JP3114032B2 - 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】この発明は、車体速度に応じて伸
側減衰力および圧側減衰力を切り替え制御するサスペン
ション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のサスペンション装置を示す
ブロック図である。

【０００３】これについて述べると、１は車体、２は車
輪であり、これらの間には、ばね３，減衰力可変ダンパ
４，車高センサ５が装着され、また、車体１には上下方
向の加速度を検出する加速度センサ６が設けてある。

【０００４】また、車輪２と路面７との間には、ばね要
素としてのタイヤ８が存在する。

【０００５】加速度センサ６，車高センサ５の信号はコ
ントローラ９に入力され、コントローラ９は減衰力可変
ダンパ４に設けられた減衰力切り替えアクチュエータを
駆動し、減衰力を高低２段階に切り替えるようになって
いる。

【０００６】次に、従来のサスペンション装置に用いら
れる減衰力可変ダンパ４について、図８に基づき説明す
る。

【０００７】シンリダ１１内はピストン１２により上下
２室としてのＡ室，Ｂ室に仕切られている。

【０００８】シリンダ１１とアウターシェル４０により
リザーバたるＣ室が形成されている。

【０００９】また、ピストン１２はピストンロッド１３
の一端にねじで締結され、ピストンロッド１３の他端は
ベアリング１４およびシール１５を貫通して突出し、車
体１側に取り付けられる。

【００１０】一方、シリンダ１１側はアウターシェル４
０下部に溶接されたアイ１６により車輪側に取り付けら
れる。

【００１１】シリンダ１１下部には圧縮時に減衰力を発
生する圧バルブ１７と、伸張時にＣ室からＢ室に油を吸
い込むチェックバルブ１８とにより構成されるベースバ
ルブが設けてある。

【００１２】また、ピストン１２には、伸張時にＡ室か
らＢ室へ油が流れる時の通路となる伸ポート１９と伸側
減衰力を発生する伸バルブ２０とが、圧縮時にＢ室から
Ａ室へ油が流れる時の通路となる圧ポート２１と圧側減
衰力を発生する圧バルブ２２とが設けられている。

【００１３】そして、上記ピストンロッド１３内は中空
となっており、内部にコントロールロッド２３とロータ
リーバルブ２４が結合されて挿入され、このロータリー
バルブ２４の脱落防止のためのロータリーバルブストッ
パ２５が圧入されている。

【００１４】また、上記ピストンロッド１３にはＡ室側
に連通孔２６が設けられ、ロータリーバルブ２４には連
通孔を開閉するオリフィス２７が設けられていて、開状
態ではＡ室とＢ室がピストンロッド１３内のバイパス通
路２８を介して連通し、ロータリーバルブ１３に設けた
上記オリフィス２７がバイパス流量を規制する。

【００１５】また、上記コントロールロッド２３は上部
ピストンロッド１３内に設けたＯリング２９によりシー
ルされ、減衰力切り替えアクチュエータ３０のシャフト
と嵌合し、このアクチュエータ３０を駆動してコントロ
ールロッド２３を回転させることにより、バイパス通路
２８の開閉を可能にする。

【００１６】次に、減衰力可変ダンパの動作について説
明する。

【００１７】まず、高減衰力を得るには減衰力切り替え
アクチュエータ３０を駆動してロータリーバルブ２４を
回転させ、バイパス通路２８を閉じる。

【００１８】伸行程では、Ａ室の油が伸ポート１９，伸
バルブ２０を通りＢ室に流れる。

【００１９】このため、発生するＡ，Ｂ室の差圧により
伸側減衰力が発生する。

【００２０】ここでピストンロッド１３がシリンダ１１
外に突出した体積に相当する油が、Ｃ室よりベースバル
ブのチェックバルブ１８を通りＢ室に補充される。

【００２１】一方、圧縮行程では、ピストンロッド１３
がシリンダ１１内に侵入した分の油が、ベースバルブの
圧バルブ１７を通りＣ室へ流れる。

【００２２】このとき、圧バルブ１７の発生する差圧に
よりＢ室の圧力は上昇する。

【００２３】一方、Ｂ室の油は圧ポート２１，圧バルブ
２２を通りＡ室にも流れる。

【００２４】このとき発生するＡ，Ｂ室の差圧とＢ室の
圧力により、圧側減衰力が発生し、これがハード状態と
なる。

【００２５】次に、ロータリーバルブ２４を回転させ、
バイパス通路２８を連通させると、上記高減衰力時に対
し、ピストン１２の伸、圧バルブ２０，２２をバイパス
する油の流れが発生する。

【００２６】この流れは各バルブに対し並列流れとなる
ので、ピストン１２の伸，圧バルブ２０，２２を流れる
流量はバイパス流量分だけ少なくなり、伸行程，圧行程
ともＡ−Ｂ室間の差圧が小さくなる。

【００２７】その結果、高減衰力時に対し、低い減衰
力、すなわちソフトの減衰力となる。

【００２８】このときの減衰力特性を図９に示す。

【００２９】この図から分かるように、伸側減衰力がハ
ードの時には縮み側減衰力もハードになり、伸側減衰力
がソフトの時には縮み側減衰力もソフトになる。これが
従来の減衰力可変ダンパの特徴である。

【００３０】次に、上記減衰力可変ダンパ４の制御方法
について説明する。

【００３１】図７に示すように、車体１および車輪２の
変位を便宜上ｘ，ｙと定め（矢印方向を正とする）、ｘ
ａ，ｙａはそれぞれの速度、ｘｂ，ｙｂはそれぞれの加
速度を示す。

【００３２】そこで、車体１に作用する力に着目する
と、ｘ＞０（車体１が上方に動いている）の時ｘａ−ｙ
ａ＞０（ダンパが伸びている）ならば、車体１の運動方
向と反対側（下側）の向きに減衰力が作用し、車体に対
し制振力となるが、ｘａ−ｙａ＜０（ダンパが縮んでい
る）場合は、減衰力が車体１の運動方向に作用し、結果
として減衰力が加振力となる。

【００３３】ｘａ＜０の場合も同様に、減衰力が制振力
と加振力になる場合がある。

【００３４】そこで、ｘａを縦軸，ｘａ−ｙａを横軸と
して４つの象限に分けると図１０（ａ）に示すように、
第１，第３象限は制振作用、第２，第４象限は加振作用
を与えることになる。

【００３５】そこで、図１０（ｂ）に示すように減衰力
が制振力として作用する場合は、減衰力をハード、加振
力として作用する場合はソフトにするという制御方法が
提唱されている。

【００３６】これを式で表わすと、ｘａ（ｘａ−ｙａ）
＞０の時減衰力がハード、ｘａ（ｘａ−ｙａ）＜０の時
減衰力がソフトということになる。

【００３７】この様に制御することにより、車両の乗心
地が向上することになる。

【００３８】ここでｘａの値は加速度センサの信号ｘｂ
をコントローラ９内の積分器９ａにて積分することによ
り得られ、ｘａ−ｙａの値は車高センサの信号ｘ−ｙを
微分器９ｂにて微分することにより得られる。

【００３９】そして、演算処理・駆動回路９ｃはこれら
の微分器９ｂおよび微分器９ａの出力にもとづき、所定
の減衰力調整信号を出力する。

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、ｘａは車体質量と懸架ばね定数で決まる固有振動数
である１Ｈｚの振動数で変化するが、ｘａ−ｙａは路面
７からの瞬間的な入力や、車輪２とタイヤ８との共振等
により、かなり多い頻度で正負（伸，圧）の符号が変化
する。

【００４１】それ故、かなりの頻度で減衰力を切り替え
る必要がある。

【００４２】そのために、減衰力調整アクチュエータを
高速で切り替え動作させなければ、制御効果が低減する
し、これによりアクチュエータ，ダンパにかなりの耐久
性が必要となるほか、制御に際し、車体１と車輪２の相
対速度（ｘａ−ｙａ）が必要なため、車高センサ（もし
くは相対速度センサ）５を各車輪２ごとに必要となり、
システムのコストが高くなるという問題点があった。

【００４３】この発明は上記のような従来の問題点に着
目してなされたものであり、減衰力調整アクチュエータ
を高速で切り替える必要をなくし、その切り替え頻度を
低減して機器の耐久性を向上させることができるととも
に、バルブ構成の簡素化およびローコスト化を図ること
ができるサスペンション装置を得ることを目的とする。

【００４４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るサスペン
ション装置は、車輪側に取り付けられるシリンダ内を上
下２室に隔成し、かつ圧側バルブと伸側サブバルブを有
する第１のピストンおよび該第１のピストンと同一構成
で、伸側バルブと圧側サブバルブを有する第２のピスト
ンと、該第１のピストンおよび第２のピストンを一端に
有し、他端が車体側に取り付けられるとともに中心部に
バイパス通路を有するピストンロッドと、該ピストンロ
ッドに独立して設けられ、上記バルブのいずれかおよび
上記バイパス通路を介して上記２室に連通する３組の連
通孔と、上記各ピストンに設けられて、上記連通孔およ
び上記２室間に連通する伸側バイパス通路および圧側バ
イパス通路とを備えて、ロータリーバルブにより上記各
バルブによる圧側減衰力および伸側減衰力の一方をハー
ドに、他方をソフトにまたは両方をソフトにするよう
に、上記各連通孔を切換開閉し、コントローラにより該
ロータリーバルブの回動量を車体速度の大きさに応じて
制御するようにしたものである。

【００４５】

【作用】この発明におけるコントローラは、車体速度の
大きさに応じて、ロータリーバルブの回動量を制御して
伸側および圧側の連通孔を開閉し、このときの開閉動作
が、伸側減衰力がハードのとき圧側減衰力をソフトに
し、伸側減衰力がソフトのとき圧側減衰力をハードとな
るようにし、または伸側減衰力および圧側減衰力を共に
ソフトとなるようにし、さらに、かかる減衰力のハー
ド，ソフトの切替えを、同一構成のバルブ構造体を２組
対向配置することにより、簡単な構成でローコストに実
現する。

【００４６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。

【００４７】図１において、１は車体、２は車輪であ
り、これらの間には、ばね３，減衰力可変ダンパ４が装
着され、また、車体１には上下方向の加速度を検出する
加速度センサ６が設けてある。

【００４８】また、車輪２と路面７との間には、ばね要
素としてのタイヤ８が存在する。

【００４９】加速度センサ６の信号はコントローラ９に
入力され、コントローラ９は減衰力可変ダンパ４に設け
られた減衰力切り替えアクチュエータを駆動し、減衰力
を高低２段階に切り替えるようになっている。

【００５０】また、９ａは加速度センサ６の出力を積分
する積分器、９ｃはこの積分器９ａの出力にもとづいて
減衰力可変ダンパ４の減衰力調整信号を演算し出力する
演算処理・駆動回路である。

【００５１】なお、この発明では図７における微分器９
ｂおよび車高センサ５が省かれている。

【００５２】また、図２はこの発明において使用する減
衰力可変ダンパの詳細を示し、これが基本的にピストン
部のバルブ構造以外は図８に示したものと同様であるの
で異なっている点のみを説明する。

【００５３】また、図３はこの発明におけるピストン部
のバルブ構造を示す。

【００５４】図３において、４３は圧側バルブ４１と伸
側サブバルブ４２を有する第１のピストン、４６は伸側
バルブ４４と圧側サブバルブ４５を有する第２のピスト
ンで、これらの各ピストン４３，４６は構造が同一のも
のを、ピストンロッド１３端に対称配置したものであ
る。

【００５５】ここで、圧側バルブ４１はリーフバルブ４
７および間座４８からなり、バルブストッパ４９を介し
てピストンロッド１３とピストン４３との間に介装され
ている。

【００５６】また、伸側サブバルブ４２はノンリタンバ
ルブ５０およびノンリタンスプリング５１からなり、各
ピストン４３，４６間に介装されたカラー５２によりピ
ストン４３側に圧接されている。

【００５７】さらに、伸側バルブ４４はリーフバルブ５
３，メインバルブ５４，間座５５からなり、ピストンナ
ット５６に支持されたメインスプリング５７により第２
のピストン４６側に圧接されている。

【００５８】また、圧側サブバルブ４５はノンリタンバ
ルブ４５ａおよびノンリタンスプリング４５ｂからな
り、カラー５２と第２のピストン４６との間に介装され
ている。

【００５９】なお、５８，５９はピストンロッド１３内
でコントロールロッド２３を支持するワッシャ、７５は
バイパス通路６０内の油がＢ室に流出するのを阻止する
スチールボール、６１はロータリーバルブストッパ、６
２はワッシャである。

【００６０】また、ピストンロッド１３には、断面Ａ−
Ａ部，Ｂ−Ｂ部、Ｃ−Ｃ部に連通孔６３，６４，６５が
設けられており、ロータリーバルブ２４により開閉され
るようになっている。

【００６１】このロータリーバルブ２４は図４に示すよ
うに、上記各断面で開口部６６，６７，６８が形成さ
れ、これらが断面で位相をずらして、すなわち、ロータ
リーバルブ２４の外周方向に位置がずれて配置され、こ
れらの開口部６６，６７，６８と連通孔６３，６４，６
５との対応状態を変えるだけで、３つの減衰力のモード
を形成可能にしている。

【００６２】すなわち、図４において、モードＲでは、
Ａ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面が開、Ｃ−Ｃ断面は閉となる。

【００６３】モードＳでは、Ａ−Ａ断面，Ｃ−Ｃ断面が
開、Ｂ−Ｂ断面が閉となる。

【００６４】モードＣでは、Ｂ−Ｂ断面，Ｃ−Ｃ断面が
開、Ａ−Ａ断面が閉となるように設定されている。

【００６５】また、減衰力切換アクチュエータは３段階
に切り換え可能なもので、各モードを選択できるように
なっている。

【００６６】次に、減衰力可変ダンパの動作について説
明する。

【００６７】まず、図４に示すようなモードＲでは、Ａ
−Ａ断面，Ｂ−Ｂ断面の連通孔６３，６４がコントロー
ラの制御によるロータリーバルブ２４の回動によって開
かれ、Ｃ−Ｃ断面の連通孔６５は閉じられる。

【００６８】この状態では、伸行程時において、Ａ室か
らＢ室へ油の流れは、伸側バルブ４４のリーフバルブ５
３を開いて、図５（ａ）に示すように、実線矢印の方向
になされ、このため伸側減衰力はハードとなる。

【００６９】一方、圧行程時では圧側バルブ４１をバイ
パスして、油が圧側バイパス通路７０を通して点線矢印
のように流れるので、圧側減衰力はソフトになる。

【００７０】また、モードＳでは、図５（ｂ）に示すよ
うに、伸行程時には油が実線矢印のように、伸側バルブ
４４をバイパスして伸側バイパス通路７１を流れるた
め、伸側減衰力はソフトになり、圧行程時にも、油が点
線矢印のように、圧側バルブ４１をバイパスして圧側バ
イパス通路７０を流れるため、圧側減衰力がソフトにな
る。

【００７１】さらに、モードＣでは、図５（ｃ）に示す
ように、伸行程時には油が実線矢印のように伸側バルブ
４４をバイパスして伸側バイパス通路７１を流れるた
め、伸側減衰力はソフトになり、圧行程時には、油が点
線矢印のように、圧側バルブ４１を押し開いて流れるた
め、圧側減衰力はハードとなる。

【００７２】なお、いずれのモードでも、伸行程ではピ
ストンロッド１３が突出した分の油が、Ｃ室からベース
バルブのチェックバルブ１８を通りＢ室に補充され、圧
縮行程ではピストンロッド１３の侵入分の油がベースバ
ルブの圧バルブ１７を通りＣ室へ流れ、その時に発生す
る差圧によりＢ室の圧力が上昇することは、従来と同様
である。

【００７３】次に制御方法について説明する。従来の制
御方法ではｘａ＞０のとき、ｘａ−ｙａ＞０（ダンパ伸
状態）の時はハード、ｘａ−ｙａ＜０（ダンパ圧縮状
態）の時はソフトに制御するようになっている。

【００７４】これは、従来の減衰力可変ダンパが伸行程
でハードの時は、圧縮行程でもハードになっているから
ｘａ−ｙａの正負により切り替える必要が生じるもので
ある。

【００７５】この発明の減衰力可変ダンパでは、伸行程
でハードの時は、圧行程は自動的にソフトになっている
ので、ｘａ−ｙａの正負により減衰力を切り替える必要
がなく、ｘａ＞０の時は伸側減衰力をハード（モード
Ｒ）に制御しておけばよいことになる。

【００７６】同様に、ｘａ＜０の時は圧側減衰力をハー
ド（モードＣ）に制御すればよい。

【００７７】すなわち、車体１と車輪２の相対速度ｘａ
−ｙａに関係なく、車体１の速度ｘａの正負でモード
Ｒ，モードＣを選択すれば、従来と同様の制御効果を得
ることができる。

【００７８】しかも、車体１の速度変化は１Ｈｚ位と比
較的ゆっくりした振動なので、アクチュエータの減衰力
切替速度が比較的遅くても十分な効果が得られ、しかも
切り替え頻度も少なくてすむ。

【００７９】さらに、路面７からの入力周波数が高周波
になると、減衰力は低い方が車体１への伝達力が小さく
なり、乗心地はよくなる。

【００８０】高周波になると車体速度ｘａが小さくなる
ので、伸側，圧側とも減衰力の低いモードＳに切り替え
る。

【００８１】図６に以上の制御則をまとめたものを示
す。

【００８２】このように制御することにより、乗心地を
向上させることが可能となり、切り替え頻度も極めて少
なくすることができる。

【００８３】なお、上記実施例では減衰力を３段階に切
り替えるものを示したが、２段切り替えとし、モードＲ
とモードＣを車体の速度ｘａの正負だけで切り替えても
よいことは勿論のことである。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、車輪
側に取り付けられるシリンダ内を上下２室に隔成し、か
つ圧側バルブと伸側サブバルブを有する第１のピストン
および該第１のピストンと同一構成で、伸側バルブと圧
側サブバルブを有する第２のピストンと、該第１のピス
トンおよび第２のピストンを一端に有し、他端が車体側
に取り付けられるとともに中心部にバイパス通路を有す
るピストンロッドと、該ピストンロッドに独立して設け
られ、上記バルブのいずれかおよび上記バイパス通路を
介して上記２室に連通する３組の連通孔と、上記各ピス
トンに設けられて、上記連通孔および上記２室間に連通
する伸側バイパス通路および圧側バイパス通路とを備え
て、ロータリーバルブにより上記各バルブによる圧側減
衰力および伸側減衰力の一方をハードに、他方をソフト
にまたは両方をソフトにするように、上記各連通孔を切
換開閉し、コントローラにより該ロータリーバルブの回
動量を車体速度の大きさに応じて制御するように構成し
たので、車体速度の大きさのみで減衰力を切り替えるこ
とにより、アクチュエータを高速で切り替える必要がな
く、小型で安価なアクチュエータが使用でき、さらに減
衰力の切り替え頻度が少なくなるので機器の耐久性が向
上し、車高センサが不要となるので、システムが安価に
構成できるほか、第１のピストンおよび第２のピストン
の構成部品の共通化により組付性の向上，構成の簡素化
を図ることができ、サスペンション装置全体としてのコ
ストダウンを図ることができるという実用上の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるサスペンション装置
を示すブロック図である。

【図２】この発明における減衰力可変ダンパを示す断面
図である。

【図３】図２におけるピストン部のバルブ構造を拡大し
て示す断面図である。

【図４】この発明における減衰力可変ダンパの伸圧連通
孔の開閉状態および伸圧の減衰力の関係を示す説明図で
ある。

【図５】図３においてロータリーバルブの回転制御によ
る油の各流れモードを説明する説明図である。

【図６】この発明によるダンパモードにおける車体速度
の制限則を示す説明表図である。

【図７】従来のサスペンション装置を示すブロック図で
ある。

【図８】図５における減衰力可変ダンパを示す断面図で
ある。

【図９】従来の減衰力可変ダンパの減衰力特性を示すグ
ラフである。

【図１０】従来の減衰力可変ダンパ動作による車体への
作用力と制御則の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 車輪 ９ コントローラ １１ シリンダ １３ ピストンロッド ２４ ロータリーバルブ ４３ 第１のピストン ４６ 第２のピストン ６３，６４，６５ 連通孔 ７０ 圧側バイパス通路 ７１ 伸側バイパス通路 Ａ，Ｂ ２室

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−42319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−253506（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41913（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106721（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 17/015 B60G 17/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪側に取り付けられるシリンダ内を上
   下２室に隔成し、かつ圧側バルブと伸側サブバルブを有
   する第１のピストンおよび該第１のピストンと同一構成
   で、伸側バルブと圧側サブバルブを有する第２のピスト
   ンと、該第１のピストンおよび第２のピストンを一端に
   有し、他端が車体側に取り付けられるとともに中心部に
   バイパス通路を有するピストンロッドと、該ピストンロ
   ッドに独立して設けられ、上記バルブのいずれかおよび
   上記バイパス通路を介して上記２室に連通する３組の連
   通孔と、上記各ピストンに設けられて、上記連通孔およ
   び上記２室間に連通する伸側バイパス通路および圧側バ
   イパス通路と、上記各バルブによる圧側減衰力および伸
   側減衰力の一方をハードに、他方をソフトにまたは両方
   をソフトにするように、上記各連通孔を切換開閉するロ
   ータリーバルブと、該ロータリーバルブの回動量を車体
   速度の大きさに応じて制御するコントローラとを備えた
   サスペンション装置。