JP2012096703A

JP2012096703A - サスペンション装置

Info

Publication number: JP2012096703A
Application number: JP2010247117A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Okawa; 昌彦大川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】実用性の高いサスペンション装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明のサスペンション装置１０は、基端部において車体に回動可能に保持され、車輪を回転可能に保持する駆動装置１８が連結される回動アーム１１０と、先端部において回動アームの基端部と係合し、回動アームの回動に対して弾性反力を発生させる捩りコイルばね１３０と、車体に固定され、捩りコイルばねの基端部を支持するとともに、回動アームの回動軸線を中心としたその基端部の回転位置を変更可能なスプリング支持装置とを備える。本サスペンション装置によれば、捩りコイルばねの発生する弾性反力を変化させることなく、回動アームを積極的に回動させることが可能となる。そのため本サスペンション装置の実用性は向上されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に設けられたサスペンション装置に関する。

従来から、車両には、例えば、下記特許文献１に記載されているようなサスペンション装置、つまり、基端部において車体に回動可能に保持されるとともに先端部において車輪を保持するアームと、そのアームと車体との間に配設されたスプリングとを有するサスペンション装置が採用されている。このようなサスペンション装置では、スプリングは、担うべき車体の荷重に応じた弾性反力を発生させるとともに、車輪と車体との相対位置の変化に伴って、その弾性反力を変化させる。

特開２００９−２５５７６３号公報

上記サスペンション装置では、アームを積極的に回動させることができれば、車輪と車体との相対位置を変更することができ、車体の姿勢を調整することができる。つまり、車体のピッチやロールを抑制したり、車体をリーン（傾斜）させたり、車高を変更することができるのである。アームを積極的に回動させるためには、例えば、アームに直接回転力を付与してアームを回動させることができるアクチュエータを配備すればよい。ところが、上記サスペンション装置では、アームの回動によって、スプリングの変形量が変化し、弾性反力も変化してしまう。そのため、アームを積極的に回動させた場合には、車輪と車体との相対位置の変化に対する弾性反力の変化特性、いわゆる、ばね特性が変わってしまう可能性がある。また、アームの回動位置を変更している間、アクチュエータの駆動源は、弾性反力の変化分に応じた力を発生させ続けなければならず、大きな負担を強いられる。これらの問題を始めとして、アームを積極的に回動させるためのアクチュエータを備えたサスペンション装置には、いくつかの問題があり、改良の余地が多分に残されている。したがって、種々の改良を施すことによって、そのようなサスペンション装置の実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いサスペンション装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のサスペンション装置は、基端部において車体に回動可能に保持され、車輪を回転可能に保持するキャリアに先端部が連結されるアームと、先端部においてアームの基端部と係合し、アームの回動に対して弾性反力を発生させるスプリングと、車体に固定され、スプリングの基端部を支持するとともに、アームの回動軸線を中心としたその基端部の回転位置を変更可能なスプリング支持装置とを備えることを特徴とする。

本発明のサスペンション装置では、上記スプリングは、基端部が上記スプリング支持装置によって支持されつつ、担うべき車体の荷重に応じて弾性変形した状態となっており、その状態で、スプリングの基端部の回転位置を変更することで、スプリングの変形量を変化させることなく、アームを回動させることができる。つまり、本サスペンション装置は、スプリングの弾性反力を変化させることなく、アームを積極的に回動させることが可能なのである。したがって、本サスペンション装置によれば、アームを積極的に回動させても、上述のばね特性が変化することがない。また、上記スプリング支持装置がスプリングの基端部の回動位置を変更するためのアクチュエータを備える場合、そのアクチュエータの駆動源の力にあまり依存することなく基端部の回転位置を維持可能な構造を採用することにより、その駆動源の負担を小さくすることが可能である。したがって、本発明のサスペンション装置は、実用性の高いものとなる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（５）項が請求項３に、（６）項と（７）項とを合わせたものが請求項４に、（８）項が請求項５に、それぞれ相当する。

（１）基端部において車体に回動可能に保持され、車輪を回転可能に保持するキャリアに先端部が連結されるアームと、
先端部において前記アームの基端部と係合し、前記アームの回動に対して弾性反力を発生させるスプリングと、
車体に固定され、前記スプリングの基端部を支持するとともに、前記アームの回動軸線を中心としたその基端部の回転位置を変更可能なスプリング支持装置と
を備えたサスペンション装置。

本項のサスペンション装置では、上記スプリングは、基端部が上記スプリング支持装置に支持されつつ、担うべき車体の荷重に応じて弾性変形し、その荷重に応じた弾性反力を発生させている。ちなみに、上記スプリングが、基端部と先端部との相対回転変位に応じた弾性反力を発生させるスプリング、つまり、捩りばねである場合、そのスプリングは、捩り変形し、捩り弾性反力を発生させることになる。その状態のままで、基端部の回転位置をスプリング支持装置によって変更すると、スプリングは、弾性変形量を変化させることなく、先端部の回転位置も変更され、その変更に応じた量だけ、アームを回動させることができる。すなわち、本サスペンション装置では、スプリングの発生する弾性反力を変化させることなく、アームを積極的に回動させることが可能となっている。

車輪からの外部入力によって車輪と車体との相対位置が変化した場合にも、アームは回動し、スプリングは弾性反力を変化させる。外部入力が作用していない場合における車輪と車体との相対位置を中立位置と定義すれば、サスペンション装置は、その中立位置を基準とした相対位置の変化量に対するスプリングの弾性反力の変化の特性、つまり、当該サスペンション装置のばね特性が、適正な特性となるように設計される。本項のサスペンション装置によれば、上記スプリング支持装置によってアームを積極的に回動させても、上記中立位置におけるスプリングの弾性変形量および弾性反力は変化せず、その結果、上記ばね特性が変わることがない。このとは、例えば、上記スプリングに、非線形ばね（弾性変形量の変化に対して弾性反力の変化が正比例しないばね）を採用したような場合に、特に有利に働く。

なお、上記スプリング支持装置によるアームの積極的な回動は、車体と車輪との相対位置を積極的に変更できることから、車体の姿勢調整に利用できる。具体的には、車体のロール抑制，ピッチ抑制，車体のリーン（傾斜），車高変更等に利用できる。それらの姿勢調整は、車両の走行安定性の向上，転倒防止，乗り心地の向上等に寄与する。ちなみに、上記リーンは、車両の旋回時において車体が内側に向かって倒されるように実行される場合には、ロール抑制の一態様として観念することができる。

本項の態様における「キャリア」とは、車輪を回転可能に保持する部材であればよく、特に限定されるものではない。車輪が転舵輪である場合には、いわゆるステアリングナックルと称される部品をも含む概念である。また、インホイールモータ、つまり、車輪を回転させるように構成されたモータがアームに連結されている場合には、このインホイールモータも、キャリアの概念に含まれるものである。

本項の態様における「アーム」は、例えば、スイングアーム式，ウィッシュボーン式，マルチリンク式等のサスペンション装置に使用されるアームのうちのいずれかであればよい。つまり、複数のアームが使用されているサスペンション装置の場合、本項の態様で実施されるアームは、それらアームのうち特定のアームに限定されるものではない。換言すれば、本項のサスペンション装置は、自身の有するアームのうちの１つが本項の態様におけるアームとされればよい。

本項の態様における「スプリング」は、例えば、アームの回動に伴って、自身の先端部と基端部とがアームの回動軸線回りに相対回転変位するように配設され、その相対回転変位に伴う自身の変形に起因した弾性反力を発生させるものであればよい。つまり、本スプリングは、いわゆるサスペンションスプリングとして機能するものであればよく、その型式が特に限定されるものではない。具体的には、捩りコイルばねや渦巻きばね（つる巻きばね）等のばねであってもよく、また、トーションバー等であってもよい。

（２）前記スプリングが捩りコイルばねである(1)項に記載のサスペンション装置。

捩りコイルばねは、軸線方向への変形を殆ど伴わずに弾性反力を発生させることができ、また、軸線方向の長さを比較的短くすることが可能である。そのため、本項の態様のサスペンション装置は、コンパクトなサスペンション装置となる。

（３）当該サスペンション装置が、前記車輪が担うべき車体の分担荷重の全てを前記スプリングが担うように構成された(1)項または(2)項に記載のサスペンション装置。

本項の態様のサスペンション装置では、上記スプリングのみが、当該サスペンション装置において、サスペンションスプリングとして機能すると考えることができる。そのため、本サスペンション装置は、比較的シンプルな構造の装置となる。

（４）前記アームが、前後方向に延びて後端部において車体に回動可能に保持されたリーディングアームとして機能する(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載のサスペンション装置。

本項のサスペンション装置では、上記アームは、前後方向に延びているため、比較的長くすることができる。比較的長いアームを採用することで、車輪と車体との相対移動量が比較的大きくても、アームの回動量を比較的小さくすることができる。したがって、スプリングは、比較的大きなばね定数を有して自身の弾性変形量が小さいものを採用することができ、その結果、本項のサスペンション装置は比較的コンパクトとなる。

ところで、サスペンション装置は、一般に、配置スペースができるだけ小さいことが望まれる。特に、例えば、１人乗りの車両等の車幅の狭い車両では、その配置スペースは車幅方向において小さいことが強く望まれる。本サスペンション装置によれば、アームが前後方向に延びているため、車幅方向における配設スペースを比較的小さくすることが可能となる。なお、本サスペンション装置は、アームが後端部で車体に保持される構造となっていることから、コンパクトな車両における前輪用のサスペンション装置に好適である。

（５）前記スプリング支持装置が、
前記スプリングの基端部を支持する支持部と、
その支持部を、前記アームの回動軸線回りに回転させるアクチュエータと
を含んで構成された(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載のサスペンション装置。

本項のサスペンション装置では、スプリングの基端部は、アクチュエータの作動によって回転させられることになる。

（６）前記アクチュエータが、モータと減速機とを含んで構成された(5)項に記載のサスペンション装置。

本項のサスペンション装置では、スプリングの基端部は、減速機を介して、駆動源としてのモータの作動によって回転させられる。本サスペンション装置では、比較的低出力のモータでアームを回動させることが可能である。なお、上記「モータ」は、例えば、電力によって作動する電磁モータであっても、油圧によって作動する油圧モータであってもよく、それの型式は特に限定されるものではない。なお、後に詳しく説明するが、減速機の減速比を大きくすることによって（「入力部の動作量に対する出力部の動作量の比を小さくすること」を意味する）、アクチュエータの正逆効率積を小さくする（「逆効率が高い」ことを意味する）ことができ、アームの基端部の回転位置を維持するために必要なモータの力を小さくすることが可能となる。つまり、モータの負担を小さくすることができるのである。

（７）前記減速機が、
前記モータに連結されたウォームと、
そのウォームと噛合するとともに前記支持部に連結されたウォームホイールと
を含んで構成された(6)項に記載のサスペンション装置。

本項の態様のサスペンション装置では、いわゆるウォームギヤ機構を主体とする減速機が用いられている。ウォームギヤ機構は、一般的に、減速比がかなり大きいことから本サスペンション装置では、モータを相当に小型化することができる。また、ウォームギヤ機構は、それの減速比が、一般的に、１／４０以下である場合に、セルフロック機能を有していると考えられている。つまり、ウォームホイールを回転させてウォームを回転させることが困難であり、その状態では、アクチュエータは、モータが殆ど力を発生させていなくても、スプリング支持装置の支持部に作用する外力によって作動させられることはない。つまり、ウォームギヤ機構は逆効率が極めて高く、車輪に作用する力等の外部入力によっては、スプリングの基端部の回転位置が変更されることは殆どないのである。したがって、本項のサスペンション装置では、アームの回転位置を維持する力をモータが発生させなくてもよく、モータへの負担が極めて小さいのである。

（８）前記アクチュエータが、それの正逆効率積が１／２以下となるように構成された(5)項ないし(7)項のいずれか１つに記載のサスペンション装置。

本項にいう「正逆効率積」とは、当該アクチュエータの「正効率」と「逆効率」との積を意味する。正効率η_Pは、「外部入力Ｆ_iに抗してアームの基端部の回転位置を変更するためにモータが発生させなければならない最少の力Ｆ_mnに対するその外部入力Ｆｉの比率」と定義することができ、また、逆効率η_Nは、「外部入力Ｆ_iよってもモータが動かされないためにそのモータが発生させなければならない最小の力Ｆ_mrの、その外部入力Ｆ_iに対する比率」と定義することができる。つまり、正効率η_P，逆効率η_N，正逆効率積（η_P・η_N）は、それぞれ、次式のように表される。
正効率η_P＝Ｆ_i／Ｆ_mn
逆効率η_N＝Ｆ_mr／Ｆ_i
正逆効率積η_P・η_N＝Ｆ_mr／Ｆ_mn
この正逆効率積が小さいほど、つまり、逆効率が高いほど、外部入力によってもアクチュエータは動かされにくく、スプリングの基端部の回転位置を維持するために発生させなければならないモータの力は小さくてすむことになる。すなわち、本項のサスペンション装置は、アクチュエータの正逆効率積が比較的小さいため、モータの負担は小さく、モータの小型化が可能となる。なお、そのようなメリットをより充分に享受するためには、正逆効率積は可及的に小さい方が望ましく、具体的には、正逆効率積が１／２．５以下、さらには、１／３以下，１／４以下のアクチュエータを採用することが望ましい。

先に説明したように、正逆効率積を小さくするためには、減速比の大きな減速機を採用すればよく、例えば、上記ウォームギヤ機構は、極めて減速比が大きいため好適である。他に、例えば、ハーモニックギヤ機構（「ハーモニックドライブ機構（登録商標）」とも呼ばれる），ハイポサイクロド機構等を主体とする減速機を採用することもできる。

（１１）左右１対の車輪と、
それら車輪に対応して設けられ、それぞれが(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の前記サスペンション装置である１対のサスペンション装置と
を備えた車両。

本項の態様の車両は、スプリングの基端部の回転位置を変更することで、前述のように、車体の姿勢を調整することができるとともに、上記各態様のサスペンション装置について説明した種々の利点を有することになる。

（１２）前記１対の車輪が１対の前輪であり、
前記１対のサスペンション装置の各々のアームが、
当該車両の側面視において、基端部が乗員座席の下方に位置するとともに先端部がその座席の前方に位置するように配設されたリーディングアームとされた(11)項に記載の車両。

本項の態様の車両では、アームが乗員座席の下方において前後方向に延びているため、アームを比較的長くすることができる。したがって、先に説明したように、比較的大きなばね定数を有するスプリングを採用することで、本車両は、サスペンション装置の車幅方向の配置スペースを小さくすることが可能である。

（１３）当該車両が、
車幅方向において前記１対の前輪の中間に位置しかつ前記１対の前輪の後方に位置する単一の後輪を有する(12)項に記載の車両。

本項の態様の車両では、前輪の１対のサスペンション装置によってだけで、車体のロール抑制，リーンが可能となる。

（１４）前記単一の後輪が転舵輪とされた(13)項に記載の車両。

本項の態様の車両では、２つ存在する前輪を転舵させる必要がなく、前輪側のサスペンション装置の構造が単純化される。

請求可能発明の実施例であるサスペンション装置が搭載された車両を側方から見た図である。図１に示す車両を前方から見た図である。図１に示す車両を上方から見た図である。図１に示す車両に搭載されたサスペンション装置を示す斜視図である。図３におけるＡ−Ａ視の断面図である図１に示す車両に搭載されたサスペンション装置の備えるオイルダンパを示す断面図である。図１に示す車両がリーンしている状態を示す図である。図１に示す車両の重心位置と，仮想される車両のトレッドと，旋回中に車両に作用する遠心力との関係を説明するための図である。

以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記の実施例および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

≪サスペンション装置搭載車両の構成≫
図１，２，３に、実施例のサスペンション装置１０が１対搭載された車両を模式的に示す。本車両は、１人乗り専用の車両となっており、乗員座席１２が車両の略中央に１つだけ設けられている。本車両では、前輪として、１対の車輪１４が、車両の前方部で、車幅方向左右それぞれに配置されている。また、後輪として、単一の車輪１６が、車両の後方部で、車幅方向中央に配置されている。つまり、本車両は３輪で走行する車両となっている。

前輪１４は、本車両における駆動輪とされている。前輪１４には、駆動源としてのモータをそれぞれ有する１対の駆動装置１８が設けられている。詳しい説明は省略するが、駆動装置１８は、電磁式のモータを有しており、運転者のアクセル操作に応じたモータ力により、前輪１４をそれぞれ駆動させる。上記１対のサスペンション装置１０は、それぞれ駆動装置１８に連結されている。なお、前輪１４，後輪１６には、それぞれブレーキ装置が設けられており、運転者のブレーキ操作に応じて、各車輪は制動させられる。なお、サスペンション装置１０，前輪１４，駆動装置１８等の構成要素は、それぞれ前後左右を区別しない一般名称で示されている。以下の説明においては、それらを含めた構成要素を左右別々に表示する場合には、左側に位置するものには「Ｌ」、右側に位置するものには「Ｒ」の符号をそれぞれ付することとする。

本車両には、運転者が車両を転向させるために操作する操舵装置２０も設けられている。操舵装置２０は、運転者によって操作されるステアリングホイール２２と、その操作量を検出するための操作量センサ２４とを含んで構成されている。後輪１６は、そのステアリングホイール２２の操作によって転舵させられる転舵輪となっている。後輪１６は、それを転舵させることが可能な転舵装置２６に回転可能に保持されている。

転舵装置２６は、一端部においてアクスルシャフト２８を保持する一対の車輪保持コラム３０と、その車輪保持コラム３０の各々の他端部を保持するブリッジ３２と、一端部がブリッジ３２の中央部に立設されたコラムシャフト３４とを含んで構成されている。コラムシャフト３４は、それの他端部において、車体に回転可能に保持されている。後輪１６は、一対の車輪保持コラム３０に渡されたアクスルシャフト２８によって回転可能に保持されている。また、詳しい説明は省略するが、車輪保持コラム３０の各々には、圧縮コイルスプリングとオイルダンパとが内蔵されており、車輪保持コラム３０は、後輪１６を車体に対して弾性的に保持している。また、コラムシャフト３４には、従動ギヤ３６が外嵌されている。転舵装置２６は、その従動ギヤ３６と噛み合う駆動ギヤ３８と、その駆動ギヤ３８を回転させる電磁式の転舵モータ４０とを有している。転舵モータ４０は車体に固定されており、自身の回転によって従動ギヤ３６を回転させて、後輪１６を転舵させることが可能となっている。なお、転舵モータ４０には、自身の回転角を検出するための転舵角センサ４２が取り付けられている。

また、本車両には、車両の旋回において車体に発生する横加速度を検出するための横加速度センサ４４も設けられている。操作量センサ２４，転舵角センサ４２，横加速度センサ４４の各々は、車両の転向に関する各種制御を司るエレクトリック・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）４６に接続されている。ＥＣＵ４６では、操作量センサ２４によって検出された操作量に基づいて、後輪１６の転舵量、つまり、転舵モータ４０の回転角が決定される。その結果、転舵モータ４０は、運転者のステアリングホイール２２を操作する量に応じた回転角となるように作動させられる。

≪サスペンション装置の構成≫
１対のサスペンション装置１０は、それらの一方の構造と、他方の構造とが左右対称となっている。図４は、車両の左側、つまり、左駆動装置１８Ｌを保持する左サスペンション装置１０Ｌを概略的に示す。また、図５は、図３に示す左サスペンション装置１０ＬのＡ−Ａ部の断面図である。

サスペンション装置１０の各々は、乗員座席の下方において車体に固定される１対の軸受６０と、それらの軸受６０によって自身の両端部が保持される回転シャフト６２とを有している。軸受６０の各々は、円形の穴を有する支持体６６と、その穴内に位置する内輪６８と、それらの間に設けられた複数のベアリングボール７０とを含んで構成されている。支持体６６は下部において車体に固定されている。また、支持体６６は、軸受６０における外輪を兼ね備えた構造となっている。したがって、支持体６６の開口の内周部と、内輪６８の外周部との間にベアリングボール７０が設けられることで、内輪６８は支持体６６に対して回転可能となっている。回転シャフト６２は、自身の両端部がそれぞれ内輪６８にスプライン嵌合された状態で、軸受６０に保持されている。したがって、回転シャフト６２と内輪６８とは、一体となって、支持体６６に対して回転することができる。なお、回転シャフト６２は、自身の軸線が車幅方向に延びる状態で保持されている。

１対の軸受６０のうち、車体外側に位置する軸受６０の内側には、円筒形状のオイルダンパ８０が設けられている。図６は、そのオイルダンパ８０の断面図である。オイルダンパ８０は、両端面の中心に穴が空けられた中空円筒形状のアウターケース８２と、その穴に嵌め込まれたハブ８４とを含んで構成されている。これら、アウターケース８２とハブ８４とによって、オイルダンパ８０の内部は密閉された状態となっており、その内部には、オイルが充填されている。また、ハブ８４の外周面には、自身から放射状に延びる４つの仕切り板８８が等間隔で固定されている。アウターケース８２の内部は、その４つの仕切り板８８によって４つのオイル室９０が形成されている。なお、仕切り板８８とアウターケース８２の内周面との間には、若干の隙間が設けられている。また、アウターケース８２の内周面には、ハブ８４に向かって延びる４つの抵抗板９２が、４つのオイル室９０の各々に一つずつ配置されるようにして、等間隔で固定されている。これら抵抗板９２と一体とされたアウターケース８２は、仕切り板８８と一体とされたハブ８４に対して回転することが可能となっている。なお、抵抗板９２とハブ８４の外周面との間には、若干の隙間が設けられている。また、ハブ８４は、回転シャフト６２にスプライン嵌合されており、ハブ８４と回転シャフト６２とは一体となっている。

オイルダンパ８０の車体内側には、軸受１００が設けられている。軸受１００は、概して円筒形状とされた内輪１０２と、内輪１０２の外径よりも大きな内径を有する円筒形状とされた外輪１０４と、それら内輪１０２と外輪１０４との間に配置される複数のベアリングボール１０６とを含んで構成されている。内輪１０２は、回転シャフト６２にスプライン嵌合されており、内輪１０２と回転シャフト６２とは一体に回転することができる。したがって、軸受１００では、外輪１０４が回転シャフト６２の軸線を中心軸として回転可能となっている。なお、外輪１０４のオイルダンパ８０と接触する面には、複数の凸部１０８が設けられている。オイルダンパ８０のアウターケース８２には、その凸部１０８が嵌り合う凹部が形成されている。したがって、外輪１０４は、凸部１０８が凹部に嵌り合うことで、アウターケース８２と一体に回転することができる。つまり、アウターケース８２は、外輪１０４の回転に伴って、回転シャフト６２の軸線を回転中心軸として回転することになる。

その外輪１０４の外周部には、車両前後方向に延びる角材状の回動アーム１１０が固定されている。回動アーム１１０は、先端部で駆動装置１８を保持し、基端部で外輪１０４に固定されている。したがって、回動アーム１１０は、回転シャフト６２の軸線を回動中心軸として回動可能となっている。

１対の軸受６０のうち、車体内側に位置する軸受６０の車体外側では、回転シャフト６２にウォームホイール１２０が固定的に外嵌されている。そのウォームホイール１２０の上方には、ウォームホイール１２０と噛み合うウォーム１２２が設けられている。つまり、ウォームホイール１２０とウォーム１２２とによって、ウォームギヤ機構が構成されている。ウォーム１２２は、それを駆動する電磁式のウォーム駆動モータ１２４のモータシャフトの先端に、それらの回転軸線が一致する状態で固定されている。ウォーム駆動モータ１２４は、１対のブラケット１２６によって車体に固定されている。したがって、ウォーム駆動モータ１２４が作動すると、ウォーム１２２，ウォームホイール１２０が回転させられる。また、車体内側に位置する軸受６０の各々には、ウォームホイール１２０の回転角を検出するための回転角センサ１２８が取り付けられている。回転角センサ１２８は、上記ＥＣＵ４６に接続されている。

回転シャフト６２には、ウォームホイール１２０と軸受１００との間において、自身を回転シャフト６２が貫く状態で、捩りコイルばね１３０が配設されている。その捩りコイルばね１３０の一端部は、回動アーム１１０の基端部に設けられた留め孔１３２に挿し込まれている。一方、他端部は、ウォームホイール１２０に設けられた留め孔１３４に挿し込まれている。

このように構成されたサスペンション装置１０において、オイルダンパ８０，回動アーム１１０，ウォームホイール１２０，捩りコイルばね１３０の各々は、１対の軸受６０によって挟まれた状態となっているため、回転シャフト６２の軸線方向へは殆ど移動できなくなっている。

≪サスペンション装置の動作≫
上記構成とされたサスペンション装置１０では、回動アーム１１０は、回転シャフト６２の軸線を中心として回動することができる。回動アーム１１０がそのように回動する場合、それの基端部に挿し込まれた、捩りコイルばね１３０の先端部である一端部が、回転シャフト６２の軸線を中心として回転することになる。その回転によって捩りコイルばね１３０が捩り変形させられると、捩りコイルばね１３０では、自身の捩れ量に応じた弾性反力が発生する。各サスペンション装置１０では、捩りコイルばね１３０が、自身が担うべき車体の荷重に応じた弾性反力を発生させている。つまり、サスペンション装置１０では、捩りコイルばね１３０は、回動アーム１１０の回動に対して弾性反力を発生させるスプリングとなっている。

一方、捩りコイルばね１３０の他端部は、留め孔１３４でウォームホイール１２０に連結されている。したがって、ウォーム駆動モータ１２４を作動させてウォームホイール１２０を回転させると、捩りコイルばね１３０の他端部は回転シャフト６２の軸線回りに回転させられる。この回転によって、捩りコイルばね１３０の捩れ量は変化せず、他端部の回転位置の変更に応じた分だけ先端部の回転位置が変更される。つまり、ウォーム駆動モータ１２４を作動させることで、回動アーム１１０を回動させることができるのである。したがって、サスペンション装置１０では、ウォームホイール１２０の留め孔１３４が、捩りコイルばね１３０の基端部である他端部を支持する支持部となっており、ウォームホイール１２０，ウォーム１２２，ウォーム駆動モータ１２４が、その支持部を回動アーム１１０の回動軸線回りに回転させるアクチュエータとなっている。したがって、それら支持部とアクチュエータとを含んで、スプリング支持装置が構成されているのである。

なお、ウォームホイール１２０の回転角速度は、ウォーム１２２の回転角速度より遅くされている。つまり、ウォームホイール１２０とウォーム１２２とによって構成されたウォームギヤ機構は減速機として機能しており、また、それの減速比は比較的大きく、具体的には、１／５０とされている。そのため、ウォーム１２２の回転によってウォームホイール１２０を回転させることはできるが、ウォームホイール１２０の回転によってウォーム１２２を回転させることはできなくされている。つまり、上記ウォームギヤ機構は、いわゆるセルフロック機能を有するウォームギヤ機構となっている。

このようなサスペンション装置１０を有する本車両が、例えば、段差等を通過すると、車輪１４に力が作用する。その力は、外部入力として、駆動装置１８を介して、回動アーム１１０に、それを回動させるように伝達される。したがって、その外部入力は、捩りコイルばね１３０を介して、ウォームホイール１２０を回転させるように作用することになる。その場合でも、ウォームホイール１２０は、ウォームギヤ機構がセルフロック機能を有しているため、回転させられることはない。つまり、ウォーム駆動モータ１２４がモータ力を発生させなくても、ウォームホイール１２０が回転してしまうことはないのである。その意味においては、上記アクチュエータは、外部入力によって動かされることのないアクチュエータ、すなわち、それの正逆効率積がほとんど０とされたアクチュエータとなっている。そのため、外部入力によって回動アーム１１０が回動させられる場合には、捩りコイルばね１３０が変形、つまり、それの捩れ量が変更させられ、捩りコイルばね１３０では、外部入力に応じた弾性反力が発生することになる。つまり、捩りコイルばね１３０は、サスペンション装置１０におけるサスペンションスプリングとして機能することができる。

また、本サスペンション装置１０では、回動アーム１１０は前後方向に延びており、比較的長くなっている。そのため、回動アーム１１０の回動によって、前輪１２と車体とが比較的大きく相対移動する場合であっても、アームの回動する角度は比較的小さくなる。したがって、外部入力によって回動アーム１１０が大きく回動させられる場合であっても、捩りコイルばね１３０の捩り角度の変化は比較的小さくなる。そのため、捩りコイルばね１３０は、小さな捩じり角度でも充分な弾性反力を発生させるために、それのばね定数が比較的大きくされている。

また、外部入力によって回動アーム１１０が回動させられる場合、その回動に伴って、オイルダンパ８０では、アウターケース８２が回転させられる。その回転に伴って、各オイル室９０内のオイルの中を、抵抗板９２が移動することになる。その移動の際、オイルは、比較的流路の狭くされている、仕切り板８８とアウターケース８２との隙間および抵抗板９２とハブ８４との隙間を通過することになる。したがって、抵抗板９２がオイル中を移動する際には、その移動に対して抵抗が発生し、抵抗板９２の動きが妨げられることになる。その抵抗は、アウターケース８２のハブ８４に対する回転を妨げる抵抗となり、さらに、回動アーム１１０の回動を妨げる抵抗となる。そのため、回動アーム１１０は、外部入力によって回動させられた場合に、オイルダンパ８０の発生する抵抗によって、振動が減衰させられる。

なお、ウォーム駆動モータ１２４の作動によって回動アーム１１０を回動させる場合には、オイルダンパ８０では、アウターケース８２は軸受１００の外輪とともに回転させられ、内輪１０２は回転シャフト６２とともに回転させられることになる。つまり、外輪１００と内輪１０２とは、概ね、同じ方向に同じ角度だけ回転させられることになるため、抵抗板９２のオイル室９０内での相対位置は殆ど変化しない。そのため、オイルダンパ８０では、ウォーム駆動モータ１２４の作動による回動アーム１１０の回動に対しては、殆ど抵抗が発生しない。したがって、オイルダンパ８０によって、ウォーム駆動モータ１２４の作動に大きな負担が生じることはない。

≪車体の姿勢調整≫
本車両では、車両左右に設けられた１対の前輪１４にそれぞれ設けられた上記サスペンション装置１０によって、車体の姿勢が調整される。例えば、回動アーム１１０の各々を同じ方向に回動させることで、車両が加速や減速する場合に、車体のピッチが抑制される。したがって、本サスペンション装置１０によれば、車体のピッチを抑制し、車両乗員の快適性を向上させることができ、また、車両の走行安定性を向上させることができる。また、車両の加速や減速に拘らず、ピッチ抑制と同様に回動アーム１１０を回動させることで、車高を変更することが可能となっている。詳しくは、後輪１６の接地部を中心にして車体が上下に回動するようにして車両の姿勢が変化するため、車体前方側の高さが変化することになる。

一方、車両が旋回する場合に、回動アーム１１０の各々を互いに逆の方向へ回動させることで、車体のロールが抑制される。また、そのように回動アーム１１０の各々を回動させている状態から、回動アーム１１０の各々をさらに回動させれば、車体は旋回内側へとリーンすることとなる。つまり、車体の姿勢は、図７の（ａ）に示す状態から、図７（ｂ）あるいは（ｃ）に示す状態になる。また、図８（ａ）に、本車両の重心位置と、その重心位置における仮想トレッドＴを示す。本車両は、後輪１６が１輪であるために、仮想トレッドＴが比較的狭くなっている。車両の旋回中、車体には遠心力が作用する。図８（ｂ）に示すように、車体に作用する遠心力と重力との合力の方向に延びる延長線と、走行面との交差位置が、その仮想トレッドＴの範囲外になってしまうと、車両は転倒してしまうことになる。本サスペンション装置では、車体をロール抑制あるいはリーンさせることで、図８（ｃ）に示すように、その合力の方向に延びる延長線と走行面との交差位置が仮想トレッドＴ内となるように、車体の姿勢を調整している。そのため、遠心力による車両の転倒を防止することが可能となっている。

ＥＣＵ４６では、上述のピッチ抑制，車高変更，ロール抑制，リーン等の車体の姿勢調整を行うための制御がそれぞれ実行され、それらの制御によって、ウォームホイール１２０の各々の回転角が決定される。例えば、ロール抑制のための制御では、横加速度センサ４４の検出値に応じて、ロール抑制するために必要な回動アーム１１０の各々の回動量、つまり、ウォームホイール１２０の各々の回転角を決定する。また、検出値が設定された大きさ以上となる場合には、車体を旋回内側にリーンさせるように、ウォームホイール１２０の各々の回転角を決定する。リーンさせる程度は、遠心力の大きさに応じて決定され、リーンさせる程度に応じて、ウォームホイール１２０の各々の回転角が決定される。

１０：サスペンション装置１４：前輪１６：後輪（転舵輪）１１０：回動アーム（アーム）１２０：ウォームホイール（減速機）１２２：ウォーム（減速機）１２４：ウォーム駆動モータ（モータ）１３０：捩じりコイルばね１３４：留め孔（支持部）

Claims

基端部において車体に回動可能に保持され、車輪を回転可能に保持するキャリアに先端部が連結されるアームと、
先端部において前記アームの基端部と係合し、前記アームの回動に対して弾性反力を発生させるスプリングと、
車体に固定され、前記スプリングの基端部を支持するとともに、前記アームの回動軸線を中心としたその基端部の回転位置を変更可能なスプリング支持装置と
を備えたサスペンション装置。
前記スプリングが捩りコイルばねである請求項１に記載のサスペンション装置。
前記スプリング支持装置が、
前記スプリングの基端部を支持する支持部と、
その支持部を、前記アームの回動軸線回りに回転させるアクチュエータと
を含んで構成された請求項１または請求項２のいずれか１つに記載のサスペンション装置。
前記アクチュエータが、モータと減速機とを含んで構成され、
前記減速機が、
前記モータに連結されたウォームと、
そのウォームと噛合するとともに前記支持部に連結されたウォームホイールと
を含んで構成された請求項３に記載のサスペンション装置。
前記アクチュエータが、それの正逆効率積が１／２以下となるように構成された請求項３または請求項４のいずれか１つに記載のサスペンション装置。