JP2009227200A - 車両用サスペンションのダンパマウント及びダンパマウント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダンパマウントの振動減衰特性を可変設定できるようにし、広域に亘って最適な乗り心地性を確保すること。
【解決手段】ダンパ装置３０と車体１００との間に配置されて一方の側をダンパ装置３０に接続され、他方の側を車体１００に接続されたゴムブッシュ４１をアクチュエータ６０によって弾性変形させ、当該ゴムブッシュ４１の見かけ上のばね定数を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用サスペンションのダンパマウント（ストラットマウント)及びダンパマウント制御装置に関し、特に、ゴムブッシュを含むダンパマウント及びダンパマウント制御装置に関する。

自動車等の車両のサスペンションは振動減衰能を有するダンパ装置を含んでいる。ダンパ装置は、下端部を車輪支持のサスペンションアームに接続され、上端部をゴムブッシュを含むダンパマウントによって車体に接続されている（例えば、特許文献１)。

ゴムブッシュは、ゴム状弾性体により構成された防振ゴムであり、ゴム材質、形状等により、ばね定数（反力特性)が一義的に決まる。

従来技術として、ゴムブッシュ内部に高分子アクチュエータが埋め込まれ、高分子アクチュエータを伸縮駆動することにより、ゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させるものがある（例えば、特許文献２)。
特開２００７−２９０４２５号公報 特開２００５−１２７３８６号公報

減衰能可変式のダンパ装置を用い、路面の状態や車速に応じてダンパ装置の減衰性能を可変制御することは種々提案されている。しかし、ダンパ装置は、自身のフリクション等により車体への走行振動の伝達を効果的に抑制できず、ダンパ装置には乗り心地性を改善できない領域が存在している。ダンパマウントのゴムブッシュは、そのような振動伝達を抑制し、乗り心地性を改善する役目を担っている。

ダンパ装置のフリクション等が乗り心地性に与える影響は、路面の状態や車速によって変わるから、ダンパマウントの特性も、路面の状態や車速に応じて可変設定されるならば、ダンパ装置からの振動が車体へ伝わることを効果的に抑制し、より一層の乗り心地性の改善を図ることができる。

しかし、従来のダンパマウントのゴムブッシュは、ゴム材質、形状等によってばね定数を一義的に決められ、可変的な振動遮断特性を備えていない。このため、従来のダンパマウントでは、路面の状態や車速の如何によっては、ダンパ装置からの振動が車体へ伝わることを効果的に抑制することができず、乗り心地性を改善できないことがある。

このことに対して、従来は、様々な路面や環境において、確率的に多い条件下で最適の振動遮断特性を呈するよう、ダンパマウントのゴムブッシュのばね定数が設定されるのが一般的である。このため、従来のダンパマウントでは、局部の路面等において、最適な乗り心地性を確保できなかった。

本発明が解決しようとする課題は、ダンパマウントの振動遮断特性を可変設定できるようにし、広域に亘って最適な乗り心地性を確保することである。

本発明によるダンパマウントは、車両用サスペンションのダンパ装置を車体に接続するダンパマウントであって、前記ダンパ装置と前記車体との間に配置されて一方の側を前記ダンパ装置に接続され、他方の側を前記車体に接続されたゴムブッシュと、前記ゴムブッシュを弾性変形させて当該ゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させるアクチュエータとを有する。

本発明によるダンパマウントは、好ましくは、前記ゴムブッシュは、円筒状をなし、外周側を車体に接続され、中心孔を前記ダンパ装置のロッドが上下に貫通し、軸線方向上端面に当接した上ワッシャと軸線方向下端面に当接した下ワッシャとによって軸線方向に挟まれた態様で前記ロッドに連結され、前記アクチュエータは、前記上ワッシャと前記下ワッシャの一方を他方に近付ける方向に変位させ、当該変位によって前記ゴムブッシュを圧縮弾性変形させる。

本発明によるダンパマウントの制御装置は、上述の発明によるダンパマウントの制御装置であって、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、前記車両走行状態検出手段によって検出される車両の走行状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段とを有する。

本発明によるダンパマウントの制御装置は、好ましくは、前記車両走行状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段を含み、前記アクチュエータ制御手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が低い時には高い時に比して前記ゴムブッシュの弾性変形量が増大するように前記アクチュエータの動作を制御する。

本発明によるダンパマウントの制御装置は、好ましくは、前記車両走行状態検出手段は、車両の走行路面の状態を検出する走行路面状態検出手段を含み、前記アクチュエータ制御手段は、前記走行路面状態検出手段によって検出される走行路面の凹凸具合が少ない場合には、凹凸具合が多い場合に比して前記ゴムブッシュの弾性変形量が増大するように前記アクチュエータの動作を制御する。

本発明によるダンパマウントによれば、アクチュエータによってゴムブッシュを弾性変形させることにより、当該ゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させることができるから、アクチュエータの動作制御によってダンパマウントの振動遮断特性を可変設定でき、広域に亘って最適な乗り心地性を確保することができる。

以下に、本発明によるダンパマウントの一つの実施形態を、図１、図２を参照して説明する。

まず、本実施形態のダンパマウントを含む車両用サスペンションの全体構成例を、図１を参照して説明する。図示の車両用サスペンションは、ダブルウィッシュボーン式のリヤサスペンションである。リヤサスペンションは、後輪１０を回転自在に支持するナックル２１と、ナックル２１を上下動可能に車体１に連結するアッパアーム２２およびロアアーム２３と、ダンパ装置２４と、サスペンションコイルスプリング２５を有する。

アッパアーム２２、ロアアーム２３は、基端をそれぞれゴムブッシュ２５、２６を介して車体（図示省略）に連結され、先端をそれぞれボールジョイント２７、２８を介してナックル２１の上部および下部に連結されている。

ダンパ装置２４は、シリンダ−ピストン式のものであって、粘性抵抗によって振動減衰効果を奏する一般的なダンパ装置である。ダンパ装置２４は、シリンダチューブ３０の下端部をナックル２１に接続（連結)され、ピストンロッド３１の上端をダンパマウント４０によって車体１００に接続（連結)されている。ダンパ装置２４は、減衰能可変式のダンパ装置であってもよい。

サスペンションコイルスプリング２５は、下端にてシリンダチューブ３０に取り付けられた下ばねリテーナ３２に係合し、上端にて車体１００に連結された上ばねリテーナ３２に係合し、シリンダチューブ３０と車体１００との間に圧縮ばねとして作用している。

次に、ダンパマウント４０の詳細を、図２を参照して説明する。ダンパマウント４０は、ゴムブッシュ４１と、ピエゾ式アクチュエータ６０とを有する。

ゴムブッシュ４１は、ゴムあるいはゴム類似品によるゴム状弾性体製のものであり、円筒状をなし、外周側に外筒４２を、内周側に内筒４３を各々加硫接着等によって一体接着されており、内筒４３の内側が中心孔４４になっている。

外筒４２は外鍔をなすフランジ部４５を一体に有する。フランジ部４５は、上ばねリテーナ３２の取付板４６と共に、複数個のボルト４７、ナット４８によって車体１００に固定連結されている。なお、車体１００にはゴムブッシュ４１が上下に挿通する開口１０１が明けられている。

ゴムブッシュ４１は、外筒４２、内筒４３の上端より外側の上方に突出した上端突出部４１Ａと、外筒４２、内筒４３の下端より外側の下方に突出した下端突出部４１Ｂとを一体に有する。

中心孔４４にはダンパ装置２４のピストンロッド３１の先端小径部３１Ａが上下に貫通している。ピストンロッド３１の中間部には先端小径部３１Ａと基端大径部３１Ｂとによる段差部３１Ｃがあり、段差部３１Ｃより先端側に、つまり先端小径部３１Ａに、ピエゾ式アクチュエータ６０、円環状の下ワッシャ４８、内筒４３、円環状の上ワッシャ４９が順に通されている。上ワッシャ４９はゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面（軸線方向上端面)に当接し、下ワッシャ４８は、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面（軸線方向下端面)に当接している。

ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面と、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面は、各々円環状の平面（中心軸線に対して直交する平面)である。上ワッシャ４９、下ワッシャ４８は、ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面より広い円環状平面（中心軸線に対して直交する平面)をもって、ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面の全面に一様に接触している。

先端小径部３１Ａの先端部はねじ部３１Ｄになっており、ねじ部３１Ｄには締結ナット５０がねじ係合している。これにより、ゴムブッシュ４１は、上ワッシャ４９と下ワッシャ４８とにより軸線方向に挟まれた態様で、ピエゾ式アクチュエータ６０と共に、ピストンロッド３１に連結されている。

このようにしてゴムブッシュ４１は、ダンパ装置２４と車体１００との間に配置されて一方の側をダンパ装置２４に接続され、他方の側を車体１００に接続されている。

ピエゾ式アクチュエータ６０は、円環状の上板６１と下板６２との間の円環状の複数枚のピエゾ素子６３を積層されたものであり、下ワッシャ４８とピストンロッド３１の段差部３１Ｃとの間に挟まれている。

ピエゾ式アクチュエータ６０は、ピエゾ素子６３に対する通電により可逆的に伸長し、下ワッシャ４８と上ワッシャ４９に近付ける方向に変位させる。この上ワッシャ４９の変位によってゴムブッシュ４１が圧縮弾性変形する。ゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形は、ピエゾ素子６３に通電する電流値の増減によって定量的に設定することができる。

ゴムブッシュ４１は、この圧縮弾性変形により、見かけ上のばね定数を高く方向に変化する。このゴムブッシュ４１の見かけ上のばね定数は、ピエゾ素子６３に通電する電流値の増減によって定量的に可変設定することができ、ピエゾ素子６３に通電する電流値を、車速、車両の走行路面の状態等、車両走行状態に応じて制御することにより、広域に亘ってダンパ装置のフリクション等による走行振動の車体への伝達を効果的に抑制し、広域に亘って最適な乗り心地性を確保することができる。

ピエゾ式アクチュエータ６０によるゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形は、下ワッシャ４８、上ワッシャ４９より、ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面とゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面に、互いの逆向きの押圧力を及ぼすことにより行われる訳であり、上ワッシャ４９、下ワッシャ４８は、ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面より広い円環状平面をもって、ゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面の全面に一様に接触していること、上ワッシャ４９、下ワッシャ４８とゴムブッシュ４１の上端突出部４１Ａの上面、ゴムブッシュ４１の下端突出部４１Ｂの下面とは互いに中心軸線に対して直交する平面をもって互いに平行に接触していることにより、ピエゾ素子６３によるゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形が、ゴムブッシュ４１の円周まわりで見て、偏って行われることがない。

このことにより、ピエゾ式アクチュエータ６０によってゴムブッシュ４１が圧縮弾性変形した時に、ダンパ装置２４のピストンロッド３１、車体１００に偏荷重が作用がなく、ピストンロッド３１のこじりや車体１００の変形を招くことがない。

ゴムブッシュ４１は、金属により構成されている高剛性の外筒４２、内筒４３、上ワッシャ４９、下ワッシャ４８によってほぼ全体を囲まれて拘束された状態で圧縮弾性変形するので、圧縮弾性変形によるゴムブッシュ４１の見かけ上のばね定数の増大が効果的に行われる。

つぎに、上述の構成によるダンパマウント４０の制御装置について、図３を参照して説明する。当該制御装置は、マイクロコンピュータ等による電子制御式のアクチュエータ制御手段７０を含む。

アクチュエータ制御手段７０は、車両の走行状態として、車速センサ７１によって検出される車速と、上下加速度センサ７２によって検出される上下加速度を入力し、これらに応じてピエゾ式アクチュエータ６０に対する最適電流値（制御目標電流値)を予め設定されている制御則に従って演算し、算出した制御目標電流値を示す信号を電流制御手段７３に渡す。

上下加速度センサ７２は、走行路面状態検出手段をなすものであり、車体の上下加速度、つまりピッチング、更に換言すると、走行路面の凹凸具合を検知する。

これにより、電流制御手段７３は、ピエゾ式アクチュエータ６０に通電する電流値を制御目標電流値に設定し、制御目標電流値による電流をピエゾ式アクチュエータ６０に流す。

以下に、アクチュエータ制御手段７０による制御例について説明する。
（１)車速が低い時には高い時に比してゴムブッシュ４１の弾性変形量が増大するように、ピエゾ式アクチュエータ６０に通電する電流値を制御する。より好ましくは、低車速であるほど、ピエゾ式アクチュエータ６０に通電する電流値を連続的にあるいは段階的に増大する。これにより、ゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形量、換言すると、ゴムブッシュ４１のばね定数が、低車速であるほど、連続的にあるいは段階的に増大する。

ダンパフリクションは車速に応じて変化する。例えば、低速時に瞬間的な大荷重が入り難いため、ダンパ装置２４に静摩擦（ダンパ装置２４のピストン外周面とシリンダ内周面との摺動摩擦)を超える突き上げ力あるいは押し付け力が入り難い。つまり、ダンパ装置２４が伸縮して振動を減衰する機能を発揮し難い状態にある。この状態のままでは、入力荷重がダンパ装置２４で減衰されずに、低周波振動がダイレクトに車体１１０に伝わってしまうので、それを防ぐために、高ばね定数状態のダンパマウント４０を用いる。

このように、低車速時には、ダンパ装置２４が減衰機能を発揮し難い状態にあるため、ダンパマウント４０のばね定数を高めることにより、低周波振動の遮断効果（振動絶縁効果）が高まり、車体１００へ低周波の振動が伝わることを、効果的に抑制できる。
（２)走行路面の凹凸具合が少ない場合（良路)には、凹凸具合が多い場合（悪路）に比してゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形量が増大するように、ピエゾ式アクチュエータ６０に通電する電流値を制御する。より好ましくは、凹凸具合が少ないほど、ピエゾ式アクチュエータ６０に通電する電流値を連続的にあるいは段階的に増大する。これにより、ゴムブッシュ４１の弾性変形量、換言すると、ゴムブッシュ４１のばね定数が、良路であるほど、連続的にあるいは段階的に増大する。

このことの有用性について説明する。

良路走行時には、ダンパ装置２４に静摩擦（ダンパ装置２４のピストン外周面とシリンダ内周面との摺動摩擦)を超える突き上げ力あるいは押し付け力が入り難い。このような環境下では、ダンパマウント４０のばね定数を高めることにより、低周波振動の遮断効果が高まり、低周波振動が車体１００へ伝わることを、効果的に抑制できる。

上述の実施形態では、ゴムブッシュ４１の圧縮弾性変形によってばね定数を高めたが、これとは逆に、初期状態で、ばね定数が比較的高いゴムブッシュ４１を用い、ゴムブッシュ４１の引張弾性変形によってばね定数を下げてもよい。

また、ゴムブッシュ４１の弾性変形させるアクチュエータは、ピエゾ式アクチュエータ６０に限られることはなく、電磁式のリニアアクチュエータや、回転式のリニアアクチュエータとカム等との組み合わせによるものであってもよい。なお、ピエゾ式アクチュエータ６０は、上ワッシャ４９の側に設けることもでき、必要ならば、下ワッシャ４８の側と、上ワッシャ４９の側の双方に設けてもよい。

本発明によるダンパマウントを含む車両用サスペンションの一つの実施形態の全体構成を示す斜視図である。 本発明によるダンパマウントを含む車両用サスペンションの一つの実施形態の要部の縦断面図である。 本発明によるダンパマウントの制御装置の一つの実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 後輪
２１ ナックル
２２ アッパアーム
２３ ロアアーム
２４ ダンパ装置
２５ サスペンションコイルスプリング
４０ ダンパマウント
４１ ゴムブッシュ
６０ ピエゾ式アクチュエータ
７０ アクチュエータ制御手段
７１ 車速センサ
７２ 上下加速度センサ
１００ 車体

Claims (5)

1. 車両用サスペンションのダンパ装置を車体に接続するダンパマウントであって、
   前記ダンパ装置と前記車体との間に配置されて一方の側を前記ダンパ装置に接続され、他方の側を前記車体に接続されたゴムブッシュと、
   前記ゴムブッシュを弾性変形させて当該ゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させるアクチュエータと、
   を有するダンパマウント。
2. 前記ゴムブッシュは、円筒状をなし、外周側を車体に接続され、中心孔を前記ダンパ装置のロッドが上下に貫通し、軸線方向上端面に当接した上ワッシャと軸線方向下端面に当接した下ワッシャとによって軸線方向に挟まれた態様で前記ロッドに連結され、
   前記アクチュエータは、前記上ワッシャと前記下ワッシャの一方を他方に近付ける方向に変位させ、当該変位によって前記ゴムブッシュを圧縮弾性変形させる請求項１に記載のダンパマウント。
3. 請求項１または２に記載のダンパマウントの制御装置であって、
   車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
   前記車両走行状態検出手段によって検出される車両の走行状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段と、
   を有するダンパマウント制御装置。
4. 前記車両走行状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段を含み、
   前記アクチュエータ制御手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が低い時には高い時に比して前記ゴムブッシュの弾性変形量が増大するように前記アクチュエータの動作を制御する請求項３に記載のダンパマウント制御装置。
5. 前記車両走行状態検出手段は、車両の走行路面の状態を検出する走行路面状態検出手段を含み、
   前記アクチュエータ制御手段は、前記走行路面状態検出手段によって検出される走行路面の凹凸具合が少ない場合には、凹凸具合が多い場合に比して前記ゴムブッシュの弾性変形量が増大するように前記アクチュエータの動作を制御する請求項３に記載のダンパマウント制御装置。

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