JP2019104265A - サスペンション装置のアッパアーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性と軽量化を両立でき、かつ設計の自由度が高い、サスペンション装置を提供する。【解決手段】本開示の技術の一実施形態に係るサスペンション装置１０は、車輪のナックルに揺動自在に支持されるとともに車両前後方向に延びるサイドメンバに揺動自在に支持されるアッパアーム１４を備え、アッパアーム１４は、車幅方向外側の端部に位置する先端部１４ｃと、先端部１４ｃから車幅方向内側に二股に分れたアーム部１４ｄ，１４ｅと、を有し、一方のアーム部の断面積が他方のアーム部の断面積よりも大きく形成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、サスペンション装置のアッパアーム構造に関する。

車両において、車輪の独立懸架の方式の一つである、ダブルウィッシュボーンタイプのサスペンション装置が従来用いられている。この種のサスペンション装置は、車体フレームのサイドメンバに支軸周りに揺動自在に支持されたアッパアームと、車体側のサスクロスメンバに支軸周りに揺動自在に支持されたロワアームとを備える。これらアッパアームとロワアームとは車輪のナックルに連結されている。

このようなサスペンション装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のサスペンション装置は、ボールジョイントを介してナックルに連結された上記アッパアーム及び上記ロワアームを備える。更に、そのサスペンション装置は、ロワアームと車体フレームに固設されたばね受との間に設けられたコイルばねと、このコイルばねの中心に延びるショックアブソーバと、車幅方向に横置きに配置されて両端がそれぞれ対応するロワアームに連結されているリーフスプリングとを備える。

特開平７−１１２６０７号公報

上記のようなサスペンション装置において、車輪に作用する外力や衝撃が大きい場合には、アッパアームの寸法を大きくして、剛性を高める必要がある。

しかし、寸法を大きくすると、重量増や製造コスト高を招くと共に、他の部材のレイアウトが制限され、設計の自由度が低くなってしまう虞がある。

本開示の技術は、高剛性と軽量化を両立でき、かつ設計の自由度が高い、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に、本開示の技術は、車輪のナックルに揺動自在に支持されるとともに車両前後方向に延びるサイドメンバに揺動自在に支持されるアッパアームを備え、前記アッパアームは、車幅方向外側の端部に位置する先端部と、該先端部から車幅方向内側に二股に分れたアーム部と、を有し、前記二股に分れた一方のアーム部の断面積が他方のアーム部の断面積よりも大きく形成されている、サスペンション装置のアッパアーム構造を提供する。

前記各アーム部の基端部は、前記サイドメンバと接続されたブラケットに揺動自在に支持され、かつ前記一方のアーム部の鉛直方向下方に、揺動時に前記一方のアーム部と当接可能なリバウンドストッパが設けられていてもよい。

前記一方のアーム部は、前記車両前後方向の後側のアーム部であってもよい。

さらに、前記ナックルに揺動自在に支持されるとともに車幅方向に延びるサスクロスメンバに揺動自在に支持されるロワアームを備え、該ロワアームと前記サイドメンバとの間に設けられるショックアブソーバと、車幅方向に横置きに配置されて端部が前記ロワアームに配置されるリーフスプリングとを備え、前記リーフスプリングからの力を前記サスクロスメンバに伝達可能に設けられている伝達部と、前記サスクロスメンバを前記サイドメンバに接続するように構成された接続部材とを備え、前記ショックアブソーバは、前記車両の外側から前記サイドメンバに力を及ぼすように設けられ、前記伝達部は、前記サイドメンバよりも前記車両の内側に位置付けられていてもよい。

本開示の上記技術によれば、上記構成を備えるので、高剛性と軽量化を両立でき、かつ設計の自由度が高い、サスペンション装置を提供することが可能になる。

本実施形態に係るサスペンション装置の一部の概略構成図である。 図１のサスペンション装置の片方の車輪側の構成図であり、一部断面図である。 図１のサスペンション装置の作用・効果を説明するための模式図である。 図１のサスペンション装置のアッパアームの平面図である。 リバウンドストッパの作用を説明する拡大図であり、（Ａ）はアッパアームと非接触の状態、（Ｂ）はアッパアームと接触した状態を示す。

以下、本実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品又は構成には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
［サスペンション装置の全体構成］
図１は、本実施形態に係るサスペンション装置１０を車体左側から視た模式的な側面図である。サスペンション装置１０は、いわゆる独立懸架方式のサスペンション装置であって、本実施形態では車両１の左右の前輪（不図示）に適用されている。具体的には、サスペンション装置１０は、車体前後方向に延びるサイドメンバ２（右側のサイドメンバは図示を省略）に固定された上側ブラケット２０と、車体に対して揺動自在なアッパアーム１４及びロワアーム１６と、サイドメンバ２の下部に設けられた下部フレーム体３０と、衝撃吸収装置としてのショックアブソーバ４６とを備えている。なお、サスペンション装置１０は、左前輪及び右前輪に適用される場合も左右対称な構成を実質的に有するため、以下では左前輪に適用される構成を説明し、右前輪に適用される構成については実質的にその説明を省略する。

上側ブラケット２０は、サイドメンバ２の車体幅方向外側の壁面に固定されるプレート状の本体部２１と、本体部２１の車体前後方向の前端側に設けられた前側アッパ用ブラケット部２２と、本体部２１の車体前後方向の後端側に設けられた後側アッパ用ブラケット部２３と、本体部２１の各アッパ用ブラケット２２，２３の間に配置された中間ブラケット部２４と、後側アッパ用ブラケット部２３に設けられたリバウンドストッパ９０とを備えている。

本実施形態において、上側ブラケット２０は、好ましくは、本体部２１の前側アッパ用ブラケット部２２よりも前側の第1位置Ｐ１、本体部２１の前側アッパ用ブラケット部２２と中間ブラケット部２４との間の第２位置Ｐ２、本体部２１の中間ブラケット部２４よりも下方の第３位置Ｐ３、本体部２１の中間ブラケット部２４と後側アッパ用ブラケット部２３との間の第４位置Ｐ４及び、本体部２１の後側アッパ用ブラケット部２３よりも後側の第５位置Ｐ５の計５カ所をサイドメンバ２の不図示の裏面ナットにボルトＢを締結することにより固定されている。上側ブラケット２０の詳細な構成については後述する。

アッパアーム１４は、略Ｖ字状又は略Ａ字状に形成されており、車体前後方向に離間する前後一対のアッパ基端部１４ａ，１４ｂと、前後のアッパ基端部１４ａ，１４ｂよりも車体幅方向外側に位置するアッパ先端部１４ｃと、これら前後のアッパ基端部１４ａ，１４ｂとアッパ先端部１４ｃとを繋ぐ前後一対のアーム部１４ｄ，１４ｅとを備えている。前後のアッパ基端部１４ａ，１４ｂは、略円筒状に形成されており、前後のアッパ用ブラケット部２２，２３にカムボルト７５，８５を介して揺動自在に軸支されている。これらの支持構造の詳細については後述する。

ロアアーム１６は、略Ｖ字状又は略Ａ字状に形成されており、車体前後方向に離間する前後一対のロア基端部１６ａ，１６ｂと、前後のロア基端部１６ａ，１６ｂよりも車体幅方向外側に位置するロア先端部１６ｃと、これら前後のロア基端部１６ａ，１６ｂとロア先端部１６ｃとを繋ぐ前後一対のアーム部１６ｄ，１６ｅとを備えている。前後のロア基端部１６ａ，１６ｂは、略円筒状に形成されており、後述する前後のロア用ブラケット部３７，３８にボルト９８，９９を介して回転自在に軸支されている。

図２に示すように、アッパアーム１４のアッパ先端部１４ｃには、不図示の車輪のハブ或はブレーキロータ（以下、単にハブと称する）１２のナックル１７の上端部がボールジョイント１８を介して枢支され、ロアアーム１６のロア先端部１６ｃには、ハブ１２のナックル１７の下端部がボールジョイント１９を介して枢支されている。

図１に戻り、下部フレーム体３０は、車体幅方向に略並行に延びる前後一対の主クロスメンバ３１及び、副クロスメンバ３２と、車体前後方向に略平行に延びる左右一対の縦メンバ３４（右側の縦メンバは図示を省略）と、下側ブラケット３６とを備えている。副クロスメンバ３２は、主クロスメンバ３１の前側に、主クロスメンバ３１から離間して配置されている。

縦メンバ３４は、その上面をサイドメンバ２の下面に沿わせて配されており、不図示のボルトナット（又は、溶接等）によりサイドメンバ２に接合されている。縦メンバ３４は、下側ブラケット３６の上部にまたがるように配置されている。縦メンバ３４の前端側下面には、後述する前側ロワ用ブラケット３７の上端部が溶接等により接合されている。副クロスメンバ３２は、前側ロワ用ブラケット３７を介して縦メンバ３４に連結支持されている。また、縦メンバ３４の後端側下面には下側ブラケット３６が溶接等により接合され、下側ブラケット３６の下端には、主クロスメンバ３１の車体幅方向外側の上面部が溶接等により接合されている。すなわち、下側ブラケット３６が、縦メンバ３４と主クロスメンバ３１とを接続する接続部材として機能するように構成されている。

さらに、下部フレーム体３０は、車体前後方向に配置された前後一対のロワ用ブラケット３７，３８を有する。前側ロワ用ブラケット３７には、ロアアーム１６の前側ロア基端部１６ａがボルト９８を介して揺動自在に軸支されている。後側ロワ用ブラケット３８には、ロアアーム１６の後側ロア基端部１６ｂがボルト９９を介して揺動自在に軸支されている。前側ロワ用ブラケット３７は、その上端を縦メンバ３４に溶接等で接合されると共に、その下端部には下方に略Ｕ字状に開口する凹部が設けられている。凹部には、副クロスメンバ３２が嵌め込まれて溶接等により固定されている。後側ロワ用ブラケット３８は、その前端側を主クロスメンバ３１の延出部３１ａに溶接等により固定されると共に、その上端側を溶接等により縦メンバ３４に固定されている。

図２に示すように、本実施形態のサスペンション装置１０において、リーフスプリング４０は、主クロスメンバ３１の内部空洞３１ｓに挿入されて車体幅方向に横置きに配置されている。リーフスプリング４０は、概して、車体幅方向に延在し、鉛直方向上方に僅かに凸に湾曲した形状を有する。リーフスプリング４０の一端部４０ａは、左前輪であるハブ１２側のロワアーム１６内の支持部４４に配置され、その他端部は、同様に何れも図示しない右前輪側のロワアーム内の支持部に配置される。また、リーフスプリング４０の中間部分４０ｂは、主クロスメンバ３１の内部空洞３１ｓ内に収容されおり、ブッシュ部材４７を介して主クロスメンバ３１に支持されている。

支持部４４は、ロワアーム１６のロア先端部１６ｃと、該ロア先端部１６ｃの上面を覆うように設けられたロワアームカバー部１６ｅとにより区画される空間Ｓ内に収容されている。支持部４４の下側には、弾性体４４ａが設けられている。この弾性体４４ａは、支持部４４に大きな力が作用したときの緩衝能を高めたり、或は、ロワアーム１６の回転軌跡とリーフスプリング４０の回転軌跡との差を吸収したりする機能を有している。ロア先端部１６ｃ上面にカバー部１６ｅが取り付けられたロワアーム１６は、車幅方向内側に開口する開口部１６ｆを有する。リーフスプリング４０の一端部４０ａは、開口部１６ｆを通って空間Ｓに延在し、支持部４４に支持されている。

ブッシュ部材４７は、リーフスプリング４０の鉛直方向上側に位置付けられて主クロスメンバ３１の上側内周面に接続された上側ブッシュ４８と、リーフスプリング４０の鉛直方向下側に位置付けられて主クロスメンバ３１の下側内周面に接続された下側ブッシュ５０とを有する。リーフスプリング４０の中間部分４０ｂは、内部空洞３１ｓ内に車体幅方向に配置された左右一対のブッシュ部材４７（右側のブッシュ部材は図示を省略）により、主クロスメンバ３１の内周面に支持されている。リーフスプリング４０は、上側ブッシュ４８により、ロワアーム１６の支持部４４に押し付けられるようにして設けられている。上側ブッシュ４８は、リーフスプリング４０からの力を下部フレーム体３０に伝達可能に設けられている。下側ブッシュ５０は、リーフスプリング４０に対して、例えばスタビライザーとして機能するように設けられている。このように、上側ブッシュ４８及び下側ブッシュ５０を設けることで、例えば、左右前輪に対して上下方向に異なる力が作用した場合等には、リーフスプリング４０が略Ｓ字状に湾曲することにより左右前輪の両方に対して作用するようになっている。

ショックアブソーバ４６は、ロワアーム１６とサイドメンバ２との間を斜めに延びるように設けられている。ショックアブソーバ４６の下端部４６ａは、ロワアームカバー部１６ｅの上面に溶接等により固定された支持ブラケット１６ｇにボルトナット等により支持されている。また、ショックアブソーバ４６の上端部４６ｂは、上側ブラケット２０の中間ブラケット部２４に支持されている。

［サスペンション装置全体の作用効果］
以上詳述したサスペンション装置１０では、サイドメンバ２の車幅方向外側の壁面に固定される上側ブラケット２０が、サイドメンバ２の車体上下方向下側の壁面に固定される下部フレーム体３０から独立した構成を有する。これにより、本実施形態のサスペンション装置１０は、高い設計の自由度を有することができる。

また、上側ブラケット２０と下部フレーム体３０とが独立した構成を有するので、これら上側ブラケット２０及び、下部フレーム体３０をサイドメンバ２に対して別個に組み付けることが可能となり、サスペンション装置１０の各構成要素のうち、特に下部フレーム体３０のサイドメンバ２への組み付け性の向上を図ることができる。

さらに、サスペンション装置１０は、強度及び剛性の面でも優れている。具体的には、図３に示すように、ショックアブソーバ４６の一端部４６ａはロワアーム１６に接続され、その他端部４６ｂは上側ブラケット２０に接続されている。また、ショックアブソーバ４６のロワアーム１６への接続部は、上側ブラケット２０よりも車体幅方向の外側に位置している。そして、上側ブラケット２０は、サイドメンバ２の車体幅方向外側の壁面に固定されている。したがって、ショックアブソーバ４６は、サイドメンバ２に対して車体幅方向外側から内側に力を作用させることができる（以下、このような力の伝達経路を第１伝達ルートと称する）。また、サイドメンバ２に対しては、リーフスプリング４０から、上側ブッシュ４８、主クロスメンバ３１、下側ブラケット３６及び、縦メンバ３４を介して伝達される力が作用する（以下、このような力の伝達経路を第２伝達ルートと称する）。

サスペンション装置１０において、例えばハブ１２に鉛直方向上方に持ち上げるような力Ｆが作用すると、サイドメンバ２には、第１伝達ルートのモーメントＭ１が作用する。一方、ロワアーム１６からリーフスプリング４０に力が伝達されると、リーフスプリング４０の弾性力は上側ブッシュ４８を介して主クロスメンバ３１に伝達される。そして、下側ブラケット３６がサイドメンバ２の車体上下方向下側に配置されているので、サイドメンバ２には、第２伝達ルートのモーメントＭ２が作用する。これらモーメントＭ１、Ｍ２は互いに打ち消しあうように作用する。したがって、本実施形態のサスペンション装置１０によれば、サイドメンバ２を肉厚にすることなく力Ｆに対して、剛性を確実に確保することが可能となり、重量増加やこれに伴う構成変化を効果的に防止することができる。

［アッパアーム］
次に、図４を参照して、サスペンション装置１０におけるアッパアーム１４の構造の詳細について説明する。

アッパアーム１４は、ボールジョイント１８と接続されるアッパ先端部１４ｃと、アッパ先端部１４ｃから二股に分れたアーム部１４ｄ，１４ｅと、各アーム部１４ｄ，１４ｅにおいてアッパ先端部１４ｃと反対側の端部に設けられ前後のアッパ用ブラケット部２２，２３に連結される前後のアーム基端部１４ａ，１４ｂとを備える。ここで、車両前後方向前側の前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅（太さ）をＸとし、後側の後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅（太さ）をＹとすると、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅Ｙは、前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅Ｘよりも大きく形成されている。これにより、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の断面積は、前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の断面積よりも大きく形成される。また、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の鉛直方向下方には、後述するリバウンドストッパの当接部６４が配置されている。

［リバウンドストッパ］
図１に示すように、リバウンドストッパ６０は、上側ブラケット２０の後側アッパ用ブラケット部２４に設けられている。リバウンドストッパ６０は、後側アッパ用ブラケット部２４に固定される横側ブラケット６２と、横側ブラケット６２の頂面６２ａに設けられ、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の裏面１４ｆと当接可能な当接部６４とを備える。当接部６４は、例えば円盤状でゴム等の弾性体で形成されるが、裏面１４ｆとの当接時に衝撃を吸収できる構造であれば、当接部６４の形状や材質は問わない。

図５は、リバウンドストッパ６０の作用を説明する拡大図である。車両の通常走行中は、図５（Ａ）に示すように、リバウンドストッパ６０の当接部６４は、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の裏面（下面）１４ｆとは非接触の状態にある。しかし、悪路等で車輪が下がった場合は、ナックル１７を経由して、ボールジョイント１８により揺動可能に設けられた後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の下面１４ｆが下がる。このため、図５（Ｂ）に示すように、リバウンドストッパ６０の当接部６４が後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の下面１４ｆと面接触する。これにより、当接部６４の弾性部材によって衝突の際のエネルギーが吸収されると共に、ショックアブソーバ４６の伸び過ぎを防止し、車輪が下がり過ぎないようにすることができる。

［アッパアーム・リバウンドストッパによる効果］
本実施形態では、アッパアーム１４において、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅が太く形成されることによりアッパアーム１４全体の剛性が確保されると共に、前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅が細く形成されることによりアッパアーム１４全体の軽量化が図られる。また、前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅が細く形成されることによって、車両前後方向前側のスペースにゆとりが生じ、他の部材のレイアウトの自由度を高めることができ、かつ操舵角を大きく確保することが可能になる。

一方、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅が太く形成されることによって剛性を高めることにより、その鉛直方向下方にリバウンドストッパ６０を設けても衝突時の衝撃による破損を防止できる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は種々の変更が可能である。本願の特許請求の範囲によって定義される発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、種々の置換、変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、アッパアーム１４とショックアブソーバ４６とは単一の上側ブラケット２０に接続された。しかし、上側ブラケット２０は、単一の部材であることに限定されず、２つ以上の独立した部材、更には別々に離れて配置される部材から構成されてもよい。例えば、上側ブラケット２０は、アッパアームの接続用の２つの離間したアッパアームブラケットと、それらの間に離れて設けられるショックアブソーバ接続用ブラケットとから構成されてもよい。

また、上記実施形態では、後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅（太さ）が前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅（太さ）よりも大きく形成された。しかし、逆の構成、すなわち、前側アーム部１４ｄ（Ｆ）の幅（太さ）が後側アーム部１４ｅ（Ｒ）の幅（太さ）よりも大きく形成されてもよい。さらに、上記実施形態では、アーム部１４ｄ，１４ｅを２個としたが、３個以上でもよい。その場合は前側のグループと後側のグループの２つに分類できればよく、一方のグループのアーム部の幅（太さ）の合計が他方のグループのそれよりも大きく形成される場合も本発明に含まれる。

１０ サスペンション装置
１４ アッパアーム
１４ａ，１４ｂ 基端部
１４ｃ 先端部
１４ｄ（Ｆ） 前側アーム部
１４ｅ（Ｒ） 後側アーム部
１６ ロワアーム
２０ 上側ブラケット
２１ 本体部
２２ 前側アッパ用ブラケット部
２３ 後側アッパ用ブラケット部
２４ 中間ブラケット部
３０ 下部フレーム体
３１ 主クロスメンバ
３２ 副クロスメンバ
３４ 縦メンバ
３６ 下側ブラケット（接続部材）
４０ リーフスプリング
４６ ショックアブソーバ
４８ 上側ブッシュ（伝達部）
６０ リバウンドストッパ
６２ 横側ブラケット
６４ 当接部

Claims (4)

1. 車輪のナックルに揺動自在に支持されるとともに車両前後方向に延びるサイドメンバに揺動自在に支持されるアッパアームを備え、
   前記アッパアームは、車幅方向外側の端部に位置する先端部と、
   該先端部から車幅方向内側に二股に分れたアーム部と、を有し、
   前記二股に分れた一方のアーム部の断面積が他方のアーム部の断面積よりも大きく形成されている、
   サスペンション装置のアッパアーム構造。
2. 前記各アーム部の基端部は、前記サイドメンバと接続されたブラケットに揺動自在に支持され、かつ前記一方のアーム部の鉛直方向下方に、揺動時に前記一方のアーム部と当接可能なリバウンドストッパが設けられている、
   請求項１に記載のサスペンション装置のアッパアーム構造。
3. 前記一方のアーム部は、前記車両前後方向の後側のアーム部である、
   請求項１又は２に記載のサスペンション装置のアッパアーム構造。
4. さらに、前記ナックルに揺動自在に支持されるとともに車幅方向に延びるサスクロスメンバに揺動自在に支持されるロワアームを備え、
   該ロワアームと前記サイドメンバとの間に設けられるショックアブソーバと、車幅方向に横置きに配置されて端部が前記ロワアームに配置されるリーフスプリングとを備え、
   前記リーフスプリングからの力を前記サスクロスメンバに伝達可能に設けられている伝達部と、前記サスクロスメンバを前記サイドメンバに接続するように構成された接続部材とを備え、
   前記ショックアブソーバは、前記車両の外側から前記サイドメンバに力を及ぼすように設けられ、
   前記伝達部は、前記サイドメンバよりも前記車両の内側に位置付けられている、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサスペンション装置のアッパアーム構造。

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