(57)【要約】【課題】路面から車輪への入力が変動したときに、ステアリングホイールのぶれをより低減すること。【解決手段】車両用サスペンション装置を、そのキングピンオフセットδｋと、キングピン頃角θｋと、キャスタオフセットδｃと、キャスタ角θcとが、δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)≦α（ただし、αはサスペンション構造に応じて設定した０近傍の値）なる関係を満たすように構成した。【選択図】図７
2011173561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵時に車輪と共に揺動するナックルと、
前記ナックルを揺動可能に支持する支持部材とを有し、
正面視でのホイールセンター高さにおけるキングピン軸とホイールセンターとの距離であるキングピンオフセットδｋと、正面視でのキングピン軸と鉛直線のなす角度であるキングピン頃角θｋと、側面視でのホイールセンター高さにおけるキングピン軸とホイールセンターとの距離であるキャスタオフセットδｃと、側面視でのキングピン軸と鉛直線のなす角度であるキャスタ角θcとが、次式（１）の関係を満たすことを特徴とする車両用サスペンション装置。
δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)≦α                  （１）
ただし、αはサスペンション構造に応じて設定した０近傍の値である。
【請求項２】
前記キングピンオフセットδｋと、前記キングピン頃角θｋと、前記キャスタオフセットδｃと、前記キャスタ角θcとが、次式（２）の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の車両用サスペンション装置。
δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)＝０                  （２）
【請求項３】
車輪の転舵角が大きくなるほど、内外輪のキャスタ角が、転舵角が中立位置にあるときよりも大きくなることを特徴とする請求項１または２記載の車両用サスペンション装置。
【請求項４】
車輪の転舵角が大きくなるほど、外輪のキングピン傾角が内輪のキングピン頃角よりも小さくなることを特徴とする請求項１または２記載の車両用サスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体を懸架する車両用サスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のサスペンション装置において、車両の直進性向上を図る場合、目標ラインをトレースしようとする運転者の意思と、それに対する操舵応答や車両運動との関係が重要な要素となる。
具体的には、運転者の操舵操作に対しては車両が機敏に反応し、路面からの外乱入力に対しては、ステアリングホイールがぶれないことを両立することが重要である。
このようなサスペンション装置の特性には、車輪側からの入力に対するキングピン軸周りのモーメント変動が関係する。
【０００３】
特許文献１には、スタビライザによって、ステア方向のモーメントの作用する方向を変化させることが可能なスタビライザのリンク構造が開示されている。
このような構造により、特許文献１記載の技術では、旋回開始時（操舵開始時）には、サスペンションに対して切り増し側のモーメントを発生させて、操舵フィーリングを向上させることとしている。また、旋回定常時（保舵時）には、サスペンションに対して切り戻し側のモーメントを発生させてアンダステア傾向とし、車両を安定させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０８２７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、旋回時に車輪をトーイン方向に転舵させ、車両の走行安定性向上を図るものである。
このため、路面不整などによって車輪側からの入力が変動した場合には、キングピン軸周りのモーメントが変動し、ステアリングホイールのぶれが生じる可能性がある。
このように、従来の技術においては、路面から車輪への入力が変動したときに、ステアリングホイールのぶれを十分に低減することが困難であった。
本発明の課題は、路面から車輪への入力が変動したときに、ステアリングホイールのぶれをより低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用サスペンション装置は、キングピンオフセットδｋと、キングピン頃角θｋと、キャスタオフセットδｃと、キャスタ角θcとが、次式の関係を満たすように構成した。
δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)≦α（ただし、αはサスペンション構造に応じて設定した０近傍の値）
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、路面から車輪への入力が変動したときに、キングピン軸周りのモーメントを抑制できるため、ステアリングホイールのぶれをより低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るサスペンション装置１を備えた自動車１Ａの概略構成図である。
【図２】サスペンション装置１の構成例を示す図である。
【図３】キングピン軸を定義するためのパラメータを説明する図である。
【図４】コーナリング状態にある車輪のタイヤ接地面におけるスリップ角βと横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚとの関係を示す図である。
【図５】車輪の横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚがホイールセンターに生じる場合を示す図である。
【図６】ホイールセンター位置の横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚと、キングピン軸周りモーメントＭｋとの関係を示す図である。
【図７】車輪の上下方向荷重とキングピン軸周りモーメントとの関係を示す図である。
【図８】サスペンション装置１におけるサスペンションアームの例を示す図である。
【図９】キャスタオフセットδｃとキングピン軸周りモーメント変動量との関係を示す図である。
【図１０】キングピンオフセットδｋとキングピン軸周りモーメント変動量との関係を示す図である。
【図１１】車輪の転舵角と対地キャンバ変化との関係を示す図である。
【図１２】サスペンション装置１の具体的構成例を示す図である。
【図１３】サスペンションアームを設置した状態の一例を示す図である。
【図１４】図１３に示すサスペンション構造が旋回内輪側となった状態を示す図である。
【図１５】サスペンションアームを設置した状態の他の例を示す図である。
【図１６】図１５に示すサスペンション構造が旋回内輪側となった状態を示す図である。
【図１７】（２）式の右辺をｘ軸、左辺をｙ軸としたときの等式が表す直線を示す図である。
【図１８】ナックル１４への取り付け位置が一点のサスペンションアームでキングピンオフセットδｋをゼロとした状態を示す図である。
【図１９】ナックル１４への取り付け位置が２点のサスペンションアームでキングピンオフセットδｋをゼロとした状態を示す図である。
【図２０】第１実施形態に係るサスペンション装置１の他の構成例を示す図である。
【図２１】第１実施形態に係るサスペンション装置１の他の構成例を示す図である。
【図２２】スリップ角と車輪に作用する力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
（全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置１を備えた自動車１Ａの概略構成図である。
また、図２は、サスペンション装置１の構成例を示す図であり、図２（ａ）はフロントサスペンションの具体的構造例、図２（ｂ）は自動車１Ａに設置した状態の模式図である。
図１および図２において、自動車１Ａは、サスペンション装置１と、ステアリング装置２と、車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲとを備えている。
【００１０】
サスペンション装置１は、車体取り付け部材１１と、サスペンションアーム１２，１３と、ナックル１４と、ダンパ１５と、ハブ１６とを備えている。
車体取り付け部材１１は、サスペンションアーム１２，１３を車体に取り付ける部材であり、サスペンションアーム１２，１３を車体上下方向に揺動自在に支持する。
サスペンションアーム１２，１３は、例えばＡ字型のサスペンションアームであり、車体取り付け部材１１によって車体と連結している。なお、本実施形態において、サスペンションアーム１２はアッパーアーム、サスペンションアーム１３はロアアームである。
【００１１】
ナックル１４は、その両端をサスペンションアーム１２，１３が回転自在に支持している。ナックル１４の上下の支持点を結ぶ線は、仮想の回転軸であるキングピン軸を構成している。また、ナックル１４は、車輪を回転自在に保持するハブ１６を備えている。さらに、ナックル１４は、不図示のタイロッドを介してステアリング装置２からの操舵入力が伝達するナックルアームを有している。そして、ナックル１４は、ステアリング装置２からの操舵入力をナックルアームが受けることにより、サスペンションアーム１２，１３の支持点を中心に揺動する。
【００１２】
ダンパ１５は、オイルダンパ等の減衰装置であり、上端を車体に、下端をロアアームに固定している。なお、サスペンション装置１は、ダンパ１５と並列にスプリング（不図示）を備えている。
ハブ１６は、ナックル１４に設置した車輪の保持部材であり、回転軸を中心に車輪を回転自在に保持する。
ステアリング装置２は、ステアリングホイール２１と、ステアリングコラム２２と、ピニオンギア２３と、ラックギア２４とを備えている。
ステアリングホイール２１は、ステアリングコラム２２と連結し、運転者による操舵操作をステアリングコラム２２の軸周りの回転運動として伝達する。
ステアリングコラム２２は、ステアリングホイール２１の他端側に、ピニオンギア２３を備えている。そして、ステアリングコラム２２は、ステアリングホイール２１から伝達した軸周りの回転運動によって、ピニオンギア２３を回転する。
【００１３】
ピニオンギア２３は、ラックギア２４と噛み合い、ステアリングコラム２２の回転運動によって、ラックギア２４を車両左右方向に進退させる。
ラックギア２４は、ピニオンギア２３と噛み合い、その両端は、タイロッドを介して、各ナックルアームに連結している。そして、ラックギア２４は、ピニオンギア２３の回転によって、車両左右方向に進退し、ナックルアームに力を伝達する。これにより、運転者による操舵入力が、ナックルアームに伝達し、ナックル１４が揺動することによって、車輪３ＦＬ，３ＦＲが転舵する。
【００１４】
（キングピン軸周りの構成）
（キャスタオフセットの条件）
図３は、キングピン軸を定義するためのパラメータを説明する図であり、図３（ａ）は車輪を車両側方から見た図（側面図）、図３（ｂ）は車輪を車両前方から見た図（正面図）である。
図３において、車輪のキングピン軸は、側面視で見たキングピン軸の傾斜角（以下、「キャスタ角」と称する。）θｃ、側面視で見たキングピン軸のホイールセンター高さＲにおける前後方向オフセット量（以下、「キャスタオフセット」と称する。）δｃ、正面視で見たキングピン軸の傾斜角（以下、「キングピン傾角」と称する。）θｋ、正面視で見たキングピン軸のホイールセンター高さＲにおける左右方向オフセット量（以下、「キングピンオフセット」と称する。）δｋで定まる。
【００１５】
図４は、コーナリング状態にある車輪のタイヤ接地面におけるスリップ角βと横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚとの関係を示す図である。
図４において、車輪の進む方向（速度ベクトルの向き）と車輪の向きにずれが生じて車輪にスリップ角βが付くと、車輪には横力Ｆｙが生じる。この横力Ｆｙは、車輪のタイヤ接地面の中心より後方側に着力するため、接地中心に対してスリップ角βを小さくする方向の復元トルクＭｚが生じる。
【００１６】
図５は、車輪の横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚがホイールセンターに生じる場合を示す図であり、図４に示す場合との比較のために示したものである。
車輪にスリップ角βが付いた場合に生じる横力Ｆｙは、図４に示すように、その着力点がタイヤ接地面の中心よりも後方に位置するものとなる。このため、接地中心周りには、上述の通り、スリップ角βを小さくする方向の復元トルクＭｚが生じる。これに対し、図５に示すように、車輪の横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚがホイールセンターに生じる場合においては、これら横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚは、前後方向のずれがなく、同一位置（ホイールセンター）に作用する力として検出される。
【００１７】
図６は、ホイールセンター位置の横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚと、キングピン軸周りモーメントＭｋとの関係を示す図であり、図６（ａ）はキャスタオフセットδｃが正の場合、図６（ｂ）はキャスタオフセットδｃがゼロの場合、図６（ｃ）はキャスタオフセットδｃが負の場合を示している。なお、図６に示す各図では、車輪を上面視した状態を示しており、ホイールセンターに対して車両前方にキングピン軸がある場合を、キャスタオフセットδｃが正であるものとしている。
【００１８】
図６において、ホイールセンター位置に作用する横力Ｆｙは、キャスタオフセットδｃをモーメントアームとして、キングピン軸周りモーメントＭｋに変換される。一方、ホイールセンターに作用する復元トルクＭｚは、そのままキングピン軸周りモーメントＭｋに変換される。このとき、ホイールセンターとキングピン軸の前後位置関係によって、キングピン軸周りモーメントは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、以下の３パターンに分類できる。
【００１９】
（１）キャスタオフセットδｃが正の場合
図６（ａ）に示すように、キャスタオフセットδｃが正、つまり、側面視で見て、キングピン軸がホイールセンターよりも前方にある場合は、横力Ｆｙによるキングピン軸周りモーメントは、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りモーメントと同じ方向になり、それぞれが互いにキングピン軸周りの車輪の回転を助長する。
（２）キャスタオフセットδｃがゼロの場合
図６（ｂ）に示すように、キャスタオフセットδｃがゼロ、つまり、側面視で見て、キングピン軸がホイールセンター位置と一致している場合は、横力Ｆｙによるキングピン軸周りモーメントは発生せず、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りモーメントだけが発生する。この場合、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りの車輪の回転が発生する。
（３）キャスタオフセットδｃが負の場合
図６（ｃ）に示すように、キャスタオフセットδｃが負、つまり、側面視で見て、キングピン軸がホイールセンターよりも後方にある場合は、横力Ｆｙによるキングピン軸周りモーメントは、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りモーメントと逆方向になり、それぞれが打ち消し合う。
【００２０】
本発明においては、上記（３）のパターンにおける性質を利用している。つまり、路面不整などにより、車輪にスリップ角βの変動が生じた場合、車輪には横力Ｆｙの変動と同時に、復元トルクＭｚの変動も生じる。車輪の横力Ｆｙや復元トルクＭｚは、路面不整の形状や大きさ、あるいは走行速度や横加速度の大きさなどに応じて常に変化する。
このため、車輪のスリップ角βがこれらに起因して変動しても、キングピン軸周りモーメントＭｋが変動しないようにするためには、横力Ｆｙおよび復元トルクＭｚの変動に応じて、ホイールセンターとのオフセットδcを、復元トルクＭｚと横力Ｆｙとの比Ｍｚ／Ｆｙで求められる値に略等しくなるようにすることで、ステアリングホイール２１の不要なぶれを防ぐことが可能となる。
【００２１】
（キングピンオフセットの条件）
図７は、車輪の上下方向荷重とキングピン軸周りモーメントとの関係を示す図である。なお、図７（ａ）はキャスタ角成分（（１）式の第２項に対応）を示し、図７（ｂ）はキングピン傾角成分（（１）式の第１項に対応）を示している。
車輪の上下力によるキングピン軸周りモーメントＭｋは、キャスタ角成分とキングピン傾角成分とに分離することができる。なお、図７において、キングピン軸が車体内側にある場合をキングピンオフセットδｋが正であるものとする。
【００２２】
図７に示すように、キャスタ角成分は、キングピン傾角θｋがゼロの状態でキングピンオフセットδｋだけずれた位置にあるキングピン周りのモーメントを意味している。一般に、正面視で見たホイールセンター高さにおけるキングピン軸は、ホイールセンターよりも車体内側に位置しているため、キングピンオフセットδｋは正の値のみをとる。そのため、キングピンオフセットδｋが大きくなれば、キングピン軸周りモーメントも大きくなる。
【００２３】
一方、キングピン傾角成分は、キャスタ角ゼロの状態でキャスタオフセットδｃだけずれた位置にあるキングピン周りのモーメントを意味している。側面視で見たホイールセンター高さにおけるキングピン軸は、ホイールセンターよりも車体前方あるいは後方のいずれにも配置し得る。このとき、車輪に入力する上下方向の力のキングピン傾角成分は、キャスタオフセットδｃが正、すなわちホイールセンター高さにおけるキングピン軸が、ホイールセンターよりも前方にある場合と、ホイールセンターよりも後方にある場合とでキングピン軸周りモーメントの向きが異なるものとなる。
【００２４】
本発明においては、ホイールセンター高さにおけるキングピン軸の位置によって異なる上記キングピン軸周りのモーメントを利用している。つまり、キングピンオフセットδｋが正の値をとるときのキャスタ角成分を、キャスタオフセットδｃを負にしたときのキングピン傾角成分で打ち消すこととしている。このような構成とすると、車輪に入力する上下方向の力が変動しても、キングピン軸周りのモーメント変動が抑制され、ステアリングホイール２１の不要なぶれを防ぐことが可能となる。
【００２５】
（総合的な条件）
図８は、サスペンション装置１におけるサスペンションアーム１２，１３の例を示す図である。なお、図８（ａ）は略Ａ字型のサスペンションアームでナックル１４への取り付け位置が一点の場合、図８（ｂ）は略Ａ字型のサスペンションアームでナックル１４への取り付け位置が二点に分かれている場合を示している。
上記の結果により、本実施形態におけるサスペンション装置１においては、図８（ａ）あるいは図８（ｂ）のいずれかに例示したサスペンションアームを、アッパーアームおよびロアアームとしてナックル１４の上下に配置する。そして、側面視で見たホイールセンター高さにおけるキングピン軸の位置を、ホイールセンターよりも後方に配置するとともに、キングピンオフセットδk、キングピン傾角θk、キャスタオフセットδc、キャスタ角θcが、次式（１）の関係を満たすように配置する。
δc・tan（θk）＋δk・tan（θc）≦０                    （１）
ただし、δc≒Ｍｚ／Ｆｙである。
【００２６】
このような構成とすることにより、路面から車輪への入力が変動したときに、ステアリングホイール２１のぶれをより低減することが可能となる。
ここで、キャスタオフセットδcは、復元トルクＭｚと横力Ｆｙとの比Ｍｚ／Ｆｙで求められる値に対して、略２０％程度の誤差を含んだとしてもその効果を奏するものとなる。
【００２７】
図９は、キャスタオフセットδｃとキングピン軸周りモーメント変動量との関係を示す図である。
図９においては、キャスタオフセットδｃ＝０ｍｍの場合と比較して、キャスタオフセットδｃを復元トルクＭｚと横力Ｆｙとの比Ｍｚ／Ｆｙに略等しくした場合、および、その値を許容範囲α１として±２０％ずつ異ならせた場合のキングピン軸周りモーメントの変動量低減効果を示している。図９に示すいずれの場合でも、キャスタオフセットδｃに対する許容範囲α１として、Ｍｚ／Ｆｙから±２０％以内であれば、少なくとも３０％以上の低減効果を奏することがわかる。
なお、このα１の値は、サスペンション構造に応じて設定することができる。
また、キングピンオフセットδkは、上記（１）式を等式として決定した値に対して、略２０％程度の誤差を含んだとしてもその効果を奏するものとなる。
【００２８】
図１０は、キングピンオフセットδｋとキングピン軸周りモーメント変動量との関係を示す図である。
図１０においては、キングピンオフセットδｋ＝６０ｍｍの場合に比較して、（１）式を等式として決定した値に略等しくした場合、および、その値を許容範囲α２として±２０％ずつ異ならせた場合のキングピン軸周りモーメントの変動低減効果を示している。図１０に示すいずれの場合でも、（１）式を等式とした場合に対する許容範囲α２として、±２０％であれば、少なくとも４８％以上の低減効果を奏することがわかる。
【００２９】
なお、このα２の値は、サスペンション構造に応じて設定することができる。
ここで、（１）式における基本的な条件は、左辺＝０の場合であり、この場合、単独の車輪におけるサスペンション構造で、車輪に入力する荷重変動を常に打ち消すこととなる。
これに対し、左辺＜０の領域では、左右の車輪におけるサスペンション構造が互いに作用し合うことにより、外乱を打ち消す効果を有する。
即ち、わだち路、補修パッチ路、うねりのある路面等では、路面から左右の車輪に異なる外乱を受けることがある。
このとき、左辺＜０の領域では、左右の他の車輪から入力した外乱の影響まで打ち消す効果を有することとなる。
【００３０】
（転舵角−対地キャンバ特性）
次に、上述のようにキングピン軸を設定した場合の転舵角−対地キャンバ特性について説明する。
図１１は、車輪の転舵角と対地キャンバ変化との関係を示す図である。なお、図１１（ａ）においては、キングピン傾角６度の場合に、キャスタ角を３度、６度、９度とした場合の特性をそれぞれ示している。また、図１１（ｂ）においては、キャスタ角６度の場合に、キングピン傾角を３度、６度、９度とした場合の特性をそれぞれ示している。
図１１（ａ）に示すように、同一のキングピン傾角のままキャスタ角を大きくすると、外輪の対車体ネガティブキャンバを大きくすることができ、内輪の対車体ポジティブキャンバを大きくすることができる。
【００３１】
即ち、内輪、外輪ともに、旋回内向きにキャンバスラストを生じさせることができ、内外輪のタイヤ横力を増大させることができる。
また、図１１（ｂ）に示すように、同一のキャスタ角のままキングピン傾角を小さくすると、外輪の対車体ネガティブキャンバを大きくすることができる。一方、キングピン傾角を大きくすると、内輪の対車体ポジティブキャンバを大きくすることができる。
【００３２】
即ち、内輪、外輪ともに、旋回内向きにキャンバスラストを生じさせることができ、内外輪のタイヤ横力を増大させることができる。
上記のように、タイヤ横力がより大きくなるキャスタ角θｃおよびキングピン傾角θｋを選択することにより、路面不整などによる意に反したステアリングホイール２１のぶれを抑制しつつ、運転者が意図してステアリングホイール２１を操作した時には、車両の応答性を高めることが可能となる。
【００３３】
（作用）
次に、作用を説明する。
図１２は、本実施形態に係るサスペンション装置１の具体的構成例を示す図である。
以下、図１２に示す構成例のサスペンション構造について、本発明の作用を説明する。
図１２は、略Ａ字型でナックル１４への取り付け位置が二点に分かれているサスペンションアーム（図８（ｂ）参照）により、ナックル１４の上下の支持点を回転と遥動を自在に支持するように構成した例を示している。この場合、キングピン軸は、アッパーアームのリンクをそれぞれ延長した交点と、ロアアームのリンクをそれぞれ延長した交点を結ぶ直線１４ａで定義される。
【００３４】
図１３は、図１２に示すサスペンション構造において、車体前方側のリンクＸと車体前方への延長線Ｌとのなす角Ａ１が略９０°、車体後方側のリンクＹと車体前方への延長線Ｌとのなす角が略６０°になるようにサスペンションアームを設置した状態を示す図である。なお、図１３では、転舵時の外輪側を示している。
図１３に示す例の場合、車体前方側のリンクＸのナックル取り付け位置ｘは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ１上を移動する。また、車体後方側のリンクＹのナックル取り付け位置ｙは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ２上を移動する。その結果、リンクＸ，Ｙをそれぞれ延長した交点Ｐは、位置Ｐ１から位置Ｐ２へ移動する。
【００３５】
このとき、ホイールセンターとキングピン軸通過点との車両前後方向の距離はＸ１からＸ２へ、車両左右方向の距離はＹ１からＹ２へ変化し、ホイールセンターから見たキングピン軸の通過点Ｐを車体前方、かつ、車体外側へ移動させることができる。
また、図１４は、図１３に示すサスペンション構造が旋回内輪側となった状態を示す図である。
【００３６】
図１４に示す例の場合、車体前方側のリンクＸのナックル取り付け位置ｘは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ１上を移動する。また、車体後方側のリンクＹのナックル取り付け位置ｙは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ２上を移動する。その結果、リンクＸ，Ｙをそれぞれ延長した交点Ｐは、Ｐ１からＰ２へ移動する。
このとき、ホイールセンターとキングピン軸通過点との車両前後方向の距離はＸ１からＸ２へ、車両左右方向の距離はＹ１からＹ２へ変化し、ホイールセンターから見たキングピン軸の通過点Ｐを車体前方、かつ、車体外側へ移動させることができる。
【００３７】
本実施形態においては、側面視で見たホイールセンター高さにおけるキングピン軸の位置を、ホイールセンターよりも後方に配置するとともに、キングピンオフセットδk、キングピン傾角θk、キャスタオフセットδc、キャスタ角θcが、（１）式の関係を満たすように構成している。
そのため、上述の図１３、図１４に示すいずれの場合にも、転舵によって車輪に車両左右方向の力が作用した場合に、キャスタオフセットの条件によって、横力Ｆｙによるキングピン軸周りモーメントは、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りモーメントと逆方向になり、それぞれが打ち消し合う。
【００３８】
また、キングピンオフセットの条件によって、車輪に入力する車両上下方向の力についても、キャスタ角成分をキングピン傾角成分で打ち消している。
そのため、車輪に入力する上下方向の力の変動に対しても、キングピン軸周りのモーメント変動が抑制される。
したがって、本実施形態に係るサスペンション装置１によれば、車輪に入力する左右方向および上下方向の力が変動した場合でも、ステアリングホイール２１のぶれをより低減することが可能となる。
なお、本実施形態において、ナックル１４がナックルに対応し、サスペンションアーム１２，１３が支持部材に対応する。また、（１）式の許容範囲として示したα２が特許請求の範囲におけるαに対応する。
【００３９】
（第１実施形態の効果）
（１）キングピンオフセットδｋと、キングピン頃角θｋと、キャスタオフセットδｃと、キャスタ角θcとが、次式の関係を満たすように構成した。
δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)≦α（ただし、αはサスペンション構造に応じて設定した０近傍の値）
したがって、路面から車輪への入力が変動したときに、キングピン軸周りのモーメントを抑制できるため、ステアリングホイールのぶれをより低減できる。
（２）キングピンオフセットδｋと、キングピン頃角θｋと、キャスタオフセットδｃと、キャスタ角θcとが、次式の関係を満たすように構成した。
δc・tan(θk)＋δk・tan(θc)＝０
これにより、単独の車輪におけるサスペンション構造で、車輪に入力する荷重変動を常に打ち消すことができる。
【００４０】
（応用例１）
第１実施形態で説明した図１２の構成例において、サスペンション装置１のサスペンションアームを以下のように設置することができる。
図１５は、図１２に示すサスペンション構造において、車体前方側のリンクＸと車体前方への延長線Ｌとのなす角Ａ１が略１２０°、車体後方側のリンクＹと車体前方への延長線Ｌとのなす角が略９０°になるようにサスペンションアームを設置した状態を示している。なお、図１５では、転舵時の外輪側を示している。
【００４１】
図１５に示す例の場合、車体前方側のリンクＸのナックル取り付け位置ｘは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ１上を移動する。また、車体後方側のリンクＹのナックル取り付け位置ｙは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ２上を移動する。その結果、リンクＸ，Ｙをそれぞれ延長した交点Ｐは、Ｐ１からＰ２へ移動する。
このとき、ホイールセンターとキングピン軸通過点との車両前後方向の距離はＸ１からＸ２へ、車両左右方向の距離はＹ１からＹ２へ変化し、ホイールセンターから見たキングピンの通過点Ｐを車体後方、かつ、車体内側へ移動させることができる。
【００４２】
また、図１６は、図１５に示すサスペンション構造が旋回内輪側となった状態を示す図である。
図１６に示す例の場合、車体前方側のリンクＸのナックル取り付け位置ｘは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ１上を移動する。また、車体後方側のリンクＹのナックル取り付け位置ｙは、車輪の転舵に伴って円弧Ｌ２上を移動する。その結果、リンクＸ，Ｙをそれぞれ延長した交点Ｐは、Ｐ１からＰ２へ移動する。
このとき、ホイールセンターとキングピン軸通過点との車両前後方向の距離はＸ１からＸ２へ、車両左右方向の距離はＹ１からＹ２へ変化し、ホイールセンターから見たキングピンの通過点Ｐを車体後方、かつ、車体内側へ移動させることができる。
【００４３】
本応用例においても、第１実施形態と同様に、側面視で見たホイールセンター高さにおけるキングピン軸の位置を、ホイールセンターよりも後方に配置するとともに、キングピンオフセットδk、キングピン傾角θk、キャスタオフセットδc、キャスタ角θcが、（１）式の関係を満たすように構成している。
そのため、上述の図１５、図１６に示すいずれの場合にも、転舵によって車輪に車両左右方向の力が作用した場合に、キャスタオフセットの条件によって、横力Ｆｙによるキングピン軸周りモーメントは、復元トルクＭｚによるキングピン軸周りモーメントと逆方向になり、それぞれが打ち消し合う。
【００４４】
また、キングピンオフセットの条件によって、車輪に入力する車両上下方向の力についても、キャスタ角成分をキングピン傾角成分で打ち消している。
そのため、車輪に入力する上下方向の力の変動に対しても、キングピン軸周りのモーメント変動が抑制される。
したがって、本応用例に係るサスペンション装置１によれば、車輪に入力する左右方向および上下方向の力が変動した場合でも、ステアリングホイール２１のぶれをより低減することが可能となる。
【００４５】
（応用例２）
第１実施形態において、サスペンション装置１は、（１）式の条件を充足することで、路面から車輪への入力が変動したときに、ステアリングホイール２１のぶれをより低減するものとして説明した。
本応用例では、サスペンションの構成をさらに検討し、（１）式に付加条件を設定する。
以下、本応用例における付加条件を説明する。
（１）式の左辺は、次式（２）のように書き換えることができる。
δc・tan（θk）≦−δk・tan（θc）                      （２）
（２）式の右辺をｘ軸、左辺をｙ軸に取ると、（２）式の等式は１つの直線を表している。
図１７は、（２）式の右辺をｘ軸、左辺をｙ軸としたときの等式が表す直線を示す図である。
図１７において、原点付近の領域は、キャスタ角θｃおよびキングピン傾角θｋが共にゼロ、あるいは、キャスタオフセットδｃおよびキングピンオフセットδｋが共にゼロとなる領域である。
【００４６】
この領域では、サスペンションの特性として以下のような特徴がある。
（１）キャスタ角θｃおよびキングピン傾角θｋが共にゼロの場合
このようなキングピン軸の設定とすると、転舵に伴う車輪のキャンバ変化がゼロとなり、旋回時におけるタイヤ横力の増大効果を利用できないこととなる。なお、この場合、車両の応答性の向上が期待できない。
（２）キャスタオフセットδｃおよびキングピンオフセットδｋが共にゼロの場合
このようなキングピン軸の設定とすると、サスペンションアームが干渉したり、車輪回転軸周りのねじり剛性が低下したりする可能性がある。
【００４７】
図１８は、ナックル１４への取り付け位置が一点のサスペンションアーム（図８（ａ）参照）でキングピンオフセットδｋをゼロとした状態（図中の実線）を示す図である。
図１８に示すように、サスペンションアームを連結するナックル１４の上下の支持点が、ボールジョイントを１つ備える場合、キングピンオフセットδｋをゼロとするためには、ボールジョイントをホイールセンター位置に一致させる必要がある。
この場合、ホイール内部に配置するブレーキ等の部品と干渉することから、キングピンオフセットδｋをゼロとすることは困難である。
【００４８】
また、図１９は、ナックル１４への取り付け位置が２点のサスペンションアーム（図８（ｂ）参照）でキングピンオフセットδｋをゼロとした状態（図中の実線）を示す図である。
図１９に示すように、サスペンションアームを連結するナックル１４の上下の支持点が、ボールジョイントを２つ備える場合、キングピンオフセットをゼロにするためには、ボールジョイント間に確保する間隔がより広いものとなる。
この場合、加速時に車輪に作用するワインドアップモーメントによって、サスペンションアームの前後のリンクが、車両上下方向にねじれ易くなる。
したがって、キングピンオフセットδｋは、少なくとも２０ｍｍを設定することが望ましく、キャスタ角θｃは、３度以上が望ましい。即ち、δｋ・ｔａｎ（θｃ）＞１．０５（図１９の実線部分）が、より高い効果を期待できる領域となる。
【００４９】
（応用例３）
第１実施形態で説明した図１２の構成例に対し、サスペンション装置１を以下のように構成することができる。
図２０は、第１実施形態に係るサスペンション装置１の他の構成例を示す図である。
図２０に示す構成例では、略Ａ字型のサスペンションアーム（図８（ａ）参照）により、ナックル１４の上下の支持点を回転と遥動を自在に支持するように構成した例を示している。この場合、キングピン軸は、ナックル１４の上下の支持点を結ぶ直線１４ａで定義される。
このようなサスペンション構造に対しても、本発明を適用することができ、車輪に入力する力が変動した場合でも、ステアリングホイール２１のぶれをより低減することが可能となる。
【００５０】
（応用例４）
第１実施形態で説明した図１２の構成例に対し、サスペンション装置１を以下のように構成することができる。
図２１は、第１実施形態に係るサスペンション装置１の他の構成例を示す図である。
図２１に示す構成例では、略Ａ字型のサスペンションアーム（図８（ａ）参照）および略Ａ字型でナックル１４への取り付け位置が二点に分かれているサスペンションアーム（図８（ｂ）参照）により、ナックル１４の上下の支持点を回転と遥動を自在に支持するように構成した例を示している。なお、図２１においては、アッパーアームが略Ａ字型のサスペンションアーム、ロアアームが略Ａ字型でナックル１４への取り付け位置が二点に分かれているサスペンションアームである場合を示している。ただし、アッパーアームとロアアームとを入れ替えた構成とすることも可能である。
【００５１】
図２１に示す構成例の場合、キングピン軸は、ナックル１４の上側の支持点と、ロアアームのリンクをそれぞれ延長した交点とを結ぶ直線１４ａで定義される。
このようなサスペンション構造に対しても、本発明を適用することができ、車輪に入力する力が変動した場合でも、ステアリングホイール２１のぶれをより低減することが可能となる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態におけるサスペンション装置１の条件に対し、車輪の転舵時を考慮した条件を付加するものである。
以下、車輪転舵時におけるサスペンション装置１の条件について具体的に説明する。
タイヤの横力Ｆｙや垂直軸周りのモーメント（復元トルク）Ｍｚは、車輪に入力する上下荷重、スリップ角、キャンバ角等によって様々に変化する。
【００５３】
図２２は、スリップ角と車輪に作用する力との関係を示す図である。なお、図２２（ａ）は、スリップ角に対するタイヤ横力Ｆｙの変化、図２２（ｂ）は、スリップ角に対する垂直軸周りモーメントＭｚの変化を示す図である。また、図２２（ｃ）は、スリップ角に対するＭｚ／Ｆｙの変化を示している。
図２２（ｃ）に示すように、スリップ角が大きくなるにつれてＭｚ／Ｆｙは徐々に値が小さくなる。即ち、第１実施形態のサスペンション構造においては、車輪の中立状態、すなわちスリップ角がゼロ近傍におけるＭｚ／Ｆｙの値に略等しくなるようにすると、ステアリングホイール２１のぶれをより低減できるものとなる。
【００５４】
一方、本実施形態のサスペンション構造では、車輪の転舵に応じて、キャスタオフセットが小さくなるようにサスペンションアームを配置する。
具体的には、ナックル１４の上下の支持点に、図１３、図１４に示す形態でサスペンションアームを設置する。
この場合、旋回外輪あるいは旋回内輪では、ホイールセンターから見たキングピン軸通過点が、転舵角の増加に伴って前方へ移動し、キャスタオフセットを小さくすることができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、車輪の転舵に応じて、キャスタオフセットが小さくなるようにサスペンションアームを配置しているため、車両の旋回時においても、ステアリングホイールのぶれをより低減できるものとなる。
キングピン軸周りモーメントの変動はステアリングラックやステアリングコラムを介してステアリングホイールに伝達するため、キングピン軸周りモーメントの変動を抑制することは、ステアリングホイールのぶれを小さくすることにつながる。
【００５６】
（第２実施形態の効果）
（１）車輪を転舵したときに、キングピン軸を構成する第一の支持点と、キングピン軸を構成する第二の支持点との少なくとも一方は、キャスタオフセットが車輪の垂直軸周りのモーメントと車輪の横力との比となるように移動する構成である。
そのため、スリップ角が大きくなり、車輪の垂直軸周りのモーメントと車輪の横力との比が小さくなっても、車輪の垂直軸周りのモーメントと車輪の横力との比にキャスタオフセットを一致させることができる。
【００５７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態におけるサスペンション装置１の条件に対し、車輪の転舵時を考慮した条件を付加するものである。
以下、車輪転舵時におけるサスペンション装置１の条件について具体的に説明する。
本実施形態のサスペンション装置１においては、車輪の転舵に応じて、キャスタ角が増大するようにサスペンションアームを配置する。
【００５８】
具体的には、ナックル１４の下側（ロアアーム）には、図１３、図１４に示す形態でサスペンションアームを配置すると共に、ナックル１４の上側（アッパーアーム）には、図１５、図１６に示す形態でサスペンションアームを配置する。
この場合、転舵に応じて、ナックル１４下部の前方への移動量が、ナックル１４上部移動量よりも大きくなって、徐々にキャスタ角を大きくすることができる。
このように、本実施形態では、内外輪の転舵に対する対地キャンバ角を、車両の旋回内向きに設定することができ、タイヤ横力を増大させることができる。
即ち、路面不整などによる意に反したステアリングホイールのぶれを抑制しつつ、運転者が意図してステアリングホイールを操作した時には、車両の応答性を高めることが可能となる。
【００５９】
（第３実施形態の効果）
（１）車輪の転舵角が大きくなるほど、内外輪のキャスタ角が、車輪が中立位置にあるときよりも大きくなる。
したがって、内外輪の転舵に対する対地キャンバ角を、車両の旋回内向きに設定することができ、タイヤ横力を増大させることができる。
【００６０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態におけるサスペンション装置１の条件に対し、車輪の転舵時を考慮した条件を付加するものである。
以下、車輪転舵時におけるサスペンション装置１の条件について具体的に説明する。
本実施形態のサスペンション装置１においては、車輪の転舵に応じて、外輪のキングピン傾角が、内輪のキングピン傾角よりも小さくなるようにサスペンションアームを配置する。
具体的には、ナックル１４の下側（ロアアーム）には、図１５、図１６に示す形態でサスペンションアームを配置すると共に、ナックル１４の上側（アッパーアーム）には、図１３、図１４に示す形態でサスペンションアームを配置する。
【００６１】
この場合、転舵に応じて、ナックル１４下部の左右方向への移動量が、ナックル１４上部の左右方向への移動量よりも大きくなって、徐々にキングピン傾角を小さくすることができる。
このように、本実施形態では、内外輪の転舵に対する対地キャンバ角を、車両の旋回内向きに設定することができ、タイヤ横力を増大させることができる。
即ち、路面不整などによる意に反したステアリングホイールのぶれを抑制しつつ、運転者が意図してステアリングホイールを操作した時には、車両の応答性を高めることが可能となる。
【００６２】
（第４実施形態の効果）
（１）車輪の転舵角が大きくなるほど、外輪のキングピン傾角が内輪のキングピン傾角よりも小さくなる。
したがって、内外輪の転舵に対する対地キャンバ角を、車両の旋回内向きに設定することができ、タイヤ横力を増大させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  サスペンション装置、１Ａ  自動車、２  ステアリング装置、３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ  車輪、１１  車体取り付け部材、１２，１３  サスペンションアーム、１４       ナックル、１５  ダンパ、１６  ハブ、２１  ステアリングホイール、２２  ステアリングコラム、２３  ピニオンギア、２４  ラックギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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