JP3288396B2 - 自動車におけるボディ運動をアクティブ調整する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不都合な自動車運動を
減じるため、走行快適性を改善するため及び迅速なレベ
リング調整を同時に行うために、全体として調整のため
に僅かなエネルギしか必要としない、自動車におけるボ
ディ運動をアクティブ調整する装置に関する。

【０００２】この場合において重要なことは次のことで
ある。すなわち本発明は、完全な構成部分としてつまり
ボディ調整をいわば内在しているものとして、迅速なレ
ベル調整のコンセプトを有しており、このレベル調整
は、ボディ固有振動の範囲におけるボディ運動の調整を
最小のエネルギ消費の観点で実現するアクティブな調整
成分との関連において生ぜしめられる。

【０００３】

【従来の技術】汎用のレベル調整システムを実現するた
めに、スチールばねを備えた自動車では、調整時におけ
るレベル調整を衝撃ダンパに一体に組み込むことが公知
である。この場合衝撃ダンパは例えばまた自動的に、か
つ鉛直方向における自動車運動によって惹起されて、自
動車ボディにおける所望の調整高さにまで高くシフトす
る。空気ばねエレメントを備えた自動車では、レベル調
整は空気ばねを用いて実現され、この場合空気ばねには
負荷時に適当な外部センサを介して、相応に大きな圧力
媒体量が供給される。最後にまた、いわゆるハイドロニ
ューマチック式のばねを備えた自動車では、ハイドロリ
ック式の調節部材を用いてレベル調整を実現することが
公知である。しかしながらこれらすべての公知のシステ
ムには、次のような問題が存在する。すなわちこの場
合、もっぱらボディ位置の調整、つまり地面上における
自動車ボディの高さ調整だけが、負荷の変化時に行わ
れ、このようなシステムはもっぱらこのような処置に対
して設計されている。この場合相応な調整動作は極端に
ゆっくりと、少くとも数秒から数分の間に実行されるの
で、この結果、このような汎用のレベル調整システムの
ために必要なエネルギもしくは出力を比較的小さなもの
に保つとするならば、ダイナミックな負荷変動の調整、
例えばつまり、現在の走行状態又は刻々と変化するボデ
ィ運動に対する影響は不可能である。

【０００４】また、完全にアクティブなハイドロリック
式の車両システムは、確かに自動車の走行快適性及び取
扱いに関する最適な車両調整を可能にするが、しかしな
がらこのような車両システムは、コストの点から見て実
現不可能であり、出力節減のために付加的な部材を設け
たとしても、極めて高い出力を必要とする。このような
形式の公知のアクティブ式のシステムはまた、システム
の安定性及び確実性の観点からも不都合であると見做す
ことができる。

【０００５】自動車においてばね弾性的な車輪・サスペ
ンションシステムにおけるばね強さを自動的に又は制御
装置によって変化させることができる公知の装置（ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第２６０３８０９号明細書；
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１２７５８８２号明細
書）では、ばね強さは走行速度及びその他のパラメータ
に関連して次のことによって、つまり自動車のための純
然たる空気ばね（ドイツ連邦共和国特許出願公告第１２
７５８８２号明細書）では容積可変のベローが第１の圧
力室として導管を介して、それぞれ一定の容積を有する
別の複数の圧力室に接続されていることによって、調節
できるようになっている。複数の圧力室の間における接
続導管には、ばね弾性的な圧縮自体によって制御されか
つ、強い圧縮時にはより強い絞り作用（ばね硬化の方
向）を生ぜしめる弁が設けられている又は、自動的に一
方の方向において閉鎖する弁が設けられている。しかし
ながらこれらの弁は、選択的な制御による外的な負荷及
び運動パラメータに対しては応動しない。従ってこの場
合には、切換え可能な別の圧力室を備えた公知の空気ば
ねは比較的普遍に外部の条件に対して反応し、ばね運動
がゆっくりな場合には、まったく柔らかく反応するばね
強さを生ぜしめ、このばね強さは迅速な又は深いばね圧
縮時には徐々に硬くなるようになっていなくてはなら
ず、これによって初めて、所望の逓増的なばね特性が得
られる。

【０００６】これとは異なり、ハイドロニューマチック
式又はニューマチック式の調整可能なばねエレメントに
相当する対象（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２６０
４８０９号明細書）では、外部のパラメータに反応する
制御回路に関連して、第２の圧力室においてサーボモー
タによって容積変化が生ぜしめられるようになってお
り、この結果所望のばね弾性特性（柔らかい又は硬い）
に応じて、相応に大きな又は小さな容積を圧力補償のた
めに接続導管を介して使用することができる。第２の圧
力室における容積減少時に余剰の圧力媒体が生ぜしめら
れるので、この公知の調整可能なばねエレメントは、付
加的な、さもなくば独立したレベル調整機構を強制的に
必要とし、このレベル調整機構を介して圧力媒体は、こ
の刊行物の第３図に示されているように流出することが
できる。これとは異なりこの刊行物の第２図に開示され
た構成では、この場合ハイドロニューマチック式に調整
可能なばねエレメントにおいて、容積が一定の２つの圧
力室の間における接続導管を調節部材（弁）を介して開
閉するようになっており、この場合調節部材は例えばス
プールであり、その駆動装置を、駆動歯車を備えたサー
ボモータによって駆動するようになっている。この駆動
歯車は歯車と噛み合っていて、この歯車はねじ山部分を
介して調節部材を開閉方向に操作する。第２の圧力室に
おける容積変化も、上述の第３図の実施例と同様、この
ようなスピンドル駆動装置を介して徐々にしか行われ得
ないので、全体としてゆっくりとした調節運動しか可能
でなく、この結果、例えば緊急事態に反応するための迅
速な切換えは実施不可能であり、ばね弾性システムの強
度特性の適合はある程度の費用をかけてしか実現不可能
であり、このようなことは、ゆっくりと反応する純然た
るレベル調整によっても簡単に可能である。

【０００７】また、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２
６０４８０９号明細書の第２図の実施例におけると同様
に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７３６０２６号
明細書においても次のことが開示されている。すなわち
この場合、自動車のための調節可能な車輪サスペンショ
ンシステムにおいて、そのうちの１つが直接車輪運動と
連結されている２つの圧力室の間に、迅速な切換え弁が
配置されており、この切換え弁は、自動車における危険
な運転状態（走行安定性又は制御可能性の欠陥）を回避
するために、ばね全体の強度を次のことによって、つま
り両圧力室の間における接続導管を中断すること及び別
の性質の運転状態において再び開放することによって、
変化させる。しかしながらこのような公知の調節可能な
自動車用の車輪サスペンションシステムにも同様に、順
応性のある学習特性によって徐々に自動車の種々異なっ
た運転状態に対して調節する可能性が欠けている。なぜ
ならば自動車の運転においては次のことを予期しなくて
はならないからである。すなわち、自動車は長時間のう
ちに、例えばアウトバーンのような整然とした平滑な道
路を走行する走ることも、凹凸の激しい道路を走ること
もあるからであり、この結果ばね長時間にわたる弾性特
性の適応性のある調節が必要であり、かつまた、場合に
よっては急激に作用する運転状態、例えば橋通過時及び
これに類した場合において横風を受けた場合又は高速で
のカーブ走行の場合のような運転状態に対する迅速な反
応が必要であり、この場合このような後者の走行状態に
おいては、ばね弾性システムを直ちに硬化させることが
必要である。

【０００８】さらにまた、ばね強度を制御するための手
段（ドイツ連邦共和国特許第１６３００５８号明細書）
が一般に公知であり、この場合衝撃ダンパ又はばね脚の
２つの作業室が外部に位置している導管を介して、ポン
プと２つの貯え室とから成る装置に接続されている。ば
ね脚に通じる接続導管には、弁としてただ単純に作動す
る逆止弁が設けられているだけである。このような装置
によってはしかしながら、このようなこのような衝撃ダ
ンパのダンパ硬さを変化させることができない。なぜな
らばこのためには、外部からポンプを介してエネルギが
供給されねばならないからであり、このエネルギ供給は
比較的ゆっくりと行われ、かつある程度の所要出力を意
味する。衝撃ダンパにおける単なるダンパ硬さの制御
は、さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３０４
１８５号明細書に基づいて公知である。

【０００９】今日汎用の自動車タイプ特に乗用車のばね
弾性システムは、通常、ばね硬さ及びダンパ硬さに関し
ては、中間的な運転時に対して最適化されており、この
場合パラメータは構造上決定され、択一的な現象は無視
されて、走行運転中においては変化しない。このことは
しかしながら、例えば空の自動車又は満載された自動車
の場合のような、又は自動車の運動パラメータの変化時
（高速のカーブ走行、制動、加速、快適なアウトバーン
走行及びこれに類した場合）におけるような種々異なっ
た極端な運転状態において、問題があり、いずれにせよ
最適とは言えない。

【００１０】さらに、本発明ではドイツ連邦共和国特許
出願公開第３６１０９３７号明細書に開示されているよ
うなセミアクティブ式のダンパを使用することが可能で
あり、このようなダンパは、ピストンによって２つの作
業室に分割されたシリンダを有しており、この場合各運
動方向（引張り段階、押圧段階）のためには、相前後し
て又は平行に接続されていて制御されるハイドロリック
式の絞り弁が設けられており、これらの絞り弁にはそれ
ぞれ、逆方向に開放する逆止弁が平行に接続されてい
て、作業室接続部とは反対側のすべての弁接続部が、ま
とめて案内されている。そしてこれによって、緩衝シス
テムは全体としてかつ別個に、パッシブな緩衝影響とア
クティブな緩衝影響とを弁の相応な制御によって被るよ
うになっている。このようなセミアクティブ式のダンパ
エレメントの利用は、そこに記載されているように、ま
た本発明においても、補足的に、安定的なシステム特性
及び所望の最適な機能を得るために、全構成グループの
構成部分として設けられている。ドイツ連邦共和国特許
出願公開第３６１０９３７号明細書に記載されているこ
のセミアクティブ式の緩衝作用は、同様に、外部に設け
られた又はダンパに一体に組み込まれた個々の調節弁を
用いて得ることができ、このような調節弁は、ダンパ力
を高周波的に調節することができる。

【００１１】また、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３
７３８２８４号明細書に基づいて公知の、自動車におい
てアクティブ式の走行機構調整のための装置は、公知の
レベル調整を基礎にして構成されており、相対的なばね
圧縮距離に関連して負荷される、レベル調整システムの
ための第１のアクティブ式調節部材と、アクティブ式又
はセミアクティブ式のダンパの形をした第２のアクティ
ブ式調節部材とを、車輪サスペンションとボディとの間
に有している。この場合両方のアクティブ式の調節部材
は、共通の調整回路に一体に組み込まれており、この調
整回路は、相対的なばね圧縮距離とボディの鉛直方向に
おける絶対速度とを、両調節部材の制御のために使用し
ている。しかしながらこのためには、より多くのエネル
ギが必要となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、アクティブ式の走行機構調整を可能にする構成グル
ープを提供することであり、この場合この構成グループ
は同時に、迅速なレベル調整のためにも適していて、し
かも極めて僅かなエネルギ消費しか必要としないことが
望まれている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、不都合な自動車運動を減じるた
め、走行快適性を改善するため及び迅速なレベリング調
整を同時に行うために、全体として調整のために僅かな
エネルギしか必要としない、自動車におけるボディ運動
をアクティブ調整する装置において、極めて柔らかい補
償ばねが設けられており、補償ばねに対して平行に調節
部材が設けられていて、該調節部材が、補償ばねに比べ
て固い固有のばね特性を有しており、前記２つのエレメ
ントに対して平行に作用するように、セミアクティブ式
のダンパユニットが形成されている。

【００１４】

【発明の効果】本発明によって可能になる自動車のボデ
ィ運動の調整は、制動、カーブ走行及びこれに類したも
ののような相応な走行運動時におけるボディの汎用のロ
ール運動、昇降運動及び傾斜運動を減じることができ、
そして走行快適性及びハンドリングを著しく改善するこ
とができる。この場合さらに同時に、動的な負荷交番動
作に起因するボディ運動の調整と共に、静的な負荷変動
（荷積み）におけるボディ位置の修正をも達成すること
が可能であり、つまり従来のレベル調整システムにおけ
る課題を解決することができる。

【００１５】本発明の特別な利点としてはさらに次のこ
とが挙げられる。すなわち本発明では、フルアクティブ
なハイドロリック式の走行機構システムに比べていずれ
にせよ強く減じられた所要出力が、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第３７３８２８４号明細書に基づいて公知
の、迅速なレベル調整のためのシステムにおいて、適当
な手段によって決定的に著しく減じられ得る。この場合
数値的なことに言及すれば、本発明による構成グループ
の成分を相応に適当に設計することによって、フルアク
ティブなハイドロリック式のシステムの所要エネルギと
比較して、２０パーセントの所要出力しかボディ調整の
ために必要でない。

【００１６】さらにまた、本発明によるボディ調整が極
めて柔らかい全ばね特性を有しているにもかかわらず、
静的及び動的な負荷変動を本発明によるボディ調整によ
って確実に抑制することができる。そしてこれによっ
て、走行快適性の決定的な改善の可能性が得られる。柔
らかいばね特性にもかかわらず、調節部材の設計に基づ
いてばね圧縮距離を最小に保つことが可能である。

【００１７】本発明はまた、いわゆるフェイル・セーフ
運転つまり安全確実な運転をも可能にしている。それと
いうのは、迅速なレベル調整の遮断時にもつまり制御可
能な構成成分の制御の中断時にも、自動車は、柔らかい
基本調和に基づいてさらに運転され得るからである。

【００１８】既に述べたように本発明においては極めて
僅かな所要出力しか必要ないので、このような出力を生
ぜしめるため及び、ニューマチック又はハイドロリック
の圧力媒体の制御及び切換えのためには、安価な成分を
使用することができる。この場合圧力レベルはハイドロ
リック式の調節部材では約８０〜１２０バールであり、
ニューマチック式の調節部材では約８〜１０バールであ
る。もちろんこのような数値は単に一例であり、本発明
はこのような数値に限定されるものではなく、このこと
は後で述べる同様な記載においても言える。

【００１９】本発明の別の利点としてはさらに次のこと
がある。すなわち本発明ではボディだけが調整されれば
よく、つまりアクティブ式の調節部材及びこれに関連し
た弁ユニットは、単に約４〜５ヘルツの周波数範囲にお
いて運転されるだけでよく、この結果、構成成分に対す
る要求もフルアクティブ式のシステムに比べて僅かであ
る。

【００２０】さらに、一体に組み込まれた補償ばねに基
づいて、調節部材に必要な力レベルに対する要求は著し
く減じられ、これによって、相応に小さな弁ユニットを
備えた小さな調節部材の使用が可能になる。従って、例
えば***部の通過時に大きな弁横断面をミリセコンドの
範囲において開放しなくてはならないアクティブなハイ
ドロリック式のシステムに対する要求が省かれる。それ
というのは、調節部材に一体に組み込まれた別のばねに
よって、このような負荷を補償することができるからで
ある。

【００２１】また、僅かな要求によって小さくなった構
成部材寸法に基づいて可能である、調節部材のコンパク
トな構造形式によって、供給導管における動的な流れ効
果をほとんど無視することが可能である。

【００２２】本発明によるさらに別の利点としては次の
ことを挙げることができる。すなわち本発明によれば、
調整速度に対する要求が僅かであることに基づいて、特
にハイドロニューマチック式の調節部材において、有利
に可能な比例弁の代わりに、安価な切換え弁、例えばア
ンチスキッドシステムにおいても使用されるような切換
え弁を使用することが可能になる。そしてこの場合に
は、単に相応な調整アルゴリズムがこのような切換え弁
に適合されるだけでよい。

【００２３】調節部材がニューマチック式に構成されて
いる場合でも、ハイドロニューマチック式に構成されて
いる場合でも、調節部材のアクチュエータにおける必要
な油圧レベル又は空気圧レベルは、制御容積内に配置さ
れたばねを用いて相応に減じることができる。

【００２４】従って、フルアクティブなハイドロリック
式のシステムに比べて、本発明において必要な構成部材
では、負荷が僅かであることに基づいて著しく小さな重
量を有することができる。低い圧力レベル及び単純な弁
並びに、特にシステムがハイドロニューマチック式の構
成の場合における、供給ユニットに対する僅かな要求に
よって、重量の点から見て有利な成分設計が可能であ
る。

【００２５】請求項２以下に記載の構成によって、本発
明による装置の有利な構成が可能である。本発明の特に
有利な構成では、調節部材に対して平行に配置されてい
る補償ばねのばね力と、調節部材・ばね特性のばね力と
の総和が、自動車の特有のボディ固有振動に対して必要
な全ばね力とほぼ一致するように、調節されている。こ
の場合、極端に柔らかく設計されている補償ばねが、ボ
ディの静的な重量の大部分を支持するのに対して、比較
的硬い調節部材ばねは、それぞれのばねユニットにおけ
るボディ重量の残りを支持しており、この結果、自動車
における車輪の数に応じて、相応な数の本発明による構
成グループが使用される。従って本発明は、極端に柔ら
かい走行機構調和に基づいて、著しく改善された走行快
適性を得ることができ、この際にこれによって、調節部
材の反応において生じるばね圧縮距離に対するネガティ
ブな作用が生ぜしめられることはない。

【００２６】本発明による装置は、すべての車輪ユニッ
トにおいて使用可能であり、かつ個々の構成グループは
もちろん互いに独立して運転可能であるので、個々のユ
ニットを所望のように種々様々に調整することによっ
て、自動車の変化する特性、特に不安定なカーブ走行時
又は不安定な制動動作時における特性に影響を与えるこ
とが可能であり、これによって、例えば抑制制御する又
は過度制御する特性を生ぜしめることが可能であり、こ
の結果車輪ユニットにおける個々の構成グループの種々
様々な制御によって、ハンドリングを決定的に改善する
ことが可能である。

【００２７】

【実施例】次に図面につき本発明の実施例を説明する。

【００２８】本発明の根本思想は次のことにある。すな
わち、それぞれ複数の形式において実現することができ
る３つの構成エレメントが、自動車のボディと車輪との
間において互いに平行に、これによってそれぞれ車輪ユ
ニットを実現しながら、配置されており、この場合ボデ
ィ重量の大部分を引き受けるために、汎用のスチールば
ね又は空気ばねエレメントである補償ばねが設けられて
いて、動的な負荷変動のボディ調整のために、ハイドロ
リック式又はニューマチック式の、又は電気機械式に調
節可能なトーション棒である調節部材が設けられてい
て、さらに、平行なセミアクティブ式の衝撃ダンパとし
て作用する構成エレメントが設けられており、この構成
エレメントは、安定的なシステム特性を保証し、そのパ
ッシブな緩衝部分はまず第１に車輪運動を特に車輪固有
運動の制限範囲において制御する。このことがまた、な
ぜ調節部材の個々の構成成分が自動車ボディの揺動に対
してだけ設計されればよいのかという理由、つまりなぜ
調節部材自体がボディだけを調整するのかという理由で
あり、従ってなぜ調節部材に所属の弁ユニットが約４〜
５Ｈｚの振動範囲だけを制御すればよいのかという理由
である。

【００２９】図１、図２及び図３に示された３つの実施
例すべてにおいて、車輪は下方の大きな黒い点によって
符号１０で示され、自動車ボディは上方の黒い点によっ
て符号１１で示されている。車輪１０とボディ１１との
間には、本発明による構成グループが位置しており、こ
の構成グループは、既に述べた３つの構成エレメント、
つまり、まず初めに図１を参照しながら述べると、この
実施例では所属の弁ユニット１２ａを備えたニューマチ
ック式の調節部材１２と、図１の実施例では空気ばねと
して構成された補償ばね１３と、符号１４で示されたい
わゆるセミアクティブ式のダンパの形の第３の構成エレ
メントとから成っており、この第３の構成エレメント
は、通常有利には、既に述べたドイツ連邦共和国特許出
願公開第３６１０９３７号明細書に開示されているよう
に、そしてヨーロッパ特許出願第８６１０３０８２．３
−２３０６号明細書に包括的に記載されているように、
構成されている。従って以下における本発明の記載にお
いては、理解を容易にするために、このようなセミアク
ティブ式のダンパの構成及び機能についてさらに説明す
るとは省く。

【００３０】しかしながらもちろん、セミアクティブ式
のダンパ１４及び調節部材・弁ユニットの制御のために
は、中央の電気式又は電子式の制御機構が設けられてお
り、この制御機構は図面には特に示されていないが、こ
の制御機構には、多数の運転状態及びその他の外的な信
号がセンサを介して供給される。これらの情報は例え
ば、両方の物体（車輪１０及びボディ１１）の相対的な
速度、この両方の物体の絶対的な速度、積載状態、軸の
負荷分布、走行速度、長手方向及び横方向における加
速、道路の凹凸、ステアリングの振れ及びこれに類した
ものである。中央の制御機構はこれらの信号並びに、場
合によっては、内蔵のメモリから呼び出されたその他の
情報を有利には、同様に記憶された所定のプログラムに
基づいて、処理し、各弁ユニットをセミアクティブ式の
衝撃ダンパの範囲においても制御して、所望の走行状態
を生ぜしめる。しかしながら以下においてはこれらにつ
いて詳説することは避ける。それというのは本発明にお
いては、個々の構成成分の配置形式及び配属形式並びに
それらの構成が問題となるからである。

【００３１】原則的には、３つのすべて構成エレメント
は図１、図２及び図３のすべての実施例において、ボデ
ィと車輪サスペンションとの間に平行に配置されてい
る。この場合補償ばね１３，１３′，１３″（その他の
図面も参照）は、該当するサスペンションユニットを負
荷するボディ重量の大部分を補償しかつ引き受けるとい
う課題を担っている。

【００３２】図１の実施例では、補償ばねは空気ばねと
して構成されていて、ベローズ構造体１３ａを有してお
り、このベローズ構造体は、空気ばねにおいて一般的で
あるように、車輪に対して不動の下方の支承部分１５
と、ボディに対して不動の上方の支承部分１６とにおい
てシールされて固定されている。この結果ベローズの弾
性的な圧縮時には、相応なローリング運動が生じる。ベ
ローズの内部における圧力媒体は、例えば空気であって
もよい。

【００３３】下方の支承部分１５及び上方の支承部分１
６は、一体的に、ピストン・シリンダユニット１７の構
成部分であってもよく、このピストン・シリンダユニッ
トは、ニューマチック式の調節部材１２の構成部分であ
り、この場合シリンダ１７ａは作業室１８を形成してお
り、この作業室の一方の壁は、シリンダ１７ａの中を滑
動するピストン構造体１９によって制限されている。

【００３４】作業室１８には、任意の箇所、図１におい
ては上方から、流入弁２１ａの流入開口２０ａと、流出
弁２１ｂの流出開口２０ｂとが開口している。流入弁２
１ａ及び流出弁２１ｂは、基本的には任意の形状及び構
造を有することができる。図示の実施例では、円錐形に
延びる弁体２２が設けられており、これらの弁体は、流
入開口２０ａ及び流出開口２０ｂによって形成された座
に接触していて、弁体の背側に作用するばね２３のプレ
ロード下にあり、一種のピストン棒２４を介して、有利
には調節磁石２５ａ，２５ｂの形の電磁式の回路系と接
続されており、これらの調節磁石は、調節磁石２５ａ，
２５ｂに供給される中央の論理ユニットの制御信号に関
連して、流入弁及び流出弁の開閉運動を制御する。この
ためにさらに外部の接続部、つまり入力接続部２６と出
力接続部２７とが設けられており、この場合入力接続部
２６は、汎用の形式で構成されているニューマチック式
の圧力供給部（図示せず）と接続されていて、出力接続
部２７は、ニューマチック式の調節部材１２の戻り流を
受容する。

【００３５】図１において空気ばねの内部に示されてい
るセミアクティブ式のダンパ１４は、実際の実施例にお
いてはもちろんこの位置にあるのではなく、図面では単
にスペースの関係からそこに示されているに過ぎない。

【００３６】図２の実施例は、異なった形状の３つの構
成エレメントの実現を除いては、図１に示された実施例
と比較可能であるので、図１における構成部材と同一の
部材に対する符号は同一符号を用いており、以下におい
てはもっぱら図１に示された実施例との違いについての
み記載する。

【００３７】補償ばねは図２の実施例では、スチールば
ね１３′として構成されているが、しかしながらもちろ
ん、図１の実施例におけるように空気ばねエレメントと
して実現されていてもよい。

【００３８】すべての調節部材は、それらがその固定点
の間において補償ばね１３，１３′，１３″として平行
に配置されたばねエレメントを備えているという共通の
特性を有しているので、図１に設けられたハイドロリッ
ク式の調節部材１２′が付加的なばねエレメント２８と
直列に接続されているのに対して、図１におけるように
純然たるニューマチック式の調節部材はばねエレメント
の要求を自動的に満たしている。それというのは、ニュ
ーマチック式のシリンダ・ピストンエレメントは基本的
には、ばね特性を有しているからである。

【００３９】図２に示されたハイドロリック式の調節部
材１２′は、その固定点の間において剛性の結合部を形
成している。この場合固定点の間の長さは、この実施例
においても同様に設けられている流入弁２１ａ′及び流
出弁２１ｂ′の適当な制御によって、調整可能である。
ハイドロリック式の調節部材と直列に接続されているば
ねエレメント２８は、図２に示された実施例では空気ば
ねとして構成されているが、しかしながらこの場合スチ
ールばねを用いることも可能である。実際においてこの
付加的なばねエレメント２８は必要である。それという
のはさもないと、このようなハイドロニューマチック式
の調節部材は、アクティブなハイドロリック式の走行機
構におけるような調節部材、つまりボディ運動に対して
も車輪運動に対しても調整されねばならず、上述の極め
て高い要求を課せられるような調整に退歩してしまうか
らである。

【００４０】ここに設けられた付加的なばね２８は、車
輪運動を考慮に入れており、図１におけるように本来の
調節エレメント１２，１２′はもっぱらボディ運動だけ
を調節することができる。つまりこの場合車輪運動は特
に、車輪固有振動数の振動範囲において、実際にはまず
第１にセミアクティブ式のダンパ１４の、振動に関連し
たパッシブな緩衝部分によってコントロールされる。

【００４１】図２に示されたハイドロリック式の調節部
材１２′の構成は、同様に、ピストン１９′を備えたピ
ストン・シリンダユニット１７′を有しており、この場
合ピストンの１つの壁は、このようにして形成されるア
クチュエータの作業室１８′を制限している。ピストン
はピストン棒２９を介して下方に向かって延長されてお
り、このピストン棒は一体的に、付加的なばねエレメン
トのための上方の支承皿３０に移行していて、この場合
付加的なばねエレメントは、ロールベローズ２８ａを備
えた空気ばねとして構成されている。車輪と堅く結合さ
れている下方の支承部分１５′は、空気ばねエレメント
の他方の側においてロールベローズ２８ａのための保持
構造体を形成している。

【００４２】ハイドロリック式の調節部材１７′のアク
チュエータの作業室１８′の内部には、さらに付加的な
補助ばね３１が設けられている。この実施例においても
作業室には、流入弁２１ａの流入開口２０ａ′が開口し
ており、この場合流入弁は、接続部２６′を介して油圧
供給部を接続されている。そして流出開口２０ｂ′は、
流出弁２１ｂ′によって制御され、かつこの流出弁によ
って戻し接続部２７′と接続されている。

【００４３】十分な油圧媒体を利用するために、ハイド
ロリック式の調節部材１２′の本来のシリンダ・ピスト
ンユニット１７′はハイドロリック式のアキュムレータ
３２によって取り囲まれており、このアキュムレータは
隔壁３３を介して、ニューマチック式のアキュムレータ
範囲３４に移行している。この場合圧力供給部は直接、
アキュムレータ３２と接続されており、このアキュムレ
ータから流入弁２１ａ′は圧力媒体を作業室１８′に流
入させる。

【００４４】調節部材に一体に組み込まれたもしくは該
調節部材に所属のばねエレメント２８，３１が、ばね弾
性ユニットの全ばね特性との合致において及び補償ばね
によって準備される全ばね特性のうちの部分との関連に
おいて設計されることは、もちろんである。

【００４５】図１に示されたニューマチック式の調節部
材・システムでは、ボディ重量のうちの規定の部分が調
節部材によって支持されねばならないので、そこに設け
られた空気ばね１３である補償ばねが、ボディ重量全体
を支持することは許されない。このことは一方では、
（速度又は道路に関連した）ボディの場合によっては望
まれている下降を可能にするために必要であり、かつ他
方では規定のばね特性は、規定の前負荷もしくは規定の
出発圧を必要とする。しかしながら同様に可能なことで
あるが、調節部材として、例えば電気機械式に調節可能
なトーション棒又はその他のばねエレメントが、ばねエ
レメントとして使用される場合には、上述のことは必要
ない。それというのは、ばね特性はこの場合プレロード
とは無関係だからである。

【００４６】上述のように、図１及び図２に示された両
方の場合において、補償ばね及び調節部材に対して平行
に配置されたセミアクティブ式のダンパは、安定化エレ
メントとして、かつシステム特性全体のために必要であ
る。

【００４７】図１及び図２の実施例とは異なり、図３に
示されたセミアクティブ式のダンパの構成グループで
は、確かに平行に作用する第３のエレメントが設けられ
ているが、しかしながらこの第３のエレメントは調節部
材の範囲に一体に組み込まれていて、図示のように特殊
な構成において一体の基本コンセプトを実現することが
できるようになっている。

【００４８】図３には、平行に作用するように配置され
た２つのピストン・シリンダユニット３５，３６が示さ
れており、この場合両ユニットは、共通のピストン３７
が図３の下方範囲において同時に調節部材機能とダンパ
機能とを満たすように、関係付けられている。そしてこ
のピストン３７は、本来のピストンを形成する環状突起
３８を有しており、さらに上方に向かって延ばされた延
長部において先細になったシリンダ範囲３９において滑
動し、ここにおいて上方の作業室４０との関連において
ハイドロニューマチック式のばねを形成している。この
ばねは、接続通路４１を介して貯え容器４２と接続され
ており、この貯え容器は、隔壁４５によって分割されて
油圧媒体４３と圧縮されたガス４４例えば空気とを内蔵
していて、これらは、このようにして実現された補償ば
ね１３″のためのばねエレメントとして働く。

【００４９】環状突起３８は、調節部材とセミアクティ
ブ式のダンパとを実現するための下方のシリンダ・ピス
トンユニットの大きなシリンダ３６ａを、上方の押圧段
階・作業室４６ａと下方の引張り段階・作業室４６ｂと
に分割している。各作業室は、接続通路４７ａ，４７ｂ
と逆向きに開放する逆止弁４８ａ，４８ｂとを介して、
押圧段階のための補償容積容器４９ａ及び引張り段階の
ための補償容積容器４９ｂとに接続されている。この場
合すべての油圧媒体は、両容器４９ａ，４９ｂに至るま
での作業室と、弁ユニット全体との中に存在しており、
容器は圧力補償のために汎用の形式で、それぞれ隔壁５
０を介して仕切られて、後方の空気５１を内蔵してい
る。

【００５０】図３に示されているようにセミアクティブ
式の緩衝特性及び調節部材特性を実現するためには、次
のことが重要である。すなわち、逆止弁４８ａ，４８ｂ
に対して平行に、押圧段階のため及び引張り段階のため
にそれぞれ２つの弁５２ａ，５３ａ；５２ｂ，５３ｂが
直列に配置されており、これらの弁が、比例弁として又
は相応な調整アルゴリズムを備えた迅速な切換え弁とし
て構成されていて、各押圧段階・作業室及び引張り段階
・作業室に対する圧力媒体制御を引き受けている。

【００５１】このために、２つの平行な分岐路において
は互いに所属の弁のために共通の制御ユニットが設けら
れており、つまり弁５２ａ（押圧段階）及び弁５２ｂ
（引張り段階）のためには制御ユニット５２が設けら
れ、弁５３ａ（押圧段階）及び弁５３ｂ（引張り段階）
のためには制御ユニット５３が設けられている。ドイツ
連邦共和国特許出願公開第３６１０９３７号明細書にも
開示されているように、主として特に、セミアクティブ
な緩衝特性を実現するためには、制御ユニット５２がア
クティブな成分部分に影響を与え、制御ユニット５３が
セミアクティブなダンパ調節のパッシブな成分部分に影
響を与えるようになっており、この場合さらに付言して
おくと、両方の「アクティブな」弁５２ａ，５２ｂは同
方向に調整され、両方の「パッシブな」弁５３ａ，５３
ｂはこれに対して逆方向に調整される。制御ユニット５
２，５３は機械式に構成されていても、電子式に構成さ
れていてもよい。

【００５２】調節部材・緩衝コンビネーションの構成
は、漏れ流のない油圧ポンプ５４によって実現されてお
り、この油圧ポンプは、セルフロック式の駆動装置５５
によって駆動されている。これによって、レベル調整ユ
ニットの範囲が、弁グループ５２ａ，５３ａ；５２ｂ，
５３ｂの所望の制御との協働によって生ぜしめられる。

【００５３】従ってレベル調整が、ポンプを用いた各押
圧段階・作業室及び引張り段階・作業室における圧力レ
ベルの昇降によって行われるのに対して、調節部材機能
とダンパ機能とは組み合わせられて、弁グループ５２
ａ，５３ａ；５２ｂ，５３ｂの所望の制御によって実現
される。

【００５４】本発明ではこれによってすべての実施例に
おいて、迅速なレベル調整の実現を極端に僅かな所要エ
ネルギで達成することができ、この場合同時に、固有の
ばね特性を有する調節部材に対して平行に配置されてい
て相応に合わせられた補償ばねの使用によって、車両の
アクティブな調整をも行うことができる。両ばね力の総
和は、自動車の特有のボディ振動数のために必要な全ば
ね力と一致していなくてはならず、この場合調節部材ば
ねは、補償ばねよりも著しく硬く設計されており、この
補償ばねのばね強さは、技術的に実現可能な限り低く規
定されていることが望ましい。つまり、補償ばねによっ
て支持される静的な負荷の部分が大きければ大きいほ
ど、そしてこの補償ばねのばね強さが低ければ低いほ
ど、動的な負荷変動時におけるボディ調整のための所要
エネルギは僅かになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の第１実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明による装置の第２実施例を示す図であ
る。

【図３】本発明による装置の第３実施例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 車輪、 １１ ボディ、 １２，１２′ 調節部
材、 １３，１３′，１３″ 補償ばね、 １４ ダン
パ、 １５，１６ 支承部分、 １７ ピストン・シリ
ンダユニット、 １８，１８′ 作業室、 １９ ピス
トン構造体、２０ａ 流入開口、 ２０ｂ 流出開口、
２１ａ，２１ａ′ 流入弁、 ２１ｂ，２１ｂ′ 流
出弁、 ２２ 弁体、 ２３ ばね 、 ２４ ピスト
ン棒、２５ａ，２５ｂ 調節磁石、 ２６ 入力接続
部、 ２７，２７′ 出力接続部、 ２８ ばねエレメ
ント、 ２９ ピストン棒、 ３０ 支承皿、 ３１補
助ばね、 ３２ アキュムレータ、 ３３ 隔壁、 ３
４ アキュムレータ範囲、 ３５，３６ ピストン・シ
リンダユニット、 ３７ ピストン、 ３８環状突起、
３９ シリンダ範囲、 ４０ 作業室、 ４１ 接続通
路、 ４２貯え容器、 ４３ 油圧媒体、 ４４ ガ
ス、 ４５ 隔壁、 ４６ａ 押圧段階・作業室、４６
ｂ 引張り段階・作業室、 ４７ａ，４７ｂ 接続通
路、４８ａ，４８ｂ 逆止弁、 ４９ａ，４９ｂ 補償
容積容器、 ５０ 隔壁、５１ 空気、 ５２，５３
制御ユニット、 ５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ
弁、 ５４ 油圧ポンプ、 ５５ 駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディ−ン カ−ノップ アメリカ合衆国 カリフォルニア ディ ヴィス スタンフォ−ド プレイス 1217 (56)参考文献 特開 昭62−241718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−234015（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 17/00 - 17/08

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不都合な自動車運動を減じるため、走行
   快適性を改善するため及び迅速なレベリング調整を同時
   に行うために、全体として調整のために僅かなエネルギ
   しか必要としない、自動車におけるボディ運動をアクテ
   ィブ調整する装置であって、 （イ） 極めて柔らかい補償ばね（１３，１３′，１
   ３″）が設けられており、 （ロ） 補償ばねに対して平行に調節部材（１２，１
   ２′）が設けられていて、該調節部材が、補償ばねに比
   べて固い固有のばね特性を有しており、 （ハ） 前記２つのエレメントに対して平行に作用する
   ように、セミアクティブ式のダンパユニットが形成され
   ていることを特徴とする、自動車におけるボディ運動を
   アクティブ調整する装置。
2. 【請求項２】 補償ばねが空気ばね（１３）、スチール
   ばね（１３′）又はハイドロニューマチック式のばね
   （１３″）であり、該補償ばねの極めて柔らかい固有の
   ばね特性が、調節部材（１２，１２′）のばねエレメン
   ト特性との関連において寸法設定されていて、両ばね力
   の総和が、自動車の特有のボディ固有振動に対して必要
   な全ばね力とほぼ一致している、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 ニューマチック式の調節部材（１２）が
   シリンダ・ピストンユニット（１７）によって形成され
   ており、該シリンダ・ピストンユニットの、車輪と結合
   されたピストン（１９）が、作業室（１８）の１つの壁
   を制限しており、該作業室が、中央の論理回路によって
   制御可能な流入弁(２１ａ)を介して圧力供給部と接続さ
   れていて、同じ論理回路によって制御可能な流出弁（２
   １ｂ）を介して戻し接続部（２７）と接続されている、
   請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】 調節部材（１２′）がハイドロリック式
   の調節部材として構成されている場合、該調節部材が別
   のばねエレメント（空気ばね２８）と直列に接続されて
   いて、ハイドロリック式の作業室（１８′）を有してお
   り、該作業室が流入弁（２１ａ′）を介してアキュムレ
   ータ（３２）から油圧媒体を供給され、該油圧媒体が流
   出弁（２１ｂ′）を介して作業室（１８′）から戻し通
   路（２７′）に流出し、この場合流入弁及び流出弁が中
   央の論理回路によって制御可能である、請求項１又は２
   記載の装置。
5. 【請求項５】 セミアクティブ式のダンパユニット（１
   ４）が、補償ばね（１３，１３′）及び調節部材（１
   ２，１２′）に対して平行に接続されていて、ピストン
   によって、引張り段階・作業室と押圧段階・作業室とに
   分割された室を有しており、両作業室が、互いに無関係
   に制御可能な絞り弁を介して互いに結合されていて、こ
   の場合車輪及びボディの絶対的な速度に関連したアクテ
   ィブな緩衝信号が、絞り弁に逆向きの作用方向で、かつ
   車輪とボディとの相対速度に関連したパッシブな緩衝信
   号がそれぞれ、両運動方向（引張り段階、押圧段階）の
   ために同じ方向で影響を与えるようになっているか又
   は、両作業室が、高振動数的に操作可能で迅速なダンパ
   弁によって、セミアクティブなダンパ機能を実現するた
   めに互いに接続されていて、該ダンパ弁が、力調節エレ
   メント又は絞り調節エレメントとして構成されている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 調節部材機能と緩衝機能とを一緒に実現
   する単一の調節部材・緩衝ユニットが設けられていて、
   該調節部材・緩衝ユニットがそれぞれ押圧段階と引張り
   段階とのために２つの作業室（４６ａ，４６ｂ）を備え
   ており、両作業室が、逆止弁（４８ａ，４８ｂ）に対し
   て平行に接続されていてそれ自体互いに直列に配置され
   ている弁（５２ａ，５３ａ；５２ｂ，５３ｂ）を介し
   て、圧力供給部と接続されている、請求項１から５まで
   のいずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】 調節部材・緩衝ユニットに対して平行に
   作用するように、ハイドロニューマチック式のばね（１
   ３″）が配置されている、請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 ハイドロニューマチック式のばねがシリ
   ンダ・ピストンユニット（３５）によって形成されてお
   り、該シリンダ・ピストンユニットのハイドロリック式
   の作業室（４０）が、貯え容器（４２）と接続されてい
   て、該貯え容器が油圧媒体の他に圧縮可能なガスクッシ
   ョン（４４）を有している、請求項６又は７記載の装
   置。
9. 【請求項９】 組み合わせられた調節部材・緩衝ユニッ
   トが、共通のシリンダ・ピストンユニット（３６）から
   成っており、該シリンダ・ピストンユニットの延長され
   たピストン棒が同時に、ハイドロニューマチック式のば
   ね（１３″）のためのシリンダ・ピストンユニット（３
   ５）のピストンを形成している、請求項６から８までの
   いずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】 組み合わせられた調節部材・緩衝ユニ
    ットのシリンダ・ピストンユニット（３６）がシリンダ
    室を、外側の環状突出部（３８）を用いて、上方の押圧
    段階・作業室（４６ａ）と下方の引張り段階・作業室
    （４６ｂ）とに分割しており、これらの作業室の接続部
    が、逆止弁（４８ａ，４８ｂ）を内蔵した接続導管（４
    ７ａ，４７ｂ）を介してそれぞれ、固有の補償容積・押
    圧段階貯え容器（４９ａ）と、固有の補償容積・引張り
    段階貯え容器（４９ｂ）と接続されており、この場合逆
    止弁（４８ａ，４８ｂ）に対して平行に、制御可能な複
    数の絞り弁（５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ）が直列
    に配置されており、この場合それぞれ第１の絞り弁（５
    ２ａ，５２ｂ）がアクティブな成分のダンパ調節及び調
    整のために一緒に同じ方向に制御ユニット（５２）によ
    って制御されかつ配置されていて、そして第２の絞り弁
    （５３ａ，５３ｂ）がそれぞれパッシブな緩衝成分の調
    整のために一緒に逆方向に制御ユニット（５３）によっ
    て制御されかつ配置されている、請求項６から９までの
    いずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】 押圧段階・作業室（４６ａ）及び引張
    り段階・作業室（４６ｂ）にそれぞれ通じる導管（４７
    ａ，４７ｂ）がさらに、油圧媒体を吐出する油圧ポンプ
    （５４）と接続されている、請求項６から１０までのい
    ずれか１項記載の装置。
12. 【請求項１２】 油圧媒体を吐出するポンプが、漏れ流
    のないハイドロリックポンプであり、セルフロック式の
    駆動装置（５５）によって駆動されるようになってい
    て、ポンプを用いて、それぞれの作業室における圧力レ
    ベルの選択的な昇降によって、自動車ボディ（１１）の
    レベル調整が行われるようになっている、請求項１１記
    載の装置。
13. 【請求項１３】 ニューマチック式もしくはハイドロリ
    ック式の調節部材（１３，１３′）又は調節部材・緩衝
    ユニットの種々異なった弁ユニット（２１ａ，２１ｂ：
    ２１ａ′，２１ｂ′；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３
    ｂ）を制御するために、中央の論理回路が設けられてお
    り、該論理回路に、ボディ及び車輪の相対的な速度、ボ
    ディ及び車輪の絶対的な速度、積載状態、軸の負荷分
    布、走行速度、自動車の長手方向及び横方向における加
    速並びに道路の凹凸、ステアリングの振動及びこれに類
    したものに関するセンサ信号が供給されており、該論理
    回路が、各弁駆動装置（調節磁石２５ａ，２５ｂ；制御
    ユニット５２，５３）を制御している、請求項１から１
    ２までのいずれか１項記載の装置。