(57)【要約】【課題】応答性の向上と消費エネルギーの低減とを両立できる車両用サスペンションを提供する。【解決手段】車軸を保持するアクスルハウジング３に連結される第一連結部材５と、フレーム４に取り付けられて出力軸６ａを直動駆動するアクチュエータ６と、出力軸６ａに連結される第二連結部材７と、第一連結部材５と第二連結部材７とに連結されて、第一連結部材５のストローク速度に対して第二連結部材７のストローク速度を高くする速度変換連結部材８と、を備える。【選択図】図２
2015033878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸を保持する軸支部材に連結される第一連結部材と、
車体に取り付けられて出力軸を直動駆動するアクチュエータと、
前記出力軸に連結される第二連結部材と、
前記第一連結部材と前記第二連結部材とに連結されて、前記第一連結部材のストローク速度に対して前記第二連結部材のストローク速度を高くする速度変換連結部材と、
を備える車両用サスペンション。
【請求項２】
前記速度変換連結部材は、
前記車両の車体に回動自在に連結されるとともに、前記第一連結部材及び前記第二連結部材が回動自在に連結されており、
前記速度変換連結部材の回動中心から前記速度変換連結部材と前記第二連結部材との連結位置までの距離が、前記速度変換連結部材の回動中心から前記速度変換連結部材と前記第一連結部材との連結位置までの距離よりも長い、
請求項１に記載の車両用サスペンション。
【請求項３】
前記速度変換連結部材は、前記第一連結部材のストローク方向と前記第二連結部材のストローク方向とを変換する、
請求項１又は２に記載の車両用サスペンション。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記出力軸を車両前後方向に直動駆動する向きに取り付けられている、
請求項３に記載の車両用サスペンション。
【請求項５】
前記アクチュエータは、リニアモータである、
請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックやバス等の車両に取り付けられる車両用サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トラックやバス等の車両に取り付けられる車両用サスペンションとして、アクティブサスペンションが搭載されるようになってきた。アクティブサスペンションは、車軸を保持するアクスルハウジングに連結されたロッドをアクチュエータにより駆動制御することで、車体の振動を低減するものである。そして、従来は、このアクチュエータとして、電磁回転モータが利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９０６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アクティブサスペンションは、車両振動の低減を図る際、アクチュエータの応答性が高いほど幅広い周波数帯に対して効果がある。しかしながら、電磁回転モータは、電気を投入してから出力軸が回転するまでにタイムロスが発生するため、応答性の観点において課題がある。
【０００５】
そこで、電磁回転モータの代わりに、リニアモータに代表される直動駆動装置をアクチュエータとして利用することが考えられる。直動駆動装置は、電磁回転モータ等のように出力軸を回転駆動するものではなく、出力軸を直動駆動する電磁モータである。
【０００６】
しかしながら、直動駆動装置をアクティブサスペンションのアクチュエータとして用いると、アクチュエータの消費エネルギーが大きくなるため、実用上の問題がある。つまり、直動駆動装置のアクチュエータは、電磁回転モータのように出力軸の回転運動を減衰させて直線運動に変換するものではなく、出力軸を直接的に直動駆動（直線運動）させるものであるため、アクチュエータのストローク速度とロッドのストローク速度とが一致する。そして、モータは、消費エネルギー全体におけるコイルの内部抵抗の占める割合が大きいところ、直動駆動装置のストローク速度は、電磁回転モータの回転速度よりも低くなるため、直動駆動装置のアクチュエータは、電磁回転モータのアクチュエータに比べてコイルの内部抵抗が大きくなり、消費エネルギーが大きくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、応答性の向上と消費エネルギーの低減とを両立できる車両用サスペンション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】
【０００８】
本発明に係る車両用サスペンションは、車軸を保持する軸支部材に連結される第一連結部材と、車体に取り付けられて出力軸を直動駆動するアクチュエータと、出力軸に連結される第二連結部材と、第一連結部材と第二連結部材とに連結されて、第一連結部材のストローク速度に対して第二連結部材のストローク速度を高くする速度変換連結部材と、を備える。
【０００９】
本発明に係る車両用サスペンションによれば、速度変換連結部材を介して第一連結部材と第二連結部材とが連結されているため、速度変換連結部材を介して、軸支部材及び第一連結部材のストロークと第二連結部材及び出力軸のストロークとを互いに伝達することができる。そして、出力軸を直動駆動するアクチュエータが用いられているため、アクチュエータの応答性を高めることができる。しかも、速度変換連結部材により、第一連結部材のストローク速度に対して第二連結部材及び出力軸のストローク速度が増速されるため、アクチュエータの内部抵抗を低減することができる。これにより、アクチュエータの消費エネルギーを低減することができる。
【００１０】
また、速度変換連結部材は、車両の車体に回動自在に連結されるとともに、第一連結部材及び第二連結部材が回動自在に連結されており、速度変換連結部材の回動中心から速度変換連結部材と第二連結部材との連結位置までの距離が、速度変換連結部材の回動中心から速度変換連結部材と第一連結部材との連結位置までの距離よりも長いものとすることができる。このように、速度変換連結部材を第一連結部材と第二連結部材とが回動自在に連結されるリンク機構とすることで、第一連結部材と第二連結部材及びアクチュエータの出力軸とが互いに連動してストロークする。そして、速度変換連結部材の回動中心から速度変換連結部材と第二連結部材との連結位置までの距離が、速度変換連結部材の回動中心から速度変換連結部材と第一連結部材との連結位置までの距離よりも長いため、第一連結部材のストローク速度に対して第二連結部材及びアクチュエータの出力軸のストローク速度が高くなる。これにより、アクチュエータの内部抵抗が低減されるため、アクチュエータの消費エネルギーを低減することができる。
【００１１】
また、速度変換連結部材は、第一連結部材のストローク方向と第二連結部材のストローク方向とを変換するものとすることができる。このように、速度変換連結部材により第一連結部材のストローク方向と第二連結部材のストローク方向とを変換することで、出力軸を第一連結部材と同じ方向にストロークさせる必要が無くなるため、アクチュエータの配置自由度を向上させることができる。
【００１２】
この場合、アクチュエータは、出力軸を車両前後方向に直動駆動する向きに取り付けられているものとすることができる。車両は、車高方向よりも車両前後方向の方が長いため、出力軸が車両前後方向に直動駆動するようにアクチュエータを配置することで、車両に対するアクチュエータの搭載性を向上させることができる。
【００１３】
また、アクチュエータは、リニアモータであるものとすることができる。このように、アクチュエータとしてリニアモータを用いることで、応答性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、応答性の向上と消費エネルギーの低減とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る車両用サスペンションを車両後方側から見た模式図である。
【図２】実施形態に係る車両用サスペンションを車両右側面から見た模式図である。
【図３】車両用サスペンションの動作状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、上下方向は、車両の上下方向を意味し、前後方向は、車両の前後方向を意味し、内外方向は、車幅方向における車両の内外方向を意味する。
【００１７】
図１は、実施形態に係る車両用サスペンションを車両後方側から見た模式図であり、図２は、実施形態に係る車両用サスペンションを車両右側面から見た模式図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る車両用サスペンション１は、トラックやバス等の車両に取り付けられて、車輪２から入力される上下方向の振動を相殺することにより乗り心地を改善するアクティブサスペンションである。この車両用サスペンション１は、車輪２が連結された車軸（不図示）を回転自在に保持するアクスルハウジング３（軸支部材）と、車体のフレーム４と、の間に配置されている。また、車両用サスペンション１は、各車輪２に対応して設けられており、各車輪２から入力される上下方向の振動を相殺するものである。なお、各車輪２に対応して設けられる車両用サスペンション１は、基本構成が同じであるため、以下では、代表して一つの車輪に対応して設けられる車両用サスペンション１についてのみ説明する。
【００１８】
車両用サスペンション１は、第一連結部材５と、アクチュエータ６と、第二連結部材７と、速度変換連結部材８と、を備えている。
【００１９】
第一連結部材５は、アクスルハウジング３に取り付けられる部材である。第一連結部材５は、如何なる部材であってもよく、例えば、直線状に延びるロッドとすることができる。本実施形態では、第一連結部材５が、直線状に延びるロッドであるものとして説明する。
【００２０】
第一連結部材５の一方端部には、アクスルハウジング３と連結するためのジョイント５ａが取り付けられており、第一連結部材５は、このジョイント５ａを介してアクスルハウジング３と回動自在に連結されている。アクスルハウジング３に対する第一連結部材５の連結は、直接的に行ってもよく、アクスルハウジング３に取り付けられたブラケット等の部材を介して間接的に行ってもよい。本実施形態では、アクスルハウジング３に対して第一連結部材５が直接的に連結されているものとして説明する。
【００２１】
第一連結部材５の他方端部には、速度変換連結部材８と連結するためのジョイント５ｂが取り付けられており、第一連結部材５は、このジョイント５ｂを介して速度変換連結部材８と回動自在に連結されている。速度変換連結部材８に対する第一連結部材５の連結は、直接的に行ってもよく、速度変換連結部材８に取り付けられたブラケット等の部材を介して間接的に行ってもよい。本実施形態では、速度変換連結部材８に対して第一連結部材５が直接的に連結されているものとして説明する。
【００２２】
アクチュエータ６は、フレーム４に取り付けられて、出力軸６ａを直動駆動する直動駆動装置であり、具体的にはリニアモータにより構成されている。なお、直動駆動装置とは、電磁回転モータのように出力軸の回転運動を減衰させて直線運動に変換するものではなく、出力軸を直接的に直動駆動（直線運動）させるものである。アクチュエータ６として、例えば、出力軸６ａを直動駆動する周知の様々なリニアモータを採用することができる。
【００２３】
ここで、アクチュエータ６は、出力軸６ａを直線駆動する電磁アクチュエータであることから、出力軸６ａの駆動方向に長く形成されている。一方、フレーム４（車両）は、車高方向よりも車両前後方向の方が長くなっているため、車両上下方向に長い部材は、フレーム４への搭載性が悪くなる。そこで、アクチュエータ６の搭載性が向上するように、アクチュエータ６は、フレーム４に対して、出力軸６ａを車両前後方向に直線駆動する向きに取り付けられている。これにより、出力軸６ａは、アクチュエータ６により車両前後方向に直線駆動される。
【００２４】
アクチュエータ６の駆動制御としては、特に限定されるものではなく、様々な手法により行うことができる。アクチュエータ６の駆動制御の一例としては、車両に搭載された路面形状検出装置（不図示）により車輪２よりも車両前後方向における前方の路面形状を検出し、この検出された路面形状に応じて出力軸６ａを直動駆動することにより行うものとすることができる。なお、路面形状検出装置は、例えば、周知のレーザ変位計（不図示）を採用することができ、アクチュエータ６の駆動制御は、例えば、車両に搭載されたＥＣＵ（不図示）により実現することができる。
【００２５】
第二連結部材７は、アクチュエータ６の出力軸６ａと速度変換連結部材８とに連結される部材である。第二連結部材７は、如何なる部材であってもよく、例えば、直線状に延びるロッドとすることができる。本実施形態では、第二連結部材７が、直線状に延びるロッドであるものとして説明する。
【００２６】
第二連結部材７の一方端部には、アクチュエータ６の出力軸６ａと連結するためのジョイント７ａが取り付けられており、第二連結部材７は、このジョイント７ａを介して出力軸６ａと回動自在に連結されている。出力軸６ａに対する第二連結部材７の連結は、直接的に行ってもよく、出力軸６ａに取り付けられたブラケット等の部材を介して間接的に行ってもよい。本実施形態では、出力軸６ａに対して第二連結部材７が直接的に連結されているものとして説明する。
【００２７】
第二連結部材７の他方端部には、速度変換連結部材８と連結するためのジョイント７ｂが取り付けられており、第二連結部材７は、このジョイント７ｂを介して速度変換連結部材８と回動自在に連結されている。速度変換連結部材８に対する第二連結部材７の連結は、直接的に行ってもよく、速度変換連結部材８に取り付けられたブラケット等の部材を介して間接的に行ってもよい。本実施形態では、速度変換連結部材８に対して第二連結部材７が直接的に連結されているものとして説明する。
【００２８】
速度変換連結部材８は、フレーム４に対して回動自在に連結されて、第一連結部材５とアクチュエータ６とを連結するとともに、第一連結部材５のストローク方向と第二連結部材７のストローク方向とを変換する部材である。
【００２９】
具体的に説明すると、速度変換連結部材８には、フレーム４に対して回動自在に連結されるジョイント８ａが取り付けられている。このため、ジョイント８ａが速度変換連結部材８の回転中心となる。また、ジョイント５ｂは、車両前後方向におけるジョイント８ａに対するアクチュエータ６の反対側、かつ、車両上下方向におけるジョイント８ａに対する上側に配置されている。また、ジョイント７ｂは、車両前後方向におけるジョイント８ａに対するアクチュエータ６側、かつ、車両上下方向におけるジョイント８ａに対する上側に配置されている。これにより、速度変換連結部材８が回動することで、第一連結部材５と第二連結部材７及び出力軸６ａとが互いに連動してストロークするとともに、第一連結部材５のストローク方向と第二連結部材７のストローク方向とを変換することが可能となっている。
【００３０】
なお、速度変換連結部材８の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、略三角形の略平板状に形成することができる。速度変換連結部材８を略三角形の略平板状に形成した場合、二つの角部に、それぞれ第一連結部材５のジョイント５ｂと第二連結部材７のジョイント７ａとを連結し、残りの角部にジョイント８ａを連結するものとすることができる。
【００３１】
図３は、車両用サスペンションの動作状態を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、速度変換連結部材８は、ジョイント８ａからジョイント７ｂまでの距離Ｂが、ジョイント８ａからジョイント５ｂまでの距離Ａよりも長くなっている。なお、ジョイント５ｂは、速度変換連結部材８と第一連結部材５との連結位置に位置しており、ジョイント７ｂは、速度変換連結部材８と第二連結部材７との連結位置に位置しており、ジョイント８ａは、速度変換連結部材８の回転中心に位置している。
【００３２】
次に、車両用サスペンション１の動作原理について詳しく説明する。
【００３３】
第一連結部材５は、アクスルハウジング３と速度変換連結部材８との間を繋いでいるため、車輪２から入力される振動等により第一連結部材５が上下方向にストロークすると、ジョイント５ｂは、第一連結部材５のストロークと同じだけジョイント８ａ（回転中心）に対して変位し、ジョイント７ｂは、ジョイント５ｂの変位に連動して変位する。そして、第二連結部材７は、出力軸６ａと速度変換連結部材８との間を繋いでいるため、このジョイント７ｂの変位が、第二連結部材７及び出力軸６ａに伝わり、第二連結部材７及び出力軸６ａが、第一連結部材５のストロークと同期してストロークする。
【００３４】
このとき、ジョイント７ｂは、ジョイント８ａを中心に回動するため、第二連結部材７は、僅かに車両上下方向に移動しながら車両前後方向にストロークする。しかしながら、第二連結部材７の両端に取り付けられているジョイント７ａ及びジョイント７ｂは、速度変換連結部材８及び出力軸６ａに対して回動自在に連結されているため、出力軸６ａを車両上下方向に変位させることなくストロークさせることができる。
【００３５】
一方、アクチュエータ６が出力軸６ａを直動駆動することにより第二連結部材７が車両前後方向にストロークすると、ジョイント７ｂは、第二連結部材７のストロークと同じだけジョイント８ａ（回転中心）に対して変位し、ジョイント５ｂは、ジョイント７ｂの変位に連動して変位する。そして、このジョイント７ｂの変位が、第一連結部材５に伝わり、アクスルハウジング３及び車輪２が、第二連結部材７のストロークと同期してストロークする。
【００３６】
ところで、第一連結部材５のストロークＸと第二連結部材７及び出力軸６ａのストロークＹとの関係は、速度変換連結部材８におけるＡ（ジョイント８ａからジョイント５ｂまでの距離）とＢ（ジョイント８ａからジョイント７ｂまでの距離）との関係によって決まる。そして、速度変換連結部材８はＡ＜Ｂの関係にあることから、第一連結部材５のストローク速度に対して第二連結部材７及び出力軸６ａのストローク速度が高くなる。つまり、第二連結部材７及び出力軸６ａのストロークが第一連結部材５のストロークに対して増速される。
【００３７】
ここで、アクチュエータ６の消費エネルギー全体におけるコイルの内部抵抗の占める割合が大きく、コイルの内部抵抗Ｒｉ２は、次の式１により表される。
【数１】
2015033878.tif 000003
Ｒ：コイルの内部抵抗
ｉ：電流
Ｅ：外乱のエネルギー
φ：推力係数
ｖ：ストローク速度
式１から分かるように、コイルの内部抵抗Ｒｉ２は、アクチュエータ６のストローク速度ｖの２乗に反比例する。このため、アクチュエータ６のストローク速度が高いほど、コイルの内部抵抗Ｒｉ２が低くなって、アクチュエータ６の消費エネルギーが低減する。
【００３８】
そこで、本実施形態では、上述したように、速度変換連結部材８をＡ＜Ｂの関係として、第二連結部材７及び出力軸６ａのストロークを第一連結部材５のストロークに対して増速させている。これにより、第一連結部材５と第二連結部材７とのストローク速度が同一である場合に比べて、同一の仕事をする場合のコイルの内部抵抗Ｒｉ２が低くなるため、アクチュエータ６の消費エネルギーが低減する。
【００３９】
次に、車両用サスペンション１におけるアクチュエータ６の駆動制御の一例について簡単に説明する。
【００４０】
まず、路面形状検出装置（不図示）により、車輪２よりも車両前後方向における前方の路面形状を検出する。
【００４１】
そして、ＥＣＵ（不図示）は、車輪２から入力される車両上下方向の振動を相殺する方向に第一連結部材５がストロークするように、アクチュエータ６を駆動制御する。なお、アクチュエータ６の駆動制御量は、路面形状検出装置が検出した路面形状の凹凸量等によって適宜設定される。
【００４２】
すると、車輪２から入力される車両上下方向の振動は、アクスルハウジング３、第一連結部材５、速度変換連結部材８及び第二連結部材７を介して出力軸６ａに伝達されるが、アクチュエータ６が出力軸６ａを直動駆動することにより、出力軸６ａに伝達された変位が吸収される。これにより、車体の振動を低減することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用サスペンション１によれば、速度変換連結部材８を介して第一連結部材５と第二連結部材７とが連結されているため、アクスルハウジング３及び第一連結部材５のストロークと第二連結部材７及び出力軸６ａのストロークとを互いに伝達させることができる。そして、出力軸６ａを直動駆動するアクチュエータ６が用いられているため、アクチュエータ６の応答性を高めることができる。しかも、速度変換連結部材８により、第一連結部材５のストローク速度に対して第二連結部材７及び出力軸６ａのストローク速度が増速されるため、アクチュエータ６の内部抵抗を低減することができる。これにより、アクチュエータ６の消費エネルギーを低減することができる。
【００４４】
また、速度変換連結部材８を第一連結部材５と第二連結部材７とが回動自在に連結されるリンク機構とすることで、第一連結部材５と第二連結部材７及びアクチュエータ６の出力軸６ａとが互いに連動してストロークする。そして、速度変換連結部材８の回動中心（ジョイント８ａ）から速度変換連結部材８と第二連結部材７との連結位置（ジョイント７ｂ）までの距離が、速度変換連結部材８の回動中心（ジョイント８ａ）から速度変換連結部材８と第一連結部材５との連結位置（ジョイント５ｂ）までの距離よりも長いため、第一連結部材５のストローク速度に対して第二連結部材７及びアクチュエータ６の出力軸６ａのストローク速度が高くなる。これにより、アクチュエータ６の内部抵抗が低減されるため、アクチュエータ６の消費エネルギーを低減することができる。
【００４５】
また、速度変換連結部材８により第一連結部材５のストローク方向と第二連結部材７のストローク方向とを方向変換することで、出力軸６ａを第一連結部材５と同じ方向にストロークさせる必要が無くなるため、アクチュエータ６の配置自由度を向上させることができる。
【００４６】
また、車両は、車高方向よりも車両前後方向の方が長いため、出力軸６ａが車両前後方向に直動駆動するようにアクチュエータ６を配置することで、車両に対するアクチュエータ６の搭載性を向上させることができる。
【００４７】
また、アクチュエータ６としてリニアモータを用いることで、アクチュエータ６として他の直動駆動装置を用いた場合に比べて、応答性を向上させることができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４９】
例えば、上記実施形態において、アクチュエータは、リニアモータを用いるものとして説明したが、出力軸を直動駆動する直動駆動装置であれば他のものを用いてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態において、速度変換連結部材は、略三角形の略平板状に形成されたものとして説明したが、第一連結部材のストローク速度に対して第二連結部材のストローク速度を高くすることができれば、如何なる形状及び機構のものを用いてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、ジョイント５ｂ、ジョイント７ｂ及びジョイント８ａの具体的な位置関係について説明したが、これらの位置関係は特に限定されるものではなく、第一連結部材のストローク速度に対して第二連結部材のストローク速度を高くすることができれば、如何なる位置関係であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…車両用サスペンション、２…車輪、３…アクスルハウジング（軸支部材）、４…フレーム、５…第一連結部材、５ａ…ジョイント、５ｂ…ジョイント、６…アクチュエータ、６ａ…出力軸、７…第二連結部材、７ａ…ジョイント、７ｂ…ジョイント、８…速度変換連結部材、８ａ…ジョイント。
【図１】
2015033878.tif 000004
【図２】
2015033878.tif 000005
【図３】
2015033878.tif 000006