JP4210545B2 - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪と共に上下動する部材をコイルスプリングおよび油圧ダンパーを介して車体に接続した車両用サスペンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両用サスペンション装置において、油圧ダンパーのシリンダおよびピストンロッド間に空気室を設け、この空気室に供給する空気量を制御して油圧ダンパーを伸縮させることで車高の調整を可能にしたものが、下記特許文献により公知である。
【０００３】
【特許文献】
特開平１０−２９２８４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の操縦・安定性能を高めようとしてサスペンション装置のコイルスプリングのばね定数を増加させたり、油圧ダンパーのダンピング係数を増加させたりすると、車両の乗り心地性能が低下してしまう問題がある。逆に、車両の乗り心地性能を高めようとしてサスペンション装置のコイルスプリングのばね定数を減少させたり、油圧ダンパーのダンピング係数を減少させたりすると、車両の操縦・安定性能が低下してしまう問題がある。
【０００５】
車両の乗り心地性能および操縦・安定性能を両立させる手法として、油圧アクチュエータでサスペンションのストロークを制御したり、油圧ダンパーのダンピング係数を制御したりすることが知られているが、この手法を採用するとシステムが複雑化して信頼性の低下やコストの増加という問題が発生してしまう。また乗り心地性能を高めるために空気ばねを採用することも公知であるが、空気ばねを採用するとコストの大幅な増加を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両用サスペンション装置の乗り心地性能と操縦・安定性能とを簡単な構造で両立させることを目的とする。
【０００７】
【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に記載された発明によれば、車輪と共に上下動する部材を車体に接続するコイルスプリングおよび油圧ダンパーを備える車両用サスペンション装置において、前記油圧ダンパーが、シリンダと、そのシリンダの端壁を貫通するピストンロッドに連結され且つ該シリンダ内に摺動自在に嵌合されるピストンと、前記シリンダ内で前記端壁と前記ピストンとの間に形成されて前記ピストンロッドが貫通する第１作動油室と、その第１作動油室とは反対側で前記ピストンに隣接して前記シリンダ内に形成される第２作動油室と、それら第１，第２作動油室間を連通させるオリフィスと、前記第２作動油室にフリーピストンを挟んで隣接配置され前記油圧ダンパー内の作動油の増減に応じて容積が増減する空気室とを備えており、前記車輪の上下動に伴って容積が増減する第３作動油室が前記コイルスプリングに対して直列に配置されると共に、その第３作動油室と前記第１作動油室との間が、開閉バルブにより開閉される連通路を介して接続されることを特徴とする車両用サスペンション装置が提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記開閉バルブの開弁状態では前記油圧ダンパーが実質的に機能しなくなることを特徴とする車両用サスペンション装置が提案され、さらに請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、前記開閉バルブの開弁状態においては、前記車輪のバンプにより前記第３作動油室の容積が減少すると同時に前記ピストンロッドが前記シリンダの内部に押し込まれて前記第１作動油室の容積が増加したときも、また前記車輪のリバウンドにより前記第３作動油室の容積が増加すると同時に前記ピストンロッドが前記シリンダの内部から引き出されて前記第１作動油室の容積が減少したときも、該シリンダ内の作動油が前記オリフィスを殆ど通過しないことを特徴とする車両用サスペンション装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、開閉バルブを開弁して第３作動油室と油圧ダンパーの第１作動油室とを連通路を介して連通させると、車輪がバンプしたときも、またリパウンドしたときも油圧ダンパーが実質的に機能しなくなり、この場合には油圧ダンパー側の空気室の容積が増減して空気ばねとして機能することで、柔らかい乗り心地性能を得ることができる。また開閉バルブを閉弁して第３作動油室と油圧ダンパーの第１作動油室との連通を遮断すると、油圧ダンパーが有効に機能して、コイルスプリングおよび油圧ダンパーのセッティングに応じたしっかりした操縦・安定性能を得ることができる。このように簡単な構造で、かつ開閉バルブを開閉するだけの簡単な制御で、乗り心地性能と操縦・安定性能とを両立させることが可能になる。
【００１０】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れかの構成に加えて、前記連通路を作動油量制御バルブを介して作動油供給源に接続し、その作動油量制御バルブにより前記第３作動油室内の作動油の油量を制御可能としたことを特徴とする車両用サスペンション装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、作動油供給源を作動油量制御バルブを介して連通路に接続して第３作動油室内の作動油の油量を増加・減少させることにより、車高を増加・減少させることができる。
【００１２】
尚、実施例のサスペンションアーム１２は本発明の車輪と共に上下動する部材に対応し、実施例の第１空気室２２および第２空気室２４は本発明の空気室に対応し、実施例の作動油タンク２８および作動油ポンプ２９は本発明の作動油供給源に対応し、実施例の作動油供給バルブ３２および作動油排出バルブ３４は本発明の作動油量制御バルブに対応する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１はサスペンション装置の構造を示す図（乗り心地性能を重視したセッティングを示す図）、図２は操縦・安定性能を重視したセッティングを示す図、図３は車高を増加させるときの作用説明図、図４は車高を減少させるときの作用説明図である。
【００１５】
図１に示すように、車体１１に基端を上下動可能に枢支されたサスペンションアーム１２の先端に車輪Ｗが回転自在に支持される。サスペンションアーム１２の中間部と車体１１とが、直列に接続されたコイルスプリング１３およびベローズ１４によって接続されるとともに、サスペンションアーム１２の中間部と車体１１とが、前記コイルスプリング１３およびベローズ１４に対して並列に配置された油圧ダンパー１５で接続される。
【００１６】
油圧ダンパー１５は、下端がサスペンションアーム１２に枢支されたシリンダ１６と、シリンダ１６の内部に摺動自在に嵌合するピストン１７とを備えており、ピストン１７から上方に延びてシリンダ１６の上壁を貫通するピストンロッド１８が車体１１に枢支される。シリンダ１６の下部にはフリーピストン１９が摺動自在に嵌合しており、ピストン１７の上部に区画された第１作動油室２０と、ピストン１７およびフリーピストン１９間に区画された第２作動油室２１とが、ピストン１７を貫通する複数個のオリフィス１７ａにより連通する。シリンダ１７の下部にはフリーピストン１９により第１空気室２２が区画されており、この第１空気室２２はシリンダ１６の外部に設けられた空気タンク２３内の第２空気室２４に連通する。
【００１７】
ベローズ１４の内部に形成された第３作動油室２５は連通路２６を介して油圧ダンパー１５の上部の第１作動油室２０に連通しており、この連通路２６にソレノイドバルブよりなる開閉バルブ２７が配置される。作動油タンク２８から作動油を汲み上げる作動油ポンプ２９は、作動油供給路３０および作動油供給・排出路３１を介して、開閉バルブ２７よりも油圧ダンパー１５側の連通路２６に接続される。作動油供給路３０にソレノイドバルブよりなる作動油供給バルブ３２が配置され、作動油供給路３０および作動油供給・排出路３１の接続部から分岐して作動油タンク２８に連なる作動油排出路３３にソレノイドバルブよりなる作動油排出バルブ３４が配置される。
【００１８】
ベローズ１４および開閉バルブ２７間の連通路２６に油圧センサ３５が設けられる。
【００１９】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。
【００２０】
図１に示すように、通常時に開閉バルブ２７を開弁し、作動油供給バルブ３２および作動油排出バルブ３４を共に閉弁すると、ベローズ１４の内部の第３作動油室２５と油圧ダンパー１５の上部の第１作動油室２０とが連通路２６を介して相互に連通する。このとき、サスペンションが静止していれば、第１〜第３作動油室２０，２１，２５および第１、第２空気室２２，２４の圧力は全て同一になる。この状態で車輪Ｗが矢印Ａ方向にバンプすると、ベローズ１４の内部の第３作動油室２５の容積が減少すると同時に、ピストンロッド１８がシリンダ１６の内部に押し込まれて第１作動油室２０の容積が増加し、逆に車輪Ｗが矢印Ｂ方向にリバウンドすると、ベローズ１４の内部の第３作動油室２５の容積が増加すると同時に、ピストンロッド１８がシリンダ１６の内部から引き出されて第１作動油室２０の容積が減少するため、作動油はピストン１７のオリフィス１７ａ…を殆ど通過しない。
【００２１】
従って、図１に示す状態では、油圧ダンパー１５は機能を発揮しなくなる。
【００２２】
しかしながら、ベローズ１４の内部の第３作動油室２５の容積が増減すると、それに応じてシリンダ１６の内部の第１、第２作動油室２０，２１の容積の総和が増減することで、フリーピストン１９が移動してシリンダ１６の内部の第１空気室２２の容積が増減する。その結果、第１空気室２２とそれに連通する第２空気室２４とに封入された空気が圧縮・膨張を繰り返し、空気バネとしての機能を発揮する。この空気ばねはコイルスプリング１３と直列に配置されているため、合成ばねを構成してソフトな乗り心地を得ることができる。
【００２３】
一方、図２に示すように開閉バルブ２７を閉弁し、作動油供給バルブ３２および作動油排出バルブ３４を共に閉弁すると、ベローズ１４の内部の第３作動油室２５と油圧ダンパー１５の上部の第１作動油室２０との連通が、閉弁した開閉バルブ２７によって遮断される。この状態で車輪Ｗが矢印Ａ，Ｂ方向にバンプおよびリバウンドすると、サスペンションアーム１２が上下動することでコイルスプリング１３が伸縮する。これと同時に、油圧ダンパー１５のピストンロッド１８がシリンダ１６の内部に出没してピストン１７が上下動し、第１作動油室２０および第２作動油室２１の一方の容積が増加して他方の容積が減少することで、ピストン１７のオリフィス１７ａ…を作動油が往復するように通過する。
【００２４】
これにより、サスペンション装置は通常の機能、つまりコイルスプリング１３による衝撃吸収機能と油圧ダンパー１５による振動減衰機能とを発揮する。従って、コイルスプリング１３を予め硬めにセッティングし、かつ油圧ダンパー１５のダンピング係数を予め高めにセッティングしておけば、しっかりとした操縦・安定性能を得ることができる。
【００２５】
路面の状態やドライバーの好みに応じて開閉バルブ２７を閉位置および開位置の中間開度とすれば、上記二つの特性、つまりソフトな乗り心地性能としっかりとした操縦・安定性能とを任意の比率で得ることができる。このように簡単な構造で、かつ開閉バルブ２７を開閉するだけの簡単な制御で、乗り心地性能と操縦・安定性能との両立が達成される。
【００２６】
また図３に示すように、開閉バルブ２７および作動油供給バルブ３２を開弁し、作動油排出バルブ３４を閉弁した状態で、作動油タンク２８の作動油を作動油ポンプ２９でベローズ１４の内部の第３作動油室２５に供給すると、ベローズ１４が伸長することで車高を増加させることができる。この状態から、図４に示すように、作動油供給バルブ３２を閉弁して作動油排出バルブ３４を開弁すると、ベローズ１４の第３作動油室２５内の作動油が車体重量によって自動的に作動油タンク２８に排出されることで車高を減少させることができる。
【００２７】
このように、車高検出手段（図示せず）からの信号を用いて、各車輪Ｗ毎に車高調整を行うことにより、路面状態、走行状態あるいは積載荷重に応じた車高の調整や、偏った積載による車体の傾きを調整することができる。尚、ベローズ１４の第３作動油室２５の作動油の圧力を油圧センサ３５で検出することで、各車輪Ｗ毎の軸重の測定が可能になる。
【００２８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
例えば、実施例では第３作動油室２５をベローズ１４で構成しているが、シリンダおよびピストンで構成することも可能である。
【００３０】
また作動油ポンプ２９は専用のものを用いても良いが、ＶＳＡ（ビークル・スタビリティ・アシスト）システムのような他システムの作動油ポンプを利用しても良い。
【００３１】
また実施例ではコイルスプリング１３および油圧ダンパー１５をサスペンションアーム１２に接続しているが、ナックルのように車輪と共に上下動する部材であれば、任意の部材に接続することができる。
【００３２】
また実施例では油圧ダンパー１５の車幅方向外側にコイルスプリング１３およびベローズ１４を配置しているが、逆に油圧ダンパー１５を車幅方向外側に配置しても良く、また同一軸線上にコイルスプリング１３、ベローズ１４および油圧ダンパー１５を配置しても良い。
【００３３】
また実施例ではコイルスプリング１３を用いているが、板ばねやトーションバーのような他のばね要素を用いても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車輪と共に上下動する部材を車体に接続するコイルスプリングおよび油圧ダンパーを備える車両用サスペンション装置において、油圧ダンパーが、シリンダと、そのシリンダ内に摺動自在に嵌合されるピストンと、シリンダ内でその端壁とピストンとの間に形成されてピストンロッドが貫通する第１作動油室と、その第１作動油室とは反対側でピストンに隣接してシリンダ内に形成される第２作動油室と、それら第１，第２作動油室間を連通させるオリフィスと、第２作動油室にフリーピストンを挟んで隣接配置され油圧ダンパー内の作動油の増減に応じて容積が増減する空気室とを備えており、車輪の上下動に伴って容積が増減する第３作動油室がコイルスプリングに対して直列に配置されると共に、その第３作動油室と第１作動油室との間が、開閉バルブにより開閉される連通路を介して接続されるので、開閉バルブを開弁して第３作動油室と油圧ダンパーの第１作動油室とを連通路を介して連通させると、車輪がバンプしたときも、またリパウンドしたときも油圧ダンパーが実質的に機能しなくなり、この場合には油圧ダンパー側の空気室の容積が増減して空気ばねとして機能することで、柔らかい乗り心地性能を得ることができる。また開閉バルブを閉弁して第３作動油室と油圧ダンパーの第１作動油室との連通を遮断すると、油圧ダンパーが有効に機能して、コイルスプリングおよび油圧ダンパーのセッティングに応じたしっかりした操縦・安定性能を得ることができる。このように簡単な構造で、かつ開閉バルブを開閉するだけの簡単な制御で、乗り心地性能と操縦・安定性能とを両立させることが可能になる。
【００３５】
また請求項４の発明によれば、作動油供給源を作動油量制御バルブを介して連通路に接続して作動油室内の作動油の油量を増加・減少させることにより、車高を増加・減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 サスペンション装置の構造を示す図（乗り心地性能を重視したセッティングを示す図）
【図２】 操縦・安定性能を重視したセッティングを示す図
【図３】 車高を増加させるときの作用説明図
【図４】 車高を減少させるときの作用説明図
【符号の説明】
１１ 車体
１２ サスペンションアーム（車輪と共に上下動する部材）
１３ コイルスプリング
１５ 油圧ダンパー
１６ シリンダ
１７ ピストン
１７ａ オリフィス
１８ ピストンロッド
１９ フリーピストン
２０ 第１作動油室
２１ 第２作動油室
２２ 第１空気室（空気室）
２４ 第２空気室（空気室）
２５ 第３作動油室
２６ 連通路
２７ 開閉バルブ
２８ 作動油タンク（作動油供給源）
２９ 作動油ポンプ（作動油供給源）
３２ 作動油供給バルブ（作動油量制御バルブ）
３４ 作動油排出バルブ（作動油量制御バルブ）
Ｗ 車輪

Claims (4)

1. 車輪（Ｗ）と共に上下動する部材（１２）を車体（１１）に接続するコイルスプリング（１３）および油圧ダンパー（１５）を備える車両用サスペンション装置において、
   前記油圧ダンパー（１５）は、シリンダ（１６）と、そのシリンダ（１６）の端壁を貫通するピストンロッド（１８）に連結され且つ該シリンダ（１６）内に摺動自在に嵌合されるピストン（１７）と、前記シリンダ（１６）内で前記端壁と前記ピストン（１７）との間に形成されて前記ピストンロッド（１８）が貫通する第１作動油室（２０）と、その第１作動油室（２０）とは反対側で前記ピストン（１７）に隣接して前記シリンダ（１６）内に形成される第２作動油室（２１）と、それら第１，第２作動油室（２０，２１）間を連通させるオリフィス（１７ａ）と、前記第２作動油室（２１）にフリーピストン（１９）を挟んで隣接配置され前記油圧ダンパー（１５）内の作動油の増減に応じて容積が増減する空気室（２２，２４）とを備えており、
   前記車輪（Ｗ）の上下動に伴って容積が増減する第３作動油室（２５）が前記コイルスプリング（１３）に対して直列に配置されると共に、その第３作動油室（２５）と前記第１作動油室（２０）との間が、開閉バルブ（２７）により開閉される連通路（２６）を介して接続されることを特徴とする車両用サスペンション装置。
2. 前記開閉バルブ（２７）の開弁状態では前記油圧ダンパー（１５）が実質的に機能しなくなることを特徴とする、請求項１に記載の車両用サスペンション装置。
3. 前記開閉バルブ（２７）の開弁状態においては、前記車輪（Ｗ）のバンプにより前記第３作動油室（２５）の容積が減少すると同時に前記ピストンロッド（１８）が前記シリンダ（１６）の内部に押し込まれて前記第１作動油室２０の容積が増加したときも、また前記車輪（Ｗ）のリバウンドにより前記第３作動油室（２５）の容積が増加すると同時に前記ピストンロッド（１８）が前記シリンダ（１６）の内部から引き出されて前記第１作動油室（２０）の容積が減少したときも、該シリンダ（１６）内の作動油が前記オリフィス（１７ａ）を殆ど通過しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用サスペンション装置。
4. 前記連通路（２６）を作動油量制御バルブ（３２，３４）を介して作動油供給源（２８，２９）に接続し、その作動油量制御バルブ（３２，３４）により前記第３作動油室（２５）内の作動油の油量を制御可能としたことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用サスペンション装置。

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