JP2917378B2 - 能動型サスペンション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車体及び車輪間に介装した流体圧シリン
ダを有し、この流体圧シリンダの作動圧を制御弁で能動
的に制御して姿勢変化を防止するようにした能動型サス
ペンションに係り、とくに、制御弁に作動流体を供給す
る流体圧供給装置の負荷側に設けたリリーフ弁の改善に
関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の能動型サスペンションに対する流体圧
供給装置としては、例えば本出願人によって開示されて
いる特開平1-249509号記載のものが知られている。

この従来装置は、油圧サスペンションに油圧を供給す
る構成のもので、回転駆動源に連結された油圧ポンプ
と、その吐出側とタンクとの間に接続された通常ライン
圧設定用リリーフ弁と、この通常ライン圧設定用リリー
フ弁と並列に介挿されたライン圧調節部を有するバイパ
ス流路と、ライン圧調節部を所定車速以下のときにライ
ン圧を低下させるように制御するライン圧制御装置とを
備えている。そして、ライン圧調節部は、例えば電磁開
閉弁と通常ライン圧設定用リリーフ弁より低圧に設定さ
れたリリーフ弁とで構成されている。これにより、車速
が設定値を越える状態では通常ライン圧設定用リリーフ
弁によって、油圧サスペンションの制御を良好に行うに
必要なライン圧を確保できる一方、車速が設定値以下に
なると、ライン圧制御装置によって通常ライン圧設定用
リリーフ弁と並列に介挿されたライン圧調節部を制御す
ることにより、ライン圧を低下させて消費馬力を減少さ
せ、エンジン負荷を軽減するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の油圧供給装置にあっては、無駄
な消費馬力を減少させて燃費向上を図る点では功を奏す
るものであったが、油圧ポンプ及びタンクから成る油圧
供給手段の負荷側に、通常ライン圧設定用リリーフ弁及
びライン圧調節部の低圧側のリリーフ弁の両方が介挿さ
れるとともに、その低圧側のリリーフ弁を制御するライ
ン圧制御装置が必要になることから、装置が大形化及び
複雑化し、製造コストも上昇するという状況にあった。

本願発明は、上述した状況に鑑みてなされたもので、
その解決しようとする課題は、より小形化及び簡単化さ
れた構造を有しながら、流体圧供給部の吐出量が低いと
きは供給圧を下げることができ、回転駆動源の負荷を軽
減できるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本願発明は、車両の回転駆
動源に連結され作動流体を吐出する流体圧供給部と、こ
の流体圧供給部から吐出されるライン圧を調整するリリ
ーフ弁と、このリリーフ弁で調整されたライン圧を減圧
制御する制御弁と、車体及び車輪間に介装され且つ前記
制御弁で制御された作動流体が供給されることにより車
体姿勢変化を抑制する流体シリンダとを備えた能動型サ
スペンションにおいて、前記リリーフ弁は、前記流体圧
供給部に連通する入力ポートと出力ポートとの間に形成
された弁座に対してテーパー状の弁頂部が進退するポペ
ット弁を有し、前記弁頂部は、前記入力ポート側であっ
て鈍角でなる第１の弁頂角を有する先端側弁頂部と、こ
の先端側弁頂部の根元側に連接する前記第１の弁頂角よ
りも小さい第２の弁頂角を有する根元側弁頂部とで構成
されている。

〔作用〕

リリーフ弁に内蔵したポペット弁の弁頂部は、その先
端側が弁頂角の大きい先端側弁頂部と、根元側の弁頂角
の小さい根元側弁頂部との２段形状を成しているため、
ポペット弁のストローク変化に対する押通孔及びポペッ
ト弁間の開口面積の変化は直線的にはならず、非線形を
成す。つまり、ストローク変化が所定値よりも小さい範
囲では開口面積変化の変化率が小さく、所定値を越える
と大きな変化率となる。このため、リリーフ弁における
流量変化に対するリリーフ圧変化も直線的には変化せ
ず、所定流量の点でリリーフ圧の変化曲線の傾きが変わ
る。つまり、所定流量までの低流量域ではオーバーライ
ドが悪く、低い圧力でリリーフし、しかも、その流量変
化に応じてリリーフ圧が上昇する。また、所定流量より
も大きな高流量域ではオーバーライドが良く、流量増大
に比例した、より小さな変化率でリリーフ圧が上昇す
る。

このため、低流量域のリリーフ圧範囲が、前述した従
来のライン圧調整部による調整ライン圧に相当させ、且
つ、高流量域のリリーフ圧範囲がライン圧調整部の非作
動状態、つまり通常ライン圧設定用のリリーフ弁のリリ
ーフ圧域特性に合致するように、ポペット弁の第1,第２
の弁頂角を設定しておくことにより、アイドリング状態
又は低速走行状態における流体圧供給部の吐出流量の小
さい状態でライン圧を下げることができ、少ない消費流
量にマッチする。また、所定速度以上の走行状態になる
と、ライン圧が正規の値まで上昇し、高速域で必要とす
る大流量の消費要求に応えることができる。

〔実施例〕

以下、本願発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づ
いて説明する。

第１図において、10FL〜10RRは前左〜後右車輪を、12
は各車輪10FL〜10RRに連設した車輪側部材を、14は車体
側部材を各々示す。16は本車両に搭載した油圧式の能動
型サスペンションであって、そのアクチュエータが各車
輪側部材12と車体側部材14との間に介装されている。

能動型サスペンション16は、流体圧供給装置としての
油圧供給装置18と、この油圧供給装置18の負荷側に介装
された作動圧保持部20と、この作動圧保持部20の負荷側
であって前、後輪側に対応して装備された供給側のアキ
ュムレータ24,24と、このアキュムレータ24,24の負荷側
にあって車輪10FL〜10RRに各々対応して装備された圧力
制御弁（制御弁）26FL〜26RR及び油圧シリンダ（流体シ
リンダ）28FL〜28RRとを備えるとともに、加速度検出器
30と、この検出器30の検出信号に基づき圧力制御弁26FL
〜26RRに指令電流（指令値）I,…,Iを与えるコントロー
ラ32とを有している。図中、39は、比較的低いバネ定数
であって車体の静荷重を支持するコイルスプリングであ
る。

前記油圧供給装置18は、作動油を貯蔵するリザーバタ
ンク40及びエンジンを回転駆動源とする油圧ポンプ42を
有する油圧供給部（流体圧供給部）43と、所定のライン
圧を設定するリリーフ弁44とを含んで構成される。タン
ク40には供給側管路48s及び戻り側管路48rとが接続さ
れ、供給側管路48sが油圧ポンプ42を介して次段の作動
圧保持部20に至る。

リリーフ弁44は、両管路48s,48r間の負荷側を迂回す
る位置に接続されており、具体的構成は第２図に示すよ
うになっている。つまり、リリーフ弁44は、ポペットタ
イプの直動形で構成されるもので、筒状の弁ハウジング
44Aを有する。この弁ハウジング44Aの内部には押通孔44
Aaが穿設され、この押通孔44Aaに連通した状態で入力ポ
ート44i及び出力ポート44oが設けられると共に、押通孔
44Aaにはポペット弁44Bが摺動自在に配設されている。
ポペット弁44Bは、人力ポート44i及び出力ポート44o間
に形成された弁座44Cに当接する方向にコイルスプリン
グ44Dによって付勢されている。入力ポート44i及び出力
ポート44oは、バイパス路49を介して供給側管路48s及び
戻り側管路48rに夫々接続されている。

また、ポペット弁44Bのテーパー状の弁頂部44Baは、
第2,3図に示すように、その先端部に形成された第１の
弁頂角θ₁の先端側弁頂部Ｂ₁と、この先端側弁頂部Ｂ₁
に連続して根元側に形成された第23の弁頂角θ₂（＜
θ₁）の根元側弁頂部Ｂ₂とから成る。そこで、ポペット
弁44Bのコイルスプリング44D側へのストロークＤに対す
る押通孔44Aa及び弁頂部44B間の開口面積Ａの変化曲線
は第４図に示すようになる。つまり、第1,第２の弁頂角
θ₁1,θ₂が異なるために、所定ストロークＤ₁以上にな
ると開口面積曲線の傾きがより大きくなる、折れ曲がっ
た非線形の関係になる。

このため、ポペット弁44Bの弁頂部44Baに加わる作動
油の圧力がスプリング44Dのばね力を越えたときに、そ
の余剰流量分だけ入力ポート44i側から出力ポート44o側
にリリーフさせるが、そのリリーフ圧特性も第５図に示
すように非線形になる。つまり、所定流量Ｑ₁までの低
流量域ではオーバーライドが悪く、流量増に伴って、リ
リーフ圧ＰがＰ₀からＰ₁（＜Ｐ₀）までの低い範囲にお
いて、大きな変化率で増大する。そして、所定流量Ｑ₁
を越えた高流量域ではオーバーライドが良く、流量増に
伴って、より小さな変化率でリリーフ圧Ｐが増大する。

本実施例では、所定流量Ｑ₁以下の低流量域はアイド
リング走行及び低速走行（例えば20km/h）時のポンプ吐
出流量に対応し、流量Ｑ₁を越える高流量域は中・高速
走行でのポンプ吐出流量に対応している。また、リリー
フ圧Ｐ＝Ｐ₁の値は中・高速走行時に必要な大消費流量
を賄い得る圧力値になるように、またリリーフ圧Ｐ＝Ｐ
₀の値は最低流量を確保できる所定値となるようにポペ
ット弁44Bの弁頂部44Baが設定されている。

作動圧保持部20は、供給側管路48sに挿入されたチェ
ック弁50と、戻り側管路48rに挿入され且つチェック弁5
0の下流側ライン圧をパイロット圧Ｐ_Pとするパイロット
操作形のオペレートチェック弁52とを有する。このオペ
レートチェック弁52は、パイロット圧Ｐ_pが設定圧Ｐ
_N（ここでは作動中立圧）を越えると弁開となり、パイ
ロット圧Ｐ_pが設定圧Ｐ_N以下のときに弁閉（チェック状
態）となる。

作動圧保持部20の負荷側では、供給側管路48sが前輪1
0FL,10FR、後輪10RL,10RRに対応して分岐し、夫々の管
路48sが大容量で高圧ガス封入のアキュムレータ24に接
続され、さらに左右輪に対応して分岐して圧力制御弁26
FL〜26RRの供給ポートに至る。また、オペレートチェッ
ク弁52と圧力制御弁26FL〜26RRの戻りポートとの間は、
図示のように前後、左右で夫々分岐・接続されている。

一方、圧力制御弁26FL〜26RRの夫々は、従来周知の比
例電磁減圧弁の構造を有し、コントローラ32から与えら
れる指令電流Ｉに比例した制御圧Ｐ_cを油圧シリンダ28F
R（〜28RR）に供給できるようになっている。さらに、
油圧シリンダ28FL〜28RRの各々は第１図に示すように、
シリンダチューブ28aを有し、このシリンダチューブ28a
にはピストン28bにより隔設された下側圧力室Ｌが形成
されている。この圧力室Ｌは管路56によって圧力制御弁
26FL（〜26RR）の出力ポートに接続されている。シリン
ダチューブ28aの下端は車輪側部材12に取り付けられ、
ピストンロッド28cの上端は車体側部材14に取り付けら
れている。

一方、前記加速度検出器30は、車体の所定位置に装備
され、車体の横，前後，上下方向の加速度を検知し、こ
れらの状態量に対応した電気信号をコントローラ32に出
力する。コントローラ32は、A/D変換器、マイクロコン
ピュータ、D/A変換器、駆動回路を要部とする周知の構
成（例えば特開昭63-125419号参照）で成り、加速度検
出信号に対応した、姿勢変動を抑制・減衰する指令電流
I,…,Iを圧力制御弁26FL〜26RRに個別に与えるようにな
っている。加速度検出器30及びコントローラ32は姿勢制
御手段を構成している。

次に、本実施例の動作を説明する。

いま、車両が停車状態にあり、イグニッションスイッ
チがオフであるとする。この状態ではエンが回転してい
ないから、油圧ポンプ42も回転しておらず、その吐出量
が零であるとともに、作動圧保持部20によってその負荷
回路が所定圧Ｐ_Nに封じ込められている。

この停車状態においてイグニッションスイッチをオン
状態に切り換え（コントローラ32による姿勢制御が開始
される）、エンジンを始動させると、これに伴って油圧
ポンプ42の吐出量が急速に増える。そして、エンジンが
アイドリング運転になると、そのアイドリング回転に応
じた小さい流量が負荷側に吐出される。この低流量のと
きのリリーフ弁44のリリーフ圧はＰ₀〜Ｐ₁間の値である
から、このリリーフ圧によって中・高速走行状態での通
常制御時よりも低いライン圧が設定される。一方、この
停車状態では、車両の姿勢変化は走行時のそれに比べて
格段に少なく、油圧シリンダ28FL〜28RRの制御のために
圧力制御弁26FL〜26RRが消費する流量も少ないので、リ
リーフ弁44の設定する低いライン圧で間に合う。つま
り、アイドリング状態で通常制御時のライン圧を供給す
る場合に比べて、油圧ポンプ42の負荷が小さくなるか
ら、エンジンの消費馬力を低下させて燃費向上を図るこ
とができる。

その後、走行を開始したとする。このとき、車速が所
定値よりも低い低速走行であれば、リリーフ弁44によっ
て設定されるライン圧はやはり通常制御時に比べて低
い。しかし、姿勢変化も比較的少なく、消費流量が少な
いから、小さめのライン圧で充分、姿勢制御が賄われ
る。このため、停車時と同様に燃費の改善を図ることが
できる。

さらに、中・低速走行に至ると、リリーフ弁44のリリ
ーフ圧が設定値になるので、油圧供給装置18からは設定
ライン圧が供給される。この走行状態で、旋回，加減速
を行うと車両に発生する慣性力も大きく、また悪路など
伴う路面からの加振力も大きい。そこで、姿勢変化時
に、コントローラ32は加速度検出器30の検出値に基づい
た指令電流Ｉを圧力制御弁26FL〜26RRに供給し、油圧シ
リング28FL〜28RRの油圧を制御する。これにより、慣性
力に抗するシリンダ力を発生させ、また加振力を減衰さ
せて車体の姿勢変化を確実に抑制する。

この姿勢制御において消費される流量は停車、低速走
行時に比べて格段に大きくなるが、ライン圧も高くなっ
ているので、流量不足になることもなく、充分な制御が
可能となる。

上述した停車及び低速走行時のライン圧低下及び中・
高速走行時の通常ライン圧設定は、本実施例ではリリー
フ弁44のみによって行われるので、前述した従来装置の
ようなリリーフ弁を２個併設し、その制御機構を付加す
る構造に比べて、構造が格段に簡単化され、小形化され
るという利点がある。

なお、本願発明での作動流体は必ずしも前述した作動
油に限定されることなく、圧縮率の少ない気体を使用す
ることもできる。また、制御弁は流量制御弁であっても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願発明では、流体圧供給部から
吐出されるライン圧を調整するリリーフ弁が、前記流体
圧供給部に連通する入力ポートと出力ポートとの間に形
成された弁座に対してテーパー状の弁頂部が進退するポ
ペット弁を有し、前記弁頂部は、前記入力ポート側であ
って鈍角でなる第１の弁頂角を有する先端側弁頂部と、
この先端側弁頂部の根元側に連接する前記第１の弁頂角
よりも小さい第２の弁頂角を有する根元側弁頂部との二
段構造で構成されているため、流体圧供給部の吐出流量
に対するリリーフ圧特性が、所定流量以下の低流量域と
高流量域とでリリーフ圧の変化率が異なる非線形特性を
有するから、所定流量に対応するリリーフ圧を通常姿勢
制御時のリリーフ圧としておくことによって、停車や低
速走行時の低吐出量量状態でのリリーフ圧が通常制御時
よりも下げられ、少ない消費流量に見合うライン圧とな
って、燃費を向上させることができ、また、中・高速走
行時の高吐出流量状態でのリリーフ圧が通常制御時の値
に設定され、大きな消費流量に見合うライン圧となり、
流量不足によって制御が不十分となる事態を防止でき
る。このように負荷の大小に対応したライン圧を設定で
きる機能を有しながら、従来のようにリリーフ弁を２個
設け、さらにその制御機構を付加するものに比べて、そ
の構成が格段に簡単化され、小形化されるとともに、ポ
ペット弁の形状変更のみによって構成されているから、
故障の確率も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本願発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は全体の概略構成図、第２図はリリーフ弁の
断面図、第３図はポペット弁の側面図、第４図はリリー
フ弁のストローク変化に対する開口面積変化を示すグラ
フ、第５図はリリーフ弁の流量変化に対するリリーフ圧
変化を示すグラフである。 図中、12…………車輪側部材、14……車体側部材、16…
…能動型サスペンション、18……油圧供給装置、26FL〜
26RR……圧力制御弁（制御弁）、28FL〜28RR……油圧シ
リンダ（流体シリンダ）、43……油圧供給部（流体圧供
給部）、44……リリーフ弁、44B……ポペット弁、44Ba
……弁頂部、Ｂ₁,B₂……先端側，根元側弁頂部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60G 17/00 - 23/00 F16K 15/00 - 15/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の回転駆動源に連結され作動流体を吐
   出する流体圧供給部と、この流体圧供給部から吐出され
   るライン圧を調整するリリーフ弁と、このリリーフ弁で
   調整されたライン圧を減圧制御する制御弁と、車体及び
   車輪間に介装され且つ前記制御弁で制御された作動流体
   が供給されることにより車体姿勢変化を抑制する流体シ
   リンダとを備えた能動型サスペンションにおいて、 前記リリーフ弁は、前記流体圧供給部に連通する入力ポ
   ートと出力ポートとの間に形成された弁座に対してテー
   パー状の弁頂部が進退するポペット弁を有し、前記弁頂
   部は、前記入力ポート側であって鈍角でなる第１の弁頂
   角を有する先端側弁頂部と、この先端側弁頂部の根元側
   に連接する前記第１の弁頂角よりも小さい第２の弁頂角
   を有する根元側弁頂部とで構成されていることを特徴と
   する能動型サスペンション。