(57)【要約】【課題】加速時、ハンドル操作時等における車両の姿勢変化を応答性よく補正し、高速運転の安定を図る。【解決手段】軸部材（２１）または受材（３０）の回転による軸部材の上下動によって車高を変化させる車高調整装置を車輪（１１）と車体（１４）との間に介在させる一方、ハンドルの操舵量、車速、および車両の加速度に基づき、前記車高調整装置を駆動し、走行中における車両姿勢の水平を保つ。軸部材または受材の回転によって車高を調整することにより車高調整の高速性を実現する。車高調整装置は、軸部材または受材のいずれか一方に螺旋溝を備え、軸部材または受材のいずれか一方に当該螺旋溝に嵌合する摺動突起を備えるよう構成する場合がある。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材または受材の回転による軸部材の上下動によって車高を変化させる車高調整装置を車輪と車体との間に配設する一方、
ハンドルの操舵量、車速、および車両の加速度に基づき、前記車高調整装置を駆動し、走行中における車両姿勢の水平を保つことを特徴とするアクティブサスペンション。
【請求項２】
車高調整装置は、
軸部材または受材のいずれか一方に螺旋溝を備える一方、
軸部材または受材のいずれか一方に当該螺旋溝に嵌合する摺動突起を備えることを特徴とする請求項１記載のアクティブサスペンション。
【請求項３】
摺動突起は、
軸部材の外周面または受材の内周面に固定して設けた中央突起と、
この中央突起に嵌合させたベアリング部材とからなることを特徴とする請求項２記載のアクティブサスペンション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の自動車の姿勢を水平に保つためのアクティブサスペンションに係り、とくに応答性の良い車高制御を実現する構造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行中の車両（自動車）は、加速時または減速時に、後輪または前輪に荷重が働くピッチングの現象と、操舵時に左右の駆動輪に荷重が動いて車体が傾斜するローリングの現象が見られる。
【０００３】
自動車には、前後方向に働くピッチングや左右方向に働くローリングのほかに、上下方向に車体が動くバウンジングの現象があり、これを解消するために車輪と車体とをスプリングによって連結するサスペンション（懸架装置）が採用されている。サスペンションは各車輪に設けられているから、スプリングの軸となる油圧式のショックアブソーバー（サスペンションシリンダー）との共働によってバウンジングだけでなく、ピッチングやローリングに対してもある程度の吸収効果を発揮する。
【０００４】
しかしながら、スプリング（バネ材）とショックアブソーバー（可変軸材）とによる振動吸収構造は、高速運転を前提とする自動車（とくにスポーツタイプの車両や競技車両）が受ける厳しい加速や減速、ないし高速コーナリングにおけるピッチングやローリングを十分に解消するわけではない。
【０００５】
従来からサスペンションの高さを制御する技術はいくつか提案されている。例えば、特開平０９−０８６１３２号公報、特開２００１−３４１５１３の公報に示される技術である。
【０００６】
これらは、車輪と車体とを連結する懸架装置のショックアブソーバーの油圧量を調整することによって車高を調整し、車体の姿勢を変化させるための技術である。なお、車体の姿勢を水平に保つ技術としては、停車中における荷物の積み下ろしによる傾きを解消する車高制御の技術（例えば特開２００３−０６３２２８）、走行中の農作業機の姿勢制御の技術（例えば特開２００２−３３７７６３）などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高速運転を想定して設計される自動車の姿勢制御は、可能な限り応答性よく行われることが望まれる。しかし、従来提案されている車高調整（いわゆる能動型サスペンション）は、ショックアブソーバーへの油圧の供給量を加減調整することによって行うため、好ましい応答性を得ることが出来ないという問題がある。
【０００８】
油圧量の加減調整による車高の変化は、流体（油圧）を駆動するポンプ系統の応答性の鈍さに起因して敏速な反応運動を実現することが出来ないからである。油圧は、旅客機やエレベータのように重量のある部材を静かに駆動するための最も効率的な機構とされるが、制御指令信号に基づく所望の駆動結果を実現するまでには少なくとも０．３〜数秒の時間を要するため、高速運転時のコーナリングや加減速時の車体の傾きを補正するまでの作動タイミングとしては遅きに失する可能性が高い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、加速時、減速時、ハンドル操作時等における車両の姿勢変化を応答性よく補正し、高速運転の安定を図る点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るアクティブサスペンションは、軸部材または受材の回転による軸部材の上下動によって車高を変化させる車高調整装置を車輪と車体との間に介在させる一方、ハンドルの操舵量、車速、および車両の加速度に基づき、前記車高調整装置を駆動し、走行中における車両姿勢の水平を保つ（請求項１）。
【００１１】
本発明に係るアクティブサスペンションは、軸部材または受材の回転によって車高を調整する。車高調整の高速性を実現するためである。尚、本明細書でいう受材とは、軸部材の外周を抱持する部材であって、軸部材との相対的な回転／回動運動によって軸部材を昇降動させることのできる部材をいう。
【００１２】
車高調整装置は、軸部材または受材のいずれか一方に螺旋溝を備える一方、軸部材または受材のいずれか一方に当該螺旋溝に嵌合する摺動突起を備えるよう構成する場合がある（請求項２）。これは次の通りである。
【００１３】
軸部材または受材の回転による車高調整を行うには、軸部材および受材の両方に螺旋のネジ山を設けて両者を螺合させても良い。しかし、ネジ山同士の螺合によると、車体荷重を十分に支えうるネジ山の成形が難しくなり易い。そこで、摺動突起を利用することによって成形の容易を図ることが望ましい。
【００１４】
摺動突起は、軸部材の外周面または受材の内周面に固定して設けた中央突起と、中央突起に嵌合させたベアリング部材とから構成する場合がある（請求項３）。摺動面にベアリング部材を介在させることによって、摺動突起のスムースな滑動を保証し、車高調整の応答性能を高速化するためである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
自動車の車高は一般に、車輪と車体とを連結する部材、すなわちサスペンションまわりの部材によって規定される。一方、サスペンションは、スプリングとショックアブソーバー（緩衝軸）とによって構成されるが、配設時の構造は概略二種類に区分される。
【００１６】
ひとつは、図１に示すように、車輪１１のナックル１２にショックアブソーバー２１の下端部を固定し、ショックアブソーバー２１の上端部を車体１４に固定するストラットタイプの懸架装置である。２２はスプリングである。ストラットタイプの懸架装置は、ハンドル操作とは無関係に車輪が一定方向に固定される後輪に使用される。このタイプでは、操舵してもショックアブソーバー２１に回転の力は加わらない。
【００１７】
このようなタイプの懸架装置に対しては、例えばショックアブソーバー２１の上部に、車高調整装置３０を配設することが出来る。この場合には、ショックアブソーバー２１が回動しないため、ショックアブソーバー２１を昇降動させるためには、軸（ショックアブソーバー２１）の受材側を回転駆動する。尚、原理的にはショックアブソーバー２１の下部に車高調整装置３０を配設しても同じであるが、メンテナンスの容易さから云えば上部に配するのが好ましいと考えられる。
【００１８】
他のひとつは、図２に示すような、スイングアームタイプの懸架装置である。このタイプの懸架装置は、主として前輪に適用されるものであり、ハンドルＨの操作量をタイロッド２４を介してナックル１２に伝達し、ナックル１２を介して車輪１１の方向を切り換える部分に装着される。この場合、ショックアブソーバー２１は、その基端部がスイングアーム２６に固定される。２５は、スイングアーム２６の上端部に連結されるアッパーアーム、２９はローワーアームである。ショックアブソーバー２１の上端部は車体１４に固定されているから、前記のストラットタイプの懸架装置と同様に、ショックアブソーバー２１の長さが車高を規定する点では同じである。
【００１９】
このようなスイングアームタイプの懸架装置では、ナックル１２とスイングアーム２６とを、ナックル１２に従動する回動軸２７を介して連結させてあるため、回動軸２７の上部に車高調整装置３０を配設することが可能である。回動軸２７はハンドルの操作量に応じて回動するため、スイングアーム２６との接続部２８を利用することにより、回動軸２７の回動量がスイングアーム２６の昇降運動量に自動的に変換されるからである。この場合、スイングアーム２６と駆動軸２７との接続部２８は、車高調整装置３０の受材３５として機能する。
【００２０】
図３は、車高調整装置３０の原理を例示するものである。この車高調整装置３０は、表面に螺旋溝３１を形成した軸部材３２と、この軸部材３２の外周を抱持する受材３５とからなり、受材３５の中央孔の内周面には、例えば図４に示すように、螺旋溝３１に摺動可能に嵌合する摺動突起４０が設けてある。
【００２１】
図３に示すように、軸部材３２と受材３５とを相対的な回転／回動が可能な状態で嵌合させた状態では、摺動突起４０が螺旋溝３１に嵌合して、受材３５が相対的に回転（回動）するため、軸部材３２または受材３５が回転（回動）すれば、両者は相対的に上下方向に移動する運動を示す。
【００２２】
本発明は車高を調整するものである。車高は、図３、図４に示す構造では軸部材３２の長さ、または軸部材３２の取付位置によって変えることが出来るから、軸部材３２または受材３５のいずれか一方を回転（回動）させれば良い。これをさらに具体的に云えば次の通りである。
【００２３】
すなわち、図１で示した懸架装置の場合は、ショックアブソーバー２１が、図３、図４に示す軸部材３２に該当する。そして、図１に示すショックアブソーバー２１は構造的に回転しないため、この場合には受材３５を回転駆動する。従って、いわゆるストラットタイプの懸架装置の場合には、適宜の信号指令に基づいて受材３５を回転駆動し、例えば、いわゆるテレスコープ型のように伸縮可能に成形したショックアブソーバー２１の長手方向寸法を伸展または縮小させることによって、任意の車輪１１の車高を上下動させる。
【００２４】
なお、受材３５を回転駆動するには、例えば受材３５の外周面にネジ山を形成し、このネジ山に螺合するギアをモータによって回転駆動すれば良い。
【００２５】
一方、図２で示した懸架装置の場合は、スイングアーム２６に接続した回動軸２７が、図３、図４に示す軸部材３２に該当し、接続部２８が、図３、図４に示す受材３５に該当する。この場合は、ハンドル操作によってナックル１２に固定された回動軸２７が回動し、それに従動して接続部２８（受材３５）が昇降動するため、スイングアーム２６の位置がハンドル操作に応じて適当量上下動することになる。図２の懸架装置においては、スイングアーム２６が昇降動すれば、スイングアーム２６に基端部が接続しているショックアブソーバー２１の高さ位置も変わることから、電動モータ等を使用した強制的な駆動、すなわち回動軸２７（軸部材３２）や接続部２８（受材３５）の強制的駆動は、ローリングに関する車高制御に限って云えば必要がないことになる。
【００２６】
つまり、スイングアームタイプの懸架装置の場合には、ハンドル操作に従動した回動軸２７（軸部材３２）の回動量が、そのままの接続部２８（受材３５）の上下移動量となって実現されるため、これに伴ってショックアブソーバー２１が必要量だけ上下動して車高を好ましい状態へと変化させる。
【００２７】
他方、走行中の車体にかかる外力は、ハンドル操作に基づくローリングだけではない。車体の水平を維持するためには、加速時の後傾姿勢、減速時の前傾姿勢といったピッチングに対する姿勢制御も望まれる。
【００２８】
図１〜図４に示した車高調整の構造では、ローリングに対する車高制御と、加速時の後輪の持ち上げ制御は出来る。しかしながら、前輪側の車高調整装置３０が回動軸２７だけにしか設けられていないと、ハンドル操作に基づく車高調整は出来ても、減速時の前輪の持ち上げ制御を実現することは困難となる。
【００２９】
そこで、減速時における前輪の沈みを補正するため、図２に示すスイングアームタイプの懸架装置においても、ショックアブソーバー２１の適宜位置、例えば上部に車高調整装置３０を配し、ブレーキ操作に対応して受材３５をモータ駆動することにより、表面に螺旋溝３１を形成したショックアブソーバー２１の上下寸法を自由に調節できるようにすることが望まれる。
【００３０】
この場合、スイングアームタイプの懸架装置を採用する前輪には、回動軸２７とショックアブソーバー２１の二カ所に車高調整装置３０の受材３５を設けることになるが、この二つの受材３５が同時に作動して干渉しあうという事態は、通常運転ではあり得ない。二つの受材３５が同時に作動するというのは、ブレーキをかけながらハンドルを切る場合に限定されるため、危険回避の運転行為としても例外的な事例に属するからである。通常の場合は、ハンドル操作に基づく回動軸材２７の回動による昇降動、または加速ないし制動操作に基づくショックアブソーバー２１の昇降動が独立して実現され、車体姿勢を水平に保つ。
【００３１】
図５は、車高を調整するタイミングを制御するための原理（条件）を例示するブロック図である。機械的な要素を用いず、すべて制御をセンサに基づく検出信号と、この検出信号に基づく受材３５のモータ駆動に依存する場合は、例えば、ステアリングセンサ６１、加速度センサ６２、車速センサ６３に基づいて、四つの車輪１１の懸架装置まわりに配した車高調整装置３０の受材３５を回転駆動すれば良い。６４は、受材３５を駆動するモータ６５を駆動制御する制御装置である。
【００３２】
センサを用いて制御する場合は、ステアリングセンサ６１によって操角を検出するとともに、車速センサ６３に基づいて操角に基づく左右の沈み込み量を判定し、制御装置６４を介してローリングを補正する。また加速時、減速時の前後の沈み込み量は加速度センサ６２に基づいて判定し、制御装置６４を介してピッチングを補正することが出来る。
【００３３】
勿論、車体の姿勢変化を判定するための条件は他にもある。例えば、スロットルセンサを用いれば、加速、減速の状態を間接的に判定できる。このため、スロットルセンサの検出結果を制御装置６４において利用する場合は、加速度センサ６２は必ずしも設ける必要がないことになる。またブレーキセンサを用いれば、車速センサ６３と相俟って減速量（前輪の沈み量）が判定できるため、減速時の姿勢制御に加速度センサ６２は必要がない。
【００３４】
車体の姿勢変化は、加速度、車速、ハンドル操作によって決定され、これらは直接ないし間接の手段によって検出可能であるから、設けるべきセンサの種類はとくに限定されない。組み合わせのパターン化または優先順位のテーブル化により、制御装置６４から送出される命令信号を一義に決定できるならば、重複する検出（判定）センサを設けても構わない。
【００３５】
車体の姿勢変化を検出（予測）するための、加速度、車速、ハンドル操作の量のうち、ハンドル操作量は機械的にも検出できる。そして、とくにハンドル操作量は、回動軸２７の回動量が、機械的にそのまま前輪（車輪１１）の方向を決定する軸部材３２の昇降動の量となってあらわれるため、ステアリングセンサ６１のような電気的センサ装置を利用するまでもなくローリングの姿勢制御をおこなうことが出来る。
【００３６】
従って、かかる構造によれば、車体の姿勢変化を、加速度、車速、ハンドル操作量に基づいて補正し、車体姿勢を常に水平に保つことが出来る。この結果、とくに高速運転時における車体姿勢の安定と安全を高めることが可能となる。
【００３７】
図６は、車高調整装置３０の受材３５の滑らかさを向上させるための構造例を示すものである。この構造は、受材３５の内周面に設ける摺動突起４０に、外周部７１が回転するベアリング部材７０を装着することによって、螺旋溝３１に嵌着させた摺動突起４０の滑動性能を高めるものである。
【００３８】
このように、外周部が回転するベアリング部材７０を設けることによって、摺動突起４０の滑り抵抗は減少し、より高速で滑らかな車高調整機能を発揮することが出来る。内周部７２が回転するタイプのベアリング部材を用いても、摺動突起４０の滑り抵抗を軽減し、車高調整装置３０の応答性を高めることが出来る点では同じである。７３は、ベアリングの球である。
【００３９】
【実施例】
加速時、減速時、ハンドル操作時のいずれの場合にも車高を水平に保つ場合には、前輪の軸部材３２とショックアブソーバー２１のそれぞれに車高調整装置３０を配するとともに、後輪のショックアブソーバー２１にも車高調整装置３０を配することが好ましい。
【００４０】
前輪の軸部材３２は、ハンドル操作によって回動するスイングアーム２６の接続部２８（受材３５）により昇降動させることが出来、前輪のローリングを解消することが出来る。一方、加速時や減速時のピッチング調整を行うために前輪の軸部材３２を利用すると構造が複雑になる。そこで、前輪のピッチング調整のためには懸架装置のショックアブソーバー２１に別個に設けた車高調整装置３０を利用して、スイングアーム２６の動きとは切り離した制御を行うことが望ましい。後輪は、各一個の車高調整装置３０により、ピッチングおよびローリングに対する車高調整を行い得る。
【００４１】
なお、スイングアーム２６の軸部材３２または前輪のショックアブソーバー２１のいずれか一方に、モータによって受材（３５）に相当する部材を駆動する構造をとれば、スイングアーム２６の機械的な動きの影響を回避できる。この場合には、前輪のピッチングおよびローリングに対する車高調整を各一個の車高調整装置３０によって実現することが出来る。但し、スイングアーム２６の機械的な動きを利用する方が故障確率を減少させることが出来る。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るアクティブサスペンションによれば、加速時、ハンドル操作時等における車両の姿勢変化を応答性よく補正し、高速運転の安定を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車高調整装置の配置例を示す第一の図である。
【図２】本発明に係る車高調整装置の配置例を示す第二の図である。
【図３】本発明に係る車高調整装置の外観を例示する図である。
【図４】本発明に係る車高調整装置の受材を例示する図である。
【図５】本発明に係る車高調整装置の制御条件を例示するブロック図である。
【図６】本発明に係る摺動突起にベアリングを適用した構成を示す図である。
【符号の説明】
１１  車輪
１２  ナックル
１４  車体
２１  ショックアブソーバー（軸部材３２）
２２  スプリング
２４  タイロッド
２５  アッパーアーム
２６  スイングアーム
２７  回動軸（軸部材３２）
２８  接続部（受材３５）
２９  ローワーアーム
３０  車高調整装置
３１  螺旋溝
３２  軸部材
３５  受材
４０  摺動突起
６１  ステアリングセンサ
６２  加速度センサ
６３  車速センサ
６４  制御装置
６５  モータ
７０  ベアリング部材
Ｈ    ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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