JP2009241849A - サスペンションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンション機構を小型化し、かつ、簡素化することができ、キャンバ角を安定させて形成することができるようにする。
【解決手段】ボディと、車輪と、サスペンション機構とを有し、所定の車輪のタイヤ３６に高グリップ領域が形成される。サスペンション機構は、ボディ側に配設された第１の要素、所定の車輪側に配設された第２の要素、所定の付勢力で第２の要素を付勢する付勢部材、及び第１、第２の要素間に配設され、電圧の印加によって変位させられ、第２の要素を所定の方向に回動させ、所定の車輪にキャンバ角を形成し、高グリップ領域を路面に接地させる駆動部材を備える。駆動部材が、電圧の印加によって変位させられ、所定の車輪にキャンバ角を形成するので、サスペンション機構を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンションシステムに関するものである。

従来、車両においては、燃費をよくするために、例えば、トレッドゴムの損失正接を小さくすることによって、転がり抵抗を小さくしたタイヤが搭載されたものが提供されている。

ところが、転がり抵抗を小さくすると、タイヤのグリップ力がその分小さくなり、制動時における制動距離が長くなったり、旋回時に横すべりが発生しやすくなったりする。

そこで、トレッドを幅方向において分割し、中央の領域、すなわち、センタ部を、損失正接が小さい材料で、センタ部の両側の領域、すなわち、ショルダ部を、損失正接が大きい材料で形成するようにしたタイヤが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２２６２２号公報

しかしながら、前記従来の車両においては、車両を直進で走行させているとき、すなわち、通常走行時にセンタ部と路面とを、車両の制動時、旋回時等にショルダ部と路面とを確実に接触させることができず、制動時、旋回時等にグリップ力を十分に大きくすることができない。

そこで、車両の制動時、旋回時等に、サスペンション機構において、アクチュエータによって車輪にキャンバ角を形成してショルダ部を路面に接地させてグリップ力を大きくすることが考えられる。

ところが、例えば、アクチュエータとしてモータを使用して、キャンバ角を形成すると、モータを配設する分だけサスペンション機構が大型化してしまう。また、キャンバ角を所定の値に維持するために、モータをブレーキ機構によって停止させておく必要があるので、サスペンション機構が複雑化してしまう。

そこで、プレーキ機構を配設することなく、モータによって一定のトルクを発生させ、キャンバ角を所定の値に維持することもできるが、その場合、モータに一定の電流を供給し続ける必要があるので、消費電力が大きくなってしまう。

しかも、ブレーキ機構に滑りが発生したり、モータによって一定のトルクを精度良く発生させることができない場合、キャンバ角が変化してしまう。

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、サスペンション機構を小型化し、かつ、簡素化することができ、キャンバ角を安定させて形成することができるサスペンションシステムを提供することを目的とする。

そのために、本発明のサスペンションシステムにおいては、車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと各車輪との間に配設されたサスペンション機構とを有し、所定の車輪のタイヤに、路面に対するグリップ力が大きくされた高グリップ領域が形成されるようになっている。

そして、前記ボディと前記所定の車輪との間のサスペンション機構は、ボディ側に配設された第１の要素、前記所定の車輪側に配設され、第１の要素に対してキャンバ軸を揺動中心にして揺動自在に配設された第２の要素、第１、第２の要素間に配設され、所定の付勢力で第２の要素を付勢する付勢部材、及び第１、第２の要素間に配設され、電圧の印加によって変位させられ、第２の要素を所定の方向に回動させ、前記所定の車輪にキャンバ角を形成し、前記高グリップ領域を路面に接地させる駆動部材を備える。

本発明の他のサスペンションシステムにおいては、さらに、前記駆動部材はキャンバ軸に近接させた位置に配設される。

本発明の更に他のサスペンションシステムにおいては、さらに、前記第２の要素は、回動規制部によって、前記所定の方向に対して逆の方向への回動が規制される。

本発明によれば、サスペンションシステムにおいては、車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと各車輪との間に配設されたサスペンション機構とを有し、所定の車輪のタイヤに、路面に対するグリップ力が大きくされた高グリップ領域が形成されるようになっている。

そして、前記ボディと前記所定の車輪との間のサスペンション機構は、ボディ側に配設された第１の要素、前記所定の車輪側に配設され、第１の要素に対してキャンバ軸を揺動中心にして揺動自在に配設された第２の要素、第１、第２の要素間に配設され、所定の付勢力で第２の要素を付勢する付勢部材、及び第１、第２の要素間に配設され、電圧の印加によって変位させられ、第２の要素を所定の方向に回動させ、前記所定の車輪にキャンバ角を形成し、前記高グリップ領域を路面に接地させる駆動部材を備える。

この場合、駆動部材が、第１、第２の要素間に配設され、電圧の印加によって変位させられ、第２の要素を所定の方向に回動させ、前記所定の車輪にキャンバ角を形成し、前記高グリップ領域を路面に接地させるので、サスペンション機構を小型化することができる。また、キャンバ角を所定の値に維持するために、ブレーキ機構を配設する必要がないので、サスペンション機構を簡素化することができる。

そして、駆動部材に一定の電圧を印加するだけでよいので、キャンバ角を安定させて形成することができ、しかも、駆動部材に流れる電流が小さいので、消費電力を小さくすることができる。

本発明の他のサスペンションシステムにおいては、さらに、前記駆動部材はキャンバ軸に近接させた位置に配設される。

この場合、前記駆動部材は、キャンバ軸に近接させた位置に配設されるので、駆動部材をわずかに変位させるだけで第１の要素に対する第２の要素の回動量を多くすることができる。

本発明の更に他のサスペンションシステムにおいては、さらに、前記第２の要素は、回動規制部によって、前記所定の方向に対して逆の方向への回動が規制される。

この場合、前記第２の要素は、回動規制部によって、前記所定の方向に対して逆の方向への回動が規制されるので、キャンバ角が逆の方向に形成されることがない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態における車両の概念図である。

図において、１１は車両の本体を表すボディ、ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢは、ボディ１１に対して回転自在に配設された前方左側、前方右側、後方左側及び後方右側の車輪である。車輪ＷＬＦ、ＷＲＦによって前輪が、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢによって後輪が構成される。

また、１２は駆動源としてのエンジン、１３は操舵装置としてのステアリングホイール、１４は加速操作部材としてのアクセルペダル、１５は減速操作部材としてのブレーキペダル、２１は、前記エンジン１２を駆動することによって発生させられた回転を駆動輪として機能する車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに伝達する回転伝達部材としてのプロペラシャフト、２２はエンジン１２から伝達された回転を差動させるディファレンシャル装置、２４は該ディファレンシャル装置２２によって差動させられた回転を各車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに伝達するドライブシャフトである。

そして、３１〜３４は、それぞれ、ボディ１１と各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢとの間に配設され、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢを路面に押し付けるサスペンション機構である。なお、前記各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢ、サスペンション機構３１〜３４等によってキャンバ角調整装置が、該キャンバ角調整装置及びボディ１１によってサスペンションシステムが構成される。

本実施の形態においては、駆動源としてエンジン１２が使用され、該エンジン１２によって発生させられた回転が、プロペラシャフト２１、ディファレンシャル装置２２及びドライブシャフト２４を介して各車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに伝達されるようになっているが、エンジン１２と車輪ＷＬＦ、ＷＲＦとを図示されないドライブシャフトを介して連結し、エンジン１２の回転を各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに伝達し、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦを駆動輪として機能させることができる。また、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに、それぞれ駆動源としての図示されないホイールモータを配設し、各ホイールモータを駆動することによって各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢを直接回転させ、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢを駆動輪として機能させることもできる。

ところで、該各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢは、アルミニウム合金等によって形成された図示されないホイール、及び該ホイールの外周に嵌（かん）合させて配設されたタイヤ３６を備える。そして、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのうちの車輪ＷＬＦ、ＷＲＦにおいては、タイヤ３６のトレッド３７が幅方向における複数の領域に、本実施の形態においては、二つの領域に分割され、トレッド３７の幅方向における中心を表す中心線を区分線Ｌｄ１としたとき、該区分線Ｌｄ１より外側（ボディ１１から離れる側）に、損失正接が小さい特性を有する低転がり抵抗領域３８が、区分線Ｌｄ１より内側（ボディ１１側）に、損失正接が大きい特性を有する高グリップ領域３９が形成される。

そのために、前記低転がり抵抗領域３８及び高グリップ領域３９の各外周面には、溝のパターン（以下「トレッドパターン」という。）が異ならせて形成される。すなわち、低転がり抵抗領域３８には、タイヤ３６の円周方向において溝が連続するリブタイプのトレッドパターンが形成され、高グリップ領域３９には、タイヤ３６の幅方向において溝が連続するラグタイプのトレッドパターンが形成される。また、高グリップ領域３９に、独立した複数のブロックを備えるブロックタイプのトレッドパターンを形成することもできる。

なお、前記損失正接は、トレッド３７が変形する際のエネルギーの吸収度合いを示し、貯蔵剪（せん）断弾性率に対する損失剪断弾性率の比で表すことができる。損失正接が小さいほどエネルギーの吸収が少なくなるので、路面との摩擦によってタイヤ３６に発生する転がり抵抗が小さくなり、路面を掴（つか）む力を表すグリップ力も小さくなる。また、タイヤ３６に発生する摩耗が少なくなる。これに対して、損失正接が大きいほどエネルギーの吸収が多くなるので、転がり抵抗が大きくなり、グリップ力も大きくなる。また、タイヤ３６に発生する摩耗が多くなる。

本実施の形態においては、区分線Ｌｄ１がトレッド３７の中心線にされるようになっているが、区分線Ｌｄ１をトレッド３７の幅方向における任意の位置に置き、路面に対する低転がり抵抗領域３８及び高グリップ領域３９の各接地面積を互いに異ならせることができる。

また、本実施の形態においては、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのうちの車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに、低転がり抵抗領域３８及び高グリップ領域３９が形成されるようになっているが、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢにも低転がり抵抗領域３８及び高グリップ領域３９を形成することができる。

前記構成の車両においては、通常走行時に低転がり抵抗領域３８を路面に接地させると、転がり抵抗が小さくされるので、燃費をよくすることができる。また、車両の制動時、旋回時等に高グリップ領域３９を路面に接地させると、グリップ力が大きくされるので、制動距離を短くしたり、横すべりが発生するのを防止したりすることができる。

そのために、本実施の形態においては、前記各サスペンション機構３１、３２において、車両の走行の態様に応じてタイヤ３６のキャンバ角が調整されるようになっている。

そこで、各サスペンション機構３１、３２について説明する。なお、サスペンション機構３１、３２は同じ構造を有するので、サスペンション機構３１についてだけ説明する。

図１は本発明の実施の形態における通常走行時のサスペンション機構の状態を示す側面図、図３は本発明の実施の形態における通常走行時のキャンバ角調整装置を示す側面図、図４は本発明の実施の形態における制動時のサスペンション機構の状態を示す側面図である。

図において、１１はボディ、ＷＬＦは車輪、３１はサスペンション機構、３６はタイヤである。

前記サスペンション機構３１は、ダブルウィッシュボーン式の懸架構造を有し、車輪ＷＬＦのホイール３０に取り付けられ、タイヤ３６によって包囲されたナックルユニット５１、該ナックルユニット５１の上端部においてナックルユニット５１とボディ１１とを連結し、車輪ＷＬＦを移動自在に支持する第１のアームとしてのアッパアーム５２、前記ナックルユニット５１の下端部においてナックルユニット５１とボディ１１とを連結し、車輪ＷＬＦを移動自在に支持する第２のアームとしてのロワアーム５３、前記ボディ１１とロワアーム５３との間を連結する図示されないショックアブソーバ等を備える。

また、前記ナックルユニット５１は、ボディ１１側に配設され、ボディ１１に対して上下方向に移動自在に配設された第１の要素としてのナックルアーム５５、車輪ＷＬＦ側に配設され、前記ホイール３０に固定されるとともに、ナックルアーム５５に対してキャンバ軸５６を揺動中心にして揺動自在に、かつ、ナックルアーム５５との間に所定の間隔を置いて配設された第２の要素としてのキャンバプレート５７、前記ナックルアーム５５とキャンバプレート５７との間に配設され、該キャンバプレート５７をナックルアーム５５から離れる側に向けて（図において反時計回りに）所定の付勢力で付勢する付勢部材としてのスプリング５８等を備える。

前記ナックルアーム５５は、上下方向に延在させて形成された本体部５５ａ、該本体部５５ａの下端の近傍においてキャンバプレート５７に向けて突出させて形成された腕部５５ｂ、及び該腕部５５ｂより下方においてキャンバプレート５７に向けて突出させて形成された回動規制部としてのストッパ５５ｃを備え、前記腕部５５ｂに前記キャンバ軸５６が配設される。また、前記ストッパ５５ｃは、キャンバプレート５７がナックルアーム５５から離れる側に回動させられるのを規制し、所定の箇所で停止させる。したがって、車両ＷＬＦに正の値のキャンバ角（ポジティブキャンバ）が形成されるのを防止することができる。なお、ストッパ５５ｃは、図１に示されるように、先端がナックルアーム５５に当接したときにキャンバプレート５７とナックルアーム５５とが平行になるような寸法を有する。

そして、前記ナックルアーム５５及びキャンバプレート５７の下端部において、キャンバ軸５６より下方に、キャンバ軸５６及びストッパ５５ｃと隣接させて駆動部材としてのピエゾ素子６１が配設され、該ピエゾ素子６１と図示されない電源装置とが接続される。前記ピエゾ素子６１は、ナックルアーム５５とキャンバプレート５７との間に架設させられ、両端において、固定部材６２、６３によってそれぞれナックルアーム５５及びキャンバプレート５７に固定される。また、ピエゾ素子６１は電圧の印加によって変位させられ、キャンバプレート５７を回動させるためのアクチュエータとして機能する。

本実施の形態においては、ナックルアーム５５に腕部５５ｂ及びストッパ５５ｃが形成されるようになっているが、キャンバプレート５７に腕部及びストッパを形成することができる。また、本実施の形態においては、キャンバ軸５６より下方にピエゾ素子６１が配設されるようになっているが、ピエゾ素子６１を、キャンバ軸５６より上方において、キャンバ軸５６に近接させて配設することができる。

また、前記スプリング５８はキャンバプレート５７の上端部において、ナックルアーム５５とキャンバプレート５７との間に配設される。

そして、前記アッパアーム５２は、「Ｖ」字状の形状を有し、ナックルユニット５１側において一体にされ、ボディ１１側に向けて広がるように延在させて形成された２本のアーム部を備える。また、前記アッパアーム５２は、ナックルユニット５１側において１箇所で連結要素としてのボールジョイント７１によってナックルアーム５５に対して揺動自在に連結され、ボディ１１側において、２箇所で連結要素としての筒状のブッシュ７２によってボディ１１に対して揺動自在に連結される。

前記ロワアーム５３は、前記アッパア−ム５２と同様に、「Ｖ」字状の形状を有し、ナックルユニット５１側において一体にされ、ボディ１１側に向けて広がるように延在させて形成された図示されない２本のアーム部を備える。そして、前記ロワアーム５３は、ナックルユニット５１側において１箇所で連結要素としてのボールジョイント７３によってナックルアーム５５に対して揺動自在に連結され、ボディ１１側において、２箇所で連結要素としての筒状のブッシュ７４によってボディ１１に対して揺動自在に連結される。

前記構成のキャンバ角調整装置において、図示されない制御部のキャンバ角調整処理手段は、キャンバ角調整処理を行い、車両の通常走行時において、ピエゾ素子６１に電圧を印加しない。

このとき、スプリング５８の付勢力がキャンバプレート５７に加わり、キャンバプレート５７はナックルアーム５５から離れる側に向けて付勢され、ストッパ５５ｃの先端がナックルアーム５５と当接させられる。その結果、キャンバプレート５７とナックルアーム５５とが平行になり、図１に示されるように、サスペンション機構３１はキャンバ角が調整されない状態を表す非調整状態に置かれ、車輪ＷＬＦは路面ＧＮＤに対して垂直に置かれる。なお、前記非調整状態において、車両の走行を安定させるために、わずかな値の正のキャンバ角が形成される。このとき、トレッド３７において、低転がり抵抗領域３８及び高グリップ領域３９がいずれも路面ＧＮＤと接触するので、適正な転がり抵抗及び適正なグリップ力を発生させながら車輪ＷＬＦを回転させ、車両を走行させることができる。

これに対して、前記キャンバ角調整処理手段は、車両の制動時において、ピエゾ素子６１に電圧を印加する。そして、電圧を印加されたピエゾ素子６１は、膨張させられ、キャンバプレート５７の下端を押す。その結果、図４に示されるように、スプリング５８の付勢力に抗してキャンバプレート５７は、所定の方向、本実施の形態においては、ナックルアーム５５に近づく側に向けて回動（時計回りに回動）させられ、ストッパ５５ｃから離される。その結果、キャンバプレート５７はナックルアーム５５に対して傾斜させられ、サスペンション機構３１はキャンバ角が調整された状態を表す調整状態に置かれ、車輪ＷＬＦは路面ＧＮＤに対して傾斜させた状態に置かれ、負の値のキャンバ角（ネガティブキャンバ）が形成される。このとき、トレッド３７（図２）において、高グリップ領域３９だけが路面ＧＮＤと接触するので、大きいグリップ力を発生させながら車輪ＷＬＦを回転させ、車両を走行させることができる。

したがって、制動時における制動距離を短くすることができる。なお、この場合、ピエゾ素子６１に印加される電圧の値を一定にすると、キャンバ角を所定の値に維持することができる。

また、前記キャンバ角調整処理手段は、車両の制動時と同様に、旋回時にもピエゾ素子６１に電圧を印加し、このとき、サスペンション機構３１はキャンバ角が調整された状態を表す調整状態に置かれ、車輪ＷＬＦに負の値のキャンバ角が形成される。したがって、車両の旋回時に、横すべりが発生するのを防止することができる。

このように、本実施の形態においては、アクチュエータとしてピエゾ素子６１が使用され、モータを使用する必要がないので、サスペンション機構３１、３２、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ等を小型化することができる。また、キャンバ角を所定の値に維持するために、モータをブレーキ機構によって停止させておく必要がないので、サスペンション機構３１を簡素化することができる。

また、一定の電圧を印加するだけでよいので、キャンバ角を安定させて形成することができ、しかも、ピエゾ素子６１に流れる電流が小さいので、ピエゾ素子６１に一定の電圧を印加していても、消費電力を小さくすることができる。

そして、ピエゾ素子６１がキャンバ軸５６の近傍に配設されるので、ピエゾ素子６１をわずかに変位させるだけでナックルアーム５５に対するキャンバプレート５７の回動量を多くすることができる。

本実施の形態においては、ナックルユニット５１における下側にキャンバ軸５６及びピエゾ素子６１が、上側にスプリング５８が配設されるようになっているが、ナックルユニット５１における上側にキャンバ軸及びピエゾ素子を、下側にスプリングを配設することができる。その場合、スプリングは負の値のキャンバ角を形成するために、キャンバプレート５７をナックルアーム５５に近づく側に向けて付勢する。

また、本実施の形態においては、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦのタイヤ３６のトレッド３７において、区分線Ｌｄ１より外側に低転がり抵抗領域３８が、区分線Ｌｄ１より内側に高グリップ領域３９が形成されるようになっているが、トレッド３７の幅方向に三つ以上の領域が形成される場合、各領域のうちの最も内側に高グリップ領域が形成され、負の値のキャンバ角が形成されるのに伴って、高グリップ領域が路面に接地させられる。

また、本実施の形態において、各サスペンション機構３１〜３４はダブルウィッシュボーン式の懸架構造を有するようになっているが、本発明をストラット式の懸架構造を有するサスペンション機構に適用することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における通常走行時のサスペンション機構の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態における車両の概念図である。 本発明の実施の形態における通常走行時のキャンバ角調整装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態における制動時のサスペンション機構の状態を示す側面図である。

符号の説明

１１ ボディ
３１〜３４ サスペンション機構
３６ タイヤ
３９ 高グリップ領域
５５ ナックルアーム
５５ｃ ストッパ
５６ キャンバ軸
５７ キャンバプレート
５８ スプリング
６１ ピエゾ素子
ＧＮＤ 路面
ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢ 車輪

Claims (3)

1. 車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと各車輪との間に配設されたサスペンション機構とを有し、所定の車輪のタイヤに、路面に対するグリップ力が大きくされた高グリップ領域が形成されたサスペンションシステムにおいて、前記ボディと前記所定の車輪との間のサスペンション機構は、ボディ側に配設された第１の要素、前記所定の車輪側に配設され、第１の要素に対してキャンバ軸を揺動中心にして揺動自在に配設された第２の要素、第１、第２の要素間に配設され、所定の付勢力で第２の要素を付勢する付勢部材、及び第１、第２の要素間に配設され、電圧の印加によって変位させられ、第２の要素を所定の方向に回動させ、前記所定の車輪にキャンバ角を形成し、前記高グリップ領域を路面に接地させる駆動部材を備えることを特徴とするサスペンションシステム。
2. 前記駆動部材はキャンバ軸に近接させた位置に配設される請求項１に記載のサスペンションシステム。
3. 前記第２の要素は、回動規制部によって、前記所定の方向に対して逆の方向への回動が規制される請求項１に記載のサスペンションシステム。

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