JP2009126204A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前後剛性の低下とキャスター剛性の増加とを共に図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】ロアリンク３，４を車体側部材６に連結する構造として、車体側部材６に対し、第１回動軸Ｐ１廻りに上下方向へ揺動可能に回動軸部材１４を連結する。その回動軸部材１４に対し、上記ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂを、車両側面視で上記第１回動軸Ｐ１と交差する第２回動軸Ｐ２廻りに揺動可能に連結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置など、車輪支持部材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に関する。

従来のサスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載されるサスペンション装置がある。このサスペンション装置は、車輪支持部材の下部と車体側部材とを、前後に並ぶ２本のロアリンクによって連結する。さらに、車輪支持部材の上部と車体側部材とをアッパーリンクによって連結する。上記ロアリンクの車体側端部は、それぞれ個別のブッシュによって、上下方向へ揺動可能に車体側部材に連結している。なお、ロアリンクの車輪側端部もブッシュによって車輪支持部材に連結している。
特開２００５−２８９１６７号公報

車輪の突起乗り越し時のショックを低減する観点からは、車輪の前後剛性が低くなるように、ロアリンクの車体側取付け点を構成するブッシュの剛性を低くすることが好ましい。
一方、例えば制動によってタイヤ接地点に対し車両前後方向後方に向かう前後力が入力すると、ワインドアップモーメントによって、ロアリンクを後ろに、アッパーリンクを前に押す力となる。そして、突起乗り越し時の乗り心地向上のためにロアリンクの車体側取付け点のブッシュ剛性を低くするほど、制動時における転舵軸（キングピン軸）の角度変化が大きくなってしまい、結果としてキャスター剛性が低下する。キャスター剛性は制動時の安定性からは高い方が良い。なお、ロアリンクの車体側取付け点の剛性が同じであっても、インホイールタイプ型のサスペンション装置など、上下のリンクのスパンが小さいほど、上記転舵軸の角度変化は大きくなる。
このように、前後剛性の低下とキャスター剛性の増加とがトレードオフの関係にあるという問題がある。
本発明は、このような点に着目してなされたもので、前後剛性の低下とキャスター剛性の増加とを共に図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、ロアリンクを車体側部材に連結する構造として、車体側部材に対し、第１回動軸廻りに上下方向へ揺動可能に回動軸部材を連結し、その回動軸部材に対し、上記ロアリンクの車体側端部を、車両側面視で上記第１回動軸と交差する第２回動軸廻りに揺動可能に連結する。

本発明によれば、側面視で互いに交差する第１回動軸及び第２回動軸の２軸を介してロアリンクの車体側端部を車体側部材に連結することで、前後剛性の低下とキャスター剛性の増加とを共に図ることが可能となる。

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、本実施形態に係るサスペンション装置を説明する概要構成図である。
（構成）
図１に示すように、車輪支持部材２の下部と車体側部材６とを２本のロアリンク３，４によって連結している。また、車輪支持部材２の上部と車体側部材６とをアッパーリンク５によって連結している。
上記車輪支持部材２は、図２のように、ナックル７とナックル支持部材９とを備える。
ナックル７は、車輪１の回転軸を回転自在に支持する。そのナックル７から下方に向けて、ナックル回転軸部材８が突設している。そのナックル回転軸部材８の下部外周に対し、ナックル支持部材９を同軸に配置する。

ナックル支持部材９は、本体が筒状部材となっている。そのナックル支持部材９の内径面とナックル回転軸部材８との間に軸受１０を介装する。これによって、ナックル回転軸部材８に対し、軸受１０を介してナックル支持部材９を回転自在に支持させる。すなわち、軸受１０の内輪に対しボルト１１によって軸方向に予圧を掛けることで、当該内輪をナックル回転軸部材８に固定する。また、上記軸受１０の外輪をナックル支持部材９の内径面に固定する。これによって、このナックル支持部材９は、ナックル回転軸部材８で特定した上下軸Ｐ３廻りに回転自在となる。この上下軸Ｐ３は鉛直方向を向いている必要はなく、当該鉛直軸から車両前後方向に傾いていても良い。図２では、軸受１０を２つ使用する場合を例示しているが、軸受１０は１つであっても良い。

また、上記２本のロアリンク３，４を、車両前後方向に並んで配置する。各ロアリンク３，４は、軸を車幅方向に向けて配置してある。
各ロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａは、上記ナックル支持部材９の側面に対し車両前後方向から対向するように配置してある。その各ロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａを、ナックル支持部材９の側面に対しボールジョイント１２によって連結する。図２では、２本のロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａが、ナックル回転軸部材８に対し対称な位置で、ナックル支持部材９に取り付ける場合を例示している。

また、各ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂは、図３に示すように、それぞれ個別の第２回動部１５，１６を介して、共通の回動軸部材１４に連結する。
上記回動軸部材１４は、２本のロアリンク３，４の上下方向への揺動軸である第１回動軸Ｐ１に沿って直線状に延在する軸部材である。なお、図３では、回動軸部材１４の外径面が断面円形の場合を例示している。しかし、回動軸部材１４の外径面の形状は断面矩形など他の形状であっても良い。
上記回動軸部材１４の両端部は、小径の軸部１４ａとなっている。その小径の軸部１４ａの軸部が、図４及び図５に示すように、それぞれゴムブッシュ１７を介して、車体側部材２１，２２に揺動可能に連結する。

図４及び図５に示す構造について説明する。
この例では、小径の軸部１４ａの外周に同軸に外筒部１８を配置し、その小径部１４ａと外筒部１８の間にゴムブッシュ１７を圧入などで介装している。上記外筒部１８には、一対の取付け板部１９，２０が一体に設けてある。一方の取付け板部１９は、外筒部１８の上部から横方向に張り出している。他方の取付け板部２０は、外筒部１９の下部から横方向に張り出している。そして、図５のように、一方の取付け板部１９を、車体側部材６である車体フレーム２１の下面に下側から当接してボルト締結する。また、他方の取付け板部２０を、車体フレームに支持させたサブフレーム２２に下側から当接してボルト締結する。これよって、回動軸部材１４を、ゴムブッシュ１７を介して車体側部材６に弾性支持した状態とする。
その回動軸部材１４に対し、各ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂを、それぞれ第２回動部１５，１６を介して連結する。

次にその連結構造について、図６を参照して説明する。なお、２つの第２回動部１５，１６の構造は同じであるので、前側の第２回動部１５を代表して説明する。
上記ロアリンク３の車体側端部３ｂに、上下に延びる円柱状の上下軸部材２３を設ける。その上下軸部材２３は、その外周に同軸に配置した複数の軸受２５，２６を介して、回動軸部材１４から突設した上下の取付け部２４に回転自在に連結している。

すなわち、上記上下の取付け部２４は、ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂを挟んで上下に配置する。その上下の取付け部２４には、同軸に貫通穴２４ａが開口している。その各取付け部２４の上端部及び下端部に同軸にそれぞれ軸受２５，２６を設定する。つまり各軸受２５，２６の外輪を各取付け部２４に当接させる。また、上記ロアリンク３，の車体側端部３ｂにも上下に貫通する貫通穴（不図示）が開口している。その車体側端部３ｂを、上記上下の取付け部２４の間に配置した状態とする。その状態で、複数の軸受２５，２６の内輪、上下の取付け部の貫通穴、及びロアリンク３の車体側端部３ｂの貫通穴を、上記上下軸部材２３で貫通させる。その上下軸部材２３の両端部には、雄ネジが形成してあり、その雄ネジにナット２７を締結して締め付けて予圧を付加する。これによって、各軸受２５，２６の内輪側を上下軸部材２３に固定し、外輪側を取付け部２４、つまり回動軸部材１４に固定することとなる。この結果、ロアリンク３，４は、回動軸部材１４に対して、上下軸部材２３を中心にして回動可能となる。

各２本のロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂの上記上下軸部材２３で特定される第２回動軸Ｐ２、Ｐ２′は、図７に示すように、車両側面視で交差している。その交差点Ｓは、回動軸部材１４よりも下方に位置するようになっている。すなわち、上記２本の第２回動軸Ｐ２、Ｐ２′間の水平方向の間隔は、下方に向かうにつれて小さくなるように、上記上下軸部材２３の向きを設定してある。
本実施形態では、上記交差点Ｓは、図７に示すように、車両側面視において、タイヤ接地点の位置若しくはその近傍となるよう、２本の上下軸部材２３の傾きを調整してある。
また、アッパーリンク５の車輪側端部は、上記ナックル７の上部に対し、ボールジョイント３０によって連結する。また、アッパーリンク５の車体側端部は、ブッシュを介して車体側部材６に連結する。

また、上記ナックル支持部材９と車体側部材６とをラジアスロッド３１によって連結している。上記ラジアスロッド３１は、軸を略車両前後方向に向けて配置してある。そのラジアスロッドの車輪側端部は、ブッシュを介してナックル支持部材９に連結する。また、ラジアスロッド３１の車体側端部も、ブッシュを介して車体側部材６に連結する。
また、ナックル７から車両前後方向後方に向けてナックル７アーム７ａが突設しており、そのナックル７アームに対しタイロッド３２の先端部が連結している。このタイロッド３２は、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に進退する。
ここで、上記回動軸部材１４の軸が第１回動軸Ｐ１を構成する。各上下軸部材２３の軸が第２回動軸Ｐ２部材１４を構成する。ナックル回転軸部材８の軸が第３回動軸Ｐ３（転舵軸）を構成する。

（作用効果）
（１）上記構成では、車体側部材６に対し、ロアリンク３，４は、回動軸部材１４が構成する第１回動軸Ｐ１を中心にして上下に回動可能となっている。また、その上下の揺動を規定する第１回動軸Ｐ１とは独立して、ロアリンク３，４は、上面視において、上下軸部材２３が構成する第２回動軸Ｐ２、Ｐ２′を中心に車両前後方向に揺動することが可能となる。
すなわち、ロアリンク３，４の上下揺動とは独立して、前後剛性について設定することが可能となる。

（２）各ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂはそれぞれ、上下軸部材２３を軸とした第２回動軸Ｐ２を中心として車両前後方向に揺動可能となっている。この結果、路面の突起物を乗り越えるときに発生する、ホイールセンタへの前後入力に対して、２本のロアリンク３，４が微小揺動する。この微小揺動によって、突起を乗り越す際の衝撃を前後方向にいなす。このように、ホイールセンタ入力に対する、車両前後方向の剛性を低く設定できる結果、突起乗り越しに対する乗り心地が向上する。

（３）２本のロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂに設けた第２回動部１５，１６の第２回動軸Ｐ２、Ｐ２′の交差点Ｓの高さを、回動軸部材１４よりも下方であって、タイヤ接地点高さ若しくはその近傍の高さに設定している。この交差点Ｓは、２本のロアリンク３，４で構成する機構学上の回転中心となる。これによって、キャスター剛性が高くなる。

その理由を次に説明する。
制動時の前後力は、タイヤ接地点に作用する。また、上記のように２本のロアリンク３，４の各第２回動軸Ｐ２、Ｐ２′の交差点Ｓ、つまりロアリンク３，４全体での回転中心の高さを、タイヤ接地点若しくはその近傍の高さに設定している。これによって、制動時に車輪１に作用する力の作用点と、ロアリンク３，４全体での回転中心との間の上下方向のスパンが無いか小さくなる。この結果、ロアリンク３，４は、車両前後方向には揺動し難くなる。すなわち、たとえロアリンク３，４とアッパーリンク５との上下スパンが小さいインホイール型のサスペンション装置であっても、キャスター剛性を高く設定することが可能となる。
以上のことはまた、突起を乗り越える際の力の作用点（ホイールセンタ）と、ロアリンク３，４全体での回転中心のスパンが大きくなって、突起乗り越し時には前後方向に揺動しやすくなることに繋がる。その結果として、高いキャスター剛性と低い前後剛性の両立化を達成できる。

（４）車輪支持部材２を、車輪１の回転軸を支持するナックル７と、そのナックル７に一体となっているナックル回転軸部材８の軸廻りに回転自在に連結するナックル支持部材９と、から構成し、そのナックル支持部材９に対してロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａを連結している。
この結果、上記ナックル回転軸部材８の軸、つまり第３回動軸Ｐ３で転舵軸（キングピン軸）を設定することが可能となる。
すなわち、ナックル支持部材９を設けることにより、２本のロアリンク３，４が突起入力時に前後方向に揺動する前述の機能を持たせる。これに併せて、ナックル回転軸部材８の設定により直進安定性や操舵感に影響を与える転舵軸（キングピン軸）を、アッパーリンク５の車輪側取付け点に関係なく、任意に設定することができる。この結果、サスペンションの設計自由度が向上する。

（５）ラジアスロッド３１を設けることで、ナックル７の車体に対する前後方向の位置決めは、ラジアスロッド３１にて規定することが出来る。
この結果、突起乗り越し時にホイールセンタに入力する、過大な前後方向入力に対してロアリンク３，４の揺動だけでは制御しきれない場合、ラジアスロッド３１によりナックル７の前後方向位置を規定することができる。

（６）また、ステアリン機構のタイロッド３２をナックル７に連結している。この結果、ナックル７は、ステアリング機構によりタイロッド３２をタイロッド３２軸方向に押し引することで、ナックル回転軸軸部材８、つまり第３回動軸Ｐ３を中心にして回動する。結果として、タイヤ舵角を与えることになる。
このとき、ロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａは、ナックル支持部材９に連結している。このため、ナックル７の転舵による、ロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａの揺動を小さく抑えることが出来る。
（７）２本のロアリンク３，４にそれぞれ個別に設けた第２回動部１５，１６を、共通の１本の回動軸部材１４に連結している。これによって、２本のロアリンク３，４の車体側部材６への取付けを、１本の回動軸部材１４と車体側部材６との間の取付けだけで済む。

（変形例）
（１）上記実施形態では、２本のロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａをともに共通の回動軸部材１４に連結している場合を例示している。共通の回動軸部材１４とする代わりに、各ロアリンク３，４毎に個別の回動軸部材１４を設けても良い。
ここで、２本のロアリンク３，４の上下方向への揺動の第１回動軸Ｐ１を同一の軸とする場合には、上述のように共通の１本の回動軸部材１４とした方が良い。２本のロアリンク３，４の車体側部材６への取付けを、１本の回動軸部材１４の車体側部材６への取付け点である２点にすることが可能となる。
一方、２本の各ロアリンク３，４の第１回動軸Ｐ１の向きが異なる場合には、各ロアリンク３，４毎に回動軸部材１４を設ける。

（２）上記実施形態では、ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂを第２回動部１５，１６を介して回動軸部材１４に連結する構造は、上述のような、ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂに連結する上下軸部材２３を、軸受を介して回動自在に回動軸部材１４に連結する。これに代えて、変形例では、図８のように、上下軸部材２３をブッシュ３３を介して回動自在に回動軸部材１４に連結する。
その第２回動部１５，１６の構造について説明する。
ブッシュ３３を、入れ子状に配置した内筒３３ｂと外筒３３ａとの間にゴムからなる弾性体３３ｃを介装して構成する。ロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂから上下に突出する上下軸部材２３の上側部分と下側部分に同軸上記ブッシュ３３を配置して、内筒３３ｂを上下軸部材２３に固定すると共に、外筒３３ａを回動軸部材１４から突出する上下の取付け部２４にそれぞれ固定する。

すなわち、回動軸部材１４から突出する上下の取付け部２４をロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂを挟んで上下に対向配置する。その上下の取付け部２４には、同軸に貫通穴２４ａが開口している。その各貫通穴２４ａにそれぞれ上記ブッシュ３３を圧入することで、ブッシュ３３の外筒３３ａを当該取付け部２４に固定する。更に、同軸になっている上下のブッシュ３３の内筒３３ｂ内、及びロアリンク３，４の車体側端部３ｂ、４ｂに開口した貫通穴を同軸にして、上下軸部材２３を貫通させる。その上下の両端部には、雄ネジが形成してあり、その雄ネジにそれぞれナット２７を締結して締め付ける。
なお、上下軸部材２３は、取付けボルトによって構成しても良い。

（３）上記実施形態では、各ロアリンク３，４の上下軸部材２３で特定する各第２回動軸Ｐ２の交差点Ｓを、車両側面視で、タイヤ接地点の位置若しくはその近傍に設定している。上記交差点Ｓは、その高さがタイヤ接地点の位置若しくはその近傍と同じ高さに設定すれば、車両側面視において、タイヤ接地点よりも車両前後方向前側若しくは後側位置に設定してあっても構わない。その交差点Ｓの位置を図７に符号Ｓ２若しくはＳ１として併記する。

制動時にタイヤ設定点に入力させる前後方向力との上下方向のオフセットが、ゼロ若しくは小さいので、上述の実施形態と同様に、キャスター剛性は高く設定出来る。
また、上記交差点Ｓの高さは、タイヤ接地点の位置若しくはその近傍と同じ高さよりも高くても低くても良い。ただし、タイヤ設定点の高さ位置からの上下距離が大きくなるほど、タイヤ設定点に入力させる前後方向力に対するレバー比が大きくなって、その分だけキャスター剛性が低くなる。したがって、できるだけ上記交差点Ｓの高さはタイヤ設定点の高さに近づけることが好ましい。

（４）また、上記実施形態では、ロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａを、ナックル支持部材９に対しボールジョイント１２によって連結する場合を例示している。その代わりに、図９に示すように、ブッシュ３５を介して連結しても良い。
ただし、前後剛性は、ボールジョイント１２を介して連結した方が高くなる。特に、本実施形態では、ナックル支持部材９の側面に対して、車両上下方向で対向するようにしてロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａを対向させている。そして、ナックル支持部材９の側面とロアリンク３，４の車輪側端部３ａ、４ａとの間に、ボールジョイント１２を介挿するように配置することで、車両前後方向の剛性を有効的に高く出来る。

（５）また、ラジアスロッド３１を車輪支持部材２よりも車両前後方向後方に配置しても良い。同様に、タイロッド３２を、車輪支持部材２よりも車両前後方向前方に配置しても良い。
（６）また、上記実施形態では、アッパーリンク５を１本のＩリンクで構成している。図１０のように、アッパーリンク５をＡアームから構成しても良い。また、図１１のように、車両前後方向に並ぶ２本のアッパーリンク５で構成しても良い。この場合であって、アッパーリンク５の車輪側取付け点は、ボールジョイントでナックル７に連結することが好ましい。
またこの場合には、ナックル７の前後方向位置決めがアッパーリンク５によって行われるので、ラジアスロッド３１を省略しても良い。

（７）図１２に、トーションバー４０の他方の端部側に回動軸部材１４を設けた例を示す。図１２中、符号４４はブッシュを示しており、トーションバー４０の他方の端部は、そのブッシュ４４を介して車体側部材に弾性支持する。
（８）本実施形態のサスペンション装置は、ストラット式、ダブルウイッシュボーン式、マルチリンク式等、その形式のサスペンション装置のロアリンクとしても適用出来る。また、フロントサスペンション装置でもリアサスペンション装置であっても適用可能である。

本発明に基づく実施形態に係るサスペンション装置の構成を説明する模式的斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る車輪支持部材の構成を示す車両側面図である。 本発明に基づく実施形態に係るロアリンクと回動軸部材との連結を示す模式的斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る回動軸部材の端部の取付けを説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る回動軸部材と車体側部材との関係を示す車両前方から見た図である。 本発明に基づく実施形態に係るロアリンクの車体側端部の取付けを説明する車両前方から見た図である。 本発明に基づく実施形態に係る交差点位置を説明する車両側面図である。 ロアリンクの車体側端部の取付け構造の変形例を説明する図である。 ロアリンクの車輪側端部の取付け構造の変形例を説明する図である。 アッパーリンクの変形例を説明する図である。 アッパーリンクの変形例を説明する図である。 回動軸部材の車体側部材への取付けの変形例を説明する平面図である。

符号の説明

１ 車輪
２ 車輪支持部材
３，４ ロアリンク
３ｂ、４ｂ 車体側端部
３ａ、４ａ 車輪側端部
５ アッパーリンク
６ 車体側部材
７ ナックル
８ ナックル回転軸部材
９ ナックル支持部材
１２ ボールジョイント
１４ 回動軸部材
１５，１６ 第２回動部
２３ 上下軸部材
３１ ラジアスロッド
３２ タイロッド
Ｐ１ 第１回動軸
Ｐ２ 第２回動軸
Ｐ３ 第３回動軸
Ｓ 交差点

Claims (8)

1. 車輪を支持する車輪支持部材に対し車輪側端部を連結すると共に車体側端部を車体側部材に対し第１回動軸を中心に上下方向へ揺動可能に連結するロアリンクを備えたサスペンション装置において、
   車体側部材に対し上記第１回動軸廻りに上下方向へ揺動可能に支持した回動軸部材と、
   その回動軸部材に対し上記ロアリンクの車体側端部を、車両側面視で上記第１回動軸と交差する第２回動軸を回動中心として、上面視で車両前後方向へ揺動可能に連結する第２回動部と、
   を備えることを特徴とするサスペンション装置。
2. 車両前後方向に並んで配置した２本のロアリンクを有するサスペンション装置において、
   ２本のロアリンクの車体側端部をそれぞれ、上記回動軸部材及び第２回動部を介して車体側部材に連結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. 上記２本のロアリンクの車体側端部に設けた各第２回動部は、共通の回動軸部材に連結してい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. 上記２本のロアリンクの車体側端部毎に設定された２本の第２回動軸は、車両側面視で交差し、その交差点は、第１回動軸よりも下方に位置することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載したサスペンション装置。
5. 上記交差点の高さ位置は、タイヤ接地点高さ若しくはその高さ近傍の高さに設定することを特徴とする請求項４に記載したサスペンション装置。
6. 上記車輪支持部材を、車輪を支持するナックルと、そのナックルに対し上下に延びる第３回動軸を中心に回動可能に支持されるナックル支持部と、から構成し、
   そのナックル支持部材に対し、ロアリンクの車輪側端部を連結することを特徴とする請求項２〜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. ナックル支持部と車体側部材とを連結するラジアスロッドを備えることを特徴とする請求項６に記載したサスペンション装置。
8. 車輪支持部材を転舵するためのタイロッドを備え、そのタイロッドの車輪側端部を上記ナックルに連結することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載したサスペンション装置。

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