JP2014131886A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮してロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上したサスペンション装置の提供。
【解決手段】車両の骨格部材に支持されるサスペンションクロスメンバー１０と、基端部２２がサスペンションクロスメンバー１０の車幅方向Ｘの両端部に連結され、基端部２２から先端部に向けて下方に傾斜するよう設けられるロアアーム２０とを備えるサスペンション装置１００であって、ロアアーム２０は、基端部２２に軸方向が上下方向を向くよう設けられた円筒状のブッシュを備え、サスペンションクロスメンバー１０は、ブッシュの上下を挟持してロアアーム２０の基端部２２を支持する上下一対の座面２６を備え、座面２６は、ロアアーム２０の傾斜方向に沿うように傾斜しているサスペンション装置１００。
【選択図】図５

Description

本発明は、サスペンションクロスメンバーにロアアームを取り付けたサスペンション装置に関する。

自動車等の車両では、一対のサイドメンバに、車両幅方向に渡すようにサスペンションクロスメンバーが配置されている。そして、このサスペンションクロスメンバーの左右両端にサスペンション装置のロアアームの基端部が連結されて取り付けられ、ロアアームにタイヤが支持されている（たとえば、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕参照）。
ロアアームの基端部には、ブッシュが備えられており、このブッシュを介してロアアームがサスペンションクロスメンバーに連結される。

特開２００５−３１３８３４号公報 特開２００２−３７０６７０号公報

ところで、ロアアームの基端部に備えられるブッシュは、内筒とロアアームに取り付けられる外筒、そして内筒と外筒とを連結する弾性部材とで構成され、ブッシュの軸方向が前後方向となるよう設けられることが多い（たとえば、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕参照）。この場合、フロントクロスメンバーにブッシュを支持するためのブラケットを設けなければならないため、部品点数が多くなり、重量やコストの面で不利となっていた。

一方で、ブッシュの軸方向を上下方向に設定した場合、ブラケットが不要となるため、コストや重量の面で有利であった。
しかしながら、ブッシュの外筒と内筒との間にねじれが生じた状態、言い換えると内筒の軸方向に対して外筒の軸方向が異なる方向を向いた状態でロアアームが連結されるため、ブッシュの負担が大きくなり、ブッシュの耐久性の点で不利となるおそれがあった。
また、ブッシュの軸方向を上下方向とした場合、ブッシュを挟み込むフロントクロスメンバーの座面が上下に設けられるため、下方側の座面には泥や埃等の異物が堆積しやすく、ロアアームの作動に不具合が生じたり、ブッシュが破損したりするなどの問題があった。

本発明は、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮してロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上したサスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両の骨格部材に支持されるサスペンションクロスメンバーと、基端部が前記サスペンションクロスメンバーの車幅方向両端部に連結され、該基端部から先端部に向けて下方に傾斜するよう設けられるロアアームとを備えるサスペンション装置であって、前記ロアアームは、前記基端部に軸方向が上下方向を向くよう設けられた円筒状のブッシュを備え、前記サスペンションクロスメンバーは、前記ブッシュの上下を挟持して前記ロアアームの前記基端部を支持する上下一対の座面を備え、前記座面は、前記ロアアームの傾斜方向に沿うように傾斜していることを特徴とするサスペンション装置にある。

請求項２に記載の発明は、前記座面の水平面に対する傾斜角度は、当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記ロアアームの水平面に対する前記傾斜方向と一致し得るように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置にある。

請求項３に記載の発明は、前記上下一対の座面を複数有し、各座面の前記傾斜角度が同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション装置にある。

請求項４に記載の発明は、前記ロアアームは、前記上下一対の座面間に挟持された前記ブッシュに上方側からボルトを挿通して締結することで前記サスペンションクロスメンバーに連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のサスペンション装置にある。

請求項５に記載の発明は、前記ブッシュは、前記ボルトを挿通可能で上下が前記座面で挟持される内筒と、該内筒の外側に配置されて前記ロアアームに結合された外筒と、前記内筒と前記外筒とを弾性的に連結した連結部材とを有し、当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記内筒の軸方向と、外筒の軸方向とが同方向とされるよう前記座面が傾斜されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のサスペンション装置にある。

請求項１に係る本発明は、車両の骨格部材に支持されるサスペンションクロスメンバーと、基端部が前記サスペンションクロスメンバーの車幅方向両端部に連結され、該基端部から先端部に向けて下方に傾斜するよう設けられるロアアームとを備えるサスペンション装置であって、前記ロアアームは、前記基端部に軸方向が上下方向を向くよう設けられた円筒状のブッシュを備え、前記サスペンションクロスメンバーは、前記ブッシュの上下を挟持して前記ロアアームの前記基端部を支持する上下一対の座面を備え、前記座面は、前記ロアアームの傾斜方向に沿うように傾斜していることを特徴とするサスペンション装置にあるので、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮し、ロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上したサスペンション装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明は、前記座面の水平面に対する傾斜角度は、当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記ロアアームの水平面に対する前記傾斜方向と一致し得るように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置にあるので、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向及び積載荷重を考慮し、ロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上したサスペンション装置を提供することができる。

請求項３に係る本発明は、前記上下一対の座面を複数有し、各座面の前記傾斜角度が同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション装置にあるので、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮し、ロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上するとともに、組み立て性を向上したサスペンション装置を提供することができる。

請求項４に係る本発明は、前記ロアアームは、前記上下一対の座面間に挟持された前記ブッシュに上方側からボルトを挿通して締結することで前記サスペンションクロスメンバーに連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のサスペンション装置にあるので、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮し、ロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上するとともに、締結が緩んだときのボルトの脱落防止による安全性の向上を図り、また締結作業を容易化可能なサスペンション装置を提供することができる。

請求項５に係る本発明は、前記ブッシュは、前記ボルトを挿通可能で上下が前記座面で挟持される内筒と、該内筒の外側に配置されて前記ロアアームに結合された外筒と、前記内筒と前記外筒とを弾性的に連結した連結部材とを有し、当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記内筒の軸方向と、外筒の軸方向とが同方向とされるよう前記座面が傾斜されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のサスペンション装置にあるので、ロアアームからの、サスペンションクロスメンバーへの力の入力方向を考慮するとともに、座面の角度を積載荷重が加えられたときのブッシュの変形にあわせて設定することでロアアーム基端部におけるブッシュの耐久性を向上したサスペンション装置を提供することができる。

本発明を適用したサスペンション装置の一例の斜視図である。 図２（ａ）は図１に示したロアアーム及びこの周辺の構造を上方から示した拡大斜視図であり、図２（ｂ）は図１に示したロアアーム及びこの周辺の構造を下方から示した拡大斜視図である。 図１に示したロアアーム及びこの周辺の構造を示した拡大平面図である。 図３のＡ−Ａ断面の概略図である。 図５（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図であり、図５（ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面図である。 図１に示したロアアームが水平方向に対して傾斜してサスペンションクロスメンバーに取り付けられていることを示した背面図である。

図１に、本発明を適用したサスペンション装置の一例の概略を示す。このサスペンション装置は、サスペンションクロスメンバー及びロアアームを備えたサスペンションクロスメンバーのロアアーム取り付け構造（以下、「取り付け構造」）を有している。

本発明を適用したサスペンション装置は、取り付け構造を有するどのような車両にも適用可能であり、かかる車両としては、内燃機関、モータの少なくとも一方を駆動源とする自動車が挙げられる。

同図において、矢印Ｘはサスペンションクロスメンバーであるフロントクロスメンバー１０及び左右一対のロアアーム２０を備えた図示しない車両の左右方向すなわち車幅方向に対応しており、矢印Ｙは車両の前後方向、とくに車両の進行方向である前方に対応しており、矢印Ｚは車両の上下方向、とくに上方に対応している。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、これらが図示されている図において同じ方向を示している。

同図において、符号３０は、Ｚ方向における下端をフロントクロスメンバー１０に溶接されて一体化された、Ｘ方向において左右一対の取り付けブラケットを示している。また、符号４０は、フロントクロスメンバー１０のＹ方向における後ろ側の左右端部すなわち車幅方向両端部と、取り付けブラケット３０のＺ方向における上端部とを、車両本体を構成した骨格部材、すなわち、Ｘ方向において左右一対の図示しないサイドメンバに取り付け支持させるためのボルトを示している。

図２に、Ｘ方向における左側のロアアーム２０を拡大して示す。同図（ａ）は、このロアアーム２０を斜め上側から見た状態を示しており、同図（ｂ）は、このロアアーム２０を斜め下側から見た状態を示している。

なお、本形態において説明する構成は、フロントクロスメンバー１０、ロアアーム２０、取り付けブラケット３０、サブフレームをはじめとして、全てＸ方向においてほぼ左右対称の形状であり、Ｘ方向において左右対称に取り付けられている。

ロアアーム２０は、Ｘ方向において、図示しないタイヤからの入力をＺ方向における下側から受ける先端部２１と、フロントクロスメンバー１０に支持された基端部２２とを有している。基端部２２は、先端部２１からフロントクロスメンバー１０側に向かう中途部でＹ方向における前後に２股に分かれており、前側基端部２２ａと後側基端部２２ｂとからなっている。

図２または図３に示すように、前側基端部２２ａと後側基端部２２ｂとには、それぞれ軸方向が略上下方向を向くよう設定されたブッシュであるブッシュ装置２７が設けられており、ロアアーム２０は、ブッシュ装置２７を略上下方向を向くように貫通するボルト５０とウェルドナット６０とによって、フロントクロスメンバー１０に締結されて弾性支持されている。よって、ロアアーム２０は、基端部２２が、Ｙ方向における前方と後方とのそれぞれにおいて、フロントクロスメンバー１０の車幅方向両端部に連結されている。Ｙ方向における前側の締結位置を前側締結点、Ｙ方向における後側の締結位置を後側締結点とする。

図３における前側締結点と後側締結点とを通るＡ−Ａ断面を示した図４、または図１に示されているように、フロントクロスメンバー１０は、Ｚ方向における上側に位置するアッパクロスメンバプレート１１と、Ｚ方向における下側に位置するロアクロスメンバプレート１２とを組み立てて一体化することによって形成されている。

図５（ａ）は、図３における前側締結点を通るＢ−Ｂ断面を示しており、図５（ｂ）は、図３における後側締結点を通るＣ−Ｃ断面を示している。これらの断面から分かるように、フロントクロスメンバー１０は、Ｘ方向における各端部で、アッパクロスメンバプレート１１の下面とロアクロスメンバプレート１２の上面とがＺ方向において対向した対向部７０を有している。対向部７０は、前側締結点と後側締結点とを含むように形成されている。

対向部７０は、前側締結点を含む位置において、前側基端部２２ａを受け入れた状態でボルト５０をＺ方向の上側から挿通され、ボルト５０の下端にウェルドナット６０が締め付けられることで、前側基端部２２ａをブッシュ装置２７を介して支持している。対向部７０は、後側締結点を含む位置において、後側基端部２２ｂを受け入れた状態でボルト５０をＺ方向の上側から挿通され、ボルト５０の下端にウェルドナット６０が締め付けられることで、後側基端部２２ｂをブッシュ装置２７を介して支持している。

図４または図５に示すように、前側基端部２２ａと後側基端部２２ｂとに設けられるブッシュ装置２７は、それぞれ、軸方向が略上下方向を向きボルト５０が挿通される内筒２３と、軸方向が略上下方向を向き内筒２３の外側に位置し圧入によってロアアーム２０に結合され一体化された外筒２４と、内筒２３と外筒２４との間に位置しこれらを弾性的に連結した連結部材としての弾性部材２５とを有し、円筒状となっている。なお、図５においては弾性部材２５の図示を省略している。内筒２３、外筒２４はそれぞれ、軸方向において均一な径の鉄製のパイプである。自然状態において、内筒２３の軸方向と外筒２４の軸方向とは略同一方で平行であるとともに軸中心が互いに略一致している。

内筒２３は、対向部７０を形成しているアッパクロスメンバプレート１１の下面とロアクロスメンバプレート１２の上面との間隔にほぼ一致する長さを有しており、内筒２３の上下面が対向部７０を形成しているアッパクロスメンバプレート１１の下面とロアクロスメンバプレート１２の上面に当接して挟持されている。よって、アッパクロスメンバプレート１１の下面とロアクロスメンバプレート１２の上面は、内筒２３に当接して内筒２３、内筒２３を含む基端部２２、具体的には前側基端部２２ａ及び後側基端部２２ｂ、さらにはこれらを含むロアアーム２０を、Ｚ方向における上下から支持した上下一対の座面２６となっている。そのため、この上下一対の座面２６はＹ方向の前後に複数、具体的には２つ備えられており、各一対の座面２６は、ブッシュ装置２７の上下を挟持してロアアーム２０の基端部２２、具体的には前側基端部２２ａと後側基端部２２ｂとを支持している。

座面２６とボルト５０とは、取り付け構造９９を構成している。また、ウェルドナット６０、基端部２２、対向部７０も、取り付け構造９９を構成している。取り付け構造９９は、対向部７０を有する点においてフロントクロスメンバー１０を有している。取り付け構造９９は、基端部２２を有する点においてロアアーム２０を有している。そして、サスペンション装置１００は、フロントクロスメンバー１０とロアアーム２０とを有し、取り付け構造９９を備えている。

ロアアーム２０をフロントクロスメンバー１０に取り付けて取り付け構造９９、サスペンション装置１００を形成するにあたっては、次の組立作業を行う。すなわち、まず、アッパクロスメンバプレート１１とロアクロスメンバプレート１２とを一体化することで組み立てられたフロントクロスメンバー１０の対向部７０に、ブッシュ装置２７を備えたロアアーム２０の基端部２２を、図３において矢印Ｄで示す方向に挿入することで、各ブッシュ装置２７を、各一対の座面２６間に挟持される状態とする。次いで、前側締結点、後側締結点のそれぞれにおいて、ボルト５０を、アッパクロスメンバプレート１１の上側から、内筒２３内に挿通する。そして、ボルト５０の先端がロアクロスメンバプレート１２の下側に露出した状態とし、この露出したボルト５０の先端にウェルドナット６０を締め付けて、基端部２２を上下の座面２６で挟持して互いに締結した状態とする。

これにより、フロントクロスメンバー１０、具体的にはアッパクロスメンバプレート１１およびロアクロスメンバプレート１２に設けられた座面２６が基端部２２、具体的には内筒２３に上下から当接し内筒２３の上下を挟持して基端部２２のとくに内筒２３を支持した状態となり、ロアアーム２０がフロントクロスメンバー１０に連結された状態となる。よって、Ｄ方向は、フロントクロスメンバー１０に対するロアアーム２０の艤装方向である。

なお、一般に、従来の構造では、ボルトの挿入方向が下方からとなっており、メンテナンス時に車両の下側にもぐりこんで作業を行う際のボルトの挿入が容易であるという、サービス性における利点があった反面、締結に緩みが生じたときにボルトが落下して外れる可能性があった。また、従来の構造では、ボルトの挿入方向が下方からとなっているため、ナットの締結のための工具の作業隙間の確保など、車両に搭載されている部品に作業間隔を設ける必要があった。

これに対し、取り付け構造９９、サスペンション装置１００ではボルト５０を上方から挿入するため、かりにウェルドナット６０が外れても、ボルト５０が外れること、及びボルト５０の外れに起因するロアアーム２０の離脱は極めて起こり難く、安全性が大きく向上している。また、取り付け構造９９、サスペンション装置１００では、ウェルドナット６０の締結作業を、ウェルドナット６０を目視しながら行うことが可能であるため、ボルト５０のねじ山をこじるなどの問題を起こすことなく容易に作業することが可能であって、作業性が高いとともに、ウェルドナット６０の締結作業のための工具の作業隙間の確保が不要となり、車両に搭載されている部品に作業間隔を設ける必要がないという利点が得られる。

図６に示すように、ロアアーム２０は、フロントクロスメンバー１０に取り付けられた状態において、基端部２２から先端部２１に向けて、太線の実線で示された水平方向に対して、太線の破線で示すように、角度αで下方に傾斜した態様で延在する状態となる。なお、同図は、車両に、少なくとも運転者が搭乗し、路面反力を受け、運転開始可能な状態となっていることを想定した仮想図であり、車両の積載荷重が０の場合、すなわち、乗員も荷物も載せられていない状態よりも、傾斜方向αが小さくなっている状態を示している。車両に最大積載荷重が加えられたときα＝０となる。

ロアアーム２０は、タイヤからの入力を、先端部２１で受けて、基端部２２でフロントクロスメンバー１０に入力するように伝達する。よって、タイヤからの入力は、角度αでフロントクロスメンバー１０に入力される。

そして、取り付け構造９９、サスペンション装置１００においては、図５に示すように、前側締結点、後側締結点における複数の座面２６のそれぞれが、ロアアーム２０の傾斜方向である角度αに沿うように、太線の実線で示された水平方向に対して、太線の破線で示すように、角度βで下方に傾斜している。言い換えると、座面２６は角度αに合わせて傾けて設定されている。本形態において、角度β＝３°である。すなわち、対向部７０における上下の座面２６は、ともに角度αに合わせて傾けられて平行とされ、水平面に対して角度βとなるように設定されている。

この角度βは、車両に積載荷重が加えられたときに、角度αと一致し得るように設定されており、図６に沿って上述したように、車両が路面反力を受ける積載荷重が加えられたときに、β＝αとなる。また、車両の積載荷重が０のときはβ＜αであり、車両に最大積載荷重が加えられたときはβ＞α＝０となる。角度αの、車両の積載荷重に応じた変化は、車両の積載荷重に応じたブッシュ装置２７の弾性変形によって内筒２３に対する外筒２４の角度が変化することで得られる。

タイヤからの入力は、ロアアーム２０の基端部２２、より具体的には内筒２３を介してフロントクロスメンバー１０の上下の座面２６に伝達されるが、角度βがこのように設定されていることにより、ロアアーム２０からの入力方向と座面２６の設置方向とが略平行または平行となっている。そのため、内筒２３の軸方向も座面２６の傾きに合わせて傾いた状態で取り付られるので、ロアアーム２０からの入力方向に対して内筒２３の軸方向を直角に配置することができる。つまり内筒２３に対して外筒２４がねじれていない状態、すなわち内筒２３の軸方向と外筒２４の軸方向とが同一方向を向いた状態でロアアーム２０からの入力を受けることができる。

すなわち、車両に積載荷重が加えられたときに、内筒２３の軸方向と外筒２４の軸方向とが同方向とされるように座面２６が傾斜されて設けられている。例えば、ロアアーム２０の傾斜角度と座面２６の傾斜角度とが大きくずれていると、内筒２３と外筒２４とが捻れた状態となるため、常にブッシュ装置２７の弾性部材２５にねじれによる応力が作用する状態となり、ブッシュ装置２７の耐久性に悪影響を与えることとなるが、本実施形態では、弾性部材２５に不要な応力をかけずにロアアーム２０からの入力を受けることが可能となるので、ブッシュ装置２７の耐久性を向上させることができる。

また、座面２６は、前側締結点と後側締結点とでともに角度βに設定され、各座面２６の傾斜角度βが一致しているため、取り付け構造９９、サスペンション装置１００を上述のように形成する際の、フロントクロスメンバー１０の対向部７０へのロアアーム２０の基端部２２の挿入作業が容易であるとともに、ボルト５０の挿入及び締結の作業も容易である。

また、座面２６の角度βは水平面に対して傾斜しているため、座面２６に泥や雪等の異物が入り込んできても、傾斜により落下しやすくなっているので異物が付着しにくい。しかも、座面２６がロアアーム２０の傾斜に合わせて傾斜されているので、ロアアーム２０と座面２６との隙間が比較的広く確保されて異物を排出しやすくなっている。したがって座面２６に異物が固着して堆積することを抑制することができる。これにより、異物が座面２６に固着、堆積することによる、フロントクロスメンバー１０に対するロアアーム２０の変位性の低下、この変位性の低下に起因するブッシュ装置２７の劣化、フロントクロスメンバー１０に対するロアアーム２０の変位時の異音が抑制又は防止される。

座面２６が水平面に対して角度β傾くように設定されていることに伴い、ボルト５０の軸方向は鉛直方向に対して角度β傾き、座面２６に直交するように座面２６と基端部２２のブッシュ装置２７とに挿通されて基端部２２と座面２６とを互いに締結している。内筒２３、外筒２４の軸方向もボルト５０と同様に鉛直方向に対して角度β傾いている。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
たとえば、座面、ボルトの数は複数でなく１つであってもよいし、複数の場合は３つ以上であっても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ サスペンションクロスメンバー
２０ ロアアーム
２１ 先端部
２２ 基端部
２３ 内筒
２４ 外筒
２５ 弾性部材
２６ 座面
２７ ブッシュ
５０ ボルト
１００ サスペンション装置
Ｘ 車幅方向
α ロアアームの傾斜方向
β 座面の傾斜角度

Claims (5)

1. 車両の骨格部材に支持されるサスペンションクロスメンバーと、基端部が前記サスペンションクロスメンバーの車幅方向両端部に連結され、該基端部から先端部に向けて下方に傾斜するよう設けられるロアアームとを備えるサスペンション装置であって、
   前記ロアアームは、前記基端部に軸方向が上下方向を向くよう設けられた円筒状のブッシュを備え、
   前記サスペンションクロスメンバーは、前記ブッシュの上下を挟持して前記ロアアームの前記基端部を支持する上下一対の座面を備え、
   前記座面は、前記ロアアームの傾斜方向に沿うように傾斜していることを特徴とするサスペンション装置。
2. 前記座面の水平面に対する傾斜角度は、当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記ロアアームの水平面に対する前記傾斜方向と一致し得るように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
3. 前記上下一対の座面を複数有し、各座面の前記傾斜角度が同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション装置。
4. 前記ロアアームは、前記上下一対の座面間に挟持された前記ブッシュに上方側からボルトを挿通して締結することで前記サスペンションクロスメンバーに連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のサスペンション装置。
5. 前記ブッシュは、前記ボルトを挿通可能で上下が前記座面で挟持される内筒と、該内筒の外側に配置されて前記ロアアームに結合された外筒と、前記内筒と前記外筒とを弾性的に連結した弾性部材とを有し、
   当該車両に積載荷重が加えられたときに、前記内筒の軸方向と、外筒の軸方向とが同方向とされるよう前記座面が傾斜されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のサスペンション装置。

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