以下、図に示した第一および第二の実施の形態に基づき、本発明を説明する。第一の実施の形態のサスペンション装置S1および第二の実施の形態のサスペンション装置S2において、共通の符号が付された部材、部品は、同一の構成を備えている。よって、説明の重複を避けるため、第一の実施の形態のサスペンション装置S1の説明中で詳細に説明し、第二の実施の形態のサスペンション装置S2の説明では詳しい説明を省略する。
<第一の実施形態>
第一の実施形態におけるサスペンション装置S1は、図1に示すように、ダンパDと、ポンプ4と、ポンプ4を駆動する電動モータ13と、ポンプ4の吸込側に接続されるリザーバRと、ポンプ4の吐出側に接続される供給路5と、リザーバRに接続される排出路6と、ダンパDの伸側室R1に接続される伸側通路7と、ダンパDの圧側室R2に接続される圧側通路8と、方向切換弁9と、供給路5と排出路6との間に設けた電磁弁Vと、第一回生通路RP1に設けられる液圧モータHmと、第二回生通路RP2に設けられる回生通路用チェック弁RCと、アンロード弁UV1とを備えて構成されている。
このサスペンション装置S1にあっては、ダンパDは、シリンダ1と、シリンダ1内に移動自在に挿入されてシリンダ1内を伸側室R1と圧側室R2とに区画するピストン2と、シリンダ1内に移動自在に挿入されてピストン2に連結されるロッド3を備えている。このロッド3が伸側室R1内のみに挿通されていて、ダンパDは、所謂、片ロッド型のダンパとされている。なお、ダンパDは、伸側室R1および圧側室R2にロッド3が挿通される、所謂、両ロッド型のダンパとされてもよい。また、リザーバRは、本例では、ダンパDとは独立して設けられているが、ダンパDにおけるシリンダ1の外周側に配置される外筒を設けてシリンダ1と外筒との間の環状隙間でリザーバRを形成してもよい。
なお、サスペンション装置S1のダンパDは、図2に示すように、シリンダ1を車両のばね上部材Boとばね下部材Wのうち一方に連結し、ロッド3をばね上部材Boとばね下部材Wのうち他方に連結して、ばね上部材Boとばね下部材Wとの間に介装される。
そして、伸側室R1および圧側室R2には液体として、たとえば、作動油等が充満され、リザーバR内にも液体と気体が充填される。伸側室R1、圧側室R2およびリザーバR内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用できる。また、本発明では、伸長行程時に圧縮される室を伸側室R1とし、収縮行程時に圧縮される室を圧側室R2としてある。
ポンプ4は、吸込側から液体を吸い込んで吐出側から液体を吐出する一方向吐出型に設定され、電動モータ13によって駆動されるようになっている。電動モータ13は、外部入力により回転駆動させられる際に発電可能な電動モータであれば直流、交流を問わず、種々の形式の電動モータを採用できる。
そして、ポンプ4の吸込側はポンプ通路14によってリザーバRに接続されており、吐出側は供給路5に接続されている。したがって、ポンプ4は、電動モータ13によって駆動されると、リザーバRから液体を吸い込んで供給路5へ液体を吐出する。なお、供給路5は、一端が前述したようにポンプ4に接続されるほか、他端が方向切換弁9に接続されている。
排出路6は、一端がリザーバRへ接続されるとともに、他端が方向切換弁9に接続されている。排出路6は、ダンパDから排出される液体、或いはポンプ4から吐出される液体のうち余剰分をリザーバRへ戻すほか、ダンパDで液体が不足する場合にリザーバRからダンパDへ液体を供給する機能も発揮する。
伸側通路7は、一端がダンパDの伸側室R1に接続されるとともに、他端が方向切換弁9に接続されている。本例では、伸側通路7の途中には、伸側室R1から方向切換弁9に向かう液体の流れに対し抵抗を与え、反対向きの液体の流れを許容する伸側減衰要素VEが設けられている。
伸側減衰要素VEは、伸側室R1から方向切換弁9に向かう液体の流れに対し抵抗を与える伸側減衰弁15と、当該伸側減衰弁15に並列されて方向切換弁9から伸側室R1へ向かう液体の流れのみを許容する伸側チェック弁16とを備えて構成されている。よって、伸側室R1から方向切換弁9へ向けて液体が流れる場合、伸側チェック弁16が閉じるため、液体は、伸側減衰弁15のみを通過して方向切換弁9側へ向かって流れる。反対に、方向切換弁9から伸側室R1へ向けて液体が流れる場合、伸側チェック弁16が開弁する。伸側チェック弁16は、伸側減衰弁15に比較して液体の流れに与える抵抗が小さいので、液体は、伸側チェック弁16を優先的に通過して伸側室R1側へ向かって流れる。伸側減衰弁15は、双方向流れを許容する絞り弁とされてもよいし、伸側室R1から方向切換弁9に向かう液体の流れのみを許容するリーフバルブやポペット弁といった減衰弁とされてもよい。
圧側通路8は、一端がダンパDの圧側室R2に接続されるとともに、他端が方向切換弁9に接続されている。本例では、圧側通路8の途中には、圧側室R2から方向切換弁9に向かう液体の流れに対し抵抗を与え、反対向きの液体の流れを許容する圧側減衰要素VCが設けられている。
圧側減衰要素VCは、圧側室R2から方向切換弁9に向かう液体の流れに対し抵抗を与える圧側減衰弁17と、当該圧側減衰弁17に並列されて方向切換弁9から圧側室R2へ向かう液体の流れのみを許容する圧側チェック弁18とを備えて構成されている。よって、圧側室R2から方向切換弁9へ向けて液体が流れる場合、圧側チェック弁18が閉じるため、液体は、圧側減衰弁17のみを通過して方向切換弁9側へ向かって流れる。反対に、方向切換弁9から圧側室R2へ向けて液体が流れる場合、圧側チェック弁18が開弁する。圧側チェック弁18は、圧側減衰弁17に比較して液体の流れに与える抵抗が小さいので、液体は、圧側チェック弁18を優先的に通過して圧側室R2側へ向かって流れる。圧側減衰弁17は、双方向流れを許容する絞り弁とされてもよいし、圧側室R2から方向切換弁9に向かう流れのみを許容するリーフバルブやポペット弁といった減衰弁とされてもよい。
方向切換弁9は、4ポート2位置の電磁切換弁とされている。具体的には、弁体9aと、弁体9aを附勢するばね9dと、前記ばね9dに対抗する推力を弁体9aに与えるソレノイド9eとを備えている。弁体9aは、ポートAとポートPとを連通するとともにポートBとポートTを連通する伸側供給ポジション9bと、ポートAとポートTとを連通するとともにポートBとポートPを連通する圧側供給ポジション9cとを備えて構成されている。そして、ソレノイド9eへ電力供給しない非通電時には、弁体9aは、ばね9dによって附勢されて伸側供給ポジション9bを採り、ソレノイド9eへ通電すると弁体9aはソレノイド9eからの推力で押されて、圧側供給ポジション9cを採るようになっている。
そして、方向切換弁9のポートPは、供給路5を介してポンプ4の吐出側へ接続され、ポートTは、排出路6を介してリザーバRへ接続され、ポートAは伸側通路7を介して伸側室R1へ接続され、ポートBは圧側通路8を介して圧側室R2へ接続されている。
したがって、方向切換弁9が伸側供給ポジション9bを採る場合、供給路5が伸側通路7を通じて伸側室R1に連通されるとともに、排出路6が圧側通路8を通じて圧側室R2に連通される。この状態でポンプ4を駆動して伸側室R1に液体を供給すると、圧側室R2から液体がリザーバRへ排出されるため、ダンパDに外力が作用しない場合、ダンパDは収縮する。他方、方向切換弁9が圧側供給ポジション9cを採る場合、供給路5が圧側通路8を通じて圧側室R2に連通されるとともに、排出路6が伸側通路7を通じて伸側室R1に連通される。この状態でポンプ4を駆動して圧側室R2に液体を供給すると、伸側室R1から液体がリザーバRへ排出されるため、ダンパDに外力が作用しない場合、ダンパDは伸長する。このように、方向切換弁9は、供給路5を伸側通路7と圧側通路8の一方に選択して連通させるとともに、排出路6を伸側通路7と圧側通路8の他方に連通する。
また、ポンプ4から供給路5へ液体が吐出されるが、本例では、サスペンション装置S1のダンパDが発生する推力の大きさを制御するために、電磁弁Vが設けられている。具体的には、電磁弁Vは、供給路5をポンプ通路14のポンプ4の吸込側へ接続する第一回生通路RP1に設けられており、本例では、後述するように、電磁弁Vの弁開度の調節によって供給路5の圧力を制御する。なお、第一回生通路RP1は、供給路5を排出路6或いはリザーバRへ接続してもよい。
電磁弁Vは、この例では、スプールを備えた電磁絞り弁とされている。具体的には、電磁弁Vは、第一回生通路RP1を開閉する弁体20aと、開ポジション20bを採る方向へ弁体20aを附勢するばね20dと、ばね20dに対抗する推力を弁体20aに付与可能なソレノイド20eとを備えている。弁体20aは、第一回生通路RP1を開放する開ポジション20bと第一回生通路RP1を遮断する閉ポジション20cを有して構成されている。ソレノイド20eは、図示しないばねとコイルで構成されており、通電時には、弁体20aを附勢するばねに対抗する推力を発生して、弁体20aを閉ポジション20c側へ駆動して電磁弁Vにおける弁開度を小さくする。よって、ソレノイド20eへの通電量を調節すると電磁弁Vの弁開度を調節でき、供給路5の前記圧力を電磁弁Vの弁開度に応じた制御圧に制御するようになっている。このように、電磁弁Vは、供給電流に応じて前記圧力を調整可能となっているが、前記した電磁弁Vの具体的構成は一例であってこれに限定されるものではなく、電磁圧力制御弁とされてもよい。
この電磁弁Vにあっては、ソレノイド20eへ供給する電流量に比例した弁開度を得られるようになっており、電流量を大きくすればするほど弁開度が小さくなり、電磁弁Vが液体の流れに与える抵抗が大きくなる。他方、電磁弁Vに電流を供給しない場合には弁開度が最大になって、電磁弁Vが液体の流れに与える抵抗は最小になる。
この電磁弁Vで上流側の供給路5の圧力を制御するには、本例では、供給路5の圧力を検知する圧力センサ31を用いる。また、本例のサスペンション装置S1では、図1に示すように、コントローラCとドライバ装置Drとを備えていて、ダンパDが発揮する推力を制御するようになっている。具体的には、圧力センサ31で供給路5の圧力を検知し、コントローラCは、別途求める供給路5の目標圧力と検知された実際の圧力の偏差からソレノイド20eへ供給する目標電流を求める。なお、コントローラCでは、ダンパDに発生させる目標推力から目標圧力を求めるようにすればよい。
また、コントローラCには、前述の圧力センサ31で検知した圧力の他、車両の振動抑制に適する制御則に必要な車両の振動状況を把握可能な車両の振動情報が入力される。なお、車両の振動情報は、たとえば、ばね上部材Boやばね下部材Wの上下方向の加速度、速度といった情報や、ダンパDの伸縮速度や伸縮加速度といった情報等とされる。サスペンション装置S1における推力の制御に用いる制御則については、車両に適するものを選択すればよく、たとえば、スカイフック制御等といった車両の振動抑制に優れる制御則を採用するとよい。コントローラCは、振動情報から前記制御則に則りダンパDの目標推力を求め、目標推力通りにダンパDに推力を発生させるべく、電磁弁Vに与える電流量、方向切換弁9のポジション9b,9cの選択および電動モータ13へ与える電流量を決定する。
ドライバ装置Drは、たとえば、電磁弁Vおよび方向切換弁9におけるソレノイド20eおよびソレノイド9eをPWM駆動する駆動回路と、電動モータ13をPWM駆動する駆動回路を備えている。そして、ドライバ装置Drは、コントローラCからの指令を受けると、コントローラCで決定した通りにソレノイド9e,20eおよび電動モータ13へ電流を供給する。なお、ドライバ装置Drにおける各駆動回路は、PWM駆動を行う駆動回路以外の駆動回路であってもよい。そして、ダンパDに発生させる目標推力がダンパDの伸長方向では、コントローラCは方向切換弁9について圧側供給ポジション9cを選択する。また、ダンパDに発生させる目標推力がダンパDの収縮方向では、コントローラCは方向切換弁9について伸側供給ポジション9bを選択する。また、ドライバ装置Drは、方向切換弁9に前記のように選択されたポジションへ切換えるべく、ソレノイド9eへ電流の供給或いは停止する。具体的には、本例では、ダンパDを収縮作動させる場合には、伸側室R1へ液体を供給し圧側室R2から液体をリザーバRへ排出させる。そのために、方向切換弁9が伸側供給ポジション9bを採るように方向切換弁9には電流を供給せず非通電とする。反対に、ダンパDを伸長作動させる場合には、圧側室R2へ液体を供給し伸側室R1から液体をリザーバRへ排出させる。そのために、方向切換弁9が圧側供給ポジション9cを採るように方向切換弁9におけるソレノイド9eへ電流を供給する。なお、この場合、コントローラCとドライバ装置Drを別体として説明しているが、コントローラCとドライバ装置Drの機能を有する一つの制御装置でサスペンション装置S1を制御するようにしてもよい。また、コントローラCに入力する情報は、コントローラCで採用する制御則に適した情報であればよく、図示はしないが、当該情報についてはセンサ等で検知してコントローラCに入力すればよい。
このようにコントローラCが求めた目標電流が入力されるとドライバ装置Drは、目標電流通りにソレノイド20eに電流を供給し、電磁弁Vにおける弁開度が制御される。そして、供給路5の圧力が目標圧力通りに制御されてダンパDの推力も狙い通りに制御される。電磁弁Vの制御にあたり、圧力センサ31で供給路5の圧力を検知するので、サスペンション装置S1が正常に機能しているかを監視できるメリットがある。本例において、電磁弁Vは、前述したように、供給電流に応じて供給路5の圧力を調整できるものであれば、電磁圧力制御弁等といった種々の弁を電磁弁Vとして利用できる。
また、第一回生通路RP1の途中には、液圧モータHmが設けられている。液圧モータHmは、出力軸がポンプ4の駆動軸に連結或いは一体化されていて、液圧モータHmとポンプ4は同軸に配置されて連結されている。よって、第一回生通路RP1を電磁弁Vからポンプ4の吸込側へ流れる液体の流れによって液圧モータHmが回転駆動されるとポンプ4を回転駆動できるとともに、ポンプ4を介して電動モータ13のシャフトを回転させ得る。逆に、液圧モータHmは、電動モータ13を駆動すればポンプ4とともに回転駆動させられる。そして、電動モータ13が液圧モータHmによって回転駆動させると電動モータ13は発電して、液体の運動エネルギを電気エネルギとして取り出すエネルギ回生を行える。なお、液圧モータHmの一回転当たりの押しのけ容積は、ポンプ4の一回転当たりの押しのけ容積より大きく設定されている。液圧モータHmでポンプ4を駆動できるよう液圧モータHmがポンプ4に連結されていればよい、つまり、液圧モータHmの出力軸の回転をポンプ4の駆動軸に伝達可能とするように両者が連結されていればよい。ただし、液圧モータHmとポンプ4を幾何学的に同軸に配置すると液圧モータHmとポンプ4とを一体化する際にコンパクトとなる。
さらに、排出路6と第一回生通路RP1の途中であって電磁弁Vと液圧モータHmとの間とを接続する第二回生通路RP2が設けられている。この第二回生通路RP2には、排出路6から第一回生通路RP1へ向かう液体の流れのみを許容する回生通路用チェック弁RCが設けられている。
そして、供給路5と排出路6とを接続する吸込通路10が第一回生通路RP1に対して並列に設けられている。この吸込通路10の途中には、排出路6から供給路5へ向かう液体の流れのみを許容する吸込チェック弁11が設けられており、吸込通路10が排出路6から供給路5へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。
また、供給路5の途中であって電磁弁Vとポンプ4との間には供給側チェック弁12が設けられている。より詳しくは、供給側チェック弁12は、供給路5の途中であって、第一回生通路RP1および吸込通路10の接続点よりもポンプ4側に設けられており、ポンプ4側から電磁弁V側へ向かう液体の流れのみを許容し、その反対の流れを阻止する。よって、ポンプ4の吐出圧より方向切換弁9側の圧力が高圧となっても、供給側チェック弁12が閉じるためにポンプ4側への液体の逆流が阻止される。
さらに、供給路5の途中であって供給側チェック弁12よりもポンプ4側には、アンロード弁UV1が設けられている。アンロード弁UV1は、供給ポジション19bとアンロードポジション19cとを有する弁体19aと、供給ポジション19bを採るよう弁体19aを附勢するばね19dと、弁体19aに第一回生通路RP1の圧力を作用させるパイロット通路19eとを備えている。
弁体19aの一端にはパイロット通路19eを通じて第一回生通路の液圧モータHmの上流の圧力による附勢力が作用し、弁体19aの他端にはばね19dによる附勢力が作用している。そして、前記圧力による弁体19aを附勢する附勢力がばね19dによる弁体19aを附勢する附勢力より小さいと、アンロード弁UV1における弁体19aは、供給ポジション19bを採る。他方、そして、前記圧力による弁体19aを附勢する附勢力がばね19dによる弁体19aを附勢する附勢力を上回ると、アンロード弁UV1における弁体19aが供給ポジション19bからアンロードポジション19cへ切換わる。なお、弁体19aをアンロードポジション19cに切換えるパイロット圧の値は、リザーバRの圧力よりも若干高い圧力に設定されている。
アンロード弁UV1における弁体19aが供給ポジション19bを採る場合、ポンプ4と方向切換弁9とが連通されて、ダンパDへ液体を供給可能な状態となる。他方、アンロード弁UV1における弁体19aがアンロードポジション19cを採る場合、ポンプ4の吐出側が第一回生通路RP1の液圧モータHmの下流に通じるアンロード通路21と第一回生通路RP1を介してポンプ4の吸込側へ連通される。アンロード弁UV1における弁体19aがアンロードポジション19cを採る場合、ポンプ4が吐出する液体がポンプ4の吸込口に戻されてポンプ4がアンロード状態となる。なお、アンロード通路21は、第一回生通路RP1を介さずに、排出路6、リザーバR或いはポンプ通路14のポンプ4の吸込側へ接続されてもよい。
サスペンション装置S1は、以上のように構成されており、続いて、その作動について説明する。まず、電動モータ13、ポンプ4、方向切換弁9および電磁弁Vを正常に動作できる通常時における作動を説明する。
基本的には、ポンプ4を電動モータ13によって駆動し、方向切換弁9によって伸側室R1と圧側室R2の一方を供給路5に接続してポンプ4に通じさせて液体を供給しつつ、排出路6を通じて他方の室をリザーバRに連通させると、ダンパDが伸長或いは収縮する。この場合には、ダンパDを積極的に伸長或いは収縮せしめて、ダンパDをアクチュエータとして機能させられる。ダンパDに発生させる推力がダンパDの伸長方向である場合には、方向切換弁9を圧側供給ポジション9cとして、圧側室R2を供給路5へ接続し伸側室R1をリザーバRへ接続する。反対に、ダンパDに発生させる推力がダンパDの収縮方向である場合には、方向切換弁9を伸側供給ポジション9bとして、伸側室R1を供給路5へ接続し圧側室R2をリザーバRへ接続する。そして、電磁弁Vによって供給路5の圧力を調節すると、ダンパD内の伸側室R1と圧側室R2のうち供給路5に接続されている方の圧力が制御され、ダンパDが発揮する伸長方向或いは収縮方向の推力の大きさを制御できる。
コントローラCは、振動情報から前記制御則に則りダンパDの目標推力を求め、目標推力通りにダンパDに推力を発生させるべく、方向切換弁9のポジション9b,9cの選択をし、電磁弁Vに与える電流量を決定する。
具体的には、ダンパDの収縮方向の力を正とし、ダンパDにシリンダ1へロッド3を侵入させる収縮方向の推力を発揮させる場合、目標推力をF、ピストン2の断面積をAP、ロッド3の断面積をARとすると、目標圧力PTは、PT=F/(AP−AR)で計算できる。他方、ダンパDにシリンダ1からロッド3を退出させる伸長方向の推力を発揮させる場合、目標圧力PTは、PT=−F/APで計算できる。コントローラCは、電動モータ13へドライバ装置Drを介して電流供給してポンプ4を制御し、ポンプ4の吐出圧力が変化してもポンプ4を所定の回転数に保つように制御する。そして、コントローラCは、目標推力から求めた目標圧力PTと実際の圧力との偏差がゼロとなるように電磁弁Vへの通電量を調節し、結果、供給路5の圧力が目標圧力PTに制御される。
目標推力Fがシリンダ1に対してピストン2を押し下げる方向の力の場合には、コントローラCは、方向切換弁9には通電せず、供給路5を伸側室R1に連通して、排出路6を圧側室R2に連通する。そして、コントローラCが前述のように、ポンプ4を制御しつつ、実際の圧力PHが目標圧力PTとなるように電磁弁Vの電流量を調節する。これにより、ダンパDは、目標推力F通りにシリンダ1に対してピストン2を押し下げる方向の推力を発揮する。
反対に、目標推力Fがシリンダ1に対してピストン2を押し上げる方向の力の場合には、コントローラCは、方向切換弁9に通電して、供給路5を圧側室R2に連通し、排出路6を伸側室R1に連通する。そして、コントローラCが前述のように、ポンプ4を制御しつつ、実際の圧力PHが目標圧力PTとなるように電磁弁Vの電流量を調節する。これにより、ダンパDは、目標推力F通りにシリンダ1に対してピストン2を押し上げる方向の推力を発揮する。
ダンパDがポンプ4からの液体の供給を受けて積極的に伸縮しても外力を受けて伸縮していない場合、ポンプ4から吐出される液体は、電磁弁V、第一回生通路RP1、液圧モータHmを通じてポンプ通路14へ戻される。ポンプ4と液圧モータHmは、電動モータ13によって回転駆動されているが、液圧モータHmの押しのけ容積がポンプ4の押しのけ容積より大きい。よって、この場合、ポンプ4が吐出する液体だけでは、液圧モータHmの内部が液体で満たされず、不足する分量の液体が第二回生通路RP2を介してリザーバRから液圧モータHmへ供給される。その際、第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流側の圧力は、排出路6の圧力よりも若干低くなり、アンロード弁UV1における弁体19aがばね19dの附勢力で供給ポジション19bをとり、ポンプ4が供給路5へ液体を供給できる状態となる。この場合、液圧モータHmは電動モータ13によって駆動されてポンプとして機能するが、吐出側がリザーバRに連通されるポンプ通路14に接続されているので液圧モータHmが電動モータ13に負荷を与えない。
以上、ダンパDが外力で伸縮しない場合の作動について説明したが、車両走行中には、ダンパDが路面の凹凸により外乱を受けて伸縮するので、以下に、ダンパDが外乱を受けて伸縮する点を踏まえた作動について説明する。
最初に、ポンプ4を駆動して供給路5へ液体を吐出している状態についての作動を説明する。ダンパDが外乱を受けて伸縮する場合、ダンパDが推力を発生する方向とダンパDの伸縮方向で場合分けすると、四つのケースが考えられる。
まず、ピストン2を下方に押し下げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって伸長作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を下方に押し下げる方向であり、伸側室R1へ液体を供給する必要がある。そのため、コントローラCは、伸側供給ポジション9bを採るように方向切換弁9を切換えて、伸側室R1を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて圧側室R2をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが伸長作動しているときには、伸側室R1の容積が減少するため、減少分の液体は、伸側減衰弁15を通じて伸側室R1から排出され、供給路5でポンプ4から吐出された液体と合流し、電磁弁V、第一回生通路RP1および液圧モータHmを通過してリザーバRへ流れる。容積が増加する圧側室R2へは、リザーバRから排出路6、方向切換弁9および圧側チェック弁18を経て供給される。なお、供給側チェック弁12が設けられているので、動的に供給路5の圧力がポンプ4の吐出圧よりも高くなってもポンプ4側に液体が逆流しない。
ダンパDの伸長速度が遅いと、ポンプ4と液圧モータHmの押しのけ容積差に起因して液圧モータHm側で不足する液体量を伸側室R1から排出される液体量のみで補充できず、液圧モータHmの内部を液体で満たせない状態となる。このような状態では、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して液体が液圧モータHmへ供給される。この時、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態にあり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方、ダンパDの伸長速度が速くなると、伸側室R1から排出される液体量のみで液圧モータHm側で不足する前記液体量を補充でき、液圧モータHmの内部を液体で満たせる状態となる。この状態では、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力が上昇して、この圧力がパイロット通路19eを通じて弁体19aに作用し、弁体19aがアンロードポジション19cに切換わる。すると、ポンプ4から吐出された液体は、アンロード通路21および第一回生通路RP1の液圧モータHmの下流を介してポンプ通路14へ還流される。この状態では、ポンプ4は、無負荷運転状態となり、液圧モータHmが液体の流れによって回転駆動させられる。そして、コントローラCは電動モータ13を一定の回転数で回転させようとするので、前述の状態では、コントローラCから電動モータ13への通電量は大きく減少するか或いは無通電となる。したがって、電動モータ13は、液圧モータHmで強制的に回転させられて発電して発電機として機能し、サスペンション装置S1は、ダンパDの振動を電気エネルギとして回生する。この間も電磁弁Vは、コントローラCによって圧力センサ31で検知する圧力PHが目標圧力PTに保たれるように制御されて圧力制御機能を発揮する。よって、電動モータ13がポンプ4を駆動していなくとも、ダンパDが外力で伸長する力を利用して推力の制御を行える状態となっている。
前記状況では、伸側減衰弁15で発生する圧力損失分だけ伸側室R1の圧力が供給路5の圧力よりも上昇し、ダンパDの発生力もその分だけ増加する。ここで、ダンパDの推力の関係は、ピストン2の伸側室R1に面する面積(ピストン2の面積からロッド3の断面積を引いた面積)を受圧面積として、ピストン2の受圧面積と伸側室R1の圧力との積となる。よって、縦軸にダンパDの推力の方向を採り、横軸にダンパDの伸縮速度を採った図3に示したグラフでは、前記状況にあって電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図3中の線(1)で示す特性となる。
続いて、ピストン2を下方に押し下げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって収縮作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を下方に押し下げる方向であるので、伸側室R1へ液体を供給する必要がある。この場合も伸側供給ポジション9bを採るように方向切換弁9を切換えて、伸側室R1を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて圧側室R2をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが収縮作動しているときには、伸側室R1の容積が増大する。ポンプ4の吐出流量が単位時間当たりの伸側室R1の容積増大量以上である場合、伸側室R1で必要となる流量よりポンプ4の吐出流量が多い。このような状況では、ポンプ4から吐出された液体は、伸側チェック弁16を通じて伸側室R1へ流入するとともに、ポンプ4の吐出流量のうち伸側室R1で吸収されずに余った液体が電磁弁V、第一回生通路RP1を通じてリザーバRへ流れる。よって、伸側室R1の圧力は、供給路5の圧力と等圧に制御される。液圧モータHmの押しのけ容積がポンプ4の押しのけ容積よりも大きいので、ポンプ4からの余剰流量のみでは液圧モータHmの内部を液体で満たせない。よって、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して液体が液圧モータHmへ供給され、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態となり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方の容積が減少する圧側室R2からは、容積減少分の液体が圧側減衰弁17および排出路6を介してリザーバRへ排出される。よって、圧側室R2の圧力は、圧側室R2から排出される液体が圧側減衰弁17を通過する際に生じる圧力損失分だけ排出路6の圧力よりも高くなる。したがって、この場合、電磁弁Vが目標圧力PT通りに実際の圧力を制御しても、圧側減衰弁17の圧力損失分だけ、伸側室R1と圧側室R2の圧力差が小さくなり、ダンパDの発生推力もその分減少する。以上から、収縮方向の推力をダンパDに発揮させる際、ダンパDが外力で収縮作動し、ポンプ4の吐出流量が単位時間当たりの伸側室R1の容積増大量以上であると、電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図3中の線(2)で示す特性となる。
これに対して、ダンパDの収縮速度が速くなり、ポンプ4の吐出流量が単位時間当たりの伸側室R1の容積増大量を下回ると、ポンプ4からの液体供給が伸側室R1の単位時間当たりの容積増大量に追いつかなくなる。このように、ポンプ4から吐出される液体が全て伸側室R1で吸収されると、電磁弁Vには液体が流れなくなり、伸側室R1で不足する量の液体は、吸込チェック弁11が開いて、容積が減少する圧側室R2から排出路6および吸込通路10を介して供給される。この場合、ポンプ4の吐出液体の全量が伸側室R1へ流入するので、液圧モータHmで不足する液体は、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して供給される。よって、アンロード弁UV1は、供給ポジション19bを維持する。この場合、電磁弁Vで圧力の制御ができず、ダンパDの推力は、図3中の線(3)で示す特性となる。したがって、電磁弁Vの制御圧を最大にする場合、ポンプ4の吐出流量が伸側室R1の単位時間当たりの容積増大量以上では図3中の線(2)の特性となり、ポンプ4の吐出流量が伸側室R1の単位時間当たりの容積増大量未満となると図3中の線(3)の特性へ変化する。
そして、このようにピストン2を下方に押し下げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって収縮作動しているケースでは、収縮速度の大小にかかわらず、アンロード弁UV1は、供給ポジション19bを採り続ける。この際の液圧モータHmは、無負荷状態で運転されるポンプとして機能しており、電動モータ13にはほとんど負荷として作用しない状態となっている。
次に、ピストン2を上方に押し上げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって収縮作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を上方に押し上げる方向であり、圧側室R2へ液体を供給する必要がある。よって、この場合、コントローラCは、圧側供給ポジション9cを採るように方向切換弁9を切換えて、圧側室R2を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて伸側室R1をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが収縮作動する際に容積が増大する伸側室R1には、排出路6、方向切換弁9および伸側チェック弁16を介してリザーバRから容積拡大分に見合う液体が供給される。他方、圧側室R2では容積が減少するため、容積減少分の液体が、圧側減衰弁17を通じて圧側室R2から排出され、供給路5でポンプ4から吐出された液体と合流し、電磁弁V、第一回生通路RP1および液圧モータHmを通過してリザーバRへ流れる。なお、供給側チェック弁12が設けられているので、動的に供給路5の圧力がポンプ4の吐出圧よりも高くなってもポンプ4側に液体が逆流しない。
ダンパDの収縮速度が遅いと、ポンプ4と液圧モータHmの押しのけ容積差に起因して液圧モータHm側で不足する液体量を圧側室R2から排出される液体量のみで補充できず、液圧モータHmの内部を液体で満たせない状態となる。このような状態では、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して液体が液圧モータHmへ供給される。この時、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態にあり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方、ダンパDの収縮速度が速くなると、圧側室R2から排出される液体量のみで液圧モータHm側で不足する前記液体量を補充でき、液圧モータHmの内部を液体で満たせる状態となる。この状態では、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力が上昇して、この圧力がパイロット通路19eを通じて弁体19aに作用し、弁体19aがアンロードポジション19cに切換わる。すると、ポンプ4から吐出された液体は、アンロード通路21および第一回生通路RP1の液圧モータHmの下流を介してポンプ通路14へ還流される。この状態では、ポンプ4は、無負荷運転状態となり、液圧モータHmが液体の流れによって回転駆動させられる。そして、コントローラCは電動モータ13を一定の回転数で回転させようとするので、前述の状態では、コントローラCから電動モータ13への通電量は大きく減少するか或いは無通電となる。したがって、電動モータ13は、液圧モータHmで強制的に回転させられて発電して発電機として機能し、サスペンション装置S1は、ダンパDの振動を電気エネルギとして回生する。この間も電磁弁Vは、コントローラCによって圧力センサ31で検知する圧力PHが目標圧力PTに保たれるように制御されて圧力制御機能を発揮する。よって、電動モータ13がポンプ4を駆動していなくとも、ダンパDが外力で収縮する力を利用して推力の制御を行える状態となっている。
前記状況では、圧側減衰弁17で発生する圧力損失分だけ圧側室R2の圧力が供給路5の圧力よりも上昇し、ダンパDの発生力もその分だけ増加する。よって、縦軸にダンパDの推力の方向を採り、横軸にダンパDの伸縮速度を採った図3に示したグラフでは、前記状況にあって電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図3中の線(4)で示す特性となる。
さらに、ピストン2を上方に押し上げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって伸長作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を上方に押し上げる方向であるので、圧側室R2へ液体を供給する必要がある。よって、この場合、コントローラCは、圧側供給ポジション9cを採るように方向切換弁9を切換えて、圧側室R2を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて伸側室R1をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが伸長作動しているときには、圧側室R2の容積が増大するが、ポンプ4の吐出流量がこの圧側室R2の単位時間当たりの容積増大量以上である場合、圧側室R2で必要となる流量よりポンプ4の吐出流量が多い。そのため、ポンプ4から吐出された液体は、圧側チェック弁18を通じて圧側室R2へ流入するとともに、ポンプ4の吐出流量のうち圧側室R2で吸収されずに余った液体が電磁弁V、第一回生通路RP1を通じてリザーバRへ流れる。
よって、圧側室R2の圧力は、供給路5の圧力と等圧に制御される。液圧モータHmの押しのけ容積がポンプ4の押しのけ容積よりも大きいので、ポンプ4からの余剰流量のみでは液圧モータHmの内部を液体で満たせない。よって、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して液体が液圧モータHmへ供給され、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態となり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方の容積が減少する伸側室R1からは、容積減少分の液体が伸側減衰弁15および排出路6を介してリザーバRへ排出される。よって、伸側室R1の圧力は、伸側室R1から排出される液体が伸側減衰弁15を通過する際に生じる圧力損失分だけ排出路6の圧力よりも高くなる。したがって、この場合、電磁弁Vが目標圧力PT通りに実際の圧力を制御しても、伸側減衰弁15の圧力損失分だけ、圧側室R2と伸側室R1の圧力差が小さくなり、ダンパDの発生推力もその分減少する。以上から、伸長方向の推力をダンパDに発揮させる際、ダンパDが外力で伸長作動し、ポンプ4の吐出流量が単位時間当たりの圧側室R2の容積増大量以上であると、電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図3中の線(5)で示す特性となる。
これに対して、ダンパDの伸長速度が速くなり、ポンプ4の吐出流量が単位時間当たりの圧側室R2の容積増大量を下回ると、ポンプ4からの液体供給が圧側室R2の単位時間当たりの容積増大量に追いつかなくなる。このように、ポンプ4から吐出される液体が全て圧側室R2で吸収されると、電磁弁Vには液体が流れなくなり、圧側室R2で不足する量の液体は、吸込チェック弁11が開いて、容積が減少する伸側室R1とリザーバRから排出路6および吸込通路10を介して供給される。
この場合、ポンプ4の吐出液体の全量が圧側室R2へ流入するので、液圧モータHmで不足する液体は、回生通路用チェック弁RCが開弁してリザーバRから第二回生通路RP2を介して供給される。よって、アンロード弁UV1は、供給ポジション19bを維持する。この場合、電磁弁Vで圧力の制御ができず、ダンパDの推力は、図3中の線(6)で示す特性となる。したがって、電磁弁Vの制御圧を最大にする場合、ポンプ4の吐出流量が圧側室R2の単位時間当たりの容積増大量以上では図3中の線(5)の特性となり、ポンプ4の吐出流量が圧側室R2の単位時間当たりの容積増大量未満となると図3中の線(6)の特性へ変化する。
そして、このようにピストン2を上方に押し上げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって伸長作動しているケースでは、伸長速度の大小にかかわらず、アンロード弁UV1は、供給ポジション19bを採り続ける。この際の液圧モータHmは、無負荷状態で運転されるポンプとして機能しており、電動モータ13にはほとんど負荷として作用しない状態となっている。
以上から、電磁弁Vの弁開度の調節により、図3中、線(1)から線(3)をつなげたラインから線(4)から線(6)までのつなげたラインまでの間の範囲でダンパDの推力を可変にできる。また、ポンプ4の駆動によって、ポンプ4の吐出流量を伸側室R1と圧側室R2のうち拡大する側の室へ供給する場合には、ポンプ4の吐出流量が拡大する室の容積増大量以上である場合には、ダンパDの伸縮方向と同方向に推力を発揮させ得る。
また、前述した各ケースにおいて、伸側減衰弁15および圧側減衰弁17によって伸縮速度に依存してダンパDが発生する推力が変化する特性は、ショックアブソーバとしての機能として作用する。よって、本サスペンション装置S1は、ばね上部材Boとばね下部材Wとの間にアクチュエータとパッシブなショックアブソーバを並列に介装したものと等価と看做せる。そして、本サスペンション装置S1によれば、このパッシブなショックアブソーバとしての機能を発揮して、ばね下部材Wの振動を抑制できる。
なお、ダンパDは、収縮側では図3中線(2)から線(3)へ推力が変化する特性を示し、伸長側では図3中線(5)から線(6)へ推力が変化する特性を示すが、特性の変化はごく瞬間的に生じるものであり、乗り心地に与える影響は軽微である。
引き続き、ポンプ4を駆動しない停止状態にした場合のサスペンション装置S1の作動を説明する。この場合についても、ダンパDが外乱を受けて伸縮する方向とダンパDが推力を発生する方向とで場合分けすると、四つのケースが考えられる。
まず、ピストン2を下方に押し下げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって伸長作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を下方に押し下げる方向である。そこで、コントローラCは、伸側供給ポジション9bを採るように方向切換弁9を切換え、伸側室R1を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて圧側室R2をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが伸長作動する際に容積が増大する圧側室R2には、排出路6、方向切換弁9および圧側チェック弁18を介してリザーバRから容積拡大分に見合う液体が供給される。他方、ダンパDが伸長作動する際に容積が減少する伸側室R1から容積減少分の液体が伸側減衰弁15を通じて排出され、この液体は、供給路5、電磁弁V、第一回生通路RP1を介して液圧モータHmへ流れる。
このとき、伸側室R1から排出される液体量のみで液圧モータHmが回転し始め、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力が上昇する。すると、この圧力がパイロット通路19eを通じて弁体19aに作用し、弁体19aがアンロードポジション19cに切換わり、ポンプ4から吐出された液体は、アンロード通路21および第一回生通路RP1の液圧モータHmの下流を介してポンプ通路14へ還流される。この状態では、ポンプ4は、無負荷運転状態となり、液圧モータHmが液体の流れによって回転駆動させられる。そして、電動モータ13は、液圧モータHmで強制的に回転させられて発電して発電機として機能し、サスペンション装置S1は、ダンパDの振動を電気エネルギとして回生する。この間も電磁弁Vは、コントローラCによって圧力センサ31で検知する圧力PHが目標圧力PTに保たれるように制御されて圧力制御機能を発揮する。よって、電動モータ13がポンプ4を駆動していなくとも、ダンパDが外力で伸長する力を利用して推力の制御を行える状態となっている。
前記状況では、伸側減衰弁15で発生する圧力損失分だけ伸側室R1の圧力が供給路5の圧力よりも上昇し、ダンパDの発生力もその分だけ増加する。よって、縦軸にダンパDの推力の方向を採り、横軸にダンパDの伸縮速度を採った図4に示したグラフでは、前記状況にあって電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図4中の線(7)で示す特性となる。
続いて、ピストン2を下方に押し下げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって収縮作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を下方に押し下げる方向であるので、伸側室R1へ液体を供給する必要がある。この場合も伸側供給ポジション9bを採るように方向切換弁9を切換えて、伸側室R1を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて圧側室R2をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが収縮作動しているときには、伸側室R1の容積が増大する。伸側室R1の容積は増大するが、ポンプ4が停止していて液体が吐出されないので、供給路5の圧力は排出路6の圧力よりも若干低下し、伸側室R1には、吸込チェック弁11および伸側チェック弁16を通じてリザーバRから液体が供給される。よって、供給路5の圧力と排出路6の圧力はほぼ同じになって、電磁弁Vでは供給路5の圧力を目標圧力PTに制御できなくなる。この場合、液圧モータHmには液体が流れず、ポンプ4および電動モータ13も回転しないので、電動モータ13は停止状態で発電も行われない。また、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態となり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方の容積が減少する圧側室R2からは、容積減少分の液体が圧側減衰弁17および排出路6を介してリザーバRへ排出される。よって、圧側室R2の圧力は、圧側室R2から排出される液体が圧側減衰弁17を通過する際に生じる圧力損失分だけ排出路6の圧力よりも高くなる。以上から、収縮方向の推力をダンパDに発揮させる際、ダンパDが外力で収縮作動しており、ポンプ4が停止していると、ダンパDの推力は、図4中の線(8)で示す特性となる。
このように、推力の発生方向がピストン2を押し下げる方向で、ダンパDが収縮している場合には、液圧モータHmは回転せず、アンロード弁UV1が供給ポジション19bを保ち、ポンプ4も電動モータ13も停止した状態に維持されて発電が行われない。
次に、ピストン2を上方に押し上げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって収縮作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を上方に押し上げる方向であり、圧側室R2へ液体を供給する必要がある。よって、この場合、コントローラCは、圧側供給ポジション9cを採るように方向切換弁9を切換えて、圧側室R2を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて伸側室R1をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが収縮作動する際に容積が増大する伸側室R1には、排出路6、方向切換弁9および伸側チェック弁16を介してリザーバRから容積拡大分に見合う液体が供給される。他方、圧側室R2では容積が減少するため、容積減少分の液体が、圧側減衰弁17を通じて圧側室R2から排出され、電磁弁V、第一回生通路RP1および液圧モータHmを通過してリザーバRへ流れる。
このとき、圧側室R2から排出される液体量で液圧モータHmは、回転し始める。この状態では、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力が上昇して、この圧力がパイロット通路19eを通じて弁体19aに作用し、弁体19aがアンロードポジション19cに切換わる。すると、ポンプ4から吐出された液体は、アンロード通路21および第一回生通路RP1の液圧モータHmの下流を介してポンプ通路14へ還流される。この状態では、ポンプ4は、無負荷運転状態となり、液圧モータHmが液体の流れによって回転駆動させられる。したがって、電動モータ13は、液圧モータHmで強制的に回転させられて発電して発電機として機能し、サスペンション装置S1は、ダンパDの振動を電気エネルギとして回生する。この間も電磁弁Vは、コントローラCによって圧力センサ31で検知する圧力PHが目標圧力PTに保たれるように制御されて圧力制御機能を発揮する。よって、電動モータ13がポンプ4を駆動していなくとも、ダンパDが外力で収縮する力を利用して推力の制御を行える状態となっている。
前記状況では、圧側減衰弁17で発生する圧力損失分だけ圧側室R2の圧力が供給路5の圧力よりも上昇し、ダンパDの発生力もその分だけ増加する。よって、縦軸にダンパDの推力の方向を採り、横軸にダンパDの伸縮速度を採った図4に示したグラフでは、前記状況にあって電磁弁Vの制御圧を最大としたときのダンパDの推力は、図4中の線(9)で示す特性となる。
さらに、ピストン2を上方に押し上げる推力をダンパDに発揮させる場合であって、ダンパDが外力によって伸長作動しているケースについて説明する。ダンパDに発生させる推力の方向は、ピストン2を上方に押し上げる方向であるので、圧側室R2へ液体を供給する必要がある。よって、この場合、コントローラCは、圧側供給ポジション9cを採るように方向切換弁9を切換えて、圧側室R2を供給路5へ接続するとともに、排出路6を通じて伸側室R1をリザーバRへ連通させる。
ダンパDが伸長作動しているときには、圧側室R2の容積が増大するが、ポンプ4が液体を吐出していないので、供給路5の圧力は排出路6の圧力よりも若干低下し、液体がリザーバRから排出路6、吸込チェック弁11および圧側チェック弁18を通じて圧側室R2へ供給される。よって、供給路5の圧力と排出路6の圧力はほぼ同じになって、電磁弁Vでは供給路5の圧力を目標圧力PTに制御できなくなる。この場合、液圧モータHmには液体が流れず、ポンプ4および電動モータ13も回転しないので、電動モータ13は停止状態で発電も行われない。また、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流の圧力は低い状態となり、アンロード弁UV1は供給ポジション19bを採る。
他方の容積が減少する伸側室R1からは、容積減少分の液体が伸側減衰弁15および排出路6を介してリザーバRへ排出される。よって、伸側室R1の圧力は、伸側室R1から排出される液体が伸側減衰弁15を通過する際に生じる圧力損失分だけ排出路6の圧力よりも高くなる。以上から、伸長方向の推力をダンパDに発揮させる際、ダンパDが外力で伸長作動しており、ポンプ4が停止していると、ダンパDの推力は、図4中の線(10)で示す特性となる。
このように、推力の発生方向がピストン2を押し上げる方向で、ダンパDが伸長している場合には、液圧モータHmは回転せず、アンロード弁UV1が供給ポジション19bを保ち、ポンプ4も電動モータ13も停止した状態に維持されて発電が行われない。
通常、セミアクティブサスペンションにあっては、減衰力可変ダンパを用いてカルノップ則に従ってスカイフック制御を実行する。よって、伸側減衰力(ピストンを押し下げる方向の力)が必要である場合、伸長作動時には減衰力可変ダンパの減衰力が目標推力を得られる減衰力に制御され、収縮作動時には、伸側減衰力が得られないから圧側へ最も低い減衰力を発揮するように制御される。また、圧側減衰力(ピストンを押し上げる方向の力)が必要な場合、収縮作動時には減衰力可変ダンパの減衰力が目標推力を得られる減衰力に制御され、伸長作動時には、圧側減衰力が得られないから伸側へ最も低い減衰力を発揮するように制御される。これに対して、本発明のサスペンション装置S1では、ポンプ4の停止時にダンパDに収縮方向の推力を発揮させようとする場合、ダンパDは、伸長時に伸側出力可能範囲内で調節される推力を発揮し、収縮時には伸長方向の最も低い推力を発揮する。反対に、ポンプ4の停止時にダンパDに伸長方向の推力を発揮させようとする場合、ダンパDは、収縮時に伸側出力可能範囲内で調節される推力を発揮し、伸長時には収縮方向の最も低い推力を発揮する。したがって、本発明のサスペンション装置S1では、ポンプ4が停止中である場合、自動的に、セミアクティブサスペンションと同じ機能を発揮する。サスペンション装置S1が自動的にセミアクティブサスペンションとして機能するのは、供給側チェック弁12を設けて動的に供給路5の圧力がポンプ4の吐出圧よりも高くなってもポンプ4側に液体が逆流しないようにしたためである。
最後に、サスペンション装置S1の電動モータ13、方向切換弁9および電磁弁Vへの通電が何らかの異常により通電不能な失陥時および全ての通電を停止した状態におけるサスペンション装置Sの作動について説明する。こうした失陥には、たとえば、電動モータ13、方向切換弁9および電磁弁Vへの通電ができない場合のほか、コントローラCやドライバ装置Drに異常が見られた場合に電動モータ13、方向切換弁9および電磁弁Vへの通電を停止する場合も含まれる。
失陥時には、電動モータ13、方向切換弁9および電磁弁Vへの通電が停止されるか、或いは通電不能な状態であり、ポンプ4は停止し、電磁弁Vは開口面積が最大となり、方向切換弁9は、ばね9dに附勢されて伸側供給ポジション9bを採った状態となる。
この状態で、ダンパDが外力によって伸長作動する場合、伸側室R1の容積が減少するため、減少分の液体は、伸側減衰弁15を通じて伸側室R1から排出され、供給路5、電磁弁V、液圧モータHmおよび第一回生通路RP1を通過してリザーバRへ流れる。その際、液圧モータHmは、液体の流れによって回転駆動され、ポンプ4および電動モータ13を回転駆動するので、電動モータ13が発電して電気エネルギを生み出す。電動モータ13が液体の流れによる液圧モータHmの回転を抑制する抵抗となるので、第一回生通路RP1の液圧モータHmよりも上流側の圧力が上昇し、アンロード弁UV1はアンロードポジション19cに切換わり、ポンプ4は無負荷運転状態となる。したがって、液体の流れによる液圧モータHmの駆動力は、ポンプ4が抵抗とならず、電動モータ13の回転駆動に効率的に使われる。
他方、容積が増大する圧側室R2には、排出路6、方向切換弁9および圧側チェック弁18を介してリザーバRから容積拡大分に見合う液体が供給される。
第一回生通路RP1の圧力は、前述の通り、電動モータ13が負荷となっているために、流量に比例して上昇するので、供給路5の圧力もこれに見合って上昇する。また、伸側室R1の圧力は、伸側減衰弁15を液体が通過する圧力損失分だけ供給路5の圧力よりも高くなり、他方の圧側室R2の圧力はリザーバRと等しくなる。したがって、ダンパDの推力は、図5に示したグラフでは、図5中の線(11)で示す特性となる。
反対に、ダンパDが外力によって収縮作動する場合、圧側室R2の容積が減少するため、減少分の液体は、圧側減衰弁17を通じて圧側室R2から排出され、リザーバRへ流れる。他方、容積が増大する伸側室R1には、排出路6を介してリザーバRから吸込通路10、吸込チェック弁11を通じて容積拡大分に見合う液体が供給される。
よって、圧側室R2の圧力は、圧側室R2から排出される液体が圧側減衰弁17を通過する際に生じる圧力損失分だけリザーバRの圧力よりも高くなる。したがって、ダンパDの推力は、圧側減衰弁17による圧力損失に見合う圧力にピストン2の圧側室R2の受圧面積を乗じた力となり、図5に示したグラフでは、図5中の線(12)で示す特性となる。この場合、液圧モータHmには、液体が流れ込まないため、回転駆動されず、ポンプ4も電動モータ13も停止した状態となり発電されない。
このようにサスペンション装置Sが失陥した状態では、ダンパDはパッシブなダンパとして機能して、ばね上部材Boおよびばね下部材Wの振動を抑制するので、失陥時にはフェールセーフ動作が確実に行われる。
本発明のサスペンション装置S1では、電磁弁Vを通過する液体の流れを利用して液圧モータHmを駆動して発電できる。この発電によって得られる電力は、図示はしないが、蓄電池に蓄えておき、必要に応じて、コントローラC、ドライバ装置Dr、電動モータ13、電磁弁V、方向切換弁9或いは図外の外部機器へ供給してもよい。よって、本発明のサスペンション装置S1によれば、サスペンションの振動エネルギを回生して電気エネルギとして取り出せ、発電によって得られた電力を電動モータ13等のサスペンション装置S1における電力を消費部材へ供給できる。また、本例のサスペンション装置S1は、電動モータ13でポンプ4を駆動してアクティブサスペンションとして機能する状態、ポンプ4の駆動を停止させてセミアクティブサスペンションとして機能する状態、全ての通電を停止するか或いはフェール時のパッシブダンパとして機能する状態の全ての状態において、発電が可能である。
以上より、本発明のサスペンション装置S1は、ダンパDと、ポンプ4と、ポンプ4を駆動する電動モータ13と、リザーバRと、ポンプ4の吐出側に接続される供給路5と、リザーバRに接続される排出路6と、ダンパDの伸側室R1に接続される伸側通路7と、ダンパDの圧側室R2に接続される圧側通路8と、方向切換弁9と、供給路5の圧力を制御する電磁弁Vと、電磁弁Vの下流をポンプ4の吸込側へ接続する第一回生通路RP1と、第一回生通路RP1に設けられてポンプ4を駆動可能な液圧モータHmと、排出路6と第一回生通路RP1とを接続する第二回生通路RP2と、第二回生通路RP2に設けられた回生通路用チェック弁RCと、ポンプ4をアンロードするアンロード弁UV1とを備え、液圧モータHmの押しのけ容積をポンプ4の押しのけ容積より大きくして構成されている。このように構成すれば、電磁弁Vを通過する液体の流れを利用して液圧モータHmを駆動して電動モータ13を回転駆動して発電でき、振動エネルギから電気エネルギを得る回生が可能となる。
また、本例のサスペンション装置S1では、アンロード弁UV1が、ポンプ4の吐出側を供給路5へ接続する供給ポジション19bと、ポンプ4の吐出側をポンプ4の吸込側へ接続するアンロードポジション19cとを有する弁体19aと、弁体19aが供給ポジション19bを採るように弁体19aを附勢するばね19dと、弁体19aがアンロードポジション19cを採るように弁体19aに第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流の圧力を作用させるパイロット通路19eとを備えて構成されている。このようにサスペンション装置S1を構成すると、ポンプ4から液体を供給路5へ供給せずとも液圧モータHmを回転駆動できる状況となると、ダンパDの推力も目標推力通りに制御しつつも、アンロード弁UV1が自動的にポンプ4をアンロードして無負荷運転状態にできる。これにより、このサスペンション装置S1では、ポンプ4から液体を供給路5へ供給せずとも液圧モータHmを回転駆動できる状況となると、ダンパDの推力も目標推力通りに制御しつつも、電動モータ13の通電量を大きく減少させて、電動モータ13に効率的に発電させ得る。
また、本例のサスペンション装置S1にあっては、伸側通路7に設けられ伸側室R1から方向切換弁9に向かう流れに対し抵抗を与え、反対向きの流れに対してはこれを許容する伸側減衰要素VEと、圧側通路8に設けられ圧側室R2から方向切換弁9に向かう流れに対し抵抗を与え、反対向きの流れに対してはこれを許容する圧側減衰要素VCと、供給路5と排出路6とを接続する吸込通路10と、吸込通路10の途中に設けられて排出路6から供給路5へ向かう液体の流れのみを許容する吸込チェック弁11と、供給路5の途中であって電磁弁Vとポンプ4との間に設けられてポンプ4側から電磁弁V側へ向かう流れのみを許容する供給側チェック弁12とを備えている。このように構成されたサスペンション装置S1によれば、ダンパDを積極的に伸縮させてアクティブサスペンションとして機能させるだけでなく、セミアクティブサスペンションとしての推力の発揮が期待される場面では、ポンプ4の駆動が必須ではなくなる。よって、本例のサスペンション装置S1では、ポンプ4の駆動が必要なときのみ駆動すればよくなってエネルギ消費が非常に少なくなり、自動的に、セミアクティブサスペンションとして機能できる。
また、本例のサスペンション装置S1にあっては、伸側減衰要素VEが伸側室R1から方向切換弁9に向かう流れに対し抵抗を与える伸側減衰弁15と、伸側減衰弁15に並列されて方向切換弁9から伸側室R1へ向かう流れのみを許容する伸側チェック弁16とを有し、圧側減衰要素VCが圧側室R2から方向切換弁9に向かう流れに対し抵抗を与える圧側減衰弁17と、圧側減衰弁17に並列されて方向切換弁9から圧側室R2へ向かう流れのみを許容する圧側チェック弁18とを有している。このようにすると、ポンプ4から伸側室R1或いは圧側室R2へ液体を供給する際に、伸側チェック弁16或いは圧側チェック弁18を介してほとんど抵抗なく液体を伸側室R1或いは圧側室R2へ供給できる。よって、サスペンション装置S1では、ダンパDの伸縮方向と発生させる推力の方向とが一致する際にポンプ4の負荷を軽減できる。また、伸側室R1或いは圧側室R2から液体が排出される場合には、伸側減衰弁15或いは圧側減衰弁17が通過する液体の流れに抵抗を与えるので、伸側室R1或いは圧側室R2の圧力を電磁弁Vの制御圧以上にして大きな推力が得られる。よって、電磁弁Vにおけるソレノイド20eの推力を小さくしてもサスペンション装置S1に大きな推力を発生させ得る。このことから、本例のサスペンション装置S1によれば、電磁弁Vを小型化できるとともにコストを低減できる。
なお、伸側減衰要素VEおよび圧側減衰要素VCが液体の流れる方向に関わりなく液体の流れに抵抗を与えてもよい。その場合、伸側減衰弁15および圧側減衰弁17が双方向流れを許容するものであれば伸側チェック弁16および圧側チェック弁18を省略可能である。その場合でも、サスペンション装置S1がセミアクティブサスペンションとしての推力の発揮が期待される場面ではポンプ4の駆動が必須ではないからエネルギ消費が少なくなる。
<第二の実施形態>
つづいて、第二の実施形態におけるサスペンション装置S2について説明する。第二の実施の形態のサスペンション装置S2は、図6に示すように、ダンパDと、ポンプ4と、ポンプ4を駆動する電動モータ13と、ポンプ4の吸込側に接続されるリザーバRと、ポンプ4の吐出側に接続される供給路5と、リザーバRに接続される排出路6と、ダンパDの伸側室R1に接続される伸側通路7と、ダンパDの圧側室R2に接続される圧側通路8と、方向切換弁9と、供給路5と排出路6との間に設けた電磁弁Vと、第一回生通路RP1に設けられる液圧モータHmと、第二回生通路RP2に設けられる回生通路用チェック弁RCと、アンロード弁UV2と、第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流の圧力を検知する圧力検知部32とを備えて構成されている。
本例におけるサスペンション装置S2が第一の実施の形態のサスペンション装置S1と異なる点は、アンロード弁UV2の構成と、圧力検知部32を備えている点である。
アンロード弁UV2は、ポンプ4の吐出側を供給路5へ接続する供給ポジション33bと、ポンプ4の吐出側をポンプ4の吸込側へ接続するアンロードポジション33cとを有する弁体33aと、弁体33aがアンロードポジション33cを採るように弁体33aを附勢するばね33dと、通電時に弁体33aが供給ポジション33bを採るように弁体33aを附勢するソレノイド33eとを備えている。
圧力検知部32は、本例では圧力センサとされており、第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流の圧力を検知すると、コントローラCへ入力するようになっている。コントローラCは、圧力検知部32が検知した圧力と閾値とを比較して検知した圧力が閾値より低い場合には、ソレノイド33eへ通電し、この場合、アンロード弁UV2は、供給ポジション33bを採る。また、コントローラCは、圧力検知部32が検知した圧力と閾値とを比較して検知した圧力が閾値以上の場合には、ソレノイド33eへ通電せず、この場合、アンロード弁UV2は、アンロードポジション33cを採る。閾値は、第一の実施の形態においてアンロード弁UV1がアンロードポジション19cと供給ポジション19bの切換わりを画するパイロット圧と等しくしてある。
よって、ポンプ4の駆動の有無にかかわらず、外力でダンパDが伸縮する際に、伸側室R1と圧側室R2のうち容積が減少する室から排出される液体量のみで液圧モータHmの内部を液体で満たせない場合には、圧力検知部32で検知する圧力が閾値より低くなる。この状態では、コントローラCは、ソレノイド33eへ通電するのでアンロード弁UV2は供給ポジション33bを採る。逆に、ポンプ4の駆動中に外力でダンパDが伸縮する際に、伸側室R1と圧側室R2のうち容積が減少する室から排出される液体量のみで液圧モータHmの内部を液体で満たせる場合には、圧力検知部32で検知する圧力が閾値以上となる。この状態では、コントローラCは、ソレノイド33eへ通電しないのでアンロード弁UV2はアンロードポジション33cを採る。また、フェール時および全ての通電を停止する場合には、アンロード弁UV2はアンロードポジション33cを採る。よって、第二の実施の形態のサスペンション装置S2におけるアンロード弁UV2の動作は、第一の実施の形態のサスペンション装置S1におけるアンロード弁UV1の動作と同じものとなる。なお、本例のサスペンション装置S2にあっても、ダンパDに推力を発揮させる際の方向切換弁9のポジションの切換え、電磁弁V2の弁開度調節、ポンプ4の駆動についての各動作は、サスペンション装置S1と同じである。
よって、本例のサスペンション装置S2にあっても、第一のサスペンション装置S1と同様に、電磁弁Vを通過する液体の流れを利用して液圧モータHmを駆動して電動モータ13を回転駆動して発電でき、振動エネルギから電気エネルギを得る回生が可能となる。
また、本例のサスペンション装置S2では、アンロード弁UV2が、ポンプ4の吐出側を供給路5へ接続する供給ポジション33bと、ポンプ4の吐出側をポンプ4の吸込側へ接続するアンロードポジション33cとを有する弁体33aと、弁体33aがアンロードポジション33cを採るように弁体33aを附勢するばね33dと、通電時に弁体33aが供給ポジション33bを採るように弁体33aを附勢するソレノイド33eとを有し、第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流の圧力を検知する圧力検知部32を備えて構成されている。このようにサスペンション装置S2を構成すると、ポンプ4から液体を供給路5へ供給せずとも液圧モータHmを回転駆動できる状況となると、ダンパDの推力も目標推力通りに制御しつつも、アンロード弁UV2が自動的にポンプ4をアンロードして無負荷運転状態にできる。これにより、このサスペンション装置S2では、ポンプ4から液体を供給路5へ供給せずとも液圧モータHmを回転駆動できる状況となると、ダンパDの推力も目標推力通りに制御しつつも、電動モータ13の通電量を大きく減少させて、電動モータ13に効率的に発電させ得る。
なお、圧力検知部32は、圧力スイッチとされもよい。第一回生通路RP1の液圧モータHmの上流の圧力が前記の閾値よりも低くなると、圧力スイッチで図示しない電源からソレノイド33eへ電力供給させ、前記圧力が前記閾値以上となると前記電源からソレノイド33eへの通電を遮断するように構成すればよい。また、圧力スイッチからの信号をコントローラCで受信して、コントローラCがソレノイド33eの通電を制御してもよい。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。