JP2004352062A

JP2004352062A - サスペンション装置

Info

Publication number: JP2004352062A
Application number: JP2003151426A
Authority: JP
Inventors: Shingo Urababa; 真吾浦馬場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】本発明は、サスペンション装置に関し、構造の簡素化を図ることが可能なサスペンション装置を提供する。
【解決手段】車輪２と車体とを懸架するサスペンション装置１において、車輪２を回転可能に支持する支持板４と、一端部が支持板４に枢支され且つ他端部が車体に枢支された一のサスペンションアーム５と、車輪２と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位に伴って容積が変化する室を有する油圧ロータリアクチュエータ７と、油圧ロータリアクチュエータ７の室の容積変化を妨げることによって車輪２と車体との車体上下方向の相対変位を妨げる向きに減衰力を発生するガスばね１１及び減衰バルブ１２と、油圧ロータリアクチュエータ７の室の容積変化に応じて伸縮することによってキャンバ変化を妨げる向きに力を発生する油圧シリンダ１３と、を有してなる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪と車体とを懸架するサスペンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車輪と車体とを懸架するサスペンション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このサスペンション装置は、車輪を回転可能に支持する車輪キャリアと、車輪キャリアと車体とに枢支されるロアアーム及びアッパアームと、ロアアームと車体との間に設けられているスプリングと、車輪キャリアとロアアームとの間に設けられているロータリダンパと、を有する。ロアアームとアッパアームとは、車体上下方向に並列に設けられている。スプリングは、車体上下方向に立脚して設けられている。かかる構造によれば、ロアアーム及びアッパアームによって車輪と車体とが連結され、スプリングとロータリダンパによって車輪と車体との相対変位を妨げる向きに減衰力が発生されるため、車体と車輪とを懸架するサスペンション装置の機能が実現される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２５９３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のサスペンション装置では、車輪と車体とを連結するために車体上下方向に並列してロアアーム及びアッパアームが設けられ、また、車輪と車体との相対変位を妨げる向きに減衰力を発生するために車体上下方向に立脚したスプリング及びロータリダンパが設けられているため、構造が複雑であって、車輪と車体との間に多大なスペースが必要である。この点、かかるサスペンション装置では、必然的に車体の車室空間が狭くなるという不都合が生ずる。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、構造の簡素化を図ることが可能なサスペンション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係るサスペンション装置は、次のような手段を採用する。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明は、車輪と車体とを懸架するサスペンション装置において、車輪を回転可能に支持する支持部材と、一端部が前記支持部材に枢支され且つ他端部が車体に枢支された一のサスペンションアームと、車輪と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位を妨げる向きに減衰力を発生する減衰機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明において、車輪と車体とは一のサスペンションアームにて連結される。また、車輪と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位は減衰機構によって妨げられ、サスペンションの機能は確保される。従って、本発明によれば、車輪と車体とは一のサスペンションアームのみによって連結されるため、サスペンション装置の構造を簡素化することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記支持部材に回転可能に支持された車輪のキャンバ変化を妨げる向きに力を発生するキャンバ変化抑制機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明において、支持部材に回転可能に支持された車輪のキャンバ変化はキャンバ変化抑制機構によって妨げられる。これによれば、キャンバ変化を抑制しつつ簡素な構成で車輪と車体とを懸架することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記相対変位に伴って容積が変化する、流体の充填された室を有するアクチュエータを備え、前記減衰機構は、前記アクチュエータの室の容積変化を妨げることによって、前記相対変位を妨げる向きに減衰力を発生することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明において、サスペンション装置は、車輪と車体との相対変位に伴って容積が変化する、流体の充填された室を有するアクチュエータを備える。車輪と車体とが車体上下方向における中立位置から相対変位するとアクチュエータの室の容積が変化する。そして、減衰機構によって、アクチュエータの室の容積変化が妨げられ、車輪と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位が妨げられる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記キャンバ変化抑制機構は、前記アクチュエータの室の容積変化に応じて伸縮することによって、前記キャンバ変化を妨げる向きに力を発生することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明において、キャンバ変化はアクチュエータの室の容積変化に応じて伸縮するキャンバ変化抑制機構によって妨げられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るサスペンション装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるサスペンション装置１の概略斜視図である。図２は、本実施形態のサスペンション装置１を備える車両の要部の側断面図である。サスペンション装置１は、車両の各輪ごとに設けられ、車輪と車体とを懸架する装置である。本実施形態の車両は、タイヤ及びホイールを有する車輪２を備えている。車輪２のうち、駆動輪には、該車輪２を駆動するための回転トルクを発生するモータ３が取り付けられている。本実施形態の車両は、車輪２のうち駆動輪がモータ３で駆動される電気自動車である。
【００１７】
サスペンション装置１は、車輪２の側面と対向する平板状の支持板４を備えている。支持板４には、駆動輪の場合、モータ３を介して車輪２が回転可能に支持され、従動輪の場合、直接に車輪２が支持されている。尚、図２は、車輪２のうち駆動輪に設けられた場合を示している。
【００１８】
サスペンション装置１は、一のサスペンションアーム５を備えている。サスペンションアーム５の一端部は、支持板４の車体上端部にその上端縁に沿って延在する軸４ａにて枢支されている。サスペンションアーム５は、長手方向に所定の長さを有しており、一端部を中心にして回動可能となっている。サスペンションアーム５の他端部は、サスペンションアーム５の長手方向と直交する方向へ向かい支持板４の表面及び軸４ａと平行な回転軸６に固定されている。回転軸６は、車体（図示しない）に枢支されている。回転軸６は、サスペンションアーム５と一体となってその軸を中心として回転する。
【００１９】
回転軸６には、油圧ロータリアクチュエータ７が連結されている。油圧ロータリアクチュエータ７は、回転軸６の軸方向に延びる円筒状に形成されたハウジング８を備えている。ハウジング８の内壁には、内壁から中心へ向けて延びる一対の仕切壁８ａ，８ｂが形成されている。ハウジング８は車体に固定されている。ハウジング８の内部には作動油が充填されている。
【００２０】
ハウジング８の内部には、回転体９が配設されている。回転体９は、ハウジング８の軸中心上に回転可能に設けられている。回転体９は、ハウジング８の仕切壁８ａ，８ｂにシール部材を介して当接される中心軸９ａと、中心軸９ａから径方向に突出してハウジング８の内壁にシール部材を介して当接する一対のベーン９ｂ，９ｃと、を有している。回転体９の中心軸９ａは、回転軸６に中心を一致させて連結されている。回転体９は、回転軸６の回転に伴って回転する。この際、回転体９のベーン９ｂ，９ｃの端部はハウジング８の内壁に対して摺動し、また、仕切壁８ａ，８ｂの端部はそれぞれ回転体９の中心軸９ａに対して摺動する。
【００２１】
ハウジング８の内部は、回転体９及び仕切壁８ａ，８ｂによって、４つの室１０ａ〜１０ｄに区画されている。室１０ａ〜１０ｄは、ハウジング８と回転体９との相対回転によって容積変化する。室１０ａ，１０ｄの容積は、回転体９が一方向（図２において反時計回り方向）に回転した場合に小さくなり、回転体９が他方向（図２において時計回り方向）に回転した場合に大きくなる。また、室１０ｂ，１０ｃの容積は、回転体９が一方向（図２において反時計回り方向）に回転した場合に大きくなり、回転体９が他方向（図２において時計回り方向）に回転した場合に小さくなる。室１０ａ〜１０ｄには作動油が充填されているので、室１０ａ〜１０ｄの容積が変化すると室内の作動油の油圧が変化する。
【００２２】
油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａにはガスばね１１が連通されている。ガスばね１１は、容器に空気と作動油が充填されているものである。ガスばね１１は、室１０ａ内の作動油の油圧変化に応じて、油圧ロータリアクチュエータ７の作動油が一端から流入し又はガスばね１１の作動油が一端から流出するように構成されている。ガスばね１１は、空気の弾性及び粘性によって流入又は流出する作動油の油圧変化を妨げる向きに減衰力を発生する。尚、ガスばね１１が連通される油圧ロータリアクチュエータ７の室は、室１０ｂ〜１０ｄの何れかの室でもよい。
【００２３】
また、油圧ロータリアクチュエータ７とガスばね１１との間の流路には、減衰バルブ１２が設けられている。減衰バルブ１２は、油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａからガスばね１１へ流入、又はガスばね１１から油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａへ流出する作動油の油圧変化を妨げる向きに減衰力を発生する。
【００２４】
ガスばね１１及び減衰バルブ１２は、油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａにおける油圧変化を減衰的に妨げて、油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａにおける容積変化を減衰的に妨げる機能を有している。
【００２５】
サスペンション装置１は、油圧シリンダ１３を有している。油圧シリンダ１３は、円筒状に形成されたケーシング１３ａと、ケーシング１３ａの内壁に対して摺動するピストン１３ｂと、ピストン１３ａに連結されケーシング１３ａの一端から延出しているピストンロッド１３ｃと、を有している。油圧シリンダ１３の内部は、ピストン１３ｂによって２つの作動室２０，２２に区画されている。作動室２０，２２には作動油が充填されている。
【００２６】
油圧シリンダ１３のピストンロッド１３ｃは、支持板４の車体下端部に軸４ｂにて枢支されている。また、ケーシング１３ａは、連結部材を介して回転軸６に枢支されている。油圧シリンダ１３は、油圧ロータリアクチュエータ７と支持板４の下端部との距離を可変する機能を有している。ピストン１３ｂには、作動室２０と作動室２２とを連通させるオリフィスが設けられている。作動室２０は、上記した油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ｂに連通されている。油圧シリンダ１３は、室１０ｂ内の油圧変化に応じて作動油が流入又は流出することにより作動する。尚、室１０ｂは、油圧シリンダ１３の収縮により容積が拡大する作動室２０に連通しているが、かかる連通に代えて、油圧シリンダ１３の収縮により容積が縮小する作動室２２に連通することとしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態のサスペンション装置の動作について説明する。
【００２８】
図３は、本実施形態の車両のサスペンション装置の動作を説明するための図である。尚、図３（ａ）は車輪と車体との車体上下方向における中立位置から車輪２が車体に対して相対的に上方へ変位するバウンド時における動作を、また、図３（ｂ）は車輪と車体との車体上下方向における中立位置から車輪２が車体に対して相対的に下方へ変位するリバウンド時における動作を、それぞれ示す。
【００２９】
図３（ａ）に示す如く、車体バウンド時、サスペンションアーム５は、車輪２が車体に対して上方へ変位することによって、回転軸６と共に反時計回り方向へ回動する。回転軸６が反時計回り方向へ回転すると油圧ロータリアクチュエータ７の回転体９は反時計回り方向へ回転する。回転体９が反時計回り方向へ回転すると油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａの容積が小さくなってその室１０ａ内の油圧が上昇する。上記の如く、室１０ａには、減衰バルブ１２を介してガスばね１１が連通されている。このため、室１０ａ内の油圧が上昇すると室１０ａの作動油が油圧ロータリアクチュエータ７からガスばね１１へ流入する。室１０ａの作動油が減衰バルブ１２を通過してガスばね１１へ流入する際には、ガスばね１１及び減衰バルブ１２によって、油圧の上昇を減衰的に妨げる減衰力が作用する。かかる減衰力が作用すると減衰力が作用しない場合と比べて、室１０ａの容積の縮小量が抑えられ、回転体９、回転軸６及びサスペンションアーム５の反時計回り方向への回転量が小さくなる。この場合、車輪２の車体に対する上方への変位は減衰的に妨げられる。従って、車体バウンド時における車輪２の車体に対する上方への変位は、サスペンションアーム５の反時計回り方向への回転に伴う油圧ロータリアクチュエータ７、ガスばね１１及び減衰バルブ１２の上記作用によって減衰的に妨げられる。
【００３０】
また、サスペンションアーム５が回転軸６を中心として反時計回り方向へ回転すると、支持板４には軸４ａを中心に反時計回り方向へ回転させようとする力が作用する。この場合、支持板４は、図３（ａ）に実線で示した位置へ向けて回転しようとする。本実施形態のサスペンション装置１においては、サスペンションアーム５の回動に伴って回転する回転体９が反時計回り方向に回転すると、油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ｂの容積が大きくなってその室１０ｂ内の油圧が下降する。上記の如く、室１０ｂには、油圧シリンダ１３の作動室２０が連通されている。このため、室１０ｂ内の油圧が下降すると作動油が作動室２０から室１０ｂへ流入する。作動室２０から作動油が流出するとその流出した作動油の容積をピストンロッド１３ｃの体積で補うため、ピストン１３ｂが相対的に回転軸６側へ移動する。この場合、油圧シリンダ１３が収縮して支持板４に上記した反時計回り方向へ回転させようとする力を妨げる向きに力が作用するので、支持板４は、図３（ａ）に破線で示した位置までしか回転しない。このため、車体バウンド時、サスペンションアーム５の回動に伴う車輪２のキャンバ変化が妨げられ、その変化が小さく抑制される。
【００３１】
一方、図３（ｂ）に示す如く、車体リバウンド時、サスペンションアーム５は、車輪２が車体に対して下方へ変位することによって、回転軸６と共に時計回り方向へ回転する。回転軸６が時計回り方向へ回転すると油圧ロータリアクチュエータ７の回転体９は時計回り方向へ回転する。回転体９が時計回り方向へ回転すると油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ａの容積が大きくなってその室１０ａ内の油圧が下降する。上記の如く、室１０ａには、減衰バルブ１２を介してガスばね１１が連通されている。このため、室１０ａ内の油圧が下降すると作動油がガスばね１１から油圧ロータリアクチュエータ７へ流入する。作動油が減衰バルブ１２を通過して油圧ロータリアクチュエータ７へ流入する際には、ガスばね１１及び減衰バルブ１２によって、油圧の下降を減衰的に妨げる減衰力が作用する。かかる減衰力が作用すると減衰力が作用しない場合と比べて、室１０ａの容積の拡大量が抑えられ、回転体９、回転軸６及びサスペンションアーム５の時計回り方向への回転量が小さくなる。この場合、車輪２の車体に対する下方への変位は減衰的に妨げられる。従って、車体リバウンド時における車輪２の車体に対する下方への変位は、サスペンションアーム５の時計回り方向への回転に伴う油圧ロータリアクチュエータ７、ガスばね１１及び減衰バルブ１２の上記作用によって減衰的に妨げられる。
【００３２】
また、サスペンションアーム５が回転軸６を中心として時計回り方向へ回動すると、支持板４には軸４ａを中心に時計回り方向へ回転させようとする力が作用する。この場合、支持板４は、図３（ｂ）に実線で示した位置へ向けて回転しようとする。本実施形態のサスペンション装置１においては、サスペンションアーム５の回動に伴って回転する回転体９が時計回り方向に回転すると、油圧ロータリアクチュエータ７の室１０ｂの容積が小さくなってその室１０ｂ内の油圧が上昇する。上記の如く、室１０ｂには、油圧シリンダ１３の作動室２０が連通されている。このため、室１０ｂ内の油圧が上昇すると作動油が室１０ｂから作動室２０へ流入する。作動室２０へ作動油が流入するとその流入した作動油の容積をピストンロッド１３ｃの体積で除くため、ピストン１３ｂが相対的に軸４ｂ側へ移動する。この場合、油圧シリンダ１３が伸長して支持板４に上記した時計回り方向へ回転させようとする力を妨げる向きに力が作用するので、支持板４は、図３（ｂ）に破線で示した位置までしか回転しない。このため、車体リバウンド時、サスペンションアーム５の回動に伴う車輪２のキャンバ変化が妨げられ、その変化が小さく抑制される。
【００３３】
本実施形態において、車輪２と車体とは一のサスペンションアーム５にて連結されている。また、車体バウンド時及びリバウンド時における車輪２と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位は、上述したサスペンションアーム５の回動に伴う油圧ロータリアクチュエータ７、ガスばね１１及び減衰バルブ１２の作用によって減衰的に妨げられ、サスペンションの機能は十分に確保される。従って、本実施形態のサスペンション装置１によれば、適正に機能するサスペンション装置１の構造を簡素化することが可能となっている。この場合には、車輪２と車体との間にサスペンション装置１を配置するためのスペースを小さくすることができ、車体の車室空間を広くすることが可能となると共に、部品点数の削減やコスト低減を図ることが可能となる。
【００３４】
また、油圧シリンダ１３は、車体バウンド時、油圧ロータリアクチュエータ７と支持板４の下端部との距離を通常時に比して短くし、車体リバウンド時、油圧ロータリアクチュエータ７と支持板４の下端部との距離を通常時に比して長くする。このため、車体バウンド時及びリバウンド時におけるサスペンションアーム５の回動に起因するキャンバ変化は妨げられる。従って、本実施形態のサスペンション装置１によれば、キャンバ変化を抑制しつつ簡素な構成で車輪２と車体とを懸架するサスペンション装置１の機能を十分に確保することができる。
【００３５】
尚、上記の実施形態においては、支持板４が特許請求の範囲に記載した「支持部材」に、油圧ロータリアクチュエータ７が特許請求の範囲に記載した「アクチュエータ」に、ガスばね１１及び減衰バルブ１２が特許請求の範囲に記載した「減衰機構」に、油圧シリンダ１３が特許請求の範囲に記載した「キャンバ変化抑制機構」に、それぞれ相当している。
【００３６】
また、上記の実施形態において、車両はモータ３を用いて車輪２の駆動輪を駆動する電気自動車であるが、電気自動車に限られるものではなく、電気自動車以外の内燃機関等を動力源とする車両に適用することも可能である。
【００３７】
また、上記の実施形態において、油圧ロータリアクチュエータ７、ガスばね１１及び油圧シリンダ１３に作動油を充填することとしているが、作動油以外の流体、例えば、水、空気等を充填した同様の機能を有する機器を用いてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態は、サスペンションアーム５を支持板４の上端部に枢支する構成であるが、支持板４の下端部に枢支する構成に適用してもよい。
【００３９】
更に、上記の実施形態においては、流体の流れによって、上記相対変位を妨げ、キャンバ変化を抑制することとしているが、モータ等を用いて電気的に上記相対変位を妨げ、キャンバ変化を抑制することとしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、車輪と車体とは一のサスペンションアームのみによって連結されるため、サスペンション装置の構造を簡素化することができる。
【００４１】
請求項２乃至４記載の発明によれば、キャンバ変化を抑制しつつ簡素な構成で車輪と車体とを懸架することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるサスペンション装置の概略斜視図である。
【図２】本実施形態のサスペンション装置を備える車両の要部の側断面図である。
【図３】本実施形態のサスペンション装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
２車輪
４支持板
５サスペンションアーム
７油圧ロータリアクチュエータ
１１ガスばね
１３油圧シリンダ

Claims

車輪と車体とを懸架するサスペンション装置において、
車輪を回転可能に支持する支持部材と、一端部が前記支持部材に枢支され且つ他端部が車体に枢支された一のサスペンションアームと、車輪と車体との車体上下方向における中立位置からの相対変位を妨げる向きに減衰力を発生する減衰機構と、を備えることを特徴とするサスペンション装置。
前記支持部材に回転可能に支持された車輪のキャンバ変化を妨げる向きに力を発生するキャンバ変化抑制機構を備えることを特徴とする請求項１記載のサスペンション装置。
前記相対変位に伴って容積が変化する、流体の充填された室を有するアクチュエータを備え、前記減衰機構は、前記アクチュエータの室の容積変化を妨げることによって、前記相対変位を妨げる向きに減衰力を発生することを特徴とする請求項１又は２記載のサスペンション装置。
前記キャンバ変化抑制機構は、前記アクチュエータの室の容積変化に応じて伸縮することによって、前記キャンバ変化を妨げる向きに力を発生することを特徴とする請求項３記載のサスペンション装置。