JP6239963B2 - 懸架装置 - Google Patents

Description

本発明は、懸架装置に関する。

車両において、車体と車輪との間に介装される懸架装置の中には、緩衝器のストロークを検出するストローク検出装置を備えているものがあり、当該ストローク検出装置を備えることで、車高調整の自動化や、乗り心地を改善することができる。

懸架装置が、車輪を揺動可能に支持する揺動アーム（例えば、二輪車の後輪を支持するスイングアーム等）を備え、この揺動アームと車体との間に緩衝器を介装する場合には、揺動アームの揺動をポテンションメータで検出し、当該検出された値から緩衝器のストロークを求めることができる。しかし、二輪車の前輪を懸架するフロントフォークなど、懸架装置が緩衝器のストロークに応じて揺動または回転する機構を持たない場合、ポテンションメータを取り付けられない。

そこで、特許文献１に開示の懸架装置では、緩衝器と並列に配置され車体を弾性支持する懸架ばねの荷重を荷重センサで検出し、当該検出された値から緩衝器のストロークを求めている。

また、特許文献２，３に開示の懸架装置では、緩衝器のピストンロッドにストロークセンサを挿入し、このストロークセンサで、シリンダに対するピストンロッドの変位を検出している。当該構成によれば、ピストンロッドの変位は緩衝器のストロークに等しいので、ストロークセンサで緩衝器のストロークを直接検出できる。

特開平４−８９３０号公報 特開平５−２５６３０８号公報 実開平６−１２８４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成を採用しようとした場合、荷重センサとして、ロードセルや圧電素子などが知られているが、いずれも高価であり、荷重センサを懸架装置に組み込んで量産化することは難しい。

また、特許文献２，３に開示のように、ピストンロッドにストロークセンサを挿入する場合、普通乗用車で量産化されており、実績があるものの、緩衝器のストロークと同じ量、ストロークセンサをストロークさせているので、ストロークセンサが大型である。

そこで、本発明の目的は、ストロークセンサを利用して緩衝器のストロークを検出したとしても、ストロークセンサを小型化することが可能な懸架装置を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、シリンダと上記シリンダに出入りするピストンロッドとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器と、上記緩衝器のストロークを検出するストローク検出装置とを備える懸架装置において、上記緩衝器のストロークに伴い伸縮するメインスプリングと、上記メインスプリングと直列に配置されて上記メインスプリングよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングとを備え、上記緩衝器は、車体側チューブと車輪側チューブとからなるテレスコピック型のチューブ部材を有し、上記シリンダ及び上記ピストンロッドは、上記チューブ部材内に配置され、上記チューブ部材と上記シリンダとの間には、気体が封入されて気室が形成されており、上記メインスプリングは、上記緩衝器を伸長方向に附勢して上記車体を弾性支持する懸架ばねであって、上記ストローク検出装置は、上記サブスプリングの変形量を検出するストロークセンサと、上記ストロークセンサで検出された値から上記緩衝器のストロークを求めるストローク演算手段とを有し、上記ストロークセンサは、センサシリンダと、上記センサシリンダに出没し上記気室の圧力により上記センサシリンダ側に押されるセンサロッドとを有し、上記ストローク演算手段は、上記懸架ばねの変形量を求める際に、上記気室の圧力で上記センサロッドが上記センサシリンダ側に押される分を差し引く補正をする。また、上記課題を解決するための他の手段は、シリンダと上記シリンダに出入りするピストンロッドとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器と、上記緩衝器のストロークを検出するストローク検出装置とを備える懸架装置において、上記緩衝器のストロークに伴い伸縮するメインスプリングと、上記メインスプリングと直列に配置されて上記メインスプリングよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングとを備え、上記緩衝器は、上記シリンダ内に形成されて作動液が充填される液室と、上記ピストンロッドの先端部に保持されて上記液室を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内の反ピストンロッド側に摺動可能に挿入されて上記シリンダ内に上記液室を区画するフリーピストンとを有し、上記メインスプリングは、上記フリーピストンを介して上記液室を加圧する加圧ばねであり、上記ストローク検出装置は、上記サブスプリングの変形量を検出するストロークセンサと、当該ストロークセンサで検出された値から上記緩衝器のストロークを求めるストローク演算手段とを有する。

本発明の懸架装置によれば、ストロークセンサを利用して緩衝器のストロークを検出したとしても、ストロークセンサを小型化することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る懸架装置の主要部を示した縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る懸架装置の主要部を原理的に示した図である。 図２の一部を具体的に示した縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係る懸架装置について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る懸架装置は、シリンダ１Ａとこのシリンダ１Ａに出入りするピストンロッド２Ａとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器ＤＡと、この緩衝器ＤＡのストロークを検出するストローク検出装置３Ａとを備えるとともに、上記緩衝器ＤＡのストロークに伴い伸縮する懸架ばね（メインスプリング）Ｓ１Ａと、この懸架ばねＳ１Ａと直列に配置されて上記懸架ばねＳ１Ａよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングＳ２とを備えている。そして、上記ストローク検出装置３Ａは、上記サブスプリングＳ２の変形量を検出するストロークセンサ３０と、当該検出された値から上記緩衝器ＤＡのストロークを求めるストローク演算手段３１とを備えている。

以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る懸架装置は、二輪車や三輪車等の鞍乗型車両の前輪を懸架するフロントフォークである。当該フロントフォークの構成は周知であるので、詳細に図示しないが、前輪の両側に起立する一対の緩衝器（一方の緩衝器ＤＡのみを図示し、他方の緩衝器を省略する）と、これらの緩衝器ＤＡを連結するとともに車体の骨格となる車体フレームに連結される車体側ブラケット（図示せず）と、上記各緩衝器ＤＡの下端部を前輪の車軸に連結する車輪側ブラケット（図示せず）とを備えており、一対の緩衝器ＤＡで前輪を両側から支えている。なお、懸架装置は、一本の緩衝器ＤＡで前輪を片持ち支持するフロントフォークや、後輪を懸架するリアクッションであってもよく、また、自動車等の鞍乗型車両以外の懸架装置であってもよい。

本実施の形態において、一対の緩衝器ＤＡは共通の構成を備えているので、以下、一方の緩衝器ＤＡについてのみ詳細に説明する。なお、緩衝器ＤＡの構成は適宜変更することが可能であり、一対の緩衝器ＤＡの一方と他方が異なる構成を備えるとしてもよい。

上記緩衝器ＤＡは、本実施の形態において、車体側チューブ４と車輪側チューブ５とからなるテレスコピック型のチューブ部材Ｔを備えており、当該チューブ部材Ｔが緩衝器ＤＡの外殻となる。そして、車体側チューブ４が車輪側チューブ５よりも大径に形成されるとともに、車体側チューブ４の外周に車体側ブラケット（図示せず）が固定され、車輪側チューブ５の下端部に車輪側ブラケット（図示せず）が固定されているので、路面凹凸による衝撃が入力されると、車輪側チューブ５が車体側チューブ４に出入りして緩衝器ＤＡがストロークする。なお、車輪側チューブ５が車体側チューブ４よりも大径に形成されて、車輪側チューブ５に車体側チューブ４が出入りするとしてもよい。

チューブ部材Ｔにおいて、車体側チューブ４の上側開口はキャップ部材４０で塞がれ、車輪側チューブ５の下側開口は、車輪側ブラケット（図示せず）で塞がれ、車体側チューブ４と車輪側チューブ５の重複部の間に形成される筒状隙間は車体側チューブ４の下端部内周に保持されて車輪側チューブ５の外周面に摺接する環状のシール部材４１で塞がれているので、チューブ部材Ｔは密閉され、内部に収容される液体や気体が外側に漏れないようになっている。

また、緩衝器ＤＡは、車輪側ブラケット（図示せず）の底部に起立し車輪側チューブ５の軸心部に起立するシリンダ１Ａと、キャップ部材４０に吊り下げられた状態に保持されてシリンダ１Ａに出入りするピストンロッド２Ａと、シリンダ１Ａとピストンロッド２Ａの相対移動を抑制する減衰力を発生する減衰力発生手段（図示せず）とを備えている。さらに、キャップ部材４０とシリンダ１Ａとの間には、緩衝器ＤＡを伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばねＳ１Ａと、この懸架ばねＳ１Ａと直列に配置されるサブスプリングＳ２とが設けられており、ストローク検出装置３ＡでサブスプリングＳ２の変形量を検出し、当該検出された値から緩衝器ＤＡのストロークを算出できるようになっている。

本実施の形態において、懸架ばねＳ１Ａは、本発明に係るメインスプリングに相当し、コイルばねからなる。また、サブスプリングＳ２は、懸架ばねＳ１Ａよりもばね定数が大きく設定されるとともに、軸方向長さが短いコイルばねからなる。そして、懸架ばね（メインスプリング）Ｓ１ＡとサブスプリングＳ２との間には、ピストンロッド２Ａの外周に配置され軸方向に移動可能な環状の中間ばね受座２０が介装されている。つまり、懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２は、当該中間ばね受座２０を挟んで軸方向に直列に連なっており、懸架ばねＳ１Ａは、中間ばね受座２０とシリンダ側に固定される下側ばね受座１０との間に介装され、サブスプリングＳ２は、中間ばね受座２０とキャップ部材４０に固定される上側ばね受座４２との間に介装されている。

懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２の変形量の関係は、懸架ばねＳ１Ａの変形量をａ１、サブスプリングＳ２の変形量をａ２、懸架ばねＳ１Ａのばね定数をｋ１、サブスプリングＳ２のばね定数をｋ２とすると、ａ１／ａ２＝ｋ２／ｋ１となる。また、サブスプリングＳ２のばね定数ｋ２は、懸架ばねＳ１Ａのばね定数ｋ１よりも大きく設定されており（ｋ１＜ｋ２）、例えば、懸架ばねＳ１Ａのばね定数ｋ１の３〜７０倍程度とされる。このため、サブスプリングＳ２の変形量ａ２は、懸架ばねＳ１Ａの変形量ａ１の、１／３〜１／７０程度に小さくなる。

ストローク検出装置３Ａは、本実施の形態において、サブスプリングＳ２の変形量ａ２を検出するストロークセンサ３０と、当該ストロークセンサ３０で検出された値（ａ２）から緩衝器ＤＡのストロークを算出するストローク演算手段３１と、中間ばね受座２０に保持されて当該中間ばね受座２０の変位をストロークセンサ３０に伝える延長ロッド３２とを備えている。中間ばね受座２０とストロークセンサ３０は、接合されていることが好ましいが、この限りではない。

ストロークセンサ３０は、キャップ部材４０に保持される筒状のセンサシリンダ３０ａと、上記延長ロッド３２と直列に配置されてセンサシリンダ３０ａに出入りするセンサロッド３０ｂとを備えるとともに、センサシリンダ３０ａに対するセンサロッド３０ｂの変位（ストロークセンサ３０のストローク）を電気信号として出力するように設定されている。なお、ストロークセンサ３０の構成は、適宜変更することが可能である。

ストロークセンサ３０のストロークは、サブスプリングＳ２の変形量ａ２に等しく、懸架ばねＳ１Ａの変形量ａ１は、ａ１＝ｋ２・ａ２／ｋ１で求めることができる。そして、緩衝器ＤＡのストロークは、懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２の変形量ａ１，ａ２の合計に等しく、ａ１＋ａ２で求めることができる。本実施の形態において、当該演算を行うストローク演算手段３１は、車載のコントロールユニットからなる。

図１に記載の形態において、チューブ部材Ｔ内には、シリンダ１Ａの外側に気体が封入されて気室ＲＧが形成されており、当該気室ＲＧの圧力がセンサロッド３０ｂをセンサシリンダ３０ａ側に押すように作用する。気室ＲＧの容積は、緩衝器ＤＡのストロークに伴い膨縮し、気室ＲＧの圧力が変化するので、当該気室ＲＧの圧力によるセンサロッド３０ｂを押す力も緩衝器ＤＡのストロークに応じて変化する。このため、サブスプリングＳ２のばね定数ｋ２を大きめにするか、サブスプリングＳ２の最大変形量を大きく設定し、ストローク演算手段３１で懸架ばねＳ１Ａの変形量ａ１を求める際に、センサロッド３０ｂが気室ＲＧの圧力によって押される分を差し引く補正をすることで、正確に緩衝器ＤＡのストロークを求めることができる。

なお、気室ＲＧの圧力によりセンサロッド３０ｂがセンサシリンダ３０ａ側に押されないように設定されるか、気室ＲＧの圧力により押されてもセンサロッド３０ｂが動かないように保持されている場合には、上記補正は不要である。

以下、本実施の形態に係る懸架装置の作動について説明する。

車輪側チューブ５が車体側チューブ４から退出するとともにピストンロッド２Ａがシリンダ１Ａから退出して、緩衝器ＤＡが伸長方向にストロークすると、懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２が伸長する。このとき、中間ばね受座２０がキャップ部材４０から離れて、センサロッド３０ｂがセンサシリンダ３０ａから退出し、ストロークセンサ３０がサブスプリングＳ２の変形量ａ２を検出する。そして、ストローク演算手段３１がストロークセンサ３０で検出された値（ａ２）を基に、緩衝器ＤＡのストロークを求める（＝ａ１＋ａ２，ａ１＝ｋ２・ａ２／ｋ１、センサロッド３０ｂが気室ＲＧの圧力によって押される分を差し引く補正）。

反対に、車輪側チューブ５が車体側チューブ４に進入するとともにピストンロッド２Ａがシリンダ１Ａに進入して、緩衝器ＤＡが圧縮方向にストロークすると、懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２が収縮する。このとき、中間ばね受座２０がキャップ部材４０に接近して、センサロッド３０ｂがセンサシリンダ３０ａに進入し、ストロークセンサ３０がサブスプリングＳ２の変形量ａ２を検出する。そして、ストローク演算手段３１がストロークセンサ３０で検出された値（ａ２）を基に、緩衝器ＤＡのストロークを求める（＝ａ１＋ａ２，ａ１＝ｋ２・ａ２／ｋ１、センサロッド３０ｂが気室ＲＧの圧力によって押される分を差し引く補正）。

以下、本実施の形態に係る懸架装置の作用効果について説明する。

本実施の形態において、緩衝器ＤＡは、車体側チューブ４と車輪側チューブ５とからなるテレスコピック型のチューブ部材Ｔを備えており、シリンダ１Ａ及びピストンロッド２Ａは、上記チューブ部材Ｔ内に配置され、上記チューブ部材Ｔと上記シリンダ１Ａとの間には、気体が封入されて気室ＲＧが形成されている。そして、ストロークセンサ３０は、センサシリンダ３０ａと、このセンサシリンダ３０ａに出没し上記気室ＲＧの圧力により上記センサシリンダ３０ａ側に押されるセンサロッド３０ｂとを備えており、ストローク演算手段３１でメインスプリングである懸架ばねＳ１Ａの変形量ａ１を求める際に、上記気室ＲＧの圧力で上記センサロッド３３ｂが上記センサシリンダ３０ａ側に押される分を差し引く補正をする。

上記構成によれば、緩衝器ＤＡのストロークを正確に求めることが可能となるが、気室ＲＧの圧力によりセンサロッド３０ｂがセンサシリンダ３０ａ側に押されないように設定されるか、気室ＲＧの圧力により押されてもセンサロッド３０ｂが動かないように保持されている場合には、上記補正をせずに上記効果を奏することができる。

また、本実施の形態において、メインスプリングは、緩衝器ＤＡを伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばねＳ１Ａである。

上記構成によれば、懸架ばねＳ１ＡとサブスプリングＳ２の変形量ａ１，ａ２の合計から緩衝器ＤＡのストロークを求めることができる。

また、上記構成によれば、本実施の形態のように、緩衝器ＤＡが、シリンダ１Ａを車輪側に連結するとともにピストンロッド２Ａを車体側に連結した正立型緩衝器である場合、ストロークセンサ３０をばね上に配置することが容易であり、このようにすることで、ストロークセンサ３０に路面凹凸による衝撃が伝わることを抑制できる。しかし、緩衝器ＤＡの構成は、上記の限りではなく、シリンダ１Ａを車体側に連結するとともにピストンロッド２Ａを車輪側に連結した倒立型緩衝器であってもよい。

また、本実施の形態において、懸架装置は、シリンダ１Ａとこのシリンダ１Ａに出入りするピストンロッド２Ａとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器ＤＡと、この緩衝器ＤＡのストロークを検出するストローク検出装置３Ａとを備えるとともに、上記緩衝器ＤＡのストロークに伴い伸縮する懸架ばね（メインスプリング）Ｓ１Ａと、この懸架ばねＳ１Ａと直列に配置されて上記懸架ばねＳ１Ａよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングＳ２とを備えている。そして、上記ストローク検出装置３Ａは、上記サブスプリングＳ２の変形量ａ２を検出するストロークセンサ３０と、当該検出された値（ａ２）から上記緩衝器ＤＡのストロークを求めるストローク演算手段３１とを備えている。

上記構成によれば、サブスプリングＳ２のばね定数ｋ２の方が懸架ばねＳ１Ａのばね定数ｋ１よりも大きく設定されているので、サブスプリングＳ２の変形量ａ２は懸架ばねＳ１Ａの変形量ａ１よりも小さくなる。したがって、ストロークセンサ３０を利用して緩衝器ＤＡのストロークを検出したとしても、緩衝器ＤＡのストロークよりもストロークセンサ３０のストロークが小さくて済むので、ストロークセンサ３０を小型化することが可能となる。

つづいて、本発明の他の実施の形態に係る懸架装置について説明する。当該懸架装置において、一実施の形態に係る懸架装置と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。図２に示すように、本実施の形態に係る懸架装置は、一実施の形態と同様に、鞍乗型車両の前輪を懸架するフロントフォークであり、前輪の両側に起立する一対の緩衝器（一方の緩衝器ＤＢのみを図示し、他方の緩衝器を省略する）と、これらの緩衝器ＤＢを連結するとともに車体の骨格となる車体フレームに連結される車体側ブラケット（図示せず）と、上記各緩衝器ＤＢの下端部を前輪の車軸に連結する車輪側ブラケット５０とを備えており、一対の緩衝器ＤＢで前輪を両側から支えている。なお、懸架装置は、一本の緩衝器ＤＢで前輪を片持ち支持するフロントフォークや、後輪を懸架するリアクッションであってもよく、また、自動車等の鞍乗型車両以外の懸架装置であってもよい。

本実施の形態においても、一対の緩衝器ＤＢは共通の構成を備えているので、以下、一方の緩衝器ＤＢについてのみ詳細に説明する。なお、緩衝器ＤＢの構成は適宜変更することが可能であり、一対の緩衝器ＤＢの一方と他方が異なる構成を備えるとしてもよい。

上記緩衝器ＤＢは、本実施の形態においても、一実施の形態と同様に、車体側チューブ４と車輪側チューブ５とからなるテレスコピック型のチューブ部材Ｔを備えており、当該チューブ部材Ｔが緩衝器ＤＢの外殻となり、密閉されている。

また、緩衝器ＤＢは、キャップ部材４０に保持されて車体側チューブ４の軸心部に起立するシリンダ１Ｂと、このシリンダ１Ｂの下側開口を塞ぐ環状のロッドガイド１１と、車輪側ブラケット５０の底部に起立してロッドガイド１１で軸支されながらシリンダ１Ｂに出入りするピストンロッド２Ｂと、このピストンロッド２Ｂの上端部に固定されシリンダ１Ｂ内に摺動可能に挿入されるピストン６と、シリンダ１Ｂの反ピストンロッド側の軸心部に起立するベースロッド７と、このベースロッド７の下端部に固定されるベース部材８と、ベースロッド７とシリンダ１Ｂとの間に摺動可能に挿入される環状のフリーピストン９とを備えている。

さらに、ロッドガイド１１と車体側ブラケット５０との間には、緩衝器ＤＢを伸長方向に附勢して車体を弾性支持する懸架ばねＳ１Ｂが設けられ、キャップ部材４０とフリーピストン９との間には、フリーピストン９を図２中下側に附勢する加圧ばねＳ３と、この加圧ばねＳ３と直列に配置されるサブスプリングＳ４とが設けられており、ストローク検出装置３ＢでサブスプリングＳ４の変形量を検出し、当該検出された値から緩衝器ＤＢのストロークを算出できるようになっている。

上記緩衝器ＤＢにおけるシリンダ１Ｂ内には、作動液が充填される液室Ｌが形成されており、この液室Ｌは、ピストン６で区画される伸側室Ｌ１及び圧側室Ｌ２と、当該圧側室Ｌ２とベース部材８で区画される液溜室Ｌ３とからなる。作動液として、作動油と称される油や、水、水溶液等の液体が利用される。上記液溜室Ｌ３は、フリーピストン９で気体が封入される気室Ｇと区画されている。また、シリンダ１Ｂとチューブ部材Ｔとの間には、リザーバＲが形成されており、このリザーバＲには、作動液と、気体が封入されている。

シリンダ１Ｂは、図３に示すように、図３中下側に配置されてピストン６が摺接するピストン側シリンダ１２と、図３中上側に配置されてベース部材８が固定されるとともに、フリーピストン９が摺接するベース側シリンダ１３とからなり、当該ベース側シリンダ１３の下端部内周にピストン側シリンダ１２が螺合されている。ベース側シリンダ１３の上部には、内周が他の部分の内周と比較して大径に形成される拡径部１３ａが設けられるとともに、当該拡径部１３ａの下部にシリンダ１Ｂ内外を連通する通孔１３ｂが形成されている。

もどって、図２に示すように、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とを区画するピストン６には、伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２を連通する伸側ピストン通路６ａと圧側ピストン通路６ｂが形成されるとともに、伸側ピストン通路６ａを伸側室Ｌ１から圧側室Ｌ２に移動する作動液の流れを許容し、この反対方向の流れを阻止する伸側減衰弁６０と、圧側ピストン通路６ｂを圧側室Ｌ２から伸側室Ｌ１に移動する作動液の流れを許容し、この反対方向の流れを阻止する圧側逆止弁６１が積層されている。本実施の形態において、伸側減衰弁６０が伸側ピストン通路６ａを通過する作動液に与える抵抗は比較的大きく、圧側逆止弁６１が圧側ピストン通路６ｂを通過する作動液に与える抵抗は比較的小さくなるように設定されている。しかし、ピストン６に積層される弁の仕様は所望の減衰力の特性に応じて適宜変更できる。

圧側室Ｌ２と液溜室Ｌ３とを区画するベース部材８には、圧側室Ｌ２と液溜室Ｌ３を連通する伸側ベース部材通路８ａと圧側ベース部材通路８ｂが形成されるとともに、伸側ベース部材通路８ａを液溜室Ｌ３から圧側室Ｌ２に移動する作動液の流れを許容し、この反対方向の流れを阻止する伸側逆止弁８０と、圧側ベース部材通路８ｂを圧側室Ｌ２から液溜室Ｌ３に移動する作動液の流れを許容し、この反対方向の流れを阻止する圧側減衰弁８１が積層されている。本実施の形態において、伸側逆止弁８０が伸側ベース部材通路８ａを通過する作動液に与える抵抗は比較的小さく、圧側減衰弁８１が圧側ベース部材通路８ｂを通過する作動液に与える抵抗は比較的大きくなるように設定されている。しかし、ベース部材８に積層される弁の仕様も所望の減衰力の特性に応じて適宜変更できる。

液溜室Ｌ３と気室Ｇとを区画するフリーピストン９は、図３に示すように、環状に形成される本体部９ａと、この本体部９ａの外周に取り付けられる上下一対の環状の外周シール９ｂ，９ｃと、本体部９ａの内周に取り付けられる環状の内周シール９ｄとを備えており、ベース部材８とキャップ部材４０との間を軸方向に移動できる。内周シール９ｄは、常にベースロッド７の外周面に摺接しており、フリーピストン９の内周を塞いでいる。上側の外周シール９ｂは、常に拡径部１３ａの内周面に摺接しており、フリーピストン９の外周を塞いでいる。他方、下側の外周シール９ｃは、拡径部１３ａに達するまでの間、ベース側シリンダ１３の内周面に摺接し、フリーピストン９の外周を塞いでいるものの、拡径部１３ａに達すると、拡径部１３ａとの間を完全には塞がず作動液が漏れ出るようになっている。そして、当該漏れ出た作動液は、通孔１３ｂを通ってリザーバＲに移動できる。このようにすることで、シリンダ１Ｂ内圧が過剰になることを防ぐことができる。

フリーピストン９を図２，３中下側に附勢する加圧ばねＳ３は、フリーピストン９を介して液室Ｌを加圧している。また、本実施の形態において、当該加圧ばねＳ３は、本発明に係るメインスプリングに相当し、コイルばねからなる。また、加圧ばねＳ３と直列に設けられるサブスプリングＳ４は、加圧ばねＳ３よりもばね定数が大きく設定される皿ばねからなり、加圧ばねＳ３よりも軸方向長さが極めて短い。そして、加圧ばね（メインスプリング）Ｓ３とサブスプリングＳ４との間には、ベースロッド７の外周に配置され軸方向に移動可能な環状の中間ばね受座７０が介装されている。つまり、加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４は、当該中間ばね受座７０を挟んで軸方向に直列に連なっており、加圧ばねＳ３は、中間ばね受座７０とフリーピストン９に固定される下側ばね受座９０との間に介装され、サブスプリングＳ４は、中間ばね受座７０とキャップ部材４０との間に介装されている。

加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４の変形量の関係は、加圧ばねＳ３の変形量をａ３、サブスプリングＳ４の変形量をａ４、加圧ばねＳ３のばね定数をｋ３、サブスプリングＳ４のばね定数をｋ４とすると、ａ３／ａ４＝ｋ４／ｋ３となる。また、サブスプリングＳ４のばね定数ｋ４は、加圧ばねＳ３のばね定数ｋ３よりも大きく設定されており（ｋ３＜ｋ４）、例えば、加圧ばねＳ３のばね定数ｋ３の３〜７０倍程度とされる。このため、サブスプリングＳ４の変形量ａ４は、加圧ばねＳ３の変形量ａ３の、１／３〜１／７０程度に小さくなる。

サブスプリングＳ４の変形量ａ４から緩衝器ＤＢのストロークを算出するストローク検出装置３Ｂは、本実施の形態においても一実施の形態と同様に、サブスプリングＳ４の変形量ａ４を検出するストロークセンサ３３と、当該ストロークセンサ３３で検出された値（ａ４）から緩衝器ＤＢのストロークを算出するストローク演算手段３４と、中間ばね受け座７０に保持されて当該中間ばね受け座７０の変位をストロークセンサ３３に伝える延長ロッド３５とを備えている。中間ばね受座７０とストロークセンサ３３は、接合されていることが好ましいが、この限りではない。

ストロークセンサ３３は、キャップ部材４０に保持される筒状のセンサシリンダ３３ａと、上記延長ロッド３５と直列に配置されてセンサシリンダ３３ａに出入りするセンサロッド３３ｂとを備えるとともに、センサシリンダ３３ａに対するセンサロッド３３ｂの変位（ストロークセンサ３３のストローク）を電気信号として出力するように設定されている。なお、ストロークセンサ３３の構成は、適宜変更することが可能である。

ストロークセンサ３３のストロークは、サブスプリングＳ４の変形量ａ４に等しく、加圧ばねＳ３の変形量ａ３は、ａ３＝ｋ４・ａ４／ｋ３で求めることができる。また、緩衝器ＤＢのストロークは、ピストンロッド２Ｂのシリンダ１Ｂに対する変位に等しく、当該ピストンロッド２Ｂの変位をＮ、フリーピストン９の変位をＭ、ピストンロッド２Ｂの断面積をＸ１、液溜室Ｌ３の断面積（下側の外周シール９ｃが摺接するベース側シリンダ１３の内径を直径とする円の面積から、内周シール９ｄが摺接するベースロッド７の外径を直径とする円の面積を引いた面積）をＸ２とすると、Ｎ＝Ｍ×Ｘ２／Ｘ１で求めることができる。そして、フリーピストン９の変位Ｍは、加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４の変形量ａ３，ａ４の合計に等しく、ａ３＋ａ４で求めることができるので、サブスプリングＳ４の変形量ａ４から緩衝器ＤＢのストロークを求めることができる。本実施の形態において、当該演算を行うストローク演算手段３４は、車載のコントロールユニットからなる。

図３に記載の形態において、気室Ｇの圧力がセンサロッド３３ｂをセンサシリンダ３３ａ側に押すように作用する。気室Ｇの容積は、緩衝器ＤＢのストロークに伴うフリーピストン９の変位により膨縮し、気室Ｇの圧力が変化するので、当該気室Ｇの圧力によるセンサロッド３３ｂを押す力も緩衝器ＤＢのストロークに応じて変化する。このため、サブスプリングＳ４のばね定数ｋ４を大きめにするか、サブスプリングＳ４の最大変形量を大きく設定し、ストローク演算手段３４で加圧ばねＳ３の変形量ａ３を求める際に、センサロッド３３ｂが気室Ｇの圧力によって押される分を差し引く補正をすることで、正確に緩衝器ＤＢのストロークを求めることができる。

なお、気室Ｇの圧力によりセンサロッド３３ｂがセンサシリンダ３３ａ側に押されないように設定されるか、気室Ｇの圧力により押されてもセンサロッド３３ｂが動かないように保持されている場合には、上記補正は不要である。

以下、本実施の形態に係る緩衝器ＤＢの作動について説明する。

車輪側チューブ５が車体側チューブ４から退出するとともにピストンロッド２Ｂがシリンダ１Ｂから退出して、緩衝器ＤＢが伸長方向にストロークすると、縮小される伸側室Ｌ１の作動液は、伸側減衰弁６０を開き、伸側ピストン通路６ａを通って圧側室Ｌ２に移動するので、緩衝器ＤＢは、伸側減衰弁６０の抵抗に起因する伸側減衰力を発生する。

また、緩衝器ＤＢが伸長方向にストロークする場合、シリンダ１Ｂから退出したピストンロッド体積分（＝Ｎ×Ｘ１）、シリンダ内容積が増加するので、この分の作動液が伸側逆止弁８０を開き、伸側ベース部材通路８ａを通って液溜室Ｌ３から圧側室Ｌ２に移動する。このため、フリーピストン９が図２，３中下側に移動して、加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４が伸長する。このとき、中間ばね受座７０がキャップ部材４０から離れて、センサロッド３３ｂがセンサシリンダ３３ａから退出し、ストロークセンサ３３がサブスプリングＳ４の変形量ａ４を検出する。そして、ストローク演算手段３４がストロークセンサＳ４で検出された値（ａ４）から、緩衝器ＤＢのストロークを求める（Ｎ＝Ｍ×Ｘ２／Ｘ１，Ｍ＝ａ３＋ａ４，ａ３＝ｋ４・ａ４／ｋ３、センサロッド３３ｂが気室Ｇの圧力によって押される分を差し引く補正）。

反対に、車輪側チューブ５が車体側チューブ４に進入するとともにピストンロッド２Ｂがシリンダ１Ｂに進入して、緩衝器ＤＢが圧縮方向にストロークすると、縮小される圧側室Ｌ２の作動液は、圧側逆止弁６１を開き、圧側ピストン通路６ｂを通って伸側室Ｌ２に移動する。

また、緩衝器ＤＢが圧縮方向にストロークする場合、シリンダ１Ｂに進入したピストンロッド体積分（＝Ｎ×Ｘ１）、シリンダ内容積が減少するので、この分の作動液が圧側減衰弁８１を開き、圧側ベース部材通路８ｂを通って圧側室Ｌ２から液溜室Ｌ３に移動する。このため、緩衝器ＤＢは、圧側逆止弁６１及び圧側減衰弁８１の抵抗に起因する圧側減衰力を発生する。このとき、フリーピストン９は図２，３中上側に移動して、加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４が圧縮されるので、中間ばね受座７０がキャップ部材４０に接近して、センサロッド３３ｂがセンサシリンダ３３ａに進入し、ストロークセンサ３３がサブスプリングＳ４の変形量ａ４を検出する。そして、ストローク演算手段３４がストロークセンサ３３で検出された値（ａ４）から、緩衝器ＤＢのストロークを求める（Ｎ＝Ｍ×Ｘ２／Ｘ１，Ｍ＝ａ３＋ａ４，ａ３＝ｋ４・ａ４／ｋ３、センサロッド３３ｂが気室Ｇの圧力によって押される分を差し引く補正）。

つづいて、本実施の形態に係る懸架装置の作用効果について説明する。

本実施の形態において、サブスプリングＳ４は、皿ばねからなる。

上記構成によれば、サブスプリングＳ４がコイルばねからなる場合と比較して、サブスプリングＳ４の軸方向長さを短くすることができ、緩衝器ＤＢが軸方向に嵩張ることを抑制できる。しかし、サブスプリングＳ４は、一実施の形態と同様に、コイルばねからなるとしてもよく、また、一実施の形態のサブスプリングＳ２を皿ばねに変更してもよい。

また、本実施の形態において、シリンダ１Ｂ内には、フリーピストン９で液室Ｌと区画され、気体が封入される気室Ｇが形成されている。そして、ストロークセンサ３３は、センサシリンダ３３ａと、このセンサシリンダ３３ａに出没し、上記気室Ｇの圧力により上記センサシリンダ３３ａ側に押されるセンサロッド３３ｂとを備えており、ストローク演算手段３４でメインスプリングである加圧ばねＳ３の変形量ａ３を求める際に、上記気室Ｇの圧力で上記センサロッド３３ｂが上記センサシリンダ３３ａ側に押される分を差し引く補正をする。

上記構成によれば、緩衝器ＤＢのストロークを正確に求めることが可能となるが、気室Ｇの圧力によりセンサロッド３３ｂがセンサシリンダ３３ａ側に押されないように設定されるか、気室Ｇの圧力により押されてもセンサロッド３３ｂが動かないように保持されている場合には、上記補正をせずに上記効果を奏することができる。

また、本実施の形態において、緩衝器ＤＢは、シリンダ１Ｂ内に形成されて作動液が充填される液室Ｌと、ピストンロッド２Ｂの上端部（先端部）に保持されて液室Ｌを伸側室Ｌ１と圧側室Ｌ２とに区画するピストン６と、シリンダ１Ｂ内の反ピストンロッド側に摺動可能に挿入されてシリンダ１Ｂ内に上記液室Ｌを区画するフリーピストン９とを備えており、メインスプリングは、上記フリーピストン９を介して液室Ｌを加圧する加圧ばねＳ３である。

上記構成によれば、サブスプリングＳ４の変形量ａ４から、加圧ばねＳ３の変形量ａ３を求めることができる。そして、加圧ばねＳ３とサブスプリングＳ４の変形量ａ３，ａ４の合計から、フリーピストン９の変位Ｍを求め、このフリーピストンＭの変位から緩衝器ＤＢのストロークを求めることができる。なお、懸架装置が加圧ばねＳ３を備える場合、この加圧ばねＳ３の変形量ａ３を直接ストロークセンサ３３で検出し、この値から緩衝器ＤＢのストロークを求めても、緩衝器ＤＢのストロークを直接ストロークセンサ３３で検出する場合と比較して、ストロークセンサ３３を小型化できるが、上記構成にすることで、更にストロークセンサ３３を小型化できる。

また、上記構成によれば、本実施の形態のように、緩衝器ＤＢが、シリンダ１Ｂを車体側に連結するとともにピストンロッド２Ｂを車輪側に連結した倒立型緩衝器である場合、ストロークセンサ３３をばね上に配置することが容易であり、このようにすることで、ストロークセンサ３３に路面凹凸による衝撃が伝達されることを抑制できる。しかし、このような倒立型の緩衝器ＤＢであっても、一実施の形態と同様に、懸架ばねＳ１Ｂに直列にサブスプリングを設け、当該サブスプリングの変形量から懸架ばねＳ１Ｂの変形量を求めるとしてもよい。また、上記フリーピストン９を備える緩衝器ＤＢであっても、シリンダ１Ｂを車輪側に連結するとともにピストンロッド２Ｂを車体側に連結して倒立型に設定するとしてもよい。

また、本実施の形態において、シリンダ１Ｂとこのシリンダ１Ｂに出入りするピストンロッド２Ｂとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器ＤＢと、この緩衝器ＤＢのストロークを検出するストローク検出装置３Ｂとを備えるとともに、上記緩衝器のストロークに伴い伸縮する加圧ばね（メインスプリング）Ｓ３と、この加圧ばねＳ３と直列に配置されて上記加圧ばねＳ３よりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングＳ４とを備えている。そして、上記ストローク検出装置３Ｂは、上記サブスプリングＳ４の変形量ａ４を検出するストロークセンサ３３と、当該検出された値（ａ４）から上記緩衝器ＤＢのストロークを求めるストローク演算手段３４とを備えている。

上記構成によれば、サブスプリングＳ４のばね定数ｋ４の方が加圧ばねＳ３のばね定数ｋ３よりも大きく設定されているので、サブスプリングＳ４の変形量ａ４は加圧ばねｋ３の変形量ａ３よりも小さくなる。したがって、ストロークセンサ３３を利用して緩衝器ＤＢのストロークを検出したとしても、緩衝器ＤＢのストロークよりもストロークセンサ３３のストロークが小さくて済むので、ストロークセンサ３３を小型化することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

ＤＡ，ＤＢ 緩衝器
Ｌ 液室
Ｌ１ 伸側室
Ｌ２ 圧側室
Ｇ，ＲＧ 気室
Ｓ１Ａ 懸架ばね（メインスプリング）
Ｓ２，Ｓ４ サブスプリング
Ｓ３ 加圧ばね（メインスプリング）
Ｔ チューブ部材
１Ａ，１Ｂ シリンダ
２Ａ，２Ｂ ピストンロッド
３Ａ，３Ｂ ストローク検出装置
４ 車体側チューブ
５ 車輪側チューブ
６ ピストン
９ フリーピストン
３０，３３ ストロークセンサ
３０ａ，３３ａ センサシリンダ
３０ｂ，３３ｂ センサロッド
３１，３４ ストローク演算手段

Claims (4)

1. シリンダと上記シリンダに出入りするピストンロッドとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器と、上記緩衝器のストロークを検出するストローク検出装置とを備える懸架装置において、
   上記緩衝器のストロークに伴い伸縮するメインスプリングと、上記メインスプリングと直列に配置されて上記メインスプリングよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングとを備え、
   上記緩衝器は、車体側チューブと車輪側チューブとからなるテレスコピック型のチューブ部材を有し、
   上記シリンダ及び上記ピストンロッドは、上記チューブ部材内に配置され、
   上記チューブ部材と上記シリンダとの間には、気体が封入されて気室が形成されており、
   上記メインスプリングは、上記緩衝器を伸長方向に附勢して上記車体を弾性支持する懸架ばねであって、
   上記ストローク検出装置は、上記サブスプリングの変形量を検出するストロークセンサと、上記ストロークセンサで検出された値から上記緩衝器のストロークを求めるストローク演算手段とを有し、
   上記ストロークセンサは、センサシリンダと、上記センサシリンダに出没し上記気室の圧力により上記センサシリンダ側に押されるセンサロッドとを有し、
   上記ストローク演算手段は、上記懸架ばねの変形量を求める際に、上記気室の圧力で上記センサロッドが上記センサシリンダ側に押される分を差し引く補正をする
   ことを特徴とする懸架装置。
2. シリンダと上記シリンダに出入りするピストンロッドとを備えて車体と車輪との間に介装される緩衝器と、上記緩衝器のストロークを検出するストローク検出装置とを備える懸架装置において、
   上記緩衝器のストロークに伴い伸縮するメインスプリングと、上記メインスプリングと直列に配置されて上記メインスプリングよりもばね定数が大きく設定されるサブスプリングとを備え、
   上記緩衝器は、上記シリンダ内に形成されて作動液が充填される液室と、上記ピストンロッドの先端部に保持されて上記液室を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内の反ピストンロッド側に摺動可能に挿入されて上記シリンダ内に上記液室を区画するフリーピストンとを有し、
   上記メインスプリングは、上記フリーピストンを介して上記液室を加圧する加圧ばねであり、
   上記ストローク検出装置は、上記サブスプリングの変形量を検出するストロークセンサと、当該ストロークセンサで検出された値から上記緩衝器のストロークを求めるストローク演算手段とを有する
   ことを特徴とする懸架装置。
3. 上記シリンダ内には、上記フリーピストンで上記液室と区画され、気体が封入される気室が形成されており、
   上記ストロークセンサは、センサシリンダと、上記センサシリンダに出没し、上記気室の圧力により上記センサシリンダ側に押されるセンサロッドとを備えており、
   上記ストローク演算手段は、上記加圧ばねの変形量を求める際に、上記気室の圧力で上記センサロッドが上記センサシリンダ側に押される分を差し引く補正をする
   ことを特徴とする請求項２に記載の懸架装置。
4. 上記サブスプリングは、皿ばねからなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の懸架装置。

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