JP2008049940A - サスペンション装置 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの主要部を示す断面図である。 本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの主要部の分解斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの全体を示すとともに作用を説明する車両後方から視た状態の概略図であり、（ａ）は車体が略水平な状態を示し、（ｂ）は車体の左側が沈むように傾いた状態を示している。 本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの作用を説明する図で、（ａ）は車体が水平な状態のアクチュエータユニット３を示す断面図で、（ｂ）はこの状態での高分子センサ３１の電圧発生状態および高分子アクチュエータ３２の制御状態を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの作用を説明する図で、（ａ）は車体の左側が沈んだ状態のアクチュエータユニット３を示す断面図で、（ｂ）はこの状態での高分子センサ３１の電圧発生状態および高分子アクチュエータ３２の制御状態を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の実施例１のサスペンション装置Ａの作用を説明する図で、（ａ）は車体の右側が沈んだ状態のアクチュエータユニット３を示す断面図で、（ｂ）はこの状態での高分子センサ３１の電圧発生状態および高分子アクチュエータ３２の制御状態を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の他の実施例のサスペンション装置の要部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の他の実施例のサスペンション装置の要部を示す断面図である。

符号の説明

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

Images