JP2008049940A - サスペンション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の組付の手間、部品点数および車載重量を削減できるサスペンション装置を提供すること。
【解決手段】車体BDと車軸との相対変位により伸縮するスプリング2と、スプリング2を通電により伸縮させる高分子アクチュエータ32と、高分子アクチュエータ32に通電させる制御手段と、を備えたサスペンション装置であって、高分子アクチュエータ32が、スプリング2を支持する車体側と車軸側との間に、スプリング2と直列に介在され、かつ、スプリング2に入力される荷重に応じた電位を出力する高分子センサ31が、高分子アクチュエータ32と並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置とした。
【選択図】図1
【解決手段】車体BDと車軸との相対変位により伸縮するスプリング2と、スプリング2を通電により伸縮させる高分子アクチュエータ32と、高分子アクチュエータ32に通電させる制御手段と、を備えたサスペンション装置であって、高分子アクチュエータ32が、スプリング2を支持する車体側と車軸側との間に、スプリング2と直列に介在され、かつ、スプリング2に入力される荷重に応じた電位を出力する高分子センサ31が、高分子アクチュエータ32と並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、アクチュエータを駆動させて車体と車軸との間に介在されたスプリングの支持位置を変化させて車高を変更可能なサスペンション装置に関する。
従来、アクチュエータを駆動させて車体と車軸との間に介在されたスプリングの支持位置を変化させて車高を変更可能な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)。
この従来のサスペンション装置は、高分子アクチュエータの収縮によりピストンを駆動させ、このピストンの動きをスプリングの車体側を支持する受け皿を上下動させるようにしている。
特開2005−86981号公報
しかしながら、従来技術にあっては、車高などサスペンションの変形量を検出する必要があり、センサを別途取り付けるため、組付に手間がかかるものであった。
さらに、スプリングの受け皿をピストンで駆動させるために構造が複雑で、部品点数および車載重量増を招くという問題を有していた。
さらに、スプリングの受け皿をピストンで駆動させるために構造が複雑で、部品点数および車載重量増を招くという問題を有していた。
本発明は、上述の問題に着目して成されたもので、装置の組付の手間、部品点数および車載重量を削減できるサスペンション装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、上述の目的を達成するため、車体と車軸との相対変位により伸縮するスプリングと、このスプリングを通電により伸縮させるアクチュエータと、を備えたサスペンション装置であって、前記アクチュエータが、前記スプリングの弾発力を受ける車体側と車軸側との間に、前記スプリングに直列に介在され、かつ、前記スプリングに入力される荷重に応じた電位を出力する荷重センサが、前記アクチュエータと並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置である。
請求項1の発明によれば、路面の凹凸や車両の姿勢変化によりスプリングに荷重が入力されてスプリングが伸縮する際には、その荷重が荷重センサで検出され、制御手段は、荷重センサの出力に応じてアクチュエータを伸縮させる。
そして、アクチュエータが伸張したときには、車体側の支持部材がスプリングを短縮させる方向に移動し、入力荷重に対するスプリングの反発力が高まり、車高を高める方向に作用する。
一方、アクチュエータが短縮したときには、車体側の支持部材がスプリングを伸張させる方向に移動し、入力荷重に対するスプリングの反発力が弱まり、車高を下げる方向に作用する。
このように、本発明によれば、アクチュエータによりスプリングを直接伸縮させるようにしたため、アクチュエータの駆動で発生させた流体圧で前記支持位置を移動させる構造に比べて、部品点数および車載重量を削減することができる。
しかも、並列に配置したアクチュエータと荷重センサとを、スプリングの弾発力を受ける車体側と車軸側との間に、スプリングと直列に設けたため、両者を同時に組み付けることが可能であり、別途荷重センサを設けるのと比較して、組付の手間を削減できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この実施の形態のサスペンション装置は、車体(BD)と各車軸との間にそれぞれ介在され、前記車体(BD)と車軸との相対変位により伸縮するスプリング(2)と、前記スプリング(2)を通電により伸縮させるアクチュエータ(32)と、このアクチュエータ(32)に通電させる制御手段(5)と、を備えたサスペンション装置であって、前記アクチュエータ(32)が、前記スプリング(2)の弾発力を受ける車体側と車軸側との間に、前記スプリング(2)と直列に配設され、かつ、前記制御手段(5)の入力手段として、前記スプリング(2)へ入力される荷重に応じた電位を出力する荷重センサ(31)が、前記アクチュエータ(32)と並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置である。
この実施の形態のサスペンション装置は、車体(BD)と各車軸との間にそれぞれ介在され、前記車体(BD)と車軸との相対変位により伸縮するスプリング(2)と、前記スプリング(2)を通電により伸縮させるアクチュエータ(32)と、このアクチュエータ(32)に通電させる制御手段(5)と、を備えたサスペンション装置であって、前記アクチュエータ(32)が、前記スプリング(2)の弾発力を受ける車体側と車軸側との間に、前記スプリング(2)と直列に配設され、かつ、前記制御手段(5)の入力手段として、前記スプリング(2)へ入力される荷重に応じた電位を出力する荷重センサ(31)が、前記アクチュエータ(32)と並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置である。
図1〜図6に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例1のサスペンション装置について説明する。
まず、構成について説明する。
この実施例1のサスペンション装置Aは、図3に示すように、左右一対の車輪LW,RWで車体BDを懸架するもので、サスペンションユニットSUを備えている。なお、図3は車両後方から視た状態を示しており、また、車輪LW,RWは、前輪と後輪のいずれかである。
この実施例1のサスペンション装置Aは、図3に示すように、左右一対の車輪LW,RWで車体BDを懸架するもので、サスペンションユニットSUを備えている。なお、図3は車両後方から視た状態を示しており、また、車輪LW,RWは、前輪と後輪のいずれかである。
サスペンションユニットSUは、同軸に配置されたショックアブソーバ1とスプリング2とアクチュエータユニット3とを備えている。
ショックアブソーバ1は、図1に示すように、シリンダ1aと、このシリンダ1aに対して軸方向に摺動するピストンロッド1bとを備えている。そして、ピストンロッド1bの上端部が車体BDに固定されている。また、シリンダ1aの下端部が、図3に示すように、両端部がシリンダ1aと車体BDとに回動可能に取り付けられたロアアームLAを介して伸縮による相対変位を許容可能に取り付けられている。
さらに、ショックアブソーバ1の下端部には、車輪LW,RWをそれぞれ回転可能に支持する図示を省略した車軸を有したナックルN,Nが図示を省略したボルトで締結されている。
なお、ピストンロッド1bの車体BDへの固定は、ピストンロッド1bの上端部に、ピストンロッド1bと一体のボルト11とナット12とで支持プレート4を締結し、支持プレート4を、車体BDに、支持プレート4に立設された複数のスタッドボルト41とナット42(図2)とで締結することで成されている。
スプリング2は、図1および図2に示すように、その下端部が略円盤状の下側受け皿21に支持されている一方、その上端部が略円盤状の上側受け皿22に支持されている。下側受け皿21は、シリンダ1aの上端部の外周に溶接などにより固定されている。一方、上側受け皿22は、中央部に穿設された装着用穴22aにピストンロッド1bを挿通させて、ピストンロッド1bの外周に軸方向に摺動可能に装着されている。
アクチュエータユニット3は、上側受け皿22と支持プレート4との間に設けられている。すなわち、スプリング2の弾発力は、車軸側は下側受け皿21で受け止められ、車体BD側は上側受け皿22を介して車体BDに固定された支持プレート4で受け止められるようになっている。アクチュエータユニット3は、スプリング2の弾発力を受け止める支持プレート4と下側受け皿21との間で、スプリング2と直列に配設されて、スプリング2への入力荷重を検出するとともに、スプリング2を軸方向へ変位させる。
アクチュエータユニット3は、高分子センサ(荷重センサ)31と高分子アクチュエータ(アクチュエータ)32とが一体に組み付けられている。これら高分子センサ31と高分子アクチュエータ32とは、導電性高分子材料によりリング状に形成されており、高分子センサ31を内側に配置して同心円上に内外二重に配置されている。そして、高分子センサ31の軸心位置に形成された貫通孔31aに、ピストンロッド1bが相通されており、アクチュエータユニット3は、ピストンロッド1bに対して軸方向に相対移動可能となっている。
なお、導電性高分子材料は、通電する極性に応じて伸張および収縮する一方で、伸縮方向に荷重を受けた際には、伸縮方向に応じた極性の電位を発生するものであり、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などを用いることができる。
高分子センサ31および高分子アクチュエータ32は、それぞれハーネス51,52を介して制御装置5に接続されている。すなわち、図4(b)に示すように、左右の高分子センサ31,31は、ハーネス51においてプラス・マイナスの極性を逆にして並列に接続されている。なお、図では左輪LWに設けられたものに(L)、右輪RWに設けられたものに(R)の符号を付けている。また、各高分子アクチュエータ32,32は、それぞれハーネス52,52により独立して接続されている。
次に、実施例1の作用について説明する。
車体BDが車輪LW,RWに対して車両上下方向に変位すると、ショックアブソーバ1ならびにスプリング2が伸縮され、制振される。
車体BDが車輪LW,RWに対して車両上下方向に変位すると、ショックアブソーバ1ならびにスプリング2が伸縮され、制振される。
ここで、ノーズダイブやノーズリフトなどのように、図3(a)に示すように、左右が同期して上下した場合、左右のサスペンションユニットSUには、同等の荷重が入力される。
したがって、左右のアクチュエータユニット3の高分子センサ31,31には、略同等の荷重が入力されて、両者31,31は、図4(a)に示すように、軸方向寸法が略等しくなる。
この場合、左右の高分子センサ31,31で発生する電圧は略等しく、同図(b)に示すように両者に電位差が生じないため、制御装置5には、ハーネス51からの入力が生じない。そこで、制御装置5は、両高分子アクチュエータ32,32に対する出力、すなわち電圧の印加を行わない。
一方、コーナリング時などのように車体BDが左右に傾いて左右のサスペンションユニットSUが逆相で伸縮した場合などのように、左右で伸縮量が異なる場合には、次のように作動する。
例えば、図3(b)に示すように、車体BDの左側が沈みこんだ場合、左右の高分子センサ31,31のうち、図5(a)に示すように、左側の高分子センサ31(L)が、右側の高分子センサ31(R)よりも寸法L1だけ短縮される。
この場合、左側の高分子センサ31(L)の方が、右側の高分子センサ31(R)よりも発生する電位が高くなることから、図5(b)に示すように、ハーネス51において矢印LLの向きに電流が流れる。
そこで、制御装置5は、ハーネス51からの入力電圧に応じた電圧を、左側の高分子アクチュエータ32(L)に印加する。
これにより、左側の高分子アクチュエータ32(L)が伸張し、左側のサスペンションユニットSUにおいて上側受け皿22が押し下げられるため、スプリング2の反発力が高まり、車体BDの傾きが抑制されて、車体姿勢が水平側に制御される。
これにより、左側の高分子アクチュエータ32(L)が伸張し、左側のサスペンションユニットSUにおいて上側受け皿22が押し下げられるため、スプリング2の反発力が高まり、車体BDの傾きが抑制されて、車体姿勢が水平側に制御される。
上記とは逆に、車体BDの右側が沈み込んだ場合には、図6(a)に示すように、右側の高分子センサ31(R)が左側の高分子センサ31(L)よりも寸法L2だけ短縮される。この場合、右側の高分子センサ31(R)の発生電圧が左側の高分子センサ31(L)の発生電圧よりも高くなり、ハーネス51において、図6(b)に示すように、上記とは逆の矢印RRの向きに電流が流れる。
そこで、制御装置5は、ハーネス51からの入力電圧に応じた電圧を、右側の高分子アクチュエータ32(R)に印加する。これにより、右側のサスペンションユニットSUにおけるスプリング2の反発力が高まり、車体BDの傾きが抑制されて、車両姿勢が水平側に制御される。
また、制御装置5は、高分子アクチュエータ32に電圧を印加する場合には、その電圧の一部として、ハーネス51から入力される高分子センサ31,31の差分の電圧を印加するようにしている。
以上説明したように、実施例1では、高分子アクチュエータ32を、スプリング2と直列に、上側受け皿22と車体BDの支持プレート4との間に設け、高分子アクチュエータ32が伸張した分だけスプリング2を短縮させるようにした。
このため、アクチュエータを駆動させて発生させた流体圧でスプリング2を短縮させる構造に比べて、部品点数および車載重量を削減することができる。
このため、アクチュエータを駆動させて発生させた流体圧でスプリング2を短縮させる構造に比べて、部品点数および車載重量を削減することができる。
しかも、実施例1では、高分子アクチュエータ32と高分子センサ31とを内外二重に配置したアクチュエータユニット3を、ピストンロッド1bと同軸に設けるようにしたため、アクチュエータとセンサとを別個に設ける構造と比較して、組付の手間を削減することが可能であるとともに、接続の配線構造などを単純化することができる。
さらに、実施例1では、左右の高分子センサ31,31の入力荷重の差分がハーネス51を介して制御装置5に入力するように接続し、さらに、入力荷重が大きい側の高分子アクチュエータ32に電圧を印加するようにした。これにより、左右のサスペンションユニットSUにおいて、短縮している側のサスペンションユニットSUの短縮量が抑制されるように制御されて、車両姿勢を安定させることができる。
さらに、上述のように車両姿勢の安定化を図ることができることから、メカニカルなスタビライザが不要となり、レイアウトの自由度が向上する。これにより、スタビライザのサイドメンバへの取り付けブラケットなどが不要となり、車載重量を軽減させることが可能であり、かつ、サイドメンバの潰れ代が増加し、衝突時の荷重吸収性能が向上する。
しかも、制御装置5は、両高分子センサ31,31の差分の電圧を読み取るだけでよいため、簡略な制御で済み、構造が簡便となり、コスト低減を図ることが可能であるとともに、車載性が高くなる。また、車載性が高まることから、サスペンションユニットSUに組み込むことも可能となり、この場合、組付性も向上する。
加えて、制御装置5では、高分子センサ31,31で発生した差分の電圧を高分子アクチュエータ32,32に印加するようにしたため、この差分電圧を印加しないものと比べて、消費電力を抑えることができる。
さらに、路面からの入力が車体BDへ伝達される際に、この伝達される振動の中・高周波成分が、導電性高分子製のアクチュエータユニット3により吸収されるため、乗り心地が向上する。
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例1を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例1に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
すなわち、実施例1では、アクチュエータと荷重センサとが並列に設けられたアクチュエータユニット3を、スプリング2を車体側で支持する上側受け皿22と車体BDに固定された支持プレート4との間に介在させた例を示したが、その設置位置はこれに限定されない。すなわち、このアクチュエータユニット3は、スプリング2を支持する車体側と車軸側との間に直列に介在されていればよく、例えば、アクチュエータユニット3を、下側受け皿21とスプリング2との間や、上側受け皿22とスプリング2との間に介在させてもよい。
また、実施例1では、アクチュエータユニット3において、高分子センサ(荷重センサ)31と高分子アクチュエータ(アクチュエータ)32とをリング状に形成し、これらを同軸に内外二重に設けた例を示したが、両者は、スプリング2の荷重伝達経路の途中に並列に設けられていれば、これに限定されない。すなわち、アクチュエータと荷重センサは、リング状に形成しなくてもよいし、同軸に設けなくてもよい。例えば、リング状のアクチュエータの内側あるいは外側に1本あるいは複数本の柱状の荷重センサを設けるようにしてもよい。あるいは、アクチュエータと荷重センサとの両方を、複数の柱状のもので形成するようにしてもよい。
また、実施例1では、制御装置5に、左右の高分子センサ31,31の電圧の差分が入力されるように接続した例を示したが、図7に示すように、それぞれ独立に接続してもよい。この場合、入力電圧の差分相当をアクチュエータに出力する他にも、初期荷重からの変化に基づいて制御することもできる。この場合、例えば、ノーズダイブなどにより車体BDの左右が均等に沈み込んだ場合に、この沈み込みを抑制する制御を実行することも可能となる。
また、実施例1では、スプリング2がショックアブソーバ1と同軸に設けられた例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、スプリング2とショックアブソーバ1とが別個に設けられたサスペンション装置にも適用することができる。
図8は、その一例を示すもので、スプリング202が、車軸を支持するサスペンションメンバSMに固定された下側受け皿221と、車体BDに固定されたロッド部材206に上下方向に移動可能に支持された上側受け皿222との間に介在されている。ロッド部材206は、支持プレート204を車体BDに固定する部材で、この支持プレート204と上側受け皿222との間に、アクチュエータユニット203が設けられている。このアクチュエータユニット203は、実施例1のアクチュエータユニット3と同様に、高分子センサ231と高分子アクチュエータ232とが内外二重に設けられている。なお、アクチュエータユニット203は、実施例1と同様に制御装置5に接続されているものとする。この図8に示す例であっても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
図8は、その一例を示すもので、スプリング202が、車軸を支持するサスペンションメンバSMに固定された下側受け皿221と、車体BDに固定されたロッド部材206に上下方向に移動可能に支持された上側受け皿222との間に介在されている。ロッド部材206は、支持プレート204を車体BDに固定する部材で、この支持プレート204と上側受け皿222との間に、アクチュエータユニット203が設けられている。このアクチュエータユニット203は、実施例1のアクチュエータユニット3と同様に、高分子センサ231と高分子アクチュエータ232とが内外二重に設けられている。なお、アクチュエータユニット203は、実施例1と同様に制御装置5に接続されているものとする。この図8に示す例であっても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
2 スプリング
3 アクチュエータユニット
4 支持プレート(車体側)
5 制御装置(制御手段)
21 下側受け皿(車軸側)
31 高分子センサ(荷重センサ)
32 高分子アクチュエータ
BD 車体
LW 左輪
RW 右輪
3 アクチュエータユニット
4 支持プレート(車体側)
5 制御装置(制御手段)
21 下側受け皿(車軸側)
31 高分子センサ(荷重センサ)
32 高分子アクチュエータ
BD 車体
LW 左輪
RW 右輪
Claims (4)
- 車体と各車軸との間にそれぞれ介在され、前記車体と車軸との相対変位により伸縮するスプリングと、
前記スプリングを通電により伸縮させるアクチュエータと、
このアクチュエータに通電させる制御手段と、
を備えたサスペンション装置であって、
前記アクチュエータが、前記スプリングの弾発力を受ける車体側と車軸側との間に、前記スプリングと直列に配設され、かつ、前記制御手段の入力手段として、前記スプリングへ入力される荷重に応じた電位を出力する荷重センサが、前記アクチュエータと並列に設けられていることを特徴とするサスペンション装置。 - 前記荷重センサとアクチュエータとが、導電性高分子を素材として形成され、かつ、両者が略同心円上に内外二重に設けられて一体に組み付けられてい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。
- 前記制御手段は、車両前後方向で同位置に配置された左右輪と車体との間に設けられた一対の荷重センサからの入力に基づいて、これらと並列に配置された一対のアクチュエータを制御し、
両荷重センサが、前記制御手段に、伸縮量の差分が電位として生じるように極性を逆にして並列に接続され、
前記制御手段が、前記差分による電位が生じたときに、スプリング短縮側のアクチュエータを伸張させるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサスペンション装置。 - 前記スプリングと同軸にショックアブソーバが設けられ、
前記ショックアブソーバの車体側と車軸側とのそれぞれに、前記スプリングを支持する車体側受け皿と車軸側受け皿とが設けられ、
前記車軸側受け皿がショックアブソーバに固定されている一方で、前記車体側受け皿がショックアブソーバに対して軸方向に変位可能に装着され、
前記アクチュエータおよび荷重センサが、前記車体側受け皿と車体との間に、前記ショックアブソーバと同軸に介在されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のサスペンション装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011068266A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Ryoichiro Oikawa | 車両懸架装置 |
JP2012042059A (ja) * | 2011-11-14 | 2012-03-01 | Kyb Co Ltd | 緩衝器 |
CN107250749A (zh) * | 2015-02-12 | 2017-10-13 | 日本发条株式会社 | 模拟线圈弹簧装置 |
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