JP6297077B2 - 車両懸架装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両懸架装置のストッパ構造に関する。

自動車の車両懸架装置として、例えばダブルウィッシュボーン式サスペンションが知られている。ダブルウィッシュボーン式サスペンションにおいて、タイヤの上下方向の動きのうち上方向の動きを制限するストッパは、ロアアームとクロスメンバとの間に取付けられているものと、サスペンションアームと車体（又はクロスメンバ）との間にあるショックアブソーバに同軸でコイルばねと共に取付けられているものとがある（特許文献１参照）。

ストッパの材料は天然ゴム（合成ゴムを含む）や発泡ウレタン等で形成されており、ストッパを有することにより、車両が凹凸路や陥没路を走行した場合の路面からの外力の大入力によるタイヤ（又はタイヤチェーン）の車体への干渉や、サスペンション、ブレーキ及び駆動系等においてオーバーストロークによる部品間の相互干渉や部品内部の相互干渉といった不具合を防ぐことができる。

特開２００４−３３８６４２号公報

しかしながら、前記のような従来の車両懸架装置においては、路面からの外力の大入力は、サスペンションアームに加えクロスメンバと車体にも加わる。このため、車両懸架装置はこの負荷に耐える強度が求められ、このことがサスペンションアームとクロスメンバの軽量化及びコスト低減を妨げる要因となっていた。特に、電気自動車においては航続距離の増大が求められており、そのための軽量化は重要課題の一つであり、車両懸架装置の開発においても新たな構造による軽量化が課題となっていた。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、軽量化及びコスト低減を図ることができるストッパ構造を備えた車両懸架装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の車両懸架装置は、軸受及び車軸を介して車輪と直結するハブキャリアと、前記車輪に装着されたタイヤの上下方向の動きのうち上方向の動きを制限するストッパ構造とを備えており、前記ストッパ構造は、前記ハブキャリアに設けた座面と車体に設けたストッパ、又は前記ハブキャリアに設けたストッパと車体に設けた座面で構成していることを特徴とする。

この構成によれば、路面からタイヤ及び車輪へ外力が負荷されたときに、ストッパと座面が当接したことによる入力は、ハブキャリアへの連結部品（例えばサスペンションアームやクロスメンバ）に負荷されることなく、ハブキャリア及びストッパを介して直接車体に負荷されるので、ストッパによる負荷に対して、ハブキャリアへの連結部品の強度を特別に高める必要性は生じない。すなわち本発明のストッパ構造によれば、車両懸架装置の軽量化及びコスト低減が可能になる。

また、サスペンションアーム及びクロスメンバと、これらの間に介在するショックアブソーバに対しては、ストッパによる入力が負荷されないため、サスペンションアームとハブキャリアとの間、サスペンションアームとクロスメンバとの間、ショックアブソーバとサスペンションアーム及びクロスメンバとの間、さらに、クロスメンバと車体との間のそれぞれに介在する防振ゴムのばね定数を下げることができる。このことにより、外部から負荷される振動入力（路面や原動機からの振動入力）が緩和されので、車室内の振動騒音を低減させることができる。

さらに、ショックアブソーバに関しては、ピストンロッド部にストッパを設ける構造ではないため、強度対策としてアッパーマウントに用いるマウントゴムの硬度を高める必要も生じず、マウントゴムによる振動騒音を低減させることができる。

前記本発明の車両懸架装置においては、前記座面を前記ハブキャリアに設けた構成において、前記座面が前記ハブキャリアと一体に形成されていてもよく、前記ストッパを前記ハブキャリアに設けた構成において、前記ストッパの取付体が前記ハブキャリアと一体に形成されていてもよい。これらの構成によれば、部品点数を増やすことなく座面をストッパの取付体を追加できるので、軽量化及びコスト低減に有利になる。

本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、本発明のストッパ構造を採用することにより車両懸架装置の軽量化及びコスト低減が可能になることに加え、外部から負荷される振動入力が緩和されるので、車室内の振動騒音を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両懸架装置を示す正面図。 図１においてショックアブソーバ及びその付属部品のみを図示した側面図。 本発明の一実施形態においてタイヤ及び車輪に外力が負荷されていない状態におけるハブキャリアの近傍の要部を示す拡大斜視図。 図３と同じ状態におけるハブキャリアの近傍を示す側面図。 本発明の一実施形態に係るハブキャリアの単体の斜視図。 本発明の一実施形態において座面とストッパが当接した状態におけるハブキャリアの近傍の要部を示す拡大斜視図。 図６と同じ状態におけるハブキャリアの近傍を示す側面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両懸架装置１を示す正面図である。本図において、左右１対の車両懸架装置１のそれぞれにタイヤ２が取り付けられている。図１では、タイヤ２の外観を図示している。タイヤ２は図示しない車輪（ホイール）に装着され、車輪と一体に回転する。

図１に示した車両懸架装置１は、ダブルウィッシュボーン式サスペンションであり、上下一対のアッパーアーム３とロアアーム４とでサスペンションアーム５を構成している。サスペンションアーム５はハブキャリア６で連結され、反対側はクロスメンバ７で連結されている。この構成では、四辺形状の構造体にタイヤ２が支持されている。より具体的には、ハブキャリア６は軸受及び車軸を介して車輪と直結している。通常、軸受はハブ軸受と呼ばれる構造体が用いられる。タイヤの上下動の際には、四辺形状の構造体はハブキャリア６が上下動し、これと一体にタイヤ２及び車輪が上下動することになる。

図１において、ロアアーム４にはショックアブソーバ１０が固定されており、ショックアブソーバ１０にはこれを取り巻くようにコイルばね１１が取り付けられている。図２は、図１においてショックアブソーバ１０及びその付属部品のみを図示した側面図である。シリンダ１２内には、ピストン（図示せず）と一体のピストンロッド１３の一部が埋設されている。ピストンロッド１３の上端はアッパーマウント１５に連結され、コイルばね１１の上端にはばね受け部材１４が固定されている。通常走行では、コイルばね１１の伸縮によるばね力とショックアブソーバ１０の減衰力により、路面からタイヤ２に作用する力を受け止めている。また、ショックアブソーバ１０によりタイヤ２の上下動による車体の振動を減衰させることができる。

図３はタイヤ２及び車輪に外力が負荷されていない状態におけるハブキャリア６の近傍の要部を示す拡大斜視図であり、図４は図３と同じ状態における側面図である。アッパーアーム３とロアアーム４との間に、ハブキャリア６が連結されている。具体的には、図３においてハブキャリア６の円筒部２０に、防振ゴムであるブッシング２１が嵌め込まれ、ブッシング２１の内径部である内筒２２とアッパッパーアーム３又はロアアーム４に形成された孔をボルトが挿通して、アッパッパーアーム３又はロアアーム４に取り付けられている。この構成によれば路面や原動機からの振動入力を緩和させつつ、ハブキャリア６はタイヤ２及び車輪の上下動に追随することができる。

図５は、ハブキャリア６の単体の斜視図である。本図は図３の図示とは異なり、ハブキャリア６を裏面側から見た状態を示している。図３〜図５に示したように、ハブキャリア６にはこれと一体に座面２３が形成されている。この構成では、部品点数を増やすことなく座面２３を追加できるので、軽量化及びコスト低減に有利になる。ハブキャリア６を鋳造部品又は鍛造部品とした場合は、座面２３は本体部分と一体に成形できるので、座面２３の形成が容易になる。

座面２３はハブキャリア６の上部側に形成され、車軸の方向（矢印ａ方向）に延出している。図３及び図４に示したように、車体フレーム３１にはストッパ取付体３２が、例えば溶接により固定され、ストッパ取付体３２にはストッパ３０が固定されている。本実施形態では、座面２３とストッパ３０でタイヤ２の上下方向の動きのうち上方向の動きを制限するストッパ構造を構成している。通常走行のようにタイヤ２及び車輪に大きな外力が負荷されていない状態では、図３及び図４に示したように、座面２３とストッパ３０とは当接せず離れた状態となる。

ストッパ３０の材料は、例えば天然ゴム又は合成ゴムである。ストッパ３０のストッパ取付体３２への固定は、ストッパ３０をストッパ取付体３２に設けた突起に嵌め込んでもよく、ストッパ３０にさらに取付部材を接合し、ストッパ３０をストッパ取付体３２に設けたボルトに締め付けるようにしてもよい。

車体フレーム３１は、車体の一部を構成する部品である。本実施形態では、ストッパ３０はストッパ取付体３２を介して車体フレーム３１に取り付けられているが、これに限るものではなく、車体の一部を構成する部分に固定されていればよい。すなわち、路面からタイヤ２及び車輪に入力された外力のうち、大きな負荷がハブキャリア６及びストッパ３０を介して直接車体に伝わる構成であればよい。

車両が凹凸路や陥没路を走行し路面からの外力による大入力がタイヤ２及び車輪に負荷されると、図２においてショックアブソーバ１０のピストンロッド１３はシリンダ１２内に埋没する方向に動き、ピストンロッド１３のシリンダ１２からの伸長量が縮小する。このことにより、コイルばね１１が圧縮側に変形しタイヤ２と車体との間の間隔も縮小し、ピストンロッド１３がオーバーストロークになると、タイヤ２（又はタイヤチェーン）の車体への干渉や、サスペンション、ブレーキ及び駆動系等において部品間の相互干渉や部品内部の相互干渉といった不具合が生じる。

このため、従来技術では例えば図２において、ピストンロッド１３部分にストッパを挿通させ、ピストンロッド１３の縮小量を制限し、タイヤの上方向の動きを制限していた。詳細は後に説明するとおり、本実施形態では外力による大入力の負荷により、タイヤ２が上方向に大きく動く場合、ハブキャリア６と一体に形成された座面２３にストッパ３０が当接し、タイヤ２の上方向の動きが制限される。このことにより、ピストンロッド１３部分にはストッパを設けることなく、タイヤ２の上方向の動きを制限することができる。

図６は座面２３にストッパ３０が当接した状態のハブキャリア６の近傍の要部を示す拡大斜視図であり、図７は図６と同じ状態における側面図である。図３及び図４のようにタイヤ２及び車輪に外力が負荷されていない状態から、路面からタイヤ２及び車輪へ外力による入力が負荷されると、座面２３とストッパ３０との間隔が縮まる。この入力が大きいと、最終的には図６及び図７に示したように、座面２３にストッパ３０が当接し、ストッパ３０が所定の量だけ変形しタイヤ２の上方向の動きが制限される。より具体的には、ストッパ３０はばね特性を有するので、座面２３に当接した後、タイヤ２からの衝撃を吸収しながら、ある程度変形が進行した後、ばね定数が急激に上昇して剛体に近い特性になる。すなわち、ストッパ３０は、座面２３への当接直後は剛体的な特性は発揮しないので、ストッパ３０の入力は車体へ急激に負荷されることはなく、車体の変形や破損は防止されることになる。

一方、路面からタイヤ２及び車輪へ外力による大入力が負荷されると、車輪と一体にハブキャリア６が動き、ハブキャリア６の一部を構成する座面２３が、車体と一体のストッパ３０に当接する。すなわち、路面からタイヤ２及び車輪へ外力が負荷されたときに、ストッパと座面が当接したことによる入力は、ハブキャリア６への連結部品であるサスペンションアーム５やクロスメンバ７に負荷されることなく、ハブキャリア６及びストッパ３０を介して直接車体に負荷されることになる。

このため、ストッパ３０からの負荷の対策のために、サスペンションアーム５やクロスメンバ６の強度を特別に高める必要性は生じない。ハブキャリア６には座面２３の追加が必要になるが重量増は僅かなものであり、ハブキャリア６の補強が必要であっても、元々高い強度と剛性で設計されているため、大幅な補強は不要となる。このため、ハブキャリア６自体が重量増となっても大幅な重量増とはならず、車両懸架装置１全体として見れば軽量化になる。

すなわち、本実施形態によれば、車両懸架装置１を構成する部品の軽量化を図りつつストッパ構造を採用することができる。また、ハブキャリア６を鋳造部品又は鍛造部品とすれば、設計自由度が高く座面２３の形成が容易になることに加え、別途取り付け部材は不要となるため、座面２３の形成のための重量増加も僅かなものに抑えることができる。一方、座面２３の追加により、図４に示したようにハブキャリア６の上部中央に構造体が追加されるため、強度向上（特にねじり強度）に寄与する。

前記のような軽量化は、本実施形態に係る車両懸架装置１を備えた自動車の軽量化でもあるので、省エネルギー効果を奏し、特に電気自動車に有用である。電気自動車においては、航続距離の増大が求められており、軽量化は航続距離の増大に直接的に寄与するからである。前記のように、ストッパ３０からの負荷の対策のために、サスペンションアーム５やクロスメンバ６の強度を特別に高める必要性は生じないことは、軽量化だけでなく構造の簡略化にも有利になる。また、ハブキャリア６に設ける座面２３は、ストッパ３０に当接可能な形状であればよく、簡素な形状で足りることになる。すなわち、本実施形態に係るストッパ構造を採用しても、重量が特別増えることもなく、部品が特別に複雑化することもなく、従来技術に比べコスト低減を図ることができる。

ここで、前記のとおり、路面からタイヤ２及び車輪へ外力が負荷されたときに、ストッパと座面が当接したことによる入力は、ハブキャリア６への連結部品であるサスペンションアーム５やクロスメンバ７に負荷されることなく、ハブキャリア６及びストッパ３０を介して直接車体に負荷されることになる。すなわち、サスペンションアーム５及びクロスメンバ７と、これらの間に介在するショックアブソーバ１０に対しては、ストッパ３０による入力が負荷されないため、サスペンションアーム５とハブキャリア６との間、サスペンションアーム６とクロスメンバ７との間、ショックアブソーバ１０とサスペンションアーム５及びクロスメンバ７との間、さらに、クロスメンバ７と車体との間のそれぞれに介在する防振ゴムのばね定数を下げることができる。このことにより、外部から負荷される振動入力（路面や原動機からの振動入力）が一層緩和されので、車室内の振動騒音を低減することができる。

また、従来技術のように、ピストンロッド１３部分にストッパを設ける構造では、ストッパからの負荷はショックアブソーバ１０のアッパーマウント１５（図２参照）に直接印加される。このため、アッパーマウント１５に用いるマウントゴムは硬度を高める必要があり、このことは、通常走行時における振動騒音の原因となっていた。本実施形態は前記のとおり、ピストンロッド１３部分にストッパを設ける構造ではないため、ハブキャリア６に設けた座面２３からの負荷がストッパ３０に負荷されてもアッパーマウント１５（図２参照）には負荷されない。このため、アッパーマウント１５に用いるマウントゴムの硬度を高める必要も生じず、マウントゴムによる振動騒音を低減させることができる。

本実施形態に係る車両懸架装置は、ダブルウィッシュボーン式サスペンションの例で説明したがこれに限るものではなく、例えばマルチリンク式サスペンションであってもよい。いずれの形式のサスペンションであっても、路面からタイヤ２及び車輪へ負荷された外力による入力が、軸受及び車軸を介して車輪と直結する部品であるハブキャリア及びストッパ３０を介して直接車体に負荷される構成にすればよい。

また、本実施形態においては、ストッパ３０はストッパ取付体３２を介し車体フレーム３１に固定し、座面２３はハブキャリア６に設けた例で説明したが、ストッパ３０と座面２３との位置関係を逆にしてもよい。この場合、例えばストッパ３０はハブキャリア６に設けた取付体に取り付け、座面２３は車体フレーム３１の一部で座面２３を兼ねるようにしてもよい。ハブキャリア６にストッパ３０の取付体を設ける場合は、取付体を前記ハブキャリア６と一体に形成すれば、部品点数を増やすことなく取付体を追加できるので、軽量化及びコスト低減に有利になる。

また、前記のとおり、本実施形態に係る車両懸架装置は軽量化を図ることができるので、特に電気自動車に有用であるが、これに限定されものではなく、車両懸架装置を備える車両全般に適用可能である。電気自動車に適用する場合は、例えばインホイールモータを支持する車両懸架装置に適用することができる。インホイールモータは車輪の内側に内蔵して用いられ、その回転により車輪が回転しこれと一体に車輪に装着されたタイヤが回転する。

１ 車両懸架装置
２ タイヤ
３ アッパーアーム
４ ロアアーム
５ サスペンションアーム
６ ハブキャリア
７ クロスメンバ
１０ ショックアブソーバ
１１ コイルばね
１３ ピストンロッド
１５ アッパーマウント
２３ 座面
３０ ストッパ
３１ 車体フレーム

Claims (2)

1. 電気自動車のインホイールモータを支持する車両懸架装置であって、
   上下一対のアッパーアームとロアアームとで構成されるサスペンションアームを連結し、軸受及び車軸を介して車輪と直結するハブキャリアと、
   前記ロアアームに固定されたショックアブソーバと、
   前記ショックアブソーバを取り巻くように前記ショックアブソーバに取り付けられたコイルばねと、
   前記車輪に装着されたタイヤの上下方向の動きのうち上方向の動きを制限するストッパ構造とを備えており、
   前記ストッパ構造は、前記ハブキャリアに設けた座面と車体に設けたストッパで構成しており、
   前記ハブキャリアは、前記サスペンションアームの上側にある前記アッパーアームに、前記ハブキャリアに形成された円筒部に嵌め込まれたブッシングを介して取り付けられており、
   前記ハブキャリアの車軸方向側面視において、前記円筒部は前記ハブキャリアの左右両側に形成されており、前記左右両側の前記円筒部の間に前記座面があり、
   前記上下方向において、前記ハブキャリアに設けた前記座面は前記ハブキャリアの円筒部の中心軸よりも下側にあることを特徴とする車両懸架装置。
2. 前記座面が前記ハブキャリアと一体に成形されている請求項１に記載の車両懸架装置。

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