JP2007062567A - Automobile suspension - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自動車用サスペンションに関し、特にサスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を改善でき、旋回外輪側の車輪の横剛性を保ちながら、旋回外輪側の車輪を迅速にトーイン方向に変位させることができ、しかもレイアウトを容易にできるようにしたサスペンションに関する。 The present invention relates to a suspension for an automobile, and in particular, it can improve the ride comfort by reducing the longitudinal rigidity of the suspension bush, and quickly displace the wheel on the turning outer wheel side in the toe-in direction while maintaining the lateral rigidity of the wheel on the turning outer wheel side. Further, the present invention relates to a suspension that can be easily laid out.
自動車、例えば前輪駆動車(以下、FF車という)では特に小型車のリヤサスペンションにトーションビーム式サスペンションがよく採用されている。このトーションビーム式サスペンションは基本的には左右にトレーリングアームを配置し、左右のトレーリングアームをトーションビーム(クロスビーム)で連結した構造をなし、トーションビームをトレーリングアームの先端に設けた先端ビーム式、中間部位の間に設けた中間ビーム式、及びトレーリングアームの車輪取付け部位の間に設けた後端ビーム式が知られている(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。 In automobiles, for example, front-wheel drive vehicles (hereinafter referred to as FF vehicles), a torsion beam type suspension is often adopted as a rear suspension of a small vehicle. This torsion beam suspension basically has a structure in which trailing arms are arranged on the left and right, and the left and right trailing arms are connected by a torsion beam (cross beam), and the torsion beam is provided at the tip of the trailing arm. An intermediate beam type provided between the intermediate parts and a rear end beam type provided between the wheel mounting parts of the trailing arm are known (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3).
図3に従来の中間ビーム式のリヤサスペンションの構造例を示す。左右のトレーリングアーム100の先端部にはサスペンションブッシュ(図示せず)が設けられ、トレーリングアーム100の先端部はサスペンションブッシュを介して車体、例えば車体フレーム(図示せず)に弾性結合されるようになっている。
FIG. 3 shows a structural example of a conventional intermediate beam type rear suspension. A suspension bush (not shown) is provided at the tip of the left and right trailing
また、左右のトレーリングアーム100の後端部には車輪取付け部110が設けられ、後輪(図示せず)が取付けられるとともに、ショックアブソーバ及びコイルばね130の下端が支持され、ショックアブソーバ及びコイルばね130の上端は車体、例えば車体フレームに支持されるようになっている。
In addition, a
左右のトレーリングアーム100の中間部の間は例えば閉断面形状のトーションビーム120で相互に結合されている。
The intermediate portions of the left and right trailing
ところで、自動車、特にFF車のリヤサスペンションにおいて、旋回外輪の適度なトーインは旋回中の車両の安定性に寄与し直進性の向上にもつながることが知られている。 Incidentally, it is known that in a rear suspension of an automobile, particularly an FF vehicle, an appropriate toe-in of the turning outer wheel contributes to the stability of the turning vehicle and leads to an improvement in straightness.
しかし、従来のトーションビーム式リヤサスペンションでは横力に対して旋回外輪の適切なトーインを得るためにはトレーリングアーム先端のサスペンションブッシュの前後剛性をある程度高く保つ必要があり、その分後輪の振動が車体に伝わりやすく、乗り心地の点で改善の余地があった。 However, in the conventional torsion beam type rear suspension, in order to obtain an appropriate toe-in of the turning outer wheel against the lateral force, it is necessary to keep the front and rear rigidity of the suspension bush at the tip of the trailing arm to a certain extent, and the vibration of the rear wheel is accordingly increased. There was room for improvement in terms of ride comfort.
これに対し、本件出願人の1人は、クロスビーム、左右のサイドビーム及びベースビームを平面台形状に構成し、旋回時に左右のサイドビームを横力の作用する方向に変形させるとともにクロスビームが傾斜し又はアクスルビームが傾斜するように変形させ、もって旋回外輪側の車輪をトーイン方向に変位させるようにした自動車用サスペンションを提案するに至った(特許文献4)。この自動車用サスペンションでは旋回中における自動車の安定性を図ることができるとともに、サスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を向上できる。 On the other hand, one of the applicants of the present application configured the cross beam, the left and right side beams, and the base beam in a flat trapezoidal shape, deforms the left and right side beams in the direction in which the lateral force acts during turning, and the cross beam An automotive suspension has been proposed in which the vehicle is tilted or deformed so that the axle beam is tilted so that the wheel on the turning outer wheel side is displaced in the toe-in direction (Patent Document 4). In this automobile suspension, the stability of the automobile during turning can be achieved, and the front and rear rigidity of the suspension bush can be reduced to improve the riding comfort.
しかし、特許文献4記載の自動車用サスペンションではクロスビーム、左右のサイドビーム及びベースビームを平面台形状に構成しているので、他の自動車用部品等との関係でレイアウトが制限されるおそれがある。 However, in the automobile suspension described in Patent Document 4, since the cross beam, the left and right side beams, and the base beam are configured in a flat trapezoidal shape, the layout may be limited in relation to other automotive parts and the like. .
また、左右のサイドビームを横力の作用する方向に変形させてクロスビーム又はアクスルビームを傾斜させるようにしているので、自動車の旋回開始時における旋回外輪側の車輪の横剛性が低下するおそれがあり、改善の余地があった。 Further, since the left and right side beams are deformed in the direction in which the lateral force acts to incline the cross beam or the axle beam, there is a risk that the lateral stiffness of the wheel on the turning outer wheel side at the start of turning of the automobile may be reduced. There was room for improvement.
本発明は、かかる問題点に鑑み、サスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を改善できるとともに、旋回外輪側の車輪の横剛性を保ちながら、旋回外輪側の車輪を迅速にトーイン方向に変位させることができ、しかもレイアウトを容易にできるようにした自動車用サスペンションを提供することを課題とする。 In view of such problems, the present invention can improve the ride comfort by reducing the longitudinal rigidity of the suspension bushing, and quickly displace the wheel on the turning outer wheel side in the toe-in direction while maintaining the lateral rigidity of the wheel on the turning outer wheel side. It is another object of the present invention to provide an automobile suspension that can be made easy to lay out.
本発明に係る自動車用サスペンションは、自動車の非駆動側の車輪を車体に支持するサスペンションであって、車体前後方向に延び、各々が2枚のビームを相互に対向させて後端及び先端を相互に連結しかつ2枚のビームの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状をなすように構成された左右のトレーリングアームと、車幅方向に延び、上記左右のトレーリングアームの間に剛結合されたトーションビームと、上記トレーリングアームの後端に設けられ、車輪が回転自在に取付けられる車輪取付け部と、上記トレーリングアーム、トーションビーム又は車輪取付け部と車体との間に設けられる左右のショックアブソーバ及びばね部材と、上記トレーリングアームの先端部分を車体に弾性結合するサスペンションブッシュとを備え、自動車の旋回時に上記左右のトレーリングアームが横力の作用する方向に変形し、旋回外輪側の車輪がトーイン方向に変位するように構成されていることを特徴とする。 A suspension for an automobile according to the present invention is a suspension for supporting a non-driving side wheel of an automobile on a vehicle body, extending in the longitudinal direction of the vehicle body, and each having two beams opposed to each other so that a rear end and a front end are mutually opposite. And left and right trailing arms configured to form a flat trapezoidal shape so that the distance between the two beams decreases from the front end to the rear end, and extends in the vehicle width direction, A torsion beam rigidly coupled between the trailing arms, a wheel mounting portion provided at a rear end of the trailing arm, to which a wheel is rotatably mounted, and the trailing arm, torsion beam or wheel mounting portion and the vehicle body. Suspension bush that elastically couples the left and right shock absorbers and spring members provided between them and the leading end of the trailing arm to the vehicle body With the door, trailing arms of the left and right during turning of the vehicle deforms in the direction of action of lateral force, the wheel of the turning outer wheel side is characterized by being configured so as to be displaced in the toe-in direction.
本発明の特徴の1つは左右のトレーリングアームの各々を平面台形状に構成し、旋回時に左右のトレーリングアームの各々を横力の作用する方向に変形させるようにした点にある。これにより、旋回時に外輪側の車輪がトーイン方向に変位し、たとえ外輪側の車輪がトーアウトになる場合であってもそのトーアウトは少なく、旋回中における自動車の安定性を向上させることができる。 One of the features of the present invention is that each of the left and right trailing arms is formed in a flat trapezoidal shape, and each of the left and right trailing arms is deformed in a direction in which a lateral force acts during turning. As a result, the wheel on the outer wheel side is displaced in the toe-in direction during turning, and even if the wheel on the outer wheel side becomes toe-out, the toe-out is small and the stability of the automobile during turning can be improved.
また、トレーリングアームの微小な変形によって車輪のトーイン方向への変位を得るようにしているので、サイドビームの変形によってクロスビームやアクスルビームを傾斜させてトーイン方向の変位を得る場合やブッシュの変形によって車輪のトーイン方向の変位を得る場合に比して図2のAB間の寸法が短いため、わずかな横変位でトーイン方向の大きな変位が得られ、旋回開始時における車輪トーイン方向の変位の応答が速い。 Also, since the displacement of the wheels in the toe-in direction is obtained by a slight deformation of the trailing arm, the displacement of the toe-in direction is obtained by inclining the cross beam or axle beam by the deformation of the side beam, or the deformation of the bush 2 has a shorter dimension between AB in FIG. 2 than when obtaining a displacement in the toe-in direction of the wheel, so that a large displacement in the toe-in direction can be obtained with a slight lateral displacement, and the response of the displacement in the wheel toe-in direction at the start of turning Is fast.
さらに、トレーリングアームの変形によって車輪のトーイン方向の変位を得るようにしているので、その分サスペンションブッシュの前後剛性を低くすることができ、乗り心地を向上できる。 Further, since the displacement of the wheels in the toe-in direction is obtained by deformation of the trailing arm, the longitudinal rigidity of the suspension bush can be lowered correspondingly, and the riding comfort can be improved.
ここで、タイヤの接地中心(車輪の中心を通る中心面と路面上に鉛直投影された車輪回転軸との交点)に原点をおき、X軸を車輪中心面と路面との交線にとり、路面の移動方向を正とする。Z軸は路面に垂直にとり、Y軸は路面にとり、タイヤの回転軸方向にとると、横力(サイドフォース)は路面上でタイヤに作用するY軸方向の力として定義される。 Here, the origin is set at the ground contact center of the tire (the intersection of the center plane passing through the center of the wheel and the wheel rotation axis vertically projected on the road surface), and the X axis is taken as the intersection line between the wheel center plane and the road surface. The moving direction of is positive. If the Z-axis is perpendicular to the road surface, the Y-axis is on the road surface, and taken in the tire rotation axis direction, the lateral force (side force) is defined as the force in the Y-axis direction acting on the tire on the road surface.
次に、本発明に係る自動車用サスペンションの挙動を力学的に説明する。
〔リヤサスペンションの使用した場合のトー変化量〕
本発明のサスペンションをリヤサスペンションに使用した場合のト−変化量を検討する。横力を受けた場合、図2で示されるサスペンションの変形モデルが想定される。
Next, the behavior of the automobile suspension according to the present invention will be described dynamically.
[Toe change when using rear suspension]
The amount of toe change when the suspension of the present invention is used for a rear suspension will be examined. When receiving a lateral force, the suspension deformation model shown in FIG. 2 is assumed.
トレーリングアームとトーションビームの連結部又は結合部は剛結合(剛連結)されているので、トレーリングアームはたわみやねじれによって曲線的に変形する。トー変化は図2のA−Bがa−bに移動することによって起こる。今、∠FEA=∠EFB=88°、縦弾性係数E=21000kgf/mm2、横力P=200kgfとして、対向する2枚のビームの横力方向の断面二次モーメントを平均で1枚当たりI=58700mm4と仮定し、ビーム長L=500mmとすると、 Since the connecting portion or connecting portion between the trailing arm and the torsion beam is rigidly connected (rigidly connected), the trailing arm is deformed in a curved line due to deflection or torsion. The toe change occurs when AB in FIG. 2 moves to ab. Now, assuming that ∠FEA = ∠EFB = 88 °, longitudinal elastic modulus E = 21000 kgf / mm 2 , and lateral force P = 200 kgf, the cross-sectional secondary moments in the lateral force direction of the two beams facing each other average I = 58700mm 4 Assuming that the beam length L = 500mm,
横変位3.3mmは横力200kgfのときの値(ばね定数60kgf/mm)で、横剛性はタイヤのばね定数と同等以上、かつ凹凸のある路面でタイヤで横すべり角をもつ場合、例えば旋回時、トーアウトを防ぐと同時に斜前方からのショックを吸収する効果をもつ。また、前後力に対しては横変位がないのでトーアウトにはなり難い。 The lateral displacement of 3.3 mm is the value when the lateral force is 200 kgf (spring constant 60 kgf / mm), and the lateral stiffness is equal to or greater than the tire spring constant, and the tire has a side slip angle on an uneven road surface. In addition to preventing toe-out, it also has the effect of absorbing shocks from the front of the slant. Further, since there is no lateral displacement with respect to the longitudinal force, it is difficult to toe out.
〔構成部材について〕
トレーリングアームは2枚のビームを対向させて一体化したものであればよく、例えば閉断面形状であってもよいが、トーインの応答性を考慮すると、開断面形状とするのがよい。また、ビームの断面形状は特に限定されないが、トレーリングアームを開断面形状とする場合にはビームは断面横向きコ字状とするのがよい。即ち、2枚のビームは上下両辺の寸法が後端に向けて漸減するような断面横向きコ字状となし、トレーリングアームは開断面形状をなすのがよい。
[About components]
The trailing arm may be formed by integrating two beams facing each other. For example, the trailing arm may have a closed cross-sectional shape. However, considering the response of toe-in, the trailing arm is preferably open. The cross-sectional shape of the beam is not particularly limited. However, when the trailing arm has an open cross-sectional shape, the beam should have a U-shaped cross-section. That is, the two beams should have a U-shaped cross-sectional shape in which the dimensions of the upper and lower sides gradually decrease toward the rear end, and the trailing arm should have an open cross-sectional shape.
さらに、トレーリングアームの先端部は対向するビームが微小に変化する際の応力集中を緩和する為に、出来るだけ大きな曲げRをつけるのが望ましく、板厚をつけて示す図2の下方の部分図の様に曲げRをつけると、∠EAB及び∠FBAが微小に変化する際の応力集中を緩和することができる。また、トーションビームには開断面形状や閉断面形状を採用できる。 Furthermore, it is desirable that the leading end of the trailing arm be bent as large as possible in order to reduce the stress concentration when the opposing beam changes minutely. When bending R is applied as shown in the figure, stress concentration when 際 EAB and ∠FBA change slightly can be reduced. The torsion beam can have an open cross-sectional shape or a closed cross-sectional shape.
〔従来のト−ションビ−ム式サスペンションとの構造・機能上の相違〕
本発明のサスペンションはトレーリングアームを台形状にすることによって横力によるト−アウトに対処できる構造であり、従来のト−ションビ−ム式サスペンションのように車体への取付部のサスペンションブッシュの位置を車輪中心より下げることにより横力を受けた際のロ−ルステアで外輪のト−インを得るだけでなく、構造的なたわみやねじれ等の変形によるデフレクションステアによって外輪のト−インを得ることができるので、その分だけサスペンションブッシュの前後剛性を低下させて乗り心地向上を図ることができる。
[Differences in structure and function from conventional torsion beam type suspension]
The suspension of the present invention has a structure that can cope with toe-out due to lateral force by making the trailing arm trapezoidal, and the position of the suspension bushing of the attachment portion to the vehicle body as in the conventional torsion beam type suspension. In addition to obtaining the outer ring toe by roll steer when receiving lateral force by lowering the wheel from the center of the wheel, the outer ring toe is obtained by deflection steer due to deformation such as structural deflection and torsion. Therefore, it is possible to improve the riding comfort by reducing the longitudinal rigidity of the suspension bush by that amount.
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る自動車用サスペンションの好ましい実施形態を示し、これはFF車のリヤサスペンションに適用した例である。図において、左右のトレーリングアーム10は開断面形状をなすとともに、車体前後方向に延び、左右のトレーリングアーム10の中間部近傍の間にはトーションビーム12が車幅方向に延びて剛結合され、トーションビーム12は閉断面形状をなしている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. FIG. 1 shows a preferred embodiment of an automobile suspension according to the present invention, which is an example applied to a rear suspension of an FF vehicle. In the figure, the left and right
また、トレーリングアーム10の先端部にはサスペンションブッシュ14が取付けられ、サスペンションブッシュ14は車体に弾性結合されるようになっている。
A
さらに、トレーリングアーム10の後端には車輪取付け部11が取付けられ、車輪取付け部11には後輪(非駆動側車輪)が公知の方法によって回転自在に取付けられるようになっている。
Further, a
また、トレーリングアーム10の後端部にはコイルばね(ばね部材)を有するショックアブソーバ13の下端部が揺動可能に連結され、ショックアブソーバ13の上端部は車体に支持されるようになっている。
Further, a lower end portion of a shock absorber 13 having a coil spring (spring member) is swingably connected to the rear end portion of the
トレーリングアーム10は2枚のビーム10Aを相互に対向させて構成され、2枚のビーム10Aは上下両辺の寸法が後端に向けて漸減するような断面横向きコ字状をなし、2枚のビーム10Aの先端はサスペンションブッシュ14の取付けピン15によって相互に連結され、後端はビーム10Aを相互に固定されて一体化され、これによってトレーリングアーム10は2枚のビーム10Aの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状となっている。また、トレーリングアーム10の先端コーナー部分は大きな曲げRが付与されている。
The trailing
本例のサスペンションが横力を受けた場合、前述のように、左右のトレーリングアーム10が横力の方向に変形し、このトレーリングアーム10の変形によって旋回外輪の後輪がトーイン方向に変位する。
When the suspension of this example receives a lateral force, the left and right trailing
10 トレーリングアーム
11 車輪取付け部
12 トーションビーム
13 ショックアブソーバ及びコイルばね
14 サスペンションブッシュ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
車体前後方向に延び、各々が2枚のビームを相互に対向させて先端及び後端を相互に連結しかつ2枚のビームの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状をなすように構成された左右のトレーリングアームと、
車幅方向に延び、上記左右のトレーリングアームの間に剛結合されたトーションビームと、
上記トレーリングアームの後端に設けられ、車輪が回転自在に取付けられる車輪取付け部と、
上記トレーリングアーム、トーションビーム又は車輪取付け部と車体との間に設けられる左右のショックアブソーバ及びばね部材と、
上記トレーリングアームの先端部分を車体に弾性結合するサスペンションブッシュとを備え、
自動車の旋回時に上記左右のトレーリングアームが横力の作用する方向に変形し、旋回外輪側の車輪がトーイン方向に変位するように構成されていることを特徴とする自動車用サスペンション。 A suspension that supports the vehicle's non-driving wheel on the vehicle body,
A flat table that extends in the longitudinal direction of the vehicle body, connects each of the two beams to each other and connects the front end and the rear end, and the distance between the two beams decreases from the front end to the rear end. Left and right trailing arms configured to form a shape;
A torsion beam extending in the vehicle width direction and rigidly coupled between the left and right trailing arms;
A wheel mounting portion provided at the rear end of the trailing arm, to which the wheel is rotatably mounted;
Left and right shock absorbers and spring members provided between the trailing arm, torsion beam or wheel mounting portion and the vehicle body;
A suspension bush for elastically coupling the leading end of the trailing arm to the vehicle body,
A suspension for an automobile characterized in that the left and right trailing arms are deformed in a direction in which a lateral force acts when the automobile turns, and the wheels on the turning outer wheel side are displaced in a toe-in direction.
The automobile suspension according to claim 1, wherein the torsion beam has a closed cross-sectional shape or an open cross-sectional shape.
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