| 【発明の名称】 |
自動車の減衰力可変式サスペンション装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】戸田 良二 【住所又は居所】広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】自動車の前輪2を支持する減衰力可変式のサスペンション装置3において、簡単な構造でコストの増加を招くことなく、良好な乗り心地を確保しながら様々な走行状態で十分に高い操縦安定性を得る。
【解決手段】ストラットダンパー7のピストンロッド13を車体にボールベアリング20を介して支持する一方、ダンパー本体11をホイルサポート5に固定する。ピストン34に伸び側の減衰力を発生させる第1オリフィス37を形成する。ピストンロッド13を軸線方向に貫通するコントロールロッド26を設け、該コントロールロッド26の上端部をホイルエプロン8に固定し、下端部に第1オリフィス37の絞り量を可変とする減衰力調整バルブ25を固定する。減衰力調整バルブ25には、前輪2が所定舵角となったときに第1オリフィス37の絞り量を増加させるスリット25a,25bを形成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 減衰力可変式のストラットダンパーを備え、該ストラットダンパーのピストンロッドの上端側を車体に支持し、ダンパー本体を操舵輪のホイルサポートに固定した自動車の減衰力可変式サスペンション装置において、前記ピストンロッドの上端側は軸受を介して車体に回転可能に支持され、前記ピストンロッドを軸線方向に貫通して上端側が車体に回転不能に固定されたコントロールロッドが設けられ、前記コントロールロッドには、前記操舵輪の舵角が所定舵角以上となったときに前記ストラットダンパーの伸び側の減衰力のみを変化させる減衰力調整バルブが設けられていることを特徴とする自動車の減衰力可変式サスペンション装置。 【請求項2】 請求項1において、減衰力調整バルブは、略円盤状に形成されてピストンのオリフィスの開口に近接して配置されるとともに、コントロールロッドの下端側に固定され、前記減衰力調整バルブには、オリフィスの開口面積を可変とするスリットが形成されていることを特徴とする自動車の減衰力可変式サスペンション装置。 【請求項3】 請求項1または2のいずれかにおいて、減衰力調整バルブは、操舵輪の舵角に応じて減衰力が段階的に変化するように構成されていることを特徴とする自動車の減衰力可変式サスペンション装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の操舵輪を支持するサスペンション装置に関し、特に、ダンパーの減衰力を変化させる構造の技術分野に属する。 【0002】 【従来の技術】従来より、自動車のサスペンション装置においては、高い操縦安定性を得るためにダンパーの減衰力を伸び側及び縮み側の両方で比較的高く設定することが行われている。すなわち、ダンパーの縮み側の減衰力を高めることで旋回時の外輪のストローク速度を遅くするとともに、そのときの内輪のストローク速度が外輪のストローク速度とバランスするように伸び側の減衰力も高める。 【0003】一方で、そのようにダンパーの減衰力が高いと上下振動の吸収性が悪く乗り心地の悪化は避けられない。そこで、例えば、特開平10−217732号公報に開示されるように、自動車の走行状態に応じてダンパーの減衰力を変化させるようにしたサスペンション装置がある。このものでは、車体に加速度センサや舵角センサ等を配設し、該各センサからの信号を制御ユニットで演算処理し、その結果に基づいてダンパーの減衰力調整用のアクチュエータを作動させるようにしており、例えば直進時に減衰力を比較的低くして乗り心地を良好にし、旋回時には減衰力を比較的高くして高い操縦安定性を得ることができる。 【0004】ところで、前記従来例(特開平10−217732号)のサスペンション装置では、良好な乗り心地と高い操縦安定性とを両立させるためにセンサやアクチュエータが必要となるのでコストが大幅に増加し、搭載できる車両は限定される。従って、そのようなサスペンション装置が搭載されない車両では、まず、狙いとする操縦安定性を確保するためにダンパーの伸び側及び縮み側の減衰力を前記したように比較的高めに設定し、その状態から伸び側の減衰力のみを低くして上下振動の吸収性を確保するようにしている。すなわち、操縦安定性に関しては縮み側の減衰力を比較的高めに設定しておくことで、旋回時の外輪のストローク速度を規制して効果的に略狙いとする性能を得ることができる一方、乗り心地に関してはダンパーの伸び側及び縮み側の一方の減衰力を低くすることで上下振動の吸収性を高めることができるので、伸び側の減衰力のみを前記操縦安定性により決定した減衰力よりも低くするようにしている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのように操縦安定性により決定した減衰力を伸び側のみ低くすると、前記した旋回時の外輪のストローク速度と内輪のストローク速度とのバランスが崩れてしまい、スラローム走行のように車両の旋回方向が急に変わるような場合では車両の挙動が不安定になる。つまり、様々な走行状態において十分に高い操縦安定性を得ることができない。 【0006】本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、狙いとする操縦安定性を確保するために設定したダンパーの伸び側及び縮み側の減衰力のうち、伸び側の減衰力のみを低めにして良好な乗り心地を得るようにする場合に、操舵輪を支持するストラット式サスペンションでは操舵時にダンパーが車体に対して変位することに着目して、簡単な構造でコストの増加を招くことなく、様々な走行状態において十分に高い操縦安定性を得ることにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、ピストンロッドを貫通して車体に固定されたコントロールロッドを設け、そのピストンロッドとコントロールロッドとの相対変位により伸び側の減衰力のみを変化させるようにした。 【0008】具体的には、請求項1の発明では、減衰力可変式のストラットダンパーを備え、該ストラットダンパーのピストンロッドの上端側を車体に支持し、ダンパー本体を操舵輪のホイルサポートに固定した自動車の減衰力可変式サスペンション装置を前提とする。そして、前記ピストンロッドの上端側を軸受を介して車体に回転可能に支持し、前記ピストンロッドを軸線方向に貫通して上端側が車体に回転不能に固定されたコントロールロッドを設け、該コントロールロッドには、前記操舵輪の舵角が所定舵角以上となったときに前記ストラットダンパーの伸び側の減衰力のみを変化させる減衰力調整バルブを設ける構成とする。 【0009】この構成によれば、操舵輪が操舵されるとストラットダンパーのピストンロッドが車体に固定されたコントロールロッドに対して変位する。このときの操舵輪の舵角が所定舵角以上となるとコントロールロッドに設けられた減衰力調整バルブにより伸び側の減衰力のみが変化する。 【0010】このことで、操縦安定性を確保するためにダンパーの縮み側の減衰力を比較的高めに設定する一方、伸び側の減衰力は比較的低めに設定することで良好な乗り心地を得るようにする場合に、アクチュエータ等を用いることなく、即ちコストの増加を招くことなく車両の旋回時に伸び側の減衰力のみを高くすることができ、これにより旋回時の左右両輪のストローク速度をバランスさせて十分に高い操縦安定性を得ることができる。 【0011】請求項2の発明では、請求項1の発明において、減衰力調整バルブを、略円盤状に形成してピストンのオリフィスの開口に近接して配置するとともに、コントロールロッドの下端側に固定し、この減衰力調整バルブには、オリフィスの開口面積を可変とするスリットを形成するものとする。このことで、操舵輪が操舵されると、減衰力調整バルブとピストンとが相対回動してピストンのオリフィスが減衰力調整バルブにより絞られるので、簡単な構造で減衰力を可変とすることができる。 【0012】請求項3の発明では、請求項1または2のいずれかの発明において、減衰力調整バルブを、操舵輪の舵角に応じて減衰力が段階的に変化するように構成するものとする。このことで、自動車の走行状態に対応した減衰力を得ることができる。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 【0014】図1は、本発明に係る減衰力可変式サスペンション装置を乗用車のフロントサスペンションに適用した実施形態を示す。この乗用車の車体前部の下端にはサスペンションクロスメンバ1が取り付けられており、このサスペンションクロスメンバ1の左右両側(車幅方向両側)には、それぞれ左右の前輪2を支持するストラット式のサスペンション装置3が配設されている。尚、このストラット式サスペンション装置3は左右ともに略同じ構造であるので、以下、左側のものについて説明する。 【0015】前記サスペンションクロスメンバ1の左端部には、サスペンションアーム4の車体内方側が車体前後方向に延びる揺動軸を有するように取り付けられている。このサスペンションアーム4の車体外方側にはホイルサポート5が連結されている。該ホイルサポート5には前輪2が締結固定されており、その下端部に設けられたボールジョイント6が前記サスペンションアーム4に連結される一方、上端部はストラットダンパー7を介して車体のホイルエプロン8(図2に示す)上部に支持されるようになっている。また、図示しないが、前記ホイルサポート5はタイロッドによりステアリングギアボックスに連結されている。 【0016】前記ストラットダンパー7は、その外周を囲むように形成されたコイルスプリング10を有している。該コイルスプリング10は下端部がストラットダンパー7のダンパー本体11の上下方向略中央部に固定されたロアブラケット12により支持される一方、上端部はストラットダンパー7のピストンロッド13上端側に固定されたアッパブラケット15により支持されている。 【0017】前記アッパブラケット15の略中心部には、図2に示すように、前記ストラットダンパー7のピストンロッド13が貫通して嵌合する孔部15aが形成されており、これによりピストンロッド13とアッパブラケット15とは相対回動しないように固定される。また、前記アッパブラケット15及びロアブラケット12はそれぞれコイルスプリング10の端部の形状に合致する形状とされ、コイルスプリング10を組み付けると該コイルスプリング10によりアッパブラケット15及びロアブラケット12がピストンロッド13の軸線X周りに一体的に回動するようになる。 【0018】前記ピストンロッド13におけるアッパブラケット15よりも上側にはストラットマウント17が取り付けられている。該ストラットマウント17は、前記ピストンロッド13の軸線X方向に延びかつホイルエプロン8に固定される外筒部材18と、該外筒部材18の内周側で同軸方向に延びかつ外筒部材18の内周面に防振ゴムGを介して固着される内筒部材19とを有しており、該内筒部材19にピストンロッド13が支持されるようになっている。前記外筒部材18は上側ほど縮径するテーパ状に形成され、その下端部には外方へ延びるフランジ18aが設けられており、このフランジ18aがホイルエプロン8に締結固定されるようになっている。前記内筒部材19の下端側には、該内筒部材19と同軸上に位置するようにボールベアリング(軸受)20が嵌入されており、該ボールベアリング20の内周面によりピストンロッド13の外周面が支持されていて、該ピストンロッド13は車体に対して回転可能とされている。 【0019】前記ボールベアリング20の内周側部材20aとアッパブラケット15との間にはカラー部材21が配設されている。そして、前記ピストンロッド13はボールベアリング20よりも上方に突出しており、その突出部分にナット22を螺合させることで、ピストンロッド13、ボールベアリング20の内周側部材20a、カラー部材21及びアッパブラケット15が一体的に締結固定されるようになっている。 【0020】前記ピストンロッド13には、軸線X方向に貫通する貫通孔13aが形成されており、この貫通孔13aには後述する減衰力調整バルブ25を備えたコントロールロッド26が挿通するようになっている。該コントロールロッド26は、前記ピストンロッド13に対して軸線X周りに回動可能に構成されており、その上端側はピストンロッド13の上端部よりも上方へ突出していて該突出部分が前記内筒部材19に固定されている。このコントロールロッド26の固定構造について詳しくは、前記内筒部材19の上端部には、該内筒部材19の上端開口を覆うように形成された略円盤状の固定部材27が固定されており、コントロールロッド26は固定部材27の略中心部を貫通して上方へ突出するとともに、その突出部分にナット28が螺合されて前記固定部材27に締結固定されており、このことで、コントロールロッド26は車体に対して回転不能とされている。 【0021】すなわち、この車両のフロントサスペンションでは、前輪が操舵されるとそれに伴って前記ホイルサポート5に固定されたストラットダンパー7のダンパー本体11が回動し、前記コイルスプリング10によりダンパー本体11のロアブラケット12と一体的に連結されたアッパブラケット15及びピストンロッド13が回動する。このとき、コントロールロッド26は固定部材27によりホイルエプロン8に固定されているので、前記ピストンロッド13がコントロールロッド26に対して軸線X周りに相対回動することとなる。 【0022】前記アッパブラケット15の下方には、ピストンロッド13が貫通する筒状のバンプストッパ29が配設されている。該バンプストッパ29は、アッパブラケット15の下面に接合された取付部材30に固定されており、該取付部材30には、バンプストッパ29の外周側でピストンロッド13の略全体を囲むように形成されたカバー部材31が取り付けられている。 【0023】前記ストラットダンパー7の内部構造について、図3及び図4に基づいて詳しく説明すると、該ストラットダンパー7のダンパー本体11の上端はキャップ部材33により閉塞されており、このダンパー本体11及びキャップ部材33により形成される空間内にはオイルが充填されている。前記ピストンロッド13は前記キャップ部材33を上下に貫通していて、該ピストンロッド13の下端部にはダンパー本体11に嵌挿されるピストン34が固定されている。このピストン34により前記ダンパー本体11内の空間は上部室35と下部室36との2つに区画されている。 【0024】前記ピストン34には、上部室35と下部室36とを連通させる第1オリフィス37及び第2オリフィス38が上下方向に貫通するように形成されている。第1オリフィス37は、ピストン34の中心から径方向一側でその径方向に互いに離れて3つ(径方向外方から内方へ順に37a,37b,37cとする)形成される一方、第2オリフィス38はその反対側でピストン34の径方向外側寄りに1つ形成されている。 【0025】前記コントロールロッド26の下端側は、前記ピストン34を貫通して下方へ突出しており、その下端部には前記第1オリフィス37の絞り量を変化させるための減衰力調整バルブ25が設けられている。該減衰力調整バルブ25は、ピストン34の下面形状に略対応した円形板状のもので、その上面がピストン34の下面に近接した状態で配置されて中心部がナット39によりコントロールロッド26の下端部に締結固定されるようになっている。 【0026】前記減衰力調整バルブ25には、図4に示すように、前記ピストンロッド13の軸線X方向に見て、第1オリフィス37a,37b,37cの下端開口にそれぞれ重なるように3つのスリット25a,25b,25cが形成されている。該3つのスリット25a,25b,25cは、それぞれ、ピストン34を減衰力調整バルブ25に対して軸線X周りに回動させたときの第1オリフィス37a,37b,37cの開口の軌跡に沿って円弧状に形成されている。3つのスリット25a,25b,25cの長さは、詳しくは後述するが、前記減衰力調整バルブ25の最も内方に位置するスリット25cが最も長く形成されており、外方に位置するものほど短くされている。また、減衰力調整バルブ25におけるスリット25a,25b,25cと反対側には、それらと同様に前記第2オリフィス38の開口と重なるようにスリット25dが形成されている。これらスリット25a,25b,25c,25dの幅は、対応するオリフィス37,38の開口寸法と略同じとされている。 【0027】また、図3に示すように、前記第1オリフィス37に対応するスリット25a,25b,25cから下方へ所定距離離間した位置には下部室36のオイルがスリット25a,25b,25cを通って第1オリフィス37へ流入することを阻止する下側閉止板40が設けられている。一方、前記第2オリフィス38の上端開口から上方へ所定距離離間した位置には、前記第1オリフィス37の下側閉止板40と同様な上側閉止板41が設けられており、これにより上部室35のオイルが第2オリフィス38へ流入することを阻止している。 【0028】すなわち、前記ピストンロッド13が伸び側にストロークすると、前記上側閉止板41が下方へ撓んで第2オリフィス38の開口を閉止する一方、上部室35のオイルが第1オリフィス37のみから下部室36へ流れ、このときの抵抗により伸び側の減衰力が発生する。反対に前記ピストンロッド13が縮み側にストロークすると、前記下側閉止板40がスリット25a,25b,25cの開口を閉止する一方、下部室36のオイルが第2オリフィス38のみから上部室35へ流れ、このときに縮み側の減衰力が発生する。つまり、このストラットダンパー7は、第1オリフィス37及び第2オリフィス38の絞り量をそれぞれ変更すれば伸び側及び縮み側の減衰力を独立して変えることができる。 【0029】前記ピストン34の第1及び第2オリフィス37,38と減衰力調整バルブ25との位置関係について説明する。前記ストラットダンパー7が車体に取り付けられて前輪2の舵角が略0゜(車両が略直進状態となる角度)にあるときには、図4(a)に示すようにピストンロッド13の軸線X方向に見て、前記第1オリフィス37及び第2オリフィス38がそれぞれ対応するスリット25a,25b,25c,25dの長さ方向略中央部に位置するように、ピストン34と減衰力調整バルブ25との相対位置が設定されている。このときの伸び側の減衰力特性は、図5に示すようにT0となり、縮み側の減衰力特性がC1となる。 【0030】前記した舵角0゜の状態の前輪2が左右いずれかに所定角度操舵されると、第1オリフィス37の外側オリフィス37aの開口が減衰力調整バルブ25の外側スリット25aからずれてオイルが流通する開口の面積が縮小され、このことで減衰力が高まる。この状態から舵角が増えて、図4(b)に示すようにピストンロッド13の回動角度がαとなると、外側オリフィス37aは略完全に閉止されて、伸び側の減衰力特性は、図5に符号T1で示すように高くなる。さらに舵角が増えて、図4(c)に示すように、ピストンロッド13の回動角度がβとなると、中間オリフィス37bが絞られて外側オリフィス37a及び中間オリフィス37bの両方が減衰力調整バルブ25により閉止される。この外側オリフィス37a及び中間オリフィス37bが閉止されると、伸び側の減衰力特性は図5にT2で示すようになる。 【0031】また、前記内側スリット25cの長さは、前輪2が左側の最大舵角から右側の最大舵角の間のどの舵角にあるときも内側オリフィス37cの開口を閉止しないように長く設定されている。また、前記第2オリフィス38に対応するスリット25dの長さも前記内側スリット25cと同様に前輪2がどの舵角にあるときもオイルが第2オリフィス38の開口全体から流通するように設定されている。つまり、このストラットダンパー7は、前輪2の舵角が増大することによって伸び側の減衰力のみが高くなる一方、縮み側の減衰力は変化しないように構成されている。 【0032】前記ストラットダンパー7の減衰力の設定について具体的に説明する。 【0033】一般に、ストラットダンパーの伸び側及び縮み側の減衰力は、旋回時の外輪のストローク速度と内輪のストローク速度とが略等しくなるように、それぞれ設定することが好ましい。例えば、図5に示すように、伸び側の減衰力特性を減衰力が比較的低いT0(乗り心地重視)とした場合には、縮み側の減衰力特性もそれにバランスする比較的低い減衰力特性のC0とすることで、旋回方向が急に変わるようなスラローム走行にあるときの左右両輪のストローク速度を略同じにして車両の挙動を安定させることができる。しかしながら、そのように伸び側及び縮み側の減衰力特性を旋回時の左右両輪のストローク速度がバランスするように設定すると、車両の特性は乗り心地重視と操縦安定性重視とのいずれかに偏った特性となる。 【0034】そこで、この実施形態では、伸び側の減衰力特性は前輪2の舵角が略0゜の状態では、乗り心地を重視した特性T0に設定して上下振動の吸収性を確保している。一方、そのときの縮み側の減衰力特性は、減衰力の比較的高いC1(操縦安定性重視)に設定にしておき、このことで、旋回時の外輪のストローク速度を規制して操縦安定性を確保するようにしている。このように設定すると旋回時には左右両輪のストローク速度がバランスしないので、スラローム走行では安定性を十分に確保できないことが考えられる。このことに対して、この実施形態では前輪2の操舵に伴って伸び側の減衰力のみを高めて、旋回時には左右両輪のストローク速度をバランスさせるようにしている。 【0035】詳しくは、前輪2が直進状態から例えば左側に操舵されると、前記ストラットダンパー7の減衰力調整バルブ25により外側オリフィス37aが閉止されるとともに、車両が旋回状態となり、右前輪2のストラットダンパー7は縮み側にストロークする一方、左前輪2のストラットダンパー7は伸び側にストロークする。このストラットダンパー7のストローク時には、伸び側の減衰力特性がT1となっており縮み側の減衰力特性C1と略バランスするようになるので、右前輪2のストローク速度と左前輪2のストローク速度との差は小さくなる。また、前輪2がさらに大きく左側へ操舵されると、減衰力調整バルブ25により中間オリフィス37bが閉止されて伸び側の減衰力特性がT2となり、右前輪2のストローク速度と左前輪2のストローク速度とが略同じとなる。 【0036】すなわち、前輪2が直進状態から操舵されると、伸び側の減衰力のみが高くなり、左右両輪2,2のストローク速度がバランスするようになるので、車両の旋回方向が急に変わるような走行状態であっても車両の挙動が安定する。また、このとき、縮み側の減衰力は舵角によって変化しないので、旋回方向が変わる間もストローク速度を連続的に同じように規制できる。 【0037】さらに、前輪2の舵角に応じて減衰力特性が段階的に変化するので、自動車の走行状態に応じて適切な減衰力を得ることができる。 【0038】以上説明したように、ストラットダンパー7のダンパー本体11を前輪2のホイルサポート5に固定し、ピストンロッド13をストラットマウント17により車体に支持するようにした減衰力可変式のサスペンション装置3において、ピストンロッド13の上端部をボールベアリング20により車体に対して回転可能に支持し、そのピストンロッド13を軸線X方向に貫通するコントロールロッド26の上端部をホイルエプロン8に回転不能に固定し、このコントロールロッド26の下端部に減衰力調整バルブ25を設けて、前輪2の操舵によりピストン34の第1オリフィス37の絞り量を増加させるようにしたので、アクチュエータ等を用いることなく、簡単な構造で前輪2の舵角に応じてストラットダンパー7の減衰力を可変とすることができる。 【0039】また、前記ストラットダンパー7の縮み側の減衰力を操縦安定性を重視した高めの値とし、伸び側の減衰力を乗り心地を重視した低めの値としたので、操縦安定性を効果的に高めながら、良好な乗り心地を確保できる。そして、前輪2の舵角が略0゜から所定角度操舵されたときに、減衰力調整バルブ25によって伸び側の減衰力のみを高めて左右両輪のストローク速度をバランスさせるようにしたので、様々な走行状態で十分に高い操縦安定性を得ることができる。 【0040】尚、この実施形態では、減衰力調整バルブ25をピストン34の下方に配置しているが、ピストン34の上方に配置するようにしてもよい。 【0041】 【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に係る自動車の減衰力可変式サスペンション装置によると、減衰力可変式ストラットダンパーのピストンロッド上端側を車体に支持し、ダンパー本体を操舵輪のホイルサポートに固定したものにおいて、前記ピストンロッドの上端側を車体に回転可能に支持し、このピストンロッドを軸線方向に貫通して上端側が車体に回転不能に固定されたコントロールロッドを設け、該コントロールロッドには、操舵輪の舵角が所定舵角以上となったときに伸び側の減衰力のみを変化させる減衰力調整バルブを設けたので、低コストでストラットダンパーの減衰力を変化させることができる。さらに、ストラットダンパーの縮み側の減衰力を比較的高めに設定して操縦安定性を確保しつつ、伸び側の減衰力を低めにして良好な乗り心地を得るようにする場合に、減衰力調整バルブにより伸び側の減衰力のみを高めることができ、これにより、旋回時の左右両輪のストローク速度をバランスさせて十分に高い操縦安定性を得ることができる。 【0042】請求項2記載の発明によると、減衰力調整バルブをピストンのオリフィスの開口に近接して配置された円盤状に形成するとともに、コントロールロッドの下端側に固定し、その減衰力調整バルブには、オリフィスの開口面積を可変とするスリットを形成したので、簡単な構造で舵角に対応した減衰力を得ることができる。 【0043】請求項3記載の発明によると、操舵輪の舵角に応じて減衰力が段階的に変化するので、自動車の走行状態に対応した減衰力を得ることができる |
| 【出願人】 |
【識別番号】000003137 【氏名又は名称】マツダ株式会社 【住所又は居所】広島県安芸郡府中町新地3番1号
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| 【出願日】 |
平成14年5月29日(2002.5.29) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100077931 【弁理士】 【氏名又は名称】前田 弘 (外7名)
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| 【公開番号】 |
特開2003−341332(P2003−341332A) |
| 【公開日】 |
平成15年12月3日(2003.12.3) |
| 【出願番号】 |
特願2002−154963(P2002−154963) |
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