(57)【要約】【課題】  ストラットに作用する曲げモーメントを小さくすること。【課題を解決するための手段】  車輪を独立に回転駆動可能なインホイールモータ８を搭載した車両用のストラット式のサスペンション装置１において、車両側面視で、仮想キングピン軸１６をホイールセンタ１７より車両前方を通すようにした。そのため、車輪の回転方向、つまり、インホイールモータ８駆動時に発生するモーメントと反対方向に、オフセットによるモーメントを発生することができ、その結果、ストラット３に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。【選択図】  図１
2007038913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を独立に回転駆動可能なインホイールモータを搭載した車両用のストラット式のサスペンション装置であって、
車両側面視で、仮想キングピン軸をホイールセンタより車両前方側に通したことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
前記車輪のホイールセンタの高さでの当該ホイールセンタから前記仮想キングピン軸までのオフセット量は、最大駆動トルクを輪荷重で除した除算結果以下の正値としたことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
前記車輪のホイールセンタの高さでの当該ホイールセンタから前記仮想キングピン軸までのオフセット量は、使用頻度の高い駆動トルクを輪荷重で除した除算値としたことを特徴とする請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
車輪を独立に回転駆動可能なインホイールモータを搭載した車両用のストラット式のサスペンション装置の設計方法であって、
車両側面視で、仮想キングピン軸をホイールセンタより車両前方側に通すことを特徴とするサスペンション装置設計方法。
【請求項５】
所定の駆動トルクと輪荷重とに基づいて、前記車輪のホイールセンタの高さでの当該ホイールセンタから前記仮想キングピン軸までの理想オフセット量を算出することを特徴とする請求項４に記載のサスペンション装置設計方法。
【請求項６】
前記サスペンション装置のアッパーマウント点の位置とロアボールジョイント点の位置とを所定の設定方法で仮設定した後、前記車輪のホイールセンタの高さでの当該ホイールセンタから仮想キングピン軸までのオフセット量が前記理想オフセット量と一致するように、前記仮設定されたアッパーマウント点を車両前後方向に移動させて当該アッパーマウント点の位置を最終的に設定することを特徴とする請求項５に記載のサスペンション装置設計方法。
【請求項７】
前記サスペンション装置のアッパーマウント点の位置とロアボールジョイント点の位置とを所定の設定方法で仮設定した後、前記車輪のホイールセンタの高さでの当該ホイールセンタから仮想キングピン軸までのオフセット量が前記理想オフセット量と一致するように、前記仮設定されたロアボールジョイント点を車両前後方向に移動させて当該ロアボールジョイント点の位置を最終的に設定することを特徴とする請求項５に記載のサスペンション装置設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を独立に回転駆動可能なインホイールモータを搭載した車両用のストラット式のサスペンション装置、及びサスペンション装置設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ショックアブソーバにリンクの機能を持たせ、サスペンションの支柱（ストラット）を兼ねさせたストラット式サスペンションがある（例えば、特許文献１参照）。
また、車輪の内部に取り付けられ、当該車輪をモータで独立に回転駆動することで、車輪の独立駆動を実現するインホイールモータがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３―１１８３４５号公報
【特許文献２】特開２００５―１３２１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、インホイールモータを搭載した車両に、ストラット式のサスペンション装置を備えるようにすると、路面反力による曲げモーメントとインホイールモータの駆動反力による曲げモーメントとがサスペンションのストラットに同時に作用する。
そのため、それらの合成モーメントがストラットに作用し、ストラットのピストンロッドに大きなこじりモーメントが作用する。その結果、ピストンロッドに側圧が作用し、ストラットのフリクションが増大し、車両の乗り心地が悪化する恐れがあった。
本発明は、上記従来の技術の未解決の課題を解決することを目的とするものであって、ストラットに作用する曲げモーメントを小さくすることができるサスペンション装置、及びサスペンション装置設計方法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】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明のサスペンション装置は、車輪を独立に回転駆動可能なインホイールモータを搭載した車両用のストラット式のサスペンション装置であって、車両側面視で、仮想キングピン軸をホイールセンタより車両前方側に通したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
したがって、本発明によれば、車輪の回転方向、つまり、インホイールモータ駆動時に発生するモーメントと反対方向に、オフセットによるモーメントを発生することができ、その結果、ストラットに作用する曲げモーメントを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明のサスペンション装置を、車両のフロントに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態のサスペンション装置は、左右対称の構成であるので、以下、左側の前輪を支持する構造について説明する。
＜サスペンション装置の構造＞
図１は、本実施形態のサスペンション装置の前面視の断面図である。この図１に示すように、サスペンション装置１は、ホイールサポート２、ストラット３、及びロアアーム４を含んで構成される。
【０００７】
ホイールサポート２は、前輪５のホイール６と回転方向に一体の軸部７と、その軸部７を回転駆動してホイール６を回転駆動するインホイールモータ８と、ステアリング装置のタイロッド（不図示）が連結されるナックル（不図示）とを備える。そして、ホイールサポート２は、上端側の上部枢着部（不図示）にストラット３の下端が連結され、下端側の下部枢着部９にロアアーム５の一端（ボール継手１３（後述））が連結される。
【０００８】
ストラット３は、上端側のアッパーマウント１０に車体（サスペンションタワ１１）のマウント部１２が固定され、下端側にホイールサポート２の上部枢着部が連結される。
ロアアーム４は、一端が車体（サスペンションクロスメンバのブラケット）に連結され、他端のボール継手１３にホイールサポート２の下部枢着部９が連結される。
そして、サスペンションタワ１１とストラット３との交点（アッパーマウント点１４）とホイールサポート２とロアアーム４との交点（ロアボールジョイント点１５）とを結ぶ軸が、前輪５が操舵方向に回転する際の中心軸（仮想キングピン軸１６）となる。
【０００９】
仮想キングピン軸１６（アッパーマウント点１４とロアボールジョイント点１５とを通る軸）は、図２に示すように、車両側面視で、当該仮想キングピン軸１６がホイールセンタ１７より車両前方側を通るように配置されている。また、ホイールセンタ１７の高さにおける、当該ホイールセンタ１７から仮想キングピン軸１６までのオフセット量は、使用頻度の高いシフト状態（例えば、三速）でのインホイールモータ８の駆動トルクを輪荷重で除した除算値に設定される。即ち、オフセット量と輪荷重とによるホイールセンタ１７回りのモーメントが車輪５の回転方向に作用し、インホイールモータ１８の変速機のシフト状態が三速（使用頻度の高い駆動トルク）となると、車輪５の回転方向と反対方向に作用するモータ駆動の反力によるモーメントが打ち消されるようになっている。
【００１０】
具体的には、仮想キングピン軸１６の位置の設定時にあっては、まず、アッパーマウント点１４の位置とロアボールジョイント点１５の位置とが所定の（従来の）設計方法で仮設定される。次いで、ホイールセンタ１７から仮想キングピン軸１６までのオフセット量が前記除算値（理想オフセット量）と一致するように、アッパーマウント点１４、あるいはロアボールジョイント点１５が車両前後方向に移動されて、仮想キングピン軸１６の位置（アッパーマウント点１４、ロアボールジョイント点１５）が最終的に設定される。
【００１１】
ここで、ロアボールジョイント点１５の位置を固定し且つアッパーマウント点１４を車両前後方向に移動させる方法によれば、キャスタートレイルを確保することができ、キャスタートレイル増加による車両の横剛性の低下を防ぐことができる。また、アッパーマウント点１４の位置を固定し且つロアボールジョイント点１５を車両前後方向に移動させる方法によれば、車体のサスペンション取り付け位置を複数の車両で同じ位置とすることができ、それら複数の車両で車体の共通化によるコスト低減をはかることができる。
【００１２】
また、使用頻度の高いシフト状態の駆動トルクと輪荷重とに基づいて、仮想キングピン軸１６のホイールセンタ１７からのオフセット量を算出するようにしたため、インホイールモータ８の容量や輪荷重が異なる場合でも、各車両に応じた設計が可能となる。
なお、本実施形態では、使用頻度の高いシフト状態でのインホイールモータ８の駆動トルク（通常走行時の駆動トルク）を輪荷重で除した除算値をオフセット量とする例を示したが、これに限られるものではない。即ち、インホイールモータ８のモータ駆動の反力によるモーメントの影響を抑制できるオフセット量であればよく、例えば、インホイールモータ８の最大駆動トルクを輪荷重で除した除算値以下の任意の正値としてもよい。
【００１３】
＜サスペンション装置に作用するモーメント＞
図３は、従来のサスペンション装置（つまり、車両側面視で、キングピン軸１４がホイールセンタ１７上を通るサスペンション装置）を模式的に示す側面図である。
この図３に示すように、従来のサスペンション装置は、インホイールモータ６の回転駆動時（車両の走行時）に、路面反力がホイールセンタ１７に入力され、その結果、入力された路面反力による曲げモーメントがストラット３に作用する（図４参照）。
また、従来のサスペンション装置は、ホイールサポート２にインホイールモータ８が固定されているため、インホイールモータ６の回転駆動時に、モータ駆動による反力が入力され、入力された反力による曲げモーメントがストラット３に作用する（図５参照）。
【００１４】
そのため、インホイールモータ８駆動時には、２種類の曲げモーメントがストラット３に同時に作用し、その結果、それらの合成モーメントがストラット３に作用する。
即ち、インホイールモータ８を搭載していない場合に比べ、モータ駆動の反力による曲げモーメントがストラット３に余計に加算されるので、ストラット３に作用するこじりモーメントが増大し、ストラット３のフリクションが増大して、乗り心地が悪化する。
【００１５】
具体的には、駆動トルクＴ、前輪５の半径Ｒ、アッパーマウント点１４とロアボールジョイント点１５との間の車両高さ方向長さＬ1、アッパーマウント点１４とホイールセンタ１７との間の車両高さ方向長さＬ11、ホイールセンタ１７とロアボールジョイント点１５との間の車両高さ方向長さＬ12がそれぞれ、Ｔ＝５．０kg・m、Ｒ＝２７１mm、Ｌ1＝６５８mm、Ｌ11＝５４３mm、Ｌ12＝１１５mmである場合、下記（１）に従い、路面反力による曲げモーメントによりストラット３には最大曲げモーメントＭmax＝１．７５kg・mが作用する。
Mmax＝Ｐ2・Ｌ11
＝Ｔ/Ｒ・Ｌ12・Ｌ11/Ｌ1 ・・・（１）
【００１６】
また同様に、下記（２）式に従い、モータ駆動の反力による曲げモーメントにより最大曲げモーメントM ’max＝２．５０kg・mが作用する。
M ’max＝Ｐ11・Ｌ1/２
＝Ｔ/Ｌ1・Ｌ1/２
＝０．５Ｔ ・・・（２）
そのため、従来のサスペンション装置にあっては、ストラット３には最大曲げモーメントMmaxとM ’maxとの加算値４．２５kg・mが作用する。
【００１７】
これに対し、本実施形態のサスペンション装置によれば、通常走行時にモータ駆動の反力を相殺することができる。即ち、モータ駆動の反力による曲げモーメント（２．５０kg・m）がストラット３に作用しないようにすることができる。そのため、従来のサスペンション装置に比べ、ストラット３に作用する曲げモーメントの最大値を約６０％削減することができ、その結果、ストラット３のこじりモーメントを低減して、ストラット３のフリクションを低減することができ、乗り心地を向上することができる。
なお、本発明のサスペンション装置及びサスペンション装置設計方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のサスペンション装置の前面視の断面図である。
【図２】図１のサスペンション装置を模式的に示す側面図である。
【図３】従来のサスペンション装置を模式的に示す側面図である。
【図４】路面反力による曲げモーメントを説明するための説明図である。
【図５】モータ駆動による曲げモーメントを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１はサスペンション装置、２はホイールサポート、３はストラット、４はロアアーム、５は前輪、６はホイール、７は軸部、８はインホイールモータ、９は下部枢着部、１０はアッパーマウント、１１はサスペンションタワ、１２はマウント部、１３はボール継手、１４はアッパーマウント点、１５はロアボールジョイント点、１６は仮想キングピン軸、１７はホイールセンタ
【図１】
2007038913.tif 000003
【図２】
2007038913.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007038913.tif 000006
【図５】
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