JP2010132176A - 操舵輪用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中のあらゆる状態において操縦安定性を確保した操舵輪用サスペンション装置を提供する。
【解決手段】 一方のアームとスタビライザは、第１リンク、第２リンク、および中空部材を介して連結され、スタビライザは中空部材に挿入され、中空部材は、スタビライザ上を回転可能に摺動するとともに、第２リンクに対し回転可能に固定され、一方のアームは、左右それぞれの車輪の逆相上下変位および転舵変位によって車両上下・前後方向に揺動し、スタビライザは、アームの揺動によって捩れることとした。
【選択図】 図８

Description

本発明は、車両の操舵輪用サスペンション装置に関する。

従来、特許文献１記載の技術にあっては、２本のアームを車輪の把持体に連結している。この技術にあっては、転舵時に車輪に作用する車両前後方向の力によって生じる転舵軸のモーメントが、内外輪のモーメントアーム長の差により内輪の復元方向のモーメントが大きくなるように設計している。これによりステアリングの復元性を確保している。
特許第２６３８６０５号

しかしながら特許文献１の技術にあっては、旋回制動時のように車輪に車両前後方向の力が作用した場合は切れ込み方向のモーメントが作用してしまい、操縦安定性を損なうという問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、走行中のあらゆる状態において、操縦安定性を損なうことなく、転舵時に車輪に復元方向のモーメントを加えることができる操舵輪用サスペンション装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るサスペンション装置では、車輪を把持する把持体と車体とを連結するアームと、車体に連結されたトーションバー部に連結し車両前後方向前側または後側に延在する捩り用アーム部と、該捩り用アーム部に移動可能に連結した移動部材と、前記移動部材および前記アームに回動自在に連結する第２リンクと、前記第２リンクの前記移動部材に対して前記アームと反対側の位置と、前記捩り用アーム部の前記移動部材に対して前記トーションバー部と反対側の位置とを回動自在に連結する第１リンクとを備えることとした。

本発明によると、車輪の転舵変位によってトーションバー部が捩れることにより、操縦安定性を損なうことなく、転舵時に車輪に復元方向のモーメントを加えることができる操舵輪用サスペンション装置を提供できる。

以下、本発明の操舵輪用サスペンション装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［概要］
実施例１につき説明する。図１は左前輪ＦＬにおける本願操舵輪用サスペンション装置の車両上方側正面図、図２は車幅方向正面図である。なお、車幅方向をｘ軸、車両前方をｙ軸正方向、車両上下方向上側をｚ軸正方向とする。また、図３、図４は模式図であり、図３は車両前方から見た図、図４は車幅方向から見た図を示す。

左輪ＦＬの把持体３はホイール４と接続し、この把持体３の車両下方側は２本のロアアーム１ａ，１ｂが接続される。ロアアーム１ａ，１ｂには、スタビライザ２００に捩れを発生させるリンク機構１００が枢着される。

なお、枢着とは一端または一点を中心として回動可能に接続することを示す。以降、ロアアームとはロアアーム１ａ，１ｂのうち車両前方側のロアアーム１ａに関するものである。

このリンク機構１００は、一方でロアアーム１ａに枢着するとともに、他方でスタビライザ２００の端部である捩り用アーム部２１０に接続する。スタビライザ２００は、車幅方向に延在するトーションバー部２３０においてブッシュ２２０により車両に対し回転可能に支持される。

リンク機構１００は、第１リンク１１０、第２リンク１２０、および中空部材１３０により構成される。中空部材１３０は円筒部材であってスタビライザ２００の捩り用アーム部２１０を挿通し、この捩り用アーム部２１０に対し摺動可能に設けられている。

第１リンク１１０は両端部にボールジョイントである接続点Ｚ１，Ｚ２を有し、第２リンク１２０とスタビライザ２００の捩り用アーム部２１０とを回動可能に接続する。第２リンク１２０は第１リンク１１０とロアアーム１ａを接続する。中空部材１３０は第２リンク１２０の略中央部に接続する。

把持体３は車輪ＦＬを支持するホイール４と接続し、車両下方側をロアアーム１ａ，１ｂに支持されるとともに車両上方側をアッパーアーム６に支持される。ロアアーム１ａは第２リンク１２０との接続点Ｗよりも車幅方向外側でコイルばね５ｂを有するショックアブソーバ５ａに接続する。

また、把持体３はロアアーム１ａ，１ｂとアッパーアーム６の略中間部分においてタイロッド７と接続する。このタイロッド７はパワーステアリング装置のギヤボックス８ｂから延在するラック８ａにより駆動される。

［詳細］
図５は図２の拡大図である。なお、中空部材１３０付近のみ断面で示す。Ａ−Ａ断面図に示すように中空部材１３０の内周にはブッシュ１３１が圧入され、捩り用アーム部２１０上を低摩擦にて摺動かつ回転可能となっている。摺動部への異物混入を防止するため、中空部材１３０と捩り用アーム部２１０にはダストブーツ１２１が装着されている。

また、中空部材１３０にはスタッドボルト１３２が装着される。このスタッドボルト１３２は、ベアリング１３３によって中空部材１３０に対し回転可能に設けられ、第２リンク１２０に締結される。これにより第２リンク１２０は中空部材１３０に対し回動可能に接続される。

第２リンク１２０の一方側はロアアーム１ａに対し回動可能に接続し、他方側は第１リンク１１０に接続される。第１リンク１１０はボールジョイントを介して第２リンク１２０と接続するため、第２リンク１２０は第１リンク１１０に対しても回動可能に接続される。

第２リンク１２０から接続点Ｚ３を介して捩り用アーム部２１０に車両上下方向の力が入力されると、中空部材１３０が捩り用アーム部２１０上をスライドする。

その際、接続点Ｚ３の車両上下方向変位に伴って中空部材１３０が捩り用アーム部２１０に対し回転しようとするが、中空部材１３０の内周および捩り用アーム部２１０の外周が円筒形状であるため中空部材１３０は自由に回転する。これにより捩り用アーム部２１０が車両上下方向にスムーズに捩られ、リンク機構１００の作動が良好となる。

［復元モーメント発生メカニズム］
図６は操舵中立状態と右転舵時における左右輪ＦＬ，ＦＲと２本独立のロアアーム１ａ，１ｂおよび１ｃ，１ｄ、スタビライザ２００と本発明のリンク構造を車両上方からの平面視で模式的に示す図である。ここでは、転舵に伴うスタビライザ２００の反力によって復元モーメントが発生するメカニズムを、左輪ＦＬ（旋回外側輪）を用いて説明する。

ロアアーム１ａと車体との取付点をＢＦＬとする。右転舵に伴い、ロアアーム１ａは取付点ＢＦＬを揺動中心として車両後方に揺動し、第２リンク１２０とスタビライザ２００との接続点Ｗ２も車両後方に変位する。

このためスタビライザ２００の捩り用アーム部２１０が後方に捩られ、スタビライザ２００に捩れ角が発生して接続点Ｗ２に反力Ｆ１が発生する。

反力Ｆ１による変位後の車体側の取付点ＢＦＬと接続点Ｗ２との距離をＬ１１とする。ここで接続点Ｗ２には、車体側の取付点ＢＦＬを中心とした半径Ｌ１２のモーメントＭ１
Ｍ１＝Ｆ１×Ｌ１・・・（１）
が作用する。

モーメントＭ１の回転中心ＢＦＬとの距離はＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）である。このモーメントＭ１は各ロアアーム１ａ，１ｂにも作用する。ロアアーム１ａの長さをＬ２とすると、変位後のロアアーム１ａの車輪側端部Ｖ２に作用する力Ｆ２は
Ｆ２＝Ｆ１×（Ｌ１/Ｌ２）・・・（２）
となる。

また、各ロアアーム１ａ，１ｂの仮想接続点であるキングピン軸をＣとする。スタビライザ２００の捩れによる変位前をＣ１、変位後をＣ２で示す。この仮想接続点Ｃが転舵輪ＦＬの転舵回転中心となる。

この仮想接続点（キングピン軸）Ｃを中心とし、左輪ＦＬにはロアアーム１ａの車輪側端部Ｖ２に作用する力Ｆ２による復元モーメントＭｋｐＬが作用する。なお、変位後のロアアーム端部Ｖ２と仮想接続点Ｃ２との距離をＲ２とする。
ＭｋｐＬ＝Ｆ２×Ｒ２
上記（２）式から
ＭｋｐＬ＝Ｆ１×（Ｌ１/Ｌ２）×Ｒ２
なお、右輪ＦＲの復元モーメントＭｋｐＲも同様の式で算出される。

［走行時における復元モーメント発生］
図７、図８は本発明を示す模式図である。図７は斜視図、図８は車幅方向からの側面図である。

車両停止状態（上下方向加速度１Ｇ）からの車輪ＦＬの上下ストロークおよび転舵ストロークが発生した際、ロアアーム１ａおよびリンク機構１００の変位に伴って第２リンク１２０とロアアーム１ａとの接続点Ｗは車両上下方向および前後方向に揺動する。これによりスタビライザ２００が捩れる。

（車輪バウンド時）
車輪ＦＬのバウンド時には接続点Ｗが車両上方へ変位し、第２リンク１２０上の中空部材１３０が捩り用アーム部２１０上を車両前方にスライドする。このため捩り用アーム部２１０は中空部材１３０により車両上方へ押し上げられる。

車輪ＦＬのリバウンド時にはバウンド時とは逆相の動きとなり、中空部材１３０は車両後方へスライドし、捩り用アーム部２１０を車両下方に押し下げる。

（転舵時）
また車輪ＦＬの右転舵時には、ロアアーム１ａの変位によって接続点Ｗが後方へ変位し、転舵中立時に対して中空部材１３０が車両後方へ移動し、捩り用アーム部２１０が車両上方に押し上げられる。

左転舵時には右転舵時とは逆相の動きとなり、中空部材１３０が車両前方に移動して捩り用アーム部２１０が車両下方に押し下げられる。

このように、バウンド時と転舵時の挙動を前提として車両挙動に応じた左右輪ＦＬ，ＦＲの挙動を考える。左右輪ＦＬ，ＦＲの挙動が逆相となる場合、例えば右転舵時には、左輪ＦＬ側のロアアーム１ａは車両前方に変位し、右輪ＦＲ側のロアアーム１ａは車両後方に変位する。

したがって、左輪ＦＬ側の捩り用アーム部２１０は車両上方に押し上げられ、右輪ＦＲ側の捩り用アーム部２１０は車両下方に押し下げられる。これによりスタビライザ２００が捩られて各車輪ＦＬ，ＦＲに復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、転舵時における車輪ＦＬ，ＦＲの復元性が良好なものとなる。

また、ロール時には例えば左輪ＦＬ側の捩り用アーム部２１０が車両上方に押し上げられ、右輪ＦＲ側の捩り用アーム部２１０が車両下方に押し下げられる。これにより一般的なスタビライザと同様、スタビライザ２００が捩れて復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが確保される。

これにより、バウンド時および転舵時ともにスタビライザ２００の捩れによって車輪ＦＬ，ＦＲに対し復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、走行中のあらゆる車両挙動の状況下で復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲを作用させるものである。

また、捩り用アーム部２１０の前後方向揺動力と、ロアアーム１ａの先端部から仮想キングピン軸Ｃまでの距離Ｒと、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力ＭｋｐＬが、車輪ＦＬの最大転舵状態で最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置する。

具体的には、第１リンク１１０と捩り用アーム部２１０は、中空部材１３０側から見て鋭角θを形成するものとする。すなわち、ロアアーム１ａと第２リンク１２０との接続点Ｗは、常にロアアーム１ａよりも車体上方であって、かつ中空部材１３０よりも車幅方向内側に位置するものとする（図８参照）。これにより、車輪ＦＬの最大転舵状態で復元力ＭｋｐＬが最大となる。

また、第１リンク１１０と第２リンク１２０は、互いにスタビライザ２００側から見て鋭角φを形成するものとする（図８参照）。これにより車輪ＦＬの最大転舵状態で復元力ＭｋｐＬを最大となるよう設けることが可能となる。

さらに、車輪ＦＬの上下方向最大ストローク状態で、スタビライザ２００の揺動角が最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置する。これにより、上下方向ストロークの増大に伴って車輪ＦＬに対する復元力ＭｋｐＬを十分確保するものである。

［実施例１の効果］
（１）一方のロアアーム１ａ（アーム）とスタビライザ２００は、第１リンク１１０、第２リンク１２０、および中空部材１３０を介して連結され、
スタビライザ２００は、中空部材１３０に挿入され、
中空部材１３０は、スタビライザ２００上を摺動するとともに、第２リンク１２０に対し回動可能に固定され、
一方のロアアーム１ａは、左右それぞれの車輪の逆相上下変位および転舵変位によって車両上下・前後方向に揺動し、
スタビライザ２００は、ロアアーム１ａの揺動によって捩れることとした。

これにより、バウンド時および転舵時ともにスタビライザ２００の捩れによって車輪ＦＬ，ＦＲに対し復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、走行中のあらゆる車両挙動の状況下で復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲを作用させることができる。

（２）捩り用アーム部２１０は、枢着点Ｚ１において第１リンク１１０に対し回動可能に接続し、
捩り用アーム部２１０の前後方向揺動力と、ロアアーム１ａの先端部から仮想キングピン軸Ｃまでの距離Ｒと、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力ＭｋｐＬが、車輪ＦＬの最大転舵状態で最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置した。

転舵角の増大に伴って車輪ＦＬに対する復元力ＭｋｐＬも増大させることが好ましいが、このような構成をとることで最大転舵時における復元力ＭｋｐＬを十分確保することができる。

（３）車輪ＦＬの上下方向最大ストローク状態で、スタビライザ２００の揺動角が最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置した。

上下方向ストロークの増大に伴って車輪ＦＬに対する復元力ＭｋｐＬも増大させることが好ましいが、このような構成をとることで上下方向最大ストローク時における復元力ＭｋｐＬを十分確保することができる。

（４）第１リンク１１０と捩り用アーム部２１０は、中空部材１３０側から見て鋭角θを形成することとした。これにより、上記（２）の効果を得ることができる。

（５）ロアアーム１ａと第２リンク１２０との接続点Ｗは、常にロアアーム１ａよりも車体上方であって、かつ中空部材１３０よりも車幅方向内側に位置することとした。これにより、上記（２）の効果を得ることができる。

（６）第１リンク１１０と第２リンク１２０は、互いにスタビライザ２００側から見て鋭角φを形成することとした。これにより、上記（２）の効果を得ることができる。

実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１のスタビライザ２００における捩り用アーム部２１０は断面円形であったが、実施例２では断面楕円形とする点で異なる。

図９は実施例２におけるリンク機構１００付近の拡大断面図である。実施例２のスタッドボルト１３２は中空部材１３０に対しボールジョイント１３４によって拘束され、捩り用アーム部２１０の軸方向に対し回動可能となっている。

中空部材１３０の断面が楕円形状であるため中空部材１３０自身は捩り用アーム部２１０に対し回転しないが、スタッドボルト１３２が回動するため第２リンク１２０とスタッドボルト１３２の接続点Ｚ３は捩り用アーム部２１０に対し回動する。

これにより、中空部材１３０が捩り用アーム部２１０に対し回転しない形状であっても、リンク機構１００の動きがスムーズとなる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

左前輪ＦＬにおける本願操舵輪用サスペンション装置の車両上方側正面図である。 左前輪ＦＬにおける本願操舵輪用サスペンション装置の車幅方向正面図である。 車両前方から見た模式図である。 車幅方向から見た模式図である。 図２の拡大図である。 本発明のリンク構造を示す模式図である（車両上方視）。 本発明を示す模式図である（斜視図）。 本発明を示す模式図である（側面図）。 実施例２におけるリンク機構付近の拡大断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ロアアーム（アーム）
３ 把持体
１１０ 第１リンク
１２０ 第２リンク
１３０ 中空部材（移動部材）
２００ スタビライザ
２１０ 捩り用アーム部
２３０ トーションバー部
Ｃ 仮想キングピン軸
Ｚ１ 枢着点

Claims (7)

1. 車輪を把持する把持体と、
   前記把持体と車体とを連結するアームと、
   を備えた操舵輪用サスペンション装置において、
   前記把持体と車体を連結する左右のアーム間を連結する車幅方向に延在したスタビライザーと、
   スタビライザーに形成されるトーションバー部と、
   該トーションバー部に連結し、前記アームに対して車両上下方向において異なる位置において、車両前後方向前側または後側に延在するスタビライザーに形成される捩り用アーム部と、
   該捩り用アーム部の軸方向に移動可能に連結した移動部材と、
   前記移動部材および前記アームに回動自在に連結し、車両上下方向に延在する第２リンクと、
   前記第２リンクにおける前記移動部材との連結部に対して前記アームとの連結部と反対側の位置と、前記捩り用アーム部における前記移動部材に対して前記トーションバー部と反対側の位置とを回動自在に連結する第１リンクとを備えること
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記車輪の最大転舵状態で、前記捩り用アーム部の前後方向揺動力と、前記捩り用アーム部と前記第１リンクとの連結部である枢着点から仮想キングピン軸までの距離と、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力が最大となるように、前記第１リンク、前記第２リンク、および前記アームを配置したこと
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記車輪の上下方向最大ストローク状態で、前記スタビライザの揺動角が最大となるように、前記第１リンク、前記第２リンク、および前記アームを配置したこと
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記第１リンクと前記捩り用アーム部は、車両上面視において鋭角を形成すること
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記アームと前記第２リンクとの接続点は、前記アームよりも車体上方であって、かつ前記移動部材よりも車幅方向内側に位置すること
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記第１リンクと前記第２リンクは、車両正面視において、互いに鋭角を形成すること
   を特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記移動部材は、前記捩り用アーム部に挿入された中空部材であることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。

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