JP3682940B2 - 車高調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車等の車両における車体と車軸間に介装されて車体を懸架しながら車高を調整する車高調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、この種の車高調整装置にあっては、車高を検出するセンサ、パワ−ユニット、制御弁、左右の懸架装置、コントロ−ラとから構成されており、懸架装置は、図４に示すように、車体と車軸間に車体を懸架するに当たり、シリンダ４０と懸架ばね４１とからなり、懸架ばね４１は、車軸側に設けたばね座４７とシリンダ４０のフランジ部４０Ａ間に配設される。シリンダ４０にはシ−ル部材４６を介して摺動自在にピストン４３が嵌挿されており、シリンダ室４４を画成している。シリンダ室４４は、ピストン４３に設けた通路４５を介してパワ−ユニットに接続されている。車高を調整する場合、車高センサに基づいてコントロ−ラよりパワ−ユニットを作動して、懸架装置のシリンダ室４４に高圧油を供給、あるいはシリンダ室４４の圧油を排出し、ピストン４３を伸縮して車高を調整するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記車高調整装置における懸架装置にあっては、懸架装置のシリンダで車体にかかる荷重をすべてシリンダで支えなければならず、このため、シリンダ室に供給する油圧は高圧にする必要があり、パワ−ユニットで高圧油を発生させるため、省エネ化という点で大変不利になる。さらに、配管、シ−ル、バルブ、ポンプ等も高圧に耐えるものでなければならず、高価になり、ト−タル的にコストを下げることができない。また、供給圧力を下げるため、シリンダ径を大きくすることが考えられるが、シリンダ径を大きくすると、取り付けスペ−スに制限があって取り付けられなくなり、またシリンダへの油の供給も大容量のパワ−ユニットを用意する必要もあり、さらに、パワ−ユニット、シリンダの重量も増大してしまい、容易にシリンダの径を大きくすることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明は、懸架装置におけるシリンダの径を大きくすることなく、シリンダに油圧を供給するパワ−ユニットの供給圧力の低圧化が図れる車高調整装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の手段は、車体と車軸との間に配設されるシリンダとばね部材とを有する懸架装置と、上記シリンダに連通して作動油を給排する制御弁を設けたパワ−ユニットと、パワ−ユニットと制御弁をセンサに基づいて制御する制御手段とを備えて車高を調整するようにした車高調整装置において、前記懸架装置をシリンダと、シリンダ内に摺動自在に嵌挿したピストンと、シリンダの上端部とピストンの外端部にそれぞれに形成したフランジ部と、車軸側に設けたばね座と、上記ピストンのフランジ部と上記ばね座との間に介在した第１のばね部材と、上記第１のばね部材の内側に二重に配設しながら上記シリンダのフランジ部と上記ばね座との間に介在した第２のばね部材とで構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施の形態に係る車高調整装置は、図１，図２，図３に示すように、車体１と車軸２との間に配設されるシリンダ３０とばね部材とを有する懸架装置４と、上記シリンダ３０に連通して作動油を給排する制御弁を設けたパワ−ユニット３と、パワ−ユニット３と制御弁を車高センサ５に基づいて制御する制御手段たるコントローラ６とを備えて車高を調整するようにするものである。そして、前記懸架装置４をシリンダ３０と、シリンダ３０内に摺動自在に嵌挿したピストン３３と、シリンダ３３の上端部とピストンの外端部にそれぞれに形成したフランジ部３０ A, ３３ A と、車軸２側に設けたばね座３７と、上記ピストン３３のフランジ部３３ A と上記ばね座３７との間に介在したコイルばね３１からなる第１のばね部材と、上記第１のばね部材の内側に二重に配設しながら上記シリンダ３０のフランジ部３０ A と上記ばね座３７との間に介在したコイルばね３２からなる第２のばね部材とで構成している。
以下、さらに詳しく説明する。
この実施の形態に関わるシステムの油圧回路は、図１に示すように、車体１と車軸２間に介装する左右の懸架装置４、パワ−ユニット３、ソレノイドバルブ７、車高センサ５、制御手段であるコントロ−ラ６とで構成されている。
【０００９】
パワ−ユニット３は、モ−タ１１で駆動されるポンプ１２、チェック弁１３、リリ−フ弁１４、プレッシャスイッチ１５、１６、フィルタ１７、タンク１８とが組み込まれて、モ−タ１１は、車高センサ５、プレッシャスイッチ１５、１６に基づいてコントロ−ラ５よりの信号で駆動されるようになっている。
【００１０】
ポンプ１２は、吐出側より分岐回路２１中にフィルタ１７、チェック弁を介してメイン回路２０に接続されている。
【００１１】
リリ−フ弁１４は、メイン回路２０の圧力を一定に保つようにメイン回路２０とタンク１８との間の分岐回路２３中に設けられている。
【００１２】
メイン回路２０中には、回路中の圧力を検出するプレッシャスイッチ１５、１６が設けられ、コントロ−ラ５に接続されている。
【００１３】
ソレノイドバルブ７は、チェック弁を内蔵した２ポ−ト２位置式バルブで、パワ−ユニット３におけるメイン回路２０とタンク１８との分岐回路２２中に設けられ、メイン回路２０とタンク１８とをコントロ−ラ５からの信号によってポ−トａ、ｂを切り換えて連通、遮断するようになっている。
【００１４】
懸架装置４は、車体１と車軸２との間に配設され、車体１を懸架する、図２に示すように、シリンダ３０と第１、第２のコイルばね３１、３２とからなり、シリンダ３０には、ピストン３３がシ−ル部材３６を介して摺動自在に嵌挿されるとともに、シリンダ室３４を画成している。尚、懸架装置４は、車体１と車軸２との間の他に、車軸１と図示しないサスペンションア−ムやリンクとの間にも配設される。
【００１５】
シリンダ室３４は、ピストン３３に穿設した通路３５を介して上記パワ−ユニット３のメイン回路２０に連通されている。
【００１６】
ピストン３３のフランジ部３３Ａと車軸２側に設けたばね座３７との間に第１のコイルばね３１が、シリンダ３０のフランジ部３０Ａと車軸２側に設けたばね座３７との間に上記の第１のコイルばね３１の内側にこれと同芯状（並列）にして二重に配設されながら第２のコイルばね３２が介装してある。
【００１７】
車高をアップする場合、車高センサ５に基づいて、コントロ−ラ６によりモ−タ１１を駆動してポンプ１２を回転させると、リリ−フ弁１４でセットされた圧力でメイン回路２０から通路３５を介してシリンダの室３４に圧油が供給されて、ピストン３３が伸長して車高を上げる。
【００１８】
また、車高をダウンする場合、同じく車高センサ５に基づいて、コントロ−ラ６によりソレノイドバルブ７をａポ−トからｂポ−ト側に作動させて、メイン回路２０をタンク１８に連通させて、シリンダ室３４内の圧力をメイン回路２０を介してタンク１８に逃がしてピストン３３を収縮して車高を下げる。
【００１９】
車高アップの時のメイン回路２０の圧は、プレッシャスイッチ１５で、車高ダウン時のメイン回路の圧は、プレッシャスイッチ１６で検出し、所定圧力になると、それぞれの信号でモ−タ１１とポンプ１２を停止し、車高を一定の高さに調整した後は、チェック弁１３、リリ−フ弁１４、ソレノイドバルブ７（ａポ−トに切り換わる）でメイン回路２０が閉じられ、車高が一定の高さに保持される。
【００２０】
ところで、図３に示す従来の上記懸架装置と図２に示す本実施例の懸架装置において、車体に掛かる荷重ＷがＷ＋Δｗに増大し、車高がΔｘだけ変位した場合に、車高を元の位置に戻すためにシリンダに供給される油圧についてみてみる。
【００２１】
従来の懸架装置にあっては、図５の（ａ）に示すように、作用する荷重Ｗ＋Δｗ、ばね４１のばね定数Ｋ、荷重Ｗの作用時のばねの撓みδ、車高の変位Δｘ、とすると、荷重とばねとの間には次のような関係が成り立ち、
Ｗ＋Δｗ＝Ｋ（δ＋Δｘ）となり、
荷重の増加分は、
Δｗ＝ＫΔｘとなる。
【００２２】
車高を元に戻すには、図５の（ｂ）に示すように、受圧面積Ａなるシリンダに圧力Ｐなる圧力をかけるとすると、荷重とシリンダとの間には次のような関係が成り立ち、

車高を元に戻す圧力Ｐは、
Ｐ＝（Ｗ＋Δｗ）／Ａ となる。
【００２３】
次に、本実施例の懸架装置にあっては、図３の（ａ）に示すように、作用する荷重Ｗ＋Δｗ、ばね３１、３２のばね定数Ｋ1 、Ｋ2 、荷重Ｗの作用時のばね３１、３２のばね撓みδ1 、δ2 、車高の変位Δｘ、とすると、荷重とばねとの間には次のような関係が成り立ち、

荷重の増加分Δｗは、
Δｗ＝（Ｋ1 ＋Ｋ2 ）Δｘ となる。
【００２４】
これより 車高を元に戻すには、図３の（ｂ）に示すように、受圧面積Ａ1 なるシリンダに圧力Ｐ1 なる圧力をかけるとすると、荷重とシリンダ３３に作用する力との間には次のような関係が成り立ち、
Ｗ＋Δｗ＝Ｋ1 （δ1 ＋Δｘ−Δｘ）＋Ｐ1 Ａ1 より
車高を元に戻す圧力Ｐ1 は、
Ｐ1 ＝（Ｗ＋Δｗ−Ｋ1 δ1 ）／Ａ1 となる。
【００２５】
そこで、上記ＰとＰ1 とから、両方の差をとると、
Ｐ−Ｐ1 ＝（Ｗ＋Δｗ）／Ａ−（Ｗ＋Δｗ−Ｋ1 δ1 ）／Ａ1 となり、
ここで、 Ａ＝Ａ1 とすると、
Ｐ−Ｐ1 ＝Ｋ1 δ1 ／Ａ となり、
Ｋ1 、δ1 、Ａ、＞０ であるから、
Ｐ−Ｐ1 ＞０となり、
車体に掛かる荷重ＷがＷ＋Δｗに増大し、車高がΔｘだけ変位した場合に、車高を元の位置に戻すためにシリンダ室３４に供給される油圧は、本実施例の懸架装置における圧力Ｐ1 が従来の上記懸架装置における圧力ＰよりＫ1 δ1 ／Ａだけ圧力が低くなる。
【００２６】

コイルばねの２つのばね定数Ｋ1 、Ｋ2 の和を従来のばね定数Ｋと同じにすれば、従来の乗り心地と同様になって、ばねによる乗り心地の弊害はなくなる。
【００２７】
このように、懸架装置において、車体１と車軸２間にあって車軸２側に設けたばね座３７とピストン３３のフランジ部３３Ａとの間に第１のコイルばね３１と、車軸２側に設けたばね座３７とシリンダ３０のフランジ部３０Ａとの間に第２のコイルばね３２とをそれぞれ介装するようにしたから、車体１に荷重変化があって、車高が変位しても、車体１にかかる荷重の変化量だけが車高を元の位置に戻す調整荷重となるために、シリンダ室３４に供給する油の圧力を従来に比してＫ1 δ1 ／Ａだけ圧力を低くすることができ、従来のようにパワ−ユニットで高圧油を発生させる必要がなくなり、省エネ化という点で大変有利になる。
【００２８】
さらに、圧力を低くできるため、配管、シ−ル、ソレノイドバルブ、ポンプ等も低圧に耐え得るものを使用でき、加工精度も高精度を必要とせず、安価となり、ト−タル的にコストダウンを図ることができる。
【００２９】
また、第１、第２のコイルばね３１、３２を並列二重に配設したので、懸架装置の外形も大きくならず、コンパクトになる。
【００３０】
さらに、コイルばねの２つのばね定数Ｋ1 、Ｋ2 の和を従来のばね定数Ｋと同じにしたので、従来と同様の乗り心地にすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、懸架装置において、車軸と車体間にあって車軸側に設けたばね座とピストンのフランジ部との間に第１のばね部材と、車軸側に設けたばね座とシリンダのフランジ部との間に第２のばね部材とをそれぞれ介装するようにしたので、車体に荷重変化があって、車高が変位しても、車体にかかる荷重の変化量だけが車高を元の位置に戻す調整荷重となるために、シリンダに供給する油の圧力を従来の単一のみのコイルばねを使用したものに比べて、Ｋ1 δ1 ／Ａ（第１のばね部材のばね定数 K1, 同じく荷重作用時の撓みをδ 1 、ピストンの重圧面積を A）だけ圧力が低くすることができ、従来のようにパワ−ユニットで高圧油を発生させる必要がなくなり、省エネ化という点で大変有利になる。さらに、配管、シ−ル、切換バルブ、ポンプ等も低圧に耐え得るものを使用でき、加工精度も高精度を必要とせず、安価となり、ト−タル的にコストダウンを図ることができる。
更に、第１、第２のばね部材を二重に配設したので、懸架装置の外形は大きくならず、コンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す車高調整装置の構成図である。
【図２】同じく第１図の車高調整装置に使用するシリンダの拡大断面図である。
【図３】同じくシリンダの作用を説明する説明図である。
【図４】従来のシリンダの拡大断面図である。
【図５】同じくシリンダの作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 車体
２ 車軸
３ パワ−ユニット
４ 懸架装置
５ 車高センサ
６ コントロ−ラ
７ ソレノイドバルブ
１１ モ−タ
１２ ポンプ
１３ チェック弁
１４ リリ−フ弁
１５、１６ プレッシャスイッチ
１７ フィルタ
１８ タンク
２０ メイン回路
２１、２２、２３ 分岐回路
３０ シリンダ
３０Ａ フランジ部
３１ 第１のコイルばね
３２ 第２のコイルばね
３３ ピストン
３３Ａ フランジ部
３４ シリンダ室
３５ 通路
３６ シ−ル
３７ ばね座
４０ シリンダ
４０Ａ フランジ
４１ コイルばね
４３ ピストン
４４ シリンダ室
４５ 通路
４６ シ−ル
４７ ばね座
Ｗ 荷重
Δｗ 荷重の増加分
Δｘ 車高の変位
Ｋ、Ｋ1 、Ｋ2 ばね定数
δ、δ1 、δ2 ばねの撓み
Ｐ、Ｐ1 圧力
Ａ、Ａ1 受圧面積

Claims (1)

1. 車体と車軸との間に配設されるシリンダとばね部材とを有する懸架装置と、上記シリンダに連通して作動油を給排する制御弁を設けたパワ−ユニットと、パワ−ユニットと制御弁をセンサに基づいて制御する制御手段とを備えて車高を調整するようにした車高調整装置において、前記懸架装置をシリンダと、シリンダ内に摺動自在に嵌挿したピストンと、シリンダの上端部とピストンの外端部にそれぞれに形成したフランジ部と、車軸側に設けたばね座と、上記ピストンのフランジ部と上記ばね座との間に介在した第１のばね部材と、上記第１のばね部材の内側に二重に配設しながら上記シリンダのフランジ部と上記ばね座との間に介在した第２のばね部材とで構成したことを特徴とする車高調整装置。

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