JP2009154863A - 一体組み込み型クロスオーバー弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 一体組み込み型クロスオーバー弁を提供する。
【解決手段】 本発明のエアサスペンションは、多岐連結管と流体連通するクロスオーバー弁と、第１組の弁を介して多岐連結管と流体連通する第１組のバネと、第２組の弁を介して多岐連結管と流体連通する第２組のバネとを含んでいる。クロスオーバー弁は、第１組および第２組のバネに属する各バネへ流体連通を可能にする開位置と、第１組のバネを第２組のバネから分離させる閉位置との間で開閉可能である。
【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００７年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／９９０，９３５号に対する優先権を主張する。

本発明は、一般に、エアサスペンション用のクロスオーバー弁に関する。

エアサスペンションはオフロード車に多く使用されているが、これらオフロード車の運転性能はサスペンション装置のロール剛性によって制限される場合がある。ロール剛性は、サスペンション装置の揺動角度を制限し、特定のオフロード条件の下では、いくつかの車両タイヤが地面に接触しないようにする。例えば、地面が平坦でない場合には、１つの車輪が地面と接触する一方で、その側方にある反対側の車輪はサスペンション装置の揺動角が制限されているために、地面に接触しないままとなる状況が生じる可能性がある。

４つの車輪の地面との接触を維持しようとする場合に、側方にある反対側のバネとの間において必要になる剛性の変化を実現するための１つの解決策は、車軸におけるクロスオーバー弁の使用であった。クロスオーバー弁は、車両の片側のバネから車両の他方側の側方にある反対側のバネへ空気の連通を可能にすることによって、剛性を減衰させるものである。典型的な４輪駆動車の場合には、前車軸に１つのクロスオーバー弁を使用して右前方のバネと左前方のバネとの間に空気の連通を可能にし、後車軸にもう１つ別のクロスオーバー弁を用いて右後方のバネと左後方のバネとの間の空気の連通を可能にしている。

２つのクロスオーバー弁を備えていることはコストおよび材料の観点から不利である。さらに、装着空間が限られているために、クロスオーバー弁をサスペンション装置に導く経路の決定と配管とが難しい問題となる。

従って、所望の剛性の減衰を提供し、さらに上述した先行技術の欠点を解消するコスト効率の高いサスペンション制御装置が必要である。

エアサスペンション装置は、サスペンション弁ブロックの中に一体に組み込まれる１つのクロスオーバー弁を含んでいる。サスペンション装置は、前方および後方のバネと左および右のバネとを含んだ複数のバネを備えている。各バネにはバネ弁が付属している。クロスオーバー弁は通常開放されているが、クロスオーバー弁は弁ブロックの左部分および右部分を分離することができる。クロスオーバー弁を閉じると、関連するすべてのバネ弁を開くことができ、右バネおよび左バネ間の流れが可能になる一方で、前方および後方のバネ間では流れがなくなる。

１つの例において、エアサスペンションは、多岐連結管と流体連通するクロスオーバー弁と、第１組の弁を介して多岐連結管と流体連通する第１組のバネと、第２組の弁を介して多岐連結管と流体連通する第２組のバネとを含んでいる。クロスオーバー弁は、第１組および第２組のバネの各バネへ流体連通を可能にする開位置と、第１組のバネを第２組のバネから分離する閉位置との間で開閉可能である。クロスオーバー弁が閉位置にあるときには、第１組のバネに属する各バネ間においてのみ流体連通が形成され、かつ、クロスオーバー弁が閉位置にあるときには、第２組のバネに属する各バネ間においてのみ流体連通が形成される。

１つの例において、第１組のバネは前車軸用の右前方のバネと左前方のバネとを含み、第１組の弁は、多岐連結管と右前方のバネとの間の流体連通を制御する右前方の弁と、多岐連結管と左前方のバネとの間の流体連通を制御する左前方の弁とを含んでいる。第２組のバネは後車軸用の右後方のバネと左後方のバネとを含み、第２組の弁は、多岐連結管と右後方のバネとの間の流体連通を制御する右後方の弁と、多岐連結管と左後方のバネとの間の流体連通を制御する左後方の弁とを含んでいる。

１つの例において、エアサスペンションシステムは、弁を開閉する制御信号を生成する制御装置、例えば電子制御ユニット、コンピュータ、マイクロプロセッサ等を含んでいる。クロスオーバー弁と第１組および第２組の弁は、制御装置が生成する制御信号に応答して、開位置と閉位置との間で動くことが可能である。

本発明のこれらの特徴および他の特徴は以下の説明および図によって、さらに理解することが可能である。

図１Ａは、前車軸１２および後車軸１４を含む車両１０を示している。エアサスペンションシステム１６は、容器１８と、この容器１８と流体連通された複数のバネ２０ａ〜２０ｄとを含んでいる。バネ２０ａ〜２０ｄは前車軸１２および後車軸１４に配分されている。バネ２０ａは右前方のバネを構成し、バネ２０ｂは左前方のバネを構成し、バネ２０ｃは右後方のバネを構成し、バネ２０ｄは左後方のバネを構成している。バネ２０ａ〜２０ｄは道路からの負荷入力を吸収して、快適な乗り心地を提供する。バネ２０ａ〜２０ｄ内部の空気圧力は、例えば車両１０をオフロード用に用いる場合には、ハンドリングを良くするために変えることができる。

図１Ｂは、後車軸１４およびエアサスペンションシステム１６の正面図を示している。サスペンションシステム１６は前車軸１２用でも同様に構成されるであろう。バネ２０ａ〜２０ｄは、通常、車両のシャーシまたはフレーム部材２４と、車軸の付属部品か、またはサスペンション装置の別の部品との間に配置されている。図１Ｂに示す例では、右および左後方のバネ２０ｃ、２０ｄは車軸ハウジング２２に支持されている。ただし、図１Ｂではバネを関連車軸とフレーム部材２４との間に直接配置するものとして示しているが、バネはサスペンション装置の部品間、例えば車軸およびフレーム部材によって支持される制御アームのような部品間に配置することも可能であることを理解すべきである。

４輪駆動車の場合には、前車軸１２および後車軸１４は、例えばエンジンや電気モータのような動力源２６から駆動入力を受け入れる駆動車軸である。前車軸１２および後車軸１４のそれぞれは、側方に間隔を置いて配置される１対の車輪３２を回転させる車軸３０を駆動するための歯車組立体２８を含んでいる。

上記のように、バネ２０ａ〜２０ｄにはそれぞれ空気が充填されており、バネ２０ａ〜２０ｄ内部の圧力は、所望の乗り心地および操作特性をもたらすように変えることができる。図１Ａに示すように、右前方のバネ２０ａおよび左前方のバネ２０ｂは前車軸１２に付属し、右後方のバネ２０ｃおよび左後方のバネ２０ｄは後車軸１４に付属している。

エアサスペンションシステム１６は、図２に詳細に示すサスペンション弁ブロック４０を含んでおり、この弁ブロック４０がバネ２０ａ〜２０ｄへの空気の供給を制御する。弁ブロック４０は６個の弁を交差させて連結した構成であり、容器弁４４を介して容器１８に接続されている多岐連結管４２を含んでいる。多岐連結管４２には、複数の弁４６ａ〜４６ｄおよび複数のバネ２０ａ〜２０ｄも流体連通されている。右前方弁４６ａは多岐連結管４２と右前方バネ２０ａとの間の流体連通を制御し、左前方弁４６ｂは多岐連結管４２と左前方バネ２０ｂとの間の流体連通を制御し、右後方弁４６ｃは多岐連結管４２と右後方バネ２０ｃとの間の流体連通を制御し、左後方弁４６ｄは多岐連結管４２と左後方バネ２０ｄとの間の流体連通を制御している。

センサ４８は多岐連結管４２内の圧力を監視している。センサ４８は、過大な加圧が発生することを確実に防止するために、複数の弁４６ａ〜４６ｄのそれぞれおよび容器弁４４における圧力を検知するために用いることができる。

クロスオーバー弁５０についても多岐連結管４２と流体連通されている。クロスオーバー弁５０は、全車輪の地面接触を維持するために必要な剛性の変化を実現するために、前方バネ２０ａ、２０ｂと後方バネ２０ｃ、２０ｄとの間の流体連通を制御するとともに、右バネ２０ａ、２０ｃと左バネ２０ｂ、２０ｄとの間の流体連通についても制御している。これについては以下に詳しく説明する。

クロスオーバー弁５０は、前車軸１２用のバネと後車軸１４用のバネとを互いに流体的に分離し得る位置に設置されて、多岐連結管４２と流体連通している。複数の弁４６ａ〜４６ｄの各弁は通常は閉位置にあるが、クロスオーバー弁５０は通常は開位置にある。これによって、弁４６ａ〜４６ｄが開放されると、前車軸１２上のバネ２０ａ、２０ｂと後車軸１４上のバネ２０ｃ、２０ｄとの間に空気の流れが可能になる。

クロスオーバー弁５０が閉位置にあるときには、多岐連結管４２は本質的に半分に分断され、前方バネと後方バネとの間の流体連通は遮断されている。すなわち、前車軸１２上のバネ２０ａ、２０ｂと後車軸１４上のバネ２０ｃ、２０ｄとの間に空気が流れることはできない。

右前方弁４６ａおよび左前方弁４６ｂが開放され、クロスオーバー弁５０が閉じられると、右前方バネ２０ａと左前方バネ２０ｂとの間においてのみ流体連通が形成される。右後方弁４６ｃおよび左後方弁４６ｄが開放され、クロスオーバー弁５０が閉じられると、右後方バネ２０ｃと左後方バネ２０ｄとの間においてのみ流体連通が形成される。剛性を高めるために、バネ２０ａ、２０ｂのいずれかの内部の空気圧力を増大させることができ、その一方でバネ２０ａ、２０ｂの他方の空気圧力は柔らかいバネとなるように下げることができる。共通の車軸上にある右バネと左バネとの間のこのような調整によって、全車輪における地面接触を維持するために必要な剛性の減衰を提供することができる。

制御装置６０は、例えばコンピュータ、マクロプロセッサまたは電子制御ユニットであるが、このような制御装置６０はクロスオーバー弁５０および複数の弁４６ａ〜４６ｄの開閉を制御している。１つの例として、４輪駆動のローモードが起動されると、制御装置６０はクロスオーバー弁５０を閉じるための電子制御信号を生成する。さらに、このモードにおいて、制御装置６０は複数の弁４６ａ〜４６ｄを開放するための制御信号を生成し、これによって右前方バネ２０ａと左前方バネ２０ｂとの間においてのみ流体連通が往復するように形成され、尚且つ、右後方バネ２０ｃと左後方バネ２０ｄとの間においてのみ流体連通が往復するように形成される。すなわち、流体の移動は、同じ車軸に付属する２対のバネの間においてのみ左右で行われる。このモードにおいて、前方バネ２０ａ、２０ｂと後方バネ２０ｃ、２０ｄとの間の流体移動はない。すなわち、前方バネ２０ａ、２０ｂからの流体を、後方バネ２０ｃ、２０ｄに連通させることはできない。所定の速度限界を超えた場合、あるいは車両の使用者が４輪駆動のローモードの選択を解除した場合には、制御装置６０はクロスオーバー弁５０を開放し、尚且つ複数の弁４６ａ〜４６ｄを閉じるための電子制御信号を生成し、その結果、通常の運転モードに戻ることになる。前方および後方の駆動車軸を備えた４輪駆動の構成を示しているが、本発明のエアサスペンションシステム１６は、他のタイプの車軸構成についても使用可能であることを理解すべきである。

従って、単一のクロスオーバー弁５０は多岐連結管４２に含まれており、弁ブロック４０の左側部分および右側部分を分離するように通常は開放されている。このクロスオーバー弁５０を閉じると、複数の弁４６ａ〜４６ｄの各弁を開いて、左バネと右バネとの間を連通させることができるが、前方バネと後方バネとの間は連通させないようにすることができる。この構成は、材料および労務費の点から大幅なコスト節減を提供する。

本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者は、いくつかの修正が本発明の範囲内において可能であることを認めるであろう。このため、本発明の真の範囲および内容を確定するには、特許請求の範囲を検討するべきである。

本発明を組み込んだエアサスペンションを備えた車両の模式的な平面図である。 図１Ａの後車軸の模式的な正面図である。 圧力多岐連結管、クロスオーバー弁、バネおよびバネ弁を含む概略図である。

符号の説明

１０ 車両
１２ 前車軸
１４ 後車軸
１６ エアサスペンション装置
１８ 容器
２０ａ〜２０ｄ バネ
２２ 車軸ハウジング
２４ フレーム部材
２６ 動力源
２８ 歯車組立体
３０ 車軸
３２ 車輪
４０ 弁ブロック
４２ 多岐連結管
４４ 容器弁
４６ａ〜４６ｄ 弁
４８ センサ
５０ クロスオーバー弁
６０ 制御器

Claims (19)

1. 多岐連結管と、
   第１組の弁を介して前記多岐連結管と流体連通する第１組のバネと、
   第２組の弁を介して前記多岐連結管と流体連通する第２組のバネと、
   前記多岐連結管と流体連通するクロスオーバー弁であって、前記第１組および前記第２組のバネの各バネへ流体連通を可能にする開位置と、前記第１組のバネを前記第２組のバネから分離する閉位置との間で可動なクロスオーバー弁と
   を含むサスペンション装置。
2. 前記クロスオーバー弁が前記閉位置にあるときには、前記第１組のバネに属するバネ間においてのみ流体連通が形成され、かつ、前記第２組のバネに属するバネ間においてのみ流体連通が形成される請求項１に記載のサスペンション装置。
3. 前記第１組のバネは前車軸用の右前方のバネと左前方のバネとを含み、前記第１組の弁は、前記多岐連結管と前記右前方のバネとの間の流体連通を制御する右前方の弁と、前記多岐連結管と前記左前方のバネとの間の流体連通を制御する左前方の弁とを含み、前記クロスオーバー弁が閉じられ、かつ前記右前方の弁および前記左前方の弁が開放されると、前記右前方のバネと前記左前方のバネとの間で流体連通が形成される請求項２に記載のサスペンション装置。
4. 前記第２組のバネは後車軸用の右後方のバネと左後方のバネとを含み、前記第２組の弁は、前記多岐連結管と前記右後方のバネとの間の流体連通を制御する右後方の弁と、前記多岐連結管と前記左後方のバネとの間の流体連通を制御する左後方の弁とを含み、前記クロスオーバー弁が閉じられ、かつ前記右後方の弁および前記左後方の弁が開放されると、前記右後方のバネと前記左後方のバネとの間で流体連通が形成される請求項３に記載のサスペンション装置。
5. 前記右前方の弁と、前記左前方の弁と、前記右後方の弁と、前記左後方の弁は通常閉じられ、前記クロスオーバー弁は通常開放されている請求項４に記載のサスペンション装置。
6. 前記クロスオーバー弁は、４輪駆動のローモードの場合にのみ前記閉位置へ動くように作動される請求項５に記載のサスペンション装置。
7. 前記多岐連結管内の圧力を監視する圧力センサを含む請求項１に記載のサスペンション装置。
8. 前記クロスオーバー弁と、前記第１組および前記第２組の弁とを含むサスペンション弁ブロックを含んでいる請求項１に記載のサスペンション装置。
9. 前記第１組および前記第２組のバネが空気バネを含んでいる請求項１に記載のサスペンション装置。
10. 前記クロスオーバー弁を開位置と閉位置との間で動かすための制御信号を生成する制御装置を含んでいる請求項１に記載のサスペンション装置。
11. 前記第１組および前記第２組の弁は、前記制御装置が生成する開閉信号にのみ応答する請求項１０に記載のサスペンション装置。
12. （ａ）第１組のバネを第１組の弁で多岐連結管に流体接続するステップと、
    （ｂ）第２組のバネを第２組の弁で前記多岐連結管に流体接続するステップと、
    （ｃ）クロスオーバー弁を前記多岐連結管に流体接続するステップと、
    （ｄ）前記クロスオーバー弁を開位置に動かして、前記第１組および前記第２組のバネの各バネへ流体連通を可能にするステップと、
    （ｅ）前記クロスオーバー弁を、前記第１組のバネを前記第２組のバネから分離する閉位置に動かすステップと
    を含む車両サスペンション装置の制御方法。
13. 前記ステップ（ａ）は前記第１組のバネを前車軸に付属させるステップを含み、前記ステップ（ｂ）は前記第２組のバネを後車軸に付属させるステップを含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１組のバネが右前方のバネと左前方のバネとを含み、前記第１組の弁が右前方の弁と左前方の弁とを含み、かつ、前記第２組のバネが右後方のバネと左後方のバネとを含み、前記第２組の弁が右後方の弁と左後方の弁とを含む方法であって、
    前記多岐連結管と前記右前方のバネとの間の流体連通を前記右前方の弁によって制御するステップと、
    前記多岐連結管と前記左前方のバネとの間の流体連通を前記左前方の弁によって制御するステップと、
    前記クロスオーバー弁を閉じ、かつ前記右前方の弁および前記左前方の弁を開放して、前記右前方のバネと前記左前方のバネとの間で流体連通を可能にするステップと、
    前記多岐連結管と前記右後方のバネとの間の流体連通を前記右後方の弁によって制御するステップと、
    前記多岐連結管と前記左後方のバネとの間の流体連通を前記左後方の弁によって制御するステップと、
    前記クロスオーバー弁を閉じ、かつ前記右後方の弁および前記左後方の弁を開放して、前記右後方のバネと前記左後方のバネとの間で流体連通を可能にするステップと
    を含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記右前方の弁と、前記左前方の弁と、前記右後方の弁と、前記左後方の弁を通常閉として、前記クロスオーバー弁を通常開とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記クロスオーバー弁を、４輪駆動のローモードの場合にのみ閉じるステップを含む請求項１５に記載の方法。
17. 前記クロスオーバー弁を開位置と閉位置との間で動かす電子制御信号を生成するステップを含む請求項１２に記載の方法。
18. 前記第１組および前記第２組の弁を開位置と閉位置との間で動かす電子制御信号を生成するステップを含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記クロスオーバー弁が閉位置にあるときには、前記第１組のバネに属するバネ間においてのみ流体連通を形成し、かつ、前記クロスオーバー弁が前記閉位置にあるときには、前記第２組のバネに属するバネ間においてのみ流体連通を形成する請求項１２に記載の方法。

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