JP2007038879A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接地点入力に対する前後剛性を高めつつホイールセンタ周りの前後剛性を低く設定することが可能なサスペンション装置を提供する。
【解決手段】ナックル２と車体側部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置３，４で連結する、その２つのシリンダ装置３，４を同一向きに配置すると共に、一方のシリンダ装置４の前室４ｄと、他方のシリンダ装置３の後室３ｅとを連通する連通管５を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用のサスペンション装置に関する。

車両用サスペンション装置としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。このサスペンション装置は、操縦安定性についての特性を向上させつつ、ホイールセンタ前後剛性を低く設定するものである。
特開平８-８５３１６号公報

ここで、車輪とサスペンションとはホイールセンタで回転自在に連結することから、突起乗り越し時の入力は、ホイールセンタに並進力として作用する。一方、制動時にはブレーキ力がサスペンションに回転力として加わるので、サスペンションから見ると接地点に力が加わるとなる。
このようなことから、サスペンションに求められる性能のうちには、次の二つがある。
（１）接地点前後剛性を出来るだけ高くする。
（２）ホイールセンタ周りの前後剛性を出来るだけ低くする。

しかし、一般的にサスペンションの前後剛性は、サスペンションリンクの連結点に設けるブッシュの剛性に依存することから、ホイールセンタ周りの前後剛性を下げるために剛性の低いブッシュを使用すると、結果的に接地点前後剛性も低下してしまい、そのままでは上記２つの性能がトレードオフの関係となってしまう。
そして、特許文献１に記載の技術においても、ホイールセンタ周りの前後剛性を低く設定すると、同時に接地点前後剛性も低下してしまう。
本発明は、上記のような点に着目したもので、接地点入力に対する前後剛性を高めつつホイールセンタ周りの前後剛性を低く設定することが可能なサスペンション装置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、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と車体側部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置で連結し、
その２つのシリンダ装置を同一向きに配置すると共に、一方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車輪支持部材側の室と、他方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車体側の室とを連通する連通路を備えることを特徴とするサスペンション装置を提供するものである。
なお、本明細書における車両前後方向とは、部材が主として車両前後方向の荷重を受ける配置の方向であって、車幅方向と直交する方向から傾斜していても良い。

本発明によれば、接地点入力に対する前後剛性を高めつつホイールセンタ周りの前後剛性を低く設定することが可能となる。

次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１〜図３は、本実施形態のサスペンション装置を示す概要構成図である。
まず構成について説明すると、車輪１を回転自在に支持するナックル２（車輪支持部材）が、車幅方向に延在するアッパーリンク１０及びロアリンク１１を介して車体側部材に揺動自在に連結されている。
さらに、ナックル２と車体側部材とが、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置３，４を介して連結されている。

そのシリンダ装置３，４はそれぞれ、車両前後方向に軸を向けたシリンダチューブ３ａ、４ａ内が、ピストン３ｂ、４ｂによって、ナックル側の後室３ｅ、４ｅ、と車体側の前室３ｄ、４ｄに区画され、また、ピストン３ｂ、４ｂに接続するピストンロッド３ｃ、４ｃがナックル２側(車両前後方向後方)に突出し、当該ナックル２に対しブッシュやボールジョイント等によって揺動可能に連結している。また、シリンダチューブ３ａ、４ａの前端部が車体側部材に揺動可能に連結している。以下の説明では、相対的に下側のシリンダ装置を下側シリンダ装置４と、上側のシリンダ装置を上側シリンダ装置３と呼ぶ。

本実施形態では、図２のように、上側シリンダ装置３の後室３ｅと下側シリンダ装置４の前室４ｄとを連通管５で連通している。
さらに、下側シリンダ装置４の受圧面積をＡ１、上側シリンダ装置３の受圧面積をＡ２とし、また、タイヤの接地面を基準として、下側シリンダ装置４の設置高さをＬ１，上側シリンダ装置３の設置高さをＬ２とした場合に、下記（１）式を満足するように、両シリンダ装置３，４の諸元を設定する。
Ａ２ ＝ （Ｌ１／Ｌ２）×Ａ１ ・・（１）

次に、上記（１）式について説明する。
制動によってタイヤ接地面にＦの前後力が作用した場合に、図４に示すように、下側シリンダ装置４には力Ｆ１が作用し、上側シリンダ装置３には力Ｆ２が作用し、その力Ｆ１とＦ２とは車幅方向からみて逆向きの力となる。
上記力Ｆ１及びＦ２の大きさは、力の釣り合いから
Ｆ１＝（Ｌ２／（Ｌ２−Ｌ１））・Ｆ ・・・（２）
Ｆ２＝（Ｌ１／（Ｌ２−Ｌ１））・Ｆ ・・・（３）
と表される。

また、各シリンダ装置３，４での圧力Ｐ１及びＰ２は下記（４）式となる。
Ｐ１＝（Ｆ１／Ａ１） 、Ｐ２＝（Ｆ２／Ａ２） ・・・（４）
各シリンダ装置３，４での圧力Ｐ１及びＰ２が近づくほど圧力が拮抗し、Ｐ１＝Ｐ２であれば連通管５を通じて流体が流れず、両シリンダ装置３，４も伸縮しないことに鑑み、Ｐ１＝Ｐ２の条件に上記各式を代入すると、上記(１)となる。
したがって、上記（１）を満足するように設定すれば、接地点前後入力に対して、上下のシリンダ装置３，４は伸縮せず、理論的な支持剛性が無限大の状態となる。

次に、上記構成についての作用・効果について説明する。
突起乗り越し時などのハーシュネス前後入力は、ホイールセンタ周りの前後入力として作用し、上下のシリンダ装置に対し並進力として同方向の力が作用する。
このとき、図５のように、上側シリンダ装置３の後室３ｅには流体を押し出す方向の力として作用すると共に、下側シリンダ装置４の前室４ｄには流体を吸い込む方向の力として作用することから、連通管５を介して、上側シリンダ装置３の後室３ｅから下側シリンダ装置４の前室４ｄにスムーズに流体が移動、つまり、上下のシリンダ装置３，４ともに伸びることで、前後剛性が低くなる。また、上下のシリンダ装置３，４が共に伸びることで、ホイールセンタも後方に変位しながら突起を乗り越すこととなる。このようなことから、ハーシュネス前後入力をいなして、乗り心地が向上する。

また、制動によって、図４のように、車輪１に対して接地点前後入力があると、上側シリンダ装置３と下側シリンダ装置４に反対方向の力が作用する。そして、上側シリンダ装置３の後室３ｅ、および下側シリンダ装置４の前室４ｄに対し、ともに吸い込み方向の力が作用することから、上記ホイールセンタ周りの前後入力がある場合に比べて、連通管５を通じた流体の移動はスムーズに行われず、相対的に支持剛性が高くなる。これによって、制動力の応答性向上と、制動時の車両挙動の安定性の向上を図ることが出来る。

特に、本実施形態では、上記（１）式のように設定することで、支持剛性が理論的に無限大に近い状態に設定することが出来る。
ちなみに、ホイールセンタ周りの前後入力時においては、連通管５内を流体を移動させる圧力は（Ｐ１＋Ｐ２）となるのに対し、接地点前後入力時における連通管５内を流体を移動させる圧力は、（Ｐ１−Ｐ２）となり、相対的に流れにくくなり、上述のように前後剛性が相対的に高くなる。

ここで、連通管５によって上側シリンダ装置３の前室３ｄと下側シリンダ装置４の後室４ｅとを連通させるようにしても良い。吸い込み及び押し出しの関係が反対になるだけであるので、上記（１）式を満足する関係になっていれば、上述の作用効果を得ることが出来る。
また、上下の両シリンダ装置３，４を共に、シリンダチューブ３ａ、４ａをナックル２にピストンロッド３ｃ、４ｃを車体側に連結しても良い。上記（１）式を満足すれば同様の効果を得ることが出来る。
また、上記連通管５の途中に、図６に示すように、オリフィスなどの減衰手段を介挿しても良い。連通管５に減衰手段６を介挿すると、ハーシュネス前後入力時のナックル前後運動に対して減衰が働くようになるため、振動の収束性（ダンピング）が向上し、乗り心地がさらに良好になる。

また、シリンダチューブ３ａ、４ａ３ａ内にピストン３ｂ、４ｂを初期位置に付勢するバネ７を組み込んだり（図７参照）、上記連通管５と連通しないアキュムレータ８を連通したり（図８参照）すると良い。このようにすると、バネ７やアキュムレータ８の蓄圧による復元力によって、ピストン３ｂ、４ｂ、つまりシリンダ装置の初期長さの位置決めが容易となり、サスペンションジオメトリについても正確な位置決めが可能となる。また、バネ７の特性やアキュムレータ８の特性により、サスペンションのホイールセンタ周りの前後剛性を適切に設定することができ、また接地点前後剛性はホイールセンタ周りの前後剛性よりも低くなるため、制動時車両挙動の応答性・安定性と、ハーシュネス前後入力に対する良好な乗り心地とを両立させることが出来る。

次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品については同一の符号を付して説明する。
本実施形態では、図８及び図９に示すように、車輪支持部材に直接、サスペンションリンクを連結せず、その間に中間部材２０を介挿したものである。すなわち、ナックル２に対し、上下に延びる中間部材２０を連結し、その中間部材２０にアッパーリンク１０及びロアリンク１１の外端部を揺動可能に連結する。

上記ナックル２と中間部材２０とは、車幅方向に伸びると共にそのうちの一部が上下にオフセットして配置された複数のリンク２１〜２３を介して連結されることで、相対的に車両前後方向に揺動可能に連結されている。
さらに、ナックル２と中間部材２０は、上下で対をなすシリンダ装置３，４によって連結されている。両シリンダ装置３，４はそれぞれ、軸を車両前後方向に向けて配置され、各シリンダチューブの後端部が、上記ナックル２から車幅方向内側に張り出した張出部２ａにボールジョイントなどを介して連結されていると共に、車両前後方向前方に突出するピストンロッド３ｃ、４ｃ、の先端部が、中間部材２０から車幅方向外側に張り出した張出部２０ａにボールジョイント等を介して連結されている。シリンダ装置３，４自体の構成は、上記と同様である。

そして、上側シリンダ装置３の前室３ｄと下側シリンダ装置４の後室４ｅとを連通管５によって連通させて構成される。
さらに、下側シリンダ装置４の受圧面積をＡ１、上側シリンダ装置３の受圧面積をＡ２とし、また、タイヤの接地面を基準として、下側シリンダ装置４の設置高さをＬ１，上側シリンダ装置３の設置高さをＬ２とした場合に、下記式を満足するように、両シリンダ装置３，４の諸元を設定することは第１実施形態と同様である。
Ａ２ ＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ａ１ ・・（１）

本実施形態においても、前後剛性が、上下のシリンダ装置３，４及び連通管５によって変化して、上記第１実施形態と同様な作用・効果を得ることが出来る。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
ここで、上記第１及び第２実施形態では、上下で対をなすシリンダ装置３，４が同一方向を向いて配置される場合の例であるが。上下で対をなすシリンダ装置３，４を逆向き（ピストンロッド３ｃ、４ｃの突出方向が互いに反対方向となる）に配置しても良い。この場合には、前室３ｄ、４ｄ同士若しくは後室３ｅ、４ｅ同士を連通管５で連通すればよい。すなわち、ピストンロッド３ｃ、４ｃが貫通する室と、ピストンロッド３ｃ、４ｃが貫通しない室とを連通すればよい。

本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンション装置を示す平面図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンション装置を示す側面図である。 本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンション装置を示す車両後方から見た図である。 本発明に基づく第１実施形態の作用を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態の作用を説明する図である。 減衰手段を介挿する位置を示す図である。 バネの組み込み例を示す図である。 アキュムレータの組み込み例を示す図である。 本発明に基づく第２実施形態に係るサスペンション装置を示す平面図である。 本発明に基づく第２実施形態に係るシリンダ装置の配置を示す分解図である。

符号の説明

１ 車輪
２ ナックル（車輪支持部材）
３ 上側シリンダ装置
３ｅ 後室
３ｄ 前室
４ 下側シリンダ装置
４ｅ 後室
４ｄ 前室
５ 連通管（連通路）
６ 減衰手段
７ バネ
８ アキュムレータ

Claims (9)

1. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と車体側部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置で連結し、
   その２つのシリンダ装置を同一向きに配置すると共に、一方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車輪支持部材側の室と、他方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車体側の室とを連通する連通路を備えることを特徴とするサスペンション装置。
2. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と車体側部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置で連結し、
   その２つのシリンダ装置を逆向きに配置すると共に、両シリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車輪支持部材側の室同士、または車体側の室同士を連通する連通路を備えることを特徴とするサスペンション装置。
3. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と、車輪支持部材と車体側部材とを連結する１又は２以上のサスペンションリンクとを備えるサスペンション装置において、
   上記車輪支持部材と上記１又は２以上のサスペンションリンクとの間に、中間部材を介挿し、上記車輪支持部材と中間部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置で連結し、
   その２つのシリンダ装置を同一向きに配置すると共に、一方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車輪支持部材側の室と、他方のシリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車体側の室とを連通する連通路を備えることを特徴とするサスペンション装置。
4. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と、車輪支持部材と車体側部材とを連結する１又は２以上のサスペンションリンクとを備えるサスペンション装置において、
   上記車輪支持部材と上記１又は２以上のサスペンションリンクとの間に、中間部材を介挿し、上記車輪支持部材と中間部材とを、上下で対をなすと共にそれぞれ車両前後方向に軸を向けた２つのシリンダ装置で連結し、
   その２つのシリンダ装置を逆向きに配置すると共に、両シリンダ装置におけるピストンで画成された室のうちの車輪支持部材側の室同士、若しくは、車体側の室同士を連通する連通路を備えることを特徴とするサスペンション装置。
5. 下側のシリンダ装置の受圧面積及び設置高さを、Ａ１及びＬ１、上側のシリンダ装置の受圧面積及び設置高さを、Ａ２及びＬ２とした場合に、下記（１）式を満足するかそれに近づけることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載したサスペンション装置。
   Ａ２ ＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ａ１ ・・・（１）
6. 上記連通路に減衰手段を介挿することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載したサスペンション装置。
7. 上記シリンダ装置の少なくとも１つは、シリンダ内に、ピストンを所定位置に付勢するバネが組み込まれていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載したサスペンション装置。
8. 連通路が連通していない室の少なくとも一つに、アキュムレータを連通させたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載したサスペンション装置。
9. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と車体側部材とを連結する連結部材を備え、その連結部材の支持剛性は、ブレーキ作動時よりもブレーキ非作動時の方が小さいことを特徴とするサスペンション装置。

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