JP4859544B2 - 自動車後輪の独立車輪懸架装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前提部に記載された自動車後輪の独立車輪懸架装置に関する。

この種の車輪懸架装置は台形のアーム軸として特徴のある例えば特許文献１に示される。図示されない懸架ばねおよび伸縮式ショックアブゾーバは通常車輪支持装置および／またはロアアームあるいは台形アームに支持される。さらに、下部台形アームは２つのアーム軸受けを介して車輪支持装置に結合され、その延長の揺動軸は斜めアームのために車体側のアーム軸受けの揺動軸と自動車の進行方向である車輪懸架装置の前方で交差する。アッパーアームレベルではさらに２つのアームが車輪支持装置に連結され、前方のアームは立体的配置のためにカーブ走行の際に好ましいアンダーステア傾向を伴う車輪懸架装置の規定された弾性運動の固有操縦行動を引き起こす。
ＥＰ０２８８６５４Ｂ１

本発明の課題は、自動車の機能部品の組み立てで互いに有利となる配置において、特に揺動抵抗があり全体として負荷スペクトラムを許容する車輪の直線運動を、規定された弾性運動特性で確実にするこの種の車輪懸架装置を提供することにある。

この課題は請求項１に記載された特徴によって発明にしたがって解決される。発明の好ましい実施形態は従属する請求項に記載されている。
本発明によると、車輪懸架装置の平面視で、ロアアームレベルにおいて特に進行方向に関する軌跡ロッドとして作用する別アームが外側から内側前方に斜めに傾斜して配置され、それによって別アームの延長線と、延長した車輪中心軸の後方となるロアアームあるいは台形アームの後方軸受け点の延長線との交点が存在する。まず、この配置によって、車輪に前後方向力（例えば制動操作）が働く場合も、横方向力（カーブ走行の際にカーブ外側の車輪）が働く場合も、車輪懸架装置の有利な固有操縦行動がトーインあるいはアンダーステア方向に引き起こされる。この場合、前記アーム軸受けに対して別アームを斜めにすることによって進行方向変動の範囲が簡単なやり方で規定できる。また、ロアアームレベルにおける別アームの位置によって車輪のトーインおよびバウンドからの分離に導かれ、したがってばね運動から生じるバウンド変動の際に車輪と車体が同一運動となる好ましくない運動が避けられる。さらに、ロアアームレベルの別アームの配置によって、自動車の車体に、または均整のとれた（角度の少ない）経路を有し、場合によってはバウンドする際に好都合な変形状態となる補助枠の縦部材に特に好ましい結合が可能となる。

また、ロアアームあるいは台形アームの後方の弾性ゴム軸受けのばね硬度を前方の弾性ゴム軸受けのばね硬度よりも大きくすることによって、車輪懸架装置の固有操縦行動が簡単なやり方で目的にかなって強化できる。それに結びついた、前方のアーム軸受けの大きな柔軟性によって、車輪に前後方向および横方向の力が働いた際にトーイン方向への車輪の弾性運動の固有操縦がさらに支持される。その場合、少なくともロアアームの外側前方アーム軸受けは後方の軸受けよりも車輪中心軸に近づけるよう配置するのが好ましく、それによって前後方向および横方向の力が車輪支持装置に働いた際に、より効果の大きいレバーアームとなる。

発明の特に有利な実施形態によると、懸架ばねはロアアームと別アームとの間で車輪中心より前方に位置し、ロアアームレベルまたはその下の車輪支持装置に配置された延長アームに支持される。懸架ばねは、ほぼ円筒状のコイルバネまたは空気ばねが好ましいが、自動車の必要な床高さを維持する条件のもとで下方に大きく移動でき、したがってトランクルームまたは積荷室の領域で有効スペースあるいは積荷全幅が開放される。場合によってはその他必要なばねドームの容積を小さくするかまたは全くなくすようにできる。その場合、懸架ばねの達成可能な伝達比を１未満とすることによって懸架ばねの組立てスペースを少なくできるという利点が生じる。懸架ばねを中心車輪の前方で車輪支持装置に直接結合することによって、前方走行の際に車輪の回転方向における車輪支持装置の規定された初期変形力が全体のばね動作距離によって与えられる。前後方向力が生じた場合でも（例えば障害物を轢いたとき）、この初期変形力はその方向を変えない。したがって、全体のばね動作距離によって車輪支持装置の初期変形力の「ゼロ通過」はなく、このことは車輪懸架装置の快適さ（走行快適さ、揺動行動）に有利に作用する。

延長アームを、ロアアーム用のアーム収納部の付近から始まって、ばね収納部に共に導かれる２つの突張り材によって構成することは構造上も製造技術上も好都合である。
さらに、ほぼ垂直のばね縦軸がロアアームの２つの揺動軸の間に位置するように、延長アームを平面視で前方かつ車体縦中心線側に延ばすことができる。懸架ばねの全横断面は前記揺動軸の間に位置するのが好ましい。

さらに、車輪懸架装置をコンパクトでかつ組み立てスペース上有利な構造にするため、ロアアームおよび／または別アームはその間に配置された懸架ばねが懸架ばねの領域で十分に自由に作動するようにするため適切に弧状に形成する。

本発明のさらなる特に有利な実施形態によると、伸縮式ショックアブゾーバは車輪のばね力が強いときに有効となる追加ばねを備え、車輪中心軸の後方で同様に車輪支持装置に連結される。この配置は特に車輪のばね力が強いときに有効となる追加ばねのもとで車輪懸架装置のトーイン曲線の走行に好ましい影響を与える。その場合、懸架ばねの初期変形力に対抗して作用するモーメントが車輪支持装置に発生し、このモーメントは弾性運動の範囲内において前方走行の際の車輪の回転方向の反対方向に車輪支持装置を回転させるが、別のロアアームあるいは進行方向に関する軌跡ロッドは車輪支持装置を車輪の正確な直進走行の方向に修正する。これによって、車輪に強いばね力が発生した際（例えば起伏のある走行路面）車輪懸架装置全体に好ましくない固有操縦行動が現れないことになる。

ショックアブゾーバは車輪支持装置の延長アームの領域で車輪中心より下に連結されるのが好ましい。
代替ばねを備えたショックアブゾーバの、車輪懸架装置の固有操縦行動に対する前述の重合機能は、ショックアブゾーバを５度から２５度の間で、特に約１５度、上方前方に傾けて配置する簡単なやり方でさらに強化される。その際、ショックアブゾーバは側面視でロアアームおよびアッパーアームの外側後方のアーム軸受けの前方に配置するのが製造上好ましく、したがって車輪懸架装置の予め定めた周辺部に有利に組み込まれる。

最後になるが、自動車の車輪を駆動する際、懸架ばねおよびショックアブゾーバはそれぞれ駆動軸の両側に位置させることができる。

本発明の配置によって、車輪に前後方向力（例えば制動操作）が働く場合も、横方向力（カーブ走行の際にカーブ外側の車輪）が働く場合も、車輪懸架装置の固有の操縦行動が有利にもトーインあるいはアンダーステア方向に引き起こされる。この場合、前記アーム軸受けに対して別アームを斜めにすることによって進行方向変化の大きさが簡単な方法で定義できる。また、ロアアームレベルにおける別アームの位置によって車輪のトーインおよびバウンドからの連結解除に導かれ、したがってばね運動から生じるバウンド変動の際に車輪と車体の好ましくない共同操縦が避けられる。さらに、ロアアームレベルの別アームの配置によって、自動車の車体に、または均整のとれた（角度の少ない）経路を有し、場合によってはバウンドする際に好都合な変形状態となる補助枠の縦部材に特に好ましい結合が可能となる。

以下に発明の２つの実施形態についてさらに詳細に説明する。
図１から図３に自動車後輪１２の左側の車輪懸架装置を示すが、この車輪懸架装置は主として車輪支持装置１４、上部に１つのアッパーアーム１６、下部に台形アームあるいはロアアーム１８、別アーム２０、コイル圧縮ばねで形成された懸架ばね３２、およびほぼ垂直に向けられた伸縮式ショックアブゾーバ３４から構成される。右側の車輪懸架装置は鏡面対称で同一に調節される。さらに自動車の進行方向は矢印Ｆで表す。

詳細には示さないが駆動軸２６によって駆動される後輪１２を回転自在に支持する車輪支持装置１４は、アッパーアームレベルでアーム軸受け１６ａ，１６ｂ付きアーム１６によって、ロアアームレベルでアーム軸受け１８ａ，１８ｂおよび１８ｃ、１８ｄを介してアーム１８によって、さらに最後にアーム軸受け２０ａ，２０ｂを介して別アーム２０によって直線に案内される。

一方側のアーム軸受け１６ａ，１８ａ，１８ｂ，２０ａは後述の方法で車輪支持装置１４に配置され、そして反対側は通常の方法で揺動軸受けを形成するために自動車の車体、例えば実施例では車体に固定され部分的にしか表示されない補助枠３０に配置される。前記アーム軸受けは周知のゴム−金属−ブッシュ軸受けおよび必要に応じ部分的球ジョントの軸受けである。補助枠３０は自動車の側に縦部材３０ａおよびこれと互いに枠を形成するよう結合された横部材３０ｂで構成され、車体側のロアアーム軸受け１８ｃ、１８ｄ、２０ｂが図示するように縦部材３０ａに配置される。

側面である図２から明らかなように、アッパーアーム１６のアーム軸受け１６ａとロアアーム１８のアーム軸受け１８ｂとは互いにほぼ垂直の位置にあり、かつ明らかに車輪中心軸Ｍより後方であり、したがって車輪懸架装置１０のいわば操縦軸を形成する。それに反して、アーム軸受け１８ａ，１８ｃは車輪中心軸Ｍの前方にあり、外側のアーム軸受け１８ａはその後方にあるアーム軸受け１８ｂ、１６ａよりも車輪中心軸Ｍに近い。

図１および図２で明らかなように、ロアアームレベルでアーム１８とともに配置された別アーム２０は車輪支持装置１４の連結アーム１４ａで結合され外側（アーム軸受け２０ａ）から内側（アーム軸受け２０ｂ）に斜め前方に導かれる。この場合、アーム軸受け２０ａはアーム軸受け１８ａに比べて車輪中心軸Ｍのより前方となる。

さらにアーム軸受け１８ｂ、１８ｄおよびアーム軸受け２０ａ，２０ｂの立体的配置は、その延長線（破線）で交点Ｓが形成されるように選択されるが、交点Ｓは図１から明らかなように後輪１２の外側で車輪中心軸Ｍより後方に存在する。

したがって後輪１２の横方向力または前後方向力は車輪案内装置１０の弾性運動の範囲内で後輪１２を自動車のトーインあるいはアンダーステア走行行動の方向に向けることになる。このアンダーステア傾向を支持するため，車輪中心軸Ｍの後方にあるアーム軸受け１８ｂ、１８ｄ（またはその１つ）は車輪中心軸Ｍの前方のアーム軸受け１８ａ，１８ｃよりもばね率を硬く構成し、一方、進行方向に関係する軌跡ロッドとして作用するアーム２０のアーム軸受け２０ａ，２０ｂもより硬くする。

車輪支持側の両アーム軸受け１８ａ，１８ｂおよび車体側の両アーム軸受け１８ｃ、１８ｄは図１から明らかなように揺動軸１８ｅ，１８ｆ（破線で示す）を形成し、自動車の進行方向Ｆに考えられるその延長線は前方の縦瞬間揺動中心Ｌ_Ｐに集まる。アーム軸受け２０ａ，２０ｂはこの揺動軸１８ｅ，１８ｆの外部に位置するので、いわば進行方向に関する軌跡ロッドとして作用するアーム２０によって車輪懸架装置１０の規定された固有操縦行動あるいは後輪１２の規定されたトーイン曲線が強い影響を受ける。

下部前方のアーム２０と台形アーム１８との間において、車輪懸架装置１０の懸架ばね３２の一方側は車体あるいは縦桁２８で支持し、反対側は車輪支持装置１４で支持する。懸架ばね３２は垂直方向に向けられた縦軸３２ａを有するほぼ円筒状に形成されたコイル圧縮ばねである。

懸架ばね３２は下方内側に導かれて車輪支持装置１４に形成された延長アーム１４ｂに支持され、明らかにその縦軸３２ａは車輪中心軸Ｍの前方で、延長アーム１４ｂはこの車輪中心軸Ｍの下方にある。このことによって、自動車の必要な床下高さに考慮を払いながら、縦桁２８に支持することで懸架ばね３２の配置を特に深くすることが可能となる。懸架ばね３２を車輪中心軸Ｍの前方に配置することによって、前方走行の際に後輪１２の回転方向に作用する懸架ばね３２の初期変形力が車輪支持装置１４に影響を及ぼす。

上面図において自動車の縦中心に向かって前方に見た延長アーム１４ｂの立体的配置に基づいて、懸架ばね３２はほぼ垂直なばね縦軸３２ａまたはその全横断面がロアアーム１８の揺動軸１８ｅ，１８ｆの考えられる２つの延長線間に位置するように配置される。それに加えて、懸架ばね３２の領域でその間に配置された懸架ばね３２を自由に動作させるためロアアーム１８を適切な弓状に形成する。

懸架ばね３２は車輪懸架装置１０の図示しない瞬間揺動軸の近くに車輪中心Ｍとして位置するので、ばねの伝達比は１未満となり、すなわち、懸架ばね３２は適切に適合したばね率の場合はより短いもので製作することができる。

さらに、伸縮式ショックアブゾーバ３４は車輪支持装置１４には軸受け３４ａによって揺動自在に結合され、反対側はアブゾーバ軸受け３４ｂによって公知の方法で自動車の車体（図示しない）に結合される。

ショックアブゾーバ３４は図２で明らかなように、軸受け３４ａによって車輪中心軸Ｍの後方かつ下方で車輪支持装置１４に結合される。さらにショックアブゾーバ３４は垂直に対して上方前方に１５度傾斜して配置される。

ショックアブゾーバ３４のピストンロッド３４ｃの周りに弾性ゴムの衝撃緩衝器３６で形成された追加ばねが配置され、この追加ばねは後輪１２から強いばね力を受けた際にショックアブゾーバ３４のシリンダー筒３４ｄから衝撃を受けて、車輪懸架装置１０全体のばね率を上昇させる。

車輪中心軸Ｍの後方に位置するショックアブゾーバ３４の軸受け３４ａの軸受け点によって追加ばね３６は懸架ばね３２による初期変形力に対抗して作用するモーメントを発生し、このモーメントは追加ばね３６のばね率の設定に応じて車輪懸架装置１０の弾性運動の範囲内において多かれ少なかれ強い軌道修正を確立する。

同様に懸架ばね３２の内部にも衝撃緩衝器の形の別の追加ばね３６を設けることができ、この追加ばねは後輪１２から強いばね力を受けた際に車輪支持装置１４の延長アーム１４ｂに余分に衝撃がかかり、さらなる初期変形力を車輪支持装置１４に及ぼすことができる。両追加ばね３６のばね率は場合によっては互いに調整することができ、ショックアブゾーバ３４の追加ばね３６は懸架ばね３２の追加ばね３６よりも硬いものに設定される。

図３に上から内部を見た車輪支持装置１４の斜視図を示す。明らかに、後輪１２の回転軸受け（図示しない）を収納する車輪支持装置１４の基部１４ｃとともに、アーム軸受け１６ａ，１８ａおよび１８ｂを結合可能な軸受け収納部１４ｄ、１４ｅ，１４ｆを設ける。懸架ばね３２を支持する延長アーム１４ｂは下部にあるアーム軸受け１８ａ，１８ｂ用のリング状軸受け収納部１４ｅ，１４ｆのそばに形成され、２つの突張り材１４ｂａ，１４ｂｂと一緒にされ、下部の円板状のばね収納部１４ｂｃとともに延長アーム１４ｂを形成する。延長アーム１４ｂのばね収納部１４ｂｃは場合によっては直接に懸架ばね３２を収納する下部ばね皿に形成することができる。

さらに、車輪支持装置１４に連結アーム１４ａ（表示された図ではほとんど隠されている）および取付けアイ１４ｇが形成される。取付けアイ１４ｇは軸受け収納部１４ｅの傍に形成され、ショックアブゾーバ３４の軸受け３４ａの連結に使用される。基部１４ｃの別の２つの取付けアイ１４ｈは図示しない自動車円板ブレーキのブレーキキャリパの固定に使用される。

図４に発明の別の実施形態を示すが、図１から３に基づく車輪懸架装置１０と基本的に異なる範囲のみを説明する。同一の部品には同一の符号を付す。
図４は下部の台形状アーム１８および前方の別アーム２０を有する車輪懸架装置１０’のロアアームレベルを示すが、前述したように車輪支持装置１４（図示しない）に結合され、また車体側は補助枠３０の縦部材３０ａに結合される。

図１から３のものと相違するが、懸架ばね３２および追加ばね３６付きショックアブゾーバ３４が前述の方法とは異なって配置される。懸架ばね３２はアーム１８に支持される（図示しない）。ショックアブゾーバ３４は同様にアーム１８（場合によっては、ばね脚部として構成される）またはその代わりに車輪支持装置１４に支持される。

本発明は自動車後輪用の独立式の車輪懸架装置に利用できる。

アッパーアーム、下部台形アーム、別ロアアーム、懸架ばねおよび伸縮式ショックアブゾーバを備えた自動車の後輪用車輪懸架装置の上面図を示す。 図１による車輪懸架装置の側面図を示す。 図１および２による車輪懸架装置の支持装置の上から内側を見た斜視図を示す。 車輪支持装置に支持された懸架ばねおよび伸縮式ショックアブゾーバのない、図１から３とは別の車輪懸架装置のロアアームの上面図を示す。

符号の説明

１０ 車輪懸架装置
１２ 後輪
１４ 車輪支持装置
１４ａ 連結アーム
１４ｂ 延長アーム
１６ アッパーアーム
１８ ロアアーム
２０ 別アーム
２８ 縦桁
３０ 補助枠
３２ 懸架ばね
３４ ショックアブゾーバ

Claims (11)

1. 自動車後輪用の独立車輪懸架装置であって、ロアアーム（１８）と少なくとも１つのアッパーアーム（１６）とに連結された車輪支持装置（１４）を備え、ロアアーム（１８）は水平方向の揺動軸に形成されたそれぞれ２つのアーム軸受けによって自動車の車体および車輪支持装置（１４）に連結され、車輪支持装置（１４）の連結アーム（１４ａ）は別アーム（２０）に結合され、さらに車体および車輪支持装置（１４）に支持された懸架ばね（３２）と、垂直方向に調節された伸縮式ショックアブゾーバ（３４）とを備えた車輪懸架装置において、
   ロアアームレベルの別アーム（２０）を平面視で外側から内側へ自動車の進行方向に対して前方に向けて斜めに傾斜配置し、
   別アーム（２０）の延長線とロアアーム（１８）の自動車の進行方向に対して後方の軸受け点（１８ｂ、１８ｄ）を結ぶ線の延長線との交点（Ｓ）を車輪中心軸（Ｍ）の延長線の自動車の進行方向に対して後方に位置させ、
   懸架ばね（３２）はロアアーム（１８）と別アーム（２０）との間で車輪中心（Ｍ）より自動車の進行方向に対して前方に位置し、ロアアームレベルまたはその下の車輪支持装置（１４）に配置された延長アーム（１４ｂ）に支持され、
   延長アーム（１４ｂ）は、ロアアーム（１８）用のアーム収納部（１４ｅ，１４ｆ）付近から始まって、ばね収納部（１４ｂｃ）にともに導かれる２つの突張り材（１４ｂａ、１４ｂｂ）によって構成されることを特徴とする車輪懸架装置。
2. ロアアーム（１８）の自動車の進行方向に対して後方の弾性ゴム軸受け（１８ｂ、１８ｄ）は自動車の進行方向に対して前方の弾性ゴム軸受け（１８ａ，１８ｃ）よりも硬度が大きいことを特徴とする請求項１に記載の車輪懸架装置。
3. ロアアーム（１８）の自動車の進行方向に対して前方外側の軸受け（１８ａ）は自動車の進行方向に対して後方の軸受け（１８ｂ、１８ｄ）よりも車輪中心軸（Ｍ）に近いことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪懸架装置。
4. 垂直方向のばね縦軸（３２ａ）がロアアーム（１８）の揺動軸（１８ｅ，１８ｆ）の２つの延長線の間に位置するように、延長アーム（１４ｂ）は平面視で前方かつ車体縦中心線側に延びることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
5. 懸架ばね（３２）の全横断面は前記揺動軸（１８ｅ，１８ｆ）の間に位置することを特徴とする請求項４に記載の車輪懸架装置。
6. ロアアーム（１８）および／または別アーム（２０）はその間に配置された懸架ばね（３２）が懸架ばね（３２）の領域で自由に作動するよう適切に弧状に形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
7. ショックアブゾーバ（３４）は車輪（１２）のばね力が強いときに有効となる追加ばね（３６）を備え、車輪中心軸（Ｍ）の自動車の進行方向に対して後方で車輪支持装置（１４）に連結されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
8. ショックアブゾーバ（３４）は車輪支持装置（１４）の延長アーム（１４ｂ）の領域で車輪中心（Ｍ）より下で連結されることを特徴とする請求項７に記載の車輪懸架装置。
9. ショックアブゾーバ（３４）は５度から２５度の間で、上方かつ自動車の進行方向に対して前方に傾けて配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
10. ショックアブゾーバ（３４）は、ロアアーム（１８）の自動車の進行方向に対して外側後方の軸受け（１８ｂ）およびアッパーアーム（１６）の、側面視で自動車の進行方向に対して前方に配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
11. 自動車の車輪が駆動軸（２６）によって駆動され、懸架ばね（３２）およびショックアブゾーバ（３４）は駆動軸（２６）の両側に位置することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。

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