JP5115785B2

JP5115785B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP5115785B2
Application number: JP2007022246A
Authority: JP
Inventors: 洋平片山; 恵一竹本; 良介構; 勝神山
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008189007A

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に関するもので、特に、ステアバイワイヤシステムを採用する車両のサスペンション装置に関する。

近年、ステアバイワイヤシステムを採用した車両が注目されている（例えば、特許文献１参照）。ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールに連結される操舵軸と車輪を操向させる操向装置との機械的な連結が切離されることから、従来のリンク式のステアシステムと比較して車室の足元のスペースを広く取ることができると共に、各車輪を個別に制御することで車両の走行安定性能を向上させることができるメリットがある。
特開２００４−３５９２１０号公報

しかしながら、ステアバイワイヤシステムでは、設置スペースの制約から操向装置、特にアクチュエータを車輪近傍に配置するのが困難である。したがって、従来のステアバイワイヤシステムでは、アクチュエータを車輪から比較的離れた位置に配置して、その操向軸をリンク（タイロッド）を介してナックルに連結する等していた。これにより、アクチュエータの配置によっては、折角の車室の足元のスペースが犠牲になることがあり、操向装置の小型化が要望されていた。また、ステアバイワイヤシステムは、操向装置とサスペンション装置とが独立した構造であるため、車体への組付けが煩雑となり、組付け作業の効率化が求められていた。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ステアバイワイヤシステムがより省スペース化されると共にステアバイワイヤシステムの車両への組付け作業が効率化されるサスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ステアバイワイヤシステムが採用される車両のサスペンション装置であって、車体と車輪との間に設けられて車輪の上下動に応じて軸方向へ相対変位される車体側部材と車輪側部材とから構成されるシリンダ装置と、車輪を操向させる操向装置と、を具備し、前記操向装置は、前記車輪側部材と車輪との間に設けられて車輪を操向可能に支持する操向部と、前記操向部を操向軸の回りに回動させて車輪を操向させるアクチュエータと、を具備し、前記操向部は、前記車輪が取り付けられるハブに固定される操向部材と、基部が前記車輪側部材の外周囲に回転可能に設けられた第１のリンク部材と、基部が前記車輪側部材の外周囲に回転可能に設けられて先端が前記第１のリンク部材に回転可能に接続された第１のアームと、該第１のアームの基部から延びて先端部が前記操向部材に接続された第２のリンク部材と、からなり、前記アクチュエータは、前記第１のアームを回転駆動することを特徴とする。

したがって、本発明では、操向装置のアクチュエータによって操向部を車輪側部材の下部の外周囲を軸に回動させることにより、車輪を操向させることができる。

本願のサスペンション装置に係る発明によれば、アクチュエータによって、車輪側部材と車輪との間に設けられた操向部を操向軸の回りに回動させることにより、車輪が操向される。これにより、ステアバイワイヤシステムの省スペース化が可能であると共に車体への組付け作業を効率化することができる。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施形態として、第１乃至第６の実施形態について説明するが、そのうち、第３の実施形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
（第１の実施形態）
第１の実施形態のサスペンション装置１を図１及び図２に基いて説明する。第１の実施形態のサスペンション装置１は、ステアバイワイヤシステムが構築される車両のサスペンション装置１であって、車体側部材と車輪側部材とからなるシリンダ装置２と、車輪側部材と車輪１９との間に配設される操向装置３とによって構成される。車体側部材は、基端部がアッパーマウント４を介して車体５に固定されると共に先端部にピストンが固定されるロッド６からなる。また、車輪側部材は、内周面にピストンが摺接されると共に外周面にブラケット７が設けられるシリンダ８からなる。ブラケット７は、ナックル９の内側（図１における左側）上部に接続され、ナックル９の内側下部には、ロアアーム１０が連結ピン１１を介して接続される。なお、サスペンション装置１には、シリンダ装置２、懸架部材２２（スプリング）、並びにアッパーマウント４からなるサスペンションアッシ２３が構成される。

図２に示されるように、操向装置３は、車輪側部材と車輪１９との間に設けられて車輪１９を操向可能に支持する操向部と、該操向部を操向軸１２の回りに回動させて車輪１９を操向させるトルクモータ１３（アクチュエータ）とによって構成される。操向部は、ナックル９に接続されるハウジング１４と、該ハウジング１４に配設された一対のガイド部材１５（支持部材）によって両端部が回転可能に支持される操向軸１２と、該操向軸１２の中間部に設けられてハブ１７を介して車輪に接続されるフランジ部１６とからなる。トルクモータ１３は、ホイール１９ｂの内側の空間に収容されるようにしてハウジング１４に設けられており、出力軸が減速機１８を介して操向軸１２に接続される。これにより、サスペンション装置１は、トルクモータ１３によって減速機１８を介して操向軸１２を軸線回りに回転させてフランジ部１６を当該操向軸１２の回りに回転させることにより、車輪１９が操向される構造になっている。なお、フランジ部１６には、車輪１９（タイヤ１９ａ，ホイール１９ｂ）、ブレーキディスク２０を含む足回り部品がハブ１７を介して固定される。

次に、第１の実施形態のサスペンション装置１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３（アクチュエータ）を作動させる。トルクモータ１３の回転力は、減速機１８を介して操向部の操向軸１２に伝達されて操向軸１２が軸線回りに回転駆動される。これにより、フランジ部１６及びハブ１７がサスペンションアッシ２３に対して操向軸１２の回りに所定方向へ回転して車輪１９が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪１９が上下動した場合には、シリンダ装置２のシリンダ８（車輪側部材）とロッド６（車体側部材）とをシリンダ装置２の軸方向へ相対移動（変位）させてピストンに設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。

第１の実施形態では以下の効果を奏する。
サスペンション装置１によれば、操向装置のトルクモータ１３（アクチュエータ）によって操向部の操向軸１２が軸線回りに回転されることにより、フランジ部１６及びハブ１７がサスペンションアッシ２３に対して操向軸１２の軸線回りに回転して車輪１９が操向される。これにより、サスペンション装置１は、運転者の操作に応じて、車両の前後左右の車輪１９をそれぞれ単独で操向させることが可能になり、車両の挙動をより細かくコントロールすることで走行安定性を向上させることができる。
例えば、車両の走行速度に応じた操向制御を行うことができ、高速度領域では、ステアリングホイールの操作量に対する車輪１９の操向量を減少させることにより、車両の操向安定性能を向上させることが可能になる。また、低速度領域では、ステアリングホイールの操作量に対する車輪１９の操向量を増加させることにより、狭い場所での車庫入れ等を容易に行うことが可能になり、運転者の負担を軽減させることができる。
また、サスペンション装置１によれば、各車輪１９のトーの調整を各トルクモータ１３によって車輪１９を操向させることで実施することが可能になり、アライメントの調整を容易に行うことができる。
また、サスペンション装置１によれば、トルクモータ１３（アクチュエータ）及び減速機１８がホイール１９ｂの内側の空間に収容されるので、従来、車両の床下に配設されていたステアリングロッドが不要になり、車室の足元スペースが拡大することで快適性を向上させることができる。さらに、トルクモータ１３を含む操向装置をサスペンション装置１に一体で組み込むことが可能になり、ステアバイワイヤシステム、延いてはサスペンション装置１を省スペース化することができると共にステアバイワイヤシステムの車体５への組付け作業を効率化することができる。
なお、第１の実施形態では、ストラットサスペンションの場合を説明したが、ショックアブソーバを用いたサスペンションに適用することもできる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のサスペンション装置２１を図３に基いて説明する。なお、第１の実施形態のサスペンション装置１と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与すると共にその詳細な説明を省略する。操向装置３は、シリンダ８（車輪側部材）の下端部に設けられてシリンダ装置２に対して同一軸線L0上に配置されるトルクモータ１３（アクチュエータ）と、該トルクモータ１３の出力軸に減速機１８を介して接続される操向軸１２とを備える。操向軸１２は、トルクモータ１３及び減速機１８と一体に形成されたケーシング２４（支持部材）の内部に収容されるベアリングによって軸線L0の回りに回転可能支持される。また、操向軸１２には、所定間隔をあけて対向配置される一対のブラケット２５が設けられ、該ブラケット２５は、ハブを介して車輪に接続される。なお、シリンダ８の外周面にはブラケット２６が設けられ、該ブラケット２６が連結ピンを介してロアアームに接続されることにより、シリンダ８（車輪側部材）は、ロッド６（車体側部材）に対する軸線L0の回りの相対移動（回転）が阻止される。

次に、第２の実施形態のサスペンション装置２１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３（アクチュエータ）を作動させる。トルクモータ１３の回転力は、減速機１８を介して操向軸１２に伝達され、操向軸１２が軸線回りに回転駆動される。これにより、ブラケット２５を介してハブが、シリンダ装置２に対して操向軸１２の回りに所定方向へ回転して、車輪が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪が上下動した場合には、シリンダ装置２のシリンダ８（車輪側部材）とロッド６（車体側部材）とをシリンダ装置２の軸方向へ相対移動（変位）させてピストン２７に設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。

第２の実施形態のサスペンション装置２１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と同等の効果を得ることができる。なお、第２の実施形態のサスペンション装置２１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と比較してナックルを省くことができ、より一層の簡易化、軽量化が可能となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態のサスペンション装置３１を図４に基いて説明する。なお、第１及び第２の実施形態のサスペンション装置１，２１と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与すると共にその詳細な説明を省略する。操向装置３は、基部３２ａがシリンダ８（車輪側部材）の下端部に軸線L0の回りに回転可能に設けられると共に先端部にハブ１７を介して車輪１９が接続される操向部材３２と、基部３３ａがシリンダ８に軸線L0の回りに回転可能に設けられる第１のリンク部材３３と、基部３４ａがシリンダ８に軸線L0の回りに回転可能に設けられて該基部３４ａから延びる第１のアーム３５の先端部３５ａが第１のリンク部材３３の先端部３３ｂに回転可能に接続されると共に該基部３４ａから延びる第２のアーム３６の先端部３６ａが操向部材３２の基部３２ａに接続される第２のリンク部材３４とからなる操向部と、シリンダ８に同軸に設けられて出力軸が第１のリンク部材３３の基部３３ａに接続されるトルクモータ１３（アクチュエータ）と、によって構成される。

次に、第３の実施形態のサスペンション装置３１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３（アクチュエータ）を作動させる。トルクモータ１３の回転力は、第１のリンク部材３３に伝達され、第１のリンク部材３３が軸線L0の回りに回転駆動される。これにより、第２のリンク部材３４を介して操向部材３２が軸線L0の回りに回転して、車輪１９が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪１９が上下動した場合には、シリンダ装置２のシリンダ８（車輪側部材）とロッド（車体側部材）とを軸方向へ相対移動（変位）させてピストンに設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。
第３の実施形態のサスペンション装置３１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と同等の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態のサスペンション装置４１を図５及び図６に基いて説明する。なお、第１〜第３の実施形態のサスペンション装置１，２１，３１と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与すると共にその詳細な説明を省略する。車体側部材４２は、断面が多角形（第４の実施形態では８角形）の中空軸（中空部の断面は円形）からなり、一端部がアッパーマウント４を介して車体５に固定される。また、車体側部材４２は、シリンダ４３（車輪側部材）の内部に軸方向（図６における上下方向）へ相対変位可能に挿入され、シリンダ４３とともにシリンダ装置を構成する。なお、車体側部材４２並びにシリンダ４３（車輪側部材）は断面が多角形であるため、当該車体側部材４２とシリンダ４３との軸線L0の回りの相対移動（回転）が阻止される。そして、車体側部材４２は、中空部にシリンダ室４４が形成されており、該シリンダ室４４には、下端部がシリンダ４３の底部に固定されたロッド４５の上端部に取付けられたピストン４６が収容される。

シリンダ４３（車輪側部材）の下部には、操向部、すなわち上端部にギヤ４７が固定されたブラケット７が、ベアリングを介することで軸線L0の回りに回転可能に設けられる。また、シリンダ４３の外周面には、出力軸に固定されたピニオンギヤ４８がギヤ４７に噛合わされるトルクモータ１３（アクチュエータ）が設けられる。なお、ハブ１７には、ボールジョイントからなる連結部材４９を介してロアアーム１０が回転可能に接続される。

次に、第４の実施形態のサスペンション装置４１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３（アクチュエータ）を作動させる。トルクモータ１３の回転力は、ピニオンギヤ４８、及びギヤ４７を介してブラケット７に伝達され、ブラケット７が軸線L0の回りに回転駆動される。これにより、ハブ１７がシリンダ４３（車輪側部材）に対して軸線L0の回りに所定方向へ回転して、車輪１９が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪１９が上下動した場合には、車体側部材４２とシリンダ４３（車輪側部材）とを軸方向へ相対移動（変位）させてピストン４６に設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。
第４の実施形態のサスペンション装置４１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と同等の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態のサスペンション装置５１を図７に基いて説明する。なお、第１〜第４の実施形態のサスペンション装置１，２１，３１，４１と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与すると共にその詳細な説明を省略する。ロッド６（車体側部材）は、アッパーマウント４を介して車体５に固定される。シリンダ８（車輪側部材）は、断面がコ字状に形成されたロアブラケット５２を介してロアアーム１０の中間部に接続される。ロアアーム１０は、車体５内側（図７における右側）の端部が車体５に接続されると共に車体５外側（図７における左側）の端部がボールジョイント５３を介してハブ１７の下端部に回転可能に接続される。また、シリンダ８にはブラケットアーム５４が固定され、該ブラケットアーム５４の先端部は、ボールジョイント５５を介してハブ１７の上端部に回転可能に接続される。

シリンダ８（車体側部材）の車体５内側には、トルクモータ１３（アクチュエータ）が設けられる。該トルクモータ１３は、出力軸が減速機１８を介してリンク部材５６に接続される。なお、減速機１８の入力軸及び出力軸には、トルクモータ１３の回転運動をリンク部材５６の水平方向への直線運動へ変換するためのギヤが組込まれている。また、リンク部材５６の車体５外側の端部は、ボールジョイントを介してハブ１７に回転可能に接続される。ここでは、ハブ１７、ボールジョイント５３、５５、リンク部材５６が操向部を構成する。

次に、第５の実施形態のサスペンション装置５１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３（アクチュエータ）を作動させる。トルクモータ１３の回転力は、減速機１８によってリンク部材５６を直動させる力に変換され、リンク部材５６が車体５内外方向（図７における左右方向）へ駆動される。これにより、ハブ１７がシリンダ装置２に対して操向軸線（ボールジョイント５３とボールジョイント５５とを結ぶ軸線）の回りに所定方向へ回転して、車輪１９が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪１９が上下動した場合には、シリンダ装置２のシリンダ８（車輪側部材）とロッド６（車体側部材）とを軸方向へ相対移動（変位）させてピストンに設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。
第５の実施形態のサスペンション装置５１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と同等の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態のサスペンション装置６１を図８及び図９に基いて説明する。なお、第１〜第５の実施形態のサスペンション装置１，２１，３１，４１，５１と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与すると共にその詳細な説明を省略する。ロッド６（車体側部材）は、アッパーマウント４を介して車体５に固定される。シリンダ８（車輪側部材）の外周面にはブラケット７が設けられ、該ブラケット７はボールジョイント６２を介してハブ１７に回転可能に接続される。また、シリンダ８の下端部にはアクチュエータ６３が設けられる。該アクチュエータ６３は、ケーシング６４に収容されるトルクモータ１３と、該トルクモータ１３の出力軸に接続されると共にケーシング６４にベアリング６５を介して回転可能に支持されるナット６６と、外周面に形成されたねじ部がナット６６の内周面に螺設された溝に螺合されると共に先端部がボールジョイント６８を介してハブ１７に回転可能に接続されるリンク部材６７とによって構成される。なお、ハブ１７の下端部には、ロアアーム１０の車体５外側の端部がボールジョイント６９を介して回転可能に接続され、ハブ１７及びボールジョイント６２、６９が操向部を構成する。

次に、第６の実施形態のサスペンション装置６１の作用を説明する。運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度、操舵速度、並びに操舵トルクが検出装置によって検出され、マイクロコンピュータからなる操向制御装置は、この検出装置の検出結果に基いてトルクモータ１３を作動させる。該トルクモータ１３の駆動により、アクチュエータ６３のナット６６が回転し、該ナット６６に螺合されたリンク部材６７がその軸方向へ駆動される。これにより、ハブ１７がシリンダ装置２に対して操向軸線（ボールジョイント６２とボールジョイント６９とを結ぶ軸線）の回りに所定方向へ回転して、車輪１９が操向される。そして、路面の凹凸等によって車輪１９が上下動した場合には、シリンダ装置２のシリンダ８（車輪側部材）とロッド６（車体側部材）とを軸方向へ相対移動（変位）させてピストンに設けられたバルブを開閉させることで減衰力を発生させる。
第６の実施形態のサスペンション装置６１によれば、第１の実施形態のサスペンション装置１と同等の効果を得ることができる。

第１の実施形態のサスペンション装置の全体図である。第１の実施形態のサスペンション装置の説明図であって、特に、操向装置の構造を示す図である。第２の実施形態のサスペンション装置の説明図であって、特に、シリンダ装置を軸断面で示した図である。第３の実施形態のサスペンション装置の斜視図である。第４の実施形態のサスペンション装置の全体図である。第４の実施形態のサスペンション装置の説明図であって、特に、車体側部材と車輪側部材とを断面で示した図である。第５の実施形態のサスペンション装置の全体図である。第６の実施形態のサスペンション装置の全体図である。第６の実施形態のサスペンション装置の説明図であって、特に、アクチュエータを断面で示した操向装置の平面図である。

符号の説明

１サスペンション装置、２シリンダ装置、３操向装置、５車体、６ロッド（車体側部材）、８シリンダ（車輪側部材）、１２操向軸、１３トルクモータ（アクチュエータ）、１４ハウジング（操向部）、１５ガイド部材（操向部）、１６フランジ部（操向部）、１９車輪

Claims

ステアバイワイヤシステムが採用される車両のサスペンション装置であって、
車体と車輪との間に設けられて車輪の上下動に応じて軸方向へ相対変位される車体側部材と車輪側部材とから構成されるシリンダ装置と、車輪を操向させる操向装置と、を具備し、
前記操向装置は、
前記車輪側部材と車輪との間に設けられて車輪を操向可能に支持する操向部と、前記操向部を操向軸の回りに回動させて車輪を操向させるアクチュエータと、を具備し、
前記操向部は、前記車輪が取り付けられるハブに固定される操向部材と、基部が前記車輪側部材の外周囲に回転可能に設けられた第１のリンク部材と、基部が前記車輪側部材の外周囲に回転可能に設けられて先端が前記第１のリンク部材に回転可能に接続された第１のアームと、該第１のアームの基部から延びて先端部が前記操向部材に接続された第２のリンク部材と、からなり、
前記アクチュエータは、前記第１のアームを回転駆動することを特徴とするサスペンション装置。