JP2006123830A - 支持台の取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪に連結する支持台の弾性支持点の数や各弾性支持の剛性の自由度を高めつつ、車両旋回時における当該支持台の変位形態を操縦安定性が向上する向きに設定できる支持台の取付け構造を提供する。
【解決手段】サスペンションメンバ１は、後輪を回転自在に支持するナックル６に連結すると共に、複数の支持点において車体側部材に弾性支持される。一対のリンク部材１２，１３を備える。その各リンク部材は、後端部１２ａ、１３ａを、上記サスペンションメンバ１対し車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向前方に延在し、且つ前端部１２ｂ、１３ｂを車両上下方向の軸周りに回動可能に車体側部材に連結する。また、各リンク部材は、後端部１２ａ、１３ａの位置よりも前端部１２ｂ、１３ｂの位置が車幅方向外方にオフセットした位置となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前輪若しくは後輪を車体側に弾性支持するためのサスペンションメンバ等の支持台の取付け構造に関する。

サスペンションメンバは、左右の車輪に、サスペンションリンクを介して連結すると共に、複数の支持点（通常は、前側位置及び後側位置）に配置された各インシュレータを介して車体に弾性支持されている。
サスペンションメンバで支持する車輪が駆動輪の場合には、その車輪を駆動するパワートレインの少なくとも一部（ディファレンシャル・ギヤ、トランスミッション、エンジンなど）が上記サスペンションメンバにマウントされている。
上記サスペンションメンバを弾性支持する各インシュレータは、サスペンションメンバと車体側部材（フレームなど）との干渉防止の点では剛性を高くする方が良い一方、騒音・振動低減の観点では剛性が低い方が良いため、この２つのトレードオフ性能を考慮して当該各インシュレタの剛性が決定される。

例えば、リアのサスペンションメンバにおいて、車両前後方向前側にパワートレインの荷重が集中する車両（ディファレンシャル・ギヤとトランスミッションとを一体で搭載するＦＲ車のトランスアクスル方式、エンジンを搭載するＭＲ車やＲＲ車など）の場合には、車両前後方向前側のインシュレータの剛性を干渉防止のために大きく設定する。この場合、転舵時にタイヤに横力が入力されると、そのタイヤ横力によるサスペンションメンバの車体に対する変位形態は、車両前後方向後側が車両前後方向前側よりも横方向への変位量が大きくなる形態となり、サスペンションメンバに連結する車輪をトー変化（旋回外輪側がトーアウト方向、旋回内輪がトーイン方向）させる要因となり、そのままではオーバーステア方向のトー変化を発生して操縦安定性に影響が生じる場合がある。

このような問題に対応する技術としては、例えば特許文献１に開示されている従来技術がある。この従来技術では、リアのサスペンションメンバの車体側への支持点を、前側の左右２点と後側の１点の計３点とし、上記前側の２点をインシュレータによる弾性支持とすると共に、後側の１点を回転自在なリンクを介して車体側に連結することで、旋回時にタイヤ横力が入力されると、旋回外輪側がトーアウト方向、旋回内輪がトーイン方向となる方向にサスペンションメンバが変位する。
特開平７−１３２７２０号公報

しかし、上記特許文献１に開示の従来技術にあっては、サスペンションメンバの支持点が３点に限定されてしまい、サスペンションメンバにマウントするパワートレインの重量が大きくなる車両（例えば、ディファレンシャル・ギヤとトランスミッションとを一体で搭載するＦＲ車のトランスアクスル方式、エンジンを搭載するＭＲ車やＲＲ車など）ほど、少ない支持点で支持する関係からブッシュの剛性を高く設定することなり、騒音・振動性能上、不利となる場合がある。

また、後側の支持点に回転自在のリンク機構が採用され、そのリンク機構は荷重が負荷された状態で回転することとなるために、そのままでは摺動抵抗が大きく、効率良く機能しないおそれもある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車輪に連結する支持台の弾性支持点の数や各弾性支持の剛性の自由度を高めつつ、車両旋回時における当該支持台の変位形態を操縦安定性が向上する向きに設定できる支持台の取付け構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車輪に連結する支持台に対し、その支持台に一端部を連結して車両前後方向に延びると共に他端部を車体側部材に連結し且つ当該支持台の支持に必ずしも寄与しない左右一対のリンク部材を台形リンク状に設け、その左右一対のリンク部材の配置を工夫することによって、当該左右一対のリンク部材の揺動によりタイヤ横力に対する上記支持台の変位形態を操縦安定性が向上する向きに規制する。

本発明によれば、必ずしも支持台の弾性支持に寄与する必要のない左右一対のリンク部材によってタイヤ横力に対する支持台の変位形態を操縦安定性の向きに規制するため、タイヤ横力に対する支持台の変位形態を所望の向きにしつつ、他部品との干渉及び音振性能に影響のある、支持台の弾性支持点の数や各弾性支持の剛性等の自由度を高めることができる。

次に、本発明に係る第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、支持台として、後輪に対しサスペンションリンクを介して連結するリアのサスペンションメンバを例にして説明する。
本実施形態のサスペンションメンバ１は、図１に示すように、車幅方向で対向配置される左右一対のサイド部材２の間に、前側クロス部材３及び後側クロス部材３が配置されて井桁状に組み付けられて構成される。そして、上記一対のサイド部材２の各前端部及び後端部にそれぞれ左右で対をなす弾性支持部材（インシュレータ）４，５が設けられ、その弾性支持部材４，５を介して、サスペンションメンバ１は車体側部材（サイドフレームなど）に弾性支持されている。

また、上記左右のサイド部材２と車輪支持部材であるナックル６とが、サスペンションリンクであるロアリンク７及びアッパリンク８を介して連結されている。符号９はストラットを、符号１０はタイヤを示す。なお、図１では、右輪側を省略して図示している。
また、上記サスペンションメンバ１には、ディファレンシャル・ギヤ１１が、上記前側クロス部材３及び後側クロス部材３にマウントされて支持されている。

さらに、本実施形態では、左右で対をなす一対のリンク部材１２，１３を備える。すなわち、左右のサイド部材２の各前端部１２ｂ、１３ｂに対しそれぞれ、リンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ｂが車両上下方向の軸周りに回動可能に連結し、該リンク部材は、車両前後方向前方に延びて前端部１２ｂ、１３ｂを車体側部材（車体フレームなど）に車両上下方向の軸周りに回動可能に連結している。上記一対のリンク部材１２，１３は、それぞれ後端部１２ａ、１３ａに対し前端部１２ｂ、１３ｂが相対的に車幅方向外方にオフセットして配置されることで、模式図である図２に示すように、リンク部材１２，１３の軸は、車両前後方向に対して所定の傾き角φをもっている。すなわち、一対のリンク部材１２，１３は、左右対称に、前方に向かうにつれて両リンク部材１２，１３の軸間の距離が広くなるような台形リンク状となっている。

ここで、上記リンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ａとサイド部材２との連結は、例えば図３に示すように、リンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ａに軸を上下に向けた軸受１４を設け、その軸受１４の内輪側スレーブを貫通する取付けボルト１５によってサイド部材２の前端部１２ｂ、１３ｂに連結する。なお、リンク部材１２，１３の車両上下方向の軸周りの回動量は小さくて良いので、図４に示すように、軸を上下に向けたブッシュ１６を介してリンク部材１２，１３の端部をサイド部材２との端部とを連結しても良い。

次に、上記サスペンションメンバ１の取付け構造の作用効果などについて、上記図２を参照しつつ説明する。
車両旋回に伴うタイヤ横力Ｆがサスペンションリンク７，８を通じてサスペンションメンバ１に入力されると、当該サスペンションメンバ１は、旋回外輪側から旋回内輪側に向けて変位する。

このとき、一対のリンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ａは、それぞれ前端部１２ｂ、１３ｂである車体側取付け点を中心に揺動することとなるが、前端部１２ｂ、１３ｂに対し後端部１２ａ、１３ａが車幅方向内側にあることから、旋回外輪側のリンク部材１３の後端部１３ａは、車幅方向内側に向かうにつれて車両前後方向前方に変位し、且つ、旋回内輪側のリンク部材１２の後端部１２ａは、車幅方向外側に向かうにつれて車両前後方向後方に変位する。

このサスペンションメンバ１の変位は、サスペンションリンク７，８を通じて左右の後輪に伝達されて、つまり旋回外輪ではトーイン方向に、旋回内輪ではトーアウト方向に変位させることで、アンダステア傾向となって操縦安定性に寄与する。
また、サスペンションメンバ１にはディファレンシャル・ギヤ１１がマウントされているが、ディファレンシャル・ギヤ１１及びサスペンションメンバ１自体の荷重は、４点の支持点に設けられた弾性支持部材４，５を介して車体側に弾性支持され、上記リンク部材１２，１３は上記荷重を負担しない。したがって、その分、リンク部材１２，１３の摺動抵抗は小さくなり、効率よく上記機能を発揮する。

さらに、上述のようにリンク部材１２，１３は、サスペンションメンバ１の弾性支持に寄与しない。つまり、リンク部材１２，１４を設けても、弾性支持点の数やその弾性支持の剛性に影響を与えないので、サスペンションメンバ１と他の部材との干渉防止や騒音・振動低減の観点から適宜設定することができる。
例えば、サスペンションメンバ１にマウントされるパワートレインの当該サスペンションメンバ１への荷重が車両前後方向前側に偏心して集中する図９に示すような場合には、左右のサスペンションメンバ１における前端部に設けた弾性支持部材４の剛性を、後端部に設けた弾性支持部材５の剛性よりも大きくなるように設定する。すなわち、主として荷重を受ける前側の弾性支持部材４，５の剛性を高くすることで、他の部材との干渉を小さく抑えつつ、主として荷重を受けない後側の弾性支持部材４，５の剛性を低くすることで騒音振動の低減を図る。この場合、上記一対のリンク部材１２，１３が無い場合には、車両旋回時のタイヤ横力Ｆによってサスペンションメンバ１の後側が前側よりも車幅方向に変位しようとするが、上記一対のリンク部材１２，１３がその変位を抑えることとなる。

ここで、上記実施形態では、各リンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ａ（サスペンションメンバ１への連結点）を、サスペンションメンバ１の前端部に連結した例を示しているが、リンク部材１２，１３の後端部１２ａ、１３ａの取付け位置は、サスペンションメンバ１の前端部である必要はなく、例えば、車両前後方向中央部若しくは後端部など、他の部材との干渉などを考慮して適宜、決定すれば良い。

また、上記実施形態では、サスペンションメンバ１にパワートレインを構成するディファレンシャル・ギヤ１１がマウントする場合を例示しているが、サスペンションメンバ１にパワートレインがマウントされていなくても良い。
また、上記実施形態では、リンク部材１２，１３は、直線状に延びているが、これに限定されない。リンク部材１２，１３の前後取付け点の関係が上述の関係であれば途中部分が車幅方向や前後方向に湾曲した形状となっていても良い。

ここで、リンク部材１２，１３の両端取付け部の車幅方向でのオフセット量Ｌと、リンク部材１２，１３の車両前後方向に対する傾きφとの関係を色々と変えて、当該一対のリンク部材１２，１３によるトーイン方向への変化量が一番大きくなる傾き角φについて、求めてみた。図５がその結果である。
なお、上記トーイン方向への変化量が一番大きくなる傾き角φは、タイヤ１０に車幅方向の単位荷重が加わったときの当該タイヤ１０に発生するトーイン方向への変位量が一番大きくなったときの当該傾き角φである。
この図５から分かるように、傾き角φを７５度以上８５度以下の範囲に設定すれば、リンク部材１２，１３の長さに影響を受けずに、トーイン方向への変化量を大きく設定することができる。従って、上記傾き角φは７５度以上８５度以下の範囲で設定することが好ましい。

次に、第２実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付してその詳細は省略する。
上記第１実施形態では、左右一対のリンク部材１２，１３を、サスペンションメンバ１から車両前後方向前方に延在させる場合の構成示であるが、本第２実施形態では、模式図である図６に示すように、左右の一対のリンク部材１２，１３の前端部１２ｂ、１３ｂを、サスペンションメンバ１に車両上下方向の軸周りに回転自在に連結し、且つそのリンク部材１２，１３をそれぞれ車両前後方向後方に延在させ、その後端部１２ａ、１３ａを車体に車両上下方向の軸周りに回転自在に連結している。

ただし、リンク部材１２，１３の両端部は、前端部１２ｂ、１３ｂに対し後端部１２ａ、１３ａが車幅方向内側に位置するようにオフセットさせて配置されている。すなわち、車両前後方向後方に向かうにつれて両リンク部材１２，１３の軸線間の距離は小さくなるように設定されている。
この場合であっても、車両旋回に伴うタイヤ横力Ｆが入力されると、旋回外輪側のリンク部材１３では、その前端部１３ｂが車幅方向内方に向かうについて車両前後方向前方に変位する一方、旋回内輪側のリンク部材１２では、その前端部１２ｂが車幅方向外方に向かうについて車両前後方向後方に変位する結果、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
その他の構成や作用効果は上記第１実施形態と同様である。

次に、第３実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付してその詳細は省略する。
上記第１及び第２実施形態では、リアのサスペンションメンバ１の取付け構造について説明しているが、第３及び第４実施形態では、フロントのサスペンションメンバ１の取付け構造について説明する。
本第３実施形態のサスペンションメンバ１の取付け構造は、基本的に上記第１実施形態と同様であり、前後左右の４点にて車体側に弾性支持されると共に、左右の車輪にサスペンションリンク７，８を介して連結している。また、上記サスペンションメンバ１にエンジンなどのパワートレインがマウントされている。

そして、図７に示すように、左右一対のリンク部材１２，１３は、その後端部１２ａ、１３ａを、サスペンションメンバ１の前端部１２ｂ、１３ｂに車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向前方に延び、その前端部１２ｂ、１３ｂを車体側部材に車両上下方向の軸周りに回動可能に連結している。但し、上記第１実施形態と異なり、後端部１２ａ、１３ａよりも前端部１２ｂ、１３ｂが車幅方向内側に位置するように配置されている。すなわち、左右一対のリンク部材１２，１３の軸は、車両前後方向前方に向かうにつれて両者の間隔が狭くなるようになっている。

本実施形態では、車両旋回に伴うタイヤ横力Ｆが入力されると、上記図７に示すように、旋回外輪側のリンク部材１３の後端部１３ａは、車幅方向内方に変位するにつれて車両前後方向後方に変位し、旋回内輪側のリンク部材１２の後端部１２ａは、車幅方向外方に変位するにつれて車両前後方向前方に変位する。
このサスペンションメンバ１の変位は、サスペンションリンク７，８を通じて左右の前輪に伝達されて、つまり旋回外輪ではトーアウト方向に、旋回内輪ではトーイン方向に変位させることで、アンダステア傾向となって操縦安定性に寄与する。

また、上記実施形態と同様に、リンク部材１２，１３を設けても、サスペンションメンバ１の弾性支持の支持点の数やその剛性に影響を与えないので、サスペンションメンバ１の弾性支持点の数や剛性は、サスペンションメンバ１と他の部材との干渉防止や騒音・振動低減の観点から適宜設定することができる。
例えば、サスペンションメンバ１にマウントされるパワートレインの当該サスペンションメンバ１への荷重が車両前後方向後側に偏心して集中する図１０に示すような場合には、他の部材との干渉防止と騒音振動低減を目的に、左右のサスペンションメンバ１における後端部に設けた弾性支持部材５の剛性を、前端部に設けた弾性支持部材４の剛性よりも大きくなるように設定する。この場合、上記一対のリンク部材１２，１３が無い場合には、車両旋回時のタイヤ横力Ｆによってサスペンションメンバ１の前側が後側より車幅方向に変位しようとするが、上記一対のリンク部材１２，１３がその変位を抑えることになる。
その他の構成や、作用効果については上記実施形態と同様である。

次に、第４実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付してその詳細は省略する。
本第４実施形態のサスペンションメンバ１の取付け構造は、基本的に上記第３実施形態と同様であるが、左右一対のリンク部材１２，１３の配置が異なる。
すなわち、図・に示すように、左右一対のリンク部材１２，１３は、その前端部１２ｂ、１３ｂを、サスペンションメンバ１の後端部１２ａ、１３ａに車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向後方に延び、その後端部１２ａ、１３ａを車体側に車両上下方向の軸周りに回動可能に連結している。また、後端部１２ａ、１３ａよりも前端部１２ｂ、１３ｂが車幅方向内側に位置するように配置されている。すなわち、左右一対のリンク部材１２，１３の軸は、車両前後方向前方に向かうにつれて両者の間隔が狭くなるようになっている。

本実施形態では、車両旋回に伴うタイヤ横力Ｆが入力されると、図８に示すように、旋回外輪側のリンク部材１３の後端部１３ａは、車幅方向内方に変位するにつれて車両前後方向後方に変位し、旋回内輪側のリンク部材１２の後端部１２ａは、車幅方向外方に変位するにつれて車両前後方向前方に変位する。
これによって、上記第３実施形態と同様な作用・効果を奏する。

ここで、上記全実施形態では、支持台として、車輪支持部材であるナックル６にサスペンションリンク７，８を介して連結するサスペンションメンバ１を例示しているがこれに限定されない。左右の回転支持部材に対しサスペンションリンク７，８を介さずに直接連結する、例えば車軸に直接連結する支持台であってもよい。要は、左右の車輪に連結すると共に車体側部材に弾性支持される支持台であれば本願発明は提供可能である。
また、上記全実施形態では、変位機構として上記一対のリンク部材１２，１３を例示したがこれに限定されない。タイヤ横力に対する支持台の変位形態を操縦安定性の向きに規制する機構で有ればよい。

本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンションメンバを示す斜視図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る構成を説明する模式図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るリンク部材とサスペンションメンバとの取付けを説明する断面図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るリンク部材とサスペンションメンバとの取付けの別例を説明する断面図である。 リンク部材の傾き角と最大トーイン変化量との関係を示す図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る構成を説明する模式図である。 本発明に基づく第３実施形態に係る構成を説明する模式図である。 本発明に基づく第４実施形態に係る構成を説明する模式図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る構成を説明する別の模式図である。 本発明に基づく第３実施形態に係る構成を説明する別の模式図である。

符号の説明

１ サスペンションメンバ（支持台）
２ サイド部材
３ クロス部材
４ 前側の弾性支持部材
５ 後側の弾性支持部材
６ ナックル（車輪支持部材）
７ ロアリンク（サスペンションリンク）
８ アッパリンク（サスペンションリンク）
１０ タイヤ
１１ ディファレンシャル・ギヤ
１２，１３ リンク部材
１２ａ、１３ａ 後端部
１２ｂ、１３ｂ 前端部
１４ 軸受
１５ 取付けボルト
１６ ブッシュ
Ｌ オフセット量
φ 傾き角

Claims (9)

1. 後輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、複数の支持点において車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   後端部が上記支持台に対し車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向前方に延在し且つ前端部が車両上下方向の軸周りに回動可能に車体側部材に連結するリンク部材を、左右対称に一対設け、各リンク部材は、後端部の位置よりも前端部の位置が車幅方向外方に位置することを特徴とする支持台の取付け構造。
2. 後輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、複数の支持点において車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   前端部が上記支持台に対し車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向後方に延在し且つ後端部が車両上下方向の軸周りに回動可能に車体側部材に連結するリンク部材を、左右対称に一対設け、各リンク部材は、後端部の位置よりも前端部の位置が車幅方向外方に位置することを特徴とする支持台の取付け構造。
3. 前輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、複数の支持点において車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   後端部が上記支持台に対し車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向前方に延在し且つ前端部が車両上下方向の軸周りに回動可能に車体側部材に連結するリンク部材を、左右対称に一対設け、各リンク部材は、後端部の位置よりも前端部の位置が車幅方向内方に位置することを特徴とする支持台の取付け構造。
4. 前輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、複数の支持点において車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   前端部が上記支持台に対し車両上下方向の軸周りに回動可能に連結して車両前後方向後方に延在し且つ後端部が車両上下方向の軸周りに回動可能に車体側部材に連結するリンク部材を、左右対称に一対設け、各リンク部材は、後端部の位置よりも前端部の位置が車幅方向内方に位置することを特徴とする支持台の取付け構造。
5. 上記支持台にパワートレインの少なくとも一部がマウントされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した支持台の取付け構造
6. マウントされているパワートレインの荷重が主として支持台の車両前後方向前側に集中し、且つ支持台の上記弾性支持による弾性中心よりも車両前後方向前側に位置する支持点の弾性の剛性が、当該弾性中心よりも車両前後方向後側に位置する支持点の弾性の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載した支持台の取付け構造。
7. マウントされているパワートレインの荷重が主として支持台の車両前後方向後側に集中し、且つ支持台の上記弾性支持による弾性中心よりも車両前後方向前側に位置する支持点の弾性の剛性が、当該弾性中心よりも車両前後方向後側に位置する支持点の弾性の剛性よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載した支持台の取付け構造。
8. 後輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   左右いずれかの後輪の接地面に、車幅方向において車両外側から車両内側へ向かう向きに力が入力されると、前記入力を受けた車輪を、車幅方向において、車両前後方向前方が車両前後方向後方よりも車両内側となる方向に変位させる変位機構を上記支持台に設けたことを特徴とする支持台の取付け構造。
9. 前輪を回転自在に支持する回転支持部材に連結すると共に、車体側部材に弾性支持される支持台の取付け構造において、
   左右いずれかの前輪の接地面に、車幅方向において車両外側から車両内側へ向かう向きに力が入力されると、前記入力を受けた車輪を、車幅方向において、車両前後方向前方が車両前後方向後方よりも車両外側となる方向に変位させる変位機構を上記支持台に設けたことを特徴とする支持台の取付け構造。

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