JP2013193650A - 公道走行コミュータ用リアサスペンション構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 二人乗り電動シティコミュータなどの超小型電動コミュータに適した構造簡易で経済的な構造でありながら、バンプステアを可及的に小さくできる公道走行コミュータ用リアサスペンション構造を提供する。
【解決手段】 Ｕ型スイングアーム４１の前部に位置する横ビーム４１ａの中央部を弾性部材４８を介してフレーム１０に周囲全方向へ傾動可能に連結する。Ｕ型スイングアーム４１における横ビーム４１ａの両端部から車体後方へ延びる両側の縦ビーム４１ｂ，４１ｂに沿って等長リンクロッド４２，４２を配置する。両側の等長リンクロッド４２，４２は、両側の縦ビーム４１ｂ，４１ｂに追従して上下方向にスイングするように、それぞれの前端部が、Ｕ型スイングアーム４１の上下方向のスイング動作の中心線Ｃ上でフレーム１０に回動可能に軸支されている。その結果として、両側の等長リンクロッド４２，４２のスイング中心線Ｃ上にＵ型スイングアーム４１の傾動中心Ｏが位置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二人乗り電動シティコミュータなどの小型の公道走行コミュータに適した構造簡易で経済的な公道走行コミュータ用リアサスペンション構造に関する。

公道走行用電動コミュータに関しては、軽自動車規格のものは既に市販されている。しかしながら、電動コミュータは、更に小さい二人乗りのシティコミュータとしても有望であり、そのための規格づくりが進んでいる。その規格の核になるのは、シティコミュータであることから、道路占有面積が小さい二人乗りの超小型車であること、最高速度を６０ｋｍに抑えて高速道路の走行を禁じること、これに伴って衝突の際の耐衝撃強度を大幅に緩和することなどである。

このような小型二人乗り電動コミュータの先例の一つとして、ゴルフ場でゴルファーの移動及びゴルフ用具の運搬に使用されるゴルフカーがあり、その構造を流用することが好ましい場合が少なくない。例えばリアサスペンションに関しては、ヤマハ発動機製ゴルフカーＧ３１−ＥＰなどに使用されているものが参考になる（非特許文献１）。このリアサスペンションの中心になるのは、横ビームとその両端部から車体後方へ延出した２本の縦ビームとの組合せからなるＵ型スイングアームである。

Ｕ型スイングアームは、両側の後輪を連結する車軸と連結される。また、横ビームの中央部が前方の車体フレームにゴムなどの弾性材を介して周囲全方向へ傾動可能に連結されると共に、両側の縦ビームの後部が、スプリングとダンパーの組合せからなる緩衝ユニットを介して上方の車体フレームと連結される。これらによりＵ型スイングアームは、フレームとの連結部であるゴムブッシュの部分を支点として上下にスイングすると共に左右にローリングし、これにより、両側の後輪を独立して上下動させることができる。

加えて、このＵ型スイングアームは位置的、形状的に、モータを始めとする駆動系を搭載するのに適しており、弾性部材を介して車体側と連結されるので、駆動系の振動が車体側へ伝わりにくい利点もある。そして、駆動系を搭載する場合、駆動系のドライブシャフトは、両側の後輪を連結する車軸を兼ねることができる利点も生まれ、その車軸を兼ねるドライブシャフトはＵ型スイングアームと連結固定される。

これらの長所の一方で、Ｕ型スイングアームは、前部中央の連結部を支点として車幅方向（横方向）にも傾動する欠点がある。これは両側の後輪のステアを誘発する原因になる。この後輪ステアを阻止するために、前述したヤマハ発動機製ゴルフカーＧ３１−ＥＰでは、車両全長方向（車長方向）に直角な面内で傾斜した傾斜リンクロッドにより、Ｕ型スイングアームの横方向の位置決めが行われている。すなわち、傾斜リンクロッドの一端部（下流側端部）が一方の側の縦ビームと連結され、他端部（上流側端部）が他方の側でフレームと連結されることにより、Ｕ型スイングアームの上下動を許容しつつ、横方向の動きを阻止する。

このようなリアサスペンション構造は、部品点数が少なく、二人乗りの小型電動シティコミュータに適するが、後輪の上下動に伴ってＵ型スイングアームが上下方向にスイングしたときに、傾斜リンクロッドのＵ型スイングアームとの連結部側が、フレームとの連結部側を中心にして円運動することにより、Ｕ型スイングアームが横方向（車幅方向）に傾動し、両側の後輪を傾動させる。この車幅方向の傾動はバンプステアと呼ばれており、最高速度が２０ｋｍ／ｈ以下に制限されたゴルフカーのような公道を走行しない特殊車両の場合は問題ないが、公道走行コミュータの場合は、操舵性を低下させる原因になり、無視できない問題となる。

この問題は駆動系が電動モータ方式の場合、内燃機関方式の場合を問わず、公道走行コミュータにおいては例外なく発生する。

http://parts.yamaha-motor.co.jp/parts-search/ExplodedView.jsp

本発明の目的は、簡易な構造でありながら、バンプステアを可及的に小さくできる公道走行コミュータ用リアサスペンション構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の公道走行コミュータ用サスペンション構造は、横ビームとその両端部から車体後方へ延出した２本の縦ビームとの組合せからなり、横ビームの中央部が車体側に周囲全方向へ傾動可能に連結されると共に、両側の縦ビームに対して両側の後輪を連結する車軸が連結されたＵ型スイングアームと、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに沿って配置され、それぞれが両側の縦ビームに追従して上下方向にスイングするように、それぞれの前端部が、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作の中心線上で車体側に軸支され、それぞれの後端部が両側の縦ビームと連結された両側の等長リンクロッドと、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作を抑制するべく車体側との間に配置された緩衝ユニットとを具備している。

本発明の公道走行コミュータ用リアサスペンション構造において重要なのは、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに沿って等長リンクロッドをそれぞれ配置すること、両側の等長リンクロッドが両側の縦ビームに追従して上下方向にスイング動作をすること、及びそのために両側の等長リンクロッドの前端部が、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作の中心線上で車体側に軸支されること、換言すれば、両側の等長リンクロッドの上下方向のスイング動作の中心線上にＵ型スイングアームの傾動中心が位置し、Ｕ型スイングアームと両側の等長リンクロッドのそれぞれの上下方向のスイング動作の中心線が一致することである。

これらの結果、本発明の公道走行コミュータ用リアサスペンション構造においては、両側の等長リンクロッドは、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームを、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作に影響されずに長手方向で両側均等に支承し、その結果としてＵ型スイングアームは、車幅方向での傾動が阻止されて高精度に位置決めされることにより、バンプステアの発生が効果的に抑制される。

両側の後輪が通常の負荷を受けた状態で両側の等長リンクロッドが水平姿勢となるように当該リアサスペンション構造を設計しておけば、両側の等長リンクロッドの上下方向のスイング中心線からＵ型スイングアームにおける両側の縦ビームを支持する支持点までの距離変化は、緩衝ユニットが縮む方向へ後輪がバンプした側と緩衝ユニットが延びる方向へ後輪がバンプした側とで等しくなるので、Ｕ型スイングアームの車幅方向での傾動変位、これによる後輪ステアを阻止する効果が特に高い。

同様に、前記距離変化を抑制し、Ｕ型スイングアームの車幅方向での傾動変位、これによる後輪ステアを抑制する観点から、両側の等長リンクロッドは長い方が望ましい。

本発明の公道走行コミュータ用リアサスペンション構造においては、Ｕ型スイングアームに駆動系が搭載されると共に、駆動系におけるドライブシャフトが、両側の後輪を連結する車軸を兼ねる構造が合理的で好ましい。

そのＵ型スイングアームは、車体側との連結部に弾性部材を介在させることにより周囲全方向へ回動可能とした構成が、リアサスペンション側の振動等が車体側へ伝達するのを抑制できて好ましい。

また、両側の等長リアサスペンションは、各後端部が、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作の中心線に平行な直線を中心として回動可能に軸支される構成が、Ｕ型スイングアームのスムーズなスイング動作を確保すると共に、それ以外の余計な動作を阻止してバンプステア防止効果を高める上で好ましい。

本発明の公道走行コミュータ用リアサスペンション構造は、車体側に周囲全方向へ傾動可能に連結されたＵ型スイングアームを主要構成部材とするので構造が簡単である。そのＵ型スイングアームで問題となる車幅方向での変位を、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに追従して上下方向にスイングする両側の等長リンクロッドにより阻止するので、構造の複雑化を伴うことなくバンプステアを阻止することができる。また、両側の等長リンクロッドは、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに沿ってこれらと一体的に配置され、実質的に余分なスペースを必要とないので、車長方向に直角な面内に配置された傾斜リンクロッドに較べて車体後部におけるスペース確保に有利である。

本発明の一実施形態を示す公道走行コミュータ用リアサスペンション構造の使用例を示す模式斜視図であり、同リアサスペンション構造を用いた二人乗りの超小型電動シティコミュータのフレーム部分の構成図である。 同シティコミュータにおけるリアサスペンション構造の詳細を示す平面図である。 同シティコミュータにおけるリアサスペンション構造の詳細を示す側面面である。 同シティコミュータにおけるリアサスペンション構造の詳細を示す背面図である。 同リアサスペンション構造の動作を示す背面図である。 同リアサスペンション構造の別の動作を示す背面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。

本実施形態の公道走行コミュータ用リアサスペンション構造は、二人乗りの超小型電動シティコミュータに使用されている。その超小型電動シティコミュータは、図１に示すように、フレーム構造のシャーシを有している。そのフレーム１０は、ドライバーが搭乗し、バッテリー等が搭載される中央部１０Ａと、中央部１０Ａの前方にあって主に両側の前輪２０，２０を支持する前部１０Ｂと、中央部１０Ａの後方にあって主に後輪３０，３０を支持する後部１０Ｃとからなる。

両側の前輪２０，２０は、図示されないダブルウィッシュボーン構造などの独立懸架方式のフロントサスペンション機構により、フレーム１０の前部１０Ｂに操舵可能に支持される。フレーム１０の後部１０Ｃに後輪３０，３０を支持するリアサスペンション機構４０は、図２〜図４に示すように、後部１０Ｃ内に横ビームを前にして水平状に配置されたＵ型スイングアーム４１と、Ｕ型スイングアーム４１の両側の縦ビームの各外側に縦ビームに沿って配置された両側の等長リンクロッド４２，４２とを組み合わせた複合構造である。

リアサスペンション機構４０を更に詳しく説明すると、これを支持するフレーム１０の後部１０Ｃは、ここでは、車長方向に延びる両側の第１縦部材１１，１１の後端部同士を連結する第１横部材１２と、第１縦部材１１，１１の後端部に対して傾斜部１３，１３を介して第１縦部材１１，１１より高い位置に連結された第２縦部材１４，１４と、第２縦部材１４，１４の後端部同士を連結する第２横部材１５とからなる。

リアサスペンション機構４０におけるＵ型スイングアーム４１は、第１横部材１２の後方に配置された金属材料の加工品であり、車幅方向の横ビーム４１ａと、横ビーム４１ａの両端部から車長方向後方に延びる両側の平行な縦ビーム４１ｂ，４１ｂとの組合せからなる。そして、横ビーム４１ａの中央部がゴムからなる弾性部材４８を介してフレーム１０の第１横部材１２に連結されることにより、Ｕ型スイングアーム４１は、周囲全方向へ傾動可能となっている。１６は第１横部材１２の中央部に取付けられた弾性部材４８の収容保持部を兼ねるスイングアーム連結用のブラケットである。

両側の等長リンクロッド４２，４２は、Ｕ型スイングアーム４１と同様の金属材料加工品で、基本的にはＵ型スイングアーム４１における両側の縦ビーム４１ｂ，４１ｂの外側でこれらに沿う平行な直線状部材であり、厳密には前端部が内側へ変位するように、前端部の近傍が、Ｕ型スイングアーム４１における横ビーム４１ａと縦ビーム４１ｂ，４１ｂとの湾曲接続部に沿って湾曲している。

等長リンクロッド４２，４２の各前端部は、フレーム１０の第１縦部材１１，１１と傾斜部１３，１３と接続部内側に設けられた補強部材を兼ねるブラケット１７，１７に内側から車幅方向の支持軸４３，４３により回動可能に連結されている。両側の支持軸４３，４３の中心は、Ｕ型スイングアーム４１の傾動中心Ｏを通る車幅方向の直線上に位置しており、これにより等長リンクロッド４２，４２は、Ｕ型スイングアーム４１の上下方向のスイング動作の中心線Ｃ上で軸支されることになる。

すなわち、等長リンクロッド４２，４２の上下方向のスイング動作の中心線Ｃ上にＵ型スイングアーム４１の傾動中心Ｏが位置しており、Ｕ型スイングアーム４１と等長リンクロッド４２，４２とのそれぞれの上下方向のスイング動作の中心線は一致しているのである。

等長リンクロッド４２，４２の各後端部は、Ｕ型スイングアーム４１における縦ビーム４１ｂ，４１ｂの後部近傍に外側から車幅方向の支持軸４４，４４により回動可能に連結されている。

Ｕ型スイングアーム４１における縦ビーム４１ｂ，４１ｂの各後端部は、コイルスプリングとダンパーとを組み合わせた緩衝ユニット４５、４５を介して上方の第２縦部材１４，１４と連結されている。各緩衝ユニット４５の両端部は、車幅方向の支持軸４６，４７により各部材と回動可能に接続されている。

駆動系５０は電動モータ５１、デファレンシャルギヤ５２及びデファレンシャルギヤ５２から両側に延びるドライブシャフト５３，５３などを一体化したリジッド構造であり、両側のドライブシャフト５３，５３は、これらの間のデファレンシャルギヤ５２と共に、両側の後輪３０，３０を連結する車幅方向のリジットな車軸３１を構成している。そして、この車軸３１は、Ｕ型スイングアーム４１における縦ビーム４１ｂ，４１ｂの後部近傍に上側から図示されない取付けブラケットにより結合されている。

次に、このような本実施形態のリアサスペンション構造の動作及び機能について図４〜図６を参照して詳細に説明する。

後輪３０，３０に通常の荷重が均等に付加されているときは、図４に示すように、両側の後輪３０，３０及びこれらを連結する車軸３１は車体のセンターに対して左右対称な正規の位置にあり、車軸３１は水平である。

この状態から両側の後輪３０，３０が均等にバンプした場合は、リアサスペンション機構４０における両側の緩衝ユニット４５、４５が均等に縮み、Ｕ型スイングアーム４１は、両側の等長リンクロッド４２，４２と共に、前端側の同じ中心線Ｃを中心として上方へスイングする。両者のスイング中心線Ｃが同じであるために、Ｕ型スイングアーム４１は、両側の等長リンクロッド４２，４２により、車長方向で両側均等に突っ張り、引っ張りによる支持を受け、車幅方向における傾動を生じないため、両側の後輪３０，３０にバンプステアを発生させない。

両側の緩衝ユニット４５、４５が延びる側へ後輪３０，３０が均等に変位した場合も同様に、Ｕ型スイングアーム４１は車幅方向における傾動を生じないため、両側の後輪３０，３０にバンプステアを発生させない。

両側の緩衝ユニット４５、４５の一方が縮む方向へ片側の後輪３０がバンプした場合は、図５及び図６に示すように、両側の後輪３０，３０はリジッドな車軸３１にて連結されているので車軸３１と共に傾斜し、これと共にＵ型リンクロッド４１は横に傾斜、すなわちローリングをする。その結果、後輪３０がバンプした側で等長リンクロッド４２が上方にスイングする。

等長リンクロッド４２がこのようなスイング動作を行うと、図２及び図３に示すように、Ｕ型スイングアーム４１の縦ビーム４１ｂに対する等長リンクロッド４２の支持点Ｓ、すなわち支持軸４４の中心が、半径Ｒの円弧上を円運動し、スイング中心線Ｃから前記支持点Ｓまでの距離Ｌが変化するが、その変化は極めて僅かであり、等長リンクロッド４２が水平に近くなるほど、また長くなるほど更に小さくなるので、これによるＵ型スイングアーム４１の車幅方向での傾動、並びにこれによる両側の後輪３０，３０のステア量は無視できる程度に軽微である。

両側の緩衝ユニット４５、４５の一方が縮む方向へ片側の後輪３０がバンプした場合、反対の側では緩衝ユニット４５が延びる方向へ後輪３０が変位する傾向が強い。その場合、両側の等長リンクロッド４２，４２が逆方向にスイングし、スイング中心線Ｃから前記支持点Ｓまでの距離Ｌが両側で個別に変化するが、各変化は極めて僅かであるので、これによるＵ型スイングアーム４１の車幅方向での傾動、並びにこれによる両側の後輪３０，３０のステア量も極めて僅かとなる。

後輪３０，３０が通常の負荷を受けた状態で両側の等長リンクロッド４２，４２が水平になるように設計しておけば、前述したとおり、スイング中心線Ｃから前記支持点Ｓまでの距離Ｌが本質的に小さく抑制されるだけでなく、緩衝ユニット４５が縮む方向へ後輪３０がバンプした側での前記支持点Ｓの位置変化と、緩衝ユニット４５が延びる方向へ後輪３０がバンプした側での前記支持点Ｓの位置変化とが等しくなり、相殺しあうので、Ｕ型スイングアーム４１の車幅方向での傾斜、これによる後輪３０，３０のステアは全く生じなくなる。

この観点から、両側の等長リンクロッド４２，４２は後輪３０，３０が通常の負荷を受けた状態で水平姿勢、若しくはこれに近い姿勢となるように設計するのが好ましい。

Ｕ型スイングアーム４１は、フレーム１０の第１横部材１２にゴムからなる弾性部材４８を介して周囲全方向へ傾動可能に連結されている。ボールジョイントなどによる連結も可能であるが、弾性部材４８による連結は、ボールジョイントなどによる連結と比べて、後輪３０，３０及び駆動系５０からＵ型スイングアーム４１を介してフレーム１０へ衝撃振動が伝わるのを抑制できる利点がある。

上記実施形態のリアサスペンション構造では、駆動系５０は電動モータ５１を用いた電動方式であるが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関を用いた方式であっても同様に有効である。

また、そのリアサスペンション構造における構成部材の材料は、図示例では丸パイプとなっているが、角パイプでもよく、更にはＩ型材などの型材でもよく、その種類を問わない。構成部材の材質についても鋼材、アルミニウムなどの金属材料が一般的であっが、これに限るものではなく、ＦＲＰ、カーボンファイバーなどの樹脂系材料でもよく、その種類を問わない。

上記実施形態では又、そのリアサスペンション構造は、二人乗りの超小型電動シティコミュータに使用されているが、これ以外の公道走行コミュータに適用することが可能であることは言うまでもない。

１０ フレーム
１０Ａ 中央部
１０Ｂ 前部
１０Ｃ 後部
１１ 第１縦部材
１２ 第１横部材
１３ 傾斜部
１４ 第２縦部材
１５ 第２横部材
１６，１７ ブラケット
２０ 前輪
３０ 後輪
３１ 車軸
４０ リアサスペンション機構
４１ Ｕ型スイングアーム
４１ａ 横ビーム
４１ｂ 縦ビーム
４２ 等長リンクロッド
４３，４４，４６，４７ 支持軸
４５ 緩衝ユニット
４８ 弾性部材
５０ 駆動系
５１ モータ
５２ デファレンシャルギヤ
５３ ドライブシャフト
Ｃ Ｕ型スイングアーム及び等長リンクロッドの上下方向のスイング中心線
Ｏ Ｕ型スイングアームの傾動中心点
Ｓ Ｕ型スイングアームの縦ビームに対する等長リンクロッドの支持点
Ｒ 等長リンクロッドのスイング動作に伴う支持点Ｓの旋回半径
Ｌ 等長リンクロッドのスイング中心線Ｓから支持点Ｓまでの距離

Claims (6)

1. 横ビームとその両端部から車体後方へ延出した２本の縦ビームとの組合せからなり、横ビームの中央部が車体側に周囲全方向へ傾動可能に連結されると共に、両側の縦ビームに対して両側の後輪を連結する車軸が連結されたＵ型スイングアームと、
   Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに沿って配置され、それぞれが両側の縦ビームに追従して上下方向にスイングするように、それぞれの前端部が、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作の中心線上で車体側に軸支され、それぞれの後端部が両側の縦ビームと連結された両側の等長リンクロッドと、
   Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作を抑制するべく車体側との間に配置された緩衝ユニットとを具備する電動コミュータ用リアサスペンション構造。
2. 請求項１に記載の電動コミュータ用リアサスペンション構造において、
   両側の等長リンクロッドの上下方向のスイング動作の中心線上にＵ型スイングアームの傾動中心が位置し、Ｕ型スイングアームと両側の等長リンクロッドとのそれぞれの上下方向のスイング動作の中心線が一致する電動コミュータ用リアサスペンション構造。
3. 請求項１又は２に記載の電動コミュータ用リアサスペンション構造において、
   両側の後輪が通常の負荷を受けた状態で両側の等長リンクロッドが水平姿勢、若しくはされに近い姿勢となるように設計されている電動コミュータ用リアサスペンション構造。
   
4. 請求項１〜３の何れかに記載の電動コミュータ用リアサスペンション構造において、
   Ｕ型スイングアームに駆動系が搭載されると共に、駆動系におけるドライブシャフトが、両側の後輪を連結する車軸を兼ねる電動コミュータ用リアサスペンション構造。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の電動コミュータ用リアサスペンション構造において、
   Ｕ型スイングアームは、車体側との連結部に弾性部材を介在させることにより周囲全方向へ回動可能とされている電動コミュータ用リアサスペンション構造。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の電動コミュータ用リアサスペンション構造において、
   両側の等長リアサスペンションは、各後端部が、Ｕ型スイングアームにおける両側の縦ビームに、Ｕ型スイングアームの上下方向のスイング動作の中心線に平行な直線を中心として回動可能に軸支されている電動コミュータ用リアサスペンション構造。
   
   

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