CN116923021A - 车辆的悬架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的悬架装置，在具备电动机的车辆中，能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。本发明是具备经由输出传动轴(32)向车轮(34)传递驱动力的电动机(30)的车辆(1)的悬架装置(10)，具备：悬架臂(46)，与车身侧以及车轮侧连结，能够在车辆上下方向上摆动；以及减震器(48)，在侧视时相对于悬架臂(46)的车身侧安装部的摆动轴线(A)大致垂直地延伸，在侧视时，悬架臂(46)的摆动轴线(A)和与减震器(48)延伸的方向正交的假想线(C)大致平行。

Description

车辆的悬架装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的悬架装置，尤其涉及具备电动机的车辆的悬架装置。
背景技术
以往，为了兼顾车辆的驾驶稳定性、路面追随性以及乘坐舒适性而研究了各种悬架构造。在专利文献1中公开有如下的悬架装置：设置在侧视时相对于H型的下臂垂直地延伸的减震器，在俯视时使车身侧的摆动轴线与车辆前后方向平行地延伸，并且使车轮侧的摆动轴线相对于车辆前后方向倾斜地延伸，由此使下臂以及减震器的扭转最小化而使上下运动顺畅化，兼顾弹性衬套的车轮支承刚性的高刚性化与行程的容易性。
专利文献1：日本特开2018-002000号公报
另一方面，近年来，在进行与电动汽车相关的研究、开发的过程中，本发明人对最适合于电动汽车的悬架构造进行了深刻研究。
通常，在具备马达(电动机)的车辆中，在减速时存在将电动机用作为发电机的再生制动和以往的使用液压系统的摩擦制动这两种。此处，在再生制动中制动力的作用点为车轮中心，在摩擦制动中制动力的作用点为轮胎接地中心，各自的抗抬升角(anti-liftangle)产生差异。因而，例如在再生制动与摩擦制动的协调控制时，当使再生制动的制动力与摩擦制动的制动力变更(变动)时，由于上述抗抬升角的差异而车辆的举动(主要是车辆的俯仰举动)发生变化，有可能使驾驶员以及乘员产生不适感。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种车辆的悬架装置，在具备电动机的车辆中，能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。
为了解决上述课题，本发明为一种车辆的悬架装置，该车辆具备经由输出传动轴向车轮传递驱动力的电动机，其特征在于，具备：悬架臂，与车身侧以及车轮侧连结，能够在车辆上下方向上摆动；以及减震器，在侧视时，沿着与悬架臂的车身侧安装部的摆动轴线垂直的方向延伸，在侧视时，悬架臂的摆动轴线和与减震器延伸的方向正交的假想线沿着相互平行的方向延伸。
根据如此构成的本发明，在侧视时，悬架臂的摆动轴线和与减震器延伸的方向正交的假想线沿着相互平行的方向延伸，因此能够使制动时的再生制动与摩擦制动的抗抬升角不产生差异，由此，例如在再生制动与摩擦制动的协调控制时，即使变更再生制动的制动力与摩擦制动的制动力，也能够抑制车身的俯仰举动的变化。其结果，能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化，而减轻乘员的不适感。
此外，在本发明中优选为，悬架臂的摆动轴线在仰视时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸。
根据如此构成的本发明，悬架臂的摆动轴线在仰视时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸，因此能够更可靠地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化，而减轻乘员的不适感。此外，车轮能够向与减震器延伸的方向相同的方向直线地摆动，由此能够更有效地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。
此外，在本发明中优选为，车辆的悬架装置是将后轮作为主驱动轮的后悬架装置，后悬架装置的悬架臂的摆动轴线在侧视时朝向车辆前方向斜上方倾斜地延伸。
根据如此构成的本发明，在后悬架装置形成抗抬升角，因此能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车身后部的抬升，由此能够更有效地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆的俯仰举动变化。
此外，在本发明中优选为，悬架臂安装于与车辆的中央下部的蓄电池壳体的后端部直接连结且沿着车辆前后方向延伸的车身框架，且位于比蓄电池壳体的下端靠上方的位置。
根据如此构成的本发明，能够提高车轮的支承刚性，减小车辆举动的响应延迟(例如侧抗力的响应延迟)。
此外，在本发明中优选为，悬架装置是如下的撑杆式的悬架装置：具备轮毂支架，该轮毂支架支承车轮，在中央部形成有使输出传动轴贯通而保持的开口部，减震器的下部安装于轮毂支架，减震器的上部安装于车身。
根据如此构成的本发明，能够通过撑杆式的悬架来抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。
根据本发明的车辆的悬架装置，在具备电动机的车辆中，能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。
附图说明
图1是表示应用了本发明的实施方式的车辆的悬架装置的车辆的概要构成的侧视图。
图2是将图1所示的车辆上方的车身与车辆下方的蓄电池组件、车身框架、前悬架装置以及后悬架装置上下分离表示的从车辆侧方且是斜上方观察的立体图。
图3是表示图2所示的车辆下方的蓄电池组件、车身框架、后悬架装置的从车辆后方且是斜上方观察的立体图。
图4是从车辆左侧观察图3所示的后悬架装置的车辆左侧的后悬架装置的侧视图。
图5是从下方观察图3所示的后悬架装置的车辆左侧的后悬架装置的仰视图。
图6是用于说明比较例(A)和本发明的实施方式(B)的摩擦制动时的抗后抬升角与再生制动时的抗后抬升角之间的关系的概念图。
符号的说明
1：车辆；2：车身；4：蓄电池组件；6：后方车身框架；8：前方车身框架；10：后悬架装置；12：前悬架装置；14：蓄电池壳体；18：后侧框架；20a、20b：后横梁、后悬架支承梁；30：后部电动机；32：输出传动轴；34：后轮；36：前部电动机；42：轮毂支架；46：后下臂；48：后减震器；52：后下臂的车轮侧摆动轴(滑枕式球窝接头)；54、56：后下臂的车身侧摆动轴；A：后下臂的摆动轴线；B：后减震器的长度方向轴线(减震器延伸的方向)；C：与后减震器的长度方向轴线正交的假想线；G：地面；Ic：瞬时旋转中心；Wc：车轮中心；Gc：轮胎接地中心；T、T1：后轮的摆动轨迹。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的车辆的悬架装置进行说明。
首先，通过图1以及图2对应用了本发明的实施方式的车辆的悬架装置的车辆的概要构成进行说明。图1是表示应用了本发明的实施方式的车辆的悬架装置的车辆的概要构成的侧视图，图2是将图1所示的车辆上方的车身与车辆下方的蓄电池组件、车身框架、前悬架装置以及后悬架装置上下分离表示的从车辆侧方且是斜上方观察的立体图。
首先，如图1以及图2所示，车辆1具备：车身2，处于车辆1上方，由承载式车身构成；蓄电池组件4，在该车身2的下方设置在车辆前后方向的中央部；后方车身框架6，从该蓄电池组件4向车辆后方延伸；前方车身框架8，从蓄电池组件4向车辆前方延伸；后悬架装置10，安装于后方车身框架6；以及前悬架装置12，安装于前方车身框架8。
蓄电池组件4具备蓄电池壳体14以及蓄电池主体(未图示)。虽然在图1以及图2中省略图示，但在本实施方式中蓄电池壳体14具备由挤压件等构成的4边的框架部件，在该4边的框架部件内收纳蓄电池主体，蓄电池壳体14还具备覆盖蓄电池主体的上方以及下方的盖部件14a。
接着，通过图1至图5对车辆的各部的概要构成进行说明。图3是表示图2所示的车辆下方的蓄电池组件、车身框架、后悬架装置的从车辆后方且是斜上方观察的立体图，图4是从车辆左侧观察图3所示的后悬架装置的车辆左侧的后悬架装置的侧视图，图5是从下方观察图3所示的后悬架装置的车辆左侧的后悬架装置的仰视图。
首先，如图1至图5所示，后方车身框架6具备：基座部件16，固定于蓄电池壳体14的后端缘；两个后侧框架18，沿着车辆前后方向延伸，通过焊接等一体地形成于该基座部件16；以及两个后横梁20，通过螺栓紧固以及焊接等安装于这些后侧框架18。
后方车身框架6的基座部件16通过螺栓紧固以及焊接等而与蓄电池壳体14的后端缘的框架部件14b直接连结，通过蓄电池壳体14的4边的框架部件和后方车身框架6而提高车身下部的刚性。
接着，如图3至图5所示，后横梁20作为用于支承后悬架装置10的后悬架支承梁20a、20b发挥功能。如此，后悬架装置10经由后悬架支承梁20a、20b而安装于与蓄电池壳体14直接连结的后侧框架18。
另外，虽然省略详细说明，但前方车身框架8也与后方车身框架6同样地构成，通过蓄电池壳体14的4边的框架部件和前方车身框架8而提高车身下部的刚性。
接着，图1以及图2所示的车辆1上部的承载式车身的车身2通过螺栓紧固以及焊接等而安装于车身下部的蓄电池壳体14的4边的框架部件、后横梁20、前横梁26等，且一体地构成为车辆1。
接着，如图2至图5所示，在车辆后部设置有其输出较大而成为主驱动源的后部电动机(马达)30。该后部电动机30经由从后部电动机30向左右延伸的两个输出传动轴32与后轮34(在图4、图5中用假想线表示)连接，而驱动后轮34。即，本实施方式的车辆1的后轮成为主驱动轮。
另一方面，如图2所示，在车辆前部设置有输出比后部电动机30小而成为副驱动源的前部电动机(马达)36。该前部电动机36经由从前部电动机36向左右延伸的两个输出传动轴与前轮连接，而驱动前轮。由此，本实施方式的车辆1的前轮成为副驱动轮。
接着，通过图3至图5对后悬架装置10的构成以及向车身的安装构造进行说明。图4以及图5表示车辆左侧的后悬架装置10。另外，车辆右侧的后悬架装置10具有与车辆左侧的后悬架装置10相同的构成，因此在以下省略其说明。
首先，如图3至图5所示，后悬架装置10具备用于支承后轮34的轮毂支架42。在该轮毂支架42的中央部形成有保持轮毂44并且供输出传动轴(车轴)32贯通的开口部。
此外，后悬架装置10具备与轮毂支架42分别连结的后下臂46、后减震器48及前束控制连杆50。后减震器48与螺旋弹簧49一起构成缓冲装置。
如图4所示，后悬架装置10位于比蓄电池壳体14的下端靠上方的位置。
对这些悬架构成进行更详细的说明。
首先，后下臂46为A型的下臂，其车轮34侧的前端部经由摆动轴52而与轮毂支架42的从中央部向下方突出的部分连结。在本实施方式中，摆动轴52由滑枕式球窝接头构成。
另一方面，A型的后下臂46在其车身侧的两处分别经由摆动轴54、56而与后悬架支承梁20a、20b连结。在本实施方式中，各摆动轴54、56由衬套外壳、弹性衬套以及安装于车身侧的螺栓轴等构成。
此处，在本实施方式中，如图5所示，各摆动轴54、56的位置被设定为，由各摆动轴54、56形成的摆动轴线A在仰视(俯视)时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸。
此外，在本实施方式中，如图4所示，各摆动轴54、56的位置以及倾斜被设定为，由各摆动轴54、56形成的摆动轴线A在侧视时朝向车辆前方向斜上方的规定角度的方向倾斜延伸。
接着，如根据图3能够明确的那样，后减震器48的下端部沿着车辆上下方向安装于比轮毂支架42的中央部靠上方且向车宽方向内侧延伸的部分的前端部。另一方面，后减震器48的上端部安装于车身2。
此处，在本实施方式中，如图4所示，后减震器48以如下方式安装于轮毂支架42以及车身2：其长度方向轴线B(后减震器48延伸的方向)在侧视时相对于摆动轴线A延伸的方向，向90°方向延伸即垂直地延伸。
接着，前束控制连杆50与轮毂支架42的比中央部向后方突出的部分连结。
另外，虽然省略详细说明，但前悬架装置12也由与后悬架装置10同样的轮毂支架、下臂、减震器、横拉杆等构成，且具有与后悬架装置10相同的几何形状。
接着，通过图6对本发明的实施方式的悬架装置的主要的几何形状构成进行说明。图6是用于说明比较例(A)与本发明的实施方式(B)的摩擦制动时的抗后抬升角(anti-tail-lift angle)与再生制动时的抗后抬升角之间的关系的概念图。图6表示后悬架装置10(100)。另外，在本实施方式中，前悬架装置12也具有与后悬架装置10同样的几何形状构成，因此在以下省略其说明。
另外，图6表示车辆静止时(1G状态)的各部的状态。上述图3至图5也同样表示车辆静止时的各部的状态。
首先，如图6的(A)所示，在比较例的以往的车辆中，通常为了在制动时得到规定的抗后抬升力，而将后悬架装置100的瞬时旋转中心Ic设定为在侧视时比后悬架装置100靠上方且存在于车辆内那样的位置。另外，瞬时旋转中心Ic是与后减震器的长度方向轴线正交的假想线C1与下臂的摆动轴线A1的交点。
此处，在带有电动机的车辆(所谓的电动汽车)中使用再生制动时，其制动力的动作点为车轮中心Wc，因此抗后抬升角为将瞬时旋转中心Ic与车轮中心Wc进行连结的线(在图6的(A)中用虚线表示)相对于地面G的角度。另一方面，在使用摩擦制动(车轮内的盘制动器等)时，其制动力的动作点为轮胎接地中心Gc，因此抗后抬升角为将瞬时旋转中心Ic与轮胎接地中心Gc进行连结的线(在图6的(A)中用虚线表示)相对于地面G的角度。
因而，在图6的(A)所示那样的比较例中，例如在对摩擦制动与再生制动进行协调控制时、对摩擦制动与再生制动进行切换时等，当变更摩擦制动与再生制动的制动力时，由于抗后抬升角的不同而车辆后部的俯仰举动发生变化，由此车辆整体的举动会变得不稳定。
另外，在图6的(A)中，符号T1表示后轮的运动轨迹，该摆动轨迹T1成为在相对于将瞬时旋转中心Ic与车轮中心Wc进行连结的线正交的方向上呈圆弧状延伸的轨迹。
另一方面，在本实施方式中，如图6的(B)以及图4所示，后减震器48的长度方向轴线B在侧视时相对于摆动轴线A垂直地延伸，由此，与后减震器48的长度方向轴线B正交的假想线C与摆动轴线A平行地延伸。
此外，在本实施方式中，如图5所示，摆动轴线A在仰视(俯视)时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸。
此外，在本实施方式中，通过在仰视时使摆动轴线A沿着与车辆前后方向一致的方向延伸，由此如图6的(B)所示，后下臂46的球窝接头52以及后轮34在与后减震器48的长度方向轴线B延伸的方向一致的上下方向上直线地摆动(用符号T表示摆动轨迹)。另外，由于后下臂46以沿着车辆前后方向延伸的摆动轴线A为中心进行摆动，因此其车轮侧的球窝接头52的摆动轨迹T在侧视时成为直线状。
此外，在本实施方式中，如图6的(B)以及图4所示，使后下臂46的摆动轴线A在侧视时朝向车辆前方向斜上方延伸，由此在后悬架装置10形成抗抬升角。
在本实施方式中，通过上述那样的悬架几何形状的设定，由此如图6的(B)所示，在带有电动机的车辆1中使用再生制动时的抗后抬升角与使用摩擦制动时的抗后抬升角成为相同的角度。由此，在本实施方式中，例如在摩擦制动与再生制动的协调控制时等，抑制车辆后部的俯仰举动的变化，车辆的举动稳定。
此外，如图6的(B)所示，将后减震器48设定为在侧视时相对于摆动轴线A垂直地延伸，使后轮34的直线状的摆动方向(运动轨迹)T与后减震器的长度方向轴线B一致。由此，在本实施方式中，使从后轮34传递的载荷经由轮毂支架42有效地输入到后减震器48，使后减震器48高效地动作。
此外，在本实施方式中，将后部电动机30作为输出较大的主驱动源，将后轮34的驱动作为主驱动，因此如图6的(B)所示，通过形成于后悬架装置10的抗抬升角，在再生制动以及摩擦制动的使用时尤其能够抑制车身后部的抬升。
如以上说明的那样，本发明的技术思想的第1点为，在侧视时，减震器48沿着与摆动轴线A垂直的方向延伸，与减震器48的长度方向轴线B正交的假想线C沿着与摆动轴线A平行的方向延伸，由此形成不存在瞬时旋转中心的状态，或者(尤其相对于图6的(A)所示那样的瞬时旋转中心Ic的位置)瞬时旋转中心成为离开无限远的距离的位置，由此即使变更再生制动与摩擦制动的制动力，也能够抑制车辆的俯仰举动的变化。
此外，本发明的技术思想的第2点为，在仰视(俯视)时，摆动轴线A沿着车辆前后方向延伸，由此形成不存在瞬时旋转中心的状态，或者(尤其相对于图6的(A)所示那样的瞬时旋转中心Ic的位置)瞬时旋转中心成为离开无限远的距离的位置，由此即使变更再生制动与摩擦制动的制动力，也能够抑制车辆的俯仰举动的变化。
此外，本发明的技术思想的第3点为，在侧视时，摆动轴线A朝向车辆前方向斜上方延伸而形成抗抬升角，由此在再生制动与摩擦制动的协调控制时等，能够抑制车辆的俯仰举动的变化(尤其是车辆后部的俯仰举动的变化)。
此外，本发明的技术思想的第4点为，在仰视(俯视)时，摆动轴线A沿着车辆前后方向延伸，且在侧视时，减震器48沿着与摆动轴线A垂直的方向延伸，使后轮34(球窝接头52)的直线状的摆动方向(运动轨迹)T与后减震器的长度方向轴线B一致，由此使从后轮34传递的载荷高效地输入到后减震器48。
以上说明的本发明的技术思想也被同样应用于前悬架装置12。
另外，如上所述，在本发明中，侧视时的减震器的长度方向轴线B相对于摆动轴线A的角度、侧视时的摆动轴线A与假想线C的平行度、以及仰视时的摆动轴线A所延伸的方向较重要。另一方面，它们的值不限定于上述实施方式中的值，例如，在车辆的设计时、试验车辆的实验时等，也可以考虑对车辆的俯仰举动产生影响的车辆的轴距的长度、重心位置、悬架摆动时的各部的动作等，调整为在摩擦制动与再生制动的协调控制时等能够实质地抑制车辆的俯仰举动的变化的范围(角度、平行度、方向)。例如，摆动轴线A与后减震器48的长度方向轴线B所成的角度的设定优选为90°±2.5°的范围。
另外，作为本实施方式的车辆1的变形例，可以成为作为电动机而仅设置前部电动机36来驱动前轮40的前轮驱动车，也可以成为作为电动机而仅设置后部电动机30来驱动后轮34的后轮驱动车，也可以成为通过一个电动机来驱动前轮40和后轮34。
此外，本发明并不限定于上述撑杆式悬架装置，也可以应用于其他形式的悬架装置。例如，如果是双叉臂式的悬架装置，则在侧视时使下臂的摆动轴线与上臂的摆动轴线沿着相互平行的方向延伸，此外在仰视(俯视)上使这两个摆动轴线沿着与车辆前后方向一致的方向延伸，则能够起到即使变更再生制动与摩擦制动的制动力也能够抑制车辆的俯仰举动的变化这样的相同效果。在侧视时使各摆动轴线朝向车辆前方向斜上方延伸的方式也能够得到相同效果。
接着，对本实施方式的作用效果进行说明。
本实施方式是具备经由输出传动轴32向车轮34传递驱动力的电动机30的车辆1的悬架装置10，具备：悬架臂46，与车身侧以及车轮侧连结，能够在车辆上下方向上摆动；以及减震器48，在侧视时，沿着与悬架臂46的车身侧安装部的摆动轴线A垂直的方向延伸，在侧视时，悬架臂46的摆动轴线A和与减震器48所延伸的方向正交的假想线C沿着相互平行的方向延伸。
根据如此构成的本实施方式，不会产生制动时的再生制动与摩擦制动的抗抬升角之差，例如在再生制动与摩擦制动的协调控制时，即使变更再生制动的制动力与摩擦制动的制动力，也能够抑制车身的俯仰举动的变化。
此外，根据本实施方式，悬架臂46的摆动轴线A在仰视时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸，因此能够更可靠地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆1的举动变化，能够减轻乘员的不适感。此外，悬架臂46的摆动轴线A在仰视时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸，因此车轮34(车轮中心Wc)能够在与减震器48的长度方向轴线B延伸的方向相同的方向上直线地摆动，由此能够更有效地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆1的举动变化。
此外，根据本实施方式，车辆1的悬架装置是将后轮34作为主驱动轮的后悬架装置10，后悬架装置10的悬架臂46的摆动轴线A在侧视时朝向车辆前方向斜上方倾斜地延伸，因此能够在后悬架装置10形成抗抬升角。通过这样的抗抬升角，尤其能够抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车身后部的抬升，由此能够更有效地抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆1的俯仰举动的变化。
此外，根据本实施方式，悬架臂46安装于与车辆中央下部的蓄电池壳体14的后端部14b直接连结的后方车身框架6(具体而言，经由后悬架支承梁20a、20b安装于后侧框架18)，且位于比蓄电池壳体14的下端靠上方的位置，因此能够提高车轮34的支承刚性，减小车辆举动的响应延迟(例如侧抗力的响应延迟)。
此外，根据本实施方式，后悬架装置10是如下的撑杆式的悬架装置：具备轮毂支架42，该轮毂支架42支承车轮34，在中央部形成有使输出传动轴32贯通而保持的开口部，减震器48的下部安装于轮毂支架42，减震器48的上部安装于车身2，因此能够通过构成比较简单的撑杆式的悬架来抑制再生制动以及摩擦制动的使用时的车辆举动变化。

Claims (5)

1.一种车辆的悬架装置，该车辆具备经由输出传动轴向车轮传递驱动力的电动机，其特征在于，具备：
悬架臂，与车身侧以及车轮侧连结，能够在车辆上下方向上摆动；以及
减震器，在侧视时，沿着与上述悬架臂的车身侧安装部的摆动轴线垂直的方向延伸，
在侧视时，上述悬架臂的摆动轴线和与上述减震器延伸的方向正交的假想线沿着相互平行的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的车辆的悬架装置，其中，
上述悬架臂的摆动轴线在仰视时沿着与车辆前后方向一致的方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的悬架装置，其中，
上述车辆的悬架装置是将后轮作为主驱动轮的后悬架装置，上述后悬架装置的上述悬架臂的摆动轴线在侧视时朝向车辆前方向斜上方倾斜地延伸。
4.根据权利要求1所述的车辆的悬架装置，其中，
上述悬架臂安装于与车辆的中央下部的蓄电池壳体的后端部直接连结且沿着车辆前后方向延伸的车身框架，且位于比上述蓄电池壳体的下端靠上方的位置。
5.根据权利要求1所述的车辆的悬架装置，其中，
上述悬架装置是如下的撑杆式的悬架装置：具备轮毂支架，该轮毂支架支承车轮，在中央部形成有使上述输出传动轴贯通而保持的开口部，上述减震器的下部安装于上述轮毂支架，上述减震器的上部安装于车身。
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