JP7127478B2 - サスペンション装置、車両 - Google Patents

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Description

本発明は、インホイールモータを備えた車輪を支持するサスペンション装置、サスペンション装置を備えた車両に関するものである。
特許文献1には、インホイールモータを備えた車輪を支持するサスペンション装置が記載されている。本サスペンション装置において、車両の前後方向に伸びたサスペンション部材であるトレーリングアームが、インホイールモータを保持するキャリアと一体的に設けられている。
特開2015-113012号公報
本発明の課題は、インホイールモータを備えた車輪を支持するサスペンション装置の改良であり、例えば、インホイールモータの出力に起因して生じるモーメントを小さくすることである。
本発明に係るサスペンション装置は、車両の前後方向に伸びたサスペンション部材を含む。このサスペンション部材は、インホイールモータを保持するキャリアに、複数の連結部において連結されるが、それら複数の連結部のうちの上方に位置する連結部が下方に位置する連結部より車両の幅方向の内側に位置する。そのため、これら複数の連結部を通る直線と路面との交点は、複数の連結部が車両の幅方向の同じ位置にある場合における交点より、車輪と路面との接面の中心点に近付けることができる。
一方、インホイールモータを備えた車輪においては、インホイールモータの出力(駆動力および回生制動力)が車輪の路面との接面の中心点に加えられる。そのため、複数の連結部を結ぶ直線と路面との交点が、車輪と路面との接面の中心点に近づけられることにより、インホイールモータの出力に起因して交点の周りに生じるモーメントを小さくすることができる。
なお、特許文献1には、サスペンション部材とキャリアとの相対位置関係についての記載はない。
(1A)本発明の実施例1に係るサスペンション装置を含む車両の正面図である。(1B)上記車両に含まれる車輪の平面図である。 上記車両の斜視図である。 上記車両の側面図である。 図3のIV-IV断面図(一部)である。 図3のV-V断面図(一部)である。 上記車輪のトー変化の状態を示す図である。 上記車両の正面図(概念図)である。 上記車両の正面図(概念図)である。
発明の実施形態
以下、本発明の一実施形態であるサスペンション装置を備えた車両について図面に基づいて説明する。
図1~3に示すように、本車両は、車両に設けられた車輪である後輪8と、後輪8を支持するサスペンション装置10とを含む。駆動輪である後輪8には、後輪8を駆動する電動モータであるインホイールモータ12が設けられる。インホイールモータ12は、減速機付きのモータとすることができる。インホイールモータ12の出力は、後輪8の路面との接面の中心点(以下、接地中心点と称する場合がある)Oに加えられる。また、インホイールモータ12は、キャリア(アクスルキャリアと称することができる)14に保持される。キャリア14は、インホイールモータ12のハウジングを含む場合がある。
サスペンション装置10は、いわゆるトレーリングマルチリンク式のサスペンション装置であり、キャリア14に連結された複数のサスペンション部材20~24を含む。複数のサスペンション部材20~24のうちの1つが車両の前後方向に伸びた第1サスペンション部材20であり、複数のサスペンション部材20~24から第1サスペンション部材20を除いた3つが、車両の幅方向に伸びた第2サスペンション部材22,23,24である。
このように、本サスペンション装置10に含まれる複数のサスペンション部材20~24のうち、車両の前後方向に伸びたものは、1つの第1サスペンション部材20のみである。そのため、後輪8に加えられる前後方向の力は、第2サスペンション部材22,23,24ではなく、1つの第1サスペンション部材20によって受けられる。
第2サスペンション部材22,23,24の各々において、一端部が、キャリア14に上下方向に揺動可能に連結され、他端部が、車体側部材Zに上下方向に揺動可能に連結される。また、第2サスペンション部材24には、ショックアブソーバ26、スプリング28が保持される。
第1サスペンション部材としてのトレーリングアーム20は、図3に示すように概してA形を成すアームであり、頂部30には1つの貫通孔38が形成され、2つに分岐した分岐部の各々の端部31,32にはそれぞれ貫通孔34,36が形成される。本実施例において、トレーリングアーム20の分岐部の端部(貫通孔34,36を含む部分)31,32が一端部であり、頂部(貫通孔38を含む部分)30が他端部である。また、トレーリングアーム20において、一端部31,32がキャリア14に連結され、他端部30が車体側部材Zに連結される。
また、トレーリングアーム20の一端部31,32の近傍のインホイールモータ12の出力軸の回転中心線(以下、単に回転中心線と称する)A(図1参照)と平行な方向の断面は、図5に示すように、長手方向に伸び、かつ、長手方向に伸びた軸線Rに対してほぼ対称な形状を成す。そのため、軸線Rは、トレーリングアーム20の断面の主軸(支持剛性主軸と称することができる)Rであると考えることができる。
キャリア14の前端部には、図4に示すように、上下方向に隔たって2つの保持部44,46が設けられる。保持部44,46は、回転中心線Aとほぼ平行な方向に伸びたものであり、保持部44,46の中央部には、それぞれ、回転中心線Aとほぼ平行に伸びた雌ねじ穴48が形成される。保持部44,46の各々の雌ねじ穴48は、それぞれ、車両の内側を向いて開口している。
また、図4に示すように、保持部44,46のうちの上方に位置する保持部44の端面44aは、下方に位置する保持部46の端面46aより車両の幅方向の内側に位置する。そのため、保持部44の端面内の点である雌ねじ穴48の開口端の半径方向の中心点Caと下方に位置する保持部46の端面内の点、すなわち、雌ねじ穴48の開口端の半径方向の中心点Cbとを通る直線Jは、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側に向かう方向に伸びる。
なお、端面44a,46aには、雌ねじ穴48の開口が含まれる。そのため、端面内の点は、開口内に設定される場合がある。しかし、後述するように、トレーリングアーム20がキャリア14に連結された状態で、雌ねじ穴48には締結部材54が存在する。そのため、開口内の点は締結部材54内に設定されると考えることができる。
また、車両の幅方向は、車輪の舵角が0である場合において、ほぼ回転中心線Aと平行な方向であると考えることができるため、以下、本明細書において、車両の幅方向は、ほぼ回転中心線Aと平行な方向とする。
トレーリングアーム20の一端部31,32とキャリア14の保持部44,46とは、連結装置50,51により揺動可能に連結される。連結装置50、51は、それぞれ、ゴムブッシュ(以下、単にブッシュと略称する)52、締結部材としてのボルト54、スペーサ56等を含む。ブッシュ52は、概して円筒状のものであり、ブッシュ52の内周側に、それぞれ、円筒状のスペーサ56が嵌合可能とされている。
トレーリングアーム20の貫通孔(ブッシュ嵌合孔と称することができる)34,36の各々に、それぞれ、ブッシュ52が嵌合され、ブッシュ52の内周側にスペーサ56が嵌合される。トレーリングアーム20の一端部31,32が保持部44,46の端面44a,46a(雌ねじ穴48の開口周辺)に対向する。この状態で、ボルト54が、回転中心線Aとほぼ平行な方向に、スペーサ56(ブッシュ52)を貫通して雌ねじ穴48において螺合させられる。それにより、トレーリングアーム20がキャリア14に揺動可能に連結される。本実施例においては、連結装置50,51、キャリア14の保持部44,46、トレーリングアーム20の一端部31,32等により連結部60,61が構成される。
また、トレーリングアーム20がキャリア14に連結された状態で、トレーリングアーム20の一端部31,32は、キャリア14の保持部44,46の端面44a,46aに直接当接する場合と、連結装置50,51の構成要素(ブッシュ52またはスペーサ56)を介して間接的に当接する場合とがあるが、いずれの場合であっても、トレーリングアーム20の一端部31,32とキャリア14の保持部44,46とが対向する面(例えば、トレーリングアーム20の一端部31,32の端面44a,46aに対向する面と、端面44a,46aとの少なくとも一方)を連結面と称する。
図4に示すように、トレーリングアーム20がキャリア14に連結された状態で、連結部60,61のうち上方に位置する連結部60の基準点であるブッシュ52の回転中心線Aと平行な方向の中心点に対応するボルト54上の点Maは下方に位置する連結部61の基準点Mbより車両の幅方向の内側に位置する。そのため、連結部60,61各々の基準点Ma,Mbを通る直線Lは、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側へ向かう向きに伸びる。
また、トレーリングアーム20がキャリア14に連結された状態で、トレーリングアーム20の少なくとも一端部31,32の近傍の部分は、図7に示すように、主軸Rを含む直線Sが上方に行くにつれて車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた姿勢となる。直線Sは、直線Lと一致する場合と一致しない場合とがあるが、一致しない場合であっても、直線Lの近傍を通る。
なお、トレーリングアーム20の、任意の回転中心線Aと平行な断面の主軸が、上述のように、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側へ向かう向きに伸びることは不可欠ではなく、トレーリングアーム20の少なくとも一部における断面の主軸が、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側へ向かう向きに伸びていればよい。
そして、インホイールモータ12の出力である前後方向の力の反力は、トレーリングアーム20およびキャリア14が受ける。そのため、後輪8には、インホイールモータ12の出力により、連結部60,61の各々の基準点Ma,Mbを通る直線Lと路面との交点Pの周りのモーメントが作用する。一方、図1Bに示すように、交点Pは、連結部の各々における基準点が回転中心線Aと直交する平面(以下、単に直交平面と称する)N上に位置する場合(車両の幅方向の同じ位置にある場合と称することもできる)における直線L’と路面との交点P’より後輪8の接地中心点Oに近づく。すなわち、接地中心点Oと交点Pとの距離dは、接地中心点Oと交点P’との距離d’より短くなる。したがって、インホイールモータ12の出力に起因して交点Pの周りに生じるモーメントを交点P’の周りに生じるモーメントより小さくすることができる。
以上のように構成されたサスペンション装置10を備えた車両において、図6に示すように、インホイールモータ12の出力(駆動力または回生制動力)が増加した場合には、交点Pの周りのモーメントにより、後輪8は、トーイン方向またはトーアウト方向に偏向させられる。トレーリングアーム20に対するキャリア14の相対回転がブッシュ52の捩れにより許容されるのである。この場合において、インホイールモータ12の出力の増加に起因して生じる、後輪8をトーイン方向に偏向させる向きのモーメントが小さくなるため、後輪8のトー変化を小さくすることができ、車両の加速時または減速時の安定性の向上を図ることができるのである。
また、トレーリングアーム20に作用する曲げ力を小さくすることができるため、トレーリングアーム20に加えられる曲げ方向の負荷を小さくすることができる。そのため、トレーリングアーム20の薄肉化、軽量化を図ることができる。
さらに、トレーリングアーム20とキャリア14との連結面に作用する力、ボルト54に作用する力をせん断方向の力に近づけることができる。換言すれば、連結面やボルト54に作用する曲げ力を小さくすることができる。そのため、トレーリングアーム20とキャリア14との連結強度の低下を抑制し得、その分、連結装置50,51の小形化(例えば、ボルト54の小径化)を図り、コストダウンを図ることができる。
なお、連結装置50,51の各々が、ブッシュ52を含むことは不可欠ではなく、ボールジョイントを含むものとすることもできる。また、ブッシュ52を介することなく、ボルト54によりトレーリングアーム20がキャリア14に連結されるようにすることもできる。
このように、ブッシュ52を介することなく、ボルト54によりトレーリングアーム20がキャリア14に連結される場合であっても、図7に示すように、トレーリングアーム20の断面の主軸Rを含む直線Sが、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びる状態で、トレーリングアーム20がキャリア14に連結されるようにすることができる。本実施例においては、直線Sと路面との交点Qが、主軸が直交平面N内に位置する場合の直線S’と路面との交点Q’より接地中心点Oに近い位置となるため、インホイールモータ12の出力に起因して、トレーリングアーム20に作用するモーメントを小さくすることができる。その結果、トレーリングアーム20の厚み方向に作用する曲げ力を小さくし、トレーリングアーム20の曲げ負荷を小さくすることができる。
また、ブッシュ52を介することなく、ボルト54によりトレーリングアーム20がキャリア14に連結される場合において、例えば、連結部60,61の各々の連結面内の点、例えば、前述のように、保持部44,46の端面44a,46aの各々の雌ねじ穴48の開口の半径方向の中心点に対応するボルト54内の点Ca,Cbを基準点とすることができる。そして、連結部60,61の各々の基準点Ca,Cbを通る直線Jが、上方に行くにつれて車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、トレーリングアーム20がキャリア14に連結されるようにすることができる。本実施例において、図8に示すように、直線Jと路面との交点Bが、複数の連結部の各々の基準点が直交平面N内に位置する場合の直線J’と路面との交点B’より、接地中心点Oに近い位置となる。そのため、インホイールモータ12の出力に起因するモーメントによりボルト54やトレーリングアーム20とキャリア14との連結面に作用する曲げ力を小さくすることができ、連結強度の低下を抑制すること等ができる。
このように、連結部60,61の基準点は、基準点Ma,Mbに限らず、基準点Ca,Cbとすること等ができるのである。
また、本発明が適用されるサスペンションの形式は問わず、前後方向に伸びたサスペンション部材を含むものであればよい等、その他、本発明は、上記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。
8:車輪 10:サスペンション装置 12:インホイールモータ 14:キャリア 20:第1サスペンション部材(トレーリングアーム) 22~24:第2サスペンション部材 34,36:貫通孔 44,46:保持部 50,51:連結装置 52:ブッシュ 54:ボルト 60,61:連結部
請求可能な発明
以下、請求可能な発明について簡単に説明する。
(1)インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアに、互いに上下方向に隔たった複数の連結部において連結されたサスペンション部材を含み、
前記複数の連結部のうち、上方に位置するものの基準点が下方に位置するものの基準点より、車両の幅方向の内側に位置するサスペンション装置。
サスペンション部材は、一端部においてキャリアに複数の連結部において連結されるとともに、他端部において車体側部材に連結される。サスペンション部材は、一端部において、2つ以上の連結部おいて連結される場合、3つ以上の連結部において連結される場合等がある。
(2)前記サスペンション部材の断面の主軸を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かって伸びる状態で、前記サスペンション部材が前記キャリアに連結された(1)項に記載のサスペンション装置。
サスペンション部材の主軸を通る直線は、複数の連結部の基準点を通る直線と一致する場合と、一致しない場合とがあるが、一致しない場合であっても、主軸を通る直線は、複数の連結部の各々の基準点を通る直線の近傍に位置する。また、サスペンション部材の断面は、例えば、インホイールモータの出力軸の回転中心線と平行な方向の断面とすることができる。
(3)前記複数の連結部が、それぞれ、前記キャリアに設けられた複数の保持部を含み、
前記複数の保持部のうち、上方に位置する前記保持部の端面が下方に位置する前記保持部の端面より前記車両の幅方向の内側に位置する(1)項または(2)項に記載のサスペンション装置。
例えば、保持部の車両の幅方向の内側の面を端面とすることができる。端面は、回転中心線と直交する平面である直交平面と平行に伸びる場合が多い。また、連結部の基準点を保持部の端面内の点とすることができる。
(4)前記複数の連結部が、それぞれ、前記キャリアと前記サスペンション部材とを連結する複数の連結装置を含み、
前記複数の連結装置が、それぞれ、ゴムブッシュと締結部材とを含み、
前記複数の連結部の各々の基準点が、それぞれ、前記連結装置内の点とされた(1)項ないし(3)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
本項に記載のサスペンション装置において、基準点は、連結装置内のゴムブッシュを介してサスペンション部材とキャリアとが連結された部分に設けることができる。また、連結部は、保持部、連結装置、サスペンション部材に設けられたゴムブッシュが嵌合可能な貫通孔が形成された部分を含むものとすることができる。
(5)前記複数の連結部の各々の前記基準点が、それぞれ、前記サスペンション部材と前記キャリアとの連結面内の予め定められた点とされ、
前記複数の連結部の各々の、前記連結面内の前記基準点を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、前記サスペンション部材が前記キャリアに連結された(1)項ないし(4)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
(6)前記サスペンション部材が、前記車輪に加えられる前後方向の力を受けるものである(1)項ないし(5)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
(7)前記サスペンション部材が、トレーリングアームである(1)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
(8)前記サスペンション部材が、前記車両の概して前後方向に伸びた第1サスペンション部材であり、
当該サスペンション装置が、前記第1サスペンション部材を含む複数のサスペンション部材を含み、前記複数のサスペンション部材から前記第1サスペンション部材を除いた1つ以上のサスペンション部材が、前記車両の概して幅方向に伸びた第2サスペンション部材である(1)項ないし(7)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
(9)前記車輪が、前記車両の後輪である(1)項ないし(8)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
(10)インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアに連結されたサスペンション部材を含み、
前記サスペンション部材の断面の主軸を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で前記サスペンション部材が前記キャリアに連結されたサスペンション装置。
サスペンション部材の断面は、例えば、インホイールモータの出力軸の回転中心線と平行な方向の断面とすることができる。本項に記載のサスペンション装置には、(1)項ないし(9)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(11)インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアに、互いに上下方向に隔たった複数の連結部において連結されたサスペンション部材を含み、
前記複数の連結部の各々の、前記サスペンション部材と前記キャリアとの連結面内の基準点を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、前記サスペンション部材が前記キャリアに連結されたサスペンション装置。
本項に記載のサスペンション装置には、(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(12)前記複数の連結部が、それぞれ、前記保持部、締結部材および前記トレーリングアームの前記締結部材が貫通可能な貫通孔が形成された部分を含む(10)項または(11)項に記載のサスペンション装置。
(13)インホイールモータを備えた車輪と、
その車輪を支持するサスペンション装置と
を含む車両であって、
前記サスペンション装置が、概して前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアを互いに上下方向に隔たった複数の連結部において支持するサスペンション部材を含み、
前記複数の連結部のうち、上方に位置するものの基準点が下方に位置するものの基準点より、前記車両の幅方向の内側に位置する車両。
本項に記載の車両に含まれるサスペンション装置は、(1)項ないし(12)項のいずれか1つに記載のサスペンション装置とすることができる。

Claims (10)

  1. インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
    当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアの前端部に、互いに上下方向に隔たった複数の連結部において連結されたトレーリングアームを含み、
    前記複数の連結部のうち、上方に位置するものの基準点が下方に位置するものの基準点より、前記車両の幅方向の内側に位置するサスペンション装置。
  2. 前記トレーリングアームの断面の主軸を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かって伸びる状態で、前記トレーリングアームが前記キャリアに連結された請求項1に記載のサスペンション装置。
  3. 前記複数の連結部が、それぞれ、前記キャリアに設けられた複数の保持部を含み、
    前記複数の保持部のうち、上方に位置する前記保持部の端面が下方に位置する前記保持部の端面より、前記車両の幅方向の内側に位置する請求項1または2に記載のサスペンション装置。
  4. 前記複数の連結部が、それぞれ、前記キャリアと前記トレーリングアームとを連結する複数の連結装置を含み、
    前記複数の連結装置が、それぞれ、ゴムブッシュと締結部材とを含み、
    前記複数の連結部の各々の基準点が、それぞれ、前記連結装置内の点とされた請求項1ないし3のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
  5. 前記複数の連結部の各々の前記基準点が、それぞれ、前記トレーリングアームと前記キャリアとの連結面内の予め定められた点とされ、
    前記複数の連結部の各々の、前記連結面内の前記基準点を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、前記トレーリングアームが前記キャリアに連結された請求項1ないし4のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
  6. 前記トレーリングアームが、前記車輪に加えられる前後方向の力を受けるものである請求項1ないし5のいずれか1つに記載のサスペンション装置。
  7. 当該サスペンション装置が、前記トレーリングアームを含む複数のサスペンション部材を含み、前記複数のサスペンション部材から前記トレーリングアームを除いた1つ以上のサスペンション部材が、前記車両の概して幅方向に伸びたものである請求項1ないしのいずれか1つに記載のサスペンション装置。
  8. インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
    当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアの前端部に連結されたトレーリングアームを含み、
    前記トレーリングアームの断面の主軸を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、前記トレーリングアームが前記キャリアに連結されたサスペンション装置。
  9. インホイールモータを備えた車両の車輪を支持するサスペンション装置であって、
    当該サスペンション装置が、前記車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアの前端部に、互いに上下方向に隔たった複数の連結部において連結されたトレーリングアームを含み、
    前記複数の連結部の各々の、前記トレーリングアームと前記キャリアとの連結面内の予め定められた基準点を通る直線が、上方に行くにつれて前記車両の幅方向の内側に向かう向きに伸びた状態で、前記トレーリングアームが前記キャリアに連結されたサスペンション装置。
  10. インホイールモータを備えた車輪と、
    その車輪を支持するサスペンション装置と
    を含む車両であって、
    前記サスペンション装置が、当該車両の概して前後方向に伸び、前記インホイールモータを保持するキャリアを、前記キャリアの前端部において、互いに上下方向に隔たった複数の連結部において支持するトレーリングアームを含み、
    前記複数の連結部のうち、上方に位置するものの基準点が下方に位置するものの基準点より、前記車両の幅方向の内側に位置する車両。
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