JPH05238226A - 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りながら、減衰力
を多段切り替え可能にする。 【構成】 ロータリーバルブ３７の外周に所定幅のスリ
ット４７を螺旋状に形成して、伸側の連通孔３５を閉じ
たとき圧側の連通孔３６を上記スリット４７を介して開
き、伸側の連通孔３５が上記スリット４７を介して開い
たとき圧側の連通孔３６を閉じるとともに、必要に応じ
伸側および圧側の各連通孔３５，３６を同時に開かせ
て、各連通孔の開口量を連続可変としたものである。

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１０は従来のサスペンション装置を示
すブロック図である。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】加速度センサ６，車高センサ５の信号はコ
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。

【０００６】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１１に基づき説明
する。

【０００７】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。

【０００８】シリンダ１１とアウターシェル４０により
リザーバたるＣ室が形成されている。

【０００９】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。

【００１０】一方、シリンダ１１側はアウターシェル４
０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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】次に、減衰力可変ダンパの動作について説
明する。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】このとき発生するＡ，Ｂ室の差圧とＢ室の
圧力により、圧側減衰力が発生し、これがハード状態と
なる。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】このときの減衰力特性を図１２に示す。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】図１０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。

【００３２】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ｘａ−ｙ
ａ＞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。

【００３３】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。

【００３４】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１３（ａ）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。

【００３５】そこで、図１３（ｂ）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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】

【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。

【００４１】それ故、かなりの頻度で減衰力を切り替え
る必要がある。

【００４２】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、制御に際し、車体１と車輪２の相
対速度（ｘａ−ｙａ）が必要なため、車高センサ（もし
くは相対速度センサ）５を各車輪２ごとに必要となり、
システムのコストが高くなるという問題点があった。

【００４３】また、伸側および圧側の各減衰力のモード
がソフト，ハードの２種類しか選択できず、モード選択
にフレキシビリティを欠くなどの問題点があった。

【００４４】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
コスト化を図ることができるとともに、各モードごとに
減衰力を多段選択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。

【００４５】

【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、外周に所定幅
のスリットが螺旋状に形成され、伸側の上記連通孔を閉
じたとき圧側の上記連通孔を上記スリットを介して開
き、伸側の上記連通孔が上記スリットを介して開いたと
き圧側の上記連通孔を閉じるとともに、必要に応じ上記
伸側および圧側の各連通孔を開くように、上記各連通孔
の開口量を連続可変とす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したもの
である。

【００４６】

【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、上記各連通孔に対するスリット
の開口量を連続可変できるようにして、各モードにおけ
る減衰力を多段に設定可能にする。

【００４７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】加速度センサ６の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
を高低の複数段階に切り替えるようになっている。

【００５１】また、９ａは加速度センサ６の出力を積分
する積分器、９ｃはこの積分器９ａ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。

【００５２】なお、この発明では図５における微分器９
ｂおよび車高センサ５が省かれている。

【００５３】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１１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。

【００５４】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。

【００５５】また、ピストンロッド１３には、図３に詳
細に示すように、伸連通孔３５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。

【００５６】ロータリーバルブ２４の開口部である伸側
ポート４５，圧側ポート４６は、図４に示すように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、各伸側ポート４５および圧側ポート４６に連通する
螺旋状のスリット４７がそのロータリーバルブ２４の外
周に形成されている。

【００５７】すなわち、ロータリーバルブ２４には、図
５に示すような螺旋状のスリット４７が表面に切ってあ
り、そのスリット４７は各バイパス通路３１，３２と各
ポート４５，４６とにそれぞれつながっている。

【００５８】このスリット４７をピストンロッド１３に
設けた伸，圧の各連通孔３６，３７との組合せで、図４
のように３つの減衰力モードをとり得る。

【００５９】つまり、モードＳでは伸，圧連通孔３５，
３６が開、モードＣでは伸連通孔３５が開、圧連通孔３
６が閉、またモードＲでは伸連通孔３５が開、圧連通孔
３６が開となるように、各モードが選択される。

【００６０】ここで、減衰力アクチュエータ３８は多段
階に減衰力を変えられるように回動角が任意に設定でき
るようになっている。

【００６１】また、図６は多段階にハードおよびソフト
の減衰力を調整する方法を示すロータリーバルブ２４の
展開図である。

【００６２】これによれば、例えば、圧連通孔３６がス
リット４７と重なる状態すなわち圧連通孔３６が開の状
態はＤの範囲内で可能となる。

【００６３】このＤの範囲で伸側をみると、伸連通孔３
５がスリット４７と重なる状態から重ならない状態、す
なわち、伸連通孔３５の開から閉の連続状態を作り出せ
る。従って、モードＳからモードＲに切替っていく。

【００６４】さらに、伸側を過渡的にみると、図６のＥ
の範囲では、伸連通孔３５がスリット４７の端面との干
渉状態により、伸連通孔３５の開口面積を連続的に変化
させることができ、モードＲをさらに細かく分割するこ
とができる。

【００６５】このため、図７に示すように、伸側では減
衰力をハードからソフトの間の所定の大きさに設定でき
る。

【００６６】逆に、伸連通孔３５が開の状態で、圧連通
孔３６の働きも上記と同じことがいえ、モードＣを細か
く分割できる。

【００６７】このため、図８に示すように圧側では減衰
力をソフトからハードの間の所定の大きさに設定でき
る。

【００６８】次に動作について説明する。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】また、モードＳでは伸連通孔３５，圧連通
孔３６が共にスリット４７を介して開いた状態にあり、
共にピストン部をバイパスする流れが生じるために、伸
側，圧側減衰力共にソフトの状態となる。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】さらに、上記説明したようにモードＲでの
伸連通孔３５の開口面積をスリット４７の移動で連続的
に可変できることで、多段に伸側減衰力のみを変化させ
ることができる。

【００７９】また、同じように、モードＳでの圧連通孔
３６の開口面積をスリット４７の移動で連続的に可変で
きることで、多段に圧側減衰力のみ変化させることがで
きる。

【００８０】次に制御方法について説明する。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】さらに、路面７からの入力周波数が高周波
になると、減衰力は低い方が車体１への伝達力が小さく
なり、乗心地はよくなる。

【００８８】高周波になると車体速度ｘａが小さくなる
ので、伸側，圧側とも減衰力の低いモードＳに切り替え
る。

【００８９】図９に以上の制御則をまとめたものを示
す。

【００９０】このように制御することにより、乗心地を
向上させることが可能となり、切り替え頻度も極めて少
なくすることができる。

【００９１】なお、上記実施例では減衰力を３段階に切
り替えるものを示したが、２段切り替えとし、モードＲ
とモードＣを車体の速度ｘａの正負だけで切り替えても
よいことは勿論のことである。

【００９２】

【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、外周に所定幅のスリットが螺旋状に
形成され、伸側の上記連通孔を閉じたとき圧側の上記連
通孔を上記スリットを介して開き、伸側の上記連通孔が
上記スリットを介して開いたとき圧側の上記連通孔を閉
じるとともに、必要に応じ上記伸側および圧側の各連通
孔を開くように、上記各連通孔の開口量を連続可変とす
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し、車高センサが不要となる
ので、システムが安価に構成できるという実用上の効果
が得られる。

【００９３】また、伸側および圧側ともソフトおよびハ
ード相互間の、伸側に対する圧側、圧側に対する伸側の
減衰力を、一方固定で他方を変化させることができるほ
か、連通孔やロータリーバルブ側のポートの加工が少な
くてすみ、かつ簡単に構成でき、減衰力の設計の自由度
が増すなどの効果が得られる。

【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】図２における減衰力可変ダンパの要部を示す断
面図である。

【図４】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５】図３におけるロータリーバルブの正面図であ
る。

【図６】図３におけるロータリーバルブの展開図であ
る。

【図７】伸側減衰力をハードからソフトに変化可能な領
域を示す説明図である。

【図８】圧側減衰力をソフトからハードに変化可能な領
域を示す説明図である。

【図９】この発明によるダンパモードにおける車体速度
の制限則を示す説明表図である。

【図１０】従来のサスペンション装置を示すブロック図
である。

【図１１】図５における減衰力可変ダンパを示す断面図
である。

【図１２】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１３】従来の減衰力可変ダンパ動作による車体への
作用力と制御則の関係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 ４７ スリット

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、外周に所定幅
   のスリットが螺旋状に形成され、伸側の上記連通孔を閉
   じた時圧側の上記連通孔を上記スリットを介して開き、
   伸側の上記連通孔が上記スリットを介して開いた時圧側
   の上記連通孔を閉じるとともに、必要に応じ上記伸側お
   よび圧側の各連通孔を上記スリットを介して開くよう
   に、上記各連通孔の開口量を連続可変とするロータリー
   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。