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発明の名称 車両用サスペンション装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15592(P2007−15592A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−200193(P2005−200193)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
発明者 池谷 学 / 伯井 武彦 / 楠田 勝也 / 大沢 正敏 / 山崎 智弘
要約 課題
通常走行時の振動吸収性能の低下を招くことなくロール制御時におけるばね剛性を高められるようにして、車両の乗り心地の向上と油圧駆動系の小型・軽量化を図ることのできる車両用サスペンション装置を提供する。

解決手段
車体左右のクッションユニット1Aを、コイルスプリング3と、コイルスプリング3の上端を車体側にて支持するアッパスプリングシート5と、コイルスプリング3の下端を車輪側にて支持するロアスプリングシート6と、ロアスプリングシート6の高さを調整する油圧シリンダ9とを備えた構成とする。車体左右の油圧シリンダ9に作動油を相反的に給排して車両の姿勢を制御する。中央部が車体に車幅方向に沿って支持される金属棒から成るスタビライザ30を設け、このスタビライザ30の両端部を、油圧シリンダ9のロアスプリングシート6側の可動部に連結する。
特許請求の範囲
【請求項1】
車体左右のクッションユニットが、車体と車輪を弾性的に連結するコイルスプリングと、このコイルスプリングの上端を車体側にて支持するアッパスプリングシートと、前記コイルスプリングの下端を車輪側にて支持するロアスプリングシートと、このロアスプリングシートの高さを調整する油圧式の昇降アクチュエータと、を夫々備え、
車体左右の前記各昇降アクチュエータに対して作動油を相反的に給排することによって車両の姿勢を制御する車両用サスペンション装置であって、
中央部が車体に車幅方向に沿って支持される金属棒から成るスタビライザを設け、
このスタビライザの両端部を、前記各昇降アクチュエータのロアスプリングシート側の可動部に連結したことを特徴とする車両用サスペンション装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、油圧による操作によって車両の姿勢を制御可能な車両用サスペンション装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両用サスペンション装置として、車輪を懸架する車体左右のクッションユニットに油圧式の昇降アクチュエータを組み込んだものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このサスペンション装置は、各クッションユニットが、車体と車輪を弾性的に連結するコイルスプリングと、このコイルスプリングの上端を車体側に支持させるアッパスプリングシートと、コイルスプリングの下端を車輪側に支持させるロアスプリングシートと、ロアスプリングと車輪支持部の間にあってロアスプリングシートのスプリング支持高さを調整する油圧式の昇降アクチュエータと、を備えた構成とされている。車体左右のクッションユニットは、昇降アクチュエータによってロアスプリングシートの高さを調整することにより、コイルスプリングによって懸架される車体の高さを変更する。
【特許文献1】実開平6−67942号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、現在、上記と同様のクッションユニットを備えたサスペンション装置において、車両の旋回時に、車体左右の昇降アクチュエータに作動液を適宜相反的に給排し、それによって車両のロール角の変化を低減して車両姿勢の安定化を図ることが検討されている。
しかし、この場合、各クッションユニットのコイルスプリングのばね剛性を低くしたまま前記の車両姿勢の安定化制御(以下、「ロール制御」と呼ぶ。)を行おうとすると、昇降アクチュエータによるスプリング支持高さの調整量が大きくなり、昇降アクチュエータ自体や液圧源等の油圧駆動系の大型・重量化を避けられなくなる。
一方、コイルスプリングのばね剛性を高く設定することによってロール制御時における昇降アクチュエータのストローク量を小さくすることも考えられるが、この場合には、通常走行時における振動吸収性能が低下してしまう。
【0004】
そこでこの発明は、通常走行時の振動吸収性能の低下を招くことなくロール制御時におけるばね剛性を高められるようにして、車両の乗り心地の向上と油圧駆動系の小型・軽量化を図ることのできる車両用サスペンション装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、車体左右のクッションユニット(例えば、後述の実施形態におけるクッションユニット1A,1B)が、車体と車輪を弾性的に連結するコイルスプリング(例えば、後述の実施形態におけるコイルスプリング3)と、このコイルスプリングの上端を車体側にて支持するアッパスプリングシート(例えば、後述の実施形態におけるアッパスプリングシート5)と、前記コイルスプリングの下端を車輪側にて支持するロアスプリングシート(例えば、後述の実施形態におけるロアスプリングシート6)と、このロアスプリングシートの高さを調整する油圧式の昇降アクチュエータ(例えば、後述の実施形態における油圧シリンダ9)と、を夫々備え、車体左右の前記各昇降アクチュエータに対して作動油を相反的に給排することによって車両の姿勢を制御する車両用サスペンション装置であって、中央部が車体に車幅方向に沿って支持される金属棒から成るスタビライザ(例えば、後述の実施形態におけるスタビライザ30)を設け、このスタビライザの両端部を、前記各昇降アクチュエータのロアスプリングシート側の可動部(例えば、後述の実施形態におけるシリンダ筒12)に連結するようにした。
【0006】
この発明の場合、車両の旋回時には、旋回半径外側と内側の各クッションユニットに夫々バウンド方向とリバウンド方向の荷重が作用するが、このとき、旋回方向外側のクッションユニットの昇降アクチュエータには可動部を上昇させるように油圧が供給され、旋回方向内側のクッションユニットの昇降アクチュエータからは可動部を下降させるように油圧が排出される。これにより、車体左右の昇降アクチュエータのストロークが増大すると、そのストロークに応じた捩り反力がスタビライザから各昇降アクチュエータの可動部に作用し、ロール制御時おけるばね剛性が増大する。この結果、ロール制御時における昇降アクチュエータのストローク量が短縮される。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、スタビライザの両端部を車体左右の昇降アクチュエータのロアスプリングシート側の可動部に夫々連結して、ロール制御時に昇降アクチュエータが作動したときに、スタビライザのばね反力が各昇降アクチュエータの可動部に作用するようにしたため、スタビライザの機能しない通常走行時には、コイルスプリングによる低いばね剛性でもって確実に振動を吸収し、かつ、ロール制御時には、コイルスプリングとスタビライザによる大きなばね剛性でもって車体を支持することができる。
したがって、この発明を採用した場合には、通常走行時の車両の乗り心地を犠牲にすることなく、ロール制御時におけるばね剛性を増大して昇降アクチュエータや油圧源等の油圧駆動系の小型・軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、この発明にかかる車両用サスペンション装置(以下、「サスペンション装置」と呼ぶ)の一実施形態を示す概略構成図である。この実施形態のサスペンション装置は、図示しない車体左右の車輪(前輪または後輪)に車体を懸架する一対のクッションユニット1A,1Bと、これらのクッションユニット1A,1Bを制御する油圧回路2と、ロール制御時に左右のクッションユニット1A,1Bにばね反力を付与するスタビライザ30を備えている。なお、サスペンション装置は前輪側と後輪側の両方に設けることも可能である。
【0009】
各クッションユニット1A,1Bは、車体と車輪の間の振動や衝撃を吸収するコイルスプリング3と、オイルの流通抵抗によって減衰力を発生するショックアブソーバ4と、を備えており、コイルスプリング3はアッパスプリングシート5とロアスプリングシート6を介して車体側と車輪側に夫々支持されている。ショックアブソーバ4は、オイルが充填されたシリンダチューブ7と、このシリンダチューブ7に進退自在に挿入嵌合されたピストンロッド8とを備え、シリンダチューブ7の下端が図示しないサスペンションアームを介して車輪側に結合されると共に、ピストンロッド8の上端が前記アッパスプリングシート5と共に車体側に結合されている。コイルスプリング3はショックアブソーバ4の外周側に配置され、ロアスプリングシート6はシリンダチューブ7を介して車輪側に支持されている。
【0010】
ここで、前記ロアスプリングシート6は、昇降アクチュエータである油圧シリンダ9を介してショックアブソーバ4に結合されている。油圧シリンダ9は、ショックアブソーバ4のシリンダチューブ7の外周面に一体に取り付けられ、一端側外周に環状ピストン10が設けられたベース部材11と、このベース部材11の環状ピストン10の外周側に摺動自在に嵌合される有底円筒状のシリンダ筒12と、を備え、シリンダ筒12と環状ピストン10の間に、外部から作動油を給排される作動室13が形成されている。そして、シリンダ筒12の上部にはロアスプリングシート6が固定されており、このロアスプリングシート6は、作動室13に対する作動油の給排によってシリンダ筒12とともに昇降操作されるようになっている。
【0011】
一方、油圧回路2は、一方のクッションユニット1A側の油圧シリンダ9(作動室13)に接続される給排通路14Aと、他方のクッションユニット1B側の油圧シリンダ9(作動室13)に接続される給排通路14Bが外接式のギヤポンプ15を挟んで相互に接続されている。前記の各給排通路14A,14Bは、ギヤポンプ15の吸入と吐出で対を成す給排口のうちの、一方の給排口と他方の給排口に夫々接続されている。このギヤポンプ15は、モータ40によって正逆回転が可能とされ、このギヤポンプ15の回転方向に応じて油圧の給排方向を切り換えるようになっている。また、ギヤポンプ15を駆動するモータ40は図示しないコントローラによって制御され、車両の旋回時に車両姿勢を安定させるように、車体左右の油圧シリンダ9に対して油圧を適宜給排するようになっている。
【0012】
また、二つの給排通路14A,14Bには、夫々車高調整用の作動油の供給通路16A,16Bと排出通路17A,17Bが接続されている。供給通路16A,16Bは、夫々逆止弁18を介して共通の供給ポンプ19に接続されており、排出通路17A,17Bは、夫々電磁開閉弁20を介してオイルタンク21に接続されている。なお、供給ポンプ19から吐出される作動油はオイルタンク21から吸い上げられる。
【0013】
また、スタビライザ30はねじり剛性の高い金属棒から成り、その中央部が車幅方向に沿うように車体にホルダ31を介して取り付けられている。そして、スタビライザ30の両端部は、スタビライザ30の車体取付け中心軸に対して径方向外側に延出するリンクロッド32に連結され、このリンクロッド32の各先端部は車体左右の油圧シリンダ9のシリンダ筒12部分に連結されている。したがって、スタビライザ30は、車体左右のシリンダ筒12が相対的に上下方向に変位すると、その変位に応じた捩り方向のばね反力を、リンクロッド32を介して各シリンダ筒12に作用させることとなる。
【0014】
以上のように構成されたこのサスペンション装置は、ロール制御を行わない通常走行時においては、ギヤポンプ15の作動を停止して車体左右の油圧シリンダ9のシリンダ筒12を中間位置に維持しておく。この状態では、車両が水平に置かれていれば車体左右のロアスプリングシート6が同一高さとなっており、スタビライザ30のばね反力は基本的に左右のクッションユニット1A,1Bに作用しない。したがって、車両走行時に左右の車輪が同相で上下作動する場合には、クッションユニット1A,1Bのコイルスプリング3が単独で車体をばね支持することとなる。したがって、サスペンション装置は充分に低いばね剛性でもって車体振動を確実に吸収することができる。
【0015】
一方、車両の旋回時には、旋回半径外側(以下、「旋回外輪側」と呼ぶ。)が沈み、旋回半径内側(以下、「旋回内輪側」と呼ぶ。)が持ち上がるように車体が傾斜しようとするが、このときには、コントローラによる制御によってギヤポンプ15が作動し、旋回内輪側の油圧シリンダ9から旋回外輪側の油圧シリンダ9方向へと作動油が圧送される。このとき、旋回内輪側の油圧シリンダ9では作動油が排出されることによってロアスプリングシート6が下降し、逆に、旋回外輪側の油圧シリンダ9では作動油が充填されることによってロアスプリングシート6が上昇し、これらの結果、車体の傾斜姿勢が適正姿勢に修正される。
なお、図2は、通常走行時(1)、ロール制御を行わない車両旋回時(2)、ロール制御時(3)の各場合における旋回外輪側のクッションユニット1A(1B)の概略断面図を示すものであり、図2の(2)と(3)を比較すると明らかなように、旋回外輪側の沈み込みが油圧シリンダ9の上昇作動によって補われる。
【0016】
また、このとき旋回内輪側においては、ロアスプリングシート6を下降させる油圧シリンダ9の作動力がリンクロッド32を介してスタビライザ30に伝達され、旋回外輪側においては、ロアスプリングシート6を上昇させる油圧シリンダ9の作動力が同様にリンクロッド32を介してスタビライザ30に伝達される。そして、このとき旋回内輪側と旋回外輪側からスタビライザ30に入力される荷重はスタビライザ30を同方向に捩り、スタビライザ30では、この入力荷重に応じた捩り方向のばね反力が発生する。
つまり、車両旋回時に、油圧シリンダ9の制御(ロール制御)によってコイルスプリング3の下端支持位置が変位すると、この下端支持位置の変位に応じたばね反力が左右のクッションユニット1A,1Bに作用し、それによって左右のクッションユニット1A,1Bのばね剛性(ロール剛性)が高められる。
【0017】
したがって、このサスペンション装置の場合、スタビライザ30が無い場合に比較し、クッシュンユニット1A,1Bの各コイルスプリング3に入力される荷重が大きく低減されるとともに、各油圧シリンダ9の摺動ストロークも大きく低減される。これにより、油圧シリンダ9をストロークさせるのに必要なギヤポンプ15(モータ40)のパワーが小さくて済むようになるため、ギヤポンプ15やモータ40の小型・軽量化を図ることができる。
【0018】
図3(A)は、スタビライザを有しない比較例の旋回外輪側のクッションユニットの作動を示した模式図であり、図3の(B)は、この実施形態の旋回外輪側のクッションユニット1A(1B)の同様の模式図である。これらの模式図を用いて、原理をさらに説明する。
同図中の(1)の通常走行状態から(2)の車両旋回状態(ロール制御を行っていない状態)に移行すると、旋回外輪側に車体沈み込み方向の荷重が作用する。このとき、スタビライザ30を有しないクッションユニットでは、コイルスプリング3が車体沈み込み方向の全荷重を受け止め、スタビライザ30を有するこの実施形態のクッションユニット1A(1B)においては、コイルスプリング3とスタビライザ30が車体沈み込み方向の荷重を受け止める。
今、車体の沈み方向の荷重をF、コイルスプリング3のばね常数をk、ストロークをlとし、スタビライザ30のばね力をαとすると、スタビライザ30を有しないクッションユニット(図3の(A))の力の釣り合い式は、F=k×lで表され、スタビライザ30を有するクッションユニット(図3の(B))の力の釣り合い式は、F−α=k×lで表される。したがって、車体の沈み方向の荷重Fが同じである場合には、スタビライザ30の荷重分担分だけストロークlは小さくなる。
また、図3の(3)のように油圧シリンダ9を上昇させる力は受圧面積Sと油圧Pの積であり、この力はスタビライザ30を有しないクッションユニット(図3の(A))と、スタビライザ30を有するクッションユニット(図3の(B))で変われはない。
【0019】
また、図4(A)は、スタビライザ30を有しない比較例の場合の左右の油圧シリンダ9の推力とストロークの関係を示す特性図であり、図4(B)は、スタビライザ30を有するこの実施形態の場合の左右の油圧シリンダ9の推力とストロークの関係を示す特性図である。
ここで、車両旋回時に車両姿勢を保持するのに必要なモーメントは、車体左右の油圧シリンダ9の推力差ΔFによって得られる。また、スタビライザ30を有するこの実施形態のサスペンション装置の場合、スタビライザ30に荷重分担される分だけ比較例に対して油圧シリンダ9のストロークが減少するが、左右の油圧シリンダ9の推力差ΔFは同じになる。
そして、このロール制御に必要な油圧シリンダ9の仕事量は、図4(A),(B)の各斜線部分の面積で表される。これらの図を比較して明らかなように、スタビライザ30を有するこの実施形態のサスペンション装置は、比較例に対して必要仕事量(油圧シリンダ9の必要パワー)が小さくなる。このとき、例えば、油圧シリンダ9のストロークが2分の1になるようにスタビライザ30のばね定数を設定すれば、必要仕事量(必要パワー)は2分の1になる。
【0020】
このサスペンション装置は、以上説明したようにロール制御時にスタビライザ30の機能によってばね剛性が増大することから、油圧シリンダ9やギヤポンプ15等の小型・軽量化を図ることができる。また、スタビライザ30は油圧シリンダ9のシリンダ筒12に連結され、ロール制御時にシリンダ筒12が上昇した場合に機能するようになっているため、通常走行時には、ばね剛性の低いコイルスプリング3によって走行振動を確実に吸収することができる。
【0021】
また、このサスペンション装置で用いるスタビライザ30やホルダ31、リンクロッド32等は特別な構造のものでなく、一般的に用いられる車両部品をほぼそのまま流用することができる。そして、これらの部品の組み付けにあたっても、一般的なスタビライザ装着車両に対してリンクロッド32の先端部の連結位置を油圧シリンダ9の可動部であるシリンダ筒12部分に変更するだけで良い。
【0022】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、車体左右の油圧シリンダ9に作動油を給排する油圧源を共通のギヤポンプ15によって構成したが、各油圧シリンダ9に対して専用の給排ポンプを接続することも可能である。また、油圧源としてはギヤポンプ15に限らず他の種々のポンプも採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】この発明の一実施形態の車両用サスペンション装置を示す概略構成図。
【図2】同実施形態のクッションユニットの作動状態を示す概略断面図。
【図3】スタビライザを有しない比較例のクッションユニットの作動状態を示す模式図(A)と、同実施形態のクッションユニットの作動状態を示す模式図(B)を併せて記載した図。
【図4】スタビライザを有しない比較例の場合の油圧シリンダの推力−ストローク特性図(A)と、同実施形態の場合の油圧シリンダの推力−ストローク特性図(B)を併せて記載した図。
【符号の説明】
【0024】
1A,1B…クッションユニット
3…コイルスプリング
5…アッパスプリングシート
6…ロアスプリングシート
9…油圧シリンダ(昇降アクチュエータ)
12…シリンダ筒(可動部)
30…スタビライザ





 

 


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