JP4203889B2 - サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧システムを利用して自動車等の車両の姿勢制御を行うサスペンション装置に関するものである。

従来のサスペンション装置の一例として、車両の車体側と車輪側との間に介装されたサスペンションユニットの油圧シリンダに、電磁式の給排切換弁（電磁式流量制御弁）を介してポンプ、アキュムレータ等からなる油圧源を接続し、各種センサによって検出した車体の上下及び横加速度等のパラメータに基づいて、コントローラによって給排切換弁を作動して、車両の走行状態に応じて油圧シリンダに油液を給排することにより、車体の姿勢制御を行なうようにしたものがある。このサスペンション装置は、フェイル時に油圧シリンダ内の油液がリザーバタンク側に戻るのを防ぐためにリザーバタンクと４輪の給排切換弁の間にパイロット型チェック弁を設けている。

このサスペンション装置は、フェイル時に給排切換弁が排油状態になるため４輪の油圧シリンダが連通し、ピッチ，ロール方向に車両が不安定になるという問題がある。この問題は、フェイル時に例えば給排切換弁を中立位置にすることにより解決可能である。そして、このようにフェイル時に給排切換弁を中立位置にするサスペンション装置の一例が特許文献１に示されている。

このサスペンション装置は、給排切換弁が、ソレノイドへの通電電流に応じて給油路に連通する給油位置と排油路に連通する排油位置とこれらの間に設けられた中立位置（閉弁位置）とを移動するスプールと、該スプールを前記ソレノイドの通電による付勢方向とは反対方向に付勢するようにスプールの片側に配置されたバネと、一面側で該バネの一端を支持し他面側に前記給油路の圧力が導かれる圧力室が形成され該圧力室の圧力上昇により前記バネを前記スプールに対して付勢状態とする第１の位置と前記圧力室の圧力低下により前記バネを前記スプールに対して付勢を解除した状態とする第２位置との間を移動可能に設けられたピストンと、を備えている。

このサスペンション装置では、給油路から分岐してリザーバタンクに接続した管路にフェイルセーフバルブが設けられている。このフェイルセーフバルブは、当該サスペンション装置が作動していない状態では開弁し、通常の作動状態では通電されて閉弁し、また、給排切換弁が異常により非通電状態となったとき、開弁するようになっている。
また、排油路にはパイロット型チェック弁が設けられている。このパイロット型チェック弁は、給油路の油圧をパイロット圧として作動し、給油路の油圧が所定以上、すなわち、当該サスペンション装置が正常に作動している場合には常時開弁し、所定圧力より小さい場合には、給排切換弁側からリザーバタンク側への油液の流通を阻止するチェック弁として作用するようになっている。

そして、このサスペンション装置は、給排切換弁のソレノイドの断線等によって給排切換弁が非通電状態となった場合（フェイル時）、フェイルセーフバルブを開いて給油路の圧力を低下させ圧力室の圧力を低下させることにより、スプールを流体力によって自動的に中立位置（閉弁位置）へ移動させる。このため、万一、パイロット型チェック弁に作動不良が生じても、油圧シリンダの給排油を停止させ車高の急激な変化（ひいてはピッチ、ロール方向に車両が不安定になること）を防止するようにしている。
特開平７−３２８４７号公報

ところで、上述した特許文献１のサスペンション装置では、スプールの片側に配置されるバネのバネ力と油圧とのバランスによって給排切換弁のスプールを中立位置にする。このため、流体圧の微小な変動でスプールが移動してしまい位置精度が低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、スプールの中立位置への移動、ひいてはフェイル時におけるピッチ、ロール方向への車両の不安定回避を精度高く行うことができるサスペンション装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両の車体側と各車輪側との間にそれぞれ介装される油圧シリンダに、電磁式のパイロット制御弁により制御可能な給排切換弁を介して、油圧源に接続された給油路とリザーバタンクに接続された排油路とを接続し、前記給排切換弁を制御して前記各油圧シリンダに油液を給排することによって車両の姿勢制御を行うサスペンション装置において、前記給排切換弁は、メインスプール及びサブスプールを摺動可能にかつ当接可能に収納する中空部を有する切換弁本体と、メインスプール及びサブスプールの当接側と反対側の各端部側に配置されて両者を当接する方向に付勢する第１、第２のバネと、を備え、前記メインスプールは、前記給油路を前記油圧シリンダに接続する給油位置、前記排油路を前記油圧シリンダに接続する排油位置、並びに前記給油路及び前記排油路に対して前記油圧シリンダを遮断する中立位置に、選択的に切換えると共に、当該サスペンション装置の非制御時には、第１のバネの付勢力及びサブスプールを介した第２のバネの付勢力を受けて前記中立位置に移動することを特徴とする。

本発明に係るサスペンション装置によれば、メインスプール及びサブスプールの各非当接側の端部に配置されて両者を当接する方向に付勢する第１、第２のバネのバネ力を用いて、メインスプールをバランスの取れた状態で中立位置に設定して、４輪の油圧シリンダが連通しないようにすることができる。このため、ロール、ピッチ方向の姿勢変化を防ぎ、車両の安定性を維持できる。さらに、メインスプールを給油路や排油路の圧力に係わらず第１、第２のバネ力がバランスした状態で中立位置に設定することにより、メインスプールの中立位置設定を確実かつ精度高く果たすことができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、サスペンション装置１の油圧回路の概略構成を示している。図１において、符号２は、車両の各車輪と車体との間に介装される油圧シリンダを示し、油圧シリンダ２には、バネ要素であるアキュムレータ３が、減衰要素である絞り弁４を介して接続されている。これらの油圧シリンダ２、アキュムレータ３及び絞り弁４からなるサスペンションユニットは、パイロット制御弁(電磁式圧力制御弁)16により制御可能なパイロット型の給排切換弁36を介して、メインアキュムレータ６及びリザーバ（リザーバタンク）７に接続され、さらに、メインアキュムレータ６には、エンジン８によって駆動される油圧ポンプ９が接続されている。
給排切換弁36は、図１及び図２に示すように、そのポンプポート39（後述する）が給油路60を介してポンプ9に接続され、タンクポート40（後述する）が排油路61を介してリザーバ７に接続されている。なお、図１では、便宜上、ポンプポート39及びタンクポート40について、４つの給排切換弁36のうち１つのみに記載している。また、図２〜図５には、４つの給排切換弁36のうち、代表としてその１つのみを記載している。

給油路60における給排切換弁36とメインアキュムレータ６との間及びメインアキュムレータ６と油圧ポンプ９との間には、それぞれ逆流防止のための逆止弁10，11が設けられている。また、排油路61における給排切換弁36とリザーバ７との間には、パイロット逆止弁12が設けられている。パイロット逆止弁12は、パイロット圧力が付与されないシステム停止時(エンジン停止時)に閉弁して、給排切換弁36からリザーバ７への油液の流れを遮断し、システム作動時(エンジン作動時)にパイロット通路13(後述)のパイロット圧力を受けて開弁して、給排切換弁36からリザーバ７へ油液を排出できるようにする。

油圧ポンプ９の吐出側の逆止弁11の上流側は、アンロード通路22によってリザーバ７側（排油路61）に接続されており、アンロード通路22には、パイロット型のアンロード弁23が設けられている。給油路60における逆止弁10，11の間の部分（ひいてはメインアキュムレータ６）は、フェイルセーフ通路24及びパイロット通路13によってリザーバ７側（排油路61）に接続されている。フェイルセーフ通路24には、パイロット型のフェイルセーフ弁25が設けられている。パイロット通路13には、上流側にオリフィス26が設けられ、下流側に電磁式のパイロット制御弁27が設けられており、パイロット通路13におけるオリフィス26の上流側の圧力がパイロット圧力としてパイロット逆止弁12へ供給される。また、パイロット制御弁27は、パイロット配管63を通してアンロード弁23及びフェイルセーフ弁25にパイロット圧力を伝える。
なお、図１中、符号14,15は圧力センサ、17はリリーフ弁、18はフィルタ、19はオイルクーラ、21はパイロット逆止弁12の開弁時の油撃を吸収するアキュムレータを示す。圧力センサ14は、油圧シリンダ２の圧力（シリンダ圧力）Pcを検出し、圧力センサ15はシステム圧力（駆動圧源圧）Pを検出する。

給排切換弁36は、図２ないし図５に示すように、3ポート3位置のパイロット型スプール弁であり、長手状に延びる中空部70を有するバレル（切換弁本体）37を備え、かつ上述したようにパイロット制御弁16を有したものになっている。中空部70には、メインスプール41及びサブスプール74が摺動可能にかつ当接可能に収納されている。

中空部70は、小径中空部71と、この小径中空部71に段差部72をもって連接し、かつパイロット通路49を通してパイロット制御弁16に接続される大径中空部73と、から構成されている。段差部72における大径中空部73は、給油路60に連通しており、当該部分（段差部72における大径中空部73）にサブスプール74の受圧面A0が配置される。そして、メインアキュムレータ６（油圧源）の圧力が受圧面A0に作用し、バネ51に抗してサブスプール74を図２左方向に押すようにしている。
小径中空部71には、油圧シリンダ２側に接続するシリンダポート38、メインアキュムレータ６側(ポンプ9側)に接続するポンプポート39及びリザーバ７側に接続するタンクポート40が設けられている。小径中空部71には、メインスプール41が摺動可能に嵌装されており、メインスプール41の位置に応じてシリンダポート38を、ポンプポート39またはタンクポート40に連通させ、あるいは、これらから遮断するようになっている。

本実施の形態では、メインスプール41が図２及び図４に示す中央の位置（中立位置）にある〔以下、適宜、中立状態という。〕とき、シリンダポート38がポンプポート39及びタンクポート40の両方から遮断され、また、メインスプール41が図３に示す左方の位置（排油位置）にある〔以下、適宜、排油状態という。〕とき、シリンダポート38がポンプポート39から遮断されてタンクポート40に連通し、また、図５に示す右方の位置（給油位置）にある〔以下、適宜、給油状態という。〕とき、シリンダポート38がタンクポート40から遮断されてポンプポート39に連通するように、各ポート及びランドが配置されている。
メインスプール41には、その周方向に所定間隔で切欠41aが形成されており、この切欠41aは、各ポートを連通する際、最初に各ポートに対向することで、連通路面積の急激な変化を抑え、これにより、油圧シリンダ２に対する油液の急激な供給・排出による乗り心地の悪化を防止する。

大径中空部73及び小径中空部71における大径中空部73側部分にはサブスプール74が摺動可能に嵌装されている。サブスプール74は、大径中空部73に摺動可能に嵌装されるサブスプール本体74aと、サブスプール本体74aに段付部74bをもって連接されて小径中空部71に摺動可能に嵌装されるサブスプール延長部74cと、から構成されている。サブスプール延長部74cの先端部がメインスプール41に当接可能に対面している。サブスプール74にはサブスプール本体74a及びサブスプール延長部74cに略対応して、大径孔75及び小径孔76が形成されている。

メインスプール41の一端部と中空部70の一端側側壁（図２右側）との間にはドレン室44が形成され、サブスプール延長部74cとメインスプール41との間にパイロット室46が形成されている。パイロット室46は、小径孔76、大径孔75及びパイロット通路49を介してパイロット制御弁16に接続されている。
ドレン室44内には、メインスプール41をパイロット室46側（図２左方向）へ付勢する第１のバネ50が設けられている。サブスプール74の大径孔75の底部と中空部70の他端側側壁（図２左側）との間には、サブスプール74をパイロット室46側（図２右方向）へ付勢する第２のバネ51が介装されている。そして、後述するようにエンジン停止時には、メインスプール41前後の圧力は等しくて、メインスプール41はサブスプール74に当接されて第１、第２のバネ50，51の付勢力を受けて図２に示すように中立位置にされている。

また、サブスプール74に設けられた段付部74bにより受圧面A0が構成されている。受圧面A0は，上述したように段差部72における大径中空部73に配置されている。そして、サブスプール74は、受圧面A0が、第２のバネ51の付勢力（図２右方向の力）と反対方向の力（図２左方向の力）をメインアキュムレータ６（油圧源）から受けるようになっている。
サブスプール74は、パイロット制御弁16の後述するソレノイド62の非通電時にメインスプール41を前記中立位置に移動させるようにしている。例えば断線等のフェイルが発生すると、これに応じてコントローラ35は、ソレノイド62への通電を停止して（本実施の形態では、この状態が、本発明の「当該サスペンション装置の非制御時」に相当する。）、メインスプール41前後の圧力を同等にし、第１、第２のバネ50，51の付勢力などにより給排切換弁36を中立状態にする。
また、サブスプール74は、システム始動後、受圧面A0がメインアキュムレータ６（油圧源）の圧力を受けることにより、図４に示すように、第２のバネ51を押し縮めて左方向にストロークしてメインスプール41との間にスペース（パイロット室46）を形成し、メインスプール41が図４左方向にストロークし得るようにしている。

パイロット制御弁16は、図１及び図２に示すように前記ソレノイド62を備えている。パイロット制御弁16は、ソレノイド62にコントローラ35からの指示電流が通電されることにより駆動され、指示電流に対応したパイロット圧力Ppをパイロット通路49を通してパイロット室46に出力し、受圧面A0が受ける力、第１、第２のバネ50，51の付勢力との協働によりメインスプール41の位置調整を行うようにしている。

このサスペンション装置１は、コントローラ35が、圧力センサ14，15を含む各センサの検出信号等を入力して、演算を実行しメインアキュムレータ６の圧力及び各車輪の油圧シリンダ２の油液の給排（給排油量）を制御し、車体の姿勢を調整するようにしている。

エンジン８の停止時には、コントローラ35は、制御信号を出力せず、パイロット制御弁27及びパイロット制御弁16は開いている。パイロット制御弁27が開いた状態では、アンロード弁23、フェイルセーフ弁25及びパイロット逆止弁12へのパイロット圧力は生じないので、アンロード弁23は閉じ、フェイルセーフ弁25は開き、パイロット逆止弁12は閉じる。そして、４輪の油圧シリンダ２は、逆止弁10及びパイロット逆止弁12に密閉され、その内圧が同圧にされる。また、このとき、メインアキュムレータ６は、フェイルセーフ弁25を介してリザーバ７側に接続されているので、圧力は蓄圧されない。
また、エンジン８の停止時には、給排切換弁36については、油圧回路内における給排側の圧力が等しくなっている事から、第１、第２のバネ50，51の力のバランスによって、メインスプール41は、図２の中立位置に配置される。

エンジン８が始動されると、油圧ポンプ９による圧油の吐出が開始される一方、アンロード弁23を閉じた状態で、コントローラ35によるパイロット制御弁27を介したパイロット圧の制御によりフェイルセーフ弁25を閉弁させ、オンロード状態にする。このオンロード状態では、給油路60と排油路61とが連通していないので、油圧ポンプ９の吐出流量はメインアキュムレータ６及び各油圧シリンダ２に供給される。また、システム圧力Pが上昇することに伴い、その圧力をパイロット圧とするパイロットチェック弁12が開き、給排切換弁36が排油路61を介してリザーバ７に連通し排油が可能になる。

通常の制御時に排油状態にする場合、パイロット圧力Ppを下げていくことで、第１のバネ50によってメインスプール41が図2左側に押され、図３に示すようにタンクポート40とシリンダポート38を連通する。
パイロット圧力を上げると、サブスプール74の大径孔75及び小径孔76を通してパイロット圧力Ppを受け、メインスプール41は、図３右側にストロークし、図４に示すように中立位置になる。さらに、パイロット圧力Ppを上げることでメインスプール41は右側にストロークし、図５に示すように給油位置にすることができる。
コントローラ35が、何らかの異常(フェイル)を検知した場合、パイロット制御弁27への制御信号を停止して（本発明の「当該サスペンション装置の非制御時」）、パイロット圧力を０にする。このため、アンロード弁23が閉じ、フェイルセーフ弁25が開の状態になる。これにより、給油路60及び排油路61がフェイルセーフ弁25により連通するため、メインアキュムレータ６のシステム圧力Pが下がるためパイロット逆止弁12が閉じる。

また、４輪のパイロット制御弁１６への指示電流も停止され、これにより給排切換弁36内の圧力は一定になり、メインスプール41及びサブスプール74前後の圧力は等しくなる。このため、サブスプール74は第２のバネ51の力に押し戻されて４輪の給排切換弁36は、図２に示す中立状態になる。これにより、４輪の油圧シリンダ２が連通することが防止され、車両の安定性が維持される。
この構成により、受圧面A0に作用する力、パイロット圧力Pp及び第１、第２のバネ50，51の力によって給排切換弁36のメインスプール41の状態を決めることができる。このようにフェイル時における給排切換弁36の中立状態への設定（メインスプール41の中立位置への移動）は、第１、第２のバネ50，51を用いてメインスプール41を両側から押すようにして行われるので、メインスプール41の中立位置設定を確実かつ精度高く果たすことができる。
さらに、上述したようにフェイル時に給排切換弁36を中立状態にして４輪の油圧シリンダ２が連通しないようにすることで、ロール、ピッチ方向の姿勢変化を防ぎ、車両の安定性を維持することができる。

本発明の一実施の形態に係るサスペンション装置の油圧回路を示す図である。 図１の給排切換弁の中立状態（エンジン停止時または断線等のフェイル発生時）を模式的に示す断面図である。 図１の給排切換弁の排油状態を模式的に示す断面図である。 図１の給排切換弁の中立状態（エンジン始動後で正常作動時）を模式的に示す断面図である。 図１の給排切換弁の給油状態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１…サスペンション装置、２…油圧シリンダ、16…パイロット制御弁、36…給排切換弁、41…メインスプール、46…パイロット室、50，51…第１、第２のバネ、74…サブスプール。

Claims (1)

1. 車両の車体側と各車輪側との間にそれぞれ介装される油圧シリンダに、電磁式のパイロット制御弁により制御可能な給排切換弁を介して、油圧源に接続された給油路とリザーバタンクに接続された排油路とを接続し、前記給排切換弁を制御して前記各油圧シリンダに油液を給排することによって車両の姿勢制御を行うサスペンション装置において、
   前記給排切換弁は、メインスプール及びサブスプールを摺動可能にかつ当接可能に収納する中空部を有する切換弁本体と、
   メインスプール及びサブスプールの当接側と反対側の各端部側に配置されて両者を当接する方向に付勢する第１、第２のバネと、を備え、
   前記メインスプールは、前記給油路を前記油圧シリンダに接続する給油位置、前記排油路を前記油圧シリンダに接続する排油位置、並びに前記給油路及び前記排油路に対して前記油圧シリンダを遮断する中立位置に、選択的に切換えると共に、当該サスペンション装置の非制御時には、第１のバネの付勢力及びサブスプールを介した第２のバネの付勢力を受けて前記中立位置に移動することを特徴とするサスペンション装置。
   
   

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