JP4383679B2 - 自動車の駆動後輪のためのホイールサスペンション - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、自動車の駆動後輪のためのホイールサスペンションに関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許第１９３８８５０号明細書に基づいて公知のホイールサスペンションでは、上側のアーム平面は、車両長手方向中心軸線に対して広がるように設置された独立した（aufgeloest）２つの横方向アームから成っており、この場合下側のアーム平面は三角アームから形成されていて、アームによってもしくはアームの位置によって弾性運動学的な軸線が生ぜしめられる。さらに１９７６年１０月１２日のUS-Report on the Sixth International Technical Conference on Experimental Safety Vehicles の６５６頁〜６６４頁に基づいて、独立した上側の横方向アームとタイロッドを備えた下側の三角アームとを有していて、これらが弾性運動学的な軸線とキャスタ軸線とを形成するホイールサスペンションが公知である。さらにまたドイツ連邦共和国特許第３７１４０３４号明細書に基づいて、独立した上側のアームとスイング軸（Pendelstuetze）を備えた下側の三角アームとを有する、自動車における駆動後輪のためのホイールサスペンションが公知であり、この公知のホイールサスペンションでは、三角アームのホイール保持体側の軸受とボディ側の軸受とを介して、スタートピッチ補償（Anfahrnickausgleich）及び制動ピッチ補償（Bremsnickausgleich）のためのピッチポールが生ぜしめられている。
【０００３】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の自動車、特に山谷走行用自動車の後輪のためのホイールサスペンションを改良して、ホイールへの力の作用下において、カーブ走行時にも直進走行時にも安定した走行状態を保証するサスペンションを提供することである。さらにホイールサスペンションは小型かつコンパクトで前組立て及び前調節可能に構成されていることが望まれている。
【０００４】
この課題を解決するために本発明では、請求項１の特徴部に記載のように構成されている。本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００５】
本発明によって得られる大きな利点としては次のことが挙げられる。すなわち本発明によるホイールサスペンションでは、独立した上側のアームとタイロッドを備えた下側の三角アームとを有し、さらにアーム軸受における相応に合わせられた特性を有しているホイールサスペンションの構成によって、最大のスタートピッチ補償及び制動ピッチ補償を保証し、さらにホイールへの力作用時に弾性運動学的なホイール位置変化を可能にし、かつ横方向力、制動力及び負荷交番力のようなすべての力作用時にも、トーイン制御するように作用するホイールサスペンションが得られる。
【０００６】
そのためにホイールサスペンションは主として、ホイール回転軸線の上に配置されたホイールガイド装置から成っており、該ホイールガイド装置が、ボディ側の軸受に向かって互いに離れるように延びていてかつ間隔をおいて位置する２つの平面に配置された独立した２つの横方向アームから成っている。そして鉛直なホイール中心横方向平面の両側において、横方向アームはホイール保持体に枢着されている。ホイール回転軸線の下には、三角アームとタイロッドとから成っている別のホイールガイド装置が設けられており、この場合三角アームは、走行方向で見て、鉛直なホイール中心横方向平面の前で枢着されており、かつ走行方向に延ばされた傾斜平面内に位置している。タイロッドはホイール中心横方向平面の後ろでホイール保持体に支承されている。上側及び下側のアームのホイール保持体側の軸受の運動方向に対して垂直に延びるポールラインによって、ホイール回転軸線を貫いて延びる平面の前方でかつ該平面の上方に位置していてアンチダイブ及びアンチスクワット作用を生ぜしめるピッチポールが生ぜしめられる。
【０００７】
両上側の横方向アームは例えばいわゆるロッドアーム（Stablenker）として構成されていて、下側のホイールガイド装置と一緒に弾性運動学的な軸線を形成しており、この場合両上側の横方向アームはこの軸線のための仮想の上側のポールを形成し、タイロッドと三角アームとによって形成された下側のポールは、鉛直なホイール中心横方向平面の後ろでかつトレッド幅の外側に位置している。これら両方のポールによって、弾性運動学的な軸線はホイール接地平面における交点をトレッド幅の外側に、かつ走行方向で見て鉛直なホイール中心横方向平面の後ろに有することになる。
【０００８】
弾性運動学的な軸線の位置は、鉛直なホイール中心横方向平面の前に位置している、上側の横方向アームの軸受点の方が、鉛直なホイール中心横方向平面の後ろに位置している、上側の横方向アームの別の軸受の軸受点よりも、鉛直なホイール中心横方向平面の近くに位置していることによって、決定される。
【０００９】
さらに、両上側の横方向アームを用いて仮想の上側のポールが形成され、かつ下側の三角アームのホイール保持体側の軸受によって運動学的なキャスタ軸線のための構造的なポールが形成される。ホイール接地平面におけるこのキャスタ軸線の交点は、鉛直なホイール中心横方向平面の前でかつトレッド幅の内部に位置している。三角アームによってホイール保持体の軸受に形成された構造的なポールは、そのために走行方向で見て、鉛直なホイール中心横方向平面の前でかつトレッド幅の内部に位置している。上側の仮想のポールはこれに対して、ほぼ鉛直なホイール中心横方向平面内で、かつトレッド幅の外側に位置している。これによってキャスタ軸線はホイール接地平面における交点を有する。
【００１０】
運動学的なキャスタ軸線と弾性運動学的な軸線との規定されたポジションを得るために、ホイール保持体における上側の横方向アームの軸受点は、タイロッドの軸受点と三角アームの軸受点との間に位置しており、この場合横方向アームはボディ側の軸受に対して広がりながら延びていて、三角アームのリンクアーム及びタイロッドと交差している。
【００１１】
このように構成されていることによって、ホイールに対するすべての力作用時に、弾性運動学的なホイール位置変化が得られる。なぜならば、アーム軸受の相応に合わせられた特性及び弾性運動学的な軸線の位置並びに運動学的なキャスタ軸線の位置は、このようなホイール位置変化の形式及び量に対して影響を与えるからである。
【００１２】
ホイールガイド装置の軸受の相応に合わせられた特性は、ホイールガイド装置のジオメトリ的な配置形式と、これによって形成される仮想の及び構造的なポール及び軸線とに関連して、ホイールに対する力の作用下におけるホイール位置変化を規定する。すなわち弾性運動学的な軸線及びキャスタ軸線の位置に基づいて、ホイールへの力作用時に、この他方の両軸線つまり弾性運動学的な軸線とキャスタ軸線との間に仮想の軸線が生ぜしめられ、これによってホイールはすべての力作用時に弾性運動学的に運動することができる。
【００１３】
そのために三角アームのボディ側の軸受は、半径方向の負荷方向において、軸方向の負荷方向における特性に比べて著しく剛性の特性を有している。両上側の横方向アームの半径方向における軸受特性は全体として等しく、かつ三角アームのボディ側の軸受の軸受特性よりも僅かな半径方向特性を有している。タイロッドの半径方向における軸受特性は全体として、下側の横方向アームの半径方向における軸受特性よりも剛性的に、つまりより高剛性に構成されている。
【００１４】
このように軸受特性を合わせることと弾性運動学的な軸線及びキャスタ軸線の位置とによって、横方向力及び制動力に作用時、並びに走行方向とは逆向きに作用する長手方向力に作用時に、ホイールのトーアウト傾向の作用にホイールのトーイン傾向を重畳し、ホイールをトーインの方向に調節できるようにすることが望まれている。このような調節はこの場合、両軸線から形成される仮想の旋回軸線を介して行われ、この仮想の旋回軸線は、空間的に、弾性運動学的な軸線とキャスタ軸線との間において生ぜしめられ、ホイール接地平面の面領域における交点を、鉛直なホイール中心横方向平面の後ろでかつトレッド幅の外側において有している。走行方向において作用するネガティブな長手方向力（駆動力）発生時に、トーアウト方向におけるホイール位置変化が生じる。
【００１５】
アンチダイブ作用を得るため、つまり制動動作時における車両の持ち上がりを阻止するため及び、アンチスクワット作用を得るため、つまりスタート時における車両の沈み込みを阻止するために、ピッチポールを走行方向で見てホイール回転軸線の前でかつホイール回転軸線の上に形成することは、三角アームと両上側の横方向アームの位置とを互いに斜めに方向付けることによって達成される。
【００１６】
ダンパ脚もしくはばね脚が、車両に対して横方向に車両長手方向中心軸線に対して角度を成して延びていて、三角アームとタイロッドとの間及び両横方向アームの間に配置されていて、かつホイール保持体及び車両ボディに支持されている。ばね脚をこのように傾けて配置することによって、主として、比較的大きなトランクルームと低い荷積み高さとが車両において得られる。
【００１７】
次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。
【００１８】
図１は、ホイールサスペンションを示す斜視図であり、
図２は、取付け状態におけるホイールサスペンションを上から見た図であり、
図３は、ホイールサスペンションを上から見た概略図であり、
図４は、ホイールサスペンションを後ろから見た図であり、
図５は、ホイールサスペンションを横から見た図である。
【００１９】
自動車特に全地勢走行車いわゆる山谷走行用自動車（Gelaendewagen）の後車軸用のホイールサスペンション１は、ホイール回転軸線２の上に配置されていて２つの横方向アーム３，４から成っているホイールガイド装置Ｒ１を有しており、このホイールガイド装置Ｒ１は、２つの軸受６，７を用いてホイール保持体５に枢着されている。ホイール回転軸線２の下には別のホイールガイド装置Ｒ２が配置されており、このホイールガイド装置Ｒ２は、リンクアーム９，１０とタイロッド（Spurstange）１１とから成る。
【００２０】
ホイールガイド装置Ｒ１，Ｒ２は空間内に次のように配置されている。すなわちこの場合ピッチポール（Nickpol）Ｎ及び交点（Durchstosspunkt）もしくはホイール接地平面１６におけるポール１３を備えた運動学的なキャスタ軸線（kinematische Nachlaufachse）１２と、交点もしくはホイール接地平面１６におけるポール１５を備えた弾性運動学的な軸線（elastokinematische Achse）１４とが生ぜしめられるようになっている。
【００２１】
両横方向アーム３，４はホイール保持体５から互いに離れる方向に車両ボディもしくはボギー（Fahrschemel）１７に向かって延びるように配置されていて、ボディ側において軸受１８，１９に旋回可能に支持されている。一方の横方向アーム３は、走行方向Ｆで見て、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの前に位置しており、この場合軸受６はこの平面Ｘ−Ｘに直ぐ隣接して配置されている。他方の横方向アーム４は、走行方向Ｆで見て、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの後ろに配置されており、この場合軸受７は、ホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘに対して横方向アーム３の軸受６に比べて大きな間隔をおいて配置されている。両アーム３，４は異なった高さ平面に位置している。
【００２２】
両横方向アーム３，４によって形成された、運動学的なキャスタ軸線１２を規定するため及び弾性運動学的な軸線１４のための上側の仮想（ideell）のポール２０は、ほぼ鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘにもしくはその直ぐそばに位置している。弾性運動学的な軸線１４の下側の仮想のポール２１は、三角アーム８及びタイロッド１１並びに三角アーム８によって形成される。この弾性運動学的な軸線１４は、ホイール接地平面１６における交点１５を有しており、この交点１５は、走行方向Ｆで見て、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの後ろでかつトレッド幅Ｓもしくはホイール中心長手方向平面Ｙ−Ｙの外側に位置している。
【００２３】
ホイールが、ホイールに対して作用する力の影響下でトーイン傾向を生ぜしめることができるようにするために、キャスタ軸線の交点１３はトレッド幅Ｓの内側において、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘに関しては、該ホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの前に配置されており、かつ弾性運動学的な軸線１４の交点１５は、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの後ろで、かつトレッド幅Ｓの外側に配置されている。この両方の軸線に基づいて、別の仮想の軸線のために、ホイール接地平面及びホイール中心平面における交点が、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘの後ろでかつトレッド幅の外側における面領域において生ぜしめられる。
【００２４】
これによって、ホイールガイド装置の規定された軸受特性によって、ホイールへの力の作用時に、ホイールのトーアウト傾向にトーイン傾向が重畳される。それというのは、モーメント状態が交点の位置に基づいて相応に設計されているからである。
【００２５】
両横方向アーム３，４は有利には異なった高さ平面に配置されており、この場合前方に位置しているアーム３は、後方に位置している他方のアームの上に配置されている。両アーム３，４もしくはアーム３又はアーム４のこのような位置は、ピッチポールＮのポジションに影響を与える。
【００２６】
上側及び下側のホイールガイド装置Ｒ１，Ｒ２のホイール保持体側の軸受６，７；２２，２３は、ほぼ鉛直な傾斜平面Ｅに配置されており、この傾斜平面Ｅは鉛直なホイール中心長手方向平面Ｙ−Ｙに対してほぼ平行に延びている。軸受６，７を貫いて描かれた鉛直な平面Ｅは、鉛直な平面Ｙ−Ｙに対してほぼ平行に延びている。軸受２２，２３を貫いて描かれた別の鉛直な平面Ｅ１は、平面Ｙ−Ｙに対して斜めに延びるように配置されている。
【００２７】
三角アーム８は、鉛直なホイール中心横方向平面Ｘ−Ｘのそばに配置されたリンクアーム１０を有しており、このリンクアーム１０は平面Ｘ−Ｘに対してほぼ平行に配置されており、角度αだけ傾斜して前方に向かって延びる別のリンクアーム９を有している。三角アーム８は軸受２３を介してホイール保持体５に支承されていて、ボディ側では軸受２５，２６において保持されている。これらの軸受２５，２６の特性によって、軸受２３を貫いて延びていてアーム１１のポールラインＰ２と点２１で交差するポールライン（Polstrahl）Ｐ１の方向が生ぜしめられる。
【００２８】
三角アーム８は走行方向Ｆにおいて上昇しながら傾斜平面Ｚ−Ｚにおいてホイール保持体側の軸受２３を備え、横方向アーム３はホイール保持体側の軸受６を備えている。この両軸受は主としてその運動方向によって、ポールライン２７，２８を、ひいてはアンチダイブ（Antidive）及びアンチスクワット（Antisquat）のためのピッチポールＮを規定する。このピッチポールＮは走行方向Ｆで見てホイール回転軸線２の前でかつホイール回転軸線２の上に位置している。
【００２９】
横方向アーム３，４は全体で約３０００Ｎ／ｍｍ以上の半径方向の軸受特性Ｃ２を有しており、この場合このような弾性度は全体として両軸受が有している。三角アーム８のリンクアーム９，１０の特性Ｃ，Ｃ１は軸方向においてほぼ等しく、特性Ｃは約１０００Ｎ／ｍｍであり、これに対して半径方向では約６０００Ｎ／ｍｍの硬い特性Ｃ１が与えられている。タイロッド１１は全体として約７５００Ｎ／ｍｍの半径方向における特性Ｃ３を有しており、従って、三角アーム８及び上側の横方向アーム３，４よりも、半径方向において著しく硬く支承されている。ホイールガイド装置Ｒ１，Ｒ２の特性Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は次のように、すなわち僅かなトーイン変化及びキャンバ変化しか生じないように設計されている。このような僅かなトーイン変化は主として、ホイールへの力作用時における逆向きのモーメントによって達成される。
【００３０】
別の構成によれば、下側の三角アームの、走行方向Ｆで見て前方のアーム軸受２５は、半径方向において軟らかく構成されていることができ、このように構成されていると、長手方向衝突発生時及び走路凹凸時における長手方向快適さに有利な影響を与えることができる。
【００３１】
上側の横方向アーム３，４の間及び三角アーム８のアーム１０とタイロッド１１との間において、傾けられた位置でばね／ダンパ脚３０が延びており、このばね／ダンパ脚３０は車両長手方向中心軸線Ｌに対して角度βを成して斜めに設置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ホイールサスペンションを示す斜視図である。
【図２】 取付け状態におけるホイールサスペンションを上から見た図である。
【図３】 ホイールサスペンションを上から見た概略図である。
【図４】 ホイールサスペンションを後ろから見た図である。
【図５】 ホイールサスペンションを横から見た図である。

Claims (7)

1. 自動車の駆動後輪のためのホイールサスペンションであって、斜めに設置されたばね／ダンパ脚（３０）と、ホイール（Ｒ）を支承するホイール保持体（５）とが設けられていて、該ホイール保持体が、互いに鉛直方向の間隔をおいて配置されたホイールガイド装置（Ｒ１，Ｒ２）を介して、車両と結合されており、これらのホイールガイド装置（Ｒ１，Ｒ２）が、ホイール回転軸線を貫いて延びる水平な平面の上下に配置されていて、ホイール保持体（５）及び車両ボディに支承されており、この場合ホイール（Ｒ）に弾性運動学的な軸線（１４）と運動学的なキャスタ軸線（１２）とが形成されており、ホイール回転軸線の上側に配置されたホイールガイド装置（Ｒ１）が、ボディ側の軸受（１８，１９）に向かって互いに離れるように延びていてかつ間隔をおいて位置する２つの平面に配置された独立した２つの横方向アーム（３，４）から成っており、これらの横方向アーム（３，４）が、鉛直なホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）の両側においてホイール保持体（５）に枢着されており、ホイール回転軸線の下に配置された別のホイールガイド装置（Ｒ２）が、三角アーム（８）とタイロッド（１１）とから成っており、三角アーム（８）が、走行方向（Ｆ）で見て、鉛直なホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）の前で枢着されていて、さらに三角形アーム（８）が、走行方向（Ｆ）に延ばされた傾斜平面（Ｚ−Ｚ）内に位置していて、タイロッド（１１）がホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）の後ろでホイール保持体（５）に支承されており、ホイールガイド装置（Ｒ１，Ｒ２）の合わせられた軸受特性と、キャスタ軸線（１２）との共働における弾性運動学的な軸線（１４）の位置とによって、ホイールに対するすべての力作用時に、ホイール（Ｒ）のために仮想の旋回軸線が形成されるようになっており、ホイールガイド装置（Ｒ１，Ｒ２）の２つの横方向アーム（３，４）の内の走行方向（Ｆ）側の一方の横方向アーム（３）及び三角アーム（８）のホイール保持体側の軸受（２３，６）の運動方向によって、ポールライン（２７，２８）が生ぜしめられ、該ポールライン（２７，２８）が、ホイール回転軸線（２）を貫いて延びる水平平面（ａ−ａ）の前方でかつ該水平平面（ａ−ａ）の上方において互いに合致し、アンチダイブ及びアンチスクワットのためのピッチポール（Ｎ）を形成している形式のものにおいて、
   ａ）両上側の横方向アーム（３，４）が一緒になって、運動学的なキャスタ軸線（１２）のための仮想の上側のポール（２０）を形成しており、該上側のポール（２０）が少なくとも、鉛直なホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）内でかつトレッド幅（Ｓ）の外側に位置しており、キャスタ軸線（１２）の位置のための下側の点（２２ａ）が、三角アーム（８）の軸受（２３）によって形成され、下側の点（２２ａ）が、走行方向（Ｆ）で見て、鉛直なホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）の前でかつトレッド幅（Ｓ）の内部に位置しており、
   ｂ）ホイール保持体（５）における上側の横方向アーム（３，４）の軸受点（６，７）が、タイロッド（１１）の軸受点（２２）と下側の三角アーム（８）の軸受点（２３）との間に位置していて、一方の横方向アーム（３）が三角アーム（８）のリンクアーム（１０）と、かつ他方の横方向アーム（４）がタイロッド（１１）と交差するように配置されており、
   ｃ）斜めに設置されたばね／ダンパ脚（３０）が基部領域において、下側の三角アーム（８）のホイール保持体側の軸受（２３）とタイロッド（１１）のホイール保持体側の軸受（２２）との間に配置されていて、この場合ホイール（Ｒ）が、弾発動作による鉛直方向力作用時に、付加的にトーイン制御もしくはトーアウト制御するように作用し、
   ｄ）上側の横方向アーム（３，４）の軸受点（６，７）がほぼ鉛直平面（Ｅ）内に位置しており、該鉛直平面（Ｅ）が鉛直なホイール中心長手方向平面（Ｙ−Ｙ）に対してほぼ平行に延びていて、軸受点（２２，２３）が、前記鉛直平面（Ｅ）と交差する別の平面（Ｅ１）に位置している
   ことを特徴とする、自動車の駆動後輪のためのホイールサスペンション。
2. 三角アーム（８）のボディ側の軸受（２５，２６）が、半径方向の負荷方向において、軸方向の負荷方向における特性（Ｃ）に比べて高い剛性の特性（Ｃ１）を有しており、前方のボディ側の軸受（２５）が半径方向において、後方のボディ側の軸受（２６）よりも軟らかい特性を有している、請求項１記載のホイールサスペンション。
3. 両上側の横方向アーム（３，４）の半径方向における剛性に関する軸受特性（Ｃ２）が等しく、かつ三角アーム（８）のボディ側の軸受（２５，２６）の半径方向の剛性に関する軸受特性（Ｃ１）よりも低い、請求項１又は２記載のホイールサスペンション。
4. タイロッド（１１）の半径方向における軸受特性（Ｃ３）が全体として、上側の横方向アーム（３，４）の半径方向における軸受特性（Ｃ２）よりも剛性である、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. ホイールガイド装置（Ｒ１，Ｒ２）の合わせられた軸受特性と弾性運動学的な軸線（１４）及びキャスタ軸線（１２）の位置とによって、ホイールに対するすべての力作用時に、前記両軸線（１２，１４）から生ぜしめられたホイールのための仮想の旋回軸線が得られる、請求項１から４までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
6. ばね／ダンパ脚（３０）のホイール保持体側の軸受（４０）が、走行方向（Ｆ）で見て、下側の三角アーム（８）のホイール保持体側の軸受（２３）に対するよりも、タイロッド（１１）のホイール保持体側の軸受（２２）の近くに位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
7. ばね／ダンパ脚（３０）が、鉛直なホイール中心横方向平面（Ｘ−Ｘ）に対してほぼ平行に延びている、請求項１又は６記載のホイールサスペンション。

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