御することができる。
【０１２８】
車高は、図２３の実施形態を使用して、結果として生じた正味力をばね５６７の底部に加えることで調整することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータは、主アクチュエータによって加えられる力を補強するために、ホイールアセンブリと車体との間に力を加えるのに使用することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータピストンは、ロールバーのトルクを変える方法で車両のロールバーに力を加えるために使用することができる。
【０１２９】
一部の実施形態では、補助アクチュエータピストン５６１は、流体制御装置５６８で制御される弁を少なくとも部分的に開き、流体をポンプで補助容積部分５６２ｂに圧送することにより、ホイールアセンブリ５６４に対して持ち上げることができる。代わりに、一部の実施形態では、補助アクチュエータピストン５６１は、弁５６８を少なくとも部分的に開き、油圧モータポンプ５６９を使用して、容積５６２ａ内の圧力を容積要素５６２ｂ内の圧力よりも十分に高い圧力まで上げることにより、ホイールアセンブリ５６４に対して下げることができる。
【０１３０】
この場合にも、補助アクチュエータピストン５６１の形状は、環状であろうとなかろうと、車両のサスペンションシステムの主アクチュエータ５６０及び１つ又は複数のばね要素に効果的に係合できる任意の好都合な形状であり得る。補助容積部分に属する面積５６１ｃ及び５６１ｄは、それぞれ補助容積部分５６２ａ及び５６２ｂの油圧流体の圧力から実際に作用を受ける面積を表す。面積５６１ｃ及び５６１ｄは等しいサイズであり得、又は面積５６１ｃ及び５６１ｄは異なり得るが、本開示はそのように限定されない。さらに、これらの要素の相対的なサイズは、望ましい方向の望ましい力を特定のばね要素に加えるために、補助容積部分５６２ａ及び５６２ｂに必要とされる相対圧力を確定するために使用することができる。
【０１３１】
図２２は、主アクチュエータ５７０及び補助アクチュエータピストン５７１を有する別の実施形態を示す。統合補助アクチュエータピストン５７１は、主アクチュエータの円筒形外面５７１ｂの少なくとも一部分をスライド可能に受け入れる中心開口を有する環状の形状であり得る。補助容積５７２は、環状補助アクチュエータピストン５７１と、主アクチュエータの円筒形外面５７１ｂと、主アクチュエータの外面から半径方向外側に延びる突起５７３とによって形成されている。突起は、円筒面５７１ｂに取り付けるか、又は円筒面５７１ｂと一体に形成することができる。上記の実施形態と同様に、補助アクチュエータピストン５７４と面５７１ｂとの間の境界面は、例えば、Ｏリングシールであり得るシール５７５で封止することができる。突起５７３の半径方向最外縁部は、例えば、Ｏリングシールであり得るシール５７６により、補助アクチュエータピストン５７１の内面に対して封止することができる。
【０１３２】
一部の実施形態では、油圧モータ−ポンプ５８０は、主アクチュエータの伸長容積５７９ａ及び圧縮容積５７９ｂと流体連通している。油圧モータポンプ及び／又はアキュムレータ５８１は、流れ制御装置５７８を介して補助容積５７２に流体連通することができる。従って、補助アクチュエータピストン５７４は、油圧モータポンプ及び／又はアキュムレータとの間を流体連通するように流体制御装置５７８を構成することにより、ホイールアセンブリ５７７に対して持ち上げることができる。これにより、流体を補助容積５７２に圧送することができる。代わりに、一部の実施形態では、動作制御ユニットに統合された補助アクチュエータピストン５７４は、容積５７２と、油圧モータポンプ及び／又はアキュムレータとの間を流体連通するように流体制御装置５７８の位置を合わせることにより、ホイールアセンブリ５７７に対して下げることができる。この場合、容積５７９内の圧力は、補助アクチュエータをホイールアセンブリ５７７に対して下げるために十分に小さくすることができる。
【０１３３】
図２３は、主アクチュエータ５８０及び補助アクチュエータピストン５８１を有する別の実施形態を示す。補助アクチュエータピストン５８１は、主アクチュエータの円筒面５８２の少なくとも一部分をスライド可能に受け入れる内側円筒形開口を有する。主アクチュエータは、主アクチュエータを収容する主シリンダに加えて、補助アクチュエータピストンの少なくとも一部分をスライド可能に受け入れるサイズ及び形状とされた外側シリンダ５８６も含む。補助容積５８３は、補助アクチュエータピストン５８１の外面５８４と、軸方向に延びるシリンダ５８６の内面５８５と、主アクチュエータの外側シリンダ５８６の面５８５から補助アクチュエータピストン５８１の外面５８８に向かって半径方向内側に延びる突起５８７とによって形成されている。対応する突起５８９は、補助アクチュエータピストンの外面５８４から主アクチュエータの外側シリンダの内面に向かって半径方向外側に延びる。補助容積５８３は、例えば、Ｏリングシールであり得るシール５９２及び５９３によって封止することができる。外側シリンダ５８６は、主アクチュエータ５８０に取り付けることができ、又は他に任意の適切な方法でホイールアセンブリ５９０に対して固定することができる。
【０１３４】
図２３に示す実施形態では、補助容積５８３の油圧流体の圧力により補助アクチュエータピストン５８１に加えられる力は、容積の油圧流体の圧力に、対応する有効面積５９１を乗じたものに等しい。補助容積５８３内の圧力は、動作中、図２２に関連して上記に説明したものと同様の方法で制御することができる。
【０１３５】
車高は、図２３の実施形態を使用して、結果として生じた正味力をばね５９４の底部に加えることで調整することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータは、主アクチュエータによって加えられる力を補強するために、ホイールアセンブリと車体との間に力を加えるのに使用することができる。代わりに又は加えて、補助アクチュエータピストンは、ロールバーのトルクを変える方法で車両のロールバーに力を加えるために使用することができる。
【０１３６】
一部の実施形態では、補助アクチュエータピストン５８１は、油圧モータ−ポンプ５９８を使用して流体を容積５８３に圧送するために、少なくともある程度の流体連通を可能にするように流れ制御装置５９５を構成することにより、ホイールアセンブリ５９０に対して持ち上げることができる。代わりに、一部の実施形態では、補助アクチュエータピストン５８１は、ポンプ５９８と容積５８３との間の流体連通を確立するように流れ制御装置５９５を構成することにより、ホイールアセンブリ５９０に対して下げることができる。
【０１３７】
図２４は、主（能動サスペンション）アクチュエータ６０１及び補助アクチュエータ６０２を含む統合アクチュエータ６００の実施形態を示す。主アクチュエータ６０１は、ダンパハウジング６０４に取り付けることができる油圧モータ−ポンプ６０３を含む。「Integrated energy generating damper」という名称の米国特許第９，０３５，４７７号は、モータ−ポンプがダンパハウジングに取り付けられた能動サスペンションアクチュエータについて記載している。かかる能動サスペンションアクチュエータの構造及び動作についての説明は、参照によりその全体が本明細書に援用される。油圧モータ−ポンプ６０３は、ポート６０１ｂを用いて圧縮容積６０１ａと流体連通し、ポート６０１ｄを介して伸長容積６０１ｃと流体連通している。
【０１３８】
図示した実施形態では、補助アクチュエータ６０２は、コイルサスペンションばね６０６を支持する油圧で調整可能なばね座６０５を含む。ばね６０６は、車体６０７を支持している。主アクチュエータのピストンロッド６０１ｅは、介在トップマウント６０８によって車体６０７に連結されている。補助アクチュエータ６０２はまた、アキュムレータ６０９と選択的に流体連通する内部容積６０２ａを含む。容積６０２ａとアキュムレータ６０９との間の流体連通は、流れ制御装置６１０によって制御される。動作中、流れ制御装置６１０は、補助アクチュエータによって力がばね６０６の底部に加えられるように、容積６０２ａを加圧するために使用することができる。この場合、主アクチュエータ６０１は、容積６０１ｃと６０１ａとの間の差圧を制御して、必要とされ得る任意の力を供給することにより、車両を昇降させるために使用することができる。
【０１３９】
流れ制御装置６１０が容積６０２ａとアキュムレータとの間での流体の交換を可能にするように位置を合わされると、これらの容積内の圧力は、時間と共に平衡状態になり得る。一部の実施形態では、アキュムレータを所定の設定圧力に事前にチャージすることにより、アクチュエータは、ばね６０６に加えられる車両重量の割当て分を支持することができる。一部の実施形態では又は特定の環境条件下において、設定圧力は、加重を支持するのに必要とされる圧力の±１０％の範囲内であり得る。一部の実施形態では又は特定の環境条件下において、設定圧力は、必要とされる圧力の±２０％の範囲内であり得る。他の事前チャージ圧力は、上記の範囲よりも大きいものも小さいものも考えられるが、本開示はそのように限定されないことが理解されるべきである。
【０１４０】
図２５は、主アクチュエータ６０１及び補助アクチュエータ６２１を含む統合アクチュエータ６２０の実施形態を示す。補助アクチュエータの内部容積６２１ａは、アキュムレータ６０９と流体連通することができる。しかし、容積６２１ａへの流体接続部は、主アクチュエータ６０１に対して固定され、アクチュエータ６２１と共に動作しない。
【０１４１】
図２６は、主アクチュエータ６０１及び補助アクチュエータ６３１を含む統合アクチュエータ６３０のさらに別の実施形態を示す。補助アクチュエータ６３１は、主アクチュエータの圧縮容積６０１ａと流体連通した内部容積６３１ａと、主アクチュエータの伸長容積６０１ｃと流体連通した別の内部容積６３１ｂとを含む。
【０１４２】
この実施形態では、接続された油圧モータ−ポンプ６０３で発生した差圧が両方のアクチュエータに加えられる。統合アクチュエータによって車体に加えられる正味圧力は、ピストンロッド６０１ｅ及び調整可能座６０５によって加えられる正味力のために等しい。ピストンロッド６０１ｅによって加えられる力は、圧縮容積６０１ａ内の圧力にピストン６０１ｇの円面積６０１ｆを乗じたものから、伸長容積６０１ｃ内の圧力にピストン６０１ｇの環状面積６０１ｈを乗じたものを減じた値に等しい。調整可能座６０５によって加えられる正味力は、容積６３１ａ内の圧力に面積６３２ａを乗じたものから、容積６３１ｂ内の圧力に面積６３２ｂを乗じたものを減じ、容積６３１ｃ内の圧力に面積６３２ｃを乗じたものを加えた値に等しい。
【０１４３】
容積６３１ｃ内の圧力は、容積６３１ａと流体連通するアキュムレータ６０９内の圧力によって確定することができ、アキュムレータ６０９は、流れ制御装置６１０によって制御される。モータ−ポンプ６０３が圧力を発生させない場合、例えばモータ−ポンプ６０３が停止した場合、容積６０１ａ、６０１ｃ、６３１ｂ及び６３１ｂ内の圧力が平衡状態になることに留意されたい。
【０１４４】
図２７は、主アクチュエータ６０１及び補助アクチュエータ６４１を含む統合アクチュエータ６４０のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、アキュムレータ内の圧力は、補助アクチュエータピストンの補助容積６４２に供給され、この圧力は、対応する面積部６４３に加えられる。容積６０１ｃ及び６０１ａは、それぞれ容積６４４ａ及び６４４ｂと流体連通する。
【０１４５】
図２８の実施形態は、図２８のアクチュエータ６３０と同様の統合アクチュエータ６５０の別の実施形態を示す。しかし、統合アクチュエータ６５０では、アキュムレータは、補助アクチュエータ６５２の一部である環状容積６５１に完全に収容される。さらに、アクチュエータ６５０では、流れ制御装置６５３は、圧縮容積６０１ａと環状容積６５４との間の流路を制御するために使用されている。流れ制御装置６５３は、容積６５４を油圧で密封し、アクチュエータ６５２を主アクチュエータ６０１に対して所定の位置にロックするために閉じることができる。
【０１４６】
本教示が様々な実施形態及び例と共に説明されたが、本教示は、そのような実施形態及び例に限定されることを意図されていない。反対に、当業者に明らかなように、本教示は、様々な代替形態、修正形態、及び均等物を包含する。従って、前述の説明及び図面は単なる例に過ぎない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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