JP2007168753A - ストラット式サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストラット式サスペンション装置のキャスター剛性やキャンバー剛性を高めるとともに、ショックアブソーバからロアアームに入力される車体前後方向の荷重を減少させる。
【解決手段】 ナックル１２の上アーム１２ｃをショックアブソーバ１３の上アーム１３ｃに連結する第２ピンジョイント２１を車輪Ｗの上端よりも上方に配置したので、ナックル１２の下アーム１２ｂおよび上アーム１２ｃ間のスパンＬを充分に長く確保し、車輪Ｗに入力される前後力や横力に対するキャスター剛性やキャンバー剛性を高めることができる。また車体側方から見てショックアブソーバ１３を鉛直方向に配置したので、ショックアブソーバ１３からロアアーム１１に車体前後方向の荷重が入力されるのを防止し、ロアアーム１１を車体１８に連結するコンプライアンスブッシュ１６，１７に圧縮荷重や引張荷重が作用しないようにして乗り心地性能の低下を回避することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車輪支持部に車輪を回転自在に支持するナックルに該車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームを形成し、前記下アームおよび上アームをショックアブソーバの下部および上部にそれぞれ第１枢支部および第２枢支部を介して連結し、車幅方向内端を車体に上下動可能に連結したロアアームの車幅方向外端を、前記第１枢支部の近傍でショックアブソーバの下部に連結し、前記第１、第２枢支部を結ぶキングピン軸まわりに車輪を転舵するストラット式サスペンション装置に関する。

従来の前輪のストラット式サスペンション装置は、ロアアームの車幅方向外端とナックルの下端とを連結し、ショックアブソーバの下端および上端をそれぞれナックルの上端および車体に連結したもので、ナックルはショックアブソーバの上端の車体への連結点とナックルの下端のロアアームへの連結点とを結ぶキングピン軸まわりに転舵されるようになっていた。しかしながら、上記従来のストラット式サスペンション装置はキングピンオフセット（キングピン軸の下方延長線が路面に交差する点とタイヤ接地面の中心との距離）が大きくなるため、路面から車輪に前後力が加わるとキングピン軸まわりに大きなモーメントが発生し、ステアリングホイールが取られる不具合があった。この不具合を解消するために、キングピン角（車体前後方向に見て、キングピン軸が鉛直線と成す角度）を大きく設定してキングピンオフセットを減少させようとすると、操舵に必要な力が増加して操作性が悪化するという新たな問題が発生してしまう。

そこで下記特許文献１に記載されたものは、ナックルに設けた下アームおよび上アームを２個の連結軸を介してショックアブソーバに連結し、それら２個の連結軸を結ぶ直線をキングピン軸とすることで、キングピンオフセットを減少させている。
特開昭６１−１４６６０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、ナックルをショックアブソーバに連結する２個の連結軸がタイヤの内周部に配置されるため、２個の連結軸間の上下方向のスパンが小さくなってしまい、車輪に前後力や横力が作用したときのキャスター剛性やキャンバー剛性が低下する問題がある。またキャスター角を確保するためにショックアブソーバの上部を後傾させると、ショックアブソーバの反力の車体前後方向の成分が増加してしまい、ロアアームの車幅方向内端を車体に連結するコンプライアンスブッシュに荷重が加わって乗り心地性能が低下する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ストラット式サスペンション装置のキャスター剛性やキャンバー剛性を高めるとともに、ショックアブソーバからロアアームに入力される車体前後方向の荷重を減少させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車輪支持部に車輪を回転自在に支持するナックルに該車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームを形成し、前記下アームおよび上アームをショックアブソーバの下部および上部にそれぞれ第１枢支部および第２枢支部を介して連結し、車幅方向内端をコンプライアンスブッシュを介して車体に上下動可能に連結したロアアームの車幅方向外端を、前記第１枢支部の近傍でショックアブソーバの下部に連結し、前記第１、第２枢支部を結ぶキングピン軸まわりに車輪を転舵するストラット式サスペンション装置において、車幅方向に見て前記ショックアブソーバを略鉛直方向に配置するとともに、前記第２枢支部を車輪の上端よりも上方であって前記ショックアブソーバよりも車体後方側に配置することを特徴とするストラット式サスペンション装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ロアアームの上下動を緩衝するサスペンションスプリングを、該ロアアームの車幅方向内端に連結されたトーションバースプリングで構成したことを特徴とするストラット式サスペンション装置が提案される。

尚、実施例の第１、第２第１ピンジョイント２０，２１は本発明の第１、第２枢支部に対応する。

請求項１の構成によれば、ナックルの車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームをショックアブソーバの下部および上部にそれぞれ第１枢支部および第２枢支部を介して連結したので、キングピン角を増加させることなくキングピンオフセットを減少させることができ、路面から車輪に入力される外力によりステアリングホイールが取られる不具合を解消することができる。

またナックルの上アームをショックアブソーバの上部に連結する第２枢支部を車輪の上端よりも上方に配置したので、ナックルの下アームおよび上アーム間のスパンを充分に長く確保し、車輪に入力される前後力や横力に対してナックルを倒れ難くしてキャスター剛性やキャンバー剛性を高めることができる。

また車体側方から見てショックアブソーバを鉛直方向に配置し、かつ上アームの上端をショックアブソーバの上部に連結するの第２ピンジョイントをショックアブソーバよりも車体後方に配置したので、必要なキャスター角を確保することができるだけでなく、ショックアブソーバからロアアームに車体前後方向の荷重が入力されるのを防止し、ロアアームの車幅方向内端を車体に連結するコンプライアンスブッシュに圧縮荷重や引張荷重が作用しないようにして乗り心地性能の低下を回避することができ、しかも車輪のストロークに伴ってキャスター角やキャスタートレールが変化するのを防止して車両の直進安定性を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、サスペンションスプリングをロアアームの車幅方向内端に連結されたトーションバースプリングで構成したので、ショックアブソーバの外周にコイルスプリングよりなるサスペンションスプリングを配置する場合に比べてレイアウトの自由度を高めるとともに、車輪の上方へのストロークの増加に対してトーションバースプリングのばねレートを急激に増加させ、車両の旋回時のロール角の増加を抑制して乗り心地性能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１はストラット式サスペンション装置の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３方向矢視図、図４は車輪の上下ストロークとキャスター角との関係を示すグラフである。

図１〜図３に示すように、転舵可能な前輪用のストラット式サスペンション装置Ｓは、ロアアーム１１と、ナックル１２と、ショックアブソーバ１３と、サスペンションスプリング１４と、スタビライザー１５とを備える。

ロアアーム１１はいわゆるＡ型アームであって、車幅方向内側の二股になった内端が車体前側のコンプライアンスブッシュ１６および車体後側のコンプライアンスブッシュ１７を介して車体１８（一部のみ図示）に上下揺動自在に枢支される。ナックル１２は車輪Ｗを回転自在に軸支する車輪支持部１２ａと、車輪支持部１２ａから下向きに延びる短い下アーム１２ｂと、車輪支持部１２ａから上向きに延びる長い上アーム１２ｃとを備える。ショックアブソーバ１３は、伸縮自在な油圧シリンダ１３ａと、油圧シリンダ１３ａの下端から斜め下方に延びる下アーム１３ｂと、油圧シリンダ１３ａの上端から斜め上方に延びる上アーム１３ｃとを備える。

ロアアーム１１の車幅方向内端とショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂとがボールジョイント１９を介して枢支される。またナックル１２の下アーム１２ｂとショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂとが本発明の第１枢支部を構成する第１ピンジョイント２０で連結されるとともに、ナックル１２の上アーム１２ｃとショックアブソーバ１３の上アーム１３ｃとが本発明の第２枢支部を構成する第２ピンジョイント２１で連結される。ナックル１２の上アーム１２ｃは車輪支持部１２ａから車体内方に湾曲した後に車体外方に湾曲しながら上方に延びており、その結果、第２ピンジョイント２１は車輪Ｗの上端よりも上方に位置している。

ショックアブソーバ１３は、車体側方から見て鉛直方向（路面に垂直な方向）に配置される。同軸上に配置された第１、第２ピンジョイント２０，２１は協働してキングピン軸Ｋを規定するもので、車体側方から見てキングピン軸Ｋは鉛直方向に対して上部が角度θ（キャスター角）だけ車体後方に傾斜するとともに、車体前方から見てキングピン軸Ｋは鉛直方向に対して上部が角度α（キングピン角）だけ車体内方に傾斜する。

サスペンションスプリング１４はショックアブソーバ１３の上部外周に同軸に配置され、ショックアブソーバ１３の油圧シリンダ１３ａの伸縮に応じて伸縮する。車体左右方向に配置されたスタビライザー１５の端部はリンク２２を介してロアアーム１１の中間部に連結されており、ロアアーム１１の上下動に応じて捩じり変形する。そして図示せぬステアリングギヤボックスから延びるタイロッド２３がナックル１２の後部に連結されており、タイロッド２３が左右に移動するとナックル１２に支持した車輪Ｗがキングピン軸Ｋまわりに転舵される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

ドライバーがステアリングホイールを操作すると、タイロッド２３がナックル１２を押し引きすることで、車輪Ｗが第１、第２ピンジョイント２０，２１を結ぶキングピン軸Ｋを中心として左右に転舵される。従来のストラット式サスペンション装置では、ナックルがショックアブソーバの上端の車体への連結点とナックルの下端のロアアームへの連結点とを結ぶキングピン軸まわりに転舵されるため、キングピンオフセットを小さくすることが困難であったが、本実施例ではキングピン軸Ｋをナックル１２の下アーム１２ｂおよび上アーム１２ｃによって規定することで、図３に示すように、キングピン角αを増加させることなくキングピンオフセットδを減少させることができ、路面から車輪に入力される外力によりステアリングホイールが取られる不具合を解消することができる。

車両が急加速したり急制動したりすると車輪Ｗに前後力が作用し、車両が旋回すると車輪に横力が作用し、これらの前後力および横力はナックル１２に前後左右に倒すようなモーメントを発生する。しかしながら、本実施例のナックル１２はその上アーム１２ｃが車輪Ｗの上端を越えて上方に延出しているため、下アーム１２ｂおよび上アーム１２ｃ間のスパンＬ（図２参照）を充分に長く確保することができ、これにより前記モーメントの入力に対してナックル１２の倒れを抑制してキャスター剛性やキャンバー剛性を高めることができる。

また車体側方から見てショックアブソーバ１３を鉛直方向に配置し、かつ上アーム１２ｃの上端の第２ピンジョイント２１をショックアブソーバ１３よりも車体後方に配置したので、ショックアブソーバ１３の軸線上に位置する第１ピンジョイント２０に対して第２ピンジョイント２１を車体後方に位置させ、必要なキャスター角θを確保することができる。このとき、車体側方から見てショックアブソーバ１３が鉛直方向に配置されているため、鉛直方向に上下動するロアアーム１１の車幅方向外端のボールジョイント１９に、ショックアブソーバ１３から車体前後方向の荷重が入力されることはない。よってショックアブソーバ１３から入力される荷重でロアアーム１１の車幅方向内端の一対のコンプライアンスブッシュ１６，１７に車幅方向の圧縮荷重や引張荷重が作用することを防止し、乗り心地性能の低下を回避することができる。

更に、車体側方から見てショックアブソーバ１３を鉛直方向に配置したことにより、図４のグラフに示すように、ショックアブソーバ１３が伸縮しても図２に示すキャスター角β（キャスタートレールＴ）が変化しなくなり、車輪Ｗのストロークに応じて車両の直進安定性が変化するのを防止することができる。

図５および図６は本発明の第２実施例を示すもので、図５はストラット式サスペンション装置の斜視図、図６は車輪の上下ストロークと車輪の上下荷重との関係を示すグラフである。

第１実施例のストラット式サスペンションＳは、コイルスプリングよりなるサスペンションスプリング１４をショックアブソーバ１３の上部外周に配置しているが、第２実施例のストラット式サスペンションＳは、車体前後方向に延びるトーションバースプリングよりなるサスペンションスプリング２４をロアアーム１１の車幅方向内端に配置している。即ち、第２実施例のサスペンションスプリング２４は、その一端がコンプライアンスブッシュ１６の位置でロアアーム１１に固定され、その他端が車体１８に固定される。従って、車輪Ｗが上下にストロークしてロアアーム１１が上下に揺動すると、その揺動角だけサスペンションスプリング２４が捩じられることになる。

トーションバースプリングは、その捩じれ角の増加に対して荷重が非線形に増加する特性を有しているため、図６に示すように、車輪Ｗが上方にストロークすると、そのストロークの増加に応じて荷重が急激に増加することになる。その結果、車両の旋回中に車体が旋回方向外側にロールしたとき、旋回外輪が上方にストロークするのに応じてサスペンションスプリング２４の荷重を急激に立ち上げ、車体のローク角が過度に増加しないようにして乗り心地性能を高めることができる。

第２実施例のその他の構成および効果は、上述した第１実施例と同じである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

第１実施例に係るストラット式サスペンション装置の斜視図 図１の２方向矢視図 図１の３方向矢視図 車輪の上下ストロークとキャスター角との関係を示すグラフ 第２実施例に係るストラット式サスペンション装置の斜視図 車輪の上下ストロークと車輪の上下荷重との関係を示すグラフ

符号の説明

１１ ロアアーム
１２ ナックル
１２ａ 車輪支持部
１２ｂ 下アーム
１２ｃ 上アーム
１３ ショックアブソーバ
１６ コンプライアンスブッシュ
１７ コンプライアンスブッシュ
１８ 車体
２０ 第１ピンジョイント（第１枢支部）
２１ 第２ピンジョイント（第２枢支部）
２４ サスペンションスプリング
Ｋ キングピン軸
Ｗ 車輪

Claims (2)

1. 車輪支持部（１２ａ）に車輪（Ｗ）を回転自在に支持するナックル（１２）に該車輪支持部（１２ａ）から下方に延びる下アーム（１２ｂ）および上方に延びる上アーム（１２ｃ）を形成し、前記下アーム（１２ｂ）および上アーム（１２ｃ）をショックアブソーバ（１３）の下部および上部にそれぞれ第１枢支部（２０）および第２枢支部（２１）を介して連結し、車幅方向内端をコンプライアンスブッシュ（１６，１７）を介して車体（１８）に上下動可能に連結したロアアーム（１１）の車幅方向外端を、前記第１枢支部（２０）の近傍でショックアブソーバ（１３）の下部に連結し、前記第１、第２枢支部（２０，２１）を結ぶキングピン軸（Ｋ）まわりに車輪（Ｗ）を転舵するストラット式サスペンション装置において、
   車幅方向に見て前記ショックアブソーバ（１３）を略鉛直方向に配置するとともに、前記第２枢支部（２１）を車輪（Ｗ）の上端よりも上方であって前記ショックアブソーバ（１３）よりも車体後方側に配置することを特徴とするストラット式サスペンション装置。
2. 前記ロアアーム（１１）の上下動を緩衝するサスペンションスプリング（２４）を、該ロアアーム（１１）の車幅方向内端に連結されたトーションバースプリングで構成したことを特徴とする、請求項１に記載のストラット式サスペンション装置。

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