JP7116437B2 - サスペンションアームブッシュ - Google Patents

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Description

本発明は、サスペンションアームブッシュに関する。
車両の乗り心地性能、操作安定性能、ロードノイズ性能の両立のためにサスペンションアームブッシュが提案されている。サスペンションアームブッシュは、サスペンションと、ナックル、ボディ又はサブフレームとを繋ぐ部材であり、サスペンションの振動入力をボディに伝達する。
サスペンションアームブッシュの主たる目的は、車両の直進時や操舵時にタイヤが路面に対し垂直を保つようにするために、サスペンションアームの変位を規制することである。そのためには、路面の表面の凹凸などの影響を受けにくくするために、サスペンションアームブッシュの剛性が高いことが望まれる。
一方で、荒れた路面などを一定速で走行したときに、路面からの入力を車体に伝達しないように振動入力を遮断することもサスペンションアームブッシュの目的となる。そのためには、振動遮断の原理に従い、サスペンションアームブッシュの剛性が低いことが望まれる。
特許第６２０９４９７号公報
サスペンションアームブッシュのバネを軟らかくするほど、車体へ伝わる足回りの振動を遮断できるので、室内音を下げることやザラザラした路面での乗り心地を良くすることができる（振動騒音性能の向上）。
しかし、この場合、足回り部品の支持剛性が低いため、操舵時や外乱入力時に振動の主入力方向（サスペンションアームの軸方向）への足回り部品の変位が大きく、ハンドリング性能などの乗り味性能を損なうことがある。
よって、相反性能となる振動騒音性能と乗り味性能の両方を同じサスペンションアームブッシュによって実現することができない。
一方、前記特許文献１の技術では、コイルを２つ備え、コイルの巻き方向とコイルに流す電流の方向を変更することは開示されているが、制御によって２つのコイルで発生する磁界の向きを同じにしたり異ならせたりする点については開示されていない。
そこで、本発明の課題は、振動騒音性能の向上も乗り味性能の向上も選択的に行うことができるサスペンションアームブッシュを提供することである。
本発明は、車両に搭載されるサスペンションアームブッシュであって、中空軸部を有する磁性体からなる内筒と前記内筒と同軸に当該内筒の径方向外方に配置される磁性体からなる外筒とを有する筐体と、前記筐体に設けられた磁気粘弾性エラストマと、前記筐体に設けられ前記磁気粘弾性エラストマの粘弾性を変化させる磁場を印加するコイルとを備え、前記コイルは少なくとも２つ設けられ、前記磁気粘弾性エラストマとして前記コイルの全部を挟むように前記筐体の軸方向両側にそれぞれ第１磁気粘弾性エラストマが設けられ、前記各コイルの発生する磁場を同方向又は逆方向に選択的に切り替える制御部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、振動騒音性能の向上も乗り味性能の向上も選択的に行うことができるサスペンションアームブッシュを提供することができる。
本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの本体の斜視図である。 本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの本体を両端側に取り付けたサスペンションアームの斜視図である。 本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの本体の断面図である。 本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュを切断した斜視図である。 本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの第１磁気粘弾性エラストマ、第２磁気粘弾性エラストマの断面図である。 サスペンションアームブッシュにかかる荷重と変位との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの本体の断面図である。
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるサスペンションアームブッシュの本体の斜視図である。図２は、同サスペンションアームブッシュの本体を両端側に取り付けたサスペンションアームの斜視図である。サスペンションアームブッシュ１（図３）の本体２は、サスペンションアーム１０１の両端に取り付けられ、車体のボディ、サブフレーム又はナックルに固定される。本体２は、円筒状の部材である。
図３は、サスペンションアームブッシュの本体の断面図である。図４は、サスペンションアームブッシュの本体を切断した斜視図である。
図３、図４に示すように、サスペンションアームブッシュ１の本体２は、中空軸部を有する磁性体からなる内筒１１と、内筒１１と同軸に当該内筒１１の径方向外方に配置される磁性体からなる外筒１２とを有する円筒状で中空の筐体１３を備えている。なお、図３における一点鎖線の直線は、本体２（筺体１３）の中空軸部の中心軸を示している。
筐体１３で内筒１１と外筒１２との間に挟まれるように、本体２には、いずれも図３の一点鎖線の中心軸を中心とする円環状の第１磁気粘弾性エラストマ２１と第２磁気粘弾性エラストマ２２とが設けられている。
筐体１３内の内筒１１側には、図３の一点鎖線の中心軸を中心とする少なくとも２つの円環状のコイル３１，３２が設けられている。コイル３１，３２は、第１磁気粘弾性エラストマ２１、第２磁気粘弾性エラストマ２２の粘弾性を変化させる磁場を印加する。
第１磁気粘弾性エラストマ２１は、コイル３１，３２を挟むかのように筐体１３の軸方向両側にそれぞれ設けられている。ちなみに、本実施形態では、第１磁気粘弾性エラストマ２１は、外部に露出している。
第２磁気粘弾性エラストマ２２は、コイル３１とコイル３２とに挟まれるかのように筐体１３内に設けられている。
コイル３１とコイル３２とにはドライバ４１が接続され、コイル３１とコイル３２とで同方向、逆方向に選択的に電流を印加することができる。これにより、コイル３１とコイル３２とで同方向、逆方向に選択的に磁界を発生させることができる。ドライバ４１には、マイコン等で構成された制御部４２が接続され、ドライバ４１によりコイル３１とコイル３２とで同方向、逆方向に選択的に電流を印加する制御を行う。
図５は、第１磁気粘弾性エラストマ２１、第２磁気粘弾性エラストマ２２の断面図である。第１磁気粘弾性エラストマ２１、第２磁気粘弾性エラストマ２２ともゴム材５１内に多数の磁性粒子５２が内蔵されている。
第１磁気粘弾性エラストマ２１の磁性粒子５２は筐体１３の軸方向と平行に配列されている。第２磁気粘弾性エラストマ２２の磁性粒子５２は筐体１３の軸方向と直交して配列されている。
次に、サスペンションアームブッシュ１の作用効果について説明する。
サスペンションアームブッシュのバネを軟らかくするほど、車体へ伝わる足回りの振動を遮断できるので、室内音を下げることやザラザラした路面での乗り心地を良くすることができる（振動騒音性能の向上）。
しかし、この場合、足回り部品の支持剛性が低いため、操舵時や外乱入力時に振動の主入力方向（サスペンションアームの軸方向）への足回り部品の変位が大きく、ハンドリング性能などの乗り味性能を損なうことがある。
そこで、サスペンションアームブッシュ１は、以下のように振動騒音性能の向上と乗り味性能の向上を選択的に行えるようにしている。
図６は、サスペンションアームブッシュにかかる荷重と変位との関係を示すグラフである。サスペンションアームブッシュは線形バネ領域を利用し、変位規制領域は利用しない。そして、サスペンションアームブッシュの径方向の剛性が比較的低いとグラフ５５のようになり、領域５６の範囲が振動騒音性能の向上に利用したい領域となる。また、サスペンションアームブッシュの径方向の剛性が比較的高いとグラフ５７のようになり、領域５８の範囲が乗り味性能の向上に利用したい領域となる。
そこで、サスペンションアームブッシュ１で振動騒音性能の向上を図りたいときは、コイル３１とコイル３２とで逆方向に電流を印加し、コイル３１とコイル３２とで逆方向の磁界を発生させる。この場合の磁界の向きを図２の矢印６１で示している。２つの第１磁気粘弾性エラストマ２１にはそれぞれ逆向きの磁界が印加される。その磁界の向きはいずれも筐体１３の軸方向である。第１磁気粘弾性エラストマ２１は、磁性粒子５２が筐体１３の軸方向と平行に配列されているので、その磁界の影響を受け、剛性が高まる。しかし、コイル３１とコイル３２とで逆方向の磁界を発生させるので、その印加される磁界は弱く（コイル３１の磁界とコイル３２の磁界とが相乗効果を発揮しない）、第１磁気粘弾性エラストマ２１の剛性は比較的小さい。そのため、サスペンションアームブッシュ１の径方向の剛性が幾分高まる。これによって、車両の振動騒音性能の向上を図ることができる。
また、この場合、図３の矢印６１で示しているように第２磁気粘弾性エラストマ２２に対しても、サスペンションアームブッシュ１の径方向の磁界がコイル３１とコイル３２とから印加される。そして、第２磁気粘弾性エラストマ２２の磁性粒子５２は筐体１３の軸方向と直交して配列されている。そのため、第２磁気粘弾性エラストマ２２はサスペンションアームブッシュ１の軸方向の剛性が高まる。そのため、これによっても車両の振動騒音性能の向上を図ることができる。
図７は、サスペンションアームブッシュの本体の断面図である。本例のサスペンションアームブッシュ１では、コイル３１とコイル３２とで同方向に電流を印加し、コイル３１とコイル３２とで同方向の磁界を発生させる。この場合の磁界の向きを図２の矢印６２で示している。この場合は、第１磁気粘弾性エラストマ２１に対してコイル３１の磁界とコイル３２の磁界との相乗効果によって強い磁界が印加される。その磁界の向きは筐体１３の軸方向である。第１磁気粘弾性エラストマ２１は、磁性粒子５２が筐体１３の軸方向と平行に配列されているので、その磁界の影響を受け、サスペンションアームブッシュ１の径方向の剛性が非常に高まる。これによって車両の乗り味性能の向上を図ることができる。
なお、コイル３１とコイル３２とに流す電流の方向の選択は、制御部４２が、車速、横Ｇ、ステアリング舵角、エンジン回転速度、アクセルペダル開度などに応じて決定することができる。これにより、例えば高速道路における車両のクルージング走行時は快適性を向上させ、ワインディングロードにおける車両の走行の際にはハンドリング性能を向上させることができる。
また、モードスイッチなどを設け、ユーザが快適性と操作安定性を切り替えることが可能となるようにしてもよい。
自動運転車においては、通常は快適性を優先した特性として、危険回避などの緊急時には応答性を高めることで走行性能を向上させることができる。
１ サスペンションアームブッシュ
１１ 内筒
１２ 外筒
１３ 筐体
２１ 第１磁気粘弾性エラストマ（磁気粘弾性エラストマ）
２２ 第２磁気粘弾性エラストマ（磁気粘弾性エラストマ）
３１ コイル
３２ コイル
４２ 制御部
１０１ サスペンションアーム

Claims (5)

  1. 車両に搭載されるサスペンションアームブッシュであって、
    中空軸部を有する磁性体からなる内筒と前記内筒と同軸に当該内筒の径方向外方に配置される磁性体からなる外筒とを有する筐体と、
    前記筐体に設けられた磁気粘弾性エラストマと、
    前記筐体に設けられ前記磁気粘弾性エラストマの粘弾性を変化させる磁場を印加するコイルとを備え、
    前記コイルは少なくとも２つ設けられ、
    前記磁気粘弾性エラストマとして前記コイルの全部を挟むように前記筐体の軸方向両側にそれぞれ第１磁気粘弾性エラストマが設けられ、
    前記各コイルの発生する磁場を同方向又は逆方向に選択的に切り替える制御部が設けられていることを特徴とするサスペンションアームブッシュ。
  2. 前記磁気粘弾性エラストマとして複数の前記コイルに挟まれるように前記筐体に第２磁気粘弾性エラストマが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサスペンションアームブッシュ。
  3. 前記第１磁気粘弾性エラストマの磁性粒子は前記筐体の軸方向と平行に配列されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサスペンションアームブッシュ。
  4. 前記第２磁気粘弾性エラストマの磁性粒子は前記筐体の軸方向と直交して配列されていることを特徴とする請求項２に記載のサスペンションアームブッシュ。
  5. サスペンションアームに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかの一項に記載のサスペンションアームブッシュ。
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