JP2006143098A

JP2006143098A - サスペンション装置

Info

Publication number: JP2006143098A
Application number: JP2004338563A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sugawara; 直人菅原; Yoshihiro Kawabe; 喜裕川辺; Yoshimitsu Suzuki; 良光鈴木; Koji Yamada; 耕治山田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】作動液を通流させるために必要なポンプを構成するモータの容量を小さくすることができる、車高調整が可能なサスペンション装置を提供する。
【解決手段】車輪Ｗを回転自在に支持するアクスル部材１を、上下方向に延在するショックアブソーバ２およびスプリング３を介して、車体Ｓと連結してなるサスペンション装置であって、
前記アクスル部材２と前記車体Ｓとの間に、前記スプリング３と直列に第一液室４を介装し、
前記第一液室４に流路５を介して連通されるとともに、アキュムレータ６の一部をなす第二液室７を設け、
前記流路５に双方向に送液可能なポンプ８を設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車高調整が可能な、サスペンション装置に関するものである。

車高調整が可能なサスペンション装置としては、従来、特許文献１に記載され、図５もしくは図６に示すように、ショックアブソーバ５１のシリンダ筐体５２の下端部にピストン５３を接合し、当該ピストン５３を付加シリンダ筐体５４に液密かつ摺動自在に嵌設して、当該付加シリンダ筐体５４内にピストン５３の上下に区画される、上側液室５５と下側液室５６を、ポンプ５７を介して液密に連通させて、上側液室５５と下側液室５６との間で相互に作動液を通流することで、車高調整を行うものが提案されている。図５では、切換弁５８を用いて、上側液室５５と下側液室５６との間で作動液を通流させる構成であり、図６では、ポンプ５７を双方向に送液可能なものとして上側液室５５と下側液室５６との間で作動液を通流させる構成であり、いずれの構成においても、ピストン５３の上下動に伴う、上側液室５５内の作動液の体積と下側液室５６内の作動液の体積との間の体積差を吸収するためのリザーバ５９が設けられ、リザーバ５９内の作動液は大気圧に通じている。

図５および６の構成において、ポンプ５７の仕事量を考えると、当該仕事量は、ポンプ５７の前後の差圧Ｐとポンプが吐き出す流量Ｑの積Ｐ×Ｑで表される。これらの構成においてはいずれも、リザーバ５９内の作動液は大気圧に通じているため、ピストン５３を上下動させるために必要な圧力つまりは最低限車重を支持することができる圧力まで、作動液を昇圧させる必要が生じ、差圧Ｐが大きいことに起因して、ポンプ５７の仕事量が大きくなり、ポンプ５７を構成するモータの容量が大きくなってしまうという問題点があった。
特開平５−１６２５２５号公報

本発明は、従来技術が抱える上記の問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、作動液を通流させるために必要なポンプを構成するモータの容量を小さくすることができる、車高調整が可能なサスペンション装置を提供することにある。

請求項１に係わるサスペンション装置は、車輪を回転自在に支持するアクスル部材を、上下方向に延在するショックアブソーバおよびスプリングを介して、車体と連結してなるサスペンション装置であって、
前記アクスル部材と車体との間に、前記スプリングと直列に第一液室を介装し、
第一液室に流路を介して連通されるとともに、アキュムレータの一部をなす第二液室を設け、
前記流路に双方向に送液可能なポンプを設けてなる。

請求項１に係わるサスペンション装置によれば、図５および６に示す従来の構成におけるリザーバに相当する第二液室がアキュムレータの一部をなす液室であるため、車重を支持するのに必要な圧力を、アキュムレータによりあらかじめ作動液に付勢することができ、これにより、ポンプにより作動液を大気圧から車重を支持するのに必要な圧力まで昇圧させることを廃して、ポンプの仕事量を大幅に低減するとともに、ポンプを構成するモータの容量を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示すところに基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態たるサスペンション装置の要部を示す模式図である。

本発明の一実施例になるサスペンション装置は、図１に示すように、車輪Ｗを回転自在に支持するアクスル部材１を、上下方向に延在するショックアブソーバ２およびスプリング３を介して、車体Ｓと連結してなるサスペンション装置であって、
前記アクスル部材１と車体Ｓとの間に、前記スプリング３と直列に第一液室４を介装し、
第一液室４に流路５を介して連通されるとともに、アキュムレータ６の一部をなす第二液室７を設け、
前記流路５に双方向に送液可能なポンプ８を設けてなる。（請求項１に相当）
ここでは、第一液室４は、車輪Ｗ側の部材である、アクスル部材１側に設けられ、アキュムレータ６およびポンプ８は、車体Ｓ側に設けられている。また、流路５は、サスペンション装置としてのストロークによる変位を吸収するために、その一部が弾性部材（例えばゴムホース）で形成されている。

ここでは、第一液室４はショックアブソーバ２のシリンダ筐体９に付加シリンダ筐体１０を液密に嵌設することにより構成されるが、第一液室の形態はこれに限られるものではなく、アクスル部材１と車体Ｓとの間に、スプリング３に直列に配置されていれば事足りる。
また、ポンプ８の形態は特に限定するものではないが、ここでは、ギア式のものが用いられ、１１はポンプ８を構成するモータを示す。
さらに、アキュムレータ６内には第二液室７内の作動液に圧力を付勢する空気ばねとしての役割を果たす気体室１２が設けられている。

これによれば、第二液室７がアキュムレータ６の一部をなす液室であるため、車重を支持するのに必要な圧力を、アキュムレータ６の気体室１２により第二液室７内の作動液にあらかじめ付勢することができ、これにより、ポンプ８により作動液を大気圧から車重を支持するのに必要な圧力まで昇圧させることを廃して、ポンプ８の仕事量を大幅に低減するとともに、ポンプ８を構成するモータ１１の容量を小さくすることができる。つまり、ポンプ８を構成するモータ１１は第一液室４を膨縮させるためだけの仕事を負担するに足りる容量とすればよい。

なお、アキュムレータとは、蓄圧器のことであり、作動液（油等）の圧力エネルギーを気体（空気・窒素ガス等）の圧力エネルギーに変換して蓄えておくものである。一般にアキュムレータによれば、作動液たる油に所定の（例えば１０〜２０ＭＰａ）の圧力を付勢することが可能であり、油の圧縮性による応答遅れは１．０ＭＰａ以下の圧力で生じることに起因して、従来のリザーバを用いた構成に比して、油の圧縮性による応答遅れを廃することができる。

ここで、好ましくは、ポンプ８と第一液室４との間の流路５に図示しない切換弁を設ける。（請求項２に相当）
これによれば、第一液室４を所定の体積まで膨張または収縮させて車高調整した後、その車高を保持するために第一液室４を所定の体積に保つにあたり、ポンプ８を駆動し続けることを廃することができる。これにより、エネルギー効率を高めることができる。さらに、第一液室４とポンプ８との間の流路５に図示しない切換弁を設けることにより、ポンプ８に漏れが発生した場合においても、第一液室４を所定の体積に保つことができる。

さらに好ましくは、ポンプ８を構成するモータ１１を回生可能なものとする。（請求項３に相当）
これによれば、リバウンド時において、アキュムレータ６に蓄圧されたエネルギーにより、第二液室７から第一液室４に作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、モータ１１により電力を回生することにより、アキュムレータ６に蓄圧されたエネルギーを回収することができる。これとともに、バウンド時において、第一液室４に路面から入力されるエネルギーにより、第一液室４から第二液室７に作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、モータ１１により電力を回生することにより、路面からの入力エネルギーを回収することができる。

図２は、本発明に係わるサスペンション装置の凹凸路面走行時における制御内容を説明する模式図である。
車体Ｓの上下加速度Ｇを車体Ｓに設けたＧセンサ１３により検出し、当該上下加速度Ｇが上向きの場合には、図２（ａ）に示すように、第一液室４を当該上向きの加速度に比例した速度Ｖ１で収縮させ、当該上下加速度Ｇが下向きの場合には、図２（ｂ）に示すように、第一液室４を当該下向きの加速度に比例した速度Ｖ２で膨張させるように、前記ポンプ８を構成する図示しないモータを、ＥＣＵにより制御する。（請求項４に相当）

これによれば、車体Ｓの上下方向の速度に比例したストローク値となるよう、第一液室４を膨張または収縮させることができ、スカイフック制御と同様に、車体Ｓの振動（ばね上振動）を制振することができるとともに、凹凸のある路面を走行した場合でも車両の姿勢を一定に保つことができる。

図３は、本発明に係わるサスペンション装置の制御内容を示すフローチャートである。
図２に示したＧセンサの検出値、図示しないセンサにより検出した、第一液室４のストロークセンサ値（第一液室４の体積変化に伴う付加シリンダ筐体１０内のシリンダ筐体９の移動量）、第一液室４内の圧力Ｐ１のセンサ値を入力した後（Ｓ２）、第一液室４のストロークセンサ値から第二液室７内の圧力Ｐ２を推定する（Ｓ３）。第一液室４内の圧力Ｐ１と第二液室７内の圧力Ｐ２の圧力差Ｐを演算して（Ｓ４）、Ｇセンサの値、つまりは車体Ｓの上下加速度をフィルタ演算処理して（Ｓ５）、目標となる第一液室４のストローク速度（付加シリンダ筐体１０内を移動するシリンダ筐体９の速度）を演算し（Ｓ６）、さらにそれを積分演算処理して、目標となる第一液室４のストローク量を演算する（Ｓ７）。

その後、目標となる第一液室４のストローク量から、第一液室４のストロークセンサ値を減算して（Ｓ８）、偏差値を求め、当該偏差値を元に、必要となるポンプ流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）および指令値となるモータ回転数Ｎ（ｒｐｍ）を演算する（Ｓ９）。ここで、Ｐ１＞Ｐ２の状態でＰは＋、Ｑは第一液室が延びる状態を＋として、Ｐ×Ｑを演算する（Ｓ１０）。

ここで、Ｐ×Ｑ＞０である場合は、ポンプ８を構成するモータ１１にモータ回転数Ｎ（ｒｐｍ）を指令値として出力する（Ｓ１２）。なお、指令値は電流でもかまわない。このモータの駆動力により、第一液室のストロークを変化させる（Ｓ１３）。
Ｐ×Ｑ≦０であり、かつ、実際のモータ回転数が、指令値であるモータ回転数Ｎよりも小さいまたは同じである場合は（Ｓ１４）、モータ１１へ指令値たるモータ回転数Ｎを出力し（Ｓ１５）、モータ１１の駆動力により、第一液室４をストロークさせ、第一液室４の体積を変化させる（Ｓ１６）。
Ｐ×Ｑ≦であり、かつ、実際のモータ回転数が、指令値であるモータ１１の回転数Ｎよりも大きい場合は（Ｓ１４）、モータ１１に電力を回生させて、第一液室４のストロークにブレーキを作用させる（Ｓ１７）。

図４は、本発明に係わるサスペンション装置の、サイン波形をなす路面を走行した場合の制御内容を示す模式図である。
サスペンション装置の車輪Ｗがサイン波形をなす路面の最も高い位置から、低い位置へ移動する場合（リバウンド時）においては、上下加速度Ｇは下向きとなり、図４中（１）に示すように、まず、アキュムレータ６に蓄えられたエネルギーにより、第二液室７から第一液室４へ作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、モータ８により電力を回生して、第一液室４のストロークにブレーキを作用させるとともに、第一液室４のストロークを延伸させる。この後、図４中（２）に示すように、アキュムレータ６に蓄えられたエネルギーが減少すると、さらに第一液室４のストロークを延伸させるに当たっては、ポンプ８を回転させて、第二液室７から第一液室４に作動液を通流させる。

サスペンション装置の車輪Ｗがサイン波形をなす路面の最も低い位置から、高い位置へ移動する場合（バウンド時）においては、図４中（３）に示すように、上下加速度Ｇは上向きとなり、まず、路面から入力されるエネルギーにより、第一液室４から第二液室７に作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、モータ１１により電力を回生して、第一液室４のストロークにブレーキを作用させるとともに、第一液室４のストロークを縮減させる。この後、図４中（４）に示すように、路面から入力されるエネルギーが減少すると、さらに第一液室４のストロークを縮減させるに当たっては、ポンプ８を回転させて、第一液室４から第二液室７に作動液を通流させる。

このように、リバウンド時において、アキュムレータ６に蓄圧されたエネルギーにより、第二液室７から第一液室４に作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、電力を回生することにより、アキュムレータ６に蓄圧されたエネルギーを回収することができるともに、バウンド時において、第一液室４に路面から入力されるエネルギーにより、第一液室４から第二液室７に作動液を通流させ、ポンプ８およびモータ１１を回転させて、電力を回生することにより、路面からの入力エネルギーを回収することができる。
また、車体Ｓの上下加速度Ｇを検出して制御することにより、車体Ｓの上下方向の速度に比例したストローク値となるよう、第一液室４を膨張または収縮させることができ、スカイフック制御と同様に、車体Ｓの振動（ばね上振動）を制振することができるとともに、凹凸のある路面を走行した場合でも車両の姿勢を一定に保つことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。

本発明は、車高調整が可能なサスペンション装置に適用して効果的なものである。

本発明の一実施例になるサスペンション装置の要部を示す模式図である。本発明の一実施例になるサスペンション装置の制御内容を示す模式図である。本発明の一実施例になるサスペンション装置の制御内容を示すフローチャートである。本発明の一実施例になるサスペンション装置の路面走行時の制御内容を示す模式図である。従来のサスペンション装置の要部を示す模式図である。従来のサスペンション装置の要部を示す模式図である。

符号の説明

１アクスル部材
２ショックアブソーバ
３スプリング
４第一液室
５流路
６アキュムレータ
７第二液室
８ポンプ
９シリンダ筐体
１０付加シリンダ筐体
１１モータ
１２気体室
１３Ｇセンサ

Claims

車輪を回転自在に支持するアクスル部材を、上下方向に延在するショックアブソーバおよびスプリングを介して、車体と連結してなるサスペンション装置であって、
前記アクスル部材と前記車体との間に、前記スプリングと直列に第一液室を介装し、
前記第一液室に流路を介して連通されるとともに、アキュムレータの一部をなす第二液室を設け、
前記流路に双方向に送液可能なポンプを設けてなるサスペンション装置。
前記流路に切換弁を設けてなる請求項１に記載のサスペンション装置。
前記ポンプを構成するモータを回生可能としてなる請求項１もしくは２に記載のサスペンション装置。
前記車体の上下加速度を検出し、当該上下加速度が上向きの場合には前記第一液室を当該上向きの加速度に比例した速度で収縮させ、当該上下加速度が下向きの場合には前記第一液室を当該下向きの加速度に比例した速度で膨張させるように前記ポンプを構成するモータを制御する制御手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサスペンション装置。