(57)【要約】  自動車のためのサスペンション装置は、自動車の車体部分（１４）に対して可動に配置された車両部品（１４）、特に運転室または運転席を振動緩衝式に支承するためのばねシリンダ（１２）を備える。本発明によれば、ばねシリンダ（１２）が分離アキュムレータ（４４）に接続されており、分離アキュムレータ（４４）は、分離アキュムレータ（４４）の内部に位置するレオロジー的に可変のダンピング液を間接的に加圧し、分離アキュムレータ（４４）に位置するレオロジー的に可変のダンピング液は、絞り素子（５８）を介して、分離アキュムレータ（４４）と接続した液圧アキュムレータ（６０）に作用し、レオロジー変更装置（７０）によってばねシリンダ（１２）のダンピング特性を適合させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車体部分（１４）に対して可動に配置された車両部品（１６）、特に運転室または運転席を振動緩衝式に支承するためのばねシリンダ（１２）を備える自動車のためのサスペンション装置において、
前記ばねシリンダ（１２）が、分離アキュムレータ（４４）に接続されており、該分離アキュムレータ（４４）が、分離アキュムレータ（４４）の内部に位置するレオロジー的に可変のダンピング液を間接的に加圧し、
前記分離アキュムレータ（４４）に位置するレオロジー的に可変のダンピング液が、絞り素子（５８）を介して、前記分離アキュムレータ（４４）と接続した液圧アキュムレータ（６０）に作用し、レオロジー変更装置（７０）によって前記ばねシリンダ（１２）のダンピング特性を適合させることができることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
ダンピング液が磁気粘性流体または電気粘性流体である、請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
レオロジー変更装置（７０）によって、前記絞り素子（５８）の貫流路（７２）の領域に磁界または電界が生成可能である、請求項１または２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
前記レオロジー変更装置（７０）によって生成可能な磁界または電界が、前記貫流路（７２）の延びに対して実質的に垂直に配向されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項５】
前記レオロジー変更装置（７０）が、前記絞り素子（５８）の構成素子として形成された磁気コイル装置（７４）または電極装置（８８）である、請求項１から４までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項６】
前記分離アキュムレータ（４４）が、ダイアフラム型アキュムレータとして構成されている、請求項１から５までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項７】
前記ばねシリンダ（１２）が、自動車内に配置された液圧式または空圧式の圧力媒体供給部（３０）に接続している、請求項１から６までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項８】
前記圧力媒体供給部（３０）が、自動車のレベル制御装置（３８）の構成素子である、請求項１から７までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項９】
前記圧力媒体供給部（３０）と前記ばねシリンダ（１２）との間に粒子フィルタ（２８）が配置されている、請求項１から８までのいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【請求項１０】
自動車、特に農業用実用車において、
請求項１から９までのいずれか一項に記載のサスペンション装置（１０）を有することを特徴とする、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のためのサスペンション装置に関する。サスペンション装置は、自動車の車体部分に対して可動に配置された車両部品、特に運転室または運転席を振動緩衝式に支承するためのばねシリンダを備える。自動車は、有利には、例えばトラクター、自動噴霧器、収穫機などの形態の農業用実用車である。
【背景技術】
【０００２】
自動車のためのホイール・サスペンションの形態のこのようなサスペンション装置は、ドイツ国特許第２８０７２９９号明細書により既知である。ホイール・サスペンションは、自動車のアクスルボディと車体との間に枢着された圧力媒体シリンダを備え、圧力媒体シリンダのピストン室は、一方では３方向３位置弁を介して圧力媒体ポンプに接続しており、他方では圧力媒体シリンダの遮断を許可する遮断弁を介して液圧アキュムレータに接続している。さらに、流体抵抗に関して機械的に調節可能な絞り素子が設けられており、この絞り素子は、圧力媒体シリンダの環状室を自動車の圧力媒体リザーバに接続し、これにより、可変もしくは適合可能なダンピング特性による振動緩衝が実施される。
【０００３】
絞り素子の調節は機械的に行われ、したがって、ダンピング特性の適合速度は使用される機械的調節素子の質量慣性によって制限されるので、既知のサスペンション装置はいずれにせよ農業用実用車の車体に特徴的であるような低周波数振動を緩衝するために提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ国特許第２８０７２９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ダンピング特性の適合速度に関して改善されたサスペンション装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。
【０００７】
自動車用サスペンション装置は、自動車の車体部分に対して可動に配置された車両部品の振動を緩衝するためのばねシリンダを備え、車両部品は、特に運転室または運転手座席である。本発明によれば、ばねシリンダは分離アキュムレータに接続されており、分離アキュムレータは、分離アキュムレータの内部に位置するレオロジー的に可変のダンピング液を間接的に加圧する。分離アキュムレータに位置するレオロジー的に可変のダンピング液は、絞り素子を介して、分離アキュムレータと接続している液圧アキュムレータに作用し、これにより、レオロジー変更装置によってばねシリンダのダンピング特性を適合させることができる。
【０００８】
レオロジーの変更により絞り素子の流体抵抗の変更、ひいてはダンピング液の流動特性の変更が行われ、例えば絞り素子の機械的調節によって行われないので、本発明によるサスペンション装置は、ダンピング特性の特に迅速な適合を可能とする。それ故、本発明によるサスペンション装置は、例えば運転手座席または運転室などの軽重量の車両部品において生じるような比較的高周波の振動を緩衝するためにも適している。機械的な調節素子がないので、ダンピング特性の適合は特に広範囲に摩耗なしに行われる。
【０００９】
ばねシリンダは、分離アキュムレータに提供されたダンピング液を間接的にのみ加圧し、したがって、ばねシリンダを作動するための作動液とダンピング液との間に流体分離が生じるので、ばねシリンダ自体は従来の構成形式のものであってもよい。分離アキュムレータによってばねシリンダが変位された場合に加圧されたダンピング液は絞り素子を貫流し、流体抵抗に応じてサスペンション装置のダンピング特性を決定する。より正確にいえば、ダンピング液は分離アキュムレータと液圧アキュムレータとの間に提供された流量を形成し、この流量は、液圧アキュムレータによって加えられた回復力に抗したばねシリンダの変位に対応して連行され、この場合に絞り素子を貫流させられる。
【００１０】
本発明によるサスペンション装置の有利な実施形態が従属請求項から明らかである。
【００１１】
有利には、ダンピング液は、磁気粘性流体または電気粘性流体である。このような流体の組成および特性は専門文献に記載されている。
【００１２】
これによれば、磁気粘性流体もしくは電気粘性流体は、磁気的もしくは電気的に分極され、液体担体、典型的には鉱油または合成油中でコロイド状に懸濁した粒子を備える。
【００１３】
磁気粘性流体の場合、粒子は一般に１〜１０μｍのカルボニル鉄からなる。粒子は、不都合な堆積傾向を防止するために、原則的にポリマー表面被覆によって安定化される。磁気粘性流体が磁界にさらされると、粒子は液体担体の内部で磁力線に沿って連鎖し、磁界に依存したせん断降伏点の増大が生じる。このようにして、磁気粘性流体の流動特性を数ミリ秒内に可逆的に変更することができる。
【００１４】
電気粘性流体も同様に挙動する。電気粘性流体は、磁気粘性流体とは反対に、５０μｍまでの直径を有する非導電性粒子、好ましくは、でんぷんまたは絶縁被覆を施した導電性材料からなっている。後者の場合、誘電率の上昇、ひいては電気粘性効果の増大が得られる。電気粘性流体が電界にさらされると、磁気粘性流体の挙動と同様に、粒子は流体担体内で磁力線に沿って連鎖する。
【００１５】
好ましくは、ダンピング液のレオロジー変更は、絞り素子の流体抵抗を決定する貫流路の領域で行われる。貫流路の幾何学配置および使用されるダンピング液のレオロジー特性の適宜な規定により、サスペンション装置のダンピング特性を特別に適合させることが可能である。貫流路は、例えば絞り素子の内部に形成されたテーパ部または狭隘部の形態を有していてもよい。
【００１６】
レオロジー変更装置によって、実質的に流体路の延びに対して、ひいては磁気粘性流体もしくは電気粘性流体内における粒子の連鎖方向に対して垂直に配向された磁界もしくは電界が生成可能である場合、特に高い流体抵抗を達成することができる。
【００１７】
レオロジー変更装置は、特に絞り素子の構成部材として形成された磁気コイル装置であってもよい。磁気コイル装置は、例えば強磁性コアに巻き付けた磁気コイルを備える。磁気コイルおよび／または磁気コイルの強磁性コアは、好ましくは絞り素子の貫流路の直接の近傍に開口している。磁界は、貫流路の領域で典型的には０〜３５０ｍＴのオーダの磁界強度を有している。
【００１８】
代替的に、レオロジー変更装置を絞り素子の構成部材として形成された電極装置とすることも可能である。電極装置は、特に相互に離間された電極対を備えていてもよい。電極対は、絞り素子内部に形成された貫流路を限定するか、もしくは取り囲む。この場合、電極に、電気的に分極可能な絶縁材料による被覆を施すことも可能である。これにより、電気粘性流体で生じ得る漏れ電流が低減される。電界は、貫流路の領域で、典型的には０〜５ｋＶ／ｍｍのオーダの電界強度を有している。
【００１９】
制御装置は、磁気コイル装置もしくは電極装置を制御する役割を果たす。制御は、自動車の車体部分に対して可動に配置された車両部品の運動特性を特徴づける状態変数に基づいて行ってもよい。状態変数は、適宜なセンサによって検出され、支持する車体部分に対して車両部品の現在位置を再現する位置変数および／または検出された位置変数の時間導関数を含んでいてもよい。電磁コイル装置もしくは電極装置の制御は、制御装置と協働する電源もしくは高圧源によって行われる。
【００２０】
ダンピング液を間接的に加圧するために分離アキュムレータは圧力容器を備え、圧力容器は、圧力により弾性変形する分離素子によって第１作業室と第２作業室とに分割されている。第１作業室はばねシリンダに接続されており、第２作業室は絞り素子を介して液圧アキュムレータに接続されている。分離アキュムレータは、好ましくは、ダイアフラム型アキュムレータとして構成されている。圧力により弾性変形する分離素子は、この場合、適当なゴム混合物からなる弾性ダイアフラム、エラストマ・ブラダーまたは金属ベローズである。しかしながら、代替的にダイアフラム型アキュムレータの代わりに、摺動可能に支承されたピストンを有する分離アキュムレータを設けてもよい。
【００２１】
液圧アキュムレータは、分離アキュムレータと比較可能な構成を有していてもよい。したがって、液圧アキュムレータは、圧力により弾性変形する分離素子によって第１作業室と第２作業室とに分割された圧力容器を備える。第１作業室は絞り素子を介して分離アキュムレータに接続されており、第２作業室で圧力下にあるガスは分離素子に作用するガスばねを形成している。ガスは一般に窒素またはガス状窒素化合物である。代替的には、液圧アキュムレータはばね負荷されたアキュムレータとして構成してもよい。この場合、ガスの代わりに機械的に予荷重をかけられたばね素子が分離素子に作用する。
【００２２】
ばねシリンダが静止位置から変位された場合、分離アキュムレータの第１作業室内の作動液は、変位方向および変位量に依存した圧力上昇もしくは圧力降下がもたらされ、このような圧力昇降は分離素子の撓みを生じさせる。このことは、最終的に第２作業室内のダンピング液の適宜な圧力上昇もしくは圧力降下をもたらし、これにより、液圧アキュムレータの戻り方向のばね力に抗してダンピング液は絞り素子を貫流する。
【００２３】
ばねシリンダ自体は従来の構成形式であってもよい。特に液圧式または空圧式に作動され、摺動可能に支承されたピストンによって環状室とピストン室とに分割されたばねシリンダであってもよい。ピストンの内部に形成された貫流部は、環状室とピストン室との間の流体接続部を形成する。同時に貫流部は、ピストンが変位された場合に貫流する作動液のための絞り素子を形成する。ピストン室が作動液の供給によって加圧された場合、環状室に比べてより大きいピストン室の圧力作用横断面がばねシリンダ内のピストンの変位をもたらす。
【００２４】
好ましくは、ばねシリンダは、自動車内に配置された液圧式または空圧式の圧力媒体供給部と接続している。自動車の車体部分に対して可動に配置された車両部品の静止位置を変更することができるように、圧力媒体供給部を自動車のレベル制御装置の構成素子とすると、有利である。レベル制御装置は、特に自動車内に配置された操作装置によって手動で操作することができる。
【００２５】
保守点検作業が専門的に正しく実施されなかった場合、ダンピング液がばねシリンダ内の作動液に到達し、そこから自動車の圧力媒体供給部に到達する可能性が生じる。ダンピング液に含まれる粒子による圧力媒体供給部の機能損傷を防止するために、自動車の圧力媒体供給部とばねシリンダとの間に適宜なフィルタ素子を配置すると、有利である。フィルタ素子は、例えば、数μｍ範囲の孔寸法を有する鼻孔性セラミックフィルタである。
【００２６】
次に本発明による自動車のためのサスペンション装置を添付の図面に基づき詳述する。この場合、機能に関して一致するか、もしくは比較可能な構成素子には同じ符号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による自動車のためのサスペンション装置の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明による自動車のためのサスペンション装置の第２実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、図示しない自動車、特に、トラクター、自動噴霧器、収穫機などの形態の農業用実用車のためのサスペンション装置の第１実施例を示す。
【００２９】
サスペンション装置１０は、自動車の車体部分１４に対して可動に配置された車両部品１６を振動緩衝式に支承するためのばねシリンダ１２を備える。車両部品１６は、例えば運転席または運転室である。
【００３０】
液圧式または空圧式に作動するばねシリンダ１２は、摺動可能に支承されたピストン１８によって環状室２０とピストン室２２とに分割されている。この場合、ピストン１８はばねシリンダ１２の円筒状の内壁に対してシールされている。ピストン１８の内部に形成された貫流部２４は、環状室２０とピストン室２２との間の流体接続部を形成している。同時に貫流部２４は、ピストン１８を変位させた場合に貫流する作動流体のための絞り素子を形成している。作動流体は、例えば圧縮空気または液圧液である。
【００３１】
サスペンション装置１０を作動するために、ばねシリンダ１２は供給ライン２６および供給ライン２６に配置された微孔セラミックフィルタの形態のフィルタ素子２８を介して、自動車の内部に位置する圧力媒体供給部３０に接続している。圧力媒体供給部３０は、圧力供給ライン３２を介して高圧ポンプ３４により自動車のリザーバ３６から作動液を供給される。供給ライン２６を介して圧力媒体供給部３０に接続された、ばねシリンダ１２のピストン室２２に、作動液の供給により圧力が加えられた場合、環状室２０に比べてより大きい、ピストン室２２の圧力作用横断面がばねシリンダ１２の内部のピストン１８を変位させる。このようにして、支持する車体部分１４に対する車両部品１６の静止位置を変更することが可能である。
【００３２】
車両部品１６の静止位置を変更する場合に、圧力媒体供給部３０は自動車のレベル制御装置３８の構成素子をなしている。レベル制御装置３８は電子制御ライン４０を介して圧力媒体供給部３０を制御し、これにより、ばねシリンダ１２を作動するための圧力を変更することができる。このために、圧力媒体供給部３０は、高圧ポンプ３４にもしくは圧力排出ライン４２を介してリザーバ３６に接続可能な電磁式圧力制御弁を備えていてもよい。この場合、レベル制御装置３８は、自動車の内部に配置された操作装置によって手動で制御することができる。
【００３３】
図１に示した第１実施例によれば、ばねシリンダ１２は分離アキュムレータ４４に接続されており、分離アキュムレータ４４は、分離アキュムレータ４４の内部に位置するレオロジー的に可変のダンピング液を間接的に加圧する。分離アキュムレータ４４は圧力容器４６を備え、圧力容器４６は、圧力により弾性変形する分離素子４８によって第１作業室５０と第２作業室５２とに分割されている。この場合、第１作業室５０は第１ライン区分５４を介してばねシリンダ１２のピストン室２２に接続されており、第２作業室５２は、第２ライン区分５６および第２ライン区分に配置された絞り素子５８を介して液圧アキュムレータ６０に接続されている。
【００３４】
分離アキュムレータ４４は、例えば、ダイアフラム型アキュムレータとして構成されている。圧力により弾性変形する分離素子４８は、この場合、適当なゴム混合物からなる弾性ダイアフラム、エラストマからなるブラダーまたは金属ベローズなどである。サスペンション装置１０の作動時に、ばねシリンダ１２、第１ライン区分５４および第１ライン区分に接続された分離アキュムレータ４４の第１作業室５０には作動液が完全に充填されている。
【００３５】
液圧アキュムレータ６０は、分離アキュムレータ４４に対応した構成を有している。したがって、液圧アキュムレータ６０は圧力容器６２を備え、この圧力容器６２は、圧力により弾性変形する分離素子６４によって第１作業室６６と第２作業室６８とに分割されている。第１作業室６６は、第２ライン区分５６および第２ライン区分に配置された絞り素子５８を介して分離アキュムレータ４４の第２作業室５２に接続されており、液圧アキュムレータ６０の第２作業室６８に位置し、加圧下にあるガスが、分離素子６４に作用するガスばねを形成している。ガスは、好ましくは窒素またはガス状の窒素化合物である。サスペンション装置１０の作動時には、分離アキュムレータ４４の第２作業室５２、第２ライン区分５６、および第２ライン区分に接続された液圧アキュムレータ６０の第１作業室６６にダンピング液が完全に充填されている。
【００３６】
ばねシリンダ１２もしくはばねシリンダ１２の内部に摺動可能に支承されたピストン１８が静止位置から変位された場合、分離アキュムレータ４４の第１作業室５０の内部の作動流体内で、変位方向および変位量に依存して、分離素子４８を弾性変形させる圧力上昇もしくは圧力降下が生じる。これにより、最終的に第２作業室５２のダンピング液における対応した圧力上昇もしくは圧力降下が生じ、これにより、液圧アキュムレータ６０の戻り方向のばね力に対してダンピング液は絞り素子５８を貫流する。この場合、絞り素子５８の内部に生じた流体抵抗はばねシリンダ１２のダンピング特性を決定する。
【００３７】
ばねシリンダ１２のダンピング特性を適合させるために、レオロジー変更装置７０によって、ダンピング液をレオロジー、すなわち流動特性に関して変更することができる。レオロジー変更は、絞り素子５８の流体抵抗を決定する貫流路７２の領域で行われる。貫流路７２は、例えば、絞り素子５８の内部に形成されたテーパ部または狭隘部の形態をとっている。
【００３８】
したがって一般的にいえば、分離アキュムレータ４４に位置するレオロジー的に可変のダンピング液は、絞り素子５８を介して、分離アキュムレータ４４に接続している液圧アキュムレータ６０に作用し、これにより、レオロジー変更装置７０によってばねシリンダのダンピング特性を適合させることができる。
【００３９】
本実施例では、ダンピング液は磁気粘性流体であり、レオロジー変更装置７０は、絞り素５８の構成素子として形成された電磁コイル装置７４である。電磁コイル装置７４は、強磁性コア７６に巻き付けられた電磁コイル７８を備える。電磁コイル７８もしくは強磁性コア７６は、貫流路７２に隣接して絞り素子５８に開口しており、生じた磁界は、実質的に貫流路７２の延びに対して垂直方向に配向されている。磁界は、貫流路７２の領域では、典型的には０〜３５０ｍＴのオーダの磁界強度を有している。
【００４０】
制御装置８０もしくはＣＡＮデータバス８２を介して制御装置８０と協働する電源８４は、電磁コイル装置７４を電子制御する役割を果たす。制御は、自動車の車体部分１４に対して可動に配置された車両部品１６の運動特性を特徴づける状態変数に基づいて行われる。状態変数は、位置センサおよび／または加速度センサ８６によって検出され、支持する車体部分１４に対して車両部品１６の現在位置を再現する位置変数および／または検出された位置変数の時間導関数である。制御装置８０によって、状態変数の評価により車両部品１６の振動傾向増大が推論された場合、制御装置８０は、電磁コイル７８を流れる電流、ひいては磁気コイル装置７４によって絞り素子５８の貫流路７２の領域に生じた磁界の磁界強さを適宜に増大させることによってばねシリンダ１２のダンピング特性を適合させる。
【００４１】
図２は、本発明による自動車のためのサスペンション装置の第２実施例を示す。
【００４２】
第２実施例は、図１に示した第１実施例と機能形式が広範囲に等しいが、ダンピング液が電気粘性流体であり、レオロジー変更装置７０が絞り素子５８の構成素子として形成された電極装置８８である点で異なっている。電気的に分極可能な絶縁材料によって被覆された電極装置８８は、相互に離間した電極対９０を備える。制御装置８０、もしくは制御装置と協働する高圧源９２は、電極装置８８を電気制御する役割を果たす。この場合、電極対９０は、絞り素子５８の内部に形成された貫流路７２を直接に規定または包囲し、生じた電界は、貫流路７２の延びに対して実質的に垂直方向に配向されている。電極装置８８によって生じた電界は、貫流路７２の領域で、典型的には０〜５ｋＶ／ｍｍのオーダの電界を有している。
【図１】
2012520197.tif 000003
【図２】
2012520197.tif 000004
【国際調査報告】
2012520197.tif 000005
2012520197.tif 000006
2012520197.tif 000007
2012520197.tif 000008
2012520197.tif 000009
2012520197.tif 000010