JP2708527B2 - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体シリンダへの流量を給排制御してサス
ペンション特性を可変にする車両のサスペンション装置
に関し、特に、流量制御系の故障時のフェイルセイフ対
策に関する。

（従来の技術） 従来、この種の車両のサスペンション装置として、例
えば特開昭63−130418号公報に開示されるように、車体
の各車輪との間にそれぞれ流体シリンダを配設し、該各
流体シリンダへの流量を各車輪毎に独立的に給排制御し
て、車両のサスペンション特性を運転状態に応じて可変
とする，いわゆるアクティブコントロールサスペンショ
ン装置（ACS装置）が知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の如きACS装置において、各車輪の流
体シリンダに対する流体の給排を行うべく、各流体シリ
ンダ毎に、流体シリンダに流体を供給する流入弁と、該
流入弁とは独立して設けられ流体シリンダ内の流体を排
出する排出弁とを備える場合に、その流入弁や排出弁の
故障時を想定して、フェイルセイフ対策を予め講じてお
くことが望まれる。例えば、１つの流入弁が開位置で故
障した場合には、車両の姿勢を水平に保持できないか
ら、排出弁を作動させて全流体シリンダ内の流体を強制
的に排出し、車高を最低車高に自動調整できる構成とし
ておくことが、車両の安定性を確保できる点で、好まし
い。

しかるに、上記の如く流入弁の故障時に排出弁を強制
作動させる場合にも、その状況を仔細に検討すると、次
の如き憾みがあることが判った。つまり、流入弁がその
最大流入量の開度で固着した故障時に、排出弁における
単位時間当りの最大排出量が上記流入弁の単位時間当り
の最大流入量に等しい場合には、故障した流入弁側の流
体シリンダでは該流入弁からの流体流入量と排出弁から
の流体排出量とが等しく、実質上流体は排出されないこ
とになる。一方、他の正常側の流体シリンダでは素早く
排出されるため、車両は過渡的に水平な姿勢を維持でき
ないことになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、流入弁が最大流入量の開度で故障した時にも、
車両をほぼ水平姿勢に維持しつつ最低車高に制御できる
構成としておくことにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明では、流入弁の故
障時には、その最大流入量の開度での故障でも、その最
大流入量を越える流量を排出する構成とすることによ
り、故障した流入弁側の流体シリンダからも素早く流体
を排出して、車両の姿勢をほぼ水平に維持することとす
る。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、車体と各車輪
との間にそれぞれ流体シリンダが配設され、該各流体シ
リンダへの流量を給排制御することにより車両のサスペ
ンション特性を可変にする車両のサスペンション装置を
対象とする。そして、上記各流体シリンダに流体を供給
する流入弁と、該流入弁とは独立して設けられ、流体シ
リンダ内の流体を排出する排出弁とを備えることを前提
として、上記流体シリンダに対し、上記流入弁による如
何なる流入状態に拘らず流体の排出が可能となるよう、
上記排出弁の単位時間当りの最大排出量を上記流入弁の
単位時間当りの最大流入量よりも大きくした構成として
いる。

（作用） 上記の構成により、本発明では、排出弁の単位時間当
りの最大排出量が流入弁の単位時間当りの最大流入量よ
りも大きいので、流入弁がその最大流入量の開度で故障
した際にも、排出弁を作動させれば、故障側の流体シリ
ンダの流体は素早く排出されて、他の正常側の流体シリ
ンダからの流体の排出に追随するので、車両はほぼ水平
姿勢を維持したまま低下して、最低車高になる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両のサスペンション
装置によれば、各車輪の流体シリンダへの流体を各流入
弁及び排出弁で給排制御してサスペンション特性を可変
にする場合に、上記排出弁の単位時間当りの最大排出量
を上記流入弁の単位時間当りの最大流入量よりも大きく
したので、流入弁がその最大流入量の開度で故障した際
にも、故障側の流体シリンダ内の流体を素早く排出で
き、車両をほぼ水平姿勢を維持したまま最低車高に調整
することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１は車体、2Fは前輪、2Rは後輪であ
って、車体１と前輪2Fとの間および車体１と後輪2Rとの
間には、各々流体シリンダ３が配置されている。該各流
体シリンダ３は、シリンダ本体3a内に嵌挿したピストン
3bにより流体室3cが区画形成されている。上記ピストン
3bに連結したロッド3dの上端部は車体１に連結され、シ
リンダ本体3aは各々車輪2F,2Rに連結されている。

上記各流体シリンダ３の流体室3cには、各々、連通路
４を介してガスばね５が連通接続されている。該各ガス
ばね５は、ダイヤフラム5eによりガス室5fと流体室5gと
に区画され、該流体室5gが流体シリンダ３の流体室3cに
連通している。

また、８は油圧ポンプ、9,9は該油圧ポンプ８と各流
体シリンダ３とを連通する高圧ラインとしての流体通路
10に介設された流量制御弁であって、該流量制御弁９は
各流体シリンダ３への流体（油）の供給・排出を行って
流量を調整する機能を有する。

さらに、12は油圧ポンプ８の油吐出圧（詳しくは後述
するアキュムレータ22a,22bでの蓄油の圧力）を検出す
るするメイン圧センサ、13は各流体シリンダ３の流体室
3cの流体圧を検出するシリンダ圧センサ、14は対応する
車輪2F,2Rの車高（シリンダストローク量）を検出する
車高センサ、15は車両の上下加速度（車輪2F,2Rのばね
上加速度）を検出する上下加速度センサ、16は車両の横
加速度を検出する横加速度センサ、17は操舵輪たる前輪
2Fの操舵角を検出する舵角センサ、18は車速を検出する
車速センサであり、これらのセンサの検出信号は各々内
部にCPU等を有するコントローラ19に入力されて、サス
ペンション特性の可変制御に供される。

次に、流体シリンダ３への流体の給排制御用の油圧回
路を第２図に示す。同図において、油圧ポンプ８は単位
時間（１分間）当りの最大吐出量が例えば14/minの可
変容量形の斜板ピストンポンプからなり、駆動源20によ
り駆動されるパワーステアリング装置用の油圧ポンプ21
と二連に接続されている。この油圧ポンプ８に接続され
た流体通路10には３つのアキュムレータ22a,22a,22aが
同一箇所で連通接続されているとともに、その接続箇所
で流体通路10は前輪側通路10Fと後輪側通路10Rとに分岐
されている。さらに、前輪側通路10Fは左前輪側通路10F
Lと右前輪側通路10FRとに分岐され、該各通路10FL,10FR
には対応する車輪の流体シリンダ3FL,3FRの流体室3cが
連通されている。一方、後輪側通路10Rには１つのアキ
ュムレータ22bが連通接続されているとともに、その下
流側で左後輪側通路10RLと右後輪側通路10RRとに分岐さ
れ、該各通路10RL,10RRには対応する車輪の流体シリン
ダ3RL,3RRの流体室3cが連通されている。

上記各流体シリンダ3FL,3FR,3RL,3RRに接続するガス
ばね5FL,5FR,5RL,5RRは、各々、具体的には複数個（図
では４個）ずつ備えられ、これらのガスばね5a,5b,5c,5
dは、対応する流体シリンダ３の流体室3cに連通路４を
介して互いに並列に接続されている。また、上記ガスば
ね5a〜5dは、各々連通路４の分岐部に介設したオリフィ
ス25を備えていて、その各オリフィス25での減衰作用
と、ガス室5fに封入されたガスの緩衝作用との双方を発
揮するようになっている。上記第１のガスばね5aと第２
のガスばね5bとの間の連通路４には該連通路４の通路面
積を調整する減衰力切換バルブ26が介設されており、該
切換バルブ26は、連通路４を開く開位置と、その通路面
積を顕著に絞る絞位置との二位置を有する。

また、上記流体通路10にはアキュムレータ22aの上流
側にアンロード弁27と流量制御弁28とが接続されてい
る。上記アンロード弁27は、油圧ポンプ８から吐出され
る圧油を油圧ポンプ８の斜板操作用シリンダ8aに導入し
て油圧ポンプ８の油吐出量を減少させる導入位置と、上
記シリンダ8a内の圧油を排出する排出装置とを有し、油
圧ポンプ８の油吐出圧が所定の上限油吐出圧（160±10k
g f/cm²）以上になったときに排出位置から導入位置に
切り替わり、この状態を所定の下限吐出圧（120±10kg
f/cm²）以下になるまで維持するように設けられてい
て、油圧ポンプ８の油吐出圧を所定の範囲内（120〜160
kg f/cm²）に保持制御する機能を有している。上記流量
制御弁28は、油圧ポンプ８からの圧油を上記アンロード
弁27を介して油圧ポンプ８の斜板操作用シリンダ8aに導
入する導入位置と、上記シリンダ8a内の圧油をアンロー
ド弁27からリザーブタンク29に排出する排出位置とを有
し、アンロード弁27により油圧ポンプ８の油吐出圧が所
定の範囲内に保持されているときに流体通路10の絞り30
配設部の上・下流間の差圧を一定に保持し油圧ポンプ８
の油吐出量を一定に保持制御する機能を有している。し
かして、各流体シリンダ３への油の供給はアキュムレー
タ22a,22bの蓄油（この油圧をメイン圧という）でもっ
て行われる。

一方、流体通路10のアキュムレータ22a下流側には車
両の４輪に対応して４つの流量制御弁9,9,…が設けられ
ている。以下、各車輪に対応した部分の構成は同一であ
るので、左前輪側のみについて説明し、他はその説明を
省略する。すなわち、流量制御弁９は流入弁35と排出弁
37とから成る。該流入弁35は、閉位置と、開度可変な流
体供給位置（開位置）との二位置を有すると共に、流体
通路10の左前輪側通路10FLに介設されていて、その流体
供給位置時にアキュムレータ22aに蓄積された流体を左
前輪側通路を10FLから流体シリンダ3FLに供給するもの
である。また、排出弁37は、閉位置と、開度可変な流体
排出位置（開位置）との二位置を有すると共に、左前輪
側通路10FLをリザーブタンク29に接続する低圧ライン36
に介設されていて、その流体排出位置時に流体シリンダ
3FLに供給された流体を低圧ライン36を介してリザーブ
タンク29に排出するものである。上記流入弁35及び排出
弁37は、共に開位置にて流体の圧力を所定値に保持する
差圧弁を内蔵する。

而して、上記流入弁35は、流体供給位置での単位時間
（１分間）当りの流体供給量の最大値、つまり最大流入
量が例えば14/minであり、一方、排出弁37は、流体排
出位置での単位時間（１分間）当りの最大排出量が例え
ば18/minであって、この構成により、排出弁37は、そ
の単位時間当りの最大排出量が流入弁35の最大流入量よ
りも大きいもので構成されている。

また、上記流入弁35と流体シリンダ3FLとの間の左前
輪側通路10FLにはパイロット圧応動形のチェック弁38が
介設されている。該チェック弁38は、パイロットライン
39によって流入弁35の上流側の流体通路10における油圧
（つまりメイン圧）がパイロット圧として導入され、こ
のパイロット圧が40kg f/cm²以下のときに閉じるように
設けられている。つまり、メイン圧が40kg f/cm²以上の
ときにのみ流体シリンダ３への圧油の供給と共に流体シ
リンダ３内の油の排出が可能となる。

尚、第２図中、41は流体通路10のアキュムレータ22a
下流側と低圧ライン36とを連通する連通路42に介設され
たフェイルセイフ弁であって、故障時に開位置に切換え
られてアキュムレータ22a,22bの蓄油を18/minでリザ
ーブタンク29に戻し、高圧状態を解除する機能を有す
る。また、43はパイロットライン39に設けられた絞りで
あって、上記フェイルセイフ弁41の開作動時にチェック
弁38が閉じるのを遅延させる機能を有する。44は前輪側
の各流体シリンダ3FL,3FRの流体室3cの油圧が異常に上
昇した時に開作動してその油を低圧ライン36に戻るリリ
ーフ弁である。45は低圧ライン36に接続されたリターン
アキュムレータであって、流体シリンダ３からの油の排
出時に蓄圧作用を行うものである。

第１図のコントローラ19による各流体シリンダ３の流
量制御については図を用いて詳しくは述べないが、基本
的には、各車輪の車高センサ14の検出信号に基づいて車
高を目標車高に制御する制御系と、上下加速度センサ15
の検出信号に基づいて車両の上下振動の低減を図る制御
系と、各車輪のシリンダ圧センサ13の検出信号に基づい
て前輪側及び後輪側で各々左右の車輪間の支持荷重の均
一化を図る制御系と、車両の旋回時に横加速度センサ1
6、舵角センサ17および車速センサ18の各検出信号に基
づいて各流体シリンダ３の応答性を高める制御系とを有
する。

而して、上記コントローラ19は、各種センサ12〜18の
信号を監視し、該各信号値に基いて流体シリンダ３の流
量制御系の故障を判別する。例えば、流入弁35の流体供
給位置での流入固着の検出は、車高センサ14により車輪
がリバウンド状態から更にリバウンドするのを検出し且
つシリンダ圧センサ13がシリンダ圧の上昇を検知してい
る状況が所定時間継続した場合、又は車輪が大きくバン
プし且つシリンダ圧の低い状況が所定時間継続した場合
で判断する。そして、以上の故障の判別により、何れか
の流入弁35が固着した故障時には、全排出弁37を流体排
出位置に強制的に位置付けることにより、各車輪の流体
シリンダ３から油を最大排出量（18/min）でもって排
出して、車高を最低車高にすると共に、フェイルセイフ
弁41を開位置に切換えて、油の給排制御を停止する機能
を有する。

したがって、上記実施例においては、例えば左前輪側
の流入弁35が最大流入量の開度で固着した故障時には、
他の３個の流入弁35が開位置に切換られると共に、全排
出弁37が最大開度にて流体排出位置に切換られる。ま
た、フェイルセイフ弁41も開位置に切換られる。このこ
とにより、右前輪及び左右の後輪の流体シリンダ3FR,3R
L,3RRでは、油が素早くリザーブタンク29に排出され
る。

一方、左前輪の流体シリンダ3FLでは、アキュムレー
タ22aからの油が固着した流入弁35を経てその最大流入
量の14/minが流体シリンダ3FLに流入するが、排出弁3
7から最大排出量の18/minが排出されるので、第３図
に示すように、当初は実質的に４/minの油が流体シリ
ンダ3FLから排出されて、車高が低下する。その際、ア
キュムレータ22aでは、油ポンプ８から14/minの油が
流入し、等量の油が流体シリンダ3FLに流出し、且つ18
/minの油がフェイルセイフ弁41を経てリザーブタンク
29に流出するので、蓄油量は18/minで即座に減少す
る。

その後、蓄油量の減少に伴い蓄圧値が流体シリンダ3F
Lのシリンダ圧以下（蓄油量＝０）になると、流体シリ
ンダ3FLではアキュムレータ22aからの流入量がなくな
り、逆にアキュムレータ22aの油が４/minづつ（油ポ
ンプ８からの14/minの流入フェイルセイフ弁41からの
18/minの流出の合計） フェイルセイフ弁41から流出するので、この４/min
分の油が流体シリンダ3FLからアキュムレータ22aに逆流
すると共に、排出弁37から18/minの油がリザーブタン
ク29に排出されるので、同図に示す如く流体シリンダ3F
Lからの油の排出量が増大して、合計22/minの油がリ
ザーブタンク29に排出される。

その際、アキュムレータ22aでの蓄油量が零値になる
までの時間は、蓄圧値が流体シリンダ3FLのシリンダ圧
に低下するまでの時間であって、この時間は上記の如く
アキュムレータ22aからの油排出量が18/minであるこ
とから0.数secであるので、正常側の流体シリンダ3FR,3
RL,3RRからの油の排出に良好に追随することができ、車
両の姿勢をほぼ水平姿勢に保持したまま車高を最低車高
にできる。また、従来では、アキュムレータ22aでの蓄
油量が零値になるまでの間は第３図に破線で示す如く流
体シリンダ3FLから油を排出できないので、車高を最低
車高にするまでの時間を同図に示すΔｔの間だけ早める
ことができる。

尚、上記実施例では、流体シリンダ３とガスばね５の
両方を備えたサスペンション装置（つまりHPS装置）に
本発明を適用したが、このHPS装置に限らず、ガスばね
５を備えず、流体シリンダ３のみを備えてサスペンショ
ン特性を可変にするサスペンション装置（つまりHPS装
置以外のその他のACS装置）にも同様に適用できるのは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成
図、第２図は油圧回路図、第３図は作動説明図である。 ３（3FL,3FR,3RL,3RR）……流体シリンダ、９……流量
制御弁、19……コントローラ、35……流入弁、37……排
出弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体と各車輪との間にそれぞれ流体シリン
   ダが配設され、該各流体シリンダへの流量を給排制御す
   ることにより車両のサスペンション特性を可変にする車
   両のサスペンション装置において、 上記各流体シリンダに流体を供給する流入弁と、 該流入弁とは独立して設けられ、上記流体シリンダ内の
   流体を排出する排出弁とを備え、 上記流体シリンダに対し、上記流入弁による如何なる流
   入状態に拘らず流体の排出が可能となるよう、上記排出
   弁の単位時間当りの最大排出量を上記流入弁の単位時間
   当りの最大流入量よりも大きくしたことを特徴とする車
   両のサスペンション装置。