JPH0615287Y2 - 能動型サスペンション用圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、圧力制御弁に係り、とくに比例電磁減圧弁
に関する。

〔従来の技術〕

比例電磁減圧弁の構造を有する圧力制御弁としては、例
えば本出願人が先に提案した特願昭６１−１３４２１８
号（発明の名称；能動型サスペンション）中に記載した
ものがある。

この圧力制御弁は、油圧源及び油圧シリンダ間に介挿さ
れた３方スプール弁と、この３方スプール弁のスプール
位置を所定指令値に応じて制御する比例ソレノイドとを
含んで構成されている。この内、３方スプール弁の供給
ポート（先願では入力ポート）には油圧源からの作動油
が供給され、戻りポート（先願では出力ポート）が油圧
源のドレン側に連結され、さらに出力ポート（先願では
入出力ポート）が油圧シリンダに接続されている。そし
て、この圧力制御弁は出力ポートから出力される制御圧
をスプールの圧力制御室にフィードバックさせ、このフ
ィードバック圧に基づく圧力と比例ソレノイドの推力と
を均衡させる方式をとり、油圧源から供給されるライン
圧を所定の指令値に応じて減圧し、これを制御圧として
油圧源に供給するようになっている。

一方、この圧力制御弁は、車両が比較的緩やかな凹凸部
を通過してバネ上共振周波数域（１Hz程度）の加振入力
が油圧シリンダにあった場合、油圧シリンダ側から大き
な流量の作動油が油圧源側に戻され（又は供給され）、
これによりスプール弁の出力ポート及び戻りポート間が
連通し、作動油を油圧源に戻し（又は供給して）て、圧
力変動を吸収し、路面側から車体側へ伝達される振動を
抑制するようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した圧力制御弁にあっては、出力ポ
ート及び戻りポートを連通する経路に、この経路を流通
する作動油に対して絞り効果を発生する手段が設けられ
ていないため、前述したようなバネ上共振周波数域の加
振入力が油圧シリンダ側からあった場合、この加振入力
に対する減衰力が十分に発生するために、大流量を発生
できる油圧源が必要であり、それに伴い消費馬力が大き
くなるという未解決の課題があった。

この考案は、このような未解決の課題に鑑みてなされた
もので、とくに、加振周波数対ゲイン特性に殆ど影響を
及ぼすことなく且つ油圧源を大形化させないで、アクチ
ュエータ側から油圧源に戻る比較的低周波数の作動流体
に対してより大きな減衰力を発生させることのできる圧
力制御弁を提供することを、その目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この考案は、流体圧源側に接
続された供給，戻りポート及び能動型サスペンションの
流体圧シリンダに接続された出力ポートを有する３方ス
プール弁を備え、この３方スプール弁の一方のスプール
端部側にパイロット圧を供給し、他方のスプール端部側
に前記出力ポートから出力される制御圧をフィードバッ
ク供給し、前記パイロット圧に応じて前記制御圧を制御
するようにした能動型サスペンション用圧力制御弁にお
いて、前記戻りポート側に、ばね上共振周波数域の圧力
変動に対して大きな減衰力を発生させる絞りを設けてい
る。

〔作用〕

この考案において、能動型サスペンションの流体圧シリ
ンダに加振入力があって、この流体圧シリンダの内圧が
増加したときには、３方スプール弁の出力ポートの圧力
が増加し、これに応じて出力ポート及び戻りポート間が
連通し、作動流体が流体圧源側に絞りを介して戻され
る。このとき、流体圧シリンダへの加振入力がバネ上共
振周波数域であるときには、戻りポート側へ伝達される
圧力変動が絞りによって大幅に減衰されて戻りポートか
ら流体圧源側に戻る作動流体の流量が制限され、流体圧
シリンダ側の流量変化を小さくする。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を第１図乃至第５図に基づき
説明する。本実施例は、この考案に係る圧力制御弁を、
車両のロール制御を行う油圧式の能動型サスペンション
に適用した場合を示す。

まず、第２図を参照しながら、能動型サスペンションの
全体構成を説明する（同図は四輪に対する油圧系統の
内、その一系統のみを示している）。

同図において、１０は能動型サスペンション、１２は車
輪、１４は車輪側部材、１６は車体側部材を示す。

能動型サスペンション１０は、所定ライン圧（例えば８
０kg/cm²）の油圧を供給する油圧源１８と、この油圧源
１８の下流側に装備された蓄圧用のアキュムレータ２０
と、このアキュムレータ２０の下流側に装備された圧力
制御弁２２と、車体側部材１６と車輪側部材１４との間
に介装された油圧シリンダ２４と、車体側部材１６及び
油圧シリンダ２４のシリンダチューブ２８ａ間に配設さ
れ車体の静荷重を支持するコイルスプリング３０と、圧
力制御弁２２を制御する姿勢変化抑制装置３２とを備え
ている。姿勢変化抑制装置３２は、車体の横加速度を検
出する横加速度センサ３４と、その横加速度検出信号に
基づき圧力制御弁２２を制御するコントローラ３６とを
有している。さらに、前記油圧シリンダ２４の後述する
圧力室Ｌは、路面側からのバネ下共振周波数域の振動を
吸収するために、絞り弁３８を介してアキュムレータ４
０に連通されている。

前記油圧源１８は、車両のエンジンを回転駆動源として
作動し、タンク内の作動油を加圧して吐出する油圧ポン
プを有しており、この油圧ポンプの吐出圧に基づき所定
ライン圧の作動油を出力する。

前記圧力制御弁２２は、第１図に示すように、パイロッ
ト作動形の比例電磁減圧弁で構成されており、３方スプ
ール弁を含む弁機構部２２Ａと、この弁機構部２２Ａを
制御する比例ソレノイド２２Ｂとを備えている。

この内、弁機構部２２Ａは、弁ハウジング４２を有し、
この弁ハウジング４２内に挿通孔４４が形成されてい
る。この挿通孔４４の所定位置には、所定径の連通穴４
６Ａを有しパイロット圧可変に供する隔壁４６が軸方向
に対して横設され、これにより挿通孔４４が隔設されて
いる。この内、比例ソレノイド２２Ｂ側の挿通孔４４に
は、比例ソレノイド２２Ｂにより軸方向に付勢されるポ
ペット４８が摺動可能に配設されている。このポペット
４８は、比例ソレノイド２２Ｂの後述するプランジャ６
６のセンタリング精度を緩和するために設けられてい
る。一方、これと反対側の挿通孔４４には、固定絞り５
０が隔壁４６から所定距離隔てて横設され、この固定絞
り５０と隔壁４６との間にパイロット室ＰＲが形成され
ている。この固定絞り５０は、後述するメインスプール
５２の変位に伴うパイロット室ＰＲの圧力Ｐ_Ｐの乱れを
抑制するもので、その作動油の通過穴は図示のように固
定絞り５０の中心部の他に、その周囲に複数設けてもよ
い。

さらに、固定絞り５０を介したポペット４８と反対側の
挿通孔４４には、前述したメインスプール５２がその軸
方向に摺動可能に配設されるとともに、弁ハウジング４
２には挿通孔４４に連通する供給ポート５４ｓ，出力ポ
ート５４ｃ，戻りポート５４ｒが各々形成されている。
そして、供給ポート５４ｓは油圧配管を介して油圧源１
８の作動油供給側に接続され、戻りポート５４ｒは油圧
配管を介して油圧源１８のドレン側に接続され、さらに
出力ポート５４ｃが油圧配管を介して油圧シリンダ（ア
クチュエータ）２４の後述する圧力室Ｌに接続されてい
る。

ここで、戻りポート５４ｒであって後述するパイロット
戻り通路ＰＴの下流側には、戻りポート５４ｒを流通す
る作動油の流量を絞るためのオリフィス絞りＰroが設け
られている。このオリフィスＰroの径は、油圧シリンダ
２４側から１Hz前後の圧力変動があったときに、大きな
減衰力を発生する値に設定されている。

前記挿通孔４４のメインスプール５２に対向する軸方向
両端部にはパイロット側圧力制御室Ｆ_Ｕ及び出力側圧力
制御室Ｆ_Ｌが各々形成され、メインスプール５２の上下
端は、各圧力制御室室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌに各々配設されたオフ
セットスプリング６０Ｕ，６０Ｌによりメインスプール
５２の後述する圧力室５２ｃが図示のように閉塞状態
（オフセット量が零）となるよう規定される。

前記メインスプール５２は、供給ポート５４ｓに対向す
るランド５２ａと、戻りポート５４ｒに対向するランド
５２ｂと、この両ランド５２ａ，５２ｂ間に形成された
環状溝状の圧力室５２ｃと、この圧力室５２ｃ及び出力
側圧力制御室Ｆ_Ｌとを連通するフィードバック通路５２
ｄとにより形成されている。フィードバック通路５２ｄ
には、図示のように、ダンパー用のオリフィスＰｃが設
けられている。

一方、パイロット室ＰＲは、固定絞り５０を介してパイ
ロット側圧力制御室Ｆ_Ｕに連通するとともに、パイロッ
ト供給通路ＰＰを介して供給ポート５４ｓに連通してい
る。また挿通孔４４のポペット４８側は、パイロット戻
り通路ＰＴを介して戻りポート５４ｒに連通している。
さらに挿通孔４４におけるポペット４８両端側及びパイ
ロット戻り通路ＰＴは相互に、連通路ＲＲを介して接続
されている。

そして、前記パイロット供給通路ＰＰにはパイロット圧
Ｐ_Ｐを形成するためのパイロット流量を規制するため多
段オリフィスＱｐが設けられ、一方、パイロット戻り通
路ＰＴにも多段オリフィスＰｒが設けられている。さら
に、前記連通路ＲＲにはポペット４８の移動に伴うパイ
ロット圧Ｐ_Ｐの乱れを抑制するためのオリフィスＰｄが
設けられている。

このため、ポペット４８の摺動位置を調整することによ
って連通穴４６Ａの開口面積が変化し、供給ポート５４
ｓ，パイロット供給通路ＰＰ，パイロット室ＰＲ，連通
穴４６Ａ，パイロット戻り通路ＰＴ，戻りポート５４ｒ
を流通する作動油の流量，即ちパイロット室ＰＲのパイ
ロット圧Ｐ_Ｐが調整され、これによってパイロット側圧
力制御室Ｆ_Ｕの圧力が制御される。そして、両圧力制御
室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力が異なる場合は、この圧力差に付勢
されメインスプール５２がその軸方向に往復移動し、圧
力室５２ｃの作動油を流入又は排出する調圧動作が過渡
的に行われる。そして、圧力室５２ｃの圧力（即ち、出
力ポート５４ｒの制御圧Ｐ_Ｃ）とパイロット圧Ｐ_Ｐとが
均衡すると、その後の定常状態では励磁電流Ｉ_Ｓの値に
関わらず常に第１図のスプール位置がとられ、パイロッ
ト圧Ｐ_Ｐに等しく設定された制御圧Ｐ_Ｃが保持される。

ここで、メインスプール５２と３ポート５４ｓ，５４
ｒ，５４ｃを有した弁ハウジング４２とにより３方スプ
ール弁が構成されている。

一方、前記比例ソレノイド２２Ｂは、弁ハウジング４２
に一体的に形成された円筒ハウジング６２と、円筒ハウ
ジング６２の中央部に形成され前述挿通孔４４に連通す
る挿通孔６４と、この挿通孔６４の軸方向に摺動自在に
設けられたプランジャ６６と、このプランジャ６６をそ
の軸方向に駆動させる励磁コイル６８とを有している。
プランジャ６６の作動子６６Ａの先端は前記ポペット４
８に当接可能になっている。またプランジャ６６には、
その軸方向両端を連通し作動油を往来させる連通孔６６
Ｂが形成されている。

そして、励磁コイル６８には後述する姿勢変化抑制装置
３２から指令値としての励磁電流Ｉ_Ｓが供給され、励磁
される。このため、プランジャ６６の作動子６６Ａは、
励磁電流Ｉ_Ｓの値に応じてポペット４８を第１図におけ
る下方に付勢する。また、励磁電流Ｉ_Ｓが零のときに
は、比例ソレノイド２２Ｂが非励磁状態となり、プラン
ジャ６６及びポペット４８がその初期位置に戻される。

第２図に戻って、前記油圧シリンダ２４は、前記シリン
ダチューブ２４ａを有し、このシリンダチューブ２４ａ
内をピストンロッド２４ｂに付勢されたピストン２４ｃ
がその軸方向に摺動可能になっている。そして、シリン
ダチューブ２４ａ内にはピストン２４ｃにより隔設され
た圧力室Ｌがその下側に形成されている。

また、前記コントローラ３６は、マイクロコンピュータ
を含んで構成されており、横加速度センサ３４の検出信
号に基づいて横加速度を算出し、この横加速度に所定の
ゲイン定数を乗じる等の演算を行って、指令値としての
励磁電流Ｉ_Ｓの値をＩ_SMIN〜Ｉ_SMAXまでの所定範囲（第
３図参照）で設定するとともに、その励磁電流Ｉ_Ｓを比
例ソレノイド２２Ｂに供給するようになっている。

次に、上記実施例の動作を説明する。

イグニッションスイッチがオン状態になると、姿勢変化
抑制装置３２が作動するとともに、エンジンの回転によ
って油圧源１８が前述したように駆動して所定のライン
圧が供給される。

姿勢変化抑制装置３２は、前述したように車体に作用す
る横加速度を検出し、指令値設定のための所定演算を行
う。これにより、車両が良路を定速で直進しているよう
な定常走行時には、励磁電流Ｉ_Ｓがその中立値Ｉ_SM近傍
の値とされ、横加速度が生じる旋回走行時等には、励磁
電流Ｉ_Ｓがその中立値Ｉ_SNより高い値（例えば外輪側）
及び低い値（例えば内輪側）に設定される。

いま、仮に、車両が前述した定常走行を行って、励磁電
流Ｉ_Ｓがその中立値Ｉ_SNに設定されたとする。これによ
って、比例ソレノイド２２Ｂが励磁状態となり、プラン
ジャ６６がポペット４８に所定値の推力をもって付勢
し、ポペット４８と連通穴４６Ａとによる流動抵抗がそ
の中立値に設定される。つまり、パイロット圧Ｐ_Ｐもそ
の中立値に設定され、パイロット側圧力制御室Ｆ_Ｕ及び
出力側圧力制御室Ｆ_Ｌの圧力が比較される。

このとき、両圧力制御室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力が均衡（つま
り、制御圧Ｐｃ，即ち油圧シリンダ２４の圧力室Ｌの圧
力とパイロット圧Ｐ_Ｐとが等しい）していたとすれば、
メインスプール５２の位置は第１図の閉塞状態を継続し
て（但し、油圧シリンダ２４が固定状態の場合）、制御
圧Ｐ_Ｃもその中立圧Ｐ_CNに保持される。

また、パイロット側圧力制御室Ｆ_Ｕの圧力が出力側圧力
制御室Ｆ_Ｌの圧力より低い、つまり制御圧Ｐ_Ｃがパイロ
ット圧Ｐ_Ｐ高い場合、メインスプール５２がパイロット
側圧力制御室Ｆ_Ｕの方向（第１図における上側）に移動
し、出力ポート５４ｃ及び戻りポート５４ｒ間が連通す
る。このため、作動油が圧力室５２ｃを介して戻りポー
ト５４ｒ側に戻され、出力側圧力制御室Ｆ_Ｌの圧力が低
下する。これによって、その圧力が下がり過ぎて、パイ
ロット側圧力制御室Ｆ_Ｕの圧力より低くなると、メイン
スプール５２は今度は反対方向（第１図における下側）
に移動し、供給ポート５４ｓ及び出力ポート５４ｏ間を
連通させる。以下、このサイクルを繰り返す過渡状態を
経て、両圧力制御室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力が均衡し、メイン
スプール５２は再び第１図の閉塞位置をとり（但し、油
圧シリンダ２４が固定状態の場合）、制御圧Ｐ_Ｃがその
中立圧Ｐ_CNに極めて短時間の内に設定される。

また、パイロット側圧力制御室Ｆ_Ｕの圧力が出力側圧力
制御室Ｆ_Ｌの圧力より高い、つまり制御圧Ｐ_Ｃがパイロ
ット圧Ｐ_Ｐより低い場合、上述とは反対に変化して、同
様の調圧が行われる。

さらに、この車高値が適正領域にある中立状態から、仮
に、励磁電流Ｉ_Ｓが上昇されたとすると、これに伴って
パイロット圧Ｐ_Ｐが高く設定される。このため、再び両
圧力制御室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力平衡が崩れるため、上述し
たと同様の過渡状態を経て制御圧Ｐ_Ｃがパイロット圧Ｐ
_Ｐ，つまり励磁電流Ｉ_Ｓの値に応じて昇圧される。一
方、励磁電流Ｉ_Ｓが低下されたとすると、これに応じて
制御圧Ｐ_Ｃが降圧される。

従って、本実施例では、励磁電流Ｉ_Ｓの変化に対する制
御圧Ｐ_Ｃの変化を示すと、第３図の静特性が得られる。
ここで、Ｐ_CMAXは油圧源１８のライン圧にほぼ相当する
最大制御圧であり、Ｐ_CMINは最小制御圧である。

このようにして、各圧力制御弁２２では、指令される励
磁電流Ｉ_Ｓの値に応じた制御圧Ｐ_Ｃが対応する油圧シリ
ンダ２４に供給される。このため、各油圧シリンダ２４
の圧力室Ｌではロールに抗する付勢力が個別に発生し、
これによってロール剛性が制御され、車体の姿勢変化が
適宜抑制される。

一方、いま、両圧力制御室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力が平衡して
いる定常状態（第１図のスプール位置参照）にあるとす
る。この状態で、車両が比較的緩やかな凹凸路を通過
し、路面側から油圧シリンダ２６の圧力室Ｌにバネ上共
振周波数域（１Hz程度）の振動入力があったとする。こ
の振動入力はこれに応じた圧力変動となって圧力制御弁
２２の圧力室５２ｃに伝達する。

この加振入力によって、出力側圧力制御室Ｆ_Ｌの圧力が
一時的に上昇（又は下降）し、パイロット側圧力制御室
Ｆ_Ｕの圧力より高く（又は低く）なる。これに付勢され
てメインスプール５２が前述したように圧力制御室Ｆ_Ｕ
側（又はＦ_Ｌ側）に移動し、出力ポート５４ｃ及び戻り
ポート（又は供給ポート５４ｓ及び出力ポート５４ｃ）
が連通して作動油が一時的に油圧源１８に戻され（又は
供給され）る。このとき、作動油がオリフィス絞りＰro
を介して流通するため、その絞り効果によって減衰力が
発生し、圧力変動が大幅に吸収される。そして、両圧力
制御室Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｌの圧力が平衡した時点でメインスプー
ル５２がその閉塞位置に再び戻る。このようにして励磁
電流Ｉ_Ｓの値に関わらず、圧力変化が吸収され、路面側
から車体側に伝達される振動が大幅に抑制され、乗心地
の悪化が的確に防止される。

さらに、上述した路面側からの加振入力が、路面の細か
な凹凸によるバネ下共振周波数に対応する高周波数のも
のである場合は、各油圧シリンダ２４の圧力室Ｌの圧力
変動が絞り３８を介してアキュムレータ４０に伝達され
る。これにより、同様に車体への振動伝達率を大幅に低
減させることができる。

ここで、第４，５図を参照して、本実施例の構成におけ
るオリフィス絞りＰroを戻りポート５４ｒに付加した場
合（図中の実線参照）と付加しない場合（図中の点線参
照）との相違を説明する。第４図は油圧シリンダ２４側
からの加振（油圧変動）周波数に対する減衰定数の変化
を示し、第５図はその位相の変化を示している。これに
よると、オリフィス絞りＰroを付加した場合には、これ
を付加しない場合に比較して、とくに、バネ上共振周波
数域（１〜２Hz）で大きな減衰定数，即ち減衰力が得ら
れることから、全体として車体側への伝達振動が著しく
減少し、乗心地が向上する。このとき、バネ上共振周波
数域では位相が遅れ気味になるが、グラフから分かるよ
うに、位相遅れが性能面で問題視される高周波数域で
は、かかる位相遅れが非常に小さく、オリフィス絞りＰ
roを付加しない場合と大差がない。従って、所定径のオ
リフィス絞りＰroを設けることは何ら他の性能に支障を
来すものではなく、本実施例によればスイッシュ音の低
減も含めて全体性能の向上が図られる。

なお、前述した実施例では、オリフィス絞りＰroを戻り
ポート５４ｒにおけるパイロット合流点の下流側に設け
るとしたが、これは例えば制御弁用サブプレートの戻り
ポートであってもよいし、より大きな絞り効果を得るた
めには戻りポート５４ｒにおける前記合流点の上流側で
あってもよい。

また、前述した実施例は、この考案の圧力制御弁を車両
用の能動型サスペンション１０に適用した場合について
説明したが、これは例えば船室の揺れを抑制するように
船室を船体に支持させる船舶用サスペンション装置であ
ってもよい。

さらに、この考案の圧力制御弁として、油圧制御弁のみ
ならず、空気圧制御弁にも適用可能なものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案では、３方スプール弁の
戻りポート側にバネ上共振周波数域の圧力変動に対して
大きな減衰力を発生する絞りを設けたことから、能動型
サスペンションの流体圧シリンダに加振入力があって、
出力ポートの圧力が増加し、これによって出力ポート及
び戻りポートが連通したときに、流体圧シリンダの加振
入力がバネ上共振周波数域であるときには、これに応じ
て戻りポートに伝達される大きな圧力変動を絞りによっ
て大幅に減衰させることができ、この減衰効果を加振周
波数対ゲイン特性を殆ど損なうこともなく且つ流体圧源
を大形化させないで達成できるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す概略断面図、第２図
は第１図に示す圧力制御弁が適用された車両用の能動サ
スペンションの概略を示す構成図、第３図は圧力制御弁
の励磁電流Ｉ_Ｓ対制御圧Ｐ_Ｃの静特性を示すグラフ、第
４図は路面側からの加振周波数に対する減衰定数の変化
の一例を示すグラフ、第５図は路面側からの加振周波数
に対する位相の変化の一例を示すグラフである。 図中、１８は油圧源、２２は圧力制御弁、２２Ｂは比例
ソレノイド、２４は油圧シリンダ（アクチュエータ）、
４２は弁ハウジング、４６は隔壁、４８はポペット、５
０は固定絞り、５２はメインスプール、５４ｓは供給ポ
ート、５４ｒは戻りポート、５４ｃは出力ポート、Ｐro
はオリフィス絞りである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧源側に接続された供給，戻りポート
   及び能動型サスペンションの流体圧シリンダに接続され
   た出力ポートを有する３方スプール弁を備え、この３方
   スプール弁の一方のスプール端部側にパイロット圧を供
   給し、他方のスプール端部側に前記出力ポートから出力
   される制御圧をフィードバック供給し、前記パイロット
   圧に応じて前記制御圧を制御するようにした能動型サス
   ペンション用圧力制御弁において、 前記戻りポート側に、ばね上共振周波数域の圧力変動に
   対して大きな減衰力を発生させる絞りを設けたことを特
   徴とする能動型サスペンション用圧力制御弁。