JP2016016752A

JP2016016752A - 後輪サスペンション装置

Info

Publication number: JP2016016752A
Application number: JP2014140846A
Authority: JP
Inventors: 庸弘山田; Nobuhiro Yamada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: JP6116103B2

Abstract

【課題】単一のアクチュエータでキャンバ角及びトー角の両方を同時に調整すること。【解決手段】ナックル４を略車幅方向に押し引き駆動する単一のアクチュエータ１０と、ロアアームＬＡに対して減衰力を付与するダンパ８と、ロアアームＬＡに対して弾性力を付与するスプリング９とを備え、ナックル４は、後輪３のキャンバ角及びトー角を変更する向きの回動を可能とする連結部１１、１２を介してロアアームＬＡに連結され、連結部１１、１２により規定される回動軸Ａは、車両静止状態で側面視して車体前側が上側に位置するように車体前後方向に対して角度αだけ傾斜すると共に、車両走行状態で側面視してスプリング９及びダンパ８が縮んだときに角度αが小さくなるように設定され、さらに、車両静止状態で平面視して車体前側が車体外側に位置するように車体前後方向に対して角度βだけ傾斜するように設定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、キャンバ角及びトー角を調整することが可能な後輪サスペンション装置に関する。

例えば、特許文献１には、キャンバ角調整装置によって、車輪のキャンバ角を増減させることにより、タイヤの寿命を向上させると共に、省燃費化を図る車両用制御装置が開示されている。

特開２０１１−１１６１６４号公報

例えば、車輪１輪に対して１個のアクチュエータを用いて、キャンバ角及びトー角の両方を同時に調整しようとする場合、キャンバ角とトー角の両方を任意に独立して制御することは不可能である。なぜなら、一般的に、車輪は、機構学的に決定される１本の転舵軸周りに転舵して、キャンバ角及びトー角が付与されるからである。

このことは、例えば、ネガティブキャンバとトーインとを同時に付与することが可能な機構を想定した場合、ネガティブキャンバとトーアウトを同時に付与することは不可能である。

また、キャンバ角及びトー角を任意独立して同時に調整するために、車輪１輪に対して複数のアクチュエータを配置することが想定されるが、増加したアクチュエータの重量分だけばね下重量が増大するという他の不具合がある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、単一のアクチュエータでキャンバ角及びトー角の両方を同時に調整することが可能な後輪サスペンション装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、後輪を支持するナックルと、前記ナックルを車体に連結するロアアーム部材と、前記後輪のキャンバ角及びトー角を調整するために、前記ナックルを略車幅方向に押し引き駆動する単一のアクチュエータと、前記ロアアーム部材に対して減衰力を付与するダンパ機構と、前記ロアアーム部材に対して弾性力を付与するスプリング機構と、を備え、前記ナックルは、前記後輪のキャンバ角及びトー角を変更する向きの回動を可能とする連結部を介して前記ロアアーム部材に連結され、前記連結部により規定される回動軸は、車両静止状態で側面視して車体前側が上側に位置するように車体前後方向に対して角度αだけ傾斜すると共に、車両走行状態で側面視して前記ダンパ機構が縮んだときに前記角度αが小さくなるように設定され、前記連結部により規定される回動軸は、車両静止状態で平面視して車体前側が車体外側に位置するように車体前後方向に対して角度βだけ傾斜するように設定されることを特徴とする。

本発明によれば、後輪のキャンバ角及びトー角を調整するためにアクチュエータによりナックルを押し引き駆動することで、ナックルが連結部を回動中心として回動する。その際、連結部により規定される回動軸は、車両静止状態で車体前後方向に対して角度α及び角度βだけ傾斜するように設定されているため、後輪のキャンバ角及びトー角をそれぞれ同時に変更する向きにナックルを回動させることができる。

例えば、本発明では、車両旋回時に車体に付与される横加速度（横Ｇ）に対応して、旋回内外輪に荷重移動が発生し、旋回内外輪のスプリング機構及びダンパ機構が変位する。スプリング機構及びダンパ機構の変位量が増大してスプリング機構及びダンパ機構が縮んだときに回動軸の角度αが徐々に小さくなるように設定されているので、角度α及び角度βが所定角度に到達すると、その時まで付与されていたトー角の向きが、所定のキャンバ状態を保持したまま、トーイン／トーアウトで互いに反転する。

この結果、本発明では、単一のアクチュエータの駆動時に、スプリング機構及びダンパ機構によってネガティブキャンバに対して、トーイン又はトーアウトのいずれにも変化することが可能となり、低横加速度旋回時における回頭性と、高横加速度旋回時におけるスタビリティとを両立させることができる。

本発明では、単一のアクチュエータでキャンバ角及びトー角の両方を同時に調整することが可能な後輪サスペンション装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る後輪サスペンション装置の車両静止時における平面図である。図１に示す後輪サスペンション装置の車両静止時における側面図である。図１に示す後輪サスペンション装置の車両静止時における斜視図である。左右後輪にそれぞれ配置される後輪サスペンション装置の平面図である。車両静止時における後輪サスペンション装置の模式的な側面図及び平面図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、アクチュエータの押し動作時の平面図、（ｄ）は、アクチュエータの引き動作時の平面図である。（ａ）は、緊急回避時における車両の前後左右の車輪の状態を示す平面図、（ｂ）は、右旋回時における旋回内外輪を示す模式図、（ｃ）は、右旋回に連続する左旋回時における旋回内外輪を示す模式図である。ネガティブキャンバ角を所定角度に設定したときの回動軸Ａの角度αと角度βとの関係を示す特性図である。（ａ）は、スプリング及びダンパが変位する前の状態からスプリング及びダンパが変位した状態における回動軸の角度αの変化を示す模式側面図、（ｂ）は、スプリング及びダンパが変位する前の状態からスプリング及びダンパが変位した状態における回動軸の角度βの変化を示す模式平面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る後輪サスペンション装置の車両静止時における平面図、図２は、図１に示す後輪サスペンション装置の車両静止時における側面図、図３は、図１に示す後輪サスペンション装置の車両静止時における斜視図である。

各図中において、「前後」は、車体前後方向、「左右」は、車幅方向（車体左右方向）、「上下」は、車体鉛直上下方向をそれぞれ示している。また、図１〜図３では、車体左側に配置される後輪サスペンション装置１を示しているが、車体右側に配置される後輪サスペンション装置１は、これと左右対称に配置されている（後記する図４参照）。

図１に示されるように、後輪サスペンション装置１は、車軸２を介して左側の後輪３を回転自在に支持するナックル４と、ナックル４を図示しない車体に連結するアッパアーム６及びロアアーム（ロアアーム部材）ＬＡとを含む。アッパアーム６は、上下方向の上側に配置され、ロアアームＬＡは、上下方向の下側に配置されている。ロアアームＬＡは、全体として略Ｌ字状を呈し、略車体前後方向に沿って延在する長尺な第１アーム部５と、車幅方向に沿って延在する短尺な第２アーム部７とが一体的に結合されている。

さらに後輪サスペンション装置１は、ロアアームＬＡに対して減衰力及び弾性力をそれぞれ付与するダンパ８及びスプリング９と、後輪３のキャンバ角及びトー角を調整するために、ナックル４を略車幅方向に押し引きするアクチュエータ１０とを備えて構成されている。なお、ダンパ８は、ダンパ機構として機能するものであり、スプリング９は、スプリング機構として機能するものである。また、図１〜図３中では、スプリング機構として、コイルスプリングを例示しているが、例えば、板ばね等も含まれる。

ナックル４は、ロアアームＬＡの第１アーム部５に対して２つの連結部１１、１２を備えている。この２つの連結部１１、１２は、それぞれ、第１アーム部５に設けられた連結部１４、１５に回動可能に連結されている。このナックル４側の連結部１１、１２と第１アーム部５側の連結部１４、１５との間には、ゴムブッシュ等の弾性連結部材が設けられている。

ロアアームＬＡの第１アーム部５は、平面視して略く字状に屈曲した形状からなり、屈曲部分の前側に連結部１４が配置され、後端部分に後側の連結部１５が配置されている。第１アーム部５の車体前後方向の前端には、車体に回動可能に連結される連結部１６が設けられている。この連結部１６には、ゴムブッシュ等の弾性連結部材が設けられている。

また、ナックル４は、アッパアーム６に対する連結部１３を備えている。この連結部１３は、アッパアーム６の外端に設けられた連結部１７に回動可能に連結されている。ナックル４側の連結部１３とアッパアーム６側の連結部１７との間には、ゴムブッシュ等の弾性連結部材が設けられている。

アッパアーム６の内端には、アクチュエータ１０に対する連結部１８が設けられている。この連結部１８は、アクチュエータ１０の出力軸１９に設けられた連結部２０に回動可能に連結されている。アクチュエータ１０は、出力軸１９が軸方向（車幅方向）に沿って進退動作する直動型からなり、この出力軸１９を進退動作させることで、アッパアーム６を介してナックル４が押し引き駆動される。

図２に示されるように、ナックル４に設けられた第１アーム部５に対する連結部１１、１２は、車軸２の下方に位置し、アッパアーム６に対する連結部１３は、車軸２の上方に位置する。

図３に示されるように、ロアアームＬＡの外端には、第１アーム部５の後端２１と連結される連結部２２が設けられている。ロアアームＬＡの車幅方向に沿った内端には、車体に回動可能に連結される連結部２３が設けられている。この連結部２３には、ゴムブッシュ等の弾性連結部材が設けられている。

図４は、左右後輪にそれぞれ配置される後輪サスペンション装置の車両静止時における平面図である。

車幅方向の中央部には、単一のアクチュエータ１０が配置されている。このアクチュエータ１０は、左右に各出力軸１９を備える。この左右の出力軸１９は、それぞれ、左右のアッパアーム６に連結されている。この左右のアッパアーム６を介して左右のナックル４がアクチュエータ１０により押し引き駆動される。左右の出力軸１９は、左右対称に変位する。換言すると、同一のストローク量で左右逆方向に動作する。

本実施形態に係る後輪サスペンション装置１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

本実施形態では、アクチュエータ１０がアッパアーム６を介してナックル４を押し引き駆動した際、左右の各後輪３のキャンバ角及びトー角を変更する向きにナックル４がロアアームＬＡに対して回動することができるようになっている。以下、アクチュエータ１０の押し引き駆動に対応して、ナックル４がロアアームＬＡに対して回動する動作について説明する。

図５は、車両静止時における後輪サスペンション装置の模式的な側面図及び平面図であり、図５（ａ）は、側面図、図５（ｂ）は、平面図、図５（ｃ）は、アクチュエータの押し動作時の平面図、図５（ｄ）は、アクチュエータの引き動作時の平面図である。

図１及び図２に示されるように、ナックル４に設けられた２つの連結部１１、１２は、車体前後方向及び車幅方向に離間して配置され、各連結部１１、１２の中心点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ回動軸Ａを中心として、ナックル４がロアアームＬＡの第１アーム部５に対して回動する。なお、連結部１１、１２の中心点Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ、連結部１１、１２に設けられたゴムブッシュの中心点である。

図２に示されるように、ナックル４に設けられた第１アーム部５に対する連結部１１、１２は、車軸２の下方に位置し、アッパアーム６に対する連結部１３は、車軸２の上方に位置する。このため、アッパアーム６を介してナックル４が押し引き駆動されて回動軸Ａを中心にしてナックル４が所定角度だけ回動する場合、アクチュエータ１０の押し動作時には、後輪３に対しポジティブキャンバが付与され、アクチュエータ１０の引き動作時には、後輪３に対しネガティブキャンバが付与される。

さらに、図２及び図５（ａ）に示されるように、回動軸Ａは、車両静止状態で側面視して車体前側が上側に位置するように車体前後方向に対して角度αだけ傾斜すると共に、車両走行状態で側面視してスプリング９及びダンパ８が縮んだときに角度αが水平に近づくように設定されている（後記する図８（ａ）参照）。また、図１及び図５（ｂ）に示されるように、回動軸Ａは、車両静止状態で平面視して車体前側が車体外側に位置するように車体前後方向に対して角度βだけ傾斜するように設定されている。

このため、図５（ｃ）に示されるように、アクチュエータ１０の押し動作時には、後輪３にポジティブキャンバ及びトーインが付与される。一方、図５（ｄ）に示されるように、アクチュエータ１０の引き動作時には、後輪３にネガティブキャンバ及びトーアウトが付与される。

すなわち、本実施形態では、後輪３のキャンバ角及びトー角を調整するためにアクチュエータ１０によりナックル４を押し引き駆動することで、ナックル４が第１アーム部５に対して連結部１１、１２を回動中心として回動する。その際、連結部１１、１２により規定される回動軸Ａは、車体前後方向に対して角度α（図２参照）及び角度β（図１参照）だけ傾斜するように設定されているため、ナックル４を、後輪３のキャンバ角及びトー角をそれぞれ同時に変更する向きに回動させることができる。

なお、ナックル４の回動が連結部１１、１２で許容されるため、第１アーム部に捩じれが発生しない。これにより、第１アーム部５を車体に連結する連結部１６のゴムブッシュに過大な荷重が付与されることを好適に回避することができる。

このように、本実施形態では、アクチュエータ１０の動作方向に対応して、キャンバ角をポジティブ方向とネガティブ方向とに変化させると共に、トー角をトーイン方向とトーアウト方向とに変化させることができる。

次に、車両旋回時の制御について説明する。
図６（ａ）は、緊急回避時における車両の前後左右の車輪の状態を示す平面図、図６（ｂ）は、右旋回時における旋回内外輪を示す模式図、図６（ｃ）は、右旋回に連続する左旋回時における旋回内外輪を示す模式図である。

図６（ａ）に示されるように、例えば、車両走行時に直線状の走行レーンの前方に障害物Ｂがあり、この障害物Ｂとの衝突を緊急回避するために、車両を一旦右旋回した後に、右旋回に連続して左旋回して元の走行レーンに復帰する場合について説明する。

図６（ｂ）に示されるように、障害物Ｂに対する衝突を回避する車両の右旋回時には、中立位置から左右の出力軸１９が共に右方向に変位するようにアクチュエータ１０を動作させ、右側のナックル４では押し動作となり、左側のナックル４では引き動作となる。この結果、右旋回時における左側の後輪３（旋回外輪）には、ネガティブキャンバ及びトーアウトが付与されると共に、右側の後輪３（旋回内輪）には、ポジティブキャンバ及びトーインが付与される。

車両の右旋回時では、前輪の舵角と逆相のトー角を左右の後輪３に付与する逆相トー角制御が行われ、旋回外輪（左側の後輪３）がトーアウトとなり、旋回内輪（右側の後輪３）がトーインとなる。なお、右旋回時の初期状態では、旋回内外輪に荷重移動が発生しておらず、スプリング９及びダンパ８は変位（ストローク）していない。

このように、障害物Ｂに対する緊急回避のための右旋回時では、前輪と後輪３との間の逆相トー角制御によって車両の回頭性が向上し、障害物Ｂに対する回避性能を高めることができる。

右旋回に連続し元の走行レーンへ復帰するための左旋回時には、先の右旋回による慣性力に抗して左方向へ旋回しようとするため、大きな横加速度（横Ｇの太線矢印参照）が発生し、スプリング９及びダンパ８が変位する。この場合、左旋回時では、アクチュエータ１０の動作が左側のナックル４で押し動作となると共に、右側のナックル４で引き動作となる。仮に、スプリング９及びダンパ８が縮まなければ、旋回外輪（右側の後輪３）は、逆相トー角制御によって図６（ａ）中の破線で示されるようなトーアウトとなる。しかしながら、本実施形態では、右旋回に連続して左側に急旋回しているため、旋回外輪（右側の後輪３）のスプリング９及びダンパ８に大きな旋回荷重が付与されてスプリング９及びダンパ８が縮む。このため、図６（ｃ）に示されるように、左旋回時の旋回外輪（右側の後輪３）は、ネガティブキャンバ状態のまま、トー角が従前のトーアウトから反転してトーインとなる。また、左旋回時の旋回内輪（左側の後輪３）は、ポジティブキャンバ及びトーインが付与される。

なお、右旋回中及び左旋回中では、常時、キャンバ角が接地面力分布及び面形状を適正化して、旋回力をより増やす方向のキャンバスラスト力を発生させる向きに制御されているものとする。

本実施形態では、スプリング９及びダンパ８に対して荷重（横Ｇ）が付与されてスプリング９及びダンパ８が縮んだときに回動軸Ａの角度αが小さくなって水平に近づくように設定されているため、ネガティブキャンバ状態を保持したまま、トー角がトーアウトからトーインに反転する。この結果、元の走行ラインへ復帰する左旋回時では、旋回外輪（右側の後輪３）のトー角が前輪の舵角と同相となり、スタビリティ（車体安定性）を向上させることができる。なお、旋回内輪（左側の後輪３）のトー角は、トーインのままで反転しない。

図７は、ネガティブキャンバ角を所定角度に設定したときの回動軸Ａの角度αと角度βとの関係を示す特性図、図８（ａ）は、スプリング及びダンパが変位する前の状態からスプリング及びダンパが変位した状態における回動軸の角度αの変化を示す模式側面図、図８（ｂ）は、スプリング及びダンパが変位する前の状態からスプリング及びダンパが変位した状態における回動軸の角度βの変化を示す模式平面図である。

なお、図８（ａ）、（ｂ）では、スプリング９及びダンパ８が変位前の回転軸Ａを細線の２点鎖線で示し、スプリング９及びダンパ８が変位して縮んだ状態における回転軸Ａを太線の１点鎖線で示している。また、図７において、回動軸Ａの角度βは、予め所定角度に設定されていると共に、さらに増減変更可能に設けられている。

車両旋回時に車体に付与される横加速度に対応して、旋回内外輪には荷重移動が発生し、内外輪のスプリング９及びダンパ８がそれぞれ変位する。このとき同時にナックル４の回動軸Ａの向きも変化する。ナックル４の回動軸Ａの変化に応じて、回動軸Ａの角度α及び角度βが所定値の大きさになると、そのときまで向いていたトー角の向きが、トーイン／トーアウトで反転する。

すなわち、スプリング９及びダンパ８に荷重（例えば、横Ｇ等）が付与されてスプリング９及びダンパ８が縮むと（ストローク量が増大すると）、回動軸Ａの角度αは、徐々に小さくなって水平に近くなる（図８（ａ）の太線の１点鎖線参照）と共に、回動軸Ａの角度βは、予め設定された所定角度から僅かに増大する（図８（ｂ）の太線の１点鎖線参照）。ナックル４の回転軸Ａの角度α及び角度βが共に変化して、図７に示される略三角形の反転領域に到達すると、トー角の向きが反転する。なお、図７では、トーアウト量が徐々に増大してトーイン量に移行することで、トー角がトーアウトからトーインに反転した場合を例示しているが、これとは逆に、トーインからトーアウトへの反転も可能である。

このように、本実施形態では、トー角制御量（トーアウト量及びトーイン量）をスプリング９及びダンパ８の変位量（ストローク量）に対応して、単一のアクチュエータ１０を用い、キャンバ角及びトー角の両方を同時に制御することができる。

なお、本実施形態では、ナックル４の回動軸Ａが設定されていることが必要であるが、例えば、図示しないストラット式サスペンションやマルチリンク式サスペンション等の種々のサスペンション機構にも適用することができ、汎用性を向上させることができる。

１後輪サスペンション装置
２車軸
３後輪
４ナックル
８ダンパ（ダンパ機構）
９スプリング（スプリング機構）
１０アクチュエータ
１１、１２、１４、１５連結部
Ａ回動軸
Ｂ障害物
ＬＡロアアーム（ロアアーム部材）
α、β 回動軸の角度

Claims

後輪を支持するナックルと、
前記ナックルを車体に連結するロアアーム部材と、
前記後輪のキャンバ角及びトー角を調整するために、前記ナックルを略車幅方向に押し引き駆動する単一のアクチュエータと、
前記ロアアーム部材に対して減衰力を付与するダンパ機構と、
前記ロアアーム部材に対して弾性力を付与するスプリング機構と、
を備え、
前記ナックルは、前記後輪のキャンバ角及びトー角を変更する向きの回動を可能とする連結部を介して前記ロアアーム部材に連結され、
前記連結部により規定される回動軸は、車両静止状態で側面視して車体前側が上側に位置するように車体前後方向に対して角度αだけ傾斜すると共に、車両走行状態で側面視して前記ダンパ機構が縮んだときに前記角度αが小さくなるように設定され、
前記連結部により規定される回動軸は、車両静止状態で平面視して車体前側が車体外側に位置するように車体前後方向に対して角度βだけ傾斜するように設定されることを特徴とする後輪サスペンション装置。