JP2009040208A - 車両懸架装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、車両の直進走行性と操舵性とをともに向上させる。
【解決手段】ホイールハブ３と回転自在に連結されたナックル４を車両上下方向から支持する上下一対のトレーリング・リンク１１，１２を備えたダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、上記トレーリング・リンク１１，１２に車両上下方向に延長するバーティカルリンク１３をピン結合にて連結するとともに、このバーティカルリンク１３の上記下側のトレーリング・リンク１２側に、上下のトレーリング・リンク１１，１２に平行な方向に延長するリンク取付け部材１４を取付け、このリンク取付け部材１４とナックル４の下側に設けられた下部取付け部材７とを、それぞれが、車体外側方向に延長し、かつ、その延長方向が車体外側で交差する一対のリンク部材１５ａ，１５ｂから成るスプリットリンク１５で連結するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は車両懸架装置に関するもので、特に、車両の走行安定性に優れたダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置に関する。

電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、車輪を駆動するモータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。従来、上記駆動用モータ（インホイールモータ）は車輌の足回り部品であるナックルに接続されていた。
しかしながら、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤの接地力が変動し、ロードホールディング性が悪化することから、上記インホイールモータシステムにおいては、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能の向上が望まれていた。
そこで、上記インホイールモータを、緩衝機構または緩衝部材を介して、車輌バネ下部に配置されるナックル等の足回り部品に対して弾性支持することにより、上記モータを車輌の足回り部品（車輌バネ下部）に対してフローティングマウントする構成のインホイールモータシステムが提案されている。これにより、上記インホイールモータの質量を車輌バネ下部から切り離してダイナミックダンパーの質量として作用させることができるので、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる（例えば、特許文献１〜３参照）。

一方、操舵系を持つサスペンションでは、キングピンと呼ばれるタイヤを操舵する中心軸があり、構造的に明確な軸がない場合でも、操舵の中心となる軸（仮想キングピン軸）があるように振る舞う。例えば、図５（ａ）に示すようなダブルウイッシュボーン方式の車両懸架装置５０では、上記仮想キングピン軸（同図のK/PIN）は、上アーム５１ａとナックル５２とを連結するボールジョイント５３ａと下アーム５１ｂと上記ナックル５２とを連結するボールジョイント５３ｂとを結ぶ線である。なお、上記図５（ａ）において、Ｔはタイヤ、５４はリム５４ａとホイールディスク５４ｂとから成るホイール、５５は上記ホイール５４とその回転軸において連結されたホイールハブである。上記ナックル５２は、上記ホイールハブ５５と図示しない軸受けを介して連結される車輪の非回転側部材で、このナックル５２に制動装置(図示せず)等が取り付けられる。
また、図５（ｂ）に示すようなマクファーソンストラット方式の車両懸架装置６０では、ストラット６１の上端と、下アーム６２とナックル６３の下端側とを連結するボールジョイント６４とを結ぶ線が仮想キングピン軸（同図のK/PIN）となる。
また、上記仮想キングピン軸と路面との交点とタイヤの接地点との間にはオフセットがある。このオフセットの大きさはスクラブ半径Ｒと呼ばれ、これが小さいほどタイヤの切れがよい、すなわち、操舵性に優れている。
特開２００４−９０６９９号公報 特開２００５−１２２９５３号公報 特開２００５−１２６０３７号公報

ところで、インホイールモータシステムに用いられる車両懸架装置としては、図６（ａ），（ｂ）に示すように、上記のダブルウイッシュボーン方式、もしくは、マクファーソンストラット方式の車両懸架装置が用いられている。このとき、インホイールモータ７０は、緩衝部材７１を介して、車輌バネ下部品であるナックル５２もしくはナックル６３にフローティングマウントされるので、タイヤの上下方向の荷重変動を大幅に低減することができる。しかしながら、上記構成では、タイヤの左右方向の荷重変動（横力）に対してはこれを抑制することは困難であった。
一方、揺動時にトレッド変化やキャンバ変化がなく、タイヤに横力が発生しない、直進走行性に優れた車両懸架方式として、図７（ａ）に示すような、ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置８０が知られている。ダブル・トレーリング・リンク８０Ｒは、一端が車体に設けられたサブフレーム８１に取付けられた、車両の進行方向に延長する上下一対のトレーリング・リンク８２ａ，８２ｂとナックル８３に設けられた上下の取付け部材８３ａ，８３ｂとを、ボールジョイント８４ａ，８４ｂを介して、連結したもので、同図の矢印で示す車両の進行方向中心軸（ＢＬ０）と車両上下方向とに直交する回転軸を有している。この車両懸架装置８０は、同図の太い一点鎖線で示すように上記ダブル・トレーリング・リンク８０Ｒが上記ＢＬ０と平行な面内に配置されているので、制動トルクを完全にキャンセルできるため、乗り越え性を悪化させずにブレーキダイブを軽くできるという利点がある。
しかしながら、上記ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置８０は、横力に対するタイヤ・ロケーションを上記リンクの曲げ剛性に頼っているため、リンクの断面積が大きくなってしまう。そのため、インホイールモータを搭載しようとした場合には、リンクの先端のボールジョイントを狭いホイール内に収めることが難しくなる。そのため、図７（ｂ）に示すように、上記リンクの先端であるボールジョイント８４ａ，８４ｂの位置がホイール８５外部、すなわち、車体側に位置してしまい、その結果、仮想キングピン軸（同図のK/PIN）も車体側を通ることになる。したがって、インホイールモータシステムに上記ダブルウイッシュボーン方式の車両懸架装置５０やマクファーソンストラット方式の車両懸架装置６０を適用した場合(図６(ａ),(ｂ)参照)よりも、スクラブ半径Ｒが大きくなってしまい、直進時のハンドルの手応え感や低速での操舵力が余分に必要になるなど、操舵性が低下してしまうといった問題点が発生する。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、適正なスクラブ半径を設定することにより、車両の直進走行性と操舵性とをともに向上させることを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、 車両の進行方向中心軸及び鉛直方向のそれぞれに直交する回転軸を有し、ホイールもしくはホイールハブと連結されたナックルを車両上下方向から支持する上下一対のトレーリング・リンクを備えたダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置であって、一端が下側のトレーリング・リンクに連結され、他端側が上記ナックルに連結される、上記下側のトレーリング・リンクから車体外側方向に延長し、かつ、その延長方向が車体外側で交差する一対のリンク部材（スプリットリンク）を備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両懸架装置において、車両上下方向に延長し、上記上下のトレーリング・リンクにそれぞれ結合される垂直腕部（バーティカルリンク）を設けて、このバーティカルリンクの下側のトレーリング・リンク側に、上記スプリットリンクの一端を連結したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両懸架装置であって、上記バーティカルリンクと上下のトレーリング・リンクとがピン結合されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、下側のトレーリング・リンクとナックルとをスプリットリンクで連結する構成とすることにより、スクラブ半径を小さくしたので、高い直進走行性を維持しながら操舵性を向上させることができる。上記スプリットリンクは、リンク部材の長さが短くても、上記リンク部材の延長方向がナックル側で交差する点がピックアップポイントになるので、ナックル側仮想ピックアップポイントをホイール裏面側に深く入り込ませることができる。したがって、インホイールモータをホイールに搭載した場合でも、適正なキングピン傾斜角とスクラブ半径を設定することが可能となるとともに、インホイールモータに作用する左右方向の揺動を低減することができる。
また、上記上下のトレーリング・リンクを、車両上下方向に延長するバーティカルリンクで結合し、上記スプリットリンクを上記バーティカルリンクの下側のトレーリング・リンク側に連結するようにすれば、車両懸架装置がタイヤ上下方向に揺動した場合でも、上記スプリットリンクの回転平面を同じ角度に保持できるので、スプリットリンクの機能が低下することを抑制することができる。このとき、上記腕部と上下のトレーリング・リンクとをピン結合して、上記上下のトレーリング・リンクとバーティカルリンクとにより平行リンクを形成するようにすれば、上記スプリットリンクの回転平面を確実に同じ角度に保持することができるので、タイヤ上下方向の揺動が大きい場合でも、上記スプリットリンクの機能が十分に保持することができる。
すなわち、トレーリング・リンクに直接スプリットリンクを取り付けると、サスペンションのバンプ／リバンプといった上下動により上記スプリットリンクが動くときに、下部側の仮想ＢＪ（ボールジョイント）中心が移動するので、キャスタ角の変化やキングピン傾斜角の変化を生じ、スクラブ半径が変化するが、本発明のように、バーティカルリンクを用いれば、上記仮想ＢＪ中心の移動がなくなるので、キングピン傾斜角の変化をなくして、操舵フィーリングを向上させることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本最良の形態に係る車両懸架装置１０を備えた車輪部の構成を示す図で、各図において、１はタイヤ、２はこのタイヤ１を装着するホイール、３は上記ホイール２とその回転軸において連結されたホイールハブ、４はホイールハブ３と回転自在に連結されるナックル、５は図示しない緩衝機構または緩衝部材を介して上記ナックル４にフローティングマウントされるインナーロータ型の電気モータ（インホイールモータ）、１０は本発明によるダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置（以下、車両懸架装置という）である。
上記ナックル４は車輪の非回転側を支持する部材で、その上部（路面と反対側）と下部（路面側）とに、それぞれ、上記車両懸架装置１０を取り付けるための上部取付け部材６と下部取付け部材７とを備えている。
車両懸架装置１０は、車両の走行方向の中心線（車体ＢＬ０）に平行な方向に延長する上下一対のトレーリング・リンク１１，１２と、車両上下方向に延長し、上記トレーリング・リンク１１，１２同士を連結する垂直腕部（バーティカルリンク）１３と、このバーティカルリンク１３の下側のトレーリング・リンク１２側に設けられたリンク取付け部材１４と、このリンク取付け部材１４に取付けられ、上記車両懸架装置１０とナックル４とを連結するスプリットリンク１５と、上記ナックル４と上側のトレーリング・リンク１１とを連結するボールジョイント１６とを備えている。

上記トレーリング・リンク１１，１２のうち、上側のトレーリング・リンク１１は、車体ＢＬ０に平行な方向に延長する腕部１１ａと、この腕部１１ａから車体外側に突出する連結部１１ｂとを備えており、上記腕部１１ａの上記連結部１１ｂとは反対側の端部に設けられたリンク取付け部１１ｋにて、車体のサブフレーム２０に、車体幅方向に平行な方向（同図のＢ＋で示すＢ寸方向の車体外側方向）に垂直な面内で回転可能にピン接合されている。また、上記連結部１１ｂは、車体外側の端部にて、上記上部取付け部材６とボールジョイント１６により連結されている。上記上部取付け部材６は、詳細には、上記ナックル４の上部から車体側に突出する第１の水平部材６ａとこの第１の水平部材６ａから上側(路面とは反対側)に延長する垂直部材６ｂと上記垂直部材６ｂから車体側に突出する第２の水平部材６ｃとから成る略コの字状の部材で、上記第２の水平部材６ｃと上側のトレーリング・リンク１１の連結部１１ｂとが車体外側にてボールジョイント１６により連結される。これにより、ナックル４と上側のトレーリング・リンク１１とのナックル側に結合点 (ピックアップポイント)Ｐを従来よりも車体外側に設定することができる。
一方、下側のトレーリング・リンク１２は、車体ＢＬ０に平行な方向に延長する腕部１２ａと、この腕部１２ａの上記リンク取付け部１１ｋに対向する部分に設けられたリンク取付け部１２ｋとを備えており、このリンク取付け部１２ｋにて、車体のサブフレーム２０に、上記トレーリング・リンク１１と同一面内で回転可能にピン接合されている。

図２（ａ）は、上記トレーリング・リンク１１，１２と上記バーティカルリンク１３との関係を示す図で、本例では、上記トレーリング・リンク１１，１２と上記バーティカルリンク１３とが、上記トレーリング・リンク１１，１２が回転する平面と同一平面内で回転するように、ピン結合により連結されている。詳細には、上側のトレーリング・リンク１１の腕部１１ａの上記リンク取付け部１１ｋ側とは反対側の端部とバーティカルリンク１３の上端部１３ａとがピン結合され、下側のトレーリング・リンク１２の腕部１２ａの上記リンク取付け部１２ｋとは反対側の端部とバーティカルリンク１３の下端部１３ｂとがピン結合されている。本例では、上記のように、バーティカルリンク１３はリンクとなるので上記トレーリング・リンク１１，１２とバーティカルリンク１３とで、図２（ｂ）に示すような、相対する２つの辺（腕部１１ａと腕部１２ａ）のリンクがクランク運動し、対辺（バーティカルリンク１３）のリンクが上記トレーリング・リンク１１，１２の車体側の連結点を結んだ線ＭＮに対して並行運動する、いわゆる平行リンクが形成される。
上記リンク取付け部材１４は、上記バーティカルリンク１３の下端側に取り付けられる、上記腕部１１ａ，１２ａと平行でかつ上記バーティカルリンク１３に直交する方向に延長する部材で、このリンク取付け部材１４の位置は、図２（ｂ）に示すように、上記バーティカルリンク１３が上下するのに伴って上下するが、上記バーティカルリンク１３とは常に直交関係を維持しながら上下する。

また、図３（ａ）に示すように、上記リンク取付け部材１４の両端側には、車体外側方向に延長し、かつ、その延長方向が車体外側で交差する一対のリンク部材１５ａ，１５ｂの一端側がピン結合されている。上記リンク部材１５ａ，１５ｂの他端側は、図１（ｂ）に示すように、ナックル４の下部取付け部材７にそれぞれ連結される。これにより、上記リンク取付け部材１４と下部取付け部材７とを連結するスプリットリンク１５が形成されるので、その結果、下側のトレーリング・リンク１２とナックル４とが上記スプリットリンク１５を介して連結されたことになる。このとき、上記スプリットリンク１５の回転平面は、上記バーティカルリンク１３の延長方向と垂直な面になる。
上記スプリットリンク１５の車体側での結合点 (ピックアップポイント)は、図３（ｂ）に示すように、上記リンク部材１５ａ，１５ｂと上記リンク取付け部材１４との連結部ｍ，ｎで、ナックル４側のピックアップポイントは、上記リンク部材１５ａ，１５ｂと上記下部取付け部材７との連結部ｐ，ｑであるが、上記スプリットリンク１５は、上記リンク部材１５ａの延長方向とリンク部材１５ｂの延長方向との交点（仮想交点）Ｑがナックル４側のピックアップポイントであるように運動する。上記点Ｑをスプリットリンク１５の仮想ピックアップポイントという。
このように、本例の車両懸架装置においては、上側のトレーリング・リンク１１とナックル４とのナックル４側のピックアップポイントが上記ボールジョイント１６の位置Ｐであり、下側のトレーリング・リンク１２とナックル４とのピックアップポイントが上記仮想ピックアップポイントＱとなるので、仮想キングピン軸は、図１（ａ）に示すように、上記点Ｐと点Ｑとを結んだ直線となる。上記仮想ピックアップポイントＱは、上記リンク部材１５ａ，１５ｂと上記下部取付け部材７との連結部がホイール２内の車体側にある場合でも、ホイール２の裏側に深く入ることになるので、仮想キングピン軸と路面との交点とタイヤ１の接地点との間のオフセットの大きさであるスクラブ半径Ｒを小さくすることができるだけでなく、ホイール２の内側にインホイールモータ５をフローティングマウントした場合でも、適正なキングピン傾斜角とそれに付随する適正なスクラブ半径Ｒが設定可能となる。
したがって、インホイールモータ搭載車であっても、直進時のハンドルの手応え感や低速での操舵力の低下を招くことなく、走行直進性を向上させることができる。

ところで、上記スプリットリンク１５の回転平面は、上記のように、上記バーティカルリンク１３の延長方向と垂直な面であるので、タイヤ１に荷重方向の入力が作用して上記タイヤ１が、例えば、上方向に移動した場合、図４（ａ）に示すように、上記上下のトレーリング・リンク１１，１２は回転する。上記スプリットリンク１５の回転平面は、上記バーティカルリンク１３がない場合には、図４（ｂ）に示すように、上記トレーリング・リンク１１，１２の回転角度に応じて、路面に平行な方向から傾くことになる。そして、この傾きが大きい程、スプリットリンク１５のピックアップポイント間の距離ｄの正射影ｄ’がｄよりも小さくなる。上記スプリットリンク１５は、路面に平行な面での回転を吸収するリンクであるので、ピックアップポイントｍ，ｐ（もしくは、ピックアップポイントｎ，ｑ）間の距離ｄの正射影が小さくなるほどその性能は低下する。
本例では、上記のように、リンク結合されたトレーリング・リンク１１，１２とバーティカルリンク１３とにより、平行リンクを形成しているので、トレーリング・リンク１１，１２の腕部１１ａ，１２ａが回転しても、図４（ａ）に示すように、上記バーティカルリンク１３の延長方向は変わらない。したがって、上記バーティカルリンク１３に、上記バーティカルリンク１３と一体に上下するリンク取付け部材１４を介して取り付けられたスプリットリンク１５の回転平面は、常に、路面と平行な平面内にあるので、タイヤ１に荷重方向の入力が作用した場合でもその性能が低下することはない。

このように本最良の形態では、ホイールハブ３に連結されたナックル４を車両上下方向から支持する上下一対のトレーリング・リンク１１，１２を備えたダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、上記上下のトレーリング・リンク１１，１２に車両上下方向に延長する垂直腕部（バーティカルリンク）１３をピン結合にて連結するとともに、このバーティカルリンク１３の上記下側のトレーリング・リンク１２側に、上記上下のトレーリング・リンク１１，１２に平行な方向に延長するリンク取付け部材１４を取付け、このリンク取付け部材１４とナックル４の下側に設けられた下部取付け部材７とを、それぞれが、車体外側方向に延長し、かつ、その延長方向が車体外側で交差する一対のリンク部材１５ａ，１５ｂから成るスプリットリンク１５で連結するようにしたので、ホイール２の内側にインホイールモータ５をフローティングマウントした場合でも、スクラブ半径Ｒを小さく設定することができる。したがって、操舵力の低下を招くことなく、走行直進性を向上させることができる。
また、タイヤ１に荷重方向の入力が作用した場合でも、スプリットリンク１５のピックアップポイント間の距離ｄの正射影は変わらないので、スプリットリンク１５を有効に動作させることができる。

なお、上記最良の形態では、下側のトレーリング・リンク１２とナックル４とをスプリットリンク１５で連結する構成としたが、上側のトレーリング・リンク１１とナックル４とをスプリットリンク１５で連結してもよい。但し、スクラブ半径Ｒに関しては、下側のピックアップポイントの寄与が大きいので、本例のように、スプリットリンク１５は下側のみでも十分である。
また、上記例では、インホイールモータ５をインナーロータ型の電気モータとしたが、インホイールモータ５として、インナーロータ型の電気モータと減速歯車機構とを組合わせたギヤドモータを用い、このギヤドモータのケースとナックル４とを、緩衝部材を介して、連結する構成であってもよい。
また、トレーリング・リンク１１，１２と上記バーティカルリンク１３とは、本例のように、ピン結合してリンクとすることが好ましい。インホイールモータ搭載車の場合には、上下方向の揺動が抑制されるので、ピン結合しなくてもスプリットリンク１５の回転平面はほぼ同じ角度に保たれるが、上下方向の入力が大きい場合も想定すると、本例のように、トレーリング・リンク１１，１２と上記バーティカルリンク１３とをピン結合した方が、上記スプリットリンクの回転平面を確実に同じ角度に保持することができるとともに、結合部の負荷が軽減されるので好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置において、ホイール内にインホイールモータをフローティングマウントした場合でも、適正なキングピン傾斜角とそれに付随する適正なスクラブ半径が設定できるので、インホイールモータ搭載車であっても、良好な操舵性を確保しつつ、走行直進性を向上させることができる。

本発明の最良の形態に係る車両懸架装置の構成を示す図である。 トレーリング・リンクとバーティカルリンクとの関係を示す図である。 バーティカルリンクとスプリットリンクとの関係を示す図である。 上下方向入力時のスプリットリンクの動きを説明するための図である。 従来の車両懸架装置の概要を示す図である。 車輪部にインホイールモータを搭載したときの車両の車両懸架装置とナックルとの関係を示す図である。 従来のダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置の概要を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ、２ ホイール、３ ホイールハブ、４ ナックル、
５ インホイールモータ、６ 上部取付け部材、７ 下部取付け部材、
１０ ダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置（車両懸架装置）、
１１，１２ トレーリング・リンク、１１ａ，１２ａ 腕部、１１ｂ 連結部、
１１ｋ，１２ｋ リンク取付け部、１３ 垂直腕部（バーティカルリンク）、
１４ リンク取付け部材、１５ スプリットリンク、１５ａ，１５ｂ リンク部材、
１６ ボールジョイント、２０ サブフレーム。

Claims (3)

1. 車両の進行方向中心軸及び鉛直方向のそれぞれに直交する回転軸を有し、ホイールもしくはホイールハブと連結されたナックルを車両上下方向から支持する上下一対のトレーリング・リンクを備えたダブル・トレーリング・リンク方式の車両懸架装置であって、一端が下側のトレーリング・リンクに連結され、他端側が上記ナックルに連結される、上記下側のトレーリング・リンクから車体外側方向に延長し、かつ、その延長方向が車体外側で交差する一対のリンク部材を備えたことを特徴とする車両懸架装置。
2. 車両上下方向に延長し、上記上下のトレーリング・リンクにそれぞれ結合される垂直腕部を設けて、この垂直腕部の下側のトレーリング・リンク側に、上記一対のリンク部材の一端を連結したことを特徴とする請求項１に記載の車両懸架装置。
3. 上記垂直腕部と上下のトレーリング・リンクとがピン結合されていることを特徴とする請求項２に記載の車両懸架装置。

Images