(57)【要約】【課題】  ランフラット走行時においても安定した車両挙動を確保することを可能とした車両のサスペンション構造を提供する。【解決手段】  タイヤ内部の空気圧が低下した状態においても走行を可能としたランフラットタイヤを装着した車両のサスペンション構造において、スリップ角ＳＡとキャンバ角ＣＡの比が通常走行時とランフラット走行時のキャンバスラスト変化量（Ｃｓ−Ｃｓ０）とコーナリングパワー変化量（Ｃｐ−Ｃｐ０）の比に一致するようサスペンション特性を設定する。これにより、タイヤに発生する横力を通常走行時とランフラット走行時で同一に保つ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内部の空気圧が低下した状態においても走行を可能としたランフラットタイヤを装着した車両のサスペンション構造において、
スリップ角ＳＡとキャンバ角ＣＡの比が通常走行時とランフラット走行時のキャンバスラスト変化量とコーナリングパワー変化量の比に一致するようサスペンション特性を設定していることを特徴とする車両のサスペンション構造。
【請求項２】
前記サスペンション特性の設定は、横力キャンバ係数を可変とすることで調整することを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション構造に関し、特に、空気圧低下時にも通常走行を可能としたランフラットタイヤを装着した車両におけるサスペンション構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪の空気圧が通常時よりも低下すると、タイヤに働く力のバランスが変化する。この結果、空気圧が正常である場合に比較して、特に直進性や旋回性といった車両特性が変化するため、車両挙動が変化してしまい、旋回安定性や直進安定性が低下してしまうおそれがある。
【０００３】
このような空気圧低下時においても車両挙動の安定性を確保するための技術として特許文献１〜３に開示されている技術が知られている。特許文献１記載の技術においては、空気圧変化に伴う車高変化を補うようにサスペンション装置の高さ変更を行う。特許文献２記載の技術においては、車輪のキャンバ角を調整するアクチュエータを配置し、このアクチュエータを駆動することで車輪に働くキャンバスラスト力を調整する。また、特許文献３記載の技術においては旋回時の制動力配分を変更して、ヨーイングモーメントを調整している。
【特許文献１】特開２００３−２２０９６５号公報
【特許文献２】特開平５−１７８０５０号公報
【特許文献３】特開２００４−９８８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、パンク等によりタイヤ内圧が低下した場合でも、安全に走行を続けることを可能としたランフラットタイヤが実用化されている。このようなランフラットタイヤは、パンク等の際に、現場においてタイヤを交換することなく、一定距離の走行が可能となるほか、スペアタイヤの搭載が不要となるため、省資源や燃費向上、あるいは車内の荷室スペースの有効利用が図れるなどの効果も得られる。
【０００５】
このようなランフラットタイヤとしては、大別して２種類のランフラットタイヤが知られている。一種類はタイヤのサイドウォール部内に補強部材を配し、タイヤ内圧が低下したときでもこの補強部材によって車両荷重を受けることで、タイヤが偏平化しないようにして走行を可能とするものである。もう一種は、タイヤ内に入れ子状に補強部材を配置しておき、タイヤ内圧が低下したときには、この入れ子部分で車両荷重を受けるものである。
【０００６】
このようなランフラットタイヤにおいては、通常よりも著しく空気圧の低下した空気圧ゼロの状態でも走行を可能としている。その結果、ランフラットタイヤ装着車においても通常走行時とランフラット走行時においては、車両の姿勢の変化やタイヤに働く力の変化により車両挙動が変化しうる。
【０００７】
さらに、本発明者らの知見によれば、ランフラットタイヤにおいては、通常のタイヤと異なり、空気圧低下時にキャンバスラスト力が増大する（図３、図４参照）。これらのことから、ランフラットタイヤ装着車においては、通常のタイヤ装着車とは異なる取り扱いが必要となる。特許文献１〜３記載の技術はあくまで通常のタイヤ装着車における空気圧低下時（ゼロ空気圧ではない）への対策であり、ランフラット走行時における車両挙動の安定性についての対策としては十分なものではない。
【０００８】
そこで、本発明はランフラット走行時においても安定した車両挙動を確保することを可能とした車両のサスペンション構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明にかかる車両のサスペンション構造は、タイヤ内部の空気圧が低下した状態においても走行を可能としたランフラットタイヤを装着した車両のサスペンション構造において、スリップ角ＳＡとキャンバ角ＣＡの比が通常走行時とランフラット走行時のキャンバスラスト変化量とコーナリングパワー変化量との比に一致するようサスペンション特性を設定していることを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、通常のラジアルタイヤ（ランフラットタイヤではないタイヤ）を装着した車両においては、タイヤ空気圧低下に伴い、コーナリングパワー、キャンバスラストの両方が低下するのに対し、ランフラットタイヤ装着車においては、タイヤ空気圧が低下したランフラット走行時には、コーナリングパワーは同様に低下するが、キャンバスラストは増大することを見出した。コーナリングパワーの低下は、直進安定性を含む車両の運動性能低下につながる。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいて、キャンパスラストの増大を利用してコーナリングパワーの低下を補い、車両の運動性能の低下を抑制するものであり、通常空気圧時と空気圧が低下したランフラット走行時とにおいて、タイヤ発生力を一致させるものである。スリップ角、キャンバ角とキャンバスラスト、コーナリングパワーの各変化量とを上述の関係が成り立つように設定することで、通常空気圧時とランフラット走行時とで、タイヤ発生力が略一致する。
【００１２】
このサスペンション特性の設定は、横力キャンバ係数を可変とすることで調整するとよい。後述するように上記関係を成立させる場合に、関係式中の横力キャンバ係数以外の項は車両諸元に基づいて決定することから、横力キャンバ係数を調整することで上記関係を成立させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常走行時とランフラット走行時とでタイヤ発生力を略同一に維持できるため、車両の直進安定性を確保することができ、車両挙動を安定させることが容易になる。
【００１４】
横力キャンバ係数の調整により、上記の関係を確実に成立させることができる。また、特性の異なるタイヤに交換した場合でも直進安定性を維持することが容易になるほか、車両の個体差によらずに上記の関係を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１、図２は、車両の前輪に作用する力を説明する図であり、図１が上面から見た図、図２が背面（車両後方側）から見た図である。図１、図２に示されるように、前輪ＦＬ、ＦＲは、車両に垂直に取り付けられているのではなく、車両の前方に向かって内向きで、かつ、上方に向かっては外向きに開く角度で取り付けられている。車両直進時に車両の前後方向（進行方向）とタイヤのなす角度をスリップ角ＳＡ、鉛直軸とタイヤのなす角度をキャンバ角ＣＡと称する。
【００１７】
スリップ角ＳＡによってタイヤにはコーナリングパワーＣｐが作用する。図１に示されるようにＳＡが内向きの時には、このコーナリングパワーＣｐは、車両方向、つまり内向きに作用する。ＳＡが逆向きの場合には、コーナリングパワーＣｐは外向きに作用する。一方、キャンバ角ＣＡによってタイヤにはキャンバスラストＣｓが作用する。図２に示されるようにＣＡが外向きの場合には、このキャンバスラストＣｓは、車両とは反対の方向、つまり外向きに作用する。ＣＡが逆向きの場合には、キャンバスラストＣｓは内向きに作用する。
【００１８】
図３は、ランフラットタイヤにおけるコーナリングパワーＣｐの正規化値（輪荷重Ｗで割ることで正規化した値）の空気圧による変化を示したグラフであり、図４は、キャンバスラストＣｓの正規化値の空気圧による変化を示したグラフである。図から明らかなように、ランフラットタイヤの特性として、ランフラット走行時には、通常走行時に比較してコーナリングパワーＣｐは低下するのに対し、キャンバスラストＣｓは増大するという傾向が見られる。両者がともに低下するラジアルタイヤとは異なる傾向であるため、ランフラットタイヤを装着した車両の場合、ランフラット走行時もタイヤ横力の変化によって直進安定性を含む運動性能の低下を防ぐことのできる可能性がある。
【００１９】
ここで、横方向に作用するタイヤ発生力Ｆｙについて考えると、
【数１】
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が成立し、ランフラット走行時のタイヤ発生力Ｆｙ０は、
【数２】
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となる。ここで、Ｆｚが接地荷重、Ｃｐ／Ｗ、Ｃｓ／Ｗは、正規化したコーナリングパワー、キャンバスラストであり、添字０を付した場合は、ランフラット走行時のそれらを示している。ＦｙとＦｙ０が等しい場合には、タイヤの横発生力が通常走行時とランフラット走行時で変化ないことを意味する。このように横発生力に変化がなければ、運動性能も略同一となる。（１）（２）式から両者が一致する条件は、
【数３】
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であり、スリップ角ＳＡとキャンバ角ＣＡの比が、通常走行時とランフラット走行時のキャンバスラストの変化量とコーナリングパワーの変化量の比に一致するように設定すれば、よいことがわかる。
【００２０】
さらに、具体的にこれが成立する条件を考える。前輪に作用する等価コーナリングパワーＣｐｆを考えると、
【数４】
2007168587.tif 000006
が成立する。ここで、Ｃｆはコーナリング係数を、Ｃｓｆはキャンバスティフスネスを、Ｊｆは横力ステア係数を、Ｋｆはアライニングトルクステア係数を、Ｌｆは横力キャンバ係数を、Ｍｆはロールステア係数を、Ｎｆはロールキャンバ係数を、Ｗｆは輪荷重を、ζｆはニューマチックトレールを、φはロール角をそれぞれ示している。ロール角φ以外の各変数の添え字ｆは、前輪であることを示す。
【００２１】
通常走行時の（４）式に対応するランフラット走行時の等価コーナリングパワーＣｐｆ０は、
【数５】
2007168587.tif 000007
で表せる。ここで、Ｃｆ０はランフラット走行時のコーナリング係数を、Ｃｓｆ０はランフラット走行時のキャンバスティフスネスである。
【００２２】
Ｃｐｆ＝Ｃｐｆ０であれば、等価コーナリングパワーが一致し、運動性能の変化が避けられる。この条件が満たされるとして、式を整理すると、
【数６】
2007168587.tif 000008
となる。Ｃｆ、Ｃｆ０、Ｃｓｆ、Ｃｓｆ０はいずれもタイヤ自体の特性値であり、Ｗｆ、φは車両諸元、ロール剛性から計算できる値であるから、Ｌｆ、Ｎｆを（６）式を満たすように設定することで、等価コーナリングパワーを通常走行時とランフラット走行時で一致させることができる。（６）式にはロール角φ成分が存在するため、操舵中については、Ｌｆ、Ｎｆをリアルタイムで変更する必要が生じる。（６）式を直進走行時に限定すると、φ≒０とおけるから（６）式は下記のように修正される。
【数７】
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【００２３】
つまり、（７）式を満たすように横力キャンバ係数を設定するとよい。ここでは、前輪を例に説明したが、後輪についても同様の関係が成立する。横力キャンバ係数の設定はサスペンションの特性を変更することで行えばよい。
【００２４】
横力キャンバ係数を可変とするサスペンション構造の模式図を図５に示す。このサスペンション構造においては、タイヤ１を保持しているナックル２は、アッパーアーム３１とローアーアーム３２、ショックアブソーバ３５を介して車両本体４に取り付けられている。ここで、アッパーアーム３１とローアーアーム３２には、調節バネ３３、３４が取り付けられており、これらのバネの長さを変更することで、タイヤ１のキャンバ角を変更し、横力キャンバ係数を調整することができる。例えば、キャンバ角を内向きに増大させると横力キャンバ係数Ｌが増大し、逆方向に変化させると横力キャンバ係数は低下する。
【００２５】
（３）式あるいは（７）式を満たすようにサスペンション特性を設定することで、ランフラット走行時においても直進安定性を確保することができる。このため、安定した車両挙動を確保することができる。特に、横力キャンバ係数を調整可能としたサスペンション構造を採用すれば、特性の異なるランフラットタイヤに変更した場合でも直進安定性の確保が用意であるという利点を有する。ここでは、バネ３３、３４による可変機構を用いたが、バネ３３、３４を単純なブッシュ機構で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】車両の前輪に作用する力を上面から見て説明する図である。
【図２】車両の前輪に作用する力を背面（車両後方側）から見て説明する図である。
【図３】ランフラットタイヤにおけるコーナリングパワーＣｐの正規化値の空気圧による変化を示すグラフである。
【図４】ランフラットタイヤにおけるキャンバスラストＣｓの正規化値の空気圧による変化を示したグラフである。
【図５】横力キャンバ係数を可変とするサスペンション構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…タイヤ、２…ナックル、４…車両本体、３１…アッパーアーム、３２…ローアーアーム、３３、３４…調節バネ、３５…ショックアブソーバ、ＦＬ、ＦＲ…前輪、ＳＡ…スリップ角、ＣＡ…キャンバ角、Ｃｐ…コーナリングパワー、Ｃｓ…キャンバスラスト。
【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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