JP5158221B2 - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体の姿勢を制御可能な車両用サスペンション装置に関し、特にタイヤに作用するタイヤ横力を利用してキャンバ角を制御するようにした車両用サスペンション装置に関する。

従来、タイヤ横力を利用してキャンバ角を変化させるようにしたサスペンション装置として、例えば、特許文献１に記載されたように、車輪の上下動とは独立に車輪のキャンバ角を変更することの可能なサスペンション装置が提案されている。このサスペンション装置では、車輪のキャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を地面よりも低い位置に設定し、タイヤ横力が作用したとき、旋回外輪はネガティブキャンバ、旋回内輪はポジティブキャンバを付加することが可能に構成されている。また、キャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を地面付近の地面よりも高い位置に設定した場合には、アクチュエータ等を利用することでキャンバ角を制御することができるようになっている。

特表２００３−５２８７７１号公報

従来のような、車輪の上下動とは独立に車輪のキャンバ角を変更することの可能なサスペンション装置は、車輪のキャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置が所望の位置にくるように、新たにリンクを設けたレイアウトのサスペンション構造である。
ここで、前記キャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置が、地面より下の、地面よりも離れた位置に設定されている場合には、このキャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を中心として車輪がキャンバ角方向に移動するため、キャンバ角が生じることによってタイヤ接地点も横移動することになる。

つまり、定常走行している状態でタイヤ横力が作用すると、車輪は、地面よりも離れた位置に設けられたキャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を中心として、旋回外輪はネガティブキャンバ、旋回内輪はポジティブキャンバ方向に傾く。このため、タイヤ接地点は車輪旋回内側方向に瞬間的に移動することになり、タイヤ接地点は、車両旋回内側方向に、ある速度で移動することになる。この移動によって、旋回を妨げる方向、つまり、旋回外側方向にタイヤ横力が発生し、キャンバ角を付加したことに対する車両の応答性を低下させてしまうという問題がある。
このタイヤ接地点の横変位を零とするため、前記キャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を地面付近に設けることも可能である。しかしながら、このように、キャンバ角方向の運動の瞬間的回転中心位置を地面付近に設けると、キャンバ角も零に近づくことになり、キャンバ角による効果を損ねてしまう。

このため、キャンバ角を適値にし、且つ、タイヤ接地点の横変位を小さくするためには、キャンバ角及びタイヤ接地点の横変位をそれぞれ制御するアクチュエータが必要となり、これは、コストの上昇につながるという問題がある。
そこで、この発明は上記従来の問題点に着目してなされたものであり、キャンバ角変化による効果を損ねることなく、タイヤに作用する横力を利用してキャンバ角を適切な値に制御することの可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用サスペンション装置は、タイヤ接地点に横力が作用したとき、車輪の上下方向の変位とは独立に、前記横力が増加する方向であり且つ車体に対してキャンバ角方向に車輪を傾斜させる第１の仮想リンクと、前記第１の仮想リンクと車体との間に仮想的に回動自在に連結され且つ車輪の上下方向の荷重変化に伴って車体に対して車輪を上下方向に移動可能な第２の仮想リンクと、に等価的に置き換えることの可能なリンク機構を備えた車両用サスペンション装置であって、前記タイヤ接地点に横力が作用する状態において、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより前記タイヤ接地点が旋回内側方向に移動したとき、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回外側方向への変位が、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回内側方向への変位以上となるように、前記車輪の車体に対するキャンバ角方向の回転中心点と前記車輪の車体に対する上下方向の回転中心点とを配置し、さらに、前記キャンバ角方向の回転中心点を地面よりも下に配置し且つ前記上下方向の回転中心点を地面よりも上の左右反対側の車輪側に設けたとき、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２及びキャンバ角変化γを次式で定義し、これに基づき前記キャンバ角方向の回転中心点と前記上下方向の回転中心点とを配置することを特徴としている。
Δｙｌ１＝ｌ１・ｔａｎγ
Δｙｌ２＝−Ｒ〔ｃｏｓβ−ｃｏｓ（β−α）〕
γ＝〔−Ｆｙ・ｌ１＋（Ｗ＋ΔＷ）・ｌ３〕／Ｋγ

ただし、Ｒは前記第２の仮想リンクのリンク長、βは定常状態での前記第２の仮想リンクの傾斜角、αは定常状態からの前記第２の仮想リンクの傾斜角の変化角度、ｌ１は前記キャンバ角方向の回転中心点から地面までの垂直距離、Ｆｙはタイヤ接地点に作用する横力、Ｗは定常状態での輪荷重、ΔＷは定常状態からの輪荷重変化、ｌ３は定常状態からのタイヤ接地点の変位、Ｋγは前記第１の仮想リンクによるキャンバ角方向の剛性値である。

本発明に係る車両用サスペンション装置は、タイヤ接地点に横力が作用したとき車輪の上下方向の変位とは独立に、前記横力が増加する方向であり且つ車体に対してキャンバ角方向に車輪を傾斜させる第１の仮想リンクと、この第１の仮想リンクと車体との間に仮想的に回動自在に連結され且つ車輪の上下方向の荷重変化に伴って車体に対して車輪を上下方向に移動可能な第２の仮想リンクと、に等価的に置き換えることの可能なリンク機構を備えて構成する。そして、前記車輪の車体に対するキャンバ角方向の回転中心点及び前記車輪の車体に対する上下方向の回転中心点を、タイヤ接地点に横力が作用する状態において、第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じるタイヤ接地点の変位を、第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じるタイヤ接地点の変位で打ち消すように配置したから、タイヤ接地点が変位することなく、横力に応じてキャンバ角を調整することができる。

本発明の車両用サスペンション装置の一例を示す概略構成図である。 第１の仮想リンク及び第２の仮想リンクを説明するための説明図である。 タイヤの横力が作用したときにタイヤに作用する力を説明するための説明図である。 本発明の動作を説明するための説明図である。 タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、Δｙｌ２及びキャンバ角γの算出方法を説明するための説明図である。 仮想ばねＫδを説明するための説明図である。 第１の実施の形態の動作を説明するための説明図である。 第２の実施の形態におけるサスペンション装置の一例を示す概略構成図である。 第２の実施の形態の動作を説明するための説明図である。 車輪上部位置の横移動量Δｙｌ１ｕの算出方法を説明するための説明図である。 第３の実施の形態の動作を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による車両用サスペンション装置の原理を示したものであって、車体後方からみた図である。
図１において、１は車体、２は車輪であって、車輪２は回転支持部材３により回動自在に支持される。この回転支持部材３には、略上下方向に延びる、上下方向リンクとしてのリンク４及びリンク５の上端部が、回転部材４ａ及び５ａを介して回動自在に連結され、リンク４及びリンク５の下端部は逆Ｔ字状リンクとしてのリンク６に連結されている。このリンク６は略逆Ｔ字状に形成され、前記リンク４及びリンク５の下端部は、前記リンク６の略水平方向に延びる水平部６ａの両端に、それぞれ回転部材４ｂ、５ｂを介して回動自在に連結され、リンク４及びリンク５の軸の延長線の交点が地面よりも下に位置するように配置される。

また、アッパリンク及びロアリンクに相当し、車幅方向に延びる、車幅方向リンクとしてのリンク７及びリンク８は、その車体側端部が回転部材７ａ、８ａを介して車体１に回動自在に連結され、リンク７の車輪側端部は、前記リンク６の略垂直方向に延びる垂直部６ｂの端部と回転部材７ｂを介して回動自在に連結され、リンク８の車輪側端部は、リンク６の垂直部６ｂの、水平部６ａよりの位置に回転部材８ｂを介して回動自在に連結されている。そして、リンク７及びリンク８の軸の延長線の交点が、車幅方向内側に位置するように配置される。

また、前記リンク８と車体１との間には、略上下方向に延び、且つ、車体重量を支持することの可能なショックアブソーバ等に相当するばね部材１０が回動自在に連結されている。
これによって、前記リンク６は、路面からの上下方向の力の入力により、車体１に対して上下方向に相対移動可能に支持され、また、前記回転支持部材３は、路面からの横方向の力の入力により、リンク６に対して横方向に相対移動可能に支持される。このときの、前記回転支持部材３の横方向の移動の瞬間回転中心Ａは、リンク４及びリンク５の軸の延長線の交点となり、また、前記リンク６の上下方向の瞬間回転中心Ｂは、リンク７及びリンク８の軸の延長線の交点となる。

したがって、車輪２は、路面からの上下方向の力の入力によって、車体１に対して上下方向に変化すると共に、路面からの横方向の力の入力によって、車体１に対してキャンバ角方向に変化すると幾何学的に考えることができる。また、車輪２の上下方向の瞬間回転中心Ｂは、リンク７及びリンク８の軸の延長線の交点、車輪２のキャンバ角方向の瞬間回転中心Ａは、リンク４及びリンク５の軸の延長線の交点と考えることができる。

ここで、回転支持部材３は、車輪２を回転自在に支持し、リンク４、リンク５及びリンク６と共にキャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを決めていることから、図１の回転支持部材３、リンク４、５及び６を、図２に示すように、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａと車輪２とを連結する第１の仮想リンク１１に等価的に置き換えることができる。また、リンク６と、リンク７及びリンク８とにより、上下方向の瞬間回転中心Ｂを決めており、リンク７及びリンク８は、リンク６を介して第１の仮想リンク１１と連結していると考えることができるから、前記リンク６とリンク７及びリンク８とを、図２に示すように、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａで前記第１の仮想リンク１１と仮想的に連結され、且つ、前記キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａと上下方向の瞬間回転中心Ｂとに仮想的に連結された、第２の仮想リンク１２に置き換えることができる。
なお、図１では、前記ばね部材１０を、リンク８に取り付けているが、車輪２の上下方向の位置を決定する第２の仮想リンク１２を構成するサスペンション構成部品の何れかに取り付けられていればよい。

また、図２中、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２間に仮想ばね１４が設けられているが、この仮想ばね１４はタイヤがキャンバ角方向に変位することで生じるオーバーターニングモーメントや、第１の仮想リンク１１を構成するサスペンションリンクのフリクションや回転部材のばね要素等により考えられる要因に相当するものであって、第１の仮想リンク１１と第２の仮想リンク１２との間に設けられていると考えることができる。

なお、ここでは、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２を説明するために、図１に示すように、ダブルウィッシュボーン形式のサスペンションを用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、ストラット形式、マルチリンク形式、また、トレーリングアーム形式のサスペンション方式であっても適用することができ、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２に置き換えることの可能なリンク構造を有するサスンションであれば、どのようなサスペンション形式であっても適用することができる。

次に、前記キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａ及び上下方向の瞬間回転中心Ｂの設定方法を説明する。
ここで、従来のキャンバ角制御方式のサスペンション装置では、前述のように、タイヤ横力が作用した場合にキャンバ角が変化するように構成している。したがって、図２の第１の仮想リンク１１を備えていると考えることができる。そして、第１の仮想リンク１１によりキャンバ角を付加させるべく、第１の仮想リンク１１の瞬間回転中心、つまり、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを、どの位置に定めるかを決定している。

しかしながら、このサスペンション装置では、前述のように、横力に応じてキャンバ角を制御することはできるものの、キャンバ角を付加することによりタイヤ接地点の横移動が生じ、これによりキャンバ角を付加したことに対する車両の応答性を低下させている。つまり、図３に示すように、キャンバ角が制御されていない定常状態（図３（ａ））において、車輪２のキャンバ角方向の瞬間回転中心Ａが地面よりも下に設定されている場合、図３（ｂ）に示すように、タイヤに横力が作用すると、これによって、車輪２がキャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを中心として回動する。このため、タイヤ接地点が旋回内側方向に瞬間的に移動することになりその結果、タイヤ接地点中心は、車両旋回内側方向に速度Ｖｙで移動することになる。このため、タイヤ接地点中心の前後速度Ｖとタイヤ進行方向との間にαｙの角度が生じることになり、旋回を妨げる方向にタイヤ横力が発生することになる（図３（ｃ））。

そこで、この第１の実施の形態では、第１の仮想リンク１１によって、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを中心として、キャンバ角が変化した場合のタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１を、上下方向の瞬間回転中心Ｂを中心として、第２の仮想リンク１２が回動することにより生じるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２により調整する。
ここで、上述のように、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２を設けることによって、パッシブなサスペンションにおいて、タイヤ横力が生じた際の車輪２のキャンバ角変化と、タイヤ接地点の横変位とを独立に任意に設定することができる。

図４（ａ）に示すように、タイヤ横力によってキャンバ角変化が生じた場合、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを中心として第１の仮想リンク１１が回動し車輪２が回動することから、タイヤ接地点がΔｙｌ１だけ横移動する。一方、タイヤ横力により第１の仮想リンク１１が回動すると、第１の仮想リンク１１の回動に伴う輪荷重の変化に伴って車体の上下方向の位置を決定する第２の仮想リンク１２が、上下方向の瞬間回転中心Ｂを中心として回動することから、図４（ｂ）に示すように、前記横移動量Δｙｌ１を打ち消す方向にΔｙｌ２だけ横移動することになる。

ここで、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２が回動することにより生じるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、Δｙｌ２、キャンバ角γは、以下の式で表すことができる。
Δｙｌ１＝ｌ１・ｔａｎγ ……（１）
γ＝〔−Ｆｙ・ｌ１＋（Ｗ＋ΔＷ）・ｌ３〕／Ｋγ ……（２）
Δｙｌ２＝−Ｒ〔ｃｏｓβ−ｃｏｓ（β−α）〕 ……（３）
Ｒ＝〔（ｌ４）²＋（ｌ２）²〕^1/2 ……（４）
β＝ｃｏｓ^-1〔（ｌ４）／（ｌ２）〕 ……（５）
α＝β＋ｓｉｎ^-1（ΔＺ／Ｒ−ｓｉｎβ）〕 ……（６）
ΔＺ
＝Ｒ・ｓｉｎ〔（ΔＷ・Ｒ・ｃｏｓβ−Ｆｙ・Ｒ・ｃｏｓβ＋Ｋγ・γ）／Ｋδ〕
……（７）
Ｋδ＝Ｋｗ・（Ｒ・ｃｏｓβ）² ……（８）
ΔＷ＝ｆ（Ｆｙ） ……（９）

なお、上記式中の、ｌ１〜ｌ４は、図５に示すように規定される値である。つまり、図５（ａ）に示すように、ｌ１はキャンバ角の瞬間回転中心Ａからタイヤ接地点までの垂直距離、ｌ３は瞬間回転中心Ａ周りにキャンバ角が付加されたときの、タイヤ接地点の変位量である。また、図５（ｂ）に示すように、ｌ２は第２の仮想リンク１２が移動する前の状態、すなわち定常状態にあるときの瞬間回転中心Ａ及び上下方向の瞬間回転中心Ｂとの間の水平距離、ｌ４は定常状態にあるときの瞬間回転中心Ａ及び瞬間回転中心Ｂ間の垂直距離である。

また、Ｆｙはタイヤ接地点における横力、Ｗは定常状態における輪荷重、ΔＷは定常状態からの輪荷重変化、Ｋγはオーバーターニングモーメント、ブッシュ剛性等の、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角方向の剛性値、Ｋｗは第２の仮想リンク１２に設けられたホイール端相当の仮想ばね、Ｋδは、図６に示すように、第２の仮想リンク１２にホイール端相当のばねとして設けられていた仮想ばねＫｗを、瞬間回転中心Ｂ周りに第２の仮想リンク１１に設けたばね相当値、Ｒは第２の仮想リンク１２の長さ（瞬間回転中心Ａ及び瞬間回転中心Ｂ間の距離）、βは第２の仮想リンク１２の傾斜角、αは第２の仮想リンク１２の傾斜角度変化、ΔＺはタイヤ接地点の上下変位である。

タイヤ横力が入力された場合、第１の仮想リンク１１がもたらすキャンバ角γは、タイヤ接地点のモーメント周りの釣り合いから、前記（２）式で表すことができる。ここで、Ｋγは、瞬間回転中心Ａ周りのモーメントに対して、第１の仮想リンク１１が、キャンバ角が生じることを妨げる方向に作用するばね相当（図２における仮想ばね１４相当）であり、タイヤのオーバーターニングモーメントや、サスペンション部材の変形等による反発力である。

そして、第１の仮想リンクｌ１によって生じるキャンバ角γにより、第１の仮想リンク１１がもたらすタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１は、タイヤ接地点と瞬間回転中心Ａとキャンバ角γとの幾何学的な関係より前記（１）式で表すことができる。
また、前記第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２は、前記（３）式で表され、（３）式中の、Ｒ、β、αは、それぞれ前記式（４）から（６）式で表される。また、（６）式中のΔＺは、前記（７）式で表され、車体の輪荷重と、タイヤに作用する横力と、第１の仮想リンク１１によって、瞬間回転中心Ａ回りに生じる、モーメントによって決定される。

ここで、輪荷重変化ΔＷは、（９）式に示すように、タイヤに作用する横力Ｆｙを変数とする関数値で表すことができる。したがって、ある走行状態におけるタイヤに作用する横力Ｆｙと輪荷重変化ΔＷは、関係式によって成り立っていることから、車体の重心位置やロール剛性、輪荷重配分、ロールセンタ高さ等から、ある走行状態において、キャンバ角やタイヤ接地点の横変位が所望とする値となるように、瞬間回転中心Ａに対する瞬間回転中心Ｂを設定することが可能となる。

つまり、第１の仮想リンク１１によって生じる車輪２のキャンバ角γは、瞬間回転中心Ａの位置と、剛性値Ｋγとによって決まり、タイヤ接地点の横変位は、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角変位に伴う接地点横変位移動分と、第２の仮想リンク１１が瞬間回転中心Ｂ回りに回動した際に生じるタイヤ接地点の横移動分との和である。すなわち、第１の仮想リンク１１により、ある状態量における所望のキャンバ角γが決定し、その特性に対して瞬間回転中心Ｂを設定することで、キャンバ角変化と、タイヤ接地点の横変位とをそれぞれ独立に調整することができることになる。

そして、この第１の実施の形態では、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角方向への傾斜がもたらすタイヤ接地点の旋回内側への横移動量Δｙｌ１よりも、第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２の方が大きくなるように、瞬間回転中心Ａに対する瞬間回転中心Ｂを設定する。すなわち、前記（１）式及び（３）式で定義されるタイヤ接地点の横変位において、｜Δｙｌ２｜≧｜Δｙｌ１｜を満足するように、瞬間回転中心Ｂを設定する。

これによって、タイヤ接地点は、図７に示すように、少なくとも定常状態よりも旋回外側に移動されることになる。したがって、所望のキャンバ角を実現することができると共に、タイヤ接地点は、定常状態よりも旋回内側方向に移動することはないから、タイヤ接地点が旋回内側方向に移動することに伴って、旋回を妨げる方向にタイヤ横力が発生することを回避することができ、キャンバ角を付加したことに対する車両の応答性の低下を回避することができる。そして、図７に示すように、タイヤ接地点を、定常状態よりも旋回外側に移動するようになっているから、旋回内側にタイヤ横力が発生することになって、キャンバ角の付加に対する応答性を向上させることができる。

また、このとき、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角方向への傾斜がもたらすタイヤ接地点の旋回内側への横移動量Δｙｌ１よりも、第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２の方が大きいときほど、旋回内側に発生するタイヤ横力がより大きくなるから、キャンバ角の付加に対する応答性をより向上させることができる。
また、前記（１）〜（９）式に示すように、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角γ、第１の仮想リンク１１によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２を定義し、その数値的に定義することができるから、横移動量Δｙｌ１及びΔｙｌ２が所定の関係を満足するように瞬間回転中心Ａ及びＢの位置を算出することによって、これらの配置位置を容易に決定することができ、アクチュエータ等を用いることなく、容易に実現することができる。

また、このように、アクチュエータ等を用いることなく、キャンバ角を制御すると共に、タイヤ接地点の変位を制御することができる。したがって、アクチュエータを用いる場合には、各車輪に対応してアクチュエータを設ける必要があるが、上述のようにアクチュエータを設けることなくキャンバ角を調整することができるから、大幅なコスト削減を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図８は、第２の実施の形態における車両用サスペンション装置の一例を示す概略構成図であって、車両後方から見た図である。
図８中、３１はナックルアームであって、このナックルアーム３１に、車輪３２及びブレーキロータ３３が回転自在に取り付けられている。また、このナックルアーム３１には上下方向に延びるリンク３４が、２つのブッシュ（弾性部材）３５及び３６を介して連結され、２つのブッシュ３５及び３６のそれぞれについてその変形する方向を軸方向としたとき、この軸方向に対して直交する直交軸どうしの交点が、地面よりも下の位置となるように配置される。

前記リンク３４の上端及び下端には、ピロボール３４ａ、３４ｂを介して、車幅方向に延びるアッパリンク３７及びロアリンク３８の一端が連結されている。このアッパリンク及びロアリンク３８の他端は、図示しない車体側部材に回動自在に連結され、このアッパリンク３７及びロアリンク３８の延長線の交点が、反対側の車輪側に位置するように配置される。

そして、タイヤに横力が作用することにより、ブッシュ３５及び３６が弾性変形することによって、車輪３２のキャンバ角が変化し、また、アッパリンク３７及びロアリンク３８により車輪３２を上下方向に移動させることができるようになっている。なお、図８において、３９はブレーキキャリパ、４０はホイールハブである。
このサスペンション装置では、２つのブッシュ３５及び３６の前記軸方向に対して直交する直交軸どうしの交点が、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａとなる。また、アッパリンク３７及びロアリンク３８の延長線どうしの交点が、上下方向の瞬間回転中心Ｂとなる。

したがって、この第２の実施の形態においては、ナックルアーム３１は、車輪３２を回転自在に保持し、ブッシュ３５及び３６とリンク３４と共にキャンバ角方向の瞬間回転中心Ａを決めていることから、ブッシュ３５及び３６、リンク３４及びナックルアーム３１は、前記図２に示す、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａと車輪２とを結ぶ第１の仮想リンク１１として等価的に置き換えることができる。また、アッパリンク３７及びロアリンク３８と、リンク３４とにより、上下方向の瞬間回転中心Ｂを決めており、アッパリンク３７及びロアリンク３８は、リンク３４を介して第１の仮想リンク１１と連結されていると考えることができるから、前記アッパリンク３７及びロアリンク３８とリンク３４とを、図２の前記キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａと上下方向の瞬間回転中心Ｂとに連結される第２の仮想リンク１２に置き換えることができる。

図８において、車輪３２に横力が作用するとブッシュ３５及び３６が変形し、ナックルアーム３１が、瞬間回転中心Ａ回りに回動しキャンバ角が変化する。このとき、前記瞬間回転中心Ａは、地面より下の位置に設定されているから、タイヤ接地点が横方向に移動することになる。したがって、このタイヤ接地点の旋回内側方向への横変位が生じないように、上下方向の瞬間回転中心Ｂを設定する。

この第２の実施の形態においては、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角方向への傾斜がもたらすタイヤ接地点の旋回内側への横移動量Δｙｌ１が、第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の旋回内側への横移動量Δｙｌ２とほぼ等しくなるように、キャンバ角方向の瞬間回転中心Ａに対して、上下方向の瞬間回転中心Ｂを設定する。具体的には、前記（１）式及び（３）式で定義されるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１及びΔｙｌ２が、｜Δｙｌ１｜＝｜Δｙｌ２｜となるように設定する。つまり次式（１０）を満足するように、瞬間回転中心Ａ及びＢを設定する。
Ｒ＝｜ｌ１・ｔａｎγ｜／｜ｃｏｓα｜ ……（１０）

これによって、車輪３２に横力が作用しキャンバ角変化が生じた場合であっても、横移動量Δｙｌ１及びΔｙｌ２は互いに打ち消し合うことになるから、図９に示すように、タイヤ接地点の横変位はほぼ零となる。したがって、タイヤ接地点が横移動することに伴って旋回を妨げる方向に横力が発生することを回避することができ、この横力の発生に起因して、車両の応答性が低下することを回避することができる。
また、上記第１の実施の形態で説明したように、リンク機構を用いて、第１の仮想リンク１１及び第２の仮想リンク１２を構成する場合に比較して、ブッシュ３５、３６を用いることによって、シンプルな構造で且つより安価に実現することができ、また、より軽量化も図ることができる。

なお、この第２の実施の形態においては、図９に示すように、タイヤ接地点の横変位がほぼ零となるように、瞬間回転中心Ａ及びＢを設定する場合について説明したがこれに限るものではなく、上記第１の実施の形態と同様に、第２の仮想リンク１２の回動によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２の方が、第１の仮想リンク１１の回動によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１よりも大きくなるように設定し、タイヤ接地点が、定常状態よりも旋回外側に移動するように構成してもよく、このようにすることによって、車輪３２に旋回内側方向への横力が作用するから、キャンバ角を付加したことに対する車両の応答性を向上させることが可能となる。
また、弾性部材としてブッシュを用いた場合について説明したがこれに限るものでなく、例えば、ばね部材等、弾性変形する部材であれば適用することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、瞬間回転中心Ａ及びＢの設定方法が異なること以外は同様であるので同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
この第３の実施の形態においては、図１０に示すように、第１の仮想リンク１１によるキャンバ角方向への傾斜によって、車輪２の上部が旋回内側方向に移動する際のその横移動量Δｙｌ１ｕが、第２の仮想リンク１２によるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２とほぼ等しくなるように、瞬間回転中心Ａに対する瞬間回転中心Ｂを設定する。

つまり、前記（３）式で定義されるタイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２と、車輪２の上部位置の横移動量Δｙｌ１ｕとが、｜Δｙｌ２｜≒｜Δｙｌ１ｕ｜を満足するように、瞬間回転中心Ａ及びＢを設定する。
ここで、車輪２の上部位置の横移動量Δｙｌ１ｕは、次式（１１）で表すことができる。
Δｙｌ１ｕ＝ｌ１・ｔａｎγ＋２ｒ・ｓｉｎγ ……（１１）
なお、式（１１）中のｒは車輪２の半径である。
したがって、｜Δｙｌ１ｕ｜≒｜Δｙｌ２｜を実現するためには、次式（１２）を満足するように、瞬間回転中心Ａ及びＢを設定すればよい。
Ｒ＝｜ｌ１・ｔａｎγ＋２ｒ・ｓｉｎγ｜／｜ｃｏｓα｜ ……（１２）

上記（１２）式を満足するように瞬間回転中心Ａ及びＢを設定することによって、図１１に示すように、キャンバ角の変化に伴い、タイヤ接地点が旋回内側方向に移動することを回避することができると共に、さらに、車輪２の上部位置が旋回内側方向に変化することを回避することができる。したがって、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができると共に、この第３の実施の形態においては、図１１に示すように車輪２の上部位置の変化を回避することができる。

ここで、車輪２の上部位置が変化した場合、車輪２の上部位置が図１１において車体１側に変化する場合には、タイヤハウスクリアランスが変化するため、場合によっては、従来の車体構造では、適用することができない場合がある。しかしながら、この第３の実施の形態では、上述のように、車輪２の上部位置の変化が生じないように瞬間回転中心Ａ及びＢを設定しているから、従来の車体構造においても何ら問題なく適用することができる。

なお、上記第３の実施の形態においては、キャンバ角の変化に伴い、車輪２の上部位置が旋回内側方向に変化しないように、瞬間回転中心Ａ及びＢを設定するようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、車輪２の上部位置が旋回内側方向に変化したときのタイヤハウスクリアランスが許容範囲内に収まれば、車輪２の上部位置が旋回内側方向に変化する場合であっても適用することができる。
また、上記第３の実施の形態においては、上記第１の実施の形態に適用した場合について説明したが、上記第２の実施の形態に適用することができることはいうまでもない。

１ 車体
２ 車輪
３ 回転支持部材
４、５ リンク
６ リンク
７、８ リンク
１０ 仮想ばね
１１ 第１の仮想リンク
１２ 第２の仮想リンク
１４ 仮想ばね
３１ ナックルアーム
３２ 車輪
３３ ブレーキロータ
３４ リンク
３５、３６ ブッシュ（弾性部材）

Claims (5)

1. タイヤ接地点に横力が作用したとき、車輪の上下方向の変位とは独立に、前記横力が増加する方向であり且つ車体に対してキャンバ角方向に車輪を傾斜させる第１の仮想リンクと、前記第１の仮想リンクと車体との間に仮想的に回動自在に連結され且つ車輪の上下方向の荷重変化に伴って車体に対して車輪を上下方向に移動可能な第２の仮想リンクと、に等価的に置き換えることの可能なリンク機構を備えた車両用サスペンション装置であって、
   前記タイヤ接地点に横力が作用する状態において、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより前記タイヤ接地点が旋回内側方向に移動したとき、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回外側方向への変位が、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回内側方向への変位以上となるように、前記車輪の車体に対するキャンバ角方向の回転中心点と前記車輪の車体に対する上下方向の回転中心点とを配置し、
   さらに、前記キャンバ角方向の回転中心点を地面よりも下に配置し且つ前記上下方向の回転中心点を地面よりも上の左右反対側の車輪側に設けたとき、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２及びキャンバ角変化γを次式で定義し、これに基づき前記キャンバ角方向の回転中心点と前記上下方向の回転中心点とを配置することを特徴とする車両用サスペンション装置。
   Δｙｌ１＝ｌ１・ｔａｎγ
   Δｙｌ２＝−Ｒ〔ｃｏｓβ−ｃｏｓ（β−α）〕
   γ＝〔−Ｆｙ・ｌ１＋（Ｗ＋ΔＷ）・ｌ３〕／Ｋγ
   ただし、Ｒは前記第２の仮想リンクのリンク長、βは定常状態での前記第２の仮想リンクの傾斜角、αは定常状態からの前記第２の仮想リンクの傾斜角の変化角度、ｌ１は前記キャンバ角方向の回転中心点から地面までの垂直距離、Ｆｙはタイヤ接地点に作用する横力、Ｗは定常状態での輪荷重、ΔＷは定常状態からの輪荷重変化、ｌ３は定常状態からのタイヤ接地点の変位、Ｋγは前記第１の仮想リンクによるキャンバ角方向の剛性値である。
2. タイヤ接地点に横力が作用したとき、車輪の上下方向の変位とは独立に、前記横力が増加する方向であり且つ車体に対してキャンバ角方向に車輪を傾斜させる第１の仮想リンクと、前記第１の仮想リンクと車体との間に仮想的に回動自在に連結され且つ車輪の上下方向の荷重変化に伴って車体に対して車輪を上下方向に移動可能な第２の仮想リンクと、に等価的に置き換えることの可能なリンク機構を備えた車両用サスペンション装置であって、
   前記タイヤ接地点に横力が作用する状態において、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回内側方向への変位と、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の旋回外側方向への変位とが同等となるように、前記車輪の車体に対する前記キャンバ角方向の回転中心点と前記車輪の車体に対する上下方向の回転中心点とを配置し、
   さらに、前記キャンバ角方向の回転中心点を地面よりも下に配置し且つ前記上下方向の回転中心点を地面よりも上の左右反対側の車輪側に設けたとき、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ１、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２及びキャンバ角変化γを次式で定義し、これに基づき前記キャンバ角方向の回転中心点と前記上下方向の回転中心点とを配置することを特徴とする車両用サスペンション装置。
   Δｙｌ１＝ｌ１・ｔａｎγ
   Δｙｌ２＝−Ｒ〔ｃｏｓβ−ｃｏｓ（β−α）〕
   γ＝〔−Ｆｙ・ｌ１＋（Ｗ＋ΔＷ）・ｌ３〕／Ｋγ
   ただし、Ｒは前記第２の仮想リンクのリンク長、βは定常状態での前記第２の仮想リンクの傾斜角、αは定常状態からの前記第２の仮想リンクの傾斜角の変化角度、ｌ１は前記キャンバ角方向の回転中心点から地面までの垂直距離、Ｆｙはタイヤ接地点に作用する横力、Ｗは定常状態での輪荷重、ΔＷは定常状態からの輪荷重変化、ｌ３は定常状態からのタイヤ接地点の変位、Ｋγは前記第１の仮想リンクによるキャンバ角方向の剛性値である。
3. 前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより前記車輪が車体側に傾斜したときの前記車輪上部と車体との間のタイヤハウスクリアランスが、許容範囲内に収まるように前記キャンバ角方向の回転中心点と前記上下方向の回転中心点とを配置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用サスペンション装置。
4. 前記キャンバ角方向の回転中心点を地面よりも下に配置し且つ前記上下方向の回転中心点を地面よりも上の左右反対側の車輪側に設けたとき、前記第１の仮想リンクの位置が変化することにより生じる車輪上部の横移動量Δｙｌ１ｕ、前記第２の仮想リンクの位置が変化することにより生じる前記タイヤ接地点の横移動量Δｙｌ２、及びキャンバ角変化γを、次式で定義し、これに基づき前記キャンバ角方向の回転中心点と前記上下方向の回転中心点とを配置することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用サスペンション装置。
   Δｙｌ１ｕ＝ｌ１・ｔａｎγ＋２ｒ・ｓｉｎγ
   Δｙｌ２＝−Ｒ〔ｃｏｓβ−ｃｏｓ（β−α）〕
   γ＝〔−Ｆｙ・ｌ１＋（Ｗ＋ΔＷ）・ｌ３〕／Ｋγ
   ただし、Ｒは前記第２の仮想リンクのリンク長、βは定常状態での前記第２の仮想リンクの傾斜角、αは定常状態からの前記第２の仮想リンクの傾斜角の変化角度、ｌ１は前記キャンバ角方向の回転中心点から地面までの垂直距離、ｒは車輪の半径、Ｆｙはタイヤ接地点に作用する横力、Ｗは定常状態での輪荷重、ΔＷは定常状態からの輪荷重変化、ｌ３は定常状態からのタイヤ接地点の変位、Ｋγは前記第１の仮想リンクによるキャンバ角方向の剛性値である。
5. 前記第１の仮想リンクは、弾性部材の剛性を利用して前記キャンバ角を変化させるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用サスペンション装置。

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