JP6505842B2

JP6505842B2 - 車両

Info

Publication number: JP6505842B2
Application number: JP2017531120A
Authority: JP
Inventors: 徹神谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: DE112016003440T5; US10464388B2; US20180222272A1; CN107848351A; WO2017018180A1; JPWO2017018180A1; CN107848351B

Description

本発明は、前輪にインホイールモータを備える車両に関する。

例えば、車輪を有する車両では、通常、路面の凹凸を乗り越す場合に車輪（ホイール中心；Wheel Center、以下、ＷＣという）が上方に変位（ストローク）する。その際、サスペンションでは、コンプライアンスブッシュの緩衝作用によって車輪（車輪中心）が後方に変位して路面の凹凸を乗り越す時の衝撃が緩和されている。

リヤサスペンションでは、それ自体の機構的な動作により、車輪全体が上方に変位（ストローク）すると共に、後方に変位するように設定することで、コンプライアンスブッシュの働きに加えて路面の凹凸を乗り越す時の衝撃が緩和される。

特開２０１４−１８４７５８号公報

ところで、フロントサスペンションを、前記したリヤサスペンションのようにホイール中心（ＷＣ）が上方に向かって変位すると共に、後方へ変位するように設定することが可能である。しかしながら、フロントサスペンションをこのように設定した場合、駆動源がばね上に配置され、ドライブシャフトを介して少なくとも前輪にトルクを伝達するオンボードエンジン・フロントドライブ方式の車両では、駆動力の作用点がホイール中心（ＷＣ）に発生することに起因して、加速時にばね上車体のピッチング角の変動が大きくなる。この結果、乗り心地を低下させるおそれがある。

また、例えば、特許文献１に示されるように、駆動源がばね下に配置される車両では、駆動源がばね上に配置される車両と異なって、駆動力の作用点及び制動力の作用点が、共に、車輪と接地面との接地点となる。このため、特許文献１では、ばね上に駆動源を有する車両と比較してばね上車体ピッチングの中心点が異なるため、通常の車両と同様のサスペンション設定では乗り心地が低下するおそれがある。

本発明の一般的な目的は、乗り心地をより高めることが可能な車両を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、前輪のばね下に配置されるインホイールモータを備える車両において、フロントサスペンションのアンチダイブ角度（θ１）は、前記前輪の接地点から車両後方に向かう水平線に対し、車両上方に向かって角度を成すように設定され、前記フロントサスペンションの変位によるホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡は、車両上方、且つ、車両後方に移動可能に設定され、前記円弧状軌跡の仮想回転中心（ＲＣ）は、前記ホイール中心（ＷＣ）よりも車両後方に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、フロントサスペンションの変位によるホイール中心（ＷＣ）の軌跡が、車両上方、且つ、車両後方に移動可能に設定されることで、路面の突起によって前輪に対して入力荷重（Ｆ）が付与される際、入力荷重（Ｆ）の水平方向分力（Ｆｈ）が小さくなり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。なお、「アンチダイブ角」とは、接地点とフロントサスペンションの変位に伴う接地点の仮想回転中心（ＲＣ）とを結んだ直線と、接地点の水平線との間で成す角度（θ１）をいう。

また、本発明は、鉛直上下方向における仮想回転中心（ＲＣ）の高さが、前記接地点よりも高く前記ホイール中心（ＷＣ）の高さ以下に設定されることを特徴とする。

本発明によれば、鉛直上下方向における仮想回転中心（ＲＣ）の高さを、接地点よりも高くホイール中心（ＷＣ）の高さ以下に設定することで、フロントサスペンションの変位によるホイール中心（ＷＣ）の軌跡を、車両上方、且つ、車両後方に移動可能とすることができる。

さらに、本発明は、路面の突起により前記前輪に入力される荷重が水平方向分力を有し、前記水平方向分力は、駆動源がばね上に配置され、ドラフトシャフトを介して少なくとも前輪にトルクを伝達する（オンボードエンジン・フロントドライブ方式）車両において、路面の突起によって前輪に発生する水平方向分力と比較して小さいことを特徴とする。

本発明によれば、オンボードエンジン・フロントドライブ方式の車両と比較して、路面の突起によって前輪に発生する水平方向分力（Ｆｈ）を小さくすることができる。これにより、本発明では、路面の突起による入力荷重（Ｆ）が付与される際、車体を車両後方に向かって引っ張る力が小さくなり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。

本発明では、乗り心地をより高めることが可能な車両を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両の部分拡大側面図である。（ａ）は、図１に示す車両であり、前輪のみにインホイールモータを備えた車両の模式図、（ｂ）は、図１に示す車両の前輪において、突起からの入力荷重の分力を示す模式図である。（ａ）は、比較例に係る車両の模式図、（ｂ）は、（ａ）に示す比較例に係る車両の前輪において、突起からの入力荷重の分力を示す模式図である。（ａ）は、左前輪のフロントサスペンションとしてダブルウィッシュボーンサスペンションに適用した平面模式図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ａ方向からみた矢視側面透過図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両の部分拡大側面図である。なお、各図において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車両左右方向（車幅方向）、「上下」は、鉛直上下方向をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両１０は、車輪（前輪）１２と、インホイールモータ１４と、フロントサスペンション１６とを備えて構成されている。なお、車両１０は、左右の車輪１２、１２、左右のインホイールモータ１４、１４、左右のフロントサスペンション１６、１６をそれぞれ備えているが、左側の構成要素のみを図示して、右側の構成要素の図示を省略している。

インホイールモータ１４は、モータ軸１８を有し車輪１２を駆動する電動モータ２０と、電動モータ２０の駆動力を車輪１２に伝達する伝動機構２２とから構成されている。インホイールモータ１４は、ばね下に配置されている。伝動機構２２は、伝動軸２４を介して電動モータ２０の駆動力を車輪１２の出力軸２６に伝達する。出力軸２６は、車輪１２のホイール中心（ＷＣ）を有する。

フロントサスペンション１６は、車輪１２を回転可能に軸支するナックル２８と、ロアアームやアッパアーム等の図示しないサスペンションアームとを有する。また、車輪１２のホイール中心（ＷＣ）よりも下方で、且つ、車両前方の車体側には、コンプライアンスブッシュ３１が配置されている。ナックル２８は、車輪１２のホイール中心（ＷＣ）の略下方に配置されるロアアームジョイント３０と、車輪１２のホイール中心（ＷＣ）の下方側でロアアームジョイント３０よりも車両後方に配置されるタイロッドジョイント３２と、車輪１２のホイール中心（ＷＣ）の略上方に配置されるアッパアームジョイント３４とを備える。

コンプライアンスブッシュ３１は、例えば、防振ブッシュからなり、内筒及び外筒と、内筒と外筒との間に挟持される筒状のゴム弾性体とから構成されている。コンプライアンスブッシュ３１は、車両前後方向に受ける力を吸収して、前後コンプライアンス（弾性力）を高めるものである。

本実施形態に係る車両１０では、インホイールモータ１４がばね下に配置されているため、インホイールモータ１４から伝達される駆動力（Ｆ１）の作用点は、車輪１２と路面３６との接地点３８となる（図１参照）。また、制動力（Ｆ２）の作用点は、駆動力（Ｆ１）の作用点と同一で、車輪１２と路面３６との接地点３８となる。なお、駆動力（Ｆ１）及び制動力（Ｆ２）の力の向きは、互いに反対方向となる。

従って、本実施形態に係る車両１０では、駆動力（Ｆ１）の作用点と制動力（Ｆ２）の作用点とが接地点３８で同一となるため、アンチダイブジオメトリのアンチダイブ角（θ１）及びアンチリフト角（θ２）を用いて以下説明する。

また、本実形態が適用される車両１０としては、左右の前輪１２にインホイールモータ１４をそれぞれ備え、フロントドライブ方式の車両や四輪駆動車両に適用される。この車両１０は、４輪に限定されるものでなく、例えば、６輪（最も車両前方に位置する前輪にインホイールモータを備えるもの）であってもよい。

これに対して、後記する図３（ａ）に示されるように、ばね上に駆動源（エンジン）を備える比較例に係る車両（オンボードエンジン・フロントドライブ方式の車両や、オンボードエンジン・四輪駆動車両）１００では、前輪１２のホイール中心（ＷＣ）が駆動力の作用点となる。

図２（ａ）は、図１に示す車両であり、前輪のみにインホイールモータを備えた車両の模式図、図２（ｂ）は、図１に示す車両の前輪において、突起からの入力荷重の分力を示す模式図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、車輪１２を前輪１２と後輪１２とにそれぞれ分けて説明すると共に、前輪１２と後輪１２との間で共通するものに同じ参照符号を用いている。

図２（ａ）において、前輪１２のホイール中心（ＷＣ）及びフロントの接地点３８は、車体の最下端で且つ車両前方側に位置するフロントの仮想回転中心（ＲＣ；Rotation Center）を中心として所定角度だけ回動可能に設けられている。フロントサスペンション１６の変位（ストローク）によって、前輪１２のホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）が形成されると共に、フロントの接地点３８の円弧状軌跡４２（図２（ａ）参照）が形成される。フロントの接地点３８と仮想回転中心（ＲＣ）とを結ぶ延長線上には、ばね上車体ピッチング中心点（Ｐｃ）が設けられている。さらに、Ｇは、ばね上車体の重心点を示している。

また、前輪１２において、前輪１２の接地点３８から車両後方に向かう水平線（路面３６に沿った直線と同じ）に対し、車両上方に向かって角度を成すようにフロントサスペンション１６のアンチダイブ角（θ１）が設定されている。なお、「アンチダイブ角」とは、接地点３８とフロントサスペンション１６の変位に伴う接地点３８の仮想回転中心（ＲＣ）とを結んだ直線と、接地点３８の水平線との間で成す角度（θ１）をいう。後輪１２において、後輪１２の接地点３８から車両前方に向かう水平線に対し、車両上方に向かって角度を成すようにリヤサスペンションのアンチリフト角（θ２）が設定されている。

さらに、フロントサスペンション１６の変位（ストローク）に起因する前輪１２のホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０は、図２（ｂ）に示されるように、下側から上側に向かうにつれて、車両上方、且つ、車両後方に向かって延在するように設定されている。換言すると、フロントサスペンション１６の変位によって形成されるホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０の延出方向は、真上方向及び車両前方方向ではなく、車両上方、且つ、車両後方に円弧状に沿って移動するように設定されている。

一方、後輪１２のホイール中心（ＷＣ）及びリヤの接地点３８は、車体の後方側に配置されるリヤの仮想回転中心（ＲＣ）を中心として所定角度だけ回動可能に設けられている。リヤサスペンションの変位（ストローク）によって、後輪１２のホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４４が形成されると共に、リヤの接地点３８の円弧状軌跡４６が形成される。後輪１２のホイール中心（ＷＣ）及びリヤの仮想回転中心（ＲＣ）を結ぶ延長線上には、ばね上車体ピッチング中心点（Ｐｃ）が設けられる。

本実施形態に係る車両１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に比較例に係る車両１００と比較しながら、本実施形態に係る車両１０の作用効果について説明する。

図３（ａ）は、比較例に係る車両の模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す比較例に係る車両の前輪において、突起からの入力荷重の分力を示す模式図である。なお、本実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付して以下説明する。

比較例に係る車両１００は、駆動源がばね上に配置されるオンボードエンジン・フロントドライブ方式の車両となっている。

比較例に係る車両１００では、ばね上に駆動源（エンジン）が配置されているため、前輪１２のホイール中心（ＷＣ）が駆動力（Ｆ１）の作用点となり、接地点３８が駆動源（Ｆ１）の作用点となる本実施形態に係る車両１０と異なっている。また、比較例に係る車両１００では、車体の最下端よりも上方で車体中央よりの位置にフロントの仮想回転中心（ＲＣ）が配置されている。さらに、比較例に係る車両１００では、ばね上車体ピッチング中心点（Ｐｃ）が車体後方に位置している。さらにまた、比較例に係る車両１００では、図３（ｂ）に示されるように、前輪１２のホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０が下側から略真上方向に延在するように形成されている。

図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示されるように、路面３６に形成される突起４８を前輪１２が乗り越すとき、路面３６の突起４８によって前輪１２に対して入力荷重（Ｆ）が付与される。本実施形態に係る車両１０及び比較例に係る車両１００において、入力荷重（Ｆ）は、水平方向分力（Ｆｈ）とホイール中心軌跡の接線方向分力（Ｆｔ）に分解される。

この場合、図２（ｂ）に示す本実施形態に係る車両１０で発生する水平方向分力Ｆｈと、図３（ｂ）に示す比較例に係る車両１００で発生する水平方向分力Ｆｈとを比較して了解されるように、比較例に係る車両１００よりも本実施形態に係る車両１０における水平方向分力Ｆｈが小さくなっている。これにより、本実施形態に係る車両１０では、路面３６の突起４８による入力荷重（Ｆ）が付与される際、車体を車両後方に向かって引っ張る力が小さくなり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。

これに対して、比較例に係る車両１００では、本実施形態と比較して水平方向分力Ｆｈが大きいため、車体を車両後方に向かって引っ張る力による衝撃が大きくなり、突起４８を乗り越す時の乗り心地が低下する。なお、本実施形態及び比較例のフロントサスペンション１６のばねレートは、同一であるものとする。

次に、ホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０が車両上方、且つ、車両後方に移動することが可能なフロントサスペンション１６の具体例を以下に示す。図４（ａ）は、左前輪のフロントサスペンションとしてダブルウィッシュボーンサスペンションに適用した平面模式図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ａ方向からみた矢視側面透過図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）において、参照符号５０は、ロアアーム、参照符号５２は、アッパアーム、参照符号５４は、タイロッド、参照符号５６は、アッパアームジョイント、参照符号５８は、ロアアームジョイントをそれぞれ示している。また、一点鎖線６０は、車体（例えば、サブフレーム）をそれぞれ示している。

図４（ｂ）に示されるように、このダブルウィッシュボーンサスペンション６２では、車体側面からみて、ホイール中心（ＷＣ）及び接地点３８の仮想回転中心（ＲＣ）の鉛直上下方向の高さ（Ｈ１）が、接地点３８よりも高く、ホイール中心（ＷＣ）の高さ（Ｈ）以下に設定されている点に特徴がある（０＜Ｈ１≦Ｈ）。

鉛直上下方向において、ホイール中心（ＷＣ）及び接地点３８の仮想回転中心（ＲＣ）の高さ（Ｈ１）をホイール中心（ＷＣ）の高さ（Ｈ）以下とすることで、路面３６の突起４８による入力荷重（Ｆ）が付与される際、車体を車両後方に向かって引っ張る力（水平方向分力（Ｆｈ）を小さくすることが可能となり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。

なお、適用可能なフロントサスペンション１６として、ダブルウィッシュボーンサスペンション６２を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、マルチリンクサスペンションに適用してもよい。

本実施形態では、フロントサスペンション１６の変位によるホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０が、車両上方、且つ、車両後方に移動可能に設定されることで、路面３６の突起４８によって前輪１２に対して入力荷重（Ｆ）が付与される際、入力荷重（Ｆ）の水平方向分力（Ｆｈ）が小さくなり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。

また、本実施形態では、鉛直上下方向における仮想回転中心（ＲＣ）の高さ（Ｈ１）を、接地点３８よりも高くホイール中心（ＷＣ）の高さ（Ｈ）以下に設定することで、フロントサスペンション１６の変位によるホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡４０を、車両上方、且つ、車両後方とすることができる。

さらに、本実施形態では、フロントサスペンション１６のばね上に駆動源を有する比較例に係る車両１００と比較して、路面３６の突起４８によって前輪１２に発生する水平方向分力（Ｆｈ）を小さくすることができる（図２（ｂ）と図３（ｂ）とを比較参照）。これにより、本実施形態では、路面３６の突起４８による入力荷重（Ｆ）が付与される際、車体を車両後方に向かって引っ張る力が小さくなり、凹凸乗り越し時の衝撃を緩和して乗り心地を向上させることができる。

１０車両
１２車輪（前輪）
１４インホイールモータ
１６フロントサスペンション
３６路面
３８接地点
４０円弧状軌跡（ホイール中心の軌跡）
４８突起
ＷＣホイール中心
ＲＣ仮想回転中心
θ１アンチダイブ角
Ｆ入力荷重
Ｆｈ水平方向分力

Claims

前輪のばね下に配置されるインホイールモータを備える車両において、
フロントサスペンションのアンチダイブ角度（θ１）は、前記前輪の接地点から車両後方に向かう水平線に対し、車両上方に向かって角度を成すように設定され、
前記フロントサスペンションの変位によるホイール中心（ＷＣ）の円弧状軌跡は、車両上方、且つ、車両後方に移動可能に設定され、
前記円弧状軌跡の仮想回転中心（ＲＣ）は、前記ホイール中心（ＷＣ）よりも車両後方に位置していることを特徴とする車両。
請求項１記載の車両において、
鉛直上下方向における前記仮想回転中心（ＲＣ）の高さは、前記接地点よりも高く前記ホイール中心（ＷＣ）の高さ以下に設定されることを特徴とする車両。
請求項１又は請求項２記載の車両において、
路面の突起により前記前輪に入力される荷重は水平方向分力を有し、
前記水平方向分力は、駆動源がばね上に配置され、ドラフトシャフトを介して少なくとも前輪にトルクを伝達する（オンボードエンジン・フロントドライブ方式）車両において、路面の突起によって前輪に発生する水平方向分力と比較して小さいことを特徴とする車両。