JP3677560B2 - 高さ調整可能なハイドロニューマチック・サスペンション - Google Patents

高さ調整可能なハイドロニューマチック・サスペンション Download PDF

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Description

説明
本発明は、車輌のフレーム即ち車体構造体とホイール・ユニット即ち車軸との距離を、その間に設けられたハイドロニューマチック・サスペンションによって調整する方法及びこの方法を実施するための装置に関する。
ハイドロニューマチック・サスペンションは、一般に、分離ピストンを介して、固定ハウジングに収容される気体容積部と液体容積部とを有する。このような装置において、液体容積部を囲むハウジングはなんらかの方法によって縮小することができ、それによって液体容積部に要する空間の大きさが減少し、そして、相互に可動な液体ハウジングの2つの部分のうち、1つの部分が車輌のフレーム即ち車体構造体に固定され、他の部分が車軸即ちホイールユニットに固定される。更に、液体容積部は、インターナルスロットル手段によって2つのサブ容積にさらに細かく分かれている。
液体容積部を囲む2つの部分の固定ハウジングが縮小した時、その結果、液体の非圧縮性によって、液体の境界をも定める分離ピストンが隣接した気体容積部に向かって移動し、そしてこの場合気体容積部は縮小し、そこに包含される気体が圧縮される。
この時、気体容積部はばね懸架作用の働きをなし、かつ液体容積部はインターナルスロットル手段によって削減作用の働きをなす。
特に削減液体を囲むハウジングの大きさに関して、装置が変化しないならば、収容された削減液体の容量が大きければ大きいほど、車輌のフレームと車軸間のハイドロニューマチック・スプリングによって生じる距離の変化も大きくなる。
そこで、本発明の目的は、できるだけ簡単な方法と、該方法を達成する装置を提供することであり、車輌の運動時に、いわゆる静止位置、即ち、構造的な複雑さなしに通常位置からの距離を増加又は減少させ、そして、車輌の両側に及び/又は車輌の前後範囲にできるだけ独立して作動する方法及び装置を提供することである。この構造において、作動部品はできるかぎり損傷から保護されるべきである。
この目的は請求の範囲1と3に述べられた特徴によって達成される。好適な実施態様は従属する請求の範囲に記載されている。
実際、いわゆる静止位置、中央位置から開始し、フレームとホイール・ユニットの間の距離が規定された量だけ増減できるということにより、この構成は、緊急時の純粋に手動操作の場合においてさえ、車輌の異なる側部、もしくは車輌の前部と後部を個別に操作できるように、非常に単純な構造的設計と、非常に簡単な制御とを達成することができる。
静止容量に付加容量が付加され、又は削減容量がそれから引き去られるということは、圧力依存センサなしで操作される構造的構成を享受することが可能であり、装置の駆動時に、例えば、距離依存センサのみで、あるいは全くセンサ装置なしで操作できることを意味する。
通常の場合、この種の車輌は、適当なセンサによって、例えば定期的に、個々のハイドロニューマチックスプリングの実際の状態が、制御レバーによって設定された基準状態即ち目標状態と一致しているかをチェックするが、制御用部品及びセンサが故障した場合においても、その時でさえ、車輌は純粋に手動で制御される。
車輌が軍用として使用される場合は特に重要であり、ここで、通常の位置に対して、車輌を高位置あるいは低位置にできることはさらに他の有利な点であり、これは特に非常に意味のあることである。即ち:
−車輌を高くしたとき、野外における運動性の向上、障害物を乗り越える能力、搭載された武器の昇降量を増すために縦横方向における車輌構造体の傾斜位置決めの確実さ、そして
−車輌を低くした時、対象物の下を移動するため、特に車輌を空輸するためには、車輌の全体的高さは、低ければ低いほど良く、低いシルエットの結果としてカムフラージュに良く、道路上及びフリーウェイを移動するときにはオンーロード・ポジションとしても良く、ローディングやアンローディング時及びメンテナンスに関連して作業が非常により簡単になる。
一方が車輌用油圧装置に連通し、他方が連結されたハイドロニューマチック・サスペンションに連通した2つの平行なメータリング・シリンダを使用することによって、少数の簡単な機能要素を用いて、車輌の即時的な傾斜位置、重量、及び同様の変動する要素に無関係に、高さに関して3つの異なる位置を設定することができる。作動目的のためには、方向制御弁、好ましくは電磁操作弁ユニットが必要なだけである。これらは車輌用油圧を2つのメータリング・シリンダの両方あるいは一方に作用させるか、もしくは両方に作用させないように選択する。
その結果、一方で、車輌用油圧はハイドロニューマチック・スプリングのサスペンション用油圧から分離される。ハイドロニューマチック・スプリング自体のみがホイール・ユニット即ち車軸に直接配置されなければならないので、他の全ての構成部品、即ちメータリング・ユニットのメータリング・シリンダは車輌の本体構造の内部に配置され、これによって損傷から保護される。このことは、再び、軍用車輌に関しては、特に有利な点である。内部に配置された車輌用油圧は、例えば砲弾が命中して、ハイドロニューマチック・スプリングがダメージを受けた場合にも、全体的に機能する。
メータリング・シリンダ内における長手方向における二つの定められた位置間を往復動し、又、車輌用油圧媒体からハイドロニューマチック・スプリングに使用される削減用液体を分離する分離ピストンは、適当なセンサ、好ましくは、誘導ピック・アップによって一方の規定位置に到達したことがモニターされる。誘導ピック・アップはメータリング・シリンダに直接取付けられる。これらのセンサは、例えば光学的な表示要素によってメータリング・ユニットの所定基準位置又は目標位置に到達したことを運転者に指示する一方で、他方では、適当な電気的制御装置を作動させて、所定周期で実際の位置をチェックすることによって、もし必要であれば、再調整を行う。
もし加圧下のメータリング・シリンダが、その基準位置を保持するために、車輌用油圧装置と永久的且つ油圧的に連通され、そして、含まれる連通管その他のものの長さが、流体柱に振動を生じさせ、この振動によってメータリング・シリンダとハイドロニューマチック・スプリング内に望ましくない現象が起こり、又、メータリング・シリンダに取付けられたセンサからも望ましくない表示がでる。これを回避するため、車輌用油圧装置、即ちメータリング・ユニットを駆動するための電磁弁ユニットと、メータリング・ユニットそれ自体との間の伝達に関しては、できるだけメータリング・ユニットに近付けるようにして遮断弁によって分離可能とされている。設定された基準状態に到達した後、即ち独立ピストンがメータリング・シリンダ内の所定の規定位置に到達したとき、遮断弁は閉じられ、そして、独立ピストンの実際の位置に変化が生じた結果として再調整が必要となったとき、あるいは運転者が新たに基準位置を設定したときのみ遮断弁は開放される。実際の位置が保持されていることのチェックは所定周期の電気的制御によって実施される。電磁弁ユニットがメータリング・ユニットに直接配置され、又両メータリング・シリンダ用の付加的な遮断位置を有するのであれば、電磁弁ユニットは、遮断弁と作動的に一体化できる。しかしながら、このことは車輌の全ての電磁弁ユニットが、中央バルブ・ユニットと結合されるのを防止することになるかもしれない。
新たな基準位置が入力された後、遮断弁は、新たな基準位置の設定された後の所定時間は閉止されないが、しかし対応するセンサが、分離ピストンが基準位置に到達したことを検知した後に、もし、例えば野外を移動する時、一つのホィール・ユニットが、走行する地勢に関連した即時的な状態の結果によって大きな負荷がかかり、そしてその結果、対応するハイドロニューマチック・スプリングの圧力レベルが車輌用油圧の作動圧により瞬間的に高くなる場合には、より長い時間がかかる状況下にあるので、遮断弁は閉止される。その場合、車輌用油圧によって分離ピストンが所望位置に移動するのは、それに連通したハイドロニューマチック・スプリング内の圧力が車輌用油圧の作動圧により低くなった後にのみ可能である。
遮断弁は、スプリングによって開放位置に付勢されるのが好ましく、パワーが消失した場合においても、高さに関する変位を効果的に維持するため、スプリングの力はそれと対抗関係にあるようにされた適当な電磁弁のそれより弱くなければならない。同様に電磁弁ユニットはスプリングによって静止の中央位置に付勢されることがすすめられる。もし2つのメータリング・シリンダが結合されて、相互に一列とされるか、あるいは平行な並置関係のメータリング・ユニットを形成するように結合されるのであれば、特に望ましい構造的構成が達成される。正確には、後者の場合、内部を長さ方向に移動可能な2つの同一のメータリング・ピストンが、両メータ・シリンダに結合する共通の頭部によって端部において遮断されているならば、この配置は、少数の部品からなる非常にコンパクトなメータリング・ユニットを提供できる。この構成において、一方の頭部は車輌用油圧への連通部を有し、且つ頭部には−連結部から各メータリング・シリンダへ連通する連通孔内に−各メータリング・シリンダ用の遮断弁が外部から頭部内へねじ止めされている。これによって遮断弁とメータリング・シリンダ間に最短長の流体柱を提供する。
他の頭部は、2つのメータリング・シリンダを連通し、且つ単一又は複数のハイドロニューマチック・スプリングに連通する外部連通部を有する内孔を含み、その削減容積部は、平行回路装置における連通管によって互いに連結されている。
個々のメータリング・シリンダ内での分離ピストンの限界位置への到達を検知するセンサは、2つの頭部内に配設されている。この配置において、簡単な耐圧検知装置、例えば誘導センサ即ちピックアップはメータリング・シリンダの長手方向に延在する適当な内孔内にねじ止めでき、このようなセンサの検知部材は、メータリング・シリンダの作動空間の端部にある程度まで突出し、分離ピストンがその端部に当接したとき、検知部材はその分離ピストンによって賦括される。
従来公知の方法において、これら2つの頭部は2つのメータリング・シリンダを越えて半径方向に突出してもよく、又、装置が、単純な構造で密封が簡単なメータリング・ユニットを提供できるようにタイ・アンカーによって長手方向に互いに取付けてもよい。
以下に本発明の実施態様を更に詳細に例を挙げて説明する。図において;
図1は本発明に従って設けられた車輌の原理を示す平面図であり、
図2はメータリング・ユニット21の一例を原理的に示す図であり、
図3はメータリング・ユニットの他の構造的構成を示す図である。
図1には、本発明による高さ調整可能な全部で8個のハイドロニューマチック・スプリングを具備した車輌の平面図が示される。この配置において、各ハイドロニューマチック・スプリングは分離車軸ユニットを支持でき、もしくは各2つのハイドロニューマチック・スプリング18aと18b及びその他が常に共同してホイール・ユニット即ち車軸体の端部を支持できる。
ハイドロニューマチック・スプリング18a,18b,19a,19bの各対は平行に連結され、かつ各メータリング・ユニット21a,21bと連通されている。
図1において、メータリング・ユニットの各組21a,21bは、電磁弁ユニット16と連通している。それによって車輌前部と後部の各左右メータリング・ユニット21a,21bが高さに関してそれぞれ共通して調整できる。このことはまた、車輌全体の高さ、もしくは車輌前部及び車輌後部の高さ位置について別々に変更することを可能とする。
もし更に、車輌の両側部が高さについて別々に調整できるようにするのであれば、メータリング・ユニット21a,21bの各々は、それぞれに関連した分離した電磁弁を持たなければならない。
図1に示す構成において、電磁弁ユニット16には車輌用油圧装置のポンプ31によって作動圧が供給される。車輌用油圧装置は、油圧液体がタンク32に排出され又ポンプ31がそこから液体を吸引する開放システムを有している。
図2も又、本発明による車体構造体及びホイールに関し、車体を側面から見た概略図である。
その点において、図2に示される下部に見られるように、車軸端部36a,36bとフレーム35の間に取付けられたハイドロニューマチック・スプリング18a,18bを別として、他の全ての構成部品はフレーム35の上の保護装置、且つ保護された例えば防護構造体内に配置されている。図2に示すハイドロニューマチック・スプリング18a,18b及び関連する車軸端部36a,36b及びホイール34a,34bは、上述のように、隣接する車軸即ちホイール・ユニットに関連して、同じ車軸の2つの端部もしくは同じ側部に配設できる。これに関連して、ハイドロニューマチック・スプリング18a,18bにおいて気体容量部17から分離され、制動用液体を充填された制動容量部22は、並列に結合され、そして、互いに連結され、且つ、同時にメータリング・ユニット21の連結部28に連通されている。
図2に示す構成において、メータリング・ユニット21は、相互に直線的に配列された関係にあり、且つ固定されたセンタ・プレート29によって分離された2つのメータリング・シリンダ14,15よりなり、各メータリング・シリンダの分離ピストン12,13は2つの規定位置間で往復動可能とされている。分離ピストン12又は13とセンタ・プレート29の間に含まれる容積は、退避状態、即ち、センタ・プレート29から離れるように移動した状態において、それぞれ付加容量3又は削減容量4となり、これらの容量は、静止の中央位置に比較して、付加的に導入されたかもしくは総制動容量22から引き去られた容量である。分離ピストン12,13に関してセンタ・プレート29の反対側において、換言すると、作動容量部27a,27bにおいて、メータリング・シリンダ14,15は、各遮断弁1と2及び電磁弁ユニット16によって、連通部9a,9bにおいて車輌用油圧の作動圧に作用することができる。
図2に示された車輌用油圧装置は、タンク32から液体を吸引し、液体の帰還流をもとに戻すポンプ31を有する開放システムの形態をとっている。
下記の作用位置が電磁弁ユニット16によりとられる。
位置A:電磁弁ユニット16がメータリング・シリンダ15の作動容積部27bにのみ作用する。(ハイドロニューマチックスプリング18a、18bの静止位置)
位置O:両作動容量部27a,27bには圧力がない。(ハイドロニューマチックスプリング18a,18bの低下位置)
位置B:両作動容量部27a,27b、及び両メータリング・シリンダ14,15が車輌用油圧装置の作動圧下にある。(ハイドロニューマチックスプリング18a,18bの上昇位置)
このように静止位置と比較して、電磁弁ユニット16が作用位置Oに切り換えられた時、電磁弁ユニット16の作用により削減容量4が制動容量22の総量から引き去られ、一方、電磁弁ユニット16によって位置Bに切り換えられた時、電磁弁ユニット16の作用により付加容量3が制動容量22の総量に加えられる
メータリング・ユニット21を構造的組立体として結合すると、電磁弁ユニット16と作動容量部27a,27bの間の連通ラインに配置された遮断弁1,2は、メータリング・ユニット21に直接的に取付けられるか、もしくはメータリングユニットの中に配置される。これらの遮断弁1,2は電磁スイッチS1とS2によって閉止位置から流通位置に切り換えられうる。この点において、関連した遮断弁1,2が流通位置に切り換えられるのは、作動容量部27a,27bのひとつが作動されるような変化があるときのみだけであり、さもなければ、メータリング・ユニット21が車輌用油圧装置からの油圧的な相互作用をできるだけ断つように閉止状態を保持する。そのことは、車輌用油圧装置内に発生される液体振動とそれによるセンサ5〜8の過敏な反応が、メータリング・ユニット21へ伝達されるのを防止する。
遮断弁1,2はスプリングによって閉止位置に付勢される。
更に、メータリング・ユニットと遮断弁とからなる機能的ユニットを電磁弁ユニット16と、機能的ユニットとの間に平行に連結して設けてもよい。
センサ5,6,7,8はメータリング・シリンダ14,15内の端部にそれぞれ配設され、分離ピストン12、13が一方の規定位置又は他方の規定位置にあるかどうかを記録する。
装置の基準又は目標位置は電磁弁ユニット16のスプール・ポジションによって設定される。これは車輌の駆動領域にある制御レバー26によって行われる。制御レバー26は3つのシフト・ポジションA,O及びBを選択するのに用いられる。基準位置に比較して、実際上の位置は表示要素24、この場合、3つのシフト状態A,O及びBのライト・ディスプレイによって示される。制御レバー26は直接機械的に電磁弁ユニット16のスプールに連結しうる。しかしながら、電磁弁ユニット16は電気的に制御レバー26に連結され、それらの間に制御部25が挿入されるのが好ましい。制御部25は、一方で、センサ5〜8に、他方で、設けられたバルブのスイッチS1,S2及びS16に、電気的に接続される。
このように、適当なプログラムによって、所定の間隔をおいて、センサ5〜8の信号による実際の位置と所定の基準位置とを比較し、遮断弁1,2の開放後、偏位がある場合には再調整を行うという制御が可能である。
図3はメータリング・ユニット21の断面図である。しかしながら、図2に示された構造とは対象的に2つのメータリング・シリンダ14,15は直線的に配置されずに平行並置関係に配置されている。2つのメータリング・シリンダ14,15は、それらの端部が、両メータリング・シリンダ14,15に亘って延在した頭部10,11と、挿入されたリング・シールによって閉じられた管状部分からなる。この配置において、頭部10,11はメータリング・シリンダの外部に延在するタイ・アンカー33によって吊り下げられる。分離ピストン12,13は各メータリング・シリンダ内を移動し、且つその限界位置において各一方の頭部10,11に当接する。
各分離ピストン12,13が限界位置に到達したことは、各頭部10,11に軸方向にねじ止めされた各センサ5,7と6,8によって検知され、そして、それらの各検知部材は端部において各メータリング・シリンダ14,15内に延びており、分離ピストン12,13が頭部10,11の一方の内部に当接した時、作動する。
これに関連して、分離ピストン12,13は、両メータリング・シリンダ14,15が連通された連結部9によって連結部9を介して図3中左側端部から車輌用油圧の作動圧によって作動される。
この配置において、油圧媒体が、メータリング・シリンダ14,15に到達する前に、油圧媒体、各メータリング・シリンダ14と15に関して端部が頭部10にねじ止めされた遮断弁1,2を通過しなければならず、且つこれらによって2つのメータリング・シリンダ14,15への供給流は再度別々に遮断される。
図3は、図2の電磁弁ユニット16が位置A、即ち静止位置にあるメータリング・ユニット21を示している。この場合、メータリング・シリンダ15の削減容量4は制動容量22から引き去られておらず、そしてメータリング・シリンダ14からの付加容量3はハイドロニューマチック・スプリングの制動容量22に導入されていない。
制動容量部22は、図3の右において両メータリング・シリンダ14,15と適当な孔を介して頭部11の連通部28によって連通され、図3に示すように制動液体はハイドロニューマチック・スプリング内で用いられるように分離ピストン12,13の右側にあり、且つ車輌用油圧装置からの油圧液体が分離ピストン12,13の左側にある。
参照符号リスト
1 遮断弁
2 遮断弁
3 付加容量部
4 削減容量部
5 センサ
6 センサ
7 センサ
8 センサ
9a,9b 車輌用油圧連通部
10 頭部
11 頭部
12 分離ピストン
13 分離ピストン
14a,14b メータリング・シリンダ
15a,15b メータリング・シリンダ
16 電磁弁ユニット
17 気体容量部
18a,18b ハイドロニューマチック・スプリング
19a,19b ハイドロニューマチック・スプリング
21a,21b メータリング・ユニット
22 制動容量部
24 表示要素
25 制御装置
26 制御レバー
27 作動容量部
28 22への連通部
29 センタ・プレート
30a,30b エンド・プレート
31 ポンプ
32 タンク
34a,34b 車輪
35 フレーム
36a,36b 車軸端部
38 タイ・アンカー

Claims (15)

  1. 静止位置からハイドロニューマチック・サスペンション要素を調節することによって、フレームと車輌の少なくとも1つの軸の間の距離を調整する方法であって、
    車輌フレームと軸の間の距離を増加させるために、ハイドロニューマチック・サスペンション要素に制動液の付加量を導入するために第一のメータリングシリンダーを作動させる工程及び
    車輌フレームと軸の間の距離を減少させるためにハイドロニューマチック・サスペンション要素から制動液の削減量を引き去るために第二のメータリングシリンダーを作動させる工程
    とよりなり、該第一及び第二のメータリングシリンダーは相互に独立して作動可能である工程よりなる方法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、該付加及び削減量が定められているもの。
  3. フレームと車輌の少なくとも一つの軸の間の距離を調整するためのハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、
    軸と車輌フレームの間に結合された少なくとも一個のハイドロニューマチックスプリングであって、該ハイドロニューマチックスプリングは変更可能な制動液量を有するものと、
    フレームと軸の間の距離を増加又は減少するために、該制動液量に関して液の規定量を付加し、又は引き去るために少なくとも1つのハイドロニューマチックスプリングに結合されたメータリング装置とよりなり、
    該メータリング装置には、
    並列に結合された第一及び第二のメータリングシリンダーと、該第一及び第二のシリンダー内に各々配設された第一及び第二の往復動するピストンとが設けられ
    該第一のピストンは、該第一のシリンダーを作動容量部及び付加容量部に分割しており、そして、該第二のピストンは、該第二のシリンダーを作動容量部、削減容量部とに各々分割しており、該両シリンダーの該付加容量部と該削減容量部は、該ハイドロニューマチックスプリングの調節容量部に結合されており、該シリンダーの作動容量部は、該ピストンと該ハイドロニューマチックスプリングの間で定められた液体量を移動するために、該ピストンを独立して移動するように作動可能であるものであって、
    更に、該ハイドロニューマチックスプリングの相対的位置に関する機構として、メータリング装置の状態を検知するために、該メータリング装置に結合されたセンサー装置を有するハイドロニューマチック・サスペンション装置。
  4. 請求項3に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該ピストンは、各シリンダー内において、各々二つの定められた位置の間を往復動し、そして、更に、該シリンダーの各作動容量部は、車輌の液圧装置に連結されているもの。
  5. 請求項3に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該センサーは、該ピストンが定められた位置の一つに到達したことを指示するもの。
  6. 請求項4に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、更に、該シリンダーの作動容量の作用を制御するために、該メータリング装置と液圧装置の間に結合された三方弁を有するもの。
  7. 請求項6に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該三方弁と各メータリングシリンダとの間に配置された遮断弁を更に有するもの。
  8. 請求項4に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該メータリングシリンダーは、メータリングユニット中に平行に隣接して配置され、該シリンダーの両端部を閉鎖する頭部を有し、一つの頭部は、該シリンダー作動容量部と該車輌液圧装置の間を連通するよう結合され、他の頭部は、該シリンダーの該付加及び減衰容量部と該ハイドロニューマチックスプリングの調節容量部との間を連通するよう結合されているもの。
  9. 請求項4に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該メータリングシリンダーは一直線に整列され、そして共通のセンタープレートとそれぞれのエンドプレートとを有し、該センタープレートは、シリンダーの該付加量部及び削減量部と、該スプリングの調節容量部との間を連通するように構成され、該両エンドプレートは、該シリンダーの作動量部と車輌液圧装置との間を連通するもの。
  10. 請求項8に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、更に、該頭部に結合された遮断弁を有するもの。
  11. 請求項9に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、更に、該エンドプレートに結合された遮断弁を有するもの。
  12. 請求項7に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該遮断弁は、座弁であるもの
  13. 請求項7に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、更に、
    基準静止位置に関して、該ハイドロニューマチックスプリングを調節するための該三方弁及び該遮断弁に結合された調節機構、及び
    軸に対し静止位置から車輌フレームを移動するために該三方弁を作動するためのコントロールレバーとを有するもの。
  14. 請求項3に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該車輌が少なくとも一個のハイドロニューマチックスプリングは該車輌の外側に設けられ、該メータリング装置は、該車輌の内部に配置される装甲車輌であるもの。
  15. 請求項3に記載のハイドロニューマチック・サスペンション装置であって、該車輌は、各々が右側端部及び左側端部を有する複数本の軸を有し、各軸端部はそれぞれ分離、独立して作動可能なメータリングシリンダーとハイドロニューマチックスプリングとを有しているもの。
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