JPH05155218A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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
久性を向上させるとともに、車高センサを不要にして、
構成の簡素化およびローコスト化を図る。 【構成】 シリンダ１１内を上下２室Ａ，Ｂに隔成する
ピストン１２を取り付けたピストンロッド１３に伸側お
よび圧側ごとに独立してもうけられ、かつ上記２室Ａ，
Ｂを連通する連通孔３５，３６と、伸側の上記連通孔３
５を閉じたとき圧側の上記連通孔３６を開き、伸側の上
記連通孔３５が開いたとき圧側の上記連通孔３６を閉じ
るとともに、ばね下共振周波数を超える周波数で車輪が
振動した場合には、上記伸側および圧側の各連通孔３
５，３６を同時に閉じるロータリーバルブ３７とを備
え、コントローラ９を用いて、上記車体速度の大きさに
応じて、上記伸側および圧側の連通孔３５，３６を開閉
するように上記ロータリーバルブ３７の回動量を制御可
能にする。

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。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。

【０００３】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。加速度センサ６，車高
センサ５の出力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。

【０００４】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。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。シリンダ１１とアウ
ターシェル１２によりリザーバたるＣ室が形成されてい
る。

【０００５】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。

【０００６】一方、シリンダ１１側はアウターシェル１
２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。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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】次に、減衰力可変ダンパの動作について説
明する。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。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。

【００１２】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。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。

【００１３】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。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。

【００１４】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。このとき発生するＡ，Ｂ室
の差圧とＢ室の圧力により、圧側減衰力が発生する。こ
れがハード状態となる。

【００１５】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。

【００１６】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。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。

【００１７】このときの減衰力特性を図９に示す。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。

【００１８】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。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）、ｘａ，ｙａはそれぞれの速度、ｘｂ，ｙｂはそれ
ぞれの加速度を示す。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ｘ
ａ−ｙａ＞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。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。

【００１９】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。

【００２０】そこで、図１１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。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。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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】

【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。それ故、かなりの頻度で減衰力を切り替える必要
がある。

【００２４】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、ソフトの減衰力が低い程乗心地が
よくなるが、反面、低すぎると、車輪２がばたつくよう
に振動し、接地力の変動が大きくなって、操安性が悪化
するという問題点があった。

【００２５】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、車輪の接地力の変動を低減す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。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるサスペ
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室に隔成するピストンと、該ピストンを一端に有
し、他端が車体側に取り付けられるピストンロッドと、
該ピストンロッドに伸側および圧側ごとに独立して設け
られ、かつ上記２室を連通する連通孔と、伸側の上記連
通孔を閉じたとき圧側の上記連通孔を開き、伸側の上記
連通孔が開いたとき圧側の上記連通孔を閉じるととも
に、ばね下共振周波数を超える周波数で車輪が振動した
場合には、上記伸側および圧側の各連通孔を同時に閉じ
るロータリーバルブとを備え、コントローラを用いて、
上記車体速度の大きさに応じて、上記伸側および圧側の
連通孔を開閉するように、上記ロータリーバルブの回動
量を制御するものである。

【００２７】

【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
るようにするとともに、ばね下共振周波数を超える車輪
の振動時には、伸側および圧側の減衰力をともにハード
にする。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。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，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。

【００２９】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。加速度センサ６，車高
センサ５の出力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。

【００３０】また、９ａは加速度センサ６の出力を積分
する積分器、９ｄは車高センサ５からの出力のうち、ば
ね下共振周波数以上の信号を通過させるハイパスフィル
タ、９ｃはこの積分器９ａおよびハイパスフィルタ９ｄ
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。なお、
この発明では図７における微分器９ｂが省かれている。

【００３１】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、図６について説明したも
のと同一の構成部分には同一符号を付して、その重複す
る説明を省略する。

【００３２】すなわち、この発明では、ピストン部に伸
バイパス通路３１と圧バイパス通路３２の２つを設け、
各バイパス通路３１，３２端に伸サブバルブ３３および
圧サブバルブ３４が設けてある。

【００３３】また、ピストンロッド１３には伸連通孔３
５と圧連通孔３６とが設けられており、それぞれロータ
リーバルブ２４により開閉されるようになっている。ロ
ータリーバルブ２４の開口部は、図３に示すように、図
２のＰ−Ｐ断面，Ｑ−Ｑ断面でそれぞれ位相をずらして
設けてあり、３つの減衰力のモードを取り得るようにな
っている。

【００３４】すなわち、図３において、モードＲでは伸
連通孔３５は閉、圧連通孔３６は開であり、モードＨで
は伸，圧連通孔３５，３６とも閉であり、モードＣでは
伸連通孔３５は開、圧連通孔３６は閉の状態となるよう
に設定されている。

【００３５】また、減衰力アクチュエータ３８は３段階
に切り替え可能なもので、各モードを選択できるように
なっている。

【００３６】次に動作について説明する。まず、減衰力
可変ダンパの作動について述べる。モードＲでは伸連通
孔３５は閉じ、圧連通孔３６は開いた状態になってい
る。

【００３７】それ故、伸行程では伸バイパス通路３１に
油が流れず、Ａ室の油はピストン１２の伸ポート１９，
伸バルブ２０を通りＢ室に流れる。このときの差圧によ
り伸側減衰力が発生し、この減衰力がハード特性とな
る。

【００３８】一方、圧行程では圧連通孔３６が開いてい
るので、Ｂ室からＡ室への油の流れはピストン１２の圧
ポート２１および圧バルブ２２を通る流れと、圧バイパ
ス通路３２から圧連通孔３６，圧サブバルブ３４を通る
流れとに分かれる。その結果、Ａ，Ｂ室の差圧は小さく
なり、ソフトな減衰力となる。

【００３９】また、モードＨでは伸連通孔３５，圧連通
孔３６が共に閉じた状態にあり、共にピストン部をバイ
パスする流れがないために、伸側，圧側減衰力共にハー
ドの状態となる。

【００４０】モードＣでは伸連通孔３５は開き圧連通孔
３６は閉じた状態になっている。それ故、伸行程の時の
みピストン部をバイパスする流れが生じ、その結果、伸
側減衰力がソフト、圧側減衰力がハードの状態となる。

【００４１】さらに、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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。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。

【００４５】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。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。

【００４６】さらに、ソフトの減衰力ょ極端に低く設定
すると、車輪２がばたついて、接地力変動が大きくなり
操安性を害する状況になることがある。

【００４７】そこで、この発明では、特に、コントロー
ラ９内のハイパスフィルタ９ｄはばね下共振周波数以上
の信号を通過させるように設定してあり、このような状
況になると、車高センサ５のハイパスフィルタ９ｄを通
過した後の信号は、図４のようになり、車輪２がばたつ
いていると判断するしきい値のレベルＬ１，Ｌ２を超え
るようになる。

【００４８】なお、図５に示すように、信号がレベルＬ
１，Ｌ２を超えない場合にはモードＲまたはモードＣで
あると判断する。

【００４９】そこで、演算処理・駆動回路９ｃでは、図
６のフローチャートにも示すように、適切に定めた時間
Ｔ秒間の間に、しきい値Ｌ１，Ｌ２を超えた上記信号の
回数をカウントして（ステップＳＴ１）、そのカウント
値ｎが予め定めた設定数により多ければ（ステップＳＴ
２）、車輪２がばたついていると判断し、減衰力を伸圧
ともハード（モードＨ）にして（ステップＳＴ３）、そ
の車輪２のばたつきを抑える（ステップＳＴ４）。

【００５０】一方、上記カウント値ｎに対し設定値が大
きくないと判定された場合には、続いて、車体の速度ｘ
ａが０より大きいか否かを判定し（ステップＳＴ５）、
大きい場合には減衰力をモードＲに設定し（ステップＳ
Ｔ６）、所定のモードＲになるように減衰力切替アクチ
ュエータ３８を駆動する。

【００５１】また、ステップＳＴ５で０より大きくない
と判定された場合には、減衰力をモードＣに設定し（ス
テップＳＴ７）、ステップＳＴ４に進むことになる。こ
のように、この発明では、車輪のばたつきをハイパスフ
ィルタ９ｄを通した信号の処理によって、自動的に抑え
ることができる。

【００５２】

【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室に隔成するピ
ストンと、該ピストンを一端に有し、他端が車体側に取
り付けられるピストンロッドと、該ピストンロッドに伸
側および圧側ごとに独立して設けられ、かつ上記２室を
連通する連通孔と、伸側の上記連通孔を閉じたとき圧側
の上記連通孔を開き、伸側の上記連通孔が開いたとき圧
側の上記連通孔を閉じるとともに、ばね下共振周波数を
超える周波数で車輪が振動した場合には、上記伸側およ
び圧側の各連通孔を同時に閉じるロータリーバルブとを
備え、コントローラを用いて、上記車体速度の大きさに
応じて、上記伸側および圧側の連通孔を開閉するように
上記ロータリーバルブの回動量を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
上する。また、車輪のばたつきを検知することで、伸
側，圧側の減衰力をハードにし、速やかに接地力変動を
低減でき、操安性の回復が図れ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】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４】図１におけるハイパスフィルタを通した信号の
うち、しきい値を超える信号を示すタイミングチャート
図である。

【図５】図１におけるハイパスフィルタを通した信号の
うち、しきい値内にある信号を示すタイミングチャート
図である。

【図６】図１における演算処理・駆動回路の動作を示す
フローチャート図である。

【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７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
作用力を示す説明図である。

【図１１】従来の減衰力可変ダンパ動作による制御則を
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 １２ ピストン １３ ピストンロッド ３５，３６ 連通孔 ３７ ロータリーバルブ Ａ，Ｂ ２室

Claims (1)

【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室に隔成するピストンと、該ピストンを一端に有
   し、他端が車体側に取り付けられるピストンロッドと、
   該ピストンロッドに伸側および圧側ごとに独立して設け
   られ、かつ上記２室を連通する連通孔と、伸側の上記連
   通孔を閉じた時圧側の上記連通孔を開き、伸側の上記連
   通孔が開いた時圧側の上記連通孔を閉じるとともに、ば
   ね下共振周波数を超える周波数で車輪が振動した場合に
   は、上記伸側および圧側の各連通孔を同時に閉じるロー
   タリーバルブと、上記車体速度の大きさに応じて、上記
   伸側および圧側の連通孔を開閉するように上記ロータリ
   ーバルブの回転量を制御するコントローラとを備えたサ
   スペンション装置。