JPH048613A - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、車体と車輪との間に配設されて、その車体を
支持する車両用サスペンション装置に関する。

［従来の技術］ 上記の車両用サスペンション装置として、エアスプリン
グを利用したものは、既に知られている。

このエアスプリングとは、車輪と車体との間に伸縮部材
、例えばベローズを配置し、そのベローズ内に圧縮空気
を封入し、その圧縮空気の弾性を利用して車体を支持す
るものである。

このエアスプリングを用いたサスペンション装置は、車
体上の荷重が変化しても車高を常に一定に保持できると
いう利点を有している。また、荷重の変化に対応してば
ね定数を変化させることによって固有振動数を常に一定
に保持し、これにより良好な乗心地を維持できるという
利点も有している。

しかしながら、このサスペンション装置では、車両の旋
回時に発生する車体のロール、あるいはブレーキング時
に発生する車体のノーズダイブなどを確実に防止するこ
と、すなわち正確な車両姿勢制御を行うことができない
。

従来、車両姿勢の制御を行うための装置として、いわゆ
るハイドロニューマチックサスペンション装置があるこ
とは既に知られている。この装置は液体、特に非圧縮性
液体が封入された液圧シリンダを、車体と車輪との間に
配置し、液圧シリンダ内の液圧を制御することによって
車体のロールあるいはノーズダイブなどを防止するもの
である。

このハイドロニューマチック方式のサスペンション装置
によれば、非常に正確な車両姿勢制御を行うことが可能
となるが、車両の通常走行時において最良の、特に柔ら
かな乗心地を得ることができない。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来の車両用サスペンション装置におい
ては、確実な車両姿勢制御と最良の乗心地とを同時に達
成することができないという問題があった。

本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、車両旋回時あるいはブレーキング時
などにおける車両姿勢制御を確実に行うことができると
共に、通常走行時において。

最良の、特に柔らかい乗心地を得ることのできる車両用
サスペンション装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用サスペ
ンション装置は、圧縮空気が封入されたエアスプリング
と、油室及びガス室を備えたアキュムレータの油室に連
通していて液体が封入されている液圧シリンダと、その
液圧シリンダ内の液体の圧力を制御する液圧制御弁と、
車体の姿勢に応じてその液圧制御弁を作動させる制御手
段とを有しており、上記エアスプリングおよび液圧シリ
ンダが、上記車輪と上記車体との間に互いに並べて配置
されることに特徴がある。

上記液圧制御弁としては、液体の圧力を希望する任意の
値に調節できるようなもの、例えば、いわゆる電磁比例
圧力制御弁、サーボ弁などを用いるのが好ましい。

［作用］ 請求項１の車両用サスペンション装置において、車体（
車体フレーム３）は、エアスプリング（４）と液圧シリ
ンダ（５）の両方によって支持されている。エアスプリ
ング（４）は、圧縮空気の弾性を利用して車体（３）を
支持するものであり、車体（３）に加わる荷重の変化に
かかわらず固有振動数を常にほぼ一定に保持することが
でき、それ故、良好な乗心地をもたらすことができる。

制御手段（コントローラ８）は、車体（３）が傾いたと
き、その傾いた側（縮み側）にある液圧シリンダ（５）
内の液圧を高めるように、液圧制御弁（１４）を制御す
る。これにより、車両旋回時あるいはブレーキング時に
おいて車両姿勢が大きく傾くことが防止される。

液圧シリンダ（５）を用いた、いわゆるハイドロニュー
マチックサスペンションおよびエアスプリング（４）の
相乗効果により、正確な車両姿勢制御を達成できると共
に、車両の乗心地を向上させることができる。

請求項２の車両用サスペンション装置においては、圧力
制御弁（４０）がソレノイド（２２）のプランジャ（３
９）に接続されており、ソレノイド（２２）のコイル（
３８）に通電することによりプランジャ（３９）を付勢
して、圧力制御弁（４０）を弁座（４４）へ押圧する。

液圧制御弁（１４）を介して液圧シリンダ（５）へ送り
込まれる液体の液圧は、圧力制御弁（４０）の押圧力に
応じて変化する。

この場合ソレノイド（２２）は、コイル（３８）へ供給
する電流の大きさを変化させることにより。

プランジャ（３９）の付勢力、従って圧力制御弁（４０
）の弁座（４４）に対する押圧力を所望の値に設定する
ことができる。このように圧力制御弁（４０）の付勢力
を変化させることにより、液圧制御弁（１４）を介して
液圧シリンダ（５）へ送り込まれる液体の液圧を所望の
値に変更し、車体（３）の姿勢制御を行う。

請求項３の車両用サスペンション装置においては、車両
の通常走行時において、荷重の大部分をエアスプリング
（４）が負担し、ざらに液圧シリンダ（５）内の液体に
よって車体振動が効率良く減衰されるので、きわめて良
好な乗心地を得ることが可能となる。

［実施例］ 第１図は、本発明に係るサスペンション装置の一実施例
の概略を示している。同図において、車輪１の車軸１ｅ
を支持するサポートビーム２の上にエアスプリング４お
よび液圧シリンダ５が配設されており、これらエアスプ
リング４および液圧シリンダ５によって車体フレーム３
が支持されている。エアスプリング４および液圧シリン
ダ５は、第２図に示すように、前輪１ａ、ｌｂおよび後
輪ｌｃ、ｌｄのそれぞれに１つづつ設けられている。

第１図に戻って、エアスプリング４は、例えばベローズ
などの伸縮体４ａによって構成されていて、その内部に
圧縮空気が封入されている。エアスプリング４の上端に
は、エア給排管６が接続されていて、そのエア給排管６
上にエア切換バルブ７が配設されている。

本実施例の場合、エア切換バルブ７は、第３図に示すよ
うに、ダブルソレノイド方式のパイロット形３ボート３
位置バルブによって構成されており、このバルブ７の中
央ボートＡに上記のエア給排管６が接続されている。ま
た、このエア切換バルブ７の右側ボートＰにはエア源か
ら延びているエア供給管９が接続され、そして左側ボー
トＢにはエア排出口１０が接続されている。

図示の状態において、左右両方のソレノイド３１ａおよ
び３１ｂ内のコイル３２ａおよび３２ｂは共に消磁状態
になっていて、プランジャ３３ａおよび３３ｂは、バネ
３４ａおよび３４ｂによってパイロットバルブ排気口３
５ａおよび３５ｂに押し付けられている。従って、主ス
プール３６は中立位置に保持され、Ｐ、　　Ａ、　　Ｈ
の各ボートは閉じられている。その結果、エア供給管９
、エア給排管６、そしてエア排出口１０の間におけるエ
アの通流が遮断される。

右側コイル３２ｂが励磁されると、右側プランジャ３３
ｂがバネ３４ｂのバネ力に抗して図の左方へ移動して弁
座３７ｂを閉じる。これにより、主スプール３６は、左
側ソレノイド３１ａに対応する弁座３７ａを介して送り
込まれるエアに押されて右方へ移動する。その結果、右
側ボートＰと中央ボートＡとが連通して、エア供給管９
からエア給排管６へ向けてエアが給送され、エアスプリ
ング４（第１図）内にエアが供給される。

一方、左側コイル３２ａが励磁されると、左側プランジ
ャ３３ａがバネ３４ａのバネ力に抗して図の右方へ移動
して弁座３７ａを閉じる。これにより、主スプール３６
は、右側弁座３７ｂを介して送り込まれるエアに押され
て左方へ移動し、その結果、中央ボートＡと左側ボート
Ｂとが連通して、エアスプリング４内のエアがエア給排
管６を通ってエア排出口１０から大気に放出される。

ソレノイド３１ａおよび３１ｂの励磁あるいは消磁は、
コントローラ８からの指令によって決められる。

第１図に戻って、液圧シリンダ５は、車体フレーム３に
回動自在に取り付けられたシリンダチューブ１１と、そ
のシリンダチューブ１１の中に配置されていてその下端
がサポートビーム２に回動自在に取り付けられたピスト
ン１２とを有している。シリンダチューブ１１とピスト
ン１２とで囲まれる空間Ｑには液体、例えば非圧縮性の
油が封入されている。この油は、油ポンプ１３および液
圧制御弁１４を介して、リザーバタンク１５から給油管
１６を通ってシリンダチューブ１１内へ供給される。車
体フレーム３には、油室１７およびガス室１８とを備え
たアキュムレータ１９が固定さ九ており、その油室１７
が給油管１６に連通している。これらの油室１７および
ガス室１８は、ピストン２０によって仕切られており、
このピストン２０は、油室１７内の油圧、すなわち給油
管１６内の油圧に応じてアキュムレータ１９内で移動す
るようになっている。

液圧制御弁１４は、例えば第４図に示すように、電磁比
例圧力制御弁２１をパイロット弁とするバランスピスト
ン形リリーフバルブによって構成することができる。こ
の液圧制御弁１４は、ＩＮボート４１、ＯＵＴボート４
２、そしてタンクポート４３の３つのボートを備えてお
り、ＩＮポート４１がポンプ１３（第１図）に接続され
、ＯＵＴボート４２がシリンダ５（第１図）に接続され
、そしてタンクボート４３がドレン管２７を介してリザ
ーバタンク１５（第１図）に接続されている。

ところで、上記電磁比例圧力制御弁２１に用いられてい
るソレノイド２２は、コイル３８への入力電流を変化さ
せることにより、プランジャ３９の付勢力を変化させる
ことができるようになっており、これにより、プランジ
ャ３９に接続された制御弁４０の弁座４４に対する押圧
力を任意に変化させることができるようになっている。

このように、制御弁４０による押圧力を変化させること
により、液圧制御弁１４の２次圧室Ｒ内の設定圧力を自
由に変化させることができるので、ポンプ１３からシリ
ンダ５へ至る油圧回路の回路圧を適宜に変化させること
ができる。なお、ソレノイド２２内のコイル３８への入
力電流は、コントローラ８からの指令によって所定のプ
ログラムに従って制御される。

第１図においてコントローラ８には、給油管１６のうち
液圧制御弁１４よりも下流側に位置する部分に設けられ
た圧力センサ２８および車体フレーム３の底面に固定さ
れたハイドセンサ２９が接続されている。圧力センサ２
８は、給油管１６内の油圧を検知してその結果を油圧信
号としてコントローラ８へ出力する。一方、ハイドセン
サ２９は、車体フレーム３の地面からの高さを検知して
その検知結果をハイド信号としてコントローラ８へ出力
する。

コントローラ８には、上記の各センサ以外に、ブレーキ
センサ２３、前後Ｇセンサ２４、横Ｇセンサ２５、そし
てハンドル角センサ２６が接続されていて、それらの各
センサからの信号がコントローラ８へ送られる。

ブレーキセンサ２３は、ブレーキの踏み込みおよび踏み
込み量を検出する。前後Ｇセンサ２４は、車体の前後方
向（第２図の左右方向）の加速度を検出する。横Ｇセン
サ２５は、車体の横方向（第２図の上下方向）の加速度
を検出する。そして、ハンドル角センサ２６は、車両運
転者によって操舵されるハンドル（図示せず）の中立位
置からの角度および操舵方向を検出する。

本実施例に係るサスペンション装置は、上記のように構
成されているので、車体フレーム３にかかる荷重が変化
する場合でも、ハイドセンサ２９からのハイド信号に基
づいてエア切換バルブ７が作動してエアスプリング４内
のエア圧が調節されて、車体フレーム３が常に一定の高
さに保持される。この場合、エアスプリング４の固有振
動数は荷重の変化にかかわらず常に一定に保持されるの
で、車両の通常走行時における乗心地を最良の状態に保
持できる。この通常走行時、液圧シリンダ５内の油圧が
大きすぎると、サスペンションの動きが規制されてしま
い、その結果、エアスプリング４による上記の最良の乗
心地を得ることができなくなるおそれがある。この状態
を回避するため、圧力センサ２８によって給油管１６内
の油圧を検知し、これに基づいてコントローラ８によっ
て液圧制御弁１４のソレノイド２２へ供給する電流を制
御して制御弁４０（第４図）によって規制される２次圧
室圧力を調節し、給油管１６内の油圧が許容値以上に高
くならないようにする。これにより、サスペンションの
動きが液圧シリンダ５内の油圧によって規制されること
を防止できる。

車両が旋回したり、ブレーキングされたりした場合には
、ブレーキセンサ２３、前後Ｇセンサ２４、横Ｇセンサ
２５およびハンドル角センサ２６によってそれらを検知
し、その検知結果に基づいてソレノイド２２への給電量
を制御して、液圧シリンダ５内の油圧を制御し、これに
より車両旋回時における車両のロール、あるいはブレー
キング時のノーズダイブを防止して、車両姿勢を制御す
る。すなわち、ブレーキング時においては、前側２輪１
ａ、ｌｂ（第２図参照）の油圧を上げてフレーム前側を
押し上げ、一方、車両旋回時においては、旋回外側（す
なわち、沈み側）の車輪の油圧を上げて車体の沈み込み
を防止する。

このように、車体姿勢が通常状態から傾いた場合には、
エアスプリング４に加えて、液圧シリンダ５およびアキ
ュムレータ１９内の油およびガスによる、いわゆるハイ
ドロニューマチックサスペンション方式の車両姿勢制御
が行われる。それ故、正確な姿勢制御が行われる。

コントローラ８によって実行される車両姿勢制御は、特
別な制御方法に限定されることはないが、例えば、第５
図のフローチャートで示される制御を行うことができる
。

この制御を行うに際してはコントローラ８内のデータ記
憶メモリに、予め、前後Ｇ−油圧マツブおよび横Ｇ−油
圧マツプが記憶されている。前後Ｇ−油圧マツブとは、
車体の前後方向加速度（前後Ｇ）と、その前後Ｇが加わ
フたときに車体に加えるべき油圧との関係を表すもので
ある。また、横Ｇ−油圧マツプとは、車体の横方向加速
度（横Ｇ）と、その横Ｇが加わったときに車体に加える
べき油圧との関係を表すものである。

コントローラ８は、まず、エアスプリング４による車高
制御を行う（ステップ８１〜Ｓ３）。すなわち、ハイド
センサ２９によって検知された車高が所定の基準高さよ
りも低い場合は、第３図のエア切換バルブ７の右側コイ
ル３２ｂを励磁して、エア供給管９とエア給排管６とを
接続させてエアスプリング４ヘエアを供給する。一方、
車高が基準高さよりも高い場合には、左側コイル３２ａ
を励磁して、エア給排管６とエア排出口１０とを接続さ
せてエアスプリング４内のエアを外部へ排出する。

以上のエアスプリング制御の後、液圧シリンダ５による
車両姿勢制御を行う。

まず、ブレーキングも行われず、ハンドルも操舵されて
いない通常走行時には、ステップＳ４→Ｓ５→Ｓ６と進
んでコントローラ８の内部メモリＴに標準油圧値ＰＯを
セットする。この標準油圧（［［Ｐ　Ｏは、予め、コン
トローラ８内の所定記憶位置に記憶されているものであ
って、車両の通常走行時、液圧シリンダ５によってサス
ペンションの動きが規制されることのない油圧値に相当
している。すなわち、給油管１６内の油圧値がこの標準
油圧値ＰＯ以下になっていれば、サスペンションのスト
ロークに対応した油室１７およびガス室１８の容量が得
られることになる。

その後、圧力センサ２８によって給油管１６内の油圧を
チエツクしくステップＳ７）、その油圧値を上記内部メ
モリＴにセットされた油圧値、すなわち標準油圧（［１
！ＰＯと比較する（ステップＳ８）。測定された油圧値
が標準油圧値ＰＯよりも大きい場合には、ステップＳ９
へ進んで、電磁比例圧力制御弁２１（第４図）のソレノ
イド２２への入力電流を小さくして制御弁４０の押圧力
、従って液圧制御弁１４内の２次圧室Ｒの設定圧を下げ
る。

これにより、シリンダ５内の油圧が、サスペンションの
動きを規制しない油圧値以下に保持される。

この場合、シリンダ５の油圧値が下がりすぎると確実な
車両姿勢制御を行うことが難しくなる。従って、給油管
１６内の油圧が標準油圧値ＰＯ以下の許容範囲内に入っ
ているか否かをチエツクして（ステップ５１０）、入っ
ていなければソレノイド２２への入力電流を大きくして
、上記２次圧室Ｒの設定圧を上げる（ステップ５１１）
。

以上、ステップ８８〜Ｓｌｌの制御により、シリンダ５
内の油圧は、サスペンションの動きを規制せず、しかも
許容限界以下に低くなり過ぎない範囲内に保持される。

車両にブレーキがかけられ、しかし旋回はしない場合に
は、ステップＳ４→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４と進んで、
前後Ｇセンサ２４によって検知された加速度に基づいて
、予め記憶されている前後Ｇ−油圧マツブから油圧ＰＩ
（ＰＬ＞ＰＯ）が求められる。そして、前１１ｒｌａ、
ｌｂに対応する内部メモリＴ（ａ、ｂ）にＰｌがセット
され、一方、後１１ｆｉｌｃ、ｌｄに対応する内部メモ
リＴ（ｃ、ｄ）に標準油圧値ＰＯがセットされる。従っ
て、ステップ８７〜Ｓｌｌにおける電磁比例圧力制御弁
２１のソレノイド２２への給電量制御により、前輪側の
油圧だけが上昇し、その結果、車両のノーズダイブが防
止される。この場合、後輪側の油圧は標準油圧値ＰＯを
基準として制御されるので、通常走行時における油圧範
囲内に保持される。

車両にブレーキがかけられない状態でハンドルが操舵さ
れた場合には、ステップＳ４→Ｓ５→Ｓ１６→Ｓ１７と
進み、横Ｇセンサ２５によって検知された横方向加速度
に基づいて、予め記憶されている横Ｇ−油圧マツプから
油圧Ｐ　２　　（Ｐ　２＞　Ｐ　Ｏ）が求められる。そ
して、車体の旋回方向が判別された後、旋回外側の車輪
に対応する内部メモリＴ（外）にＰ２がセットされ、一
方、旋回内側の車輪に対応する内部メモリＴ（内）に標
準油圧値ＰＯがセットされる（ステップ８１８〜１９）
。その後、ステップ８８〜Ｓｌｌにあけるソレノイド２
２の給電量制御により、旋回外側の車体だけが油圧によ
って持ち上げられ、その結果、車体のロールが防止され
る。この場合、旋回内側の油圧は。

標準油圧値ＰＯを基準とする通常走行時の油圧範囲内に
保持される。

車両にブレーキがかけられるのと同時に、ハンドルが操
舵された場合には、ステップＳ４→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ
２０→Ｓ２１→Ｓ２２と進み、前後Ｇの大きさに対応す
る油圧Ｐ１と、横Ｇの大きさに対応する油圧Ｐ２が求め
られる。そしてその後、車両の旋回方向が判別され（ス
テップ５２３）さらに前側外輪に対応する内部メモリＴ
（前件）にＰ１＋Ｐ２が、前側内輪に対応する内部メモ
リＴ（前向）にＰｌが、後側外輪に対応する内部メモリ
Ｔ（後件）にＰ２が、そして後側内輪に対応する内部メ
モリＴ（後向）に標準油圧値ＰＯが、それぞれセットさ
れる。その後、ステップ８８〜Ｓ１１においてソレノイ
ド２２への給電量制御が行われ、各車輪１８〜１ｄに対
応する部分の車体が、それぞれの部分の沈み込み量を打
ち消すことのできる大きさの油圧によって持ち上げられ
る。これにより、ロールおよびノーズダイブの両方が確
実に防止される。

以上、一つの実施例をあげて本発明を説明したが、本発
明はその実施例に限定されるものではない。

例えば、上記の実施例では、液圧シリンダ５内の油圧を
制御するための液圧制御弁１４として、電磁比例圧力制
御弁２１をパイロット弁としたバランスピストン形リリ
ーフバルブを用いたが、これに代えていわゆるサーボ弁
、あるいはその地回様の作用を奏する油圧回路を用いる
こともできる。

また、エアスプリング４へのエア供給を制御するための
エア切換バルブ７は、第３図に示したソレノイドバルブ
に限らず、同様の作用を奏する他の任意のバルブあるい
は空圧回路とすることができる。

また、液圧シリンダ５に関する給油および排油系統も、
第１図に示したものに限らず、種々に改変することがで
きる。

また、コントローラ８によって実行される車両姿勢の制
御プロセスも、第５図に示したものに限らず、使用する
液圧制御弁の種類などに応じて、適宜に改変することが
できる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、車体がエアスプリングおよび
液圧シリンダの両方によりて支持されるので、良好な乗
心地を得ることができ、しかも同時に確実な車両姿勢制
御を行うことが可能となった。

請求項２の発明によれば、液圧シリンダによる車両姿勢
制御を、車体の傾きの程度に応じてより一層正確に行う
ことが可能となった。また、そのための構成が簡単であ
る。

請求項３の発明によれば、車両の通常走行時において、
エアスプリングによる最良の乗心地が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用サスペンション装置の一実
施例を図式的に示す側面図、第２図は上記サスペンショ
ン装置が備え付けられた車体の全体平面図、第３図はエ
アスプリングに関するエアの給排を制御するエア切換バ
ルブの一例を示す側断面図、第４図は液圧制御弁の一例
を示す側断面図、第５図は上記サスペンション装置の動
作制御方法の一例を示すフローチャートである。 １．１ａ〜１ｄ・−・車輪、２・・・サポートビーム、
３・・−車体フレーム、４・・・エアスプリング、５・
・・液圧シリンダ、７・・・エア切換バルブ、８・・・
コントローラ、１１・・・シリンダチューブ、１２・・
・ピストン、１３・−・油ポンプ、１４・・・液圧制御
弁、１７・・・油室、１８・−・ガス室、１９・・・ア
キュムレータ、２１・・・電磁比例圧力制御弁、２２・
・・ソレノイド、３８・・・ソレノイドコイル、３９・
・・ソレノイドプランジャ、４０・・・制御弁 出願人　日野自動車工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体と車輪との間に配設されていて、その車体を
   支持する車両用サスペンション装置であって、 圧縮空気が封入されており、その圧縮空気の弾性を利用
   して上記車体を支持するエアスプリングと、 油室及びガス室を備えたアキュムレータの油室に連通し
   、液体が封入されており、その液体の圧力を利用して上
   記車体を支持する液圧シリンダと、 その液圧シリンダ内の液体の圧力を制御する液圧制御弁
   と、 上記車体の姿勢に応じてその液圧制御弁を作動させる制
   御手段とを有しており、 上記エアスプリングおよび液圧シリンダは、上記車輪と
   上記車体との間に、互いに並べて配置されていることを
   特徴とする車両用サスペンション装置。
2. （２）上記液圧制御弁は、上記液圧シリンダ内の液圧を
   変化させるための圧力制御弁と、その圧力制御弁に接続
   されるプランジャと、そのプランジャを上記圧力制御弁
   方向へ付勢するコイルとを有しており、 上記プランジャによる上記圧力制御弁の付勢力は、上記
   コイルに供給される電流の大きさに応じて変化するよう
   になっていることを特徴とする請求項１記載の車両用サ
   スペンション装置。
3. （３）上記制御手段は、車両の通常走行時において、上
   記液圧シリンダ内の液圧が車体の動きを規制することの
   ない値に保持されるよう上記液圧制御弁を制御すること
   を特徴とする請求項１記載の車両用サスペンション装置
   。