JP2006027429A - 車輪独立懸架装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制動時の路面からの入力により車輪がトーインになることを、乗り心地を低下させることなく防止して、車両の操縦安定性能を向上することができる、車輪独立懸架装置を提供する。
【解決手段】車輪Ｗを回転自在に支持するアクスル部材１を、車体に上下方向に揺動自在に連結されたアッパーアームに連結し、車体に車両前後方向の二箇所の連結点２、３において、ピボット軸４、５とブッシュ６、７を介して上下方向に揺動自在に連結されたロアアーム８に連結し、アクスル部材１の車輪中心Ｗ／Ｃよりも車両後方側にタイロッドＴを連結してなる車輪独立懸架装置であって、
ロアアーム８の、車両前方のピボット軸４の中心軸線Ｃ２を、車両後方のピボット軸５の中心軸線Ｃ３に対して、トーイン方向に傾斜させてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪を個別に懸架する独立懸架装置、特に、車両の操縦安定性能を向上することができる車輪独立懸架装置に関するものである。

車輪独立懸架装置としては従来から、例えば特許文献１に記載のように、車輪を回転自在に支持したアクスル部材を、車体連結点を車両前後方向の二箇所に有する、Ａ形状のアッパーリンクおよびロアリンクを介して車体に連結する、いわゆるダブルウィッシュボーン型のものが広く用いられてきた。このような形式の車輪独立懸架装置では、図９に模式的に示すように、アクスル部材５１の車輪中心Ｗ／Ｃは、アッパーリンク５２およびロアリンク５３との連結点５４、５５の中点よりもロアリンク５３側に設けられ、アクスル部材５１の車輪中心Ｗ／Ｃよりも車両後方側に図示しないステアリング装置のタイロッドが設けられるとともに、ロアリンク５３のアクスル部材５１側の連結点５５は、車輪中心Ｗ／Ｃよりも車両前方側に設けられ、さらに、ロアリンク５３の車体取付側のそれぞれはピボット軸とブッシュにより車体に連結され、当該ブッシュは車両前方のものを、後方のものに比して、その車幅方向の剛性を高く設定し、ロアリンクの車両前方側が主に車輪独立懸架装置の車幅方向の剛性の向上に寄与する構成が採られてきた。

しかし、上記のものに代表される従来の車輪独立懸架装置にあっては、車両のフロント側に用いた場合に以下の問題点が生じた。すなわち、図９に示すように、制動時において、車輪Ｗの接地点に地面から車両前方から後方に向かう力が入力された場合に、車輪中心Ｗ／Ｃにはそれと同じ方向の力が作用し、ロアアーム５３とアクスル部材５１の連結点５５にも、同じ方向の力Ｆが作用する。この力Ｆに起因して、図１０の模式平面図に示すように、ロアアーム５３の車両前方の車体側連結点５６と、車両後方の車体側連結点５７には、車両後方に向かう力、Ｆｙ５６およびＦｙ５７がそれぞれ作用するとともに、力Ｆによりロアアーム５３に作用するモーメントに起因して、車幅方向外側へ向かう力Ｆｘ５６および車幅方向内側へ向かう力Ｆｘ５７がそれぞれ作用する。ここで、Ｆ＝Ｆｙ５６＋Ｆｙ５７、Ｆｘ５６＝Ｆｘ５７である。

ここで、ロアアーム５３の車体取付側はピボット軸とブッシュにより車体に連結され、当該ブッシュは車両前方のものを、後方のものに比して、その車幅方向の剛性を高く設定しているため、図１１に示すように、車両前方の連結点５６は、力Ｆｘ５６により車幅方向外側に小さく移動し、車両後方の連結点５７は、力Ｆｘ５７により車幅方向内側に大きく移動する。このため、ロアアーム５３は車両前方よりの回転中心Ｃを中心に回転することになり、連結点５５は車幅方向内側に移動する。なお、図１１において、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。

さらに、図１２に示すように、アクスル部材５１はその連結点５５よりも車両後方側の連結点５８において、ステアリング装置のタイロッドＴに連結されているため、タイロッドＴはその連結点５８よりも車両後方側に位置する、水平面内の揺動中心ＣＴを中心に揺動する。このため、力Ｆにより、連結点５８は、車幅方向外側に移動する。なお、図１２においても、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。

このため、アクスル部材５１および車輪Ｗは制動時において、図１３に示すように、ロアアーム５３との連結点５５が車幅方向内側に移動し、タイロッドＴとの連結点５８が車幅方向外側に移動するため、トーインの姿勢となる。なお、図１３においても、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。
このように、制動時にアクスル部材５１ひいては車輪Ｗがトーインとなると、操舵を行った場合にオーバーステアとなり、車両の操縦安定性が低くなるという問題点が生じる。

この問題点を解決する手段として、図１１に示した、ロアアームの車両後方の連結点５７のブッシュの剛性を高めて、連結点５７の車幅方向内側への移動量を低減することも考えられるが、そうすると、車輪の振動が車体側により伝わりやすくなり、乗り心地性能が悪化するという問題点が新たに生じる。あるいは、ロアアームの車両前方の連結点５６のブッシュの剛性を下げて、連結点５６の車幅方向外側への移動量を増やすことも考えられるが、これによっては、ロアアームがアクスル部材を支持するにあたって必要な車幅方向剛性を確保することができなくなり、操縦安定性能が低下するという問題点が生じてしまう。
特開平１０−１０９５１０号公報

本発明は、従来技術が抱える上記の問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、制動時の路面からの入力により車輪がトーインになることを、乗り心地を低下させることなく防止して、車両の操縦安定性能を向上することができる、車輪独立懸架装置を提供することにある。

本発明に係る車輪独立懸架装置は、車輪を回転自在に支持するアクスル部材を、車体に上下方向に揺動自在に連結されたアッパーアームに連結し、車体に車両前後方向の二箇所において、ピボット軸とブッシュを介して上下方向に揺動自在に連結されたロアアームに連結し、アクスル部材の車輪中心よりも車両後方側にタイロッドを連結してなる車輪独立懸架装置であって、
ロアアームの、車両前方のピボット軸の中心軸線を、車両後方のピボット軸の中心軸線に対して、トーイン方向に傾斜させてなることを特徴とする。

このように、車両前方のピボット軸の中心軸線を、車両後方のピボット軸の中心軸線に対して、トーイン方向に傾斜させることにより、一般的に円環柱状をなすブッシュの、中心軸線方向の剪断剛性が、その半径方向への圧縮剛性より小さいことを利用して、制動時に地面から車輪に作用する力による、当該ブッシュの剪断変形および圧縮変形に起因する、ロアアームの車両前方側の車体側の連結点の車幅方向外側への移動量を、ロアアームの車両後方側の車体側の連結点の車幅方向内側への移動量より大きくして、アクスル部材の水平面内における回転中心を、ロアアームのアクスル部材への連結点よりも車両後方に移動させて、ロアアームとアクスル部材との連結点を車幅方向外側へ移動させることができる。このため、アクスル部材および車輪が制動時においてトーアウトとすることができ、制動時に操舵した場合にアンダーステア傾向として、これにより操縦安定性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置の要部を上方から見て示す平面図である。

この車輪独立懸架装置は、車輪Ｗを回転自在に支持するアクスル部材１を、車体に上下方向に揺動自在に連結された図示しないアッパーアームに、これも図示しないアッパーボールジョイントを介して回転自在に連結し、図示しない車体に車両前後方向の二箇所の連結点２、３において、それぞれピボット軸４、５とブッシュ６、７を介して上下方向に揺動自在に連結された、二股状に分岐したいわゆるＡ形状のロアアーム８に、アクスル部材１の車輪中心Ｗ／Ｃよりも車両前方側の連結点としてのボールジョイント９を介して回転自在に連結し、アクスル部材１の車輪中心Ｗ／Ｃよりも車両後方側の連結点１０を介してタイロッドＴを連結してなるものであって、
ロアアーム８の、車両前方のピボット軸４の中心軸線Ｃ２を、車両後方のピボット軸５の中心軸線Ｃ３に対して、トーイン方向に傾斜、つまり、中心軸線Ｃ２の車両前方側を車幅方向内側に傾斜させてなり、（請求項１に相当）ロアアーム８の、車両前方の連結点２を、車両後方のピボット軸５の中心軸線Ｃ３よりも、車幅方向外側に位置させてなる（請求項２に相当）ことを特徴とする。（あわせて請求項３に相当）
なお、図中ＣＴはタイロッドＴの車体取付側の水平面内の揺動中心を示す。また連結点２、３はそれぞれ、ピボット軸４、５の水平面内の揺動中心を示すものとする。さらに、ピボット軸４、５は円筒形状とし、ブッシュ６、７はそれと同軸の円環柱状の形状を有するものとする。

図２は、ロアアーム８の車体側の連結点２、３とアクスル部材側の連結点９および車両前方のブッシュ６の位置関係、制動時に作用する力を表わす模式平面図である。
ロアアーム８の車両前方の車体側連結点２と、車両後方の車体側連結点３には、制動時にボールジョイント９に作用する力Ｆに起因して、車両後方に向かう力、Ｆｙ２およびＦｙ３がそれぞれ作用するとともに、力Ｆによりロアアーム８に作用するモーメントに起因して、車幅方向外側に向かう力Ｆｘ２および車幅方向内側に向かう力Ｆｘ３がそれぞれ作用する。ここで、Ｆ＝Ｆｙ２＋Ｆｙ３、Ｆｘ２＝Ｆｘ３である。

図３は、図２におけるブッシュ６に作用する力とそれによる変位を示す模式平面図である。
前述したように、ブッシュ６には車幅方向の力Ｆｘ２と、車両前方から後方に向かう力Ｆｙ２が作用する。力Ｆｙ２により、ブッシュ６はその中心軸線Ｃ２の方向に剪断変形するが、この変形δは、ブッシュ６の剪断剛性が小さいので大きいものとなり、ブッシュ６および連結点２は、車幅方向外側にδｘだけ大きく移動する。ここで、車幅方向外側へ力Ｆｘ２によっても、ブッシュ６はその半径方向に圧縮されて変形するが、この変形は、円環柱状のブッシュの半径方向への圧縮剛性が大きいことから、微小なものとなるためここでは図示しない。

これらのことにより、ロアアーム８は図４に示すように回転する。
図４は、ロアアーム８の車体側の連結点２、３とアクスル部材側の連結点９および車両前方のブッシュ６の位置関係、制動時に作用する力Ｆによる変位を表わす模式平面図である。
図４に示すように、車両前方の連結点２は、前述の力Ｆｘ２により車幅方向外側に大きく移動し、車両後方の連結点３は、力Ｆｘ３により車幅方向内側に連結点２の移動量よりも小さく移動する。このため、ロアアーム８は連結点たるボールジョイント９よりも車両後方よりの回転中心Ｃを中心に回転することになり、ボールジョイント９は車幅方向外側に移動する。なお、図４において、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。

さらに、図５に示すように、アクスル部材１はその連結点たるボールジョイント９よりも車両後方側の連結点１０において、ステアリング装置のタイロッドＴに連結されているため、タイロッドＴはその連結点１０よりも車両後方側に位置する、水平面内の揺動中心ＣＴを中心に揺動する。このため、力Ｆにより、連結点１０は、車幅方向外側に移動する。なお、図５においても、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。

このため、アクスル部材１および車輪Ｗは、図６に示すように、ロアアーム８との連結点であるボールジョイント９が車幅方向外側に大きく移動し、タイロッドＴとの連結点１０が車幅方向外側に移動するため、トーアウト傾向、つまり、トーイン傾向を抑制することができる。ここで、ボールジョイント９の車幅方向外側への移動量を、連結点１０の車幅方向外側への移動量よりも大とすれば、トーアウトとすることができる。なお、図６においても、○は力Ｆが働かない場合の各連結点の位置を示し、●は力Ｆが働いた場合の各連結点の位置を示す。
このように、制動時にアクスル部材１ひいては車輪Ｗのトーイン傾向を抑制すると、操舵を行った場合にアンダーステア傾向となり、車両の操縦安定性を高めることができる。
つまり、ボールジョイント９の車幅方向外側への移動量が、連結点１０の車幅方向外側への移動量より大きくなくとも、ロアアーム８の車両前方のピボット軸４の中心軸線Ｃ２をトーイン側に傾斜させることにより、制動時の前後力でボールジョイント９は車幅方向外側へ出るようになるので、車輪Ｗのトーイン傾向を抑制することができ、オーバーステア傾向を抑制し、車両の操縦安定性を高めることができる。

図７は、本発明に係る車輪独立懸架装置を車両側方から見て示す模式図である。
図７中１はアクスル部材を示し、ボールジョイント９を介してロアアーム８に回転自在に連結され、ロアアーム８は図示しない車体に、連結点２、３を介して連結される。さらに、アクスル部材１はアッパーボールジョイント１１を介してアッパーアーム１２に回転自在に連結される。
ここでは車輪は図示しないが、図中Ａは車輪の接地中心を示す。ここで、制動時に車両前方から後方に向かう力が接地点Ａに作用すると、ボールジョイント９にも同じ方向の力が作用し、連結点２、３のここでは図示しないブッシュの、中心軸線方向の剪断剛性を小さく設定していることに起因して、ボールジョイント９は後方に移動し、これにより、接地中心はＡからＢへと車両後方に移動する。車輪中心Ｗ／Ｃも後方に移動するが、アクスル部材はアッパボールジョイント１１を中心に揺動するため、その移動量はボールジョイント９の移動量よりも小さい。このためキャスタ角が小さくなり、直進性を保つためのセルフアライニングトルクが小さくなってしまうという問題点が生じた。

このため、本発明では、制動時においてもセルフアライニングトルクを確保するため、以下の構成をも包含するものとする。
図８は、本発明に係る車輪独立懸架装置のロアアームを上方から見て示す模式平面図である。
図８に示すように、ロアアーム８の、車両前方の連結点２を、車両後方のピボット軸５の中心軸線Ｃ３よりも、車幅方向外側に位置させている。（請求項２に相当）
このような構成とすることにより、ロアアーム８全体としての揺動の中心軸線Ｃ８は、連結点２と連結点３を結んだ線となる。
これにより、制動時に車体のフロント側が沈み込み、フロント側の車輪独立懸架装置がバウンドした場合において、ロアアーム８が中心軸線Ｃ８を中心として上方に揺動すると、ロアアーム８とアクスル部材１との連結点９の水平面内の軌跡は、中心軸線Ｃ８に垂直で連結点９を通る直線となるため、連結点９は車両前方に移動する。このため、制動時において、車輪に働く力により、連結点９が車両後方に移動することを、この連結点９の車両前方への移動によりキャンセルして、キャスタ角を所定の大きさに保ち、所望のセルフアライニングトルクを確保して、直進性を高めることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、図７に示すように、車両の側面から見た状態で、アッパーボールジョイント１１と、ロアアーム８側のボールジョイント９とを結ぶ線上に、車輪中心Ｗ／Ｃが存在しているが、車輪中心Ｗ／Ｃは、ボールジョイント９とアッパーボールジョイント１１を結ぶ線に対して、車両前方にあっても、車両後方にあっても良い。

本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置の要部を上方から見て示した模式平面図である。 本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置のロアアームの連結点を上方から見て示した模式平面図である。 本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置のロアアームの車両前方側のブッシュを上方から見て示した模式平面図である。 本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置のロアアームの挙動を上方から見て示した模式平面図である。 本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置のアクスル部材の挙動を上方から見て示した模式平面図である。 本発明の一実施形態たる車輪独立懸架装置のアクスル部材および車輪の挙動を上方から見て示した模式平面図である。 本発明の他の実施形態たる車輪独立懸架装置のそれぞれの連結点の位置関係と、制動時の挙動を車両側方から見て示す模式側面図である。 本発明の他の実施形態たる車輪独立懸架装置のロアアームの連結点の制動時の挙動を上方から見て示す模式平面図である。 従来の車輪独立懸架装置の要部を車両側面から見て示した模式図である。 従来の車輪独立懸架装置のロアアームの連結点に、制動時に作用する力と方向を示す模式平面図である。 従来の車輪独立懸架装置のロアアームの連結点の、制動時の挙動を示す模式平面図である。 従来の車輪独立懸架装置のアクスル部材のタイロッドとの連結点の、制動時の挙動を示す模式平面図である。 従来の車輪独立懸架装置のアクスル部材および車輪の制動時の挙動を示す模式平面図である。

符号の説明

１ アクスル部材
２ 連結点（車両前方）
３ 連結点（車両後方）
４ ピボット軸（車両前方）
５ ピボット軸（車両後方）
６ ブッシュ（車両前方）
７ ブッシュ（車両後方）
８ ロアアーム
９ ボールジョイント
１０ 連結点（タイロッド側）
５１ アクスル部材
５２ 車輪中心
５３ アッパーアーム
５４ ロアアーム
５５ アッパーアームジョイント
５６ ボールジョイント
５７ 連結点
５８ 連結点

Claims (3)

1. 車輪を回転自在に支持するアクスル部材を、車体に上下方向に揺動自在に連結されたアッパーアームに連結し、車体に車両前後方向の二箇所において、ピボット軸とブッシュを介して上下方向に揺動自在に連結されたロアアームに連結し、アクスル部材の車輪中心よりも車両後方側にタイロッドを連結してなる車輪独立懸架装置であって、
   ロアアームの、車両前方のピボット軸の中心軸線を、車両後方のピボット軸の中心軸線に対して、トーイン方向に傾斜させてなる車輪独立懸架装置。
2. 車輪を回転自在に支持するアクスル部材を、車体に上下方向に揺動自在に連結されたアッパーアームに連結し、車体に車両前後方向の二箇所において、ピボット軸とブッシュを介して上下方向に揺動自在に連結されたロアアームに連結し、アクスル部材の車輪中心よりも車両後方側にタイロッドを連結してなる車輪独立懸架装置であって、
   ロアアームの、車両前方の連結点を、車両後方のピボット軸の中心軸線よりも、車幅方向外側に位置させてなる車輪独立懸架装置。
3. ロアアームの、車両前方の連結点を、車両後方のピボット軸の中心軸線よりも、車幅方向外側に位置させてなる請求項１に記載の車輪独立懸架装置。

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