JP2007131074A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行性能を向上させること。
【解決手段】サスペンション装置１は、車輪９を回転可能に支持する車輪支持部３と、車両本体側部材に接続され、車両上下方向に延在する摺動軸７と、車輪支持部３に接続され、摺動軸７に対して車両上下方向へ摺動可能に連結される摺動部材５と、車両本体側部材と摺動部材５との間に配設され、車両上下方向に伸縮可能な弾性要素１５および減衰要素１７と、を備えている。また、摺動軸７は湾曲しているのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のホイールストロークに伴い、例えばトー角度、キャンバー角度、又はキャスター角度を変化させるサスペンション装置に関する。

従来、車輪に連結されたスライド機構の車両上下方向のストロークを車両上下方向に配設したバネにより、吸収するインホイールサスペンションが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３３８００９号公報

しかしながら、上記従来のインホイールサスペンションにおいては、車両上下方向のストロークに応じて、トー角度及びキャンバー角度が変化することがない。したがって、例えば、車両旋回中に旋回外側がバウンド状態（車両外側が沈み込み、車両がロールした状態）となる場合に、車両の各車輪に対して、最適なトー角度又はキャンバー角度を維持することが困難となる。これにより、タイヤを路面に最適に接地させることができず、タイヤ性能を十分に発揮することが困難となる虞がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の走行性能を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
車両本体側部材に接続され、車両上下方向に延在する摺動軸と、
前記車輪支持部に接続され、前記摺動軸に対して車両上下方向へ摺動可能に連結される摺動部材と、
前記車両本体側部材と前記摺動部材との間に配設され、車両上下方向に伸縮可能な弾性要素および減衰要素と、を備えるサスペンション装置であって、
前記摺動軸は、湾曲していることを特徴とするサスペンション装置である。

この一態様によれば、摺動軸は、湾曲している。これにより、サスペンション装置のストロークに応じて、摺動部材が摺動軸の湾曲に沿って移動し、車輪のキャンバー角度及び／又はキャスター角度が最適な状態に設定される。すなわち、車両の走行性能を向上させることができる。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
該車輪支持部に接続され、車両上下方向に延在する摺動軸と、
車両本体側部材に接続され、前記摺動軸に対して車両上下方向へ摺動可能に連結される摺動部材と、
前記車輪支持部と前記摺動部材との間に配設され、車両上下方向に伸縮可能な弾性要素および減衰要素と、を備えるサスペンション装置であって、
前記摺動軸は、湾曲していることを特徴とするサスペンション装置であってもよい。

さらに、これら態様において、前記摺動軸は、車両幅方向に湾曲しているのが好ましい。これにより、サスペンション装置のストロークに応じて、車輪のキャンバー角度が最適な状態に設定される。

なお、これら態様において、前記摺動部材が、前記摺動軸に沿って車両上下方向へ移動するに従って、前記摺動軸周りに回転するように前記摺動軸が形成されているのが好ましい。これにより、サスペンション装置のストロークに応じて、摺動部材が摺動軸周りに回転し、車輪のトー角度が最適な状態に設定される。

これら態様において、例えば前記摺動軸は、該摺動軸周りに捩れるように形成されている。

本発明によれば、車両の走行性能を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両のサスペンション装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るサスペンション装置の構成を示す概略図であり、車両内側から見た図である。図２は、図１に示すサスペンション装置を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。なお、代表例として右側後輪に配設されるサスペンション装置１について、以下に説明する。

本実施形態に係るサスペンション装置１は、車輪９を回転可能に支持する車輪支持部（キャリア）３を備えている。キャリア３の中心部付近には、フランジ部が形成され、フランジ部には略筒状のナックル１９が連結されている。なお、キャリア３のフランジ部とナックル１９とは、ボルトおよびナットにより連結されているが、溶接等により接続されていてもよい。

キャリア３の車両内側の端面には、摺動部材５が接続されている。また、摺動部材５には、開口部が形成されている。摺動部材５は、この開口部を貫通する摺動軸７に摺動可能に連結された摺動部５ａと、摺動部５ａに接続され車両前後方向に延設された延設部５ｂと、を有している。

摺動軸７は、車輪９のホイール９ａの内に略収納されるようにして、車両上下方向に延在している。また、摺動軸７は断面が略矩形状に形成され、バネ下重量を低減する目的でアルミニュウム合金等の金属からなり中空又は中実状に形成されている。摺動軸７は、車両幅方向に、例えば車両外側に突状をなすように湾曲している。

摺動軸７は、車両上方に行くに従って、反時計方向ＣＣＷに捩れるように形成されている。摺動軸７は断面が略矩形状に形成され、摺動部材５の開口部の形状は、摺動軸７の断面形状に対応するように形成されている。したがって、摺動部材５の摺動軸周りの回転は、摺動軸７により規制される。

摺動軸７の上端部には、アッパアーム１１の一端がゴム製等のブッシュを介して、揺動可能に連結されている。アッパアーム１１の他端は、車両本体にゴム製等のブッシュを介して、揺動可能に連結されている。また、摺動軸７の下端部には、ロアアーム１３の一端がゴム製等のブッシュを介して、揺動可能に連結されている。ロアアーム１３の他端は、車両本体にゴム製等のブッシュを介して、揺動可能に連結されている。

摺動部材５の延設部５ｂとロアアーム１３との間には、車両上下方向に伸縮可能なコイルスプリング等の弾性要素１５とショックアブソーバ等の減衰要素１７とが配設されている。ロアアーム１３には、ショックアブソーバ１７の一端が接続され、摺動部材５の延設部５ｂにはショックアブソーバ１７の他端が接続されている。コイルスプルング１５の一端は、摺動部材５の延設部５ｂに接続され、他端はロアアーム１３に接続されている。

ところで、車両のサスペンション装置１において、タイヤ９ｂの中心線を車両内側（ネガティブ）又は外側（ポジティブ）に傾倒させた、所謂キャンバーが採用されている。

例えば、車両旋回時の遠心力等により、車両の重心が旋回外側に移動し、車両本体がロール状態になると、旋回外輪が路面に対して車両外側に傾倒し、路面に対するタイヤ９ｂの接地状態が不十分となる虞がある。そこで、サスペンション装置１おいて、タイヤ９ｂの上部を車両内側に傾倒させたネガティブキャンバーが設定されることで、車両旋回時等においても、タイヤ９ｂの接地状態を最適に維持することができる。

さらに、例えば、車両のロールが大きくなるほど（旋回外輪側のサスペンションのストローク量が増加するほど）、旋回外輪の車両外側への傾倒が大きくなり、タイヤ９ｂの接地状態が変化する。したがって、サスペンション装置のストローク量に応じて、キャンバー角度を変化させ、タイヤ９ｂが路面に適切な状態で接地させるのが車両の走行性能上、好ましい。そこで、本実施形態に係るサスペンション装置１において、サスペンション装置１のストローク量に応じて、キャンバー角度を変化させ、タイヤ９ｂを路面に対して最適な状態で接地させている。

また、例えば、タイヤ９ｂをトーインにすることで、走行中のタイヤ９ｂが路面上のうねりに乗り上げ、ロール状態となったときでも（サスペンション装置１のストローク量が増加したときでも）、車両の直進状態を維持させることができる。したがって、サスペンション装置のストローク量に応じて、トー角度を変化させ、タイヤ９ｂが路面に適切な状態で接地させるのが車両の走行性能上、好ましい。そこで、本実施形態に係るサスペンション装置１において、サスペンション装置１のストローク量に応じて、トー角度を変化させ、タイヤ９ｂを路面に対して最適な状態で接地させている。

すなわち、サスペンション装置１のストローク状態等の車両の走行状態に応じて、上述したキャンバー角度及びトー角度を最適な状態に可変させることで、車両の走行性能を向上させることができる。

図３は、摺動部材５が摺動軸７に対して、中立位置から車両上下方向に相対移動した状態を示す図である。

上述したように、摺動軸７は、車両外側に突状をなすように湾曲している。したがって、摺動部材５が摺動軸７に対して、中立位置（図３に示すｂ位置）から車両上方（図３に示すａ位置）に相対移動すると、摺動部材５の中心軸Ｌは車両内側へ傾倒し、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。一方、摺動部材５が摺動軸７に対して、中立位置（図３に示すｂ位置）から車両下方（図３に示すｃ位置）に相対移動すると、摺動部材５の中心軸Ｌは車両外側へ傾倒し、タイヤ９ｂのポジティブキャンバー角度が増加する。

なお、摺動軸７の湾曲（曲率等）を調整することにより、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上下方向に相対移動した際の、ネガティブ又はポジティブのキャンバー角度の増加量を任意に設定することができる。

例えば、摺動軸７の湾曲の曲率を大きくすれば（曲率半径を小さくすれば）、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上下方向に相対移動した際の、ネガティブ又はポジティブのキャンバー角度の増加量を大きく設定することができる。一方、摺動軸７の湾曲の曲率を小さくすれば（曲率半径大きくすれば）、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上下方向に相対移動した際の、ネガティブ又はポジティブのキャンバー角度の増加量を小さく設定することができる。

さらに、摺動軸７は、車両内側に突状をなすように湾曲させれば、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上方に相対移動すると、摺動部材５の中心軸Ｌは車両外側へ傾倒し、タイヤ９ｂのポジティブキャンバー角度が増加する。一方、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両下方に相対移動すると、摺動部材５の中心軸Ｌは車両内側へ傾倒し、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。

図４は、摺動部材５が摺動軸７に対して車両上下方向に相対移動した際に、摺動軸７を中心に時計方向又は反時計方向に回転する状態を示す図である。なお、図３に示すＰは、図２に示す摺動軸７及び摺動部材５を直線ａ−ａ′で切断した際の断面に対応している。また、図４に示すＱは、図２に示す摺動軸７及び摺動部材５を直線ｂ−ｂ′で切断した際の断面に対応している。さらに、図４に示すＲは、図２に示す摺動軸７及び摺動部材５を直線ｃ−ｃ′で切断した際の断面に対応している。

摺動軸７は、車両上方に行くに従って、反時計方向ＣＣＷに捩れるように形成されている。したがって、摺動部材５は摺動軸７に対して車両上方に相対移動しつつ、摺動軸７を中心に反時計方向ＣＣＷに回転し（図４に示すＰ）、タイヤ９ｂのトーイン角度が増加する。一方、摺動部材５は摺動軸７に対して車両下方に相対移動しつつ、摺動軸７を中心に時計方向ＣＷに回転し（図４に示すＲ）、タイヤ９ｂのトーアウト角度が増加する。

なお、摺動軸７の下方部分のみを捩じることなく、直線状に形成してもよい。この場合、摺動部材５が摺動軸７に対して車両下方に相対移動しても、回転すること無く、タイヤ９ｂのトー角度は変化しない。また、摺動軸７の捻じり方により、トー角度を任意に設定することができる。

例えば、摺動軸７の反時計方向の捩り量を大きくすれば、摺動部材５が摺動軸７に対して車両上方に相対移動したときのトーイン角度の増加量が大きくなる。一方、摺動軸７の反時計方向ＣＣＷの捩り量を小さくすれば、摺動部材５が摺動軸７に対して車両上方に相対移動したときのトーイン角度の増加量が小さくなる。さらに、摺動軸７が、時計方向ＣＷに捩れるように形成された場合、摺動部材５は摺動軸７に対して車両上方に相対移動しつつ、摺動軸７を中心に時計方向ＣＷに回転し、タイヤ９ｂのトーアウト角度が増加する。

なお、図２乃至図４、及び図６（後述）に示す摺動軸７の湾曲及び捩れは、説明し易いように実際より誇張して示されている。

次に、本実施形態に係るサスペンション装置１の作用について説明する。

例えば、車両旋回時等において、車両に遠心力が作用して車両の旋回外輪側が沈み込む。この車両の旋回外輪側の沈み込みにより、摺動部材５が連結された車輪９は、摺動軸７が連結された車両本体に対して、車両上方へ相対移動する。摺動部材５が摺動軸７の湾曲に沿って、摺動軸７に対して車両上方へ相対移動すると、摺動部材５の中心軸Ｌは車両内側に傾倒し、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。

このとき、旋回外輪側の沈み込み量が増加するほど（サスペンション装置１のストローク量が増加するほど）、摺動部材５の中心軸Ｌの車両内側への傾倒が大きくなり、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。したがって、サスペンション装置１のストローク量に応じて、タイヤ９ｂを路面に対して最適に接地させることができる。また、摺動部材５は摺動軸７に対して車両上方へ移動しつつ、反時計方向ＣＣＷに回転し、タイヤ９ｂのトーイン角度が増加する。このとき、旋回外輪側の沈み込み量が増加するほど（サスペンション装置１のストローク量が増加するほど）、タイヤ９ｂのトーイン角度が増加する。したがって、サスペンション装置１のストローク量に応じて、最適なトー角度が設定される。

また、上述した形態は一例であり、各車両の特性（サスペンション装置、操舵装置の特性）に応じて、摺動軸の湾曲、捩じりを設定することで、車両の特性に応じて、任意のキャンバー角度、トー角度等を設定することができる。

以上、本実施例に係るサスペンション装置１において、摺動軸７は、車両幅方向（車両内側又は車両外側）に湾曲している。これにより、サスペンション装置１のストローク量に応じて、最適なキャンバー角度が設定される。また、摺動軸７は、車両上方に行くに従って、反時計方向又は時計方向に捩れるように形成されている。これにより、サスペンション装置１のストローク量に応じて、最適なトー角度が設定される。すなわち、車両の走行性能を向上させることができる。
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るサスペンション装置３０の構成を示す概略図であり、車両内側から見た図である。図６は、図５に示すサスペンション装置３０を直線Ｂ−Ｂ′で切断した際の断面図である。

図５及び図６に示す如く、本実施形態に係るサスペンション装置３０は、車両上下方向に延在し、車両外側に突状をなすように湾曲する摺動軸３７を備えている。摺動軸３７は、車両上方に行くに従って、反時計方向ＣＣＷに捩れるように形成されている。摺動軸３７の上端部と下端部とには、略コ字状に形成された車輪支持部（キャリア）３３の端部が接続されている。

また、キャリア３３の略中央部には、ナックル１９がボルト及びナット等により連結されている。摺動軸３７には、車両上下方向に摺動可能に、摺動部材５が連結されている。摺動部材５には、車両本体側部材３１が接続されている。摺動部材５の延設部５ｂとキャリア３３との間には、コイルスプリング１５とショックアブソーバ１７とが配設されている。

他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。図５及び図６において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

例えば、車両旋回時等において、車両に遠心力が作用して車両の旋回外輪側が沈み込む。この車両の旋回外輪側の沈み込みにより、摺動部材５が連結された車両本体側部材３１は、摺動軸３７が連結されたキャリア３３に対して、車両下方へ相対移動する。摺動部材５が摺動軸３７の湾曲に沿って、摺動軸３７に対して車両下方へ相対移動すると、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。

このとき、旋回外輪側の沈み込み量が増加するほど（サスペンション装置３０のストローク量が増加するほど）、摺動部材５の中心軸Ｌの車両内側への傾倒が大きくなり、タイヤ９ｂのネガティブキャンバー角度が増加する。したがって、サスペンション装置３０のストローク量に応じて、タイヤ９ｂを路面に対して最適に接地させることができる。

また、摺動部材５は摺動軸３７に対して車両下方へ移動しつつ、時計方向ＣＷに回転し、タイヤ９ｂのトーイン角度が増加する。このとき、旋回外輪側の沈み込み量が増加するほど（サスペンション装置３０のストローク量が増加するほど）、タイヤ９ｂのトーイン角度が増加する。したがって、サスペンション装置３０のストローク量に応じて、最適なトー角度が設定される。

なお、図１乃至図６において、車両の右側後輪に係るサスペンション装置１について説明しているが、左側後輪に係るサスペンション装置も、右側後輪に係るサスペンション装置１と略同一構成、作用となる為、詳細な説明は省略する。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施の形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記実施の形態において、車両後輪９に適用されているが、車両前輪（操舵輪）に対しても適用可能である。

また、上記実施の形態において、従動輪に適用されているが、駆動輪にも適用可能である。例えば、駆動輪として、例えばインホイールモータが各車輪に配設された構成、ドライブシャフトを介して車輪が駆動させる構成等が挙げられる。

上記実施の形態において、摺動軸７、３７の断面は矩形状に形成され、摺動部材５の開口部は摺動軸７、３７の断面形状に対応するように形成されているが、摺動軸７、３７の断面形状及び摺動部材５の開口部の形状は、多角形、円形等の任意の形状が適用可能である。なお、摺動軸７、３７及び摺動部材５の断面形状が、円形で形成される場合は、例えば、摺動軸７、３７及び摺動部材５において、相互に嵌合する凹凸を形成するようにしてもよい。

上記実施の形態において、摺動軸７、３７は車両幅方向に湾曲しているが、摺動軸７、３７を車両前後方向に湾曲していてもよい。この場合、摺動部材５が摺動軸７、３７に対して、車両上下方向に相対移動すると、車輪のキャスター角度が変化する。

具体的には、摺動軸７が車両前方に湾曲している場合において、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上方向に相対移動すると、車輪のキャスター角度が増加する。一方、摺動軸７が車両後方に湾曲している場合において、摺動部材５が摺動軸７に対して、車両上方向に相対移動すると、車輪のキャスター角度が減少する。これにより、サスペンション装置１、３０のストローク量に応じて、最適なキャスター角度を設定することができる。

本発明は、車両用のサスペンション装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の第１の実施の形態係るサスペンション装置の構成を示す概略図であり、車両内側から見た図である。 図１に示すサスペンション装置を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。 摺動部材が摺動軸に対して、中立位置から車両上下方向に相対移動した状態を示す図である。 摺動部材が、摺動軸に対して車両上下方向に相対移動した際に、摺動軸を中心に時計方向又は反時計方向に回転する状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るサスペンション装置の構成を示す概略図であり、車両内側から見た図である。 図５に示すサスペンション装置を直線Ｂ−Ｂ′で切断した際の断面図である。

符号の説明

１ サスペンション装置
３ 車輪支持部（キャリア）
５ 摺動部材
７ 摺動軸
９ 車輪
９ａ ホイール
９ｂ タイヤ
１１ アッパアーム
１３ ロアアーム

Claims (5)

1. 車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
   車両本体側部材に接続され、車両上下方向に延在する摺動軸と、
   前記車輪支持部に接続され、前記摺動軸に対して車両上下方向へ摺動可能に連結される摺動部材と、
   前記車両本体側部材と前記摺動部材との間に配設され、車両上下方向に伸縮可能な弾性要素および減衰要素と、を備えるサスペンション装置であって、
   前記摺動軸は、湾曲していることを特徴とするサスペンション装置。
2. 車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
   該車輪支持部に接続され、車両上下方向に延在する摺動軸と、
   車両本体側部材に接続され、前記摺動軸に対して車両上下方向へ摺動可能に連結される摺動部材と、
   前記車輪支持部と前記摺動部材との間に配設され、車両上下方向に伸縮可能な弾性要素および減衰要素と、を備えるサスペンション装置であって、
   前記摺動軸は、湾曲していることを特徴とするサスペンション装置。
3. 請求項１又は２記載のサスペンション装置であって、
   前記摺動軸は、車両幅方向に湾曲していることを特徴とするサスペンション装置。
4. 請求項１又は２記載のサスペンション装置であって、
   前記摺動部材が、前記摺動軸に沿って車両上下方向へ移動するに従って、前記摺動軸周りに回転するように前記摺動軸が形成されていることを特徴とするサスペンション装置。
5. 請求項４記載のサスペンション装置であって、
   前記摺動軸は、該摺動軸周りに捩れるように形成されていることを特徴とするサスペンション装置。

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