JP3019979B2 - ハイブリッドサスペンション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はハイブリッドサスペンシ
ョン装置に係り、とくにエアスプリングとハイドロニュ
ーマチックシリンダとを組合わせて成るハイブリッドサ
スペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車軸を車体に直接取付けるようにする
と、路面からの振動が車体に加わり、これによって乗り
心地が悪化する。そこで従来より、車軸はサスペンショ
ンばねを介して車体に懸架されるようになっている。

【０００３】サスペンションばねの一種として、エアス
プリングが知られている。エアスプリングは例えばエア
ベローズ内に圧縮空気を充填するようにしたものであっ
て、ばね上荷重の変化に応じて空気の量を調整すること
により、最適なばね定数にすることができる。

【０００４】またハイドロニューマチックシリンダを用
いたサスペンション装置が知られている。ハイドロニュ
ーマチックシリンダは、オイルシリンダであって、空気
を封入したアキュムレータと接続して用いられるように
なっており、アキュムレータ内の空気の反発力によって
適正なばね定数を得るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エアスプリングと併用
しないハイドロニューマチックシリンダのみから成るサ
スペンション装置によれば、上記ハイドロニューマチッ
クシリンダが全荷重を負うために、空車時にはばねが柔
らかくなるが、積車時にばねが非常に硬くなる欠点があ
る。従って空車時と積車時とでばね定数に大きな差異が
生じ、常に最適なばね定数とすることができない。

【０００６】またこのようなハイドロニューマチックシ
リンダから成るサスペンション装置によってストローク
制御を行なう場合には、支持荷重と増加荷重の和に相当
する高圧のオイルを供給する必要があり、このためにス
トローク制御の際に大きなエネルギを消費する欠点があ
る。

【０００７】このようなハイドロニューマチックシリン
ダにエアスプリングを組合わせることが考察されるが、
エアスプリングは柔らかいために車両の横方向および前
後方向に対する剛性がないために、アクスルを横方向と
前後方向とにそれぞれ位置決めすることができない。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ハイドロニューマチックシリンダによ
る上記の欠点を解消するとともに、アクスルを横方向お
よび前後方向に正しく位置決めすることが可能なハイブ
リッドサスペンション装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の幅方向
と平行であって水平な軸線を中心として車体に対して回
動可能に取付けられているリテーナアームまたはリーフ
スプリングを具備し、前記リテーナアームまたは前記リ
ーフスプリングによって車軸を前記車体に懸架するとと
もに、前記リテーナアームまたは前記リーフスプリング
と前記車体との間にエアスプリングとハイドロニューマ
チックシリンダとを並置して配し、しかも前記ハイドロ
ニューマチックシリンダを切換え弁を介して液圧源と接
続し、車体の姿勢を検出する検出手段の検出に応じて前
記切換え弁を切換えて前記ハイドロニューマチックシリ
ンダに対する流体の給排を行なうようにしたものであ
る。

【００１０】

【作用】ばね上荷重が変った場合には、エアスプリング
に対する空気の給排を行なうことにより、エアスプリン
グの容積を一定に保ちながら支持荷重を調整することが
可能になる。これによってばね上荷重の変化にかかわら
ず、ばね上固有振動数が一定になり、常に最適なばね定
数が得られる。ハイドロニューマチックシリンダは通常
は減衰作用のみを行ない、荷重は負担しない。ロール等
によって車両姿勢が変化した場合には、このハイドロニ
ューマチックシリンダの流体を給排し、シリンダのスト
ロークを調整することにより車両姿勢を一定に保つこと
ができる。このときばね上荷重はエアスプリングが負担
しているので、ハイドロニューマチックシリンダは変動
荷重分を負担するだけで済み、ストローク制御の消費エ
ネルギを低減できる。車軸の横方向および前後方向の位
置決めはリテーナアームまたはリーフスプリングによっ
て達成される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例に係るハイブリ
ッドサスペンション装置を示すものであって、フレーム
１０の両側にはそれぞれフロントブラケット１１が取付
けられるとともに、このブラケット１１には車両の幅方
向と平行であって水平な軸線を有するピン１２が植設さ
れている。そしてピン１２によってリテーナアーム１３
が回動可能に支持されている。リテーナアーム１３はア
クスル１４と連結されている。

【００１２】フロントブラケット１１の後側においてフ
レーム１０の側面にはブラケット１７が固着されてい
る。そしてブラケット１７とリテーナアーム１３との間
にエアスプリング１８が配されている。このエアスプリ
ング１８はレベリングバルブ１９を介してエアタンク２
０に接続されるようになっている。レベリングバルブ１
９は検出レバー２１を備えており、このレバー２１の先
端部に連結されているロッド２２がリテーナアーム１３
に連結されるようになっている。またレバー２１の回転
位置を検出するセンサ５１がレベリングバルブに取付け
られている。

【００１３】またこのサスペンション装置はハイドロニ
ューマチックシリンダ２５を備えており、その上端側の
部分がピン２６を介してフレーム１０に回動可能に連結
されている。またシリンダ２５内にはピストン２７が摺
動可能に配されるとともに、このピストン２７のロッド
２８が上記リテーナアーム１３の先端部に回動可能に連
結されている。そしてハイドロニューマチックシリンダ
２５は絞り２９を介してアキュムレータ３０に接続され
るようになっている。アキュムレータ３０はガスを封入
するようにしており、このガスの反発力によってハイド
ロニューマチックシリンダ２５にばねとしての機能を付
与するようにしている。

【００１４】ハイドロニューマチックシリンダ２５はオ
イルポンプ３３を備えるとともに、このオイルポンプ３
３がリザーバ３４に接続されている。そしてオイルポン
プ３３と絞り２９との間には切換え弁３５が接続される
ようになっている。さらにオイルポンプ３３と切換え弁
３５間にはアキュムレータ５２と圧力センサ５３とが接
続されている。またオイルポンプ３３と切換え弁３５と
圧力センサ５３と位置センサ５１とはＣＰＵ５４に接続
されて制御されるようになっている。

【００１５】以上のような構成において、アクスル１４
はエアスプリング１８から成るサスペンションばねによ
ってフレーム１０に懸架されることになる。そしてこの
エアスプリング１８に加わる荷重、すなわちばね上荷重
が増加した場合には、エアスプリング１８が圧縮されて
リテーナアーム１３とレベリングバルブ１９との間の距
離が短くなるために、検出レバー２１が上方へ回動され
る。するとエアタンク２０からレベリングバルブ１９を
通してエアスプリング１８に圧縮空気が供給される。

【００１６】これに対してエアスプリング１８に加えら
れるばね上荷重が減少した場合には、エアスプリング１
８が膨張するために、レベリングバルブ１９とリテーナ
アーム１３との間の距離が増加し、検出レバー２１は下
方へ回動される。するとこのレベリングバルブ１９の排
気口３６が開かれ、エアスプリング１８内の圧縮空気が
レベリングバルブ１９の排気口３６を通して大気中に排
出される。

【００１７】このようにしてエアスプリング１８の容積
がほぼ一定に保たれるようになり、支持荷重を調整す
る。従ってエアスプリング１８に加わるばね上荷重の変
化にかかわらず、ばね上固有振動数が一定になり、これ
によって常に最適なばね定数が得られるようになる。

【００１８】このエアスプリング１８の後側に配されて
いるハイドロニューマチックシリンダ２５は、通常はそ
の切換え弁３５が配管５６と配管５７および配管５８間
の連通を遮断しているために、減衰作用のみを行ない、
荷重は負担しない。ロール等によって車両姿勢が変化し
た場合には、位置センサ５１の出力をＣＰＵ５４に供給
し、ＣＰＵ５４からの指令によって切換え弁３５を切換
えてハイドロニューマチックシリンダ２５に対するオイ
ルの給排を行ない、このシリンダ２５のストロークを調
整することによって車両の姿勢を一定に保つようにして
いる。

【００１９】この制御をフローチャートで示すと図２の
如くなる。すなわちＣＰＵ５４は圧力センサ５３の圧力
を読込む。圧力が規定値よりも小さい場合にはオイルポ
ンプ３３を駆動する。これに対して圧力が規定値よりも
大きい場合にはオイルポンプ３３を停止させる。つぎに
ＣＰＵ５４は位置センサ５１によって検出レバー２１の
ストロークを読込む。このストロークが基準値よりも小
さい場合には切換え弁３５を切換えて配管５７と配管５
６とを互いに連通させる。これに対してストロークが標
準値よりも大きい場合には切換え弁３５を切換えて配管
５８と配管５６とを連通させる。このような調整動作に
よってストロークが適正な値になったならば、配管５
６、５７、５８間を切換え弁３５によって遮断する。

【００２０】このようなハイドロニューマチックシリン
ダ２５へのオイルの供給の際に、ばね上荷重はエアスプ
リング１８が負担しているので、ハイドロニューマチッ
クシリンダ２５は変動荷重分を負担するだけで済み、こ
れによってシリンダ２５のストローク制御のためのオイ
ルポンプ３３の消費馬力が少なくて済むようになる。

【００２１】またアクスル１４の横方向および前後方向
の剛性は、リテーナアーム１３によって付与される。リ
テーナアーム１３はその基端部が車両の幅方向と平行で
あって水平な軸線を有するピン１２によって回動可能に
支持されているために、アクスル１４に対して横方向お
よび前後方向の剛性を与えることになる。従ってエアス
プリング１８を用いてもアクスル１４が横方向および前
後方向にふらつくことがなくなる。

【００２２】このように本実施例に係るハイブリッドサ
スペンション装置は、アクスル１４の位置決めをリテー
ナアーム１３によって行ないながら、エアスプリング１
８がばね作用を、ハイドロニューマチックシリンダ２５
がばね作用の補助と減衰作用とストローク制御とを行な
うようにしている。

【００２３】従って低ばね定数でストローク制御が可能
な、乗り心地と操縦安定性とを両立させるサスペンショ
ン装置において、ばね上荷重の変化にかかわらず常に一
定のばね上固有振動数（最適ばね定数）が得られるよう
になる。またストローク制御に要するエネルギを低く抑
えることが可能になる。

【００２４】つぎに第２の実施例を図３によって説明す
る。なおこの実施例において、上記第１の実施例と対応
する部分には同一の符号を付するとともに、同一の構成
の部分についてはその説明を省略する。

【００２５】この実施例の特徴は、リテーナアーム１３
に代えてリーフスプリング４０を用いたことにある。リ
ーフスプリング４０の前端部はフロントブラケット１１
のピン１２によって回転可能に支持されるとともに、こ
のスプリング４０の後端部がシャックル４１を介してリ
ヤブラケット４２に回動可能に連結されるようになって
いる。従ってこの実施例によれば、リーフスプリング４
０によってアクスル１４の横方向と前後方向の位置決め
を行なうことが可能になる。またリーフスプリング４０
それ自身がばね性を有しているために、このスプリング
４０がばね作用の一部を負担することになる。

【００２６】このようなサスペンション装置において
も、エアスプリング１８に対する空気の給排の制御によ
って、ばね上荷重の変化にかかわらず最適なばね定数を
実現することが可能になるとともに、エアスプリング１
８によってばね上荷重を支えることにより、ハイドロニ
ューマチックシリンダ２５のストローク調整時の消費エ
ネルギを小さくすることが可能になる。

【００２７】またアクスル１４がリーフスプリング４０
によって前後方向および横方向に位置決めされるため
に、エアスプリング１８によってばね作用を行なっても
アクスル１４がふらつくことがない。従って低ばね定数
とストローク制御とによって、車両の乗り心地と操縦安
定性とを達成する理想的なハイブリッドサスペンション
装置が得られることになる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、車両の幅方向と
平行であって水平な軸線を中心として車体に対して回動
可能に取付けられているリテーナアームまたはリーフス
プリングを具備し、リテーナアームまたはリーフスプリ
ングによって車軸を車体に懸架するとともに、リテーナ
アームまたはリーフスプリングと車体との間にエアスプ
リングとハイドロニューマチックシリンダとを並置して
配し、しかもハイドロニューマチックシリンダを切換え
弁を介して液圧源と接続し、車体の姿勢を検出する検出
手段の検出に応じて切換え弁を切換えてハイドロニュー
マチックシリンダに対する流体の給排を行なうようにし
たものである。

【００２９】従ってこのようなサスペンション装置によ
れば、リテーナアームまたはリーフスプリングと車体と
の間に配されているエアスプリングによって常に最適な
ばね定数が得られることになる。また車体の姿勢が変化
した場合には、そのことが検出手段によって検出される
とともに、切換え弁が切換えられてハイドロニューマチ
ックシリンダに対する液体の給排が行なわれ、これによ
って車両の姿勢をほぼ一定に保つことが可能になる。し
かもこのような車両の姿勢制御がエアスプリングによっ
て車体が支持された状態で行なわれるために、ストロー
ク制御に要するエネルギを低く抑えることが可能にな
る。また車軸のふらつきがリテーナアームまたはリーフ
スプリングによって抑えられ、車軸の横方向および前後
方向の剛性を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のハイブリッドサスペンション装
置の側面図である。

【図２】ハイドロニューマチックシリンダの制御動作を
示すフローチャートである。

【図３】第２の実施例のハイブリッドサスペンション装
置の側面図である。

【符号の説明】

１０ フレーム １１ フロントブラケット １２ ピン １３ リテーナアーム １４ アクスル １８ エアスプリング １９ レベリングバルブ ２０ エアタンク ２１ 検出レバー ２２ ロッド ２５ ハイドロニューマチックシリンダ ２７ ピストン ２８ ロッド ２９ 絞り ３０ アキュムレータ ３３ オイルポンプ ３４ リザーバ ３５ 切換え弁 ４０ リーフスプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 15/12 B60G 13/06 B60G 17/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の幅方向と平行であって水平な軸線を
   中心として車体に対して回動可能に取付けられているリ
   テーナアームまたはリーフスプリングを具備し、 前記リテーナアームまたは前記リーフスプリングによっ
   て車軸を前記車体に懸架するとともに、 前記リテーナアームまたは前記リーフスプリングと前記
   車体との間にエアスプリングとハイドロニューマチック
   シリンダとを並置して配し、 しかも前記ハイドロニューマチックシリンダを切換え弁
   を介して液圧源と接続し、 車体の姿勢を検出する検出手段の検出に応じて前記切換
   え弁を切換えて前記ハイドロニューマチックシリンダに
   対する流体の給排を行なうようにしたことを特徴とする
   ハイブリッドサスペンション装置。