JP2015182718A - 車高検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、車高を検出する車高検出装置を小型化する技術を提供する。
【解決手段】車高検出装置２４は、車軸１２をシャシーフレーム１０に懸架するリーフスプリング１６と、シャシーフレーム１０に揺動可能に取り付けられてリーフスプリング１６の一端部を支持するシャックル２０と、を有するサスペンション装置１に設けられる。車高検出装置２４の本体部２５は、シャックル２０に固定される。リンク部材は、本体部２５およびリーフスプリング１６に連結される。第１回転軸部は、リンク部材を本体部２５に対して回転可能に連結する。ボールジョイントは、リンク部材をリーフスプリング１６に対して回転可能に連結する。角度センサは、シャックル２０およびリンク部材の相対的な回転角を検出する。車高検出装置２４は、角度センサの検出結果にもとづいて車高を導出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車高を検出する車高検出装置に関する。

特許文献１には、リーフスプリングを有する車両の車高を検出するハイトセンサ連結構造が開示される。このハイトセンサは、フロントアクスル上方のシャシーフレームに取り付けられ、レバーおよびリンクロッドを介して、フロントアクスルおよびリーフスプリングに固設されたインターリーフに接続される。レバーの一端はハイトセンサに枢支され、他端はリンクロッドに枢着される。リンクロッドはシャシーフレームの高さから垂下してフロントアクスルまで延びる。

特許文献１に記載のハイトセンサ連結構造では、車両走行時にリーフスプリングが撓んでシャシーフレームの車高が変化した際、リンクロッドおよびレバーが回動し、そのレバーの回動によりハイトセンサが車高を検出する。

特開２００４−２３０９２０号公報

特許文献１に記載のハイトセンサ連結構造では、シャシーフレームとフロントアクスルの間隔を検出するため、シャシーフレームからフロントアクスルまでを連結する大型のリンク構造が必要となり、重量およびコストが増す。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、車高を検出する車高検出装置を小型化する技術を提供する。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、車軸をシャシーフレームに懸架するリーフスプリングと、シャシーフレームに揺動可能に取り付けられてリーフスプリングの一端部を支持するシャックルと、を有するサスペンション装置に設けられる車高検出装置であって、シャックルに固定される本体部と、本体部およびリーフスプリングに連結されるリンク部材と、リンク部材を本体部に対して回転可能に連結する軸部と、リンク部材をリーフスプリングに対して回転可能に連結するボールジョイントと、軸部に設けられ、シャックルおよびリンク部材の相対的な回転角を検出する角度センサと、を備える。車高検出装置は、角度センサの検出結果にもとづいて車高を導出する。

この態様によると、車高検出装置をリーフスプリングとシャックルとに取り付けることで、小型化することができる。

本発明によれば、車高を検出する車高検出装置を小型化することができる。

リーフ式のサスペンション装置を説明するための図である。 車高検出装置を説明するための図である。 車高検出装置の動作を説明するための図である。

図１は、リーフ式のサスペンション装置１を説明するための図である。図１は車両の側面の一部を示し、図１の左方が車両の前方、右方が車両の後方である。リーフ式のサスペンション装置１は、例えば、ピックアップトラック等の車重が重く積載量が多い車両などに用いられる。

リーフ式のサスペンション装置１では、リーフスプリング１６の両端がシャシーフレーム１０に連結され、リーフスプリング１６の中央部分が車軸１２に連結される。これにより、リーフスプリング１６が車軸１２をシャシーフレーム１０に懸架する。車軸１２の両端には前輪が取り付けられる。なお、サスペンション装置１は、後輪用の車軸に取り付けられてよい。

シャシーフレーム１０は、鋼板をプレスや曲げ成形した車体側の部材であり、図１では車両前後方向に延びる一対のシャシーフレーム１０のうち車両左側を示す。図１では不図示であるが、実際には車両の右側にもリーフスプリング１６が設けられる。サスペンション装置１は、連結部１４、リーフスプリング１６、軸部１８、シャックル２０およびブラケット２２を備えるとともに、車高検出装置２４が取り付けられる。

リーフスプリング１６は、弾性を有する板状の鋼材を複数枚重ねて束ねたものであり、メインスプリング１６ａおよび補強スプリング１６ｂを有する。なお、リーフスプリング１６は一枚の板状の鋼材であってよい。リーフスプリング１６の一端部は、シャックル２０を介してシャシーフレーム１０に連結され、他端部は、軸部１８およびブラケット２２を介してシャシーフレーム１０に連結される。

軸部１８は、ブラケット２２によりシャシーフレーム１０に固定され、リーフスプリング１６の他端部を支持する。軸部１８の軸体は車両左右方向（車幅方向）に延びる。リーフスプリング１６の他端部は、軸部１８を巻回するように連結される。

シャックル２０は、シャシーフレーム１０に揺動可能に取り付けられ、リーフスプリング１６の一端部を支持する。具体的にシャックル２０は、一端側の揺動軸２０ａがシャシーフレーム１０に回転可能に連結され、他端側の軸部２０ｂがリーフスプリング１６を支持する。軸部２０ｂの軸体は車両左右方向に延びる。リーフスプリング１６の一端部は軸部２０ｂを巻回するように連結される。

リーフスプリング１６の中央部は、連結部１４により車軸１２に固定される。リーフスプリング１６は、車両の積載荷重が小さい等によって負荷が小さい場合、中央部が軸部１８や軸部２０ｂより下方に位置して、湾曲した状態にある。リーフスプリング１６は、車軸１２をシャシーフレーム１０に懸架し、車軸１２から伝達される路面からの入力に対して弾性変形することで路面の凹凸等による衝撃を吸収する。

ここで、車両の積載荷重が大きくなると、シャシーフレーム１０が沈み込んで車軸１２に接近し、車高が低くなる。ここで、車高とは、シャシーフレーム１０の地面に対する鉛直方向の高さと定義される。また、車高は、シャシーフレーム１０の車軸１２に対する鉛直方向の高さとして定義されてよく、いずれにしても、車体であるシャシーフレーム１０を基準とした高さである。なお、車高検出装置２４は、車高として、車両の左右に設けられた車高検出装置２４の導出結果の平均値を導出してもよく、左右のそれぞれで個別の値を導出してもよい。

リーフスプリング１６は、シャシーフレーム１０と車軸１２の接近により、反り返る方向に撓み、長手方向の長さが変化する。また、リーフスプリング１６の動きとともにシャックル２０も回転し、シャックル２０に固定された車高検出装置２４のリンク部材も回転する。

このように、車軸１２がシャシーフレーム１０に接近することで、リーフスプリング１６およびシャックル２０が動作し、これに連動して車高検出装置２４のリンク部材が回転する。この際、シャックル２０と車高検出装置２４のリンク部材の相対的な回転角が車高の変化に応じて変化するため、車高検出装置２４は、その回転角を検出して車高の変位を検出する。

車高検出装置２４のリンク部材はシャックル２０とリーフスプリング１６の一端部の近傍に連結される。車高検出装置２４は、シャックル２０にボルト等により固定される本体部２５と、本体部２５に回転可能に連結される第１リンク部材３２と、第１リンク部材３２に回転可能に連結される第２リンク部材３４と、第２リンク部材３４と連結してリーフスプリング１６に固定される結合部３６とを有する。車高検出装置２４は、シャックル２０とリーフスプリング１６の動きを計測して車高の変位を推定するためのものである。車高検出装置２４について詳細に図２を用いて説明する。

図２は、車高検出装置２４を説明するための図である。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。車高検出装置２４は、本体部２５、第１リンク部材３２、第２リンク部材３４、結合部３６、接続部３８、第１回転軸部４０、第２回転軸部４２、第３回転軸部４４および角度センサ４６を備える。第１リンク部材３２および第２リンク部材３４をとくに区別しない場合、単に「リンク部材」という。

本体部２５は、ボルトなどの締結部３７によりシャックル２０の側面の中央部分に固定される。締結部３７は、シャックル２０の揺動軸２０ａおよび軸部２０ｂの間で、本体部２５をシャックル２０に固定する。本体部２５には、プレート状の第１リンク部材３２が回転可能に連結される。第１リンク部材３２の一端部は、第１回転軸部４０により本体部２５に回転可能に連結される。

第１リンク部材３２の他端部は、第２回転軸部４２により第２リンク部材３４に回転可能に連結される。第２リンク部材３４の他端部は第３回転軸部４４により結合部３６に回転可能に連結される。結合部３６は、リーフスプリング１６の一端部の近傍に固定されており、車高検出装置２４のリーフスプリング１６への取付位置となる。結合部３６はリーフスプリング１６の側面に固定されてよい。

第２回転軸部４２および第３回転軸部４４はボールジョイントである。第２回転軸部４２および第３回転軸部４４をボールジョイントにすることで、車高検出装置２４に加わるこじりを吸収できる。一方、第１回転軸部４０はボールジョイントではなく、第１回転軸部４０の軸線は車両左右方向へ延びる。

角度センサ４６は、第１回転軸部４０に設けられ、第１リンク部材３２と本体部２５の相対的な回転角を検出する。本体部２５はシャックル２０に一体に固定されているため、角度センサ４６は第１リンク部材３２とシャックル２０の相対的な回転角を検出する。

第１リンク部材３２とシャックル２０の相対的な回転角は、車高の変位に対応する。車高の変位は、第１リンク部材３２およびシャックル２０の相対的な回転角にもとづいて、２次関数または３次関数で算出できる。

車高検出装置２４は、角度センサ４６の検出結果にもとづいて車高を導出する導出部（不図示）を有する。この導出部は、角度センサ４６に接続される処理装置であり、角度センサ４６の検出結果から車高を推定するものである。導出部は、角度センサ４６に組み込まれ、車高検出装置２４は、導出部の導出結果を接続部３８からＥＣＵ（Electronic Control Unit）や、ステアリング制御装置に送出する。

なお、処理装置である導出部はＥＣＵに含まれてもよい。つまり、角度センサ４６は、検出結果をそのままＥＣＵに送信し、ＥＣＵにて車高を導出する。車高検出装置２４は、導出した車高をステアリング制御装置に送出する。

図３は、車高検出装置２４の動作を説明するための図である。図３（ａ）は車両への積載荷重が相対的に小さく車高が高い状態を示し、図３（ｂ）は車両への積載荷重が相対的に大きく車高が低い状態を示す。積載荷重の変化以外にも、車輪が地面から受ける反力により車軸１２がシャシーフレーム１０に接近して、車高が変位し得る。

図３（ａ）では、車両への積載荷重が相対的に小さく、車高が高いため、リーフスプリング１６の中央部は下方に垂れた状態である。車両の積載量が増すと、シャシーフレーム１０が車軸１２に接近して車高が低くなる。

車高が低くなる際、図３（ｂ）に示すように、リーフスプリング１６が反り返る方向１００に撓み、シャックル２０が揺動軸２０ａを回転中心とした回転方向１０２に回転する。シャックル２０とリーフスプリング１６の動きに連動して、車高検出装置２４のリンク部材が結合部３６と本体部２５を接近させる方向１０４に回転する。

このリンク部材の動きにより、第１回転軸部４０と第３回転軸部４４との間隔が小さくなる。第１回転軸部４０とシャックル２０の相対的な位置関係は変化せず、第３回転軸部４４とリーフスプリング１６に対する取付位置である結合部３６の相対的な位置関係は変化しないため、本体部２５と第１リンク部材３２の相対的な回転角から、第１回転軸部４０と第３回転軸部４４の間隔を導出して、シャックル２０とリーフスプリング１６の動作を推定して、車高を推定できる。角度センサ４６が検出するシャックル２０と第１リンク部材３２の相対的な回転角は、第１回転軸部４０と第３回転軸部４４との間隔に応じており、車高の変位量に相関する。

なお、車高検出装置２４は、角度センサ４６の検出結果からそのまま車高を導出可能な２次元マップや計算式を保持し、それを用いて角度センサ４６の検出結果から車高を導出してもよい。また、車高検出装置２４は、検出周期ごとの角度センサ４６の検出結果の変位によって車高を導出してもよく、検出周期ごとの角度センサ４６の検出結果を加算した変位量によって車高を導出してもよい。

このように、車高検出装置２４は、角度センサ４６が検出する回転角にもとづいて車高を検出する。車高検出装置２４をシャックル２０とリーフスプリング１６の間に設けることで、通常の状態で、車高検出装置２４の搭載位置を車軸１２より地面から離れさせることができ、搭載環境を向上できる。また、車高検出装置２４の搭載位置を車軸１２から離すことができる。通常の状態とは、荷物等が積載されておらず、車両走行前の状態をいい、リーフスプリング１６に車体以外の荷重がかかっていない状態をいう。

第１リンク部材３２および第２リンク部材３４の長手方向の長さは、シャックル２０の揺動軸２０ａおよび軸部２０ｂの間隔、およびシャックル２０の側面の長手方向の長さより短い。車高検出装置２４がシャックル２０の側面とその近傍にあるリーフスプリング１６とを連結するように設けられることで、車高検出装置２４の小型化を実現でき、重量を低減してコストを抑えることができる。また、車高検出装置２４の検出結果がリーフスプリング１６の取付位置とシャックル２０の変位のみに依存するため、搭載ばらつきを抑えることができる。

以上、本発明を各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素およびプロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施形態では、シャックル２０がシャシーフレーム１０に直接連結される態様を示したが、この態様に限られず、シャックル２０がブラケットを介してシャシーフレーム１０に連結されてよい。

１ サスペンション装置、 １０ シャシーフレーム、 １２ 車軸、 １４ 連結部、 １６ リーフスプリング、 １６ａ メインスプリング、 １６ｂ 補強スプリング、 １８ 軸部、 ２０ シャックル、 ２０ａ 揺動軸、 ２０ｂ 軸部、 ２２ ブラケット、 ２４ 車高検出装置、 ２５ 本体部、 ３２ 第１リンク部材、 ３４ 第２リンク部材、 ３６ 結合部、 ３７ 締結部、 ３８ 接続部、 ４０ 第１回転軸部、 ４２ 第２回転軸部、 ４４ 第３回転軸部、 ４６ 角度センサ。

Claims (1)

1. 車軸をシャシーフレームに懸架するリーフスプリングと、前記シャシーフレームに揺動可能に取り付けられて前記リーフスプリングの一端部を支持するシャックルと、を有するサスペンション装置に設けられる車高検出装置であって、
   前記シャックルに固定される本体部と、
   前記本体部および前記リーフスプリングに連結されるリンク部材と、
   前記リンク部材を前記本体部に対して回転可能に連結する軸部と、
   前記リンク部材を前記リーフスプリングに対して回転可能に連結するボールジョイントと、
   前記軸部に設けられ、前記シャックルおよび前記リンク部材の相対的な回転角を検出する角度センサと、を備え、
   前記角度センサの検出結果にもとづいて車高を導出することを特徴とする車高検出装置。

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