JP2007237956A - 車両用アクティブサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪からサスペンションアームを介して電動アクチュエータに周波数の高い荷重が入力したとき、電動アクチュエータが慣性でロック状態になっても車輪のストロークを許容する。
【解決手段】 路面から車輪に入力された周波数の高い荷重は、駆動アーム２１を介してアクチュエータＡの出力軸４９に伝達されるが、アクチュエータＡは慣性で即座に回転しないため、車輪がストロークせずに乗り心地が低下する。しかしながら、アクチュエータＡの出力軸４９と駆動アーム２１との間に配置したダンパー７８が、出力軸４９に接続された第１回転部材７１と、駆動アーム２１に接続された第２回転部材７５と、第１、第２回転部材７１，７５間に配置した複数の弾性体７７とを備えているので、前記荷重で弾性体７７が圧縮されて第１、第２回転部材７１，７５が相対回転することで、車輪のストロークが許容されて乗り心地が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車輪を車体に懸架するサスペンションアームと、電動アクチュエータにより揺動する駆動アームとを接続した車両用アクティブサスペンション装置に関する。

モータの回転を遊星歯車機構で減速する電動アクチュエータの出力軸に駆動アームを設け、ナックルを車体に接続するサスペンションアームの中間部と前記駆動アームとをリンクで接続することで、サスペンションアームを積極的に上下動させて乗り心地性能や操縦安定性能を向上させるものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００１−３２８４１４号公報

ところで上記従来のものは、電動アクチュエータが作動していないときに路面から車輪に低周波の振動が入力した場合には、電動アクチュエータのモータが空転することで車輪のストロークが許容されるが、路面から車輪に高周波の振動が入力した場合には、電動アクチュエータの慣性でモータが実質的にロック状態になり、車輪の上下動が規制されて乗り心地を損ねる可能性があった。電動アクチュエータの慣性でモータが実質的にロック状態になっても、サスペンションアームの端部に設けたゴムブッシュを柔らかく設定すれば、車輪のストロークをある程度許容することが可能であるが、サスペンションアームのゴムブッシュは寸法に制限があるため、高周波の振動の入力時の車輪のストロークを充分に許容することが困難である。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車輪から電動アクチュエータに周波数の高い荷重が入力したとき、電動アクチュエータが慣性でロック状態になっても車輪のストロークを許容することを目的とする。

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、車輪を車体に懸架するサスペンションアームと、電動アクチュエータにより揺動する駆動アームとを接続した車両用アクティブサスペンション装置において、前記電動アクチュエータと前記駆動アームとの間にダンパーを配置し、前記ダンパーは、前記電動アクチュエータおよび前記駆動アームの一方に接続された第１回転部材と、前記電動アクチュエータおよび前記駆動アームの他方に接続された第２回転部材と、前記第１回転部材に円周方向に離間して設けた複数の第１凸部および前記第２回転部材に円周方向に離間して設けた複数の第２凸部間に配置された複数の弾性体とを備えたことを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置が提案される。

尚、実施の形態のロアーム１２は本発明のサスペンションアームに対応し、実施の形態の内軸８２および外筒８３はそれぞれ本発明の第１凸部および第２凸部に対応する。

請求項１の構成によれば、路面の凹凸から車輪に周波数の高い荷重が入力したときに電動アクチュエータが慣性で即座に回転しない場合でも、電動アクチュエータと駆動アームとの間に配置したダンパーが、電動アクチュエータおよび駆動アームの一方および他方にそれぞれ接続された第１、第２回転部材と、第１、第２回転部材にそれぞれ円周方向に離間して設けた複数の第１、第２凸部間に配置された複数の弾性体とを備えているので、前記荷重で弾性体が圧縮されて第１、第２回転部材が相対回転することで、その分だけ車輪のストロークが許容されて乗り心地が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はアクティブサスペンション装置の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図（図３の２−２線断面図）、図３は図２の３−３線断面図、図４はホイールストロークとリンクに入力される荷重との関係を示すグラフである。

図１に示すように、車輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１を車体に懸架するマルチリンク式のサスペンション装置Ｓは、車幅方向に延びるロアーム１２と、車幅方向に延びるアッパーアーム１３と、車体から斜め前方に延びるトレーリングアーム１４と、車体から斜め後方に延びるリーディングアーム１５と、車幅方向に延びるラテラルアーム１６とを介して上下動自在に支持される。車輪Ｗの上下動を緩衝するダンパー１７の下端がナックル１１に接続されるとともに、左右の車輪Ｗ，Ｗの上下動を相互に連動させて車体のローリングを抑制するスタビライザー１８の車幅方向外端がリンク１９を介してナックル１１接続される。そして車体にブラケット２０を介して支持した電動アクチュエータＡにより揺動する駆動アーム２１の先端が、ロアアーム１２の中間部にリンク２２を介して接続される。

図２に示すように、電動アクチュエータＡはモータＭと減速機Ｇとで構成されており、減速機Ｇのハウジングは第１減速機ハウジング４１および第２減速機ハウジング４２のフランジ４１ａ，４２ａどうしをボルト４３…で結合してなり、モータハウジング４４はボルト４５…で第２減速機ハウジング４２に結合される。第１、第２減速機ハウジング４１，４２の内部に突出するモータＭの回転軸４６と、第１減速機ハウジング４１にボールベアリング４７で支持された出力軸４９とが軸線Ｌ上に配置されており、モータＭの回転軸４６の回転が第１遊星歯車機構５０、第２遊星歯車機構５１および第３遊星歯車機構５２を介して出力軸４９に接続される。

第１遊星歯車機構５０は、モータＭの回転軸４６に固定されたサンギヤ５３と、第１減速機ハウジング４１の内面に固定されたリングギヤ５４と、サンギヤ５３およびリングギヤ５４に同時に噛合する複数のプラネタリギヤ５５…と、プラネタリギヤ５５…を回転自在に支持するプラネタリキャリア５６とで構成される。

第２遊星歯車機構５１は、第１遊星歯車機構５０のプラネタリキャリア５６に固定されたサンギヤ５７と、第１遊星歯車機構５０と共用されるリングギヤ５４と、サンギヤ５７およびリングギヤ５４に同時に噛合する複数のプラネタリギヤ５８…と、プラネタリギヤ５８…を回転自在に支持するプラネタリキャリア５９とで構成される。

第３遊星歯車機構５２は、第２遊星歯車機構５１のプラネタリキャリア５９に固定されたサンギヤ６０と、第１減速機ハウジング４１の内面に固定されたリングギヤ６１と、サンギヤ６０およびリングギヤ６１に同時に噛合する複数のプラネタリギヤ６２…と、プラネタリギヤ６２…を回転自在に支持するプラネタリキャリア６３とで構成されており，このプラネタリキャリア６３に出力軸４９が固定される。

第１減速機ハウジング４１の取付部４１ｂが、車体に固定された前記ブラケット２０にボルト６４およびナット６５で締結される。

図２および図３に示すように、減速機Ｇの出力軸４９の先端に円板状の第１回転部材７１がボルト７２で固定される。第１回転部材７１の出力軸４９側に面には、５個の第１凸部７３…が円周方向に７２°間隔を成すようにそれぞれボルト７４…で固定される。

一方、駆動アーム２１の基端には環状の第２回転部材７５が一体に形成されており、この第２回転部材７５と前記第１回転部材７１のボス部７１ａとの間にボールベアリング４８が配置される。第２回転部材７５の第１回転部材７１に対向する面には、隔壁状の第２凸部７６…が円周方向に７２°間隔を成すように一体に形成される。そして５個の第１凸部７３…と、それらに対して交互に配置される５個の第２凸部７６…との間に、ラバー等でブロック状に形成した１０個の弾性体７７…が嵌合して保持される。

前記第１回転部材７１、第２回転部材７５および弾性体７７…はダンパー７８を構成する。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。

電動アクチュエータＡのモータＭを駆動すると、モータＭの回転軸４６に固定した第１遊星歯車機構５０のサンギヤ５３が回転し、このサンギヤ５３およびリングギヤ５４に噛合するプラネタリギヤ５５…が自転しながらプラネタリキャリア５６を公転させる。プラネタリキャリア５６に固定した第２遊星歯車機構５１のサンギヤ５７が回転すると、このサンギヤ５７およびリングギヤ５４に噛合するプラネタリギヤ５８…が自転しながらプラネタリキャリア５９を公転させる。プラネタリキャリア５９に固定した第３遊星歯車機構５２のサンギヤ６０が回転すると、このサンギヤ６０およびリングギヤ６１に噛合するプラネタリギヤ６２…が自転しながらプラネタリキャリア６３を公転させるので、プラネタリキャリア６３に出力軸４９およびダンパー７８を介して接続した駆動アーム２１が軸線Ｌまわりに揺動する。

このように、モータＭの回転軸４６と出力軸４９との間に第１〜第３遊星歯車機構５０〜５２を直列に配置したので、モータＭの回転数を大きな減速比で減速して駆動アーム２１を大きなトルクで駆動することができる。モータＭのトルクは第１〜第３遊星歯車機構５０〜５２により次第に増加するため、第１遊星歯車機構５０の各ギヤの歯厚、第２遊星歯車機構５１の各ギヤの歯厚、第３遊星歯車機構５２の各ギヤの歯厚は次第に厚くなっている。

上述のようにして駆動アーム２１が揺動すると、この駆動アーム２１にリンク２２を介して接続されたロアーム１２が上下動することで、車体に対するナックル１１の位置、つまり車輪Ｗの位置を積極的に変化させ、これにより乗り心地性能や操縦安定性能を向上させることができる。

さて、車輪Ｗが路面の細かい凹凸を通過した際にロアアーム１２に周波数の高い荷重が入力すると、その荷重はリンク２２、駆動アーム２１およびダンパー７８を介して減速機Ｇの出力軸４９に伝達されるが、モータＭおよび減速機Ｇよりなる電動アクチュエータＡは比較的に大きい慣性を有するために即座に回転することができず、車輪Ｗがストロークを規制されて乗り心地が低下する可能性がある。

しかしながら、電動アクチュエータＡの出力軸４９と駆動アーム２１との間に配置したダンパー７８に前記荷重によるトルクが作用すると、１０個の弾性体７７…のうちの回転方向に応じた何れか５個を圧縮しながら第１、第２回転部材７１，７５が僅かに相対回転するため、電動アクチュエータＡが慣性によるロック状態にあっても、電動アクチュエータＡと一体に停止した第１回転部材７１に対して駆動アーム２１と一体の第２回転部材７５を相対回転させ、その分だけ車輪Ｗをストロークさせて乗り心地の低下を抑えることができる。このとき、弾性体７７…を圧縮だけに使用して引張に使用しないので、長期に亘って安定した緩衝特性を得ることができる。しかも弾性体７７…はサスペンションアームの端部に設けたゴムブッシュよりも圧縮量を大きく取れるので、車輪Ｗのストロークを充分に確保することができる。

図４のグラフに示すように、ホイールストローク（車輪Ｗの上下動ストローク）が２０ｍｍ程度までの領域では、ダンパー７８の弾性体７７…が変形して荷重を吸収するため、リンク２２に加わる荷重は緩やかに増加して周波数の高い微小振動を遮断することができる。但し、弾性体７７…が柔らか過ぎて変形量が過大になると、電動アクチュエータＡを駆動したときに、その駆動力がダンパー７８で吸収されてしまってサスペンション装置Ｓに伝達されなくなるため、ホイールストロークが２０ｍｍを越える領域では、弾性体７７…が限界近くまで潰れることで、ダンパー７８の伝達可能荷重が急激に立ち上がるように設定されている。

図５および図６は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図５は前記図２に対応する図（図６の５−５線断面図）、図６は図５の６−６線断面図である。

第１の実施の形態は電動アクチュエータＡの出力軸４９と駆動アーム２１との間にダンパー７８を配置しているが、第２の実施の形態は減速機Ｇの第３遊星歯車機構５２と出力軸４９との間にダンパー７８を配置したものである。

即ち、第１減速機ハウジング４１にボールベアリング４７で支持された出力軸４９に第１回転部材７１が固定され、第３遊星歯車機構５２のプラネタリキャリヤ６３の軸部６３ａに第２回転部材７５が固定され、第１、第２回転部材７１，７５間に弾性体７７…が配置される。ダンパー７８の構造は第１の実施の形態のダンパー７８と同じであり、第１回転部材７１に設けた５個の第１凸部７３…と、第２回転部材７５に設けた５個の第２凸部７６…との間に１０個の弾性体７７…を嵌合させて構成される。そして出力軸４９の軸端に駆動アーム２１がボルト７２で固定される。

しかして、この第２の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

図７および図８は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図７は前記図２に対応する図（図８の７−７線断面図）、図８は図７の８−８線断面図である。

第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態と同様に、電動アクチュエータＡの出力軸４９と駆動アーム２１との間にダンパー７８を配置したものであるが、そのダンパー７８の構造が第１の実施の形態と異なっている。

即ち、第３の実施の形態のダンパー７８は、第１回転部材７１に円周方向に７２°間隔で配置されて各々ナット８１…で固定された５個の内軸８２…と、第２回転部材７５に円周方向に７２°間隔で形成された５個の円形の支持孔７５ａ…にそれぞれ圧入された５個の外筒８３…と、内周面および外周面がそれぞれ内軸８２…および外筒８３…に加硫接着された円筒状の弾性体８４…とで構成される。前記内軸８２…は本発明の第１凸部に対応し、前記外筒８３…は本発明の第２凸部に対応する。

しかして、この第３の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができ、それに加えて以下のような更なる作用効果を達成することができる。即ち、第１の実施の形態の弾性体７７は概ね台形状で、外周面および内周面が緩く湾曲する円弧面で構成されているため、円周方向に圧縮されたときに外周面および内周面が第２回転部材７５の壁面に擦れて異音を発生することがあったが、第３の実施の形態の弾性体８４…は円筒状であるために第２回転部材７５の壁面に擦れて異音を発生することがなく、しかも弾性体８４…のばね定数が均一に保つことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。

例えば、実施の形態ではマルチリンク式のサスペンション装置Ｓを例示したが、本発明は他の任意の型式のサスペンション装置に対して適用することができる。従って、電動アクチュエータＡにより駆動するサスペンションアームはロアアーム１２に限定されるものではない。

第１の実施の形態に係るアクティブサスペンション装置の斜視図 図１の２−２線拡大断面図（図３の２−２線断面図） 図２の３−３線断面図 ホイールストロークとリンクに入力される荷重との関係を示すグラフ 第２の実施の形態に係る、前記図２に対応する図（図６の５−５線断面図） 図５の６−６線断面図 第３の実施の形態に係る、前記図２に対応する図（図８の７−７線断面図） 図７の８−８線断面図

符号の説明

１２ ロアーム（サスペンションアーム）
２１ 駆動アーム
７８ ダンパー
７１ 第１回転部材
７３ 第１凸部
７５ 第２回転部材
７６ 第２凸部
７７ 弾性体
Ａ 電動アクチュエータ
Ｗ 車輪
８２ 内軸（第１凸部）
８３ 外筒（第２凸部）
８４ 弾性体

Claims (1)

1. 車輪（Ｗ）を車体に懸架するサスペンションアーム（１２）と、電動アクチュエータ（Ａ）により揺動する駆動アーム（２１）とを接続した車両用アクティブサスペンション装置において、
   前記電動アクチュエータ（Ａ）と前記駆動アーム（２１）との間にダンパー（７８）を配置し、
   前記ダンパー（７８）は、前記電動アクチュエータ（Ａ）および前記駆動アーム（２１）の一方に接続された第１回転部材（７１）と、前記電動アクチュエータ（Ａ）および前記駆動アーム（２１）の他方に接続された第２回転部材（７５）と、前記第１回転部材（７１）に円周方向に離間して設けた複数の第１凸部（７３，８２）および前記第２回転部材（７５）に円周方向に離間して設けた複数の第２凸部（７６，８３）間に配置された複数の弾性体（７７，８４）とを備えたことを特徴とする車両用アクティブサスペンション装置。
   

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