JP2018069866A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状況にもとづいてホイールの上下変位に対するショックアブソーバの出力を適切に変えることができるサスペンション装置を提供する。【解決手段】スプリングとショックアブソーバ２０とが別軸で設けられるサスペンション装置において、ショックアブソーバ２０は、アクスルと車体２４の間に設けられる。アブソーバ位置駆動機構３０は、ショックアブソーバ２０の上端側に連結し、ショックアブソーバ２０の下端側を支点としてショックアブソーバ２０の上端側を動かす。走行状況取得部は、車両の走行状況を取得する。制御部は、取得した走行状況にもとづいてショックアブソーバ２０の上端側を動かすようアブソーバ位置駆動機構３０を駆動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ショックアブソーバを備えるサスペンション装置に関する。

特許文献１には、車幅方向に延在するトーションビームと、トーションビームの両端に固定される一対のナックルと、トーションビームの両端側から車両前後方向に延在する一対のトレーリングアームと、トーションビームおよびトレーリングアームの結合部分に支持される一対のコイルスプリングと、ナックルに支持される一対のショックアブソーバとを備えるサスペンション装置が開示される。

特開２００４−２６８９０２号公報

特許文献１に開示されるサスペンション装置では、コイルスプリングとショックアブソーバとが別軸で配置されており、コイルスプリングとショックアブソーバの傾斜角を個別に設定することで、ホイールの上下変位に対するコイルスプリングの反力特性とショックアブソーバの減衰力特性を個別に設定できる。これにより、車両にサスペンション装置を搭載する前に、背反する関係にある乗り心地性と悪路走破性のバランスをとることができる。しかしながら、特許文献１のサスペンション装置では、車両搭載後において、ホイールの上下変位に対するコイルスプリングの反力特性とショックアブソーバの減衰力特性が変わらず、乗り心地性と悪路走破性の関係を調整できない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、車両の走行状況にもとづいてホイールの上下変位に対するショックアブソーバの特性を適切に変えることができるサスペンション装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンション装置は、スプリングとショックアブソーバとが別軸で設けられるサスペンション装置であって、アクスルと、アクスルと車体の間に設けられるショックアブソーバと、ショックアブソーバの上端側に連結し、ショックアブソーバの下端側を支点としてショックアブソーバの上端側を動かすための駆動機構と、車両の走行状況に関する情報を取得する走行状況取得部と、取得した走行状況に関する情報にもとづいてショックアブソーバの上端側を動かすよう駆動機構を駆動させる制御部と、を備える。

この態様によると、車両の走行状況にもとづいてショックアブソーバの傾斜角を変化させることで、ホイールの上下変位に対するショックアブソーバの特性を変えることができる。

本発明によれば、車両の走行状況にもとづいてホイールの上下変位に対するショックアブソーバの特性を適切に変えることができるサスペンション装置を提供できる。

実施例のサスペンション装置の一部およびその周辺構成を示す斜視図である。 アブソーバ位置駆動機構について説明するための図である。 アブソーバ位置駆動機構の制御について説明するための図である。

図１は、実施例のサスペンション装置１０の一部およびその周辺構成を示す斜視図である。サスペンション装置１０は、アクスル本体１２、ケース１４、スプリング１８、ショックアブソーバ２０、ブッシュ２２および不図示のアブソーバ位置駆動機構を備える。サスペンション装置１０は、車軸懸架式であって、ショックアブソーバ２０とスプリング１８とを別軸で配置する。

アクスル本体１２は、車両左右方向に延在し、中央のケース１４を介してプロペラシャフトに連結される。ケース１４は、ディファレンシャル装置を収容し、アクスル本体１２は、中央のケース１４を支点として揺動する。アクスル本体１２の左右の両端には、右ハブ１６ａおよび左ハブ１６ｂ（これらを区別しない場合「ハブ１６」という）が設けられる。右ハブ１６ａには右車輪、左ハブ１６ｂには左車輪が取り付けられる。なお、車両左右方向は、車幅方向ともいい、車両前後方向に直交する。

左右一対のスプリング１８は、コイル形状であり、下端部がアクスル本体１２に当接し、上端部が車体に当接する。スプリング１８は、たとえば一方の車輪が段差に乗り上げてアクスル本体１２が傾斜した場合に、アクスル本体１２が平行な状態に戻るように付勢する。つまり、スプリング１８は、左右輪の上下逆方向の変位に対して反力を発生させる。左右一対のショックアブソーバ２０は、上端部２０ａが不図示のアブソーバ位置駆動機構を介して車体に連結し、下端部２０ｂがブッシュ２２を介してアクスル本体１２に連結する。ショックアブソーバ２０は、アクスル本体１２と車体との間で主に上下方向の衝撃を吸収する。

スプリングおよびショックアブソーバが同軸であるサスペンション装置は、車輪の接地性を向上するためにスプリングの鉛直方向に対する傾斜角を大きくすると、ホイールの上下変位（ホイール位置の上下方向の変位）に対するスプリングの反力特性が低下するのに加えて、ホイールの上下変位に対するショックアブソーバの減衰力特性も低下する。なお、スプリングの反力特性が低下するとは、ホイールの上下変位量に対してスプリングがアクスル本体１２の上下方向に与える反力が小さくなることをいい、ショックアブソーバの減衰力特性が低下するとは、ホイールの上下変位量に対してショックアブソーバがアクスル本体１２の上下方向に与える減衰力が小さくなることをいう。

一方で、スプリング１８およびショックアブソーバ２０を別軸で設けられたサスペンション装置１０は、スプリング１８およびショックアブソーバ２０を異なる傾斜角に設定することで、ホイールの上下変位に対するスプリング１８の反力特性とショックアブソーバ２０の減衰力特性を個別に設定できる。

たとえば、左右輪が上下逆方向に変位しやすくなるようにスプリング１８およびショックアブソーバ２０が設定されると、悪路走破性を向上できるが、車体がロールしやすくなり、乗り心地性が低下する。このように、車両の悪路走破性と乗り心地性は背反する関係にある。実施例のサスペンション装置１０は、ショックアブソーバ２０の傾斜角を走行中に変化させることで、走行状況に応じて乗り心地性と悪路走破性のバランスを調整できる。なお、以下の説明では、鉛直方向に対して鋭角となるショックアブソーバ２０の傾斜角を、単にショックアブソーバ２０の傾斜角とよぶ。

図２は、アブソーバ位置駆動機構３０について説明するための図である。図２では、右側のショックアブソーバ２０を前方から後方に向かって見た状態を示す。アブソーバ位置駆動機構３０は、ショックアブソーバ２０の上端側を主に車両左右方向に動かすアクチュエータを有する。ショックアブソーバ２０の下端側はブッシュ２２を介して回動可能に支持されており、ショックアブソーバ２０は、アブソーバ位置駆動機構３０により下端側を支点として回転する。

アブソーバ位置駆動機構３０は、車体２４に溶接等で固定されたブラケット２６と、ショックアブソーバ２０の上端部２０ａに連結するスライド部２７とを有する。スライド部２７は、後述する制御部によって駆動を制御される。

ブラケット２６が固定される車体２４は、車両左右方向に延在するフレームであってよい。ブラケット２６には、略車両左右方向に延在するスライド用孔２８が形成される。スライド部２７は、スライド用孔２８に挿通されてショックアブソーバ２０の上端部２０ａに連結される連結ピンと、制御部に駆動制御されるモータと、モータの回転をスライド用孔２８に沿った移動に変換して連結ピンに伝達するラックアンドピニオンギアとを有する。ラックギアはスライド用孔２８に沿って配置されており、モータの回転に応じてスライド用孔２８に沿って移動する。

スライド部２７の駆動により、ショックアブソーバ２０の上端部２０ａがスライド用孔２８に沿って移動する。ショックアブソーバ２０の上端部２０ａの動きにより下端部２０ｂ側のブッシュ２２が捻れてショックアブソーバ２０が回転し、ショックアブソーバ２０の傾斜角が変わる。アブソーバ位置駆動機構３０によってショックアブソーバ２０が回転可能な角度幅は、車種や車体形状などによって２０度から３０度の間に設定されてよい。

なお、実施例では、ショックアブソーバ２０の上端部２０ａがスライド部２７に連結される態様を示したが、変形例では、ショックアブソーバ２０の上端部２０ａがスライド用孔２８にスライド可能に遊嵌され、スライド部２７により上端部２０ａが押されて変位する態様であってよい。いずれにしても、ブラケット２６に形成されたスライド用孔２８に沿ってショックアブソーバ２０の上端部２０ａが動き、ショックアブソーバ２０が回転する。

図２に実線で示すショックアブソーバ２０は、略直立した状態Ａにあり、破線で示すショックアブソーバ２０は、状態Ａよりショックアブソーバ２０の傾斜角が大きい状態Ｂにある。ショックアブソーバ２０の上端部２０ａは、状態Ａから状態Ｂには車両内側方向に移動し、状態Ｂから状態Ａには車両外側方向に移動する。

状態Ａのショックアブソーバ２０は、状態Ｂと比べて、ホイールの上下変位に対する減衰力特性が高く、衝撃を吸収しやすいため乗り心地をよくできる。また、ショックアブソーバ２０は、スプリング１８への過剰な入力を抑えるため、所定の入力荷重で限界に達してストッパ機能により収縮しなくなるが、状態Ａではホイールの上下変位に対する入力が大きくなり、ショックアブソーバ２０の収縮限界に達しやすくなる。つまり、状態Ａのショックアブソーバ２０は、ショックアブソーバ２０の収縮限界に達するときのホイールの上下変位が小さくなり、左右輪が上下逆方向に変位可能な幅が小さくなる。これにより、左右輪の上下逆方向の変位を制限して、外乱安定性を高めることができる。

状態Ｂのショックアブソーバ２０は、状態Ａと比べて、ホイールの上下変位に対する減衰力特性が低く、ショックアブソーバ２０の効きを悪くしてアクスル本体１２を揺動しやすくできる。また、状態Ｂのショックアブソーバ２０は、状態Ａと比べて、収縮限界に達しにくくなり、左右輪を上下逆方向に大きく変位できるようにして、凹凸のある路面での走行しやすさ、すなわち悪路走破性を高めることができる。

実施例においてショックアブソーバ２０は、車速が大きい場合に状態Ａの相対的に小さい第１傾斜角にされ、車速が小さく悪路である場合に状態Ｂの相対的に大きい第２傾斜角に設定される。なお変形例では、スライド部２７は、走行状況に応じて段階的にショックアブソーバ２０の上端部２０ａを移動してよく、状態Ａの第１傾斜角および状態Ｂの第２傾斜角の間の傾斜角となるように設定されてよい。

このように、サスペンション装置１０は、高速で走行する際には、ショックアブソーバ２０を略直立させて乗り心地性を高め、低速で走行する際には、ショックアブソーバ２０を倒して悪路走破性を高めることができる。

また、ホイールの上下変位に対するショックアブソーバ２０の収縮量を変えることを、ショックアブソーバ２０の傾斜角を変えることにより実現しているため、ショックアブソーバ２０自体の最大ストローク長の変化は抑えられている。これにより、ショックアブソーバ２０の最大の衝撃吸収力の低下を抑えることができ、車体への過剰な入力を抑えることができる。

図３は、アブソーバ位置駆動機構３０の制御について説明するための図である。制御部３６は、ナビゲーション装置３２および車速センサ３４から取得した車両の走行状況にもとづいてアブソーバ位置駆動機構３０の駆動を制御する。

なお、制御部３６において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

制御部３６は、走行状況取得部３８、アブソーバ角度導出部４０および駆動部４２を有する。走行状況取得部３８は、車両の走行状況に関する情報を取得する。車両の走行状況に関する情報には、路面状態に関する情報および車速に関する情報の少なくとも一方が含まれる。走行状況取得部３８は、路面状態検出部４４および車速検出部４６を有する。

路面状態検出部４４は、ナビゲーション装置３２から路面状態に関する情報を取得し、車両の走行している路面の状況を検出する。路面状態検出部４４は、岩石路や舗装されていない凹凸のある路面を悪路として検出する。路面状態に関する情報は、たとえば舗装の無い悪路であるか、舗装した良路であるか示す情報が含まれる。また、路面状態検出部４４は、路面状態情報を提供するサービスセンターから無線通信で受け取ってもよい。路面状態検出部４４は、路面状態に関する情報によって、車両走行している路面が悪路であるか推定できる。また、路面状態検出部４４は、車載カメラによって撮像された画像を解析して走行している路面が悪路であるか検出してもよい。

車速検出部４６は、車速センサ３４の測定結果にもとづいて車速に関する情報を検出する。車速センサ３４は、たとえば車両の加速度を検出する加速度センサや、車輪の回転速度を検出する車輪速センサである。

アブソーバ角度導出部４０は、車両の走行状況に関する情報、すなわち路面状態に関する情報および車速に関する情報を走行状況取得部３８から受け取り、車両の走行状況に関する情報にもとづいてショックアブソーバ２０の適切な傾斜角を導出する。アブソーバ角度導出部４０は、走行状況に関する情報とショックアブソーバ２０の傾斜角とを関係付けた制御マップを有し、制御マップを用いて走行状況に関する情報からショックアブソーバ２０の傾斜角を導出してもよい。

たとえば、アブソーバ角度導出部４０は、車速が４０ｋｍ／ｈ以上であれば、図２に示す状態Ａのようにショックアブソーバ２０の第１傾斜角を導出し、車速が２０ｋｍ／ｈ以下であれば図２に示す状態Ｂのように第１傾斜角より大きいショックアブソーバ２０の第２傾斜角を導出する。つまり、制御部３６は、車速が大きければショックアブソーバ２０の傾斜角を小さくするように制御し、車速が小さければショックアブソーバ２０の傾斜角を大きくするように制御する。

また、変形例では、アブソーバ角度導出部４０は、車速が２０ｋｍ／ｈ以下であり、かつ路面状態が悪路である場合に、図２に示す状態Ｂのようにショックアブソーバ２０の第２傾斜角を導出してよい。アブソーバ角度導出部４０は、車速が２０ｋｍ／ｈ以下という条件と、路面状態が悪路であるという条件のいずれか一方のみ満たす場合には、状態Ｂの第２傾斜角より小さいショックアブソーバ２０の傾斜角を導出してよい。アブソーバ角度導出部４０は、車速が２０ｋｍ／ｈから４０ｋｍ／ｈの間で、路面状態が悪路である場合には、状態Ａの第１傾斜角から状態Ｂの第２傾斜角の間の傾斜角を導出してよい。アブソーバ角度導出部４０は、車速が４０ｋｍ／ｈ以上であれば、路面状態が悪路であっても状態Ａのようにショックアブソーバ２０の第１傾斜角を導出してよい。

駆動部４２は、アブソーバ角度導出部４０が導出したショックアブソーバ２０の傾斜角にもとづいて、アブソーバ位置駆動機構３０の駆動を制御する。駆動部４２は、ショックアブソーバ２０の傾斜角からスライド部２７の駆動量を決定する。駆動部４２の制御によりスライド部２７がスライドし、ショックアブソーバ２０の上端部２０ａが動いてショックアブソーバ２０が回転する。

ショックアブソーバ２０の下端部２０ｂを支点として上端部２０ａを動かすことで、ホイールの上下変位に対するショックアブソーバ２０の減衰力特性を変えるとともに、ホイールの上下変位の限界幅を変えることができ、走行状況に応じて乗り心地性と悪路走破性を調整できる。

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。以下、そのような変形例を述べる。

実施例では、アブソーバ角度導出部４０は、車速が２０ｋｍ／ｈ以下であれば図２の状態Ｂに示すショックアブソーバ２０の第２傾斜角を導出する態様を示したが、この態様に限られない。たとえば、アブソーバ角度導出部４０は、２０ｋｍ／ｈ以下の車速で所定時間以上走行した後に、ショックアブソーバ２０の第２傾斜角を導出してよい。つまり、ショックアブソーバ２０を過剰に動かすことを抑えるため、車速２０ｋｍ／ｈ以下の状態が所定時間以上続いた場合に、ショックアブソーバ２０を傾斜角を変えるようにする。

実施例では、ブラケット２６に直線状のスライド用孔２８を形成する態様を示したが、この態様に限られない。たとえば、スライド用孔２８は、ショックアブソーバ２０の全長を一定に保つように円弧状に形成されてよい。

実施例では、アブソーバ角度導出部４０が走行状況に応じてショックアブソーバ２０の傾斜角を導出する態様を示したが、この態様に限られない。たとえば、アブソーバ角度導出部４０が、制御マップを用いて走行状況に関する情報にもとづいてスライド部２７の駆動量を導出してもよく、走行状況に関する情報にもとづいてショックアブソーバ２０の上端部２０ａの変位を導出してもよい。また、アブソーバ角度導出部４０は、たとえば状態Ａの第１傾斜角をゼロ基準とした回転角を走行状況に応じて導出してもよい。

１０ サスペンション装置、 １２ アクスル本体、 １４ ケース、 １６ ハブ、 １６ａ 右ハブ、 １６ｂ 左ハブ、 １８ スプリング、 ２０ ショックアブソーバ、 ２０ａ 上端部、 ２０ｂ 下端部、 ２２ ブッシュ、 ２４ 車体、 ２６ ブラケット、 ２７ スライド部、 ２８ スライド用孔、 ３０ アブソーバ位置駆動機構、 ３２ ナビゲーション装置、 ３４ 車速センサ、 ３６ 制御部、 ３８ 走行状況取得部、 ４０ アブソーバ角度導出部、 ４２ 駆動部、 ４４ 路面状態検出部、 ４６ 車速検出部。

Claims (1)

1. スプリングとショックアブソーバとが別軸で設けられるサスペンション装置であって、
   アクスルと、
   前記アクスルと車体の間に設けられるショックアブソーバと、
   前記ショックアブソーバの上端側に連結し、前記ショックアブソーバの下端側を支点として前記ショックアブソーバの上端側を動かすための駆動機構と、
   車両の走行状況に関する情報を取得する走行状況取得部と、
   取得した走行状況に関する情報にもとづいて前記ショックアブソーバの上端側を動かすよう前記駆動機構を駆動させる制御部と、
   を備えることを特徴とするサスペンション装置。

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