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技術 サスペンション装置

出願人 三菱自動車工業株式会社
発明者 秋竹俊太郎
出願日 2013年4月5日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2013-079476
公開日 2014年10月27日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2014-201225
状態 特許登録済
技術分野 車体懸架装置
主要キーワード 中空バー 加速比 形アーム ビーム部材 結合具 トーションビーム式サスペンション装置 スプリング部材 ショックアブソーバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定を可能としたサスペンション装置を提供する。

解決手段

サスペンション装置3は、トレーリングアーム5a,5b間に沿って、トーションビーム部材8と共に、各車輪2a、2b間のねじり力が入力されるトーションバー部材11を設け、トーションバー部材11のねじり量を制御するねじり量制御機構12を設けることとした。同構成により、トーションバー部材11のねじり量は各種設定可能となり、車両の運転状態に応じたサスペンション装置のねじり剛性が各種設定可能となる。

概要

背景

大衆車(車両)では、簡単な構造ですむとの利点から、リヤサスペンショントーションビーム式サスペンション装置が多く用いられている。
このサスペンション装置は、左右輪車幅方向両側車輪)を支持するトレーリングアーム部材と、これらトレーリングアーム部材間を連結するトーションビーム部材とを採用した構造である。このサスペンション装置の特徴は、走行中、旋回するなどで、車体がロールすると、左右輪間に生じるねじり力でトーションビーム部材がねじれる。このトーションビーム部材の戻りで、旋回中のロールを抑えられる。すなわち、トーションビーム部材でアンチロール効果が確保される。

ところで、トーションビーム部材のねじり剛性は、車両の乗り心地重視すると、低く設定するのが望ましく、旋回時の操縦定性ロール量抑制)を重視すると、高く設定するのが望ましい。
しかし、トーションビーム式は、トーションビーム部材のねじり剛性に頼るため、乗り心地と操縦安定性との両立が難しい。ロール剛性を高めるためには、トーションビーム内に中空バーを装着することが行われているが、乗り心地と操縦安定性とを両立させるまでには至っていない。

そこで、同サスペンション形式では、双方の両立を図るために、特許文献1に開示されているような技術が提案されている。これは、トーションビーム内に、二分割したトーションバー部材を設け、この分割したトーションバー部材を、ラテラルリンク挙動開閉動作するクラッチ機構を設けた構造を用いて、車両の直進時には、分割したトーションバー部材間を「断」させ(ラテラルリンク:入力無)、旋回時には、ラテラルリンクからの入力で、分割したトーションバー部材間を「接」する技術である。

概要

車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定を可能としたサスペンション装置を提供する。サスペンション装置3は、トレーリングアーム5a,5b間に沿って、トーションビーム部材8と共に、各車輪2a、2b間のねじり力が入力されるトーションバー部材11を設け、トーションバー部材11のねじり量を制御するねじり量制御機構12を設けることとした。同構成により、トーションバー部材11のねじり量は各種設定可能となり、車両の運転状態に応じたサスペンション装置のねじり剛性が各種設定可能となる。

目的

本発明の目的は、車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定を可能としたサスペンション装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車幅方向両側の各車輪を支持する一対のトレーリングアーム部材と、前記一対のトレーリングアーム間を連結するトーションビーム部材と、前記トレーリングアーム間に沿って設けられ前記各車輪間に生じるねじり力が入力されるトーションバー部材と、前記トーションバー部材のねじり量を制御するねじり量制御機構とを具備してなることを特徴とするサスペンション装置

請求項2

前記ねじり量制御機構は、前記トーションバー部材を拘束する拘束力を連続的に可変可能とした第1のねじり量調整機構を有して構成されることを特徴とする請求項1に記載のサスペンション装置。

請求項3

前記ねじり量制御機構は、前記トーションバー部材に当該トーションバー部材のねじり方向と逆方向へ負荷を加える第2のねじり量調整機構を有して構成されることを特徴とする請求項1に記載のサスペンション装置。

請求項4

前記ねじり量制御機構は、前記トーションバー部材を拘束する拘束力を連続的に可変可能とした第1の調整機構と、前記トーションバー部材に当該トーションバー部材のねじり方向と逆方向へ負荷を加える第2のねじり量調整機構とを有して構成されることを特徴とする請求項1に記載のサスペンション装置。

技術分野

0001

本発明は、ねじり剛性可変可能としたサスペンション装置に関する。

背景技術

0002

大衆車(車両)では、簡単な構造ですむとの利点から、リヤサスペンショントーションビーム式のサスペンション装置が多く用いられている。
このサスペンション装置は、左右輪車幅方向両側車輪)を支持するトレーリングアーム部材と、これらトレーリングアーム部材間を連結するトーションビーム部材とを採用した構造である。このサスペンション装置の特徴は、走行中、旋回するなどで、車体がロールすると、左右輪間に生じるねじり力でトーションビーム部材がねじれる。このトーションビーム部材の戻りで、旋回中のロールを抑えられる。すなわち、トーションビーム部材でアンチロール効果が確保される。

0003

ところで、トーションビーム部材のねじり剛性は、車両の乗り心地重視すると、低く設定するのが望ましく、旋回時の操縦定性ロール量抑制)を重視すると、高く設定するのが望ましい。
しかし、トーションビーム式は、トーションビーム部材のねじり剛性に頼るため、乗り心地と操縦安定性との両立が難しい。ロール剛性を高めるためには、トーションビーム内に中空バーを装着することが行われているが、乗り心地と操縦安定性とを両立させるまでには至っていない。

0004

そこで、同サスペンション形式では、双方の両立を図るために、特許文献1に開示されているような技術が提案されている。これは、トーションビーム内に、二分割したトーションバー部材を設け、この分割したトーションバー部材を、ラテラルリンク挙動開閉動作するクラッチ機構を設けた構造を用いて、車両の直進時には、分割したトーションバー部材間を「断」させ(ラテラルリンク:入力無)、旋回時には、ラテラルリンクからの入力で、分割したトーションバー部材間を「接」する技術である。

先行技術

0005

特開平 8− 2227号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところが、特許文献1に挙げた技術は、トーションビーム部材のねじり剛性が発揮するモードと、トーションビーム部材とトーションバー部材の双方のねじり剛性が発揮するモードとの二種類しか設定ができず、十分に乗り心地や操縦安定性が確保されるとはいえない。
すなわち、求められる車両の乗り心地や操縦安定性は、種々の車両の走行状態、例えば一般道走行、高速走行など、さらには急ハンドル操舵中の追加操舵などでも異なる。そのため、サスペンション装置は、そうした走行状態に対応できるねじり剛性を確保することが望ましい。しかし、特許文献1は、トーションバー部材間を「断」、「接」するだけなので、各種走行状態に応じたねじり剛性の設定にまでは至らない。このため、同構造では、十分に車両の乗り心地および操縦安定性を両立させることは難しい。

0007

そこで、本発明の目的は、車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定を可能としたサスペンション装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

請求項1に記載の発明は、車幅方向両側の各車輪を支持するトレーリングアーム部材と、トレーリングアーム間を連結するトーションビーム部材と、トレーリングアーム間に沿って設けられ各車輪間に生じるねじり力が入力されるトーションバー部材と、トーションバー部材のねじり量を制御するねじり量制御機構とを具備することとした。
請求項2に記載の発明は、ねじり量制御機構が、トーションバー部材を拘束する拘束力を連続的に可変可能とした第1のねじり量調整機構を有して構成されることとした。

0009

請求項3に記載の発明は、ねじり量制御機構が、トーションバー部材に当該トーションバーのねじり方向とは逆方向へ負荷を加える第2のねじり量調整機構を有して構成されることとした。
請求項4に記載の発明は、ねじり量制御機構は、トーションバー部材を拘束する拘束力を連続的に可変可能とした第1のねじり量調整機構と、トーションバー部材に当該トーションバーのねじり方向と逆方向へ負荷を加える第2のねじり量調整機構とを有して構成されることとした。

発明の効果

0010

請求項1の発明によれば、トーションバー部材のねじり量の制御により、サスペンション装置のねじり剛性は各種設定することが可能となる。
したがって、トーションビーム式のサスペンション装置は、車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定が可能となる。このため、車両の乗り心地はもちろん、各種運転状態の旋回時で同運転状態に適した操縦安定性(ロール量抑制)を確保することができる。

0011

請求項2〜4の発明によれば、簡単な構造で、サスペンション装置のねじり剛性を広範囲に設定することが可能となる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態に係るサスペンション装置を示す斜視図。
同装置に組み込まれているねじり量制御機構を示す図1中のA−A線に沿う断面図。

実施例

0013

以下、本発明を図1および図2に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図1は本発明を適用した車両のリヤ側を示している。図1中1は車体(二点鎖線で図示)、2a,2bは車体1のリヤの左右両側(車幅方向両側)に配置された後輪(二点鎖線で図示)、3は車体1のリヤに設けられたサスペンション装置をそれぞれ示している。
サスペンション装置3は、トーションビーム式、ここではH形のトーションビーム式サスペンション装置が用いられている。同サスペンション装置3を説明すると、5a,5bは左右一対のトレーリングアーム部材である。トレーリングアーム部材5a,5bは、いずれも一端部に車体支持部となる目玉部6aを有し、他端部に車輪取り付け部となるハブ部6bを有している。トレーリングアーム部材5a,5bの目玉部6aは、いずれもブッシュ(いずれも図示しない)を介して、車体1に支持され、ハブ部6b側をリヤへ延在させている。これで、車体1にトレーリングアーム部材5a,5bを上下方向に揺動可能に支持させている。これら各アーム部材5a,5bのハブ部6bに後輪2a、2bが装着される。

0014

左右のトレーリングアーム部材5a,5b間は、車幅方向に沿って延びるトーションビーム部材8で連結され、H形アーム構造を構成している。トーションビーム部材8は、後輪2a,2b間に生じるねじり力を受ける部材で、例えば下側が開放したU形断面のビーム部材が用いられている。ちなみに、トーションビーム部材8は、乗り心地を重視するため低いねじり剛性を有する部材で形成してある。トレーリングアーム部材5a,5bには、図示はしないが、スプリング部材ショックアブソーバーなどが組み付く。

0015

トレーリングアーム部材5a,5b間には、サスペンション装置3のねじり剛性を、広範囲に設定可能とした剛性可変装置10が設けられている。この剛性可変装置10は、トレーリングアーム部材5a,5b間に設けたトーションバー部材11と、このトーションバー部材11のねじり量を制御する制御ユニット12(本願のねじり量制御機構に相当)とを有して構成されている。

0016

すなわち、トーションバー部材11は、例えば車幅方向に沿って延びるねじり変形可能な鋼製パイプ部材が用いられる。このパイプ部材は、上記トーションビーム部材8内に同ビーム部材8に沿って収めてあり、一端部が、ブラケット部材14を介して、トーションビーム部材8の一端部(一端側)に固定してある。パイプ部材の他端部は、トーションビーム部材8の他端部内(他端側)に据付けてある上記制御ユニット12と連結されている。これで、トーションバー部材11は、トレーリングアーム部材5a,5b間に配置され、トーションバー部材11にも、後輪2a,2b間で生じる、ねじり力が入力される構造にしている。

0017

制御ユニット12は、図2の断面図(図1中のA−A線)に示されるようにトーションバー部材11の他端部を拘束する拘束力を連続的に可変するねじり量調整機構16(本願の第1のねじり量調整機構に相当)や、トーションバー部材11のねじり方向と逆方向へ負荷、すなわち逆方向へ回動変位を加えるねじり量調整機構17(本願の第2のねじり量調整機構に相当)を用いた構造で構成されている。つまり、本実施形態は、二種類のねじり量調整機構16,17を併用した構造が採用されている。

0018

図2を参照して制御ユニット12の各部を説明すると、19は、制御ユニット12のケーシング(一点鎖線で図示)を示す。同ケーシング19は、トーションビーム部材8内に据え付けてある(固定)。このケーシング19のトーションバー部材11側の壁部には、中継軸20が回転自在に支持されている。この中継軸20とトーションバー部材11とが、結合具21を介して直列に連結されている。

0019

ケーシング19内には、中継軸20側から順に上記ねじり量調整機構16、上記ねじり量調整機構17が収められている。このうちねじり量調整機構16には、例えば電磁クラッチ16aを用いた構造が用いられている。
すなわち、電磁クラッチ16aは、例えば中継軸20の外周部にアマチュア部材22を設け、同アマチュア部材22の周囲に励磁コイル23を設けた構造で形成される。つまり、電磁クラッチ16aが発生する励磁力で、トーションバー部材11を自由に保持できる構造にしている。ここで、電磁クラッチ16aには、励磁コイル23への通電に応じて、トーションバー部材11の拘束力(保持力)を、トーションバー部材11が自由回転状態になる「0%」から、トーションバー部材11が剛結状態となる「100%」まで連続的に可変できる機器が用いられている。この電磁クラッチ16aによるトーションバー部材11の拘束力(保持力)の可変(0%〜100%)により、トーションバー部材11のねじり量が広範囲の領域(100%〜0%)で変えられる。つまり、トーションバー部材11のねじり量を連続的に変えられるようにしている。

0020

ねじり量調整機構17には、例えば電動モータ25の軸トルクで、トーションバー部材11を、トーションバー部材11のねじり方向と逆方向へ回動変位させる構造が用いられている。例えばねじり量調整機構17は、電動モータ25の出力軸25aと中継軸20の端部との間を中継するギヤ機構、例えば電動モータ25の出力軸25aに設けた出力ギヤ26、同出力ギヤ26と噛み合い中継ギヤ27へ伝える従動ギヤ28、中継ギヤ27と噛み合う中継軸20端の入力ギヤ29を有して構成されるギヤ機構30と、従動ギヤ28の出力を「断」、「接」(開閉)するクラッチ部32と、トーションバー部材11へ伝わる変位量を検知する角度センサ33とを有した構造が用いられている。これで、電動モータ25の軸トルクが、出力ギヤ26、従動ギヤ28、中継ギヤ27を介して入力ギヤ29に伝わると、トーションバー部材11は、当該トーションバー部材11のねじり方向とは逆方向へ回動変位される。角度センサ33、クラッチ部32は、このトーションバー部材11へ入力される変位量を検知するために設けてある。これで、トーションバー部材11の戻る方向へ軸トルクが連続的に加わる(ロール剛性:増大)。つまり、トーションバー部材11のねじり量を連続的に変えられるようにしている
サスペンション装置3は、こうしたトーションバー部材11の拘束力(保持力)を連続的に減少させる機構と、トーションバー部材11のロール剛性を連続的に増加させる機構との組み合わせにより、ねじり剛性を各種設定可能にしている。特に車両の各種運転状態に適したねじり剛性が確保されるよう、電磁クラッチ16a、電動モータ25、クラッチ部32、角度センサ33は、車体1に搭載された制御部35(例えばマイクロコンピュータで構成)に接続され、制御部35に入力される車両の運転状態信号、例えば操舵角信号操舵速度加速度信号車速信号、ヨー・ロール・ピッチングレイト信号、ヨー加速比信号、前後左右G信号、ロール加速比信号、追操舵信号分担荷重検知や空気圧センサなどに基づき、サスペンション装置3のねじり剛性が種々適正に設定される。また、ナビゲーションスマートフォン安全運転支援ステム[DSSS:Driving Safety Support Systems(VICS(登録商標)や光ビーコンを利用した、交差点情報走行車両に伝達するシステム)]、車々間通信システムなどを利用し、操舵前に情報を得てコントロールすることも可能である。

0021

サスペンション装置3のねじり剛性について説明すると、一般道走行で車両が直進走行するときは、電磁クラッチ16は、励磁されない。つまり、トーションバー部材11は、無負荷状態となる。これにより、サスペンション装置3のねじり剛性は、トーションビーム部材8の低剛性で得られるだけとなり、高い乗り心地をもたらす。
車両が旋回(操舵)すると、電磁クラッチ16aの励磁にしたがい、トーションバー部材11は剛結される。これにより、サスペンション装置3のねじり剛性は、トーションビーム部材8の剛性に、トーションバー部材11の剛性を加えた剛性となる。このとき電磁クラッチ16aの励磁力は、旋回具合に応じて可変する。すると、トーションバー部材11端を拘束している力(保持力)は変化し、旋回具合に応じてトーションバー部材11のねじり量が変わる。これで、サスペンション装置3のロール剛性は、旋回具合に応じて調節される。これにより、車両の旋回(操舵)状態に応じた操縦安定性(ロール量抑制)が確保される。

0022

このサスペンション装置3のロール剛性は、車体速度に応じても変わり、高速道路の走行などでも、高い乗り心地や高い操縦安定性が確保される。
また車両の操舵中、追加操舵や急ハンドル操作が行われると、トーションバー部材11は、電動モータ25の作動により、ねじり方向とは逆方向へ回動変位される。つまり、逆方向へ強制的に負荷が加わる。これにより、トーションビーム部材11の戻る方向の力は増大する。つまり、サスペンション装置3のロール剛性は、トーションビーム部材8とトーションバー部材11とを剛結した状態のときを超える剛性に調節される。これにより、追加操舵時や急ハンドル操作時は、大なるロール剛性が確保され、高い操縦安定性が確保される。

0023

サスペンション装置3は、こうしたトーションバー部材11のねじり量の可変により、車両の各種運転状態に応じたねじり剛性の設定が可能となる。
それ故、サスペンション装置3は、車両の各種直進時の乗り心地はもちろん、各種旋回時でも、そのときの運転状態に適した乗り心地や操縦安定性を確保することができる。
トーションバー部材11の拘束力を可変するねじり量調整機構16やトーションバー部材11のねじり方向とは逆方向へ負荷を加えるねじり量調整機構17を用いると、簡単な構造で、サスペンション装置3のねじり剛性を広範囲に設定することができる。

0024

なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。
例えば一実施形態では、ねじり量調整機構16、ねじり量調整機構17の双方を併用した例を挙げたが、これに限らず、ねじり量調整機構16やねじり量調整機構17をそれぞれ単独で用いても同様の効果を奏する。またねじり量調整機構16として、電磁クラッチを用いた構造を一例に挙げ、ねじり量調整機構17として、電動モータやギヤ機構を用いた構造を一例に挙げたが、これらに限定されるものではなく、他の機器を用いた機構でもよい。また一実施形態では、中継軸20を介して、トーションバー部材11のねじり量を制御したが、これに限らず、中継軸20を用いずダイレクトにトーションバー部材11のねじり量を制御してもよい。むろん、他の形式の異なるリジット式サスペンション装置に本発明を適用しても構わない。

0025

2a後輪(車輪)
3サスペンション装置
5a,5bトレーリングアーム部材
8トーションビーム部材
11トーションバー部材
12制御ユニット(ねじり量制御機構)
16 ねじり量調整機構(第1のねじり量調整機構)
17 ねじり量調整機構(第2のねじり量調整機構)

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