JP2010036841A - リヤサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品に大きな変更を加えることなく、後輪のトー角を制御するためのアクチュエータの円滑な動作を確保することができるようにする。
【解決手段】横方向アームとして、車軸３より前方に配置されたアッパアーム６と、車軸より前方に配置された前側ロアアーム７と、車軸より後方に配置されると共に懸架ばねＳが連結される後側ロアアーム８とを備え、ハブキャリア４を回動させて後輪のトー角を能動的に制御するために、ハブキャリアに、アクチュエータ２６により伸縮可能なトーコントロールアーム９が連結されると共に、ハブキャリアに対するアッパアーム及び前側ロアアームの各連結部を結ぶ仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリアが所要の角度範囲で回動可能となるように、後側ロアアームとハブキャリアとの間にコネクトリンク２１が介装されたものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、後輪を回転自在に支持するハブキャリアを、主に前後力を受け持つように概ね車体前後方向に延在する前後方向アームと、主に横力を受け持つように概ね車体左右方向に延在する複数の横方向アームとを介して車体に連結したマルチリンク型のリヤサスペンション装置に関するものである。

４輪自動車においては、近年、車両の走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪のトー角（舵角）を個別に且つ能動的に制御する機構が設けられている（特許文献１参照）。

また、４輪自動車のリヤサスペンションには、種々の構成のものが採用されているが、後輪を回転自在に支持するハブキャリアを、主に前後力を受け持つトレーリングアームと、主に横力を受け持つ複数のラテラルアームとを介して車体に連結したマルチリンク型のものが知られている（特許文献２参照）。
特開平９−３０４３８号公報 特開２００５−２２５３８２号公報

しかるに、前記のようなマルチリンク型のリヤサスペンション装置において、後輪のトー角を能動的に制御する構成を実現する場合、多くの構成部品をトー角制御を行わない車両と共用することができると、製造コストを削減する上で都合が良い。

図１２は、従来型のマルチリンク型のリヤサスペンション装置の一例を示す模式図である。このリヤサスペンション装置１０１では、ハブキャリア１０２、トレーリングアーム１０３、ラテラルアームとして１本のアッパアーム１０４と２本のロアアーム１０５・１０６とを備えている。このような構成では、後側ロアアーム１０６と車体とを連結するジョイント１０９に偏心カムからなる調整機構を設けて、出荷時のトー角の微調整が行われるが、トー角制御を実現する場合にも、これと同様の原理で、後側ロアアーム１０６をアクチュエータにより伸縮可能な構成として、後輪Ｗのトー角を変化させることが考えられる。このとき、ハブキャリア１０２に対してアッパアーム１０４及び前側ロアアーム１０５をそれぞれ連結するジョイント１０７・１０８を結ぶ線を仮想キングピン軸としてハブキャリアが回動する。

しかしながら、後側ロアアーム１０６には、通常、懸架ばねＳが連結され、車体の荷重が作用する。このため、後側ロアアーム１０６にアクチュエータを設けると、アクチュエータに過大な曲げ応力が発生して、アクチュエータの円滑な動作が困難になるという問題が生じる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、構成部品に大きな変更を加えることなく、後輪のトー角を制御するためのアクチュエータの円滑な動作を確保することができるように構成されたリヤサスペンション装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、後輪（Ｗ）を支持するハブキャリア（４・６２）を、概ね車体前後方向に延在する前後方向アームと、概ね車体左右方向に延在する複数の横方向アームとを介して車体に連結したマルチリンク型のリヤサスペンション装置において、前記横方向アームとして、車軸より前方に配置されたアッパアーム（６）と、車軸より前方に配置された前側ロアアーム（７）と、車軸より後方に配置されると共に懸架ばね（Ｓ）が連結される後側ロアアーム（８・６３）とを備え、前記ハブキャリアを回動させて前記後輪のトー角を能動的に制御するために、前記ハブキャリアに、アクチュエータ（２６）により伸縮可能なトーコントロールアーム（９・６５）が連結されると共に、前記ハブキャリアに対する前記アッパアーム及び前側ロアアームの各連結部を結ぶ仮想キングピン軸（Ｋ）を中心にして前記ハブキャリアが所要の角度範囲で回動可能となるように、前記後側ロアアームと前記ハブキャリアとの間にリンク部材（コネクトリンク２１・ステアクランク６４）が介装されたものとした。

これによると、アクチュエータにより伸縮可能なトーコントロールアームを、懸架ばねから車体の荷重が入力される後側ロアアームとは別に設けたため、アクチュエータに車体の荷重が作用することを避けることができるので、アクチュエータの円滑な動作を確保することができる。

また、横方向アーム（ラテラルアーム）として１本のアッパアームと２本のロアアームとを設けた従来型のトー角制御を行わない構成と比較すると、ハブキャリアに対するアッパアーム及び一方のロアアーム（前側ロアアーム）の各連結部を結ぶ線を仮想キングピン軸とした場合に、仮想キングピン軸を中心にしたハブキャリアの回動を拘束する他方のロアアーム（後側ロアアーム）を、ハブキャリアに直接連結するのではなく、リンク部材を介して連結する構成となっており、これにより能動的なトー角制御に求められる角度範囲でハブキャリアを円滑に回動させることが可能になる。

そして、構成部品、すなわち前後方向アーム、アッパアーム及び前側ロアアームは概ねそのままとし、ハブキャリアには新たにトーコントロールアームの取付部を設ければ良く、車体側部材にも大きな変更を加えずに済み、多くの構成部品をトー角制御を行わない車両と共用することができる。

この場合、トーコントロールアームは、外端をハブキャリアに連結すると共に内端を後側ロアアームあるいは車体に連結した態様で設ければ良い。また、トーコントロールアームは、ロアアームの後方に配置すると良い。また、トーコントロールアームは、直動型のアクチュエータを、外力に抗して長さを一定に保持する抵抗力が生じる構造とすることで、横力を受け持つ横方向アーム（ラテラルアーム）の１つとして機能し、横力に対する高い支持剛性を確保することができる。

前記リヤサスペンション装置においては、請求項２に示すとおり、前記リンク部材（コネクトリンク２１）が、前記ハブキャリアに対する連結部（ジョイント２３）と、前記後側ロアアームに対する連結部（ジョイント２４）とを上下方向に繋ぐように設けられた構成とすることができる。

この場合、トーコントロールアームは、ハブキャリアに直接連結すれば良く、トーコントロールアームの伸縮動作に応じて、リンク部材が揺動することでハブキャリアの回動が許容される。

前記リヤサスペンション装置においては、請求項３に示すとおり、前記リンク部材（ステアクランク６４）が、前記ハブキャリアに対する連結部（ジョイント７２）と、前記後側ロアアームに対する連結部（ジョイント７３）と、この後側ロアアームの連結部を挟んで前記ハブキャリアの連結部と相反する側に配置された前記トーコントロールアームに対する連結部（ジョイント７４）とを横方向に繋ぐように設けられ、前記トーコントロールアームの伸縮動作に応じて、前記後側ロアアームの連結部を支点にして前記リンク部材が揺動して、前記ハブキャリアを回動させるようにした構成とすることができる。

なお、前後方向アームは、主に前後力及びブレーキ力、すなわちブレーキ作動時などに後輪の回転方向に作用する外力を受け持つものであり、ハブキャリアから前後に延びたトレーリングアームやリーディングアーム及びラジアスロッドなどである。

このように本発明によれば、アクチュエータにより伸縮可能なトーコントロールアームを、懸架ばねから車体の荷重が入力されるロアアームとは別に設けたため、アクチュエータに車体の荷重が作用することを避けることができ、アクチュエータの円滑な動作を確保することができる。そして、多くの構成部品をトー角制御を行わない車両と共用することができるため、製造コストを削減する上で大きな効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明によるリヤサスペンション装置の第１の例を示す斜視図である。図２は、図１に示したリヤサスペンション装置の模式図である。図３は、図１に示したリヤサスペンション装置の下面図である。図４は、図１に示した後側ロアアーム及びトーコントロールアームを示す斜視図である。図５は、図１に示したトーコントロールアームの内端のトー角調整機構を示す斜視図である。なお、ここでは、車体を基準にした前後、左右及び上下で位置関係を説明する。

このリヤサスペンション装置１は、トレーリングアーム付きマルチリンク型のものであり、図２に示すように、後輪Ｗを回転自在に支持する車軸３を備えたハブキャリア４と、ハブキャリア４の前方に配置されたトレーリングアーム（前後方向アーム）５と、車軸３より前方且つ上方に配置されたアッパアーム（横方向アーム）６と、車軸３より下方且つ前方に配置された前側ロアアーム（横方向アーム）７と、車軸３より下方且つ後方に配置された後側ロアアーム（横方向アーム）８と、ハブキャリア４を回動させて後輪Ｗのトー角を能動的に制御するトーコントロールアーム９とを有している。

トレーリングアーム５は、概ね前後方向に延在し、主に前後力及びブレーキ力、すなわちブレーキ作動時などに後輪Ｗの回転方向に作用する外力を受け持つ。アッパアーム６、前側ロアアーム７及び後側ロアアーム８は、概ね左右方向に延在し、主に横力、すなわち車両旋回時などに左右方向に作用する外力を受け持つ。

このリヤサスペンション装置１においては、ハブキャリア４のアッパアーム取付部１４とアッパアーム６の外端とを連結するジョイント１５と、ハブキャリア４の前側ロアアーム取付部１７と前側ロアアーム７の外端とを連結するジョイント１８とを結ぶ線が仮想キングピン軸Ｋとなり、この仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリア４が後輪Ｗのトーイン方向及びトーアウト方向に所要の角度範囲で回動可能となる。

アッパアーム６の外端のジョイント１５は、ボール型のものであり、前側ロアアーム７の外端のジョイント１８は、図３に示すように、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のものである。このゴムブッシュ型のジョイント１８では、ゴムブッシュの内筒部と外筒部との間に介装された環状ゴムにコジレ変形、すなわち同軸的に配置された内筒部及び外筒部の各中心線が傾斜する向きの変形が生じることで、ハブキャリア４の回動が許容される。

また、図２に示したように、トレーリングアーム５の後端は、ジョイント１３を介して、ハブキャリア４のトレーリングアーム取付部１２に連結されており、このジョイント１３の屈曲により仮想キングピン軸を中心にしたハブキャリア４の回動が許容される。

なお、図１に示すように、トレーリングアーム５の前端は、概ね左右方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント１１を介して、図示しない車体側の部材に連結されており、アッパアーム６、前側ロアアーム７及び後側ロアアーム８の各内端は、図３に示したように、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント１６・１９・２５を介して、サブフレーム３５に連結されており、これによりサスペンションストロークの範囲内でハブキャリア４が上下動可能となっている。

特にここでは、後側ロアアーム８が、仮想キングピン軸Ｋを中心にしたハブキャリア４の回動を拘束しないように、後側ロアアーム８とハブキャリア４との間にコネクトリンク（リンク部材）２１が介装されている。

このコネクトリンク２１は、両端のジョイント２３・２４を介してハブキャリア４の取付部２２及び後側ロアアーム８の外端に連結されており、この２つのジョイント２３・２４を上下方向に繋ぐように上下方向に延在している。

ハブキャリア４とコネクトリンク２１とを連結するジョイント２３は、図４に示すように、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のものである。コネクトリンク２１と後側ロアアーム８とを連結するジョイント２４も、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のものである。このゴムブッシュ型のジョイント２３・２４では、ゴムブッシュの内筒部と外筒部との間に介装された環状ゴムにコジレ変形が生じることで、ハブキャリア４の回動が許容される。

後側ロアアーム８には、懸架ばねＳの下端が取り付けられるばね受け部４１と、ダンパＤの下端が連結されるダンパ取付部４２とが設けられており、懸架ばねＳから後側ロアアーム８に車体の荷重が入力される。この後側ロアアーム８に入力される車体の荷重は、コネクトリンク２１を介してハブキャリア４に作用し、上下方向に延在するコネクトリンク２１には、その長手方向に引張応力が生じる。

トーコントロールアーム９は、軸方向に伸縮可能な直動型のアクチュエータ２６からなっており、アクチュエータ２６によりトーコントロールアーム９を伸縮させることで、仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリア４が回動して、後輪Ｗのトー角を変化させることができる。

トーコントロールアーム９は、後側ロアアーム８の後方において後側ロアアーム８と略平行となるように配置されている。トーコントロールアーム９の外端は、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント２９を介して、ハブキャリア４に設けられたステアリングアーム２８に連結されている。トーコントロールアーム９の内端は、図３に示したように、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント３１を介して、後側ロアアーム８の内端近傍位置から延出された取付アーム３０に連結されている。

アクチュエータ２６は、出力ロッド２６ａが軸方向に進退する直動型のものであり、ハウジングの内部には、駆動源である電動モータ（例えばブラシ付きＤＣモータ）と、電動モータの回転を減速する遊星歯車などによる減速機と、回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構などが収容されており、Ｈブリッジ回路などにより極性を反転させて電動モータを正転及び逆転させることで出力ロッド２６ａを進退させることができる。

このアクチュエータ２６では、内部の送りねじ機構などにより、外力に抗して長さを一定に保持する抵抗力が生じ、トーコントロールアーム９が、概ね左右方向に延在して横力を受け持つラテラルアームとして機能する。

トーコントロールアーム９の内端のジョイント３１には、図５に示すように、工場出荷時のトー角の微調整を行うトー角調整機構５１が設けられている。このトー角調整機構５１では、ジョイント３１の中心軸となるボルト５２の頭部に偏心カム５３が設けられ、取付アーム３０のブラケット５４に設けられたストッパ５５により偏心カム５３が規制されており、偏心カム５３を回動させることで、ジョイント３１の中心位置、すなわちトーコントロールアーム９の内端の取付位置が移動し、これによりハブキャリア４が回動して後輪Ｗのトー角を調整することができる。

このリヤサスペンション装置１においては、図１２に示したトー角制御を行わない構成と比較すると、トレーリングアーム１０３、アッパアーム１０４、及び前側ロアアーム１０５は概ねそのままとし、後側ロアアーム１０６はコネクトリンクを介してハブキャリア１０２に連結する構成に置き換え、ハブキャリア１０２にはトーコントロールアームの取付部を設ければ良く、サブフレームなどの車体側部材にも大きな変更を加えずに済み、多くの構成部品をトー角制御を行わない車両と共用することができる。

＜第１の実施の形態の変形例＞
図６は、図１に示したリヤサスペンション装置の変形例を示す模式図である。前記図２の例では、トーコントロールアーム９の内端が、ジョイント３１を介して、後側ロアアーム８から延出された取付アーム３０に連結されていたが、ここでは、トーコントロールアーム９の内端が、ジョイント５７を介して、車体に直接連結されている。このような構成でも、前記の例と同様の動作が可能であるが、車体にトーコントロールアーム９の取付部を設ける必要が生じるため、トー角制御を行わない構成の車両と共用する観点からは前記の例が優れている。

＜第２の実施の形態＞
図７は、本発明によるリヤサスペンション装置の第２の例を示す斜視図である。図８は、図７に示したリヤサスペンション装置の模式図である。図９は、図７に示したリヤサスペンション装置を斜め下方から見た斜視図である。図１０は、図７に示したリヤサスペンション装置の下面図である。図１１は、図７に示したステアクランクの中間ジョイントを示す断面図である。

このリヤサスペンション装置６１は、図８に示すように、後輪Ｗを回転自在に支持する車軸３を備えたハブキャリア６２と、ハブキャリア６２の前方に配置されたトレーリングアーム５と、車軸３より前方且つ上方に配置されたアッパアーム６と、車軸３より下方且つ前方に配置された前側ロアアーム７と、車軸３より下方且つ後方に配置された後側ロアアーム６３と、ハブキャリア６２を回動させて後輪Ｗのトー角を能動的に制御するトーコントロールアーム６５とを有している。

トレーリングアーム５、アッパアーム６、及び前側ロアアーム７は前記図２の例と同様であり、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略するが、前記図２の例と同様に、ハブキャリア６２とアッパアーム６とを連結するボール型のジョイント１５と、ハブキャリア６２と前側ロアアーム７とを連結するゴムブッシュ型のジョイント１８とを結ぶ線が仮想キングピン軸Ｋとなり、この仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリア６２が回動する。

特にここでは、前記図２の例とは異なり、後側ロアアーム６３が、仮想キングピン軸Ｋを中心にしたハブキャリア６２の回動を拘束しないように、後側ロアアーム６３とハブキャリア６２との間にステアクランク（リンク部材）６４が介装されている。

このステアクランク６４は、後側ロアアーム６３の外端が連結される中間ジョイント７３を挟んで、ハブキャリア６２の取付部７１に連結するためのジョイント７２と相反する側に配置されたジョイント７４を介して、後側ロアアーム６３の後方に配置されたトーコントロールアーム６５の外端が連結されており、各ジョイント７２〜７４を横方向に繋ぐように略水平方向に延在している。

このステアクランク６４は、アクチュエータ２６によるトーコントロールアーム６５の伸縮動作に応じて、中間ジョイント７３の回転軸Ｍを支点にして揺動し、これに伴ってハブキャリア６２に連結されたジョイント７２が変位することで、ハブキャリア６２が仮想キングピン軸Ｋを中心にして回動して後輪Ｗのトー角が変化する。

図９に示すように、ステアクランク６４と後側ロアアーム６３とを連結する中間ジョイント７３は、概ね上下方向の中心軸を備えたボールベアリング型のものである。ステアクランク６４とトーコントロールアーム６５とを連結するジョイント７４は、概ね上下方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のものである。これらのジョイント７３・７４は、ステアクランクが揺動する際に中心軸周りに回動する。

一方、ステアクランク６４とハブキャリア６２とを連結するジョイント７２は、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のものである。このゴムブッシュ型のジョイント７２では、ゴムブッシュの内筒部と外筒部との間に介装された環状ゴムにコジレ変形が生じることで、ハブキャリア４の回動が許容される。

後側ロアアーム６３には、前記の例と同様に、懸架ばねＳの下端が取り付けられるばね受け部８１と、ダンパＤの下端が連結されるダンパ取付部８２とが設けられており、懸架ばねＳから後側ロアアーム６３に車体の荷重が入力される。この後側ロアアーム６３に入力される車体の荷重は、ステアクランク６４を介してハブキャリア６２に作用し、横方向に延在するステアクランク６４には、曲げ応力が生じる。

後側ロアアーム６３の内端は、概ね前後方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント７５を介してサブフレーム３５に連結されており、図１０に示すように、この後側ロアアーム６３の内端のジョイント７５と、ステアクランク６４の前端をハブキャリア６２に連結するジョイント７２とを結ぶ線が後側ロアアーム６３の中心線Ｃとなり、この後側ロアアーム６３の中心線Ｃに対して、ステアクランク６４の揺動中心となる中間ジョイント７３の中心軸がオフセットして配置されている。このため、ハブキャリア６２からステアクランク６４のジョイント７２に横力が入力されると、ステアクランク６４に回転モーメントが発生する。この回転モーメント力はトーコントロールアーム６５のアクチュエータ２６が受け止める。

ステアクランク６４の中間ジョイント７３は、図１１に示すように、ボールベアリング９１を備えている。ボールベアリング９１の外輪９１ａは、ステアクランク６４に形成されたアウタホルダ部９２に固定されている。ボールベアリング９１の内輪９１ｂは、後側ロアアーム６３の内端に形成されたコ字形状をなす取付部９３に取付けボルト９４及び取付けナット９５で固定されたディスタンスカラー９６に固定されている。ボールベアリング９１は、モーメント荷重が作用する場合に適したアンギュラ型のものであり、ディスタンスカラー９６に螺合する予圧ナット９７が予圧用皿バネ９８を介して内輪９１ｂを押圧するようにして予圧が付与されている。

なお、中間ジョイント７３には、ボールベアリングの他に、ゴムブッシュを用いることも可能であり、この場合、コジレ変形を生じさせる荷重に対した高いばね定数を示すゴム材料を用いると良い。

なお、この例では、トーコントロールアーム６５の内端が、ジョイント７７を介して、後側ロアアーム６３から延出された取付アーム７６に連結されているが、図６に示した例と同様に、ジョイントを介して車体に直接連結するようにしても良い。

本発明によるリヤサスペンション装置の第１の例を示す斜視図である。 図１に示したリヤサスペンション装置の模式図である。 図１に示したリヤサスペンション装置の下面図である。 図１に示した後側ロアアーム及びトーコントロールアームを示す斜視図である。 図１に示したトーコントロールアームの内端のトー角調整機構を示す斜視図である。 図１に示したリヤサスペンション装置の変形例を示す模式図である。 本発明によるリヤサスペンション装置の第２の例を示す斜視図である。 図７に示したリヤサスペンション装置の模式図である。 図７に示したリヤサスペンション装置を斜め下方から見た斜視図である。 図７に示したリヤサスペンション装置の下面図である。 図７に示したステアクランクの中間ジョイントを示す断面図である。 トー角制御を行わないリヤサスペンション装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ リヤサスペンション装置
３ 車軸
４ ハブキャリア
５ トレーリングアーム
６ アッパアーム
７ 前側ロアアーム
８ 後側ロアアーム
９ トーコントロールアーム
２１ コネクトリンク（リンク部材）
２６ アクチュエータ
２８ ステアリングアーム
３５ サブフレーム
５１ トー角調整機構
６１ リヤサスペンション装置
６２ ハブキャリア
６３ 後側ロアアーム
６４ ステアクランク（リンク部材）
６５ トーコントロールアーム
Ｋ 仮想キングピン軸
Ｗ 後輪
Ｓ 懸架ばね

Claims (3)

1. 後輪を支持するハブキャリアを、概ね車体前後方向に延在する前後方向アームと、概ね車体左右方向に延在する複数の横方向アームとを介して車体に連結したマルチリンク型のリヤサスペンション装置であって、
   前記横方向アームとして、車軸より前方に配置されたアッパアームと、車軸より前方に配置された前側ロアアームと、車軸より後方に配置されると共に懸架ばねが連結される後側ロアアームとを備え、
   前記ハブキャリアを回動させて前記後輪のトー角を能動的に制御するために、前記ハブキャリアに、アクチュエータにより伸縮可能なトーコントロールアームが連結されると共に、
   前記ハブキャリアに対する前記アッパアーム及び前側ロアアームの各連結部を結ぶ仮想キングピン軸を中心にして前記ハブキャリアが所要の角度範囲で回動可能となるように、前記後側ロアアームと前記ハブキャリアとの間にリンク部材が介装されたことを特徴とするリヤサスペンション装置。
2. 前記リンク部材が、前記ハブキャリアに対する連結部と、前記後側ロアアームに対する連結部とを上下方向に繋ぐように設けられたことを特徴とする請求項１に記載のリヤサスペンション装置。
3. 前記リンク部材が、前記ハブキャリアに対する連結部と、前記後側ロアアームに対する連結部と、この後側ロアアームの連結部を挟んで前記ハブキャリアの連結部と相反する側に配置された前記トーコントロールアームに対する連結部とを横方向に繋ぐように設けられ、
   前記トーコントロールアームの伸縮動作に応じて、前記後側ロアアームの連結部を支点にして前記リンク部材が揺動して、前記ハブキャリアを回動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のリヤサスペンション装置。

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