JP2005126032A - 自動車の前／後輪サスペンション構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両旋回時のロールセンタの位置変化に影響を与える要因を明確にし、これに基づいて車両旋回時のロールセンタの位置変化を制御して車両の操縦安定性を向上する。
【解決手段】上記のような目的を達成するための本発明は、ナックルの上部を横方向に支持する第１部材と、前記ナックルの下部を横方向に支持する第２部材とがそれぞれ前／後輪に装着された自動車の前／後輪サスペンション構造であって、前記前輪に装着された第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率が前記後輪に設けられた第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率より小さく形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の前／後輪サスペンション構造に関し、特に車両旋回時にロールセンタの位置変化を制御して操縦安定性を確保することができる前／後輪サスペンション構造に関する。

車両旋回時に車体はロールセンタ（ｒｏｌｌ ｃｅｎｔｅｒ）を中心として傾き、この傾斜角度をロール角（ｒｏｌｌ ａｎｇｌｅ）と言う。ロール角はロールセンタが低いほど、車両の速度が早いほど大きい。
一般に前輪のロールセンタは略地面上に位置し、後輪のロールセンタは前輪のロールセンタより高く位置する。前／後輪のロールセンタを連結した線をロール軸（ｒｏｌｌ ａｘｉｓ）といい、車体は旋回時にこのロール軸を中心として傾く。

ロールセンタは、車両旋回時の操縦安定性の側面において非常に重要な要素として作用しているにもかかわらず、いまだに車両旋回時のロールセンタの位置変化に影響を及ぼす要因が明確に究明されておらず、これによってロールセンタの位置変化を制御することができず、車両の操縦安定性を大きく向上させることができない実情である。
特開平０７−０８９３１３号公報

本発明の目的は、車両旋回時のロールセンタの位置変化に影響を与える要因を明確に究明し、これに基づいて車両旋回時のロールセンタの位置変化を制御して車両の操縦安定性を向上することである。

上記目的を達成するための本発明は、ナックルの上部を横方向に支持する第１部材と、前記ナックルの下部を横方向に支持する第２部材とがそれぞれ前／後輪に装着された自動車の前／後輪サスペンション構造であって、前記前輪に装着された第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率が前記後輪に設けられた第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率より小さく形成されたことを特徴とする。

本発明は、ナックルの上部を横方向に支持する第１部材と、ナックルの下部を横方向に支持する第２部材とがそれぞれ前／後輪に装着された前／後輪サスペンション構造において、前輪に装着された第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率が後輪に設けられた第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率より小さくなるように設計して、車両ロ−ル時に車両が前方へ傾くようにすることによりロール感を良くし、旋回調整安定性を増加させることができる。

以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。
図１に示すサスペンション構造のアッパアーム１２ａ、１２ｂは、図２に示すサスペンション構造のアッパアーム３２ａ、３２ｂより長い構造であり、ダブルウィッシュボーン形サスペンション構造でアッパアームが長くなることによってロ−ルセンタが変化することを説明するためのものである。

このようなサスペンション構造を有する車両が旋回する場合には、図に示すように、バンプ側（Ｂ）の瞬間中心（ＭＣｂ；Ｍｏｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ）は下がって、リバウンド側（Ａ）の瞬間中心（ＭＣａ）は上がり、この瞬間中心によって形成されるロールセンタ（ＲＣ；Ｒｏｌｌ Ｃｅｎｔｅｒ）はアッパアーム１２ａ、１２ｂの長さが長くなるほど車両の旋回内側（図面上左側）に移動する傾向がある。
上記のように、旋回内側に偏ったロールセンタ（ＲＣ）にロールモーメント（ｒｏｌｌ ｍｏｍｅｎｔ）が作用すれば、車体１０にかかる力は下に向かうようになり、車両がロールするほど車体１０は下に移動するようになる。
その上、ロールセンタ（ＲＣ）の高さも低くなるため、ジャッキアップ（ｊａｃｋ−ｕｐ）効果が減少したり、ジャッキダウン（ｊａｃｋ−ｄｏｗｎ）効果が発生してさらに車体１０は上に上がらずに下に移動するようになる。

この状態は、図１に示すサスペンション構造がマックパーソンストラット式サスペンション（ＭａｃＰｈｅｒｓｏｎ ｓｔｒｕｔ ｔｙｐｅ ｓｅｓｐｅｎｓｉｏｎ）の場合に著しく現れる。マックパーソンストラット式サスペンションの場合にはストラット（図示なし）の上端を車体に取付けした後、下端をロアアーム（図示なし）で支持する構造を有する。このような構造ではストラットがアッパアームとして機能し、その上端が車体と接続されていて、アッパアームはロアアームに比べて長さが略無限大と見ることができ、アッパアームがロアアームより長い構造を有する。従って、このようなマックパーソンストラット式サスペンションでは図１の現象がそのまま現れる。

図２では図１に示すアッパアーム１２ａ、１２ｂに比べてアッパアーム３２ａ、３２ｂの長さが短い構造を有する。
このようなサスペンション構造を有する車両が旋回する場合には、バンプ側（Ｂ）のアッパアーム３２ｂとロアアーム３４ｂとから延長する延長線が交わる瞬間中心（ＭＣｂ）は、アッパアームの長さが短いほどアッパアーム３２ｂとロアアーム３４ｂにさらに近接し、旋回外側（図面上右側）にさらに多く移動し；リバウンド側（Ａ）のアッパアーム３２ａとロアアーム３４ａからの延長線が交わる瞬間中心（ＭＣａ）が、アッパアーム３２ａとロアアーム３４ａから非常に遠く離れた旋回外側地点に位置するため、この瞬間中心によって形成されるロールセンタ（ＲＣ）はアッパアーム３２ａ、３２ｂの長さが短いほど旋回外側に移動する傾向がある。

上記のように旋回外側に移動したロールセンタにロールモーメントが作用すれば車体３０にかかる力が上に向かうため、車両がロールするほど車体３０は上に移動しようとする傾向を有する。その上、ロールセンタの高さも高くなるためジャッキアップ効果が大きくなり、さらに車体３０は上に上がろうとする性向を示すようになる。
一方、車両旋回時には、車体が前方へピッチ運動をする車両がロール感がよくなり、旋回安定性が増加するものと知られている。このため、車両のロ−ル時に車体の前側が後側より下がるように前／後輪サスペンション構造を設計することが好ましい。

従って、本発明の好ましい実施例による前／後輪サスペンション構造では、前輪サスペンションを図１に示す構造とし、後輪サスペンションを図２に示された構造とする。このようにすることによって、車両ロ−ル時に車両が前方へ傾きながらロール感を良くし、旋回調整安定性が増加するようになる。これを下記の各実施例を通じて具体的に説明する。

本発明の第１実施例は、ナックルの上部を横方向に支持する第１部材と、ナックルの下部を横方向に支持する第２部材とが明確に互いに仕分けし分離したサスペンション構造に適用される。例えば、第１部材であるアッパアームと、第２部材であるロアアームとからなるダブルウィッシュボーン形サスペンション構造に適用される。このような構造では前／後輪サスペンション構造が下記の数１のように設計される。
［数１］
（前輪ロアアーム長さ）／（前輪アッパーアーム長さ）＜（後輪ロアアーム長さ）／（後輪アッパーアーム長さ）
数１で、「前輪アッパアーム長さ」は前輪アッパアームの長さであり、「前輪ロアアーム長さ」は前輪ロアアームの長さであり、「後輪アッパアーム長さ」は後輪アッパアームの長さであり、「後輪ロアアーム長さ」は後輪ロアアームの長さである。

数１に示すように、「前輪アッパアーム長さ」に対する「前輪ロアアーム長さ」の比率が「後輪アッパアーム長さ」に対する「後輪ロアアーム長さ」の比率より小さな構造となるようにサスペンションを設計する。これにより、ロール時に車体の前側は後側より下がるようになる。

本発明の第２実施例は、ダブルウィッシュボーン形サスペンションと同様に、明確にアッパアームとロアアームに命名されて仕分けされない代わりに、ダブルウィッシュボーン形構造に置き換えが可能なサスペンション構造に適用される。
即ち、アッパアームと命名されてはいないが、ここに対応するようにナックルの上部を横方向に支持する部材が存在し、ロアアームと命名されてはいないが、ここに対応するようにナックルの下部を横方向に支持する部材が存在するサスペンションに適用される。このような構造では前／後輪サスペンション構造が下記の数２のように設計される。

［数２］
（前輪ロアアーム相当長さ）／（前輪アッパーアーム相当長さ）＜（後輪ロアアーム相当長さ）／（後輪アッパーアーム相当長さ）
数２で、「前輪ロアアーム相当長さ」は前輪ロアアームに対応する部材の長さであり、「前輪アッパアーム相当長さ」は前輪アッパアームに対応する部材の長さであり、「後輪ロアアーム相当長さ」は後輪ロアアームに対応する部材の長さであり、「後輪アッパアーム相当長さ」は後輪アッパアームに対応する部材の長さである。数２に示すように、「前輪アッパアーム相当長さ」に対する「前輪ロアアーム相当長さ」の比率が「後輪アッパアーム相当長さ」に対する「後輪ロアアーム相当長さ」の比率より小さな構造を有するようにサスペンションを設計する。これにより、ロール時に車体の前側は後側より下がるようになる。

本発明の第３実施例は、マックパーソンストラット式サスペンションと同様に、アッパアームに対応する部材がストラットから構成されたサスペンション構造に適用される。この場合には、アッパアームの長さが前／後輪いずれもロアアームに比べて略無限大であるため下記の数３のように設計される。
［数３］
（前輪ロアアーム相当長さ）＜（後輪ロアアーム相当長さ）
数３に示すように、前／後輪サスペンションのアッパアームがストラットから構成された場合にはアッパアームが無限大の長さを有するため、サスペンションの構造はロアアームによって決定される。即ち、サスペンションの構造を決定する決定要因はロアアームになる。「後輪ロアアーム相当長さ」を「前輪ロアアーム相当長さ」より大きい構造にするようにサスペンションを設計すると、ロール時に車体の前側は後側より下がるようになる。

本発明の第４実施例は、マックパーソンストラット式サスペンションと同様に、ロアアームに対応する部材がストラットから構成されたサスペンション構造に適用される。この場合には、ロアアームの長さが前／後輪いずれもアッパアームに比べて略無限大であるため下記の数４のように設計される。
［数４］
前輪アッパアーム相当長さ＞後輪アッパアーム相当長さ
数４に示すように、前／後輪サスペンションのロアアームがストラットから構成された場合にはロアアームが無限大の長さを有するため、サスペンションの構造はアッパアームによって決定されるようになる。即ち、サスペンションの構造を決定する決定要因はアッパアームとなる。「後輪アッパアーム相当長さ」を「前輪アッパアーム相当長さ」より小さな構造となるようにサスペンションを設計すると、ロール時に車体の前側は後側より下がるようになる。

図３は本発明を適用した車両のロール運動時のロールセンタの移動を説明するものであり、車両の動きを車両の前面と向い合せに観測する時、車両が右側に旋回すれば車体は反時計方向にロールするようになり、この時前輪サスペンションのロ−ルセンタは車体がロールするほど車両の右側（旋回内側）に移動し；後輪サスペンションのロ−ルセンタは車体がロールするほど車両の左側（旋回外側）に移動することを示している。

同様に、図３に示す通り車両が左側に旋回すれば、車体は時計方向にロールするようになり、後輪サスペンションのロ−ルセンタは車体がロールするほど車両の左側（旋回内側）に移動し；後輪サスペンションのロ−ルセンタは車体がロールするほど車両の右側（旋回外側）に移動する。
図４はロール運動時のピッチ挙動を説明するために示された図面であり、車両が左右にロールすれば、ロール角が０からマイナスまたはプラスの値に変化し、このように変化するロール角がどちら側へでも増加すればピッチ角が増加する傾向を示している。即ち、車体のロール時に車体が前方へ傾くことが分かる。

本発明による自動車の前／後輪サスペンション構造を説明するために簡略して示した図面である。 本発明による自動車の前／後輪サスペンション構造を説明するために簡略して示した図面である。 本発明による前／後輪サスペンション構造を適用した車両の旋回時のロールセンタ移動を説明するために示したグラフである。 本発明による前／後輪サスペンション構造を適用した車両の旋回時のピッチ挙動を説明するために示したグラフである。

符号の説明

１０、３０ 車体
１１ａ、１１ｂ、３１ａ、３１ｂ 車輪
１２ａ、１２ｂ、３２ａ、３２ｂ アッパアーム
１４ａ、１４ｂ、３４ａ、３４ｂ ロアアーム
２０、４０ 地面

Claims (4)

1. ナックルの上部を横方向に支持する第１部材と、前記ナックルの下部を横方向に支持する第２部材とがそれぞれ前／後輪に装着された自動車の前／後輪サスペンション構造であって、前記前輪に装着された第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率が前記後輪に設けられた第１部材の長さに対する第２部材の長さの比率より小さく形成されたことを特徴とする自動車の前／後輪サスペンション構造。
2. 前記の前／後輪にそれぞれ装着された第１部材がストラットである場合には、前記前輪に装着された第２部材の長さが前記後輪に装着された第２部材の長さより小さく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の前／後輪サスペンション構造。
3. 前記の前／後輪にそれぞれ装着された第２部材がストラットである場合には、前記前輪に装着された第１部材の長さが前記後輪に装着された第１部材の長さより大きく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の前／後輪サスペンション構造。
4. 前記第１部材はアッパアームで、前記第２部材はロアアームであることを特徴とする請求項１に記載の自動車の前／後輪サスペンション構造。

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