JP2006509676A - ホイール支持装置、サスペンションシステムおよびホイール支持装置を備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホイール支持装置の受動的機能を改善することにある。
【解決手段】 本発明は、車両のサスペンション要素（４、８、９）にホイール（２）を連結することを意図した支持装置（３、６、７）に関する。本発明によれば、半径Ｒのホイールは路面（Ｓ）上に置かれるように設計されており、支持装置はウィッシュボーン（６、７）を有している。該ウィッシュボーンの下端部はサスペンション要素に連結されかつ上端部はホイールキャリヤ（３）に連結されていて、サスペンション要素に対するキャンバ自由度をホイールに付与し、キャンバ運動が瞬間回転中心（CIR r/s）の回りに生じる。本発明は、キャンバ平面内での瞬間回転中心の瞬間位置の横座標および縦座標をそれぞれＹおよびＺとすると、０°から−１°までのキャンバ撓み中、前記瞬間位置は、次の条件すなわち、Ｙ≦０．１２５Ｒ、Ｚ≦−０．０６２５Ｒ、およびＺ≦０．６６２２５Ｙ＋０．０２０２８Ｒを同時に満たすことを特徴とする。

Description

本発明は、車両の路面接触システム、特にサスペンションシステムに関し、より詳しくは、ホイールのガイディングに関する。

下記特許文献１には、サスペンション要素に対するホイールのキャンバ自由度を許容するホイール支持装置が開示されている。この自由度は、例えば、車両の走行パラメータに関連してジャッキにより能動的に、またはホイールに加えられる力により受動的に制御される。

「ホイール平面」とは、タイヤの中央を通ってホイール軸線に垂直な、ホイールに関する平面を意味する。車両のボディに対するホイール平面の角度位置は、２つの角度すなわち、キャンバ角および舵取り角により定められる。ホイールのキャンバ角とは、路面に垂直な横断平面内で、車両の正中面からホイール平面を分離する角度である。この角度は、ホイールの上端部が、車両の外側に向かって正中面から離れる方向に変位するときにはポジティブであり、最近では、この場合を「キャンバ」または「ポジティブキャンバ」と呼んでいる。これとは逆に、前記角度がネガティブであるときは、「カウンタキャンバ」または「ネガティブキャンバ」と呼んでいる。以下の記載において、「キャンバ」または「キャンバ角」は互換的に使用するものとする。

ホイールの舵取り角とは、路面に平行な水平面内で、車両の正中面からホイール平面を分離する角度をいう。
キャンバ平面とは、キャンバが生じる平面であって、静接触領域（static contact area）の中心を通り、車両を横断する垂直平面である。ホイールの舵取り角がゼロであるときは、キャンバ平面はホイールの軸線を包含する。

特許文献１には、受動的システムでは、サスペンション要素に対するホイールのキャンバ運動の瞬間回転中心は路面より下に位置させるべきであることが提案されており、これにより、接触領域に作用する横方向力がホイール平面を所望方向に傾動させようとするトルクが発生される（この瞬間回転中心は、特許文献１において、「第一瞬間回転中心」と呼ばれている）。しかしながら、この条件下では、横方向力がホイールを所望方向に傾動させようとするトルクをキャンバ軸線内に発生させるとはいえ、キャンバ変化に関する効率は、実施される構成に基いて非常に異なったものとなる。しかしながら、実際には、接触領域内で力を加えるキャンバの感度は、重要な基準である。実際に、受動的キャンバ変化が、最大傾斜に関して予測可能で、安定した、満足できるものとなるようにホイール支持体およびサスペンションシステムを設計することが広く探求されている。これは、特に、レーシング用の非常に高性能な車両にとっては重要である。このような車両では、絶対的性能の探求として、長手方向グリップおよび横方向グリップの最適化がある。この最適化は、ホイールのキャンバ角が、常時、タイヤの機能にとって理想的な角度に近い角度にある場合にのみ可能である。タイヤのグリップに関して理想的なキャンバとは、接触領域での圧力分布の均一性を最適化できる角度、すなわち、例えば圧力分布に関し、タイヤがドリフトするとき（一般的にはコーナリング時）のタイヤの横方向変形の補償を可能にする角度である。

国際特許出願ＷＯ ０１／７２５７２号明細書

従って、本発明の一目的は、上記特許文献１に開示されているようなホイール支持装置の受動的機能を改善することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、車両のサスペンション要素にホイールを連結するように設計された支持装置であって、半径「Ｒ」のホイールが路面上に置かれるように設計されており、支持装置がロッドを有し、該ロッドの下端部はサスペンション要素に連結されかつ上端部はホイールキャリヤに連結されていて、サスペンション要素に対するキャンバ自由度をホイールに付与し、キャンバ運動が瞬間回転中心の回りに生じる構成の支持装置において、キャンバ平面内での瞬間回転中心の瞬間位置の横座標および縦座標を、それぞれＹおよびＺとすると、０°から−１°までのキャンバ撓み中、前記位置は、下記条件すなわち、
Ｙ≦０．１２５Ｒ
Ｚ≦−０．０６２５Ｒ
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ＋０．０２０２８Ｒ
を同時に満たすことを特徴とする支持装置が提供される。
好ましくは、本発明の装置は更に、０°から−２°まで、好ましくは０°から−３°まで、更に好ましくは０°から−４°までのキャンバ撓み中にも、瞬間回転中心の位置が上記条件を満たす。

より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置が、ゼロキャンバで、下記条件すなわち、
−０．１２５Ｒ≦Ｙ≦０．１２５Ｒ
Ｚ≦−０．０６２５Ｒ
を満たす。
より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置がまた、−１°のキャンバで、下記条件すなわち、
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１５Ｒ
を満たす。
より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置がまた、−２°のキャンバで、下記条件すなわち、
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１６２５Ｒ
を満たす。
より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置がまた、−３°のキャンバで、下記条件すなわち、
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１７１９Ｒ
を満たす。
より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置がまた、−４°のキャンバで、下記条件すなわち、
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１８４４Ｒ
を満たす。
より好ましくは、本発明の支持装置は、瞬間回転中心の位置がまた、−５°のキャンバで、下記条件すなわち、
Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１９６９Ｒ
を満たす。

実際に、驚くべきことに、キャンバ運動中の瞬間回転中心の変位は、或る限界範囲（この範囲が狭いほど、考えられる有効キャンバ範囲は大きくなる）内に含まれなくてはならないことが判明した。

本発明の変更形態では、支持装置は、マクファーソンストラットに連結されるように設計される。
好ましくは、本発明の支持装置は、ホイールのキャンバに影響を与えることができる制御手段、例えばダンパおよび／またはスプリングの形態をなす制御手段を更に有する。

本発明の好ましい実施形態では、内側ロッドは、その一端が枢動ジョイントを介してホイールキャリヤに連結され、かつその他端がスイベル・ジョイントを介してサスペンション要素に連結されている。
また、本発明は、上記支持装置を備えた車両用サスペンションシステム、およびこのようなサスペンションシステムを備えた車両に関する。

図１には、本発明によるサスペンションシステム１が示されている。サスペンションシステム１は、車両のボディ５に対してホイール２の平面ＰＲを維持するように設計された種々の要素を有している。半径Ｒのホイール２は、接触領域ＡＣを介して路面Ｓ上に載っている。半径Ｒ（「負荷半径」とも呼ばれる）は、ホイール２が垂直でかつその定格静作用荷重を支持しているときの路面Ｓとホイール軸線との間の距離である。ホイールキャリヤ３は、２度の自由度を許容する手段（４、６、７、８、９）を介してボディ５に連結されている。ホイール２のキャンバ運動は、ホイールキャリヤ３を、枢動ロッド６、７を介して中間支持体４に連結することにより可能になり、枢動ロッド６、７は、これらの下端部がサスペンション要素（４、８、９）に関節連結されかつ上端部がホイールキャリヤ３に関節連結されている。サスペンションの撓み運動は、中間支持体４を、上下のアーム８、９（すなわちウィッシュボーン）を介してボディ５に連結することにより可能になる。かくして、ホイールキャリヤ３が、既知の態様例えば「マルチアーム」システムまたは「ダブルウィッシュボーン」システムの態様で本質的に垂直運動を受けることができるため、サスペンションシステム１は、一方で、ホイールキャリヤ３に、ボディ５に対するサスペンションの撓み自由度を付与するように構成されている。図１には、荷重を支持するサスペンションスプリングまたは他の装置は示されていない。

支持装置は、ホイールキャリヤ３と、キャンバ手段（ロッド６、７）とからなる。サスペンション手段に対してホイールのキャンバを変化できるようにするのが、この支持装置である。

中間支持体４に対するホイールキャリヤ３のキャンバ運動は、瞬間回転中心（CIR r/s）を有している。この瞬間回転中心の位置は、ホイールキャリヤ３を中間支持体４に連結するロッド６、７の軸線の交点により決定される。図１は、車両が平らな路面上で定格荷重を支持しているときの、サスペンションシステムの静位置に一致する平均位置にあるサスペンションシステムを示す。ここには、静キャンバは本質的にゼロであるところ、すなわち、ホイール平面ＰＲが接触領域ＡＣの中心を通りかつ車両の正中面に平行な垂直平面ＰＶに一致しているところが示されている。サスペンションシステム１は、本発明の支持装置を有している。

図２は、ホイール２がネガティブキャンバ角（カウンタキャンバ）αを占めているときの図１の実施形態を示すものである。実際に、ホイール平面ＰＲは、車両の内側に向かって、垂直基準平面ＰＶに対して角度αで傾斜している。この傾動は、接触領域ＡＣ内で加えられかつ車両の内側を向いた横方向力Ｆｙにより引起こされる。この状況は、車両が湾曲路に沿って移動するときに、湾曲路の外側のホイールについて生じるものである。これに対し、ホイールが、横方向成分が車両の外側を向いている力を受けるとき（湾曲路の内側のホイールの場合）は、成分Ｆｙは、ホイールキャリヤをキャンバが増大する方向に枢動させようとするトルクを発生する（すなわち、キャンバ角αが増大しかつポジティブ値に向かう傾向を有する）。

また、ホイールキャリヤ３のキャンバ運動は、中間支持体４がボディ５および路面Ｓに対して固定保持されている間に、ホイールに加えられる力またはホイールキャリヤに直接加えられる力により「シミュレート」すなわち賦課される。これにより、システムの運動学的作動をチェックし、測定しかつ分析することができる。

瞬間回転中心（CIR r/s）は、中間支持体４に対するホイールキャリヤ３の運動の運動学的作用を定めるロッド（６、７）の軸線の交点である。図１と図２との比較により理解されようが、交点の位置は、ホイールキャリ３のキャンバ運動中に変化できる。キャンバ撓み中の瞬間回転中心（CIR r/s）の位置の変位（displacement）すなわち変化（evolution）を示すのに、破線が使用されている。本発明の本質的な特徴によれば、支持装置が、瞬間回転中心（CIR r/s）の変化がキャンバ平面の適切に定められた部分Ａ内に収まるように構成されている。キャンバ平面のこの部分Ａは、３つの線により範囲が定められている。実際には、平面の前記部分Ａは、キャンバ平面の截頭セクタである。本明細書の以下の記載において、平面のこのような部分は、用語「セクタ」で示すことにする。かくして、所与のセクタは、本発明により、所与のキャンバ撓み中に瞬間回転中心が位置するキャンバ平面の部分である。

第一セクタは、本発明により、０〜−１°のキャンバ撓み中に瞬間回転中心が位置すべきキャンバ平面のゾーンを概略的に示すものである。
装置が、少なくとも０〜−２°の範囲をカバーする有効キャンバ撓みを有するように設計される場合には、第一セクタＡはまた、０〜−２°のキャンバ撓み中に瞬間回転中心が位置するのが好ましいキャンバ平面の部分でもある。
装置が、少なくとも０〜−３°の範囲をカバーする有効キャンバ撓みを有するように設計される場合には、第一セクタＡはまた、０〜−３°のキャンバ撓み中に瞬間回転中心が位置するのが好ましいキャンバ平面の部分でもある。
装置が、少なくとも０〜−４°の範囲をカバーする有効キャンバ撓みを有するように設計される場合には、第一セクタＡはまた、０〜−４°のキャンバ撓み中に瞬間回転中心が位置するのが好ましいキャンバ平面の部分でもある。

図２には、ゾーンＢも示されている。ゾーンＢは、キャンバがゼロ（α＝０°）であるときに瞬間回転中心が位置するのが好ましいキャンバ平面の部分に一致する。もちろん、ゾーンＢはセクタＡ内に含まれる。なぜならば、ゼロキャンバの位置は、上記キャンバ撓み内でホイールが占める連続位置の１つだからである。

図２には、第二セクタＣも示されている。このセクタＣは、所与のカウンタキャンバ角度のために瞬間回転中心が位置するのが好ましいキャンバ平面の部分に一致する。本発明によれば、考える有効カウンタキャンバが大きいほど、瞬間回転中心の対応位置に関する基準は限定的になる。かくして、−５°のカウンタキャンバについては、第二セクタＣは、−４のカウンタキャンバについての第二セクタＣ内に含まれ、これ自体は−３°のカウンタキャンバについての第二セクタＣ内に含まれ、以下、−１°のカウンタキャンバについての第二セクタＣが最大幅になるまで同じことが続けられる。

図２において、第二セクタＣは、例えば、−２°（α＝−２°）のカウンタキャンバに一致し、この図面に示す瞬間回転中心の変位は０〜−４°（α＝−４°）のキャンバ撓みに一致する。瞬間回転中心の全変化が第一セクタＡ内に含まれ、ゼロキャンバ（α＝０°）に一致する位置はゾーンＢ内に含まれ、かつキャンバ−２°が含まれるときの瞬間回転中心の位置は図示の第二セクタＣ内に含まれる。

このグラフィック表示方法は、瞬間回転中心の種々の位置の変化に関する特性の特徴の明瞭な視覚化が可能である。この表示は、本願の特許請求の範囲の記載に使用される基準に完全に等しく、キャンバ平面内での瞬間回転中心のデカルト座標（水平Ｙ軸および垂直Ｖ軸）に関する状態の形態で表される。

種々のセクタおよびゾーンは開放的、すなわち（路面レベルより下に）無限に延びている。従って、一形態の瞬間回転中心の位置が路面レベルより下方に離れるほど、前述の基準に従って許容される変化は大きくなる。しかしながら、トラックまたはハーフトラック等の２次基準では、システムの大きさ（バルク）または質量（マス）の理由から、当業者が、瞬間回転中心が路面レベルより離れ過ぎた形態を選択することを妨げる。

図３は、キャンバ平面内での、本発明を特徴付けるのに使用される直交スケール（Ｙ−Ｙ、Ｘ−Ｘ）を示すものである。このスケールは、一方では、垂直平面ＰＶ（ホイール平面ＰＲが垂直であるときは該ホイール平面ＰＲに等しい。図１参照）上に中心を有し、他方では、路面Ｓの水平平面上に中心を有する。かくして、横座標は基準平面ＰＶに対する水平位置に一致し、縦座標Ｚは路面Ｓに対する垂直位置に一致する。横座標は、車両の内側に向かう方向が正、外側に向かう方向が負である。縦座標は、路面Ｓより上の位置が正、路面より下の位置が負である。両軸の目盛はミリメートル（ｍｍ）である。このスケールでは、ロッド６、７のプロファイルを書き込むことができる。両ロッドは、これらの下端部がサスペンション要素（図示せず）に関節連結され、かつ上端部がホイールキャンバ（図示せず）に関節連結されている。前述のように、両ロッドの上端部の運動により、サスペンション要素に対するホイールキャンバの自由度が創出される。ホイールキャリヤのキャンバ運動は、キャンバ運動中のあらゆる瞬間で位置が変化する瞬間回転中心（CIR r/s）の回りに生じる。かくして、瞬間回転中心の位置は、全キャンバ運動を通して、変化座標Ｙ、Ｚに一致する。グラフは、図１および図２と同様に、車両のサスペンションの左側後方から見たものである。この場合、車両の内側は図面の右側にあり、かつ車両の外側は図面の左側にある。図３は、瞬間回転中心の変化曲線を示す。この曲線上には、１°、０°、−１°、−２°、−３°および−４°のキャンバ角に対する瞬間回転中心の位置がプロットされている。ロッド６、７の位置は、０°のキャンバの場合が実線で、かつ−４°の場合が破線で示されている。

この表示では、セクタＡは、線ＤＨ、ＤＶおよびＤＯにより範囲が限定されたキャンバ平面の部分である。線ＤＨは、Ｚ＝Ｚoとなる全ての点を含んでいる。線ＤＶは、Ｙ＝Ｙoとなる全ての点を含んでいる。斜線ＤＯは、Ｚ＝ａＹ＋ｂとなる全ての点を含んでいる（ここで、「ａ」はＤＯの傾斜、「ｂ」は原点での縦座標である）。従って、セクタＡは下記不等式により定められる。
Ｙ≦Ｙo
Ｚ≦Ｚo
Ｚ≦ａＹ＋ｂ

本発明によれば、瞬間回転中心は、０〜−１°、好ましくは−２°、−３°および−４°のキャンバ撓みに沿って位置する。しかしながら、装置の有効撓みが、同じ効果をもつストップすなわち構造的拘束により制限される場合には、支持装置の基本的幾何学的構成（より詳しくは、ロッドの位置および方向）は、本発明に従って、依然として、セクタＡにより表される条件を満たさなくてはならない。すなわち、考察される撓みは、一部が理論的またはバーチャルなものとすることができる。

好ましくは、本発明の装置は、キャンバがゼロ（α＝０°）であるときは、瞬間回転中心はゾーンＢ（明瞭化のため図３には示されていない）内に位置する。
より好ましくは、ホイールが垂直でかつその定格静作用荷重を支持しているときは、瞬間回転中心は、路面下で０．９３７５Ｒより小さい距離の位置にある。キャンバがゼロ（α＝０°）であるとき、この好ましい特徴はまた、縦座標Ｚに関する不等式の形態すなわち、Ｚ≧−０．９３７５Ｒで表すこともできる。

図３は、キャンバが例えば−４°であるときに、瞬間回転中心が位置するのが好ましい第二セクタＣを示している。
セクタＣで表される基準は、セクタＡにより表される基準に関する好ましい付加特徴に一致するので、第二セクタＣは、もちろん、第一セクタＡ内に含まれる。
ゾーンＢおよびセクタＣは、セクタＡについて前述した条件とは異なりかつ該条件に付加した条件を満たす座標Ｙ、Ｚに一致するキャンバ平面のゾーンを定める。

図３の例は、ロッド６、７の各々が、約２００ｍｍの軸間距離（すなわち、下方関節軸線と上方関節軸線との間のキャンバ平面内の距離）を有するシステムに関する。このグラフから、この構成が、０〜−４°の変化に関する基準（セクタＡ）およびゼロキャンバの位置に関する基準（セクタＢ）を満たすことが理解されよう。一方、この特定構成は、−４°のカウンタキャンバに一致する点位置に関する基準（第二セクタＣで表される）を満たさず、−３°についての基準のみを満たすに過ぎない。もちろん、第二セクタＣに対応する基準が制限的であるほど、関連するカウンタキャンバは大きくなるので（図２についての前述の説明を参照されたい）、−２°および−１°のカウンタキャンバについての瞬間回転中心の位置に関する基準は、この場合にも満たされる。

図４は、より短い（約１００ｍｍ）ロッド６、７を有し、かつゼロキャンバの場合に、路面Ｓの下の、より大きい距離（約２５０ｍｍ）の位置にある瞬間回転中心をもつ本発明の支持装置の他の構成を示すものである。この特定構成は、瞬間回転中心の位置の大きい変化を与える。また、この変化は、平均位置に対して非常に非対称的である。実際に、変化曲線の左側部分（すなわち、ネガティブキャンバに対応する部分）は、ホイールがカウンタキャンバ方向に（少なくとも０〜−３°のキャンバ角で）傾動するとき、瞬間回転中心が路面レベルから離れる方向に移動することを示している。これに対し、曲線の右側部分（ポジティブキャンバ）は、ホイールがキャンバ方向に傾動するときに、瞬間回転中心が路面レベルに迅速に接近することを示している。前の構成とは非常に異なっているこの構成は、それにもかかわらず、図３のセクタＡと同一のセクタＡにより表される基準を満たすことができる。

また、−１°、−２°、−３°および−４°のそれぞれのカウンタキャンバ角についての瞬間回転中心の位置基準に対応するセクタＣの限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４が概略的に示されている。ここに示すこの構成は、限界Ｃ１に対応する基準を満たす。なぜならば、−１°のキャンバの瞬間回転中心の位置はＣ１により限定されたセクタＣ内にあるからである。同様に、−２°の角度についても、対応位置は、Ｃ２により限定されたセクタＣ内に位置する。一方、この例では、−３°、−４°のキャンバについての位置はもとより、−５°（図示せず）のキャンバの位置は、ますます、対応セクタＣ内に含まれない。

図５には、比較的長いロッド６、７（それぞれ、軸線間長さは約２５０および３００ｍｍ）と、路面レベルＳより下の大きい距離（約４００ｍｍ）に位置する、ゼロキャンバについての瞬間回転中心とに基いた本発明の支持装置の他の構成を表す。この構成は、図４の構成に比べて、非常に大きくかつ一層非対称的な瞬間回転中心の位置変化を与える。前の構成とは異なるこの構成は、セクタＡにより表される基準およびその限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の各々についてのセクタＣに対応する基準を満たす。ゾーンＢ（図示せず）に対応する基準も、もちろん満たされる。なぜならば、この例では、キャンバがゼロであるときに、瞬間回転中心が、本質的に、使用されるスケールの垂直軸線Ｚ−Ｚ上に位置するからである。

図６には、軸間距離がそれぞれ約１６０、１４０ｍｍでありかつ路面レベルより下に約１３５ｍｍに位置するロッド６、７に基いた本発明の支持装置の更に別の構成を表す。この構成は、湾曲路の内側のホイールにより大きなキャンバ変化を与える。実際に、内側ホイールが外側ホイールよりも小さい横方向力を受けるときには、ネガティブキャンバ角に対するよりもポジティブキャンバ角に対する方が大きい、横方向力に関するキャンバ感度を有するのが有利である。この大きい感度は、ゼロキャンバ位置の回りの変化曲線の傾斜により得られる。この曲線から、１°のキャンバについての路面に対する瞬間回転中心の深さは、−１°のキャンバ角についての深さより大きいことは明白である。この好ましい傾向は、図４および図５により説明した構成の傾向とは逆である。２°のキャンバ角と−２°のキャンバ角とを比較すると、深さの差はかなり大きく、この傾向は４°および−４°まで当てはまる。

注目すべき点は、図３、図４、図５および図６に示すグラフは、それぞれスケールが異なるため、直接比較すると誤ったものとなることである。また、単に本発明の特徴を示す目的のため、種々のセクタは概略的に示されている。これらの正確な定義は、特に特許請求の範囲で定められているように、瞬間回転中心の座標Ｙ、Ｚ上に賦課される条件からなされる。

図７は、レーシング車両用に設計された、本発明によるサスペンションシステムの一例示実施形態を示すものである。このサスペンションは、２つのスイベル・ジョイントを介してボディ（図示せず）に関節連結されかつ１つのスイベル・ジョイントを介して中間支持体４に関節連結された上方ウィッシュボーン８と、同じく２つのスイベル・ジョイントを介してボディに関節連結されかつ１つのスイベル・ジョイントを介して中間支持体４に関節連結された下方ウィッシュボーン９とを有している。荷重はプッシュロッド１０により受止められ、既知の態様でスプリング（図示せず）に伝達される。トラックロッド（図示せず）が、ボディに対する中間支持体４の舵取り撓み（steering deflection）を制御する。ホイールキャリヤ３は、２つのロッド、外側ロッド６および内側ロッド７を介して中間支持体４に関節連結されている。両ロッド６、７の一端および他端は、関節連結軸線すなわち関節連結点を形成するスイベル・ジョイントを介して連結されている。両ロッドの軸線は交差して、ホイール平面に近接した瞬間回転中心（CIR r/s）を形成する。好ましくは、キャンバダンパ１１が、ホイールキャリヤ３の上部と中間支持体４の上部との間の距離を制御することにより、キャンバ変化を制御する。キャンバに影響を与えて、例えば単に構成、ホイールにより支持される荷重およびタイヤの剛性から生じる静キャンバとは異なる静キャンバを維持するためのスプリングをダンパ１１に連結することができる。

図８にはＶ型の内側ロッド７が示されており、該内側ロッド７は、中間支持体４に連結するための下方スイベル・ジョイントと、ホイールキャリヤ３に連結するための２つの上方スイベル・ジョイントとを有している。

図９にはＵ型の外側ロッド６が示されており、該外側ロッド６は、中間支持体４に連結するための２つのスイベル・ジョイントと、ホイールキャリヤ３に連結するための２つの上方スイベル・ジョイントとを有している。

この構造は、レーシング車両の後輪ドライブアクスルに適用されるときの本発明の好ましい実施形態に一致する。この例では、スピン力が、ホイールキャリヤ３から外側ロッド５のみを介して中間支持体４に伝達される。別の構成として、内側ロッド７を枢動ジョイント（例えば、２つのスイベル・ジョイントにより）を介して中間支持体４に関節連結し、これにより、スピン力が両ロッドの協働により受止められるようにすることができ、この構成は、ディメンショニングの観点から有利である。他方では、装置の超静特性（hyperstatic character）が増大するので、その作動は、枢動軸線間の平行度の精度に対して一層敏感になる。

図１０、図１０ａおよび図１０ｂは、揺動ハーフアクスル（swinging half axle）の原理（この原理自体は既知である）を用いた、本発明によるサスペンションシステムを概略的に示すものである。サスペンションの撓み自由度は、ボディ５に対するウィッシュボーン２０の振動により可能になる。ウィッシュボーン２０とサスペンションスプリング（図示せず）との間には、プッシュロッド２１を介在させることができる。ホイールキャリヤ３のキャンバ自由度は、ロッド６、７により許容される。かくして、下方ウィッシュボーン２０は、ホイールキャリヤ３に対する中間支持体４の役割を果たす（前図を参照）。この場合には、サスペンション撓み中のウィッシュボーンの傾斜がボディおよび路面に対して変化するので、サスペンションの撓みがロッドの構成にかなりの影響を与えるであろうことは理解されよう。スポーツ車両またはレーシング車両においてしばしば見られるように、サスペンション撓みが小さい場合には、この影響は許容範囲内のものである。

この例では、外側ロッド６はＵ型、Ｈ型またはＸ型の形状、すなわち２つの枢動連結部を有している（例えば、４つのスイベル・ジョイントにより形成されている）のに対し、内側ロッド７は、Ｖ型の形状、すなわち１つの枢動連結部（ホイールキャリヤ３への連結部）および１つの点連結部（ウィッシュボーン２０への連結部）を有している。この例では、スピン力は、ホイールキャリヤ３から外側ロッド６を介して下方ウィッシュボーン２０に伝達される。或いは、内側ロッド７を、枢動連結（例えば２つのスイベル・ジョイント）により下方ウィッシュボーンに関節連結し、スピン力が両ロッドの協働により受止められるように構成することもできる。前述のように、この構成は、ディメンショニングの見地から有利である。

図１１は、レーシング車両の後輪ドライブアクスルとして設計された、図１０〜図１０ｂの例示実施形態の変更形態を示すものである。図１０〜図１０ｂの実施形態との本質的な相違は、ホイールキャリヤ３に作用するスピン力が、ロッド６、７を介して一緒に下方ウィッシュボーン２０に伝達され、かつスライダ１９を介してトライアングル１８に伝達される。トライアングル１８は、サスペンションウィッシュボーンの態様でボディに連結される。車両に対して横方向に配向されかつ関節連結されたスライダ１９は、キャンバ軸線に平行な回転自由度に付随する直線運動自由度により、キャンバ運動が可能である。関節連結されたスライダ１９は、ホイールキャリヤ３に作用するスピン力の一部を、トライアングル１８に伝達する。なぜならば、これらの力は、スライダの軸線に対して垂直だからである。かくして、トライアングル１８は、図７の装置または従来のサスペンションにおける上方ウィッシュボーン８とは全く異なった機能を有している。トライアングル１８は、主として、図１０〜ず１０ｂの実施形態において付与される応力と比較して、下方ウィッシュボーン２０に付与される応力を低減させることができる。この場合、ボールベアリングを備えたスライディングジョイントが示されているが、他の多くの変更例を使用できる。
図７におけると同じ目的で、キャンバダンパ（図示せず）を使用することもでき、このダンパをスライダ１９と組合せることもできる。

図１２にはＶ型の内側ロッド７が示されており、該内側ロッド７は、下方ウィッシュボーン２０に連結するための下方スイベル・ジョイントと、ホイールキャリヤ３に連結するための２つの上方スイベル・ジョイントとを有している。図１３にはＵ型の外側ロッド６が示されており、該外側ロッド６は、下方ウィッシュボーン２０に連結するための下方スイベル・ジョイントと、ホイールキャリヤ３に連結するための２つの上方スイベル・ジョイントとを有している。この組合せは、スピン力の一部がトライアングル１８により受止められるという事実により可能になる。

図１４には、本発明によるサスペンションシステムが設けられた本発明による車両が概略的に示されている。この例では、リジッドアクスルサスペンションの原理（この原理自体は既知である）が使用される。サスペンションの撓み自由度は、ボディ５に対するクロスメンバ２２の運動により許容される。スプリング（ここでは、スパイラルスプリング２３の形態で示されている）が荷重を支持する。ホイールキャリヤ３のキャンバ自由度は、両ロッド６、７により許容される。この組合せの興味ある特徴は、クロスメンバ２２（クロスメンバは、図２または図７における中間支持体４の役割を果たす）が本質的に路面Ｓに対して平行を維持し、このため、クロスメンバ２２に対するホイールキャリヤ３の傾斜が、路面に対するホイールのキャンバ変化に本質的に一致することである。サスペンション撓みは、ロッドの構成に影響を与えない。ここには、ドライブリジッドアクスルが示されている（トランスミッション２４を参照されたい）。もちろん、本発明のサスペンションシステムは、非ドライビングリジッドアクスルの場合にも適用できる。
図３〜図１１は、約３２０ｍｍの負荷半径Ｒに本発明を適用したものに一致する。

この図面は、ホイールのキャンバがゼロ（α＝０°）であるとき、すなわちホイール平面ＰＲが垂直であるときは、瞬間回転中心が本質的に基準平面ＰＶ内に含まれる特定実施形態を示すものである。本発明によれば、瞬間回転中心は、目的とするゾーンＢ内に含まれた状態を維持するのが好ましい。定格荷重下では、例えば１つ以上のスプリングの形態の補正手段が設けられなければ、ホイールは非ゼロ静キャンバを占める傾向を有するであろう。補正手段の他の例として、２つのホイールのキャンバ運動を相互依存させるための、同じアクスルの２つのホイールキャリヤ間のリンクで構成できる。このようなリンクの補完効果は、休止時および真直路だけでなく、コーナリング時にもキャンバ運動を相互依存させることができることである。

本発明の興味深い一特徴は、既知の全てのサスペンション設計に適用できることである。なぜならば、補完システムをこれらの既存システムに付加でき、これにより、サスペンションの既存の自由度より大きいキャンバ自由度が可能になるからである。例えば、本発明は、上記特許文献１、特に、該特許文献１の図２および図３に開示されたマクファーソンサスペンションシステムまたはこの派生形式のサスペンションに基いて適用できることはもちろんである。この場合には、ストラットの下部が、ホイールキャリヤが関節連結される中間支持体を構成する。

支持装置またはサスペンションシステムの種々の要素のジョイントは、種々の方法で作ることができる。路面接触領域に現在使用されているエラストマージョイントは、これらが所与の剛さ（スチフネフ）を導入するため、システムの平衡の達成を簡単化できる。一方、エラストマージョイントはまた、車両の乗り心地に好都合であることも知られている。レーシング車両の範疇では、案内精度、重量および大きさの理由から、ボールジョイントの使用が好ましい。レーシング車両の範疇におけるような他の既知の興味深い例は、可撓性複合ブレードを使用することである。

支持装置またはサスペンションシステムが、瞬間回転中心の位置の変化に関する所与の基準を満たすか否かをチェックするため、次の方法が使用される。
１．システムのジオメトリ（幾何学的形状）は、サスペンションがその定格静荷重を支持しているときに決定される。すなわち、ロッドの関節連結点のキャンバ平面内の位置、ホイール平面ＰＲの位置および路面レベルＳの位置が決定され、かつ負荷半径Ｒ（ゼロキャンバ角でタイヤがその正規使用圧力にあるときの負荷半径）が測定される。
２．キャンバ平面内での瞬間回転中心の変化曲線が作られる（図３〜図６の例参照）。これは、例えば上記段階１．で決定された構成から理論的方法で行われる。これはまた、目的とするキャンバ撓み（例えば０〜−３°）を通るように、キャンバ変化をホイールキャリヤに人工的に賦課し、同時に、対応する瞬間回転中心の位置がこれらから演繹できるようにロッドの位置に注目することにより、実験的に行うことができる。この実験的方法を適用するためには、例えば中間支持体を測定ベンチ上に固定することにより、中間支持体（場合によっては、下方トライアングル）を、路面Ｓおよび基準平面ＰＶに対して不動に維持しなくてはならない。この場合、ホイールまたはタイヤを取外しておく。実験的方法は、ストップまたは他の設計による拘束を設けることにより限定できる。この場合には、理論的方法は、関連する撓みの少なくともアクセスできない部分に使用しなければならない。
３．このようにして定められた変化は、見出された半径Ｒに関連して決定される基準（セクタＡ、ＢおよびゾーンＢ）と、グラフ的にまたは数値的に比較される。

特に図３〜図６に示しかつ説明した種々の幾何学的形状は、本発明により、特に図７〜図１４に示した種々の可能な実施形態に適用できることはもちろんである。

本発明によるサスペンションシステムの原理を示す長手方向平面図である。 ホイールキャンバが変化するときの本発明によるサスペンションシステムの原理を示す長手方向平面図である。 本発明による支持装置の運動学的形態の一例を示す図面である。 本発明による支持装置の運動学的形態の一例を示す図面である。 本発明による支持装置の運動学的形態の一例を示す図面である。 本発明による支持装置の運動学的形態の一例を示す図面である。 図１のサスペンションシステムと同様な本発明によるサスペンションシステムの一実施形態を示す図面である。 図１のサスペンションシステムと同様な本発明によるサスペンションシステムの一実施形態を示す図面である。 図１のサスペンションシステムと同様な本発明によるサスペンションシステムの一実施形態を示す図面である。 ジョイント型アクスルの原理に基いた本発明によるサスペンションシステムを示す図面である。 ジョイント型アクスルの原理に基いた本発明によるサスペンションシステムを示す図面である。 ジョイント型アクスルの原理に基いた本発明によるサスペンションシステムを示す図面である。 図１０のサスペンションシステムを変更した一実施形態を示す図面である。 図１０のサスペンションシステムを変更した一実施形態を示す図面である。 図１０のサスペンションシステムを変更した一実施形態を示す図面である。 リジッドアクスルの原理に基いた本発明の一実施形態を示す図面である。

符号の説明

１ サスペンションシステム
２ ホイール
３ ホイールキャリヤ
４ 中間支持体
５ ボディ
６、７ 枢動ロッド
８ 上方アーム（ウィッシュボーン）
９ 下方アーム（ウィッシュボーン）
１０ プッシュロッド
１１ キャンバダンパ
１８ トライアングル
１９ スライダ
２２ クロスメンバ
２３ スプリング

Claims (21)

1. 車両のサスペンション要素（４、８、９、２０、２２）にホイール（２）を連結するように設計された支持装置（３、６、７）であって、半径「Ｒ」のホイール（２）が路面（Ｓ）上に置かれるように設計されており、支持装置がロッド（６、７）を有し、該ロッド（６、７）の下端部はサスペンション要素に連結されかつ上端部はホイールキャリヤ（３）に連結されていて、サスペンション要素に対するキャンバ自由度をホイールに付与し、キャンバ運動が瞬間回転中心（CIR r/s）の回りに生じる構成の支持装置（３、６、７）において、キャンバ平面内での瞬間回転中心の瞬間位置の横座標および縦座標を、それぞれＹおよびＺとすると、０°から−１°までのキャンバ撓み中、前記位置は、下記条件（Ａ）すなわち、
   Ｙ≦０．１２５Ｒ
   Ｚ≦−０．０６２５Ｒ
   Ｚ≦０．６６２２５Ｙ＋０．０２０２８Ｒ
   を同時に満たすことを特徴とする支持装置。
2. 前記条件（Ａ）は、０°から−２°までのキャンバ撓み中にも満たされることを特徴とする請求項１記載の支持装置。
3. 前記条件（Ａ）は、０°から−３°までのキャンバ撓み中にも満たされることを特徴とする請求項１記載の支持装置。
4. 前記条件（Ａ）は、０°から−４°までのキャンバ撓み中にも満たされることを特徴とする請求項１記載の支持装置。
5. 前記瞬間回転中心の位置はまた、ゼロキャンバで、下記条件（Ｂ）すなわち、
   −０．１２５Ｒ≦Ｙ≦０．１２５Ｒ
   Ｚ≦−０．０６２５Ｒ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の支持装置。
6. 前記瞬間回転中心の位置はまた、ゼロキャンバで、下記条件（Ｂ）すなわち、
   −０．０６２５Ｒ≦Ｙ≦０．０６２５Ｒ
   を満たすことを特徴とする請求項５記載の支持装置。
7. 前記瞬間回転中心の位置はまた、−１°のキャンバで、下記条件（Ｃ１）すなわち、
   Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１５Ｒ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の支持装置。
8. 前記瞬間回転中心の位置はまた、−２°のキャンバで、下記条件（Ｃ２）すなわち、
   Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１６２５Ｒ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の支持装置。
9. 前記瞬間回転中心の位置はまた、−３°のキャンバで、下記条件（Ｃ３）すなわち、
   Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１７１９Ｒ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の支持装置。
10. 前記瞬間回転中心の位置はまた、−４°のキャンバで、下記条件（Ｃ４）すなわち、
    Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１８４４Ｒ
    を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の支持装置。
11. 前記瞬間回転中心の位置はまた、−５°のキャンバで、下記条件すなわち、
    Ｚ≦０．６６２２５Ｙ−０．１９６９Ｒ
    を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の支持装置。
12. 前記瞬間回転中心の位置はまた、ゼロキャンバで、下記条件すなわち、
    Ｚ≧−０．９３７５Ｒ
    を満たすことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の支持装置。
13. １°での前記瞬間回転中心の路面に対する深さは、−１°での前記瞬間回転中心の路面に対する深さより大きいことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の支持装置。
14. マクファーソンストラットに連結されるように設計されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の支持装置。
15. 前記ホイールのキャンバに影響を与えることができる制御手段（１１）を更に有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の支持装置。
16. 前記制御手段（１１）はダンパを有していることを特徴とする請求項１５記載の支持装置。
17. 前記制御手段はスプリングを有していることを特徴とする請求項１５または１６記載の支持装置。
18. 内側ロッド（７）は、その一端が枢動ジョイントを介してホイールキャリヤ（３）に連結され、かつその他端がスイベル・ジョイントを介してサスペンション要素（４、２０、２２）に連結されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の支持装置。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項記載の支持装置を有することを特徴とする車両用サスペンションシステム。
20. リジッドアクスルを更に有することを特徴とする請求項１９記載のサスペンションシステム。
21. 請求項１９または２０に記載のサスペンションシステム（１）を有することを特徴とする車両。

Images