JP2022114514A - 車両懸架システム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチリンクサスペンションにおいて、アーム長を短縮せずサスペンションストロークする際のアライメント変化を抑制しつつ、スクラブ半径をポジティブ側に設定すること。【解決手段】車輪を支持するナックル１４と、ナックル１４にそれぞれ連結され、第１及び第２アッパアーム１８、２０及び第１及び第２ロアアーム２２、２４とを有するマルチリンクサスペンション１２を含み、ナックル１４と、各アッパアーム及び各ロアアームとの連結点（Ｐ１～Ｐ４）は、それぞれ個別に設けられ、第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されていると共に、第１ロアアーム２２及び第２ロアアーム２４同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車等の車輪に設置されるマルチリンクサスペンションを備えた車両懸架システムに関する。

例えば、特許文献１には、第１アッパアーム及び第２アッパアームと、第１ロアアーム及び第２ロアアームとを備えたマルチリンクサスペンションが開示されている。

特許文献１に開示されたマルチリンクサスペンションでは、第１アッパアームと、第２アッパアームとを、垂直方向からみて互いに交差（クロス）するように配置している。

特許第５４６６９４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたマルチリンクサスペンションでは、第１ロアアームと、第２ロアアームとを交差（クロス）させることがなく、それぞれナックル（ホイールスピンドルハウジング）に連結されている。

このため、特許文献１に開示されたマルチリンクサスペンションでは、２本のアッパアームの交点と、２本のロアアームの交点を通るキングピン軸の下部を、車幅方向内側に寄せて配置することに限界がある。従って、特許文献１に開示されたマルチリンクサスペンションでは、スクラブ半径をポジティブ方向（車幅方向内側）に設定することが困難である。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、マルチリンクサスペンションにおいて、アーム長を短縮せずサスペンションストロークする際のアライメント変化を抑制しつつ、スクラブ半径をポジティブ側に設定することが可能な懸架システム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、車輪を支持するナックルと、前記ナックルにそれぞれ連結され、少なくとも２本ずつ設けられたアッパアーム及びロアアームとを有するマルチリンクサスペンションを含む車両懸架システムであって、前記ナックルと、前記各アッパアーム及び前記各ロアアームとの連結点は、それぞれ個別に設けられ、前記アッパアーム同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されていると共に、前記ロアアーム同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されていることを特徴とする。

本発明では、マルチリンクサスペンションにおいて、アーム長を短縮せずサスペンションストロークする際のアライメント変化を抑制しつつ、スクラブ半径をポジティブ側に設定することが可能な懸架システムを得ることができる。

本発明の実施形態に係る懸架システムが適用された左前輪の一部模式斜視図である。 図１に示す左前輪に適用されたマルチリンクサスペンションの模式図である。 操舵装置及び転舵装置が、それぞれ分離されたステアバイワイヤによって構成されている状態を示す模式図である。 （ａ）は、スクラブ半径ポジティブを示す模式図、（ｂ）は、スクラブ半径ゼロを示す模式図、（ｃ）は、スクラブ半径ネガティブを示す模式図である。 ホイルセンタ軸と弾性キャスタ軸の上下方向の位置関係を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、車両前進時における路面からタイヤへの入力荷重に対する力の方向を示す説明図である。

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車両懸架システムが適用された左前輪の一部模式斜視図、図２は、図１に示す左前輪に適用されたマルチリンクサスペンションの模式図である。なお、本発明において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）を、それぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車両懸架システムが適用された左前輪１０は、マルチリンクサスペンション１２を備えて構成されている。このマルチリンクサスペンション１２は、左前輪（車輪）１０を回転可能に支持するナックル１４と、このナックル１４の下端側に連結されて車幅方向内側に延出するアーム部材１６とを含む。

さらに、マルチリンクサスペンション１２は、ナックル１４にそれぞれ連結される第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０と、このナックル１４にそれぞれ連結される第１ロアアーム（ロアアームの一方）２２及び第２ロアアーム（ロアアームの他方）２４と、ダンパ取付部２６を介してアーム部材１６に固定され、上端が車体に支持されるダンパ部材２８とを有する。

なお、図１において、一点鎖線Ａ１は仮想キングピン軸、一点鎖線Ａ２はホイルセンタ軸、一点鎖線Ａ３は弾性キャスタ軸を、それぞれ示している。また、マルチリンクサスペンション１２は、図示しないフロントサブフレームによって支持されている。

左前輪１０は、タイヤ、ホイール、及び、図示しないブレーキディスク等を備えて構成されている。

第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０は、第１ロアアーム２２及び第２ロアアーム２４よりも上方にそれぞれ配置されている。第１アッパアーム１８の外側端部は、ボールジョイント３０を介してナックル１４の中間部に連結されている。このボールジョイント３０は、第１連結点Ｐ１として機能するものである。第１アッパアーム１８の内側端部は、図示しないブッシュを介して車体側部材（図示せず）に連結されている。

第２アッパアーム２０の外側端部は、ボールジョイント３２を介してナックル１４の中間部に連結されている。このボールジョイント３２は、第２連結点Ｐ２として機能するものである。第２アッパアーム２０の内側端部は、図示しないブッシュを介して車体側部材（図示せず）に連結されている。

第１ロアアーム２２（ロアアームの一方）は、ナックル１４から車両前方に向かって延在し、コンプライアンスブッシュ３４を介して車体側部材に取り付けられている。また、第１ロアアーム２２の外側端部は、ボールジョイント３６を介してナックル１４の下端に連結されている。このボールジョイント３６は、第３連結点Ｐ３として機能するものである。第１ロアアーム２２の内側端部は、図示しないブッシュを介して車体側部材（図示せず）に連結されている。

コンプライアンスブッシュ３４は、例えば、荷重が伝達される外筒及び内筒と、外筒と内筒との間で加硫接着される防振ゴムと、防振ゴムに形成された貫通孔の内部に圧入される金属製のボールとから構成されている。

第２ロアアーム２４（ロアアームの他方）は、ナックル１４から車幅方向内側に向かって延在し、コンプライアンスブッシュ３４と比較してより硬質なブッシュ３８を介して車体側部材に取り付けられている。また、第２ロアアーム２４の外側端部は、ボールジョイント４０を介してナックル１４の下端に連結されている。このボールジョイント４０は、第４連結点Ｐ４として機能するものである。第２ロアアーム２４の内側端部は、図示しないブッシュを介して車体側部材（図示せず）に連結されている。なお、ブッシュ３８は、例えば、荷重が伝達される外筒及び内筒と、外筒と内筒との間で加硫接着される防振ゴムとから構成されている。

ナックル１４と、第１アッパアーム１８、第２アッパアーム２０及び第１ロアアーム２２、第２ロアアーム２４との連結点（第１連結点Ｐ１～第４連結点Ｐ４）は、連結点同士が互いに結合されておらず、それぞれ個別に設けられている。さらに、第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０とナックル１４との連結点（第１連結点Ｐ１、第２連結点Ｐ２）、及び、第１ロアアーム２２及び第２ロアアーム２４とナックル１４との連結点（第３連結点Ｐ３、第４連結点Ｐ４）からなるすべての連結点（第１連結点Ｐ１～第４連結点Ｐ４）は、左前輪１０（車輪）で囲繞される内部領域４２内にそれぞれ配置されている。

図１及び図２に示されるように、第１アッパアーム１８、第２アッパアーム２０同士は、平面視して、車両前後方向で交差（クロス）するように配置されている。第１アッパアーム１８が上側、第２アッパアームが下側の位置で交差している。また、第１ロアアーム２２、第２ロアアーム２４同士は、平面視して、車両前後方向で交差（クロス）するように配置されている。第１ロアアーム２２が上側、第２ロアアーム２４が下側の位置で交差している。

本実施形態に係る懸架システムは、ステアリング４４を含む操舵装置４６と、ギヤボックス４８を含む転舵装置５０とを含んで構成されている。図３は、操舵装置及び転舵装置が、それぞれ分離されたステアバイワイヤによって構成されている状態を示す模式図である。

図３に示されるように、操舵装置４６は、ステアリング４４と、ステアリング４４に対して、コラムシャフト５２を介して連結されるコラムハウジング５４と、メカエンド機構５６と、例えば、モータからなり、ステアリング４４に対して反力を付与する反力発生機構５８とを有する。転舵装置５０は、ギヤボックス４８と、モータ６０と、ギヤボックス４８の左右にそれぞれ連結されるラック６２、６２とを有している。操舵装置４６及び転舵装置５０は、図３の破線で示されるように、それぞれ分離されたステアバイワイヤによって構成されている。

ナックル１４の車幅方向内側には、操舵輪を操舵するタイロッド６４が配置されている。このタイロッド６４の車幅方向外側端部６５は、ホイルセンタ軸Ａ２よりも車両後方側でナックル１４に連結されている（図１参照）。

次に、一般論として、「スクラブ半径」について詳細に説明する。図４（ａ）は、スクラブ半径ポジティブを示す模式図、図４（ｂ）は、スクラブ半径ゼロを示す模式図、図４（ｃ）は、スクラブ半径ネガティブを示す模式図である。

先ず、「スクラブ半径」とは、自動車を正面からみて、キングピン軸Ａ１の延長線をタイヤの接地面（路面）まで伸ばした点とタイヤセンタ（タイヤ中心点）ＴＣまでの離間距離Ｄをいう。このスクラブ半径は、「スクラブ半径ポジティブ」と、「スクラブ半径ゼロ」と、「スクラブ半径ネガティブ」の３つのケースがある。

図４（ａ）に示されるように、「スクラブ半径ポジティブ」は、路面との交点であるキングピン軸Ａ１の下部が、タイヤセンタＴＣよりも車幅方向内側に設定される場合であり、キングピン軸Ａ１と路面との交点とタイヤセンタＴＣまでの離間距離Ｄ１をいう。この「スクラブ半径ポジティブ」では、車両正面からみて、車幅方向内側にキングピン軸Ａ１と路面との交点が位置し、この交点の車幅方向外側にタイヤセンタＴＣが位置する。

図４（ｃ）に示されるように、「スクラブ半径ネガティブ」は、路面との交点であるキングピン軸Ａ１の下部が、タイヤセンタＴＣよりも車幅方向外側に設定される場合であり、キングピン軸Ａ１と路面との交点とタイヤセンタＴＣまでの離間距離Ｄ２をいう。この「スクラブ半径ネガティブ」では、車両正面からみて、車幅方向外側にキングピン軸Ａ１と路面との交点が位置し、この交点の車幅方向内側にタイヤセンタＴＣが位置する。

図４（ｂ）に示されるように、「スクラブ半径ゼロ」は、路面との交点であるキングピン軸Ａ１の下部が、タイヤセンタＴＣと一致する場合である。この場合、キングピン軸Ａ１と路面との交点とタイヤセンタＴＣまでの離間距離は、零となる。

本発明の実施形態に係る車両懸架システムが適用された左前輪１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態において、第１アッパアーム１８、第２アッパアーム２０同士は、平面視して、車両前後方向で交差（クロス）するように配置されていると共に、さらに、第１ロアアーム２２、第２ロアアーム２４同士も、平面視して、車両前後方向で交差（クロス）するように配置されている。

このようにすることで、本実施形態では、キングピン軸Ａ１の下側を車幅方向内側に近接することができ、マルチリンクサスペンション１２において、アーム長を短縮せずサスペンションストロークする際のアライメント変化を抑制しつつ、「スクラブ半径ポジティブ」に設定することができる（図２参照）。換言すると、本実施形態では、「スクラブ半径ポジティブ」とすることで、キングピン軸Ａ１を離間距離Ｄ１だけタイヤセンタＴＣからオフセットした位置に設定することができる（図４（ａ）参照）。

従って、本実施形態では、マルチリンクサスペンション１２を「スクラブ半径ポジティブ」とすることで、「スクラブ半径ネガティブ」と比較して、路面に対するキングピン軸Ａ１の傾斜角（キングピン角）を小さくすることができる。この結果、本実施形態では、転舵時のタイヤの上下揺動量を減少させることができる。

本実施形態において、操舵装置４６と転舵装置５０とは、それぞれ分離されたステアバイワイヤによって構成されている（図３参照）。例えば、過大なスクラブ半径ポジティブにすると、低μ路等のブレーキング時において左右輪に制動力差が発生する。この左右輪の制動力差によって、ステアリング４４に切れ増し方向のトルクが発生するが、本実施形態では、操舵装置４６と転舵装置５０とがそれぞれ分離構成されたステアバイワイヤとすることで、ステアリング４４に対するトルクの発生を防止することができる。

本実施形態において、第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０とナックル１４との連結点（第１連結点Ｐ１、第２連結点Ｐ２）、及び、第１ロアアーム２２及び第２ロアアーム２４とナックル１４との連結点（第３連結点Ｐ３、第４連結点Ｐ４）からなるすべての連結点（第１連結点Ｐ１～第４連結点Ｐ４）は、左前輪１０（車輪）で囲繞される内部領域４２内にそれぞれ配置されている。

本実施形態では、第１ロアアーム２２及び第２ロアアーム２４同士も交差させることで、「スクラブ半径ポジティブ」としながら、第１アッパアーム１８及び第２アッパアーム２０を左前輪１０（車輪）の内部領域４２内に入れることができる。仮に、第１ロアアーム２２と第２ロアアーム２４とが互いに交差していない場合、「スクラブ半径ポジティブ」とするためには、アッパアームをアウトホイールにしてタイヤセンタＴＣよりも外側にキングピン軸Ａ１を配置する必要がある。

図５は、ホイルセンタ軸と弾性キャスタ軸の上下方向の位置関係を示す説明図である。従来技術では、弾性キャスタ軸Ａ４がホイルセンタ軸Ａ２から上下方向で離間距離Ｂだけ離間する位置に配置されている。従来技術においてアッパアームがアウトホイールのときの弾性キャスタ軸Ａ４と比較して、本実施形態では、アッパアームがインホイールの時の弾性キャスタ軸Ａ３を、ホイルセンタ軸Ａ２に対してより近接した上下位置に配置することができる。この結果、本実施形態では、弾性キャスタ軸Ａ３をホイルセンタ軸Ａ２に対してより近接配置することが可能となり、車両前後方向の荷重がタイヤに入力された際、車体への上下振動を抑制することができる。

第１ロアアーム２２（ロアアームの一方）は、ナックル１４から車両前方に向かって延在し、コンプライアンスブッシュ３４を介して車体側部材に取り付けられている。また、第２ロアアーム２４（ロアアームの他方）は、ナックル１４から車幅方向内側に向かって延在し、コンプライアンスブッシュ３４と比較してより硬質なブッシュ３８を介して車体側部材に取り付けられている。さらに、タイロッド６４の車幅方向外側端部は、ホイルセンタ軸よりも車両後方側でナックル１４に連結されている。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、車両前進時における路面からタイヤへの入力荷重に対する力の方向を示す説明図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）中において、Ｔは、車両前進時における路面からタイヤへの入力荷重、ＴＣは、タイヤセンタ、Ａ１は、キングピン軸をそれぞれ示している。

車両前進時の路面からタイヤへの荷重入力Ｔに対し、サスペンションアームの配置（レイアウト）から単純に受ける第２ロアアーム２４（他方のロアアーム）の車体取付点６６が受ける力Ｆ１の力の向きは、図６（ａ）中の向かって右方向となる。これに対し、本実施形態では、「スクラブ半径ポジティブ」のキングピン軸Ａ１とタイヤセンタＴＣとのオフセットとによって発生するキングピン軸Ａ１の反時計回り方向の荷重Ｆ３によって、第２ロアアーム２４（他方のロアアーム）の車体取付点６６が受ける力Ｆ２の力の向きは、図６（ｂ）中の向かって左方向となる。

本実施形態では、第２ロアアーム２４の車体取付点６６が受ける力Ｆ１の力の向き（図６（ａ）参照）と、力Ｆ２の力の向き（図６（ｂ）参照）とがそれぞれ反対方向となって互いに打ち消しあう関係となる。この結果、本実施形態では、第２ロアアーム２４や第２ロアアーム２４の車体取付点６６への入力荷重を低減することができるため、車体の軽量化やロードノイズを低減することができる。

１０ 左前輪（車輪）
１２ マルチリンクサスペンション
１４ ナックル
１８ 第１アッパアーム
２０ 第２アッパアーム
２２ 第１ロアアーム
２４ 第２ロアアーム
３４ コンプライアンスブッシュ
３８ ブッシュ
４２ 内部領域
４４ ステアリング
４６ 操舵装置
４８ ギヤボックス
５０ 転舵装置
６４ タイロッド
Ｐ１～Ｐ４ 連結点
Ａ１ キングピン軸
Ａ２ ホイルセンタ軸
Ａ３ 弾性キャスタ軸
ＴＣ タイヤセンタ

Claims (4)

1. 車輪を支持するナックルと、前記ナックルにそれぞれ連結され、少なくとも２本ずつ設けられたアッパアーム及びロアアームとを有するマルチリンクサスペンションを含む車両懸架システムであって、
   前記ナックルと、前記各アッパアーム及び前記各ロアアームとの連結点は、それぞれ個別に設けられ、
   前記アッパアーム同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されていると共に、前記ロアアーム同士は、平面視して、車両前後方向で交差するように配置されていることを特徴とする車両懸架システム。
2. 請求項１記載の車両懸架システムにおいて、
   ステアリングを含む操舵装置と、ギヤボックスを含む転舵装置とを備え、
   前記操舵装置及び前記転舵装置は、それぞれ分離されたステアバイワイヤによって構成されていることを特徴とする車両懸架システム。
3. 請求項１又は請求項２記載の車両懸架システムにおいて、
   前記アッパアームと前記ナックルとの連結点、及び、前記ロアアームと前記ナックルとの連結点からなるすべての連結点は、前記車輪で囲繞される内部領域内に配置されていることを特徴とする車両懸架システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の車両懸架システムにおいて、
   前記ロアアームの一方は、前記ナックルから車両前方に向かって延在し、コンプライアンスブッシュを介して車体側部材に取り付けられ、
   前記ロアアームの他方は、前記ナックルから車幅方向内側に向かって延在し、前記コンプライアンスブッシュと比較してより硬質なブッシュを介して前記車体側部材に取り付けられ、
   操舵輪を操舵するタイロッドの車幅方向外側端部は、ホイルセンタよりも車両後方側で前記ナックルに連結されていることを特徴とする車両懸架システム。

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