JP4881772B2 - サスペンション構造 - Google Patents

Description

本発明は、車輪からの振動を吸収するサスペンション構造に関するものである。

サスペンション構造には、振動を吸収する弾性力をその都度、変更できるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１５３６２９公報（第７頁、図１）

次に、特許文献１を簡単に説明する。
図１１は、従来の技術（特許文献１）の説明図であり、従来のサスペンション装置２０１は、車輪２０２を支持しているサスペンションアーム２０３にトーションバー２０４の端部２０５が結合され、トーションバー２０４に一体的にロータ２０６が固定され、車体側に取付けたステータ２０７に通電すると、ロータ２０６の回転が抑制されるので、トーションバー２０４の回転が抑制され、弾性力が大きくなり、車両のローリングを抑制することができるというものである。

しかし、特許文献１のサスペンション装置２０１では、サスペンションアーム２０３側のトーションバー２０４の端部２０５にロータ２０６及びステータ２０７からなるアクチュエータを配置したもので、サスペンションアーム２０３が上下に揺動する際に、その揺動を止めるためには、アクチュエータ自身が揺動を抑制する力を出力する必要があり、アクチュエータが大型化してしまうという問題がある。

また、コイルスプリングの場合には、特許文献１のようにアクチュエータで回転させて弾性力を向上させることができないため、コイルスプリングの弾性力を向上させることができなく、操安性を向上できないという問題がある。

本発明は、トーションバーあるいはコイルスプリングの弾性力を簡単な構成によって変更可能とし、操安性を向上させるサスペンション構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体にコイルスプリングの一端を配置し、車輪を支持しているアームにコイルスプリングの他端を配置しているサスペンション構造において、コイルスプリングとは別に設けた第２のコイルスプリングと、第２のコイルスプリングの一端又は他端を、コイルスプリングに対して固定あるいは浮動自在に保持する弾性力変更機構を備え、第２のコイルスプリングは、コイルスプリングと同軸に、且つ、コイルスプリングの半径方向の内方に配置され、弾性力変更機構は、コイルスプリングの一端を嵌合している一端嵌合部材と、一端嵌合部材およびコイルスプリングの内方に摺動自在に嵌合して、第２のコイルスプリングの一端に嵌合している内スプリング一端嵌合部材と、内スプリング一端嵌合部材を一端嵌合部材に必要に応じて固定するロック機構と、からなり、ロック機構は、内スプリング一端嵌合部材の摺動自在な周に開けられたロック凹部と、ロック凹部に対応する一端嵌合部材の側部に形成した取付け穴と、取付け穴に配置され必要に応じてロック凹部にピンを嵌めるピン駆動機構と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ロック凹部には、ピンを案内するテーパ状の案内面が形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、コイルスプリングとは別に設けた第２のコイルスプリングと、第２のコイルスプリングの一端又は他端を、コイルスプリングに対して固定あるいは浮動自在に保持する弾性力変更機構を備えているので、弾性力変更機構を作動させない場合は、第２のコイルスプリングが浮動状態を続け、コイルスプリングの弾性力が機能する。
弾性力変更機構を作動させると、第２のコイルスプリングの一端又は他端が浮動状態（自由状態）であったものがコイルスプリング側に固定され、コイルスプリングの弾性力と第２のコイルスプリングの弾性力が機能する。
従って、コイルスプリングの弾性力を簡単な構成によって変更可能とし、操安性を向上させることができるという利点がある。

請求項１に係る発明では、第２のコイルスプリングは、コイルスプリングと同軸に、且つ、コイルスプリングの半径方向の内方に配置され、弾性力変更機構は、コイルスプリングの一端を嵌合している一端嵌合部材と、一端嵌合部材およびコイルスプリングの内方に摺動自在に嵌合して、第２のコイルスプリングの一端に嵌合している内スプリング一端嵌合部材と、内スプリング一端嵌合部材を一端嵌合部材に必要に応じて固定するロック機構と、からなり、ロック機構は、内スプリング一端嵌合部材の摺動自在な周に開けられたロック凹部と、ロック凹部に対応する一端嵌合部材の側部に形成した取付け穴と、取付け穴に配置され必要に応じてロック凹部にピンを嵌めるピン駆動機構と、を備えているので、ロック機構を作動させない場合、コイルスプリングの弾性力が機能し、ロック機構を作動させると、内スプリング一端嵌合部材のロック凹部にピンが嵌り、一端嵌合部材に内スプリング一端嵌合部材がロックされ、一端嵌合部材を介して第２のコイルスプリングの弾性力が加わって機能する。
従って、コイルスプリングの弾性力を簡単な構成によって変更可能とし、操安性を向上させることができるという利点がある。
請求項２に係る発明では、ロック凹部には、前記ピンを案内するテーパ状の案内面が形成されているので、ロック凹部にピンを嵌めることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明のサスペンション構造（参考例）の斜視図である。
サスペンション構造１１は、車両１２に採用され、車体１３に取付けた左右の支持点可変機構１４と、支持点可変機構１４に一方端１５がそれぞれ支持されているトーションバー１６と、それぞれのトーションバー１６の他方端１７を一体的に連結しているロアアーム２３と、ロアアーム２３が揺動軸１８で揺動自在に取付けられているクロスビーム２１と、を備えている。ロアアーム２３から他方端１７に負荷によるねじりモーメントが加わると、トーションバー１６がねじれ（Ａ軸方向）、負荷を吸収する。

また、クロスビーム２１に揺動自在に取付けているアッパアーム２２及びロアアーム２３と、アッパアーム２２及びロアアーム２３に連結しているナックル２４と、ナックル２４に取付けているハブ（図に示していない）と、を備え、クロスビーム２１の移動（車両１２の前後方向（Ｘ軸方向））を規制している。そして、ハブに車輪２５が支持されている。

図２は、図１の２−２線断面図であり、支持点可変機構１４の断面を示している。
図３は、図２の３−３線断面図であり、支持点可変機構１４の断面を示している。図１を併用して説明する。

トーションバー１６は、一方端１５に軸セレーション２８が形成され、他方端１７に例えばセレーション（図に示していない）がロアアーム２３に嵌合するように形成されている。
支持点可変機構１４は、車体１３に取付けられているガイドベース３１と、ガイドベース３１の内面を摺動（Ｘ軸方向）するとともにトーションバー１６の軸セレーション２８に嵌合しているスライダー３２と、スライダー３２に接続しているスライド機構３３と、スライド機構３３に接続している電動機３４と、電動機３４を支持している支持カバー３５と、支持カバー３５に対向している端面カバー３６と、を備え、車両１２の全体を制御する制御装置３７によって制御される。Ａは一方端側の支持点である。

ガイドベース３１には、キー４１が嵌合している。
スライダー３２は、外周面にキー４１が嵌合し、内周面にトーションバー１６の軸セレーション２８に対応している穴セレーション４２が形成され、スライダー３２の端面４３にスライド機構３３が接続している。
また、スライダー３２は、基準位置（通常位置）Ｍ、最短位置Ｈ、最長位置Ｓまでスライド自在であり、且つ、最短位置Ｈから最長位置Ｓまでの間で、予め設定している位置で停止する。Ｓｔはストロークの範囲、Ｓｆは前進のストローク量、Ｓｒは後進のストローク量である。

支持カバー３５は、電動機３４に向いているガイドベース３１の第１端面４５にベース端４６が密着した状態で取付けられ、ベース端４６に対向するモータ端４７に電動機３４が密着した状態で取付けられている。
端面カバー３６は、第１端面４５に対向する第２端面４８に密着した状態で取付けられ、且つ、トーションバー１６の外面に密着した状態で嵌合している。

図４は、本発明のサスペンション構造（参考例）が備える支持点可変機構のスライド機構の斜視図である。図２を併用して説明する。
スライド機構３３は、スライダー３２の端面に押し引き部材５１の一端が接続し、他端にめねじ部材５２が取付けられ、めねじ部材５２に送りねじ部材５３が噛み合い、且つ、電動機３４に接続している。電動機３４が駆動すると、送りねじ部材５３が回転してめねじ部材５２がスライド（Ｘ軸方向）する。よって、スライダー３２をスライド（Ｘ軸方向）させる。

なお、スライダー３２のスライドは、例えば、運転席に配置している選択ダイヤル５６（図１参照）をＭに設定すると、スライダー３２が基準位置Ｍに固定され、選択ダイヤル５６をＨに設定すると、スライダー３２が最短位置Ｈにスライドして固定され、選択ダイヤル５６をＳに設定すると、スライダー３２が最長位置Ｓにスライドして固定される。
また、選択ダイヤル５６をＨからＳの範囲内で無段階で設定して、スライダー３２を無段階の位置で固定することも可能である。

次に、本発明のサスペンション構造１１の作用を説明する。
図５（ａ）、（ｂ）は、サスペンション構造の弾性力を増加させるときの機構を説明する図である。（ａ）はスライダー３２を基準位置Ｍに設定している状態、（ｂ）はスライダー３２を最短位置Ｈに設定している状態を示している。図１を併用して説明する。

（ａ）に示しているサスペンション構造１１は、選択ダイヤル５６でＭを選択している標準状態であり、スライダー３２を基準位置Ｍに設定しているので、一方端側の支持点Ａ（基準位置Ｍ）から他方端側の支持点Ｂまで距離はＬｍで、ねじれ（Ａ軸方向）による弾性力を上限と下限のほぼ中間に設定したことになる。

（ｂ）に示しているサスペンション構造１１では、選択ダイヤル５６でＨを選択すると、制御装置３７の最短スライド情報に基づいて、電動機３４の軸が所定の回転方向に、所定の回転数だけ回転するので、スライド機構３３は矢印ｃ１のように移動して、スライダー３２を最短位置Ｈまで送る。スライダー３２を最短位置Ｈに設定しているので、一方端側の支持点Ａ（最短位置Ｈ）から他方端側の支持点Ｂまで距離はＬｈで、距離Ｌｍに比べ、トーションバー１６の支持点間の距離はＸ１だけ短くなり、ねじれ（Ａ軸方向）による弾性力を上限に設定したことになる。

図６は、サスペンション構造の弾性力を減少させるときの機構を説明する図で、スライダー３２を最長位置Ｓに設定している状態を示している。
サスペンション構造１１では、選択ダイヤル５６でＳを選択すると、制御装置３７の最長スライド情報に基づいて、電動機３４の軸が所定の回転方向に、所定の回転数だけ回転するので、スライド機構３３は矢印ｃ２のように後退移動して、スライダー３２を最長位置Ｓまで送る。スライダー３２を最長位置Ｓに設定しているので、一方端側の支持点Ａ（最長位置Ｓ）から他方端側の支持点Ｂまで距離はＬｓで、距離Ｌｍに比べ、トーションバー１６の支持点間の距離はＸ２だけ長くなり、ねじれ（Ａ軸方向）による弾性力を下限に設定したことになる。
従って、トーションバーの弾性力を簡単な構成によって変更可能とし、操安性を向上させることができる。

次に、実施の形態を説明する。
図７は、本発明のサスペンション構造の斜視図である。上記図１〜図４に示す参考例と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。

サスペンション構造７１は、車輪（図に示していない）を支持するハブ７２と、ハブ７２にナックル２４を介して車体７３（図９参照）側に連結しているトレーリングアーム７４と、アッパアーム２２と、ロアアーム２３と、アームであるところのロアアーム２３に接続しているダンパー７７と、スプリング機構７８と、を備える。

図８は、図７の８−８線断面図であり、スプリング機構７８の断面を示している。図７を併用して説明する。
図９は、本発明のサスペンション構造の分解図である。

スプリング機構７８は、コイルスプリングであるところの外スプリング８１の内に第２のコイルスプリングであるところの内スプリング８２を配置し、外スプリング８１並びに内スプリング８２の下端をロアシート８４を介してアームであるところのロアアーム２３に掛け、外スプリング８１並びに内スプリング８２の上端を弾性力変更機構８５に掛け、弾性力変更機構８５を車体７３側に取付けている。

また、スプリング機構７８は、運転席に配置している変更ダイヤル８７並びに制御装置３７の弾性力変更情報に基づいて、弾性力を変更する。
ロアシート８４には、外スプリング８１並びに内スプリング８２の位置（Ｃ軸方向）を決める位置決め部（図に示していない）が形成されている。

弾性力変更機構８５は、外スプリング８１の一端（上端）に嵌合している一端嵌合部材であるところのスプリングアッパベース９１と、スプリングアッパベース９１に摺動自在（Ｚ軸方向）に嵌合して内スプリング８２の一端（上端）に嵌合している内スプリング一端嵌合部材９２と、内スプリング一端嵌合部材９２をスプリングアッパベース９１に固定するロック機構９３と、スプリングアッパベース９１の端面に取付けられ、内スプリング一端嵌合部材９２のストローク量を規制するストッパー９４と、を備える。

外スプリング８１は、コイルスプリングであり、線径ｄ１で、弾性力Ｆ１である。
内スプリング８２は、コイルスプリングであり、線径ｄ２で、ｄ２＜ｄ１であり、弾性力Ｆ２で、Ｆ２＜Ｆ１である。そして、外スプリング８１の軸線Ｃｓに対して、内スプリング８２の軸線Ｃｕが同軸に配置されている。

スプリングアッパベース９１は、下端（一端）に外スプリング８１を掛ける溝部９６が形成され、溝部９６に外スプリング８１の位置（Ｃ軸方向）を決める位置決め部（図に示していない）が形成され、中央に内スプリング一端嵌合部材９２を嵌合しているガイド内周面９７が形成されている。

内スプリング一端嵌合部材９２には、下端（一端）に内スプリング８２を掛ける掛止凹部９８が形成され、掛止凹部９８に内スプリング８２の位置（Ｃ軸方向）を決める位置決め部（図に示していない）が形成され、周にロック凹部１０１が周３等配で開けられている。

ロック機構９３は、ロック凹部１０１と、ロック凹部１０１に対応するようにスプリングアッパベース９１の側部に形成した取付け穴１０２と、取付け穴１０２に配置しているピン駆動機構１０３と、ピン駆動機構１０３の後で取付け穴１０２を封じる蓋１０４とを備える。

ピン駆動機構１０３は、変更ダイヤル８７を「ＯＮ」して通電すると励磁され、ピン１０５が前進（矢印ｅ１の方向）する。変更ダイヤル８７を「ＯＦＦ」にすると通電が切れ、ピン１０５が戻る。

次に、実施の形態の作用を説明する。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、サスペンション構造の弾性力の変更の機構を説明する模式図である。図７を併用して説明する。

（ａ）及び（ｂ）に示しているスプリング機構７８は、外スプリング８１の弾性力のみが機能する。
具体的には、変更ダイヤル８７を「ＯＦＦ」にすると、ピン駆動機構１０３は作動しないから、内スプリング一端嵌合部材９２は自由状態を維持する。そこに、ロアアーム２３から衝撃や振動が矢印ｅ２のように加わり、内スプリング８２、外スプリング８１を矢印ｅ３のように押すと、外スプリング８１は長さＬ１だけ圧縮され、衝撃や振動をスプリングアッパベース９１に矢印ｅ４のように伝える。

一方、内スプリング８２は、内スプリング一端嵌合部材９２をストローク量Ｓｓ（Ｓｓ＝Ｌ１）だけ矢印ｅ５のように移動させるので、衝撃や振動をスプリングアッパベース９１に伝えず、衝撃や振動を吸収しない。
従って、外スプリング８１の弾性力のみを機能させることができる。

次に、内スプリング８２の弾性力を加える場合を説明する。
（ｃ）に示しているスプリング機構７８は、外スプリング８１の弾性力と内スプリング８２の弾性力がともに機能して、操安性の向上を図ることができる。

具体的には、変更ダイヤル８７を「ＯＮ」にすると、ピン駆動機構１０３は作動（励磁）してピン１０５をロック凹部１０１に嵌めるので、内スプリング一端嵌合部材９２はスプリングアッパベース９１に一体的に固定される。そこに、ロアアーム２３から衝撃や振動が加わり、内スプリング８２、外スプリング８１を矢印ｅ６のように押すと、外スプリング８１並びに内スプリング８２はともに長さＬ１だけ圧縮され、外スプリング８１と内スプリング８２で衝撃や振動をスプリングアッパベース９１に矢印ｅ７、ｅ８のように伝える。
従って、コイルスプリングの弾性力を簡単な構成によって変更可能とし、操安性を向上させることができる。

尚、本発明のサスペンション構造は、実施の形態では自動車の懸架装置に採用したが、懸架装置以外の装置に弾性部材として採用可能である。
サスペンション構造１１では、一方端側の支持点Ａを移動自在にしたが、逆に、一方端側の支持点Ａを固定して、他方端側の支持点Ｂを移動自在にすることも可能である。

また、参考例のサスペンション構造１１では、トーションバー１６の一方端１５のトーションバー１６に対するスライダー３２の把持位置をロアアーム２３側へ移動（図５（ｂ）参照）させたが、トーションバー１６の一方端１５の端部を車体に対してロアアーム２３側へ移動（トーションバー１６を移動）させて、ロアアームに対する他方端１７側の連結部を移動させてもよい。すなわち、車体に一方端１５の端部が直動機構（アクチュエータ含む）を介してスライド自在（Ｘ軸方向）に支持され、直動機構が作動すると、トーションバー１６が移動（図５（ｂ）矢印ｃ１の方向）する。そして、ロアアームの孔にトーションバー１６が入り込んでいくことで、連結部であるロアアームの孔に嵌合しているトーションバー１６の他方端１７の嵌合位置を移動させてもよい。

サスペンション構造７１では、外スプリングを通常の使用にしたが、内スプリングを通常の使用に用いて、必要に応じて外スプリングを接続することも可能である。

ロック機構９３の作動によって内スプリング一端嵌合部材９２とスプリングアッパベース９１とを結合するが、結合の構成は任意であり、クラッチを用いることも可能である。

本発明のサスペンション構造は、自動車の懸架装置に好適である。

本発明のサスペンション構造（参考例）の斜視図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 本発明のサスペンション構造（参考例）が備える支持点可変機構のスライド機構の斜視図である。 サスペンション構造の弾性力を増加させるときの機構を説明する図である。 サスペンション構造の弾性力を減少させるときの機構を説明する図である。 本発明のサスペンション構造の斜視図である。 図７の８−８線断面図である。 本発明のサスペンション構造の分解図である。 サスペンション構造の弾性力の変更の機構を説明する模式図である。 従来の技術（特許文献１）の説明図である。

符号の説明

１１、７１…サスペンション構造、１３…車体、１４…支持点可変機構、１５…一方端、１６…トーションバー、１７…他方端、１８…揺動軸、２１…クロスビーム、２３…アーム（ロアアーム）、２５…車輪、８１…コイルスプリング（外スプリング）、８２…第２のコイルスプリング（内スプリング）、８５…弾性力変更機構、９１…一端嵌合部材（スプリングアッパベース）、９２…内スプリング一端嵌合部材、９３…ロック機構、Ａ…一方端側の支持点、Ｂ…他方端側の支持点。

Claims (2)

1. 車体にコイルスプリングの一端を配置し、車輪を支持しているアームにコイルスプリングの他端を配置しているサスペンション構造において、
   前記コイルスプリングとは別に設けた第２のコイルスプリングと、該第２のコイルスプリングの一端又は他端を、前記コイルスプリングに対して固定あるいは浮動自在に保持する弾性力変更機構を備え、
   前記第２のコイルスプリングは、前記コイルスプリングと同軸に、且つ、前記コイルスプリングの半径方向の内方に配置され、
   前記弾性力変更機構は、前記コイルスプリングの一端を嵌合している一端嵌合部材と、該一端嵌合部材および前記コイルスプリングの内方に摺動自在に嵌合して、前記第２のコイルスプリングの一端に嵌合している内スプリング一端嵌合部材と、該内スプリング一端嵌合部材を前記一端嵌合部材に必要に応じて固定するロック機構と、からなり、
   前記ロック機構は、前記内スプリング一端嵌合部材の摺動自在な周に開けられたロック凹部と、該ロック凹部に対応する前記一端嵌合部材の側部に形成した取付け穴と、該取付け穴に配置され必要に応じて前記ロック凹部にピンを嵌めるピン駆動機構と、を備えていることを特徴とするサスペンション構造。
2. 前記ロック凹部には、前記ピンを案内するテーパ状の案内面が形成されていることを特徴とする請求項１記載のサスペンション構造。

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