JP2009023525A - サスペンション装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車輪を支持する前後剛性を下げつつ、車輪の大変位を規制するサスペンション装置を提供する。
【解決手段】アクスル2とサスペンションメンバ3とを連結する2本のロアリンク4,5が車両前後方向に並んで配置される。2本のロアリンク4,5の間に連結板6を設けると共に、その連結板6と各ロアリンク4,5とをそれぞれ、個別のコネクトブッシュ20〜23で弾性的に連結する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両に用いられるサスペンション装置に関する。
従来の後輪用サスペンション装置としては、例えば特許文献1に記載の装置がある。この装置では、車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結すると共に車両前後方向に間隔をおいて配置される一対の剛体アームと、上記一対の剛体アームにそれぞれ剛結することで当該一対の剛体アーム間に架設される結合部材と、を備える。その結合部材は、車体側部材及び車輪支持部材への連結部を含む面に平行な方向に変形可能なような、車両前後方向に延在する平板形状の鋼板から構成される。
これにより、車輪を支持する前後剛性を下げる事と、その際のトー特性の適正化を図っている。
特開昭62−234705号公報
車輪は乗り心地等を考慮して、ある程度変位することが必要であるが、変位量が大きくなり過ぎると、弊害が生じるため、大きな変位を規制する必要がある。
しかし上記従来技術では、結合部材の撓み変形量を規制するものがないので、別途、前後方向の変位を規制する手段が必要となる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車輪を支持する前後剛性を下げつつ、車輪の大変位を規制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、車輪支持部材と車体側部材とを連結する2本のリンクが車両前後方向に並んで配置され、その2本のリンクの間に連結体を設けると共に、その連結体と各リンクとをそれぞれ、少なくとも車幅方向へ所定の範囲でだけ相対変位可能な状態に個別に且つ弾性的に連結する。
本発明によれば、車輪を支持する前後剛性を下げつつ、車輪の大変位を規制することが出来る。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の後輪用サスペンション装置を示す上面図であり、図2は車両前方からみたリンクの配置を説明する概要図である。
(構成)
車輪1を回転自在に支持するアクスル2の下部領域と車体側部材であるサスペンションメンバ3との間を連結する2本のロアリンク4、5と、アクスル2の上部領域とサスペンションメンバ3とを連結するアッパリンク8とを備える。
上記2本のロアリンク4、5の車輪側端部は、アクスル2に対しそれぞれ1つのブッシュ9、10によって上下揺動可能な状態で取り付けられ、車体側端部も、サスペンションメンバ3に対しそれぞれ1つのブッシュ11、12によって上下揺動可能な状態に連結している。アッパリンク8も、アクスル2に対し、1つのブッシュ13によって上下揺動可能な状態で取り付けられると共に、サスペンションメンバ3に対しても1つのブッシュ14によって上下揺動可能な状態に連結している。
上記2本のロアリンク4、5は、所定の間隔を開けて車両前後方向に並ぶように配置される。ここで、この2本のロアリンク4、5を区別して説明する場合には、車両前後方向前側のロアリンク4を前側ロアリンク4と、車両前後方向後側のロアリンク5を後側ロアリンク5と呼ぶことにする。
また、上記各ブッシュ9〜14は、入れ子状に配置された外筒と内筒との間にゴム体からなる弾性体が介装されて構成される。本実施形態では、外筒がリンク4、5、8の端部に固定されると共に、内筒がボルトを介してサスペンションメンバ3若しくはアクスル2に取り付けられている。
2本のロアリンク4、5は、それぞれリンク軸線L1、L2に沿って直線状に延びる棒状の部材であって、その両端取付け部に対しそれぞれ上記構成のブッシュ9〜12が設けられている。
また、上面視でみて、その2本のロアリンク4,5の間に、連結板6が配置されている。その連結板6は、上記各ロアリンク4,5に対してそれぞれ個別に且つ弾性的に連結している。
即ち、連結板6の前部側と前側ロアリンク4とが、車幅方向にオフセットさせて配置された2個のブッシュ20、21を介して弾性的に連結されると共に、連結板6の後部側と後側ロアリンク5の間も、車幅方向にオフセットさせて配置された2個のブッシュ22、23を介して弾性的に連結されている。これによって、各ロアリンク4,5と連結板6との関係、及び両ロアリンク4,5間の関係は、弾性連結部であるブッシュ20〜23によって三次元的に揺動可能に連結されると共にその揺動量も外筒と内筒と間のスパンや弾性体の剛性などによって一定に規制されている。
ここで、2本のロアリンク4,5と連結板6とを個別かつ弾性的に連結するブッシュ20〜23を、コネクトブッシュ20〜23と呼称し、ロアリンク4、5と、アクスル2及びサスペンションメンバ3とを連結するブッシュ9〜12を取付けブッシュ9〜12と呼称する。
そして本実施形態では、各ロアリンク4、5と連結板6とを弾性的に連結する上記コネクトブッシュ20〜23は、ブッシュ軸を略車両前後方向に向けている。このコネクトブッシュ20〜23は、取付けブッシュ9〜12の弾性体よりも剛性が低い弾性体が採用されることで、車幅方向の剛性が低く設定される。
また、コネクトブッシュ20〜23は、図2に示すように、外筒20a〜23aと内筒20b〜23bとの間に介挿するゴムからなる弾性体20c〜23cにおける、内筒20b〜23bを挟んだ上下にスグリ20d〜23d(空洞)が形成されている。これによって、コネクトブッシュ20〜23は、上下方向の撓みに着目すると、スグリ20d〜23dが潰れる迄の上下撓み範囲において剛性が低く、スグリ20d〜23dが潰れた後の上下撓み変形では、相対的に剛性が高く設定される。
なお、ブッシュは、通常、ゴムからなる弾性体のバネによって、所定の変形域(弾性域)までは荷重に比例して線形に変形し、閾値を超えると(弾塑性域では)非線形に変形する。
また本実施形態では、上面視において、2本のロアリンク4、5におけるサスペンションメンバ3への取付け点(以下、単に車体側取付け点P1、P3と呼ぶ。)間の車両前後方向でのスパンよりも、2本のロアリンク4、5におけるアクスル2への取付け点(以下、単に車輪側取付け点P2、P4と呼ぶ。)間の車両前後方向でのスパンの方が短くなるように配置されている。すなわち、上面視において、上記2本のロアリンク4、5における、それぞれの車輪側取付け点P2、P4と車体側取付け点P1、P3を結ぶリンク軸線L1、L2同士の交点P5は、アクスル2よりも車幅方向外方、つまり両ロアリンク4、5の車輪側取付け点P2、P4よりも車幅方向外方となるように設定している。図1の例では、側面視において、後側ロアリンク5における車体側取付け点P3に対する車輪側取付け点P4の車両前後方向後方へのオフセット量(図1ではほぼゼロ)よりも、前側ロアリンク4における車体側取付け点P1に対する車輪側取付け点P2の車両前後方向後方へのオフセット量が大きくなるように、上面視において、後側ロアリンク5のリンク軸線L2の車両前後方向後方への傾きよりも、前側ロアリンク4のリンク軸線L1の車両前後方向後方への傾きを大きく設定している。なお、このように配置することで、上面視において、2本のロアリンク4,5の車輪側取付け点P2、P4及び車体側取付け点P1、P3の4点を結ぶ形状が略台形形状となっている。
またこのように、後側ロアリンク5と比べて、前側ロアリンク4を、車体側取付け点P1、P3に対する車輪側取付け点P2、P4を車両前後方向後方に大きくオフセットするように設定する結果、2本のロアリンク4、5の両リンク軸線L1、L2の交点P5は、上面視において、車輪1の中心(ホイールセンタW/C)よりも車両前後方向後方に配置されている。
ここで、アクスル2が車輪支持部材を、サスペンションメンバ3が車体側部材を、コネクトブッシュ20〜23が弾性連結部を、連結板6は連結体をそれぞれ構成する。
(作用効果)
(1)2本のロアリンク4、5を連結板6を介して弾性的に連結することで、車輪1への車両前後方向の入力を2本のロアリンク4、5で受けることが可能となる。このため、当該車両前後方向入力を受けるために、アクスル2とサスペンションメンバ3とを連結する別のリンクを設けなくても良い。
(2)また、このように2本のロアリンク4、5同士を連結板6を介して弾性的に連結しても、ロアリンク4,5と連結板6との弾性連結部をコネクトブッシュ20〜23によって所定の揺動範囲内でのみ揺動可能に構成することで、車輪1への車両前後方向の入力に対して、ブッシュで構成される連結部は少なくとも車幅方向へ所定揺動範囲だけ揺動可能な状態で連結される。
その結果、路面の不整による、車輪1への前後方向入力(ホイールセンタW/Cヘの前後入力)に対し、連結部を構成するコネクトブッシュ20〜23の弾性体が撓むことにより、図3に示すように、外筒に対して内筒が相対的に多少車両前後方向に揺動しつつ、車幅方向に揺動変位することで、上面視における2本のロアリンク4,5の車輪側取付け点P2、P4及び車体側取付け点P1、P3の4点を結ぶ略台形形状が変化して、連結された2本のロアリンク4、5で支持されるアクスル2の車両前後方向の剛性が低く設定されている。このため、特に突起乗り越し時のショックが低減されるなど、乗り心地が向上する。
また、コネクトブッシュ20〜23は、所定以上弾性体が撓むとそれ以上揺動することがないので、別の部材を設けなくても、必要以上に揺動することが防止される。
また、前後方向の入力に対しコネクトブッシュ20〜23が撓むことで吸収し、コネクトブッシュ20〜23のゴムの特性により減衰も得られるため、前後方向入力に対する振動の収まりが良い。また、ロアリンク4、5は強度を満足するように設計しても、コネクトブッシュ20〜23の剛性によって前後方向の剛性が決まるため、設計自由度を大きくすることが可能となる。
(3)ここで、上述のように、車輪1への前後方向入力(ホイールセンタW/Cヘの前後入力)による2つのロアリンク間の変位を、コネクトブッシュ20〜23が車幅方向に揺動変位して吸収する構成となっているが、本実施形態では、前側リンクに連結するコネクトブッシュ20、21群と、後側リンクに連結するコネクトブッシュ22,23群の両方のコネクトブッシュ20〜23で分担して変形を負担する構成となっている。このため、連結板6を前側ロアリンク4若しくは後側ロアリンク5に剛的に連結する場合、つまり前側ロアリンク4に連結するコネクトブッシュ20、21群若しくは後側ロアリンク5に連結するコネクトブッシュ22,23群の一方だけを設ける構成に比べて、各コネクトブッシュ20〜23の変形量を半分に抑えることが出来る。
ゴムからなる弾性体の耐久性は、繰り返される撓み変形量の約3乗に比例するので、ブッシュ20〜23の変形量が約半分に抑えられることで、ブッシュ耐久性が向上、つまりコネクトブッシュ20〜23の寿命が向上する。
(4)またこのように、車輪1への前後方向入力に対しコネクトブッシュ20〜23が撓むことで前後方向入力の剛性を低く設定できるので、2本のロアリンク4、5同士を連結して当該2本のロアリンク4、5で車輪1への前後方向の入力を受けるようにしても、路面不整によるショック低減のために、2本のロアリンク4、5の車輪側取付け点P2、P4及び車体側取付け点P1、P3を構成する取付けブッシュ9〜12の剛性を低く設定する必要がない。すなわち、当該ロアリンク4、5の取付けブッシュ9〜12の剛性を高く設定可能である。従って、上記ロアリンク4、5の取付けブッシュ9〜12の剛性を高く設定することで、アクスル2の横方向剛性(車幅方向の剛性)を高くすることができ、またこのことはキャンバ剛性を高くすることにも繋がる結果、操縦安定性を向上することができる。なお、車輪1への横方向入力は、2本のロアリンク4、5に対し略リンク軸線L1、L2方向に掛かるので、コネクトブッシュ20〜23の剛性を低く設定してもアクスル2の横剛性を低くすることはない。この結果、前後方向の低剛性化と横方向の高剛性化の両立が可能で、乗り心地と操縦安定性をより高いレベルで両立することができる。
(5)また、コネクトブッシュ20〜23の剛性を、所定の上下撓み変形域までは積極的に剛性を低く設定することで、車輪1への車両前後方向入力には、次のような作用効果を奏する。
制動操作などによって車輪1の接地面に対し車両前後方向の制動力が入力されると、その入力によってワインドアップ方向のモーメントが発生する。このモーメントによってアクスル2に連結する後側ロアリンク5には上方に向かう力が作用すると共に、前側ロアリンク4には下方に向かう力が作用することで、両ロアリンク4、5の連結部であるコネクトブッシュ20〜23にも上下方向の力が入力される。このとき、上述のようにコネクトブッシュ20〜23の上下方向の剛性を低く設定しているので、積極的に当該コネクトブッシュ20〜23が撓むことで、サスペンションに入力した振動を吸収する。
このときにも、2つのロアリンク4,5間の上下変位を、コネクトブッシュ20〜23が上下方向に揺動変位して吸収する構成となっているが、本実施形態では、前側ロアリンク4に連結するコネクトブッシュ20、21群と、後側ロアリンク5に連結するコネクトブッシュ22,23群の両方のコネクトブッシュ20〜23で分担して変形を負担する構成となっている。このため、連結板6を前側ロアリンク4若しくは後側ロアリンク5に剛的に連結する場合、つまり前側ロアリンク4に連結するコネクトブッシュ20、21群若しくは後側ロアリンク5に連結するコネクトブッシュ22,23群の一方だけを設ける構成に比べて、各コネクトブッシュ20〜23の変形量を約半分に抑えることが出来る。この結果、各コネクトブッシュ20〜23の変形量が半分に抑えられることが出来る。
ゴムからなる弾性体の耐久性は、繰り返される撓み変形量の約3乗に比例するので、ブッシュの変形量が約半分に抑えられることで、ブッシュ耐久性が向上、つまりコネクトブッシュ20〜23の寿命が向上する。ここで、上下方向にはスグリ20d〜23dによる潰れ代があるので、例えば、比較例として、連結板6が後側ロアリンク5に剛結すると共に前側ロアリンクに連結するコネクトブッシュ20、21群だけで上記上下揺動を受ける構成を想定して、その比較例において、仮にブッシュ変形量がスグリ20d〜23dの潰れ量2mm+線形変形域4mmの計6mmの使用とした場合、本実施形態のように後側ロアリンク5に連結するコネクトブッシュ22,23群と前側ロアリンク4に連結するコネクトブッシュ20、21群の両方で上記上下揺動を受ける構成では、スグリ20d〜23d潰れ量2mm+線形変形域1mmの計3mmの変形量となり、スグリ20d〜23d分だけさらに耐久性が向上する。
(6)このように、2本のロアリンク4,5を連結するコネクトブッシュ20〜23群を、前側コネクトブッシュ20、21群と後側コネクトブッシュ22,23群との2つの群に設定できて、一方のコネクトブッシュ20,21又は22,23群だけにする場合に比べて、各コネクトブッシュ20〜23に発生する撓み変形量を小さく出来る結果、2つのロアリンク4,5間の相対変化の線形域を約2倍に増大出来る。この結果、幅広い荷重域で特性変化を線形状態に設定することが可能となる。
(7)また、前側コネクトブッシュ20〜23群と後側コネクトブッシュ20〜23群のブッシュ剛性の特性を、全て同じ特性としても良いし、一部又は全部を違う特性に設定することも出来る。これによって、ブッシュ剛性の自由度が増えることで、サスペンション特性の設定範囲に幅を持たせることが可能となる。
(8)また、積極的にコネクトブッシュ20〜23の所定閾値までの上下剛性を積極的に下げておくと、次のような効果もある。
側面視で、2本のロアリンク4,5は、ホイールセンタよりも下方にオフセットして位置していることから、上述のような突起乗り越し時のような前後方向入力の際に、上下方向成分の力も入力される。このとき、コネクトブッシュ20〜23の上下剛性を積極的に低く設定しておくことで、突起乗り越し時のような前後方向入力に対して、当該コネクトブッシュ20〜23が左右方向(車幅方向若しくは前側ロアリンク4のリンク軸線L1方向)に揺動すると共に上下方向にも揺動変位することで振動を吸収する結果、上記のように、車輪への前後方向入力に対するサスペンションの振動の収まりが良く、さらに車室側に伝搬する振動が抑えられる結果、突起乗り越し時のショックがさらに低減される。
ここで、上記突起乗り越し時のコネクトブッシュ20〜23の揺動について、捩れに対しては、主として車輪側のコネクトブッシュ20〜23に上下方向への揺動変位が発生し、剪断に対して両コネクトブッシュ20〜23に左右方向の揺動変位が発生して、上記振動を吸収する。
また、スグリ20d〜23dが潰れる程の大きな揺動変位が入力した場合には、剛性が高くなることで、揺動量が所定以下に抑えられる。
(9)また、上面視において、連結された2本のロアリンク4、5のリンク軸線L1、L2の交点P5をアクスル2よりも車幅方向外方、つまり、車両前後方向における、車輪側取付け点P2、P4間のスパンが車体側取付け点P1、P3間のスパンより狭く設定していることで、次の作用効果を奏する。
制動などによって、車輪1に対し車両前後方向後方向への入力があると、2本のロアリンク4、5の車輪側取付け点P2、P4はともに車両前後方向後方にほぼ同量だけ揺動変位するが、その2本におけるロアリンク4、5の車輪側取付け点P2、P4の車両横方向変位の差によってトーイン方向のトー変化がついて、制動時の安定性が向上する。
図1の例では、後側ロアリンク5はほぼ車幅方向にリンク軸線L2を設定しているが、前側ロアリンク4は、車輪1側が車両前後方向後方となるように、リンク軸線L1が車両前後方向後方に傾いている結果、2本のロアリンク4、5の車輪側取付け点P2、P4はともに車両前後方向後方にほぼ同量だけ揺動変位するが、後側ロアリンク5の車輪側取付け点P4よりも前側ロアリンク4の車輪側取付け点P2が車両側に引き込まれることで、車輪1はトーイン方向に変化する。
(10)また、上面視において、2本のロアリンク4、5のリンク軸線L1、L2の交点P5を、車輪1の中心(ホイールセンタW/C)よりも車両前後方向後方に位置させることで、アクスル2の回転中心がホイールセンタW/Cよりも後方に位置する。このため、車両旋回時のタイヤ横方向の入力に対し、旋回外輪側の車輪1をトーイン方向に向けるトルクが働き、車両旋回時の安定性が向上する。
(応用)
(1)上記実施形態では、連結板6をロアリンク4,5に対して直接に弾性体を介して連結した場合を例示しているが、これに限定されない。ロアリンク4,5から連結板6に向けて張り出す張出部を設け、その張出部と連結板6とをブッシュを介してそれぞれ弾性的に連結しても良い。
(2)また、連結体は、上記連結板6つまり板状に限定されず、フレーム状その他の形状となっていても良い。
また、連結体は、複数に分割されていても良い。例えば、2本のロアリンク4,5の車輪側のコネクトブッシュ20、22同士を連結する第1連結体、及び2本のロアリンク4,5の車体側のコネクトブッシュ21,23同士を連結する第2連結体の2つの連結体から構成しても良い。
(3)上記実施形態では、上面視において、連結板6が2本のロアリンク4,5の間に収まる形状となっているがこれに限定されない。例えば、ロアリンク4,5と連結板6の一部とが上下に対向するように配置した状態で、当該ロアリンク4,5と連結板6とが個別に弾性的に連結していても良い。
(4)また、各ロアリンク4、5と連結板6とを連結する弾性連結部を構成するコネクトブッシュは、2箇所に限定されず3箇所以上あっても良い。
(5)上記実施形態では、アッパリンク8を1本の棒状リンクから構成する場合を例示しているが、2本以上あっても良いし、Aアームなど他の形状であっても良い。
(6)また、上記実施形態では、後側ロアリンク5のリンク軸線L2を車幅方向に配置し、前側ロアリンク4のリンク軸線L1を車両前後方向後方に傾けることで、2つのロアリンク4、5のリンク軸線L1、L2の交点P5を、アクスル2よりも車幅方向外方となるように設定しているが、これに限定されない。例えば前側ロアリンク4のリンク軸線L1を略車幅方向に配置すると共に、後側ロアリンク5のリンク軸線L2を、車体側取付け点P3よりも車輪側取付け点P4が車両前後方向前側にくるように、前側に傾斜させることで、2つのロアリンク4、5のリンク軸線L1、L2の交点P5を、アクスル2よりも車幅方向外方となるように設定しても良い。
(7)また上記実施形態では、コネクトブッシュ20〜23の軸が、略車両前後方向に向くように配置しているが、これに限定しない。コネクトブッシュ20〜23の軸を、例えば車幅方向やリンク軸線L1、L2に沿って配置したりしても良い。
(8)また、上記実施形態では、車両前後方向に並ぶ2本のリンクとしてロアリンク4,5を例示しているが、2本のリンクは、アッパリンクその他のリンクであっても良い。
また、サスペンション装置として後輪用サスペンション装置を例示しているが、本願発明を適用するサスペンション装置は、前輪用サスペンション装置であっても良い。
本発明に基づく実施形態に係る後輪用サスペンション装置を示す上面図である。 本発明に基づくコネクトブッシュを示す断面図である。 車両前後方向への入力に対する挙動を示す上面図である。
符号の説明
1 車輪
2 アクスル(車輪支持部材)
3 サスペンションメンバ(車体側部材)
4 前側ロアリンク
5 後側ロアリンク
6 連結板
8 アッパリンク
20〜23 コネクトブッシュ20〜23
20c〜20c 弾性体
20d〜23d スグリ

Claims (8)

  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連結する2本のリンクが車両前後方向に並んで配置されるサスペンション装置において、
    連結体を備え、
    その連結体と各リンクとをそれぞれ、少なくとも車幅方向へ所定の範囲でだけ相対変位可能な状態に弾性的に連結することを特徴とするサスペンション装置。
  2. 上記各リンクと連結体とはそれぞれ、車両上下方向に、所定の範囲でだけ相対変位可能に連結されることを特徴とする請求項1に記載した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体側部材とを連結する2本のリンクが車両前後方向に並んで配置されるサスペンション装置において、
    上記2本のリンクの間に連結体を配置し、各リンクと連結体とを個別のブッシュを介して連結することを特徴とするサスペンション装置。
  4. 上記各リンクと連結体とを連結するブッシュは、車幅方向にオフセットさせて2以上配置されていることを特徴とする請求項3に記載したサスペンション装置。
  5. 上記ブッシュは、上下方向への撓み変形について、所定の撓み変形までは剛性が低く、当該所定の撓み変形を越えると相対的に剛性が高くな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。
  6. 上面視において、上記2本のリンクにおける、それぞれの車輪支持部材への取付け点と車体側部材への取付け点を結ぶリンク軸線同士の交点は、上記リンクの車輪支持部材への取付け点よりも車幅方向外方に位置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. 上面視において、上記2本のリンクにおける、それぞれの車輪支持部材への取付け点と車体側部材への取付け点を結ぶリンク軸線同士の交点は、車輪の中心よりも車両前後方向後方に位置す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. 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2本のリンクが車両前後方向に並んで配置されるサスペンション装置において、
    上記車輪支持部材に対する車両前後方向への入力による2本のリンク間の揺動量が所定範囲内となるように、上記2本のリンクに対しそれぞれ個別の弾性連結部を介して連結する連結体を備えることを特徴とするサスペンション装置。
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