JP2007313974A - Suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サスペンション装置に関するものである。 The present invention relates to a suspension device.
図5及び図6はトラックやバス等の大型車両におけるリヤ側のサスペンション装置の一例を示すもので、車体の前後方向(図5中における左右方向)に延びる左右一対のフレーム1の下方に、車幅方向(図6中における上下方向)に延び且つその両端でタイヤ2を軸支する為のアクスル3が配置されており、該アクスル3の端部寄りの下面に一体的に組み付けられたサポートビーム4の前後端部と前記フレーム1下面との間に、上下方向の振動を吸収するエアスプリング5が介装されている。
5 and 6 show an example of a rear suspension device in a large vehicle such as a truck or a bus. Below the pair of left and
また、前側に配置されたエアスプリング5の更に前方のフレーム1には、下方向きに延びるブラケット6が取り付けられており、該ブラケット6の下端部と前記サポートビーム4の中間部との間が、車体のロール剛性を高めるスタビライザ7により傾動自在に連結されている。
Further, a
即ち、ここに図示しているスタビライザ7は、一般的にロアロッド一体式スタビライザと称されているもので、左右のブラケット6の下端部間に回動自在に架設された中空のパイプ(中空軸)から成るスタビライザバー8と、該スタビライザバー8の両端部に一端を固定して装着し且つ他端を前記サポートビーム4の中間部に設けたブラケット10に対しラバーブッシュを介して連結したアーム9とにより構成されて左右のタイヤ2の間をコの字型に橋渡しするようになっており、左右のタイヤ2が同時に上下動した場合はブラケット6に対しスタビライザバー8が回動してスタビライザ7が特に働くことはないが、コーナリング等で左右のタイヤ2が異なる上下動を成した場合にスタビライザバー8に捩じれモーメントが作用し、その反力で左右のタイヤ2を元に戻すような働きを成すようになっている。
That is, the
ここで、このスタビライザ7におけるアーム9は、ロア側のトルクロッドとしてアクスル3の位置や角度決めを行う機能も兼ね備えており、ロア側のトルクロッドを別に設けなくても済むようにしてあるが、これらのアーム9だけでは、アクスル3にかかる軸回りの回転モーメント(制動力や駆動力)及び横方向への変位モーメントを確実に抑え込むことが困難である。
Here, the
この為、アクスル3の中央部上面と、左右のフレーム1の内側面との間が、アッパ側のトルクロッドとして機能するVロッド12により連結されるようになっており、より具体的には、このVロッド12の左右に別れた分岐端部12a(前側端部)が、左右のフレーム1の内側面から延ばしたブラケット13に対しラバーブッシュを介して連結され、また、Vロッド12中央の屈曲端部12b(後側端部)が、アクスル3の中央部上側に設けたブラケット14に対しラバーブッシュを介して連結されている。
Therefore, the upper surface of the central portion of the
そして、このようなVロッド12を採用すれば、車体の前後方向と左右方向の両方の向きの入力に対して対応することが可能となるので、平行リンク式のトルクロッドを採用した場合のような左右方向の入力対策としてのラテラルロッドを別途並設しなくても済み、しかも、下側のアーム9に対し上方にオフセットして配置されているので、アクスル3にかかる軸回りの回転モーメントを確実に抑え込むことが可能となる。
If such a V-
尚、前記サポートビーム4の中途部と、その直上のフレーム1との間は、上下方向に延びるショックアブソーバ11により連結されており、このショックアブソーバ11により上下方向の振動の揺り返しを抑制して振動減衰が図られるようにしてある。
The middle part of the
このような従来のサスペンション装置における基本的な設計思想は、懸架ばね(図示の例ではエアスプリング5)より下側(タイヤ2側)にある部分の質量を表すばね下質量の重心位置に対応させてアクスル3を配置し、該アクスル3を挟んだ前後方向の対象位置にエアスプリング5をバランス良く配置して、ばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントが極力発生しないようにするというものであった。
The basic design concept of such a conventional suspension system is to correspond to the position of the center of gravity of the unsprung mass, which represents the mass of the portion below (the
尚、この種のサスペンション装置の基本的な設計思想に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
しかしながら、斯かる従来の設計思想にあっては、ばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントを極力抑制してアクスルの上下変位のみを許容し得るようにするというものであったため、このような設計思想に立脚したままサスペンション装置の乗心地を改善するには自ずから限界があった。 However, in such a conventional design concept, since the unsprung pitch moment is suppressed as much as possible around the center of gravity of the unsprung mass, only the vertical displacement of the axle can be allowed. There was a limit to improving the ride comfort of the suspension system based on the design concept.
なぜなら、既成の設計思想に基づいてサスペンション装置の乗心地を向上するには、エアスプリング5を大型化して低ばね定数化を図るほかないが、このように低ばね定数化を図ることでスプリング機能があまり柔らかくなってしまうと、車体にローリング等の現象を起こし易くなって操縦安定性の低下を招く虞れがあるからである。
Because, in order to improve the riding comfort of the suspension device based on the existing design philosophy, the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、操縦安定性の低下を招くことなく乗心地の大幅な改善を図り得るようにしたサスペンション装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a suspension device capable of greatly improving riding comfort without causing deterioration in steering stability.
本発明は、アクスルを車体側に懸架する弾性支持手段の合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記弾性支持手段を配置し、ばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るように構成したことを特徴とするサスペンション装置、に係るものである。 The present invention provides the elastic support means such that the acting position of the resultant force of the elastic support means for suspending the axle on the vehicle body side is offset from the position of the center of gravity of the unsprung mass to either one of the vehicle longitudinal direction with a required interval. And a suspension device that is configured to allow an unsprung pitch moment generated around the center of gravity of the unsprung mass.
而して、このようにすれば、弾性支持手段の合力の作用位置がばね下質量の重心位置に対し車両前後方向の何れか一方にオフセットされているので、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントが起こり、このばね下ピッチモーメントのピッチ角に見合うストローク(ばね下質量の重心位置に対する弾性支持手段の合力の作用位置のオフセット量とばね下ピッチモーメントのピッチ角との乗算により算出されるストローク)が発生し、弾性支持手段を力学的に等価な一つのスプリングに見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角に見合うストローク分が重畳されて見掛けのばね定数(動的なばね定数)が小さくなり、路面からの衝撃入力が従来よりも車体側に伝達され難くなって乗心地の大幅な改善が図られることになる。 Thus, in this way, the position of the resultant force of the elastic support means is offset to either one of the vehicle longitudinal direction with respect to the position of the center of gravity of the unsprung mass. An unsprung pitch moment occurs around the center of gravity of the spring, and a stroke corresponding to the pitch angle of the unsprung pitch moment (the amount of offset of the applied position of the resultant force of the elastic support means with respect to the center of gravity of the unsprung mass, The stroke is calculated by multiplying the elastic support means as a single mechanically equivalent spring, and the apparent spring constant (dynamic motion) is superimposed on the stroke corresponding to the pitch angle. The spring constant) is reduced, and the impact input from the road surface is less likely to be transmitted to the vehicle body than before, greatly improving riding comfort. It will be.
しかも、このようにばね下ピッチモーメントを意図的に誘導することで見掛けのばね定数が小さくなっても、アクスル自体の上下方向における車体側との相対変位は小さく抑えられるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなるといった不具合を未然に回避することが可能となり、操縦安定性の低下を招くような事態が未然に回避されることになる。 Moreover, even if the apparent spring constant is reduced by intentionally inducing the unsprung pitch moment in this way, the relative displacement of the axle itself with respect to the vehicle body in the vertical direction can be kept small. It is possible to avoid problems such as the occurrence of a phenomenon easily, and to avoid a situation that leads to a decrease in steering stability.
更に、本発明においては、アクスルにより軸支されるタイヤの中心位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の他方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記タイヤを配置すると良い。 Furthermore, in the present invention, the tire is preferably arranged so that the center position of the tire pivotally supported by the axle is offset from the center of gravity position of the unsprung mass to the other in the vehicle front-rear direction with a predetermined interval.
このようにすれば、ばね下質量の重心位置を基点として弾性支持手段の合力の作用位置をオフセットした側と逆側へタイヤの中心位置がオフセットされているので、このタイヤ側のオフセットによっても更なるばね下ピッチモーメントが誘導されることになり、路面からの同じ衝撃入力に対してもばね下ピッチモーメントのピッチ角がより大きくなる。 In this way, since the center position of the tire is offset to the side opposite to the side where the resultant position of the resultant force of the elastic support means is offset with the center of gravity position of the unsprung mass as a base point, the offset on the tire side further increases. The unsprung pitch moment is induced, and the pitch angle of the unsprung pitch moment becomes larger even for the same impact input from the road surface.
この結果、タイヤを力学的に等価な一つのスプリングに見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角が増えた分に相当するストローク分が重畳されることになり、見掛けのばね定数が更に小さくなって一層効果的な乗心地の改善が図られることになる。 As a result, the stroke corresponding to the increased pitch angle is superimposed on the stroke when the tire is regarded as one mechanically equivalent spring, and the apparent spring constant is further reduced. This will improve the riding comfort more effectively.
上記した本発明のサスペンション装置によれば、既成の設計思想にとらわれることなくばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、ばね下ピッチモーメントを意図的に誘導することで見掛けのばね定数(動的なばね定数)を小さくすることができるので、路面からの衝撃入力を従来よりも車体側に伝達され難くして乗心地の大幅な改善を図ることができ、しかも、見掛けのばね定数を小さくしながらも、アクスル自体の上下方向における車体側との相対変位を小さく抑えて車体にローリング等の現象が起こり難くすることができるので、操縦安定性の低下を招くような事態を未然に回避することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the suspension device of the present invention described above, the unsprung pitch moment is adopted by adopting a novel design philosophy that allows the unsprung pitch moment generated around the center of gravity of the unsprung mass without being bound by the existing design philosophy. Since the apparent spring constant (dynamic spring constant) can be reduced by deliberately guiding the vehicle, the shock input from the road surface is less likely to be transmitted to the vehicle body than before, and the riding comfort is greatly improved. In addition, while reducing the apparent spring constant, the relative displacement of the axle itself with the vehicle body in the vertical direction can be kept small, making it difficult for rolling and other phenomena to occur in the vehicle body. It is possible to obtain an excellent effect that it is possible to avoid a situation that causes a decrease in stability.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図5及び図6と同一の符号を付した部分は相互に形状的な違いがあっても機能的には同一物を表わしている。 1 to 4 show an example of an embodiment for carrying out the present invention, and parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 5 and 6 are functionally the same even if there is a difference in shape. It represents.
図1に示す如く、本形態例のサスペンション装置においては、従来の図5の場合と同様にサポートビーム4の前後端部とフレーム1下面との間にエアスプリング5が夫々介装されているが、アクスル3については、前記サポートビーム4の中間部よりも後方寄りにずらして配置されており、アクスル3を基点として前後のエアスプリング5が非対称の配置としてある。
As shown in FIG. 1, in the suspension device of this embodiment,
そして、このように前後のエアスプリング5をアクスル3を基点として非対称の配置とした結果、該各エアスプリング5の合力の作用位置がばね下質量(懸架ばねを成すエアスプリング5より下側[タイヤ2側]にある部分の質量)の重心位置から前方に所要の間隔を隔ててオフセットされ、また、アクスル3により軸支されるタイヤ2の中心位置Toがばね下質量の重心位置から後方に所要の間隔を隔ててオフセットされるようになっている。
As a result of the asymmetrical arrangement of the front and
即ち、図1の実構造は図2の如き振動系モデルとして簡略化することができ、この図2の前後のエアスプリング5を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図3の等価スプリング5’として表すことができるが、この等価スプリング5’の配置位置(図2の前後のエアスプリング5の合力の作用位置)は、ばね下質量の重心位置Oから前方へ向け所要の間隔LSを隔ててオフセットされたものとなる。
That is, the actual structure of FIG. 1 can be simplified as a vibration system model as shown in FIG. 2. If the front and
更に、図1のアクスル3により軸支されるタイヤ2を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図2や図3における等価タイヤスプリング2’として表すことができるが、この等価タイヤスプリング2’の作用位置(図1におけるタイヤ2の中心位置To)は、ばね下質量の重心位置Oから後方へ向け所要の間隔LT(図3参照)を隔ててオフセットされたものとなる。
Further, when the
また、図1の実構造において、ロア側のトルクロッドとして機能するスタビライザ7のアーム9が、サポートビーム4の中間部よりも前方寄りの位置で傾動自在に連結されていると共に、アッパ側のトルクロッドとして機能するVロッド12中央の屈曲端部12b(後側端部)が、アクスル3の中央部上側に設けたブラケット14に対し前記アクスル3より後方位置で連結されている。
Further, in the actual structure of FIG. 1, the
そして、このようにスタビライザ7のアーム9及びVロッド12を配置した結果、前述のエアスプリング5の合力の作用位置やタイヤ2の中心位置Toのオフセットにより崩れた静的な釣り合いがとれてサポートビーム4の水平姿勢が静止状態で保たれ、しかも、アクスル3にかかる軸回りの回転モーメント(制動力や駆動力)及び横方向への変位モーメントを抑え込みながらも、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントM(図2及び図3参照)には追従して該ばね下ピッチモーメントMを許容し得るようになっている。
Then, As a result of placing the
尚、前後のエアスプリング5について差圧バルブ等により適切な差圧が設定されるようにしておけば、静的な釣り合いがとれ易くなってスタビライザ7のアーム9及びVロッド12にかかる初期荷重が少なくて済むことになる。
If an appropriate differential pressure is set for the front and
ここで、スタビライザ7のアーム9及びVロッド12を振動系モデルとして簡略化すると図2のようになり、更には、これらスタビライザ7のアーム9及びVロッド12を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図3の等価アームスプリング9’として表すことができる。
Here, when the
尚、ショックアブソーバ11は、サポートビーム4におけるアクスル3より後方位置で直上のフレーム1との間を上下方向に連結するように配置されており、前述のばね下ピッチモーメントMを許容しながらも上下方向の揺り返しによる異常振動については確実に抑制し得るようにしてある。
The
而して、このようにサスペンション装置を構成すれば、エアスプリング5の合力の作用位置がばね下質量の重心位置Oに対し前方にオフセットされているので、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントMが起こり、このばね下ピッチモーメントMのピッチ角θ(仮に図3中で一点鎖線で示す位置まで傾動したとした時の静止状態からの傾動角)に見合うストローク(ばね下質量の重心位置Oに対するエアスプリング5の合力の作用位置のオフセット量LSとばね下ピッチモーメントMのピッチ角θとの乗算により算出されるストローク)が発生し、エアスプリング5を力学的に等価な一つのスプリング(等価スプリング5’)に見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角θに見合うストローク分が重畳されて見掛けのばね定数(動的なばね定数)が小さくなり、路面からの衝撃入力が従来よりも車体側に伝達され難くなって乗心地の大幅な改善が図られることになる。
Thus, if the suspension device is configured in this way, the position of the resultant force of the
しかも、このようにばね下ピッチモーメントMを意図的に誘導することで見掛けのばね定数が小さくなっても、アクスル3自体の上下方向における車体側(フレーム1側)との相対変位は小さく抑えられるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなるといった不具合を未然に回避することが可能となり、操縦安定性の低下を招くような事態が未然に回避されることになる。
Moreover, even if the apparent spring constant is reduced by intentionally inducing the unsprung pitch moment M in this way, the relative displacement of the
尚、ここでは、説明の便宜上からばね下ピッチモーメントMのピッチ角θが全てオフセット量LSに起因して生じている場合で説明しているが、本形態例においては、タイヤ2の中心位置Toもばね下質量の重心位置Oから後方に所要の間隔LTを隔ててオフセットされているので、このタイヤ2側のオフセット量LTによっても更なるばね下ピッチモーメントMが誘導されることになり、路面からの同じ衝撃入力に対してもばね下ピッチモーメントMのピッチ角θがより大きくなっている。
Here, for convenience of explanation, the case where the pitch angle θ of the unsprung pitch moment M is all caused by the offset amount L S is described. However, in the present embodiment, the center position of the
この結果、タイヤ2を力学的に等価な一つのスプリング(等価タイヤスプリング2’)に見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角θが増えた分に相当するストローク分が重畳されることになり、見掛けのばね定数が更に小さくなって一層効果的な乗心地の改善が図られている。
As a result, the stroke corresponding to the increase in the pitch angle θ is superimposed on the stroke when the
事実、本発明者らが図3の等価簡略モデルに基づく解析により検証したところでは、図4にグラフで示す如き結果が得られることが確認されており、このグラフの横軸は振動の周波数(路面から入力される振動の速さ)を、縦軸は車体に伝わる振動の大きさを示し、グラフ中の実線の曲線がばね下ピッチモーメントMを許容した場合を示し、鎖線の曲線がばね下ピッチモーメントMを許容しない場合を示している。 In fact, when the present inventors verified by the analysis based on the equivalent simplified model of FIG. 3, it was confirmed that the result shown in the graph of FIG. 4 was obtained, and the horizontal axis of this graph represents the frequency of vibration ( The speed of vibration input from the road surface), the vertical axis indicates the magnitude of vibration transmitted to the vehicle body, the solid line curve in the graph indicates that the unsprung pitch moment M is allowed, and the chain line curve is unsprung. The case where the pitch moment M is not allowed is shown.
この図4のグラフから判るように、車体に伝わる振動の大きさ(縦軸の0のレベルは路面からの入力がそのまま車体側へ伝わることを意味し、0のレベルより下で振動吸収があることを意味している)は、ばね下ピッチモーメントMを許容した場合(実線)の方が、許容しない場合(鎖線)よりも広い周波数範囲でより良好な振動吸収効果が得られ、ばね下ピッチモーメントMを意図的に誘導することで乗心地を改善できることが確認された。 As can be seen from the graph of FIG. 4, the magnitude of vibration transmitted to the vehicle body (the zero level on the vertical axis means that the input from the road surface is transmitted to the vehicle body as it is, and there is vibration absorption below the zero level. This means that when the unsprung pitch moment M is allowed (solid line), a better vibration absorption effect can be obtained in a wider frequency range than when the unsprung pitch moment M is allowed (solid line). It was confirmed that riding comfort can be improved by intentionally inducing the moment M.
尚、先に先行技術文献としてあげた非特許文献1にも記述されている通り、図4のグラフ中で周波数の高い側にできているピーク(二つのピークのうちの右側のピーク)に存在する“不動点”と称されるものは、サスペンションのパラメータをどのように選択しても存在する定点と考えられていたものであるが、本形態例の如きばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントMを許容し得るようにした新規な設計思想を採用すれば、この“不動点”が発現しないため、その周波数近傍の振動レベルを下げられることが確認された。
In addition, as described in
従って、上記形態例によれば、既成の設計思想にとらわれることなくばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントMを許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、ばね下ピッチモーメントMを意図的に誘導することで見掛けのばね定数(動的なばね定数)を小さくすることができるので、路面からの衝撃入力を従来よりも車体側に伝達され難くして乗心地の大幅な改善を図ることができ、しかも、見掛けのばね定数を小さくしながらも、アクスル3自体の上下方向における車体側との相対変位を小さく抑えて車体にローリング等の現象が起こり難くすることができるので、操縦安定性の低下を招くような事態を未然に回避することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the unsprung pitch moment M is adopted by adopting a new design concept that allows the unsprung pitch moment M generated around the center of gravity of the unsprung mass without being bound by the existing design concept. Since the apparent spring constant (dynamic spring constant) can be reduced by deliberately guiding the vehicle, the shock input from the road surface is less likely to be transmitted to the vehicle body than before, and the riding comfort is greatly improved. In addition, while reducing the apparent spring constant, it is possible to suppress the relative displacement of the
尚、本発明のサスペンション装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例では弾性支持手段を成す前後のエアスプリングの合力の作用位置をばね下質量の重心位置から前方にオフセットした場合を例示しているが、これとは逆に後方にオフセットさせることも可能であり、そのようにした場合には、タイヤの中心位置を前方にオフセットさせるようにすれば良いこと、また、弾性支持手段は必ずしも前後一対のエアスプリングで構成することに限定されるものではなく、その合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるようになっていれば弾性支持手段の形式は特に問わないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The suspension device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the illustrated example, the acting position of the resultant force of the air spring before and after forming the elastic support means is offset forward from the center of gravity position of the unsprung mass. However, in this case, it is possible to offset backward, and in such a case, the center position of the tire may be offset forward, The elastic support means is not necessarily composed of a pair of front and rear air springs, and the position where the resultant force is applied is offset from the position of the center of gravity of the unsprung mass to either one of the longitudinal direction of the vehicle with a required interval. The type of the elastic support means is not particularly limited as long as it is adapted, and other various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. As a matter of course.
1 フレーム
2 タイヤ
3 アクスル
5 エアスプリング(弾性支持手段)
LS 間隔
LT 間隔
M ばね下ピッチモーメント
O 重心位置
To タイヤの中心位置
1
The center position of the L S distance L T interval M unsprung pitch moment O centroid position T o tire
Claims (2)
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