JP4431707B2 - 自動車用タンデムホイールのサスペンション機構 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用サスペンション機構に係り、特にタンデムホイールを有する自動車のサスペンション機構に関するものである。

従来、自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の振動や衝撃の減衰特性を良くするため、各車輪にショックアブソーバを設け、両ショックアブソーバの油圧室を流路にて連通すると共に、その流路をオリフィスを介してリザーバに接続するようにしたサスペンション機構が提案されている（下記特許文献１参照）。
実開平５−５８４１１号公報

しかしながら、上記した従来のサスペンション機構では、逆位相時にタンデムホイールの各車輪に加わる荷重変動或いは衝撃に対する伸び側減衰力と縮み側減衰力を個別に設定できない欠点があった。そのため、例えば減衰特性を伸び側減衰特性に合わせて設定すると縮み側減衰特性が十分とならず、タイヤの接地性の悪化・乗り心地の悪化が避けられなかった。また、同位相入力時の減衰特性はオリフィスにより補正することが可能であるが、流路による減衰力の立ち上がり遅れ等が生じ、走行安定性の悪化が避けられなかった。

本発明は、上記状況に鑑み、走行安全性と乗り心地を向上させることができる自動車用タンデムホイールのサスペンション機構を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するために、
〔１〕タンデムホイールのそれぞれに車輪荷重を受けるサスペンションスプリング及び内部に減衰バルブを有するショックアブソーバを具備する自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、各ショックアブソーバの上方油室を液通路により互いに連通すると共に、各ショックアブソーバに補助ダンパーを設けて、ショックアブソーバの下方油室をその補助ダンパーに連通し、減衰バルブの減衰力を前記補助ダンパーの減衰力より大きく設定すると共に、前記減衰バルブ又は前記補助ダンパーの減衰力を伸び方向と縮み方向で別々に設定したことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーの縮み方向減衰力を前記補助ダンパーの伸び方向減衰力よりも大きくしたことを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記ショックアブソーバの減衰バルブの伸び方向減衰力を前記減衰バルブの縮み方向減衰力よりも大きくしたことを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーを内部にピストンを有するシリンダで構成し、前記ピストンの上側にガス圧室を形成し、前記ピストンの下側に絞り通路を介して前記ショックアブソーバの下方油室に連通する油圧室を形成したダンパー機構を具備することを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーの絞り通路の伸び方向絞り通路に可変絞り弁を設けたことを特徴とする。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
タンデムホイールに加わる荷重変動あるいは衝撃に対して、それらが逆位相の場合と同位相の場合に、それぞれに独立して適切な減衰効果を発揮することができる。すなわち、路面の凹凸から来る逆位相の衝撃に対しては、車輪の上下振動を抑制するに十分な減衰力を、伸び方向及び縮み方向で適切な配分で発生させることができる。

また、車両の重心周りに生じるノーズダイブ、ピッチング、ローリング等同位相の荷重変動に対しても、車体振動を抑制するに十分な減衰力を、伸び方向及び縮み方向で適切な配分で発生させることができるので、常に車の上下動を抑えて自動車の走行安全性と乗り心地を向上させることができる。
（各請求項記載の発明毎の効果）
（１）請求項１記載の発明によれば、タンデムホイールに逆位相の振動入力が加わる場合、減衰作用は主に補助ダンパーの減衰特性によって決まるため、補助ダンパーの減衰力を調整することにより逆位相振動入力に対する減衰特性を同位相の振動入力に対する減衰特性とは独立に最適に設定することができる。

また、同位相入力時には車体振動を抑制するに十分な減衰特性をショックアブソーバの減衰バルブを調整することにより最適に設定することができる。
また、ショックアブソーバの減衰バルブ又は補助ダンパーの伸び方向の減衰力と縮み方向の減衰力との割合を自由に設定することができるので、逆位相振動又は同位相振動に対する減衰特性を最適に設定することができる。

更に、主要な減衰力は、各々のショックアブソーバ内で発生するため、減衰力発生の遅れを小さくすることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、逆位相の振動入力に対して、突き上げを抑制すると共に相対するショックアブソーバの伸びを妨げず、車体をなるべく水平に保つことができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、同位相の振動に対して、適切な沈み込みを許容して車体姿勢を保つと共に、車体浮き上がりを抑制することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、補助ダンパーを気圧油圧シリンダで構成するようにしたので、ショックアブソーバのピストンロッドの伸縮に伴う油室の体積変化をガス圧室の膨張、縮小により吸収すると共に、ガス圧室の気圧を変えることにより、補助ダンパーの減衰特性を調整することができ、またタンデムホイールの車輪荷重を調整することができる。

（５）請求項５記載の発明によれば、減衰力特性が逐次調整可能となり、路面条件、積載条件、走行速度の変化に対しても、常に適切な減衰力を発生させることができる。

タンデムホイールのそれぞれに車輪荷重を受けるサスペンションスプリング及び内部に減衰バルブを有するショックアブソーバを具備する自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、各ショックアブソーバの縮み側の上方油室を液通路により互いに連通すると共に、各ショックアブソーバに補助ダンパーを設けて、ショックアブソーバの伸び側下方油室をその補助ダンパーに連通し、減衰バルブの減衰力を前記補助ダンパーの減衰力より大きく設定すると共に、前記減衰バルブ又は前記補助ダンパーの減衰力を伸び方向と縮み方向で別々に設定した。よって、タンデムホイールに加わる荷重変動あるいは衝撃に対して、それらが逆位相の場合と同位相の場合に、それぞれに独立して適切な減衰効果を発揮することができる。すなわち、路面の凹凸から来る逆位相の衝撃に対しては、車輪の上下振動を抑制するに十分な減衰力を、伸び方向及び縮み方向で適切な配分で発生させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の構成図である。
この図において、１は第１（左側）のショックアブソーバ、２は車体側取付部、３は車輪（ここでは前輪）側取付部、４はピストンロッド、５は減衰バルブ、６は下方油室、７は上方油室、８は伸び方向絞り通路（例えば、通路の直径φ１〜２ｍｍ）、９はその伸び方向絞り通路８の逆止弁、１０は縮み方向絞り通路（例えば、通路の直径φ２〜３ｍｍ）、１１はその縮み方向絞り通路１０の逆止弁、１２はサスペンションスプリングである。

また、２０は第１（左側）のショックアブソーバ１と補助ダンパー２１とを連通する液通路、２２はピストン、２３は上方ガス圧室、２４は下方油室、２５は伸び方向絞り通路（例えば、φ５〜６ｍｍ）、２６はその伸び方向絞り通路２５の逆止弁、２７は縮み方向絞り通路（例えば、φ４〜５ｍｍ）、２８はその縮み方向絞り通路２７の逆止弁、である。

一方、３０は第１（左側）のショックアブソーバ１と第２（右側）のショックアブソーバ３１とを連通する液通路、３２は車体側取付部、３３は車輪（ここでは後輪）側取付部、３４はピストンロッド、３５は減衰バルブ、３６は下方油室、３７は上方油室、３８は縮み方向絞り通路（例えば、φ２〜３ｍｍ）、３９はその縮み方向絞り通路３８の逆止弁、４０は伸び方向絞り通路（例えば、φ１〜２ｍｍ）、４１はその伸び方向絞り通路４０の逆止弁、４２はサスペンションスプリングである。

また、５０は第２（右側）のショックアブソーバ３１と補助ダンパー５１とを連通する液通路、５２はピストン、５３は上方ガス圧室、５４は下方油室、５５は縮み方向絞り通路（例えば、φ４〜５ｍｍ）、５６はその縮み方向絞り通路５５の逆止弁、５７は伸び方向絞り通路（例えば、φ５〜６ｍｍ）、５８はその伸び方向絞り通路５７の逆止弁である。

上方ガス圧室２３，５３には、一般的に窒素ガスが封入されている。車体側取付部２，３２は車体（図示なし）に取り付けられ、車輪側取付部３，３３は車輪側のサスペンションアーム（図示なし）に取り付けられ車輪（図示なし）の上下振動が伝達される。
また、ショックアブソーバ１，３１の減衰バルブ５，３５の絞り通路８，１０，３８，４０及び補助ダンパー２１，５１の減衰用絞り通路２５，２７，５５，５７の通路径の関係は、減衰バルブ５，３５の伸び方向絞り通路８，４０の径＜減衰バルブ５，３５の縮み方向絞り通路１０，３８の径＜補助ダンパー２１，５１の縮み方向絞り通路２７，５５の径＜補助ダンパー２１，５１の伸び方向絞り通路２５，５７の径となっており、それぞれの減衰力は逆の関係になっている。

図２は本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の動作説明図（その１）であり、ここでは、例えば前々輪が凹所に入った場合の前々輪及び前後輪に働く荷重変化の方向及び絞り通路を通る油の流れを示している。
（１）前々輪が窪みに入ると、前々輪の、すなわち左側のショックアブソーバ１のピストンロッド４はサスペンションスプリング１２により下方に押し下げられ、第１（左側）のショックアブソーバ１は伸びストロークとなる。それに対して、前後輪の、すなわち第２（右側）のショックアブソーバ３１は相対的に縮みストロークとなる。

（２）第１（左側）のショックアブソーバ１が伸びると、そのショックアブソーバ１の下方油室６は圧縮される。従って、下方油室６の油は伸び側絞り通路８を介して上方油室７に流入すると共に、第１（左側）の補助ダンパー２１の伸び方向絞り通路２５を介してその下方油室２４に流入する。
（３）この時、補助ダンパー２１の伸び方向絞り通路２５の径は、ショックアブソーバ１の伸び方向絞り通路８の径に比して大きく設定されているため、第１（左側）のショックアブソーバ１の下方油室６の油はそのほとんどが大きい径の補助ダンパー２１の伸び方向絞り通路２５を通って補助ダンパー２１の下方油室２４に速やかに流入し、車輪の降下に対してショックアブソーバ１が迅速に伸び、車体の沈みが抑制される。

（４）一方、第２（右側）のショックアブソーバ３１は縮み方向にストロークし、その上方油室３７が圧縮側になるため、第２（右側）のショックアブソーバ３１の上方油室３７の油は液通路３０を通して、膨張側となる第１（左側）のショックアブソーバ１の上方油室７に流入する。また、第２（右側）のショックアブソーバ３１の下方油室３６は膨張側となり、第２（右側）の補助ダンパー５１の縮み方向絞り通路５５を通してその補助ダンパー５１の下方油室５４の油が流入する。

図３は本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の動作説明図（その２）であり、ここでは、例えば前々輪が突起に乗り上げた場合の前々輪及び前後輪に働く荷重変化の方向及び絞り通路を通る油の流れを示している。
（１）前々輪が突起に乗り上げると、前々輪の、すなわち第１（左側）のショックアブソーバ１のピストンロッド４が上方に押し上げられ、ショックアブソーバ１は縮みストロークとなり、それに対して、前後輪の、すなわち第２（右側）のショックアブソーバ３１は相対的に伸びストロークとなる。

（２）そのため、第１（左側）のショックアブソーバ１の上方油室７は圧縮され、その上方油室７の油は減衰バルブ５の縮み側絞り通路１０を介して膨張側の下方油室６に流入すると共に、液通路３０を介して第２（右側）のショックアブソーバ３１の上方油室３７に流入する。
（３）なお、減衰バルブ３５の縮み方向絞り通路３８はその伸び方向絞り通路４０より大きく設定されているため第２（右側）のショックアブソーバ３１の上方油室３７への油の流入は緩和される。

（４）また、第１（左側）のショックアブソーバ１の下方油室６には補助ダンパー２１の下方油室２４からその縮み方向絞り通路２７を通して油が流入する。
（５）一方、第２（右側）のショックアブソーバ３１では下方油室３６が圧縮側になるため、下方油室３６の油は一部が減衰バルブ３５の伸び方向絞り通路４０を通して上方油室３７に流れるが、そのほとんどは補助ダンパー５１の伸び方向通路５７を通して補助ダンパー５１の下方油室５４に流入する。

（６）この時、補助ダンパー２１の縮み側絞り通路２７がその伸び側絞り通路２５より小径に設定されている。すなわち、縮みストローク時の減衰力が伸びストローク時の減衰力より大きめに設定されていること、及び減衰バルブ５の縮み方向絞り通路１０がその伸び方向絞り通路８より大きく設定されていることにより、また液通路の流路抵抗により、車体への突き上げを十分抑制することができると共に、ショックアブソーバが過度に縮むことは無い。

なお、補助ダンパーのガス室の圧力は低圧であるが、ショックアブソーバ及び補助ダンパーの油室が負圧になり、キャビテイションを起こすことがないような値に設定している。
上記したように、本発明によれば、逆位相の入力に対しては専ら補助ダンパーの減衰力による減衰特性を設定することができる。また、補助ダンパーの縮み方向減衰力を伸び方向減衰力より大きく設定することにより、ショックアブソーバに伸び易く、縮み難い特性を与えることができる。

図４は本発明に係るサスペンション機構にブレーキ時のノーズダイブ等タンデムホイールに同位相の入力が加わった場合の作動を示す図である。
（１）ノーズダイブが生じると、例えば前々輪すなわち第１（左側）のショックアブソーバ１及び前後輪すなわち第１（右側）のショックアブソーバ３１に縮み方向の荷重が加わる。

（２）すると、両ショックアブソーバ１，３１の上方油室７，３７が圧縮側に、下方油室６，３６が膨張側になる。
（３）そのため、上方油室７，３７の油は減衰バルブ５，３５の縮み方向絞り通路１０，３８を通して下方油室６，３６に流入する。
（４）この際、減衰バルブ５，３５の縮み方向絞り通路１０，３８は伸び方向絞り通路８，４０より大きく設定されているので、車体が沈み易くなっている。

（５）なお、縮み行程では、上方油室７，３７と下方油室６，３６を合わせた全体の体積が減少するので、下方油室６，３６の過剰になった油は補助ダンパー２１，５１の伸び方向絞り通路２５，５７を通して、補助ダンパー２１，５１の下方油室２４，５４に流入する。
図４の破線矢印は、ピッチング等で車両前部が浮き方向に動く時の作動を示している。

（１）両ショックアブソーバ１，３１の車体取付部３，３３に上方向の荷重変動が生じると、上方油室７，３７が膨張側に、下方油室６，３６が圧縮側になる。
（２）ところで、ピッチング等車体の変動の場合には、逆位相時のようにピストンロッド４，３４のストローク速度が速くないため、下方油室６，３６の油は専ら減衰バルブ５，３５の伸び方向絞り通路８，４０を通して上方油室７，３７に流入する。

（３）そして、減衰バルブ５，３５の伸び方向絞り通路８，４０の径はその縮み方向絞り通路１０，３８の径より小さく設定されているので減衰力が大きく、車体が浮き難い特性となる。
従って、同位相の入力に対しては、ショックアブソーバ１，３１が縮み易く、伸び難い特性となるので、車体が全体的に沈み傾向を生じ、車両の乗り心地及び走行安定性が大きく改良される。

図５は本発明に係るサスペンション機構の補助ダンパーの他の実施例を示す図面、図６はその場合の補助ダンパーの減衰特性を示す図であり、図６において、横軸はショックアブソーバのストローク速度、上縦軸は補助ダンパーの伸び方向減衰力、下縦軸は補助ダンパーの縮み方向減衰力をそれぞれ示している。
この図において、６１は補助ダンパー、６２はピストン、６３は上方ガス圧室、６４は下方油室、６５は伸び方向絞り通路（例えば、実質的通路直径φ５〜８ｍｍ）、６６は可変絞り弁、６７は縮み方向絞り通路（例えば、通路直径φ４〜５ｍｍ）、６８は縮み方向絞り通路の逆止弁、６０はショックアブソーバ（図示なし）と補助ダンパー６１とを連通する液通路である。

この実施例は、石畳の走行時等逆位相の入力振幅が小さい場合には、ショックアブソーバの伸び方向の減衰力と縮み方向の減衰力とをほぼ同じとし、車両の上下動を極力抑えると共に、波状路の走行時等、逆位相の入力振幅が大きい場合には、補助ダンパーの伸び方向の減衰力をストローク速度に関係なくほぼ一定に抑え、ショックアブソーバの減衰特性を縮み難く、より伸び易くするようにした補助ダンパーである。

ここで、補助ダンパー６１は、ショックアブソーバの伸びストローク速度が増加した場合にも、その減衰力が増加しないようにするため、形状を略円錐型にした可変絞り弁６６を用いるようにしている。
そのため、伸び方向絞り通路６５への流速が速くなると、可変絞り弁６６がそのシートから大きく離れ、伸び方向絞り通路６５の実質断面積が大きくなるようにしたものである。

このように構成することにより、図６に示すように、逆位相時の入力振幅が小さい場合にはショックアブソーバの伸び方向の減衰力と縮み方向の減衰力とをほぼ同じになるようにし、車両の上下動を極力抑えると共に、入力振幅が大きい場合には、ショックアブソーバの減衰特性を縮み難く、より伸び易くすることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構は、走行安全性と乗り心地が向上した自動車のサスペンション機構に好適である。

本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の構成図である。 本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の動作説明図（その１）である。 本発明の実施例を示す自動車用タンデムホイールのサスペンション機構の動作説明図（その２）である。 本発明に係るサスペンション機構へブレーキ時のノーズダイブ等タンデムホイールに同位相の入力が加わった場合の作動を示す図である。 本発明に係るサスペンション機構の補助ダンパーの他の実施例を示す図面である。 本発明に係るサスペンション機構の補助ダンパーの他の実施例の減衰特性を示す図面である。

１ 第１のショックアブソーバ
２，３２ 車体側取付部
３ 車輪（前輪）側取付部
４，３４ ピストンロッド
５，３５ 減衰バルブ
６，３６ 下方油室
７，３７ 上方油室
８，２５，４０，５７，６５ 伸び方向絞り通路
９，２６，４１，５８ 伸び方向絞り通路の逆止弁
１０，２７，３８，５５，６７ 縮み方向絞り通路
１１，２８，３９，５６，６８ 縮み方向絞り通路の逆止弁
１２，４２ サスペンションスプリング
２０ 第１のショックアブソーバと補助ダンパーとを連通する液通路
２１，５１，６１ 補助ダンパー
２２，５２，６２ ピストン
２３，５３，６３ 上方ガス圧室
２４，５４，６４ 下方油室
３０ 第１のショックアブソーバと第２のショックアブソーバとを連通する液通路
３１ 第２のショックアブソーバ
３３ 車輪（後輪）側取付部
５０ 第２のショックアブソーバと補助ダンパーとを連通する液通路
６６ 可変絞り弁
６０ ショックアブソーバと補助ダンパーとを連通する液通路

Claims (5)

1. タンデムホイールのそれぞれに車輪荷重を受けるサスペンションスプリング及び内部に減衰バルブを有するショックアブソーバを具備する自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、
   （ａ）各ショックアブソーバの上方油室を液通路により互いに連通すると共に、
   （ｂ）各ショックアブソーバに補助ダンパーを設けて、ショックアブソーバの下方油室をその補助ダンパーに連通し、
   （ｃ）減衰バルブの減衰力を前記補助ダンパーの減衰力より大きく設定すると共に、
   （ｄ）前記減衰バルブ又は前記補助ダンパーの減衰力を伸び方向と縮み方向で別々に設定したことを特徴とする自動車用タンデムホイールのサスペンション機構。
2. 請求項１記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーの縮み方向減衰力を前記補助ダンパーの伸び方向減衰力よりも大きくしたことを特徴とする自動車用タンデムホイールのサスペンション機構。
3. 請求項１記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記ショックアブソーバの減衰バルブの伸び方向減衰力を前記減衰バルブの縮み方向減衰力よりも大きくしたことを特徴とする自動車用タンデムホイールのサスペンション機構。
4. 請求項１記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーを内部にピストンを有するシリンダで構成し、前記ピストンの上側にガス圧室を形成し、前記ピストンの下側に絞り通路を介して前記ショックアブソーバの下方油室に連通する油圧室を形成したダンパー機構を具備することを特徴とする自動車用タンデムホイールのサスペンション機構。
5. 請求項４記載の自動車用タンデムホイールのサスペンション機構において、前記補助ダンパーの絞り通路の伸び方向絞り通路に可変絞り弁を設けたことを特徴とする自動車用タンデムホイールのサスペンション機構。

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