JP2017196953A - サスペンションシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 オフロード走破性を向上させる。
【解決手段】 ECU100は、左右前輪および左右後輪の何れか一方をロール剛性低減対象輪、何れか他方を非ロール剛性低減対象輪として、ロール剛性低減対象輪における、ばね切替バルブ62と、レベリングバルブ61とを開弁状態にして、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダ20を互いに連通するとともに、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、ばね切替バルブ62およびレベリングバルブ61を閉弁状態、かつ、バイパスバルブ63を開弁状態にして、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダ20に非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばね32を連通させる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、ホイールレートの切替可能なサスペンションシステムに関する。
従来から、例えば、特許文献1に提案されているように、ホイールレートの切り替え可能なサスペンションシステムが知られている。このサスペンションシステムでは、車体と左右前後輪の車輪保持部材との間に油圧シリンダ(ショックアブソーバ)が設けられるとともに、各油圧シリンダに、ばね定数の大きい高圧アキュムレータと、ばね定数の小さい低圧アキュムレータとが連通されている。この2つのアキュムレータは、油圧系のばねとして機能する。
油圧シリンダと低圧アキュムレータとを連通する通路には、両者の連通を許容する状態と遮断する状態とに切り替え可能なばね切替バルブが設けられている。従って、ばね切替バルブの開閉によってホイールレートを切り替えることができる。尚、ホイールレートとは、ホイール位置におけるばね定数のことであり、車輪の接地荷重の変化とその車輪における車体とホイールセンターとの上下距離の変化(ホイールトラベル)の比、すなわち、単位ホイールトラベルを生じさせるのに必要なその車輪の接地荷重変化量を表す。
このサスペンションシステムでは、通常走行時においては、油圧シリンダに高圧アキュムレータと低圧アキュムレータとが連通されて(ばね切替バルブ:開)ホイールレートが小(ソフト)に設定される。また、急旋回時および急加減速時においては、油圧シリンダと低圧アキュムレータとの連通が遮断されて(ばね切替バルブ:閉)ホイールレートが大(ハード)に設定される。
また、このサスペンションシステムは、油圧シリンダの油圧制御によって車高を調整する機能を備えており、車高調整用の油圧制御回路を使って、ホイールレートをミディアムに設定することもできる。この場合、対となる左右輪の油圧シリンダが互いに連通させられるとともに、左右一方輪の低圧アキュムレータが油圧シリンダに連通させられる。これにより、左右2輪の油圧シリンダは、あわせて2つの高圧アキュムレータと1つの低圧アキュムレータとが連通した状態に維持される。また、対となる前後輪の油圧シリンダを互いに連通させることにより、ホイールレートをミディアムに設定することもできる。この場合、前後一方輪の低圧アキュムレータが油圧シリンダに連通させられる。これにより、前後2輪の油圧シリンダには、あわせて2つの高圧アキュムレータと1つの低圧アキュムレータとが連通した状態に維持される。
このように、左右輪間あるいは前後輪間の油圧シリンダの相互の連通状態と、油圧シリンダと低圧アキュムレータとの連通状態とを切り替えることにより、ホイールレートをハード、ミディアム、および、ソフトに切り替えることができる。
特開2008−168861号公報
一般に、左右輪のホイールレートは、ほぼ等しいため、左右輪間において油圧シリンダを互いに連通しても、各輪の最小ホイールレートよりも低下しない。つまり、左右輪のホイールレートは、各油圧シリンダに設けられた1つの高圧アキュムレータと1つの低圧アキュムレータとによって決まるホイールレートよりも小さくすることはできない。また、前後輪間において油圧シリンダを互いに連通させると、前後輪のホイールレートは、前輪のホイールレートと後輪のホイールレートとの中間の値となる。このため、例えば、前輪のホイールレートが後輪のホイールレートよりも小さく設定されている場合には、上記のように連通しても、前輪のホイールレートを低下させることができない。
オフロードを走破するためには、ロール剛性を低くし、各輪のホイールアーティキュレーション(ストローク変位量)を大きくして、常に、車輪が路面と接地することが重要である。しかしながら、上記のサスペンションシステムでは、ホイールレートを低減できる範囲が狭い。このため、上記のサスペンションシステムを備えた車両においては、オフロード走破性に関して改良の余地がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、オフロード走破性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
車両の左右前後輪のそれぞれにおいて車輪保持部材と車体との間に設けられ、作動油を収容して前記車輪保持部材と前記車体との間の距離変化に合わせて伸縮する油圧シリンダ(20)と、
前記左右前後輪の各油圧シリンダに対応して設けられ、第1ガス室と、前記油圧シリンダに連通する第1油室とを区画して備え、前記油圧シリンダの油圧に応じて前記第1油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する第1ガスばね(31)と、
前記各油圧シリンダに対応して設けられ、第2ガス室と、前記油圧シリンダに連通する第2油室とを区画して備え、前記油圧シリンダの油圧に応じて前記第2油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する第2ガスばね(32)と、
前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記油圧シリンダと前記第2ガスばねとの連通を許容する状態と遮断する状態とに切り替え可能なばね切替バルブ(62)と、
前記ばね切替バルブを制御してホイールレートを切り替えるホイールレート切替手段(100,S34)と
を備えたサスペンションシステムにおいて、
悪路走行時に、左右前輪および左右後輪の何れか一方をロール剛性低減対象輪、何れか他方を非ロール剛性低減対象輪として、前記ロール剛性低減対象輪における前記ばね切替バルブを開弁した状態で前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における前記ばね切替バルブを閉弁することによりその車輪における前記油圧シリンダから遮断された前記第2ガスばねを、前記ロール剛性低減対象輪における左右の油圧シリンダに連通させるロール剛性低減手段(100,S37,S40)を備えたことにある。
本発明においては、車両の左右前後輪のそれぞれにおいて車輪保持部材と車体との間に油圧シリンダが設けられている。この油圧シリンダは、作動油を収容して車輪保持部材と車体との間の距離変化に合わせて伸縮する。
各油圧シリンダには、第1ガスばねと第2ガスばねとが設けられる。第1ガスばねは、第1ガス室と、油圧シリンダに連通する第1油室とを区画して備え、油圧シリンダの油圧に応じて第1油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する。第2ガスばねは、第2ガス室と、油圧シリンダに連通する第2油室とを区画して備え、油圧シリンダの油圧に応じて第2油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する。
この第2ガスばねについては、ばね切替バルブによって、油圧シリンダとの連通を許容する状態と遮断する状態とに切り替えられる。従って、ばね切替バルブが開弁されることによって、油圧シリンダは、第1ガスばねと第2ガスばねとの両方に連通した状態、つまり、ホイールレートが小さく設定された状態(ソフト)となる。また、ばね切替バルブが閉弁されることによって、油圧シリンダは、第1ガスばねと第2ガスばねとのうち、第1ガスばねにみに連通した状態、つまり、ホイールレートが高く設定された状態(ハード)となる。
各車輪のホイールレートは、ホイールレート切替手段によって切り替えられる。従って、例えば、車両の走行状態に応じて、適切なホイールレートを選択することができる。
サスペンションシステムは、ロール剛性低減手段を備えている。このロール剛性低減手段は、悪路走行時に、左右前輪および左右後輪の何れか一方をロール剛性低減対象輪、何れか他方を非ロール剛性低減対象輪として、ロール剛性低減対象輪におけるばね切替バルブを開弁した状態でロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪におけるばね切替バルブを閉弁することによりその車輪における油圧シリンダから遮断された第2ガスばねを、ロール剛性低減対象輪における左右の油圧シリンダに連通させる。
従って、悪路走行時には、ロール剛性低減対象輪における左右一方輪の縮み方向に動作した油圧シリンダの作動油を、左右他方輪の油圧シリンダに移動させることができる。これにより、ロール剛性低減対象輪においては、左右一方輪の油圧シリンダが路面から受ける縮み動作として作用する力を、左右他方輪の油圧シリンダの伸び動作に作用する力として働かせることができる。従って、ロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションが増加して、左右他方輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
また、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダは、ロール剛性低減対象輪の第1ガスばね、および、第2ガスばねに加えて、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねが連通される。この場合、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダと非ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダとは、連通されない。このため、非ロール剛性低減対象輪の第2ガスばねを、ロール剛性低減対象輪の油圧系ばねとして専用使用することができる。
従って、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに連通されるガスばねが増えることで、ロール剛性低減対象輪のホイールレートが小さくなる。つまり、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに連通されるガスばねの油圧吸収容量を、各輪ごとに備えているガスばねの油圧吸収容量よりも多くして、ホイールレートを更に低下させることができる。これにより、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を更に低下させることができロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションを増加させることができる。この結果、ロール剛性低減対象輪の接地性を更に向上させることができる。
これらの結果、本発明によれば、オフロードの走破性を向上させることができる。また、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を低下させる際に、非ロール剛性低減対象輪の第2ガスばねを有効利用するため、特別なガスばねを新たに設ける必要はない。
尚、悪路走行時とは、例えば、対となる左車輪と右車輪とにおける車高差の大きさが閾値を超えていると判断される場合など、自車両が走行する路面の状態の悪さを表す指標値が閾値を超えていると判断される状況を意味する。この場合、例えば、対となる左車輪と右車輪とにおける車高差の大きさが閾値を超えている側(前輪側あるいは後輪側)の左右輪がロール剛性低減対象輪とされるとよい。
本発明の一側面の特徴は、
前記各油圧シリンダに対して作動油の供給および排出を行うための作動油給排装置(70)と、
前記作動油給排装置に接続され作動油の流れる流路となる給排元通路(54)、および、前記給排元通路の開閉を行う元バルブ(64)を有する給排油圧制御回路(54,64)と、
前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記油圧シリンダのそれぞれと前記給排元通路とを連通させる作動油の流路である車高調整用通路(51)、および、前記車高調整用通路の開閉を行う車高調整用バルブ(61)を有する車高調整用油圧制御回路(51,61)と、
前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブをバイパスして、前記第2ガスばねのそれぞれと前記給排元通路とを連通させる作動油の流路であるバイパス通路(53)、および、前記バイパス通路の開閉を行うバイパスバルブ(63)を有する第2ガスばね用油圧制御回路(53,63)と、
前記ばね切替バルブおよび前記バイパスバルブを閉弁状態にし、前記元バルブおよび前記車高調整用バルブを開弁状態にして、前記油圧シリンダと前記作動油給排装置とを連通させて車高を調整する車高調整制御手段(100,S11,S21)と
を備え、
前記ロール剛性低減手段は、
前記元バルブを閉弁した状態で、前記ロール剛性低減対象輪における、前記ばね切替バルブと、前記バイパスバルブおよび前記車高調整用バルブの少なくとも一方とを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させるように構成されたことにある。
本発明の一側面においては、左右前後輪における車高を調整する機能を有しており、この車高調整を行うための油圧制御回路を利用して、ロール剛性低減対象輪における左右の油圧シリンダが互いに連通させられる。また、ロール剛性低減対象輪における左右の油圧シリンダに、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における第2ガスばねが連通させられる。
油圧シリンダに収容される作動油の圧力を調整することによって、その油圧シリンダの設けられている車輪位置の車高を調整することができる。各油圧シリンダにおいては、作動油給排装置および給排油圧制御回路によって作動油の供給および排出が行なわれ、これにより車高が調整される。作動油給排装置は、例えば、作動油を油圧シリンダに供給するための高圧源(例えば、ポンプ)、および、作動油を油圧シリンダから排出するための低圧源(例えば、リザーバタンク)を備えている。給排油圧制御回路は、作動油給排装置に接続され作動油の流れる流路となる給排元通路、および、給排元通路の開閉を行う元バルブを有している。
サスペンションシステムは、各油圧シリンダに対応して設けられる、車高調整用油圧制御回路、および、第2ガスばね用油圧制御回路を備えている。車高調整用油圧制御回路は、油圧シリンダのそれぞれと給排元通路とを連通させる作動油の流路である車高調整用通路、および、車高調整用通路の開閉を行う車高調整用バルブを有する。従って、元バルブ、および、車高調整対象輪の車高調整用バルブを開弁状態にすることで、車高調整対象輪の油圧シリンダの油圧を調整して車高を調整することができる。
第2ガスばね用油圧制御回路は、ばね切替バルブおよび車高調整用バルブをバイパスして、第2ガスばねのそれぞれと給排元通路とを連通させる作動油の流路であるバイパス通路、および、バイパス通路の開閉を行うバイパスバルブを有する。従って、元バルブおよび任意のバイパスバルブを開弁状態にすることで、任意の第2ガスばねの油圧を独立して調整することができる。
車高調整制御手段は、ばね切替バルブおよびバイパスバルブを閉弁状態にし、元バルブおよび車高調整用バルブを開弁状態にして、油圧シリンダと作動油給排装置とを連通させて車高を調整する。従って、第2ガスばねへの作動油の給排を伴わずに油圧シリンダの油圧を調整できるため、車高調整に必要な作動油の量が少なくて済み、車高調整時間を短縮することができる。
ロール剛性低減手段は、悪路走行時に、元バルブを閉弁した状態で、ロール剛性低減対象輪における、ばね切替バルブと、バイパスバルブおよび車高調整用バルブの少なくとも一方とを開弁状態にして、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、ばね切替バルブおよび車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、バイパスバルブを開弁状態にして、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させる。
従って、悪路走行時には、車高調整用の油圧制御回路を利用して、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させることにより、ロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションを増加させて、左右他方輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
また、車高調整用の油圧制御回路を利用して、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダに、非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させることにより、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに連通されるガスばねを増やすことができる。これにより、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を更に低下させることができロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションを増加させることができる。この結果、ロール剛性低減対象輪の接地性を更に向上させることができる。
また、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダに非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させる場合、その非ロール剛性低減対象輪のばね切替バルブが閉弁状態にされているため、非ロール剛性低減対象輪のバイパスバルブの開弁動作に伴う非ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダの油圧変動を招かない。従って、非ロール剛性低減対象輪の車高を変化させないようにすることができる。これにより、車体が前後に傾かないようにすることができる。
これらの結果、本発明によれば、オフロードの走破性を向上させることができる。
本発明の一側面の特徴は、
対となる左車輪と右車輪とにおける車高差の大きさ(ΔLF,ΔLR)を検出する車高差検出手段(S31)を備え、
前記ロール剛性低減手段は、
前記車高差の大きさが第1閾値(ΔL1)を超えた場合、前記車高差の大きさが第1閾値を超えた左右輪をロール剛性低減対象輪として、前記ロール剛性低減対象輪における、前記ばね切替バルブと、前記バイパスバルブおよび前記車高調整用バルブの少なくとも一方とを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通し(S36,S39)、
前記車高差の大きさが前記第1閾値よりも大きな第2閾値(ΔL2)を超えた場合、更に、前記ロール剛性低減対象輪に対して前後反対側となる非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させる(S37,S40)ように構成されたことにある。
本発明の一側面においては、対となる左車輪と右車輪とにおける車高差の大きさが第1閾値を超えた場合、その車高差の大きさが第1閾値を超えた左右輪がロール剛性低減対象輪とされる。そして、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダが互いに連通される。これにより、ロール剛性低減対象輪のロール剛性が低下して、ホイールアーティキュレーションが増加し、左右他方輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
車高差の大きさが増加して第2閾値を超えた場合、更に、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねが連通される。従って、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに連通されるガスばねが増えることで、ロール剛性低減対象輪のホイールレートが更に小さくなる。これにより、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を更に低下させることができロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションを更に増加させることができる。
このように本発明の一側面によれば、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を路面状況に応じて低下させることができる。この結果、オフロードの走破性を向上させることができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記車高調整制御手段による車高調整が完了したときに、前記車高調整の行われた車輪に対応する油圧シリンダの油圧を検出して記憶する油圧記憶手段(S14,S23)と、
前記車高調整が完了した後、前記元バルブを開弁状態、前記車高調整の行われた車輪に対応する前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして前記第2ガスばねと前記作動油給排装置とを連通させて、前記第2ガスばねの油圧が前記油圧記憶手段に記憶された油圧と等しくなるように、前記第2ガスばねの油圧を調整する第2ガスばね油圧調整手段(S15〜S17,S24〜S26)とを備えたことにある。
本発明の一側面によれば、油圧記憶手段が、車高調整制御手段による車高調整が完了したときに、車高調整の行われた車輪に対応する油圧シリンダの油圧を検出して記憶する。そして、第2ガスばね油圧調整手段が、車高調整が完了した後、元バルブを開弁状態、車高調整の行われた車輪に対応するばね切替バルブおよび車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、バイパスバルブを開弁状態にして第2ガスばねと作動油給排装置とを連通させて、第2ガスばねの油圧が油圧記憶手段に記憶された油圧と等しくなるように、第2ガスばねの油圧を調整する。従って、その後、ホイールレートを小さくするために、ばね切替バルブが開弁されて油圧シリンダと第2ガスばねとが連通しても、油圧シリンダの油圧変動を招かないため、その車輪の車高を変化させないようにすることができる。
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
本実施形態に係るサスペンションシステムの概略を示す全体構成図である。 車高上昇制御ルーチンを表すフローチャートである。 車高下降制御ルーチンを表すフローチャートである。 ホイールレート切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 油圧シリンダと低ガスばねとの連通状態/遮断状態を表す説明図である。 左右前輪の油圧シリンダの連通状態を表す説明図である。 左右前輪の油圧シリンダと左右後輪の低ガスばねとの連通状態を表す説明図である。 左右後輪の油圧シリンダの連通状態を表す説明図である。 左右後輪の油圧シリンダと左右前輪の低ガスばねとの連通状態を表す説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態のサスペンションシステム1の概略を示す全体構成図である。
サスペンションシステム1は、左右前後輪WFL,WFR,WRL,WRRの各々と車体とを離接可能に連結するサスペンション装置10FL,10FR,10RL,10RRと、車高を調整する際にサスペンション装置10FL,10FR,10RL,10RRに対して作動油の供給および排出を行うための作動油給排装置70と、サスペンション装置10FL,10FR,10RL,10RRと作動油給排装置70との間に設けられる油圧制御回路50と、システム全体の作動を制御する電子制御ユニット100(ECU100呼ぶ)とを備える。
以下、符号末尾に付した記号に関して、FLは左前輪に対応して設けられる部材であること、FRは右前輪に対応して設けられる部材であること、RLは左後輪に対応して設けられる部材であること、RRは右後輪に対応して設けられる部材であることを表すが、明細書中において、対応する車輪を特定する必要がない場合には、末尾の記号を省略する。
サスペンション装置10は、左右前後輪Wのそれぞれを保持する車輪保持部材11(例えば、ロアアーム)、および、各車輪保持部材11と車体との間に設けられる油圧シリンダ20を備えている。尚、図示しないが、各車輪保持部材11と車体との間には、油圧シリンダ20と並列にサスペンションスプリング(コイルスプリング)が設けられている。油圧シリンダ20は、ショックアブソーバとして機能し、車輪保持部材11と車体との間の距離変化に合わせて伸縮する。
各油圧シリンダ20は、互いに構造が同じであって、それぞれ、ハウジング21と、ハウジング21の内部にハウジング21に対して相対移動可能に嵌合されたピストン22と、ピストン22からハウジング21の外部まで延びたピストンロッド23とを備えている。ハウジング21は、車輪保持部材11に連結され、ピストンロッド23は、車体に連結されている。ハウジング21は、ピストン22によって2つの油室24a,24bに仕切られている。ピストン22には、油室24a,24bを連通させる連通路25が形成され、連通路25には絞り(図示略)が形成されている。この絞りによって、ピストン22のハウジング21に対する相対移動速度に応じた減衰力が発生する。
各油圧シリンダ20の油室24aには、それぞれ、作動油の流れる通路である個別給排通路51が接続されている。油圧シリンダ20は、個別給排通路51から供給される作動油の圧力によって車輪保持部材11と車体とを離間させる方向の力を発生させる。従って、油圧シリンダ20は、個別給排通路51から供給される作動油の圧力が高いほど、車輪保持部材11と車体との距離を大きくして車高を上昇させる。
各個別給排通路51には、油圧シリンダ20に近い側から順に、主アキュムレータ31およびレベリングバルブ61が接続されている。主アキュムレータ31は、サスペンションスプリング(コイルスプリング)とは別に設けられた油圧系のガスばねとして機能する。
個別給排通路51は、本発明の車高調整用通路に相当する。主アキュムレータ31は、本発明の第1ガスばねに相当する。レベリングバルブ61は、本発明の車高調整用バルブに相当する。従って、個別給排通路51とレベリングバルブ61とからなる構成が、本発明の車高調整用油圧制御回路に相当する。
主アキュムレータ31は、ハウジング31aと、そのハウジング31a内を2つの容量変化室に仕切る仕切り部材31bとを備え、仕切り部材31bによって仕切られた一方の容量変化室である油室31cに個別給排通路51が連通し、他方の容量変化室であるガス室31dに弾性体であるガス(例えば、窒素ガス)が充填されて構成されている。主アキュムレータ31は、油室31cの容積の増加に起因してガス室31dの容積が減少する。従って、主アキュムレータ31は、油圧シリンダ20の油圧に応じて油室31cに収容される作動油の量が変化して、油圧シリンダ20の伸縮動作に弾性力を発生させる油圧系のガスばねとして機能する。主アキュムレータ31の油室31cは、常時、油圧シリンダ20の油室24aに連通している。
レベリングバルブ61は、車高調整時に作動して、個別給排通路51を開閉する常閉式の電磁開閉弁である。
各個別給排通路51には、レベリングバルブ61と油圧シリンダ20との間となる位置において、個別レート切替通路52が分岐して接続される。個別レート切替通路52には、個別給排通路51との接続位置に近い側から順に、ばね切替バルブ62および副アキュムレータ32が接続されている。
副アキュムレータ32は、本発明の第2ガスばねに相当する。
副アキュムレータ32は、ハウジング32aと、そのハウジング32a内を2つの容量変化室に仕切る仕切り部材32bとを備え、仕切り部材32bによって仕切られた一方の容量変化室である油室32cに個別レート切替通路52が連通し、他方の容量変化室であるガス室32dに弾性体であるガス(例えば、窒素ガス)が充填されて構成されている。副アキュムレータ32は、油室32cの容積の増加に起因してガス室32dの容積が減少する。従って、副アキュムレータ32は、油圧シリンダ20の油圧に応じて油室32cに収容される作動油の量が変化して、油圧シリンダ20の伸縮動作に弾性力を発生させる油圧系のガスばねとして機能する。
副アキュムレータ32は、主アキュムレータ31よりもばね定数が小さい。主アキュムレータ31および副アキュムレータ32は、ベローズ式、ブラダ式、および、ピストン式など任意の形式のものを採用することができる。本実施形態では、主アキュムレータ31には、高圧縮圧力時の耐ガス透過性に優れた金属ベローズ式アキュムレータが採用される。また、副アキュムレータ32には、比較的大きな容量を確保でき耐ガス透過性に優れた樹脂膜入りブラダ式アキュムレータが採用される。
ばね切替バルブ62は、ホイールレートの切り替え時に作動する常開式の電磁開閉弁である。ばね切替バルブ62が開弁している状態においては、油圧シリンダ20に対して主アキュムレータ31と副アキュムレータ32とが並列に接続され、ばね切替バルブ62が閉弁している状態においては、油圧シリンダ20と副アキュムレータ32との連通が遮断される(主アキュムレータ31と副アキュムレータ32との連通が遮断されると表現することもできる)。以下、主アキュムレータ31を高ガスばね31と呼び、副アキュムレータ32を低ガスばね32と呼ぶ。
このように、サスペンション装置10は、車輪保持部材11と、油圧シリンダ20と、油圧シリンダ20に並列に接続される高ガスばね61および低ガスばね62から構成されている。
各個別給排通路51は、それぞれ、共通給排通路54に接続される。共通給排通路54は、作動油給排装置70に接続されており、作動油給排装置70から作動油を各個別給排通路51に供給する通路でもあり、各個別給排通路51から作動油を作動油給排装置70に戻す通路でもある。
共通給排通路54には、常閉式の電磁開閉弁である元バルブ64が設けられている。従って、元バルブ64が開弁されている状態においてのみ、各個別給排通路51と作動油給排装置70とが連通し、元バルブ64が閉弁されている状態においては、各個別給排通路51と作動油給排装置70との連通が遮断される。
尚、図1においては、共通給排通路54は、元バルブ64の下流側で、左右前輪の個別給排通路51FL,51FRに連通される通路と、左右後輪の個別給排通路51RL,51RRに連通される通路とに分岐しているが、必ずしもこのように分岐させる必要はない。例えば、各個別給排通路51FL,51FR,51RL,51RRが直接、4輪共通の共通給排通路54に連通されているなど、作動油給排装置70から各個別給排通路51までの作動油の通路(つまり共通給排通路54)は任意に構成できるものである。
共通給排通路54は、本発明の給排元通路に相当する。この共通給排通路54および元バルブ64からなる構成が、本発明の給排油圧制御回路に相当する。
油圧制御回路50には、レベリングバルブ61、および、ばね切替バルブ62をバイパスして、低ガスばね32を共通給排通路54に連通させる個別バイパス通路53が設けられている。各個別バイパス通路53には、それぞれ、バイパスバルブ63が設けられている。このバイパスバルブ63は、常閉式の電磁開閉弁である。従って、バイパスバルブ63が開弁されている状態においては、レベリングバルブ61、および、ばね切替バルブ62の状態に関係なく、低ガスばね32が共通給排通路54に連通する。この個別バイパス通路53およびバイパスバルブ63からなる構成が、本発明の第2ガスばね用油圧制御回路に相当する。
作動油給排装置70は、高圧源としてのポンプ装置71と、低圧源としてのリザーバタンク72とを備えている。ポンプ装置71は、ポンプ71a、および、ポンプ71aを駆動するポンプモータ71bを備えている。ポンプ装置71は、リザーバタンク72の作動油をくみ上げて共通給排通路54に供給する。作動油給排装置70は、ポンプ装置71の下流側となる共通給排通路54であって、元バルブ64よりも上流側となる位置にチェックバルブ73(逆止弁)とリターンバルブ74とを並列に備えている。
リターンバルブ74は、ポンプ装置71から元バルブ64への作動油の供給と、元バルブ64からリザーバタンク72への作動油の排出とを切り替えるバルブである。リターンバルブ74は、通常、スプリングの力により元バルブ64とリザーバタンク72との間の通路が開いた状態となっており、ポンプ装置71が駆動されると、その吐出圧と共通給排通路54の油圧との差圧によって弁体が押されて元バルブ64とリザーバタンク72との間の通路を閉じる。これにより、チェックバルブ73が開弁してポンプ装置71から吐出された作動油が、開弁された元バルブ64に流れる。
また、共通給排通路54には、元バルブ64の下流側の油圧を検出するための圧力センサ90が設けられている。
このように、油圧制御回路50は、共通給排通路54と、元バルブ64と、個別給排通路51と、レベリングバルブ61と、個別レート切替通路52と、ばね切替バルブ62と、個別バイパス通路53と、バイパスバルブ63とから構成されている。
ECU100は、マイクロコンピュータおよび駆動回路(モータ駆動回路、および、電磁弁駆動回路)を主要部として備えている。本明細書において、マイクロコンピュータは、CPUとROM及びRAM等の記憶装置を含み、CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム)を実行することにより各種機能を実現するようになっている。
ECU100には、油圧制御回路50に設けられた各種の電磁弁(レベリングバルブ61、ばね切替バルブ62、バイパスバルブ63、および、元バルブ64)と、作動油給排装置70に設けられたポンプモータ71bと、圧力センサ90とが接続されている。更に、ECU100には、車両運動状態を検出する運動検出センサ110と、ドライバーの操作を検出する操作検出センサ120とが接続されている。
運動検出センサ110としては、例えば、車速を検出する車速センサ、前後左右輪位置ごとに車高を検出する車高センサ、車体の上下方向の加速度を検出する上下加速度センサ、車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、および、車体の前後左右方向の加速度を検出する水平加速度センサなどである。車高センサは、例えば、各車輪Wを保持する車輪保持部材11と、その車輪位置における車体との間の距離を車高として検出する。
操作検出センサ120としては、ブレーキペダルの踏み込みストロークを検出するストロークセンサ、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ、および、トランスファのレンジ状態を検出するトランスファセンサなどである。尚、ECU100は、運動検出センサ110および操作検出センサ120を直接的に接続している必要はなく、それらのセンサを接続している他の車載ECU(例えば、エンジンECU、ブレーキECU、および、ステアリングECUなど)から検出信号を入力してもよい。また、ECU100は、操作検出センサ120として車高選択スイッチと、車高調整オフスイッチとを接続している。
車高選択スイッチは、ドライバーの操作によって、目標車高を、例えば、ノーマル車高、ロー車高、ハイ車高など、複数通りに選択するスイッチである。車高調整オフスイッチは、ドライバーの操作によって、車高制御を禁止するスイッチである。
ECU100は、運動検出センサ110および操作検出センサ120によって検出された検出信号に基づいて、車高制御、および、ホイールレート切替制御を実施する。
ECU100は、車高選択スイッチによって選択された車高と、運動検出センサ110および操作検出センサ120によって検出された信号に基づいて、作動油給排装置70および各種電磁弁61,62,63,64を制御することにより、前後左右輪Wそれぞれの油圧シリンダ20の作動油の供給・排出・保持を切り替えて車高を調整する。
例えば、ECU100は、乗員数および積載量などの荷重条件に関わらず、常にドライバーの選択した車高を維持するオートレベリング制御を実施する。また、ECU100は、車速に応じて最適な目標車高を設定する機能を有している。例えば、ECU100は、ドライバーのスイッチ操作によってロー車高、ハイ車高が選択されている場合には、車速が予め設定された閾値よりも増加すると、ドライバーの選択車高を解除して、目標車高をノーマル車高に変更する。また、ECU100は、高速走行時には、ドライバーの選択車高を解除して、目標車高を予め設定された高速走行用ロー車高に変更する。また、ECU100は、トランスファセンサによって検出されるトランスファの設定がL4レンジ(オフロード走行用レンジ)である場合には、車速が予め設定された車速以上になると、目標車高をハイ車高に切り替える。
ECU100は、車高センサによって検出された車高(実車高)が目標車高と一致するように作動油給排装置70および各種電磁弁61,62,63,64を制御する。
ECU100は、車高を変更する必要が生じた場合、以下のようにして車高を調整する。まず、車高を上昇させるときの制御について説明する。ここでは、1輪についての車高制御について説明する。図2は、ECU100の実施する車高上昇制御ルーチンを表す。ECU100は、車高上昇要求が発生すると、車高上昇制御ルーチンを開始する。
車高上昇制御ルーチンが開始されると、ECU100は、ステップS11において、バイパスバルブ63を閉弁状態に維持したまま、元バルブ64およびレベリングバルブ61を閉弁状態から開弁状態に切り替えるとともに、ばね切替バルブ62を開弁状態から閉弁状態に切り替える。
続いて、ECU100は、ステップS12において、ポンプ装置71を起動させる。これにより、リザーバタンク72に溜まっている作動油が油圧制御回路50を介して、油圧シリンダ20および高ガスばね31に供給される。これにより、当該車輪Wの車高が上昇する。この場合、低ガスばね32には作動油が供給されないため、少ない油量で早く車高を上昇させることができる。
ECU100は、ステップS13において、車高センサによって検出された車高Lx(以下、実車高Lxと呼ぶ)が目標車高L0に達するまで待機し、実車高Lxが目標車高L0に達すると(S13:Yes)、ステップS14において、その時点における圧力センサ90の検出値を車高調整完了圧力P0として記憶する。この車高調整完了圧力P0は、車高調整対象輪の油圧シリンダ20および高ガスばね31の油圧と等しい。
続いて、ECU100は、ステップS15において、元バルブ64、および、ばね切替バルブ62の開閉状態を維持したまま、レベリングバルブ61を開弁状態から閉弁状態に切り替えるとともに、バイパスバルブ63を閉弁状態から開弁状態に切り替える。これにより、油圧シリンダ20および高ガスばね31の油圧が保持された状態で、リザーバタンク72に溜まっている作動油が、元バルブ64およびバイパスバルブ63を介して、低ガスばね32に供給される。
続いて、ECU100は、ステップS16において、圧力センサ90の検出値Px(実油圧Pxと呼ぶ)が車高調整完了圧力P0に達するまで待機する。つまり、低ガスばね32の油圧が、当該車輪Wの油圧シリンダ20および高ガスばね31の油圧と等しくなるまで待機する。
ECU100は、実油圧Pxが車高調整完了圧力P0に達すると(S16:Yes)、ステップS17において、元バルブ64、および、レベリングバルブ61の開閉状態を維持したまま、バイパスバルブ63を開弁状態から閉弁状態に切り替えるとともに、ばね切替バルブ62を閉弁状態から開弁状態に切り替える。これにより、油圧シリンダ20、高ガスばね31、および、低ガスばね32は、互いに連通状態になる。
続いて、ECU100は、ステップS18において、ポンプ装置71の作動を停止させる。これにより、共通給排通路54は、ほぼ大気圧にまで低下する。続いて、ECU100は、ステップS19において、元バルブ64を開弁状態から閉弁状態に切り替えて本ルーチンを終了する。
この車高上昇制御ルーチンによれば、車高を上昇させるときには、低ガスばね32に作動油が供給されず、車高が目標車高にまで上昇した後に低ガスばね32に作動油が供給されるため、車高を上昇させるために必要な油量を最小にすることができる。また、車高を早く目標車高にまで上昇させることができる。また、車高が目標車高にまで上昇した後に、低ガスばね32と高ガスばね31とが同圧となるように低ガスばね32に作動油が供給されるため、ばね切替バルブ62の開弁動作による車高変動を防止することができる。
尚、4輪同時に車高を上昇させる場合には、ECU100は、4輪同時にステップS11の処理を開始し(元バルブ64の開弁動作については共通)、その後、各輪Wごとに、実車高Lxが目標車高L0に到達したときに、車高調整完了圧力P0を記憶して、レベリングバルブ61を閉弁する。そして、4輪全てについて実車高Lxが目標車高L0に到達した後に、1輪ずつ、バイパスバルブ63を開弁して、実油圧Pxが車高調整完了圧力P0に到達するまで、低ガスばね32に作動油を供給すればよい。
次に、車高を下降させるときの制御について説明する。ここでは、1輪についての車高制御について説明する。図3は、ECU100の実施する車高下降制御ルーチンを表す。ECU100は、車高下降要求が発生すると、車高下降制御ルーチンを開始する。
車高下降制御ルーチンが開始されると、ECU100は、ステップS21において、ポンプ装置71の作動を停止した状態で、バイパスバルブ63を閉弁状態に維持したまま、元バルブ64およびレベリングバルブ61を閉弁状態から開弁状態に切り替えるとともに、ばね切替バルブ62を開弁状態から閉弁状態に切り替える。
これにより、油圧シリンダ20および高ガスばね31の作動油が、油圧制御回路50を介してリザーバタンク72に排出される。従って、油圧シリンダ20が収縮して、当該車輪Wの車高が低下する。続いて、ECU100は、ステップS22において、車高センサによって検出された実車高Lxが目標車高L0に低下するまで待機し、実車高Lxが目標車高L0にまで低下すると(S22:Yes)、ステップS23において、その時点における圧力センサ90の検出値を車高調整完了圧力P0として記憶する。この車高調整完了圧力P0は、車高調整対象輪の油圧シリンダ20および高ガスばね31の油圧と等しい。
続いて、ECU100は、ステップS24において、元バルブ64を開弁状態、ばね切替バルブ62を閉弁状態に維持したまま、レベリングバルブ61を開弁状態から閉弁状態に切り替えるとともに、バイパスバルブ63を閉弁状態から開弁状態に切り替える。これにより低ガスばね32の油圧が低下していく。ECU100は、ステップS25において、圧力センサ90によって検出される実油圧PxがステップS23で記憶した車高調整完了圧力P0に低下するまで待機する。つまり、低ガスばね32の油圧が、当該車輪Wの油圧シリンダ20および高ガスばね31の油圧と等しくなるまで待機する。
ECU100は、実油圧Pxが車高調整完了圧力P0にまで低下すると(S25:Yes)、ステップS26において、レベリングバルブ61を閉弁状態に維持したまま、バイパスバルブ63および元バルブ64を開弁状態から閉弁状態に切り替えるとともに、ばね切替バルブ62を閉弁状態から開弁状態に切り替えて本ルーチンを終了する。これにより、油圧シリンダ20、高ガスばね31、および、低ガスばね32は、互いに連通状態になる。
この車高下降制御ルーチンによれば、低ガスばね32との連通を遮断した状態で、油圧シリンダ20および高ガスばね31から作動油を排出して車高を目標車高にまで低下させるため、車高を早く目標車高にまで低下させることができる。また、車高が目標車高にまで低下した後に、低ガスばね32と高ガスばね31とが同圧となるように低ガスばね32の油圧を調整するため、ばね切替バルブ62の開弁動作による車高変動を防止することができる。
尚、4輪同時に車高を低下させる場合には、ECU100は、4輪同時にステップS21の処理を開始し、その後、各輪Wごとに、実車高Lxが目標車高L0に到達したときに、車高調整完了圧力P0を記憶して、レベリングバルブ61を閉弁する。そして、4輪全てについて実車高Lxが目標車高L0に到達した後に、1輪ずつ、バイパスバルブ63を開弁して、実油圧Pxが車高調整完了圧力P0に到達するまで、低ガスばね32の油圧を低下させればよい。
このように、ECU100は、油圧によって車高を調整した場合には、常に、低ガスばね32の油圧を、車高調整時の油圧シリンダ20の油圧(=高ガスばね31の油圧)と等しくなるように調整することによって、ばね切替バルブ62の開弁動作による車高変動を防止する。
次に、ECU100の実施するホイールレート切替制御について説明する。本実施形態のサスペンションシステム1においては、各車輪Wごとに、当該車輪位置における低ガスばね32と油圧シリンダ20との連通および遮断を切り替えることにより、当該車輪Wのホイールレートを切り替えることができる。つまり、ばね切替バルブ62の開閉制御によって、油圧シリンダ20と低ガスばね32との連通状態/遮断状態(高ガスばね31と低ガスばね32との連通状態/遮断状態と表現することもできる)を切り替えることにより、ホイールレートを小(ソフト)/大(ハード)に切り替えることができる。
例えば、ECU100は、基本的には、4輪Wのばね切替バルブ62を開弁状態に維持することにより、ホイールレートを小(ソフト)に設定して乗り心地を確保する。また、ECU100は、運動検出センサ110および操作検出センサ120によって、車両旋回時のロール運動、あるいは、車両制動時のピッチ運動などの車体の姿勢変化が検出(あるいは予測)されたときに、姿勢変化状況に応じた車輪W(例えば、左右前輪)のばね切替バルブ62を閉弁することにより、当該車輪Wの油圧シリンダ20から低ガスばね32を切り離してホイールレートを増加させる(ハード)。これにより、車体のロール運動およびピッチ運動(車体の姿勢変化)を抑制することができる。
こうした、ホイールレートの切り替えは、各車輪Wを単位として、油圧シリンダ20と低ガスばね32との連通状態/遮断状態を切り替えることによって実施されるものであり、ホイールレートの変更幅をそれより大きくすることはできない。例えば、オフロードを走破するためには、ロール剛性を低くし、各輪Wのホイールアーティキュレーションを大きくして、常に、車輪Wが路面と接地することが重要である。そのためには、ホイールレートをできるだけ小さくして、車輪Wが容易にストローク変位できるようにするとよい。
そこで、ECU100は、以下に示すように、ホイールレートの切替制御を実施する。図4は、ECU100の実施するホイールレート切替制御ルーチンを表す。ECU100は、イグニッションスイッチがオン状態にある間、ホイールレート切替制御ルーチンを所定の短い演算周期にて繰り返し実施する。尚、ホイールレート切替制御ルーチンは、上述した車高制御ルーチンを実施していないときに実施される。従って、ホイールレート切替制御ルーチンの実施時においては、元バルブ64は閉弁状態に維持されており、ポンプ装置71も作動していない。
本ルーチンが起動すると、ECU100は、ステップS31において、前輪車高左右差ΔLFと、後輪車高左右差ΔLRとを演算する。前輪車高左右差ΔLFは、左前輪WFLの車高センサによって検出された左前輪車高LFLと、右前輪WFRの車高センサによって検出された右前輪車高LFRとの差の絶対値|LFL−LFR|であり、後輪車高左右差ΔLRは、左後輪WRLの車高センサによって検出された左後輪車高LRLと、右後輪WRRの車高センサによって検出された右後輪車高LRRとの差の絶対値|LRL−LRR|である。
続いて、ECU100は、ステップS32において、前輪車高左右差ΔLFが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きいか否かについて判定する。前輪車高左右差ΔLFが第1悪路判定閾値ΔL1以下である場合(S32:No)、ECU100は、その処理をステップS33に進めて、後輪車高左右差ΔLRが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きいか否かについて判定する。この第1悪路判定閾値ΔL1は、通常の道路を走行している場合には、検出されないほど大きな値に設定されている。つまり、オフロード走行時でなければ検出されないほどの大きな値に設定されている。
後輪車高左右差ΔLRが第1悪路判定閾値ΔL1以下である場合(S33:No)、ECU100は、その処理をステップS34に進めて、街乗り走行時切替制御を実施する。この街乗り走行時切替制御では、左右前後輪Wのレベリングバルブ61およびバイパスバルブ63が閉弁状態に維持されるとともに、ばね切替バルブ62については、乗り心地を重視すべき状況においては開弁状態(ソフト)に設定され、車体の姿勢変化(ピッチおよびロール)を抑制すべき状況においては、姿勢変化の抑制に有効となる車輪Wにおいて閉弁状態(ハード)に設定される。
車両がオフロードを走行していない場合には、こうした処理が繰り返される。この状態においては、図5に示すように、前後左右輪Wの各油圧シリンダ20は、互いに連通しないため、独立して(他輪の油圧シリンダ20の伸縮による油圧変動に関係なく)路面に応じた伸縮動作をする。尚、図5および後述する図6〜9においては、太線にて作動油の流れることができる流路を示している。
ECU100は、ステップS32において「Yes」、つまり、前輪車高左右差ΔLFが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きいと判断した場合には、その処理をステップS35に進めて、前輪車高左右差ΔLFが第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きい否かについて判定する。第2悪路判定閾値ΔL2は、第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きな値に設定されている。
ECU100は、前輪車高左右差ΔLFが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きく、かつ、第2悪路判定閾値ΔL2以下であると判定した場合(S35:No)、その処理をステップS36に進める。ECU100は、このステップS36において、左右前輪WFL,WFRのレベリングバルブ61FL、61FRを開弁状態にする。この場合、左右後輪WRL,WRRのレベリングバルブ61RL、61RR(常閉式電磁弁)は、閉弁状態に維持され、左右前後輪のバイパスバルブ63FL,63FR,63RL,63RR(常閉式電磁弁)は、閉弁状態に維持され、左右前後輪のばね切替バルブ62FL,62FR,62RL,62RR(常開式電磁弁)は、開弁状態に維持される。
オフロード走行時には、ロール剛性を低下させ、ホイールアーティキュレーション(ホイールストローク量)を増加させるとよい。例えば、左右一方輪が凸路面に乗り上げた場合、その乗り上げ輪を凸路面の押し上げに合わせて車体側にスムーズに引き寄せると同時に、左右他方輪を路面側に押し下げるように車輪をストロークさせ、かつ、そのストローク変位を大きくすると車輪の接地性が向上してオフロード走破性が良好になる。
そこで、ECU100は、ステップS36において、左右前輪WFL,WFRのレベリングバルブ61FL、61FRを開弁することによって、図6に示すように、左右前輪WFL,WFの油圧シリンダ20FL,20FR(高ガスばね、低ガスばねも含む)を互いに連通させる。従って、左右一方の前輪の縮み方向に動作した油圧シリンダ20の作動油を、左右他方の前輪の油圧シリンダ20に移動させることができる。
これにより、左右一方の前輪の油圧シリンダ20が路面から受ける縮み動作として作用する力を、左右他方の前輪の油圧シリンダ20の伸び動作に作用する力として働かせることができる。従って、左右前輪WFL,WFRのホイールアーティキュレーションが増加して、左右他方の前輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
こうした処理が繰り返され、前輪車高左右差ΔLFが第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きくなると(S35:Yes)、ECU100は、その処理をステップS37に進めて、左右後輪WRL,WRRについて、バイパスバルブ63RL,63RRを開弁状態にするとともにばね切替バルブ62RL,62RRを閉弁状態にする。この場合、左右前輪WFL,WFRにおける各バルブの開閉状態については、ステップS36と同様である。
従って、図7に示すように、左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRには、それまで連通していた左右前輪WFL,WFRの2つの高ガスばね31FL,31FR、および、2つの低ガスばね32FL,32FRに加えて、左右後輪WRL,WRRの2つの低ガスばね32RL,32RRが連通される。この場合、左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRには、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRおよび高ガスばね31RL,31RRは連通されない。
従って、左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRに連通されるガスばねが増えることで、左右前輪WFL,WFRのホイールレートが小さくなる。つまり、左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRに連通されるガスばねの油圧吸収容量を、各輪ごとに備えているガスばねの油圧吸収容量よりも多くして、ホイールレートを更に低下させることができる。これにより、左右前輪WFL,WFRのロール剛性を更に低下させることができ左右前輪WFL,WFRのホイールアーティキュレーションを増加させることができる。この結果、左右前輪WFL,WFRの接地性を更に向上させることができる。
また、左右後輪WRL,WRRの低ガスばね32RL,32RRを左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRに連通させる場合、左右後輪WRL,WRRのばね切替バルブ62RL,62RRを閉弁した状態にして左右後輪WRL,WRRのバイパスバルブ63RL,63RRが開弁されるため、この開弁動作に伴う左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRの油圧変動を招かない。従って、左右後輪WRL,WRRの車高を変化させないようにすることができる。これにより、車体が前後に傾かないようにすることができる。
また、ステップS33において「Yes」と判定された場合、つまり、前輪車高左右差ΔLFが第1悪路判定閾値ΔL1以下であり、かつ、後輪車高左右差ΔLRが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きい場合、ECU100は、その処理をステップS38に進める。ECU100は、ステップS38において、後輪車高左右差ΔLRが第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きい否かについて判定する。
ECU100は、後輪車高左右差ΔLRが第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きく、かつ、第2悪路判定閾値ΔL2以下であると判定した場合(S38:No)、その処理をステップS39に進める。ECU100は、このステップS39において、左右後輪WRL,WRRのレベリングバルブ61RL、61RRを開弁状態にする。この場合、左右前輪WFL,WFRのレベリングバルブ61FL、61FR(常閉式電磁弁)は、閉弁状態に維持され、左右前後輪のバイパスバルブ63FL,63FR,63RL,63RR(常閉式電磁弁)は、閉弁状態に維持され、左右前後輪のばね切替バルブ62FL,62FR,62RL,62RR(常開式電磁弁)は、開弁状態に維持される。
これにより、図8に示すように、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RR(高ガスばね、低ガスばねも含む)が互いに連通される。従って、左右一方の後輪の縮み方向に動作した油圧シリンダ20の作動油を、左右他方の後輪の油圧シリンダ20に移動させることができる。これにより、左右一方の後輪の油圧シリンダ20が路面から受ける縮み動作として作用する力を、左右他方の後輪の油圧シリンダ20の伸び動作に作用する力として働かせることができる。従って、左右後輪WRL,WRRのホイールアーティキュレーションが増加して、左右他方の後輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
こうした処理が繰り返され、後輪車高左右差ΔLFが第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きくなると(S38:Yes)、ECU100は、その処理をステップS40に進めて、左右前輪WFL,WFRについて、バイパスバルブ63FL,63FRを開弁状態にするとともにばね切替バルブ62FL,62FRを閉弁状態にする。この場合、左右後輪WRL,WRRにおける各バルブの開閉状態については、ステップS39と同様である。
従って、図9に示すように、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRには、それまで連通していた左右後輪WRL,WRRの2つの高ガスばね31RL,31RR、および、2つの低ガスばね32RL,32RRに加えて、左右前輪WFL,WFRの2つの低ガスばね32FL,32FRが連通される。この場合、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRには、左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRおよび高ガスばね31FL,31FRは連通されない。
従って、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRに連通されるガスばねが増えることで、左右後輪WRL,WRRのホイールレートが小さくなる。つまり、左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRに連通されるガスばねの油圧吸収容量を、各輪ごとに備えているガスばねの油圧吸収容量よりも多くして、ホイールレートを更に低下させることができる。これにより、左右後輪WRL,WRRのロール剛性を更に低下させることができ左右後輪WRL,WRRのホイールアーティキュレーションを増加させることができる。この結果、左右後輪WRL,WRRの接地性を更に向上させることができる。
また、左右前輪WFL,WFRの低ガスばね32FL,32FRを左右後輪WRL,WRRの油圧シリンダ20RL,20RRに連通させる場合、左右前輪WFL,WFRのばね切替バルブ62FL,62FRを閉弁した状態にして左右前輪WFL,WFRのバイパスバルブ63FL,63FRが開弁されるため、この開弁動作に伴う左右前輪WFL,WFRの油圧シリンダ20FL,20FRの油圧変動を招かない。従って、左右前輪WFL,WFRの車高を変化させないようにすることができる。
ECU100は、こうした処理を所定の演算周期にて繰り返すことにより、車高左右差に応じたホイールレートの切り替え処理を行う。この結果、オフロードの走破性を向上させることができる。
尚、ECU100は、ホイールレートの切り替えがハンチングしないように、車高左右差ΔLF(あるいはΔLR)が、一旦、第2悪路判定閾値ΔL2を超えた場合、予め設定された復帰条件が成立するまでは、その判定結果(ΔLF>ΔL2あるいはΔLR>ΔL2)を維持してステップS37あるいはステップS40の処理を継続させるとよい。また、ECU100は、車高左右差ΔLF(あるいはΔLR)が第2悪路判定閾値ΔL2を超えない間であって、車高左右差ΔLF(あるいはΔLR)が、一旦、第1悪路判定閾値ΔL1を超えた場合、予め設定された復帰条件が成立するまでは、その判定結果(ΔLF>ΔL1あるいはΔLR>ΔL1)を維持して、ステップS36あるいはステップS39の処理を継続させるとよい。これらの復帰条件としては、例えば、車高左右差ΔLF(およびΔLR)が設定時間のあいだ、継続して、復帰閾値ΔL3(平坦路であると推定される値)以下に維持されること、などを採用することができる。
また、前後輪間で低ガスばね32を追加して連通させた場合(図7、図9に示す状態)には、その後、車高左右差がなくなって街乗り運転制御(S34)に切り替わった場合、追加されていた低ガスばね32(ステップS37において左右前輪WFL,WFRの油圧系統に連通された左右後輪WRL,WRRの低ガスばね32RL,32RR、および、ステップS40において左右後輪WRL,WRRの油圧系統に連通された左右前輪WFL,WFRの低ガスばね32FL,32FR)のばね切替バルブ62を開弁する必要が生じる。その場合、低ガスばね32の油圧と、その低ガスばね32と共通の車輪(当該車輪と呼ぶ)の油圧シリンダ20の油圧とは必ずしも同一ではないため、ばね切替バルブ62を開弁すると、その車輪位置で車高が変化する可能性がある。そこで、ECU100は、低ガスばね32の油圧を、油圧シリンダ20の油圧と同圧になるように調整した後に、ばね切替バルブ62を開弁することにより、そうした車高変化を発生させないようにするとよい。
この場合、低ガスばね32の油圧調整に先立って、当該車輪Wの油圧シリンダ20の油圧を検出する必要がある。油圧シリンダ20の油圧検出については、油圧検出対象となる油圧シリンダ20のみを共通給排通路54に連通させて圧力センサ90の検出値を読み込むようにすればよい。つまり、当該車輪以外のレベリングバルブ61およびバイパスバルブ63と、当該車輪のバイパスバルブ63およびばね切替バルブ62と、元バルブ64とを閉弁した状態で、当該車輪のレベリングバルブ61を開弁して、圧力センサ90の検出値を読み込むようにすればよい。
また、低ガスばね32の油圧調整は、車高上昇制御ルーチン(図2)のステップS15〜S19、あるいは、車高下降制御ルーチン(図3)のステップS24〜S26のように実施すればよい(この場合、圧力センサ90によって検出された圧力値を車高調整完了圧力P0とする)。これにより、ばね切替バルブ62の開弁動作に伴う車高変化を発生させないようにすることができる。
以上説明した本実施形態のサスペンションシステムによれば、個別バイパス通路53とバイパスバルブ63とを備えているため、油圧シリンダ20および高ガスばね31に対する作動油の供給/排出と、低ガスばね32に対する作動油の供給/排出とを互いに独立して行うことができる。これにより、低ガスばね32を除いた油圧系統を使って車高調整を行うことができるため、少ない油量で早く車高調整を完了させることができる。
これに伴って、作動油給排装置70における作動油の必要供給流量を少なくすることができるため、その構成を簡易にすることができる。例えば、ポンプ71aの吐出流量を少なくすることができる。また、従来装置のようにポンプの吐出流量を補うための蓄圧用アキュムレータ等を設ける必要がなくなる。これらの結果、作動油給排装置70の軽量化を図ることができる。
また、車高調整後に、低ガスばね32の油圧が油圧シリンダ20の油圧と等しくなるように調整されるため、ばね切替バルブ62を開弁してホイールレートを切り替えても車高変動を発生しないようにすることができる。
また、オフロードを走行して前後輪の一方において車高左右差が第1悪路判定閾値ΔL1よりも大きくなった場合には、その車高左右差の大きい側の左右輪(ロール剛性低減対象輪と呼ぶ)のレベリングバルブ61が開弁状態にされる。このため、ロール剛性低減対象輪における左右一方輪の油圧シリンダ20が路面から受ける縮み動作として作用する力を、ロール剛性低減対象輪における左右他方輪の油圧シリンダ20の伸び動作に作用する力として働かせることができる。従って、ロール剛性が低下して、ロール剛性低減対象輪のホイールアーティキュレーションを増加させることができ、左右他方輪を路面から浮き上がらせないようにする(接地性を向上させる)ことができる。
また、車高左右差が第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きくなった場合には、前後輪の低ガスばね32が互いに連通される。つまり、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に、ロール剛性低減対象輪とは前後反対側の左右輪(非ロール剛性低減対象輪と呼ぶ)の低ガスばね32が連通される。この場合、非ロール剛性低減対象輪の低ガスばね32は、非ロール剛性低減対象輪では使用されず、ロール剛性低減対象輪においてのみ専用的に使用される状態となる。このため、ロール剛性低減対象輪においては、1本当たりの油圧シリンダ20に連通されるガスばねの油圧吸収容量が、各輪ごとに備えているガスばねの油圧吸収容量よりも増加する。これにより、ロール剛性低減対象輪のロール剛性を更に低下させることができホイールアーティキュレーションを更に増加させることができる。この結果、ロール剛性低減対象輪の接地性を更に向上させることができる。
また、前後輪の低ガスばね32を連通させる場合には、非ロール剛性低減対象輪のばね切替バルブ62を閉弁した状態でバイパスバルブ63が開弁されるため、この開弁動作に伴う非ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダ20の油圧変動を招かない。従って、非ロール剛性低減対象輪の車高を変化させないようにすることができ、車体が前後に傾かないようにすることができる。
これらの結果、本実施系形態によれば、オフロードにおける走破性を向上させることができる。
以上、本実施形態に係るサスペンションシステムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、車両諸元により前輪WFL,WFRのロール剛性が後輪WRL,WRRのロール剛性よりも高く設定されている車両については、オフロード走行時(悪路判定された場合)においては、できるだけ前輪WFL,WFRのロール剛性を低減することが望まれる。その場合、前輪WFL,WFRのみについてロール剛性を低減させるようにホイールレート切替制御を実施するようにするとよい。例えば、図4のホイールレート切替制御ルーチンにおいて、ステップS33、ステップS38、ステップS39、および、ステップS40の処理を削除し、ステップS32において「No」と判定した場合には、その処理をステップS34に進めるようにすればよい。
また、本実施形態においては、車高左右差が第2悪路判定閾値ΔL2よりも大きくなった場合には、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に、非ロール剛性低減対象輪の2つの低ガスばね32を連通させるように構成されている。しかし、必ずしも2つの低ガスばね32を連通させる必要はなく、非ロール剛性低減対象輪のうちの左右一方輪の低ガスばね32のみをロール剛性低減対象輪の油圧系統に連通させてもよい。この場合、ロール剛性低減対象輪(左右2輪)のうち、路面凸部に乗り上げた側の車輪Wと対角となる位置の非ロール剛性低減対象輪については、油圧シリンダ20を縮ませる必要があり、その車輪Wの油圧シリンダ20と低ガスばね32との連通を遮断すべきではない。そこで、路面凸部に乗り上げた側の車輪Wと左右同じ側の非ロール剛性低減対象輪の低ガスばね32を、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に連通させるとよい。
また、他の変形例として、悪路判定レベル(車高左右差)に応じて、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に連通させる低ガスばね32の数を切り替える(1つ、または、2つ)ようにしてもよい。例えば、ECU100は、第1悪路判定閾値ΔL1より大きく、第2悪路判定閾値ΔL2よりも小さな中間悪路判定閾値ΔL12を記憶し、前輪車高左右差ΔLFが、中間悪路判定閾値ΔL12よりも大きく、かつ、第2悪路判定閾値ΔL2以下となる場合に、左右前輪WFL,WFRのレベリングバルブ61FL,61FRを開弁した状態で、後輪WRL,WRRの左右一方の切り替えバルブ62RL(あるいは62RR)を閉弁し、同輪のバイパスバルブ63RL(あるいは63RR)を開弁する。あるいは、ECU100は、後輪WRL,WRR側において、上記と同じ悪路判定条件が成立した時に、左右後輪WRL,WRRのレベリングバルブ61RL,61RRを開弁した状態で、前輪WFL,WFRの左右一方の切り替えバルブ62FL(あるいは62FR)を閉弁し、同輪のバイパスバルブ63FL(あるいは63FR)を開弁する。
つまり、ECU100は、ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダ20を互いに連通するとともに、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に、非ロール剛性低減対象輪の左右一方輪の低ガスばね32を連通させる。この場合においても、路面凸部に乗り上げた側の車輪と左右同じ側の非ロール剛性低減対象輪の低ガスばね32を、ロール剛性低減対象輪の油圧系統に連通させるとよい。
この変形例では、オフロード走行時(悪路判定された場合)のホイールレートを2段(通常走行時を含めると4段)に切り替えることができるため、より一層適切なホイールレートを設定することができる。
また、本実施形態においては、ロール剛性低減対象輪のレベリングバルブ61を開弁することによって、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダ20を互いに連通させるが、レベリングバルブ61に代えて、あるいは、レベリングバルブ61に加えて、ロール剛性低減対象輪のバイパスバルブ63を開弁するようにしてもよい。つまり、ロール剛性低減対象輪におけるばね切替バルブと、レベリングバルブ61およびバイパスバルブ63の少なくとも一方とを開弁状態して、ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダ20を互いに連通させればよい。
また、本実施形態においては、各輪Wの油圧シリンダ20に対応して設けられるガスばねの数は2つ(高ガスばね31、低ガスばね)であるが、更に、別のガスばねが設けられていてもよい。例えば、油圧回路の圧力が異常上昇した場合に圧力を逃がすためのリリーフ用ガスばねが油圧シリンダ20に常時連通されている構成であってもよい。
1…サスペンションシステム、10…サスペンション装置、11…車輪保持部材、20…油圧シリンダ、21…ハウジング、22…ピストン、31…主アキュムレータ(高ガスばね)、32…副アキュムレータ(低ガスばね)、50…油圧制御回路、51…個別給排通路、52…個別レート切替通路、53…個別バイパス通路、54…共通給排通路、61…レベリングバルブ、62…切替バルブ、63…バイパスバルブ、64…元バルブ、70…作動油給排装置、71…ポンプ装置、71a…ポンプ、71b…ポンプモータ、72…リザーバタンク、73…チェックバルブ、74…リターンバルブ、90…圧力センサ、100…電子制御ユニット(ECU)、110…運動検出センサ、120…操作検出センサ、W…車輪。

Claims (4)

  1. 車両の左右前後輪のそれぞれにおいて車輪保持部材と車体との間に設けられ、作動油を収容して前記車輪保持部材と前記車体との間の距離変化に合わせて伸縮する油圧シリンダと、
    前記左右前後輪の各油圧シリンダに対応して設けられ、第1ガス室と、前記油圧シリンダに連通する第1油室とを区画して備え、前記油圧シリンダの油圧に応じて前記第1油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する第1ガスばねと、
    前記各油圧シリンダに対応して設けられ、第2ガス室と、前記油圧シリンダに連通する第2油室とを区画して備え、前記油圧シリンダの油圧に応じて前記第2油室に収容される作動油の量が変化して油圧系のばねとして機能する第2ガスばねと、
    前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記油圧シリンダと前記第2ガスばねとの連通を許容する状態と遮断する状態とに切り替え可能なばね切替バルブと、
    前記ばね切替バルブを制御してホイールレートを切り替えるホイールレート切替手段と
    を備えたサスペンションシステムにおいて、
    悪路走行時に、左右前輪および左右後輪の何れか一方をロール剛性低減対象輪、何れか他方を非ロール剛性低減対象輪として、前記ロール剛性低減対象輪における前記ばね切替バルブを開弁した状態で前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における前記ばね切替バルブを閉弁することによりその車輪における前記油圧シリンダから遮断された前記第2ガスばねを、前記ロール剛性低減対象輪における左右の油圧シリンダに連通させるロール剛性低減手段を備えたサスペンションシステム。
  2. 請求項1記載のサスペンションシステムにおいて、
    前記各油圧シリンダに対して作動油の供給および排出を行うための作動油給排装置と、
    前記作動油給排装置に接続され作動油の流れる流路となる給排元通路、および、前記給排元通路の開閉を行う元バルブを有する給排油圧制御回路と、
    前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記油圧シリンダのそれぞれと前記給排元通路とを連通させる作動油の流路である車高調整用通路、および、前記車高調整用通路の開閉を行う車高調整用バルブを有する車高調整用油圧制御回路と、
    前記各油圧シリンダに対応して設けられ、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブをバイパスして、前記第2ガスばねのそれぞれと前記給排元通路とを連通させる作動油の流路であるバイパス通路、および、前記バイパス通路の開閉を行うバイパスバルブを有する第2ガスばね用油圧制御回路と、
    前記ばね切替バルブおよび前記バイパスバルブを閉弁状態にし、前記元バルブおよび前記車高調整用バルブを開弁状態にして、前記油圧シリンダと前記作動油給排装置とを連通させて車高を調整する車高調整制御手段と
    を備え、
    前記ロール剛性低減手段は、
    前記元バルブを閉弁した状態で、前記ロール剛性低減対象輪における、前記ばね切替バルブと、前記バイパスバルブおよび前記車高調整用バルブの少なくとも一方とを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させるとともに、前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させるように構成されたサスペンションシステム。
  3. 請求項2記載のサスペンションシステムにおいて、
    対となる左車輪と右車輪とにおける車高差の大きさを検出する車高差検出手段を備え、
    前記ロール剛性低減手段は、
    前記車高差の大きさが第1閾値を超えた場合、前記車高差の大きさが第1閾値を超えた左右輪をロール剛性低減対象輪として、前記ロール剛性低減対象輪における、前記ばね切替バルブと、前記バイパスバルブおよび前記車高調整用バルブの少なくとも一方とを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の左右の油圧シリンダを互いに連通させ、
    前記車高差の大きさが前記第1閾値よりも大きな第2閾値を超えた場合、更に、前記ロール剛性低減対象輪に対して前後反対側となる非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪における、前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして、前記ロール剛性低減対象輪の油圧シリンダに前記非ロール剛性低減対象輪の少なくとも左右一方輪の第2ガスばねを連通させるように構成されたサスペンションシステム。
  4. 請求項1ないし請求項3の何れか一項記載のサスペンションシステムにおいて、
    前記車高調整制御手段による車高調整が完了したときに、前記車高調整が完了した車輪に対応する油圧シリンダの油圧を検出して記憶する油圧記憶手段と、
    前記車高調整が完了した後、前記元バルブを開弁状態、前記車高調整が完了した車輪に対応する前記ばね切替バルブおよび前記車高調整用バルブを閉弁状態、かつ、前記バイパスバルブを開弁状態にして前記第2ガスばねと前記作動油給排装置とを連通させて、前記第2ガスばねの油圧が前記油圧記憶手段に記憶された油圧と等しくなるように、前記第2ガスばねの油圧を調整する第2ガスばね油圧調整手段と
    を備えたサスペンションシステム。
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