JP5830379B2 - 陸上車用多点油圧懸架システム - Google Patents

Description

本発明は、陸上車用の多点油圧懸架システムに関する。より具体的には、本発明は、その車輪ベースに対して、陸上車のボディー構造及び／又はシャシー構造を動的に支持するためのアクティブ懸架システムに関する。

懸架される車両のボディー構造と車輪ベースとのアクティブ・レベリングは、米国特許第５０９７４１９号から知られている。現在、商用化されている乗用車用アクティブ懸架システムには、ＢＭＷ社の「ダイナミック・ドライブ」及びダイムラー・クライスラー社の「アクティブ・ボディー・コントロール」が含まれる。フレーム構造等のトラックの乗員キャビンに対するアクティブ懸架が、欧州特許第０５７９１８２号に開示されている。公知のシステムは、車両の旋回、加速、制動、及び不規則な路面上での運転から生じる挙動を安定させ減衰するのに一定程度成功している。被懸架構造（乗員室、シャシー、又は同様の車両上の質量集合体）の懸架について、公知のシステムは、全て、連続的に動力を与えられる油圧システムによる。よって、これらのシステムは、安定化又は水平化動作が要求されない場合にも、動力を消費する。また、公知のシステムは、多数の油圧部品を使用する点で非常に複雑であり、これによって車両の重量がかなり増える。結果的に、幾つかの公知の懸架システムでは、燃料消費が許容できないほど増加してしまっている。

従って、本発明の目的は、従来技術の欠点のうち少なくとも一つを克服又は改善することである。より具体的には、本発明の目的は、動的懸架システムにおけるエネルギー消費を減少させることである。また本発明の目的は、組立て及び動作においてより扱い易く、更に比較的安価に製造することができる代替的な構造を提供することである。或いは、本発明の目的は、少なくとも公衆に対して有用な選択肢を提供することである。

この目的のため、本発明は、添付の請求項の何れかに単独又は組合せで記載される多点油圧懸架システムを提供する。そのようなシステムは、エネルギー消費を著しく減少させつつ、乗り心地を制御し快適さを増す。更なる利点として、そのシステムを装備した車両に対する重量の追加ともに、スペース的な要求も減少する。また、これら後者の点からも、エネルギーの経済が間接的に恩恵を受ける。

本発明の油圧懸架システム及びその動作方法の更に有利な実施形態及び詳細は、従属請求項に記載される。

ここで、以下の添付図面を参照しながら本発明を説明する。

本発明の基本的原理による３点油圧懸架システムの概略図である。 ４点油圧懸架システムを示す図１と同様の概略図である。 ショック・アブソーバとして受動的に使用される、単一アクチュエータと組み合わせた部分油圧回路を示す。 適用される圧力を示した、図３Ａの単一アクチュエータを示す。 水平調整時における図２と同様の油圧回路を示す。 アキュムレータ圧力を増加させた際の図３Ａの部分油圧回路を示す。 アキュムレータ圧力を増加させた際のアクチュエータ力と油圧との関係の図を示す。 アキュムレータ圧力を減少させた際の図３Ａの部分油圧回路を示す。 アキュムレータ圧力を減少させた際のアクチュエータ力と油圧との関係の図を示す。 圧力制御弁を変化させた際の図３Ａの部分油圧回路を示す。 圧力制御弁を変化させた際のアクチュエータ力と油圧との関係の図を示す。 アクティブ制御構成の概略図である。 ３点油圧システムを用いた４点アクチュエータ構成の別の実施形態の概略図である。

本発明による油圧システム１の第一実施形態を、図１に概略的に示す。油圧アクチュエータ３、５、７は、懸架される車両構造が受けるであろうロール、ピッチ及び上下の揺れという動きを個別に弱めるための手段を提供する。各アクチュエータ３、５、７は、作動シリンダ内の可変第一（下部）容積１１及び可変第二（上部）容積１３を規定する可動ピストン９を含む。各ピストン９には、陸上車のボディー又はシャシー構造（図示しないが、従来技術である）を支持するために作動シリンダから延びるピストン・ロッド１５が設けられる。各アクチュエータ３、５、７の作動シリンダの下端は、車輪ベース又はシャシー・フレームから支持することができる。アクチュエータの下端の特定の支持は、油圧懸架システムが乗用車の一体型ボディーに対する懸架として、或いは、トラック・シャシー上のトラック乗員室に対する懸架として用いられるかによって異なる。３輪の乗用車の場合、アクチュエータは、車輪組立品に直接支持されてもよい。リニア・アクチュエータの両端は、両端同士を逆にすることができ、その場合、ピストン・ロッド１５が下端となり、反対のシリンダ端が上端となるであろうことは、当業者にとって明らかだろう。更に、油圧アクチュエータは、適切なリンケージを用いることによって、水平にも、水平と垂直との中間の任意に角度にも配置することができることも、当業者にとって明らかだろう。参照を容易にするため、以下の説明は、垂直方向に配置されたリニア油圧アクチュエータに対するものであるが、本発明は、アクチュエータのこの形式又は配置には決して限定されない。単なる例として、車両構造が次のことを求めるのであれば、リニア・アクチュエータのうち一以上をロータリー・アクチュエータに置き換えることもできる。下部容積１１の下部油圧接続孔は、第一ショック・アブソーバ弁組立品１７を含み、上部容積１３に対する上部油圧接続孔は、第二ショック・アブソーバ弁組立品１９を有する。第一及び第二ショック・アブソーバ弁組立品１７、１９の各々は、油圧流体の内向き流と外向き流との減衰特性を区別するために並列に配置される絞り弁及び逆止め弁によって概略的に表される。より簡素な構成では、ショック・アブソーバ弁組立体を、絞り装置、好ましくは調整可能な絞り装置のみによって形成してもよい。油圧システムはポンプ２１によって加圧することができ、ポンプ２１は、電動モータ２３とともに、いわゆる電源函２５として形成されてもよい。油圧システム圧力は、アキュムレータ２７によって安定化され、アキュムレータ２７は、レベル制御弁２９によってポンプ２１の入口に選択的に接続可能である。第一圧力制御弁３１は、各アクチュエータの第一アクチュエータ容積１１とアキュムレータ圧力との圧力差を制御するように構成される。第二圧力制御弁３３は、第一及び第二アクチュエータ容積１１、１３間の圧力差を制御するように構成される。油圧流体源３５は、下記で説明するように、レベル制御弁２９によって、アキュムレータ２７と交互に、ポンプ２１の入口に選択的に接続可能であるように構成される。よって、油圧懸架システム１は、レベル制御弁２９と第一圧力制御弁３１との間に接続され、アキュムレータ２７によって制御される所与の圧力を有する加圧流体の共通供給部と、レベル制御弁２９と第二圧力制御弁３３との間に接続されるポンプ２１とを含む。ポンプ２１は、アキュムレータ２７によって制御される共通供給部の圧力を増減するため、レベル制御弁２９によって、流体源３５に選択的に接続可能である。

図２に、図１のシステムの４点型を示す。このように提案される４点システム１Ａの動作原理は、好ましくは、その４つのアクチュエータ３、５、７、７Ａのように、変更された商用型自動車ショック・アブソーバの使用に基づく。図２の実施形態は図１の実施形態と全体的に類似するため、同様の要素を示すのに同様の参照番号を用いることとする。図２のシステムの各既存の商用ショック・アブソーバ３、５、７、７Ａは、油圧装置に接続することによって油圧アクチュエータとして機能できるように変更される。この目的のため、通常はショック・アブソーバのピストンに組み込まれるショック・アブソーバ弁は取り除かれ、油圧回路１Ａ用の第一及び第二接続孔１７、１９と組み合わされる。ショック・アブソーバのピストン９の速い動きによって生じる流体の流れは、所望のショック・アブソーバ特性に従って、位置を変えたショック・アブソーバ弁１７、１９によって絞られるだろう。好ましくは、外部のショック・アブソーバ弁１７、１９は調整可能とされ、その選択肢は、外部にあることによるアクセスのし易さによって強化される。変更された自動車用ショック・アブソーバ、又は、外部ショック・アブソーバ弁を有するように変更された油圧アクチュエータを用いることの利点は、そのようなアクチュエータ３、５、７、７Ａを、通例懸架部品のために取ってある車両の位置に収容することができる点である。これにより、本発明のシステムから恩恵を受けやすいであろう車両に対してメイヤーな変更がなくなる。

油圧システムは、システムを加圧するための油圧ポンプ２１を含むいわゆる電源函２５によって給電される。この油圧ポンプ２１は、電源函２５に組み込まれる電気モータ２３によって駆動される。電気ポンプ駆動を用いることにより、ポンプ２１を、内燃エンジン（図示しないが、従来技術である）等の車両の原動機から機械的に分離可能とし、車両の車載電気システムによる要求によって動かすことが可能となる。それによって、油圧ポンプは、必要な場合にのみ動力を消費することが必要となろう。代替的に、電気駆動を、油圧ポンプ２１と車両の原動機の動力取出装置との間の分離可能カップリング又はクラッチに置き換えることができることも、当業者は理解するだろう。油圧装置１Ａは、更に、アキュムレータ２７、レベル制御弁２９、種々の圧力制御弁３１、３３及び流体貯蔵器３５を含む。それによって、油圧装置は、以下の機能を達成する：
１．トラックの乗員室、乗用車室及び／又はシャシー構造等の主要な車両質量の動きを受動的に減衰させること；
２．乗り心地レベルの制御：
ａ．トラックで使用される場合、乗員室のレベル、
ｂ．乗用車で使用される場合、ボディーのレベル；及び
３．アクチュエータ内の圧力差によって懸架力を生成することによる、トラックの乗員室、乗用車室及び／又はシャシー構造等の車両質量のアクティブ懸架。

これらの機能を、以下でより詳細に説明することにする。図５Ａ及び５Ｂは、受動的減衰の状況を概略的に示す。直線を運転する際、電源函２５は、完全に停止するか或いは出力を低下させて使用することができる。その場合、懸架される車両構造は、個別アクチュエータ３、５、７、７Ａに関連するショック・アブソーバ弁１７、１９によって減衰されるだろう。この状況では、各アクチュエータにおける第一及び第二圧力制御弁３１、３３は、Δｐ_１及びΔｐ_２として示される各圧力低下がゼロに等しくなるように、完全に開放される。それにより、図３Ｂに概略的に示すように、ピストン９によって分けられるアクチュエータの第一容積１１及び第二容積１３の両方における圧力が、アキュムレータ圧力ｐ_ａと等しくなる。アクチュエータ・ピストン９の両側の表面積はアクチュエータのピストン・ロッド１５の断面によって異なるため、被懸架構造の質量を懸架する外向き力Ｆが生じる結果となるだろう。

図４にはレベル制御に適用する状況を示し、よって、油圧回路１Ａは図２と同様であるが、レベル調整のためにレベル制御弁２９を適所に有する（詳細部Ｄ）。４点油圧システム１Ａに関連してレベル制御を説明するが、図１に示す３点システム１にも同様に適用可能である。トラックの乗員室とトラックのシャシーとの間に用いられるシステムを有するレベル制御は、シャシーに対する乗員室のレベルを制御する。乗用車に使用される場合、システムは、車体及びシャシー又は一体型ボディー構造の路面上の最適高さを制御する。特に乗用車でのレベル制御は、車体と路面との距離を減らすことによって空力抵抗を減少させるのにも用いられるだろう。システムは、路面条件及び車速が空力目的のため車体を下げることを許容するであろう場合を自動的に検出するように有利に構成することができる。更に、そのような選択肢を設けることによって、燃料を節約できるであろう。レベル制御は、懸架されるボディー又は乗員室構造の実際の荷重条件にアキュムレータ圧力ｐ_ａを調整することによって達成される。電源函ポンプユニット２５の作動を必要とするであろうこの調整は、車両の始動時に一回だけ実行すればよい。その結果、システム圧力は、更に電源函ポンプユニット２５を必要とすることなく、アキュムレータ２７によって、移動の間、維持される。乗用車においてのみ、空力目的のためレベル制御を用いて路面条件に応じて車両ボディーを昇降させる場合、移動の間、電源函ポンプ２５を作動させる必要があるかもしれない。この追加的なレベル制御の選択肢とともに用いる場合でさえ、電源函２５は極めて短い時間だけ作動させればよい。システム１Ａで要求される油圧を更に減らすためには、アクチュエータに対して並列に配置されるバネによって、トラック乗員室又は乗用車ボディー等の関連するボディー構造の主要な質量を支えることも可能である（図示しないが、当業者であれば容易に実施可能である）。

懸架されるボディー構造の荷重条件が増すと、レベル制御弁２９は、電源函ポンプがオイル等の油圧流体を流体貯蔵器３５からくみ出すことを可能とする。この目的のため、レベル制御弁２９は、図４（詳細部Ｄ）に示す位置にされる。それにより、貯蔵器３５をポンプ２１に接続する通路が開かれる一方で、アキュムレータ２７からポンプ２１への通常開いている通路が閉鎖される。ここで貯蔵器３５から流体をくみ出すことによって、システム圧力を大きくすることができ、アキュムレータ２７は引き続き油圧システムに接続されるため、アキュムレータ圧力は同様に大きくなるだろう。電源函ポンプ２１は、油圧流体をシステムから流体貯蔵器３５へ流し戻すのに用いることもでき、その場合、システム圧力は低下するだろう。４つのアクチュエータの各々に関連する圧力制御弁３１、３３は、双方の状況において、完全に開いた位置のままであろ（Δｐ_１及びΔｐ_２は、Ｐ_ａに対してそれぞれ０である）。アクチュエータ３、５、７、７Ａによって及ぼされる力（Ｆ_{ｌｅｖｅｌ}）は、アキュムレータ圧力にリニアに依存し、任意に並列懸架バネによって補助されて、懸架されるボディー構造を所与のレベルで支持する。よって、レベル制御弁２９を介して第一圧力制御弁３１及び第二圧力制御弁３３に接続する加圧流体油圧懸架システム１Ａの共通供給部は、選択的にポンプ２１を流体源３５に接続して、その圧力を増減する。また、ＢＭＷ社の「ダイナミック・ドライブ」及びダイムラー・クライスラー社の「アクティブ・ボディー・コントロール」のような現在利用可能なアクティブ懸架システムと比較して、要求されるシステム圧力を得るのに必要なポンプ流がより小さい。よって、アクチュエータの受動的使用は、エネルギー消費の更なる低減という有利な結果となる。

図５Ａ及び５Ｂを参照して、車両ボディー構造の質量のアクティブ懸架及び減衰について説明する。ボディー及び／又はシャシー構造がロール、ピッチ、又は上下の揺れを始めたとき、そのような動きは、図１及び２にそれぞれ示す３点及び４点油圧システム１、１Ａによってアクティブに安定化することができる。アクティブ減衰の間、流体貯蔵器３５は、油圧回路から切り離されている。車両の運動方向又はその運動速度の変化から生じるボディー構造の動きを減らすには、個別アクチュエータ３、５、７、７Ａがそれぞれ適切な力Ｆを及ぼすことが必要である。これらの個別に要求される力は、電源函２５を作動させることと、第一及び第二圧力制御弁３１、３３を用いて圧力低下Δｐ_１及びΔｐ_２を制御することとによって生成される。図５Ｂに示すように、上向きの力（Ｆ_ａｃｔ）が、ボディー構造を水平にするのに要求される力（Ｆ_{ｌｅｖｅｌ}）に重ねられる。図５Ａに示すように、この力は、圧力低下Δｐ_１がゼロに等しくなるように、第二圧力制御弁３３を完全に開放することによって生成されている。圧力低下Δｐ_２は、同時に、電源函ポンプΔｐ_ｐｕｍｐ（ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}−ｐ_ａに等しい）に対する圧力低下と等しくなる。換言すれば、圧力制御弁に対する圧力低下Δｐ_１又はΔｐ_２の合計は、ポンプに対する圧力低下Δｐ_ｐｕｍｐと等しくなければならない。それにより、アクチュエータの上部容積１１及び下部容積１３における圧力は、電源函２５によって生成されるｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}と等しくなる。ポンプ圧力（ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}）を一定に保たれるアキュムレータ圧力（ｐ_ａ）に増加させることは、シャシーから又は車輪ベースからボディー構造に作用する力Ｆを増加させるだろう。

逆に、圧力低下Δｐ_１がポンプに対する圧力低下（Δｐ_ｐｕｍｐ）と等しくなった場合、圧力低下Δｐ_２はゼロになるだろうということも当てはまる。この状況を図６Ａ及び６Ｂに示す。そのような状況下では、上部又は第二アクチュエータ容積１３内の流体圧力は、ポンプ供給圧力（ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}）と等しくなり、下部又は第一アクチュエータ容積１１では、圧力はアキュムレータ圧力（ｐ_ａ）と等しい。そのため、一定のアキュムレータ圧力（ｐ_ａ）にあるポンプ圧力（ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}）の増加は、シャシーから又は車輪ベースからボディー構造に作用する力を減少させる。最後には、図６Ｂのグラフに示すように、力（Ｆ）がピストン・ロッド１５を動かす方向は、上向きではなく、下向きに変わるだろう。

図７Ａ及び７Ｂに、部分的な油圧回路及び圧力関連アクチュエータ力を再び示すが、図５Ａ／５Ｂ及び６Ａ／６Ｂに示す状況のそれらの間のアクチュエータ力のために可変的に動作される第一及び第二圧力制御弁３１、３３を有するものである。それにより、ポンプに対する圧力差Δｐ_ｐｕｍｐ及びポンプ供給圧力ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}は一定である。ポンプ２１によって生成される圧力ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}は、ボディー構造の動きをアクティブに安定化するためにアクチュエータ３、５、７、７Ａの何れかによって要求される最も高い圧力に等しい。上部アクチュエータ容積１３における流体圧力は常にポンプ圧力ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}に等しい。下部アクチュエータ容積１１における流体圧力は、第一及び第二圧力制御弁３１、３３によって制御されるΔｐ_１及びΔｐ_２（Δｐ_２＝Δｐ_ｐｕｍｐ−Δｐ_１）に依存する。所与のΔｐ_ｐｕｍｐに対するアクチュエータ力は：
（ｉ）Δｐ_１がΔｐ_ｐｕｍｐに等しい場合（図７Ｂでｘ＝ｌ）に最小となり；
（ｉｉ）Δｐ_１がΔｐ_ｐｕｍｐよりも小さく、ゼロよりも大きい場合（図７Ｂで０＜ｘ＜ｌ）に中間の値となり；
（ｉｉｉ）Δｐ_１がゼロに等しい場合（図７Ｂでｘ＝０）に最大となる。
上記で説明した例では、圧力値ｘは、０バールと１００バールとの間で変化するが、構造的要件に従って他の値も当てはまるであろう。

第一及び第二圧力制御弁３１、３３の個別の組３７を使用することで、ただ一つのポンプ２１によって複数のアクチュエータの各々において個別の力を生成することが可能となる。それによって各組は、個別アクチュエータ３、５、７、７Ａのうちの関連する一つと関係する。個別の組３７におけるこの構成は、本発明の重要な態様を提供する。

説明した実施形態では、ポンプ供給圧力ｐ_{ｓｕｐｐｌｙ}は上部又は第二アクチュエータ容積１３に作用するが、ポンプ供給圧力は、もしそれが望ましい場合は、下部又は第一アクチュエータ容積１１に作用することも可能である点を、当業者は理解するだろう。その場合、第二アクチュエータ容積に作用する圧力は変化するだろう。

本発明による油圧懸架システムは、比較的高めのアキュムレータ圧力の下で油圧流体を循環させ、そこでの使用に適した電源函ポンプ２１は、その入口側でそのような高めの圧力に対応可能であることが必要である。その入口又は吸引側に高い圧力に対応するように設計された幾つかのポンプは、一次ポンプの密閉から漏れたオイルを油圧システム内に戻すために、二次湾曲部ポンプを用いる。エネルギー消費、複雑さ及び信頼性の理由から、本発明と組み合わせてそのようなポンプを用いることは、あまり好ましくない。それ故、設計の観点から、その吸引側で高い流体圧力に対応するのに本来的に適したポンプを優先すべきである。

図８に、本発明によるアクティブ懸架構成を制御するための制御ユニット４１を概略的に示す。複数の個別アクチュエータ３、５、７、７Ａを制御するのに適する制御ユニット４１は、車両４３上のセンサの選択及びヒューマン・インターフェースを含む種々の提供源からの入力を受け取る。懸架されたボディー構造、及び、任意に車両の車輪ベース上に取り付けられたセンサは、被懸架構造の状態を推定するため、状態推定器４５へ入力を与える。この状態の推定器４５は、被懸架構造（乗員室、シャシー、又は、陸上車上の同様の質量集合体）の現在の状態を決定する。一部の状態は、センサ入力を必要とせずに、状態推定器４５によって決定することができる。その後、全体状態制御装置４７が被懸架構造に対する相殺力を計算すると、局所アクチュエータ制御４９が、各個別アクチュエータ３、５、７、７Ａを個別に制御する。また、全体状態制御装置４７は、電源函制御又はポンプ制御５１によって、電源函（２５）の作動及び中断を制御する。特定の予め定義されたパラメータを提供又は調整するため、車両には、センサとは別に、運転者入力という形でヒューマン・インターフェースを与えることもできる。

よって、本発明により油圧懸架システムの弁及びポンプを制御する制御ユニットは、一般的に、状態推定器４５のような局所多点油圧システムコントローラ、及び、状態制御装置４７のような全体車両コントローラを含む。局所多点油圧コントローラは、できる限り迅速に且つ正確に設定値に到達する目的に役立つ。多点油圧システムに対する典型的な設定値は、車両の懸架に加えられるべき力である。典型的には、これらの力の設定値は、全体車両コントローラによって決定される。全体車両コントローラについて、以下で更に詳細に説明することにする。

（シリンダ、ポンプ及び弁等の）個別油圧ハードウェア構成要素は、それらに付属された以下のセンサを有することが可能であり、これらは例えば：
・ポンプ：流れ、圧力（入口及び／又は出口）、回転速度等．．．
・弁：圧力及び／又は圧力低下、流れ、コイルの電流等．．．
・シリンダ：一方又は両方の室内の圧力、ピストン−変位等を決定する。

シリンダ（ポンプの出口に直接に接続されるもの）の上室が全て油圧的に接続されているため、ポンプは、最大の所望の力に達するのに過不足のない圧力を提供しなければならない。（換言すれば：最大の絶対力を提供すべきシリンダは、最大のシステム圧力、ひいてはポンプ圧力を決定する）。

ポンプ・ユニットは、システムを通して、油圧流を提供している。ポンプによって提供される流れの量は、できるだけ即座にその回転速度を制御することによって実現される。このため、好ましくは、比較的単純なＰＩ（Ｄ）に基づくコントローラが使用される。

多点油圧システム内の全ての弁は、いわゆる圧力制御弁（ＰＣＶ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）である。電流が、小型の内部ピストンの位置を制御する。このピストンは、弁を介して油圧流を完全に遮断したり、油圧流を完全に開放したり、或いはその間のどこかにしたりすることが可能である。一定のポンプ流及び全てのＰＣＶの状態を所与として、一定の（最大）システム圧力が得られるだろう。従って、（最大）システム圧力に到達するために、システム・コントローラは、ポンプ流及びＰＣＶを調整することが可能とされる。

全体車両コントローラに関して、典型的には、運転者が、車両において移動の方向及び速度を決定及び制御する。そのため、運転者が、ステアリングホイール並びにスロットル及びブレーキを操作する。マニュアル・トランスミッションの場合は、運転者は、通常、クラッチ・ペダル及びギヤ・セレクタについても操作を行う。車両コントローラは、継続的に運転者の要求をチェックし、協働により運転者の望みを満たすように各後続のサブシステムを制御する。時折、運転者自身はブレーキ・ペダルを踏んでいないのに、コントローラはブレーキをかけることを決定する場合のように、運転者が不安定な状況に置かれることがある。そのため、車両コントローラは、車両を安定化させる機能をも有している。その目的のため、それは、運転者によって独占的に使用されないシステムを使用してもよい（例えば、運転者がブレーキ・ペダルに触れなくてもブレーキを用いてもよく、運転者がステアリング・ホイールを回さなくてもステアリング・システムを用いてもよい）。この目的のため、車両コントローラと多点油圧システムのシステム・コントローラとを使用することもできる。多点油圧システムは、最高に快適な乗り心地特性と最高にスポーティな乗り心地特性との間の何れかを含む、異なる動作モードを提供可能である。不安定な状況では、コントローラは、路面保持性能を最大化するために、十中八九、懸架の挙動をスポーティに設定することを決定するだろう。車両の現在の状況（状態）を常に認識しておくために、車両には、好ましくは、「車両センサ・システム」ブロックに分類される種々のセンサ（例えば車速及び加速センサ、角速度センサ等）が装備される。

「車両センサ・システム」は、物理センサのみを含むこともできるし、或いは、物理センサと、通常「車両状態推定器」（ＶＳＥ：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｔｅ Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）と呼ばれるコンピュータ・アルゴリズムとの組合せとすることもできる。ＶＳＥの利点は、車両に関連する特定の物理センサがなくても、それに対する値を決定する能力を有することである。この能力を「仮想センサ」と呼ぶこととする。この方法は、車両全体に対するコスト低減（センサ数の低減）を意味する。

全体コントローラは、所望の設定値を達成するのにどのシステムを用いるべきかを予測できるように、通常、その配置での車両の完全モデルを有するだろう。コントローラ自体は、連続的な（従来の）制御方法（例えば、ＰＩ／ＰＤ／ＰＩＤ制御、最適ＬＱＲ制御、Ｈ２／Ｈ∞制御、スライディングモード制御等）に従って、或いは、イベント・ベース制御（例えば、ファジー・ロジック）によって設計することができる。

よって、多点油圧システムは、パッシブ及びアクティブ・モードという２つの動作モードを組み合わせる。パッシブ・モードにある場合、コントローラ及びポンプユニットが停止しているとき、車両は、通常のショック・アブソーバ及び通常の（空気／コイル）バネを有する通常の車のように振る舞う。よって、主要な車両質量の動きを受動的に減衰させるために、コントローラを作動させる必要はない。受動的な動きは、アクチュエータ（図３Ａ及び３Ｂも参照）に直接に接続される（受動的）弁によって処理される。自動又は手動で一旦システムが作動されると（即ち「制御中モード」）、受動的な力に追加される力を、懸架システムに加えることができる。制御される力は、もちろん、主要な車両質量の動きをより良好に減衰させてしまう受動的減衰を補助するのにも用いることができる。

或いは、図９に示すように、３点回路配置から４点油圧懸架システム１Ｂを動作させることも可能である。運動の方向によって決定される、被懸架構造の前端、或いは場合によっては後端にあるアクチュエータは、第一及び第二圧力制御弁３１、３３という共通の一対が使用可能である。４つのアクチュエータであれば、全体のシステム圧力をある程度減少させるであろうが、ロール、ピッチ及び上下の揺れという運動を減少させるのに要求されるのは、関連する最小限の第一及び第二制御弁３１、３３を有する３つの個別アクチュエータが全てである。もしワープ制御が追加的に要求されるのであれば、図９の４つのアクチュエータの選択肢となる１Ｂを用いたり、図２及び４に示す更に複雑な４つのアクチュエータの変形１Ａを用いたりすることも経済的に合理的となるであろう。特に、図９のバリエーションは、左及び右後部アクチュエータ３、５のためのその圧力制御弁３１、３３と、中央ユニット３７Ａ内に集中する左及び右前部アクチュエータに共通に用いられる圧力制御弁とを有する。中央圧力制御ユニット３７Ａの回路は、一以上の位置センサ６１に接続することができる。

受動的減衰に加えて、真っ直ぐな状態での運転時に、いわゆる「スカイフック」減衰器制御を用いることによって、更なる乗り心地の向上を達成することも可能である。いわゆる「スカイフック」減衰器をエミュレートする制御方法は、カーノップ・ディー・シー（Ｋａｒｎｏｐｐ，Ｄ．Ｃ．）その他著：「セミアクティブ力発生器を用いた振動制御（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｍｉ−ａｃｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）」、米国機械学会（ＡＳＭＥ）論文第７３−ＤＥＴ−１２２号（１９７４年６月）に記載されている。セミアクティブ減衰器及びそのための種々の制御方法は、以下の特許文献に開示されている。即ち、カーノップ（Ｋａｒｎｏｐｐ）の米国特許第３８０７６７８号；ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）その他の米国特許第４８２１８４９号、米国特許第４８３８３９２号、及び米国特許第４８９８２６４号；ブーン（Ｂｏｏｎｅ）の米国特許第４９３６４２５号；アイバーズ（Ｉｖｅｒｓ）の米国特許第４８８７６９９号；及び米国特許第６３１１１１０号である。

一般的に、本発明を、３つの個別油圧アクチュエータ（３、５、７）を有する陸上車用の多点油圧懸架システム（１）に関連して説明したが、実際には、２以上のアクチュエータ（３、５、７）を、陸上車の被懸架構造と車輪ベースとの間にそれぞれ動作可能に配置することができることは明らかだろう。オートバイのような２輪車両の場合、２つの個別油圧アクチュエータのみを設ければよい。しかしながら、考えられる限りでは、４輪を有する車両においても、そのアクチュエータのうち２つを第一ポンプに割り当て、残りの２つのアクチュエータを第二ポンプに割り当てることができる。この配置は、車両がとても重いために１つのポンプ・ユニットが要求される仕様を満たすのに十分でない場合に、有用であろう。その場合、２つのポンプが必要となり、例えば、２つのアクチュエータにつき各単一のポンプがそれぞれ車の前輪又は後輪を担当してもよい。よって、基本的に、少なくとも２つのアクチュエータが、多点油圧システムを形成するための実際上の最小限である。

従って、本発明は、２以上の個別油圧アクチュエータ（３，５，７）を有する陸上車用の多点油圧懸架システム（１）を提供する。これらの２以上のアクチュエータ（３，５，７）は、相互の相対的な位置決めのために、陸上車の被懸架構造と車輪ベースとの間に動作可能に配置される。加圧流体の共通供給部は所与の圧力を有し、入口及び出口を有する選択的に動作可能なポンプ（２１）は、加圧流体の共通供給部の所与の圧力を増加させるためのもの。流体貯蔵器（３５）は、ポンプの入口と選択的に流体連通する。制御可能な弁手段（３１，３３）は、弁手段（３１，３３）及びポンプ（２１）を制御するための制御ユニット（４１）に応じて、２以上のアクチュエータの各々を加圧流体の共通供給部と選択的に流体連通させるために、２以上のアクチュエータの各々と加圧流体の共通供給部との間に配置される。よって、本発明の動作及び構成は、主題の詳細な説明及び図面から明らかであろうと考えられる。本発明は、本明細書に記載される何れの実施形態にも限定されず、当業者の範囲内で、添付の特許請求の範囲の範囲内であると考えられるべき変更が可能である。同様に、運動学的に反転したものは全て、本来的に開示され、本発明の範囲内と考えられる。この詳細な説明及び添付の特許請求の範囲にて使用される含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、包含的な意味に解釈すべきである。「〜のための手段」のような表現は、「〜のために構成される構成要素」又は「〜するように構成される部材」と読むべきであり、開示される構造に対する同等物を含むように解釈すべきである。「重大な」、「好ましい」、「特に好ましい」等のような表現の使用は、本発明を限定する意図ではない。主題の詳細な説明にて使用され、「上部」及び「下部」又は「上方」及び「下方」のような表現を含む、位置及び方向の指示は、図面に示される位置及び方向に合わせて用いられるに過ぎず、そのような位置及び方向に本発明を限定するものではない。具体的又は明示的に詳細な説明又は特許請求の範囲に記載されていない特徴も、その範囲から逸脱することなく本発明による構造に追加的に含めることができる。

Claims (33)

1. 被懸架構造及び車輪ベースを有する陸上車用の多点油圧懸架システムであって、
   該油圧懸架システムは、
   前記車輪ベースに対する前記被懸架構造の相対的な位置決めのための、前記被懸架構造と前記車輪ベースとの間に動作可能に配置される２以上の個別油圧アクチュエータと、
   所与の圧力を有する加圧流体の共通供給部と、
   前記所与の圧力を増加するための、１つの入口及び１つの出口を有する選択的に動作可能なポンプであって、前記出口は前記加圧流体の共通供給部と流体連通する、前記ポンプと、
   前記ポンプの前記入口と選択的に流体連通する流体貯蔵器と、
   前記少なくとも２つのアクチュエータの各々を前記加圧流体の共通供給部と選択的に流体連通させるための、前記少なくとも２つのアクチュエータの各々と前記加圧流体の共通供給部との間に配置される制御可能な弁手段と、
   前記弁手段を制御するための、及び前記ポンプの選択的な動作を制御するための制御ユニットとを含み、
   前記制御ユニットは、使用時に、
   ポンプ動作の選択的中断を含む、真っすぐな状態での運転時に主要な車両質量の移動を受動的に減衰させ、
   前記車両の運転を準備するうえで一度だけ乗車レベル高さを制御し、
   前記アクチュエータが、行程容積を可能にする可動要素と、前記可動要素によって分けられる第一及び第二アクチュエータ容積とを含み、前記制御可能な弁手段が前記第一及び第二アクチュエータ容積の各々を前記加圧流体の供給部に選択的に接続するために、前記少なくとも２つのアクチュエータの各々に関連する第一圧力制御弁及び第二圧力制御弁を含み、実質的に旋回、加速、減速、制動のみに関する運転条件のために、動的懸架及び移動制御に備える
   ように構成される、多点油圧懸架システム。
2. 前記少なくとも２つの個別油圧アクチュエータの各々は、前記アクチュエータと前記制御可能な弁手段との間に配置される少なくとも１つのショック・アブソーバ弁を有する、請求項１に記載の多点油圧懸架システム。
3. 第四の個別及び独立の油圧アクチュエータを更に含む、請求項１又は２に記載の多点油圧懸架システム。
4. 前記加圧流体の共通供給部は油圧回路である、請求項１、２又は３に記載の多点油圧懸架システム。
5. 前記選択的に動作可能なポンプは、電源函のような電気油圧電力モジュールである、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
6. 前記ポンプは、他のポンプを除外して、前記システムの唯一のポンプである、請求項５に記載の多点油圧懸架システム。
7. 前記システムはアキュムレータを更に含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
8. 前記少なくとも２つのアクチュエータのうち少なくとも１つは、リニア・アクチュエータである、請求項１に記載の多点油圧懸架システム。
9. 前記リニア・アクチュエータは、入れ子式ピストン及びシリンダ組立品である、請求項８に記載の多点油圧懸架システム。
10. 前記入れ子式ピストン及びシリンダ組立品は、商用化されている油圧ショック・アブソーバを変更したものである、請求項９に記載の多点油圧懸架システム。
11. 前記被懸架構造は車両のボディーである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
12. 前記被懸架構造は乗員室である、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
13. 前記被懸架構造はシャシーである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
14. 前記車輪ベースは単一の車輪組立品である、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
15. 前記車輪ベースは少なくとも２つの独立車輪組立品を含む、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
16. 前記陸上車は原動機に関連する、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
17. 追加の受動荷重支持要素が、前記少なくとも２つのアクチュエータのうちの少なくとも一つに関連する、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
18. 前記受動荷重支持要素は、質量の実質的な部分を支えるため、前記少なくとも２つのアクチュエータのうちの少なくとも一つと並列に設けられる懸架バネである、請求項１７に記載の多点油圧懸架システム。
19. 前記弁手段及び前記ポンプを制御するための前記制御ユニットは、ステアリング、ブレーキ、車輪、ボディー構造、スロットル、ギヤボックスその他を含む群から選択される車両構成要素から得られるパラメータに関連するセンサ情報を受け取るように構成される、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
20. 前記パラメータは、ステアリング角度、ブレーキ圧力、スロットルの動き、及び、ボディー構造の動きを含む、請求項１９に記載の多点油圧懸架システム。
21. 前記制御ユニットは状態推定器を含む、請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
22. 前記制御ユニットは状態制御装置を含む、請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
23. 前記制御ユニットは局所的アクチュエータ制御を含む、請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
24. 前記制御ユニットはポンプ制御を含む、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
25. 前記制御ユニットはヒューマン・インターフェースを含む、請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
26. 前記制御ユニットはセンサ入力を含む、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
27. 前記センサ入力は位置センサに接続される、請求項２６に記載の多点油圧懸架システム。
28. 静的荷重を決定するための手段を含む、請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
29. 前記静的荷重を決定するための手段はロードセルを含む、請求項２８に記載の多点油圧懸架システム。
30. 動的荷重を決定するための手段を含む、請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の多点油圧懸架システム。
31. 前記動的荷重を決定するための手段は加速センサを含む、請求項３０に記載の多点油圧懸架システム。
32. 請求項１ないし３１のいずれか１項に記載の陸上車用の多点油圧懸架システムを動作させる方法であって、
    真っすぐな状態での運転時に主要な車両質量の移動を受動的に減衰させることと、
    前記車両の運転を準備するうえで一度だけ乗車レベル高さを制御することと、
    実質的に旋回、加速、減速及び制動に関する運転条件のために、動的懸架及び移動制御
    に備えることと
    を含む、陸上車用の多点油圧懸架システムを動作させる方法。
33. 前記加圧流体の流体圧力は、必要に応じてのみ調整される、請求項３２に記載の方法。
    
    

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