(57)【要約】【課題】車両用サスペンションを提供する。【解決手段】車両用のサスペンションシステムは、多くのサスペンションユニットからなる。各ユニットはエアスプリング２とアクチュエータ３からなる。ユニットは車両の各車輪に隣接配置される。同一車軸上のユニット２１，２２は、パイプ２０からなるエアスプリングにより接続される。横揺れ状態ではアクチュエータ３から外側のサスペンションユニット上のエアスプリング２へ空気が移動され、一方、内側のサスペンションユニット上においてアクチュエータ３とエアスプリング２との間の有効共有容積が増大されて横揺れが制御される。４輪車両の前輪に隣接するユニットのアクチュエータ３を起動して対応するエアスプリング２に空気を移動し、および、後輪に隣接するユニットのアクチュエータ３を起動して対応するエアスプリング２とアクチュエータ３との共有容積を電気制御ユニットの制御の下で増大することで、縦揺れもまた制御可能となる。【選択図】図３
2004523413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のサスペンションユニットであって、
アクチュエータと、
エアスプリングと、
前記アクチュエータと前記エアスプリングとの間の接続部とを備え、
それらの間で空気の通過を可能にしたことを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記アクチュエータがピストンおよびシリンダからなることを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記ピストンが電気式ドライブによって駆動されるようにしたことを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記ピストンが油圧式ドライブによって駆動されるようにしたことを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記エアスプリングがピストンおよびシリンダからなることを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記アクチュエータと前記エアスプリングとの間の前記接続部がパイプからなることを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のサスペンションユニットにおいて、
前記アクチュエータおよび前記エアスプリングがそれぞれピストンおよびシリンダからなり、好ましくは前記パイプが前記シリンダの間に接続されていることを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項８】
サスペンションシステムが、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサスペンションユニットを２つ備えてなることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記２つのユニットが、車両の車軸における両側の端部にそれぞれ配置されていることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のサスペンションシステムにおいて、
車両の横揺れ状態の下で一方のユニットから他方のユニットへエネルギーを伝達するエネルギー節約特性を提供するために、接続部が前記２つのユニットのアクチュエータを相互に接続していることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記接続部がエアスプリングからなることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記エアスプリングが、前記２つのアクチュエータを接続するパイプからなることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記アクチュエータがそれぞれピストンおよびシリンダからなる場合には、前記パイプが前記２つのシリンダを接続していることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１４】
請求項１０に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記接続部が機械バネからなることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記機械バネが螺旋状バネであることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記アクチュエータがそれぞれピストンおよびシリンダ装置からなる場合には、前記機械バネが前記２つのピストンを機械的に接続していることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１７】
請求項８〜１６のいずれか一項に記載のサスペンションシステムにおいて、
電気制御ユニットを設けて前記アクチュエータの動作を制御していることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のサスペンションシステムにおいて、
センサを設けてパラメータを測定し、そのパラメータの表す信号を前記電気制御ユニットに送ることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記電気制御ユニットが、前記アクチュエータに接続され、前記センサからの信号を受信し前記アクチュエータに制御信号を送信するように動作して横揺れを制御していることを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項２０】
請求項８〜１９のいずれか一項に記載のサスペンションユニットの２対からなるサスペンションシステムにおいて、
前記サスペンションユニットの２対が、４輪車両の前輪および後輪に関係されるようにそれぞれ変更され、前記ユニットの前記アクチュエータが、前記車両の縦揺れを制御するように電気制御ユニットの制御の下で動作していることを特徴とするサスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用のサスペンションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンションシステムは３つのグループに分類することが可能である。すなわち、フルアクティブサスペンションシステム、スローアクティブサスペンションシステム、およびパッシブサスペンションシステムである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フルアクティブシステムでは、動作周波数は、車体動作および車体振動を含め、０からホイールホップ周波数以上（１０〜１５Ｈｚ）である。スローアクティブシステムでは、動作周波数は０〜３Ｈｚまたは０〜６Ｈｚ（from 0 to 3-6 Hz）である。スローアクティブサスペンションは、車体動作を制御する力をサスペンションに発生させ、制限された動作範囲のために狭帯域幅システムとも言われる。可変システムでは、車体動作および乗り心地特性はスプリングまたはダンパー剛性を変更することによって制御される。これにより、サスペンションに力を発生させない（パッシブアクティブサスペンションの定義によって）。フルアクティブサスペンションの場合には、アクチュエータが、スプリングおよびダンパーのような従来のパッシブサスペンション要素に入れ替わる。良好な性能を実現するために、アクチュエータを制御する帯域幅は、通常、ホイールホップの自然発生的な周波数（１０〜１５Ｈｚ）より高い。フルアクティブサスペンションシステムを設計および製造するための技術および知識はすでに十分に認識され確立されているが、その実現可能性はまだ不十分である。現在の技術においては、コスト、パッケージング、および消費電力の面での制約がある。また、かなりの柔軟性がたとえばラバーブッシュとしてのサスペンションストラットと直列に付加されない場合には、アクチュエータの帯域幅を越えて、騒音および振動が問題となる可能性がある。
【０００４】
車体姿勢の変化を制御するのに必要な力と、その結果としてアクチュエータの電力消費とを低減する１つの方法は、狭帯域幅システムと同様に、文字通りにスローアクティブシステムとも言われるように、パッシブスプリングと直列にアクチュエータを配置することである。このような構成によって、一般に３Ｈｚまでの低周波数のアクティブ制御が、バネ上質量とパッシブサスペンションとの間に作用するように適用される。高周波数は、パッシブサスペンションによって分離される。しかしながら、従来の直列スプリングのため、スローアクティブシステムは、フルアクティブサスペンションと同じ騒音および振動の不具合をやはり一部分共有している。
【０００５】
多くの製造者が見出していることは、パッシブな要素としてエアスプリングを用いることでスローアクティブシステムが向上することである。通常、このシステムのアクティブな部品は、エアスプリング（アダプティブダンパー、直列アクチュエータなど）から切り離され、または、可変容積タイプである。可変タイプは、補助的なエアリザーバを使って、車輪の移動をより効果的に制御する。オン／オフタイプの切り替えを用いるこれらすべてのシステムにおける共通の欠点は、変化量が限られていることである。必要とされる時にすぐに切り替えが利用される場合には、望ましくない影響が起こることもある。この影響は、振動として、または、悪くすればしゃくり（ジャーク）として感じられ、それによって車両の調子に影響を及ぼすこともある。既知のシステムの例として挙げられている２つは、ＧＢ２，２８７，３００Ａに記載のアダプティブダンパーを有するエアサスペンションシステムと、ＥＰ０，８６４，４５２Ａに記載されているような付加的なエアリザーバを用いて２つの容積の間でスプリング剛性を変更したシステムであって、可変バルブによって操作される可変システムとである。
【０００６】
本発明の目的は、上述の不具合を克服または緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、アクチュエータと、エアスプリングと、前記アクチュエータと前記エアスプリングとの間の接続部とを備え、前記アクチュエータと前記エアスプリングとの間で空気の通過を可能にした車両用のサスペンションユニットが提供される。
【０００８】
本発明の好適な態様では、アクチュエータは、シリンダ内に配置されたピストンを備える。ピストンは電気式または油圧式ドライブによって駆動されても良い。エアスプリングもピストンおよびシリンダを備える。アクチュエータとエアスプリングとの間の接続部は、アクチュエータのそれぞれのシリンダとエアスプリングとの間に好適に接続されたパイプからなることが有利である。２つのユニットが、車両の両側の端部、すなわち、車両の各車軸の両側の端部に配置される。２つのユニットの各アクチュエータを接続して、車体の横揺れ状態の下で一方のユニットから他方のユニットへエネルギーを伝達するエネルギー節約特性を提供することは有利である。接続部は、エアスプリングまたは機械バネ、好ましくは螺旋状バネを備えても良い。エアスプリングは、２つのアクチュエータのシリンダを接続するパイプを備えても良い。機械バネは２つのアクチュエータのピストンを機械的に接続する。電気制御ユニットを設けて、アクチュエータの動作を制御することは有利である。センサは、様々なパラメータを測定し、ＥＣＵに送信される信号を発生する。それらは、ＥＣＵによって求められ、アクチュエータに送信される制御信号を制御して横揺れを制御する。パラメータには、ステアリングホールの角度、横加速、スロットルの位置、様々な車体状態、およびドライバー入力が含まれる。上述のアクチュエータは他の形状を有しても良いし、たとえば、エアスプリングダイヤフラムタイプまたはゴム製蛇腹状タイプのアクチュエータが用いられても良い。
【０００９】
そこで、本発明をもっと明確に理解するために、一例として添付の図面を参照しその実施の形態が説明されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、車両の車輪１に接続されたサスペンションユニットが示されている。そのユニットはエアスプリング２とアクチュエータ３とを備えている。車輪は、サスペンション部材５を介してポイント４で車体に接続されている。エアスプリング２はサスペンション部材５と車両の別のポイント６との間に接続されている。エアスプリング２は、部材５に接続されたピストン７と、ポイント６で車体に接続されたシリンダ８とを備えており、ピストン７とシリンダ８との間にはフレキシブルシール９が配置されている。アクチュエータ３は、ピストン１１が配置されたシリンダ１０を備えている。ピストン１１は、電気式または油圧式ドライブ１３によりシリンダ１０の中で駆動されても良い。シリンダ８，１０がパイプ１２によって接続され、エアスプリングとアクチュエータとが共通の空気量（air volume）を共有するようになっている。この共有された空気量は、アクチュエータ３の動作の限界内で際限無く充填されても良い。このような構成をとることによって、車輪からの振動を車体へ伝達するのに大きな原因となる従来のスプリングが、システムから取り除くことが可能となる。サスペンションに柔軟性が加わり、スプリング剛性が調節可能となったことから、アクチュエータの動作領域の範囲外での改良問題を免れた既知のスローアクティブサスペンションと比較して、そのシステムは乗り心地の向上をもたらすだろう。実用的な理由のためにパイプの長さが長いよりむしろ短いことがより好ましいけれども、アクチュエータの位置は接続パイプ１２の長さに応じて変更されても良い。アクチュエータは、多くの異なるタイプのうち任意の１つであっても良い。たとえば、図１に示したシリンダピストンタイプのアクチュエータの代わりに、エアスプリングタイプのダイヤフラム式アクチュエータ、またはゴム製蛇腹状タイプのアクチュエータを用いても良い。どのような構造が選択されても、その目的は、特定サイズまで総容積を圧縮および減圧して目標のスプリング剛性を達成することである。
【００１１】
図１のサスペンションはスプリングおよびアクチュエータと一緒に示され、それらは、車両が一直線に移動している状態で取るであろう位置に配置されている。これは、サスペンションを車両のどちらの側に配置しても事実である。図２および図３で示されるようなサスペンションは、コーナリングの際に横揺れまたは横加速を被らされた時の車両に関して示されている。図２は、車両の外側に配置されたサスペンションの位置を示し、図３は、車両の内側に配置されたサスペンションの位置を示している。図２に示すように、図１の通常位置と比較すると、アクチュエータ３のピストン１１が駆動されて空気がシリンダ１０からシリンダ８に移動される。ピストン９は、エアスプリング３におけるシリンダ８内の空気を圧縮するために移動する。この横揺れ状態の下で２つのサスペンションユニットにおけるアクチュエータのピストンが動かなかった場合には、このサスペンションは、通常のパッシブエアスプリングサスペンションのように動作する。車両がコーナリングを開始すると、センサが横加速とステアリングホイールの位置とを感知する。さらに、センサは、偏揺れ（yaw）、サスペンションスプリングに関する車両の位置、スロットルの位置、および他のパラメータを感知する。これらすべてのパラメータを表示する信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）に送られる。ＥＣＵは、これら全ての入力の値を求め、横揺れ制御用のアクチュエータのために出力信号を発生する。外側の車輪ユニットに加えられた力による車体浮き上がり（ジャッキング）を避けるために、内側のスプリング剛性が同量分まで減らされて総アクスル力が一定に保たれるようにしなければならない。従って、図２および図３において、アクチュエータのピストンは同時に反対方向に移動する。しかしながら、気体の固有特性のため、押しのけ量（一掃された量）は等しくない。このことは、特にエネルギー節約用レイアウト（energy save layout）を考慮した場合には、重要なファクターになる。
【００１２】
エネルギー需要の点から見ると、外側の車輪用アクチュエータは、車両の静荷重を支え、かつ、横揺れを制御するために、相当量のエネルギーを必要とし、そして一方、内側のユニットは同量の位置エネルギーを放出する。車両の両側における２つのサスペンションユニットの間にエネルギー節約用接続部（energy save connection）を設けることによって放出されるエネルギーにより、このエネルギー要件を釣り合わせても良い。エネルギー節約用接続部は、図４および図５に示されるようなエアスプリングによって設けられても良い。エアスプリングは、車両の内側および外側のサスペンションユニット２１，２２におけるそれぞれのアクチュエータ３のシリンダ１０を接続するパイプ２０からなる。図４は、車両が一直線に移動している時にエアスプリング２およびアクチュエータ３の位置を示している。その状態では、２つのサスペンションユニットにおけるスプリングおよびアクチュエータは、同一の位置または非常に類似した位置を採っている。図５は、車両が横揺れ状態の時にエアスプリング２およびアクチュエータ３の位置を示している。この状態では、外側のサスペンションユニット２２におけるアクチュエータ３のピストンが移動して、対応するエアスプリング２まで空気が移動され、そして一方、内側のサスペンションユニット２１におけるアクチュエータ３のピストンが移動して、アクチュエータ３とエアスプリング２との間で有効共有容積（effective shared volume）が増加させられる。
【００１３】
図６および図７に示した代替の実施の形態では、同様の状況が成り立っている。本実施の形態では、通常の直線位置は図６で示され、横揺れ位置は図７で示されている。図４および図５のパイプ２０によって構成されるエアスプリングはコイルバネ２４と交換されている。このコイルバネは、図４および図５のエアスプリングと同様に作用して、図７に示すような横揺れ状態の下では内側のサスペンションユニット２１のアクチュエータ３から外側のサスペンションユニット２２のアクチュエータ３へエネルギーを伝達する。
【００１４】
また、このシステムは、たとえばブレーキをかけている間に起こる縦揺れを制御するために利用されても良い。図８を参照すると、４輪車両が示され、それは、車両の４つの車輪にそれぞれ関連される４つのサスペンションユニットからなる。前輪は符号３１，３２で表され、関連されるフロントサスペンションユニットは符号３３，３４で表されている。また、後輪は符号３５，３６で表され、関連されるリアサスペンションユニットは符号３７，３８で表されている。フロントサスペンションユニット３２，３３におけるアクチュエータ３のピストン１１を作動させることにより縦揺れが制御されて、対応するエアスプリング２まで空気が移動され、そして一方、リアサスペンションユニット３７，３８におけるアクチュエータ３のピストン１１が移動されて、ＥＣＵ３９の制御の下でアクチュエータ３と、対応するエアスプリングとの共有容積が増大される。稼働の間、フロントアスクルユニットとリアアスクルユニットとの間におけるようなエネルギー節約を用いて、エネルギー需要を低減することはできない。実際に、中程度のスプリングの動作に依存するエネルギー要件に対してエネルギー節約はマイナスの影響を及ぼすことがある。アスクル剛性を変更することにより縦揺れを制御するのと同様のやり方で、前方横揺れと後方横揺れとの組みを調節して、アンダーステアとオーバーステアとの間で車両のコーナリング特性を変更することが可能となる。
【００１５】
上記の実施の形態は例としてのみ記述され、本発明の趣旨から逸脱することなく様々な変更が可能であることは理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両の１つの車輪に対するサスペンションユニットを概略的に示す図である。
【図２】横揺れ状態にある車両の一側（外側）に配置された時の図１のユニットを概略的に示す図である。
【図３】横揺れ状態にある車両の他側（内側）に配置された時の図１のユニットを概略的に示す図である。
【図４】車両が一直線に移動している時に、同一軸の両側にそれぞれあるサスペンションユニットの２つを概略的に示す図である。
【図５】同一軸の両側にそれぞれあるサスペンションユニットの２つを概略的に示す図である。
【図６】図４で示された構成に対して代替構成としての図４に対応する図である。
【図７】図５で示された構成に対して代替構成としての図５に対応する図である。
【図８】縦揺れ状態における４輪車両用のサスペンションユニットの４つを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１      車輪
２      エアスプリング
３      アクチュエータ
５      サスペンション部材
７      ピストン
８      シリンダ
１０    シリンダ
１１    ピストン
１２    パイプ
１３    電気式または油圧式ドライブ
２１    サスペンションユニット
２２    サスペンションユニット
【国際公開パンフレット】
2004523413.tif 000003
2004523413.tif 000004
2004523413.tif 000005
2004523413.tif 000006
2004523413.tif 000007
2004523413.tif 000008
2004523413.tif 000009
2004523413.tif 000010
2004523413.tif 000011
2004523413.tif 000012
2004523413.tif 000013
2004523413.tif 000014
2004523413.tif 000015
2004523413.tif 000016
2004523413.tif 000017
2004523413.tif 000018
【国際調査報告】
2004523413.tif 000019
2004523413.tif 000020
2004523413.tif 000021