車両用ホイールサスペンション装置

专利摘要:
本発明は支持体と、複数のジョイントを介して支持体とジョイント接続されているステアリングナックルと、前記ステアリングナックルに回転可能に支承されている車輪と、第１と第２のジョイント間を延在し第１のジョイントで前記ステアリングナックルにジョイント接続され、第２のジョイントで前記支持体にジョイント接続される少なくとも１つの接続要素と、少なくとも１つのジョイントのねじれ角度を検出し、それを特徴付ける角度信号を生成する、角度検出装置と、これに接続され、角度信号を評価する評価装置を有する車両用ホイールサスペンション装置に関する。前記接続要素は調節手段を備えたシャーシアクチュエータであり、前記調節手段を用いてシャーシアクチュエータの長さが変更され車輪の位置が変更され、この長さが評価装置で少なくとも１つの角度信号の評価に基づいて確定される。
公开号:JP2011513108A
申请号:JP2010547956
申请日:2009-02-26
公开日:2011-04-28
发明作者:ヴィーゼンタール マルク；エルゾイ メーティン
申请人:ツェットエフ フリードリヒスハーフェン アクチエンゲゼルシャフトＺＦ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ ＡＧ；
IPC主号:B60G17-015

专利说明:

[0001] 本発明は、支持体と、複数のジョイントの介在接続のもとで前記支持体とジョイント接続されているステアリングナックルと、前記ステアリングナックルに回転可能に支承されている車輪と、第１のジョイントと第２のジョイントの間を延在しかつ第１のジョイントを用いて前記ステアリングナックルにジョイント接続され、さらに第２のジョイントを用いて前記支持体にジョイント接続される少なくとも１つの接続要素と、少なくとも１つのジョイントの少なくとも１つのねじれ角度を検出し、該ねじれ角度を特徴付ける角度信号を生成するか若しくは生成可能である、少なくとも１つの角度検出装置と、前記角度検出装置に接続され、前記角度信号を評価するか若しくは評価可能である評価装置とを有している、車両用ホイールサスペンション装置に関している。]
背景技術

[0002] ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２２１８７３号明細書からは、ホイールサスペンション装置のリンクのための軸受けが公知である。この場合当該の軸受けの内部若しくは外部には少なくとも１つのセンサが設けられ、前記軸受けによって相互接続されている車両部材の相対的な動き、例えば捻れ角、旋回角、及び／又は摺動量などが求められている。さらにここでは、ホイールのバウンドないしリバウンド量もセンサから供給されたデータに基づいて算出が可能である。]
[0003] ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４２５９号明細書からは、ボールジョイントハウジングと、ボールジョイントを含んだボールピボットとを有し、前記ボールピボットがボールジョイントと回転可能及び旋回可能にボールジョイントハウジング内に支承され、前記ピボットがボールジョイントハウジングから突出している、ボールジョイント装置が公知である。ここではボールピボットとは反対側のジョイントボール端部に、双極の磁気センサが設けられており、この磁気センサの両極がボール表面に配設されている。この場合は少なくとも２つの磁気センサが当該ボールジョイント内部において相互に距離を置いて配置されており、対向側の磁気センサによって生成された磁界と互いに作用し合うように構成されている。このボールジョイント装置は特に自動車のシャーシに設けられており、そのため例えばホイールアライメント、ステアリング角度、ホイールデフレクションなどが検出可能である。]
[0004] シャーシ（車台部）の運動特性、をアクティブに調節できるシステム（例えばステアリング調整、輪距調整又はキャンバー調整など）においては、長さを変更させる機械的な要素、例えばシャーシアクチュエータなどが用いられ、その設定位置はいつでもシステムの制御ないしは状態の識別のためにわかっていなければならない。通常一般のケースでは、このことのために距離センサがアクチュエータ内部に設けられている。しかしながらこのことはそのようなセンサを組み込むための空間だけでなく、このような特殊用途に見合うだけの適性をセンサに要求し、経済的なコストもばかにならない。]
[0005] このようなことに起因して本願発明が基礎とする課題は、冒頭に述べたような形式のホイールサスペンション装置において、できるだけ低コストで、制御も容易なシャーシアクチュエータないしシャーシ調節装置を備えさせることである。]
[0006] この課題は請求項１に記載の本発明によるホイールサスペンション装置と請求項９に記載の本発明による利用方法によって解決される。本発明の有利な改善例は従属請求項に記載されている。]
図面の簡単な説明

[0007] 本発明の実施形態によるホイールサスペンション装置の概略図
図１によるサスペンション装置のトランスバースリンクの側面図
図１によるサスペンション装置における統合された角度検出装置を有するボールジョイントの概略図
図１によるサスペンション装置における統合された角度検出装置を有するゴム軸受け概略図
図１による評価装置のブロック回路図] 図１
[0008] 本発明による車両用ホイールサスペンション装置によれば、支持体と、複数のジョイントの介在接続のもとで前記支持体とジョイント接続されているステアリングナックルと、前記ステアリングナックルに回転可能に支承されている車輪と、第１のジョイントと第２のジョイントの間を延在しかつ第１のジョイントを用いて前記ステアリングナックルにジョイント接続され、さらに第２のジョイントを用いて前記支持体にジョイント接続される少なくとも１つの接続要素と、少なくとも１つのジョイントの少なくとも１つのねじれ角度を検出し、該ねじれ角度を特徴付ける角度信号を生成するか若しくは生成可能である、少なくとも１つの角度検出装置と、前記角度検出装置に接続され、前記角度信号を評価するか若しくは評価可能である評価装置とを有しており、この場合、前記接続要素が、調節手段を備えたシャーシアクチュエータであり、前記調節手段を用いてシャーシアクチュエータの長さが変更されることにより車輪の位置が変更可能であり、この場合前記シャーシアクチュエータの長さが前記評価装置により、少なくとも１つの角度信号の評価に基づいて確定されるか若しくは確定可能であるように構成されている。]
[0009] 本発明によれば、既存の角度検出装置がシャーシアクチュエータの長さの検出に用いられるので、そのような長さ検出に対してさらなる付加的な距離センサを設ける必要はない。]
[0010] 支持体は有利には車両のボディによって形成される。この支持体が車両ボディに固定されたシャーシサブフレーム若しくは補助フレームによって形成されている場合には、そのようなシャーシサブフレームないし補助フレームも車両ボディに含まれる。また代替的に前記支持体は、車両がそのようなアクスルを有している限り、車両アクスルの車軸本体、例えばリジットアクスルなどによって形成されていてもよい。]
[0011] 本発明の別の有利な実施例によれば、少なくとも１つのアームないしリンク、例えばトランスバースリンクが設けられ、このリンクは第３のジョイントと第４のジョイントの間を延在し、第３のジョイントを用いてステアリングナックルにジョイント接続され、さらに第４のジョイントを用いて前記支持体にジョイント接続されている。]
[0012] 有利には第１の角度検出装置を用いて、少なくとも１つのジョイントの複数の捻れ角、例えば２つ若しくは３つの捻れ角が検出可能である。前記ジョイントは、ボールジョイントであり、このボールジョイントは、それに対して可変に支承されたボールピボットを備えたハウジングを有している。それにより、このハウジングに対するボールピボットの位置が２つの旋回角（これらはボールピボットの長手方向に対して垂直方向の旋回角度量を表す）と１つの捻れ角（これはボールピボットの長手方向周りの捻れ角度量を表す）とによって定められる。前記角度検出装置はここにおいて、実施形態に応じて、１つ若しくは２つ、又は３つの角度を検出し得る。それに対してジョイントがゴム軸受けの場合には、内側部材と、該内側部材を取り囲む外側ブッシュと、前記内側部材と外側部材の間に設けられるゴム本体が備えられる。そのため、このようなケースでは、角度検出装置を用いて外側スリーブに対する内側部材の捻れ角度量が検出される。]
[0013] また有利には、少なくとも１つの別の角度検出装置が設けられ、少なくとも１つの別のジョイントの少なくとも１つの別のねじれ角度が検出され、この別のねじれ角を特徴付ける別の角度信号を生成されるか若しくは生成され得る。この場合、シャーシアクチュエータの長さは前記評価装置により、少なくとも１つの別の角度信号のさらなる評価に基づいて確定されるか若しくは確定され得る。]
[0014] 前記別の角度検出装置によれば、有利には、別のジョイントの複数の、例えば２つ若しくは３つの別の捻れ角が検出可能である。この別のジョイントがボールジョイント又はゴム軸受けであるならば、有利には前記第１の角度検出装置との関係において説明したことがここでも相応に当てはまる。]
[0015] 複数の角度検出装置若しくはそれらの各々が、複数のジョイントのうちの１つに統合されるならば、例えば第１の角度検出装置は有利には少なくとも１つのジョイントに統合され、及び／又は別の角度検出装置は有利にはその他のジョイントに統合され得る。]
[0016] 本発明の別の有利な実施例によれば、複数のジョイントはそれぞれボールジョイント若しくはゴム軸受けとして構成され得る。]
[0017] シャーシアクチュエータの長さは、１つ若しくは複数の角度信号から定められる。有利には、シャーシアクチュエータの長さが評価装置によって、例えば評価装置内にファイルされている少なくとも１つの特性マップを用いて求められる。この特性マップは例えば事前に求められ、有利には１つ若しくは複数の角度信号にシャーシアクチュエータの長さが対応付けられている。例えば前記特性マップは、評価装置に所属するメモリに記憶されていてもよい。前記評価装置は有利には信号の評価を実行するデジタル計算機を有し得る。ここでの角度信号は特に電気的な信号である。]
[0018] 前記シャーシアクチュエータを用いて特に車輪の軸距及び／又はキャンバーが変更される。それにより、ここでのシャーシアクチュエータは車輪の軸距またはトーインを設定調整できるタイロッドである。代替的に前記シャーシアクチュエータはリンク、特に車両のキャンバーを変更し得るトランスバースリンクであってもよい。]
[0019] この調節手段は特にシャーシアクチュエータの長さの自動調節に用いられ、そのために有利には駆動部を有している。]
[0020] それによりシャーシアクチュエータは有利にはアクティブなシャーシアクチュエータとなる。この駆動部は油圧制御方式で構成されるか、及び／又は油圧によって操作され得る。また有利には、前記駆動部は電気式に構成されてもよい。その場合には特に電気モータを有するようになる。]
[0021] 本発明はさらに、車両のホイールサスペンション装置における少なくとも１つのジョイントの少なくとも１つの捻れ角を検出して該ねじれ角を特徴付ける少なくとも１つの角度信号を生成する、少なくとも１つの角度検出装置を、車輪）を支持するステアリングナックルと支持体のジョイント接続に用いられる長さ調節可能なシャーシアクチュエータの長さの確定のために使用するようにしたことを特徴とする利用方法にも関している。ここでのホイールサスペンション装置は、前述の装置との関係で説明してきた全ての有利な構成によって改善され得る。有利には前記シャーシアクチュエータの長さ調節によって、車輪の輪距及び／又はキャンバーが変更される。]
[0022] 本発明によれば、複数の角度センサ（角度検出装置）が１つ若しくは複数のシャーシアクチュエータと組み合わされており、これによって例えばアクティブな運動システムにおいて用いられるような付加的な距離センサをシャーシアクチュエータ内に統合することが回避できる。本発明によれば角度センサは特にボールジョイント又はゴム軸受け部に統合可能である。測定された角度はリンク／トランスバースリンクの位置の推定に役立つ。その結果、複数のシャーシアクチュエータの長さが少なくとも１つの特性マップを介して導出できるようになる。]
[0023] 本発明によれば、アクティブなシャーシコンポーネントにおいて従来用いられてきた専用の距離センサを汎用の距離センサによって置き換えることが可能になる。それにより、これらの距離センサをもはやシャーシアクチュエータのパッケージ内に統合する必要がなくなる。それにより構造空間は縮小され、他の用途に使うことができるようになる。さらにそれにより、シャーシアクチュエータないしはその調節手段が油圧で作動される場合には、システムの油圧領域における電気的若しくは電子的な構成要素も省かれる。さらに従来用いられてきた距離センサでは専用設計であるためシャーシアクチュエータの設定位置ないしは長さしか供給できなかったが、それに対して本願による距離センサはシャーシの他の構成要素の位置も検出することができ、それによって多機能を提供できる。]
[0024] 以下の明細書では本発明の有利な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。]
[0025] 図１からは本発明の実施例によるホイールサスペンション装置１の概略図が見て取れる。この場合ホイールキャリアないしステアリングナックル２がアッパトランスバースリンク３、ロアトランスバースリンク４及びタイロッド５を介して、その一部が示されている車両７のボディ６に接続されている。アッパトランスバースリンク３はボールジョイント８を介してホイールキャリア２に接続されており、またゴム軸受け９を介してボディ６に接続されている。ロアトランスバースリンク４はボールジョイント１０を介してホイールキャリア２に接続されており、またゴム軸受け１１を介してボディ６に接続されている。さらにタイロッド５がボールジョイント１２を介してホイールキャリア２に接続され、概略的に図示されたステアリングギヤ１３を介してボディ６に接続されている。このタイロッド５は、ステアリングギヤ１３を介してその長手方向で摺動可能である。そのようなタイロッド５の摺動は、ステアリング軸線１４を中心としたホイールキャリア２の旋回を生じさせる。] 図１
[0026] ホイールキャリア２にはホイール１５ないしタイヤが回転可能に支承されている。このタイヤは接地面１６において、概略的に描写されている路面１７と接触している。さらにホイールキャリア２はガイドリンク１８を介してボディ６と接続されている。このガイドリンク１８は、ボールジョイント１９を介してホイールキャリア２に接続されており、またゴム軸受け２０を介してボディ６に連結ないし接続されている。ホイールサスペンション装置１は、概略的に示されている操舵可能なフロントアクスル２１の部品であり、ここでのフロントアクスルは４リンク式フロントアクスルとして構成されている。]
[0027] アッパトランスバースリンク４はさらに車両スプリング２２とショックアブソーバ２３を介してボディ６に接続されている。この場合前記スプリング２２とショックアブソーバ２３は共にスプリングダンパーユニット２４を形成しており、このユニット２４はジョイント２５を介してロアトランスバースリンク４に固定され、またジョイント２６を介してボディ６に固定されている。]
[0028] 図２からはトランスバースリンク３の概略的な側面図が示されている。このトランスバースリンク３は調節手段２７を含んでおり、この調節手段２７はボールジョイント８に接続された第１の構成部材２８と、ゴム軸受け９に接続された第２の構成部材２９を有している。調節手段２７は、電気的な調節駆動部として構成されており、電気的な線路３０を介して電気的なエネルギを供給されて制御されている。調節手段２７の操作により、第１の構成部材２８がリンク３の長手方向で第２の構成部材２９に対して相対的に移動し得る。このことはアッパトランスバースリンク３の長さＬの変更につながる。調節手段２７の駆動制御に応じて、アッパトランスバースリンク３は長くなったり短くなったりする。この伸縮運動は双方向矢印３２によって表されている。アッパトランスバースリンク３が延長される場合には、ボールジョイント８とゴム軸受け９の間の間隔が増大し、アッパトランスバースリンク３が縮小される場合には、ボールジョイント８とゴム軸受け９の間の間隔が短縮される。その際に車輪１５は直線３３周りで旋回され、このことはホイールキャンバーの変更を引き起こす。] 図２
[0029] 図３からはボールジョイント８の概略的な側面図が見て取れる。このボールジョイント８は、ボールピボット３４とボールジョイントハウジング３５を有しており、このハウジング内にボールピボット３４が回転及び旋回可能に支承されている。ボールピボット３４内では、永久磁石３６が配設されており、ボールピボットハウジング３５内には磁気感応式のセンサモジュール３７が配設されている。前記永久磁石３６とセンサモジュール３７は一緒に角度検出装置を形成しており、この角度検出装置はボールジョイント８に統合されている。ボールジョイントハウジング３５は、アッパトランスバースリンク３と固定的に接続されている。またボールピボット３４はホイールキャリア２に固定的に接続されている。この場合ボールピボット３４の長手軸線３８と前記ケーシング３５の長手軸線３９の間では角度４０が形成されている。永久磁石３６によって生成されるセンサモジュール３７の箇所における磁界は、前記角度４０の変化に伴って変化するので、センサモジュール３７は、前記角度４０を特徴付ける電気的な信号を電子制御式の評価ユニット４１に送出され（図５参照）、該評価ユニットを用いて、アッパトランスバースリンク３の長さＬが定められる。] 図３ 図５
[0030] 図４には、ゴム軸受け９の概略的な側面図が示されている。このゴム軸受け９は内側部材４２と、該内側部材を取り囲む外側ブッシュ４３を有している。この場合前記内側部材４２と外側ブッシュ４３の間にゴム体４４が設けられている。このゴム体４４は内側部材４２にも外側ブッシュ４３にも固定的に接続されている。ゴム体４４の内部には、永久磁石４５が取付けられており、また内側部材４２には磁気感応式のセンサ４６が固定されている。このセンサ４６は前記永久磁石４５と共に第２の角度検出装置を形成している。外側ブッシュ４３は、アッパトランスバースリンク３と固定的に接続されており、内側部材４２はボディ６に固定的に接続されている。この場合前記アッパトランスバースリンク３は外側ブッシュ４３と共に前記内側部材４２の長手軸線４７周りで旋回可能である。その際ゴム体４４は変形するが、この変形センサ４６に対するが磁石４５の相対的な運動を引き起こす。これにより、当該磁石４５によって生成される磁界はセンサ４６の箇所において変化するので、センサ４６は旋回角度４８（図５参照）を特徴付ける電気的な信号を電子的評価ユニット４１に供給する。] 図４ 図５
[0031] 図５には概略的なブロック回路図が示されており、ここでは前記評価ユニット４１に対してセンサモジュール３７からは前記角度４０を特徴付ける信号が供給され、センサ４６からは前記角度４８を特徴付ける信号が供給される。評価ユニット４１はこれらの信号に基づいて、及びメモリ４９内にファイルされている特性マップに基づいてアッパトランスバースリンク３の長さＬを確定する。それに対して評価ユニット４１はデジタル計算機５０を有している。] 図５
[0032] １ホイールサスペンション装置
２ホイールキャリア／ステアリングナックル
３アッパトランスバースリンク／シャーシアクチュエータ
４ロアトランスバースリンク
５タイロッド
６車両ボディ
７ 車両
８ボールジョイント
９ゴム軸受け
１０ ボールジョイント
１１ ゴム軸受け
１２ ボールジョイント
１３ステアリングギヤ
１４ステアリング軸線
１５ホイール
１６接地面ないし接地点
１７ 路面
１８ガイドリンク
１９ ボールジョイント
２０ ゴム軸受け
２１フロントアクスル
２２ 車両スプリング
２３ショックアブソーバ
２４ダンパースプリングユニット
２５ジョイント
２６ ジョイント
２７ 調節手段
２８ 第２の構成部材
２９ 第２の構成部材
３０電気的線路
３１ アッパトランスバースリンクの長手軸線
３２ 双方向矢印
３３ 直線
３４ボールピボット
３５ボールジョイントハウジング
３６永久磁石
３７センサモジュール
３８ ボールピボットの長手軸線
３９ ボールジョイントハウジングの長手軸線
４０ 角度
４１評価ユニット
４２ 内側部分
４３外側ブッシュ
４４ゴム体
４５ 永久磁石
４６センサ
４７内側部材の長手軸線
４８旋回角度
４９メモリ／特性マップ
５０デジタル計算機
Ｌ シャーシアクチュエータの長さ]

权利要求:

請求項1
支持体（６）と、複数のジョイント（８，９，１０，１１）の介在接続のもとで前記支持体（６）とジョイント接続されているステアリングナックル（２）と、前記ステアリングナックル（２）に回転可能に支承されている車輪（１５）と、第１のジョイント（８）と第２のジョイント（９）の間を延在しかつ第１のジョイント（８）を用いて前記ステアリングナックル（２）にジョイント接続され、さらに第２のジョイント（９）を用いて前記支持体（６）にジョイント接続される少なくとも１つの接続要素（３）と、少なくとも１つのジョイント（８）の少なくとも１つの捻れ角（４０）を検出し、該捻れ角（４０）を特徴付ける角度信号を生成するか若しくは生成可能である、少なくとも１つの角度検出装置（３６，３７）と、前記角度検出装置（３６，３７）に接続され、前記角度信号を評価するか若しくは評価可能である評価装置（４１）とを有している、車両用ホイールサスペンション装置において、前記接続要素（３）が、調節手段（２７）を備えたシャーシアクチュエータ（３）であり、前記調節手段（２７）を用いてシャーシアクチュエータ（３）の長さ（Ｌ）が変更されることにより車輪（１５）の位置が変更可能であり、この場合前記シャーシアクチュエータ（３）の長さ（Ｌ）が前記評価装置（４１）により、少なくとも１つの角度信号（４０）の評価に基づいて確定されるか若しくは確定可能であることを特徴とするホイールサスペンション装置。
請求項2
前記支持体（６）は、車両のボディである、請求項１記載のホイールサスペンション装置。
請求項3
第３のジョイント（１０）と第４のジョイント（１１）の間を延在しかつ第３のジョイント（３）を用いてステアリングナックル（２）にジョイント接続され、さらに第４のジョイント（１１）を用いて前記支持体（６）にジョイント接続される、少なくとも１つのリンク（４）が設けられている、請求項１または２記載のホイールサスペンション装置。
請求項4
少なくとも１つの別のジョイント（９）の少なくとも１つの別のねじれ角度（４８）を検出し、該別のねじれ角（４８）を特徴付ける別の角度信号を生成するか若しくは生成し得る、少なくとも１つの別の角度検出装置（４５，４６）が設けられており、この場合前記シャーシアクチュエータ（３）の長さ（Ｌ）が前記評価装置（４１）により、少なくとも１つの別の角度信号のさらなる評価に基づいて確定されるか若しくは確定され得る、請求項１から３いずれか１項記載のホイールサスペンション装置。
請求項5
前記角度検出装置の各々は、前記複数のジョイント（８，９）の１つに統合されている、請求項１から４いずれか１項記載のホイールサスペンション装置。
請求項6
前記複数のジョイント（８，９）は、それぞれボールジョイント若しくはゴム軸受けとして構成されている、請求項１から５いずれか１項記載のホイールサスペンション装置。
請求項7
前記シャーシアクチュエータ（３）の長さ（Ｌ）が前記評価装置（４１）により、メモリ（４９）内に記憶されている特性マップ（４９）を用いて確定されるか若しくは確定可能である、請求項１から６いずれか１項記載のホイールサスペンション装置。
請求項8
前記シャーシアクチュエータ（３）を用いることにより、車輪（１５）の輪距及び／又はキャンバーが変更可能である、請求項１から７いずれか１項記載のホイールサスペンション装置。
請求項9
車両（７）のホイールサスペンション装置（１）における少なくとも１つのジョイント（８）の少なくとも１つの捻れ角（４０）を検出して該ねじれ角（４０）を特徴付ける少なくとも１つの角度信号を生成する、少なくとも１つの角度検出装置（３６，３７）を、車輪（１５）を支持するステアリングナックル（２）と支持体（６）のジョイント接続に用いられる長さ調節可能なシャーシアクチュエータ（３）の長さの確定のために使用するようにしたことを特徴とする利用方法。
請求項10
前記シャーシアクチュエータ（３）の長さ（Ｌ）調節によって、車輪（１５）の輪距及び／又はキャンバーが変更される、請求項９記載の利用方法。