JP2005127386A - Rubber bush mount - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のサスペンションアームを車体あるいはナックルに弾性的に接続するゴムブッシュマウントに関する。 The present invention relates to a rubber bush mount that elastically connects a suspension arm of an automobile to a vehicle body or a knuckle.
自動車のサスペンションアームを車体あるいはナックルに弾性的に接続するゴムブッシュマウントは、サスペンションアームの端部に圧入等で固定される外筒と、車体あるいはナックルにボルト等で固定される内筒と、外筒および内筒を接続するゴムブッシュとを備えており、このゴムブッシュのばね定数を調整すべく、その適宜の部位に「すぐり」と呼ばれる空間を形成することが行われている。 A rubber bush mount that elastically connects the suspension arm of an automobile to a vehicle body or a knuckle consists of an outer cylinder that is fixed to the end of the suspension arm by press fitting, an inner cylinder that is fixed to the vehicle body or the knuckle by bolts, etc. A rubber bush connecting the cylinder and the inner cylinder is provided, and in order to adjust the spring constant of the rubber bush, a space called “tickling” is formed at an appropriate portion thereof.
また下記特許文献1には、ゴムブッシュマウントのばね定数を可変とすべく、ゴムブッシュの内部に形成された油室に供給する油圧の大きさを制御することで、ゴムブッシュの固さを変化させるものが記載されている。
しかしながら上記特許文献1に記載されたものは、ゴムブッシュの内部に形成された油室に供給する油圧の大きさを制御するために、オイルポンプ、制御バルブ、油圧配管等が必要になり、装置が大型化して重量の増加やコストアップの要因となるだけでなく、油室へのオイルの供給・排出に時間が掛かるために充分な応答性が得られないという問題があった。 However, what is described in Patent Document 1 requires an oil pump, a control valve, hydraulic piping, and the like in order to control the hydraulic pressure supplied to the oil chamber formed inside the rubber bush. However, there is a problem that not only the increase in weight and the cost increase but also the supply / discharge of oil to the oil chamber takes time, and sufficient response cannot be obtained.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、小型軽量な構造でゴムブッシュマウントのばね定数を応答性良く制御できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to control the spring constant of a rubber bush mount with high responsiveness with a small and lightweight structure.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、サスペンションアームに固定される外筒と車体またはナックルに固定される内筒とをゴムブッシュで接続したゴムブッシュマウントにおいて、導電性高分子材料を電解質に接触させた高分子アクチュエータをゴムブッシュの内部に埋設し、導電性高分子材料の電位を電解質の電位よりも高くして導電性高分子材料を伸長させ、また導電性高分子材料の電位を電解質の電位よりも低くして導電性高分子材料を収縮させることで、高分子アクチュエータを伸縮駆動してゴムブッシュのばね定数を変化させることを特徴とするゴムブッシュマウントが提案される。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, in the rubber bush mount in which the outer cylinder fixed to the suspension arm and the inner cylinder fixed to the vehicle body or the knuckle are connected by the rubber bush, A polymer actuator with a conductive polymer material in contact with the electrolyte is embedded in the rubber bush, the potential of the conductive polymer material is made higher than the potential of the electrolyte, and the conductive polymer material is stretched. The rubber bush mount is characterized in that the potential of the conductive polymer material is made lower than the potential of the electrolyte and the conductive polymer material is contracted to drive the expansion and contraction of the polymer actuator to change the spring constant of the rubber bush. Is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段で検出した車両の走行状態に応じて高分子アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするゴムブッシュマウントが提案される。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the driving state detecting means for detecting the driving state of the vehicle, and a high level according to the driving state of the vehicle detected by the driving state detecting means. A rubber bush mount characterized by comprising control means for controlling the operation of the molecular actuator is proposed.
尚、実施例の固体電解質28は本発明の電解質に対応し、実施例の横加速度センサ29は本発明の走行状態検出手段に対応し、実施例の電子制御ユニットUは本発明の制御手段に対応する。
The
請求項1の構成によれば、ゴムブッシュマウントの外筒および内筒を接続するゴムブッシュの内部に、導電性高分子材料を電解質に接触させた高分子アクチュエータを埋設したので、導電性高分子材料の電位を電解質の電位よりも高くして導電性高分子材料を伸長させ、また導電性高分子材料の電位を電解質の電位よりも低くして導電性高分子材料を収縮させることで、高分子アクチュエータを伸縮駆動してゴムブッシュのばね定数を変化させることができる。これにより、旋回時におけるサスペンション装置の剛性の確保、直進走行時における乗り心地性の向上、タイヤのサイドフォースによるトーコントロール、路面からの振動入力に合わせてたアクティブな防振機能等を簡単で低コストな構造で応答性良く実現することができる。 According to the configuration of claim 1, since the polymer actuator in which the conductive polymer material is brought into contact with the electrolyte is embedded in the rubber bush connecting the outer cylinder and the inner cylinder of the rubber bush mount, the conductive polymer The potential of the material is made higher than the potential of the electrolyte to elongate the conductive polymer material, and the potential of the conductive polymer material is made lower than the potential of the electrolyte to shrink the conductive polymer material. The spring constant of the rubber bush can be changed by driving the molecular actuator to expand and contract. As a result, the rigidity of the suspension system during turning, improvement of ride comfort during straight running, toe control by the side force of the tire, active anti-vibration function according to the vibration input from the road surface, etc. are simple and low. It can be realized with a cost structure and good responsiveness.
請求項2の構成によれば、走行状態検出手段で検出した車両の走行状態に応じて制御手段が高分子アクチュエータの作動を制御するので、ドライバーによる特別の操作を必要とせずに、ゴムブッシュマウントの特性を車両の走行状態に適した特性に変更することができる。 According to the configuration of the second aspect, since the control means controls the operation of the polymer actuator according to the running state of the vehicle detected by the running state detection means, the rubber bush mount is not required for special operation by the driver. The characteristic can be changed to a characteristic suitable for the running state of the vehicle.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図5は本発明の第1実施例を示すもので、図1は自動車のサスペンションアームの正面図、図2は図1の2部拡大断面図、図3は図2の3部拡大断面図、図4は導電性高分子チューブの斜視図、図5は高分子アクチュエータの作動時の作用説明図である。 1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of a suspension arm of an automobile, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part 2 in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the conductive polymer tube, and FIG. 5 is an explanatory view of the action when the polymer actuator is operated.
図1に示すように、自動車のサスペンションアーム10はアーム本体11と、その両端に一体に形成された円筒状の接続部12,12とを備えており、各々の接続部12,12に支持されたゴムブッシュマウント13,13は、その一方が車体に接続され、その他方がナックルに接続される。
As shown in FIG. 1, a
図2から明らかなように、ゴムブッシュマウント13はサスペンションアーム10の接続部12に圧入される外筒14と、外筒14の内部に配置されてボルト15で車体あるいはナックルに固定される内筒16と、外筒14および内筒16を接続するゴムブッシュ17とを備えており、ゴムブッシュ17の内部に2個の高分子アクチュエータ18,18が埋め込まれる。高分子アクチュエータ18,18は概略円筒状のもので、その軸線をアーム本体11の軸線Lに一致させた状態で、内筒16の両側に配置される。
As is clear from FIG. 2, the
図3から明らかなように、高分子アクチュエータ18は、有底円筒状のシリンダ21と、このシリンダ21の内部に摺動自在に嵌合する有底円筒状のピストン22と、シリンダ21およびピストン22により区画される円筒状の空間に螺旋状に巻かれて収納されたアクチュエータエレメント23とを備える。アクチュエータエレメント23は、図4に示す導電性高分子チューブ24を約100本程度束ね、その両端部を固定リング25,25でかしめて固定したものである。
As apparent from FIG. 3, the
図4に示すように、導電性高分子チューブ24は細い金属線をコイル状に巻いたコイル部材26を導電性高分子材料27の薄い皮膜(例えば厚さ20μm)で覆い、その内部に固体電解質28を充填して構成される。導電性高分子チューブ24の直径は約0.25mmであり、それを束ねたアクチュエータエレメント23の直径は約4.5mmである。
As shown in FIG. 4, in the
導電性高分子材料27は例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体のうちの一種、あるいは複数種の混合物で構成される。また固体電解質28は、非水電池電解質に使用されるリチウム塩と、このリチウム塩を溶解する溶媒と、溶媒を保持する高分子マトリクスとによって構成される。導電性高分子材料27および固体電解質28にそれぞれプラス電位およびマイナス電位を与えると、導電性高分子材料27に固体電解質28中のマイナスイオンが吸収されて膨張し、逆に導電性高分子材料27および固体電解質28にそれぞれマイナス電位およびプラス電位を与えると、導電性高分子材料27から固体電解質28中のマイナスイオンが放出されて収縮する。このとき、僅かに1V〜3Vの電圧を加えるだけで導電性高分子材料27は15%程度の伸縮率と22MPa程度の出力を発生することができ、かつ0.2秒程度の応答時間で伸長状態および収縮状態を切り替えることができる。
The
図2に示すように、横加速度センサ29で検出した車両の横加速度が入力される電子制御ユニットUは、検出した横加速度に応じて高分子アクチュエータ18,18の作動を制御する。
As shown in FIG. 2, the electronic control unit U to which the lateral acceleration of the vehicle detected by the
しかして、アクチュエータエレメント23の導電性高分子チューブ24の導電性高分子材料27にプラス電圧を印加して固体電解質28にマイナス電圧を印加すると、アクチュエータエレメント23がその長手方向に伸長する。このとき、シリンダ21およびピストン22により区画される円筒状の空間に螺旋状に巻かれて収納されたアクチュエータエレメント23は、その螺旋の径が増加する方向に膨張できないため、その螺旋の巻回軸方向に旋回しながら伸長してシリンダ21からピストン22を押し出す方向に駆動し、高分子アクチュエータ18が伸長する。
Thus, when a positive voltage is applied to the
逆に、アクチュエータエレメント23の導電性高分子チューブ24の導電性高分子材料27にマイナス電圧を印加して固体電解質28にプラス電圧を印加すると、アクチュエータエレメント23がその長手方向に収縮する。すると、ゴムブッシュ17から受ける反力でピストン22がシリンダ21の内部に押し込まれて高分子アクチュエータ18が収縮する。
Conversely, when a negative voltage is applied to the
次に、上記構成を備えた本発明の第1実施例について説明する。 Next, a first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
車両の高速旋回時に横加速度センサ29が所定値以上の横加速度を検出すると、電子制御ユニットUがゴムブッシュマウント13の2個の高分子アクチュエータ18,18を伸長方向に作動させる。すると図5(A)に示すように、高分子アクチュエータ18のシリンダ21からピストン22が押し出されてゴムブッシュ17を圧縮するため、そのばね定数が大きくなる。つまりゴムブッシュ17が固くなって外筒14および内筒16の相対位置が変化し難くなり、高速旋回時の横加速度によりタイヤに作用するサイドフォースに耐え得るようにサスペンション装置の剛性を高めることで、旋回性能を向上させることができる。
When the
一方、車両の直進走行時に横加速度センサ29が検出する横加速度が所定値以下になると、電子制御ユニットUがゴムブッシュマウント13の2個の高分子アクチュエータ18,18を収縮方向に作動させる。すると図2に示すように、高分子アクチュエータ18のシリンダ21内にピストン22が引き込まれてゴムブッシュ17の圧縮が解かれるため、そのばね定数が小さくなる。つまりゴムブッシュ17が柔らかくなって外筒14および内筒16の相対位置が変化し易くなり、路面からの振動が車体に伝達され難くして乗り心地を向上させることができる。
On the other hand, when the lateral acceleration detected by the
また、車両の高速旋回時に横加速度センサ29が所定値以上の横加速度を検出したとき、図5(B)に示すようにアーム本体11側の高分子アクチュエータ18だけを伸長方向に作動させると、内筒16を外筒14に対してアーム本体11から遠ざかる方向に移動させ、サスペンションアーム10の長さを実質的に長くすることができる。逆に、図5(C)に示すようにアーム本体11と反対側の高分子アクチュエータ18だけを伸長方向に作動させると、内筒16を外筒14に対してアーム本体11に近づける方向に移動させ、サスペンションアーム10の長さを実質的に短くすることができる。
Further, when the
このように、サスペンションアーム10の実質的な長さを任意に調整することにより、例えば旋回時に後輪がトーインする方向に、あるいは前輪がトーアウトする方向にサスペンションアーム10の実質的な長さを調整し、車両をアンダーステア傾向にして操安性能を高めることができる。
In this way, by adjusting the substantial length of the
以上説明したように、車両の運動状態に応じてサスペンションアーム10のゴムブッシュマウント13,13のばね定数を変化させることができるので、高速旋回時に作用するタイヤのサイドフォースに対抗するサスペンション装置の剛性と、直進走行時における乗り心地とを両立させることができる。しかも、横加速度センサ29で検出した車両の横加速度に応じて電子制御ユニットU高分子アクチュエータ18,18の作動を制御するので、ドライバーによる特別の操作を必要とせずに、ゴムブッシュマウント13の特性を車両の走行状態に適した特性に変更することができる。
As described above, since the spring constants of the
しかも、固体電解質28の周囲に導電性高分子材料27の皮膜を形成した導電性高分子チューブ24を多数束ねたものを螺旋状に巻回したアクチュエータエレメント23をシリンダ21およびピストン22の内部に収納して高分子アクチュエータ18を構成したので、従来の油圧シリンダを用いたものに比べて、簡単な構造で低コストでありながら高出力で応答性の高い高分子アクチュエータ18を得ることができる。
In addition, the
次に、図6に基づいて本発明の第2実施例を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1実施例のゴムブッシュマウント13のゴムブッシュ17は、サスペンションアーム10の軸線L上に内筒16を挟むように2個の高分子アクチュエータ18,18を備えているが、第2実施例のゴムブッシュマウント13のゴムブッシュ17は、サスペンションアーム10の軸線L上に内筒16を挟むように、アーム本体11側に1個の高分子アクチュエータ18を備え、アーム本体11と反対側に1個の空間部17aを備えている。
The
しかして、高分子アクチュエータ18を伸長駆動すると、図6(A)に示すように、それまで外筒14の中央にあった内筒16がアーム本体11から遠ざかる方向に移動し、サスペンションアーム10の実質的な長さを増加させることができる。このとき、内筒16を挟んで高分子アクチュエータ18の反対側に空間部17aが形成されているため、ゴムブッシュ17を変形し易くして外筒14に対する内筒16の移動量を充分に確保することができる。
When the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例では車両の運動状態を横加速度に基づいて検出しているが、ヨーレート、車速、操舵角等に基づいて検出することができる。 For example, in the embodiment, the motion state of the vehicle is detected based on the lateral acceleration, but can be detected based on the yaw rate, the vehicle speed, the steering angle, and the like.
また路面からサスペンションアーム10に入力される振動の波形を検出し、その振動を打ち消す方向に高分子アクチュエータ18,18の作動を制御することで、路面から車体に伝達される振動を吸収して乗り心地を高めることができる。
In addition, by detecting the waveform of the vibration input to the
また第2実施例ではアーム本体11側に高分子アクチュエータ18を設け、アーム本体11と反対側に空間部17aを設けているが、高分子アクチュエータ18および空間部17aの位置関係を入れ替えれば、高分子アクチュエータ18を伸長駆動することで、外筒14の中央にあった内筒16をアーム本体11に近づく方向に移動させ、サスペンションアーム10の実質的な長さを減少させることができる。
In the second embodiment, the
また高分子アクチュエータ18の構造は実施例に限定されず、適宜の構造のものを採用することができる。
The structure of the
10 サスペンションアーム
14 外筒
16 内筒
17 ゴムブッシュ
18 高分子アクチュエータ
27 導電性高分子材料
28 固体電解質(電解質)
29 横加速度センサ(走行状態検出手段)
U 電子制御ユニット(制御手段)
10
29 Lateral acceleration sensor (running state detection means)
U Electronic control unit (control means)
Claims (2)
導電性高分子材料(27)を電解質(28)に接触させた高分子アクチュエータ(18)をゴムブッシュ(17)の内部に埋設し、導電性高分子材料(27)の電位を電解質(28)の電位よりも高くして導電性高分子材料(27)を伸長させ、また導電性高分子材料(27)の電位を電解質(28)の電位よりも低くして導電性高分子材料(27)を収縮させることで、高分子アクチュエータ(18)を伸縮駆動してゴムブッシュ(17)のばね定数を変化させることを特徴とするゴムブッシュマウント。 In a rubber bush mount in which an outer cylinder (14) fixed to a suspension arm (10) and an inner cylinder (16) fixed to a vehicle body or a knuckle are connected by a rubber bush (17),
A polymer actuator (18) in which the conductive polymer material (27) is brought into contact with the electrolyte (28) is embedded in the rubber bush (17), and the potential of the conductive polymer material (27) is set to the electrolyte (28). The potential of the conductive polymer material (27) is elongated by raising the potential of the conductive polymer material (27), and the potential of the conductive polymer material (27) is lowered to be lower than the potential of the electrolyte (28). The rubber bush mount is characterized in that the spring constant of the rubber bush (17) is changed by extending and contracting the polymer actuator (18) by contracting.
A traveling state detecting means (29) for detecting the traveling state of the vehicle, and a control means (U) for controlling the operation of the polymer actuator (18) in accordance with the traveling state of the vehicle detected by the traveling state detecting means (29). The rubber bush mount according to claim 1, comprising:
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