JP2009090762A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪のストロークに伴うキングピン軸の車両前後方向への変位を小さく抑え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】アクスル２の上部領域と車体側部材１０とを連結する２本のアッパリンク３，４を備える。その２本のアッパリンク３，４は、上面視において交差点Ｓで交差する配置とした。また、アクスル２の下部領域と車体側部材１０とをＡアームからなるロアリンク５で連結した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アッパリンク及びロアリンクを備えるマルチリンク式のサスペンション装置に関する。

マルチリンク式のサスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載するリヤサスペンション装置がある。
このサスペンション装置は、アクスル（特許文献１ではホイールサポート）の上部領域と車体側部材とを、略車幅方向に延在する２本のアッパリンクで連結している。また、アクスルの下部領域と車体側部材とを、略車幅方向に延在する２本のロアリンクで連結している。また、後輪のトーを調整するトーコントロール機構として、トーコントロールリンクを備える。
特開２００５−５９６５２号

トーコントロール機構で車輪をトー変化させる際に、車輪の回転軸は仮想キングピン軸となる。その仮想キングピン軸は、上記構成のマルチリンク式のサスペンション装置にあっては、次のように決定される。
すなわち、２本のロアリンクのリンク軸線の交点によって決まる下側回転中心と、２本のアッパリンクのリンク軸線の交点によって決まる上側回転中心と、を通過する直線が仮想キングピン軸となる。この仮想キングピン軸の車両側面視における傾き角度は、直進安定性や転舵時の安定性等、操縦安定性能を決める主要因のひとつである。したがって、同じ角度だけ車輪を転舵するために必要なトーコントロール機構の軸力も、仮想キングピン軸の角度により変わる。なお、トーコントロール機構としては、アクティブに略車幅方向への軸力をアクスルに付加して動的にトーコントロールを実施するものもある。

一般に、２本のアッパリンクは、タイヤ横力の分担などの関係からリンク長が異なる。このため、車輪がストロークすると、アクスルが、車両側面視において回動変位することで、上記上側回転中心が車両前後前後方向に変位して、車両側面視における仮想キングピン軸の角度が変化する。
車輪のストロークに伴い上記キングピン軸の車両側面視における角度が変化すると、同じ角度だけ車輪をトー変化するために必要なトーコントロール機構による軸力が変動する。このことは、トーコントロール機構によるトー調整の精度を悪くする一因となる可能性がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車輪のストロークに伴うキングピン軸の車両前後方向への変位を小さく抑え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、本発明のサスペンション装置は、車輪支持部材の上部領域と車体側部材とを連結する２本のアッパリンクを、上面視で交差する配置とした。

本発明によれば、仮想キングピン軸の上側回転中心を、アッパリンクの車体側取付け点側に近づけることで、車輪が上下ストロークした際の当該上側回転中心の車両前後方向への変位を、その分、小さくすることが出来る。
この結果、車輪のストロークに伴うキングピン軸の車両前後方向への変位を小さく抑えることが可能となる。

（第１実施形態）
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は、本実施形態におけるリンクの配置状態を示す模式的斜視図である。図２は、車両側面視におけるリンクの配置を示す模式図である。図３は、リンクの配置を示す一部透視的に図示した模式平面図である。

なお、本実施形態では、リヤサスペンション装置を例に上げて説明するが、フロントサスペンション装置であっても適用可能である。
（構成）
アクスル２が車輪１を回転自在に支持する。そのアクスル２の上部領域と車体側部材１０とを２本のアッパリンク３，４で連結する。また、アクスル２の下部領域と車体側部材１０とを１つのロアリンク５で連結する。さらに、アクスル２に対してトーコントロールリンク６が連結している。なお、本実施形態では、アクスル２の上部にショックアブソーバ（不図示）の下端部が取り付けてある。

上記２本のアッパリンク３，４を、それぞれＩリンクから構成する。その２本のアッパリンク３，４は、それぞれ略車幅方向に延在する。その２本のアッパリンク３，４のうち、一方のアッパリンク３は、車幅方向に対する車両前後方向の傾きがゼロ、若しくは小さい状態に設定してある。すなわち、一方のアッパリンク３は、車体側取付け点３ａと車輪側取付け点３ｂの車両前後方向へのオフセット量が無いか小さい状態となっている。一方、他方のアッパリンク４は、車体側取付け点４ａよりも車輪側取付け点４ｂが車両前後方向後方に所定量だけオフセットして配置している。すなわち、その他方のアッパリンク４のリンク軸Ｌ２は、上記一方のアッパリンク３のリンク軸Ｌ１と比較して、車幅方向に対する車両前後方向の傾き角が大きい状態に設定してある。そして、この配置では、２本のアッパリンク３，４に着目すると、車輪に入力した横力を、一方のアッパリンク３側で主として負担する。

ここで、一方のアッパリンク３を第１アッパリンク３と呼ぶ。他方のアッパリンク４を第２アッパリンク４と呼ぶ。
上記第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂは、ブッシュを介してアクスル２に揺動可能に連結する。その第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂは、上面視で、車輪１のホイールセンタＷ／Ｃよりも、車両前後方向後方に配置している。なお、サスペンション装置の横剛性を高く設定する観点からは、第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂは、上面視で、車輪１のホイールセンタＷ／Ｃにできるだけ近づけて配置することが好ましい。

また第１アッパリンク３の車体側取付け点３ａは、サスペンションメンバなどの車体側部材１０に対し、ブッシュを介して揺動可能に連結している。
また、第２アッパリンク４の車輪側取付け点４ｂは、ブッシュを介してアクスル２に揺動可能に連結する。その第２アッパリンク４の車輪側取付け点４ｂは、上面視で、上記第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂよりも車両前後方向後方でアクスル２に連結している。すなわち、第２アッパリンク４の車輪側取付け点４ｂも、車輪１のホイールセンタＷ／Ｃよりも、車両前後方向後方に配置している。

その第２アッパリンク４のリンク軸Ｌ２は、車幅方向内側に向かうにつれて車両前後方向前方に向かうように、斜めに延びている。その第２アッパリンク４の車体側取付け点４ａは、ブッシュを介して揺動可能に車体側部材１０に連結している。その第２アッパリンク４の車体側取付け点４ａは、第１アッパリンク３の車体側取付け点３ａよりも、車両前後方向前方に配置している。

以上の配置によって、上面視で、２本のアッパリンク３，４は交差する配置となっている。その交差する交差点Ｓの位置は、アクスル２と、アッパリンク３，４が連結する車体側部材１０の部分との間に位置する。なお、アッパリンク３，４が曲線状に延びている場合には、上記交差点Ｓは、上面視における２本のアッパリンク３，４のリンク軸Ｌ１、Ｌ２の交差点Ｓを取る。

また、上記ロアリンク５は、Ａアームから構成してある。ロアリンク５の車輪側取付け点５ａは、アクスル２の下部領域にボールジョイントによって連結している。そのロアリンク５の車輪側取付け点５ａを、例えば上面視でホイールセンタＷ／Ｃ位置若しくはホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向前方に配置する。
また、ロアリンク５の２つの車体側取付け点５ｂ、５ｃは、車体側部材１０に対し、それぞれブッシュを介して揺動可能に連結している。

また、アクスル２の車両前後方向後部に、トーコントロールリンク６の車輪側端部６ａが連結している。本実施形態では、トーコントロールリンク６に軸力を負荷する、アクチュエータとしての軸力発生装置９を備える。軸力発生装置９を、車体側部材１０に支持させる。軸力発生装置９は、トーコントロールリンク６を介してアクスル２に転舵させる軸力を負荷することでトーコントロールを行う。
ここで、軸力発生装置９の軸力の最大値は、一般に、車輪１がストロークしていない定常状態で設計する。

上記構成では、ロアリンク５のアクスル２への車輪側取付け点３ｂ（ボールジョイント）が下側回転中心ＫＬとなる。また、２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓが上側回転中心ＫＵとなる。そして、その下側回転中心ＫＬと上側回転中心ＫＵとを通過する直線が仮想キングピン軸Ｋとなる。そして、本実施形態では、２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓが、アクスル２よりも車幅方向内側に位置する。
ここで、アクスル２が車輪１支持部材を構成する。

（動作）
２本のアッパリンク３，４が、上面視で交差しない場合には、図４のように、２本のアッパリンク３，４による上側回転中心ＫＵ（２本のアッパリンク３，４の各リンク軸Ｌ１Ｌ２の延長線の交点）は、アクスル２よりも車幅方向外側に位置する。一方、車輪１のストロークに伴い、２本のアッパリンク３，４は、車体側取付け点３ａ、４ａを中心にてそれぞれ上下に揺動する。このため、各アッパリンク３，４の車両前後方向への揺動角が小さくても、上記上側回転中心ＫＵは、アクスル２よりも車幅方向外方に位置、つまり車体側部材１０から離れているため、上記上側回転中心ＫＵでの車両前後方向への揺動は大きくなる。

また、２本のアッパリンク３，４の延長線の交点から上側回転中心ＫＵが決まることから、各アッパリンク３，４のアクスル２への取付け点３ｂ、４ｂにおける車両前後方向への変位よりも上記上側回転中心ＫＵでの車両前後方向への変位の方が大きくなる。
一方、２本のアッパリンク３，４が上面視で交差する場合には、図５のように、２本のアッパリンク３，４による上側回転中心ＫＵ（２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓ）は、アクスル２よりも車幅方向内側に位置する。このため、車輪１のストロークに伴って発生するアッパリンク３，４の車両前後方向への揺動に対し、上記上側回転中心ＫＵでの車両前後方向変位は小さい。この結果、車輪１のストロークに伴う、上記上側回転中心ＫＵの車両前後方向の揺動は小さくなる。

（本実施形態の効果）
（１）２本のアッパリンク３，４が上面視で交差している。これによって、車輪１がストロークした際における、上側回転中心ＫＵの車両前後方向への変位を小さく抑えることが出来る。上側回転中心ＫＵの車両前後方向への変位を小さく抑えることで、車輪１のストロークに伴う、車両側面視における、仮想キングピン軸Ｋの車両前後方向への傾きの変化を小さく抑えることが可能となる。

（２）このように、車輪１がストロークしたときの仮想キングピン軸Ｋの傾きの変動を小さくすることができることで、車輪１ストロークに伴う軸力発生装置９の軸力の変動幅を小さくすることができる。その分、軸力発生装置９の出力や寸法を小さく設定することが可能となる。
ここで、軸力発生装置９は、一般には、車輪１がストロークしたときの方が、必要な軸力が大きな値となるケースが多い。このため、軸力発生装置９の軸力が不足したり、または、ストローク時の所要軸力増加量を見越したりして、大きな軸力が出力出来るように設定する必要があった。このことは、コスト増大、軸力発生装置９の寸法増大による重量増等の原因となる。このようなことが、本実施形態では抑えることができる。

（３）車幅方向からの車両前後方向への傾きが小さい第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂをホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向後方に配置している。これによって、車輪１に車幅方向内方に向かう横力が入力すると、車輪１はトーイン方向にトー変化する。また、車輪１に車幅方向外方に向かう横力が入力すると、車輪１はトーアウト方向にトー変化する。これによって、車両の旋回安定性が向上する。
ここで、２本のアッパリンク３，４に着目すると、横力は、主として第１アッパリンク３側で受ける。このため、コンプライアンスステアの調整などのために、第１アッパリンク３の取付け点３ａ、３ｂのブッシュの剛性に対し、第２アッパリンク４の取付け点４ａ、４ｂのブッシュの剛性を低くすることが出来る。
すなわち、横力の分担は、ホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向後方の第１アッパリンク３の方が大きい。従って、第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂをホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向後方に配置することで、車輪１に車幅方向内方に向かう横力が入力すると、車輪１はトーイン方向にトー変化させることが出来る。

（４）また、２本のアッパリンク３，４の車輪側取付け点３ｂ、４ｂをともにホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向に配置する。このようにすると、タイヤに車幅方向内方に向かう横力が入力すると、車輪１はトーイン方向によりトー変化し易くなる。また、タイヤに車幅方向外方に向かう横力が入力すると、車輪１はトーアウト方向によりトー変化し易くなる。これによって、車両の旋回安定性が向上する。

（５）また、２本のアッパリンク３，４の車輪側取付け点３ｂ、４ｂをともに、ホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向後方に配置すると共に、主として横力を受ける第１アッパリンク３の車輪側端部よりも、第２アッパリンク４の車輪側端部を車両前後方向後方に配置する。これによって、第１アッパリンク３の車輪側端部をホイールセンタＷ／Ｃに近づけ易くなって、横剛性を高める観点からは有利となる。

（６）また、２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓを、ロアリンク５の車輪側取付け部５ａ（アクスル２への連結点）よりも車両前後方向後方に配置する。これによって、車両側面視における仮想キングピン軸Ｋが、上方が車両前後方向後方に位置するように、後傾する。
これによって、車輪１が転舵したあと、直進状態に戻ろうとする復元力を大きくすることができる。これによって、直進状態を保つために必要となる、軸力発生装置９の支持反力（軸力）を小さく設定することができる。

（７）また、２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓを、ロアリンク５の車輪側取付け点５ａ（アクスル２への連結点）よりも車幅方向内側に配置している。これによって、車両正面視における仮想キングピン軸Ｋが、上方が車幅方向内側に位置するように傾く。
この結果、車輪１が転舵したあと、直進状態に戻ろうとする復元力を大きくすることができる。これによって、直進状態を保つために必要となる、軸力発生装置９の支持反力（軸力）を小さくすることができる。

（変形例）
（１）第２アッパリンク４の車体側取付け点４ａを第１アッパリンク３の車体側取付け点３ａよりも車両前後方向後方に配置し、且つ第２アッパリンク４の車輪側取付け点４ｂを第１アッパリンク３の車輪側取付け点３ｂよりも車両前後方向前方に配置しても良い。
この場合には、図６に示すように、第２アッパリンク４の車輪側取付け点３ｂを、ホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向前側に配置しても良い。
このような配置であっても、車輪１に入力した横力は、主として、ホイールセンタＷ／Ｃよりも車両前後方向後方に配置した第１アッパリンク３側で受ける。このため、第１アッパリンク３の取付け点３ａ、３ｂのブッシュの剛性に対して、第２アッパリンク４の取付け点４ａ、４ｂのブッシュの剛性を低くすることが出来る。これによって、車輪１に車幅方向内方に向かう横力が入力すると、車輪１をトーイン方向にトー変化させることが出来る。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態に記載した部品と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
（構成）
本実施形態のサスペンション装置の基本構成は、上記第１実施形態と同様である。ただし、ロアリンク５を、２本のロアリンク５０，５１で構成する点が異なる。
すなわち、アッパリンク３，４として２本のアッパリンク３，４を備える。その２本のアッパリンク３，４は、第１実施形態と同様に上面視で交差している。符号Ｓがその交差点Ｓである。

上記２本のロアリンク５０，５１は、略車幅方向に延在している。その２本のロアリンク５０，５１を、上面視で交差するように配置する。符号ＳＬがその交差点である。すなわち、一方のロアリンク５０の車輪側取付け点５０ｂを、他方のロアリンク５１の車輪側取付け点５１ｂよりも車両前後方向後方に配置すると共に、一方のロアリンク５０の車体側取付け点5５０ａを、他方のロアリンク５１の車体側取付け部５１ａよりも車両前後方向前方に配置する。
ただし、本実施形態では、上記２本のロアリンク５０，５１の交差点ＳＬを、上記２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓよりも、車両前後方向前方かつ車幅方向外方に配置している。
なお、図７では、２本のロアリンク５０，５１のリンク長が等しいように図示しているが、一般に、２本のロアリンク５０，５１のリンク長は異なってる。

上記構成によって、本実施形態では、２本のアッパリンク３，４の交差点Ｓが上側回転中心ＫＵとなり、２本のロアリンク５０，５１の交差点ＳＬが下側回転中心ＫＬとなる。そして、その上側回転中心ＫＵ及び下側回転中心ＫＬを通過する直線が仮想キングピン軸Ｋとなる。
この仮想キングピン軸Ｋは、車両側面視において、上側が車両前後方向後方に位置するように傾斜している。また、上記仮想キングピン軸Ｋは、車両正面視において、下側が車幅方向外方となるように傾斜している。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（動作）
２本のロアリンク５０，５１の交差点ＳＬが、ロアリンク５０，５１で決定する下側回転中心ＫＬとなる。すなわち、図７のように、２本のロアリンク５０，５１による下側回転中心ＫＬは、アクスル２よりも車幅方向内側に位置する。このため、車輪１のストロークに伴って発生するロアリンク５０，５１の車両前後方向への揺動に対し、上記下側回転中心ＫＬの車両前後方向への揺動は、２本のロアリンク５０，５１が交差しない場合に比べて小さくなる。この結果、車輪１のストロークに伴う、上記下側回転中心ＫＬの車両前後方向への揺動は小さくなる。
また、第１実施形態で説明したように、２本のロアリンク５０，５１を上面視で交差するように配置しているので、車輪１のストロークに伴う、上記上側回転中心ＫＵの車両前後方向の揺動も小さい。
この結果、車輪１のストロークに伴う、車両側面視における仮想キングピン軸Ｋの傾き角の車両前後方向への変位が小さくなる。

（本実施形態の効果）
（１）２本のロアリンク５０，５１を上面視で交差させている。これによって、ロアリンク５０，５１を２本のロアリンク５０，５１で構成しても、下側回転中心ＫＬも車輪１のストロークに伴う車両前後方向の変位が小さくなる。この結果、車輪１のストロークに伴う、車両側面視における仮想キングピン軸Ｋの傾きの変位を、より小さくすることが可能となる。
（２）その他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（応用例）
（１）上記第２実施形態では、２本のアッパリンク３，４を交差させると共に、２本のロアリンク５０，５１も交差させている。これに代えて、２本のロアリンク５０，５１だけを上面視交差させるように配置しても良い。少なくとも、ロアリンク５０，５１を２本のロアリンク５０，５１で構成しても、下側回転中心ＫＬの車輪１のストロークに伴う車両前後方向の変位が小さくなる。
なおこの場合には、アッパリンクをＡアームなどから構成しても良い。

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のリンク構成を示す模式的斜視図である。 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のリンク構成を示す模式的な車両側面図である。 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のリンク構成を示す一部透視的に図示した模式的平面である。 リンクが交差しない場合の挙動を説明する図である。 リンクが交差する場合の挙動を説明する図である。 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の変形例を示す図である。 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のリンク構成を示す一部透視的に図示した模式的平面である。

符号の説明

１ 車輪
２ アクスル（車輪支持部材）
３ 第１アッパリンク
３ａ 車体側取付け点
３ｂ 車輪側取付け点
４ 第２アッパリンク
４ａ 車体側取付け点
４ｂ 車輪側取付け点
５ ロアリンク
６ トーコントロールリンク
９ 軸力発生装置
１０ 車体側部材
５０，５１ ロアリンク
Ｋ 仮想キングピン軸
ＫＬ 下側回転中心
ＫＵ 上側回転中心
Ｌ１ リンク軸
Ｌ２ リンク軸
Ｓ アッパリンクの交差点
ＳＬ ロアリンクの交差点
Ｗ／Ｃ ホイールセンタ

Claims (7)

1. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材の上部領域と車体側部材とを連結するアッパリンク、及び車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結するロアリンクを備えるサスペンション装置であって、
   上記アッパリンクとして２本のアッパリンクを備え、その２本のアッパリンクを、上面視で交差する配置としたことを特徴とするサスペンション装置。
2. 上記２本のアッパリンクのリンク軸は互い、上面視において、車幅方向に対する車両前後方向への傾き角が異なり、
   その２本のアッパリンクについて、相対的に上記傾き角が小さい方のアッパリンクを第１アッパリンクと、上記傾き角が大きい方のアッパリングを第２アッパリングと定義した場合に、
   上記第１アッパリンクの車輪支持部材への車輪側取付け点を、車輪のホイールセンタよりも車両前後方向後方に配置す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. 第２アッパリンクの車輪支持部材への車輪側取付け点を、車輪のホイールセンタよりも車両前後方向後方に配置することを特徴とする請求項２に記載したサスペンション装置。
4. 第２アッパリンクの車体側部材への車輪側取付け点を、第１アッパリンクの車体側取付け点よりも車両前後方向前方に配置した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２本のアッパリンクの交差する位置である交差点を、ロアリンクによって決定される仮想キングピン軸の下側回転中心の位置よりも車両前後方向後方に位置させ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. 上記２本のアッパリンクの交差する位置である交差点を、ロアリンクによって決定される仮想キングピン軸の下側回転中心の位置よりも車幅方向内側に位置させ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. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材の上部領域と車体側部材とを連結するアッパリンク、及び車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結するロアリンクを少なくとも備えるサスペンション装置であって、
   上記アッパリンク及びロアリンクの少なくとも一方のリンクを、２本のリンクで構成し、その２本のリンクを、上面視で交差する配置としたことを特徴とするサスペンション装置。

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