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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152447
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】車両用アクティブサスペンション装置
(51)【国際特許分類】
   B60G 17/015 20060101AFI20241018BHJP
   F16F 15/02 20060101ALI20241018BHJP
   F16F 9/46 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
B60G17/015 B
F16F15/02 B
F16F9/46
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023066645
(22)【出願日】2023-04-14
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-08-09
(71)【出願人】
【識別番号】715000027
【氏名又は名称】井尻 正裕
(72)【発明者】
【氏名】井尻 正裕
【テーマコード(参考)】
3D301
3J048
3J069
【Fターム(参考)】
3D301AA03
3D301AA04
3D301AA48
3D301AA69
3D301CA09
3D301DA08
3D301DA33
3D301DB39
3D301DB40
3D301EA14
3D301EA23
3D301EA43
3D301EA82
3D301EB02
3D301EC01
3D301EC05
3D301EC06
3J048AD01
3J048BE03
3J048EA15
3J069AA50
3J069EE35
(57)【要約】      (修正有)
【課題】油圧ポンプと複雑な管状の油圧配管が不要なアクティブサスペンションにおいて、小型で軽量な油圧制御装置を提供する。
【解決手段】車高または緩衝力を制御するアクティブサスペンションにおいて、アキュムレータを分離し、ショックアブソーバとアクチュエータを連結する連結カバと、アキュムレータと電磁弁に連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバと前記電磁弁に逆止弁を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管と、前記アクチュエータと電磁弁に連通するアクチュエータ連通管と、各連通管を開閉制御する電磁弁とで構成し、前記電磁弁を制御して、前記各車軸の車高または緩衝力を制御し、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成する車両用アクティブサスペンション装置。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションをアクチュエータで車高を制御するアクティブサスペンションにおいて、
前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、
前記ショックアブソーバと前記アクチュエータを連結する連結カバと、
前記アキュムレータと電磁弁に連通するアキュムレータ連通管と、
前記ショックアブソーバと電磁弁に逆止弁を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管と、
前記アクチュエータと電磁弁に連通するアクチュエータ連通管と、
前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁とで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置において、
前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置。
【請求項2】
前記連結カバの内部に形成した前記電磁弁の弁部において、スリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることを特徴とする請求項1に記載の車両用アクティブサスペンション装置。
【請求項3】
各車軸の車高昇降のオーバーラン、またはオーバーランと中間位置を検知する検出手段を設け、前記オーバーランの検出手段により前記電磁弁のソレノイド電源を直接制御する、または制御装置により制御することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置。
【請求項4】
ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションの前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバの上に設けた前記アキュムレータを連結する連結カバと、前記ショックアブソーバと前記アキュムレータに連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバの上部と下部を、直接または逆止弁を介して連通するバイパスと、前記バイパスを開閉制御または流量制御する電磁弁と、で構成し、前記アキュムレータ連通管と、前記バイパスの上部を、前記連結カバの内部に形成したセミアクティブサスペンションを各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して前記ショックアブソーバの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションにおいて、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の車両のショックアブソーバの上に連結カバを備え、車高制御用の油圧アクチュエータの動力源をショックアブソーバとするアクティブサスペンション装置及び、ショックアブソーバの減衰力を電磁弁で制御するパッシブ要素のセミアクティブサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ばねとショックアブソーバで構成されるサスペンションは自動車の各車軸に設けられ、地面の凹凸などからの衝撃、加減速、コーナリングなどにより変動する各車軸に掛かる車重や慣性力等の作用力をばねが受け止め、作用力の変動等により発生する振動をショックアブソーバで減衰する。
振動を減衰するショックアブソーバは、弁が付いたピストンがロッドによりシリンダ内を往復動し、この時の動圧抵抗により衝撃エネルギを熱エネルギに変換する。
ショックアブソーバのシリンダ構造には、二重シリンダの間に設けたリザーバ室を有する複筒式と、フリーピストンにより分離されたガス室(高圧窒素ガス)を有する単筒式とがある。
ショックアブソーバ本体にピストンのロッドが沈み込み、ロッドの体積膨張分だけの作動油は、アキュムレータである前記リザーバ室またはガス室の圧縮ガスが収縮する。
本発明は、油圧アクチュエータによる車高制御を行うアクティブサスペンションと、路面からの入力に対し、あるいは積載荷重等による軸重の変動に対応した減衰力 を油圧回路で制御するセミアクティブサスペンションである。
【0003】
自転車やオートバイは、カーブ走行時に発生する横方向に働く遠心力に釣り合わせるために、旋回内側に車体を傾けて遠心力と重力の合力に適応する体勢が可能である。
体勢を傾けられない、自動車や船(タンカー等を除く)等は、接触面である地面あるいは海面より重心が上にあるので、カーブ走行時に遠心力により体勢が旋回外側に傾くので、本来好ましい旋回内側とは逆の方向に体勢が傾くので、乗員の姿勢の維持が困難になる等の不都合が生ずる。
これらの問題点を解決するために、自動車では車高調整を油圧で制御するアクティブサスペンションがあるが、油圧ポンプ、電磁弁、油圧配管等の油圧機器と電気制御が必要で、コストアップと、油圧ポンプを駆動するエネルギ消費の問題がある。
具体的には、従来のアクティブサスペンションは、油圧ポンプで発生した油圧を電磁弁で制御することにより、油圧シリンダをアクチュエータとして車高制御を行うので、油圧ポンプが1基の場合は、各車軸まで吐出用と戻り用の複雑で長い油圧配管が必要となる。
また、各車軸に油圧ポンプを設ける場合は、電気配線を伴う4基の油圧ポンプが必要となるので、両者とも、油圧ポンプと複雑な油圧配管等によるコストアップの問題がある。
更に、車高制御の油圧は、制御中は常に作り続けなくてはならず、油圧ポンプを駆動するモータ等の動力源と、車重により増減するが油圧ポンプを回す数kW程度のエネルギ消費を伴い、特に小型車には燃費を悪化させる大きな問題となる。
従って、現状では油圧によるアクティブサスペンションは、一部の高級車に搭載されている程度で、一般の自動車には搭載されていない。
バスやトラック等に、利用されている従来技術として、空気圧を利用したエアサスペンションがあり、エアスプリングによる振動吸収性により、乗り心地と輸送品質等が向上し、更に、空気圧の制御により車高を制御できるので、バスの乗客の乗り降り、トラックの荷物の積み下ろしが容易になる。
エアサスペンションは、動力源であるコンプレッサとエアタンクが必要であるので、一般の乗用車では、設置スペースの確保が問題となり、車高を大きく下げて走行する場合は、空気圧が低くなるので走行時に問題が発生する場合があり、頻繁に空気圧を変えると、エアサスペンションの寿命が縮まるおそれがある。
バス、トラック等のエアサスペンション、リーフスプリングサスペンションや、乗用車のサスペンションに置き換わる、油圧ポンプやコンプレッサ等の動力源を必要とせず、メンテナンス性がよく、信頼性が高く、安価で、省スペースのアクティブサスペンションが望まれる。
【0004】
従来技術として、ショックアブソーバのロッドの伸縮による油量変動を吸収するアキュムレータを分離し、ショックアブソーバの上に電磁弁を備えた連結カバを介してアクチュエータおよび/ またはアキュムレータを連結し、前記連結カバを油圧マニホールドブロックとして全ての油圧回路を集約形成して管状の油圧配管を不要とし、各車軸で油圧回路を簡素な構造に完結するアクティブサスペンションがあり、その作用は、走行中の振動により伸縮するショックアブソーバのロッドの伸縮で発生する油圧を車高の昇降に利用するので、油圧ポンプもその駆動エネルギ消費も不要である車両用アクティブサスペンション装置(特許文献1)がある。
【0005】
シリンダの内側に摺動可能に嵌装されたピストンの移動によって前記シリンダの内側に生じる流体の流れを制御して減衰力を発生させる制御弁を備え、前記制御弁は、協働して流路の開閉部を形成する弁体及び弁座と、電流に対応して前記弁体を移動させる力を発生するアクチュエータと、前記弁体を前記アクチュエータによる移動方向に対向する方向に付勢するばね装置(60)と、を有する緩衝器において、ばね装置は、第一ばね部(60b)と第二ばね部(60c)とを有するばね部材(60)と、ばね部材(60)の所定以上のばね変位に対し第一ばね部(60b)のばね変位を規制する規制部と、を有する緩衝器(特許文献2)がある。
【0006】
懸架ばねSの併設下に上端が車輛の車体B側に連結されると共に下端が車輛の車軸A側に連結され、外部からの油圧Pの供給時にシリンダ反力を発生するように形成されてなるショックアブソーバにおいて、該ショックアブソーバ1が上端側部材とされるシリンダ体1aと、該シリンダ体1a内に出没自在に挿通されて下端側部材とされるピストンロッド体1bと、を有してなり、シリンダ体1aの上端にアキュムレータQが連設されてなると共に、シリンダ体1aの上端側外周にその外周側端が車体B側に接続されるゴムブッシュRが連設されるショックアブソーバ(特許文献3)がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第7142824号公報
【特許文献2】国際公開第2019/008902号
【特許文献3】実願平3-91101号(実開平5-40636号)のCD-ROM
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
油圧ポンプと複雑な管状の油圧配管を不要にした特許文献1の車両用アクティブサスペンション装置において、電磁弁の小型化が困難なため周辺機器との干渉により、アクティブサスペンションの設計自由度が小さい問題点と、電磁弁によるコストアップの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1は、ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションをアクチュエータで車高を制御するアクティブサスペンションにおいて、前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバと前記アクチュエータを連結する連結カバと、前記アキュムレータと電磁弁に連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバと電磁弁に逆止弁を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管と、前記アクチュエータと電磁弁に連通するアクチュエータ連通管と、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁とで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置において、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置である。
【0010】
請求項2は、前記連結カバの内部に形成した前記電磁弁の弁部において、スリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることを特徴とする請求項1に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
【0011】
請求項3は、各車軸の車高昇降のオーバーラン、またはオーバーランと中間位置を検知する検出手段を設け、前記オーバーランの検出手段により前記電磁弁のソレノイド電源を直接制御する、または制御装置により制御する請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
【0012】
請求項4は、ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションの前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバの上に設けた前記アキュムレータを連結する連結カバと、前記ショックアブソーバと前記アキュムレータに連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバの上部と下部を、直接または逆止弁を介して連通するバイパスと、前記バイパスを開閉制御または流量制御する電磁弁と、で構成し、前記アキュムレータ連通管と、前記バイパスの上部を、前記連結カバの内部に形成したセミアクティブサスペンションを各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して前記ショックアブソーバの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションにおいて、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置である。
【発明の効果】
【0013】
請求項1は、ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションをアクチュエータで車高を制御するアクティブサスペンションにおいて、前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバと前記アクチュエータを連結する連結カバと、前記アキュムレータと電磁弁に連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバと電磁弁に逆止弁を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管と、前記アクチュエータと電磁弁に連通するアクチュエータ連通管と、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁とで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置において、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置である。
本発明により、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することにより、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉の軽減と、更に、連結カバの断面形状を円形にできるので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となるので、コストダウンと同時に油圧制御装置の信頼性が向上する。
【0014】
請求項2は、前記連結カバの内部に形成した前記電磁弁の弁部において、スリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることを特徴とする請求項1に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
本発明により、スリーブに設けた前記各連通管の開口部のスプールに働く油圧による付勢力によりスプールの切換え時に摩擦力が発生するので、前記電磁弁の作動に必要なソレノイド部の出力が大きくなる問題点があるが、本発明のスリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、各前記開口部に対応する前記略密閉空間を連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることにより、スプールに働く付勢力を釣り合わせることにより摺動抵抗が減少し、ソレノイドの出力を小さくできるので、ソレノイド部の小型化と、切換通電OFF時の逆起電力によるノイズが小さくなる利点がある。
【0015】
請求項3は、各車軸の車高昇降のオーバーラン、またはオーバーランと中間位置を検知する検出手段を設け、前記オーバーランの検出手段により前記電磁弁のソレノイド電源を直接制御する、または制御装置により制御することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
アクティブサスペンションは、各車軸の車高制御を行うために、アクチェータの伸縮量をシフトセンサセンサ等で測定して車高を制御するが、シフトセンサセンサ等は高価で大きなデータを処理する必要がある。
本発明では、各車軸の昇降のオーバーランを直接制御することにより、安価で簡素なシステムで車高のオーバーラン制御ができる。
また、オーバーランと中間位置を検知する検出手段により、安価で簡易的なシステムで車高の簡易的な制御ができるので、加速度計等による姿勢制御判断により各車軸を制御する場合は、車軸を管理する複雑な演算処理と制御手段を省略できる。
【0016】
請求項4は、ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションの前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバの上に設けた前記アキュムレータを連結する連結カバと、前記ショックアブソーバと前記アキュムレータに連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバの上部と下部を、直接または逆止弁を介して連通するバイパスと、前記バイパスを開閉制御または流量制御する電磁弁と、で構成し、前記アキュムレータ連通管と、前記バイパスの上部を、前記連結カバの内部に形成したセミアクティブサスペンションを各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して前記ショックアブソーバの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションにおいて、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置である。
本発明により、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成することにより、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉の軽減と、更に、連結カバの断面形状を円形にできるので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となるので、コストダウンと同時に油圧制御装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明の請求項1のアクティブサスペンションを、単軸モデルとして示す図である。
図2図1のアクティブサスペンションの概略構成図である。
図3図2のアクティブサスペンションの、油圧制御装置による車高制御(シフト変位)の説明図である。
図4】実施例1の、本発明の請求項1対応のアクティブサスペンションの概略断面図である。
図5図4の油圧制御装置5sの水平断面図である。
図6】本発明のアクティブサスペンションの、制御装置の概略構成図である。
図7】実施例2の、本発明のアクティブサスペンションの情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図8】前記実施例2の、右カーブ走行時の車高制御の説明図である。
図9】本発明の請求項2の、電磁弁のスプールに働く各ポートの付勢力の説明図である。
図10】本発明の請求項3対応の、出力手段の一例を示す制御装置の概略構成図である。
図11】実施例3の、本発明の請求項3対応のアクティブサスペンションの、実施形態の一例を示す概略構成図である。
図12】本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションを、単軸モデルとして示す図である。
図13図12のセミアクティブサスペンションの一例を示す、事例(1)と事例(2)の概略構成図である。
図14】実施例4の、前記図13の事例(1)の一例を示す概略断面図である。
図15図14の油圧制御装置の、水平断面図(L-L)である。
図16】本発明の請求項1(図1)と本発明の請求項4(図12)に対応した、フルアクティブサスペンションを単軸モデルとして示す図である。
図17図16のフルアクティブサスペンションの一例を示す、概略構成図である。
図18】実施例5の、図16のフルアクティブサスペンションの一例を示す、概略断面図である。
図19】上図は、図18の油圧制御装置の水平断面図(M-M)、下図は上図の(N-N)縦断面図である。
図20】下図は、図19の油圧制御装置の水平断面図(M-M)、上図は、従来技術である特許文献1の同等の油圧制御装置の水平断面図である。
図21】実施例6の、本発明のフルアクティブサスペンションの、実施形態の一例を示す概略構成図である。
図22図21のフルアクティブサスペンションF1FLの、直進での、加速、慣性走行、減速時の車高制御の説明図である。
図23図21のフルアクティブサスペンションの、加速、慣性走行、減速時等の車高制御と緩衝力制御の説明図である。
図24】電磁弁を2個設けた、本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションを単軸モデルとして示す図である。
図25】本発明の各アクティブサスペンションの組み合わせと車種例との相関図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
前記図面(図1~25)に従って、本発明の車両用アクティブサスペンション装置の内容と実施例を、以下に説明する。
本発明の請求項1対応の車両用アクティブサスペンションを、単軸モデルを図1に、概略構成図を図2に示し、走行中に伸縮するショックアブソーバを往復動油圧ポンプとして作用させるので油圧ポンプが不要となり、各車軸の油圧回路が独立しているので、長い油圧配管も不要である。
油圧回路の作用を電磁弁51の切換えにより行い、油圧制御の作用は、車高制御の停止時を図2にて、車高制御の昇降時を図3にて説明する。
本発明の請求項1対応の車両用アクティブサスペンションの実施例1の、概略断面図を図4に、油圧制御装置5sの、連結カバ16sである、連結カバ16sの水平断面図を図5に示し、制御装置の概略構成図を図6に示す。
実施例2の本発明のアクティブサスペンションの情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートを図7に示し、右カーブ走行時の車高制御の説明図を図8に示す。
電磁弁のスプールに働く押圧力を釣り合わせて摺動抵抗を軽減し、スプール切換の円滑化によりソレノイド部を小型化できる、本発明の請求項2の作用説明図を図9に示す。
アクチェータの伸縮量をシフトセンサセンサで測定する、または車軸の変位を車軸センサで測定する替わりに、本発明の請求項3のオーバーランの検出手段を設けた出力手段の一例を図10に示し、実施形態の他の一例として、中間位置検出手段を追加して車高ストロークの特定ゾーンを検知できる概略構成図を図11に示す。
本発明の請求項4対応の車両用セミアクティブサスペンションを、単軸モデルを図12に、図12とは異なる2例の油圧制御装置(P5a、P5b)の各概略構成図を図13に示し、実施例3として、前記油圧制御装置(P5a)の一例の概略断面図を図14に示し、図14の油圧制御装置(P5a)の、水平断面図(L-L)を図15に示す。
本発明の請求項1のアクティブサスペンションと、請求項4のセミアクティブサスペンションに対応した、車両用フルアクティブサスペンションの単軸モデルを図16に、概略断面図を図17に示す。
実施例5である車両用フルアクティブサスペンションの、概略断面図を図18に、油圧制御装置の水平断面図(M-M)と、連結カバの縦断面図(N-N)を図19に示す。
図20にて、本願発明の前記図19の油圧制御装置の水平断面図(下図)と、従来の油圧制御装置の水平断面図(上図)を比較すると、本発明の効果である油圧制御装置の小型化、電磁弁のスリーブの本体ブロックの削減による油圧回路の簡素化等によるコストダウン効果が明白となる。
実施例5の、本発明のフルアクティブサスペンションの、実施形態の一例を図21の概略構成図に示し、加速、慣性走行、減速時の車高制御の説明を図22に示し、各運転状況における加速、慣性走行、減速時等の車高制御と緩衝力制御事例を図23に示す。
電磁弁を2個設けることにより、緩衝力を最大8段階に制御することができる、本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションを単軸モデルとして図24に示す。
本願発明の請求項1(1)と請求項4(P1)による、各アクティブサスペンションの組み合わせと対応車種例を、図25に示す。
【0019】
図1は、本発明の請求項1のアクティブサスペンションを、単軸モデルとして示す図である。
ショックアブソーバ2とばね13で構成するサスペンションをアクチュエータ4で車高を制御するアクティブサスペンション1において、前記ショックアブソーバ2のロッド23の往復動による油量調整のアキュムレータ3を分離し、前記ショックアブソーバ2と前記アクチュエータ4を連結する連結カバ16と、前記アキュムレータ3と電磁弁51に連通するアキュムレータ連通管56と、前記ショックアブソーバ2と電磁弁51に逆止弁52,53を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管57と、前記アクチュエータ4と電磁弁51に連通するアクチュエータ連通管55と、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁51とで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンション1の制御装置6にて前記電磁弁51を制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置1において、前記電磁弁51の弁部を前記連結カバ16の内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置である。
図1の単軸モデルから分かるように、連結カバ16から下の構成は通常のサスペンションであり、それに直列にアクチュエータ4が構成されているので、アクチュエータ4には車軸に掛かる車重や慣性力等による作用力Fとその反力である-Fが作用反作用として働いている。
本図の油圧制御装置5に示すように、電磁弁51のコイルが励磁されていない場合は、従来技術と同様に、走行中は作用力Fの変動によりばね13が伸縮し、この振動をショックアブソーバ2のロッド23の往復動に伴う制動力で緩衝する。
前記ロッド23の往復動により発生するショックアブソーバ2の作動油の増減は、逆止弁52、53を備えたショックアブソーバ連通管57、電磁弁51、アキュムレータ連通管56を介してアキュムレータ3の空気室の増減にて吸収される。
電磁弁51の切換えにより、車高の上昇(U)と車高の下降(D)が可能であり、この車高制御の油圧動力源は、車高の下降(D)時は、車軸に掛かる車重等の前記作用力Fによりアクチュエータ4のシリンダ41の作動油が、アキュムレータ3の内圧以上に加圧されるので、図3(1)の油圧回路によりアクチュエータ4の作動油をアキュムレータ3に流出し、車高の上昇(U)時は、ショックアブソーバ2が図3(2)の油圧回路により往復動油圧ポンプとして機能する。この車高の上昇(U)時は、静的にはアクチュエータ4の作動油はショックアブソーバ2に連通するので、本図に示すように、パスカルの原理により、ショックアブソーバ2のロッド23の断面積(As)とアクチュエータ4のシリンダ41の断面積(Aa)に応じた作用力(F)と((As/Aa)F)が発生し、このアクティブサスペンション1の作用(車高制御時のシフトとばね変位の関係)は、図8で説明する。
このように、本発明のアクティブサスペンションは、ショックアブソーバをあたかも往復動油圧ポンプとして利用するので、従来技術の油圧ポンプとその回転駆動装置が不要となり、各車軸の油圧回路が本図に示すように、油圧マニホールドブロックのように連結カバ16の内部にて独立して完結するので、従来技術のように長い油圧配管が不要となるのでコストダウンとメンテナンス性向上の効果と、油圧ポンプを回すエネルギ消費が不要となる。
本発明により、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成するので、図4に示すように、スリーブを形成する電磁弁のボディが不要となり、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉が軽減するので、アクティブサスペンションの設計自由度が制約される問題点が軽減される。
更に、図5に示すように、連結カバの断面形状を円形にできるので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となるので、コストダウンと同時に油圧制御装置の信頼性が向上する。
【0020】
図2は、図1のアクティブサスペンションの概略構成図である。
油圧制御装置5を備えたアクティブサスペンション1を各車軸に設け、ショックアブソーバ2とアクチュエータ4を連結カバ16で連結し、電磁弁51の切換えにより、アクチュエータ4のロッド43が伸縮して各車軸の車高調整を行い、車高のシフト量はシフトセンサ71で測定する。
図2は車高制御の停止時で、電磁弁51のコイルに電圧が印加されていないので、ショックアブソーバ2のロッド23は、車軸連結部12を介して、車が走行中の地面の凹凸などからの衝撃や、加速、減速、コーナリングなどの慣性力を受けて、ばね13の変位が発生し、ショックアブソーバ2のロッド23がピストン22に設けた絞り弁24で圧縮された作動油は絞り弁24から噴出し、この時の動圧抵抗により衝撃エネルギを熱エネルギに変換するので作動油の温度は上昇する。
ショックアブソーバ2のロッド23がシリンダ21に沈み込み、ロッド23の往復動によるシリンダ21の作動油の増減は、ショックアブソーバ連通管57、電磁弁51、アキュムレータ連通管56を介してアキュムレータ3が吸収する。
油圧回路図の実線の矢印は、ばね13を圧縮し、ばね変位が(-)方向に変位するときの作動油の移動方向であり、油圧回路の破線の矢印は、ばね13が伸長し、ばね変位が(+)方向に変位するときの作動油の移動方向を示す。
ばね変位、シフト変位、共に(+)方向は車高が上昇する方向で、(-)方向は車高が下降する方向である。
電磁弁51(4ポート3位置方向制御弁)の油圧回路の切換えによる車高制御の詳細は図3にて説明する。
【0021】
図3は、図2のアクティブサスペンションの、油圧制御装置による車高制御(シフト変位)の説明図である。
上図(1)は、車高制御の4ポート3位置方向制御弁である電磁弁51の下降コイル(D)を励磁して車高下降中の油圧回路図で、下図(2)は、前記電磁弁51の上昇コイル(U)を励磁して車高上昇中の油圧回路図である。
図2と同様に、油圧回路図の実線の矢印は、ばね13を圧縮し、ばね変位が(-)方向に変位するときの作動油の移動方向であり、油圧回路の破線の矢印は、ばね13が伸長し、ばね変位が(+)方向に変位するときの作動油の移動方向を示す。
本図の上図(1)は、図示しない制御装置6からの出力により、電磁弁51のコイル(D)を励磁して油圧回路を車高制御の下降制御に切換えている。
アクチュエータ4のシリンダ41の作動油の圧力は前記作用力Fにより変動するが、単筒式でないアキュムレータ3の内圧より通常は高いので、実線と破線の矢印で示すように、アクチュエータ4の作動油は、アクチュエータ連通管55、電磁弁51、ショックアブソーバ連通管57の逆止弁53と逆止弁52、電磁弁51、アキュムレータ連通管56を経由して連続的にアキュムレータ3に移動するので、アクチュエータ4の作動油の減少により、シフト変位の(-)方向に移動して車高は連続的に下降する。
前記下降中は、ショックアブソーバ2のロッド23のシリンダ21への押し込み時は、ばね13が圧縮され、ばね変位が(-)方向に変位するので、ショックアブソーバ2の作動油の加圧により送り出された作動油は、ショックアブソーバ連通管57の逆止弁52、電磁弁51、アキュムレータ連通管56を経由してアキュムレータ3に送られるので、この車高の下降に寄与しない作動油が共通の油路を通過するので、車高制御の下降速度は少し低下する。
ショックアブソーバ2のシリンダ21からロッド23の伸長時は、ばね13が伸長し、ばね変位が(+)方向に変位するので、ショックアブソーバ2のロッド23のシリンダ21からの引き抜きによる作動油の減量分は、前記アクチュエータ4から送られ、アクチュエータ連通管55、電磁弁51、ショックアブソーバ連通管57の逆止弁53、を通った前記作動油の一部が充当されるので、アクチュエータ4からの作動油の流出が促進され、車高制御の下降速度は少し上昇する。このように、ショックアブソーバ2のロッド23の伸縮により下降速度が多少は変化するが、車高は連続下降するので、自車の停車中を含む任意のタイミングで車高の下降が可能である。
本図の下図(2)は、図示しない制御装置6からの出力により、電磁弁51の上昇コイル(U)を励磁して油圧回路を車高制御の上昇制御に切換えている。
ばね13の圧縮時は、ばね変位が(-)方向に変位するので、ショックアブソーバ2のロッド23のシリンダ21への押し込みによる作動油の加圧により送り出された作動油は、図1で説明したパスカルの原理により図の実線矢印で示すように、ショックアブソーバ連通管57の逆止弁52、電磁弁51、アクチュエータ連通管55を経由してアクチュエータ4に送られるので、ばね13の圧縮時は、車高が上昇する。
ばね13の伸長時は、ばね変位が(+)方向に変位するので、ショックアブソーバ2のロッド23のシリンダ21からの引き抜きによる作動油の減圧により、図の破線矢印に示すように、アキュムレータ3から、アキュムレータ連通管56、電磁弁51、ショックアブソーバ連通管57の逆止弁53、を経由して作動油が補充されるので、ばね13の伸長時は、上昇は停止し。車高は保持される。
従って、アクティブサスペンション1は、路面からの振動等によるショックアブソーバ2のロッド23の往復動により作動油を加圧して車高を上昇させるので、伸縮するショックアブソーバ2が、あたかも往復動油圧ポンプのように作用し、車高制御は間欠的に上昇する。
【実施例0022】
図4は、実施例1の、本発明の請求項1対応のアクティブサスペンション1sの概略断面図である。
図4は、ショックアブソーバ2sとばね13sで構成するサスペンションをアクチュエータ4sで車高を制御するアクティブサスペンション1sにおいて、前記ショックアブソーバ2sのロッド23sの往復動による油量調整のアキュムレータ3sを分離し、前記ショックアブソーバ2sと前記アクチュエータ3sを連結する連結カバ16sと、前記アキュムレータ3sと電磁弁51sに連通するアキュムレータ連通管56sと、前記ショックアブソーバ2sと電磁弁51sに逆止弁52s,53sを介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管57sと、前記アクチュエータ4sと電磁弁51sに連通するアクチュエータ連通管55sと、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁51sとで構成する出力手段1sを各車軸に設け、前記アクティブサスペンション1sの制御装置にて前記電磁弁51sを制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置において、前記電磁弁51sの弁部であるスリーブ510とスプール511を前記連結カバ16sの内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置である。
図4のアクティブサスペンション1sのアキュムレータ3sは、従来と同様のショックアブソーバ2sのロッド23sの往復動に伴う作動油増減の調整と、アクチュエータ4sのシフト制御に伴う作動油の待避調整も行うので、作動油の容量は従来のショックアブソーバのアキュムレータより大きくなる。
アクチュエータ4sのシリンダ41sとアキュムレータシリンダ31とで形成する複筒式のアキュムレータ3sのリング状のフリーピストン32は、アクティブサスペンション1sが垂直に近い設置状態の場合は省略できる。
作動油の温度上昇は、主にショックアブソーバ2sで発生し、昇温した作動油の多くはアキュムレータ3sとの間を頻繁に往復するので、作動油の放熱性は良好である。
電磁弁51sの図示しない電源用可撓性ケーブルは、車体連結部上11sと連結カバ16sとの間に設けたケーブルベア(登録商標)等を介して図示しない制御装置6に接続する。
このケーブルベア(登録商標)181の剛性が高い場合は、昇降する連結カバ16sを含むアクティブサスペンション本体の回り止めを兼ねることもできる。
作用の説明は、図3での説明と重複するので省略する。
本図は、油圧装置の理解が容易なように、アクチュエータ4sの外側に複筒式のアキュムレータ3sを設けているが、実施例5(図18)のフルアクティブサスペンションF1gに示すように、ショックアブソーバ2sの外側に復筒式のアクチュエータ4gを設けることで、電磁弁51gの昇降移動による可撓性ケーブルが不要となる利点がある。
【0023】
図5は、図4の断面(K-K)である、油圧制御装置5sの水平断面図である。
電磁弁51sの弁部であるスプール511を内包するスリーブ510は連結カバ16sの内部に形成されているので、コンパクトな油圧制御装置5sとなる。
図の二点鎖線で示すように、従来技術である特許文献1では、連結カバに電磁弁を設けるので、電磁弁が連結カバより突出するので、アクティブサスペンションの設置の設計自由度が小さい問題点がある。
本発明により、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成するので、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、スリーブを形成する電磁弁のボディが不要となるので、油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉の軽減、連結カバの断面形状を円形にして連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置にできる効果がある。
本図では、スリーブ510を貫通穴とし、ソレノイドケース515にて開口部を密閉するので、簡素な構成で電磁弁の弁部を連結カバ16sの内部に構成できる。
【0024】
図6は、本発明のアクティブサスペンションの、制御装置の概略構成図である。
本図は、図2に示す本発明のアクティブサスペンション1の制御装置6と、入力手段である、走行状態判定センサ7と、外部環境判定センサ8、および出力手段であるアクティブサスペンション(1FL、1FR、1RL、1RR)で構成される。
制御装置6は、制御部61と、走行状態判定部62、外部環境判定部63、車両姿勢判定部64からなる入力部と、出力部である駆動部65で構成される。
入力部の走行状態判定部62は、入力手段の走行状態判定センサ7である、車速センサ74、操舵角センサ75、加速度センサ76等の入力を制御部61に入力し、外部環境判定部63は、入力手段の外部環境判定部センサ8である、車載カメラ81、LIDAR82、ミリ波レーダ83等の入力を制御部61に入力し、車両姿勢判定部64は、各車軸に設けた出力手段であるアクティブサスペンション(1FL、1FR、1RL、1RR)に設けたシフトセンサ71等の入力を制御部61に入力する。
制御部61は、前記入力部からの入力等を基に、出力部である駆動部65に信号を出力し、各車軸の出力手段であるアクティブサスペンション(1FL、1FR、1RL、1RR)の各電磁弁51の上昇コイル(U)または下降コイル(D)に電圧を出力して車高制御を行う。
【実施例0025】
図7は、実施例2の、本発明のアクティブサスペンションの情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図7は、図6に示す本発明のアクティブサスペンションの制御装置6にて、入力手段である走行状態判定センサ7、外部環境判定センサ8の入力情報を基に、出力手段である各車軸のアクティブサスペンション1の電磁弁51を制御する。
具体的には、図6に示す入力手段の走行状態判定センサ7の車速センサ74等の入力情報により、自車が走行状態であるかを判断する(ステップS010)。
ここで、走行中でないと判断した場合は、全車軸のアクティブサスペンションの電磁弁51を励磁せず、RETURNに進む(ステップS110)。
一方、走行中であると判断した場合は、各車軸のアクティブサスペンションのシフトセンサ71にてシフト変位を測定し、現状の車高状態を確認する(ステップS020)。
次に、走行状態判定センサ7の車速センサ74、操舵角センサ75、加速度センサ76や、外部環境判定センサ8の車載カメラ81、LIDAR82、ミリ波レーダ83等の入力情報により、現状から予想される、道路状況と運転状況の判定を行う(ステップS030)。
この道路状況と運転状況の判定により、自車に予想される走行状況を解析し、それに対応した各車軸のアクティブサスペンションの、ロール、ピッチ、ヨー等に最適なシフト変位量(目標値)を算出する(ステップS040)。
具体的には、車速センサ74、加速度センサ76にて現状の速度と各加速度を測定し、アクセル開度センサや車速センサ74にて車速動向を予想し、操舵角センサ75、車載カメラ81、LIDAR82、ミリ波レーダ83および地図情報等により今後の道路の曲率半径等を予想して遠心力等を試算する。更に、車載カメラ81等の外部環境判定センサ8にて道路状況(傾斜や片勾配(カント)等)を予想し、各車軸のアクティブサスペンションの最適なシフト変位量(目標値)を算出する。
ステップS020の各車軸のアクティブサスペンションのシフトセンサ71にて測定したシフト変位(現状値)と、ステップS040にて算出した各車軸のアクティブサスペンションの目標値を比較する(ステップS050)。
ここで、各車軸のアクティブサスペンションのシフト変位の(現状値)と(目標値)の差異が、規定値(誤差レベル等)以下であるかを判断する(ステップS060)。
ここで、各車軸のアクティブサスペンションのシフト変位の(現状値)と(目標値)の差異が、規定値(誤差レベル等)以下である場合は、当該車軸のアクティブサスペンションの電磁弁51を励磁せず(ステップS100)、RETURNに進む。
一方、各車軸のアクティブサスペンションのシフト変位の(現状値)と(目標値)の差異が、規定値(誤差レベル等)以上であると、各車軸のアクティブサスペンションのシフト変位の(現状値)と(目標値)の比較が、(目標値>現状値)の場合は、当該車軸のアクティブサスペンションの電磁弁51のコイル(U)を励磁し(ステップS080)、RETURNに進む(ステップS070)。
一方、各車軸のアクティブサスペンションのシフト変位の(現状値)と(目標値)の比較が、(目標値<現状値)の場合は、当該車軸のアクティブサスペンションの電磁弁51のコイル(D)を励磁し(ステップS090)、RETURNに進む。
以上の情報処理ルーチンに従って、各車軸の車高制御を行う。
図7のフローチャートは、自車の運転中にアクティブサスペンションの制御装置6にて繰り返し実行される。
【0026】
図8は、前記実施例2の、右カーブ走行時の車高制御の説明図である。
図8の上図は、自車10が右カーブを走行時の模式平面図であり、各放射状の自車10の背面図は、カーブの入り口(C1)、カーブの途中(C2)、カーブの出口(C3)に於ける、本発明のアクティブサスペンションのシフト制御が、OFFの場合とONの場合で、矢印のように車高制御ONにより自車の姿勢が改善する。
図8の下図は、右カーブ走行時の、図11に示す概略構成図の前輪右側の車軸(1FR)を、図6に示す前記制御装置6がシフト制御する各要素の作動状況を示すタイムチャートである。
各要素の項目は、上から、シフト位置、ばね変位、電磁弁51の上昇コイル(U)と下降コイル(D)の電圧の印加状態、ハンドル操作の操舵角センサ75、遠心力等の横加速度センサの測定値である。
上図の左下の直線の道路からカーブに侵入する直前に、曲がろうとする右方向にハンドル操作が開始され、操舵角センサ75のタイムチャートで低位設定角(TL)を超えると、前記図7のフローチャートの情報処理ルーチンにより車軸(1FR)のシフト変位の目標値Sh1を横加速度センサの測定値等により試算し、シフトの測定値と比較し、目標値<測定値であるので、車軸(1FR)の電磁弁51のコイル(D)を励磁し、車軸(1FR)の車高の下降制御を開始する。
図3で説明したように、アクチュエータ4の作動油は、電磁弁51、アキュムレータ連通管56等を経由して連続的にアキュムレータ3に移動するので、アクチュエータ4の作動油の減少により、シフト変位の(-)方向に移動して車高は連続的に下降する。
ただし、図3で説明したように、車高の下降制御は、ショックアブソーバ2のロッド23の伸長時はばね13が伸長し、車高制御の下降速度は少し上昇し、ショックアブソーバ2のロッド23の押し込み時はばね13が圧縮され、ばね変位が(-)方向に変位するので、ショックアブソーバ2の作動油の加圧により送り出された作動油はアキュムレータ3に送られるので、車高の下降に寄与しない作動油が共通の油路を通過するので、車高制御の下降速度は少し低下するので下降速度は、ばね13の変位により変動する。
次に、操舵角センサ75のタイムチャートで高位設定角(Th)を超えると、シフト変位の目標値Sh2を試算し、シフト変位の測定値と比較し、目標値<測定値であるので、車軸(1FR)の電磁弁51のコイル(D)の励磁を継続し、車軸(1FR)の車高の下降制御を継続する。
シフト変位の目標値Sh2を試算後、シフトの測定値が目標値に達すると、電磁弁51のコイル(D)の励磁を停止して、車高の下降を停止する。
操舵角センサ75のタイムチャートで、シフト変位の目標値Sh2を試算後、所定時間(t)秒毎に目標値Sh3を試算し、車高制御を前記手順で継続する。
模式平面図の、カーブの途中(C2)以降は、図3で説明したように、ショックアブソーバ2のロッド23のシリンダ21への押し込みによる作動油の加圧により、ばね13の圧縮時に車高が上昇し、ばね13の伸長時は車高が保持されるので間欠的に上昇する。
車高の下降と上昇で油圧の作動原理は異なるが、車高制御のアルゴリズムは前記車高下降時と同じであるので、説明を省略する。
図8は車高制御の説明を容易にするために、所定時間(t)は長くし、緩衝制御を弱めて減衰振動に近い制動として説明している。
加速度センサ76により横加速度を測定できない場合は、カーブの半径を予想して車速センサ74により遠心力を試算する等の方法がある。
横加速度のタイムチャートとシフト変位のタイムチャートは、本来同期しているのが望ましい。実施例1の本図では、シフト変位が遅れて制御されるが、地図情報の活用や、車載カメラ81等の外部環境判定センサ8により、道路のカーブ形状等の進路情報や片勾配等の路面状態を予想して、より正確な目標値にて制制御するのが望ましいので、本発明のアクティブサスペンションは、自動運転との親和性がある。
【0027】
図9は、発明の請求項2の、電磁弁のスプールに働く各ポートの付勢力の説明図である。
発明の請求項2の対応として、図9の下図(H)に示すように、連結カバ16wの内部に形成した電磁弁51wの弁部において、スリーブ510wに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間であるバランスホール517を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部516をスプール511wのランド部に設ける車両用アクティブサスペンション装置である。
図9の上図(G)は、従来の電磁弁51sのスプール511sに働く切換えポートの付勢力Fsの説明図で、下図(H)は、本発明の請求項2対応の電磁弁51tに働く切換えポートの付勢力Fsを釣り合わせるバランスホール517の付勢力Fwの説明図である。
上図(G)は、中央の電磁弁51sの断面図,最下部は電磁弁51sの各ポートに連通する連通管(55、56、57)の油圧回路図、上部の3本のスプール511sは、上から、コイル513(D)に通電する下降時、513(U)に通電する上昇時、コイルに通電しない昇降停止時のスプール511sのシフト位置を示し、各連通管の開口部である各ポートの開閉状態を示す図である。
各スプール511sの左端の断面図は、各ポートが閉鎖されて油圧による最大付勢力が発生す各開口部の付勢力Fsの説明図である。図から分かるように、4ポート3位置方向制御弁である電磁弁51sは、3位置の切換え位置のどの切換え位置でも、スプール511sに閉鎖された油圧開口部から付勢力Fsが働き、その付勢力はスプール511sをスリーブ510sに押圧し、その押圧力に摩擦係数を乗じた摺動抵抗が発生するので、電磁弁51sのスプール511sを切換えるコイル513sは大きな推力が必要となる問題点がある。
下図(H)は、電磁弁51wの断面図で,最下部の油圧回路は電磁弁51sと同じポート配列であるので油圧回路図は省略し、電磁弁51wの断面図の上部の3本のスプール511wは、上から、コイル513w(D)に通電する下降時、513w(U)に通電する上昇時、コイル513wに通電しない昇降停止時のスプールシフト位置を示し、各連通管の開口部である各ポートの開閉状態を示す。
各スプール511wの左端の断面図は、ポートが閉鎖されて油圧による最大付勢力が発生す各ポートの付勢力Fsの説明図である。図から分かるように、4ポート3位置方向制御弁である電磁弁51wは、3位置の切換え位置の全てで、スプール511wに閉鎖された油圧開口部から付勢力が働き、その付勢力はスプール511wをスリーブ510wに押圧するが、各ポートと同じ直径(Φd)のバランスホール517をポートの対面に設け、スプールに設けた連通凹部516により両者は連通するので同じ大きさの付勢力(Fs=Fw)となるので、各ポールの押圧力Fsとバランスホール517の押圧力Fwが釣り合う。
従って、電磁弁51wのスプール511wの切換え時に各ポートの付勢力による前記摺動抵抗の発生が減少するので、コイル513wの電力を小さくできるので、ソレノイド部の小型化と、切換通電OFF時の逆起電力によるノイズが小さくなる利点がある。
非圧縮性で粘性が大きい作動流体を利用する油圧制御では、空気圧回路よりも電磁弁のポート径が大きく、作動流体の圧力が高いので、前記付勢力により大きな摺動抵抗が発生するので、空気圧回路より大きなコイル出力が必要となる。
電磁弁の開閉時には大きなサージ電流が発生するので、近くの電子機器を破損させる可能性があり、電磁弁までの配線経路で、電気的に絶縁されたケーブルを並行させて配線している場合でもサージの影響を受ける恐れがあるが、本発明により、これらの問題点はコイル出力を小さくすることにより軽減できる利点がある。
図9では、スプール511wのランド部に設けた連結凹部516は一本の溝であるが、外部からの異物の侵入を防ぐラビリンスシールのように、断面積の小さな複数の溝でもよい。
【0028】
図10は、本発明の請求項3対応の、出力手段の一例を示す制御装置の概略構成図である。
図10は、各車軸の車高昇降のオーバーランを検知する検出手段であるスイッチ58D,Uを設け、前記オーバーランの検出手段により前記電磁弁51のソレノイド電源を直接制御する,請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
各車軸の車高昇降のオーバーランを検知する検出手段である下降時のスイッチ58Dと上昇時のスイッチ58Uを設け、前記オーバーランの検出手段により、前記電磁弁51のソレノイド電源を直接遮断する請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置1tの制御装置の概略構成図である。
例えば、図6で説明した制御装置の概略構成図の出力手段において、アクチェータ4tの変位を測定するシフトセンサ71を削除し、図10では昇降のオーバーランの検知手段であるスイッチ(58U、58D)により、直接車高制御のオーバーランを防止する。
各車軸の車高昇降のオーバーランを検知する簡素で安価なスイッチ(58U、58D)等に検出手段が替わる以外は、図6の制御装置6と変わらないので、作用等の説明は省略する。
各車軸の車高の制御は、走行状態判定センサ7、外部環境判定センサ8等の情報を基に「ローリング」「ピッチング」「ヨーイング」の三つの回転挙動を分析して、予想する最適な各車軸の車高に制御できる。
【実施例0029】
図11は、実施例3の、本発明の請求項3対応のアクティブサスペンションの実施形態の一例を示す概略構成図である。
図11の車両9は、各車軸の車高昇降のオーバーランと中間位置を検知する検出手段を設け、前記オーバーランの検出手段であるスイッチ59Lにより前記電磁弁51tを制御装置6tにより制御する請求項1または2に記載の車両用アクティブサスペンション装置である。
各車軸にアクティブサスペンション(1FL~1RR)を設けた制御装置6tの概略構成図で、各車軸に設けたアクティブサスペンション(1FL~1RR)には、図10とは異なる本発明の請求項3対応のオーバーランを検知する検出手段であるスイッチ(59L)を設け、更に車高を所定位置に停止させるスイッチ59(U,D)を設け、各スイッチ59(U,L,D)の出力は、制御装置6tの入力部の車両姿勢判定部64tに入力されるが、この伝送はワイヤレスであってもよい。
スイッチ59(U、D)は、車高昇降の所定位置である図22等に示す待機目標+αの検出手段に利用でき、スイッチ59(U,L,D)の出力により、車高がある幅を持ったどの位置にあるのかが検知できる。
図11のアクティブサスペンション1FLから、1FR、1RR、1RLの順に車高は上昇し、それぞれのスイッチ59(U,L,D)の出力の組み合わせにより、車高がどのゾーンであるのかが分かり、特定のスイッチ59(U,D)の出力により、待機目標+α等の所定の位置に車高を制御できる。
安価なスイッチ59(U,L,D)により、昇降ストロークのゾーン別の現在位置が簡易判別できるので、スイッチ59(U,L,D)の検知から所定時間のタイムラグを設け、その間に比較的昇降速度が安定している下降制御により、任意の位置に待機位置設定ができる。
従って、オーバーランと中間位置を検知する検出手段により、安価で簡易的なシステムで車高の簡易的な制御ができるので、加速度計等による姿勢制御判断により各車軸を制御する場合は、車軸を管理する複雑な演算処理と制御手段を省略できる。
【0030】
図12は、本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションを、単軸モデルとして示す図である。
請求項1対応(図1)の車高制御を行うアクティブサスペンション1とは異なり、図12は請求項4対応の、ショックアブソーバの衝撃吸収力や衝撃を受けた後の反発力のパッシブ要素パラメータを制御する、セミアクティブサスペンションP1である。
ショックアブソーバP2とばねP13で構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションP1の前記ショックアブソーバP2のロッドP23の往復動による油量調整のアキュムレータP3を分離し、前記ショックアブソーバP2の上に設けた前記アキュムレータP3を連結する連結カバP16と、前記ショックアブソーバP2と前記アキュムレータP3に連通するアキュムレータ連通管P56と、前記ショックアブソーバP2の上部と下部を、直接連通するバイパスである絞り弁P54を備えたバイパス上P58と絞り弁P54aを備えたバイパス下P59と、前記バイパス(P58、P59)を開閉制御する電磁弁P51と、で構成し、前記アキュムレータ連通管P56と、前記バイパス(P58、P59)の上部を、前記連結カバP16の内部に形成したセミアクティブサスペンションP1を各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションP1の図示しない制御装置にて前記電磁弁P51を制御して前記ショックアブソーバP2の減衰力を制御するセミアクティブサスペンションP1において、前記電磁弁P51の弁部を前記連結カバP16の内部に形成することを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置である。
セミアクティブサスペンションP1の作用は、ショックアブソーバP2の減衰力を電磁弁P51の切換えにて、バイパス下に設けた絞り弁P54、P54aによる異なる流路抵抗のバイパス回路により、ショックアブソーバP2の減衰力を異なる二種類の減衰力に制御して、車重や運転状況に応じて、過制動、臨界制動、減衰振動等の減衰制御を行う。
セミアクティブサスペンションP1は電磁弁P51による制御であり、電磁弁P51の弁部を連結カバP16の内部に形成し、連結カバP16を前記連通管のマニホールドブロックとすることにより、電磁弁P51のスリーブの本体ブロックを省略し、ショックアブソーバP2の上部の油圧配管をすべて連結カバP16に形成できるので、実施例4(図14)に示すように油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉が軽減し、アクティブサスペンションの設計自由度が制約される問題点が軽減される。
更に、図15に示すように、連結カバの断面形状を円形にできるので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となるので、コストダウンと同時に油圧制御装置の信頼性が向上する。
尚、本図の電磁弁P51はスプール形電磁弁で説明しているが、主回路部を分割して複数のポペット形電磁弁に油圧回路を置き換えることができる。
【0031】
図13は、図12のセミアクティブサスペンションの一例を示す、事例(1)と事例(2)の概略構成図である。
図13の上図(1)は、図12の油圧制御装置P5の油圧回路に、バイパス下P59bの絞り弁P54と電磁弁P51の間に、バイパス上P58bへの流れを止める逆止弁P52、バイパス下P59bの絞り弁P54と電磁弁P51の間に、バイパス上P58bからの流れを止める逆止弁P53を設けた油圧制御装置P5bを備えたセミアクティブサスペンションP1bの概略構成図である。
油圧制御装置P5bの作用は、電磁弁P51bの切換えにより、絞り弁P54によるショックアブソーバP2の減衰力の低減は、ばねP13を圧縮し車高を下降するときに作用するので、少しではあるが車高が下降する効果があり、電磁弁P51bの反対側への切換えでは、絞り弁P54aによるショックアブソーバP2の減衰力の低減は、ばねP13が伸長し車高を上昇するときに作用するので、わずかではあるが車高が昇降する作用がある。
図13の下図(2)は、図12の油圧制御装置P5の油圧回路に、バイパス下P59bの絞り弁P54と電磁弁P51の間に、バイパス上P58cへの流れを止める逆止弁P52を設けた油圧制御装置P5cを備えたセミアクティブサスペンションP1cの概略構成図である。
電磁弁P51cの切換えによる絞り弁P54の作用は、上図(1)と同様の、ショックアブソーバP2の減衰力の低減は、ばねP13を圧縮し車高を下降するときに作用するので、少しではあるが車高が下降する効果がある。
電磁弁P51cの反対側への切換えによる絞り弁P54cの作用は、前記図12と同様に、ショックアブソーバP2の上部と下部を絞り弁P54cのバイパス回路により連通するので、ショックアブソーバP2の減衰力を小さくして、車重や運転状況に応じて、過制動、臨界制動、減衰振動等の減衰制御を行う。
図13の下図(2)は後述する、請求項1対応のアクティブサスペンション1と、請求項4対応のセミアクティブサスペンションP1を組み合わせたフルアクティブサスペンションF1(図18)に有効であり、車高上昇時にショックアブソーバP2cのロッド23cの負荷を、本図の下図(2)のセミアクティブサスペンションP1cにて軽減することにより、車高の上昇を円滑に行うことができる。
【実施例0032】
図14は、実施例4の、前記図13の事例(1)の一例を示す概略断面図である。
図14は、ショックアブソーバP2とばねP13で構成するサスペンションの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションP1bにおいて、ショックアブソーバP2とばねP13で構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションP1bの前記ショックアブソーバP2のロッドP23の往復動による油量調整のアキュムレータP3を分離し、前記ショックアブソーバP2の上に設けた前記アキュムレータP3を連結する連結カバP16bと、前記ショックアブソーバP2と前記アキュムレータP3に連通するアキュムレータ連通管P56bと、前記ショックアブソーバP2の上部と下部を、バイパス上P58bと、一方は逆止弁P52と絞り弁P54を備え、他方はP53と絞り弁P54aを備えたバイパス下P59bとを開閉制御する電磁弁P51bと、で構成し、前記アキュムレータ連通管と、前記バイパスの上部を、前記連結カバの内部に形成したセミアクティブサスペンションP1bを各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションP1bの図示しない制御装置にて前記電磁弁P51bを制御して前記ショックアブソーバP2の減衰力を制御するセミアクティブサスペンションP1bにおいて、前記電磁弁P51bの弁部であるスプールP510bとスプールP511bを前記連結カバP16bの内部に形成する車両用セミアクティブサスペンション装置P1bである。
車体連結部上は、図示しないアッパーマウント等でも他の方式でもよい。
作用は、図13の説明と重複するので省略する。
【0033】
図15は、図14の油圧制御装置の、水平断面図(L-L)である。
図15は、油圧制御装置P5bを構成する電磁弁P51bの弁部であるスプールP510bとスプールP511bと、バイパス上P58b、バイパス下P59bおよびアキュムレータ連通管P56bと連通する油圧回路を連結カバP16bの内部に設けるので、油圧制御装置P5bをコンパクトに形成できる。
連結カバP16bの左の二点鎖線は、従来技術(特許文献1)の電磁弁付近の外形図であり、本発明により油圧制御装置P5bがコンパクトな円形にできる。
本発明により、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成するので、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、スリーブを形成する電磁弁のボディが不要となるので、油圧制御装置が小型化して軽量化し、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉の軽減、連結カバの断面形状を円形にして連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置にできる効果がある。
尚、図9下図(H)に示す、本発明の請求項2対応の電磁弁P51bとすることにより、ソレノイド部であるコイルP513b1(2)と可動鉄心P514b1(2)を小さくすることも可能である。
【0034】
図16は、アクティブサスペンションである本発明の請求項1(図1)と、セミアクティブサスペンションである本発明の請求項4(図12)に対応した、フルアクティブサスペンションF1を単軸モデルとして示す図である。
本発明の請求項1のアクティブサスペンションとして、ショックアブソーバP2cとばねP13cで構成するサスペンションをアクチュエータ4cで車高を制御するアクティブサスペンションF1において、前記ショックアブソーバP2cのロッド23cの往復動による油量調整のアキュムレータ3cを分離し、前記ショックアブソーバP2cと前記アクチュエータ4cを連結する連結カバF16と、前記アキュムレータ3cと51cに連通するアキュムレータ連通管56cと、前記ショックアブソーバP2cと電磁弁51cに逆止弁52c、53cを介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管57cと、前記アクチュエータ4cと電磁弁51cに連通するアクチュエータ連通管55cと、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁51cとで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンションの図示しない制御装置にて前記電磁弁51cを制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置F1において、前記電磁弁51cの弁部を前記連結カバF16の内部に形成することを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置F1である。
本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションF1として、ショックアブソーバP2cとばねP13cで構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションの前記ショックアブソーバP2cのロッド23cの往復動による油量調整のアキュムレータ3cを分離し、前記ショックアブソーバP2cの上に設けた前記アキュムレータ3cを連結する連結カバF16と、前記ショックアブソーバP2cと前記アキュムレータ3cに連通するアキュムレータ連通管56cと、前記ショックアブソーバP2cの上部と下部を、直接または逆止弁を介して連通するバイパスであるバイパス上P58cとバイパス下P59cと、前記バイパスを開閉制御する電磁弁P51cと、で構成し、前記アキュムレータ連通管56cと、前記バイパスP58c、P59cの上部を、前記連結カバF16の内部に形成したセミアクティブサスペンションF1を各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションの図示しない制御装置にて前記電磁弁P51cを制御して前記ショックアブソーバP2cの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションF1において、前記電磁弁P51cの弁部を前記連結カバF16の内部に形成することを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置F1である。
アクティブサスペンションP1の作用は図1の説明と、セミアクティブサスペンションP1の作用は図12の説明と重複するので省略する。
本図の構成により、車高を昇降制御するアクティブサスペンション機能と、サスペンションの緩衝力を制御するセミアクティブサスペンション機能を有するフルアクティブサスペンションF1の油圧制御装置5c、P5cが、連結カバF16の内部に構成できるので、コンパクトで簡素な構成となり、各車軸への設置自由度が高く、低コストで信頼性が高いフルアクティブサスペンションF1が可能となる。
【0035】
図17は、図16のフルアクティブサスペンションの一例を示す、概略構成図である。
アクティブサスペンションの油圧制御装置5cは、図2で説明した油圧制御装置5と等価の油圧制御装置5cを備え、電磁弁51cの切換えにより、アクチュエータ4cのロッド43cが伸縮して各車軸の車高調整を行い、車高のシフト量はシフトセンサ72cで計測する。
セミアクティブサスペンションの油圧制御装置P5cは、図13(1)で説明した油圧制御装置P5bと等価の油圧制御装置P5cを備え、電磁弁P51cの切換えにより、絞り弁P54bによるショックアブソーバP2cの緩衝力を低減する、または、ショックアブソーバP2cのロッドP13cの伸縮時にのみ絞り弁P54aによるショックアブソーバP2cの緩衝力を低減するので、アクティブサスペンションの油圧制御装置5cの車高上昇時の作動を円滑に行える。
それぞれの作用は、図2、および図13(1)と重複するので説明を省略する。
【実施例0036】
図18は、図16のフルアクティブサスペンションの一例を示す、実施例5の概略断面図である。
本図は、本発明の請求項1(図1)と本発明の請求項4(図12)に対応した、フルアクティブサスペンションF1の単軸モデル(図16)の一例である概略構成図(図17)の実施例である。
図18は、各電磁弁(51g、P51g)の弁部を内部に設けた連結カバF16gの上部に単筒式のアキュムレータ3gを設け、連結カバF16gの下部に、バイパス下P59gを軸心中央に配置したショックアブソーバP2gを設け、ショックアブソーバP2gの外側に復筒式のアクチェータ4gを設けたフルアクティブサスペンションF1gの概略断面図である。
本図では、請求項1対応として、連結カバF16gの上部のアキュムレータ3gと、連結カバF16gの下部のショックアブソーバP2gとアクチェータ4gを油圧制御装置5gの電磁弁51gで制御し、請求項4対応として、前記ショックアブソーバP2gの上部と下部に連通するバイパス下P59gとバイパス上P58gを油圧制御装置P5gの電磁弁P51gで制御する。
本図の、請求項1対応のアキュムレータ3g、ショックアブソーバP2gとアクチェータ4gの構成と油圧制御装置5gの構成と作用は、前記実施例1(図4)と同じであり、請求項4対応の前記ショックアブソーバP2gの上部と下部に連通するバイパス上P59gとバイパス下P58gの構成と作用は、前記実施例3(図14)と同じであるので、説明を省略する。
本図の各電磁弁(51g、P51g)は同一平面に配置しているので、連結カバF16gの高さを圧縮でき、各連通管が短くなるので、製作コストの低減、装置の小型化による軽量化が図れる。
本図のアクチュエータ4gによる車高制御では、ばねP13gの上端が昇降するので、フルアクティブサスペンションF1gの各電磁弁(51g、P51g)は昇降せず、車高の昇降に対応する可撓性ケーブルが不要である。
【0037】
図19の、上図は図18の油圧制御装置の水平断面図(M-M)、下図は上図の縦断面図(N-N)である。
図19の上図は、前記実施例5(図18)のフルアクティブサスペンションF1gの油圧制御装置(5a、P5a)の水平断面図(M-M)である。
油圧制御装置5g、P5gの各連通管と、車高を昇降させるアクティブサスペンションの電磁弁51gの弁部であるスリーブ510gとスプール511gと、サスペンションの緩衝力を制御するセミアクティブサスペンションの電磁弁P51gの弁部であるスリーブP510gとスプールP511gを、連結カバF16gに設けるので簡素な構成となり、連結カバF16gの水平断面が円形にできる。
図19の下図は、上図の断面N-Nの縦断面図であり、油圧制御装置の(5a、P5a)各連通管および逆止弁等の油圧補助装置を連結カバF16gに設けるので、コンパクトな構成となり、各車軸への設置自由度が高く、低コストで信頼性が高いフルアクティブサスペンションF1gが可能となる。
前記電磁弁51gと電磁弁P51gの弁部は、各連通管の開口部のスプール(511g、P511g)の軸対象位置にバランスホール(517g、P517g)を設け、各連通管の開口部と、それに対応するバランスホール(517g、P517g)を連通する連通凹部(516g、P516g)を、各電磁弁のスプール(511g、P511g)に設けている。図9に示すように本発明の請求項2に対応することにより、各電磁弁のスプール(511g、P511g)の切換え時に各ポートの付勢力による摺動抵抗が発生しないので、コイル(513g、P513g)の電力を小さくできる利点がある。
本発明により、請求項1と請求項4に対応したフルアクティブサスペンションF1gの前記各電磁弁51g、P51gのそれぞれの弁部を前記連結カバF16gの内部に形成するので、スリーブを形成する各電磁弁のボディが不要となり、連結カバと電磁弁からなる油圧制御装置が一体化するので、油圧制御装置が小型化による軽量化、各連通管の油路の短縮による流路抵抗の減少、周辺機器との干渉の軽減、フルアクティブサスペンション装置の設計自由度が増大する効果があり、更に、連結カバの断面形状を円形にできるので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となるので、コストダウンと同時に油圧制御装置の信頼性が向上する効果がある。
【0038】
図20の下図は、図19の油圧制御装置の水平断面図(M-M)、上図は、従来技術である特許文献1の同等の油圧制御装置の水平断面図である。
図20の下図は、図19の上図に示す前記実施例5のフルアクティブサスペンションF1gの油圧制御装置(5g、P5g)の水平断面図(M-M)であり、同等機能の従来技術である特許文献1の実施例10(図29)を本図の上図に示す。
両者の断面図から分かるように、下図の本願の油圧制御装置(5g、P5g)は、各電磁弁(51g、P51g)の弁部であるスリーブ(510、P510)とスプール(511、P511)を連結カバF16gに設けるので、コンパクトで簡素な構成となり、各車軸への設置の設計自由度が高く、低コストで信頼性が高いフルアクティブサスペンション(F1)が可能となる。
また、連結カバ(F16g)の断面形状が円形なので、連続鋳造等の丸棒からの切削加工により、安価で信頼性が高い油圧制御装置が製作可能となる。
【実施例0039】
図21は、実施例6の、本発明のフルアクティブサスペンションの、実施形態の一例を示す概略構成図である。
車両F9は、各車軸にフルアクティブサスペンション(F1FL~F1RR)を設けた制御装置の概略構成図で、各車軸に設けたアクティブサスペンションとしての車高制御には、図11と同様のオーバーランを検知する検出手段であるスイッチ(58Uk、58Dk)を設け、更にストローク途中にスイッチ58Mkを設け、すべてのスイッチの出力は制御装置F6の入力部の車両姿勢判定部64kに入力され、センサの配置や作用等は図11と重複するので説明を省略する。
セミアクティブサスペンションの作動状況を検知するために、荷重の変動に大きく影響される後軸にのみ車軸変位センサ72cを設け、アクティブサスペンションのセンサの出力と同様に制御装置F6の入力部の車両姿勢判定部64kに入力される。
これらの入力情報等を基に、電磁弁51cを制御することにより、各車軸の昇降制御による車高と姿勢の制御を行い、同時に、電磁弁P51cを制御することにより、緩衝力の適正化と車高制御のアシストや円滑化を行う。
【0040】
図22は、図21のフルアクティブサスペンションF1FLの直進での、加速、慣性走行、減速時の車高制御の説明図である。
本図は、図17の概略構成図で、図21に示すフルアクティブサスペンションF1FLの車高制御(ばね変位、シフト位置の挙動)の説明図である。
本図の上図は。自車(F9)の直進中の、一連の加速(Ac)、慣性走行(IR)、減速(De)での車高制御の説明図で、上段の模式側面図の、各タイヤの矢印と(+)、(-)は車高制御の方向を、(+α)は車高制御の待機目標値を、下段の模式平面図の矢印は自車(F9)の重心加速度の方向を示す。
下図は、F1FLの各要素のタイムチャートで、各要素は上から、シフト位置、ばね変位、電磁弁51cの各コイル(上昇(U)、下降(D))、電磁弁P51cの(逆止弁P52c側の)コイル(H)を示し、横軸は時間軸である。
加速(Ac)では、模式平面図の矢印が示すように重心加速度が車両の後ろ方向に働くので、前輪であるF1FLは軸重が減少するのでばね変位は(+)側にシフトするが、乗員にも重心加速度と同じ車両後方に加速度が働くので、それに適応する車両の姿勢は、模式側面図では反時計回りとなるので、前輪であるF1FLの車高制御は下降が望ましいので、電磁弁51cのコイル(D)を励磁し、シフト位置を(-)方向の目標位置に移動制御する。
加速(Ac)が終了して慣性走行(IR)になると、走行による模式平面図上の重心加速度は発生しないので、前輪と後輪は同じシフト位置となる。従って、電磁弁51cのコイル(U)を励磁し、前輪のシフト位置を(+)方向の待機目標位置(+α)に移動制御し、この制御中に後軸も同時にシフト位置を待機目標位置(+α)にシフト位置を制御する。このシフト位置の上昇制御では、図17で説明したように、ショックアブソーバP2cのロッドP13cの伸縮時にのみ絞り弁P54aによるショックアブソーバP2cの緩衝力を低減するので、アクティブサスペンションの油圧制御装置5cの車高上昇時の作動を円滑にするために、電磁弁51cのコイル(U)を励磁は同時に電磁弁P51cのコイル(H)を励磁する。
シフト制御の待機目標値(+α)は、本発明の車高制御では上昇と下降で昇降速度が異なるので、昇降速度が速い下降のストロークを大きくするのが、車高制御には好ましい。
シフト位置とばね変位の説明は、図8の説明と重複するので省略する。
【0041】
図23は、図21のフルアクティブサスペンションの、加速、慣性走行、減速時等の車高制御と緩衝力制御の説明図である。
本図は、図21に示すフルアクティブサスペンションF1の、図17に示す油圧制御装置5cによる車高制御と、油圧制御装置P5cによる緩衝力制御の、運転開始(1)から運転終了(9))までの、各ステップのブロック図である。
各ブロックの車体F9の上部の図は、前輪と後輪の油圧制御装置P5cによる緩衝力制御の作動説明であり(L)、(H)は図17に示す油圧制御装置P5cの電磁弁P51cの励磁するコイルであり、車体F9の前輪と後輪の上下矢印と(+)、(―)は、油圧制御装置5cによる車高の制御方向と目標値である。
運転ステップは、始動(1)で運転を開始し、(2)で加速と同時に、次の運転モードである(3)の(SUV)、(4)の(通常)、(5)の(高速)のいずれかのステップに進み、各ステップに適応する車高制御と緩衝力制御を実施する。
例えば、図22の慣性走行のIRでは、通常運転(4)として、待機目標位置(+α)に車高制御している。
慣性走行から減速(6)して、最終的には停止(7)するが、停止時は可能な限り前輪と後輪は同じ車高で、できれば次の加速(2)に備えて待機目標位置(+α)となるのが望ましい。
停止(7)から、再度、加速(2)に進むか、車庫入れ(8)、または運転終了(9)に進む。車庫入れ(8)では、車高が支障とならないように車高を下げて所定の位置に移動後に運転終了(9)する。
【0042】
図24は、スプール形電磁弁を2個設けた、本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションを単軸モデルとして示す図である。
本図は、図12の本発明の請求項4のセミアクティブサスペンションの単軸モデルに緩衝力制御用の電磁弁を1個追加した油圧制御装置P5yからなり、ショックアブソーバのバイパス回路の流量比を、単独コイルの通電により任意の4段階、各電磁弁の組み合わせ通電により8段階の制御ができるので、例えば一方の流量制御比を1:2、他方の流量制御比を3:6とすることにより、等差数列の8段階の流量制御ができるので、高価で複雑な制御が必要な比例制御弁の替わりの簡易対応が可能である。
尚、電磁弁の配置は、前記実施例5(図18、19)の電磁弁51gを流量制御用の電磁弁に置き換えることにより可能である。
本図の電磁弁P51はスプール形電磁弁で説明しているが、主回路部を分割して複数のポペット形電磁弁に油圧回路を置き換えることもできる。
【0043】
図25は、本発明の各アクティブサスペンションの組み合わせと車種例との相関図の一例である。
本図の左端の各プラットフォームは、本図右上の表に示す各サスペンションから前輪と後輪のサスペンションを選んだ組み合わせ例であり、各プラットフォームの中央の記号は、前輪と後輪の前記右上の表のサスペンション記号(N,A、P、F)である。
本図は、組み合わせの一例を示す概要相関図で、各車種との厳密な相関は、ICU、EV等の駆動装置と、2WD、4WD等の駆動方式と、重心位置と駆動輪等の条件を基に比較する必要がある。更に、予算の制約、費用対効果等も重要な要素となるが、本図は一般的な組み合わせ例を示しているので、駆動方式、重心位置、駆動輪等により、表示外の別の組み合わせもかのうである。
右の列の車種は、一般的な車種を示しており、例えばバスでは、乗降が容易にできるように、路線バスでは車体片側を傾けるニーリング、観光バスではフロントをさげるクラウチングが有効で、アクティブサスペンションの要求動作が重要となる。
緩衝力の制御ができるセミアクティブサスペンションPでは、図24に示したように電磁弁を一個追加することにより、8段階の流量制御ができるので、トラックのように積載荷重が大きく変化する場合にも、効果的な対応が可能である、
以上、本発明の説明の実施例等は、本発明の一例を示すもので本発明を制約するものではなく、当業者により変更および改良ができる。
【産業上の利用可能性】
【0044】
本発明のアクティブサスペンションは、電磁弁の弁部を内部に設けた連結カバを油圧マニホールドブロックとし、車高制御にショックアブソーバの油圧作用を利用するので、油圧ポンプとその駆動エネルギが不要で、小型で安価で信頼性が高く、本発明のセミアクティブサスペンションは、減衰力制御を簡素な構成にできるので、信頼性が高く、小型で安価である。
車高調整と減衰力制御ができる本発明のフルアクティブサスペンションは、各電磁弁の弁部を内部に設けた連結カバを油圧マニホールドブロックとすることにより、小型で安価で信頼性が高く、イニシャルコストとランニングコストが安価で、小型で設置自由度が高く、バス、トラック、乗用車等の車両に使用できる。
【符号の説明】
【0045】
1 アクティブサスペンション
1FL 1FR 前輪アクティブサスペンション
1RL 1RR 後輪アクティブサスペンション
2 ショックアブソーバ
3 アキュムレータ
4 アクチュエータ
5 油圧制御装置
6 アクティブサスペンションECU
7 走行状態判定センサ
8 外部環境判定センサ
9 車両
10 自車
11 車体連結部上
12 車体連結部下
13 ばね
14 ベアリング
15 上カバ
16 連結カバ
17 下ロッドカバ
21 シリンダ
22 ピストン
23 ロッド
24 絞り弁
25 油室
31 アキュムレータシリンダ
32 フリーピストン
34 ガス室
35 油室
41 シリンダ
42 ピストン
43 ロッド
44 ガス室
45 油室
51 電磁弁
510 スリーブ
511 スプール
512 ばね
513 コイル
514 可動鉄心
515 ソレノイドケース
516 連通凹部
517 バランスホール
52 逆止弁(吐出用)
53 逆止弁(流入用)
55 アクチュエータ連通管
56 アキュムレータ連通管
57 ショックアブソーバ連通管
58 スイッチ
59 スイッチ
61 車両姿勢制御部
62 走行状態判定部
63 外部環境判定部
64 車両姿勢判定部
65 駆動部
71 シフトセンサ
72 車輪変位センサ
74 車速センサ
75 操舵角センサ
76 加速度センサ
81 車載カメラ
82 LIDAR
83 ミリ波レーダ
91 車体
92 車輪
P1 セミアクティブサスペンション
P2 ショックアブソーバ
P3 アキュムレータ
P5 油圧制御装置
P6 制御装置
P15 上カバ
P16 連結カバ
P17 下ロッドカバ
P21 シリンダ
P22 ピストン
P23 ロッド
P24 絞り弁
P25 油室
P26 連通孔
P27 バイパスチューブ
P28 外油室
P31 アキュムレータシリンダ
P32 フリーピストン
P34 ガス室
P35 油室
P51 電磁弁
P511 スプール
P512 ばね
P513 コイル
P514 可動鉄心
P516 連通凹部
P517 バランスホール
P52 逆止弁(上部吐出用)
P53 逆止弁(上部流入用)
P54 絞り弁
P58 バイパス上
P59 バイパス下
F1 フルアクティブサスペンション
F6 フルアクティブサスペンションECU
F16 連結カバ
F9 車両
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
【手続補正書】
【提出日】2023-06-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションをアクチュエータで車高を制御するアクティブサスペンションにおいて、前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバと前記アクチュエータを連結する連結カバと、前記アキュムレータと電磁弁に連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバと電磁弁に逆止弁を介して順方向と逆方向に連通するショックアブソーバ連通管と、前記アクチュエータと電磁弁に連通するアクチュエータ連通管と、前記すべての連通管を開閉制御する前記電磁弁とで構成する出力手段を各車軸に設け、前記アクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して、前記各車軸の車高を制御する車両用アクティブサスペンション装置において、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成し、前記電磁弁の弁部のスリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置。
【請求項2】
各車軸の車高昇降のオーバーランを検知する検出手段を設け、前記オーバーランの検出手段により前記電磁弁のソレノイド電源を直接制御する、または制御装置により制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用アクティブサスペンション装置。
【請求項3】
ショックアブソーバとばねで構成するサスペンションの減衰力を変化させるセミアクティブサスペンションの前記ショックアブソーバのロッドの往復動による油量調整のアキュムレータを分離し、前記ショックアブソーバの上に設けた前記アキュムレータを連結する連結カバと、前記ショックアブソーバと前記アキュムレータに連通するアキュムレータ連通管と、前記ショックアブソーバの上部と下部を、直接または逆止弁を介して連通するバイパスと、前記バイパスを開閉制御または流量制御する電磁弁と、で構成し、前記アキュムレータ連通管と、前記バイパスの上部を、前記連結カバの内部に形成したセミアクティブサスペンションを各車軸に設け、前記セミアクティブサスペンションの制御装置にて前記電磁弁を制御して前記ショックアブソーバの減衰力を制御するセミアクティブサスペンションにおいて、前記電磁弁の弁部を前記連結カバの内部に形成し、前記電磁弁の弁部において、スリーブに設けた前記各連通管の開口部によるスプールに対する付勢力と釣り合う位置と面積の略密閉空間を設け、前記各開口部と釣り合う前記略密閉空間とを連通する連通凹部をスプールおよび/またはスリーブに設けることを特徴とする車両用セミアクティブサスペンション装置。