JPH08501617A - 車両用サスペンシヨンシステム及びコントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両用アンチロールサスペンションのコントロールバルブ（３００）であって、本体（３０２）と、リンケージ（１４６、３３２、３３４）を通じて振り子アーム（９４）に結合され、振り子がコーナリングの際に移動するときにバルブエレメントが摺動する、腕摺動バルブエレメント（３０６）とを備え、上記バルブはランド部（３３６、３４４）間の圧力入口孔（３５２）、戻し孔（３５６）および、車両サスペンション内の油圧式ラム（４４）に結合された出口孔（３４２、３５０）を有し、上記バルブエレメントは、ラムを作動させる為に出口孔の圧力を制御し、もって、車両のロールを減少させる。ダクト（３４０、３４８）を通り、ピストン（３１２、３１４）を過ぎ、ダクト（３６０、３６６）および戻し孔（３５６）に対するチャンバで終わる制限流は、バルブエレメント（３０６）の変位に対抗するのに役立つバルブエレメント（３０６）に力をかける増加圧力差を与え、これにより、バルブエレメント（３０６）は振り子アーム（９４）から伝達された力に依存する平衡位置へと移動する。このバルブを有する車両用アンチロールサスペンションも、開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 車両用サスペンションシステム及びコントロールバルブ この発明は車両用サスペンションシステム及びコントロールバルブに関する。 自動車などの車両がコーナーを移動するとき、車両に作用する遠心力は車体を 横揺れさせる傾向がある。これが働くと、不安定性の原因となり得る。この問題 は、トラックやバンのように比較的重心位置が高い車両ではより明白である。 オーストラリア特許第６１８７３２号（ＷＯ８８／０７４５５）は、車両用ア ンチロールサスペンションシステムを開示する。このシステムには振り子作動コ ントロールバルブ(pendulum operated control valve)が含まれている。本発明 の全般的な目的は、改善された、簡単なコントロールバルブを提供することにあ り、これはその特許に開示された型のアンチロールサスペンションシステムに使 用することができる。他の目的は、新しい形式のコントロールバルブを組み込ん だアンチロールサスペンションシステムを提供することである。 本発明は、バルブ本体、上記バルブ本体内で摺動運動自在に装着されたバルブ エレメント、コントロールアーム、上記コントロールアームの回転運動をバルブ エレメントの直線変位に変換する結合手段とを備え、もって、選択的に、コント ロール本体内のバルブ孔を開閉する。 本発明は、また、車両用アンチロールサスペンションであって、上記車両かシ ャシと、車軸に装着された一対の車輪と、上記車輪及び上記車軸間に作用するス プリングと、車軸周りの回転の為に車両を横切って装着されたトーションバー、 上記バーから伸びた第１アーム及び第２アーム、上記第１及び第２アームにそれ ぞれ回転自在に接続され上記車両の車軸又は上記シャシに結合された第３アーム 及び第４アームを備えたサスペンションと、を含み、少なくとも上記アームの１ つは、拡張可能であり、操作において前記少なくとも１つのアームの長さを効率 的に変更するストラットと、前記少なくとも１つのアームの伸縮及び上記車両に 作用し横方向に向けられた遠心力に通常は比例したトーションバーの回転を制御 する制御手段とを含み、上記制御手段は上述されたようなコントロールバルブを 含む。 図１は、円周路を旋回する車両の概要図、 図２は、車両の正面図、 図３は、本発明の車両サスペンションを有する車両の概要図、 図４は、そのサスペンションに対するコントロールシステムの概要図、 図５は、本発明によるコントロールバルブの好適形状の概要図、 図６は、図を明確にする為に省略された、バルブエレメントを備えたコントロ ールバルブの断片的な断面図、 図７は、中立位置にあるバルブエレメントを示す断面図、 図８は、８−８線に沿った断面図、 図９は、９−９線に沿った断面図、 図１０は、反時計方向に回動した振り子を備えたコントロールバルブを示す図 、 図１１は、時計方向に回動した振り子を備えたコントロールバルブを示す図、 図１２は、典型的な圧力変動とバルブエレメントの角度変位を示すグラフであ る。 図１は半径Ｒの円周路４を移動する車両２を示す。この車両は、Ｖが車両速度 である場合、Ｖ²／Ｒに比例した遠心力の加速度を受けるであろう。加速度は車 両を軸６の回りに回転させようとし、それは一般的に円周路４の水平接線方向で ある。車両の内側８は浮き上がる傾向にあり、車両の外側１０は道路３に密接し て移動する傾向にある。本発明によると、車両２は改良リア、フロントサスペン ション１６、１７（図３参照）を有し、これが車体横揺れ(body roll)に対抗す るのに役立つ。そのため、コーナリングの際、サスペンションは旋回の外側で車 両の側部を持ち上げる傾向を有し、これが次に説明するように、旋回の内側で車 両を必然的に低くする原因となる。 図３は、概略的に車両シャシ１４を図示する。ここに、本発明のリアサスペン ション１５とフロントサスペンション１７が結合されている。車両は、車軸２０ 、２２に取り付けられた後輪１６、１８を有する。車両は車軸２８、３０に取り 付けられた前輪２４、２６を有する。車軸は、１つが図５に示されているが、ス プリング３２によってシャシ１４に接続されている。スプリング３２は従来設計 のものでよく、ショックアブソーバ（図示せず）を通常方式で適用することがで きる。 リアサスペンション１５は、車両の横方向であって、車軸２０、２２の上方前 方に伸びたバ−３４を含む。このバ−３４はラバーブッシユ（図示せず）と共に 備え付けられた一対のスリーブ３６により、回転自在に取り付けられている。後 方伸張アーム(rearwardly extending arms)３８、４０は、バ−３４の端部から 伸びている。アーム３８の自由端は、複動型油圧シリンダのラム４２の上端に枢 着(pivotally connected)されている。シリンダ４４の下部は車軸２０又はスプ リング３２の１つに枢着されている。 アーム４０の自由端はリンク４６に接続され、このリンクの下部は車軸２２又 はその車軸に結合されたスプリングに枢着されている。リンク４６の長さは、油 圧管４８、５０に作用する際に適用される圧力が等しい（またはゼロ）といえる 、中立位置においてシリンダおよびラム４２の有効長と同一である。 配置形状(geometry of the arrangement)は、ラム４２の中立位置において、本 発明のサスペンションが実質的に車両に影響を与えないような形状になっている 。そのため、車両が直線を移動する、或いは管４８、５０に対する圧力流体の供 給が遮断されている場合、車両の従来のサスペンションが普通の方式で機能する であろう。しかし、本発明によると、車両がコーナーを回る際、そのコーナリン グの方向に応じて、ラム４２を上昇あるいは下降させるように、管４８、５０の 圧力が変化する。これが、車体横揺れの影響を妨げ、車両をより安定化させる。 より具体的には、矢印５２で示されたような湾曲路を車両が移動している場合、 ラム４２は引っ込み、バーの車軸５４の周りにアーム３８とバー３４を回転させ る。車両の反対側では、アーム４０がバー３４に関して回転するが、リンケージ ４６は車軸５４と道路３との間の垂直距離を増加させるように回転する。バーは 車両 のシャシ１４に結合されているので、車両の内側でのサスペンションの効果的下 降は、車体横揺れの影響を妨げるのに役立つ。 矢印５６で示されたように、車両が円周路を反対方向に移動するとき、ラム４ ２はその中立位置から伸び、アーム３８、バー３４及びアーム４０を回転させる 。これにより、車輪１６が配置されている車両側で、道路に対し、バー３４の端 部の垂直高を効率良く増加させる。車輪１８が配置されている内側では、対応し た有効高さの減少が生じる。 フロントサスペンション１７は類似した方式で機能し、対応する部分は同一符 号で示されている。そのため、フロントサスペンション１７の作用については、 詳細に記述する必要はない。フロント及びリアシリンダ４４に対する管４８は管 ５０のように平衡に接続されている。 図４は、管４４及び５０を介しフロント及びリアシリンダ４４の作動油を制御 するコントロールシステムを概略的に示す。油圧系は、本発明に応じて構成され たコントロールバルブ３００およびポンプ６０に接続されたリザーバ(reservoir )５８を含み、管６１を介してポンプの出力はコントロールバルブ３００に接続 されている。 図５は、本発明に応じて構成されたコントロールバルブ３００の好適な形状を 図示する。コントロールバルブ３００は、本質的に、コントロールバルブ６２お よびオーストラリア特許第６１８７３２号の図６のシステム内で図示されたコン トロールバルブ６２及び圧力レギュレータと同一方式で用いることができる。 コントロールバルブ３００はバルブ本体３０２を含み、ここには軸１３８の回り を回転可能なシャフト１４６が取り付けられている。使用の場合、軸１３８が車 両の長手方向と平行になるように、コントロールバルブ３００が車両に取り付け られる。振り子アーム９４と振り子質量(mass)９６はシャフト１４６に接続され 、車両がコーナーを回る時にはアーム９４が求心力を受ける。好適な配置では、 質量９６は２〜３００ｇの範囲にあり、軸１３８から約１００ｍｍの中心におか れる。以下に述べるように、コントロールバルブ３００は多くのポートを有し、 これらは管６１、ポンプ６０、出力管４８、５０および油タンク５８への戻し管 １３０に連通している。 図６〜図９を特に参照すると、バルブ本体３０２は円形ボア３０４を含み、そ の中で、摺動自在にバルブエレメント３０６が取り付けられている。バルブ本体 は横方向伸張ボア(transversely extending bore)も含み、これは作動油に対す る戻しチャンバ３５４として働く。図８に最も良く表されているように、シャフ ト１４６は一対のベアリング３７０、Ｎ３７２により支持されている。これらは 戻しチャンバ３５４内に配置されている。オイルシール３７４はチャンバ３５４ からのオイル漏れを防止している。オイルシールは、クリップ３７６により所定 位置に保持されている。バルブエレメント３０６は、縦方向伸張ボア(longitudi nally extending bores)３０８、３１０を含み、その中にピストンエレメント３ １２、３１４がそれぞれ密封されて(sealingly)取り付けられている。圧縮スプ リング３１６、３１８は、ピストンエレメントの内側端部とボア３１６、３１８ のそれぞれの間で作用する。作動油の漏れを防止すると共にピストンエレメント ３１２、３１４の動きを制限する為に、エンドキャップ３２４、３２６はネジで ボア３０４の端部の中に取付けられている。他の配置では、スプリング３１６、 ３１８をピストンエレメント３１２、３１４の外側端部とバルブエレメント３０ ２の端面との間に配置することができるであろう。スプリングは、常に、ピスト ンエレメントの端部がエンドキャップ３２４、３２６に附勢された状態に保つ（ だから、それらはそれぞれのキャップ３２４、３２６と一体化されている）。 バルブエレメント３０６は、チャンバ３２４、３２６、３２８、３３０を画成 する多数の溝が内部に加工された(machined)初期円筒体(initially sylindrical body)から形成されている。バルブ本体３０６の大径部(wider diameter parts) は、ボア３０４内にぴったりと(snugly)受容され、それと共にシールを形成して いる。チャンバ３２４は、バルブエレメント３０６とシャフト１４６の結合の一 部を形成する。特に、シャフト１４６は、丸く突出したボス３３４を有するスリ ーブ３３２上に取り付けられている。ボス３３４はぴったりとチャンバ３２４内 に受容されており、その配置は、シャフト１４６が回転するときボス３３４の回 転がバルブエレメント３０４の直線変位を生じさせ、変位方向がシャフト１４６ の回転の向きに依存するような配置になっている。前述したように、シャフト１ ４６はコーナーを回る車両の角加速度に応じて回転する。 チャンバ３２６、３２８間のバルブエレメント３０６の大径部は円筒バルブ面 ３３６を備える。バルブ面３３６は、ボア３０４の面に形成された浅い凹部３３ ８と協働する(cooperates with)。シャフト１４６が、中央位置にあるとき（ま た、バルブエレメント３０６の中央位置を規定しているが）、バルブ面３３６は 図示されているように、全体的に凹部３３８内に位置する。ダクト３４０はバル ブ面３３６から内部ボア３０８に伸びている。凹部３３８は、順番に圧力管４８ からラムに接続された出口孔３４２と連通している。 同様な方法で、第２バルブ面３４４はチャンバ３２８、３３０間に形成されて いる。これは、やはり面３４４より広い凹部３４６と協働する。面３４４にはダ クト３４８が備え付けられており、これはボア３１０と連通している。凹部３４ ６は、やはり出口孔３５０に連通し、これは管５０とラム４４の反対側に接続さ れている。 図９に最も良く表されているように、バルブは孔３４２、３５０間であるがボ ア３０４の反対側に配置された入口孔３５２を含む。孔３５２は管６１に接続さ れており、この管は油圧ポンプ６０から圧力流体を受ける。図７に示されるよう に、バルブエレメント３０６がチャンバ３３８、３４６に対して中央に配置され るとき、孔３５２からの作動油は、それが凹部３３８、３４６の両方に進み得る 場所からチャンバ３２８に入る。そこから作動油は、ダクト３４０、３４８に流 入することができ、ボア３０８、３１０を通って、その後、チャンバ３２６、３ ３０の中に至る。作動油は、その後、戻しチャンバ３５４に流れ、そこで、図７ から明白であるように、ボア３０４内で戻し孔３３１を形成し、チャンバ３２６ 、３５４と相互に接続された間隙を開けて、スリーブ３３２が配置されている。 チャンバ３５４は戻し孔３５６を有し、これは戻し管１３０に結合され、作動油 をリザーバ５８に戻す。チャンバ３３０からの作動油は、本体３０２にと仕上げ られた、一対の中間接続ボア３５８、３６０により、戻しチャンバ３５４に戻さ れる。ボア３６０の端部は、ボア３０４内で戻し孔３６１を形成している。ボア ３５８、３６０の端部はプラグ３６２、３６４により閉じられている。そのため 、バルブエレメント３０６の中央位置では、いろいろなチャンバ内の圧力流体が 同一になる。間隙３３１が戻しチャンバ３５４に対する流路を提供し、ダクト３ ５ ８、３６０がエレメント３０６の全ての位置で戻しチャンバ３５４に対する流路 を提供することから、チャンバ３２６、３３０内の圧力は常に相対的に低く、戻 し管１３０の圧力と同一になっている。 もし振り子アーム９４がシャフト１４６の反時計方向の回転を生じさせるなら 、バルブエレメント３０６は、図１０に図示されているように、その位置に対し 、１ｍｍ単位の短い距離だけ相対的に左に配置されるであろう。しかし、バルブ エレメント３０６の変位は、バルブ面３３６、３４４が凹部３３８、３４２と協 働する方法(manner)に影響を与える。より具体的には、バルブ面３３６がボア３ ０４に係合するが、凹部３３８は未だ高圧の入口孔３５２と流体的に連通してい ることが分かるであろう。そのため、ボア３０８の内部は、ダクト３４０および チャンバ３２６を介した戻しチャンバ３５４への流路の封鎖により、高圧状態に ある。一方、バルブ面３４４はボア３４０に係合するが、それはボア３５８、３ ６０を通じて戻しチャンバ３５４への戻り路と連通状態にあることから、チャン バ３３０は比較的に低い圧力になっている。 したがって、ボア３０８は高圧、ボア３１０は低圧にあり、これがバルブエレ メント３０６の右方向の直線変位を生じさせるのに役立つ。そして、これはシャ フト１４６の反時計方向の回転により生じる変位と反対である。バルブエレメン トは、平衡点に達するまで移動する。その結果、一般的に言われているようにシ ャフト１４６の回転の程度に比例した、孔３４２で比較的に高い圧力が生じる。 流出穴(bleed hole)３６６は端面３２０からチャンバ３２４に連通し、キャップ ３２４及び端面３２０内の領域から作動油の逃げを許容するが、さもなければ(o therwise)、これはバルブエレメント３０６の平衡に影響を与えない。同様に、 流出穴３６８は端面３２２とチャンバ３３０間に形成されている。しかし、流出 穴の直径がバルブエレメント３０６の動きの緩衝(dampener)として作用し得るこ とが認識されるであろう。バルブエレメント３０６の外径が約１５ｍｍの設備で は、ボア３０８、３１０が約４ｍｍ、流出穴が約０．６ｍｍ径が満足し得ること が分かった。バルブエレメント３０６の外径２０ｍｍに対しては、約１ｍｍの直 径を有する流出穴が好ましい。これらの直径は、異なるレスポンスを出す為に変 更することができる。 シャフト１４６が時計方向に回転するとき、バルブエレメントは図１１に図示 されるように、右に向かって移動する。この配置において、バルブ面３３８、３ ４４及びボア３０４の係合は、ボア３１０内での圧力の増強、ボア３０８に維持 されるべき低圧を生じさせる。そのため、高い流体圧力が出口孔３５０、低圧が 出口孔３４２で存在する。これは、先の形態とは逆になっており、やはり、振り 子アーム９４により生じたエレメント３０６の変位に対抗するのに役立つ。 図１２はグラフで一つの配置例(arrangement)を表すものであり、そこに、振 り子アーム９４の中心位置からの回転の関数として、ライン２００が出力管４８ 、５０の圧力の典型例を示す。長さが１５０ｍｍの振り子アームを持って試験さ れたプロトタイプでは、ある重力の角加速度は、通常、４５０ｐｓｉの出力圧力 を管４８、５０内で作り出す。このプロトタイプでは、アームの長さは約７５ｍ ｍ、振り子の質量は９６〜５００ｇであった。 管４８、５０における圧力変動は、車両サスペンションに備えられた水カラム を動かし、もって、オーストラリア特許第６１８７３２号に説明されたものと同 一の方法で、車両の横揺れを最小限にする。しかし、バルブ３００はより簡単で 、安価であり、さらに、既知の形態よりは丈夫であることが認識されるであろう 。図示されたバルブ３００は、穴あけ、丸削りのような比較的簡単な機械加工の 操作により生産された部品から作ることができる。 多くの変形が、本発明の精神および範囲から離れることなく当業者にとって明 白である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 スペンションも、開示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両用アンチロールサスペンションのコントロールバルブ（３００）であっ て、 バルブ本体（３０２）と、上記バルブ本体内で摺動自在に取り付けられたバル ブエレメントと、コントロールアーム（９４）と、上記コントロールアーム（９ ４）の回転運動を上記バルブ本体（３０２）に対する上記バルブエレメント（３ ０６）の直線変位に変換する結合手段（３２４、３３４）とを備え、もって、選 択的に上記バルブ本体内の出口孔（３４２、３５０）の流体圧力を制御するコン トロールバルブ。 ２ 前記バルブ本体は、第１および第２出口孔（３４２、３５０）を有し、中立 位置から第１方向における上記バルブエレメントの直線変位は相対的に上記第１ 出口孔（３４２）で高圧、上記第２出口孔（３５０）で低圧を生じ、中立位置か ら第２方向における上記バルブエレメントの直線変位は相対的に上記第２出口孔 （３５０）で高圧、上記第１出口孔（３４２）で低圧を生じる請求項１記載のバ ルブ。 ３ 上記バルブ本体（３４２）は、入口孔（３５２）、戻し孔（３３１、３６１ ）及び出口孔（３４２、３５０）が内部に形成されているボア（３０４）を有す る請求項２記載のバルブ。 ４ 前記バルブエレメントは、上記出口孔（３４２、３５０）の流体圧力を制御 する為に上記ボア（３０４）と共に作動するバルブ面を有する請求項３記載のバ ルブ。 ５ 上記ボア（３０４）は、前記エレメント上の第１及び第２バルブ面（３３６ 、３４４）と共に作動する第１及び第２凹部（３３８、３４６）を有し、その配 置において、上記バルブエレメントの上記中立位置において、使用中に流体が上 記 入口孔（３５２）から前記凹部（３３８、３４６）を通って前記戻し孔（３３１ 、３６１）を通過し、前記第１及び第２出口孔が実質的に同一圧力になる請求項 ４記載のバルブ。 ６ 上記第１及び第２方向における前記変位に対抗するのに役立つ前記バルブエ レメントに力を加える為にバランス手段（３０８、３１０、３１２、３１４）を 有し、これにより、上記バルブエレメントが上記コントロールアームから伝達さ れる力に依存する平衡位置に移動する請求項５記載のバルブエレメント。 ７ 前記バランス手段は、上記バルブエレメント内で第１のボア（３０８）に対 し摺動自在の第１ピストン手段（３１２）と、上記バルブエレメント内で第２の ボア（３１０）に対し摺動自在の第２ピストン手段（３１４）とを備え、これに より、前記第１および第２ボア（３０８、３１０）は上記バルブエレメントの変 位に応じて前記入口孔（３５２）と流体的に連通する請求項６記載のバルブエレ メント。 ８ 前記第１および第２バルブ面（３３６、３４４）は、それぞれが上記第１及 び第２ボア（３０８、３１０）間の流体通路を前記第１及び第２凹部（３３８、 ３４６）のそれぞれに提供する第１及び第２ダクト（３４０、３４８）を有する 請求項７記載のバルブ。 ９ 上記バルブエレメントが前記第１方向で変位するとき、上記第１ダクト（３ ４０）は上記第１ボア（３０８）と上記入口孔（３５２）間の流体通路を提供す るが、第２バルブ面（３４４）は上記入口孔（３５２）から上記第２ダクト（３ ４８）を隔離する為に上記ボア（３０４）に気密係合し、これにより、上記第１ ボア（３０８）内の流体圧力が上記第２ボア（３１０）内の流体圧力より大きく なり、この圧力差が前記第２方向において上記バルブエレメントを前記平衡位置 に移動するのに役立つ請求項８記載のバルブエレメント。 １０ 前記バルブエレメントが前記第２方向で変位するとき、上記第２ダクト（ ３４８）は上記第２ボア（３１０）と上記入口孔（３５２）間の流体通路を提供 するが、第１バルブ面（３３６）は上記入口孔（３５２）から上記第１ダクト（ ３４０）を隔離する為に上記ボア（３０４）に気密係合し、これにより、上記第 ２ボア（３１０）内の流体圧力が上記第１ボア（３０８）内の流体圧力より大き くなり、この圧力差が前記第１方向において上記バルブエレメントを前記平衡位 置に移動するのに役立つ請求項８記載のバルブエレメント。 １１ 上記第１及び第２ピストン手段（３１２、３１４）は、上記バルブエレメ ントに対し固定位置にある請求項１０記載のバルブ。 １２ 前記第１及び第２凹部（３３８、３４６）に第１及び第２出口孔（３４２ 、３５０）がそれぞれ存在し、上記入口孔（３５２）は前記第１及び第２凹部（ ３３８、３４６）間に配置されている請求項１１記載のバルブ。 １３ 上記バルブエレメント（３０６）は、上記バルブエレメント（３０６）の 変位の間、上記ボア（３０４）内の流体を出口チャンバ（３５４）に流すことを 許容する流出穴（３６６、３６８）を有する請求項１記載のバルブ。 １４ 流出穴（３６６、３６８）の大きさは、上記バルブエレメント（３０６） の減衰運動を与えるように選定される請求項１３記載のバルブエレメント。 １５ 車両用アンチロールサスペンションシステムであって、上記サスペンショ ンの特性を変える為に内部に取り付けられた油圧ラム（４２）、請求項１乃至１ ４のいずれかに規定されたコントロールバルブ（３００）を有するサスペンショ ンを備え、前記コントロールバルブの出口孔は前記ラムを制御する為に結合され ているサスペンションシステム。 １６ 車両用アンチロールサスペンションであって、前記車両は、 シャシと、車軸に装着された一対の車輪と、上記車輪及び上記車軸間に作用す るスプリングと、 車軸周りの回転の為に車両を横切って装着されたトーションバー、上記バーか ら伸びた第１アーム及び第２アーム、上記第１及び第２アームにそれぞれ回転自 在に接続され上記車両の車軸又は上記シヤシに結合された第３アーム及び第４ア ームを備えたサスペンションと、 を含み、 少なくとも上記アームの１つは、伸張自在であり、操作において前記少なくと も１つのアームの長さを効率的に変更するストラットと、前記少なくとも１つの アームの伸縮及び上記車両に作用し横方向に向けられた遠心力に略比例したトー ションバーの回転を制御する制御手段とを含み、 上記制御手段は上記クレーム１乃至１４のいずれか１つに規定されたコントロ ールバルブ（３００）を含む、 アンチロールサスペンション。