JPH04228312A - 車輌用操舵兼駆動輪懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の如き車輌に於
ける車輪懸架装置に係り、より詳細には前輪駆動車輌に
於ける操舵前輪の如き操舵兼駆動用車輪のためのダブル
ジョイント式車輪懸架装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】操舵用車輪のためのダブルジョイント式
車輪懸架装置は、例えば特公昭５２−９８８９号公報に
記載されている如く既に公知である。この型式の車輪懸
架装置に於ては、車輪を回転可能に支持する車輪支持部
材は、前部アームと後部アームによって車体より支持さ
れており、これらの前部アーム及び後部アームは、それ
ぞれ車体に対し前後方向に揺動可能に車体に枢動式に連
結されたインボード側端部より、車輪支持部材に対し車
輌前後方向に揺動可能に車輪支持部材に枢動連結された
アウトボード側端部まで、インボード側端部に於けるよ
りもアウトボード側端部に於て互いにより近付くように
、実質行に水平に延在しており、これら前部アームと後
部アームの縦軸線はこれらのアームのアウトボード側端
部を越えた延長部にて互いに交わり、その交点によって
キングピン点を郭定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかるダブルジョイン
ト式操舵用車輪懸架装置に於ては、車輌の旋回に当って
操舵が行われると、二つのアームの軸線の交点、即ちキ
ングピン点、は旋回の内側に於ては車輪に対し前方へ大
きく移動し、そのためキャスタトレールを大きく増大さ
せるが、旋回の外側に於てはキングピン点は車輪に対し
後方へ大きく移動し、そのためキャスタトレールはしば
しば負の値になるほどに大きく減小する。

【０００４】このことを図１及び図２についてより詳細
に説明する。図１には従来のピボット型キングピンによ
る車輪懸架装置が解図的に示されている。この場合、キ
ャスタトレールＴは、車輌を平面図で見て、キングピン
点Ｋより車輪の接地点Ｇまで後方へ向けて測った距離で
あり、この値はＳＬにて解図的に示されている如き操舵
機構によって操舵輪が操舵のために回転されるこによっ
ては変化しない。車輌の旋回に於ては、アッカーマンの
幾何学によれば、旋回の外側及び内側の車輪は、それぞ
れ理想的には各車輪に於ける旋回方向に垂直に立てた直
線が後輪の共通軸線の延長上の一点にある旋回中心点Ｃ
ＯＴにて交わるように向けられるべきであり、この交点
が車輌の旋回中心点ＣＯＴとなる。

【０００５】しかしながら、車輌がかなりの速度にて旋
回するときには、かなりの遠心力が生じており、車体は
旋回外側へ向けて傾くので、旋回外側の操舵輪は旋回内
側の操舵輪より多きな荷重を懸けられ、そのため実際の
走行状態に於ては、通常旋回外側の車輪は、車輌が実際
に旋回しつつあるその旋回中心ＣＯＴから見た旋回方向
（ＤＯＴ）に対しこれより大きく切られた状態にあり、
そのため車輪の転動方向（ＤＯＲ）はその旋回方向に対
し旋回内側に角度ａをなしており、一方これに対し旋回
内側の車輪は、旋回方向よりも少なく切られた状態にあ
り、そのためその転動方向は旋回方向に対し旋回外側に
角度ｂをなした状態にある。かかる旋回状態に於ては、
旋回外側の操舵輪はＤＯＴより角度ａだけＤＯＲがより
大きく切られていることによる力Ｆｓｏと車体（及び車
輪それ自身とその懸架装置）に生ずる遠心力による力Ｆ
ｃｏに相当する力を地面より旋回内側へ向けて及ぼされ
、一方旋回内側の操舵輪は、ＤＯＴに対しＤＯＲが角度
ｂだけ不足して切られていることによる力Ｆｓｉと車体
に生ずる遠心力による力Ｆｃｉの差に相当する力を、地
面より旋回外側向きに受ける。この力Ｆｓｏ＋Ｆｃｏは
、キャスタトレールＴによって、旋回外側の操舵輪にそ
れを中立位置へ向けて回転させようとするモーメントＭ
ｏを生じ、一方力Ｆｓｉ−Ｆｃｉは、もしこの値が正な
ら、旋回内側の操舵輪にこれを更に一層車輌の旋回方向
へ回転させるモーメントＭｉを生ずる。ＦｓｉはＦｃｏ
が大きいときのみ大きくなるので、力Ｆｓｏ＋Ｆｃｏは
一般に力Ｆｓｉ−Ｆｃｉより実質的に大きい。

【０００６】しかし、上記の如きダブルジョイント式操
舵用車輪懸架装置に於ては、図２に示す如く操舵角が増
大するにつれてキングピン点Ｋは旋回外側に於ては急速
に後方へ移動し、そのため操舵中立位置に於てはＴｓで
ある如きキャスタトレールは、操舵角が少し大きくなる
と早々に（−）Ｔｏの如き負の値に変わる。このように
キャスタトレールが旋回外側の操舵輪に於て負の値に変
わると、力Ｆｓｏ＋Ｆｃｏはこの操舵輪にそれをより大
きく操舵方向へ回転させようとするモーメントを生ずる
。このことは、操舵系の安定性の観点から好ましくない
。更にキャスタトレールは旋回内側に於てはＴｓよりＴ
ｉへ実質的に増大するので、もし力Ｆｓｉ−Ｆｃｉが正
であると、たとえその絶対値は小さくても、このことも
又操舵系の安定性には好ましくない方向に影響する。

【０００７】本発明は、一方に於ては操舵によるキャス
タトレールの変化に関するダブルジョイント式車輪懸架
装置の上記の如き特性に着目し、又他方に於ては実際の
旋回に於ける一対の操舵輪の切れ角に生ずる上記の角度
ａ、ｂの如き偏差に関する前輪操舵四輪車の特性に着目
し、更に又操舵前輪が駆動輪であるとき特に得られる以
下の如き特性に着目し、ダブルジョイント式車輪懸架装
置を操舵特性に関し、特にその安定性に関し、改良する
ことを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、本発明に
よれば、車輌に於ける一対の操舵兼駆動用車輪のための
車輪懸架装置に於て、各々が前記一対の車輪の各一つを
回転可能に支持する車輪支持部材と前部アームと後部ア
ームとを有する一対のダブルジョイント式操舵懸架装置
を含み、前記前部アームと前記後部アームとは各々車体
に対し車輌の前後方向に枢動可能に該車体に枢動連結さ
れたそれぞれのインボード側端部より前記車輪支持部材
に対し車輌前後方向に枢動可能に該車輪支持部材に枢動
連結されたそれぞれのアウトボード側端部まで実質的に
水平に延在しており、前記一対の操舵懸架装置の各々に
於ける前記前部アームと前記後部アームとはそれらの前
記インボード側端部に於けるよりそれらの前記アウトボ
ード側端部に於いて互いにより近付き各々の縦軸線は各
アームよりアウトボード側の延長部にて互いに交わりそ
の交点にてキングピン点を郭定しており、前記前部アー
ムと前記後部アームと前記車輪支持部材と前記車体によ
り構成される四リンクの幾何学的形状は同じ操舵角の増
大に対して旋回外側に於けるよりも旋回内側に於て前記
キングピン点が前記車輪の中心面よりインボード側によ
り大きく変位するよう構成されていることを特徴とする
り車輪懸架装置によって達成される。

【０００９】

【作用】車輪の中心面からのキングピン点の変位量は、
該車輪が操舵輪兼駆動輪であるとき、該車輪が地面から
及ぼされる駆動反作用によって該車輪内にモーメントを
生ずるときの腕の長さを与え、そしてこのモーメントは
、旋回内側の車輪に於ては操舵系の安定性に寄与し、旋
回外側の車輪に於ては操舵系の安定性に反する作用をな
す。前部アームと後部アームとが、図２に示す従来の構
造に於ける如く、車輌の平面図で見て、これら両アーム
によって構成されるＶ型形状を二等分する横方向軸線に
対し対称に配置されているときは、キングピン点Ｋは操
舵角の増大に伴って旋回の外側及び内側に於いて同率に
て車輪の中心面Ｐｃよりインボード側に変位する。 （図２に於ては、キングピン点Ｋは旋回内側に於て旋回
外側に於けるよりも車輪中心面Ｐｃよりインボード側に
より大きく変位しているが、これは旋回内側の車輪が旋
回外側の車輪よりも大きく切られているからである。）
一般に旋回内側の車輪は旋回外側の車輪よりも大きく切
られるので、このことによる旋回の内外輪に於ける駆動
に基くモーメントの差は一般に操舵系の安定性にとって
好ましいものである。

【００１０】このように操舵系の安定性にとって好まし
いモーメントの差は、本発明よって同じ操舵角の増大に
対し旋回外側に於けるよりも旋回内側に於いて車輪中心
面からのキングピン点のインボード側への変位がより大
きくされることにより、実質的に増大され、これによっ
て旋回外側に於てキングピン点が後方へ移動するここと
による操舵系の安定性に関する上記の欠点が大きく補償
される。

【００１１】同じ操舵角の増大に対して、旋回外側に於
けるよりも旋回内側に於いて、車輪の中立面よりインボ
ード側へのキングピン点の変位をより大きくすることは
、操舵が中立位置にあるとき、前部アームの中心軸線に
沿った該前部アームのアウトボード側端部と車輪支持部
材の間の枢動連結の中心点とキングピン点の間の距離が
後部アームの中心軸線に沿った該後部アームのアウトボ
ード側端部と車輪支持部材の間の枢動連結の中心点とキ
ングピン点の間の距離より小さくされることによって得
られる。

【００１２】本発明の一つの実施例によれば、前記二つ
の距離の間の差は、実質的に車輪中心面からの前部アー
ムのアウトボード側端部の変位量が車輪中心面からの後
部アームのアウトボード側端部の変位量より小さくされ
ることに基くものであってよい。

【００１３】本発明の他の一つの実施例によれば、前記
二つの距離の差は、実質的に前部アームのインボード側
端部よりアウトボード側端部までの長さが後部アームの
インボード側端部よりアウトボード側端部までの長さよ
り小さくされることに基くものであってよい。

【００１４】かかる車輪懸架装置に於て、車輪支持部材
はその上方部に於てシリンダ−ピストン装置を組込んだ
ストラットにより車体から支持され、前部アーム及び後
部アームは車輪支持部材の下方部にてこれに枢動可能に
連結されていてよい。

【００１５】或いは又、かかる車輪懸架装置に於て、車
輪支持部材はその上部に於てＡ型アームにより車体から
支持され、これによって前部アーム及び後部アームとか
かるＡ型アームにより、ウィッシュボーン式車輪懸架装
置が構成されてもよい。

【００１６】

【実施例】図３は本発明によるダブルジョイント式操舵
用車輪懸架装置の一つの実施例の操舵運動を車輌の右前
輪について解図的に示す図である。この図に於て、操舵
兼駆動輪Ｗとこれを回転可能に支持する車輪支持部材Ｃ
との組合せは、Ｔ字型の外輪郭にて示されている。車輪
支持部材Ｃは一対のアーム、即ち前部アームＡｆと後部
アームＡｒにより車体Ｂに懸架されている。前部アーム
Ａｆ及び後部アームＡｒは、それぞれ車体Ｂに枢支手段
Ｐｆ或いはＰｒにより枢動可能に連結されたインボード
側端部より、枢支手段Ｑｆ或いはＱｒにより車輪支持部
材Ｃに枢動可能に連結されたアウトボード側端部まで、
実質的水平に延在しており、それらはインボード側端部
に於けるよりもアウトボード側端部に於て互いにより近
付くように配置されており、これによってそれぞれの縦
軸線は各アームよりアウトボード側の位置にて互いに交
わり、この交点にキングピン点Ｋを郭定している。図に
於て実線にて示されている車輪及び車輪支持部材の組合
せとアームＡｆ及びＡｒは、車輪が直進状態にあるとき
の位置にて示されている。この線図に於て、車輪の前進
方向は上向きの方向である。点Ｋは車輪が直進状態にあ
るときのキングピン点を示す。この線図より明らかな通
り、車輪Ｗが、図にて一点鎖線にて示されている如く、
旋回の内側にあるように操舵されたときには、キングピ
ン点Ｋは点Ｋ′へ、即ち車輪に対し前方且インボード側
へ移動し、又車輪Ｗが、図にて二点鎖線にて示されてい
る如く、旋回の外側にあるように操舵されたときには、
キングピン点Ｋは点Ｋ″へ、即ち車輪に対し後方且イン
ボード側端へ移動する。かかるキングピン点の点Ｋより
点Ｋ′或いはＫ″への移動に伴なって、キャスタトレー
ルは操舵中立状態に於けるＴより旋回内側に於てはＴ′
に変化し、旋回外側に於てはＴよりＴ″（負の値）に減
小する。

【００１７】車輪Ｗと車輪支持部材Ｃの組合せの操舵運
動によるキングピン点の上記の如き移動に伴い、図３の
グラフに示す如く、車輪の中立面Ｐｃに対するキングピ
ン点Ｋの位置は実質的に変化する。即ち、車輪中立面か
らのキングピン点の変位（これを「駆動モーメントの腕
の長さ」とする）は、操舵中立状態に於てはＥであるが
、これが旋回内側に於てはＥ′に、又旋回内側に於ては
Ｅ″に、増大する。

【００１８】かかるダブルジョイント式操舵用車輪懸架
装置が、図２に示す如く通常の対称的幾何学形状に構成
されていると、駆動モーメントの腕の長さは対称に変化
し、即ち車輪が中立位置より切られる操舵角の増大に応
じて、駆動モーメントの腕の長さは旋回内側及び旋回外
側に於て同じように増大する。対称ダブルジョイント式
操舵用車輪懸架装置に於ける操舵角の変化による駆動モ
ーメントの腕の長さの変化の様子は、図４に於て破線に
て示されており、この曲線はグラフの縦軸線に対して対
称であり、即ち駆動モーメントの腕の長さ（Ｅ）は操舵
角の増大に応じて旋回内側及び旋回外側に於て同率にて
増大する。しかし、図３に示す如く、実質的に車輪の中
立面Ｐｃよりの前部アームＡｆのアウトボード側端部に
於けるＱｆの枢動点の変位と車輪と中立面Ｐｃよりの後
部アームＡｒのアウトボード側端部に於けるＱｒの枢動
点の変位の間の差に基いて、操舵が中立状態にあるとき
、前部アームＡｆの縦軸線に沿った該前部アームのアウ
トボード側端部と車輪支持部材Ｃの間の接続の枢動手段
Ｑｆの枢動点とキングピン点Ｋの間の距離が、後部アー
ムＡｒの縦軸線に沿った該後部アームのアウトボード側
端部と車輪支持部材Ｃの間の接続の枢支手段Ｑｒの枢動
点とキングピン点Ｋの間の距離より小さいときには、操
舵角の変化に対する駆動モーメントの腕の長さの変化は
、図４に於て実線にて示す如く旋回の内側と外側とで顕
著に異り、即ち駆動モーメントの腕の長さは、操舵角の
増大に伴って、旋回外側に於けるよりも旋回内側に於て
より大きく増大する。

【００１９】従って車輪が駆動輪として作動するときに
は、旋回内側に於ける駆動モーメントの腕の長さのこの
ようなより大きな増大は、旋回内側に於ける車輪により
大きな駆動に基くモーメントを生じさせ、これによって
二つの操舵用駆動輪に生じるモーメントの差は、操舵系
を中立位置へ向けて戻そうとする作用をなす。

【００２０】図５は本発明の他の一つの実施例を示す図
３に類似の線図である。この実施例に於ては、前部アー
ムＡｆのインボード側端部よりアウトボード側端部まで
の長さが、後部アームＡｒのインボード側端部よりアウ
トボード側端部までの長さより短いことにより、操舵が
中立状態にあるとき、前部アームＡｆの縦軸線に沿った
該前部アームのアウトボード側端部と車輪支持部材Ｃの
間の接続の枢支手段Ｑｆの枢動点とキングピン点Ｋの間
の距離が、後部アームＡｒの縦軸線に沿った該後部アー
ムのアウトボード側端部と車輪支持部材Ｃの間の接続の
枢支手段Ｑｒの枢動点とキングピン点Ｋの間の距離より
小さくされている。かかる前部アーム及び後部アームと
車輪支持部材と車体よりなる四リンク幾何学構造に於て
も、図４に於て実線にて示されてい如き操舵角に対する
駆動モーメントの腕の長さの変化に関する同様に特性が
得られる。

【００２１】図６は本発明によるダブルジョイント式操
舵用車輪懸架装置の一つの実施例をより実用的な構造に
て示す。この実施例に於ては、車輪懸架装置は車輪１２
をその軸線１４の周りに回転可能に支持する車輪支持部
材１０を有している。車輪支持部材１０はナックルアー
ム１６を有し、このナックルアームにタイロッド２０が
ボールジョイント１８により枢動可能に連結されている
。車輪支持部材１０はストラッド２２により車体２４に
対し支持されている。ストラッド２２はシリンダ２６を
有し、このシリンダはその端部にて車輪支持部材１０に
剛固に連結されており、又その上端部にてアッパーサポ
ート３０を経て車体２４に枢動式に連結されている。 ばね３６がピストン２８のロッド部の上端に固定された
アッパーシート３２とシリンダ２６に固定されたロアシ
ート３４の間に装着されている。

【００２２】一対の懸架アーム４２及び４４がそれぞれ
のアウトボード側端部にて車輪支持部材１０の比較的下
方の部分に車輪の縦方向に沿って互いに隔置されたボー
ルジョイント３８及び４２より枢動式に連結されている
。懸架アーム４２及び４４はそれぞれのインボード側端
部に於て同じく車輌の前後方向に互いに隔置されたボー
ルジョイント４６及び４８により車体２４に枢動式に連
結されている。図６は図３に示す型の車輪懸架装置を車
輌を前方より見た立面図に相当することが理解されよう
。懸架アーム４２及び４４は実質的に水平方向に延在す
るよう配置されており、この立面図では明確には見えな
いが、これら二つのアームはそれぞれのアウトボード側
端部に於てインボード側端部に於けるよりも互いにより
近付くように配置されており、それぞれの中心軸線５０
及び５２はこれらアームのアウトボード側端部よりアウ
トボード側の延長上にて点５４で互いに交わるようにな
ってる。アッパーサポート３０の中心と交点５４とを通
る直線５６によってキングピン軸が郭定される。車輪１
２の中心Ｏとキングピン軸５６の間の車輪１２の軸線１
４に沿った距離Ｌがこの車輪懸架装置の三次元的実際構
造に於ける実際の駆動モーメントの腕の長さである。

【００２３】図７は本発明によるダブルジョイント式操
舵用車輪懸架装置の他の一つの実施例を図６と同じ要領
にて示す図である。図７に於ては図６に示す部分に相当
する部分は図６に於けると同じ符号により示されている
。但し図７に於ては、図６に置けるショックアブソーバ
と懸架ばねは図の表示を煩雑にすることを避けるために
省略されている。この実施例に於ては、図６に於ける実
施例と同じ要領にて配置されたロアアーム４２及び４４
に加えてＡ型のアーム６４がそのアウトボード側端部に
てボールジョイント６２により車輪支持部材１０に枢動
式に連結され、又そのインボード側端部にて二つのボー
ルジョイント６６及び６８により車体２４に枢動式に連
結されており、これによってダブリュウィッシュボーン
式車輪懸架装置が構成されている。

【００２４】

【発明の効果】かくして本発明によれば、一対の操舵兼
駆動車輪を懸架する車輪懸架装置に於て、操舵時に前記
の「駆動モーメントの腕の長さ」が旋回内側に於て旋回
外側に於けるよりもより一層大きくされることにより、
車輪の駆動力によって旋回内側の車輪に操舵中立位置へ
向かうより大きな復帰モーメントを生じさせ、ダブルジ
ョイント式操舵懸架装置に於て旋回外側のキャスタトレ
ールが大きく減小することによる操舵不安定を打消し、
操舵系の安定性を高めることができる。

【００２５】以上に於ては本発明を幾つかの好ましいの
実施例について詳細に説明したが、本発明の範囲内にて
これらの実施例について種々の修正が可能であることは
当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】前輪操舵四輪車の操舵性能を説明するための線
図。

【図２】従来のダブルジョイント式操舵用車輪懸架装置
の操舵運動を説明するための線図。

【図３】本発明によるダブルジョイント式操舵用車輪懸
架装置の一つの実施例の操舵運動説を説明するための線
図。

【図４】本発明の基本概念に関連する「駆動モーメント
の腕の長さ」の変化を本発明と従来技術との比較に於て
示すグラフ。

【図５】本発明によるダブルジョイント式操舵用車輪懸
架装置の他の一つの実施例の操舵運動を説明するための
線図。

【図６】本発明を組込んだダブルジョイント式操舵用車
輪懸架装置の一つの実用的な実施例を示す立面図。

【図７】本発明を組込んだダブルジョイント式操舵用車
輪懸架装置の他の一つの実用的な実施例を示す立面図。

【符号の説明】

Ｗ、１２…車輪 Ｃ、１０…車輪支持部材 Ａｆ、４４…前部アーム Ａｒ、４２…後部アーム Ｂ、２４…車体 Ｋ、Ｋ′、Ｋ″…キングピン点 Ｔ、Ｔ′、Ｔ″…キャスタトレール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輌に於ける一対の操舵兼駆動用車輪のた
   めの車輪懸架装置に於て、各々が前記一対の車輪の各一
   つを回転可能に支持する車輪支持部材と前部アームと後
   部アームとを有する一対のダブルジョイント式操舵懸架
   装置を含み、前記前部アームと前記後部アームとは各々
   車体に対し車輌の前後方向に枢動可能に該車体に枢動連
   結されたそれぞれのインボード側端部より前記車輪支持
   部材に対し車輌前後方向に枢動可能に該車輪支持部材に
   枢動連結されたそれぞれのアウトボード側端部まで実質
   的に水平に延在しており、前記一対の操舵懸架装置の各
   々に於ける前記前部アームと前記後部アームとはそれら
   の前記インボード側端部に於けるよりそれらの前記アウ
   トボード側端部に於いて互いにより近付き各々の縦軸線
   は各アームよりアウトボード側延長部にて互いに交わり
   その交点にてキングピン点を郭定しており、前記前部ア
   ームと前記後部アームと前記車輪支持部材と前記車体に
   より構成される四リンクの幾何学的形状は同じ操舵角の
   増大に対して旋回外側に於けるよりも旋回内側に於て前
   記キングピン点が前記車輪の中心面よりインボード側に
   より大きく変位するよう構成されていることを特徴とす
   る車輪懸架装置。
2. 【請求項２】請求項１の車輪懸架装置に於て、操舵が中
   立状態にあるとき前記前部アームの縦軸線に沿った該前
   部アームの前記アウトボード側端部と前記車輪支持部材
   の間の枢動連結の中心点と前記キングピン点の間の距離
   は前記後部アームの中心軸線に沿った該後部アームの前
   記アウトボード側端部と前記車輪支持部材の間の枢動連
   結の中心点と前記キングピン点の間の距離よりも短いこ
   とを特徴とする車輪懸架装置。
3. 【請求項３】請求項２の車輪懸架装置に於て、前記距離
   の差は実質的に前記車輪中心面からの前記前部アームの
   前記アウトボード側端部の枢動連結の中心点の変位が前
   記車輪中心面からの前記後部アームの前記アウトボード
   側端部の枢動連結の中心点の変位より小さいことに基い
   ていることを特徴とする車輪懸架装置。
4. 【請求項４】請求項２の車輪懸架装置に於て、前記距離
   の差は実質的に前記前部アームの前記インボード側端部
   より前記アウトボード側端部までの長さが前記後部アー
   ムの前記インボード側端部より前記アウトボード側端部
   までの長さより短いことに基いていることを特徴とする
   車輪懸架装置。