JP2010241294A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】緩衝装置の上端に生じるこじれ力の発生を抑え込み、乗員の乗り心地を確保することが可能なサスペンション装置を提供することを目的とする。
【解決手段】サスペンション装置２２は、車輪側部材５０に下端が取り付けられるとともに、上端が弾性部材６４を介して車体側部材２６に取り付けられる緩衝装置５２と、前記車輪側部材５０と前記車体側部材２６との間に連結され、前記車輪側部材５０を押圧する又は引き込むことでサスペンションジオメトリを制御するジオメトリ制御装置５８とを備え、前記ジオメトリ制御装置５８は、前記車輪側部材５０の上下動により前記緩衝装置５２の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリを制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、サスペンションジオメトリをアクチュエータにより制御することが可能なサスペンション装置に関する。

車両に入力される振動を吸収する部材としてサスペンション装置が広く知られている。サスペンション装置には、その上端と車体との連結部にゴムを設けるものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１において、エアスプリング（１０）のアッパーマウント装置（３０）が、ゴムブッシュ（５６）を介して車体（３２）に連結されている（例えば、特許文献１の図１、図２参照）。

また、走行性能の向上を目的として車両の後輪のトー角をアクチュエータで能動的に調整するトーコントロールが知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２では、トーコントロールアクチュエータ（１４）を用いて後輪（Ｗ）のトー角を制御する（特許文献２の段落［００２０］）。また、特許文献２では、トーコントロールアクチュエータ（１４）がナックル（１１）の後部に連結され、ダンパ（１５）がナックル（１１）の上部に連結される（特許文献２の図１及び段落［００１９］）。

特開平８−２８５０００号公報 特開２００８−１６４０１４号公報

特許文献１のエアスプリング（１０）を車両（四輪車）に用いた場合、当該車両が旋回しようとすると、アッパーマウント装置（３０）にはこじれが生じる。例えば、図９に簡易的に示すように、２つの後輪のうち車両の旋回時に外側に位置する後輪Ｗｒ（例えば、右旋回時は左側の後輪Ｗｒ）は、車両のロールに伴う荷重（遠心力）を受けてダンパ２が圧縮方向（図９中の矢印Ａ方向）に相対的にストローク（変位）する（図９では、車体１０を固定した後輪Ｗｒの相対的な変位を示しているが、実際は、車体１０の方が後輪Ｗｒに対して変位することに留意されたい。）。

このとき、サスペンションアーム４の回動（図９中の矢印Ｂ方向）を受けてダンパ２の下端取付部６（サスペンションアーム４との取付部）は、上端取付部であるアッパーマウント８（車体１０側との取付部）に対して車幅方向外側（図９中、矢印Ｃ方向）に移動する。この移動に伴い、アッパーマウント８にはこじれ力Ｆが加わる。こじれ力Ｆは、アッパーマウント８に生じる回転力であり、図１０に示すように、ダンパ２のストローク量Ｓ［ｍｍ］の増減に応じてこじれ力Ｆ［Ｎ］も増減する。このため、当該こじれ力Ｆにより、ダンパ２の減衰特性を変化させてしまい、乗員の乗心地に影響を与える虞がある。特に、アクティブ・ダンピング・サスペンション・ダンパ（ＡＤＳダンパ）では、部材間の摩擦が高くなるため、その虞が大きい。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、緩衝装置の上端に生じるこじれ力の発生を抑え込み、乗員の乗り心地を確保することが可能なサスペンション装置を提供することを目的とする。

この発明に係るサスペンション装置は、車輪側部材に下端が取り付けられるとともに、上端が弾性部材を介して車体側部材に取り付けられる緩衝装置と、前記車輪側部材と前記車体側部材との間に連結され、前記車輪側部材を押圧する又は引き込むことでサスペンションジオメトリを制御するジオメトリ制御装置と、を備え、前記ジオメトリ制御装置は、前記車輪側部材の上下動により前記緩衝装置の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリを制御することを特徴とする。

この発明によれば、車輪側部材の上下動により緩衝装置の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリが制御される。このため、車輪側部材の上下動があっても、緩衝装置は車幅方向の移動が抑制される。よって、緩衝装置の上端を車体側に取り付ける弾性部材にこじれ力が発生することを抑え込み、乗員の乗心地を確保することが可能となる。

前記ジオメトリ制御装置は、後側左右輪のトー角を制御し、前記緩衝装置は、前記後側左右輪の転舵軸よりも車両前後方向後側に配置され、前記ジオメトリ制御装置は、前記転舵軸よりも車両前後方向前側に配置され、車両の旋回時において、前記ジオメトリ制御装置は、前側左右輪の転舵方向とは反対方向に後側左右輪を転舵させてもよい。これにより、操舵輪（前輪）と従動輪（後輪）とを逆方向に転舵するようにトー角を制御するため、車両の旋回性能を向上させることができる。さらに、緩衝装置をジオメトリ制御装置の後側に配置しているため、上記旋回性能を向上させるためのジオメトリ制御装置の制御を阻害することなく、緩衝装置の上端のこじれを抑制することができるので、乗員の乗心地及び旋回性能を両立することが可能となる。

この発明によれば、車輪側部材の上下動により緩衝装置の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリが制御される。このため、車輪側部材の上下動があっても、緩衝装置は車幅方向の移動が抑制される。よって、緩衝装置の上端を車体側に取り付ける弾性部材にこじれ力が発生することを抑え込み、乗員の乗心地を確保することが可能となる。

この発明の一実施形態に係るサスペンション装置を搭載した車両の一部のブロック図である。 上記実施形態における左側後輪に対するダンパの取付位置とトーコントロールアクチュエータとの相対的な位置関係を簡略的に示した平面図である。 比較例における左側後輪に対するダンパの取付位置とトーコントロールアクチュエータとの相対的な位置関係を簡略的に示した平面図である。 車両が低速で右旋回したときの各車輪の向きを示す平面図である。 図２の実施形態において、車両が右旋回したときの左側後輪に対するダンパの取付位置とアクチュエータとの相対的な位置関係を簡略的に示した平面図である。 図３の比較例において、車両が右旋回したときの左側後輪に対するダンパの取付位置とアクチュエータとの相対的な位置関係を簡略的に示した平面図である。 図２の変形例を示す図である。 図７の変形例を用いるための各車輪の向きを示す平面図である。 車両が右旋回した際の車体と左側後輪との相対的な位置関係を簡易的に示す一部背面図である。 ダンパのストローク量とダンパのアッパーマウントに発生するこじれ力との関係を示す図である。

Ａ．一実施形態
以下、この発明の一実施形態に係るサスペンション装置を搭載した車両について図面を参照して説明する。

１．車両２０の構成
図１は、この実施形態に係る２機の後輪用サスペンション装置２２（以下「サスペンション装置２２」ともいう。）を搭載した車両２０の一部のブロック図である。車両２０は、４つの車輪のうち左右の後輪Ｗｒに対応させてサスペンション装置２２を設けているが、図１では、１機のサスペンション装置２２に対応する構成のみを示している。車両２０は、サスペンション装置２２及び後輪Ｗｒに加え、車体２６と、舵角センサ２８と、車速センサ３０とを備える。

サスペンション装置２２は、ナックル５０と、ダンパ５２と、アッパーアーム５４と、ロアアーム５６と、トーコントロールアクチュエータ５８（以下「アクチュエータ５８」ともいう。）と、アクチュエータ５８用の制御装置６０とを備える。

ダンパ５２は、ＡＤＳダンパであり、ゴムブッシュ６４が設けられたアッパーマウント６２を車体２６側に有する。サスペンション装置２２は、一部の例外を除き、特許文献２と同様のものを用いることができる。

舵角センサ２８は、図示しないステアリングの舵角（ステアリング舵角θｓ）［度］を検出し、制御装置６０に出力する。車速センサ３０は、車両２０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出し、制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、舵角センサ２８からのステアリング舵角θｓと車速Ｖとに基づいてアクチュエータ５８を制御し、後輪Ｗｒのトー角θｔ［度］を調整する。すなわち、制御装置６０は、アクチュエータ５８に対して制御信号Ｓｃを送信することにより、アクチュエータ５８を作動させる。

２．ダンパ５２とアクチュエータ５８の相対的な位置関係
上述の通り、サスペンション装置２２は、一部の例外を除き、特許文献２と同様のものを用いることができる。一部の例外とは、例えば、後輪Ｗｒに対するダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８の位置である。図２は、本実施形態における左側後輪Ｗｒに対するダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８との相対的な位置関係を簡略的に示した平面図であり、図３は、比較例における左側後輪Ｗｒに対するダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８との相対的な位置関係を簡略的に示した平面図である。図２及び図３では、ナックル５０等、一部の構成要素の記載は省略している。

「発明が解決しようとする課題」でも説明したように、車両２０が右旋回すると遠心力により、左側の後輪Ｗｒが車体２６に接近する。そして、左側の後輪Ｗｒは、車体２６に対して車幅方向外側（図２の矢印Ｄ方向）に相対移動し、例えば、図２中、実線で示される位置から二点破線で示される位置に来る。

また、図２に示すように、本実施形態では、車両２０の前後方向において、後輪Ｗｒ（ナックル５０）に対するダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８とは転舵軸Ａｘ（キングピン軸）を挟んで対置されている。さらに、本実施形態では、車両２０が低速で旋回する際、アクチュエータ５８は、旋回方向とは反対側に両方の後輪Ｗｒを向ける。例えば、車両２０を低速で右旋回する場合、図４に示すように、両方の後輪Ｗｒを左側に向ける。このため、図示しないステアリングが転舵され、後輪Ｗｒが転舵軸Ａｘを中心に旋回すると、図５に示すように、ダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８とは、反対方向に移動する。その結果、ダンパ５２の取付位置Ｐｄは、車幅方向内側（図５における矢印Ｅ方向）に移動する。そして、図２の矢印Ｄ方向と図５の矢印Ｅ方向は、互いに反対方向であり、取付位置ＰｄにおいてＤ方向に向かう力とＥ方向に向かう力は、互いに打ち消しあう。これにより、アッパーマウント６２のゴムブッシュ６４にこじれ力が発生するのを阻止することができる。

一方、比較例でも、車両２０が右旋回し、左側の後輪Ｗｒが車体２６に接近すると、左側の後輪Ｗｒは、車体２６に対して車幅方向外側（図３の矢印Ｄ方向）に相対移動し、例えば、図３中、実線で示される位置から二点破線で示される位置に来る。

しかし、図３に示すように、比較例では、車両２０の前後方向において、ナックル５０に対するダンパ５２の取付位置Ｐｄは転舵軸Ａｘと同じである。このため、図示しないステアリングが転舵され、後輪Ｗｒが転舵軸Ａｘを中心に旋回すると、図６に示すように、ダンパ５２の取付位置Ｐｄは変化しない。従って、アッパーマウント６２のゴムブッシュ６４にこじれ力が発生することを阻止することができない。

本実施形態において、ダンパ５２の取付位置Ｐｄを変化させないための上記制御を用いる場合には、例えば、低速で転舵する場合がある。低速で転舵しているかどうかを判定するには、例えば、次のようにすればよい。すなわち、まず低速を判定するための車速Ｖの閾値（低速判定閾値ＴＨｖｌｏｗ）と、転舵を判定するためのステアリング舵角θｓ（転舵判定閾値ＴＨθｓ）とを予め設定しておく。そして、車速Ｖが低速判定閾値ＴＨｖｌｏｗ以下となり（Ｖ≦ＴＨｖｌｏｗ）、且つステアリング舵角θｓが転舵判定閾値ＴＨθｓ以上又は負の転舵判定閾値−ＴＨθｓ以下となったかどうか（θｓ≦―ＴＨθｓ又はθｓ≧ＴＨθｓ）を判定する。上記２つの条件がいずれも満たされれば、制御装置６０は、低速で転舵していると判定することができる。

３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、後輪Ｗｒ（ナックル５０）の上下動によりダンパ５２の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリが制御される。このため、後輪Ｗｒ（ナックル５０）の上下動があっても、ダンパ５２は車幅方向の移動が抑制される。よって、ダンパ５２のアッパーマウント６２を車体２６側に取り付けるゴムブッシュ６４にこじれ力Ｆが発生することを抑え込み、乗員の乗心地を確保することが可能となる。

上記実施形態では、制御装置６０は、左右の後輪Ｗｒのトー角θｔを制御し、ダンパ５２は、左右の後輪Ｗｒの転舵軸Ａｘよりも車両２０の前後方向後側に配置され、制御装置６０は、転舵軸Ａｘよりも車両２０の前後方向前側に配置され、車両２０の旋回時において、制御装置６０は、左右の前輪Ｗｆの転舵方向とは反対方向に左右の後輪Ｗｒを転舵させる（図４）。

これにより、操舵輪（前輪Ｗｆ）と従動輪（後輪Ｗｒ）とを逆方向に転舵するようにトー角θｔを制御するため、車両２０の旋回性能（旋回半径）を向上させることができると共に、ダンパ５２をトーコントロールアクチュエータ５８の後側に配置しているため、上記旋回性能を向上させるためのアクチュエータ５８の制御を阻害することなく、ダンパ５２のアッパーマウント６２のこじれを抑制することができるので、乗員の乗心地及び旋回性能を両立することが可能となる。

Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

上記実施形態では、後輪Ｗｒ（ナックル５０）に対するダンパ５２の取付位置Ｐｄの変化を抑制するようなアクチュエータ５８の制御を、車両２０が低速でカーブを走行する場合に用いたが、これに限られない。例えば、車両２０が凹凸路を直進中に車体２６と後輪Ｗｒとが接近することでダンパ５２の上端にこじれ力Ｆが生じる場合にも本制御を用いることができる。すなわち、図２の構成であれば、後輪Ｗｒの後側をそれぞれ近付けるように（いわゆるトーアウトの状態とするように）アクチュエータ５８を制御することでダンパ５２上端のこじれ力Ｆを減少させることもできる。

上記実施形態では、車両２０の前後方向において、転舵軸Ａｘを挟んでアクチュエータ５８を前側に、ナックル５０に対するダンパ５２の取付位置Ｐｄを後ろ側とした（図２）。しかし、図７に示すように、図２の構成とは反対に、車両２０の前後方向において、転舵軸Ａｘを挟んで後輪Ｗｒ（ナックル５０）に対するダンパ５２の取付位置Ｐｄを前側に、アクチュエータ５８を後ろ側に配置してもよい。これにより、低速でカーブを走行する際、外側に来る後輪Ｗｒを旋回方向内向きにするような場合（図８）にダンパ５２の上端でのこじれ力Ｆの発生を防ぐことができる。

上記実施形態では、後輪Ｗｒ側でアクチュエータ５８と連結するのはナックル５０であったが（図１）、これに限られない。例えば、ナックル５０の代わりにサスペンションアーム（例えば、図９のサスペンションアーム４）であってもよい。

上記実施形態では、後輪Ｗｒ用のサスペンション装置２２におけるこじれ力Ｆの抑制について説明したが、ダンパ５２の取付位置Ｐｄとアクチュエータ５８の相対位置を調整することにより、同様の制御を前輪Ｗｆ用のサスペンション装置に用いることもできる。

上記実施形態では、トー角θｔを制御することでダンパ５２の車幅方向の移動を抑制したが、キャンバ角を制御することでダンパ５２の車幅方向の移動を抑制してもよい。

２０…車両 ２２…サスペンション装置
２６…車体（車体側部材） ５０…ナックル（車輪側部材）
５２…ダンパ（緩衝装置） ５８…トーコントロールアクチュエータ
６０…制御装置 ６４…ゴムブッシュ（弾性部材）
Ｗｆ…前輪 Ｗｒ…後輪

Claims (2)

1. 車輪側部材に下端が取り付けられるとともに、上端が弾性部材を介して車体側部材に取り付けられる緩衝装置と、
   前記車輪側部材と前記車体側部材との間に連結され、前記車輪側部材を押圧する又は引き込むことでサスペンションジオメトリを制御するジオメトリ制御装置と、
   を備え、
   前記ジオメトリ制御装置は、前記車輪側部材の上下動により前記緩衝装置の下端が車幅方向に移動するのを抑制するようにサスペンションジオメトリを制御する
   ことを特徴とするサスペンション装置。
2. 請求項１記載のサスペンション装置において、
   前記ジオメトリ制御装置は、後側左右輪のトー角を制御し、
   前記緩衝装置は、前記後側左右輪の転舵軸よりも車両前後方向後側に配置され、
   前記ジオメトリ制御装置は、前記転舵軸よりも車両前後方向前側に配置され、
   車両の旋回時において、前記ジオメトリ制御装置は、前側左右輪の転舵方向とは反対方向に後側左右輪を転舵させる
   ことを特徴とするサスペンション装置。

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