JP2010513115A - ホイールサスペンション - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車のホイールサスペンションであって、車両ホイール（１）を支持していて２部分から形成されたホイールキャリア（２）が設けられていて、該ホイールキャリア（２）の第１の部分（３）がホイールキャリア（２）の第２の部分（４）と枢着結合されており、ホイールキャリア（２）の第１の部分（３）とホイールキャリア（２）の第２の部分（４）とを結合するために、少なくとも１つの補償手段（５，６）が設けられている形式のものに関する。このような形式のホイールサスペンションにおいて、本発明の構成では、車両ホイール（１）が、自動車の横方向で見て反対側に位置する車両側に設けられた車両ホイールとの作用結合体を有していて、該作用結合体がスタビライザ（７）によって形成されており、該スタビライザ（７）が補償手段（５，６）と枢着結合されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式のホイールサスペンション、つまり自動車のホイールサスペンションであって、車両ホイールを支持していて２部分から形成されたホイールキャリアが設けられていて、該ホイールキャリアの第１の部分がホイールキャリアの第２の部分と枢着結合されており、ホイールキャリアの第１の部分とホイールキャリアの第２の部分とを結合するために、少なくとも１つの補償手段が設けられている形式のものに関する。

カーブ走行時には、遠心力に基づいて車両ボディには、ローリング（Wanken）と呼ばれる傾斜が生じる。これによって車両ボディはカーブ外側に向かって運動してしまう。この場合車両の重量は主として自動車の、カーブ外側に位置するホイールに伝達され、これに対してカーブ内側に位置する車両ホイールには負荷がかからない。特にカーブ外側の車両ホイールにおいて生じる、道路表面に対するホイールの「キャンバ」と呼ばれる傾斜は、車両グリップの極端に高められた負荷に基づいて、早期の摩耗を生ぜしめることがある。さらに、車両ホイールのキャンバによって僅かなサイドフォースポテンシャル（Seitenkraftpotentzial）しか利用されない、ということを確認することができた。その結果車両ホイールにおいて生じるキャンバによって、タイヤ接地面積が変化し、ひいては、路面における車両ホイールの有益な固着性もしくはグリップが変化してしまう。

従来公知のダブルウィッシュボーンアクスルはこのようなキャンバを、ホイール位置に対する所望の影響によって補償するようになっており、この場合逆方向のネガティブキャンバが生ぜしめられ、このネガティブキャンバは、ウィッシュボーンアームもしくはコントロールアーム（Querlenker）の異なった長さ及び／又は方向付けによって得ることができる。しかしながらこのような構成では、自動車の直進走行中に、例えば走路の凹凸部を通過する際に個々の車両ホイールが片側においてバウンドする場合に、不都合が生じる。

カーブ走行時における車両ボディのローリングを減じるためには一般的に、自動車の横方向で見て互いに反対側に位置する車両ホイールをスタビライザによって互いに連結する、ということが知られている。これによってスタビライザは、カーブ外側のバウンドする車両ホイールとカーブ内側のリバウンドする車両ホイールとを、バウンド運動を減じるという目的をもって、結合することができる。スタビライザとしては機械式の構成が使用され、このような機械式の構成は、例えばＵ字形に曲げられたロッドから成っており、この場合このＵ字形のスタビライザの開放した端部は車両ホイールと連結されている。これによってこのスタビライザはトーションバーとして作用し、車両ホイールの変位とは逆向きのトルクを生ぜしめる。

さらに。アクチュエータを備えている切換え可能なアクティブなスタビライザが公知である。特に切換え可能な構成は、オフロード用の車両において使用され、スタビライザ半部の切り離しを可能にする切換えユニットを有している。この切り離しは、凸凹の荒れ地における車両の最適な取扱いのために必要になる。例えばＤＥ１０２００５０１３７６９Ａ１に基づいて公知の自動車用の切換え可能なスタビライザは、スタビライザ半部の遮断可能性の他に付加的に緩衝機能を有している。

スタビライザ端部の取付けは、多くの場合車両に直に行われるのではなく、通常スタビライザリンクである連結部材を介して、行われる。このようなスタビライザリンクに対しても切換え可能な構成が公知である。このような構成は、例えばＤＥ１０２００４０２５８０７Ａ１に開示されている。

自動車用の特殊なホイールサスペンションは、ＵＳ６９２９２７１Ｂ２に開示されている。このホイールサスペンションは、ホイールキャンバのようなホイール位置を修正するスタビライザを有しており、この場合互いに反対側に位置する２つのホイール、つまり車両の両側におけるホイールを結合する結合体と、前側のホイールと後ろ側のホイールとを連結する連結体とが設けられている。この解決策では、自動車のスタビライザに組み込まれた、ダブルに作用するピストンシリンダユニットが設けられており、このピストンシリンダユニットは特にカーブ走行時に、不都合なホイール運動を補償する。ＵＳ６９２９２７１Ｂ２に基づいて公知のホイールサスペンションは、車両ホイールを保持するホイールキャリアと枢着的に連結されたコントロールアームを有している。

上に述べた公知の解決策において、車両ホイールに作用する力と、これによって生じる車両ホイールの変位、つまりこれによって生じるキャンバとを、複数の車両ホイール相互の連結によって補償することができる、ということは共通である。しかしながらキャンバ補償の結果は従来満足のいくものではなかった。さらにこの場合、特にカーブ走行時における車両ホイールのキャンバの他に、車両の走行特性に不都合な影響を及ぼす、トレッド幅のかなり変化をも、確認することができた。この付加的な作用を補償するために有効な解決策は、未だかつて知られていない。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のホイールサスペンションを改良して、キャンバの修正とトレッド幅の維持とを共に可能にし、かつ可能な限り種々様々なホイールサスペンション構想のために使用することができるホイールサスペンションを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、車両ホイールを支持していて２部分から形成されたホイールキャリアが設けられていて、該ホイールキャリアの第１の部分がホイールキャリアの第２の部分と枢着結合されており、ホイールキャリアの第１の部分とホイールキャリアの第２の部分とを結合するために、少なくとも１つの補償手段が設けられている形式の、自動車のホイールサスペンションにおいて、車両ホイールが、自動車の横方向で見て反対側に位置する車両側に設けられた車両ホイールとの作用結合体を有していて、該作用結合体がスタビライザによって形成されており、該スタビライザが補償手段と枢着結合されているようにした。

従来技術に基づいて、パッシブな運動調節機構（Kinematikverstellung）を備えた公知のホイールサスペンションの欠点としては、特にカーブ走行時にホイール接地点が自動車に向かって移動してしまう、ということがある。これによってトレッド幅が小さくなることにより、車両ボディのローリングが大きくなる。欠点と認識されている、このような車両ホイールのトレッド幅及びキャンバの変化は、本発明による解決策によってほぼ完全に補償することができる。本発明によるホイールサスペンションでは、車両ホイールはカーブ走行時にも最適なホイール接地面積を有している。これにより、車両ホイールと地面との間の静止摩擦は高まり、その結果、自動車のための安全性並びに快適性は著しく高まる。

汎用のホイールサスペンション系に対する改善は、分割されたホイールキャリアに取り付けられたスタビライザにある。本発明によるホイールキャリアの２部分から成る構成によって、ホイールキャリアの個々の部分相互が相対運動可能になる。そしてカーブ走行時に車両ホイールにおいて生じるポジティブキャンバ、つまり走路表面に対して角度を成した車両ホイールの位置は、本発明の解決策によって逆向きのつまりネガティブキャンバに変換され、その結果車両ホイールはカーブ走行時にもほぼ鉛直な方向付けを有することになる。

本発明の第１実施形態では、ホイールサスペンションが、地面近傍の下側の補償手段と、該補償手段に対して高さ位置の異なっている上側の補償手段とを有している。両補償手段は本発明によればそれぞれ、ホイールキャリアの各部分を互いに連結するため及びそれらの相対運動を可能にするために、働く。さらに補償手段は、ホイールサスペンションのために重要な他のエレメントを結合するため、例えばコントロールアームを取り付けるために働くことができる。この場合、スタビライザが上側の補償手段に取り付けられていると、特に有利である。このようになっていると、てこ比（Hebelverhaeltnisse）及び、車両ホイールに対する影響を特に有利に構成することができる。

既に述べたように例えばロッド状のエレメントから成っている汎用のスタビライザのみならず、本発明による解決策では、アクティブなエレメントを有するスタビライザをも使用することができる。従って本発明の別の実施形態では、本発明によるホイールサスペンションにおいて使用されるアクティブなスタビライザが設けられている。アクティブなスタビライザを用いると、汎用の機械式のスタイライザに比べて著しく大きな力を生ぜしめることができ、その結果車両ホイールのキャンバ調節を大きくすることができる。さらにアクティブなスタビライザは、種々異なった構成部材を幾何学的に有利に結合することができる。

補償手段と結合されるスタビライザは、必ずしも、補償手段に直に組み付けられている必要がない。本発明によるホイールサスペンションでは、スタビライザの間接的な固定を有利に使用することも可能である。この場合スタビライザと補償手段との間における結合部は、連結部材から成っており、この場合の連結部材としてはスタビライザリンクを使用することができる。このような構成によって、本発明によるホイールサスペンションの枠内において運動学的な特性を著しく改善することができる。

本発明の別の構成では、連結部材がアクティブな連結部材である。アクティブな連結部材によって、ホイールサスペンションの特性を、アクティブなスタビライザとの関連において既に述べたのと同様に、最適化することができる。

補償手段としては有利には特に回転リンク（Drehlenker）を使用することができ、この場合回転リンクというのは、３つのジョイントを有する三角形リンク又は４つのジョイントを有する４点リンクのことを意味する。回転リンクもしくは補償手段は、運動伝達を可能にする、ホイールサスペンション内部のエレメントである。

ジョイントとしては、弾性特性を有するジョイント、ホールジョイント又は回転ジョイントを使用することができる。弾性特性を有するジョイントは、エラストマ軸受としても公知である。

次に図面を参照しながら本発明を詳説する。図示の実施例は、本発明が図示の実施例に限定されることを示すものではなく、単に本発明によるホイールサスペンションの幾つかの原理を説明するためのものである。また図面において同一部材には同一符号が使用されている。本発明による作用形式を明瞭にするために、図面においては著しく簡単化された原理図が用いられており、図面において、本発明にとって重要ではない構成部材については省かれている。しかしながらこのことは、このような構成部材が本発明によるホイールサスペンションにおいて存在しないことを意味するものではない。

車両ホイールが変位されていないポジションにおいて、本発明によるホイールサスペンションの第１実施形態を概略的に示す図である。 図１に示したホイールサスペンションを、サイドフォースの影響下で変位した状態で示す図である。 車両ホイールが変位されていないポジションにおいて、本発明によるホイールサスペンションの別の実施形態を概略的に示す図である。 車両ホイールが変位されていないポジションにおいて、本発明によるホイールサスペンションの第３実施形態を概略的に示す図である。 車両ホイールが変位されていないポジションにおいて、本発明によるホイールサスペンションの第４実施形態を概略的に示す図である。

図１及び図２に示された本発明によるホイールサスペンションは、第１実施例の簡単化された構造形式を示すものであって、この場合図１には、変位されていないホイールサスペンションが示され、図２には、図１に示されたホイールサスペンションがサイドフォースＦｓの影響下で変位された状態で示されている。このホイールサスペンションは車両ホイール１を有しており、この車両ホイール１は、全体を符号２で示されたホイールキャリアに固定され、つまり回転可能に支承されている。ホイールキャリア２は第１の部分３と第２の部分４とから成っている。ホイールキャリア２の両部分３，４は互いに枢着的に連結されている。この場合両部分３，４は、ジョイント１５における直接的な結合部と、補償手段５を介した間接的な連結部とを有しており、この補償手段５においてホイールキャリア２の第１の部分３はジョイント５ａに固定され、ホイールキャリア２の第２の部分４はジョイント５ｃに固定されている。ホイールキャリア２の第２の部分４はさらに２つのジョイント１３，１４を有しており、両ジョイント１３，１４は、各１つのコントロールアーム９；１０を結合するために働く。両コントロールアーム９，１０は自体公知の形式で、自動車への結合部を有しており、例えば車両ボディ１１に枢着されていることができる。コントロールアーム９にはさらに、ホイールサスペンションを介して導入される運動を減じるためにショックアブソーバ１２が設けられている。全体として、図１及び図２に示されたホイールサスペンションは、ダブルウィッシュボーン型ホイールサスペンションとして公知の基本原理を有している。ホイールキャリア２の第１の部分３と第２の部分４との間には、さらにばね１６が設けられており、このばね１６は、ホイールキャリア２の両部分３，４をその中立の出発位置に戻すために働く。図１に示された本発明によるホイールサスペンションの実施形態における補償手段５において、ジョイント５ｂにはさらに連結部材８が取り付けられている。図示の連結部材８は、スタビライザ７とホイールサスペンションとを直接結合するために働くペンドラムサポートもしくはスタビライザリンク（Pendelstuetze）である。スタビライザ７は自体公知の形式で、スタビライザ軸受１８を介して車両ボディ１１と結合されている。図１におけるホイールサスペンションの変位されていない実施形態では、車両ホイール１はほぼ鉛直なポジションで車両に方向付けられている。この中立位置において構造的に設けられている負のキャンバは、本発明による解決策では設ける必要がないので、ホイールは事実上鉛直に方向付けられている。ホイールキャリア２の部分３，４もまたこの場合、互いにほぼ平行な配置形式を有している。構成部材相互のこのような位置は、例えば自動車の直線走行において生じる。

それとは異なり、図２ににおける同一構造の実施形態では同じホイールサスペンションが変位されて示されている。この場合、車両ホイール１に対して例えばカーブ走行時に作用するサイドフォースＦｓの影響下で、車両ホイール１は、その鉛直方向位置から離れて、「正のキャンバ」、つまりポジティブキャンバを占める傾向がある。このポジティブキャンバに抗して本発明によるホイールサスペンションは最適に作用する。図２から分かるように、車両ホイール１のバウンド（Einfedern）によって、スタビライザ７においてねじれが生ぜしめられる。このねじれは、カーブ外側のホイールをその中立構造位置に強いる力を生ぜしめる。この力は、スタビライザリンク８を介して補償手段５に伝達される。系の最適な設計のためには、補償手段におけるジョイント５ａがエラストマ軸受であると有利である。スタビライザを介して導入された力によって、車両ホイール１は「負のキャンバ」つまりネガティブキャンバにもたらされる。すなわち車両ホイール１は、カーブ走行に基づいて生じるポジティブキャンバとは逆方向に移動させられる。これによって車両ホイール１はカーブ走行時にも、ほぼ鉛直の方向付けを有することになり、種々の運動はホイールキャリア２の内部において受け止められる。ホイールキャリア２の部分３，４はこの場合ホイールキャリア２の下側部分におけるジョイント１５を中心にして旋回する。スタビライザ７及びスタビライザリンク８を介して補償手段５に導入される力作用によって、補償手段５はジョイント５ｃを中心にして回転運動させられ、その結果ジョイント５ｂは走路上面に向かって、つまり図２で見て下方に向かって運動させられる。この運動はほぼ円形軌道に相当する。これによって生じる、補償手段５の上側のジョイントポイント５ａへのホイールサスペンションの影響によって、ホイールキャリア２の第１の部分３はジョイントポイント１５を中心にして、ホイールキャリア２の第２の部分４に対して旋回させられる。これによって、ネガティブキャンバの方向における車両ホイール１の運動を得ることができる。

ホイールサスペンションのための本発明による解決策の、図３に示された実施形態は、変位されていない系を示している。既に述べたホイールサスペンションとは異なり、このホイールサスペンションは、４点リンクとして構成された上側の補償手段５と、この補償手段５に対して異なった高さ位置で３点リンクとして構成された下側の補償手段６とを有している。車両ホイール１はこの実施形態でもホイールキャリア２の第１の部分３に固定されている。ホイールキャリア２の第１の部分３は、ジョイントポイント５ａにおいて第１の補償手段５への結合部を有している。ジョイントポイント５ｃにおいては、ホイールキャリア２の第２の部分４が４点リンク５に取り付けられている。、図示の実施形態においてもエラストマ軸受として形成されているジョイント５ｂは、スタビライザリンク８と結合されている。さらにこのホイールサスペンションでは別のスタビライザリンク１７が連結部材として設けられている。このスタビライザリンク１７は一方では上側の４点リンクのジョイント５ｂに固定され、かつ他方の端部で、三角形リンクとして形成された下側の補償手段６のジョイント６ｂに固定されている。下側の補償手段６のジョイント６ａは、その下側領域にホイールキャリア２の第２の部分４を取り付けるために働き、下側のコントロールアーム１０への結合部を成している。これによってジョイント６ａの機能は、図１及び図２に示された実施形態のジョイント１４の機能に相当する。三角形リンクとして形成された補償手段６の第３のジョイントは、ジョイント６ｃである。このジョイント６ｃは、ホイールキャリア２の第１の部分３を結合するために働き、この場合この結合部はホイールキャリア部分３の下側部分に設けられている。上側のコントロールアーム９はジョイント１３を介してホイールキャリア２の第２の部分４と結合されている。図３に示された、本発明によるホイールキャリアの実施形態は、図１及び図２との関連において既に述べたホイールキャリアに比べて、構造的に複雑な系であるが、しかしながら、これによって車両ホイールのキャンバ特性をさらに最適化するという利点と、車両ホイール１のトレッド幅の変化を減少するという利点を有している。このような実施形態によって、車両ホイールが高速でカーブによって変位される場合でも、トレッド幅の変化はほぼ値「０」にすることができる。

本発明によるホイールサスペンションの極めて特殊な別の実施形態が、図４に示されている。このホイールサスペンションの基本的な構造は、図１及び図２との関連において既に述べた系に相当している。しかしながら図１及び図２の実施形態とは異なり、スタビライザ７はアクチュエータ１９を有している。このような実施形態によっても、車両ホイール１のトレッド幅の変化をほぼ０の値にまですることができ、このことは、従来公知のホイールサスペンションでは不可能であった。図１及び図２に記載したホイールサスペンションに比べて、図４に示された実施形態では所望のように、さらに大きなネガティブキャンバを生ぜしめることができる。それというのはこの場合、導入可能な力はアクティブなスタビライザでは、汎用の機械式のスタビライザに比べて大きいからである。図４に示した実施形態の別の利点としては、ホイールサスペンションの機械的式の構造形態よりも僅かな構成部材しか必要ないということが挙げられる。例えば、ただ１つの上側の補償手段５だけで十分である。その結果、別の補償手段、つまり下側の補償手段６は不要になる。図３に示された下側の補償手段６の補償機能は、図４の実施例ではアクティブなスタビライザ７が引き受けている。

本発明のさらに別の実施形態は図５に示されている。この実施形態においても、図１及び図２との関連において既に述べたホイールサスペンションを使用することができる。基本的な構造はこの系と同じである。図５の実施形態が異なっている点は、アクティブなスタビライザリンク２０がスタビライザ７と上側の補償手段５との間に設けられていることである。この場合補償手段５は三角形リンクとして形成されている。図５の実施形態においても、極めて単純な機構を使用することができ、しかも下側の補償手段６を節約することができる。車両ホイール１の最適な調節のためには、この実施形態においても三角形リンクとして形成された上側の補償手段５だけで十分である。

もちろん、図３に示されたホイールサスペンションとアクティブなエレメント（スタビライザ及び／又はスタビライザリンク）とを組み合わせることも可能である。トレッド幅の変化を最適に減じるため及び車両ホイール１におけるキャンバを最適化するためには、相応な構成部材をリーズナブルな費用で適合させる必要がある。

図面を参照しながら述べた本発明の原理は、もちろん、上に述べたダブルウィッシュボーン型ホイールサスペンションに制限されるものではなく、構造的に異なった他のホイールサスペンション系においても使用することができる。

１ 車両ホイール、 ２ ホイールキャリア、 ３ ホイールキャリアの第１の部分、 ４ ホイールキャリアの第２の部分、 ５ 補償手段、 ６ 補償手段、 ７ スタビライザ、 ８ 連結部材、 ９ コントロールアーム、 １０ コントロールアーム、 １１ 車両ボディ、 １２ ショックアブソーバ、 １３ ジョイント、 １４ ジョイント、 １５ ジョイント、 １６ ばね、 １７ 連結部材、 １８ スタビライザ軸受、 １９ アクチュエータ、 ２０ アクティブなペンドラムサポートもしくはスタビライザリンク、 ａ，ｂ，ｃ，ｄ ジョイント

Claims (9)

1. 自動車のホイールサスペンションであって、車両ホイール（１）を支持していて２部分から形成されたホイールキャリア（２）が設けられていて、該ホイールキャリア（２）の第１の部分（３）がホイールキャリア（２）の第２の部分（４）と枢着結合されており、ホイールキャリア（２）の第１の部分（３）とホイールキャリア（２）の第２の部分（４）とを結合するために、少なくとも１つの補償手段（５，６）が設けられている形式のものにおいて、
   車両ホイール（１）が、自動車の横方向で見て反対側に位置する車両側に設けられた車両ホイールとの作用結合体を有していて、該作用結合体がスタビライザ（７）によって形成されており、該スタビライザ（７）が補償手段（５，６）と枢着結合されていることを特徴とするホイールサスペンション。
2. ホイールサスペンションが、地面近傍の下側の補償手段（６）と、該補償手段（６）に対して高さ位置の異なっている上側の補償手段（５）とを有している、請求項１記載のホイールサスペンション。
3. スタビライザ（７）がアクティブなスタビライザである、請求項１又は２記載のホイールサスペンション。
4. スタビライザ（７）と補償手段（５，６）との間の結合部が連結部材（８）から成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
5. 連結部材（８）がスタビライザリンクである、請求項４記載のホイールサスペンション。
6. 連結部材（８）がアクティブな連結部材である、請求項４又は５記載のホイールサスペンション。
7. 補償手段（５，６）が回転リンクである、請求項１から６までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
8. 回転リンク（５，６）がそれぞれ３つのジョイント（ａ，ｂ，ｃ）を有する三角形リンク又は、４つのジョイント（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を有する４点リンクである、請求項７記載のホイールサスペンション。
9. ジョイント（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が、弾性特性を有するジョイント、ホールジョイント又は回転ジョイントである、請求項８記載のホイールサスペンション。

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