KR101923843B1 - 서스펜션 장치 및 서스펜션 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

서스펜션 장치(S)는, 차량의 스프링 상부 부재(B)와 스프링 하부 부재(W) 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체(A)와, 액추에이터 본체(A)로 유체를 공급하여 액추에이터 본체(A)를 신축시키는 펌프(4)를 갖는 액추에이터 장치(AD)와, 펌프(4)의 회전수를 제어하는 컨트롤러(C)를 구비한다. 컨트롤러(C)는, 노면 상태 지표 I를 구하는 노면 상태 지표 취득부(41)와, 노면 상태 지표 I에 기초하여 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 결정하는 목표 회전수 결정부(43)를 갖는다.

Description

서스펜션 장치 및 서스펜션 제어 장치 {SUSPENSION DEVICE AND SUSPENSION CONTROL UNIT}
본 발명은, 서스펜션 장치 및 서스펜션 제어 장치에 관한 것이다.
서스펜션 장치로서는, 예를 들어 차량의 차체와 차축 사이에 개재 장착되는 액티브 서스펜션으로서 기능하는 것이 있다. JP63-176710A에는, 실린더와 실린더 내에 이동 가능하게 삽입되어 실린더 내에 압력실을 구획하는 피스톤과 피스톤에 연결되는 로드를 갖는 액추에이터와, 차량의 엔진에 의해 상시 구동되는 유압 펌프와, 실린더 내의 압력실과 유압 펌프를 접속하는 유로와, 유로의 도중에 설치되어 압력실 내의 압력을 제어하는 압력 제어 밸브와, 압력 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비한 액티브 서스펜션이 개시된다.
엔진 정지 모드가 있는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)에서는, 엔진의 정지와 함께 유압 펌프도 정지하므로, 상기 서스펜션 장치는, HEV에 그대로 탑재할 수 없다.
따라서, HEV나 EV(Electric Vehicle)의 구동원인 모터의 동력에 의해 유압 펌프를 구동하는 것이 생각된다. 그러나, 종래의 서스펜션 장치에 작동유를 공급하는 유압 펌프는, 제어 중에 끊임없이 구동되고 있고, 또한 유압 펌프의 토출 유량은, 악로 주행 시 등에 액추에이터가 큰 진폭, 또한 고속으로 신축하는 경우도 공급되는 작동유가 부족하지 않도록 설정되어 있다. 이로 인해, 유압 펌프에서 소비되는 에너지가 매우 커, 결과적으로 전력 소비가 증대되므로, HEV나 EV에의 적용은 곤란하다.
본 발명은, 에너지 소비가 적고 HEV나 EV에 탑재하는 것이 가능한 서스펜션 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 차량의 스프링 상부 부재와 스프링 하부 부재 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체와, 상기 액추에이터 본체로 유체를 공급하여 상기 액추에이터 본체를 신축시키는 펌프를 갖는 액추에이터 장치와, 상기 펌프의 회전수를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 차량이 주행 중인 노면의 거칠기의 척도인 노면 상태 지표를 구하는 노면 상태 지표 취득부와, 상기 노면 상태 지표에 기초하여 상기 펌프의 목표 회전수를 결정하는 목표 회전수 결정부를 갖는 서스펜션 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 차량의 스프링 상부 부재와 스프링 하부 부재 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체와, 상기 액추에이터 본체에 유체를 공급하여 상기 액추에이터 본체를 신축시키는 펌프를 갖는 액추에이터 장치에 있어서의 상기 펌프의 회전수를 제어하는 서스펜션 제어 장치이며, 상기 차량이 주행 중인 노면의 거칠기의 지표인 노면 상태 지표를 구하는 노면 상태 지표 취득부와, 상기 노면 상태 지표에 기초하여 상기 펌프의 목표 회전수를 결정하는 목표 회전수 결정부를 갖는 서스펜션 제어 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치를 차량의 차체와 차륜 사이에 개재 장착한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치를 액티브 서스펜션으로서 기능시킨 경우의 추력의 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치를 세미 액티브 서스펜션으로서 기능시킨 경우의 추력의 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치의 실함 시에 있어서의 추력의 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 노면 상태 지표 취득부에 있어서의 노면 상태 지표를 취득하는 처리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 노면 상태 지표와 가산 회전수의 관계를 나타낸 맵이다.
도 9는 펌프의 회전 속도를 구하는 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 신장측 감쇠 요소의 변형예를 도시한 도면이다.
도 11은 압축측 감쇠 요소의 변형예를 도시한 도면이다.
도 12는 전환 수단의 변형예를 도시한 도면이다.
도 13은 제어 밸브의 변형예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액추에이터 장치(AD)와, 액추에이터 장치(AD)를 제어하는 서스펜션 제어 장치로서의 컨트롤러(C)를 구비한다. 액추에이터 장치(AD)는, 차량의 스프링 상부 부재(B)와 스프링 하부 부재(W) 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체(A)와, 회전 구동됨으로써 액추에이터 본체(A)로 유체를 공급하는 펌프(4)와, 펌프(4)의 흡입측에 접속되는 리저버(R)와, 액추에이터 본체(A)와 펌프(4) 및 리저버(R) 사이에 설치되는 유체압 회로(FC)를 갖는다.
액추에이터 본체(A)는, 실린더(1)와, 실린더(1) 내에 이동 가능하게 삽입되어 실린더(1) 내를 신장측실(R1)과 압축측실(R2)로 구획하는 피스톤(2)과, 실린더(1) 내에 이동 가능하게 삽입되어 피스톤(2)에 연결되는 로드(3)를 갖는다. 액추에이터 본체(A)는, 로드(3)가 신장측실(R1) 내에만 삽입 관통되는, 소위, 편로드형이다. 또한, 신장측실(R1)은, 신장 행정 시에 압축되는 실이고, 압축측실(R2)은, 수축 행정 시에 압축되는 실이다.
유체압 회로(FC)는, 펌프(4)의 토출측에 접속되는 공급로(5)와, 리저버(R)에 접속되는 배출로(6)와, 신장측실(R1)에 접속되는 신장측 통로(7)와, 압축측실(R2)에 접속되는 압축측 통로(8)와, 신장측 통로(7)와 압축측 통로(8) 중 한쪽을 공급로(5)에 선택적으로 접속함과 함께 신장측 통로(7)와 압축측 통로(8) 중 다른 쪽을 배출로(6)에 접속하는 전환 수단으로서의 방향 전환 밸브(9)와, 신장측 통로(7)에 설치되어 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 신장측 감쇠 요소(VE)와, 압축측 통로(8)에 설치되어 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 압축측 감쇠 요소(VC)와, 공급 전류에 따라서 공급로(5)의 압력을 조정 가능한 제어 밸브(V)와, 공급로(5)와 배출로(6)를 접속하는 흡입 통로(10)와, 흡입 통로(10)의 도중에 설치되어 배출로(6)로부터 공급로(5)로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 체크 밸브(11)와, 공급로(5)의 도중이며 제어 밸브(V)와 펌프(4) 사이에 설치되어 펌프(4)측으로부터 제어 밸브(V)측으로 향하는 흐름만을 허용하는 공급측 체크 밸브(12)를 갖는다.
리저버(R)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액추에이터 본체(A)와는 독립적으로 설치된다. 이 구성 대신에, 액추에이터 본체(A)의 실린더(1)의 외주측에 외통을 설치하여, 실린더(1)와 외통 사이의 환상 간극을 리저버(R)로 해도 된다.
액추에이터 본체(A)를 차량에 설치하는 경우는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 실린더(1)를 차량의 스프링 상부 부재(B) 및 스프링 하부 부재(W) 중 한쪽에 연결하고, 로드(3)를 스프링 상부 부재(B) 및 스프링 하부 부재(W) 중 다른 쪽에 연결하여, 스프링 상부 부재(B)와 스프링 하부 부재(W) 사이에 개재 장착하면 된다.
신장측실(R1) 및 압축측실(R2)에는 유체로서, 예를 들어 작동유 등의 액체가 충만되고, 리저버(R) 내에도 액체와 기체가 충전된다. 신장측실(R1), 압축측실(R2) 및 리저버(R) 내에 충전되는 액체는, 작동유 이외에도, 예를 들어 물, 수용액과 같은 액체를 사용할 수도 있다.
펌프(4)는, 모터(13)에 의해 구동되고, 흡입측으로부터 유체를 흡입하여 토출측으로부터 유체를 토출하는 일 방향 토출형이다. 모터(13)로서는, 직류, 교류를 불문하고, 다양한 형식의 모터, 예를 들어 브러시리스 모터, 유도 모터, 동기 모터 등을 채용할 수 있다.
펌프(4)의 흡입측은 펌프 통로(14)에 의해 리저버(R)에 접속되어 있고, 토출측은 공급로(5)에 접속되어 있다. 따라서, 펌프(4)는, 모터(13)에 의해 구동되면, 리저버(R)로부터 유체를 흡입하여 공급로(5)로 유체를 토출한다.
전환 수단으로서의 방향 전환 밸브(9)는, 4 포트 2 위치의 전자 전환 밸브이다. 방향 전환 밸브(9)는, 밸브체(9a)와, 밸브체(9a)를 가압하는 스프링(9d)과, 스프링(9d)에 대항하는 추력을 밸브체(9a)에 부여하는 솔레노이드(9e)를 갖는다. 밸브체(9a)는, 포트 A와 포트 P를 연통함과 함께 포트 B와 포트 T를 연통하는 신장측 공급 포지션(9b)과, 포트 A와 포트 T를 연통함과 함께 포트 B와 포트 P를 연통하는 압축측 공급 포지션(9c)을 갖는다. 밸브체(9a)는, 솔레노이드(9e)에 전력이 공급되지 않을 때에는, 스프링(9d)에 의해 가압되어 신장측 공급 포지션(9b)으로 된다. 한편, 솔레노이드(9e)에 전력이 공급되면, 밸브체(9a)는, 솔레노이드(9e)의 추력에 의해 구동되어, 압축측 공급 포지션(9c)으로 된다.
방향 전환 밸브(9)의 포트 P는, 공급로(5)를 통해 펌프(4)의 토출측에 접속되고, 포트 T는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)에 접속되고, 포트 A는 신장측 통로(7)를 통해 신장측실(R1)에 접속되고, 포트 B는 압축측 통로(8)를 통해 압축측실(R2)에 접속된다.
따라서, 방향 전환 밸브(9)가 신장측 공급 포지션(9b)으로 된 경우, 공급로(5)가 신장측 통로(7)를 통해 신장측실(R1)에 연통됨과 함께, 배출로(6)가 압축측 통로(8)를 통해 압축측실(R2)에 연통된다. 이 상태에서 펌프(4)가 구동되면 신장측실(R1)에 유체가 공급되어 압축측실(R2)로부터 리저버(R)로 유체가 배출된다. 이 결과, 액추에이터 본체(A)는 수축한다. 한편, 방향 전환 밸브(9)가 압축측 공급 포지션(9c)으로 된 경우, 공급로(5)가 압축측 통로(8)를 통해 압축측실(R2)에 연통됨과 함께, 배출로(6)가 신장측 통로(7)를 통해 신장측실(R1)에 연통된다. 이 상태에서 펌프(4)가 구동되면 압축측실(R2)에 유체가 공급되어 신장측실(R1)로부터 리저버(R)로 유체가 배출된다. 이 결과, 액추에이터 본체(A)는 신장한다.
신장측 통로(7)의 도중에는, 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 신장측 감쇠 요소(VE)가 설치된다.
신장측 감쇠 요소(VE)는, 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하는 신장측 감쇠 밸브(15)와, 당해 신장측 감쇠 밸브(15)에 병렬되어 방향 전환 밸브(9)로부터 신장측실(R1)로 향하는 흐름만을 허용하는 신장측 체크 밸브(16)를 갖는다. 따라서, 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향해 이동하는 유체의 흐름에 대해서는, 신장측 체크 밸브(16)는 폐쇄된 상태로 유지되므로, 유체는, 신장측 감쇠 밸브(15)만을 통과하여 방향 전환 밸브(9)측을 향해 흐른다. 반대로, 방향 전환 밸브(9)로부터 신장측실(R1)을 향해 이동하는 유체의 흐름에 대해서는, 신장측 체크 밸브(16)가 개방되고, 신장측 체크 밸브(16)는 신장측 감쇠 밸브(15)와 비교하여 흐름에 부여하는 저항이 작으므로, 유체는, 신장측 체크 밸브(16)를 우선적으로 통과하여 신장측실(R1)측을 향해 흐른다. 신장측 감쇠 밸브(15)는, 쌍방향 흐름을 허용하는 스로틀 밸브로 되어도 되고, 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름만을 허용하는 리프 밸브나 포핏 밸브와 같은 감쇠 밸브로 되어도 된다.
압축측 통로(8)의 도중에는, 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 압축측 감쇠 요소(VC)가 설치된다.
압축측 감쇠 요소(VC)는, 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하는 압축측 감쇠 밸브(17)와, 당해 압축측 감쇠 밸브(17)에 병렬되어 방향 전환 밸브(9)로부터 압축측실(R2)로 향하는 흐름만을 허용하는 압축측 체크 밸브(18)를 갖는다. 따라서, 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향해 이동하는 유체의 흐름에 대해서는, 압축측 체크 밸브(18)는 폐쇄된 상태로 유지되므로, 유체는, 압축측 감쇠 밸브(17)만을 통과하여 방향 전환 밸브(9)측을 향해 흐른다. 반대로, 방향 전환 밸브(9)로부터 압축측실(R2)을 향해 이동하는 유체의 흐름에 대해서는, 압축측 체크 밸브(18)가 개방되고, 압축측 체크 밸브(18)는 압축측 감쇠 밸브(17)와 비교하여 흐름에 부여하는 저항이 작으므로, 유체는, 압축측 체크 밸브(18)를 우선적으로 통과하여 압축측실(R2)측을 향해 흐른다. 압축측 감쇠 밸브(17)는 쌍방향 흐름을 허용하는 스로틀 밸브로 되어도 되고, 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름만을 허용하는 리프 밸브나 포핏 밸브와 같은 감쇠 밸브로 되어도 된다.
펌프(4)로부터 유체가 토출되는 공급로(5)의 압력을 제어하기 위해, 유체압 회로(FC)는 제어 밸브(V)를 갖는다. 제어 밸브(V)는, 공급로(5)와 배출로(6)를 접속하는 제어 통로(19)의 도중에 설치되어 있고, 밸브 개방압을 조절함으로써 제어 밸브(V)의 상류측인 공급로(5)의 압력을 제어할 수 있다.
제어 밸브(V)는, 전자 압력 제어 밸브이며, 제어 통로(19)에 설치된 밸브체(20a)와, 밸브체(20a)에 공급로(5)측인 상류측의 압력을 파일럿압으로 하여 밸브체(20a)를 밸브 개방 방향으로 작용시키는 파일럿 통로(20b)와, 밸브체(20a)에 추력을 부여하는 솔레노이드(20c)를 갖는다. 솔레노이드(20c)는, 도시하지 않은 스프링과 코일로 구성된다. 솔레노이드(20c)의 스프링은, 항상 밸브체(20a)를 밸브 개방 방향으로 가압하고 있고, 솔레노이드(20c)는, 통전 시에는, 밸브체(20a)를 가압하는 스프링에 대항하는 추력을 발생한다. 따라서, 솔레노이드(20c)로의 통전량을 조절함으로써 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 조절하는 것이 가능해, 공급로(5)의 압력을 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어할 수 있다. 이와 같이, 제어 밸브(V)는, 공급 전류에 따라서 공급로(5)의 압력을 조정 가능하다. 제어 밸브(V)는, 상기 구성에 한정되지 않고, 공급로(5)의 압력을 조정하는 것이 가능하면, 어떠한 형식의 밸브 장치여도 된다.
제어 밸브(V)의 밸브 개방압은, 솔레노이드(20c)로 공급되는 전류량에 비례하여 변화되어, 전류량을 크게 할수록 커지고, 전류가 공급되지 않는 경우에 최소로 된다. 또한, 제어 밸브(V)는, 서스펜션 장치(S)의 실용 영역에 있어서는, 유량에 비례하여 압력 손실이 커지는 압력 오버라이드가 없는 특성으로 되어 있다. 또한, 실용 영역이라 함은, 예를 들어 액추에이터 본체(A)를 도 2에 도시하는 바와 같이 차량의 차체(B)와 차륜(W) 사이에 개재 장착하여 사용하는 경우에 있어서, 액추에이터 본체(A)가 초속 1m의 범위 내에서 신축하는 영역을 말하고, 이 실용 영역에 있어서 제어 밸브(V)가 유량에 비례하여 압력 손실이 커지는 압력 오버라이드가 없는 특성이라 함은, 액추에이터 본체(A)가 초속 1m의 범위 내에서 신축하는 경우에 제어 밸브(V)를 통과하는 유량에 대해 압력 오버라이드를 무시할 수 있는 특성인 것을 의미한다. 또한, 비통전 시에 있어서의 제어 밸브(V)의 밸브 개방압은 매우 작아, 비통전 시에 있어서 통과하는 유체의 흐름에 대해 거의 저항을 부여하지 않는다.
또한, 공급로(5)와 배출로(6)를 접속하는 흡입 통로(10)가 제어 통로(19)에 대해 병렬로 설치된다. 흡입 통로(10)의 도중에는, 배출로(6)로부터 공급로(5)로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 체크 밸브(11)가 설치된다. 이로 인해, 흡입 통로(10)는, 배출로(6)로부터 공급로(5)로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 일방통행의 통로이다.
공급로(5)의 도중이며 제어 밸브(V)와 펌프(4) 사이에는 공급측 체크 밸브(12)가 설치된다. 공급측 체크 밸브(12)는, 공급로(5)의 도중이며 제어 통로(19) 및 흡입 통로(10)의 접속점보다 펌프(4)측에 설치된다. 공급측 체크 밸브(12)는, 펌프(4)측으로부터 제어 밸브(V)측으로 향하는 흐름만을 허용하고, 그 반대의 흐름을 저지한다. 따라서, 펌프(4)의 토출압보다 방향 전환 밸브(9)측의 압력이 고압이 되어도, 공급측 체크 밸브(12)가 폐쇄됨으로써 펌프(4)측으로 유체가 역류하는 것이 저지된다.
액추에이터 장치(AD)는, 이상과 같이 구성되어 있고, 모터(13), 펌프(4), 방향 전환 밸브(9) 및 제어 밸브(V)를 정상적으로 동작시킬 수 있는 통상 시는, 기본적으로는, 펌프(4)를 모터(13)에 의해 구동하고, 방향 전환 밸브(9)를 통해 신장측실(R1)과 압축측실(R2) 중 펌프(4)에 접속되는 실에 유체를 공급하면서 다른 쪽 실로부터 배출로(6)를 통해 리저버(R)로 유체를 배출시킨다. 이 결과, 액추에이터 본체(A)를 적극적으로 신장 혹은 수축시킬 수 있다.
액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력이 액추에이터 본체(A)의 신장 방향인 경우에는, 방향 전환 밸브(9)를 압축측 공급 포지션(9c)으로 하여, 압축측실(R2)을 공급로(5)에 접속하고, 신장측실(R1)을 리저버(R)에 접속한다. 반대로, 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력이 액추에이터 본체(A)의 수축 방향인 경우에는, 방향 전환 밸브(9)를 신장측 공급 포지션(9b)으로 하여, 신장측실(R1)을 공급로(5)에 접속하고, 압축측실(R2)을 리저버(R)에 접속한다. 그리고, 제어 밸브(V)에 의해 공급로(5)의 압력을 조절함으로써 액추에이터 본체(A)의 신장 방향 혹은 수축 방향의 추력의 크기를 제어할 수 있다.
추력의 제어 시에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 차량의 진동 상황을 검출하는 센서의 출력값에 따라서, 제어 밸브(V), 방향 전환 밸브(9) 및 모터(13)를 제어하는 컨트롤러(C)가 사용된다.
컨트롤러(C)에는, 차량의 진동 억제에 적합한 제어 규칙에 필요한 차량의 진동 상황을 파악할 수 있는 정보, 예를 들어 스프링 상부 부재(B)나 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도, 속도와 같은 정보나, 액추에이터 본체(A)의 신축 속도나 신축 가속도와 같은 정보가 입력된다.
컨트롤러(C)는, 입력된 정보에 기초하여, 제어 규칙에 준하여 액추에이터 본체(A)에 발생시켜야 할 목표 추력을 구한다. 또한, 컨트롤러(C)는, 액추에이터 본체(A)에 목표 추력을 발생시키기 위해, 제어 밸브(V)에 공급되는 전류량이나 방향 전환 밸브(9)의 포지션(9b, 9c), 펌프(4)를 구동하는 모터(13)로 공급되는 전류량을 결정함과 함께, 전류를 공급한다. 또한, 서스펜션 장치(S)의 추력의 제어에 이용되는 제어 규칙에 대해서는, 차량에 적합한 것을 적절하게 선택하면 된다.
이상과 같이, 액추에이터 본체(A)는, 적극적으로 신축시킬 수 있다. 그러나, 차량 주행 중에는, 액추에이터 본체(A)가 노면의 요철에 의해 외란을 받아 신축한다. 따라서, 이하에, 액추에이터 본체(A)가 외란을 받아 신축하는 것을 근거로 한 작동에 대해 설명한다.
먼저, 펌프(4)를 구동하여 공급로(5)로 유체를 토출하고 있는 경우에 대해 설명한다. 액추에이터 본체(A)가 외란을 받아 신축하는 경우, 액추에이터 본체(A)가 추력을 발생하는 방향과 액추에이터 본체(A)의 신축 방향으로 경우를 나누면, 4개의 케이스가 생각된다.
우선, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다.
이때의 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향이므로, 신장측실(R1)로 유체를 공급할 필요가 있다. 따라서, 신장측 공급 포지션(9b)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 신장측실(R1)과 공급로(5)를 연통시킴과 함께, 배출로(6)를 통해 압축측실(R2)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 신장 작동하고 있을 때에는, 신장측실(R1)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 신장측 감쇠 밸브(15)를 통해 신장측실(R1)로부터 배출되고, 공급로(5)를 통해 제어 밸브(V)를 통과하여 리저버(R)로 흐른다. 또한, 공급측 체크 밸브(12)가 설치되어 있으므로, 일시적으로 공급로(5)의 압력이 펌프(4)의 토출압보다 높아지는 경우가 있어도 펌프(4)측으로 유체가 역류하는 일은 없다. 한편, 용적이 증대되는 압축측실(R2)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
공급로(5)의 압력은, 제어 밸브(V)에 의해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되어 있다. 이로 인해, 신장측실(R1)의 압력은, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체가 신장측 감쇠 밸브(15)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 공급로(5)의 압력보다 높아진다. 따라서, 이 경우의 신장측실(R1)의 압력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압에 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실분을 중첩한 압력분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 액추에이터 본체(A)의 추력은, 피스톤(2)의 신장측실(R1)에 면하는 면적(피스톤(2)의 면적으로부터 로드(3)의 단면적을 뺀 면적)을 수압 면적으로 하여, 수압 면적과 신장측실(R1)의 압력의 곱이 된다. 따라서, 종축에 액추에이터 본체(A)의 추력의 방향을 채용하고, 횡축에 액추에이터 본체(A)의 신축 속도를 채용한 도 4에 나타낸 그래프에서는, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은 도 4 중의 선 (1)로 나타내는 특성이 된다. 또한, 이 경우, 압축측실(R2)의 압력과 피스톤(2)의 압축측실(R2)에 면하는 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어올리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 신장측실(R1)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어올리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
계속해서, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다. 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향이므로, 신장측실(R1)로 유체를 공급할 필요가 있다. 이 경우도 신장측 공급 포지션(9b)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 신장측실(R1)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 압축측실(R2)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 수축 작동하고 있을 때에는, 신장측실(R1)의 용적이 증대된다. 펌프(4)의 토출 유량이, 단위 시간당 신장측실(R1)의 용적 증대량 이상인 경우, 신장측실(R1)에서 필요해지는 유량보다 펌프(4)의 토출 유량이 많아진다. 이로 인해, 펌프(4)로부터 토출된 유체는, 신장측 체크 밸브(16)를 통해 신장측실(R1)로 유입됨과 함께, 펌프(4)의 토출 유량 중 신장측실(R1)에서 흡수되지 않고남은 만큼은 제어 밸브(V)를 통해 리저버(R)로 되돌아간다. 따라서, 신장측실(R1)의 압력은, 공급로(5)의 압력과 등압이 되어, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되게 된다.
한편, 용적이 감소하는 압축측실(R2)로부터는, 압축측 감쇠 밸브(17) 및 배출로(6)를 통해 용적 감소분의 유체가 리저버(R)로 배출된다. 압축측실(R2)의 압력은, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체가 압축측 감쇠 밸브(17)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 따라서, 신장측실(R1)의 압력은 제어 밸브(V)의 밸브 개방압과 동등해지고, 압축측실(R2)의 압력은 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 또한, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유량이 많을수록, 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실도 커지므로, 압축측실(R2)의 압력도 높아진다.
액추에이터 본체(A)의 추력은, 신장측실(R1)의 압력과 피스톤(2)의 신장측실(R1)측의 수압 면적의 곱으로부터 압축측실(R2)의 압력과 피스톤(2)의 압축측실(R2)측의 수압 면적의 곱을 차감한 힘이 된다. 여기서, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유량이 많아지면 그만큼 압력 손실도 커져, 액추에이터 본체(A)의 추력이 작아진다. 따라서, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 신장측실(R1)의 용적 증대량 이상인 경우에, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 4 중의 선 (2)로 나타내는 특성이 된다.
이에 대해, 액추에이터 본체(A)의 수축 속도가 높고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 신장측실(R1)의 용적 증대량을 하회하면, 펌프(4)로부터의 유체 공급이 신장측실(R1)의 단위 시간당 용적 증대량을 따라갈 수 없게 된다. 이와 같이, 펌프(4)로부터 토출되는 유체가 모두 신장측실(R1)에서 흡수되면, 유체는 제어 밸브(V)를 통과하지 않고, 신장측실(R1)에서 부족한 양의 유체는, 흡입 체크 밸브(11)가 개방되어, 리저버(R)로부터 배출로(6) 및 흡입 통로(10)를 통해 공급된다.
이때, 신장측실(R1)의 압력은 거의 리저버(R)의 압력과 동등해지고, 압축측실(R2)의 압력은 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 이로 인해, 액추에이터 본체(A)는, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로 추력을 발휘할 수 없게 되고, 반대 방향, 즉, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘하게 된다.
따라서, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키려고 하는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있고, 펌프(4)의 토출 유량이 신장측실(R1)의 단위 시간당 용적 증대량 미만인 경우에는, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로는 추력을 발휘시킬 수 없다. 이로 인해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 크기에 관계없이 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 4 중의 선 (3)으로 나타내는 특성이 된다. 즉, 액추에이터 본체(A)의 추력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 한 상태에 있어서, 펌프(4)의 토출 유량이 신장측실(R1)의 단위 시간당 용적 증대량 이상인 경우에는, 도 4 중의 선 (2)의 특성이 되고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 신장측실(R1)의 용적 증대량 미만으로 되는 경우에는, 도 4 중의 선 (3)의 특성으로 변화된다.
다음으로, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다.
이때의 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향이므로, 압축측실(R2)로 유체를 공급할 필요가 있다. 따라서, 압축측 공급 포지션(9c)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 압축측실(R2)과 공급로(5)를 연통시킴과 함께, 배출로(6)를 통해 신장측실(R1)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 수축 작동하고 있을 때에는, 압축측실(R2)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 압축측 감쇠 밸브(17)를 통해 압축측실(R2)로부터 배출되고, 공급로(5)를 통해 제어 밸브(V)를 통과하여 리저버(R)로 흐른다. 또한, 공급측 체크 밸브(12)가 설치되어 있으므로, 일시적으로 공급로(5)의 압력이 펌프(4)의 토출압보다 높아지는 경우가 있어도 펌프(4)측으로 유체가 역류하는 일은 없다. 한편, 용적이 증대되는 신장측실(R1)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
공급로(5)의 압력은, 제어 밸브(V)에 의해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되어 있다. 이로 인해, 압축측실(R2)의 압력은, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체가 압축측 감쇠 밸브(17)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 공급로(5)의 압력보다 높아진다. 따라서, 이 경우의 압축측실(R2)의 압력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압에 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실분을 중첩한 압력분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 액추에이터 본체(A)의 추력은, 피스톤(2)의 압축측실(R2)에 면하는 면적(피스톤(2)의 면적)을 수압 면적으로 하여, 수압 면적과 압축측실(R2)의 압력의 곱이 된다. 따라서, 도 4에 나타낸 그래프에서는, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 4 중의 선 (4)로 나타내는 특성이 된다. 또한, 이 경우, 신장측실(R1)의 압력과 피스톤(2)의 신장측실(R1)의 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어내리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 압축측실(R2)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어내리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
다음으로, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다. 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향이므로, 압축측실(R2)로 유체를 공급할 필요가 있다. 이 경우도 압축측 공급 포지션(9c)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 압축측실(R2)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 신장측실(R1)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 신장 작동하고 있을 때에는, 압축측실(R2)의 용적이 증대된다. 펌프(4)의 토출 유량이, 단위 시간당 압축측실(R2)의 용적 증대량 이상인 경우, 압축측실(R2)에서 필요해지는 유량보다 펌프(4)의 토출 유량이 많아진다. 이로 인해, 펌프(4)로부터 토출된 유체는, 압축측 체크 밸브(18)를 통해 압축측실(R2)로 유입됨과 함께, 펌프(4)의 토출 유량 중 압축측실(R2)에서 흡수되지 않고 남은 만큼은 제어 밸브(V)를 통해 리저버(R)로 되돌아간다. 따라서, 압축측실(R2)의 압력은, 공급로(5)의 압력과 등압이 되어, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되게 된다.
한편, 용적이 감소하는 신장측실(R1)로부터는, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 배출로(6)를 통해 용적 감소분의 유체가 리저버(R)로 배출된다. 신장측실(R1)의 압력은, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체가 신장측 감쇠 밸브(15)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 따라서, 압축측실(R2)의 압력은 제어 밸브(V)의 밸브 개방압과 동등해지고, 신장측실(R1)의 압력은 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 또한, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유량이 많을수록, 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실도 커지므로, 신장측실(R1)의 압력도 높아진다.
액추에이터 본체(A)의 추력은, 압축측실(R2)의 압력과 피스톤(2)의 압축측실(R2)측의 수압 면적의 곱으로부터 신장측실(R1)의 압력과 피스톤(2)의 신장측실(R1)측의 수압 면적의 곱을 차감한 힘이 된다. 여기서, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유량이 많아지면 그만큼 압력 손실도 커져, 액추에이터 본체(A)의 추력이 작아진다. 따라서, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 압축측실(R2)의 용적 증대량 이상인 경우에, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 4 중의 선(5)로 나타내는 특성이 된다.
이에 대해, 액추에이터 본체(A)의 신장 속도가 높고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 압축측실(R2)의 용적 증대량을 하회하면, 펌프(4)로부터의 유체 공급이 압축측실(R2)의 단위 시간당 용적 증대량을 따라갈 수 없게 된다. 이와 같이, 펌프(4)로부터 토출되는 유체가 모두 압축측실(R2)에서 흡수되면, 유체는 제어 밸브(V)를 통과하지 않고, 압축측실(R2)에서 부족한 양의 유체는, 흡입 체크 밸브(11)가 개방되어, 리저버(R)로부터 배출로(6) 및 흡입 통로(10)를 통해 공급된다.
이때, 압축측실(R2)의 압력은 거의 리저버(R)의 압력과 동등해지고, 신장측실(R1)의 압력은 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 이로 인해, 액추에이터 본체(A)는, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘할 수 없게 되고, 반대 방향, 즉, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로 추력을 발휘하게 된다.
따라서, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키려고 하는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있고, 펌프(4)의 토출 유량이 단위 시간당 압축측실(R2)의 용적 증대량 미만인 경우에는, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘시킬 수 없다. 이로 인해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 크기에 관계없이 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 4 중의 선 (6)으로 나타내는 특성이 된다. 즉, 액추에이터 본체(A)의 추력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 한 상태에 있어서, 펌프(4)의 토출 유량이 압축측실(R2)의 단위 시간당 용적 증대량 이상인 경우에는, 도 4 중의 선 (5)의 특성이 되고, 펌프(4)의 토출 유량이 압축측실(R2)의 단위 시간당 용적 증대량 미만으로 되는 경우에는, 도 4 중의 선 (6)의 특성으로 변화된다. 또한, 액추에이터 본체(A)는, 수축측에서는 도 4 중의 선 (2)로부터 선 (3)으로 추력이 변화되는 특성을 나타내고, 신장측에서는 도 4 중의 선 (5)로부터 선 (6)으로 추력이 변화되는 특성을 나타낸다. 이들 특성의 변화는 극히 순간적으로 발생하는 것이며, 승차감에 미치는 영향은 경미하다.
이상으로부터, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 조절함으로써, 도 4 중, 선 (1) 내지 선 (3)을 연결한 라인으로부터 선 (4)로부터 선 (6)까지 연결한 라인까지의 사이의 범위에서 액추에이터 본체(A)의 추력을 가변으로 할 수 있다. 또한, 펌프(4)를 구동함으로써, 펌프(4)의 토출 유량을 신장측실(R1)과 압축측실(R2) 중 확대되는 측의 실로 공급하는 경우에는, 펌프(4)의 토출 유량이 확대되는 실의 용적 증대량 이상이면, 액추에이터 본체(A)의 신축 방향과 동일 방향으로 추력을 발휘시킬 수 있다.
다음으로, 펌프(4)를 구동하지 않는 정지 상태로 한 경우의 서스펜션 장치(S)의 작동에 대해 설명한다. 이 경우도, 액추에이터 본체(A)가 외란을 받아 신축하는 방향과 액추에이터 본체(A)가 추력을 발생하는 방향으로 경우를 나누면, 4개의 케이스가 생각된다.
먼저, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다.
액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향이므로, 신장측 공급 포지션(9b)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 신장측실(R1)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 압축측실(R2)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 신장 작동하고 있을 때에는, 신장측실(R1)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 신장측 감쇠 밸브(15)를 통해 신장측실(R1)로부터 배출되고, 공급로(5)를 통해 제어 밸브(V)를 통과하여 리저버(R)로 흐른다. 또한, 공급측 체크 밸브(12)가 설치되어 있으므로, 펌프(4)측으로 유체가 흐르는 일은 없다. 한편, 용적이 증대되는 압축측실(R2)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
공급로(5)의 압력은, 제어 밸브(V)에 의해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되어 있다. 이로 인해, 신장측실(R1)의 압력은, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체가 신장측 감쇠 밸브(15)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 공급로(5)의 압력보다 높아진다. 따라서, 이 경우의 신장측실(R1)의 압력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압에 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실분을 중첩한 압력분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 액추에이터 본체(A)의 추력은, 피스톤(2)의 신장측실(R1)의 수압 면적과 신장측실(R1)의 압력의 곱이 된다. 따라서, 종축에 액추에이터 본체(A)의 추력의 방향을 채용하고, 횡축에 액추에이터 본체(A)의 신축 속도를 채용한 도 5에 나타낸 그래프에서는, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은 도 5 중의 선 (7)로 나타내는 특성이 된다. 따라서, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 조정함으로써, 도 5 중의 제1 사분면 내에서 횡축으로부터 선 (7)까지의 범위에서 액추에이터 본체(A)의 추력을 가변으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 압축측실(R2)의 압력과 피스톤(2)의 압축측실(R2)에 면하는 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어올리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 신장측실(R1)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어올리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
계속해서, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다. 펌프(4)가 정지 상태이므로 펌프(4)로부터 유체는 공급되지 않지만, 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향이므로, 신장측 공급 포지션(9b)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 신장측실(R1)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 압축측실(R2)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 수축 작동하고 있을 때에는, 신장측실(R1)의 용적이 증대된다. 펌프(4)가 유체를 토출하고 있지 않으므로, 제어 밸브(V)에는 유체가 흐르지 않고, 신장측실(R1)에서 부족한 양의 유체는, 흡입 체크 밸브(11)가 개방되어, 리저버(R)로부터 배출로(6) 및 흡입 통로(10)를 통해 공급된다. 이로 인해, 신장측실(R1)의 압력은 거의 리저버(R)의 압력과 동등해진다.
한편, 용적이 감소하는 압축측실(R2)로부터는, 압축측 감쇠 밸브(17) 및 배출로(6)를 통해 용적 감소분의 유체가 리저버(R)로 배출된다. 압축측실(R2)의 압력은, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체가 압축측 감쇠 밸브(17)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 그로 인해, 액추에이터 본체(A)는, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로 추력을 발휘할 수 없고, 반대 방향, 즉, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘하게 된다.
따라서, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키려고 하는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있고, 펌프(4)가 정지하고 있는 경우에는, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로는 추력을 발휘시킬 수 없다. 이로 인해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 크기에 관계없이 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 5 중의 선 (8)로 나타내는 특성이 된다. 이것은, 감쇠력 가변 댐퍼에 있어서, 압축측 감쇠력을 가장 낮은 감쇠력으로 제어하고 있는 것과 동등한 효과를 가져온다.
다음으로, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다. 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향이므로, 압축측 공급 포지션(9c)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 압축측실(R2)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 신장측실(R1)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 수축 작동하고 있을 때에는, 압축측실(R2)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 압축측 감쇠 밸브(17)를 통해 압축측실(R2)로부터 배출되고, 공급로(5)를 통해 제어 밸브(V)를 통과하여 리저버(R)로 흐른다. 또한, 공급측 체크 밸브(12)가 설치되어 있으므로, 펌프(4)측으로 유체가 흐르는 일은 없다. 한편, 용적이 증대되는 신장측실(R1)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
공급로(5)의 압력은, 제어 밸브(V)에 의해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압으로 제어되어 있다. 이로 인해, 압축측실(R2)의 압력은, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체가 압축측 감쇠 밸브(17)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 공급로(5)의 압력보다 높아진다. 따라서, 이 경우의 압축측실(R2)의 압력은, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압에 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실분을 중첩한 압력분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 액추에이터 본체(A)의 추력은, 피스톤(2)의 압축측실(R2)의 수압 면적과 압축측실(R2)의 압력의 곱이 된다. 따라서, 도 5에 나타낸 그래프에서는, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 최대로 하였을 때의 액추에이터 본체(A)의 추력은 도 5 중의 선 (9)로 나타내는 특성이 된다. 따라서, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압을 조정함으로써, 도 5 중의 제3 사분면 내에서 횡축으로부터 선 (9)까지의 범위에서 액추에이터 본체(A)의 추력을 가변으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 신장측실(R1)의 압력과 피스톤(2)의 신장측실(R1)에 면하는 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어내리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 압축측실(R2)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어내리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
계속해서, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있는 경우에 대해 설명한다. 펌프(4)가 정지 상태이므로 펌프(4)로부터 유체는 공급되지 않지만, 액추에이터 본체(A)에 발생시키는 추력의 방향은, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향이므로, 압축측 공급 포지션(9c)을 채용하도록 방향 전환 밸브(9)를 전환하여, 압축측실(R2)을 공급로(5)에 접속함과 함께, 배출로(6)를 통해 신장측실(R1)을 리저버(R)에 연통시킨다.
액추에이터 본체(A)가 신장 작동하고 있을 때에는, 압축측실(R2)의 용적이 증대된다. 펌프(4)가 유체를 토출하고 있지 않으므로, 제어 밸브(V)에는 유체가 흐르지 않고, 압축측실(R2)에서 부족한 양의 유체는, 흡입 체크 밸브(11)가 개방되어, 리저버(R)로부터 배출로(6) 및 흡입 통로(10)를 통해 공급된다. 이로 인해, 압축측실(R2)의 압력은 거의 리저버(R)의 압력과 동등해진다.
한편, 용적이 감소하는 신장측실(R1)로부터는, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 배출로(6)를 통해 용적 감소분의 유체가 리저버(R)로 배출된다. 신장측실(R1)의 압력은, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체가 신장측 감쇠 밸브(15)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다. 그로 인해, 액추에이터 본체(A)는, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘할 수 없고, 반대 방향, 즉, 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 방향으로 추력을 발휘하게 된다.
따라서, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 서스펜션 장치(S)에 발휘시키려고 하는 경우이며, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하고 있고, 펌프(4)가 정지하고 있는 경우에는, 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 방향으로 추력을 발휘할 수 없다. 이로 인해, 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 크기에 관계없이 액추에이터 본체(A)의 추력은, 도 5 중의 선 (10)으로 나타내는 특성이 된다. 이것은, 감쇠력 가변 댐퍼에 있어서, 신장측 감쇠력을 가장 낮은 감쇠력으로 제어하고 있는 것과 동등한 효과를 가져온다.
여기서, 통상, 세미 액티브 서스펜션에 있어서는, 감쇠력 가변 댐퍼를 사용하여 카놉 법칙에 따라서 스카이 훅 제어를 실행하는 것을 생각하면, 신장측 감쇠력(피스톤을 밀어내리는 방향의 힘)이 필요한 경우, 신장 작동 시에는, 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력이 목표 추력을 얻을 수 있는 감쇠력으로 제어되고, 수축 작동 시에는, 신장측 감쇠력이 얻어지지 않으므로 압축측으로 가장 낮은 감쇠력을 발휘하도록 제어된다. 한편, 압축측 감쇠력(피스톤을 밀어올리는 방향의 힘)이 필요한 경우, 수축 작동 시에는, 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력이 목표 추력을 얻을 수 있는 감쇠력으로 제어되고, 신장 작동 시에는, 압축측 감쇠력이 얻어지지 않으므로 신장측으로 가장 낮은 감쇠력을 발휘하도록 제어된다.
이에 대해, 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에 있어서는, 펌프(4)를 정지하고 있는 상태에서는, 액추에이터 본체(A)에 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 발휘시키는 경우, 신장 작동 시에는, 액추에이터 본체(A)의 추력이 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 조정에 의해 출력 가능 범위 내에서 제어되고, 수축 작동 시에는, 액추에이터 본체(A)에 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력을 발휘시키려고 해도, 액추에이터 본체(A)는 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력 중 가장 낮은 추력을 발휘하게 된다.
반대로, 액추에이터 본체(A)에 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 발휘시키는 경우, 수축 작동 시에는, 액추에이터 본체(A)의 추력이 제어 밸브(V)의 밸브 개방압의 조정에 의해 출력 가능 범위 내에서 제어되고, 신장 작동 시에는, 액추에이터 본체(A)에 피스톤(2)을 상방으로 밀어올리는 추력을 발휘시키려고 해도 액추에이터 본체(A)는 피스톤(2)을 하방으로 밀어내리는 추력 중에서도 낮은 추력을 발휘하게 된다.
따라서, 서스펜션 장치(S)에서는, 펌프(4)를 정지 중인 경우, 자동적으로, 세미 액티브 서스펜션과 동일한 기능을 발휘시킬 수 있다. 이것은, 펌프(4)가 구동 중이라도, 펌프(4)의 토출 유량이, 확대되는 신장측실(R1) 혹은 압축측실(R2)의 용적 증대량 미만이 되면, 자동적으로, 서스펜션 장치(S)가 세미 액티브 서스펜션으로서 기능하는 것을 의미한다.
계속해서, 서스펜션 장치(S)의 모터(13), 방향 전환 밸브(9) 및 제어 밸브(V)에의 통전이 무언가의 이상에 의해 통전 불가능한 실함 시에 있어서의 서스펜션 장치(S)의 작동에 대해 설명한다. 이러한 실함에는, 예를 들어 모터(13), 방향 전환 밸브(9) 및 제어 밸브(V)에의 통전을 할 수 없는 경우 외에, 컨트롤러(C)에 이상이 보인 경우에 모터(13), 방향 전환 밸브(9) 및 제어 밸브(V)에의 통전을 정지하는 경우도 포함된다.
실함 시에는, 모터(13), 방향 전환 밸브(9) 및 제어 밸브(V)에의 통전이 정지되거나, 혹은 통전 불가능한 상태이며, 펌프(4)는 정지하고, 제어 밸브(V)는 밸브 개방압이 최소로 되고, 방향 전환 밸브(9)는 스프링(9d)에 가압되어 신장측 공급 포지션(9b)으로 된 상태가 된다.
이 상태에서, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 신장 작동하는 경우, 신장측실(R1)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 신장측 감쇠 밸브(15)를 통해 신장측실(R1)로부터 배출되고, 공급로(5)를 통해 제어 밸브(V)를 통과하여 리저버(R)로 흐른다. 또한, 공급측 체크 밸브(12)가 설치되어 있으므로, 펌프(4)측으로 유체가 흐르는 일은 없다. 한편, 용적이 증대되는 압축측실(R2)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
신장측실(R1)로부터 배출된 유체는 제어 밸브(V)를 통과한다. 제어 밸브(V)는, 비통전 시에 통과하는 흐름에 대해 거의 저항을 부여하지 않는 특성으로 되어 있으므로, 공급로(5)의 압력은, 거의 리저버(R)의 압력과 등압이 된다. 따라서, 신장측실(R1)의 압력은, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체가 신장측 감쇠 밸브(15)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 공급로(5)의 압력보다 높아지므로, 당해 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다.
따라서, 액추에이터 본체(A)의 추력은, 신장측 감쇠 밸브(15)에 의한 압력 손실에 상응하는 압력에 피스톤(2)의 신장측실(R1)의 수압 면적을 곱한 힘이 되고, 도 6에 나타낸 그래프에서는, 도 6 중의 선 (11)로 나타내는 특성이 된다. 또한, 이 경우, 압축측실(R2)의 압력과 피스톤(2)의 압축측실(R2)에 면하는 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어올리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 신장측실(R1)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어올리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
반대로, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 수축 작동하는 경우, 압축측실(R2)의 용적이 감소한다. 이로 인해, 용적이 감소한 만큼 유체는, 압축측 감쇠 밸브(17)를 통해 압축측실(R2)로부터 배출되어, 리저버(R)로 흐른다. 한편, 용적이 증대되는 신장측실(R1)에는, 배출로(6)를 통해 리저버(R)로부터 흡입 통로(10), 흡입 체크 밸브(11)를 통해 용적 확대분에 상응하는 유체가 공급된다.
따라서, 압축측실(R2)의 압력은, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체가 압축측 감쇠 밸브(17)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실분만큼 리저버(R)의 압력보다 높아진다.
따라서, 액추에이터 본체(A)의 추력은, 압축측 감쇠 밸브(17)에 의한 압력 손실에 상응하는 압력에 피스톤(2)의 압축측실(R2)의 수압 면적을 곱한 힘이 되고, 도 6에 나타낸 그래프에서는, 도 6 중의 선 (12)로 나타내는 특성이 된다. 또한, 이 경우, 신장측실(R1)의 압력과 피스톤(2)의 신장측실(R1)에 면하는 수압 면적의 곱인 힘이 피스톤(2)을 밀어내리는 추력으로서 발생한다. 그러나, 압축측실(R2)의 압력은 리저버(R)의 압력보다 높고, 신장측실(R1)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동등하므로, 압축측실(R2)의 압력을 리저버(R)의 압력과의 차압으로서 파악하면, 피스톤(2)을 밀어내리는 추력은 0으로 간주할 수 있다.
이와 같이 서스펜션 장치(S)가 실함한 상태에서는, 액추에이터 본체(A)는 패시브한 댐퍼로서 기능함으로써, 차체(B) 및 차륜(W)의 진동을 억제하므로, 실함 시에는 페일 세이프 동작이 확실하게 행해지게 된다.
다음으로, 컨트롤러(C)에 대해 설명한다. 컨트롤러(C)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 노면 상태 지표 취득부(41)와, 최저 회전수 규제부(42)와, 목표 회전수 결정부(43)와, 펌프 정지 판단부(44)와, 추력 연산부(45)와, 드라이버(Dr)와, 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도를 검지하는 가속도 센서(46)와, 차량의 속도(차속)를 검지하는 차속 센서(47)와, 스프링 상부 부재(B)의 횡방향 가속도 Glat를 검지하는 가속도 센서(48)와, 스프링 상부 부재(B)의 전후 방향 가속도 Glong를 검지하는 가속도 센서(49)를 갖는다.
추력 연산부(45)는, 차량의 진동을 억제하기 위해 차량에 있어서의 스프링 상부 부재(B)의 자세 제어에 필요한 액추에이터 장치(AD)가 발생해야 할 추력을 구한다. 구체적으로는, 스프링 상부 부재(B)나 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도, 속도와 같은 정보나, 액추에이터 본체(A)의 신축 속도나 신축 가속도와 같은 정보 등의 차량 정보에 기초하여, 채용하는 제어 규칙에 준하여 액추에이터 본체(A)에 발생시켜야 할 목표 추력을 구한다. 그리고, 목표 추력대로 액추에이터 본체(A)에 추력을 발생시키기 위해 필요한 제어 밸브(V)에 부여하는 전류량과 방향 전환 밸브(9)의 전환 위치를 결정한다. 또한, 추력 연산부(45)는, 스카이 훅 제어 등과 같은 스프링 상부 부재(B)의 진동을 억제하는 진동 억제 제어 외에, 가속도 센서(48, 49)에 의해 검지하는 횡방향 가속도 Glat 및 전후 방향 가속도 Glong의 입력을 받아 차량의 차체인 스프링 상부 부재(B)의 롤, 노즈 다이브 및 스쿼트를 억제하는 자세 제어를 가미하여 액추에이터 장치(AD)가 발생해야 할 추력을 목표 추력으로서 구한다.
액추에이터 장치(AD)에 발생시키는 목표 추력의 방향이, 액추에이터 본체(A)의 신장 방향인 경우에는, 방향 전환 밸브(9)의 압축측 공급 포지션(9c)이 선택되고, 액추에이터 본체(A)의 수축 방향인 경우에는, 방향 전환 밸브(9)의 신장측 공급 포지션(9b)이 선택된다.
구체적으로는, 액추에이터 본체(A)를 수축 작동시키는 경우에는, 신장측실(R1)로 유체를 공급하고 압축측실(R2)로부터 유체를 리저버(R)로 배출시키기 위해, 방향 전환 밸브(9)의 솔레노이드(9e)로 전류를 공급하지 않고 비통전으로 하고, 방향 전환 밸브(9)를 신장측 공급 포지션(9b)으로 한다. 반대로, 액추에이터 본체(A)를 신장 작동시키는 경우에는, 압축측실(R2)로 유체를 공급하고 신장측실(R1)로부터 유체를 리저버(R)로 배출시키기 위해, 방향 전환 밸브(9)의 솔레노이드(9e)로 전류를 공급하고, 방향 전환 밸브(9)를 압축측 공급 포지션(9c)으로 한다.
즉, 추력 연산부(45)에서는, 방향 전환 밸브(9)에 부여하는 전류량을 0으로 할지 솔레노이드(9e)를 구동하기 위한 소정값으로 할지를 선택하여 드라이버(Dr)에 출력하게 된다. 추력 연산부(45)에서 사용하는 제어 규칙에 대해서는, 차량에 적합한 것을 선택하면 되고, 예를 들어 스카이 훅 제어 등과 같은 차량의 진동 억제에 우수한 제어 규칙을 채용하는 것이 바람직하다.
컨트롤러(C)는, 액추에이터 장치(AD)의 추력을 제어하는 것 이외에, 펌프(4)의 토출 유량을 제어하기 위해, 노면 상태 지표 취득부(41), 최저 회전수 규제부(42), 목표 회전수 결정부(43) 및 펌프 정지 판단부(44)를 구비한다.
노면 상태 지표 취득부(41)는, 가속도 센서(46)로부터 입력되는 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도의 절댓값의 소정 시간 T 내에 있어서의 적분 평균값을 얻어, 이 적분 평균값을 노면 상태 지표 I로 한다. 구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도의 절댓값을 처리하여, 소정 시간 T 내에 샘플링되는 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도를 절댓값의 총합을 소정 시간 T로 나누거나, 혹은 상하 방향 가속도의 데이터의 개수로 나눔으로써 노면 상태 지표 I를 얻는다. 소정 시간 T는, 노면 상태 지표 I를 구하는 데 적합한 길이로 설정된다. 노면 상태 지표 취득부(41)는, 노면 상태 지표 I를 얻는 연산을 행하는 시점으로부터 소정 시간 T 전까지 거슬러 올라가 샘플링된 가속도를 이용하여 노면 상태 지표 I를 구한다. 노면 상태 지표 취득부(41)는, 소정의 연산 주기로 노면 상태 지표 I를 얻는 연산을 반복하여, 노면 상태 지표 I를 최신의 값으로 계속 갱신한다.
노면 상태 지표 I는, 차량이 주행하는 노면의 노면 거칠기를 나타내는 척도이며, 수치가 클수록 노면의 굴곡이나 요철이 많아 노면이 거친 상태를 나타내고 있다. 노면 상태 지표 I는, 노면 거칠기를 나타내는 척도가 되는 것이면 된다. 노면 거칠기는 차량 주행 중의 스프링 하부 부재(W)의 움직임에 영향을 미치므로, 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도, 속도, 변위나 스프링 하부 부재(W)와 스프링 상부 부재(B)의 상하 방향의 상대 가속도, 속도, 변위로부터 구할 수 있다.
또한, 노면 상태 지표 I를 구하기 위해서는, 소정 시간의 범위 내의 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도, 속도, 변위, 스프링 하부 부재(W)와 스프링 상부 부재(B)의 상하 방향의 상대 가속도, 속도, 변위 중 어느 하나의 값의 절댓값의 적분값, 절댓값의 적분 평균값, 제곱 평균 제곱근 값, 절댓값의 단순 평균값, 절댓값의 최댓값, 혹은 절댓값의 도수 분포를 얻음으로써 구할 수 있다. 예를 들어, 절댓값의 적분값을 이용하는 경우는, 소정 시간의 범위 내에 샘플링된 스프링 하부 부재(W)의 가속도의 절댓값을 적분한다. 즉, 소정 시간 T의 범위 내에 샘플링된 스프링 하부 부재(W)의 가속도의 절댓값의 각 값의 총합을 구하여, 이것을 노면 상태 지표 I의 값으로 하면 된다. 당연히, 노면 상태 지표 I의 값이 크면 클수록, 노면 거칠기가 큰 것이 된다.
제곱 평균 제곱근 값을 노면 상태 지표 I로 하는 경우에는, 소정 시간 T 내에 샘플링되는 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도의 제곱의 값의 총합을 상하 방향 가속도의 데이터 개수로 나눈 값의 제곱근을 구하여, 이것을 노면 상태 지표 I로 하면 된다. 또한, 도수 분포를 노면 상태 지표 I로 하는 경우에는, 스프링 하부 부재(W)의 상하 방향 가속도의 절댓값에 복수의 구분을 마련하여, 데이터 개수가 가장 많이 포함되는 구분을 노면 상태 지표 I로 한다. 예를 들어, 0.5m/s²마다 구획하여 구분을 마련하는 것으로 한 경우, 각 구분 내에 해당되는 가속도의 절댓값의 데이터 수를 세게 된다. 또한, 구분에는, 가속도의 절댓값이 커지면 커지도록 값을 관련지어 둔다. 예를 들어, 가속도의 절댓값이 0m/s² 이상 0.5m/s² 미만인 범위의 구분의 값을 1로 하고, 하나 위의 범위를 구획하는 0.5m/s² 이상 1.0m/s² 미만인 범위의 구분 값을 2로 하고, 이후, 위의 범위를 구획하는 구분에 관련짓는 값이 1씩 커지도록 해 둔다. 그러면, 예를 들어 소정 시간 T 동안에 샘플링되는 가속도의 절댓값의 데이터의 개수가 1.0m/s² 이상 1.5m/s² 미만인 범위의 구분에서 가장 많은 경우, 이 구분에 관련지어지는 값은 상기한 규칙에 따르면 3이므로, 노면 상태 지표 I의 값은 3이 된다. 이와 같이, 노면 거칠기가 커질수록 노면 상태 지표 I가 커지도록 구분에 값을 관련지어 도수 분포를 조사하면, 노면 거칠기가 거칠어질수록 노면 상태 지표 I도 커지므로, 이와 같이 하여 노면 상태 지표 I를 구하도록 해도 된다. 구분에 관련짓는 값은 임의로 정할 수 있고, 상기한 바와 같이 1씩 값이 커지도록 관련지어도 되고, 예를 들어 구분이 구획하는 가속도의 절댓값의 중앙값을 그 구분의 값으로서 관련지어도 된다.
최저 회전수 규제부(42)는, 가속도 센서(48)로부터 입력되는 스프링 상부 부재(B)의 횡방향 가속도 Glat와 횡가속도 역치 α를 비교함과 함께, 가속도 센서(49)로부터 입력되는 스프링 상부 부재(B)의 전후 방향 가속도 Glong와 전후 가속도 역치 β를 비교하여, 필요 최저 회전수를 설정한다. 구체적으로는, 최저 회전수 규제부(42)는, 스프링 상부 부재(B)의 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α를 초과하거나, 혹은 스프링 상부 부재(B)의 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β를 초과하는 경우에는, 스프링 상부 부재(B)의 자세 제어를 할 때에 펌프(4)가 토출해야 할 유량을 확보하는 데 있어서, 최저한 필요한 펌프(4)의 회전수로서의 필요 최저 회전수 Nb를, 0을 초과하는 값의 기정값 Nb1로 설정한다. 예를 들어, 제동 시에 발생하는 노즈 다이브나 가속 시에 발생하는 스쿼트, 선회 시 등에 발생하는 롤 등은, 자세 제어에 의해 억제되어, 액추에이터 본체(A)의 신축량은 근소해진다. 이로 인해, 스프링 상부 부재(B)의 자세 제어를 할 때의 펌프(4)의 토출 유량은, 공급로(5)의 압력을 최저한 제어에 요구되는 압력으로 설정할 수 있을 만큼의 적은 유량이면 되므로, 기정값 Nb1은, 낮은 회전수여도 된다. 또한, 최저 회전수 규제부(42)는, 스프링 상부 부재(B)의 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α 이하이고, 또한 스프링 상부 부재(B)의 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β 이하인 경우에는, 필요 최저 회전수 Nb를 0으로 설정한다.
목표 회전수 결정부(43)는, 노면 상태 지표 I에 기초하여 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 결정한다. 구체적으로는, 목표 회전수 결정부(43)는, 노면 상태 지표 I와 가산 회전수 Nr의 관계를 나타내는 맵을 보유하고 있고, 당해 맵을 참조하여 노면 상태 지표 취득부(41)로부터 입력되는 노면 상태 지표 I로부터 가산 회전수 Nr을 구하는 맵 연산을 행한다. 맵에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가산 회전수 Nr이 노면 상태 지표 I의 증가에 대해 단계적으로 수치가 커지도록 관계되어 있다. 상기한 맵은 일례이며, 맵은, 예를 들어 노면 상태 지표 I와 가산 회전수 Nr을 노면 상태 지표 I의 증가에 대해 비례적으로 가산 회전수 Nr이 증가하도록 관계시켜도 된다.
또한, 목표 회전수 결정부(43)는, 가산 회전수 Nr을 구하면, 노면 상태 지표 I와는 별도로 입력되는 필요 최저 회전수 Nb에 가산 회전수 Nr을 가산함으로써 목표 회전수 Nref를 구하고, 이 목표 회전수 Nref를 펌프 정지 판단부(44)에 출력한다. 최저 회전수 규제부(42)가 필요 최저 회전수 Nb를 기정값 Nb1로 하는 경우에는, 목표 회전수 결정부(43)는 기정값 Nb1에 가산 회전수 Nr을 가산한 값을 출력한다. 최저 회전수 규제부(42)가 필요 최저 회전수 Nb를 0으로 하는 경우에는, 목표 회전수 결정부(43)는 0에 가산 회전수 Nr을 가산하므로, 가산 회전수 Nr을 그대로 목표 회전수 Nref로서 출력한다.
노면 상태 지표 I는 노면 거칠기의 척도이며, 노면 거칠기가 큰 노면을 차량이 주행하면, 액추에이터 본체(A)의 신축량 및 신축 속도가 높아지는 경향이 있다. 즉, 노면 상태 지표 I의 값이 큰 경우에는, 외력에 의해 강제적으로 액추에이터 본체(A)가 신축되어 실린더(1) 내에서 필요해지는 유체량도 많아지므로, 펌프(4)의 회전수를 크게 할 필요가 있다. 그로 인해, 노면 상태 지표 I가 커지면 가산 회전수 Nr도 큰 값을 채용하도록, 가산 회전수 Nr이 노면 상태 지표 I에 관련지어져 있다.
또한, 최저 회전수 규제부(42)를 생략하는 경우, 목표 회전수 결정부(43)는, 노면 상태 지표 I로부터 가산 회전수 Nr을 구하는 것이 아니라, 노면 상태 지표 I와 목표 회전수 Nref의 관계를 맵화해 두고, 노면 상태 지표 I로부터 직접 목표 회전수 Nref를 구하도록 해도 된다. 또한, 목표 회전수 결정부(43)에서는, 노면 상태 지표 I로부터 가산 회전수 Nr 혹은 목표 회전수 Nref를 구할 때에 맵을 이용하고 있지만, 노면 상태 지표 I를 파라미터로 한 함수를 연산함으로써 가산 회전수 Nr 혹은 목표 회전수 Nref를 구할 수 있는 경우에는, 맵을 이용하지 않고 가산 회전수 Nr 혹은 목표 회전수 Nref를 구하도록 해도 된다.
펌프 정지 판단부(44)는, 차속 V가 속도 역치 γ 이하인 경우, 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 0으로 설정한다. 구체적으로는, 펌프 정지 판단부(44)는, 차속 센서(47)에 의해 검출된 차속 V가 속도 역치 γ 이하인지 판단하여, 차속 V가 속도 역치 γ 이하인 경우에는, 펌프(4)의 목표 회전수를 0으로 설정하여 드라이버(Dr)에 출력한다. 차속 V가 속도 역치 γ를 초과하는 경우에는, 목표 회전수 결정부(43)가 출력한 목표 회전수 Nref를 그대로 드라이버(Dr)에 출력한다.
차속 V가 낮은 경우, 액추에이터 본체(A)의 신축량, 신축 속도 모두 작아, 펌프(4)를 정지해도, 액추에이터 장치(AD)가 발생하는 추력으로 차량의 진동을 충분히 억제할 수 있으므로, 목표 회전수 Nref를 0으로 하여 펌프(4)를 정지시킨다. 차속 역치 γ는, 서스펜션 장치(S)가 탑재되는 차량에 적합하도록 임의로 설정된다.
드라이버(Dr)는, 제어 밸브(V) 및 방향 전환 밸브(9)에 있어서의 솔레노이드(20c) 및 솔레노이드(9e)를 PWM 구동하는 구동 회로와, 펌프(4)를 구동하는 모터(13)를 PWM 구동하는 구동 회로를 갖는다. 드라이버(Dr)는, 추력 연산부(45)로부터 제어 밸브(V) 및 방향 전환 밸브(9)에의 지령과, 펌프 정지 판단부(44)로부터의 지령을 받으면, 지령대로 솔레노이드(20c), 솔레노이드(9e) 및 모터(13)로 전류를 공급한다. 또한, 드라이버(Dr)에 있어서의 각 구동 회로는, PWM 구동을 행하는 구동 회로 이외의 구동 회로여도 된다.
다음으로, 컨트롤러(C)에 있어서 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 구하는 처리 순서를 도 9에 나타내는 흐름도의 일례를 이용하여 설명한다.
먼저, 컨트롤러(C)는, 스프링 하부 부재(W)의 가속도의 입력을 받아 노면 상태 지표 I를 구한다(스텝 F1). 이어서, 스텝 F2로 이행하여, 컨트롤러(C)는, 차속 V가 차속 역치 γ를 초과하는지 여부를 판단하여, 차속 V가 차속 역치 γ 이하인 경우에는 스텝 F3으로 이행하고, 차속 V가 차속 역치 γ를 초과하는 경우에는 스텝 F4로 이행한다.
스텝 F3에서는, 차속 V가 차속 역치 γ 이하이므로, 컨트롤러(C)는, 목표 회전수 Nref를 0으로 설정하여, 스텝 F11로 이행한다. 한편, 스텝 F4에서는, 컨트롤러(C)는, 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α를 초과하는지 여부를 판단하여, 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α를 초과하는 경우에는 스텝 F5로 이행하고, 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α 이하인 경우에는 스텝 F6으로 이행한다.
스텝 F6에서는, 컨트롤러(C)는, 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β를 초과하는지 여부를 판단하여, 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β를 초과하는 경우에는 스텝 F5로 이행하고, 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β 이하인 경우에는 스텝 F8로 이행한다.
스텝 F5에서는, 컨트롤러(C)는, 필요 최저 회전수 Nb를 기정값 Nb1로 설정하여 스텝 F7로 이행한다. 스텝 F7에서는, 컨트롤러(C)는, 노면 상태 지표 I로부터 가산 회전수 Nr을 구하여, 스텝 F10으로 이행한다.
스텝 F8에서는, 컨트롤러(C)는, 필요 최저 회전수 Nb를 0으로 설정하여 스텝 F9로 이행한다. 스텝 F9에서는, 컨트롤러(C)는, 노면 상태 지표 I로부터 가산 회전수 Nr을 구하여, 스텝 F10으로 이행한다.
스텝 F10에서는, 컨트롤러(C)는, 필요 최저 회전수 Nb에 가산 회전수 Nr을 가산하여 목표 회전수 Nref를 구하여, 스텝 F11로 이행한다. 스텝 F11에서는, 컨트롤러(C)는, 목표 회전수 Nref대로 펌프(4)를 회전 구동시키기 위해, 모터(13)에 전류 지령을 출력한다. 컨트롤러(C)는, 이상의 처리 순서를 반복하여 실행하여, 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 반복하여 구하여, 펌프(4)를 제어한다.
상기한 바와 같이 동작하는 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에 따르면, 노면 상태 지표 I에 기초하여 목표 회전수 Nref를 구하도록 되어 있다. 노면 상태 지표 I는 노면 거칠기의 척도이며, 노면이 거칠어질수록, 액추에이터 본체(A)의 신축량 및 신축 속도가 높아지는 경향이 있다. 즉, 노면 상태 지표 I의 값이 큰 경우에는, 액추에이터 본체(A)가 외력에 의해 강제적으로 신축되어 실린더(1) 내에서 필요해지는 유체량이 많아진다. 본 실시 형태에 관한 발명의 서스펜션 장치(S)에서는, 노면 상태 지표 I가 큰 경우에는, 목표 회전수 Nref의 값이 크게 설정되어, 실린더(1) 내에서의 유체 공급 부족이 발생하기 어려워진다. 한편, 노면 상태 지표 I의 값이 작은 경우에는, 목표 회전수 Nref의 값이 작게 설정되어, 펌프(4)의 회전 속도가 저감된다. 이로 인해, 서스펜션 장치(S)에 있어서의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에서는, 펌프(4)는 일정 회전 속도로 구동되지 않고, 토출 유량이 적어도 되는 매끄러운 노면을 주행 중인 경우에는, 펌프(4)의 회전 속도를 저하시킴으로써, 소비 에너지를 저감시킬 수 있다.
또한, 서스펜션 제어 장치로서의 컨트롤러(C)를 사용함으로써, 펌프(4)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 서스펜션 장치(S) 및 서스펜션 제어 장치에 의하면, 펌프(4)는 상시 일정 회전 속도로 구동되지 않고, 펌프(4)를 구동할 때의 소비 에너지를 저감시킬 수 있으므로, HEV나 EV와 같은 자동차에도 서스펜션 장치(S)를 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에 있어서는, 차속 V가 속도 역치 γ 이하인 경우, 펌프(4)의 목표 회전수를 0으로 설정한다. 이와 같이, 액추에이터 장치(AD)에서 펌프(4)로부터의 유량 공급이 불필요한 상황에서는 펌프(4)를 정지시키므로, 항상 일정 회전 속도로 펌프를 구동하는 종래의 서스펜션 장치와 비교하여 대폭으로 소비 에너지를 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에 있어서는, 횡방향 가속도 Glat가 횡가속도 역치 α 이하이며, 또한 전후 방향 가속도 Glong가 전후 가속도 역치 β 이하인 경우에는, 펌프(4)의 필요 최저 회전수 Nb가 0으로 설정된다. 이와 같이, 액추에이터 장치(AD)에서 필요해지는 펌프(4)로부터의 유량이 적다고 예측되는 상황에서는, 펌프(4)의 목표 회전수 Nref가 매우 낮은 회전수로 설정되므로, 소비 에너지를 한층 더 효과적으로 삭감할 수 있다.
또한, 액추에이터 장치(AD)는, 실린더(1)와 실린더(1) 내에 이동 가능하게 삽입되어 실린더(1) 내를 신장측실(R1)과 압축측실(R2)로 구획하는 피스톤(2)을 갖는 액추에이터 본체(A)와, 펌프(4)와, 펌프(4)의 흡입측에 접속되는 리저버(R)와, 액추에이터 본체(A)와 펌프(4) 및 리저버(R)와, 펌프(4)의 토출측에 접속되는 공급로(5)와, 리저버(R)에 접속되는 배출로(6)와, 신장측실(R1)에 접속되는 신장측 통로(7)와, 압축측실(R2)에 접속되는 압축측 통로(8)와, 신장측 통로(7)와 압축측 통로(8) 중 한쪽을 공급로(5)에 선택적으로 접속함과 함께 신장측 통로(7)와 압축측 통로(8) 중 다른 쪽을 배출로(6)에 접속하는 전환 수단으로서의 방향 전환 밸브(9)와, 신장측 통로(7)에 설치되어 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 신장측 감쇠 요소(VE)와, 압축측 통로(8)에 설치되어 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 압축측 감쇠 요소(VC)와, 공급 전류에 따라서 공급로(5)의 압력을 조정 가능한 제어 밸브(V)와, 공급로(5)와 배출로(6)를 접속하는 흡입 통로(10)와, 흡입 통로(10)의 도중에 설치되어 배출로(6)로부터 공급로(5)로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 체크 밸브(11)와, 공급로(5)의 도중이며 제어 밸브(V)와 펌프(4) 사이에 설치되어 펌프(4)측으로부터 제어 밸브(V)측으로 향하는 흐름만을 허용하는 공급측 체크 밸브(12)를 구비하고 있다. 액추에이터 장치(AD)는, 이러한 구성을 구비하고 있으므로, 실린더(1) 내에서 필요해지는 유량이 펌프(4)의 토출 유량을 초과하면 자동적으로 세미 액티브 서스펜션으로서 기능하여, 차량에 있어서의 승차감을 보증한다. 이로 인해, 펌프(4)의 토출 유량을 작게 억제할 수 있어, 출력이 작은 모터(13)를 이용하여 액티브 서스펜션을 실현할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에 따르면, 펌프(4)를 구동하는 모터(13)를 소형화할 수 있으므로, HEV나 EV와 같은 차량에의 탑재성도 향상된다. 액추에이터 장치(AD)의 구성은 상기한 구성에 한정되는 것은 아니며, 노면 상태 지표 I에 기초하여 펌프(4)의 목표 회전수 Nref를 구함으로써 펌프(4)에 있어서의 소비 에너지를 저감시킬 수 있으면, 어떠한 구성이어도 된다.
또한, 제어 밸브(V)가 유량에 대한 압력 오버라이드가 적은 특성인 경우에는, 펌프(4)에 작용하는 압력이 작아지므로, 펌프(4)에서 소비하는 에너지양도 적어져, 펌프(4)의 에너지 소비를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 서스펜션 장치(S)에서는, 솔레노이드를 탑재한 전자 밸브가 방향 전환 밸브(9)와 제어 밸브(V)의 2개뿐이며, 종래의 서스펜션 장치와 비교하여 전자 밸브의 수를 적게 할 수 있어, 시스템 코스트를 저감시킬 수 있다. 이와 같이, 솔레노이드를 탑재한 전자 밸브가 적음에도 불구하고, 서스펜션 장치(S)는, 액티브 서스펜션으로서 기능하는 것 외에도, 실함 시에 페일 세이프 동작을 나타낼 수 있다. 또한, 방향 전환 밸브(9)와 제어 밸브(V)를 구동하기 위한 드라이버(Dr)에 있어서도, 2개의 솔레노이드(9e, 20c)를 구동하는 구동 회로를 구비하고 있으면 충분하다. 따라서, 종래의 전자 밸브가 3개 이상 필요한 서스펜션 장치에 비해, 드라이버(Dr)에서 보유하는 구동 회로 수가 적어도 되므로, 서스펜션 장치(S)를 구동하는 드라이버(Dr)의 비용도 저감된다.
본 실시 형태에 관한 서스펜션 장치(S)에서는, 신장측 감쇠 요소(VE)가 신장측실(R1)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하는 신장측 감쇠 밸브(15)와, 신장측 감쇠 밸브(15)에 병렬되어 방향 전환 밸브(9)로부터 신장측실(R1)로 향하는 흐름만을 허용하는 신장측 체크 밸브(16)를 갖고, 압축측 감쇠 요소(VC)가 압축측실(R2)로부터 방향 전환 밸브(9)를 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하는 압축측 감쇠 밸브(17)와, 압축측 감쇠 밸브(17)에 병렬되어 방향 전환 밸브(9)로부터 압축측실(R2)로 향하는 흐름만을 허용하는 압축측 체크 밸브(18)를 갖고 있다. 따라서, 펌프(4)로부터 신장측실(R1) 혹은 압축측실(R2)로 유체를 공급할 때에는, 신장측 체크 밸브(16) 혹은 압축측 체크 밸브(18)를 통해 거의 저항 없이 유체를 신장측실(R1) 혹은 압축측실(R2)로 공급할 수 있어, 액추에이터 본체(A)의 신축 방향과 발생시키는 추력의 방향이 일치할 때에 펌프(4)의 부하를 경감시킬 수 있다. 또한, 신장측실(R1) 혹은 압축측실(R2)로부터 유체가 배출되는 경우에는, 신장측 감쇠 밸브(15) 혹은 압축측 감쇠 밸브(17)가 통과하는 유체의 흐름에 저항을 부여하므로, 신장측실(R1) 혹은 압축측실(R2)의 압력을 제어 밸브(V)의 밸브 개방압 이상으로 하여 큰 추력을 얻을 수 있으므로, 제어 밸브(V)에 있어서의 솔레노이드(20c)의 추력을 작게 해도 서스펜션 장치(S)에 큰 추력을 발생시킬 수 있다. 이것으로부터, 제어 밸브(V)를 소형화할 수 있음과 함께 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 신장측 감쇠 요소(VE) 및 압축측 감쇠 요소(VC)가 유체가 흐르는 방향에 관계없이 유체의 흐름에 저항을 부여하는 것이어도 되고, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 압축측 감쇠 밸브(17)가 쌍방향 흐름을 허용하는 것이면, 신장측 체크 밸브(16) 및 압축측 체크 밸브(18)를 생략하는 것도 가능하다.
또한, 신장측 감쇠 요소(VE)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 신장측 체크 밸브(16) 외에도, 신장측 감쇠 밸브(15)에 병렬되는 신장측 바이패스 통로(21)와, 신장측 바이패스 통로(21)에 설치된 제2 신장측 감쇠 밸브(22) 및 신장측 개폐 밸브(23)를 가져도 된다. 신장측 개폐 밸브(23)는, 신장측 바이패스 통로(21)를 개폐하는 밸브체(23a)와, 밸브체(23a)를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(23b)과, 공급로(5)의 압력을 파일럿압으로 하여 밸브체(23a)를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 도입하는 파일럿 통로(23c)를 갖는다.
제2 신장측 감쇠 밸브(22)는, 신장측 바이패스 통로(21)를 쌍방향으로 흐르는 유체의 흐름을 허용하는 감쇠 밸브여도 되고, 신장측실(R1)로부터 배출되는 유체의 흐름만을 허용하는 감쇠 밸브여도 된다.
신장측 개폐 밸브(23)는, 공급로(5)의 압력이 소정값 이상으로 되면, 밸브체(23a)가 파일럿압의 작용에 의해 가압되어 스프링(23b)이 수축되어, 신장측 바이패스 통로(21)를 개방한다. 공급로(5)의 압력이 소정값 미만이면, 스프링(23b)의 가압력에 의해 밸브체(23a)가 밸브 폐쇄되어, 신장측 바이패스 통로(21)는 폐색된다.
신장측 개폐 밸브(23)가 개폐 어느 포지션으로 될지를 결정하는 소정값은, 리저버(R)의 압력과 동등하거나, 혹은 리저버(R)의 압력보다 약간 높은 값, 예를 들어 제어 밸브(V)의 최소 밸브 개방압으로 설정된다. 실함 시에는, 공급로(5)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동일 정도가 된다. 이러한 경우에는, 파일럿 압력은 소정값 미만으로 되고, 밸브체(23a)는 스프링(23b)에 의해 가압되고, 신장측 바이패스 통로(21)는 폐색된다. 한편, 펌프(4)가 구동하여, 신장측실(R1)로부터 유체가 배출되는 경우, 공급로(5)의 압력은 리저버(R)보다 높아지므로, 신장측 개폐 밸브(23)가 개방되어 신장측 바이패스 통로(21)가 개방된다.
따라서, 실함 시에는, 신장측 개폐 밸브(23)가 폐쇄되어 신장측 감쇠 밸브(15)만이 유효해진다. 또한, 펌프(4)가 구동될 때에는, 신장측 개폐 밸브(23)가 개방되어, 신장측실(R1)로부터 유체가 배출될 때에는, 신장측 감쇠 밸브(15)뿐만 아니라 제2 신장측 감쇠 밸브(22)도 유효해진다. 즉, 펌프(4)를 구동하여 제어가 정상적으로 행해지는 상태에서는, 댐퍼(D)의 신장 행정에서는 신장측실(R1)로부터 유체가 배출되기 쉬워진다. 따라서, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 신장측 체크 밸브(16) 외에도, 신장측 바이패스 통로(21), 제2 신장측 감쇠 밸브(22) 및 신장측 개폐 밸브(23)를 갖는 신장측 감쇠 요소(VE)를 구비한 서스펜션 장치(S)에서는, 댐퍼(D)의 신장 행정 시의 감쇠력을 실함 시에 있어서 높일 수 있다. 이 결과, 실함 시에 있어서도 감쇠력 부족이 발생하지 않고 차체(B) 및 차륜(W)을 확실하게 제진할 수 있다.
마찬가지로, 압축측 감쇠 요소(VC)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 압축측 감쇠 밸브(17) 및 압축측 체크 밸브(18) 외에도, 압축측 감쇠 밸브(17)에 병렬되는 압축측 바이패스 통로(24)와, 압축측 바이패스 통로(24)에 설치된 제2 압축측 감쇠 밸브(25) 및 압축측 개폐 밸브(26)를 갖는다. 압축측 개폐 밸브(26)는, 압축측 바이패스 통로(24)를 개폐하는 밸브체(26a)와, 밸브체(26a)를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(26b)과, 공급로(5)의 압력을 파일럿압으로 하여 밸브체(26a)를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 도입하는 파일럿 통로(26c)를 갖는다.
제2 압축측 감쇠 밸브(25)는, 압축측 바이패스 통로(24)를 쌍방향으로 흐르는 유체의 흐름을 허용하는 감쇠 밸브여도 되고, 압축측실(R2)로부터 배출되는 유체의 흐름만을 허용하는 감쇠 밸브여도 된다.
압축측 개폐 밸브(26)는, 공급로(5)의 압력이 소정값 이상으로 되면, 밸브체(26a)가 파일럿압의 작용에 의해 가압되어 스프링(26b)이 수축되어, 압축측 바이패스 통로(24)를 개방한다. 공급로(5)의 압력이 소정값 미만이면, 스프링(26b)의 가압력에 의해 밸브체(26a)가 밸브 폐쇄되어, 압축측 바이패스 통로(24)는 폐색된다.
압축측 개폐 밸브(26)가 개폐 어느 포지션으로 될지를 결정하는 소정값은, 리저버(R)의 압력과 동등하거나, 혹은 리저버(R)의 압력보다 약간 높은 값, 예를 들어 제어 밸브(V)의 최소 밸브 개방압으로 설정된다. 실함 시에는, 공급로(5)의 압력은 리저버(R)의 압력과 동일 정도가 된다. 이러한 경우에는, 파일럿 압력은 소정값 미만으로 되고, 밸브체(26a)는 스프링(26b)에 의해 가압되고, 압축측 바이패스 통로(24)는 폐색된다. 한편, 펌프(4)가 구동하여, 압축측실(R2)로부터 유체가 배출되는 경우, 공급로(5)의 압력은 리저버(R)보다 높아지므로, 압축측 개폐 밸브(26)가 개방되어 압축측 바이패스 통로(24)가 개방된다.
따라서, 실함 시에는, 압축측 개폐 밸브(26)가 폐쇄되어 압축측 감쇠 밸브(17)만이 유효해진다. 또한, 펌프(4)가 구동될 때에는, 압축측 개폐 밸브(26)가 개방되어, 압축측실(R2)로부터 유체가 배출될 때에는, 압축측 감쇠 밸브(17)뿐만 아니라 제2 압축측 감쇠 밸브(25)도 유효해진다. 즉, 펌프(4)를 구동하여 제어가 정상적으로 행해지는 상태에서는, 댐퍼(D)의 수축 행정에서는 압축측실(R2)로부터 유체가 배출되기 쉬워진다. 따라서, 압축측 감쇠 밸브(17) 및 압축측 체크 밸브(18) 외에도, 압축측 바이패스 통로(24), 제2 압축측 감쇠 밸브(25) 및 압축측 개폐 밸브(26)를 갖는 압축측 감쇠 요소(VC)를 구비한 서스펜션 장치(S)에서는, 댐퍼(D)의 수축 행정 시의 감쇠력을 실함 시에 있어서 높일 수 있다. 이 결과, 실함 시에 있어서도 감쇠력 부족이 발생하지 않고 차체(B) 및 차륜(W)을 확실하게 제진할 수 있다.
압축측 감쇠 밸브(17) 및 압축측 체크 밸브(18) 외에도, 압축측 바이패스 통로(24), 제2 압축측 감쇠 밸브(25) 및 압축측 개폐 밸브(26)를 갖는 압축측 감쇠 요소(VC)는, 신장측 감쇠 밸브(15) 및 신장측 체크 밸브(16) 외에도, 신장측 바이패스 통로(21), 제2 신장측 감쇠 밸브(22) 및 신장측 개폐 밸브(23)를 갖는 신장측 감쇠 요소(VE)를 구비한 서스펜션 장치(S)에 적용할 수도 있다.
또한, 전환 수단은, 신장측 공급 포지션(9b)과 압축측 공급 포지션(9c)의 2 위치만을 구비한 방향 전환 밸브(9) 대신에, 도 12에 도시하는 바와 같이, 공급로(5)와 신장측 통로(7)를 접속함과 함께 배출로(6)와 압축측 통로(8)를 접속하는 신장측 공급 포지션(27b)과, 공급로(5)와 압축측 통로(8)를 접속함과 함께 배출로(6)와 신장측 통로(7)를 접속하는 압축측 공급 포지션(27c)과, 공급로(5), 배출로(6), 신장측 통로(7) 및 압축측 통로(8) 전부를 연통하는 연통 포지션(27d)을 갖는 방향 전환 밸브(27)여도 된다.
방향 전환 밸브(27)는, 4 포트 3 위치의 전자 전환 밸브로 되어 있고, 포트 A와 포트 P를 연통함과 함께 포트 B와 포트 T를 연통하는 신장측 공급 포지션(27b)과, 포트 A와 포트 T를 연통함과 함께 포트 B와 포트 P를 연통하는 압축측 공급 포지션(27c)과, 각 포트 A, B, P, T 전부를 연통시키는 연통 포지션(27d)을 갖는 밸브체(27a)와, 밸브체(27a)를 가압하여 밸브체(27a)를 연통 포지션(27d)으로 위치 결정하는 스프링(27e, 27f)과, 스프링(27e, 27f)에 대항하여 밸브체(27a)를 신장측 공급 포지션(27b) 혹은 압축측 공급 포지션(27c) 중 어느 하나로 구동하는 푸시 풀 솔레노이드(27g)를 갖는다. 솔레노이드(27g)에 전력이 공급되지 않는 비통전 시에는, 밸브체(27a)는 스프링(27e, 27f)에 의해 가압되어 연통 포지션(27d)을 채용한다. 푸시 풀 솔레노이드(27g)로 통전하면 밸브체(27a)는, 푸시 풀 솔레노이드(27g)로부터의 추력에 의해 눌려, 신장측 공급 포지션(27b) 혹은 압축측 공급 포지션(27c) 중 한쪽으로 선택적으로 전환된다.
따라서, 방향 전환 밸브(27)가 신장측 공급 포지션(27b)을 채용하는 경우, 펌프(4)가 신장측실(R1)에 연통되므로, 댐퍼(D)를 적극적으로 수축시킬 수 있고, 또한 방향 전환 밸브(27)가 압축측 공급 포지션(27c)을 채용하는 경우, 펌프(4)가 압축측실(R2)에 연통되므로, 댐퍼(D)를 적극적으로 신장시킬 수 있는 것은, 상기한 방향 전환 밸브(9)와 마찬가지이다. 방향 전환 밸브(27)가 연통 포지션(27d)을 채용하는 경우, 방향 전환 밸브(27)를 통해 신장측실(R1)과 압축측실(R2)이 직접 연통된다. 실함 시에 연통 포지션(27d)으로 함으로써, 상기한 방향 전환 밸브(9)를 구비한 서스펜션 장치(S)와 마찬가지로, 신장측 감쇠 요소(VE) 및 압축측 감쇠 요소(VC)에서 감쇠력을 발휘시켜, 페일 세이프를 확실하게 행할 수 있다.
또한, 푸시 풀 솔레노이드(27g)는, 솔레노이드를 2개 구비하고 있다. 2개의 솔레노이드가 있는 경우, 한쪽의 솔레노이드에 통전할 때에 다른 쪽의 솔레노이드 내에서 가동 철심이 축방향으로 변위하므로, 다른 쪽의 코일의 인덕턴스의 변화를 검지하거나 하여, 가동 철심의 위치를 파악하는 것이 가능하다. 따라서, 밸브체(27a)의 동작을 검출하는 센서를 설치하는 일 없이, 밸브체(27a)의 위치를 검지하는 것이 가능해져, 방향 전환 밸브(27)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 감시할 수 있다.
또한, 제어 밸브(V)는, 압력 제어 밸브에 한정되지 않고, 도 13에 도시하는 바와 같은 전자 스로틀 밸브여도 된다. 제어 밸브(V)는, 제어 통로(19)의 도중에 설치된 밸브체(30a)와, 밸브체(30a)를 밸브 개방 방향으로 가압하는 스프링(30b)과, 밸브체(30a)를 스프링(30b)에 대항하여 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 추력을 발생 가능한 솔레노이드(30c)를 갖는다. 이 제어 밸브(V)에 의해 공급로(5)의 압력을 제어하기 위해, 공급로(5)의 압력을 검지하는 압력 센서(31)가 사용된다. 예를 들어, 압력 센서(31)에 의해 공급로(5)의 압력을 검지하고, 검지되는 압력을 피드백하여, 컨트롤러(C)에서 구하는 목표 압력과 검지되는 압력의 편차로부터 솔레노이드(30c)로 공급하는 목표 전류를 구할 수 있다. 컨트롤러(C)에서는, 댐퍼(D)에 발생시키는 목표 추력으로부터 공급로(5)의 압력이 구해진다. 컨트롤러(C)에서 구해진 목표 전류를 지령으로 하여 드라이버 장치(Dr)는 솔레노이드(30c)에 목표 전류를 공급한다. 이 결과, 제어 밸브(V)에 있어서의 밸브 개방도가 제어되어, 공급로(5)의 압력이 목표 압력대로 제어되고, 댐퍼(D)의 추력도 목표대로 제어된다. 이와 같이, 제어 밸브(V)를 제어하는 데 있어서, 압력 센서(31)에 의해 공급로(5)의 압력이 검지되므로, 유체압 회로(FC)가 정상적으로 기능하고 있는지를 감시할 수 있다. 또한, 제어 밸브(V)로서는, 공급 전류에 따라서 공급로(5)의 압력을 조정할 수 있는 것이면, 다양한 밸브 장치를 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
본원은 2014년 11월 7일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2014-226736호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (9)

  1. 차량의 스프링 상부 부재와 스프링 하부 부재 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체와, 상기 액추에이터 본체로 유체를 공급하여 상기 액추에이터 본체를 신축시키는 펌프를 갖는 액추에이터 장치와,
    상기 펌프의 회전수를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 차량이 주행 중인 노면의 거칠기의 척도인 노면 상태 지표를 구하는 노면 상태 지표 취득부와, 상기 노면 상태 지표에 기초하여 상기 펌프의 목표 회전수를 결정하는 목표 회전수 결정부와, 상기 차량의 속도가 속도 역치 이하인 경우, 상기 펌프의 목표 회전수를 0으로 설정하는 펌프 정지 판단부를 갖는, 서스펜션 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 차량의 스프링 상부 부재의 횡방향 가속도가 횡가속도 역치를 초과하거나, 상기 차량의 스프링 상부 부재의 전후 방향 가속도가 전후 가속도 역치를 초과하는 경우에, 상기 펌프의 필요 최저 회전수를 0을 초과하는 기정값으로 설정하는 최저 회전수 규제부를 더 갖고,
    상기 목표 회전수 결정부는, 상기 필요 최저 회전수에 상기 노면 상태 지표에 기초하여 얻어지는 가산 회전수를 가산하여 상기 목표 회전수를 구하는, 서스펜션 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 차량의 차체의 횡방향 가속도가 횡가속도 역치를 초과하거나, 상기 차량의 차체의 전후 방향 가속도가 전후 가속도 역치를 초과하는 경우에, 상기 펌프의 필요 최저 회전수를 구하는 최저 회전수 규제부와,
    상기 필요 최저 회전수에 상기 노면 상태 지표에 기초하여 얻어지는 가산 회전수를 가산하여 상기 목표 회전수를 구하는 상기 목표 회전수 결정부를 구비하고,
    상기 펌프 정지 판단부는, 상기 차량의 속도가 상기 속도 역치 이하인 경우, 상기 목표 회전수 결정부가 구하는 상기 목표 회전수에 관계없이, 상기 목표 회전수를 0으로 설정하도록 구성된, 서스펜션 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 최저 회전수 규제부는, 상기 차량의 차체의 횡방향 가속도가 횡가속도 역치 이하이고, 또한 상기 차량의 차체의 전후 방향 가속도가 전후 가속도 역치 이하인 경우에는, 상기 펌프의 필요 최저 회전수를 0으로 설정하는, 서스펜션 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 목표 회전수 결정부에서 결정되는 상기 목표 회전수는, 상기 노면 상태 지표의 증가에 대해 단계적으로 증가하는, 서스펜션 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노면 상태 지표 취득부는, 소정 시간 내에 있어서의 상기 스프링 하부 부재의 가속도, 속도, 혹은 변위, 또는 소정 시간 내에 있어서의 상기 스프링 하부 부재와 상기 스프링 상부 부재의 상대 가속도, 상대 속도, 혹은 상대 변위 중 어느 하나의 상태량의 절댓값의 적분값, 절댓값의 적분 평균값, 제곱 평균 제곱근 값, 단순 평균값, 최댓값, 도수 분포 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 노면 상태 지표를 구하는, 서스펜션 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 장치는,
    실린더와, 상기 실린더 내에 이동 가능하게 삽입되어 상기 실린더 내를 신장측실과 압축측실로 구획하는 피스톤을 갖는 액추에이터 본체와,
    상기 펌프와,
    상기 펌프의 흡입측에 접속되는 리저버와,
    상기 펌프의 토출측에 접속되는 공급로와,
    상기 리저버에 접속되는 배출로와,
    상기 신장측실에 접속되는 신장측 통로와,
    상기 압축측실에 접속되는 압축측 통로와,
    상기 신장측 통로와 상기 압축측 통로 중 한쪽을 선택적으로 상기 공급로에 접속함과 함께 상기 신장측 통로와 상기 압축측 통로 중 다른 쪽을 상기 배출로에 접속하는 전환 수단과,
    상기 신장측 통로에 설치되어 상기 신장측실로부터 상기 전환 수단을 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 신장측 감쇠 요소와,
    상기 압축측 통로에 설치되어 상기 압축측실로부터 상기 전환 수단을 향하는 흐름에 대해 저항을 부여하고, 반대 방향의 흐름에 대해서는 이것을 허용하는 압축측 감쇠 요소와,
    공급 전류에 따라서 상기 공급로의 압력을 조정 가능한 제어 밸브와,
    상기 공급로와 상기 배출로를 접속하는 흡입 통로와,
    상기 흡입 통로의 도중에 설치되어 상기 배출로로부터 상기 공급로로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 체크 밸브와,
    상기 공급로의 도중이며 상기 제어 밸브와 상기 펌프 사이에 설치되어 상기 펌프측으로부터 상기 제어 밸브측으로 향하는 흐름만을 허용하는 공급측 체크 밸브를 갖는, 서스펜션 장치.
  9. 차량의 스프링 상부 부재와 스프링 하부 부재 사이에 개재 장착되어 신축 가능한 액추에이터 본체와, 상기 액추에이터 본체로 유체를 공급하여 상기 액추에이터 본체를 신축시키는 펌프를 갖는 액추에이터 장치에 있어서의 상기 펌프의 회전수를 제어하는 서스펜션 제어 장치이며,
    상기 차량이 주행 중인 노면의 거칠기의 지표인 노면 상태 지표를 구하는 노면 상태 지표 취득부와, 상기 노면 상태 지표에 기초하여 상기 펌프의 목표 회전수를 결정하는 목표 회전수 결정부와, 상기 차량의 속도가 속도 역치 이하인 경우, 상기 펌프의 목표 회전수를 0으로 설정하는 펌프 정지 판단부를 갖는, 서스펜션 제어 장치.
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