(57)【要約】【課題】  フェイル時における車体の安定性確保を、サスペンション制御性の低下を招くことなく果たすことができるサスペンション装置を提供する。【解決手段】  油圧シリンダに対する給排油の制御を行う給排切換弁のスプールのストロークStと油圧シリンダに対する制御流量との対応関係をマップＡ，Ｂに記録し、かつ、前記給排切換弁に設けるパイロット制御弁のソレノイドに対する指示電流Ｉとパイロット圧力Pp（ひいては制御流量）との対応関係をマップＣに記録しておく。システム圧力Pの変動に応じて得られる値の指示電流Ｉがソレノイドに通電されて（ステップＳ1１、Ｓ1２）前記パイロット制御弁が駆動されるので、給排切換弁のパイロット室の所望の圧力ひいては給排切換弁を介した所望の給排油流量が適正に得られ、これにより良好なサスペンション制御性を確保することができる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項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、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、
前記給排切換弁を、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、選択的に切換えるスプールと、
該スプールを摺動可能に収納するスリーブと、
該スリーブと前記スプールの一方側との間に配置され該スリーブにバネ力を作用するバネと、
前記スリーブと前記スプールの他方側との間に形成され、前記油圧源から導入されるシステム圧力を前記バネ力に抗して前記スプールに作用させるパイロット室と、から構成し、
かつ、前記パイロット室の圧力を調整するパイロット制御弁を備え、該パイロット制御弁は、前記システム圧力の変動に応じて駆動されることを特徴とする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、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。
【背景技術】
【０００２】
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、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サスペンション装置（特許文献１参照）が知られている。
【０００３】
また、サスペンション装置では、部品点数の増加を招くことなく、フェイル時に４輪のシリンダが連通することを防止し車体の姿勢を安定させる要望がある。そして、この要望に応える装置として、給排切換弁のスプールの前後にバネを設ける一方、スプールの一面にはパイロット圧力を作用させ、かつスプールの他面側にシステム圧力を導くように構成したサスペンション装置が考えられている。
【特許文献１】特開平７−３２８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したサスペンション装置では、給排切換弁のスプールの変位（ストローク）に対応して油圧シリンダの給排油量を制御することになるが、スプールに作用するシステム圧力が変化するため、このシステム圧力の変化に伴って前記給排油流量が変化し、その分、給排油流量の制御を必ずしも正確には行えなくなり、サスペンション制御性の低下を招くことが起こり得た。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、フェイル時における車体の安定性確保を、サスペンション制御性の低下を招くことなく果たすことができる、簡易な構成のサスペンション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るサスペンション装置は、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、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、前記給排切換弁を、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、選択的に切換えるスプールと、該スプールを摺動可能に収納するスリーブと、該スリーブと前記スプールの一方側との間に配置され該スリーブにバネ力を作用するバネと、前記スリーブと前記スプールの他方側との間に形成され、前記油圧源から導入されるシステム圧力を前記バネ力に抗して前記スプールに作用させるパイロット室と、から構成し、かつ、前記パイロット室の圧力を調整するパイロット制御弁を備え、該パイロット制御弁は、前記システム圧力の変動に応じて駆動されることことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るサスペンション装置によれば、システム圧力の変動に応じてパイロット制御弁が駆動され、これにより給排切換弁のパイロット室の圧力が調整される。このため、システム圧力の変動に対応するパイロット制御弁の作動量を予め求めておくことにより、パイロット室の所望の圧力ひいては給排切換弁を介した所望の給排油流量を精度高く得ることができ、これにより良好なサスペンション制御性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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を有するパイロット型の給排切換弁36を介して、システムアキュムレータ6及びリザーバ（リザーバタンク）7に接続され、さらに、システムアキュムレータ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。
【０００８】
給油路60における給排切換弁36とシステムアキュムレータ6との間及びシステムアキュムレータ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。
【０００９】
パイロット制御弁16は、図１及び図２に示すようにソレノイド62を備えており、ソレノイド62にコントローラ35からの指示電流Ｉが通電されることにより駆動され、指示電流Ｉに応じた大きさのパイロット圧力Pp（図８）を給排切換弁36のパイロット室46に作用させ、油圧シリンダ2に対する制御流量Ｑ（給排油流量）を調整し、良好なサスペンション制御性を確保できるようにしている。
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。
【００１０】
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（ひいてはシステムアキュムレータ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。
【００１１】
給排切換弁36は、図２ないし図４に示すよう、3ポート3位置のパイロット型スプール弁であり、スリーブ37には、油圧シリンダ2側に接続するシリンダポート38、システムアキュムレータ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。スリーブ37には、スプール41が摺動可能に嵌装されており、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、スプール41が図２に示す中央の位置（中立位置）にあるとき、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、スプール41が図３に示す左方の位置（排出位置）にあるとき、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４に示す右方の位置（供給位置）にあるとき、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。
【００１２】
スリーブ37の一端部には、小径部ボア42が形成され、スプール41の一端部に形成された小径部43が小径部ボア42に嵌合されており、小径部43によって小径部ボア42内にドレン室44が形成され、スリーブ37内の小径部43の周りに背圧室45が形成され、また、スプール41の他端側にパイロット室46が形成されている。スプール41の背圧室45に対する受圧面積A2は、パイロット室46に対する受圧面積A1に比して、小径部43の断面積の分だけ小さくなっている。ドレン室44は、ドレン通路47を介してリザーバ7側（排油路61）に接続され、背圧室45は、背圧通路48を介してシステムアキュムレータ6側（給油路60）に接続され、また、パイロット室46は、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。
【００１３】
ドレン室44内には、スプール41をパイロット室46側へ付勢するバネ50（バネ定数がｋとされている。）が設けられている。パイロット室46内には、スプール41をドレン室44側へ付勢するバネ51（バネ定数がバネ50と同等のｋとされている。）が設けられている。これらのバネ50,51の付勢力F1,F2のバランス(F1＝F2)によって、スプール41は、通常、図２に示す中立位置にある。
さらに、スプール41の両端部には、背圧通路48を介して背圧室45に導入されるシステムアキュムレータ6の圧力（前記システム圧力Pに相当する。）が作用し、また、パイロット制御弁16を介してパイロット室46に導入されるパイロット圧力Ppが作用している。上述したように、スプール41の背圧室45に対する受圧面積A2は、パイロット室46に対する受圧面積A1より小さいので、パイロット圧力Ppがシステム圧力Pより小さい状態で、スプール41の両端部に作用する力がバランスして(Pp×A1＝P×A2)、スプール41が図２に示す中立位置で保持される。スプール41が中立位置（図２）にあるとき、そのストロークStを０（St＝０）とし、図２右方向（給油方向。図４）のストロークStを正（図６）で示し、逆方向（排油方向。図３）のストロークStを負（図７でSt＝０の左側部分）で示す。
【００１４】
前記中立位置（図２）において、システムアキュムレータ6から供給される油液の圧力をパイロット制御弁16によって制御してパイロット圧力Ppとしてパイロット室46に供給し、スプール41をバネ50の付勢力に抗して図４に示す供給位置に移動させることにより、シリンダポート38がポンプポート39に連通される。また、中立位置（図２）において、システムアキュムレータ6から供給される油液の圧力をパイロット制御弁16によって制御してパイロット圧力Ppを小さくし、スプール41をバネ5１の付勢力に抗して図３に示す排油位置に移動させることにより、シリンダポート38がタンクポート40に連通される。
そして、パイロット制御弁16によるパイロット圧力Ppは、パイロット制御弁16のソレノイド62に対する指示電流（供給電流）Ｉにより調整するようにしている。この指示電流Ｉはコントローラ35により制御される。
【００１５】
コントローラ35には予め、図６ないし図８に示すマップＡ，Ｂ，Ｃが格納され、前記指示電流Ｉの算出に用いられ、算出された指示電流Ｉを、前記ソレノイド62に通電することにより、良好なサスペンション制御を確保するようにしている。
マップＡは、図６に示すように、スプール41のストロークStが正におけるストロークStと制御流量Ｑ（給油流量）との対応関係を示すものであり、予め、計算又はモデル機を対象とした実測で求められている。そして、マップＡは、ストロークStがSt＝０から所定値a1までのとき制御流量Ｑは０であり、所定値a1以上で、制御流量Ｑ（給油流量）がストロークStに比例して大きくなる特性を示している。マップＡは、後述する差圧ΔP（＝P−Pc）に対応して複数用意され、差圧ΔP毎に選択され得るようになっている。差圧ΔPに対応して複数用意され、差圧ΔP毎に選択され得ることは、後述するマップＢについても同様である。
【００１６】
マップＢは、図７に示すように、スプール41のストロークStが負におけるストロークStと制御流量Ｑ（排油流量）との対応関係を示すものであり、予め、計算又はモデル機を対象とした実測で求められている。なお、図７で縦軸（制御流量Ｑ）の横軸より上側の領域が負の値であり，この負の値は排油に相当している。そして、マップＢは、ストロークStがSt＝０から所定値b1（負）までのとき制御流量は０であり、所定値b1以下で、制御流量Ｑ(排油)がストロークStの低下に伴い（ストロークStの値が左になるに従い）大きくなる特性を示している。
【００１７】
マップＣは、図８に示すように、ソレノイド62に対する指示電流Ｉとパイロット圧力Ppとの対応関係を示すものであり、予め、計算又はモデル機を対象とした実測で求められている。ここで、マップＣは、指示電流とパイロット圧力Ppとが比例する特性を示している。なお、実際のサスペンション装置1におけるパイロット制御弁16等の作動特性に応じて、設定するマップＣは比例する特性でなくても良い。
【００１８】
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、図５に示す演算等を実行してシステムアキュムレータ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。
【００１９】
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に密閉される。また、このとき、システムアキュムレータ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、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、油圧による力とバネ50,51の力とのバランスによって、スプール41は、図２の中立位置に配置される。
【００２０】
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の吐出流量はシステムアキュムレータ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。
【００２１】
そして、システムアキュムレータ6の圧力（システムアキュムレータ圧力Ｐ）が基準圧力に達すると、コントローラ35の信号によりパイロット制御弁27を制御してアンロード弁23が開弁し（このとき、フェイルセーフ弁25は閉じたままである。）、アンロード状態にする。アンロード弁23が開くことで給油路60と排油路61とが連通し、システムアキュムレータ6への蓄圧が停止され（油圧ポンプ9の吐出圧力がアンロード弁23を介してリザーバ７へ逃げ）、油圧ポンプ9の吐出圧力が低下し、エンジン８の負荷を軽減することができる。
【００２２】
逆止弁11を設けていることにより、システムアキュムレータ6内の作動油がリザーバ7に流入せず、システムアキュムレータ6の圧力は保持される。
システムアキュムレータ6内の作動油が油圧シリンダ2で消費され、システム圧力が低下すると、コントローラ35からの信号によりパイロット制御弁27はパイロット圧力を制御し、アンロード弁23を閉、フェイーセーフ弁23も閉のオンロード状態にし、パイロット制御弁27の吐出流量は再びシステムアキュムレータ6及び各油圧シリンダ2に供給される。このようにして、油圧ポンプ9のオンロード状態、アンロード状態を適宜切換えることにより、システムアキュムレータ6の蓄圧圧力を維持しながら、車高調整を含む姿勢制御が行われる。
【００２３】
そして、コントローラ35は、図５に示すように、車高、加速度から必要な制御流量を決定する（ステップS1）。また、システム圧力P及び４輪のシリンダ圧力Pcを求め、給排油時の差圧算出の準備をする（ステップS2）。
【００２４】
ステップS2に続いて、油液の給排が不要（すなわち制御流量Ｑ＝０）か否かを判定する（ステップS3）。ステップS3で油液の給排が不要（Ｑ＝０、中立位置とする）（Ｙｅｓ）と判定すると、パイロット圧力Ppを、Pp＝（A2／A1）×Pで求め、後述するステップS11で、選択利用の対象になるように用意する（ステップS4）。
ステップS3でＹｅｓと判定すると続くステップS4でパイロット圧力PpをPp＝（A2／A1）×Pで求めたのは、スプール41が図２の中立位置にあると、上述したようにバネ力が釣り合っており(F1＝F2)、この状態でスプール41前後の圧力による力が釣り合えばよい，すなわちPp×A1＝A2×Pの関係が満たされればよいことに基づくものである。
【００２５】
また、ステップS3でＮｏと判定すると、制御流量Ｑが正（Ｑ＞０）〔給油〕であるか否かを判定する（ステップS5）。ステップS5で制御流量Ｑが正（すなわちＹｅｓ）であると判定すると、差圧ΔPを、ΔP＝P−Pcで求め（ステップS6）、続くステップS7で、マップＡ（図６参照）から制御流量Ｑに対応するストロークStを求める。このストロークStの算出には、マップＡのうちステップS6で求めた差圧ΔPに対応するものが用いられる。
【００２６】
ステップS5でＮｏ〔制御流量Ｑが負（Ｑ＜０）〔すなわち排油〕、スプール41を図３の排油位置にする〕と判定すると、差圧ΔPは低圧側であるリザーバ7の圧力がほぼ０であるので、シリンダ圧力Pcと等しい〔ΔP＝Pc〕とし（ステップS8）、続くステップS9で、マップＢ（図７参照）から制御流量Ｑに対応するストロークStを求める。このストロークStの算出には、マップＢのうちステップS6で求めた差圧ΔPに対応するものが用いられる。
【００２７】
ステップS7のストロークStの算出及びステップS9のストロークStの算出のいずれかの場合〔すなわち、給排油時におけるストロークStの算出の場合〕には、前記ステップS7又はS9に続いて、パイロット圧力Ppを、Pp＝(P×A2＋2K×St)/A1で求め（ステップS10）、このステップS10で求めるパイロット圧力Ppを、ステップS4で求めるパイロット圧力Ppと共に、ステップS11での選択利用の対象にする。
ステップS10においてパイロット圧力Ppを、Pp＝(P×A2＋2K×St)/A1で求めているが、これは、給排油する場合、バネ力とスプール前後の圧力による力の釣り合いは、バネのセット荷重をＦとすると、Pp×A1＋F−K×St＝P×A2＋F＋K×Stで示されることに基づくものである。
【００２８】
上記ステップS4又はS10に続いて、ステップS11を実行し、ステップS4又はS10で制御流量Ｑが０、又は給排油状態であるかに応じて求められたパイロット圧力PpをマップＣに照らして対応する指示電流Ｉを読み取る。次に、ステップS11で得た指示電流Ｉをパイロット制御弁16のソレノイド62に通電する（ステップ21）。
そして、上述したように制御流量Ｑに応じて定めた大きさの指示電流Ｉがパイロット制御弁16のソレノイド62に通電されることにより、システム圧力Pが変動してパイロット制御弁16に作用しても、所望の制御流量Ｑ（給排油流量）を確保でき、ひいてはサスペンション制御を良好に果たすことができる。
すなわち、スプール41のストロークStと制御流量Ｑとの対応関係をマップＡ，Ｂに記録し、かつ、ソレノイド62に対する指示電流Ｉとパイロット圧力Pp（ひいては制御流量Ｑ）との対応関係をマップＣに記録しておき、システム圧力Pの変動に応じて得られる値の指示電流Ｉがソレノイド62に通電されてパイロット制御弁16が駆動されるので、パイロット室46の所望の圧力ひいては給排切換弁36を介した所望の給排油流量が適正に得られ、これにより良好なサスペンション制御性を確保することができる。
【００２９】
コントローラ35は、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16,27への制御信号を停止して、パイロット制御弁16及びパイロット制御弁27を開く。コントローラ35自体の異常によって制御信号が停止した場合も同様の処理が行われる。そして、パイロット制御弁27が開くと、パイロット圧力が低下して、アンロード弁23は閉じるが、フェイルセーフ弁25が開くので、システムアキュムレータ6の蓄圧圧力及びポンプ9の吐出圧は、フェイルセーフ弁25を介してリザーバ7側へ逃がされる。この状態では、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輪の給排切換弁36内でスプール41前後の圧力は等しくなり、各輪の給排切換弁36はバネ力により図２に示す中立位置になる。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。
さらに、フェイル時における車体の安定性確保を、４輪の油圧シリンダ2毎に個別に逆止弁及びパイロット逆止弁等を設けずに果しているので、その分、部品点数の増加が抑制され，ひいては構造を簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施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２】図１の給排切換弁の中立位置の状態を模式的に示す図である。
【図３】図１の給排切換弁の排出位置の状態を模式的に示す図である。
【図４】図１の給排切換弁の供給位置の状態を模式的に示す図である。
【図５】図１のサスペンション装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１のコントローラに格納されるマップＡを示す図である。
【図７】図１のコントローラに格納されるマップＢを示す図である。
【図８】図１のコントローラに格納されるマップＣを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
1  サスペンション装置、  2  油圧シリンダ、  27  パイロット制御弁、  36  給排切換弁、  41  スプール、  46  パイロット室。
【図１】
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【図２】
2005075101.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005075101.tif 000008
【図７】
2005075101.tif 000009
【図８】
2005075101.tif 000010