JP2010052584A - リヤサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後輪のトー角を能動的に制御するための部品により、左右の後輪の間に配置される部品の配置スペースが損なわれることがないようにする。
【解決手段】左右のトレーリングアーム２が車体左右方向に延在するトーションビーム３で相互に接続されたリヤサスペンション装置において、左右の各後輪Ｗを支持するハブキャリア５が、ジョイント１１・１２を介してトレーリングアームに連結されて、そのジョイントを通る仮想キングピン軸Ｋを中心にして所要の角度範囲で回動可能に支持されると共に、ハブキャリアを回動させて後輪のトー角を個別に且つ能動的に制御するために、直動型のアクチュエータ２１が、トレーリングアームに沿って概ね車体前後方向に延在するように左右に一対設けられたものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、左右のトレーリングアームを車体左右方向に延在するトーションビームで相互に接続した、いわゆるＨ型トーションビーム式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を採用したものがある（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、左右のトレーリングアームを車体左右方向に延在するトーションビームで相互に接続した、いわゆるＨ型トーションビーム式のものがあり、このような構成のリヤサスペンションにおいても後輪のトー角を制御可能な構成が望まれる。

このようなＨ型トーションビーム式のリヤサスペンションにおけるトー角制御に関し、後輪を支持するハブキャリアを回動させて後輪のトー角（舵角）を変化させるトー角制御機構を構成する部材を、左右の後輪やトレーリングアームの間のスペースに配置した技術が知られている（特許文献２〜４参照）。
特開平９−３０４３８号公報 特開平２−２８３５７４号公報 特開平２−２９９９８１号公報 特表２００６−５２１９６３号公報

しかるに、左右の後輪やトレーリングアームの間のスペースには、燃料タンク、サイレンサ及びスペアタイヤなどの他の部品が配置されるため、前記従来の技術のようなレイアウトでは、他の部品の配置スペースが損なわれるという問題がある。さらに、４輪駆動方式や後輪駆動方式の車両では、後輪を駆動するためのプロペラシャフト、デファレンシャル及びドライブシャフトといった動力伝達系部品が左右の後輪の間に配置されるため、４輪駆動方式や後輪駆動方式と後輪トー角制御との両立が困難になるという問題が生じる。

また、Ｈ型トーションビーム式のリヤサスペンション装置では、サスペンションストロークの範囲内でハブキャリアが上下動する際に、そのハブキャリアの動作がトレーリングアームにより規制され、ハブキャリアはトレーリングアームの前端のジョイントを中心にした円弧状の軌跡を描く。一方、前記従来の技術のように、車幅方向部材（タイロッドなど）でハブキャリアを回動させる構成とすると、ハブキャリアの角度を一定に保持したまま、ハブキャリアの上下動に車幅方向部材を追随させることができないため、ハブキャリアの上下動に伴ってハブキャリアが回動してトー角が変化す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、後輪のトー角を能動的に制御するための部品により、左右の後輪の間に配置される部品の配置スペースが損なわれることがない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。さらに、本発明は、ハブキャリアの上下動に伴うトー角の変化を抑制することができるリヤサスペンション装置を提供することも目的とする。

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、左右のトレーリングアーム（２）が車体左右方向に延在するトーションビーム（３）で相互に接続されたリヤサスペンション装置において、左右の各後輪（Ｗ）を支持するハブキャリア（５）が、ジョイント（１１・１２）を介して前記トレーリングアームに連結されて、前記ジョイントを通る仮想キングピン軸（Ｋ）を中心にして所要の角度範囲で回動可能に支持されると共に、前記ハブキャリアを回動させて前記後輪のトー角を個別に且つ能動的に制御するために、直動型のアクチュエータ（２１）が、前記トレーリングアームに沿って概ね車体前後方向に延在するように左右に一対設けられたものとした。

これによると、直動型のアクチュエータがトレーリングアームに沿って設けられているため、アクチュエータやその駆動力をハブキャリアに伝達する駆動機構により、燃料タンク、サイレンサ、及びスペアタイヤなどの部品の配置スペースが損なわれることがない。また、４輪駆動方式や後輪駆動方式の車両で、後輪を駆動するためのプロペラシャフト、デファレンシャル及びドライブシャフトといった動力伝達系部品の配置スペースも損なわれることがなく、４輪駆動方式や後輪駆動方式と後輪トー角制御との両立が可能になる。

その上、アクチュエータがトレーリングアームと略平行に配置されているため、サスペンションストロークの範囲内でハブキャリアが上下動する際の、アクチュエータの後端及び前端の各連結点相互の離間距離の変化が小さく、ハブキャリアの上下動に追随してアクチュエータが上下に変位する際に、アクチュエータの長さを変えることなくハブキャリアの角度を略一定に保持することができ、ハブキャリアの上下動に伴うトー角の変化を小さく抑えることができる。

また、アクチュエータは、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、概ね車体前後方向に延在してハブキャリアの回動を拘束するラジアスアームとして機能するため、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、前記仮想キングピン軸と路面との交点（接地点Ａ）が、車体側面視でタイヤ接地中心より後方で、且つ車体後面視でタイヤ接地中心より外側に配置された構成とすることができる。

これによると、車両旋回時の横力やブレーキ作動時の制動力に応じて、仮想キングピン軸を中心にしてハブキャリアをトーイン方向に回動させようとする力が発生し、このトーイン方向の力をアクチュエータが受け止めることで、後輪が所要のトー角に保持される。

このように本発明によれば、直動型のアクチュエータがトレーリングアームに沿って設けられているため、左右の後輪の間に配置される部品の配置スペースが損なわれることがなく、さらに、ハブキャリアの上下動に伴うトー角の変化を小さく抑えることができる。

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。

図１は、本発明によるリヤサスペンション装置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３に示したハブキャリア及びトレーリングアームの後端を示す分解斜視図である。図５は、図１に示したアクチュエータの前端に設けられるトー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、前輪駆動方式の車両に適用され、図１・図２に示すように、左右のトレーリングアーム２を左右方向に延在するトーションビーム３で相互に剛結した、いわゆるＨ型トーションビーム式のものであり、後輪Ｗを回転自在に支持する車軸４を備えたハブキャリア５が、ジョイント１１・１２を介してトレーリングアーム２の後端に連結されている。なおここでは、右後輪に対応する部分を示しているが、左後輪に対応する部分はこれと左右対称に現れる。

このリヤサスペンション装置１においては、図２に示したように、トレーリングアーム２とハブキャリア５とを連結する上下に一対のゴムブッシュ型のジョイント１１・１２を通る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５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。

さらに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５を回動させて後輪Ｗのトー角を能動的に制御する直動型のアクチュエータ２１が設けられており、このアクチュエータ２１を伸縮させることで、後輪のトー角を所要の角度に変化させることができる。

トレーリングアーム２は、図３に示すように、概ね前後方向に延在し、後端にハブキャリア５が連結されるハブキャリア取付ブラケット３１が設けられると共に、懸架ばねＳの下端が取り付けられるばね受け部３２と、ダンパＤの下端が連結されるダンパ取付部３３とが設けられている。トレーリングアーム２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１３を介して、図示しない車体側の部材に連結される。

トレーリングアーム２とハブキャリア５とを連結する２つのジョイント１１・１２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り、図４に示すように、ジョイント１１・１２を構成するゴムブッシュ３５が、ハブキャリア５における車軸４と相反する背面側に上下に一対設けられている。このゴムブッシュ３５は、トレーリングアーム２の後端に設けられたハブキャリア取付ブラケット３１に嵌合し、ボルトにより締結される。

ゴムブッシュ３５は、内筒部３５ａと外筒部３５ｂ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３５ａ及び外筒部３５ｂの各中心線が傾斜する向きの変形が生じて、ハブキャリア５の回動が許容される。

アクチュエータ２１は、図３に示したように、トレーリングアーム２の下方においてトレーリングアーム２に沿って概ね前後方向に延在するように設けられている。アクチュエータ２１の後端は、ジョイント２５を介して、図４に示したように、ハブキャリア５の下部からＬ字形状に延出されたステアリングアーム２４に連結されている。アクチュエータ２１の前端は、図３に示したように、トレーリングアーム２とトーションビーム３との結合部分の下面側に、上下方向の中心軸を備えたゴムブッシュ型のジョイント２３を介して連結されている。

このアクチュエータ２１は、出力ロッド２１ａ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２１ａを進退させることができる。

アクチュエータ２１の前端のジョイント２３の上方には、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４１が設けられている。このトー角調整機構４１では、ジョイント２３の中心軸となるボルト４２の頭部に偏心カム４３が設けられ、トレーリングアーム２とトーションビーム３との結合部分に設けられたストッパ４５により偏心カム４３が規制されており、偏心カム４３を回動させることで、ジョイント２３の中心位置、すなわちアクチュエータ２１の前端の取付位置が移動し、これによりハブキャリア５が回動して後輪のトー角を調整することができる。

図６・図７は、図１に示したリヤサスペンション装置におけるアクチュエータの動作状況を示す下面図である。図６（Ａ）に示したアクチュエータ２１の中立位置からアクチュエータ２１を伸長動作させると、ハブキャリア５のステアリングアーム２４が後方に押されて、ハブキャリア５とトレーリングアーム２とを連結するジョイント１１・１２を通る仮想キングピン軸を中心にして、トーイン方向、すなわち後輪の前部が内向きに変位するようにハブキャリア５が回動して、図６（Ｂ）に示すように、トーインが実現される。

これとは逆に、図７（Ａ）に示したアクチュエータ２１の中立位置からアクチュエータ２１を短縮動作させると、ハブキャリア５のステアリングアーム２４が前方に引かれて、仮想キングピン軸を中心にして、トーアウト方向、すなわち後輪の前部が外向きに変位するようにハブキャリアが回動して、図７（Ｂ）に示すように、トーアウトが実現される。

このリヤサスペンション装置１においては、アクチュエータ２１が、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を発生し、概ね前後方向に延在してハブキャリア５の回動を拘束するラジアスアームとして機能するため、高い支持剛性を確保することができる。また、ゴムブッシュ型のジョイント１１・１２が上下に一対設けられているため、キャンバ変化に対する高い剛性を確保することができる。

特にここでは、図３に示したように、一方向に細長い形状をなす直動型のアクチュエータ２１が、トレーリングアーム２に沿ってその下面側に設けられており、このアクチュエータ２１とその駆動力をハブキャリア５に伝達するステアリングアーム２４が、トレーリングアーム２と上下に重なるように配置されている。このため、左右の後輪の間に配置される燃料タンク、サイレンサ及びスペアタイヤなどの部品の配置スペースが損なわれることがない。

また、トレーリングアーム２とアクチュエータ２１とが略平行に配置されるため、サスペンションストロークの範囲内でハブキャリア５が上下動する際の、アクチュエータ２１の後端及び前端の各ジョイント２３・２５相互の離間距離の変化が小さく、ハブキャリア５の上下動に追随してアクチュエータ２１が上下に変位する際に、アクチュエータ２１の長さを変えることなくハブキャリア５の角度を略一定に保持することができ、ハブキャリア５の上下動に伴うトー角の変化を小さく抑えることができる。

図８・図９は、図１に示したリヤサスペンション装置における仮想キングピン軸の設定状況を示す模式図である。図８は側方から見た状態を、図９は後方から見た状態をそれぞれ示している。図８に示すように、上下に一対のゴムブッシュ型のジョイント１１・１２を通る仮想キングピン軸Ｋの接地点Ａが、車両旋回時に路面から後輪Ｗに横力が入力される横力入力点（タイヤ接地中心）Ｂより後方に設定されている。このため、車両旋回時には、後輪Ｗに作用する横力に応じて、仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリア５をトーイン方向に回動させようとする力が発生し、このトーイン方向の力をアクチュエータ２１が受け止めることで、後輪Ｗが所要のトー角に保持される。

また、図９に示すように、仮想キングピン軸Ｋの接地点Ａが、ブレーキ作動時に路面から後輪Ｗに後向きの制動力が入力される後輪Ｗの中心線上にある接地点（タイヤ接地中心）Ｃより外側に設定されている（ネガティブスクラブ）。このため、ブレーキ作動時には、後輪Ｗに作用する制動力に応じて、仮想キングピン軸Ｋを中心にしてハブキャリア５をトーイン方向に回動させようとする力が発生し、このトーイン方向の力をアクチュエータ２１が受け止めることで、後輪Ｗが所要のトー角に保持される。

図１０・図１１は、図３に示したハブキャリアとトレーリングアームとを連結するジョイントの別の例を示す断面図である。図１０に示す例では、ボールベアリング型のジョイント１００を介してハブキャリア５とトレーリングアーム２とが連結されている。ジョイント１００は、中心軸が概ね上下方向に配置されたボールベアリング１０１を備えている。ボールベアリング１０１の外輪１０１ａは、ハブキャリア５に形成されたアウタホルダ部１０２に固定されている。ボールベアリング１０１の内輪１０１ｂは、トレーリングアーム２の後端に形成されたコ字形状をなすハブキャリア取付ブラケット１０３に取付けボルト１０４及び取付けナット１０５で固定されたディスタンスカラー１０６に固定されている。ボールベアリング１０１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１０６に螺合する予圧ナット１０７が予圧用皿バネ１０８を介して内輪１０１ｂを押圧するようにして予圧が付与されている。

このジョイント１００においては、ボールベアリング１０１の中心軸、すなわち取付けボルト１０４を中心にしてハブキャリア５が回動する。

図１１に示す例では、ゴムブッシュ型のジョイント１１０を介してハブキャリア５とトレーリングアーム２とが連結されている。ジョイント１１０は、中心軸が概ね上下方向に配置されたゴムブッシュ１１１を備えている。ゴムブッシュ１１１は、内筒部１１２と、外筒部１１３と、内筒部１１２及び外筒部１１３の間に介装された環状ゴム１１４とを有している。外筒部１１３は、ハブキャリア５に固定されている。内筒部１１２は、トレーリングアーム２の後端に形成されたコ字形状をなすハブキャリア取付ブラケット１１５に取付けボルト１１６及び取付けナット１１７で固定されている。

このジョイント１１０においては、環状ゴム１１４に中心軸周りのねじれ変形が生じることで、内筒部１１２に対する外筒部１１３の相対的な回動が許容され、中心軸、すなわち取付けボルト１１６を中心にしてハブキャリア５が回動する。

なおここでは、前輪駆動方式の車両の例を示したが、４輪駆動方式や後輪駆動方式の車両にも適用することができる。この場合、ハブキャリアを、ドライブシャフトに連結されたハブを回転自在に保持する構成とすれば良い。本発明では、直動型のアクチュエータがトレーリングアームに沿って設けられているため、後輪を駆動するためのプロペラシャフト、デファレンシャル及びドライブシャフトといった動力伝達系部品の配置スペースが損なわれることがなく、４輪駆動方式や後輪駆動方式との両立が可能になる。

本発明によるリヤサスペンション装置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３に示したハブキャリア及びトレーリングアームの後端を示す分解斜視図である。 図１に示したアクチュエータの前端に設けられるトー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におけるアクチュエータの動作状況を示す下面図である。 図１に示したリヤサスペンション装置におけるアクチュエータの動作状況を示す下面図である。 図１に示したリヤサスペンション装置における仮想キングピン軸の設定状況を示す模式図である。 図１に示したリヤサスペンション装置における仮想キングピン軸の設定状況を示す模式図である。 図３に示したハブキャリアとトレーリングアームとを連結するジョイントの別の例を示す断面図である。 図３に示したハブキャリアとトレーリングアームとを連結するジョイントの別の例を示す断面図である。

符号の説明

１ リヤサスペンション装置
２ トレーリングアーム
３ トーションビーム
４ 車軸
５ ハブキャリア
１１・１２ ジョイント
２１ アクチュエータ
Ｋ 仮想キングピン軸
Ｗ 後輪

Claims (2)

1. 左右のトレーリングアームが車体左右方向に延在するトーションビームで相互に接続されたリヤサスペンション装置であって、
   左右の各後輪を支持するハブキャリアが、ジョイントを介して前記トレーリングアームに連結されて、前記ジョイントを通る仮想キングピン軸を中心にして所要の角度範囲で回動可能に支持されると共に、
   前記ハブキャリアを回動させて前記後輪のトー角を個別に且つ能動的に制御するために、直動型のアクチュエータが、前記トレーリングアームに沿って概ね車体前後方向に延在するように左右に一対設けられたことを特徴とするリヤサスペンション装置。
2. 前記仮想キングピン軸と路面との交点が、車体側面視でタイヤ接地中心より後方で、且つ車体後面視でタイヤ接地中心より外側に配置さ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。

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