JP3059527U - 能動懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 制御を簡単に実施可能で力に関係する制御も
可能にする能動懸架装置を提供する。 【構成】 ばね上質量１とばね下質量２との間に設けら
れる懸架又は支持ユニツト３，５と、制御されない受動
ばね素子３と制御可能な液圧変位装置５と変位センサ１
０，１１を持ち、ばね下質量のそのつどの行程位置ｘ及
びそれぞれの変位装置５の行程ｙを直接検出し、ばね上
質量とばね下質量との間の支持力の実際値Ａ_ｉｓｔが、
受動ばね素子３のばね状態から求められ、変位装蔚５の
変位の制御が、規定すべき目標値Ａ_ｓｏｌｌに関係して
行われ、受動ばね素子３に対して並列に緩衝装置が設け
られている。本考案により急速な車輪運動が実際上緩衝
装置のみによつて減衰せしめられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ばね上質量とばね下質量との間に設けられる懸架又は支持ユニット が、制御されない受動ばね素子及びこれに対して直列に設けられかつ変位を制御 可能な液圧変位装置をそれぞれ持ち、懸架又は支持ユニツトにそれぞれ変位セン サが付属して、ばね上質量に対するばね下質量のそのつどの行程位置及びそれぞ れの変位装置の行程を直接検出し、ばね上質量とばね下質量との間にそのつど作 用する支持力の実際値が、変位センサの信号により検出可能な制御されない受動 ばね素子のばね状態から求められ、変位装置の変位の制御が、規定すべき目標値 に関係して行われ、制御されない受動ばね素子に対して並列に緩衝装置が設けら れている、特に自動車用の能動懸架装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１１２５２９０号明細書から、制御されない 受動ばね素子、しかも車両の車体に取付けられる液圧変位装置に対して直列にコ イルばねを設け、車両の地上高を変化するため又は所望の地上高を設定するため 、この変位装置の行程を制御可能にすることが公知である。それにより車輪荷重 を受けるコイルばねの収縮を相殺し、同時に車高の設定を行うことができる。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３０５０３７号明細書は車両の車軸レベル 制御装置を示しており、制御されない受動ばね素子が、主要ばねを形成して例え ばレベル制御される空気圧ばねとして構成することができる制御可能なばね素子 に対して直列に設けられている。荷重を受けると、主要ばねは制御されてその位 置を実際上不変に維持し、制御されない受動ばね素子は付加的な荷重により車輪 のある程度の上昇を可能にする。この装置では全体として、車両に荷重がかかる 際制御されない車軸とレベル制御される車軸との上昇行程が無視できるほど小さ いようにすることができる。

【０００４】 ドイツ連邦共和国特許第２９４３４８６号明細書から、変位の制御可能な液圧 変位装置に対して直列に制御されない受動ばね素子を設けることが公知であり、 この変位装置が車体側に設けられる加速度センサにより制御されて、ばね上質量 即ち車体の偏位が液圧変位装置の変位行程により大幅に相殺されるようになつて いる。この制御されない受動ばね素子は比較的硬いか、又は限られたばね行程の みを可能にする。いずれにせよドイツ連邦共和国特許第２９４３４８６号明細書 では、車体の垂直行程が制御されない受動ばね素子を介して車体に結合される液 圧変位装置の部分の垂直行程にほぼ等しいものと仮定され、即ち大幅に剛性な結 合が行われる（ドイツ連邦共和国特許第２９４３４８６号明細書の４ページの２ １ないし２４行参照）。

【０００５】 ドイツ連邦共和国特許第４０２６７９０号明細書は計算機で制御される懸架装 置を示しており、制御されない受動ばね素子に対して直列に行程を制御可能な液 圧変位装置が設けられている。この変位装置は、危険な状態をなくすことができ るようにするため短時間動作用に容量を定められた圧力溜めに接続可能である。 特にこうして共振の励起が防止されるようにしている。危険な状態が存在するか 否かを確認するため、ばね上質量又は車体とばね下質量又は車輪との間に変位セ ンサ等のセンサが設けられ、その信号から生ずる振動の振動数も求められる。

【０００６】 米国特許第３６０６２３３号明細書に示す懸架装置では、行程を制御可能な液 圧変位装置を持つ能動素子に制御されない受動ばね素子が直列接続されている。 行程制御は、適当なセンサにより検出されるばね上質量の加速度に関係して行わ れて、ばね上質量とばね下質量とのできるだけ大幅な振動分離を行うようにして いる。

【０００７】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９１８７３５号明細書によれば、車両の懸 架装置において制御されない受動ばね素子に対して並列に制御可能な緩衝装置が 設けられ、適当なセンサにより検出される車体加速度の評価に基いてこの緩衝装 置が制御されて、いわゆるスカイフツク緩衝が行われるようにする。

【０００８】 なお懸架装置において、ばね上質量とばね下質量との間の力経路に生ずる力を 、行程に関係なく動作する力センサにより検出して、能動懸架又は支持ユニツト の力に関係する制御を可能にすることも、原理的に公知である。このような装置 は比較的費用がかかる。なおばね上質量とばね下質量との間の力経路における力 とこれらの質量の間の相対運動との間に大きい位相差が生ずる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

さて本考案の課題は、制御を簡単に実施可能で力に関係する制御も可能にする 能動懸架装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するため本考案によれば、変位装置の変位の制御が、ばね上質 量の運動状態に固有な量又はばね上質量の垂直加速度に関係して行われ、かつ大 体においてばね上質量の比較的緩慢な運動のみに影響を及ぼし、緩衝装置が切換 え可能であり、急速な車輪運動が実際上緩衝装置のみによつて減衰せしめられる 。

【００１１】

【考案の効果】

本考案により、受動ばね素子のため確実な非常時特性を持つ有利な懸架装置が 車両のために与えられる。車輪と車体との間の力経路に作用する力は変位測定に より間接的に検出されるので、ばね力を求めかつ懸架装置が車両位置へ及ぼす影 響及びその時間的変化を求めるのに、同じ種類で同じ位相の信号即ち変位センサ の信号のみを評価すればよい。しかも本考案によれば、変位装置の変位の制御に より車体の緩慢な運動のみに影響を及ぼし、急速な車輪運動は緩衝装置により減 衰させることができる。緩衝装置は切換え可能なので、電子制御装置の故障の場 合緩衝装置を硬い緩衝に切換えて、非常運転を行うことができる。

【００１２】 懸架装置の動作状態が瞬時に作用する車道の凹凸に帰因するのか、又は以前の 車道凹凸の結果としての振動運動に帰因するのかを区別するため、車体の共振に 固有なパラメータ例えば車体の垂直加速度が用いられる。

【００１３】 本考案は、能動懸架装置において、支持力又は液圧装置に作用する圧力の直接 検出を完全にやめ、ばね上質量とばね下質量との間に作用する支持力を行程測定 又は行程位置の検出のみによつて求めるという一般思想に基いている。

【００１４】 この場合、本考案による懸架装置では、懸架又は支持ユニツトにそのつど作用 する支持力が、一方では制御されない受動ばね素子の構造的に規定されるばね特 性により規定され、他方ではばね上質量に対するばね下質量の行程位置とそれぞ れの変位装置の行程との差（ｗ−ｙ）によつて規定される、という事実が利用さ れる。この差は、走行状態即ち設けられるばね張力の大きさを可逆的に一義的に 再現する。

【００１５】 変位測定又は変位に対応する量の測定は特に簡単に行われるので、本考案は特 に簡単な制御技術であるという利点を与える。他の構造費も比較的少ない。大体 において、変位装置へ液圧媒体の供給又はこれからの排出のために、充分な出力 の圧力源及び制御弁しか必要とされない。この場合変位装置を所望の位置に保持 するために比較的僅かな出力しか必要としないことは有利である。このために弁 の遮断で充分である。

【００１６】 制御されない受動ばね素子は常に作用しているので、変位装置の摩擦が走行の 快適さを低下しないことが、更に有利である。なお変位装置の位置制御の際の摩 擦は補償することができる。

【００１７】 懸架装置の計算機に欠陥が生ずると、変位装置を自動的に又は手動制御により 所定の位置へもたらし、この位置に停止させるか、又は弁の遮断により液圧的に 拘束することによつて、容易に非常運転を行うことができる。それにより懸架装 置は従来の純粋な受動装置のように動作する。

【００１８】 なお本考案のそれ以外の好ましい特徴は、従属請求項及び図面に示されている 実施例の以下の説明から明らかになる。

【００１９】

【実施例】

変位装置のばね上質量を形成する車体１とばね下質量を形成する車輪２との間 に、原理的に公知のように、例えば鋼製コイル圧縮ばねの形の制御されない受動 ばね素子３が設けられている。ばね素子３の車体側支持体は、車体１に設けられ る液圧変位装置５のプランジヤ４として構成され、この変位装置５は制御弁６を 介して圧力源７又はほぼ圧力なしのタンク８に連続的に接続可能であるか、又は 圧力源７又はタンク８に対して遮断可能である。

【００２０】 制御弁６を制御するため電子制御装置９が役立ち、その入力側が車体１に対す る車輪２の行程位置ｘ用及び車体１に対するプランジヤ４の行程用変位センサ１ ０及び１１に接続されている。

【００２１】 更に電子制御装置９の入力側に、別のパラメータ例えば車両の車体加速度、車 輪加速度、かじ取りハンドル角、片揺れ（ヨー）速度、走行速度等の監視に役立 ちかつ車両の車体の懸架及び緩衝割合、自己かじ取り動作又は車***置の調節（ 車体水平化）に影響を与えるのを可能にする別のセンサ１２を接続することがで きる。

【００２２】 更に電子制御装置９の入力側に、任意に操作可能な開閉器１３を設けて、種々 の制御整合装置を始動させることができる。

【００２３】 ばね素子３に対して並列に、従来の緩衝装置又はなるべく切換え可能な緩衝装 置１４が設けられ、この緩衝装置１４は車体１と車輪２又はばね素子３の車輪側 支持体との間で動作する。

【００２４】 緩衝装置１４は、いわゆる車輪共振の際、即ち車輪２がトランプルしようとす る時特に緩衝を行うように整合されているのがよい。

【００２５】 図示した装置は大体において次のように動作する。 車体１に対する車輪２の行程位置を表すセンサ１０の信号から、電子制御装置 ９が、場合によつては別のセンサ１２の信号を考慮して、車体１とそれぞれの車 輪２との間に作用すべき支持力の目標値を求める。その代わりに、支持力に類似 な量も考慮することができる。支持力の目標値Ａ_ｓｏｌｌに対して次式が成立す る。 Ａ_ｓｏｌｌ＝ｋ（ｘ−ｙ）_ｓｏｌｌ ここでｋはばね素子３の弾性係数である。Ａ_ｓｏｌｌを計算する簡単な可能性は 、支持力の値が大体においてばね素子３のばね張力により決定されることに基い ている。このばね張力は差ｘ−ｙと同じように変化する。

【００２６】 車体１と車輪２との間にそのつど作用する支持力の実際値Ａ_ｉｓｔも、センサ １０及び１１の信号から次のようにして求めることができる。 Ａ_ｉｓｔ＝ｋ（ｘ−ｙ）_ｉｓｔ

【００２７】 目標値−実際値比較により本考案において可能な制御は、従つて変位距離（ｘ −ｙ）_ｓｏｌｌ及び（ｘ−ｙ）_ｉｓｔの目標値−実際値比較によつて行うことが できる。

【００２８】 所望の制御を行うことができるようにするため、車体１と車輪２との可能な相 対運動に比較して変位装凪５のプランジヤ４を速く変位させるだけでよい。その ため圧力源７が適当な出力を持ち、更に制御弁６がそれに応じた大きさの断面を 制御できねばならない。

【００２９】 電子制御装置９が故障するか又は誤差を伴つて動作すると、非常運転が容易に 可能であり、プランジヤ４が液圧により変位装置５内の規定すべき位置に拘束さ れ、緩衝装置１４が切換え可能な場合、この緩衝装置１４が硬い緩衝に切換えら れる。

【００３０】 非常運転の開始は、電子制御装置９に欠陥が生ずる際自動的に行うことができ る。その代わりに、運転者が非常運転の開始に相当する制御機構を操作すること も可能である。

【００３１】 車輪２の行程位置ｘを表すセンサ１０の信号は、ばね素子３の支持力の実際値 を計算するためなるべく濾波されて、速い車輪運動が考慮されないようにする。 なぜならば、プランジヤ４の変位により、比較的緩慢な車体１の運動が影響を受 けるようにするからである。

【００３２】 しかし車輪共振振動数の近くにおける車輪運動の際、電子制御装置９がこの車 輪共振を減衰させるため緩衝装置１４を始動させることができるようにするため 、センサ１０の信号が車輪の速い運動も表わすことができるようにする。

【００３３】 支持力の制御により、本考案では大体において車体の比較的緩慢な運動のみが 影響を受ける。特に車輪共振の範囲における比較的速い車輪運動は、実際上緩衝 装置を持ち、一方共振の振動数は約１５ないし２０Ｈｚなので、車体運動へ影響 を及ぼすのに役立つ支持力の制御装置は、比較的緩慢に動作する。

【００３４】 圧力源としてのポンプ７と制御弁６との間には、図示しない圧力溜めを設ける のがよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案により車輪と車体との間に設けられる懸
架又は支持ユニツトの概略構成図である。

【符号の説明】

１ ばね上質量 ２ ばね下質量 ３，５ 懸架又は支持ユニツト ３ ばね素子 ５ 液圧変位装置 ９ 制御装置 １０，１１ 変位センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 マルテイン・ヴインクレル ドイツ連邦共和国シユヴアイクハイム・タ ールシユトラーセ４

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ばね上質量（１）とばね下質量（２）と
   の間に設けられる懸架又は支持ユニツト（３，５）が、
   制御されない受動ばね素子（３）及びこれに対して直列
   に設けられかつ変位を制御可能な液圧変位装置（５）を
   それぞれ持ち、 懸架又は支持ユニツト（３，５）にそれぞれ変位センサ
   （１０，１１）が付属して、ばね上質量（１）に対する
   ばね下質量（２）のそのつどの行程位置（ｘ）及びそれ
   ぞれの変位装置（５）の行程（ｙ）を直接検出し、 ばね上質量（１）とばね下質量（２）との間にそのつど
   作用する支持力の実際値（Ａ_ｉｓｔ）が、変位センサの
   信号により検出可能な制御されない受動ばね素子（３）
   のばね状態から求められ、 変位装置（５）の変位の制御が、規定すべき目標値（Ａ
   _ｓｏｌｌ）に関係して行われ、 制御されない受動ばね素子（３）に対して並列に緩衝装
   置（１４）が設けられているものにおいて、 変位装置（５）の変位の制御が、ばね上質量（１）の運
   動状態に固有な量又はばね上質量（１）の垂直加速度に
   関係して行われ、かつ大体においてばね上質量（１）の
   比較的緩慢な運動のみに影響を及ぼし、 緩衝装置（１４）が切換え可能であり、 急速な車輪運動が実際上緩衝装置（１４）のみによつて
   減衰せしめられることを特徴とする、能動懸架装置。
2. 【請求項２】 変位装置（５）の変位速度が、静止系に
   対するばね上質量（１）の可能な速度より大きいことを
   特徴とする、請求項１に記載の懸架装置。
3. 【請求項３】 ばね上質量（１）又は車体とばね下質量
   （２）又は車輪又はばね素子（３）の車輪側支持体との
   間に緩衝装置（１４）が設けられていることを特徴とす
   る、請求項１に記載の懸架装置。
4. 【請求項４】 規定可能なパラメータを監視するセンサ
   （１２，１３）により、規定すべき目標値
   （Ａ_ｓｏｌｌ）が変化可能であることを特徴とする、請
   求項１ないし３の１つに記載の懸架装置。