JPH06206419A - ハイドロニューマチックサスペンション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハイドロニューマチックサスペンションに於
て、ガスばねのばね定数を任意に連続的に設定する。 【構成】 シリンダ１とこれに嵌合するピストン２によ
り郭定されるシリンダ室３に油室８が接続され、油室８
にはガスばね室１２が接続される。ガスばね室１２に選
択的にガス室１７、ポンプ２１及び排気口２２を接続し
てガスの給排を行うことによりガスばね室１２の圧力を
変化させ、また、モータ２０により駆動されるピストン
１５によりガスばね室１２の一端を形成するフリーピス
トン１０を選択的に変位させることによりガスばね室１
２の体積を変化させ、かくしてばね定数を連続的に変化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌のハイドロニュー
マチックサスペンションに係る。

【０００２】

【従来の技術】ハイドロニューマチックサスペンション
に於ては、乗り心地性及び操縦安定性を高度に両立させ
るために、走行状態に応じてガスばねのばね定数を変化
させることが知られている。

【０００３】例えば、特開昭６０−２５８１０号公報に
は、主ガスばね室に複数個の副ガスばね室が開閉弁を介
して接続されたハイドロニューマチックサスペンション
が示されており、このサスペンションによれば、開閉弁
が選択的に開弁されることによりガスばね室と副ばね室
とが連通接続され、これによりガスばね室の体積が圧力
変化を伴わずに変化され、かくしてばね定数が変化され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成によれば、選択できるばね定数は、副ばね室の個数及
び体積により限定され、任意のばね定数を得ることがで
きず、また、ばね定数を段階的にしか変化させることが
できない。

【０００５】従って、本発明は、ガスばねのばね定数を
任意に設定し連続的に変化させることができるよう改良
されたハイドロニューマチックサスペンションを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的は、本発明に
よれば、車輌のばね上部材とばね下部材との間に配設さ
れたシリンダと前記シリンダに摺動可能に嵌合し前記シ
リンダと共働してシリンダ室を郭定するピストンと、前
記シリンダ室に連通する油室と、前記油室に接するガス
ばね室と、前記ガスばね室の端壁を選択的に駆動する駆
動手段と、前記ガスばね室に対し選択的にガスを給排す
るガス給排手段とを有することを特徴とするハイドロニ
ューマチックサスペンションにより達成される。

【０００７】

【作用】本発明の構成によれば、駆動手段によりガスば
ね室の端壁が連続的に駆動され、ガス給排手段によりガ
スばね室に対しガスが連続的に給排されることにより、
ガスばね室の体積及び圧力が連続的に変化可能となり、
これによりばね定数を任意に且連続的に変化させること
ができる。

【０００８】例えば、静ばね定数を変化させる場合に
は、ガス給排手段によりガスばね室へガスを供給しつ
つ、駆動手段によりガスばね室の端壁を油室より遠去け
る方向に変位させ、ガスばね室の圧力を一定に保ちつつ
容積を増大させることにより、ガスばね室と油室の釣合
いの位置を変位させることなく、従って車高を変化させ
ることなく、ばね定数が任意に且連続的に増大される。
また、ガス給排手段によりガスばね室よりガスを排気し
つつ駆動手段によりガスばね室の端壁を油室へ近付ける
方向に変位させ、ガスばね室の内圧を一定に保ちつつ容
積を減少させることにより、ガスばね室と油室の釣合い
の位置を変位させることなく、従って車高を変化させる
ことなく、ばね定数が任意に且連続的に低減される。

【０００９】また、動ばね定数を変化させる場合には、
加減速時等に於ける車体の姿勢変化又は路面からの入力
に応じて、ガス給排手段によりガスばね室へガスを供給
すると共に、駆動手段によりガスばね室の端壁を油室へ
近付ける方向に変位させ、かくしてガスばね室の圧力を
増大させ体積を減少させることにより、ばね定数が迅速
に増大され、よって所望の姿勢が保たれ操縦安定性が高
められる。逆に、ガス給排手段によりガスばね室よりガ
スを排気すると共に、駆動手段によりガスばね室の端壁
を油室より遠去ける方向に変位させ、かくしてガスばね
室の圧力を減少させ体積を増大させることにより、ばね
定数が迅速に低減され、よって乗り心地性が向上する。
このように、ガスばね室の圧力及び体積の両方をばね定
数を増大させる方向又は減少させる方向に同時に変化さ
せることにより、ばね定数の変化を短時間で行うことが
でき、また、ばね定数の設定領域幅が拡大され、ばね定
数制御の応答性が向上される。

【００１０】

【課題を解決するための手段の補足説明】本発明の一つ
の好ましい実施例に於ては、ガス供給手段の少なくとも
一部が一つのガス室として構成され、該ガス室が開閉弁
を介してガスばね室に接続される。また、駆動手段がガ
スばね室とガス室の体積の総和を常に実質的に一定に保
持する様態にてガスばね室の端壁とガス室の端壁とを同
時に駆動するように構成される。駆動手段がガスばね室
の体積を増大（減少）する方向に作動すると、必然的に
ガス室の体積が減少（増大）され、これによってガス室
とガスばね室の間でガスが移動し、かくしてガスばね室
は実質的に圧力一定のまま体積が変化される。従って、
静ばね定数を変化させる場合に、ガス給排手段を作動さ
せるエネルギが必要なく、消費エネルギが節約される。

【００１１】以下に添付の図面を参照しつつ本発明を実
施例について説明する。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明によるハイドロニューマチッ
クサスペンションの構造の一つの実施例を示す概略構成
図である。図に於て、符号１は主シリンダを示してお
り、該主シリンダは、その上端にてアッパマウントを介
して車体Ｂに取付けられている。主シリンダ１の内部に
はピストン２が摺動可能に嵌合しており、ピストン２は
ピストン本体２ａ及びピストンロッド２ｂを有してい
る。ピストンロッド２ｂはその下端にて車輪を担持する
サスペンションアームＡに枢着されている。シリンダ１
及びピストン本体２ａは共働してシリンダ上室３及びシ
リンダ下室４を郭定しており、これらのシリンダ上下室
はオイルにて満たされている。ピストン本体２ａにはシ
リンダ上下室を連通接続するオリフィス通路５が形成さ
れており、またピストン本体２ａは、図示されていない
が、シリンダ内壁との摺接部を密封するピストンリング
の如きシール手段を有している。更にシリンダ１の下端
のピストンロッド出入口にはシールリングが設けられて
おりオイルの漏洩を防いでいる。

【００１３】主シリンダ１と並んで副シリンダ７が車体
に取付けられており、副シリンダ７にはフリーピストン
９及び１０が摺動可能に嵌合しており、図には示されて
いないが、これらのピストンはシリンダ内壁との摺接部
を密封するピストンリングの如きシール手段を有してい
る。フリーピストン９及び１０は副シリンダ７の上端部
及び下端部と共働して各々油室８及び１１を郭定してお
り、またこれらのフリーピストン９及び１０の間にはガ
スばね室１２が郭定されている。油室８は連通路６によ
りシリンダ上室３に接続されており、連通路６には減衰
力可変式の減衰力発生弁６ａが設けられている。

【００１４】副シリンダ７と並んで副シリンダ１３が車
体に取付けられており、副シリンダ１３の内部にはピス
トン１６が摺動可能に嵌合している。ピストン１６はピ
ストン本体１６ａとピストンロッド１６ｂより成ってお
り、ピストン本体１６ａは副シリンダ１３の内部を油室
１５とガス室１７に区分している。図示されていない
が、ピストン本体１６ａはシリンダ内壁との摺接部を密
封するピストンリングの如きシール手段を有している。
ピストンロッド１６ｂは副シリンダ１３を上下方向に貫
通しており、副シリンダ１３の上下両端部に設けられた
ピストンロッド出入口にはシールリングが設けられ流体
の漏洩を防いでいる。

【００１５】油室１５は連通路１４により油室１１に接
続されており、連通路１４には常閉型の開閉弁１４ａが
設けられている。また、ガス室１７は連通路１８により
ガスばね室１０に接続されており、連通路１８には常閉
型の開閉弁１８ａが設けられている。更に、ガス室１７
は通路１９により副シリンダ１３の外部に設けられた切
換弁２０の一端に接続されており、切換弁２０はポンプ
２１及び排気口２２に各々連結している。ガス室１７は
切換弁２０の切換により選択的にポンプ２１又は排気口
２２に接続され、或いは何れとの接続をも遮断される。
切換弁２０は、ピストンロッド１６ｂの内部にガス室１
７に連通する通路を形成することにより、この通路を介
してガス室１７に接続されてもよい。後述する如く、ガ
ス室１７、ポンプ２１、及び排気口２２は、ガスばね室
１２に対してガスの給排を行う給排手段として機能す
る。

【００１６】副シリンダ１３の外部に於て、モータ２３
が副シリンダ１３に対して固定されており、モータ２３
はピニオン２４を駆動するようになっている。また、副
シリンダ１３の外部に於て、ピストンロッド１６ｂの上
部外面にはラック２５が形成されており、ラック２５と
ピニオン２４とは互いに係合するよう配置されている。
後述する如く、モータ２３、ピストン１６、油室１５及
び１１は共働してフリーピストン１０を駆動する駆動手
段を構成する。

【００１７】以上の如く構成されたハイドロニューマチ
ックサスペンションは、開閉弁１４ａ及び１８ａが閉弁
状態にある場合には、一般的なハイドロニューマチック
サスペンションとして作動する。

【００１８】車輌のバウンド時又は車輌の運動により支
持荷重が増大する場合には、ピストン２がシリンダ１へ
相対的に押し込まれることにより、シリンダ上室３の容
積が減少しシリンダ下室４の容積が増大し、従ってシリ
ンダ上室３内のオイルの一部がオリフィス通路５を通っ
てシリンダ下室４へ流れる。また、シリンダ１内へ進入
したピストンロッド２の体積分のオイルがシリンダ上室
３より連通路６を通って油室８へ移動し、油室８の容積
が増大する分だけフリーピストン９は下方へ移動し、従
ってガスばね室１２の容積が減少し圧力が増大し、よっ
てばね力が増大する。

【００１９】車輌のリバウンド時又は車輌の運動により
支持荷重が減少する場合は、ピストン２がシリンダ１よ
り相対的に引き出されることにより、シリンダ下室４の
容積が減少しシリンダ上室３の容積が増大し、従ってシ
リンダ下室４内のオイルの一部がオリフィス通路５を通
ってシリンダ上室３へ流れる。また、シリンダ１より外
部へ移動したピストン２のロッドの体積分のオイルが油
室８より連通路６を通ってシリンダ上室３へ移動し、油
室８の容積が減少する分だけフリーピストン９が上方へ
移動し、従ってガスばね室１２の容積が増大し圧力が減
少し、よってばね力が減少する。

【００２０】かかる作動に於て、オイルがオリフィス通
路５及び減衰力発生弁６ａを流れることにより減衰力が
発生される。

【００２１】ガスばね室のばね定数は以下の如くして変
更することができる。

【００２２】操縦安定性を向上させるべくばね特性を硬
く設定する場合には、先ず、開閉弁１４ａ及び１８ａが
開弁状態にされ、モータ２３によりピストン１６が下向
きに駆動される。このことにより、副シリンダ１３内の
油室１５の容積が減少し、油室１５内のオイルの一部が
副シリンダ７内の油室１１へ移動し、これにより油室１
１の容積が増大し、フリーピストン１０が上方へ移動さ
れる。また、副シリンダ１３内のガス室１７の容積が増
大し、ガスばね室１２内のガスの一部がガス室１７へ移
動する。かかる行程に於て、ガス室１７へ進入するピス
トンロッド１６ｂの体積と油室１５より脱出するピスト
ンロッド１６ｂの体積が等しく、油室１５、１１、ガス
ばね室１２、及びガス室１７の全体積が変化しないの
で、フリーピストン９は実質的に変位せず、従って車高
が変化することなくガスばね室１２は内圧一定のまま体
積が低減される。その後、開閉弁１４ａ及び１８ａが閉
弁され体積の減少したガスばね室１２が密閉され、かく
して静ばね定数が増大され、硬いばね特性が得られる。

【００２３】また、乗心地を良好にすべくばね特性を柔
かく設定する場合には、先ず、開閉弁１４ａ及び１８ａ
が開弁状態にされ、モータ２３によりピストン１６が上
向きに駆動される。このことにより、油室１５の容積が
増大し、油室１１内のオイルの一部が油室１５へ移動
し、これにより油室１１の容積が減少しフリーピストン
１０が下方へ移動される。また、ガス室１７の容積が減
少し、ガス室１７のガスの一部がガスばね室１２へ移動
する。かかる行程に於ても、上述の如く、フリーピスト
ン９は実質的に変位せず、従って車高が変化することな
く、ガスばね室１２は内圧一定のまま体積が増大され
る。その後、開閉弁１４ａ及び１８ａが閉弁され体積の
増大したガスばね室が密閉され、かくして静ばね定数が
低減され、柔かいばね特性が得られる。

【００２４】このように、ガスばね室とガス室との間で
ガスのやりとりをすることにより、ガスばね室１７の体
積が変化される間必然的に圧力が一定に保たれ、比較的
に小さいエネルギで静ばね定数を連続的に変化させるこ
とができる。

【００２５】尚、ピストンロッド１６ｂはピストン本体
１６ａより上方にのみ延在するよう構成されてもよく、
その場合には、上述の静ばね定数の設定に於て、ガス室
１７内に出入りするピストンロッド１６ｂの体積変化に
相当するガス室１７の容積変化を補償しガスばね室１２
を定圧に保つように、ガスばね室１２の内圧又はピスト
ンロッド１６ｂの変位量等に応じて、ポンプ２１及び排
気口２２によりガスばね室１２に対しガスの給排が行わ
れればよく、この場合にも、ポンプ２１の作動に必要と
されるエネルギはさほど大きいものではない。

【００２６】次に、ガスばね室１２のばね定数を、ピス
トン２が受ける入力に応じてアクティブに変化させるこ
とについて説明する。

【００２７】加減速、旋回時等に於いて、支持荷重が増
大する場合には、車体の沈み込みを抑えるべく、開閉弁
１４ａが開弁され、モータ２３によりピストン１６が下
向きに駆動され、これによりフリーピストン１０が上方
へ移動される。また、開閉弁１８ａが開弁され、切換弁
２０によりポンプ２１がガス室１７に接続され、ガスば
ね室１２へガスが供給されることにより、ガスばね室１
２の圧力が増大される。これにより、ばね定数が増大さ
れ、荷重を支持する力が増大し、車体の沈み込みが抑え
られ車高が保持される。

【００２８】また、加減速、旋回時等に於いて、支持荷
重が減少する場合には、車体の浮き上がりを抑えるべ
く、開閉弁１４ａが開弁され、モータ２３によりピスト
ン１６が上向きに駆動され、これによりフリーピストン
１０が下方へ移動される。また、開閉弁１８ａが開弁さ
れ、切換弁２０により排気口２２がガス室１７に接続さ
れ、ガスばね室１２よりガスが排出されることにより、
ガスばね室１２の圧力が減少される。これにより、ばね
定数が低減され、荷重を支持する力が減少し、車体の浮
き上りが抑えられ車高が保持される。

【００２９】また、悪路走行時には、路面入力に対して
乗心地を高めるべく、路面からの入力に応じて、開閉弁
１４ａが開弁され、モータ２３によりピストン１６が上
向きに駆動され、よってフリーピストン１０が下方へ移
動され、これによりガスばね室１２の体積が増大される
と共に、開閉弁１８ａが開弁され、切換弁２０により排
気口２２がガス室１７に接続され、ガスばね室１２より
ガスが排出され、これによりガスばね室１２の内圧が低
減される。かくしてばね定数を低減することにより衝撃
を吸収し乗心地を向上させることができる。

【００３０】更に、比較的大きな振動を与える路面入力
に追従して操縦安定性を高めることもできる。この場合
には、路面からの入力に応じて、開閉弁１４ａが開弁さ
れ、モータ２３によりピストン１６が下向きに駆動さ
れ、よってフリーピストン１０が上方へ移動され、これ
によりガスばね室１２の体積が低減されると共に、開閉
弁１８ａが開弁され、切換弁２０によりポンプ２１がガ
ス室１７に接続され、ガスばね室１０へガスが供給さ
れ、これによりガスばね室１０の内圧が高められる。か
くしてばね定数を増大することにより、操縦安定性を向
上させることができる。

【００３１】このように、車体の姿勢変化又は路面から
の衝撃に応じてガスばね室の体積及び圧力を同時に変化
させることにより迅速にばね定数を変化させることがで
き、ばね定数制御の応答性を向上させることができる。

【００３２】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能である。例えば、本発明によるハイドロニュー
マチックサスペンションに於て、ガスばね室の端壁は、
ダイヤフラムにより構成されていてもよい。また、ガス
ばね室は、ガス室１７に接続されることなく直接ポンプ
及び排気口がこれに接続され、これらによりガスが給排
されるよう構成されていてもよい。また、ガスばね室と
シリンダ室の間に配置される油室８は、シリンダ室と一
体的に構成されていてもよく、その場合には、ガスばね
室はシリンダ室に隣接して設けられる。

【００３３】また、図には示されていないが、ボディＢ
とサスペンションアームＡの間にはコイルばねの如き機
械ばねがシリンダ１及びピストン２に並列に接続されて
いてもよく、その場合には、ハイドロニューマチックサ
スペンションの作動に異常が生じても機械ばねが車体を
支え車高を保持し路面からの入力を吸収することがで
き、また正常時には支持荷重を分担し、負荷を低減する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、ガスばね
室のばね定数を任意に連続的に変化させることができ、
このことによりより精密な制御を行い乗心地及び操縦安
定性をより高度に両立させることが可能となる。

【００３５】また、駆動手段及びガス供給手段によりガ
スばね室の圧力と体積を同時に変化させることにより、
ばね定数の変化速度及び設定領域幅を増大させることが
でき、従ってばね定数の制御の応答性を高めることがで
きる。

【００３６】更に、駆動手段及びガス供給手段の両方を
用いることにより、これらの手段の各々にかかる負荷を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるハイドロニューマチックサスペン
ションの一つの実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…主シリンダ ２…ピストン ３…シリンダ上室 ４…シリンダ下室 ８…油室 ９、１０…フリーピストン １１…油室 １２…ガスばね室 １４ａ…開閉弁 １５…油室 １６…ピストン １７…ガス室 １８ａ…開閉弁 ２０…切換弁 ２１…ポンプ ２２…排気口 ２３…モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輌のばね上部材とばね下部材との間に配
   設されたシリンダと前記シリンダに摺動可能に嵌合し前
   記シリンダと共働してシリンダ室を郭定するピストン
   と、前記シリンダ室に連通する油室と、前記油室に接す
   るガスばね室と、前記ガスばね室の端壁を選択的に駆動
   する駆動手段と、前記ガスばね室に対し選択的にガスを
   給排するガス給排手段とを有することを特徴とするハイ
   ドロニューマチックサスペンション。