JPH079831A - 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】 車軸を液圧シリンダを介して車体に懸架する
と共に、シリンダ内の液圧を両端部に接続された２つの
管路を介してアキュムレータに導いて振動を減衰させる
ハイドロニューマチックサスペンションについて、不快
な振動に感じられる高周波数の振動入力に対してもその
振動を低減できるものとする。 【構成】 シリンダ(1) の両端部とアキュムレータ(3)
とに接続された２つの管路(2),(2')を、可変絞り弁(5)
を介装したバイパス管路(4) で結ぶ一方、そのシリンダ
(1) が取付けられた車軸(11),(12) に振動計(7) を取着
すると共に、この振動計(7) を可変絞り弁(5) を制御す
るコントローラ(6) に接続する。 【効果】 小さな振動では弁を開いて作動液をバイパス
管路に流すことで、高周波数の振動入力に対してもシリ
ンダを追従作動させてその振動を低減でき、また大きな
振動では弁を閉じ、液圧をアキュムレータに導いて振動
を速やかに減衰させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用サスペンション
に関わり、特に車軸を液圧式のシリンダを介して車体に
懸架すると共に、シリンダ内の液圧を管路を介してガス
封入式アキュムレータに導き、このアキュムレータの緩
衝作用によってシリンダを介して車体に伝わる振動を減
衰させるハイドロニューマチックサスペンションに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、車両用サスペンションに
は多種多様のものがあるが、それらの内で、車軸を液圧
式のシリンダを介して車体に懸架すると共に、シリンダ
内の液圧を管路を介してアキュムレータに導き、このア
キュムレータの緩衝作用を利用するハイドロニューマチ
ックサスペンションが、走行時のピッチング（車体全体
の揺動運動）やローリング（コーナリング時の車体の傾
き）等の振動を効果的に抑制でき、車両を安定走行させ
るに有効であることが知られている。

【０００３】このハイドロニューマチックサスペンショ
ンを適用した車両装置の代表的１例を〔図４〕に示す。
〔図４〕に示す車両装置では、両端に車輪(53)を装着し
た前後２対の車軸(51),(52) を、それぞれの両端部上に
取付けられた（計４つの）シリンダ(41)を介して、ここ
では図示を省略した車体に懸架させている。

【０００４】一方、各シリンダ(41)は、シリンダ本体の
両端部から導入された油圧により作動するピストンロッ
ドを備えてなると共に、そのシリンダ本体のヘッド側を
車体フレームに、ピストンロッド先端部を車軸(51),(5
2) に連結されている。また、２対の車軸(51),(52) の
取付けられた４つのシリンダ(41)は、互いの対角に位置
する他のシリンダ(41)と２つの管路(42),(42')で接続さ
れている。

【０００５】また、それら２つの管路(42),(42')は、双
方のシリンダ(41)のシリンダ本体のヘッド側とロッド側
とを交差する形で、つまり逆相で接続すると共に、それ
ぞれの途中にガス封入式のアキュムレータ(43)を連結し
ており、その連結関係のもとで、すなわち４つのシリン
ダ(41)と、対角のシリンダ(41)同士を逆相で連結する各
２つの管路(42),(42')と、それら管路(42),(42')それぞ
れの途中に設けられた計４つのアキュムレータ(43)と
で、当該車両装置のハイドロニューマチックサスペンシ
ョン（以下、サスペンションと略称する）を構成してい
る。

【０００６】このようなサスペンションでは、対角のシ
リンダの逆相の動きを拘束するように油圧力が作用する
ため、常に車体を安定姿勢に保つ効果があり、かつ走行
時のピッチングやローリング等の振動（１〜２Hz）が生
じ難い。また、路面からの大きな外乱によりピッチング
等の振動が生じたとしても、アキュムレータの緩衝作用
により速やかに減衰させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のサ
スペンションでは、車両が走行する時のピッチング等の
振動を速やかに減衰させ、車両の安定走行が図れるもの
の、路面の継ぎ目などの細かい凹凸による外乱に対して
は振動を吸収し難く、いわゆるゴツゴツ感と呼ばれる軽
微ではあるが不快な振動（６Hz以上）が感じられる。こ
れは、振動周波数が高くなると、作動油の粘性力や慣性
力による管路抵抗が大きくなり、シリンダがそれら振動
に追従して作動し難くなるからである。また、このよう
な振動は、高速で走行する程、高い周波数の振動とな
り、不快なゴツゴツ感が顕著となるので、快適な高速走
行を目指す上で、その解消ないしは低減が望まれてい
た。

【０００８】本発明は、上記従来技術の課題を解決すべ
くなされたもので、走行時におけるピッチングやローリ
ング等の振動の減衰効果を保有してなお、高い周波数の
不快な振動を低減することができるハイドロニューマチ
ックサスペンションの提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係るハイドロニューマチックサスペンションは、
車軸を液圧で作動するピストンロッドを備えるシリンダ
を介して車体に懸架すると共に、シリンダ内の液圧をそ
のシリンダのヘッド側およびロッド側に接続された管路
を介してガス封入式アキュムレータに導き、このアキュ
ムレータの緩衝作用によってシリンダを介して車体に伝
わる振動を減衰させるハイドロニューマチックサスペン
ションにおいて、前記シリンダのヘッド側に接続した管
路とロッド側に接続した管路との間に、可変絞り弁を中
間に介装したバイパス管路を設ける一方、前記車軸の車
輪装着部近傍に振動計を配設すると共に、この振動計を
前記バイパス管路の可変絞り弁を制御するコントローラ
に接続してなることを特徴とする。

【００１０】また、上記車軸の車輪装着部近傍に振動計
を配設するに代かえて、シリンダにそのピストンロッド
のシリンダ本体に対する変位量を計測する変位計を設け
ると共に、この変位計をバイパス管路の可変絞り弁を制
御するコントローラに接続してなるものとされても良
い。

【００１１】

【作用】本発明のハイドロニューマチックサスペンショ
ンでは、車軸を液圧で作動するピストンロッドを備える
シリンダを介して車体に懸架すると共に、シリンダ内の
液圧をそのシリンダのヘッド側およびロッド側に接続さ
れた管路を介してガス封入式アキュムレータに導くの
で、このアキュムレータの緩衝作用によって、シリンダ
を介して車体に伝わるピッチング等の振動を減衰させる
ことができる。

【００１２】また、シリンダのヘッド側に接続した管路
とロッド側に接続した管路との間に、可変絞り弁を中間
に介装したバイパス管路を設ける一方、車軸の車輪装着
部近傍に振動計を配設すると共に、この振動計を前記バ
イパス管路の可変絞り弁を制御するコントローラに接続
しているので、振動計で計測された車軸の振動をコント
ローラに伝え、その振動値の大きさにより、バイパス管
路の可変絞り弁の開度を制御し、これによってシリンダ
のヘッド側とロッド側との間に作動液のバイパス流路を
形成することができる。このとき、シリンダ内の作動液
は、可変絞り弁の開度に応じて一部はアキュムレータに
向かう管路を移動し、残りはバイパス管路を流れてシリ
ンダ内の逆側に戻る。つまりヘッド側からの作動液はロ
ッド側に戻り、ロッド側からの作動液はヘッド側に戻る
ことになる。従って、高周波数の振動入力に対し、可変
絞り弁を開くことで、作動液を管路長さが短いバイパス
管路を速やかに移動させることができるため、シリンダ
が振動入力に追従して作動可能となり、その振動が車体
に伝わることを抑えられる。一方、コーナリングやブレ
ーキング等の走行姿勢を取る際、あるいは障害物などを
乗り越えるときには車体は大きく傾き、その振動レベル
は比較的大きな値をもつ、このような大きな値の振動に
対しては、可変絞り弁を絞るか閉じることで、シリンダ
からの作動液をアキュムレータに向けて導き、その振動
をアキュムレータの緩衝作用によって速やかに減衰させ
ることができる。すなわち、本発明では、振動計により
得られる振動レベルに応じてバイパス管路の可変絞り弁
の開度を制御することで、ピッチングやローリング等の
振動の抑制効果を損なうことなく、車体に伝わる高周波
数の不快な振動を低減することができる。

【００１３】また、上記振動計に代えて、シリンダにそ
のピストンロッドのシリンダ本体に対する変位量を計測
する変位計を設けると共に、この変位計をバイパス管路
の可変絞り弁を制御するコントローラに接続し、この変
位計にて得られるピストンロッドの変位量に応じて、つ
まりピストンロッドのストローク変位に置換された振動
レベルに応じて、バイパス管路の可変絞り弁の開度を制
御することでも、上記と同様の作用を得て、ピッチング
やローリング等の振動の抑制効果を損なうことなく、車
体に伝わる高周波数の不快な振動を低減することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。〔図１〕は、本発明の第１実施例のサスペ
ンションの概要構成を示す図面であって、 (a)図は要部
の配置関係を示す概要図、 (b)図は要部の連結関係を説
明するための概要図である。

【００１５】〔図１〕において、(1) は油圧シリンダで
あって、この油圧シリンダ(1) は、そのシリンダ本体(1
a)内に導入された作動油の油圧によって作動するピスト
ンロッド(1b)を有すると共に、シリンダ本体(1a)のヘッ
ド側とロッド側とに作動油導入口を有してなるもので、
両端に車輪(13)を装着した前後２対の車軸(11),(12)を
備えてなる車両装置における、２対の車軸(12),(13) の
両端部上に（計４つ）配置されている。また、各油圧シ
リンダ(1) は、 (a)図および (b)図に示すように、シリ
ンダ本体(1a)のヘッド側を、その端部に取着された連結
部材(8) を介して、ここでは図示を省略した車体のフレ
ームに揺動可能に連結される一方、ピストンロッド(1b)
の先端部を車軸(11),(12) に揺動可能に連結され、これ
によって２対の車軸(11),(12) を、図示省略の車体に懸
架させている。

【００１６】また、車軸(11),(12) に取付けられた４つ
の油圧シリンダ(1) は、 (a)図に示すように、互いの対
角に位置する他の油圧シリンダ(1) と、それぞれ２つの
管路(2),(2')を介して接続されている。また、それら２
つの管路(2),(2')は、 (b)図に示すように、双方の油圧
シリンダ(1) のシリンダ本体(1a)のヘッド側とロッド側
とを交差する形で、つまり逆相で双方の油圧シリンダ
(1) に連結されている。

【００１７】すなわち、前車軸(11)の左端部に取付けら
れ油圧シリンダ(1) と後車軸(12)の右端部に取付けられ
油圧シリンダ(1) とが２つの管路(2),(2')で接続され、
また同様に、前車軸(11)の右端部に取付けられ油圧シリ
ンダ(1) と後車軸(12)の左端部に取付けられ油圧シリン
ダ(1) とが別の２つの管路(2),(2')で接続され、それぞ
れが独立した２対の閉回路に形成されている。

【００１８】また、対角に位置する油圧シリンダ(1) 同
士を接続して閉回路を形成する２つの管路(2),(2')それ
ぞれの途中には、ガス封入式のアキュムレータ(3) が接
続されている。更に、それら２つの管路(2),(2')の油圧
シリンダ(1) に近接した部位それぞれに、２つの管路
(2),(2')同士を結ぶバイパス管路(4) が設けてあり、ま
た、それらバイパス管路(4) の中間には可変絞り弁(5)
が介装されている。

【００１９】また、各バイパス管路(4) の可変絞り弁
(5) は、 (b)図に示すように、１対の閉回路ごとに設け
られた（計２つの）コントローラ(6) に接続され、それ
らコントローラ(6) からの指令によって制御される。

【００２０】一方、コントローラ(6) は、２対の車軸(1
1),(12) の両端部における車輪(13)の装着部近傍に取付
けられてそれらの振動加速度を検出する（計４つの）振
動計(7) に接続され、その振動計(7) で計測された車軸
(11),(12) の振動値の大きさによって可変絞り弁(5) の
開度を制御するものとされている。

【００２１】また、各振動計(7) は、互いに対角に位置
するもの同士が同一のコントローラ(6) に接続され、こ
の構成のもとで (b)図に示すように、同対角線方向の油
圧シリンダ(1) 同士を連結してなる閉回路での、２つの
バイパス管路(3) の可変絞り弁(5) それぞれを、各１つ
のコントローラ(6) で制御するものとされている。

【００２２】ここで、本実施例では、可変絞り弁(5) と
して電磁切替え弁を用い、その絞り量をコントローラ
(6) によって開・閉の２段階で制御するものとした。そ
の可変絞り弁(5) の開・閉制御を、計測された振動加速
度と弁開閉信号との関係を示す〔図２〕のグラフを参照
して説明する。

【００２３】まず、振動加速度と時間の関係を示す (a)
グラフに示すように、計測された振動加速度Ａがある設
定範囲（−α₂ ≧Ａ≧α₁ ）内にあるとき、弁開閉信号
と時間の関係を示す (b)グラフに示すように、コントロ
ーラ(6) から開の指令が出されて可変絞り弁(5) が開か
れ、一方その振動加速度Ａが上記設定範囲を越えたと
き、コントローラ(6) から閉の指令が出されて可変絞り
弁(5) が閉じられる。また、振動加速度Ａが設定範囲を
越え、可変絞り弁(5) が閉になった後、その振動加速度
Ａが設定範囲内に戻った場合、一定時間ｔの間に再度設
定範囲を越えないときに可変絞り弁(5) は開かれる。ま
た再度設定範囲を越えた場合には引き続き可変絞り弁
(5) は閉じられる。すなわち可変絞り弁(5) の開から閉
への動作は、振動加速度Ａが設定範囲を越えると直ちに
実行され、一方、閉から開への動作は、振動加速度Ａが
設定範囲内に戻った後の一定時間ｔ後に実行される。

【００２４】上記構成の本実施例のサスペンションで
は、上記の開・閉制御を行うことで、つまり振動レベル
が小さい場合に可変絞り弁を開くことにより、作動油を
管路長さが短いバイパス管路を速やかに移動させ、これ
によって高周波数の振動入力であっても、シリンダを振
動に追従して作動可能とし、その振動を低減することが
でき、また、一定レベル以上の振動に対しては、可変絞
り弁を閉じることにより、シリンダからの作動油をアキ
ュムレータに向けて導き、その振動をアキュムレータの
緩衝作用によって速やかに減衰させることができる。す
なわち、本実施例のサスペンションでは、振動計で得ら
れる振動レベルに応じてバイパス管路の可変絞り弁の開
度を制御することで、走行時におけるピッチングやロー
リング等の振動の減衰効果を、前述した従来技術のもの
と同等に発揮できてなお、路面の細かい凹凸によって生
じる高い周波数の不快な振動を低減することができる。

【００２５】なお、本実施例では、振動計として、車軸
の振動加速度を検出するものを用いたが、これは一例で
あって、振動加速度を検出する振動計の代わりに、車軸
の振動変位あるいは振動速度を検出する振動計を用い、
それら振動計にて計測された振動量によって可変絞り弁
の開度を制御するものとされていも良い。

【００２６】また、本実施例では、車軸に取付けた振動
計でその車軸の振動を検出し、その振動量によって可変
絞り弁の開度を制御するものとしたが、その振動計の代
わりに、〔図３〕に示すように各シリンダにそのピスト
ンロッドの作動量を計測する変位計を設け、その変位計
で計測された作動量によって可変絞り弁の開度を制御す
るものとされても、本実施例と同等の効果を得ることが
できる。

【００２７】〔図３〕は、本発明の第２実施例のサスペ
ンションの概要構成を示す図面である。なお、本実施例
のサスペンションは、前記第１実施例における振動計の
代わりに、各シリンダにそのピストンロッドの作動量を
計測する変位計を設けた点を除き、前記第１実施例のも
のと同様であるので、〔図１〕と等価な各部に同符号を
付して説明を省略し、その差異点のみを要約説明する。

【００２８】〔図３〕に示す本実施例のサスペンション
では、前後２対の車軸(11),(12) の両端部に取付けられ
た４つの油圧シリンダ(1) それぞれのシリンダ本体(1a)
の下端部に、そのシリンダ本体(1a)に対するピストンロ
ッド(1b)の変位量、つまりピストンロッド(1b)の伸縮量
を検出する変位計(9) が設けてある。また、各変位計
(9) は、前記第１実施例における振動計と同様に、互い
に対角に位置するもの同士が同一のコントローラ(6) に
接続されている。

【００２９】そして、本実施例のサスペンションでは、
変位計(9) で検出された各油圧シリンダ(1) のピストン
ロッド(1b)の変位量、つまり各ピストンロッド(1b)の変
位に置換された車軸(11),(12) の振動量をコントローラ
(6) に伝え、その変位計(9)で計測された変位値の大き
さによって可変絞り弁(5) の開度を制御する。

【００３０】すなわち、本実施例のサスペンションで
は、油圧シリンダのピストンロッドの変位量、つまり車
軸の振動レベルが小さい場合に可変絞り弁を開くことに
より、第１実施例のものと同様に、作動油を管路長さが
短いバイパス管路を速やかに移動させ、これによって高
周波数の振動入力であっても、シリンダを振動に追従作
動可能として、その振動を低減することができ、また、
同様に一定レベル以上の振動に対しては、可変絞り弁を
閉じることにより、シリンダからの作動油をアキュムレ
ータに向けて導き、その振動をアキュムレータの緩衝作
用によって速やかに減衰させることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係るハイ
ドロニューマチックサスペンションは、走行時における
ピッチングやローリング等の振動の減衰効果を従来技術
のものと同等に保有してなお、高い周波数の不快な振動
を低減することができ、もって車両装置の走行を安定か
つ快適なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のサスペンションの概要構
成を示す図面であって、 (a)図は要部の配置関係を示す
概要図、 (b)図は要部の連結関係を説明するための概要
図である。

【図２】本発明の第１実施例のサスペンションに関わる
振動加速度と弁開閉信号との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施例のサスペンションの概要構
成を示す図面である。

【図４】従来のサスペンションの代表的１例の概要構成
を示す図面である。

【符号の説明】

(1) --油圧シリンダ (1a)--シリンダ本体 (1b)--ピストンロッド (2) --管路 (2')--管路 (3) --アキュムレータ (4) --バイパス管路 (5) --可変絞り弁 (6) --コントローラ (7) --振動計 (8) --連結部材 (11)--車軸 (12)--車軸 (13)--車輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 四郎 兵庫県明石市大久保町八木740番地 株式 会社神戸製鋼所大久保建設機械工場内 (72)発明者 朽木 聖綱 兵庫県明石市大久保町八木740番地 株式 会社神戸製鋼所大久保建設機械工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車軸を液圧で作動するピストンロッドを
   備えるシリンダを介して車体に懸架すると共に、シリン
   ダ内の液圧をそのシリンダのヘッド側およびロッド側に
   接続された管路を介してガス封入式アキュムレータに導
   き、このアキュムレータの緩衝作用によってシリンダを
   介して車体に伝わる振動を減衰させるハイドロニューマ
   チックサスペンションにおいて、前記シリンダのヘッド
   側に接続した管路とロッド側に接続した管路との間に、
   可変絞り弁を中間に介装したバイパス管路を設ける一
   方、前記車軸の車輪装着部近傍に振動計を配設すると共
   に、この振動計を前記バイパス管路の可変絞り弁を制御
   するコントローラに接続してな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。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハイドロニューマチック
   サスペンションにおいて、車軸の車輪装着部近傍に振動
   計を配設するに代かえて、シリンダにそのピストンロッ
   ドのシリンダ本体に対する変位量を計測する変位計を設
   けると共に、この変位計をバイパス管路の可変絞り弁を
   制御するコントローラに接続してな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。