JP2007253863A - 車高調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の駐停車時や平坦路での中低速走行時等における意図しない作動を抑制した車高調整装置を提供する。
【解決手段】 駆動制御ユニット１０は、車高調整装置９の制御主体であるＥＣＵ１１や、モータジェネレータ３６に駆動電流を供給する電流出力装置１２、モータジェネレータ３６に回転負荷を印可する直流抵抗器１３、モータジェネレータ３６の接続先を電流出力装置１２と直流抵抗器１３との間で切り換える回路切換スイッチ１４等から構成されている。運転者による車高調整スイッチの操作や車両走行状況の変化がない場合、あるいは、運転者が自動車を停止させてイグニッションキーをオフにした場合、ＥＣＵ１１から回路切換スイッチ１４に停止指令が出力され、直流抵抗器１３とモータジェネレータ３６とが電気的に接続されてモータジェネレータ３６に回転負荷が印可される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車両用サスペンションに付設される電動式の車高調整システムに係り、車両の駐停車時や平坦路での中低速走行時等における意図しない作動を抑制する技術に関する。

自動車のサスペンションに設けられる車高調整装置としては、油圧式やハイドロニューマチック式が一般的であるが、制御精度が高いことやシステム構成が簡素となる（油圧ユニットやアキュムレータ等が不要となる）ことから、ウォーム減速機構やボールねじ式送り機構等を備えた電動式も開発されている（特許文献１参照）。特許文献１の車高調整装置は、緩衝用のスプリングを支持するアッパスプリングシートと車体側部材との間にボールねじ式の送り機構を介装させ、この送り機構を構成するロータ（雄ねじ部材）をウォーム式の減速機構を介して電動モータにより駆動することにより、アッパスプリングシートと車体側部材との間隔（すなわち、車高）を調整するようにしている。
特開平１１−１０８１００号公報

車高調整装置を備えた車両では、運転停止時や平坦路での定常走行時等で車高調整を行わない場合、設定した車高が機械的に保持されることが望ましい。ところが、上述した特許文献１の車高調整装置では、環境温度の変化による潤滑油脂の粘度変化や、経年劣化による減速機構噛み合い部位の摩擦係数の低下等が生じた場合、この機械的保持が確実には行われなくなってしまう。その結果、アッパスプリングシートから上向きの荷重を常時受けているロータが走行振動等によって回転してしまい、車高の意図しない低下が発生する虞があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、車両の駐停車時や平坦路での中低速走行時等における意図しない作動を抑制した車高調整システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る車高調整システムは、車体側部材と車輪側部材との間に緩衝用のスプリングを介装してなる車両用サスペンションに付設され、前記車体側部材または前記車輪側部材に対して前記スプリングの一端を保持するスプリング保持手段を接近あるいは離反させることによって車高調整を行う車高調整システムであって、前記車体側部材または前記車輪側部材に連結されたハウジングと、前記ハウジングに連結された第１ロータと、前記スプリング保持手段に連結されるとともに、回転運動を直線運動に変換する送り手段を介して前記第１ロータに相対回転可能に結合された第２ロータと、前記第１ロータと前記第２ロータとの相対回転駆動に供されるモータジェネレータと、前記モータジェネレータに駆動電流を供給するための電源装置と、前記モータジェネレータに回転負荷を印可するための抵抗と、車両の運転状態と運転者の操作量との少なくとも一方に基づき、前記モータジェネレータを前記電源装置または前記抵抗に接続する切換手段と
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明に係る車高調整システムは、請求項１に記載の車高調整システムにおいて、前記切換手段は、非車高調整時に前記モータジェネレータを前記抵抗に接続することを特徴とする。

また、請求項３の発明に係る車高調整システムは、請求項１または請求項２に記載の車高調整システムにおいて、前記切換手段は、車両の電源オフ時に前記モータジェネレータを前記抵抗に接続することを特徴とする。

本発明の車高調整システムによれば、非車高調整時や駐車時等に切換手段がモータジェネレータを抵抗に接続して回転負荷を印可すると、第１ロータと第２ロータとの相対回転が抑制されて意図しない車高の低下が生じにくくなる。

以下、図面を参照して、本発明を４輪自動車のリアサスペンションに適用した実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。

［実施形態］
図１は実施形態に係る車高調整システムを備えたリアサスペンションを示す斜視図であり、図２は図１中のII部拡大縦断面図であり、図３は実施形態に係るドライブシャフトと第１，第２ロータの噛み合い状態を示す斜視図である。図４は実施形態に係る各ギヤとラジアル支持機構の組合せ状態を示す斜視図であり、図５は実施形態に係る駆動制御ユニットの概略構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜サスペンションの構成＞
図１に示すように、実施形態のリアサスペンション１は、いわゆるマルチリンク式サスペンションであり、ハブベアリング（図示せず）を介してホイールＷを回転自在に支持するナックル２と、ナックル２の上端を車体側に連結するアッパアーム３と、ナックル２の下端を車体側に連結するロアアーム４（車輪側部材）と、ナックル２の前端を車体側に連結するトレーリングアーム５と、ロアアーム４とサスペンションメンバ（車体側部材）６との間に介装された緩衝用のスプリング７と、スプリング７より車体外側の部位でロアアーム４と車体側との間に介装されたダンパ８と、スプリング７とサスペンションメンバ６との間に設置された車高調整装置９とを主要構成要素としている。また、図１中に符号１０で示す装置は、各車輪の車高調整装置９と伴に車高調整システムを構成する駆動制御ユニットであり、車室内あるいはトランクルームに搭載されている。

＜車高調整装置＞
図２に示すように、車高調整装置９は、アッパハーフ２１ａとロアハーフ２１ｂとからなる上下分割形で中央下方に円筒状の保持筒部２１ｃが突設されたハウジング２１、その上端がハウジング２１のアッパハーフ２１ａにアンギュラベアリング２２を介して回転自在に支持された第１ロータ２４、第１ロータ２４に相対回転自在に結合した円筒状の第２ロータ２５、ハウジング２１の保持筒部２１ｃを外囲する筒状部２７ａを有するとともに第２ロータ２５の下端にアンギュラベアリング２６を介して連結されたシートホルダ２７、シートホルダ２７の上端部下面に固着されてスプリング７の上端の支持を行うアッパスプリングシート２８、第１，第２ロータ２４，２５を外囲するとともにハウジング２１内に上下一対のニードルベアリング２９を介して回転自在に支持されたドライブシャフト３１、ハウジング２１にニードルベアリング３２を介して回転自在に支持されたアイドラギヤ３３、ハウジング２１に上下一対のボールベアリング３４を介して回転自在に支持されたドライブピニオン３５、ハウジング２１に締結されてドライブシャフト３１の駆動を行う直流型のモータジェネレータ３６、ドライブシャフト３１の回転量を検出してＥＣＵ１１に出力するロータリエンコーダ３７、ハウジング２１に保持されて第２ロータ２５のラジアル方向の支持を行うラジアル支持機構３８を主要構成要素としている。

本実施形態の場合、シートホルダ２７の筒状部２７ａは、その上部に固着された筒状ベアリング５１を介して、ハウジング２１の保持筒部２１ｃの外周面に摺接している。また、ハウジング２１の保持筒部２１ｃは、その下端に固着された筒状ベアリング５２を介して、第２ロータ２５の外周面に摺接している。本実施形態の場合、筒状ベアリング５１，５２は、ポリアセタール等の含油樹脂を素材としている。

ドライブシャフト３１の上部外周には円盤状のギヤ部５３が形成されており、図３に示すように、このギヤ部５３がアイドラギヤ３３を介してドライブピニオン３５と連結されて、１次減速機構を構成している。本実施形態の場合、ギヤ部５３の歯数が７２、ドライブピニオン３５の歯数が１１であるため、１次減速機構の減速比ＲＰは、
ＲＰ＝７２／１１＝６．５４５
となる。

図２に示すように、第１ロータ２４は、円筒状の軸部２４ａと、軸部２４ａの上端に形成された軸部２４ａより大径のギヤ部２４ｂとからなっている。また、第２ロータ２５は、第１ロータ２４の軸部２４ａに外嵌する円筒部２５ａと、円筒部２５ａの上部に形成されたギヤ部２５ｂとからなっている。第１ロータ２４の軸部２４ａの外周には雄ねじ部２４ｃが形成される一方、第２ロータ２５の円筒部２５ａの内周には第１ロータ２４の雄ねじ部２４ｃに螺合する雌ねじ部２５ｃが形成され、これら雄ねじ部２４ｃと雌ねじ部２５ｃとによって送りねじ機構（送り機構）３９が構成される。図２中に符号４０で示す部材は、第２ロータ２５の円筒部２５ａ内下端に締結されたストッパであり、第１ロータ２４の軸部２４ａが降下した際における第２ロータ２５とのメタルタッチを防止する。

第１ロータ２４のギヤ部２４ｂの外周には歯数Ｚａ（本実施形態の場合、３５）の第１ドリブンギヤ４１が形成され、第２ロータ２５のギヤ部２５ｂの外周には歯数Ｚｂ（本実施形態の場合、３６）の第２ドリブンギヤ４２が形成されている。一方、ドライブシャフト３１の内周には、第１ドリブンギヤ４１に噛み合う歯数Ｚｃ（本実施形態の場合、４０）の第１ドライブギヤ４３と、第２ドリブンギヤ４２に噛み合う歯数Ｚｄ（本実施形態の場合、４０）の第２ドライブギヤ４４との２枚の内歯ギヤが形成されている。なお、第１ドライブギヤ４３と第１ドリブンギヤ４１とはその軸方向長さが略同一であるが、第２ドリブンギヤ４２が上下動しても噛み合いが維持されるように、第２ドライブギヤ４４の軸方向長さは第２ドリブンギヤ４２の軸方向長さに対して十分に大きく設定されている。以下、第１ドライブギヤ４３と第１ドリブンギヤ４１とを第１ギヤ組とし、第２ドライブギヤ４４と第２ドリブンギヤ４２とを第２ギヤ組として説明する。

ロータリエンコーダ３７は、ドライブシャフト３１の上部に固着されたエンコーダディスク３７ａと、ハウジング２１のアッパハーフ２１ａに取り付けられたセンサ３７ｂとから構成されており。車両の運転時においては、ロータリエンコーダ３７のセンサ３７ｂからＥＣＵ１１に検出信号が常時出力され、ＥＣＵ１１はこの検出信号に基づき車高調整装置９をフィードバック制御する。

ラジアル支持機構３８は、図４にも示すように、ハウジング２１に上下端が保持されたガイドプレート６１、ガイドプレート６１の内面に案内されて上下に摺動するスライダ６２、スライダ６２に固着された上下一対のワッシャ６３、ガイドプレート６１とハウジング２１との間に介装された上下一対の調整ブロック６４，６５とから構成されている。ラジアル支持機構３８は、第２ロータ２５を軸心側（図２中左方）に付勢すべく、第２ドリブンギヤ４２と第２ドライブギヤ４４との噛み合い部位に対して角度位相が略１８０°異なる位置に設置されており、そのスライダ６２が第２ロータ２５の上下動に伴って上下に移動する。

＜駆動制御ユニット＞
駆動制御ユニット１０は、図５に示すように、車高調整装置９の制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１や、モータジェネレータ３６に駆動電流を供給する電流出力装置（電源装置）１２、モータジェネレータ３６に回転負荷を印可する直流抵抗器（抵抗）１３、モータジェネレータ３６の接続先を電流出力装置１２と直流抵抗器１３との間で切り換える回路切換スイッチ１４等から構成されている。

ＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されている。ＥＣＵ１１には、運転者が操作する車高調整スイッチ（図示せず）からの車高調整指令や、高速走行や悪路走行等に係る走行状況情報（車速情報やサスペンションの作動情報等）、ロータリエンコーダ３７のセンサ３７ｂから出力されたセンサ信号が入力する。また、ＥＣＵ１１は、電流出力装置１２と回路切換スイッチ１４とに電気的に接続されており、これらに対する作動指令の出力や、回路切換スイッチ１４に対する停止指令の出力を行う。一方、電流出力装置１２および直流抵抗器１３は、回路切換スイッチ１４を介して、モータジェネレータ３６に電気的に接続されている。

≪実施形態の作用≫
車両が運転を開始し、運転者による車高調整スイッチの操作や、車両走行状況の変化（通常走行から悪路走行や高速走行への変化等）があった場合、ＥＣＵ１１は、各車輪における目標車高を設定した後、電流出力装置１２と回路切換スイッチ１４とに作動指令を出力する。すると、図５中に実線で示すように、電流出力装置１２とモータジェネレータ３６とが電気的に接続され、電流出力装置１２からモータジェネレータ３６に駆動電流が出力されてモータジェネレータ３６が起動する。

モータジェネレータ３６が起動すると、その出力軸３６ａに固着されたドライブピニオン５５が正逆いずれかの方向に回転し、アイドラギヤ３３を介してドライブシャフト３１が回転駆動される。すると、ドライブシャフト３１の第１ドライブギヤ４３に噛み合った第１ドリブンギヤ４１（すなわち、第１ロータ２４）と、第２ドライブギヤ４４に噛み合った第２ドリブンギヤ４２（すなわち、第２ロータ２５）とは同一の方向に回転駆動される。この際、第１ギヤ組の減速比Ｒ１と第２ギヤ組の減速比Ｒ２とはそれぞれ、
Ｒ１＝Ｚａ／Ｚｂ＝３６／４０＝０．９００
Ｒ２＝Ｚｃ／Ｚｄ＝３５／４０＝０．８７５
となる。

本実施形態の場合、第１ギヤ組の減速比Ｒ１と第２ギヤ組の減速比Ｒ２とがごくわずか異なるため、ドライブシャフト３１が回転すると、第１ロータ２４と第２ロータ２５とは微少に差動回転し、送りねじ機構３９の作用によって、第１ロータ２４に対して第２ロータ２５が上下に移動する。これにより、アンギュラベアリング２６およびシートホルダ２７を介して第２ロータ２５の下面に圧接したアッパスプリングシート２８も上下に移動し、車体側部材であるサスペンションメンバ６と車輪側部材であるロアアーム４との間の距離（すなわち、車高）が変化する。この際、ドライブシャフト３１の回転数と送りねじ機構３９の回転数との比を総減速比ＲＴとすると、総減速比ＲＴは、前述した１次減速機構の減速比ＲＰが存在するため、
ＲＤ＝ＲＰ・Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１−Ｒ２）
＝６．５４５・０．９００・０．８７５／（０．９００−０．８７５）＝２０６．２
と非常に大きくなり、モータジェネレータ３６の小型化や消費電力の削減が実現できた。

一方、運転者による車高調整スイッチの操作や車両走行状況の変化がない場合、あるいは、運転者が自動車を停止させてイグニッションキーをオフにした場合、ＥＣＵ１１は、回路切換スイッチ１４に停止指令を出力する。すると、図５中に破線で示すように、直流抵抗器１３とモータジェネレータ３６とが電気的に接続され、モータジェネレータ３６に回転負荷が印可される。

本実施形態の車高調整装置９では、上述したように総減速比ＲＴが２０６．２であるため、送りねじ機構３９のリードが３ｍｍであれば、アッパスプリングシート２８が３ｍｍ上昇する際にモータジェネレータ３６が２０６．２回転することになる。したがって、直流抵抗器１３からモータジェネレータ３６に印可される回転負荷が比較的小さいものであっても、アッパスプリングシート２８の上昇（すなわち、車高の低下）は殆ど生じない。これにより、車高調整装置９の構成要素（各ギヤや送りねじ機構３９）において、環境温度の変化による潤滑油脂の粘度変化や、経年劣化による減速機構噛み合い部位の摩擦係数の低下等が生じても、意図しない車高の低下が極めて効果的に抑制されることになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は４輪自動車のリアサスペンションに設けられる車高調整システムに本発明を適用したものであるが、フロントサスペンションや２輪車や６輪以上の自動車のサスペンションに設けられる車高調整システムにも適用できる。また、上記実施形態では車高調整装置をスプリングと車体側部材（ダンパベース）との間に設置したが、スプリングと車輪側部材（ロアアーム）との間に設置するようにしてもよいし、ダンパとスプリングとが分離して配置されたサスペンションに設置するようにしてもよい。また、上記実施形態では送り機構として送りねじ機構を用いたが、ボールねじ式の送り機構や円筒カム機構等を採用してもよい。また、上記実施形態では直流型のモータジェネレータと直流抵抗器とを採用したが、車高調整装置の駆動源として交流型のモータジェネレータを用い、このモータジェネレータに対して交流抵抗器によって回転負荷を印可するようにしてもよい。その他、車高調整装置や駆動制御ユニットの具体的構成数等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る車高調整システムを備えたリアサスペンションを示す斜視図である。 図１中のII部拡大縦断面図である。 実施形態に係るドライブシャフトと第１，第２ロータの噛み合い状態を示す斜視図である。 実施形態に係る各ギヤとラジアル支持機構の組合せ状態を示す斜視図である。 実施形態に係る駆動制御ユニットの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ リアサスペンション（車両用サスペンション）
４ ロアアーム（車輪側部材）
６ サスペンションメンバ（車体側部材）
７ スプリング
９ 車高調整装置
１０ 駆動制御ユニット
１１ ＥＣＵ
１２ 電流出力装置（電源装置）
１３ 直流抵抗器（抵抗）
１４ 回路切換スイッチ（切換手段）
２１ ハウジング
２４ 第１ロータ
２５ 第２ロータ
２８ アッパスプリングシート（スプリング保持手段）
３６ モータジェネレータ
３９ 送りねじ機構（送り手段）

Claims (3)

1. 車体側部材と車輪側部材との間に緩衝用のスプリングを介装してなる車両用サスペンションに付設され、前記車体側部材または前記車輪側部材に対して前記スプリングの一端を保持するスプリング保持手段を接近あるいは離反させることによって車高調整を行う車高調整システムであって、
   前記車体側部材または前記車輪側部材に連結されたハウジングと、
   前記ハウジングに連結された第１ロータと、
   前記スプリング保持手段に連結されるとともに、回転運動を直線運動に変換する送り手段を介して前記第１ロータに相対回転可能に結合された第２ロータと、
   前記第１ロータと前記第２ロータとの相対回転駆動に供されるモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータに駆動電流を供給するための電源装置と、
   前記モータジェネレータに回転負荷を印可するための抵抗と、
   車両の運転状態と運転者の操作量との少なくとも一方に基づき、前記モータジェネレータを前記電源装置または前記抵抗に接続する切換手段と
   を備えたことを特徴とする車高調整システム。
2. 前記切換手段は、非車高調整時に前記モータジェネレータを前記抵抗に接続することを特徴とする、請求項１に記載の車高調整システム。
3. 前記切換手段は、車両の電源オフ時に前記モータジェネレータを前記抵抗に接続することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車高調整システム。

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