JP2011148340A

JP2011148340A - 車高調整装置

Info

Publication number: JP2011148340A
Application number: JP2010009321A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nishioka; 聡西岡
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】車体におけるバネ下重量の増加を抑制する小型軽量化した車高調整装置を提供する。
【解決手段】車体とバネ下部材との間に介挿されるスプリングを当該スプリングの一端側から伸縮させて車体の車高を調整する車高調整装置であって、車高調整装置は、車体又はバネ下部材に固定され、ステータを保持するステータ保持部材と、ステータ保持部材の外周に沿って回転可能に設けられ、スプリングの外径よりも大径のロータを保持する円筒形状のロータ保持部材と、ロータ保持部材の内周面とボールネジ機構を構成する外周面とスプリングと当接するスプリングシートとを有するロアーリングとを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車高調整装置に関し、特にバネ下重量の増加を抑制し、小型軽量化した車体の車高調整装置に関する。

従来、車体の車高を調整する装置の１つにモータを駆動して車高を調整する車高調整装置が知られている。
モータの駆動により車高を調整する車高調整装置には、例えば、車体とサスペンションアームとの間に上下方向に配設され、車両の重量を弾性的に支持する支持機能と弾性的な支持を減衰させる減衰機能を有する懸架装置と、懸架装置に対して直列に配設され、懸架装置の上端部と車体との間に車高調整装置を介在させ、車高調整装置を車体に固定する本体部と、本体部に相対的に上下動可能に配設され、車両懸架装置の上端に固定されるロッドと、本体部の内部に収容され、ロッドを本体部に対して相対的に上下動させる駆動機構と、駆動機構に連結する減速機構と、減速機構に連結する電動駆動手段とからなり、電動駆動手段が減速機構を介して駆動機構を駆動することによりロッドが本体部に対して無段階に上下動する車体の車高調整装置がある。
また、懸架装置において、ショックアブソーバとサスペンションアームとの間に配設され、ショックアブソーバを構成するショックアブソーバ本体のケース外周にボールネジ機構を介して筒状体からなる第１の筒部を連結し、サスペンションアーム側へ連結される第２の筒部の内側に第１の筒部をベアリングを介して相対回転可能に支持するとともに、第１の筒部を回転駆動する駆動モータを設け、駆動モータによって第１の筒部を回転駆動しボールネジ機構を介してショックアブソーバ本体の第２の筒部に対する相対高さを調整可能に構成し、車体とサスペンションアーム側との相対高さを調整する車高調整装置がある。

しかし、前者の場合、車高調整装置を懸架装置に対して直列に配設しているため、車高調整装置を含む懸架装置の全長が長くなり、車体への取付位置を高くするか、懸架装置のストロークを短くする等の設計上の対策を行わなければならないという問題がある。
また、後者の場合、車高調整装置をショックアブソーバ本体下部のケース外周面に配設し、サスペンションアームと連結しているため、懸架装置とサスペンションアームとの連結に関する設計に困難さが生じ、さらにバネ下重量を増加させるという問題がある。

特開２０００−２４７１２６号公報特開２００４−３３８４９０号公報

本発明は、上記課題を解決するために、車体におけるバネ下重量の増加を抑制する小型軽量化した車高調整装置を提供する。

本発明の第１の構成として、車体とバネ下部材との間に介挿されるスプリングを当該スプリングの一端側から伸縮させて車体の車高を調整する車高調整装置であって、車高調整装置は、車体又はバネ下部材に固定され、ステータを保持するステータ保持部材と、ステータ保持部材の外周に沿って回転可能に設けられ、スプリングの外径よりも大径のロータを保持する円筒形状のロータ保持部材と、ロータ保持部材の内周面とボールネジ機構を構成する外周面とスプリングと当接するスプリングシートとを有するロアーリングとを備える構成とした。
本発明によれば、スプリングの外径よりも大径にロータを構成し、ロータがステータの外周に沿って回転するアウターロータモータとすることでモータの回転径を大きくすることにより、１回転当たりの回転力を増加させ、モータを小型・薄型化することができ、バネ下重量をほとんど増加させることなく車高調整装置を車体に設けることができる。

本発明の第２の構成として、ロータが永久磁石であり、ステータが電磁石であるように構成した。
本発明によれば、回転するロータに電力を供給する必要がないので複雑な構造をすることなくモータを構成することができる。

本発明にかかる懸架装置を備える車体の概略図及び懸架装置の構成図。本発明にかかる車高調整ユニットの断面図及び平面図。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１（ａ）は、懸架装置１の一例としてのマクファーソン式サスペンションを備えた車体２の一部の概略図を示す。図１（ｂ）は、懸架装置１の構成図を示す。
図１（ａ）に示すように、懸架装置１は、ダンパーユニット３と、スプリング４と、本発明にかかる車高調整ユニット５とにより構成される。
ダンパーユニット３は、円筒のシェルケース３１内部に減衰機構を内部に備え、シェルケース３１の延長方向に減衰機構を構成するピストンと一体に形成されるダンパーロッド３２が、シェルケース３１の一端側３１ａから突出し、ダンパーロッド３２が突出する側のシェルケース外周面３１ｂには、スプリング４が着座するロアースプリングシート３３を備える。
ダンパーロッド３２の先端側には、後述の車高調整ユニット５を固定するためのダンパーロッド３２の直径よりも小径のネジ部３２ａが形成される。

スプリング４は、コイルスプリングからなり、一端側がロアースプリングシート３３に着座可能な直径に、他端側が後述の車高調整ユニット５を構成するロアーリング５３のアッパースプリングシート５３ａに着座可能な直径に形成され、懸架装置１を装着する車体２に適したバネ定数となるように自由長及び線径が設定され、ダンパーロッド３２をスプリング４の内径部分に内挿させてダンパーユニット３のロアースプリングシート３３に一端側を着座させて配設される。

図２（ａ）は、車高調整ユニット５の断面図を示し、図２（ｂ）は、車高調整ユニット５の平面図を示す。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、車高調整ユニット５は、固定部材のアッパーリング５１と、回転部材のアジャストリング５２と、ガイド部材のロアーリング５３とにより構成される。

アッパーリング５１は、筒体５４の両端に円形のフランジ５５，５６を形成した略断面コ字のボビン形状の環状部材からなり、フランジ５５，５６間に複数のステータ５７を備える。
ステータ５７は、ヨーク軸にコイルを巻付け、車体２から供給される電力をコイルに通電して電磁石を構成し、ヨーク軸が筒体の中心から放射状にフランジ５５，５６間に配置される。ヨーク軸の端面は、後述のロータ６７の間に適当な距離離間するように、フランジ外周面５５ａ，５６ａから突出する。筒体５４の内周面５４ａには、筒体５４の中心方向に突出し、筒体５４の軸方向に延長する凸状キー５８が対面するように形成される。また、各フランジ外周面５５ａ，５６ａには、ベアリング６０，６１の内周面６０ａ，６１ａが嵌装される。
ベアリング６０，６１には、例えば、スラスト，ラジアルの力を支持することができるベアリングが用いられる。ベアリング外周面６０ｂ，６１ｂには、アジャストリング５２が嵌装される。
また、アッパーリング５１の上側のフランジ５５の上面は、車体２と当接する当接面５５ｂが形成され、フランジ外周面５５ａに嵌挿されたベアリング６０よりも上側に突出し、当該当接面５５ｂには、懸架装置１を車体２に固定する固定ボルト５９が車体２のアッパーサポート６に形成された取付孔と対応する本数，位置に複数本突設される。

アジャストリング５２は、アッパーリング５１よりも大径かつ車高の調整範囲を設定する厚さの環状の円筒体６３を基体とし、円筒体６３の内周面６３ａには円筒中心方向に円形に突出する円板部６４，６５が形成され、円板部６４，６５の内周面はそれぞれアッパーリング５１のベアリング外周面６０ｂ，６１ｂに嵌合する。円板部６４，６５の間には、ロータ６７としての永久磁石が円筒体６３の内周面６３ａに沿って磁極を交互に入れ替えた状態で環状に固定される。さらに、円筒体６３の内周面６３ａの下側には、延長方向に沿ってボールネジ機構を構成するための螺旋状のボール溝６６が形成される。上記構成によれば、ステータ５７とロータ６７とによりアウターロータモータを構成し、アッパーリング５１の複数のステータ５７に車体２から電力を供給してステータ５７を励磁することにより、アジャストリング５２がロータ６７とともにアッパーリング５１の周りを回転する。

また、図２（ａ）に示すように、ロアーリング５３は、アジャストリング５２よりも小径な円板体６９を基体とし、円板体６９の中心には、円板体６９を上下に貫通する筒部７０と外周側６９ａには円環部７１とが形成される。
円板体６９の上面よりも上側に突出する筒部７０の外周面７０ａには、アッパーリング５１の凸状キー５８と対応する凹溝７３が形成され、凸状キー５８と凹溝７３により係合部を構成し、アッパーリング５１とロアーリング５３の回転動作を規制する。これにより、アッパーリング５１とロアーリング５３は凸状キー５８の延長する方向にのみ移動可能に規制される。また、筒部７０の下端面には、中心が開口するダンパーロッド固定部７５が形成され、前述のダンパーロッド３２が挿通される。

円環部７１には、アジャストリング５２のボール溝６６とともにボールネジ機構を構成するボール溝７６が外周面７１ａに螺旋状に形成される。また、円環部７１の内周面７０ｂと円板体６９の下面６９ｂは、スプリング４が着座するアッパースプリングシート５３ａを形成する。つまり、アッパースプリングシート５３ａに対して、スプリング４の上端側の外径部分が円環部７１の内周面７０ｂに支持され、スプリング４の上端部分が円板体６９の下面６９ｂに着座する。

上記構成の車高調整ユニット５は、アッパーリング５１の外周面に沿ってアジャストリング５２が回転し、アジャストリング５２とボールネジ機構により螺合するロアーリング５３をアッパーリング５１の凸状キー５８の延長方向に沿って移動させて車高を調整する。
つまり、アジャストリング５２のボール溝６６とロアーリング５３のボール溝７６との間に介在するボールを転動させるボールネジ機構により、アジャストリング５２の回転がロアーリング５３に伝達される。一方、ロアーリング５３は、アッパーリング５１の凸状キー５８とロアーリング５３の凹溝７３と係合しているため、ロアーリング５３自体が回転することなく凸状キー５８の延長方向に沿って移動可能となり、アッパーリング５１とロアーリング５３が互いに近接、又は、離間する。

また、アジャストリング５２の回転力は、アッパーリング５１に配置されたステータ５７とアジャストリング５２のロータ６７からなるアウターロータモータとして構成されるロータ６７の回転により得られるので、同サイズのインナーロータモータと比べて大きな回転力を得ることができる。つまり、インナーロータモータと同じ回転力を得るには、アウターロータモータとして構成することで、モータを小型化、軽量化することが可能となる。さらに、荷重を支持するスプリング４の外径よりもロータ６７が大径となるため、より大きな回転力が得られ、モータを大出力、軽量薄型に構成することができる。これにより、スプリング４の支持する荷重により、ギア等の減速機構を車高調整装置に設けることなくアジャストリング５２をモータの一部として直接駆動することが可能となる。

以下、車高調整ユニット５の懸架装置１への組み付けを説明する。
図１（ｂ）に示すように、シェルケース３１のロアースプリングシート３３にスプリングコンプレッサ等によりあらかじめ圧縮したスプリング４を着座させる。次に、ダンパーロッド３２の先端側に形成された段部３２ｂと内径が係合するように形成されたワッシャ１１と、ワッシャ１１に当接するようにドーナツ状のブッシュ１２を挿入する。次に、車高調整ユニット５のダンパーロッド固定部７５の開口にダンパーロッド固定部７５の下面がブッシュ１２に接触するまでダンパーロッド３２を介挿する。次に、ダンパーロッド３２の先端からドーナツ状のブッシュ１３をダンパーロッド固定部７５の上面に接触するまで挿入し、ワッシャ１４を挿入してブッシュ１３の上に当接させ、固定ナット１５をネジ部３２ａと螺合させて締め付ける。次に、スプリングコンプレッサを開放し、ロアースプリングシート３３と車高調整ユニット５のアッパースプリングシートにスプリング４を着座させることにより車高調整ユニットが懸架装置１を構成する構成要素の一つとして組み付けられる。

次に、懸架装置１を車体２に組み付ける。
図１（ａ）に示すように、懸架装置１は、アッパーリング５１の備える固定ボルト５９を車体２のアッパーサポート６に形成された取付孔に介挿させ、固定ボルト５９をナットにより固定する。
次に、車体２から延長するサスペンションアーム７の先端に取り付けられ、タイヤを回転可能に支持するハブを有するナックル８の上部に形成されるシェルケース結合部８ａにシェルケース３１の下部を挿入し、締付ボルトを締め付けることにより懸架装置１が車体２に取り付けられる。
次に、車体２側から延長する図外の配線をステータ５７から延長する配線と接続する。
これにより、車体２側から電力として供給される信号に基づいてステータ５７を磁化させ、ロータ６７に回転力を付与してアジャストリング５２をＲ方向（図２（ｂ）参照）に回転させ、ロアーリング５３をアッパーリング５１に対して近接又は離間するように相対移動させることで車高を調整することができる。

以上、説明したように本発明にかかる車高調整ユニット５は、マクファーソン式サスペンションにおける従来のアッパースプリングシートに換えて、懸架装置１に組み付け可能な小型薄型に構成できる。

上記車高調整ユニット５を各輪に設けられる懸架装置１に組み付けることで、例えば、４輪の乗用車であれば、４輪の車高を個別に調整できるようになり、次のように車高の調整を制御するように構成すれば良い。
具体的には、上記車高調整ユニット５のロアーリング５３のスプリング４が着座する面、又は、アッパーリング５１が車体２に固定される面に荷重センサを配設してスプリング４に作用する荷重を荷重センサにより測定し、荷重センサとステータ５７とに接続される制御装置を車体２に設けて荷重センサの測定した荷重に基づいてステータ５７を制御し、車高調整ユニット５のロータ６７とともにアジャストリング５２を回転させて車高調整を行えば良い。このように構成することにより、例えば、荷物の積載時や人の乗車時等により生じる車高の変化が車体にとって最適となるように自動で制御することができる。
また、ステータ５７とロータ６７とにより構成されるアウターロータモータの回転角を検出する回転角検出センサを配設して制御装置と接続し、回転角検出センサの出力する角度に基づいてステータ５７を制御することによりロータ６７の回転を精度良く制御できるので、より精度の良い車高調整を行うことが可能となる。

以上、本発明にかかる車高調整ユニット５をマクファーソン式ストラットの車体側に設けたが、ダンパーユニット３のロアースプリングシート側に設けても良い。また、懸架装置としてのマクファーソン式ストラットに対して適用した例を示したが、上記例に限定されず、他の懸架装置に対しても適用することができる。
例えば、ショックアブソーバとスプリングが別体に構成される懸架装置の場合は、車体を支持するスプリングと車体の間、又は、車体から延長し、車輪を支持するアームとスプリングとの間に本発明の車高調整ユニットの固定ボルトと取り外した状態で配設すれば良い。このように構成することにより、バネ下重量を増やすことなく既存の懸架装置に車高調整ユニットを適用することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

１懸架装置、２車体、３ダンパーユニット、４スプリング、
５車高調整ユニット、６アッパーサポート、３１シェルケース、
３１ａ一端側、３１ｂシェルケース外周面、３２ダンパーロッド、
３３ロアースプリングシート、５１アッパーリング、５２アジャストリング、
５３ロアーリング、５４筒体、５５；５６フランジ、
５５ａ；５６ａフランジ外周面、５７ステータ、５８凸状キー、
５９固定ボルト、６０；６１ベアリング、６０ａ，６１ａベアリング内周面、
６０ｂ，６１ｂベアリング外周面、６３円筒体、６３ａ内周面、６３ｂ下側、
６４；６５円形板、６６ボール溝、６７ロータ、６９円板体、
６９ａ外周側、６９ｂ下面、７０筒部、７０ａ外周面、７０ｂ内周面、
７１円環部、７１ａ外周面、７３凹溝、７５ダンパーロッド固定部、
７６ボール溝。

Claims

車体とバネ下部材との間に介挿されるスプリングを当該スプリングの一端側から伸縮させて車体の車高を調整する車高調整装置であって、
前記車高調整装置は、
前記車体又は前記バネ下部材に固定され、ステータを保持するステータ保持部材と、
前記ステータ保持部材の外周に沿って回転可能に設けられ、前記スプリングの外径よりも大径のロータを保持する円筒形状のロータ保持部材と、
前記ロータ保持部材の内周面とボールネジ機構を構成する外周面と前記スプリングと当接するスプリングシートとを有するロアーリングとを備えることを特徴とする車高調整装置。
前記ロータが永久磁石であり、前記ステータが電磁石であることを特徴とする請求項１に記載の車高調整装置。