(57)【要約】【課題】  自動車の車輪に作用する外力をより正確且つ迅速に検出し得る機構を簡易に実現せしめ得る、新規な構造のサブフレーム機構およびかかるサブフレーム機構に採用され得るサブフレーム用防振装置を提供すること。【解決手段】  サスペンション部品１４と車両ボデー２６を弾性的に連結するサブフレーム機構１０を構成するサブフレーム１２と、車両ボデー２６との間に作用する荷重に応じた出力信号を得ることの出来る検出手段４６を設けた。【選択図】  図２
2006076433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車両ボデーに対してゴムマウントを介してサブフレームが取り付けられて、該サブフレームに対してロッドやリンク，アーム等のサスペンション部品が組み付けられることにより、該サスペンション部品が該サブフレームを介して該車両ボデーに連結支持せしめられているサブフレーム機構において、
前記サブフレームと前記車両ボデーとの間に作用する荷重に応じた出力信号を得ることの出来る検出手段を設けたことを特徴とするサブフレーム機構。
【請求項２】
前記検出手段が、前記サブフレームにおける車両幅方向の両端部付近の少なくとも各一箇所に設けられている請求項１に記載のサブフレーム機構。
【請求項３】
前記検出手段によって得られた出力信号に基づいて、自動車の前後方向と左右方向および上下方向の各方向において自動車の車輪に及ぼされる外力をそれぞれ求める演算手段が設けられた請求項１又は２に記載のサブフレーム機構。
【請求項４】
前記検出手段が、
前記サブフレームと前記車両ボデーの一方の側に対して位置固定に取り付けられた永久磁石と、
それら該サブフレームと該ボデーの他方の側に対して位置固定に取り付けられたホール素子と
を含んで構成されている請求項１乃至３の何れかに記載のサブフレーム機構。
【請求項５】
前記検出手段が、前記サブフレームと前記車両ボデーとの相対的な変位量を、それらの軸方向と互いに直交する軸直角方向二方向との合計３方向で検出する相対位置検出手段である請求項１乃至４の何れかに記載のサブフレーム機構。
【請求項６】
前記検出手段が、前記サブフレームを車両ボデーに対して防振連結せしめる前記ゴムマウントに装着されている請求項１乃至５の何れかに記載のサブフレーム機構。
【請求項７】
前記ゴムマウントが、
車両ボデーに固定されるインナ軸部材と、
該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されて、前記サブフレームに固定されるアウタ筒部材と、
それらインナ軸部材とアウタ筒部材を弾性的に連結する本体ゴム弾性体と、
該インナ軸部材と該アウタ筒部材の相対的な変位量を検出する相対位置検出手段と
を含んで構成されている請求項６に記載のサブフレーム機構。
【請求項８】
請求項７に記載のサブフレーム機構に用いられるゴムマウントであって、
車両ボデーに固定されるインナ軸部材と、
該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されて、前記サブフレームに固定されるアウタ筒部材と、
それらインナ軸部材とアウタ筒部材を弾性的に連結する本体ゴム弾性体と、
該インナ軸部材と該アウタ筒部材の相対的な変位量を検出する相対位置検出手段と
を有することを特徴とするゴムマウント。
【請求項９】
前記相対位置検出手段が、
前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の相対的な変位量を、それらの軸方向と互いに直交する軸直角方向二方向との合計３方向で検出する請求項８に記載のゴムマウント。
【請求項１０】
前記相対位置検出手段が、
前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の一方に対して位置固定に取り付けられた永久磁石と、
それらインナ軸部材とアウタ筒部材の他方に対して位置固定に取り付けられられたホール素子と
を含んで構成されている請求項８又は９に記載のゴムマウント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に装着されるサブフレーム用防振装置とそれを用いたサブフレーム機構に係り、特に、自動車の走行状態を制御するシステムにおいて制御用の検出信号として利用され得る信号を提供する検出手段を備えたサブフレーム機構および該サブフレーム機構に採用され得るゴムマウントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の走行安定性を向上させるために、ドライバーの操作にメカニズム的な補助を与えてスリップ等の不安定な車体挙動を抑えることが研究されている。具体的には、ブレーキング時における車輪のロックを抑えるアンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）が実用化されている他、急加速時における車輪の空転を抑えるトラクション制御，車両の挙動安定化を総合的に制御するビークルスタビリティ制御等の車両制御システムが検討されている。
【０００３】
ところで、このような自動車の車両制御は、自動車の走行状態に対応した各種の検出信号を利用して行われることとなり、かかる信号を検出するための一つの機構として、車輪に作用する外力（路面摩擦力，垂直効力）や路面摩擦係数等を検出するための機構が幾つか提案されている。例えば、特許文献１，２，３に記載のものがそれである。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６２８４４４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１７６７号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６５０２号公報
【０００５】
ところが、特許文献１に記載されているように、車軸に孔を設けて歪ゲージを埋め込む構造の機構では、車軸の強度や構造，製作性等を考慮すると実用化が難しく、実際には複数方向で検出するために複数の孔を車軸上に設ける必要があることから、実用化が一層困難であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されているように、タイヤに被検出部を設けて外部からタイヤの変形や回転等をセンシングする構造の機構では、タイヤに付加的に被検出物を設けることでタイヤの性能が低下するおそれがあることに加えて、路面からの石や泥等の飛び跳ねによって損傷し易いという問題があり、また、車輪の回転数は検出容易であるものの、車輪に及ぼされる外力を検出値から演算で求めることが極めて難しいという問題がある。
【０００７】
更にまた、特許文献３に記載されているように、リムホイールをディスク部に対して弾性連結して、リムホイールのディスクに対する変位を位置センサ等で検出するようにした構造の機構では、リムホイールをディスク部に対して弾性的に連結する必要があることから車輪自体の剛性が低下して走行安定性に悪影響を及ぼすおそれがある。しかも、タイヤに極めて近い位置にセンサが配設されることから、路面から飛び跳ねた石や泥等によって損傷し易いという問題もある。
【０００８】
そこで、本出願人はこのような従来の機構の問題点に鑑みて、先に、特願２００３−０６３５８４号を出願して、車両ボデーと車輪の間に作用する荷重を検出する検出手段を設けたサスペンション用防振装置を提案した。このようなサスペンション用防振装置は、例えばサスペンションブッシュに対して荷重や変位量の検出用センサを装着することによって実現することが可能であり、それによって、車軸の強度や車輪の剛性，タイヤの性能等に悪影響を及ぼすこともなく、またタイヤの変形等に基づいて荷重検出するよりも高い精度での荷重検出が可能となるのである。
【０００９】
ところが、本出願人が更なる実験と検討を加えたところ、かかる先願の発明を採用した機構においても、未だ、改良すべき余地のあることが判明した。
【００１０】
すなわち、車輪は複数のサスペンションブッシュを介して車体に取りつけられており、サスペンションブッシュに検出手段を設けると、各サスペンションブッシュに車輪に加わる荷重の分力に対する応答が検出されることとなる。それ故、車輪に作用する外力を検出された信号から推定するためには、各サスペンションブッシュから検出された信号によって算出される分力を元に、合力を車輪に作用する荷重として演算する必要がある。そのために、必要とされる検出位置が多くなって、コスト的に不利となってしまうと共に、演算が難しいという問題があった。
【００１１】
また、タイヤの挙動は複雑であると共に、タイヤの挙動に応じてサスペンション部品も比較的に大きく変位してサスペンションブッシュへの荷重入力方向が変化してしまい、場合によってはブッシュ軸方向や軸直角方向だけでなく、ブッシュこじり方向やねじり方向の荷重入力となる場合もあること等から、車輪に作用する外力を推定した演算結果にも比較的に大きな誤差が生ずるおそれがあったのである。
【００１２】
さらに、サスペンション部品のアライメント（取付角）によって、サスペンションブッシュの取付角度ひいては荷重入力方向も変化するため、衝撃的な荷重が車輪に作用する等してサスペンション部品のアライメントに狂いが生じると、サスペンションブッシュの荷重検出にも狂いが生じてしまい、車輪に作用する外力の推定に誤差を生じるおそれもあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、自動車の車輪に作用する外力をより正確且つ迅速に検出し得る機構を簡易に実現せしめ得る、新規な構造のサブフレーム機構およびかかるサブフレーム機構に採用され得るゴムマウントを提供することにある。
【００１４】
特に、本発明は、自動車の走行安定性を向上させるために採用されるアンチロックブレーキングシステムやトラクション制御、ビークルスタビリティ制御などの車両制御システムにおいて制御用の信号を検出する機構として、そのような車両制御システムの構成要素として好適に採用され得るサブフレーム機構およびかかるサブフレーム機構に採用され得るゴムマウントを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意な組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１６】
（サブフレーム機構に関する本発明の第一の態様）
すなわち、サブフレーム機構に関する本発明の第一の態様は、自動車の車両ボデーに対してゴムマウントを介してサブフレームが取り付けられて、該サブフレームに対してロッドやリンク，アーム等のサスペンション部品が組み付けられることにより、該サスペンション部品が該サブフレームを介して該車両ボデーに連結支持せしめられているサブフレーム機構において、前記サブフレームと前記車両ボデーとの間に作用する荷重に応じた出力信号を得ることの出来る検出手段を設けたことを、特徴とする。
【００１７】
このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、車輪を車両ボデーに対して懸架する複数のサスペンション部材のそれぞれに作用せしめられる合力を、サブフレームと車両ボデーの間に作用する荷重によって検出することが出来る。それ故、車輪に作用する外力の一部の分力が作用せしめられるに過ぎないサスペンションブッシュへの作用荷重を検出する場合に比して、車輪に作用する外力と直接的な相関性が高いデータを検出することが出来るのであり、目的とする車輪への外力を、より高精度に検出することが可能となる。
【００１８】
さらに、サブフレームの部材寸法が十分に大きいため、検出手段の取付けが容易であると共に、その取付位置の設定自由度も大きく確保され得る。
【００１９】
更にまた、複数のサスペンション部品の合力がサブフレームと車両ボデーの間に作用する荷重として検出することとなるから、個々のサスペンション部品のアライメントが検出結果に大きな影響を及ぼすこともない。また、サブフレーム自体は、サスペンション部品に比して十分に大型で強度も大きい安定部材であることから、サブフレームの車両ボデーへの取付状態の変化は殆ど問題となることがない。それ故、サスペンション部品のアライメントに狂いが生じた場合においても、目的とする検出精度を安定して保つことが出来るのであり、検出結果の狂いが生じにくく、高い信頼性をもって外力を推定することが可能となる。
【００２０】
しかも、サブフレームは、サスペンション部品に比して、車輪から離れた車両ボデー側に装着されている部品であることから、サブフレームに検出手段を装着することにより、かかる検出手段を、車輪から適当に離れた位置に設定することが出来る。それ故、路面から飛び跳ねた石や泥等、或いは路面の凹凸等との干渉に起因する検出手段の損傷が効果的に防止され得て良好な耐久性と信頼性が確保され得る。
【００２１】
（サブフレーム機構に関する本発明の第二の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係るサブフレーム機構において、前記検出手段が、前記サブフレームにおける車両幅方向の両端部付近の少なくとも各一箇所に設けられていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、特に車輪からの荷重入力に際しての各方向での変位量が、特にサブフレームの車両幅方向両端部付近で大きく生ぜしめられ易いという特性を利用することにより、検出手段による検出結果の精度の一層の向上が図られ得る。
【００２２】
（サブフレーム機構に関する本発明の第三の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係るサブフレーム機構において、前記検出手段によって得られた出力信号に基づいて、自動車の前後方向と左右方向および上下方向の各方向において自動車の車輪に及ぼされる外力をそれぞれ求める演算手段が設けられたこと、を特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、前後，左右，上下の各方向において自動車の車輪に及ぼされる外力をそれぞれ求めることによって、例えばアンチロックブレーキングシステムやトラクション制御、ビークルスタビリティ制御等の様々な用途に使用することの出来る検出結果を得ることが出来る。
【００２３】
（サブフレーム機構に関する本発明の第四の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に係るサブフレーム機構において、前記検出手段が、前記サブフレームと前記車両ボデーの一方の側に対して位置固定に取り付けられた永久磁石と、それら該サブフレームと該ボデーの他方の側に対して位置固定に取り付けられたホール素子とを含んで構成されていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、磁場を形成する永久磁石と、ホール効果によって磁場の磁束密度の変化を電気量に変換して出力するホール素子によって、永久磁石とホール素子の相対距離の変化を測定することが出来る。即ち、永久磁石とホール素子の相対距離が変化することによってホール素子で検出される永久磁石の磁場の磁束密度が変化するため、ホール素子が出力する電気量が変動する。そして、永久磁石とホール素子をサブフレーム側と車両ボデー側にそれぞれ装着したことによって、サブフレームと車両ボデーの相対距離の変化を容易に且つ効率よく出力することが出来る。また、検出手段は、多くの場合、屋外で使用される車両に取り付けられるため、赤外線を用いた検出手段等は、泥水等による汚れによって検出が不能になったり、大きな誤差を生じる場合がある。しかしながら、磁場の変化によって変位量を検出する本態様に従えば、汚れなどの影響を受けることなく安定して検出を行うことが可能となる。
【００２４】
（サブフレーム機構に関する本発明の第五の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係るサブフレーム機構において、前記検出手段が、前記サブフレームと前記車両ボデーとの相対的な変位量を、それらの軸方向と互いに直交する軸直角方向二方向との合計３方向で検出する相対位置検出手段であることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、軸方向と、互いに直交する軸直角方向二方向で検出することによって、車輪において車両の前後方向と左右方向および上下方向に作用する外力を、確実に検出することが出来る。
【００２５】
（サブフレーム機構に関する本発明の第六の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に係るサブフレーム機構において、前記検出手段が、前記サブフレームを車両ボデーに対して防振連結せしめる前記ゴムマウントに装着されていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、かかるゴムマウントが、車両ボデーに対するサスペンション部品の取付部位に装着されるものであることから、検出手段の取付部位が車両ボデーに対して固定的に設定され得るのであり、それ故、取付部位の変位による作動の不安定化が問題となることはなく、安定した作動特性が発揮され得る。特に、車輪に検出手段を設ける場合に比して、車輪がロックした状態下でも車輪に及ぼされる外力を継続して検出することが可能であるという利点がある。また、検出手段をゴムマウントに装着したことによって、サブフレームや車両ボデー等の大型部材に特別な改造を要することなく、従来から採用されているサブフレームや車両ボデーをそのまま採用することも可能となり、実用化が一層容易となる。
【００２６】
（サブフレーム機構に関する本発明の第七の態様）
また、サブフレーム機構に関する本発明の第七の態様は、前記第六の態様に係るサブフレーム機構において、前記ゴムマウントが、車両ボデーに固定されるインナ軸部材と、該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されて、前記サブフレームに固定されるアウタ筒部材と、それらインナ軸部材とアウタ筒部材を弾性的に連結する本体ゴム弾性体と、該インナ軸部材と該アウタ筒部材の相対的な変位量を検出する相対位置検出手段とを含んで構成されていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされたサブフレーム機構においては、車両ボデーに取り付けられるインナ軸部材と、サブフレームに取り付けられるアウタ筒部材との相対的な変位量を検出することによって、実質的にサブフレームと車両ボデーの相対的な変位量を検出することが出来る。また、ゴムマウントに相対位置検出手段を予め設けておくことにより、ゴムマウントのサブフレーム等への装着作業時に特別に相対位置検出手段の取付工程を設ける必要がなく、通常のゴムマウントの装着と略同じ作業によって、相対位置検出手段をサブフレームに取り付けることも可能となる。
【００２７】
（ゴムマウントに関する本発明の第一の態様）
一方、ゴムマウントに関する本発明の第一の態様は、サブフレーム機構に関する本発明の前記第七の態様に従う構造とされたサブフレーム機構に用いられるゴムマウントであって、車両ボデーに固定されるインナ軸部材と、該インナ軸部材の外周側に離隔して外挿状態で配設されて、前記サブフレームに固定されるアウタ筒部材と、それらインナ軸部材とアウタ筒部材を弾性的に連結する本体ゴム弾性体と、該インナ軸部材と該アウタ筒部材の相対的な変位量を検出する相対位置検出手段とを有することを、特徴とする。
【００２８】
（ゴムマウントに関する本発明の第二の態様）
また、ゴムマウントに関する本発明の第二の態様は、前記ゴムマウントに関する本発明の第一の態様に係るゴムマウントにおいて、前記相対位置検出手段が、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の相対的な変位量を、それらの軸方向と互いに直交する軸直角方向二方向との合計３方向で検出することを、特徴とする。
【００２９】
（ゴムマウントに関する本発明の第三の態様）
また、ゴムマウントに関する本発明の第三の態様は、前記ゴムマウントに関する本発明の第一又は第二の態様に係るゴムマウントにおいて、前記相対位置検出手段が、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の一方に対して位置固定に取り付けられた永久磁石と、それらインナ軸部材とアウタ筒部材の他方に対して位置固定に取り付けられられたホール素子とを含んで構成されていることを、特徴とする。
【００３０】
このようなゴムマウントに関する本発明の第一乃至第三の態様の何れかに従う構造とされたゴムマウントを採用することにより、上述の如きサブフレーム機構を有利に実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされたサブフレーム機構および該サブフレーム機構に用いるゴムマウントにあっては、サブフレームに着目して車輪に作用する外力の推定を行うことによって、誤差や取付位置や取付角度の狂い等の外的要因に影響されることなく、容易な態様によって高精度且つ確実な推定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３３】
先ず、図１には、本発明の一実施形態としてのサブフレーム機構１０が示されている。かかるサブフレーム機構１０は、サブフレーム１２を含んで構成されており、このサブフレーム１２を介して、自動車の車両ボデーに対して、ロッドやリンク，アーム等のサスペンション部品１４が連結支持されている。
【００３４】
かかるサブフレーム１２は、高い剛性を備えた鋼材によって形成された、全体として略矩形枠体形状の部材であって、各車輪１６を支持するサスペンション部品１４がサブフレーム１２に取り付けられる一方、サブフレーム１２が複数（本実施形態では４つ）のゴムマウントとしてのサブフレームマウント１８，１８，６８，６８を介して車両ボデーに取り付けられている。
【００３５】
このサブフレームマウント１８は、図２，図３に示すように、インナ軸部材としての内筒金具２０とアウタ筒部材としての外筒金具２２が本体ゴム弾性体２４によって弾性連結された構造を有しており、内筒金具２０が車両ボデー２６に固定されると共に、外筒金具２２がブラケット２８を介してサブフレーム１２に取り付けられる。
【００３６】
より詳細には、内筒金具２０は、小径の円筒形状を有する剛性材によって形成されており、その内孔３０に挿通されるボルトによって、車両ボデー２６又はサブフレーム１２に対して固着されるようになっている。かかる取付ボルト３２はその中央付近より先端部がねじ山の形成されていないロッド部３４とされている。また、内筒金具２０の下端部には、ストッパ当接部材３６が取り付けられている。かかるストッパ当接部材３６は、金属製の略円板形状の部材であって、径方向中央部には、取付ボルト３２が挿通せしめられるボルト挿通孔が形成されている。
【００３７】
一方、外筒金具２２は、剛性材によって形成されており、内筒金具２０に比して大径とされた薄肉の略円筒形状を有している。また、その下端部が径方向外側に屈曲せしめられており、全周に亘ってアウタフランジ３８が形成されている。なお、本実施形態においては、アウタフランジ３８の外径寸法とストッパ当接部材３６の外径寸法が略同じとされている。
【００３８】
そして、内筒金具２０の径方向外方に、外筒金具２２が略同一軸上で配置されると共に、それら内外筒金具２０，２２の対向面間に、本体ゴム弾性体２４が充填されて、内筒金具２０と外筒金具２２が弾性的に連結されている。
【００３９】
この本体ゴム弾性体２４は、全体として厚肉の略円筒形状を有しており、その車両前後方向に相当する径方向には、軸方向に貫設された一組の肉抜部４０，４０が周方向に所定長さで延びて形成されている。また、肉抜部４０，４０よりも外周側の部分の底面には、全周に亘って延びて、下方に突出する下ストッパゴム４２が本体ゴム弾性体２４と一体形成されており、下ストッパゴム４２がストッパ当接部材３６に当接することによって、内筒金具２０と外筒金具２２の相対変位量を制限するようにされている。
【００４０】
そして、かかる本体ゴム弾性体２４の内周面が内筒金具２０の外周面に加硫接着されると共に、その外周面が外筒金具２２の内周面に加硫接着されており、もって、内外筒金具２０，２２を備えた一体加硫成形品４４として形成されている。
【００４１】
このようにして形成された一体加硫成形品４４に対して、サブフレーム１２の変位を計測するための検出手段としての変位センサ４６を配設することにより、検出手段を備えたサブフレームマウント１８が構成されている。特に、本実施形態においては、図３に示すように、かかる変位センサ４６として、ホール素子４８，５０，５２と永久磁石５４，５６が採用されている。
【００４２】
ホール素子４８，５０，５２は、ホール効果に基づいて磁場の強さを検出する際に用いられる素子であって、磁場の大きさに応じた電気量を出力することにより、周囲に形成された磁場の変化を検出するものであり、ゲルマニウム，アンチモン化インジウム，ヒ化インジウムのような半導体薄片が好適に用いられる。
【００４３】
かかるホール素子４８，５０，５２は、外筒金具２２の内周面において、車両前後方向及び左右方向に相当する方向にホール素子４８，５０がそれぞれ取り付けられていると共に、径方向の一箇所において、アウタフランジ３８の下面にはホール素子５２が取り付けられている。
【００４４】
そして、ホール素子４８，５０の取付位置に対して径方向で対向位置する内筒金具２０の外周面には、永久磁石５４が取り付けられている。更に、ホール素子５２の取付位置に対して軸方向で対向位置するストッパ当接部材３６の上面には、永久磁石５６が取り付けられている。
【００４５】
本実施形態において、永久磁石５４は、内筒金具２０の外周面の略４分の１周に亘って延びており、内筒金具２０の下端部外周面に固着せしめられている。また、永久磁石５６は、略平板形状でストッパ当接部材３６の上面において外周部に取り付けられている。
【００４６】
なお、本実施形態においては、サブフレームマウント１８の車両ボデー２６及びサブフレーム１２への取付状態下において、ホール素子４８，５０，５２と永久磁石５４，５６の対向方向が車両の前後方向と左右方向，上下方向にそれぞれ位置するように、ホール素子４８，５０，５２及び永久磁石５４，５６が配設されている。
【００４７】
ところで、略矩形枠体形状とされたサブフレーム１２の４角付近には、サブフレームマウント１８，１８，６８，６８を取り付けるマウント取付孔５８がそれぞれ形成されており、かかるマウント取付孔５８には、全体として略逆カップ形状とされたブラケット２８がそれぞれ固設されている。かかるブラケット２８の上底部中央には、インナ挿通孔６０が貫通形成されていると共に、下端が、サブフレーム１２に沿って径方向外方へ屈曲せしめられてフランジ状とされている。
【００４８】
かかるブラケット２８の上底部の上面には、略円環形状とされた上ストッパ部材６２が取り付けられている。上ストッパ部材６２は、金属製で略円環板形状を有する支持部材６４と、支持部材６４の上面に固着形成された上ストッパゴム６６によって構成されている。
【００４９】
そして、サブフレーム１２の４箇所に形成されたマウント取付孔５８にそれぞれ取り付けられた４つのブラケット２８のうち、車両前方に取り付けられた二つのブラケット２８，２８に対して、変位センサ４６を配設したサブフレームマウント１８が圧入されると共に、車両後方の二つのブラケットには、変位センサ４６が配設されていないサブフレームマウント６８が圧入される。これによって、図２に示されているように、外筒金具２２がブラケット２８を介してサブフレーム１２に固定されると共に、ブラケット２８に形成されたインナ挿通孔６０に内筒金具２０が挿通せしめられて、内孔３０に挿通された取付ボルト３２におけるロッド部３４が、車両ボデー２６に突設せしめられたボルト固定部７０に圧入され、必要に応じて溶接等されることにより、内筒金具２０が車両ボデー２６に固定せしめられており、もって、サブフレーム１２と車両ボデー２６がサブフレームマウント１８，１８，６８，６８を介して弾性的に連結されている。
【００５０】
ここにおいて、変位センサ４６を備えたサブフレームマウント１８では、ホール素子４８，５０，５２が固設された内筒金具２０及びストッパ当接部材３６を車両ボデー２６に固定すると共に、永久磁石５４，５６が固設された外筒金具２２をサブフレーム１２に固定することにより、ホール素子４８，５０，５２と永久磁石５４，５６とが、車両の前後，左右，上下の各方向においてそれぞれ互いに対向位置することとなる。それ故、サブフレーム１２と車両ボデー２６の前後，左右，上下の各方向への相対変位量がホール素子４８，５０，５２と永久磁石５４，５６によって計測されて、出力される。
【００５１】
すなわち、永久磁石５４，５６によって形成される磁場の磁束密度を、永久磁石５４，５６にそれぞれ対向位置して配設されたホール素子４８，５０，５２が検出することが出来るようにされており、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対的な変位がサブフレームマウント１８に入力されることによって、サブフレームマウント１８の内筒金具２０と外筒金具２２或いはアウタフランジ３８とストッパ当接部材３６との相対距離が変化すると、各ホール素子４８，５０，５２で検出される磁束密度が変化することとなり、各ホール素子４８，５０，５２からの出力としての電気量が変化することとなる。かかる検出結果の変化によって、サブフレーム１２と車両ボデー２６の相対的な変位量を測定することが出来る。
【００５２】
このようにして検出されたサブフレーム１２と車両ボデー２６の相対的変位量は、路面等から車輪１６に入力される外力と密接な関係がある。即ち、車輪１６に入力される外力は、サスペンション部品１４に含まれる複数のサスペンションアーム等を介してサブフレーム１２にその合力が作用することとなる。そして、かかる合力の作用の結果、サブフレーム１２が車両ボデー２６に対して、それらの間に介装されたサブフレームマウント１８，１８，６８，６８の変形に基づいて相対変位せしめられる。それ故、かかる外力の作用によって生じる、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対的な変位量は、車輪１６に作用する外力との高い相関性を有するのである。従って、サブフレーム１２の車両ボデー２６に対する変位の測定結果より、車輪１６に作用する外力を推定することが可能となる。以下の（１）〜（２）に、本実施形態において、サブフレーム１２と車両ボデー２６の相対的変位量の検出値から演算処理によって車輪１６に及ぼされる外力を算出する方法の一例を、説明する。
【００５３】
（１）先ず、自動車の走行中において、サブフレーム１２の左右両端部付近に取り付けられたサブフレームマウント１８，１８の変位センサ４６，４６により、図４に示すような、車両前後方向（ｘ方向），車両左右方向（ｙ方向），車両上下方向（ｚ方向）の各方向での相対的な変位量：Ｄｘ−ＬＨ，Ｄｘ−ＲＨ，Ｄｙ，Ｄｚ−ＬＨ，Ｄｚ−ＲＨを検出する。
（２）次に、演算手段としてのタイヤ外力演算手段により、（１）で求められたサブフレーム１２と車両ボデー２６の相対変位量：Ｄｘ−ＬＨ，Ｄｘ−ＲＨ，Ｄｙ，Ｄｚ−ＬＨ，Ｄｚ−ＲＨから、車輪１６に及ぼされたｘ，ｙ，ｚの各方向での外力：Ｆｘ−ＬＨ，Ｆｘ−ＲＨ，Ｆｙ，Ｆｚ−ＬＨ，Ｆｚ−ＲＨを求める。なお、タイヤ外力演算手段としては、マイクロプロセッサ等、汎用の演算手段が用いられる。
【００５４】
かかる（２）での処理は、予め実測した実験データ等によって得られた作用力と伝達力の相関をとった伝達関数を考慮した演算式を用いて、かかる演算式に実測データ（各変位量の検出値）を代入することによって行うことが出来る。より具体的には、以下のような演算式を用いることが出来る。なお、下式中、係数項や定数項は必要に応じてその値を書き換えることも可能であり、それによって、例えば伝達関数が経時的或いは条件的に変化するような場合にも、より高精度に対応することが可能となる。
【００５５】
【数１】
2006076433.tif 000003
【００５６】
そして、このようにして得られた車輪に及ぼされる外力の推定値：Ｆｘ−ＬＨ，Ｆｘ−ＲＨ，Ｆｙ，Ｆｚ−ＬＨ，Ｆｚ−ＲＨを、アンチロックブレーキングシステムやトラクション制御，ビークルスタビリティ制御等の車両制御システムの制御信号として利用することも可能である。
【００５７】
ここにおいて、本実施形態に従う構造とされたサブフレーム機構１０においては、サスペンション部品１４と車両ボデー２６を弾性的に連結支持するサブフレーム１２に着目して変位センサ４６をサブフレームマウント１８に配設した。このサブフレーム１２には、サスペンション部品１４によって車輪１６に作用した外力の合力が荷重として作用するため、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対的な変位量を検出することにより、車輪１６に作用する外力との直接的な相関性が高い検出結果を、高精度で得ることが出来る。
【００５８】
また、サブフレーム１２の部材寸法が十分に大きいため、サブフレーム１２における車両幅方向両端部と車両ボデー２６との相対的な変位量が大きくなる。従って、サブフレーム１２の幅方向両端部付近に取り付けられたサブフレームマウント１８において、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対的な変位量を検出することにより、僅かな外力の作用に対しても十分な相対変位量を検出することが出来る。それ故、相対変位の検出結果が一層高精度且つ確実なものとなり得る。
【００５９】
更にまた、サブフレーム１２は、衝撃的な荷重の作用によってもその取付位置や取付角度が変化し難く、安定して初期の取付状態を維持することが出来る。それ故、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対変位量の検出結果には、経時的な狂いが生じにくく、確実に車輪１６に作用する外力の推定を行うことが出来る。
【００６０】
また、サブフレームマウント１８は、車輪１６や路面から適当に離れた位置に取り付けられており、サブフレームマウント１８に装着された変位センサ４６が、路面から跳ねた石や泥などによって破損したり、検出結果に悪影響を与えたりすることを防ぐことが出来て、優れた耐久性や良好な検出結果の取得を実現できる。しかも、サブフレームマウント１８が、車輪１６や路面から遠過ぎず、適当な位置に取り付けられていることにより、検出に時間差や誤差が生じ難く、高精度な検出結果を時間遅れなく得ることができ得る。
【００６１】
また、本実施形態においては、変位センサ４６を備えたサブフレームマウント１８が、サブフレーム１２における車両前方且つ車両幅方向の両端部に左右一つずつ取り付けられている。それ故、サブフレーム１２に対して、ねじりやこじり方向の荷重が作用した場合においても、左右両端部に取り付けられた各サブフレームマウント１８，１８には、ねじりやこじりといった荷重が作用することはなく、そのような荷重の作用が、検出結果に悪影響を及ぼすおそれを回避することができ得る。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、変位センサ４６をサブフレームマウント１８に配設したことによって、サブフレーム１２や車両ボデー２６に対する特別な取付作業が必要とされず、従来のサブフレーム１２の車両への取付工程と同程度の作業によって容易に変位センサ４６を車両に取り付けることが出来て、車輪１６に加わる外力の推定が可能となる。
【００６３】
また、サブフレームマウント１８における変位センサ４６を、永久磁石５４，５６とホール素子４８，５０，５２を車両ボデー２６側とサブフレーム１２側にそれぞれ対向位置するように配設して、永久磁石５４，５６とホール素子４８，５０，５２の相対距離の変化をホール効果に基づく電気の発生量により検出する構成とした。それ故、サブフレーム１２と車両ボデー２６の相対距離の変化を容易に且つ効率よく出力することが出来ると共に、屋外で使用される車両に使用した場合においても、汚れ等による検出性能の低下を回避することが出来る。
【００６４】
また、車両の前後，左右，上下方向の各方向において車輪１６に及ぼされる外力をそれぞれ求めることにより、アンチロックブレーキングシステムやトラクション制御，ビークルスタビリティ制御等、種々の車両制御システムの制御信号として検出結果を用いることが出来る。
【００６５】
しかも、前記実施形態においては、例示した演算式からも明らかなように、車輪１６に及ぼされる外力を、各車輪毎に独立して推定することが出来る。それ故、サブフレーム機構１０によって検出されたデータを、アンチロックブレーキングシステムやトラクション制御，ビークルスタビリティ制御等、種々の車両制御システムの制御信号として適用することにより、時間的な遅れを最小化した、各輪独立の制御が可能となり、制動距離の短縮や危険回避性能の向上を実現でき得る。なお、車両横方向入力となる左右力については、左右両輪の合計値のみが算出されることとなるが、左右力の検出結果は、主として車両の横滑りや回転を防ぐ制御に用いられるため、前後の車輪に作用する左右力の差が車両制御の観点から重要であって、左右の車輪別にデータを得る必要は必ずしもなく、本実施形態の検出結果であっても有効な車両の制御が実現できる。
【００６６】
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
【００６７】
例えば、前記実施形態では、サブフレームマウント１８に変位センサ４６を設けた態様を示したが、変位センサ４６は、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対距離の変化を検出できるように配設されていればよく、その設置位置は、前記実施形態のものに何等限定されない。具体的には、例えば、サブフレーム１２の上面に永久磁石５４，５６を固着せしめると共に、車両ボデー２６の下面にホール素子４８，５０，５２を固着せしめて、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対距離の変化を直接検出することも出来る。
【００６８】
また、前記実施形態においては、変位センサ４６によってサブフレーム１２と車両ボデー２６の相対距離の変化を検出することにより、車輪１６に作用する外力を推定したが、検出手段としては、必ずしも変位を検出する変位センサ４６を採用する必要はなく、検出値も変位量である必要は必ずしもない。即ち、車輪１６に作用する外力によってサブフレーム１２と車両ボデー２６の間に作用する荷重に応じた出力信号を得ることが出来ればよく、具体的には、例えば、荷重センサ等を用いて、荷重変化を検出しても良い。また、例えば、加速度センサ等を用いて、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対的な加速度を検出しても良い。
【００６９】
さらに、前記実施形態においては、サブフレーム１２の４箇所に配設されたサブフレームマウント１８，１８，６８，６８のうち、２つに変位センサ４６を設けたサブフレームマウント１８を適用した例を示したが、このような変位センサ４６を備えたサブフレームマウント１８は、幾つ採用しても良い。具体的には、例えば、サブフレームマウント１８の車両ボデー２６に対する相対変位量を、３点以上のポイントで検出するようにして、検出精度の更なる向上を図ることも可能である。
【００７０】
また、前記実施形態では、３つのホール素子４８，５０，５２と各ホール素子４８，５０，５２と対向配置される２つの永久磁石５４，５６によって、車両前後方向，左右方向，上下方向の３方向でサブフレーム１２と車両ボデー２６との相対変位量を検出する変位センサ４６を構成したが、必ずしも３方向の相対変位量を検出する必要はなく、必要に応じて、例えば、前後方向及び上下方向の２方向だけを検出すること等も出来る。
【００７１】
なお、サブフレーム１２は、サブフレームマウント１８，１８，６８，６８を介して車両ボデー２６に防振連結されていることから、一般に車輪１６への外力の作用に伴って、サブフレーム１２と車両ボデー２６との相対変位量は、外力検出に有効な大きさで生ぜしめられることとなる。それ故、変位センサ４６によってサブフレーム１２と車両ボデー２６との相対変位量を高精度に検出することが出来る。
【００７２】
前記実施形態においては、一実施形態として車両シャシーのリヤサスペンションに採用されるサブフレーム機構１０に対して本発明を適用した例を示したが、本発明は、その他、各種の車両シャシーに採用される種々のサブフレーム機構に対して適用することが可能である。具体的には、例えば、図５に示すようにセミトレーリング式サスペンションに用いられるサブフレーム機構７２に適用する等、各種サスペンション形式に適用することも可能であるし、図６に示すように、フロントサスペンションに用いられるサブフレーム機構７４に適用することも可能である。なお、図５及び図６では、その理解を容易とするために、前記実施形態と略同様な構造とされた部材および部位に対して、それぞれ、図中に、前記実施形態と同一の符号を付しておく。
【００７３】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態としてのサブフレーム機構を示す斜視図である。
【図２】図１に示されたサブフレーム機構において採用され得るサブフレームマウントの配設状態を示す断面図である。
【図３】図２に示されたサブフレームマウントにおける検出手段の配置を示す底面図である。
【図４】図１に示されたサブフレーム機構において車輪に前後力及び左右力が作用せしめられた際にサブフレームマウントにおいて検出される変位量を説明するための説明図である。
【図５】本発明の別の一実施形態としてのサブフレーム機構を示す斜視図である。
【図６】本発明のまた別の一実施形態としてのサブフレーム機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  サブフレーム機構
１２  サブフレーム
１４  サスペンション部品
１６  車輪
１８  サブフレームマウント
２０  内筒金具
２２  外筒金具
２４  本体ゴム弾性体
２６  車両ボデー
３６  ストッパ当接部材
３８  アウタフランジ
４４  一体加硫成形品
４６  変位センサ
４８  ホール素子
５０  ホール素子
５２  ホール素子
５４  永久磁石
５６  永久磁石
【図１】
2006076433.tif 000004
【図２】
2006076433.tif 000005
【図３】
2006076433.tif 000006
【図４】
2006076433.tif 000007
【図５】
2006076433.tif 000008
【図６】
2006076433.tif 000009