(57)【要約】【課題】車室内容積を容易に大きく確保することができるサスペンション装置を提供することである。【解決手段】本発明の課題解決手段は、棒状の捩じりばね部５と捩じりばね部５の一端５ａから伸びる腕６とを備えたトーションバー１と、捩じりばね部５が挿通されるとともに腕６の回転が伝達される筒状の中空シャフト２と、中空シャフト２が回転自在に挿通されるとともに捩じりばね部５の他端に対して周方向へ回転不能な筒状のケース３と、ケース３に対して中空シャフト２の周方向への回転を抑制する減衰力発生機構４とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の捩じりばね部と当該捩じりばね部の一端から伸びる腕とを備えたトーションバーと、上記捩じりばね部が挿通されるとともに上記腕の回転が伝達される筒状の中空シャフトと、当該中空シャフトが回転自在に挿通されるとともに上記捩じりばね部の他端に対して周方向へ回転不能な筒状のケースと、当該ケースに対して中空シャフトの周方向への回転を抑制する減衰力発生機構とを備えたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
上記減衰力発生機構は、上記中空シャフトと上記ケースとの間に形成される環状隙間に粘性流体を密封して形成した粘性流体ダンパであることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
上記減衰力発生機構は、上記中空シャフトと上記ケースの一方に設けられて他方へ摺接する隔壁と、上記中空シャフトと上記ケースの他方に設けられて一方へ摺接して上記中空シャフトと上記ケースとの間に流体が充填される一方室と他方室とを区画するベーンと、上記一方室と上記他方室とを連通するとともに通過する流体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えたロータリダンパであることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
上記減衰力発生機構は、上記中空シャフトと上記ケースの一方に設けた磁石と、上記中空シャフトと上記ケースの他方に設けられて上記磁石に対向するコイルとを備えた電磁ダンパであることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項５】
上記中空シャフトの一端を上記捩じりばね部の一端に固定するとともに、上記中空シャフトの他端内周に上記捩じりばね部の他端を回転自在に保持するベアリングを設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のサスペンション装置にあっては、直動片ロッド型の油圧ダンパと、油圧ダンパの外周に装着される懸架ばねとしてのコイルばねを備えて構成されて、車両の車体と車軸との間に介装されて使用される（特許文献１参照）。
【０００３】
懸架ばねは、車体を弾性支持しており、車両走行中に路面の凹凸を乗り越える際に、車輪に生じた振動の車体への伝達を抑制する。しかしながら、懸架ばねは、振動エネルギを弾性エネルギとして一旦は吸収するが、その後、弾性エネルギを解放して車体を振動させ続けてしまうので、この振動を減衰するために油圧ダンパが懸架ばねに並列して設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、車両にはサスペンションやエンジンといった走行に必要な機器の他にも多くの電子機器が搭載されるようになっており、ハイブリッド車に至ってはエンジンの他にモータが搭載される。このように車両には様々な多くの機器が搭載される一方、車室内のスペースも大きく確保することが要望されている。機器量の増加は、車室スペースを減少させることになるため、個々の機器を小型化することが要望され、サスペンション装置についても同様に小型化することが望まれる。
【０００６】
しかしながら、従来のサスペンション装置では、直動型の油圧ダンパと、油圧ダンパの外周に懸架ばねを配置する関係上、縦置きに使用しなくてはならず、これが車室内容積を圧迫している。また、油圧ダンパはピストンに内部圧力を作用させることで減衰力を発生する関係上、ピストン径の小型化には限界があり、ストローク長も確保する必要があるため、油圧ダンパの外径及び全長の小型化にも限度がある。また、油圧ダンパの小型化が難しいのでこの外周に配置される懸架ばねの外径の小型化もおのずと限界がある。このように、従来のサスペンション装置にあっては、縦置き配置で、これ以上の小型化が難しいことから、車室内容積を確保しづらいという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車室内容積を容易に大きく確保することができるサスペンション装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、棒状の捩じりばね部と当該捩じりばね部の一端から伸びる腕とを備えたトーションバーと、上記捩じりばね部が挿通されるとともに上記腕の回転が伝達される筒状の中空シャフトと、当該中空シャフトが回転自在に挿通されるとともに上記捩じりばね部の他端に対して周方向へ回転不能な筒状のケースと、当該ケースに対して中空シャフトの周方向への回転を抑制する減衰力発生機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のサスペンション装置によれば、縦置きにしか搭載できなかった従来のサスペンション装置と異なり、車両の邪魔にならない箇所へ搭載することができ、車室内を圧迫することがなく、車室内容積を容易に大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施の形態におけるサスペンション装置の縦断面図である。
【図２】一実施の形態におけるサスペンション装置の横断面図である。
【図３】一実施の形態におけるサスペンション装置を車両の車体と車輪との間に介装した状態を示す図である。
【図４】他例の減衰力発生機構を搭載したサスペンション装置の拡大横断面図である。
【図５】別例の減衰力発生機構を搭載したサスペンション装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１および図２に示すように、一実施の形態におけるサスペンション装置Ｓは、トーションバー１と、トーションバー１が挿通されるとともにこのトーションバー１に固定される筒状の中空シャフト２と、中空シャフト２が挿通される筒状のケース３と、ケース３に対して中空シャフト２の周方向への回転を抑制する減衰力発生機構４とを備えて構成されている。
【００１２】
そして、このサスペンション装置Ｓは、図３に示すように、ケース３を車両における車体Ｂに固定し、トーションバー１を車輪Ｗに連結して使用され、捩じりばねであるトーションバー１が車体Ｂを弾性支持する懸架ばねとして機能し、トーションバー１が捩じられることで中空シャフト２がケース３に対して周方向へ相対回転し、当該中空シャフト２のケース３に対する相対回転を減衰力発生機構４で抑制することとで、車体Ｂと車輪Ｗの図中上下方向の相対変位を抑制するようになっている。
【００１３】
以下、サスペンション装置Ｓの各部について詳細に説明する。トーションバー１は、棒状の捩じりばね部５と、当該捩じりばね部５の一端５ａから垂直方向へ伸びる腕６とを備えて構成されている。そして、捩じりばね部５の他端５ｂをケース３に固定している。また、腕６の先端が車輪Ｗを回転自在に保持するナックルスピンドルＮにヒンジ結合等によって回転可能に連結されている。なお、腕６は、トルクが作用した場合に、少なくとも、捩じりばね部５にこれをねじるトルクを作用させることができるようになっていればよいので、捩じりばね部５の軸線方向と一致しない方向へ伸びていればよく、捩じりばね部５とは別部品で構成して、捩じりばね部５の一端５ａに固定できるようにしてもよい。さらに、トーションバー１は、図示したところでは、中実とされているが、捩じりばね部５の捩じり剛性と腕６の曲げ剛性を高めたい場合には、捩じりばね部５および腕６を筒状としてもよい。
【００１４】
なお、上記したナックルスピンドルＮは、車体Ｂに揺動可能に連結されたアッパーアーム１０とロアアーム１１とにヒンジ結合されており、これにより、車輪Ｗは、車体Ｂに対して図３中上下方向へ相対移動することができるようになっている。
【００１５】
このように、車輪Ｗが車体Ｂへ相対移動すると、腕６がナックルスピンドルＮを介して車輪Ｗに連結されていることから、車輪Ｗの動きに合わせて腕６の先端が図３中上下方向へ揺動する。他方、捩じりばね部５の他端５ｂは、ケース３に固定されていて、ケース３が上述のように車体Ｂに固定されているので、捩じりばね部５が捩じられて、腕６の揺動を抑制する弾発力を発揮するようになっている。この捩じりばね部５の弾発力を利用することで車体Ｂを車輪Ｗに対して弾性支持することができ、トーションバー１は懸架ばねとして機能する。上記したところでは、捩じりばね部５の他端５ｂをケース３に固定するようにしているが、ケース３にではなく、車体Ｂに固定してもよく、上記捩じりばね部５の他端５ｂがケース３に対して周方向へ回転不能となるようにトーションバー１とケース３とを連結すればよい。したがって、捩じりばね部５の他端５ｂがケース３に対して周方向へ回転不能であればよいから、捩じりばね部５の他端５ｂとケース３とを車体Ｂ等を介して間接的に連結してもよいのである。また、腕６は、ナックルスピンドルＮの他、アッパーアーム１０やロアアーム１１と言った車輪Ｗと共に車体Ｂに対して揺動運動を呈するサスペンションアームに連結するようにしてもよい。
【００１６】
つづいて、中空シャフト２は、筒状であって、内部に挿通される捩じりばね部５の一端５ａに一端２ａを固定して、トーションバー１と一体化されている。また、中空シャフト２の他端２ｂの内周には、トーションバー１の捩じりばね部５の他端５ｂの外周を回転自在に保持するベアリングとしてのボールベアリング７が装着されており、当該ねじりばね部５の捩じり運動を妨げないようになっている。ボールベアリング７を用いることで、中空シャフト２が捩じりばね部５の他端５ｂに対して滑らかに抵抗少なく回転することが可能となる利点がある。なお、捩じりばね部５の他端５ｂの外周を回転自在に保持するベアリングは、ボールやころを備えない筒状のベアリングとすることも可能である。
【００１７】
さらに、ケース３は、この場合、有底筒状であって内周に中空シャフト２が挿通されており、ケース３の両端内周と中空シャフト２の両端外周の間には、筒状のスライドベアリング８，９と、環状のシール１２，１３が設けられていて、ケース３と中空シャフト２との間に環状隙間Ｒが形成されている。上記スライドベアリング８，９およびシール１２，１３は、ケース３の内周と中空シャフト２の外周の一方に固定して、他方に摺接するようになっており、ケース３の内周と中空シャフト２の外周のいずれに固定してもよい。
【００１８】
また、ケース３は、車体Ｂへ取り付けることができるように、ブラケット３ａを備えており、当該ブラケット３ａを車体Ｂにボルト結合する等して、車体Ｂに軸方向を車両の前後方向へ沿わせて固定される。
【００１９】
そして、ケース３の底部には、円形以外の形状の孔３ｂが設けられていて、当該孔３ｂには捩じりばね部５の他端５ｂに設けた嵌合部５ｃが嵌合している。この嵌合部５ｃは、その断面形状が上記孔３ｂの形状に符合する形状とされており、孔３ｂに嵌合すると、ケース３とねじりばね部５の他端５ｂとが互いに周方向へ回転不能に連結される。
【００２０】
また、環状隙間Ｒは、上記シール１２，１３によって、密閉されており、内部には、粘性流体が充填されていて、中空シャフト２がケース３に対して周方向へ回転すると環状隙間Ｒ内の粘性流体の粘度によって、中空シャフト２のケース３に対する周方向の回転を抑制する。このように、この実施の形態にあっては、減衰力発生機構４は、中空シャフト２と、ケース３と、中空シャフト２とケース３との間に形成される環状隙間Ｒと、当該環状隙間Ｒ内に密封される粘性流体とで構成されており、中空シャフト２がケース３に対して周方向の回転運動を呈すると、当該回転運動を抑制する減衰力を発揮する。また、粘性流体は、油等の高粘度の液体を使用することができる。
【００２１】
なお、中空シャフト２とケース３との間の環状隙間Ｒに磁気粘性流体を密封して、中空シャフト２とケース３とに異なる磁極を設けて環状隙間Ｒに磁界を作用させることで、粘度をさらに高めてより高い減衰力を発生するようにしてもよい。この場合、環状隙間Ｒへ磁界を作用させる磁界発生手段は、中空シャフト２とケース３に、それぞれ、異なる磁極同士が対向するように取り付けた磁石や電磁石でよく、電磁石を用いる場合には、磁界の大きさを変化させることで磁気粘性流体の粘度を制御して発生減衰力を調整することができる。このように、減衰力発生機構４は、中空シャフト２と、ケース３と、中空シャフト２とケース３との間に形成される環状隙間Ｒと、当該環状隙間Ｒ内に密封される磁気粘性流体と、環状隙間Ｒへ磁界を作用させる磁界発生手段とで構成される。
【００２２】
また、中空シャフト２とケース３との間の環状隙間Ｒに電気粘性流体を密封して、中空シャフト２とケース３とに電位差を設けて環状隙間Ｒに電界を作用させることで、粘度をさらに高めてより高い減衰力を発生するようにしてもよい。この場合、環状隙間Ｒへ電界を作用させる電界発生手段は、中空シャフト２とケース３のいずれかを一方を接地し、他方に電圧を印加する構成であってもよいし、中空シャフト２とケース３とを電気的に接続してこれらの中間に電源を設ける構成とされてもよく、いずれにしても、印加電圧の大きさを変化させることで電気粘性流体の粘度を制御して発生減衰力を調整することができる。このように、減衰力発生機構４は、中空シャフト２と、ケース３と、中空シャフト２とケース３との間に形成される環状隙間Ｒと、当該環状隙間Ｒ内に密封される電気粘性流体と、環状隙間Ｒへ電界を作用させる電界発生手段とで構成される。
【００２３】
さらには、図４に示すように、中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方に中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方へ摺接する隔壁１４を設けておき、中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方に中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方へ摺接するベーン１５を設けておき、当該隔壁１４とベーン１５で環状隙間Ｒ内を一方室Ｒ１と他方室Ｒ２に仕切り、当該一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通するとともに通過する流体に抵抗を与える減衰通路１６を設けるようにしてもよい。この図４に示した減衰力発生機構４は、中空シャフト２と、ケース３と、中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方に設けられて中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方へ摺接する隔壁１４と、中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方に設けられて中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方へ摺接するベーン１５と、当該隔壁１４とベーン１５で環状隙間Ｒ内に仕切られた一方室Ｒ１と他方室Ｒ２と、当該一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通するとともに通過する流体に抵抗を与える減衰通路１６とで構成される。
【００２４】
この図４の減衰力発生機構４は、中空シャフト２がケース３に対して周方向へ反時計方向へ回転すると、一方室Ｒ１が圧縮され、他方室Ｒ２が拡大するので、一方室Ｒ１内の流体は、減衰通路１６を介して他方室Ｒ２へ移動する。減衰通路１６は、その途中に減衰弁１６ａを備えていて、通過する流体の流れに抵抗を与えるので、一方室Ｒ１内の圧力が上昇して一方室Ｒ１と他方室Ｒ２との間に差圧が生じて、この差圧をベーン１５と隔壁１４で受けて中空シャフト２のケース３に対する回転を抑制する減衰力を発揮する。反対に、中空シャフト２がケース３に対して周方向へ時計方向へ回転すると、他方室Ｒ２が圧縮され、一方室Ｒ１が拡大するので、他方室Ｒ２内の流体は、減衰通路１６を介して一方室Ｒ１へ移動する。減衰通路１６は、通過する流体の流れに抵抗を与えるので、他方室Ｒ２内の圧力が上昇して他方室Ｒ２と一方室Ｒ１との間に差圧が生じて、この差圧をベーン１５と隔壁１４で受けて中空シャフト２のケース３に対する回転を抑制する減衰力を発揮する。このように、図４に示した減衰力発生機構４にあっても、中空シャフト２のケース３に対する回転運動を抑制する減衰力を発揮することができる。なお、隔壁１４とベーン１５は、複数設けられていてもよく、周方向に交互に配置されればよい。また、減衰通路１６は、設置箇所は任意で、隔壁１４やベーン１５の他に、中空シャフト２やケース３の肉内やケース３外に設置してもよく、さらに、複数設けられていてもよい。減衰通路１６を複数設ける場合には、一部を一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容するように設定して、残りを他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容するように設定してもよく、中空シャフト２の回転方向によって減衰力特性（回転速度に対する減衰力の特性）を異ならしめるようにしてもよい。また、この図４の減衰力発生機構４においては、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２に充填される流体は、油、水、水溶液、気体といった種々の流体を用いることができる。
【００２５】
またさらには、図５に示すように、中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方に磁石を設け、中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方に磁石に対向するコイルを設けてもよい。この図５に示した減衰力発生機構４は、中空シャフト２と、ケース３と、中空シャフト２の外周とケース３の内周の一方に設けられた磁石１７，１８と、中空シャフト２の外周とケース３の内周の他方に設けられて磁石１７，１８に対向するコイル２０とで構成された電磁ダンパである。なお、コイル２０は、周方向に複数のスロットを持つ鉄心１９に巻回されている。
【００２６】
この図５の減衰力発生機構４は、中空シャフト２がケース３に対して周方向へ回転すると、磁石１７，１８で発生する磁界をコイル２０が横切ることで、コイル２０に誘起電力が生じて、コイル２０に電流が流れて磁石１７，１８のコイル２０に対する移動を抑制する電磁力が発生する。この電磁力を中空シャフト２のケース３に対する回転運動を抑制する減衰力として利用することで、減衰力発生機構４は、減衰力を発揮することができる。なお、減衰力発生機構４は、コイル２０を短絡しておけば、減衰力を発揮することができるが、コイル２０へ電力供給することで磁石１７，１８を回転させるようにすれば減衰力発生機構４をモータとしても機能させることができ、この減衰力発生機構４をアクチュエータとしても利用することができる。このように、減衰力発生機構４をアクチュエータとしても機能させることで、サスペンション装置Ｓをアクティブサスペンションとしても機能させることができる。
【００２７】
サスペンション装置Ｓは、上記したように構成されるが、ケース３を車体Ｂに固定し、トーションバー１の腕６をナックルスピンドルＮへ回転自在に連結することで、車両のサスペンションに組み込まれる。
【００２８】
そして、車両の走行中に路面の凹凸を通過したり、路面のうねり等の通過によって、車輪Ｗが車体Ｂに対して上下方向へ振動させられると、腕６が車輪Ｗの上下動にあわせて揺動する。捩じりばね部５の他端５ｂは、車体Ｂへケース３を介して固定されているので、腕６の上下動に併せて、トーションバー１の捩じりばね部５が捩じられ、車輪Ｗの上下動を抑制する弾発力を発揮する。さらに、ケース３は車体Ｂに固定されているので、捩じりばね部５の一端５ａに固定される中空シャフト２は、腕６の揺動角度とほぼ一致した角度だけ、腕６とともにケース３に対して腕６の揺動方向へ回転する。この中空シャフト２のケース３に対する周方向の回転によって減衰力発生機構４は、減衰力を発揮して中空シャフト２の回転運動を抑制する減衰力を発揮する。この減衰力は、中空シャフト２が捩じりばね部５の一端５ａに固定されているので、腕６の上記揺動を抑制するように働き、車輪Ｗと車体Ｂの上下方向の相対移動が抑制される。
【００２９】
また、トーションバー１における捩じりばね部５の他端５ｂは、ケース３を介して車体Ｂに連結されているので、腕６を車輪Ｗへ連結することで、車体Ｂの重量によって捩じりばね部５が捩じられて、これに拮抗する弾発力を発揮しており、トーションバー１は、車体Ｂを弾性支持する懸架ばねとして機能している。
【００３０】
このように、このサスペンション装置Ｓは、懸架ばねとダンパの機能を兼ねており、ケース３をケース３の軸方向を車両の前後方向へ沿わせて車体に固定し、腕６を車輪Ｗやサスペンションアームに連結することで、車両に搭載することができる。これにより、本発明のサスペンション装置Ｓでは、縦置きにしか搭載できなかった従来のサスペンション装置と異なり、車両の邪魔にならない箇所へ搭載することができ、車室内を圧迫することがない。この結果、本発明のサスペンション装置によれば、車室内容積を容易に大きく確保することができる。
【００３１】
さらに、このサスペンション装置Ｓは、懸架ばねにトーションバー１を利用することができ、全てをケース３内に収める構成となっているので、コイルばねを油圧ダンパの外周に設ける従来のサスペンション装置に比較して外径を小径とすることができ、省スペースとなる。
【００３２】
なお、中空シャフト２は、捩じりばね部５の途中に固定されてもよいが、この実施の形態のように、中空シャフト２をトーションバー１の捩じりばね部５の腕６が設けられる一端５ａに固定することで、腕６の揺動を中空シャフト２に効率よく伝達でき、減衰力の発生応答性の点で有利となるとともに、腕６の揺動角度に対して中空シャフト２のケース３に対する揺動角度にロスが生じにくいので、発生減衰力を大きくできる点でも有利となる。
【００３３】
また、中空シャフト２は腕６の回転が伝達されるようにすればよいので、捩じりばね部５に固定するだけでなく、腕６に固定してもよいし、また、腕６の回転を増幅して伝達できるように、腕６と中空シャフト２との間、或いは、捩じりばね部５と中空シャフト２との間に減速機を介装するようにしてもよい。減速機としては、具体的にはたとえば、プラネタリギア等の歯車機構を用いることができる。プラネタリギアを用いる場合、腕６や捩じりばね部５に複数の遊星歯車を取り付け、中空シャフト２の外周にこれら遊星歯車の内周に位置してこれら遊星歯車に歯合する太陽歯車を設け、ケース３の内周にこれら遊星歯車の外周に配置されてこれら遊星歯車に歯合する内歯車を設けて、プラネタリギアを構成してもよいし、また、ケース３に複数の遊星歯車を取り付け、中空シャフト２の外周にこれら遊星歯車の内周に位置してこれら遊星歯車に歯合する太陽歯車を設け、腕６にこれら遊星歯車の外周に配置されてこれら遊星歯車に歯合する内歯車を設けて、プラネタリギアを構成してもよい。
【００３４】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、種々の用途のロータリダンパに利用でき、たとえば、車両のサスペンションに使用されるロータリダンパに利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  トーションバー
２  中空シャフト
２ａ  中空シャフトの一端
３  ケース
４  減衰力発生機構
５  捩じりばね部
５ａ  捩じりばね部の一端
５ｂ  捩じりばね部の他端
６  腕
７  ベアリングとしてのボールベアリング
１４  隔壁
１５  ベーン
１６  減衰通路
１７，１８  磁石
２０  コイル
Ｒ  環状隙間
Ｒ１  一方室
Ｒ２  他方室
Ｓ  サスペンション装置
【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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