JP4956010B2

JP4956010B2 - 車高調整式サスペンションの車高調整制御装置

Info

Publication number: JP4956010B2
Application number: JP2006026567A
Authority: JP
Inventors: 敏夫大溝
Original assignee: 株式会社キャロッセ
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007203934A

Description

本発明は、車高調整機能付のサスペンションを備えた乗用車などの車両において、サスペンションの車高調整用アクチュエータに作動液を給・排出して車高を調整するための車高調整制御装置に関する。

車高調整機能付のサスペンションを備えた乗用車において、走行路面の状況に応じてサスペンションの全長を調整し、車高を調整するようにしている（特許文献１）。

このような車高調整機能付のサスペンションとしては、例えば油圧を利用してサスペンションの全長を調整できるアクチュエータを備えており、油圧制御装置により該アクチュエータに対する作動液の給・排出を制御することでアクチュエータをサスペンションの上下方向に伸縮させ、サスペンションを所望長さに調整して車高を調整する。

前記油圧制御装置としては、アキュムレータなどを備えた油圧源とサスペンションに設けたアクチュエータとのオイルラインの途中に電磁駆動される種々のバルブを設け、これらのバルブを切り替えることにより、該アクチュエータに対する作動液の供給と排出を行っている。
特開平９−７１１１５号公報

従来の油圧制御装置は、オイルラインに対する作動液の給・排出を電磁駆動されるバルブを用いて制御するため、バルブ制御のための制御回路が複雑化し、またバルブの故障は車両の走行に支障を招きかねない。

例えば、一つの液圧源に対して左右のショックアブソーバに設けている車高調整用アクチュエータにそれぞれオイルラインを接続して作動液を分配する方式の場合、互いのオイルライン内の作動液が移動しないようにバルブを設けているが、このバルブが故障して作動液の移動が生じると、車高の調整位置が固定状態から可変状態となり、サスペンションを構成しているショックアブソーバが事実上機能しなくなる。

また、一方のオイルラインに設けた作動液の移動を阻止するバルブが故障して作動液が外部に漏出すると、一つの液圧源に蓄えている作動液が全て漏出する結果、左右の車高調整用アクチュエータが同時にダウンし、完全に車高が落ちて走行不能に陥ることが懸念される。

本発明の目的は、このような従来の問題に鑑み為されたもので、複数の車高調整用アクチュエータに対する作動液の給・排出制御を一つの駆動機構により同時に行うが個々のオイルライン相互間での作動液の移動を阻止し、且つ給・排出制御を選択的に行うのにバルブを不要とする車高調整式サスペンションの車高調整制御装置を提供しようとするものである。

本発明の目的を実現する構成は、請求項１に記載のように、車両用サスペンションの２基にそれぞれ設けた車高調整用アクチュエータに対しそれぞれオイルラインを介して接続されたモータ駆動されるピストン式油圧ポンプを有する車高調整式サスペンションの車高調整制御装置において、前記ピストン式油圧ポンプは、一対のピストンをそれぞれシリンダーに内挿して対向配置したポンプ本体と、モータにより回転されるウォームギヤまたはねじギヤにより、前記対向配置された一対のピストンの軸心を回転中心とするウォームホイールを回転させる動力伝達手段と、前記動力伝達手段における該ウォームホイールの回転を変換して前記各シリンダーに内挿された各ピストンを互いに向かい合う方向及び離れる方向に直進移動させる動力変換手段と、を有し、前記モータの回転により前記一対のピストンが直進移動することにより前記各ピストンと前記各シリンダーで形成される各作動液室と前記各車高調整用アクチュエータとの間で作動液を前記各オイルラインを介して移動させることを特徴とする。

また、上記した構成において、前記ピストンの位置を検知するセンサーを設け、該センサーが検知した位置情報に基づいて前記モータに対する通電制御を行うコントローラを設けた構成とすることで、車高調整操作を車両内で行うことができる。

さらに、上記の構成において、前記センサーの検知情報に基づいて車高位置を表示する表示手段を設けることにより、現在の車高位置を車室内で確認することができる。

本発明によれば、モータ駆動によりピストンの直進移動は行なえるが、ウォームギヤまたはねじギヤとウォームホイールとの噛み合いにより作動液室内の油圧によるピストンの移動が阻止されるため、車高調整用アクチュエータと作動液室との間での作動液の移動を阻止するバルブ類が不要となり、装置の簡素化と部品点数の削減による信頼性を向上させることができる。

また、本発明によれば２系統のオイルラインを介したサスペンションに対する車高調整も１台のモータで駆動することができ、各系統のいずれか一つに作動液の漏出があっても他の系統に対して作動液の移動という影響を及ぼすことが無く、当該系統のダウンのみで済み、車高が完全に落ちるというトラブルの発生を防止することができる。

以下本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

第１の実施の形態
図１は本発明による車高調整式サスペンションの車高調整制御装置の第１の実施の形態を示す。

図１に示す車高調整式サスペンションの車高調整制御装置は、乗用車などの車両の左右前輪用サスペンション１１Ｌ、１１Ｒに設けた車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに対し、オイルライン１５Ｌ、１５Ｒを通して一台の油圧ポンプ２１により作動油を給・排出する。

左右のサスペンション１１Ｌ、１１Ｒは同タイプのものが使用され、図１では２タイプのものを示すために左右のサスペンションを異なるタイプで示しており、例えば、サスペンション１１Ｌに設けた車高調整用アクチュエータ１２Ｌは、ショックアブソーバのピストンロッド上端部１３Ｌと車体側との間に取り付けられ、またサスペンション１１Ｒに設けた車高調整用アクチュエータ１２Ｒは、ショックアブソーバのピストンロッド上端部１３Ｒと懸架ばね１４Ｒの上端との間に取り付けられる。

油圧ポンプ２１と左右の車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒとは作動油が給排出されるオイルライン１５Ｌ，１５Ｒで接続されている。

左側のサスペンション１１Ｌに設けられた車高調整用アクチュエータ１２Ｌに作動油が供給されると、ピストンロッド上端部１３Ｌと車体との間の上下方向の高さが伸びで車高を高くし、車高調整用アクチュエータ１２Ｌ内の作動油を排出すると、車高が低くなる。また右側のサスペンション１１Ｒはスプリング１４Ｒによりに車高を保持しており、このサスペンション１１Ｒに設けられた車高調整用アクチュエータ１２Ｒに作動油を供給することで車高調整を行う。

油圧ポンプ２１は、図１中左右対称のボディ部２２Ｌ、２２Ｒに２分割構成されたポンプボディ２２に設けた対向する一対のシリンダー２３Ｌ、２３Ｒ内に、それぞれピストン２４Ｌ、２４Ｒを対向配置した対向ピストン構造とし、シリンダー２３Ｌとシリンダー２３Ｒの外端にねじ締め固定されたキャップ２５Ｌ、２５Ｒにより作動液室２６Ｌ、２６Ｒが形成され、上記の左右のオイルライン１５Ｌ、１５Ｒを作動液室２６Ｌ、２６Ｒに通じるように接続している。

ピストン２４Ｌ、２４Ｒは、ピストンヘッドをそれぞれキャップ２５Ｌ、２５Ｒに対向するようにしてシリンダー２３Ｌ、２３Ｒに装入されており、ピストン２４Ｌ、２４Ｒ外周面とシリンダー２３Ｌ、２３Ｒの内周面とは軸方向に延びるスプライン３６Ｌ、３６Ｒによって係合し、ピストン２４Ｌ、２４Ｒの軸方向移動を許容するが軸回りの回転を不能としている。

一方、ポンプボディ２２内には、対向配置したピストン２４Ｌ、２４Ｒの内径部にそれぞれねじ係合するねじ軸２７が配置されており、各シリンダー２３Ｌ、２３Ｒの内端部外周に形成した各段部にそれぞれ軸受部材２８Ｌ、２８Ｒが固定されている。そして、ねじ軸２７をこの軸受部材２８Ｌ、２８Ｒに嵌合固定し、軸周りに回転可能とするが軸方向へ移動不能としている。

図中、ねじ軸２７の左端部２７Ｌは右ねじ、右端部２７Ｒは左ねじに形成され、ねじ軸２７を時計回り方向（以下正転方向と称す）に回転させると、対向する両ピストン２４Ｌ、２４Ｒは回転が規制されているので外側に向けて互いが離れる方向に直進移動し、逆に反時計回り方向（以下逆転方向と称す）に回転させると対向する両ピストン２４Ｌ、２４Ｒが内側に向けて互いに近づく方向に直進移動する。

すなわち、ねじ軸２７を正転方向に回転すると、作動液室２６Ｌ、２６Ｒの容積が減少し、作動液室２６Ｌ、２６Ｒ内の作動液がそれぞれ車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに供給されて車高を高くする。またねじ軸２７を逆転方向に回転すると、作動液室２６Ｌ、２６Ｒの容積が増し、車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒ内の作動液が作動液室２６Ｌ、２６Ｒ内にそれぞれ排出されて車高を低くする。

本実施の形態において、ねじ軸２７の長さ方向中央部には、ウォームホイール２９が固定され、ポンプボディ２２に固定されたモータ３０の出力軸３１に固定されたウォームギヤ（またはねじ歯車）３２がこのウォームホイール２９に噛み合う。

車両室内に設置したコントローラ３３の車高操作部材をドライバーが操作することにより、モータ３０に正転または逆転方向の通電がなされると、ウォームギヤ３２が正転または逆転方向に回転し、ウォームホイール２９が正転または逆転する。この場合、車高を高くする操作が行われたとすると、ねじ軸２７が正転し、その際ピストン２４Ｌ、２４Ｒの位置を例えば摺動抵抗などを用いた位置センサー３４により検知し、この位置センサー３４で検知した位置情報をコントローラ３３およびコントローラ３３に設けた表示器３５に出力する。

コントローラ３３による車高調整は、高低といった予め設定した位置センサーを備える方式、任意の高さに調整する制御方式等が提案でき、例えば任意の高さに調整する制御方式では、コントローラ３３の車高操作部材により所望する高さ位置を設定すると、位置センサー３４で検知した現在の高さと、設定高さ位置とを比較し、現在の高さが低ければ高くする方向に、逆であれば低くする方向にモータ３０に対する通電方向を設定し、通電を開始する。そして、位置センサー３４の検知情報が設定高さ位置に達すると、モータへの通電を停止する。

この場合、ねじ軸２７を回転させて、同時に２つのピストン２４Ｌ、２４Ｒを強制的に駆動するため、例えば車両の左右前輪用サスペンションに対して同時に車高調整が開始される。しかし、ピストン２４Ｌ、２４Ｒを駆動する機構が個々に独立して設けられている場合には、個々の駆動機構が同じように作動するとは限らず、作動時に一方のピストンが他方のピストンよりもスムーズに動くと、両方の車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに圧力差が生じて車高調整が開始され、同時に駆動を停止すると、左右のサスペンションの高さに差が生じるが、本実施の形態ではこのようなことがない。

位置センサー３４として摺動抵抗を用いた方式としては、ねじ軸２７を中空に形成し、ねじ軸２７の内径部に摺動抵抗器を配置し、該摺動抵抗器の抵抗部３４ａを一方のピストン２４Ｌに伸縮しない支持棒３４ｂを介して固定連結し、該摺動抵抗器のスライダ３４ｃを他方のピストン２４Ｒに伸縮しない支持棒３４ｄを介して固定連結した構成とすることができる。そして、両方のピストン２４Ｌ、２４Ｒが軸方向に移動する際の相対的移動距離に応じて抵抗部３４ａに対するスライダ３４ｃの接触位置が変わり抵抗値が変化するので、この抵抗値から両方のピストン２４Ｌ、２４Ｒの位置を読取る。

スライダ３４ｃと抵抗部３４ａから引出したリード線は、例えば他方のピストン２４Ｒの側壁面に径方向に沿って貫通したリード線孔を通して他方のシリンダー２３Ｒとピストン２４Ｒの外周面との間のスペースに引き出し、さらに軸受部材２８Ｒ側に向けて該リード線を引き出す。その際、ピストン２４Ｒとシリンダー２３Ｒとをスプライン係合させるスプライン３６Ｌ、３６Ｒは周方向の複数箇所のみに設けられているので、スプライン３６Ｒを避けて軸受部材２８Ｒ側に向けて該リード線を引き出すことができる。引き出したリード線は、さらにポンプボディ２１を貫通して外部まで引き出せばよい。そして、この外部に引き出したリード線をコントローラ３３及び表示器３５に出力する。

モータ３０の非回転状態において、作動液室２６Ｌ、２６Ｒはオイルライン１５Ｌ、１５Ｒを通して車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに連通しており、車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒ内の作動液が作動液室２６Ｌ、２６Ｒに向けて移動するのを阻止する逆止弁などのバルブ類は途中に設けられていない。

しかし、本実施の形態では、ピストン２４Ｌ、２４Ｒの駆動機構は、ウォームホイール２９をねじ軸２７と直交する方向に回転軸心を有するウォームギヤ（ねじ歯車）３２に噛み合わせ、このウォームギヤ３２の回転を大幅に減速してねじ軸２７を回転させる構成としているので、作動液室２６Ｌ、２６Ｒ内の作動液の圧力がピストン２４Ｌ、２４Ｒに作用しても、ウォームギヤ（ねじ歯車）３２がストッパーとして作用し、ピストン２４Ｌ、２４Ｒが移動することがない。

このため、逆止弁などのバルブを用いることなく車高調整用アクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒ内を設定高さに応じた圧力に維持することができ、車高調整式サスペンションの車高調整制御装置の構成が簡単化する。

また、ねじ軸２７は軸心の周りを回転するが軸方向へは移動できないので、例えば一方の作動液室２６Ｌ内の圧力が他方の作動液室２６Ｒよりも低くなっても、一方の作動液室２６Ｌと他方の作動液室２６Ｒとの圧力が等しくなるように軸方向に移動することがない。

このため、例えば車両がカーブ走行の際に横Ｇを受けて左右のサスペンションに荷重差が発生しても、車高調整用アクチュエータ１２Ｌと車高調整用アクチュエータ１２Ｒは相手側のアクチュエータに対して圧力変動を生じさせず、車両が不用意にロールすることがない。

また、いずれか一方のオイルラインに液漏れなどが発生しても、液漏れのないいずれか他方のオイルラインには影響が及ばないので、完全に左右の車高が落ちてしまうことがない。

参考例
図２は本発明の参考例を示す。

本参考例では、２個のピストン２４Ａ、２４Ｂを並列に配置し、各ピストン２４Ａ、２４Ｂがシリンダー２３Ａ、２３Ｂに対し、ねじ軸２７Ａ、２７Ｂの回転により直進移動する構成は第１の実施の形態と同様であるが、両ピストン２４Ａ、２４Ｂとねじ軸２７Ａ、２７Ｂとは共に同じ右ねじにより螺合しており、ねじ軸２６Ａ、２６Ｂの後端部に固定しているウォームホイール２９Ａ、２９Ｂを同じ方向に回転させることにより、作動液室２６Ａ、２６Ｂ内の作動液をアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに供給し、また左右のアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒ内の作動液を作動液室２６Ａ、２６Ｂ内に排出させることができる。

ウォームホイール２９Ａ、２９Ｂに対する駆動は、回転軸３７に２つのウォームギヤ（又はねじ歯車）３２Ａ、３２Ｂを設け、ウォームホイール２９Ａにウォームギヤ３２Ａを噛み合わせ、またウォームホイール２９Ｂにウォームギヤ３２Ｂを噛み合わせさせる。

したがって、回転軸３７をモータ３０により回転させると、２つのウォームホイール２９Ａ、２９Ｂが同時に同方向に回転を始め、正転または逆転方向の回転により、左右のアキュムレータ１２Ｌ、１２Ｒを同時に車高調整のために駆動する。

なお、４個のピストンを並列に配置し、１本の回転軸３７に４個のウォームギヤを設けることにより、前後左右の４つのサスペンションに対する車高調整のための作動液の給排出を行えるようにしても良い。

また、本参考例は並列配置した複数のピストンを、１台のモータで回転駆動される複数のウォームギヤと、この複数のウォームギヤに噛み合うウォームホイールで構成される動力伝達機構により駆動するようにしているが、駆動するピストンの個数が増えるとモータも大型化する。そこで、１個のピストンを１台のモータでウォームギヤとウォームホイールで構成される動力伝達機構を介して駆動することも可能である。この場合、モータの小型化が図れると共に、ウォームギヤとウォームホイールで構成される動力伝達機構を用いているので、上記の実施の形態および参考例と同様に、車高調整用アキュムレータ内の作動液の移動を阻止するための逆止弁等のバルブが不要である。

なお、上記した実施の形態および参考例において、回転を規制して直進のみの移動を可能とするピストンとねじ軸とをねじ結合し、ねじ軸の回転でピストンを直進移動させるようにしているが、カム機構によりピストンを直進移動させるようにしても良い。例えば、ウォームホイールと固定されて一体に回転する回転軸にカムピンを設け、回転を規制して直進のみの移動を可能とするピストンの内周に該カムピンと係合するカム溝を設け、該回転軸を回転させることによりピストンを直進移動させる。

また、この参考例の説明では、ピストンの位置を検知するセンサーについては、例えば第１の実施の形態のように摺動抵抗器を用いてピストンの絶対位置を検出することができ、この位置情報を第１の実施の形態ど同様にコントローラ３３、表示器３５に出力し、車高調整を車室内から制御することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す車高調整式サスペンションの車高調整制御装置の断面図。本発明の参考例を示す車高調整式サスペンションの車高調整制御装置の断面図。

符号の説明

１１Ｌ、１１Ｒ前輪用サスペンション
１２Ｌ、１２Ｒ車高調整用アクチュエータ
１３Ｌ、１３Ｒピストンロッド上端部
１４Ｒ懸架ばね
１５Ｌ、１５Ｒオイルライン
２１油圧ポンプ
２２ポンプボディ
２２Ｌ、２２Ｒボディ部
２３Ｌ、２３Ｒ、２３Ａ、２３Ｂシリンダー
２４Ｌ、２４Ｒ、２４Ａ、２４Ｂピストン
２５Ｌ、２５Ｒキャップ
２６Ｌ、２６Ｒ、２６Ａ，２６Ｂ作動液室
２７、２７Ａ，２７Ｂねじ軸
２７Ｌ左端部２７Ｒ右端部
２８Ｌ、２８Ｒ軸受部材
２９、２９Ａ、２９Ｂウォームホイール
３０モータ３１出力軸
３２、３２Ａ，３２Ｂウォームギヤ（またはねじ歯車）
３３コントローラ
３４位置センサー
３４ａ抵抗部３４ｂ、ｄ支持棒３４ｃスライダ
３５表示器
３６Ｌ、３６Ｒスプライン

Claims

車両用サスペンションの２基にそれぞれ設けた車高調整用アクチュエータに対しそれぞれオイルラインを介して接続されたモータ駆動されるピストン式油圧ポンプを有する車高調整式サスペンションの車高調整制御装置において、
前記ピストン式油圧ポンプは、
一対のピストンをそれぞれシリンダーに内挿して対向配置したポンプ本体と、
モータにより回転されるウォームギヤまたはねじギヤにより、前記対向配置された一対のピストンの軸心を回転中心とするウォームホイールを回転させる動力伝達手段と、
前記動力伝達手段における該ウォームホイールの回転を変換して前記各シリンダーに内挿された各ピストンを互いに向かい合う方向及び離れる方向に直進移動させる動力変換手段と、
を有し、
前記モータの回転により前記一対のピストンが直進移動することにより前記各ピストンと前記各シリンダーで形成される各作動液室と前記各車高調整用アクチュエータとの間で作動液を前記各オイルラインを介して移動させることを特徴とする車高調整式サスペンションの車高調整制御装置。
前記ピストンの位置を検知するセンサーを設け、該センサーが検知した位置情報に基づいて前記モータに対する通電制御を行うコントローラを有することを特徴とする請求項１に記載の車高調整式サスペンションの車高調整制御装置。
前記センサーの検知情報に基づいて車高位置を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項２に記載の車高調整式サスペンションの車高調整制御装置。