JP2503273B2

JP2503273B2 - 能動型サスペンション

Info

Publication number: JP2503273B2
Application number: JP12386389A
Authority: JP
Inventors: 研輔福山; 直人福島; 洋介赤津; 至藤村; 正晴佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH02303919A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、車体及び各車輪間に介装された流体圧シ
リンダに供給される作動流体圧を制御弁により適宜調圧
することにより、旋回走行や加減速時等における車体の
姿勢変化を抑制する能動型サスペンションの改良に関
し、特に、制御弁のドレン側に発生する負圧を吸収でき
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の能動型サスペンションとしては、本出願人が先
に提案した特開昭62−289420号公報に記載されたものが
ある。

この従来の技術は、車体及び各車輪間に介装された流
体圧シリンダと、これら流体圧シリンダに作動流体圧を
供給する流体圧供給装置と、各流体圧シリンダの作動圧
を指令値に応じて制御する圧力制御弁と、車体の各車輪
位置に設けられた上下加速度検出器の検出値に基づき車
体の姿勢変化を抑制する指令値を圧力制御弁に出力する
制御装置とを備えていて、圧力制御弁の供給ポートと流
体圧供給装置の吐出側とがライン圧配管を介して接続さ
れ、圧力制御弁の戻りポートと流体圧供給装置の戻り側
（リザーバタンク）とがドレン配管を介して接続されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の能動型サスペンションにあ
っては、圧力制御弁の戻りポートとリザーバタンクとが
ドレン配管を介して接続されていたため、路面からの外
乱入力により流体圧シリンダが摺動する場合及び接続装
置からの指令値に応じて圧力制御弁が作動する場合に、
ドレン配管に負圧が生じ、作動流体（例えば油）中に溶
解していた空気が分離して気泡となるキャビテーション
現象が起こったり、又はドレン配管中に真空空間が生じ
たりする。そして、その後ドレン配管内の圧力が上昇す
ると、これら気泡や真空空間が急激に押し潰され、局所
的な高背圧が生じてしまい、これが騒音や振動等の原因
となり、さらには、高背圧によって圧力制御弁の応答性
が悪化してしまい、指令値に応じた制御圧を発生できな
いという未解決の課題があった。

これを詳述すると、例えば車輪が走行路面上の突起を
連通する等して第７図（ａ）に示すような外乱が流体圧
シリンダに入力されたとすると、流体圧シリンダの圧力
は、第７図（ｂ）に示すように急激に上昇する。する
と、圧力制御弁がこの圧力上昇を抑制するため、流体圧
シリンダとドレン配管とを連通させて流体圧シリンダ内
の作動流体をリザーバタンクに戻すように作動するが、
ドレン配管の流量は、流体圧シリンダの圧力上昇が緩や
かになると急激に減少するので、第７図（ｃ）に示すよ
うにドレン配管に負圧が発生し、その結果、ドレン配管
内に気泡や真空空間が生じる。そして、その後ドレン配
管内の圧力が上昇すると、気泡や真空空間が押し潰さ
れ、第７図（ｃ）に示すような局所的な高圧が発生し、
これが圧力制御弁の応答性を悪化させると共に、第７図
（ｂ）に示すように流体圧シリンダの圧力を変動させ
る。

この発明は、このような従来の技術における未解決の
課題に着目してなされたものであり、ドレン配管に生ず
る負圧を吸収する構成とすることにより、騒音や振動の
発生を防止すると共に、制御弁の応答性を向上させ、も
って、指令値に応じた制御圧を確実に発生することがで
きる能動型サスペンションを提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）記載の発明
は、車体及び各車輪間に介装された流体圧シリンダと、
流体圧供給装置から前記流体圧シリンダに供給される作
動流体圧を制御する制御弁とを備えた能動型サスペンシ
ョンにおいて、前記流体圧供給装置及び前記制御弁間を
ライン圧配管及びドレン配管で接続すると共に、前記ド
レン配管に、封入圧を負圧に設定した負圧アキュムレー
タを介装した。

また、請求項（２）記載の発明は、上記請求項（１）
記載の発明において、封入圧が正圧に設定された正圧ア
キュムレータを、前記負圧アキュムレータと並列に前記
ドレン配管に介装した。

〔作用〕

請求項（１）記載の発明にあっては、ドレン配管に介
装した負圧アキュムレータの封入圧は負圧（大気圧以
下）であるため、ドレン配管がドレン圧、即ち大気圧で
あれば、負圧アキュムレータ内には作動流体が流入す
る。従って、流体圧シリンダ内の作動流体を制御弁及び
ドレン配管を介して流体圧供給装置に戻す際に、上述し
たようにドレン配管に負圧が発生すると、負圧アキュム
レータに流入していた作動流体がドレン配管に供給され
るから、負圧の発生が抑制される。

また、請求項（２）記載の発明にあっては、上記負圧
アキュムレータと並列に、封入圧を正圧に設定した正圧
アキュムレータをドレン配管に介装したため、上記請求
項（１）記載の発明と同様に負圧の発生が抑制される
し、負圧アキュムレータで吸収しきれなかった負圧によ
って上述した局所的な高背圧がドレン配管に生じても、
正圧アキュムレータによって吸収される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す油圧回路図であ
り、請求項（１）記載の発明に対応するものである。

先ず、構成を説明すると、回転駆動源としてのエンジ
ン２の出力軸2aに、油圧ポンプ１が回転駆動可能に連結
されており、油圧ポンプ１の吸入側がリザーバタンク３
に接続され、その吐出側が逆止弁４を介してライン圧配
管５に接続されている。これら、油圧ポンプ1,エンジン
２及びリザーバタンク３によって、流体圧供給装置とし
ての油圧供給装置が構成される。

ライン圧配管５には、脈動吸収用のアキュムレータ６
が接続され、アキュムレータ６の下流側にはフィルタ７
が介挿されている。さらに、フィルタ７と並列に、フィ
ルタ７の目詰まり時に有用なバイパス流路８が形成され
ていて、このバイパス流路８には、逆止弁９が介挿され
ている。

また、ライン圧配管５のフィルタ７の下流側には、圧
力保持部11を介して各車輪に対応する圧力制御弁12の入
力ポートが接続され、この圧力制御弁12のドレンポート
が、ドレン配管13を介してリザーバタンク３に接続され
ている。

そして、圧力保持部11は、ライン圧配管５に介挿され
た逆止弁14と、ライン圧配管５及びドレン配管13間に介
挿され且つ通常状態のライン圧P_Lを設定する通常ライン
圧設定用のリリーフ弁15と、逆止弁14の下流側のライン
圧がパイロット圧P_Pとして供給されるパイロット操作形
逆止弁16とを備えている。

パイロット操作形逆止弁16は、パイロット圧P_Pが後述
する中立圧P_N以下である場合には閉状態となるが、パイ
ロットP_Pが中立圧P_Nを越えると開状態となるように構成
されている。

一方、圧力制御弁12は、３ポートの電磁スプール減圧
弁で構成される周知の構造（例えば、特開昭64−74111
号公報参照）を有しており、車両の横加速度，上下加速
度及び前後加速度等の検出信号に基づき車体の姿勢変化
を抑制する指令値を出力する姿勢変化抑制制御装置17か
らの指令値Ｉが供給され、この指令値Ｉに応じた制御圧
P_Cを出力し、これが車体及び各車輪間に介挿された能動
型サスペンションを構成する油圧シリンダ19に供給され
て車体の姿勢変化に抗する付勢力を発生させる。

この圧力制御弁12は、第２図に示すように、指令値Ｉ
に比例した制御圧P_Cをその出力ポートから油圧シリンダ
19の圧力室20に供給する。つまり、指令値Ｉが中立値I_N
であるときには所定中立圧P_Nを出力し、この状態から指
令値Ｉが増減するときには所定の比例ゲインK₁をもって
制御圧P_Cも増減する。なお、第２図中、P_MAXは油圧供給
装置のライン圧P_Lである。

そして、圧力制御弁12のドレンポート及びパイロット
操作形逆止弁16の入力ポート間のドレン配管13には、封
入圧が負圧（大気圧以下）に設定された負圧アキュムレ
ータ30が接続されている。

なお、31はライン圧配管５の逆止弁14及び圧力制御弁
12間に接続した蓄圧用のアキュムレータ、32及び33は路
面から油圧シリンダ19に入力される車両のバネ下共振周
波数に対応する比較的高周波数域の振動を吸収・減衰す
るための減衰バルブ及びアキュムレータ。34はドレン配
管13に介挿されたオイルクーラである。

次に、上記実施例の動作を説明する。

今、車両が停車状態にあり、イグニッションスイッチ
がオフ状態にあるものとすると、エンジン２は回転停止
状態であるから、油圧ポンプ１も停止状態である。

従って、逆止弁14の上流側のライン圧P_Lはドレン圧に
等しいが、その下流側のライン圧、即ちパイロット圧P_P
が中立圧P_N以下となった時点でパイロット操作形逆止弁
16が閉状態となるから、圧力保持部11の圧力制御弁12側
の回路圧は、中立圧P_Nに維持されている。

そして、イグニッションスイッチをオン状態としてエ
ンジン２を始動させると、その出力軸2aの回転上昇に伴
って油圧ポンプ１の回転も上昇し、その回転に応じた吐
出量の作動油がライン圧配管５に供給される。

すると、ライン圧配管５の圧力が上昇し、これに伴っ
てパイロット操作形逆止弁16に供給されるパイロット圧
P_Pも上昇するから、そのパイロット圧P_Pが中立圧P_Nを越
えた時点でパイロット操作形逆止弁16が開状態となっ
て、圧力制御弁12のドレンポートがリザーバタンク３に
連通する。

その後、油圧ポンプ１から吐出される作動油の圧力が
高くなって逆止弁14の上流側のライン圧P_Lがリリーフ弁
15の定格圧力を越えると、その超過分がリリーフ弁15及
びドレン配管13を介してリザーバタンク３に戻されるか
ら、ライン圧P_Lは、リリーフ弁15の定格圧力に保持され
る。

一方、イグニッションスイッチがオン状態となると、
姿勢変化抑制制御装置17にも電源が供給されて作動状態
となるから、乗員の乗降や車両走行時のロール，ピッ
チ，バウンス等による車体の姿勢変化が検出され、これ
らを抑制する指令値Ｉが圧力制御弁12に供給されるた
め、油圧シリンダ19に姿勢変化に抗する圧力が発生し、
車体の姿勢変化が抑制される。

また、うねり路や悪路走行時に車輪側からバネ上共振
周波数域に対応する比較的低周波数の振動が油圧シリン
ダ19に入力されると、この振動に応じて油圧シリンダ19
の圧力室20の内圧が変動するが、振動が比較的低周波数
であれば圧力制御弁12による追従が可能であるから、油
圧シリンダ19が伸長して圧力室20の内圧が低下すると、
圧力制御弁12によって圧力室20に作動油を供給される
し、油圧シリンダ19が縮んで圧力室20の内圧が上昇する
と、圧力制御弁12によって圧力室20内の作動油がリザー
バタンク３側に戻されるので、油圧シリンダ19に伝達さ
れる路面からの振動入力が吸収されことになり、車体へ
の振動伝達が防止され、良好な車両乗心地が得られる。

ここで、車輪が路面上の突起を通過するなどして、第
３図（ａ）に示すような外乱が油圧シリンダ19に入力さ
れたものとすると、油圧シリンダ19の圧力は、第３図
（ｂ）に示すように上昇する。

すると、圧力制御弁12が、その圧力上昇を抑制するた
め油圧シリンダ19の圧力室20とドレン配管13とを連通さ
せ、圧力室20内の作動油をリザーバタンク３に戻すよう
に作動する。

そして、リザーバタンク３への戻り流量は、最初は多
量であるが、油圧シリンダ19の圧力上昇が緩やかになる
と減少するため、ドレン配管13に負圧が生じてしまう。

しかし、ドレン配管13には、負圧アキュムレータ30を
介装してあるから、この負圧アキュムレータ30に流入し
ていた作動油がドレン配管13に供給されるので、負圧の
発生が抑制され、ドレン配管13には、第３図（ｃ）に示
すように、極小さな負圧が発生するだけで済む。

そして、発生する負圧が小さければ、キャビテーショ
ン現象に起因する気泡や真空空間が発生し難くなるの
で、ドレン配管13の圧力が上昇した時にそれら気泡や真
空空間が潰れることによって発生する背圧が低くて済
み、その結果、騒音や振動が抑えられると共に、圧力制
御弁12の機能低下（応答性の悪化）が防止されるから、
安定した制御圧P_Cを得ることができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示す油圧回路図であ
り、請求項（２）記載の発明に対応するものである。

この実施例では、封入圧が正圧に設定された正圧アキ
ュムレータ35を、負圧アキュムレータ30と並列に、圧力
制御弁12のドレンポート及びパイロット操作形逆止弁16
の入力ポート間のドレン配管13に介装したものである。
なお、その他の構成は上記第１実施例と同様であるた
め、同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

この実施例によれば、ドレン配管13に負圧アキュムレ
ータ30及び正圧アキュムレータ35の両方を介装したた
め、車輪が路面上の突起を通過する等して第５図（ａ）
に示すような外乱が油圧シリンダ19に入力され、油圧シ
リンダ19の圧力が第５図（ｂ）に示すように上昇したも
のとすると、第５図（ｃ）に示すように、上記第１実施
例と同様に負圧アキュムレータ30の作用によってドレン
配管13に発生する負圧が抑制されると共に、その負圧発
生後にドレン配管13に生ずる背圧が正圧アキュムレータ
35によって吸収される。

そして、ドレン配管13に生ずる背圧が正圧アキュムレ
ータ35によって吸収されれば、振動や騒音がより低減さ
れるし、第５図（ｂ）に示すように油圧シリンダ19の圧
力変動もさらに抑制されるから、圧力制御弁12の機能低
下がより確実に防止される。

また、正圧アキュムレータ35は、作動油をリザーバタ
ンク３に戻す際にドレン配管13の流量抵抗等によって生
ずる背圧も吸収するので、その背圧の影響による圧力制
御弁12の安定性や応答性の劣化を防止することもでき
る。

なお、その他の作用効果は、上記第１実施例と同様で
ある。

第６図は、この第２実施例に適用し得るアキュムレー
タの一例を示した断面図であり、これは、負圧アキュム
レータ30と正圧アキュムレータ35とを一体化したもので
ある。

即ち、シリンダ40には、摺動自在な二つのピストン41
a及び41bが内在していて、一方のピストン41aによって
第１気体室42aが形成され、他方のピストン41bによって
第２気体室42bが形成されている。

そして、両ピストン41a及び41b間には、油室43が形成
されており、この油室43がシリンダ40の軸方向中央部に
内在する隔壁44及び接続口45を介して、ドレン配管13に
連通している。なお、46a〜46fはシール部材である。

第１気体室42aには、その気体室42aの容積が最大とな
った状態で負圧（例えば0.8気圧）となる気体が封入さ
れていて、これにより、負圧アキュムレータ30が構成さ
れている。また、第２気体室42bには、その気体室42bの
容積が最大となった状態で正圧（大気圧以上）となる気
体が封入されていて、これにより、正圧アキュムレータ
35が構成されている。

従って、接続口45を大気圧に解放すると、第１気体室
42a及び第２気体室42bは、第６図に示すような状態（即
ち、前者は最大容積以下の状態、後者は最大容積の状
態）になる。

よって、ドレン配管13に負圧が発生する（大気圧以下
となる）と、第２気体室42bの容積は最大のまま変化し
ないが、第１気体室42aの容積が増大するため、油室43
内の作動油がドレン配管13に供給され、負圧の発生が抑
制される。また、ドレン配管13に背圧が生じると、その
背圧によって第２気体室42bが縮小するから、背圧が吸
収され、圧力制御弁12の機能低下が抑制される。

そして、このような構成であれば、ドレン配管13への
取付個所が１箇所でよいから、部品点数が少なくて済む
し、取付時の作業性が向上するという効果もある。

なお、上記各実施例では、作動流体として油を用いた
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、圧縮率の少ない流体であれば任意の流体を適用する
ことができる。

また、能動型サスペンションの制御弁としては、上記
圧力制御弁12に限定されるものではなく、他の流量制御
型サーボ弁等を適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項（１）記載の発明によれ
ば、封入圧を負圧に設定した負圧アキュムレータをドレ
ン配管に介装したため、ドレン配管に発生する負圧を抑
制することができるので、キャビテーション現象に起因
する気泡や真空空間等が発生し難くなり、ドレン配管の
圧力が上昇した時にそれら気泡や真空空間が潰れること
によって発生する背圧が低くて済むから、騒音や振動が
抑えられると共に、制御弁の機能低下が防止されて安定
した制御圧が得られるという効果がある。

また、請求項（２）記載の発明によれば、上記負圧ア
キュムレータと並列に、封入圧を正圧に設定した正圧ア
キュムレータをドレン配管に介装したため、上記請求項
（１）記載の発明と同様の効果が得られると共に、負圧
発生後に生ずる背圧を吸収することができるので、制御
弁の機能低下をより確実に防止できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した油圧回路図、第２
図はこの実施例に適用した圧力制御弁の指令値に対する
制御圧力の特性を示したグラフ、第３図はこの第１実施
例の動作を説明するタイムチャート、第４図は本発明の
第２実施例を示した油圧回路図、第５図はこの第２実施
例の動作を説明するタイムチャート、第６図はこの第２
実施例に適用し得る負圧アキュムレータと正圧アキュム
レータとを一体化した場合の構成例を示す断面図、第７
図は従来の能動型サスペンションの動作を説明するタイ
ムチャートである。１…油圧ポンプ、２…エンジン、３…リザーバタンク、
５…ライン圧配管、12…圧力制御弁、13…ドレン配管、
19…油圧シリンダ（流体圧シリンダ）、30…負圧アキュ
ムレータ、35…正圧アキュムレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤村至神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者佐藤正晴神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体及び各車輪間に介装された流体圧シリ
ンダと、流体圧供給装置から前記流体圧シリンダに供給
される作動流体圧を制御する制御弁とを備えた能動型サ
スペンションにおいて、前記流体圧供給装置及び前記制
御弁間をライン圧配管及びドレン配管で接続すると共
に、前記ドレン配管に、封入圧を負圧に設定した負圧ア
キュムレータを介装したことを特徴とする能動型サスペ
ンション。
【請求項２】封入圧が正圧に設定された正圧アキュムレ
ータを、前記負圧アキュムレータと並列に前記ドレン配
管に介装した請求項（１）記載の能動型サスペンショ
ン。