JP2005112258A - マルチリンク式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】 所期の耐久性を確保した上で、良好な乗り心地性能を確保することが可能なマルチリンク式サスペンションを提供すること。
【解決手段】 車輪を回転可能に支持するアクスル１３が前後一対のI形アッパリンク２１，２２、前後一対のI形ロアリンク２３，２４、トーコントロールI形リンク２５を用いて、車体に対して移動可能に位置決めされている。後方のＩ形ロアリンク２４が圧縮コイルスプリング２６によって下方に付勢されている。車両の自重のみが負荷されている状態で、アクスル１３に作用する車両前後方向荷重の分担割合が大きい前方のI形アッパリンク２１に作用する分担荷重が略ゼロとなるように、各I形アッパリンク２１，２２の取付角度と、後方のI形ロアリンク２４のアクスル１３に対する連結点と車輪接地点の車幅方向でのオフセット量および車両前後方向でのオフセット量が設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のインデペンデントサスペンション、特に、車輪を回転可能に支持するアクスルが複数（通常、４個または５個）のリンクを用いて車体に対して移動可能に位置決めされるように構成されるマルチリンク式サスペンションに関する。

車両のインデペンデントサスペンションには、例えば、ストラット式サスペンションやマルチリンク式サスペンションがあり、ストラット式サスペンションにてストラットとスプリングの配置を適宜に設定することにより乗り心地を向上させるようにしたものはある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２５５２８号公報

上記した特許文献１に開示されている技術は、ストラットとスプリングの配置を適宜に設定するものであるため、ストラット式サスペンションには適用できるものの、ストラットを備えていないマルチリンク式サスペンションには適用できないものである。そこで、本発明は、マルチリンク式サスペンションに適用し得て、乗り心地を向上し得るものを提供することを目的としている。

かかる目的を達成するために、本発明では、車輪を回転可能に支持するアクスルが、上方に配置されて前記アクスルと車体とを連結するアッパリンクと、下方に配置されて前記アクスルと車体とを連結するロアリンクとを少なくとも有する複数のリンクを用いて、車体に対して移動可能に位置決めされ、前記ロアリンクがスプリングによって下方に付勢され、前記アッパリンクが車軸より前方に変位した部位にブッシュを介して車体に連結される前方連結部を備えるとともに車軸より後方に変位した部位にブッシュを介して車体に連結される後方連結部を備えていて、車両の自重のみが負荷されている状態で、前記アクスルに作用する車両前後方向荷重の分担割合が大きい側の前記後方連結部または前記前方連結部に作用する分担荷重が略ゼロとなるように設定されているマルチリンク式サスペンションを提供する。

このマルチリンク式サスペンションにおいては、車両の自重のみが負荷されている状態で、アクスルに作用する車両前後方向荷重の分担割合が大きい側の後方連結部または前方連結部に介装されるブッシュへのプレロードを略ゼロとすることが可能であり、同ブッシュの耐久性を向上させることが可能である。また、同ブッシュとしてばね定数の小さいものを採用した場合において、ばね定数の線形域を十分に活用することが可能であり、車両前後方向のコンプライアンスを確保して、ロードノイズ・ハーシュネス等を減少させることが可能であり、乗り心地の向上を図ることが可能である。したがって、マルチリンク式サスペンションにおいて、所期の耐久性を確保した上で、良好な乗り心地性能を確保することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記アッパリンクは前後一対のI形アッパリンクであり、前記ロアリンクは前後一対のI形ロアリンクであり、前方のI形アッパリンクの車両前後方向荷重分担割合が後方のI形アッパリンクの車両前後方向荷重分担割合に比して大きくなるように設定され、後方のI形ロアリンクがスプリングによって下方に付勢されていることも可能である。この場合において、後方のI形ロアリンクのアクスルに対する連結点と車輪接地点の車幅方向（キャンバ方向）でのオフセット量がｈであり、後方のI形ロアリンクのアクスルに対する連結点と車輪接地点の車両前後方向（キャスタ方向）でのオフセット量がｇであり、前方のI形アッパリンクの延在方向と車幅方向との角度がｋであり、後方のI形アッパリンクの延在方向と車幅方向との角度がｍであり、ｋ＞ｍである場合に、ｈ／（cos
ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）とｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が略等しくなるように各オフセット量ｈ，ｇと各角度ｋ，ｍを設定することも可能である。

このマルチリンク式サスペンションにおいては、車両の自重のみが負荷されている状態での車輪接地点への入力（路面反力）をＦとすると、キャンバ方向モーメントはＦ・ｈとなり、キャスタ方向モーメントはＦ・ｇとなる。また、キャンバ方向モーメントＦ・ｈによる前後両I形アッパリンクへの車幅方向での荷重はＦ・ｈ／ｊとなり、キャスタ方向モーメントＦ・ｇによる前後両I形アッパリンクへの車両前後方向での荷重はＦ・ｇ／ｊとなる。但し、ｊは前後両I形アッパリンクと前後両I形ロアリンクの上下方向距離であって、前後両I形アッパリンクは通常略同じ高さに配置され、前後両I形ロアリンクは通常略同じ高さに配置され、前後両I形アッパリンクと前後両I形ロアリンクの上下方向距離の略１／２の位置に車軸が通常配置されている。

また、キャンバ方向モーメントＦ・ｈによる前方のI形アッパリンクへの圧縮荷重はＦ・ｈ／ｊ（cos ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）であり、キャスタ方向モーメントＦ・ｇによる前方のI形アッパリンクへの引張荷重はＦ・ｇ／ｊ（sin
ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）であるため、これらを等しくする条件（前方のI形アッパリンクに作用する圧縮荷重と引張荷重が相殺される条件）にて、ｈ／（cos ｋ＋sin
ｋ／sin ｍ）＝ｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が得られる。

したがって、ｈ／（cos ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）とｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が略等しくなるように各オフセット量ｈ，ｇと各角度ｋ，ｍを設定することで、車両の自重のみが負荷されている状態で、前方のI形アッパリンクに作用する圧縮荷重と引張荷重が略相殺される。これにより、前方のI形アッパリンクに装着されるブッシュへのプレロードを略ゼロとすることが可能であり、上述したのと同様にして、所期の耐久性を確保した上で、良好な乗り心地性能を確保することが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明によるマルチリンク式サスペンションの一実施形態を示していて、この実施形態においては、左右の各後車輪１１を回転可能に支持するアクスル１３が、前後一対のI形アッパリンク２１，２２と前後一対のI形ロアリンク２３，２４と１個のトーコントロールI形リンク２５を用いて、車体３０に対して移動可能に位置決めされ、後方のI形ロアリンク２４が圧縮コイルスプリング（トーションスプリング等でも実施可能）２６によって下方に付勢されている。なお、図１，図３，図４，図６，図７には、矢印Ｆｒにて車両の前方が示されている。

前方のI形アッパリンク２１は、一端に設けた連結部２１ａにてブッシュ３１ａを介してアクスル１３の上部に連結されるとともに、他端に設けられて車軸１５より前方に変位した前方連結部２１ｂにてブッシュ３１ｂを介して車体３０の一部に連結されていて、前後一対のI形ロアリンク２３，２４より上方に配置されており、その延在方向と車幅方向との角度がｋと設定されている（図７参照）。

後方のI形アッパリンク２２は、一端に設けた連結部２２ａにてブッシュ３２ａを介してアクスル１３の上部に連結されるとともに、他端に設けられて車軸１５より後方に変位した後方連結部２２ｂにてブッシュ３２ｂを介して車体３０の一部に連結されていて、前方のI形アッパリンク２１と同様に上方に配置されており、その延在方向と車幅方向との角度がｍと設定されている（図７参照）。

前方のI形ロアリンク２３は、一端に設けた連結部２３ａにてブッシュ３３ａを介してアクスル１３の下部に連結されるとともに、他端に設けた連結部２３ｂにてブッシュ３３ｂを介して車体３０の一部に連結されている。後方のI形ロアリンク２４は、一端に設けた連結部２４ａにてブッシュ３４ａを介してアクスル１３の下部に連結されるとともに、他端に設けた連結部２４ｂにてブッシュ３４ｂを介して車体３０の一部に連結されている。

トーコントロールI形リンク２５は、一端に設けた連結部２５ａにてブッシュ３５ａを介してアクスル１３の中間部に連結されるとともに、他端に設けた連結部２５ｂにてブッシュ３５ｂを介して車体３０の一部に連結されている。圧縮コイルスプリング２６は、ショックアブソーバ２７とともに、後方のI形ロアリンク２４と車体３０間に組付けられていて、後方のI形ロアリンク２４を下方に付勢している。

ところで、この実施形態においては、前方のI形アッパリンク２１の車両前後方向荷重分担割合が後方のI形アッパリンク２２の車両前後方向荷重分担割合に比して大きくなるように、前方のI形アッパリンク２１の延在方向と車幅方向との角度ｋが後方のI形アッパリンク２２延在方向と車幅方向との角度ｍより大きな値に設定されている。

また、この実施形態においては、後方のI形ロアリンク２４のアクスル１３に対する連結点Ｐ１と車輪接地点Ｐｏの車幅方向（キャンバ方向）でのオフセット量が図５に示したようにｈと設定され、連結点Ｐ１と車輪接地点Ｐｏの車両前後方向（キャスタ方向）でのオフセット量が図６に示したようにｇと設定されている。また、ｈ／（cos
ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）とｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が略等しくなるように各オフセット量ｈ，ｇと各角度ｋ，ｍが設定されている。

上記のように構成したこの実施形態のマルチリンク式サスペンションにおいては、車両の自重のみが負荷されている状態での車輪接地点Ｐｏへの入力（路面反力）をＦとすると、キャンバ方向モーメントＭ１はＦ・ｈとなり（図８参照）、またキャスタ方向モーメントＭ２はＦ・ｇとなる（図９参照）。

また、キャンバ方向モーメントＭ１＝Ｆ・ｈによる前後両I形アッパリンク２１，２２への車幅方向での荷重Ｆｃ（図１０参照）は、前後両I形ロアリンク２３，２４への車幅方向での引張荷重をＦtmp1とし、また、前後両I形アッパリンク２１，２２が通常略同じ高さに配置され、前後両I形ロアリンク２３，２４が通常略同じ高さに配置され、前後両I形アッパリンク２１，２２と前後両I形ロアリンク２３，２４の上下方向距離の略１／２の位置に車軸１５が通常配置されていることを考慮し、前後両I形アッパリンク２１，２２と前後両I形ロアリンク２３，２４の上下方向距離をｊとした場合、モーメントの釣り合いより、Ｆｃ（ｊ／２）＋Ｆtmp1（ｊ／２）＝Ｆ・ｈが成立し、また力の釣り合いより、Ｆｃ＝Ｆtmp1が成立することから、Ｆtmp1を消去してＦｃ＝Ｆ・ｈ／ｊが算出される。

また、キャスタ方向モーメントＭ２＝Ｆ・ｇによる前後両I形アッパリンク２１，２２への車両前後方向での荷重Ｆｔ（図１１参照）は、前後両I形ロアリンク２３，２４への車両前後方向での荷重をＦtmp2とし、また、前後両I形アッパリンク２１，２２が通常略同じ高さに配置され、前後両I形ロアリンク２３，２４が通常略同じ高さに配置され、前後両I形アッパリンク２１，２２と前後両I形ロアリンク２３，２４の上下方向距離の略１／２の位置に車軸１５が通常配置されていることを考慮し、前後両I形アッパリンク２１，２２と前後両I形ロアリンク２３，２４の上下方向距離をｊとした場合、モーメントの釣り合いより、Ｆｔ（ｊ／２）＋Ｆtmp2（ｊ／２）＝Ｆ・ｇが成立し、また力の釣り合いより、Ｆｔ＝Ｆtmp2が成立することから、Ｆtmp2を消去してＦｔ＝Ｆ・ｇ／ｊが算出される。

また、キャンバ方向モーメントＭ１＝Ｆ・ｈによる前方のI形アッパリンク２１への圧縮荷重Ｆｃ１（図１０参照）は、上記した荷重ＦｃのI形アッパリンク２１延在方向の分力であって、後方のI形アッパリンク２２延在方向の分力（圧縮荷重）をＦtmp3とした場合、前方のI形アッパリンク２１への圧縮荷重Ｆｃ１の車幅方向（左右方向）分力と後方のI形アッパリンク２２への圧縮荷重Ｆtmp3の車幅方向（左右方向）分力の和が上記した荷重Ｆｃであることから、Ｆｃ＝Ｆｃ１・cos
ｋ＋Ｆtmp3・cos ｍが成立し、また前方のI形アッパリンク２１への圧縮荷重Ｆｃ１の車両前後方向分力と後方のI形アッパリンク２２への圧縮荷重Ｆtmp3の車両前後方向分力の釣り合いより、Ｆｃ１・sin
ｋ＝Ｆtmp3・sin ｍが成立すること、および上述したようにして算出されたＦｃ＝Ｆ・ｈ／ｊから、Ｆtmp3とＦｃを消去してＦｃ１＝Ｆ・ｈ／ｊ（cos ｋ＋sin
ｋ／sin ｍ）が算出される。

また、キャスタ方向モーメントＭ２＝Ｆ・ｇによる前方のI形アッパリンク２１への引張荷重Ｆｔ１（図１１参照）は、上記した荷重ＦｔのI形アッパリンク２１延在方向の分力であって、後方のI形アッパリンク２２延在方向の分力（圧縮荷重）をＦtmp4とした場合、前方のI形アッパリンク２１への引張荷重Ｆｔ１の車両前後方向分力と後方のI形アッパリンク２２への圧縮荷重Ｆtmp4の車両前後方向分力の和が上記した荷重Ｆｔであることから、Ｆｔ＝Ｆｔ１・sin
ｋ＋Ｆtmp4・sin ｍが成立し、また前方のI形アッパリンク２１への引張荷重Ｆｔ１の車幅方向分力と後方のI形アッパリンク２２への圧縮荷重Ｆtmp4の車幅方向分力の釣り合いより、Ｆｔ１・cos
ｋ＝Ｆtmp4・cos ｍが成立すること、および上述したようにして算出されたＦｔ＝Ｆ・ｇ／ｊから、Ｆtmp4とＦｔを消去してＦｔ１＝Ｆ・ｇ／ｊ（sin ｋ＋cos
ｋ／cos ｍ）が算出される。

このため、前方のI形アッパリンク２１への圧縮荷重Ｆｃ１と前方のI形アッパリンク２１への引張荷重Ｆｔ１を等しくする条件（前方のI形アッパリンク２１に作用する圧縮荷重Ｆｃ１と引張荷重Ｆｔ１が相殺される条件）にて、ｈ／（cos
ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）＝ｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が得られる。

ところで、この実施形態のマルチリンク式サスペンションにおいては、ｈ／（cos ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）とｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が略等しくなるように各オフセット量ｈ，ｇと各角度ｋ，ｍが設定されている。このため、車両の自重のみが負荷されている状態では、前方のI形アッパリンク２１に作用する圧縮荷重Ｆｃ１と引張荷重Ｆｔ１が略相殺される。

これにより、前方のI形アッパリンク２１に装着されるブッシュ３１ａ，３１ｂへのプレロードを略ゼロとすることが可能であり、同ブッシュブッシュ３１ａ，３１ｂの耐久性を向上させることが可能である。また、同ブッシュブッシュ３１ａ，３１ｂとしてばね定数の小さいものを採用した場合において、ばね定数の線形域を十分に活用することが可能であり、車両前後方向のコンプライアンスを確保して、ロードノイズ・ハーシュネス等を減少させることが可能であり、乗り心地の向上を図ることが可能である。したがって、マルチリンク式サスペンションにおいて、所期の耐久性を確保した上で、良好な乗り心地性能を確保することが可能である。

上記実施形態においては、後車輪１１を回転可能に支持するアクスル１３が５個のＩ形リンク２１〜２５を用いて車体３０に対して移動可能に位置決めされるマルチリンク式サスペンションに本発明を実施したが、例えば、前後一対のＩ形アッパリンク２１，２２に代えて車体への前後一対の連結部（上記実施形態の連結部２１ｂ，２２ｂに相当するもの）を有するとともにアクスル１３への一つの連結部（上記実施形態の連結部２１ａまたは２２ａに相当するもの）を有するＡ形アッパリンクを採用する、または前後一対のＩ形ロアリンク２３，２４に代えて車体への前後一対の連結部（上記実施形態の連結部２３ｂ，２４ｂに相当するもの）を有するとともにアクスル１３への一つの連結部（上記実施形態の連結部２３ａまたは２４ａに相当するもの）を有するＡ形ロアリンクを採用して、４個のリンク（３個のＩ形リンクと１個のＡ形リンク）を用いてアクスルを車体に対して移動可能に位置決めするようにしたマルチリンク式サスペンションにも本発明は同様に実施することも可能である。なお、上記した各リンクはサスペンションアームとよばれることもある。

本発明によるマルチリンク式サスペンションの一実施形態を概略的に示す斜視図である。 図１に示した車両左方のマルチリンク式サスペンションの背面図である。 図２に示したマルチリンク式サスペンションの内側からみた側面図である。 図２に示したマルチリンク式サスペンションの平面図である。 図２に示したマルチリンク式サスペンションのスケルトン図である。 図３に示したマルチリンク式サスペンションのスケルトン図である。 図４に示したマルチリンク式サスペンションのスケルトン図である。 車輪接地点への入力Ｆとキャンバ方向モーメントＭ１を図５に追加したスケルトン図である。 車輪接地点への入力Ｆとキャスタ方向モーメントＭ２を図６に追加したスケルトン図である。 キャンバ方向モーメントＭ１による前後両I形アッパリンクへの車幅方向の荷重Ｆｃを図７に追加した平面図である。 キャスタ方向モーメントＭ２による前後両I形アッパリンクへの車両前後方向の荷重Ｆｔを図７に追加した平面図である。

符号の説明

１１…後車輪、１３…アクスル、２１…前方のI形アッパリンク、２１ａ，２１ｂ…連結部、２２…後方のI形アッパリンク、２２ａ，２２ｂ…連結部、２３…前方のI形ロアリンク、２３ａ，２３ｂ…連結部、２４…後方のI形ロアリンク、２４ａ，２４ｂ…連結部、２５…トーコントロールI形リンク、２５ａ，２５ｂ…連結部、２６…圧縮コイルスプリング、２７…ショックアブソーバ、３０…車体、３１ａ，３１ｂ…前方のI形アッパリンクに装着されるブッシュ、３２ａ，３２ｂ…後方のI形アッパリンクに装着されるブッシュ、３３ａ，３３ｂ…前方のI形ロアリンクに装着されるブッシュ、３４ａ，３４ｂ…後方のI形ロアリンクに装着されるブッシュ、３５ａ，３５ｂ…トーコントロールI形リンクに装着されるブッシュ、Ｐｏ…車輪接地点、Ｐ１…後方のI形ロアリンクのアクスルに対する連結点

Claims (3)

1. 車輪を回転可能に支持するアクスルが、上方に配置されて前記アクスルと車体とを連結するアッパリンクと、下方に配置されて前記アクスルと車体とを連結するロアリンクとを少なくとも有する複数のリンクを用いて、車体に対して移動可能に位置決めされ、前記ロアリンクがスプリングによって下方に付勢され、前記アッパリンクが車軸より前方に変位した部位にブッシュを介して車体に連結される前方連結部を備えるとともに車軸より後方に変位した部位にブッシュを介して車体に連結される後方連結部を備えていて、車両の自重のみが負荷されている状態で、前記アクスルに作用する車両前後方向荷重の分担割合が大きい側の前記後方連結部または前記前方連結部に作用する分担荷重が略ゼロとなるように設定されているマルチリンク式サスペンション。
2. 請求項１に記載のマルチリンク式サスペンションにおいて、前記アッパリンクは前後一対のI形アッパリンクであり、前記ロアリンクは前後一対のI形ロアリンクであり、前方のI形アッパリンクの車両前後方向荷重分担割合が後方のI形アッパリンクの車両前後方向荷重分担割合に比して大きくなるように設定され、後方のI形ロアリンクがスプリングによって下方に付勢されていることを特徴とするマルチリンク式サスペンション。
3. 請求項２に記載のマルチリンク式サスペンションにおいて、後方のI形ロアリンクのアクスルに対する連結点と車輪接地点の車幅方向でのオフセット量がｈであり、後方のI形ロアリンクのアクスルに対する連結点と車輪接地点の車両前後方向でのオフセット量がｇであり、前方のI形アッパリンクの延在方向と車幅方向との角度がｋであり、後方のI形アッパリンクの延在方向と車幅方向との角度がｍであり、ｋ＞ｍである場合に、ｈ／（cos
   ｋ＋sin ｋ／sin ｍ）とｇ／（sin ｋ＋cos ｋ／cos ｍ）が略等しくなるように前記各オフセット量ｈ，ｇと前記各角度ｋ，ｍを設定したことを特徴とするマルチリンク式サスペンション。
   

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