JPH0630489Y2

JPH0630489Y2 - 車両の流体サスペンシヨン用回路

Info

Publication number: JPH0630489Y2
Application number: JP1987047456U
Authority: JP
Inventors: 修一武馬; 信隆大和; 修武田; 肇上前
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2002-03-30
Also published as: JPS63155710U; US4836575A

Description

【考案の詳細な説明】考案の目的［産業上の利用分野］本考案は車両の懸架に用いられる空気等の流体を利用し
た流体サスペンションの回路に関するものである。

［従来の技術］流体サスペンションはそのサスペンション特性を変化さ
せることが比較的簡単であるところから、電子制御装置
と組み合わせて高度な制御を行う場合によく用いられ
る。

このような制御項目の中には通常、車高調整が含まれ、
流体源から所定量の流体が各車輪の流体サスペンション
の流体室へ供給されて車高が所望量だけ上昇され、ある
いは所定量排出されて所望量車高が低下される。

このような流体サスペンションによる車高調整のための
構成及び作用の一例は実開昭６０−１１９６２３号公報
に明らかにされている。従来の車両の流体サスペンショ
ン用回路は概ねこの公報に示されるような構成をとって
おり、車両の前部又は後部に設けられた流体源と、各車
輪に設けられた流体室を有する流体サスペンションと、
流体源と各流体室とを結ぶ配管と、各配管の流体室の直
前に設けられた弁と、から成る。

［考案が解決しようとする問題点］車高調整の目的は車高を所望の値にすることの他、車体
の姿勢を水平にすることでもある。上記従来の回路構成
で、なるべく速く車高調整を行うために、一つの流体源
から各車輪のサスペンションの流体室に同時に流体を供
給しようとして、各車輪の流体室の弁を同時に開とする
と、各流体室同士も連通状態となってしまう。一般的に
車両の各車輪に掛かる荷重は同一ではないため、この場
合には車体の姿勢がアンバランスになってしまう。

従って、車体姿勢を水平に保ちつつ全体の車高を調整す
るためには、各車輪の流体室の弁を開とする時期を違え
て、各時点ではある一つの流体室のみを流体源と連通さ
せ、各車輪における車高を少しづつ上昇（又は下降）さ
せながら、全車輪を順番に調整してゆくという方法をと
らざるを得ない。しかし、これでは車高調整に時間がか
かるという問題点がある。

これに対し、車両の荷重分布は左右では大きな違いはな
く、むしろエンジンの位置により前後間で大きく異なる
ことから、回路を前輪側と後輪側に２系統に分けて車高
を調整する方法も考えられる。すなわち、前輪側の回路
と後輪側の回路との間の通路に弁を設けることにより、
車高調整を前又は後のいずれか毎に行うものである。こ
れによると、時間が半分に短縮されるという利点を有す
る。

しかし、これでもなお全車輪一斉に車高調整する場合と
比較すると、まだ車高調整速度が遅いという問題点があ
り、また、前後間の弁を必要とするため、機構・制御が
複雑となり、重量増大につながるという問題点もある。

本考案はこのような従来の問題点を解決し、車体の姿勢
を維持しつつ、全体の車高調整を速やかに行うことので
きる回路を実現したものである。

考案の構成［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するためになされた本考案は、車両の前側及び後側の各々に配置された流体源と、該前側及び後側流体源と各々の側の左右車輪の流体サス
ペンションとを接続し、各流体源と各車輪の流体サスペ
ンションとの間に弁を備えた前側及び後側通路と、該前側通路及び後側通路の有効通路断面積よりも小なる
有効通路断面積を有する、該前側流体源と後側流体源と
を連通する前後間通路と、を設けたことを特徴とする車両の流体サスペンション用
回路をその要旨とするものである。

ここで車両前・後側の流体源とは、流体の供給源として
の作用の他、車高を低下させる際に流体サスペンション
から排出される流体を受け入れる作用を行うものをも含
む。例えば、供給源としてポンプを備え、排出流体の受
け入れ装置として流体リザーバを備えたものがそうであ
る。なお、本考案の流体源の供給源には、他の流体発生
源から流体の供給を受け、サスペンションに流体を供給
できるだけの圧力を保持するタンクも含む。供給源とし
てこのような高圧リザーバタンクを、排出流体受け入れ
装置として低圧のリザーバタンクを備えたものも可能で
ある。

有効通路断面積とは、管及び弁等の通路の構成要素の全
てを考慮して、流体がその通路を通過する際の実質的な
断面積を表すものである。

［作用］全体の車高上昇を行う際には、流体源と各流体サスペン
ションとを接続する通路の弁を開放し、前側の流体源か
らは前側通路を通して左右前輪の流体サスペンションに
適量の流体を供給し、後側の流体源からは後側通路を通
して左右後輪の流体サスペンションに適量の流体を供給
する。このため、車高上昇速度は各車輪毎に行う場合よ
りも速い。

このとき、前側流体源と後側流体源は前後間通路により
連通されているため、前から後へ、又は後から前への流
体の流れがあるが、この前後間通路の有効通路断面積は
前・後側通路の有効通路断面積よりも小さいため、前後
間の流体の流量は左右車輪へ供給される流体の流量より
も小さい。従って、車高の前後間のアンバランスは生じ
にくい。従って、車体の姿勢を水平に保ちつつ、速やか
に車高上昇を行うことができる。

車高調整が終了した時点で、各流体サスペンションへの
通路の弁を閉鎖する。

いずれか一方の流体源が作動しなくなったときには、こ
の前後間通路により、他方の流体源のみで車高調整を行
うことができる。

車高を低下する場合も以上と同様の作用で行われる。

なお、前後の流体源が高圧・低圧のリザーバタンクであ
る場合には、ポンプをいずれか一方の高圧リザーバタン
クに接続すれば、前後間通路があるため、簡単な構成で
２つの高圧リザーバタンクへ同時に流体を供給すること
ができる。また、ポンプの流体取入れ口をいずれか一方
の低圧リザーバタンクに接続すれば、同じく前後間通路
により、効率的なポンプ作用が行える。これらの場合に
は各流体サスペンションへの通路の弁は閉鎖しておく。

［実施例］本考案を自動車用のエアサスペンションシステムに適用
した例を以下に述べる。第１図は本システムの回路図で
ある。本システムは大別すると、圧縮空気給排気系１
０、各車輪のサスペンション系２０、２２、２４、２
６、及び高・低圧リザーバタンクを含むリザーバ系３
０、３２、に分けられる。４つのサスペンション系は左
及び右前輪系２０、２２を含む前輪系統２１と左及び右
後輪系２４、２６を含む後輪系統２５との２つに分けら
れ、リザーバ系３０、３２はその各々の系統２１、２５
に備えられる。

前輪の左右サスペンション系２０、２２は給気配管４０
及び排気配管４１により接続される。後輪の左右サスペ
ンション系２４、２６も給気配管４０Ｒ及び排気配管４
１Ｒにより接続される。

圧縮空気給排気系１０と前輪系統２１の給気配管４０及
び排気配管４１との間には給気及び排気配管４２、４３
が接続される。また、前輪系統２１と後輪系統２５との
間にも同様に給気及び排気配管４４、４５が接続され
る。

圧縮空気給排気系１０には吸入口１と排出口２とを備え
るポンプ３が備えられる。ポンプ３の吸入口１は逆止弁
４を介して大気と連通するが、吸入口１と逆止弁４との
間には、排気用配管４３がフローコントロールリターン
バルブ５を介して接続される。吸入口１に接続される配
管は途中で分岐してポンプ３のピストン下部室３ａと連
通するが、これはポンプ３起動時及び作動時のトルク負
荷を軽減するためのものである。

ポンプ３の排出口２は、逆止弁６、エアドライヤ７、一
方向絞り弁８、フローコントロールメインバルブ９を介
して給気用配管４２と連通する。給気側の逆止弁６とエ
アドライヤ７との間には大気への排気弁１１が備えられ
る。同じく給気側の一方向絞り弁８とフローコントロー
ルメインバルブ９との間と排気管４３とはフローコント
ロールバイパスバルブ１３を介して接続される。

リザーバ系３０、３２は同じ構造をとるため、前輪系統
２１のリザーバ系３０について説明を行う。リザーバ系
３０は高圧リザーバタンク３３と低圧リザーバタンク３
４とを備える。高圧リザーバタンク３３はフロントリザ
ーバ高圧用バルブ３５を介して左右前輪のサスペンショ
ン系２０、２２を接続する給気配管４０に接続される。
低圧リザーバタンク３４は、左右のサスペンション系２
０、２２を接続する排気配管４１の中間に直接介挿され
る。各々のタンク３３、３４には圧力センサ３６、３７
及びリリーフバルブ３８、３９が設けられる。以後の説
明の便宜のために、後輪系統２５のリザーバ系３２及び
配管の各々対応する要素には、前輪系における要素番号
の後にＲを付ける。

各車輪のサスペンション系の構造・作用は同じであるた
め、左前輪のサスペンション系２０について説明を行
う。サスペンション系２０には、空気室５０を有するエ
アサスペンション本体５４と、給気配管４０に介挿され
たレベリングバルブ５６と、排気配管４１に介挿された
ディスチャージバルブ５８とが含まれる。給気配管４０
と排気配管４１はエアサスペンション本体５４の空気室
５０の直前で合流し、そこに圧力センサ６４が備えられ
る。エアサスペンション本体５４は空気室５０の他に減
衰力可変のショックアブソーバ６６をも備えるため、減
衰力変更のためのアクチュエータ６８を備える。エアサ
スペンション５４は空気室５０の上部５２において図示
せぬ車体と固定され、ショックアブソーバ６６の下方６
０において図示せぬサスペンションアームに固定されて
いる。以後の説明の便宜上、右前輪２２、左後輪２４、
右後輪２６の各系における対応要素番号の後には各々Ｆ
Ｒ、ＲＬ、ＲＲを付ける。

以上の空圧回路において、前後の高圧リザーバタンク３
３、３３Ｒ及び低圧リザーバタンク３４、３４Ｒが本考
案の前後の流体源に対応する。前部の高圧リザーバタン
ク３３から前左エアサスペンション５４の空気室５０及
び前右エアサスペンション５４ＦＲの空気室５０ＦＲま
での給気配管４０、及び前部の低圧リザーバタンク３４
から前左エアサスペンション５４の空気室５０及び前右
エアサスペンション５４ＦＲの空気室５０ＦＲまでの排
気配管４１、が前側通路に対応する。後側通路も同様で
ある。前後間の給気配管４４及び排気配管４５が前後間
通路に対応する。

前側通路、例えば前輪の高圧リザーバタンク３３からエ
アサスペンション５４の空気室５０までの通路の有効通
路断面積Ｓｅは、この通路を構成する各要素、例えば高
圧リザーバタンク３３の出口の配管、フロントリザーバ
高圧用バルブ３５、給気配管４０、レベリングバルブ５
６、合流後の空気室５０直前の配管等の各要素の断面積
をＳｉ（ｉ＝１，…，ｎ；ｎは要素数）とすると、
（１）式より求められる。

一方、前後間通路すなわち前後間の給気・排気配管４
４、４５には弁等がないため、その有効通路断面積は配
管４４、４５の断面積Ｓfrそのものである。本実施例の
システムでは、本考案の趣旨に従い、Ｓｅ＞Ｓfr ・・・（２）の関係がある。通常、Ｓｅ＞２・Ｓfr ・・・（３）程度の関係であることが望ましい。

以上は空圧関係の回路の説明であるが、次に電気関係の
回路について簡単に説明する。上記各圧力センサは図示
せぬ電子制御装置に接続され、各タンク及び空気室の圧
力信号が電子制御装置に入力される。各車輪には図示せ
ぬ車高センサが備えられ、各車輪における車高値が同じ
く電子制御装置に入力される。また、上記の各バルブは
いずれも２位置電磁弁により構成され、通常はバネによ
り第１図の通りの遮断位置に置かれているが、電子制御
装置からの駆動電流により連通状態に置かれる。

電子制御装置では各圧力センサ、車高センサ及びその他
のセンサからの入力信号を基に、車高調整、サスペンシ
ョン特性変更等のために予め定められたプログラムに従
って計算を行い、各車輪の空気室に供給すべき電気量或
いは空気室から排出すべき空気量を計算する。電子制御
装置はこのように計算された値に基づいて関連の２位置
電磁弁へ駆動電流を供給し、所定の車高調整、サスペン
ション特性変更及び車両姿勢制御を実行する。なお、こ
れに際し、ショックアブソーバ６６の減衰力も変更され
る。

以下、本考案に係る部分のうち、車高上昇時の本システ
ムの作動を説明する。各車輪に設けられた車高センサか
らの信号により、車高が全体としてある量だけ低下した
と判断したときは、電子制御装置は所定のルーチンの実
行を開始し、車高を元に戻すための制御を以下の通り行
う。

先ず、前及び後の各々の左右車高センサの信号の平均値
により、車体の前部と後部の車高低下量を別々に算出す
る。そして、各々の低下量を補償するために必要な、前
・後毎の左右空気室への空気供給量を計算する。この空
気供給量に基づき、各バルブ、例えば前輪系統２１では
フロントリザーバ高圧用バルブ３５、前左レベリングバ
ルブ５６及び前右レベリングバルブ５６ＦＲを開放すべ
き時間を算出し、その時間だけ各バルブのソレノイドに
励磁電流を流す。後輪系統２５においても同様である。
これにより、前後別々に車高低下の補償が行われる。

なおこのとき、分布荷重の大きい方から少ない方へ、例
えば前輪側の方が重いとすると前輪側から後輪側へ、空
気が前後間給気配管４４を通って流れるが、その通路４
４の有効通路断面積Ｓfrは式（２）又は（３）の通り、
各空気室への通路４０、４０Ｒの有効通路断面積Ｓｅよ
りも小さいため、前後間を流れる空気量は各エアサスペ
ンションの空気室へ供給される空気量に比べると少な
く、全体の車体姿勢の変化には影響を及ぼさない。従っ
て、車両の荷重分布にかかわらず車体姿勢が一定に保た
れたまま、しかも迅速に、全体の車高調整が行われる。
これは前後間通路４４、４５に弁を設ける場合に比べ
て、軽量化及び制御の単純化のメリットがある。

ここで、車高調整の制御をオープンループ制御の方法で
行う場合について説明を行ったが、もちろん車高センサ
の出力信号によりフィードバック制御を行ってもよい。
所定の時間後にバルブは遮断され、車高調整が終了す
る。

車高を低下させる場合の作用もほぼ同様であり、前後毎
に各車輪の空気室５０、５０ＦＲ、５０ＲＬ、５０ＲＲ
から低圧リザーバタンク３４、３４Ｒへ空気が排出され
る。

車高上昇を行った後は、それにより各高圧リザーバタン
ク３３、３３Ｒ内の空気圧力が多少低下しているため、
圧縮空気給排気系１０から両高圧リザーバタンク３３、
３３Ｒへ空気の補給を行う。このときには、各エアサス
ペンション系のレベリングバルブ５６等とディスチャー
ジバルブ５８等は共に遮断位置にされ、フロントリザー
バ高圧用バルブ３５及びリアリザーバ高圧用バルブ３５
Ｒが連通位置にされる。ポンプ３により加圧された空気
は逆止弁６、ドライヤ７を通って水分を除去された後、
一方向絞り弁８を抵抗なく通過し、連通位置にされたフ
ローコントロールメインバルブ９を通って給気配管に４
２に供給される。給気配管４２は前輪系統２１の給気配
管４０に接続し、前輪系統２１の給気配管４０と後輪系
統２５の給気配管４０Ｒとは前後間給気配管４４により
接続されているため、圧縮空気給排気系１０から供給さ
れる高圧空気はフロントリザーバ高圧用バルブ３５及び
リアリザーバ高圧用バルブ３５Ｒを介して一度に両高圧
リザーバタンク３３、３３Ｒに充填される。なお、ポン
プ３へ取り入れる空気は、上記のように大気からの他、
低圧リザーバタンク３４、３４Ｒから取り入れることも
できる。こうすると、ポンプ３の必要エネルギが低減で
きる他、高圧リザーバタンク３３、３３Ｒへの高圧空気
の供給速度も速くなる。このときにも、前後間の給気配
管４４、排気配管４５により、単純なシステムでこのよ
うなリサイクル回路を構成することができる。

上記システムにおいて、車高調整時にもし前後いずれか
のリザーバ高圧用バルブ３５又は３５Ｒが連通状態にな
らなくなっても、前後間の給気配管４４により他方の系
統のエアサスペンション系にも空気が供給されるため、
車高調整が行えるという利点がある。

考案の効果本考案は車両の前後に流体源を配し、前後各々の左右車
輪の流体サスペンションにはその各流体源から前・後通
路を介して流体を供給するため、全車輪への流体の供給
速度は、各車輪毎に行う場合よりも速い。そして、前・
後の流体源の間には前後間通路を設けているため、一方
の流体源が作動しなくなっても他方の流体源のみで車高
調整を行うことができる。また、この前後間通路によ
り、流体源がリザーバタンクである場合には、それらに
蓄えておく流体を供給する機構が簡単で済む。

この前後間通路の有効通路断面積は前・後各々の左右流
体サスペンションへの通路の有効通路断面積よりも小さ
いため、車高調整時の前後間の流体の流量は各流体サス
ペンションへ供給され又はそこから排出される流体の流
量よりも小さく、前後間の荷重分布の不均等に起因する
車高のアンバランスを小さくすることができる。また、
同様の目的で前後間通路に弁を設ける場合に比べると、
軽量化及び制御の単純化のメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例である車両のエアサスペンショ
ンシステムの回路図である。３……ポンプ 10……圧縮空気給排気系 33,33R……高圧リザーバタンク 34,34R……低圧リザーバタンク 40……前輪給気配管、41……前輪排気配管 40R……後輪給気配管、41R……後輪排気配管 44……前後間給気配管、45……前後間排気配管 50,50FR,50RL,50RR……空気室 56,56FR,56RL,56RR……レベリングバルブ 58,58FR,58RL,58RR……ディスチャージバルブ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】車両の前側及び後側の各々に配置された流
体源と、該前側及び後側流体源と各々の側の左右車輪の流体サス
ペンションとを接続し、各流体源と各車輪の流体サスペ
ンションとの間に弁を備えた前側及び後側通路と、該前側通路及び後側通路の有効通路断面積よりも小なる
有効通路断面積を有する、該前側流体源と後側流体源と
を連通する前後間通路と、を設けたことを特徴とする車両の流体サスペンション用
回路。