JP2020015469A

JP2020015469A - サスペンション構造

Info

Publication number: JP2020015469A
Application number: JP2018141317A
Authority: JP
Inventors: 充朗君島; Mitsuo Kimishima
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP7103022B2

Abstract

【課題】タイヤグリップの変動を抑制しつつ車両の操縦性能を向上させることができるサスペンション構造を提供する。【解決手段】ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３との接続部６１、６２が、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３とがＺ方向に沿った第１回動軸Ｏ１を中心に相対回動可能であることで、トー角の変化を妨げにくい。従って、車輪の上下動に対してトー角を意図的に変化させやすく、車両の操縦性能を向上させることができる。また、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３との接続部６１、６２が、他方向の回動軸を中心とした相対回動を規制することで、キャンバー角の変化が抑制される。従って、タイヤと路面Ｒとの接地面積が変化しにくく、タイヤグリップの変動を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンション構造に関するものである。

一般に、車両のサスペンション構造として独立懸架式のものが知られており、さらに、独立懸架式のサスペンション構造の一種としてマルチリンク式のものが知られている。マルチリンク式サスペンション構造では、複数のアームによってナックルが車体に支持されるとともに、このナックルによって車輪が保持される。これらの複数のアームは、車輪が入力に対して適宜に動作（トーインやトーアウト等）するようにセッティングがなされる。

このようなマルチリンク式のサスペンション構造として、ワットリンクを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されたサスペンション構造では、複数のアームによってホイールハブを支持するサスペンションメンバが、横方向において高剛性な弾性ブッシュと、前後方向を軸方向として回動するワットリンクと、のそれぞれを介して車体に取り付けられている。これにより、サスペンションメンバは、上下方向又は前後方向の力によって移動しやすく、且つ、横方向の力によって移動しにくくなっており、乗り心地および操舵応答性の向上が図られている。

特開平７−１３２７２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のサスペンション構造では、サスペンションメンバの動作は制限されているものの、ホイールハブ自体の支持はアーム配置による上下動によっては、キャンバー角が変化する可能性があった。キャンバー角が変化すると、タイヤと路面との接地面積が変動し、タイヤグリップを一定に保つことが困難になってしまう。一方、例えば硬めのブッシュを用いることで、車輪への入力に対して単にホイールハブを動作しにくくすると、キャンバー角だけでなくトー角も変化させにくくなり、車両の操縦性能が低下してしまう可能性がある（即ち、マルチリンク式のサスペンションでは、バンプ時のキャンバー角の変化と、ロール時のキャンバー角の変化と、の両方を大きくすることが困難であった）。

本発明の目的は、タイヤグリップの変動を抑制しつつ車両の操縦性能を向上させることができるサスペンション構造を提供することにある。

本発明のサスペンション構造は、車輪を回転可能に保持する左右一対のナックルと、車幅方向に沿って延びて前記一対のナックル同士を連結するクロスメンバと、を備えたサスペンション構造であって、前記ナックルと前記クロスメンバとの接続部は、該ナックルと該クロスメンバとの相対回動の回動中心となる第１回動軸を定め、前記第１回動軸は、上下方向に沿って延びていることを特徴とする。

本発明のサスペンション構造によれば、タイヤグリップの変動を抑制しつつ車両の操縦性能を向上させることができる。

本発明の実施例に係るサスペンション構造を示す斜視図である。前記サスペンション構造を示す平面図である。前記サスペンション構造を示す背面図である。前記サスペンション構造を示す側面図である。前記サスペンション構造を示す下面図である。両輪にバンプが生じた場合の前記サスペンション構造の様子を示す平面図である。両輪にバンプが生じた場合の前記サスペンション構造の様子を示す背面図である。車両旋回時の前記サスペンション構造の様子を示す平面図である。車両旋回時の前記サスペンション構造の様子を示す背面図である。本発明の変形例に係るサスペンション構造を示す斜視図である。

請求項１に記載された発明は、車輪を回転可能に保持する左右一対のナックルと、車幅方向に沿って延びて一対のナックル同士を連結するクロスメンバと、を備えたサスペンション構造であって、ナックルとクロスメンバとの接続部は、ナックルとクロスメンバとの相対回動の回動中心となる第１回動軸を定め、第１回動軸は、上下方向に沿って延びていることを特徴とするサスペンション構造である。

ナックルとクロスメンバとの接続部が、ナックルとクロスメンバとが上下方向に沿った第１回動軸を中心に相対回動可能であることで、トー角の変化を妨げにくい。従って、タイヤの上下動に対してトー角を意図的に変化させやすく、車両の操縦性能を向上させることができる。また、第１回動軸が定められていることで、他方向の回動軸を中心とした相対回動が規制され、キャンバー角の変化が抑制される。従って、タイヤと路面との接地面積が変化しにくく、タイヤグリップの変動を抑制することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例のサスペンション構造１は、図１〜５に示すように、前輪駆動の車両におけるリア側の構造であって、一対のナックル２Ａ、２Ｂと、クロスメンバ３と、ワットリンク４と、を備える。サスペンション構造１は、左右略対称な形状を有しており、以下では主に右側（ナックル２Ａ側）の構造について説明し、特に説明がない限りは、左側も同様の構造となっているものとする。尚、本実施例のサスペンション構造は、後輪駆動や四輪駆動の車両に採用されてもよい。

尚、本実施例では、車両の進行方向をＸ方向とし、車幅方向をＹ方向とし、上下方向をＺ方向とする。また以下では、Ｘ方向における前後を単に前後と呼び、Ｙ方向における中央部側を内側と呼び、Ｙ方向における左右両側を外側と呼び、Ｚ方向における上下を単に上下と呼ぶ。

ナックル２Ａは、車輪を回転可能に保持するものであって、車輪が取り付けられるハブ２１と、ハブ２１の内側に配置されて車体１０に支持される被支持部２２と、を有する。被支持部２２は、車輪の回転中心から径方向外側に向かって延びる４本の腕部２２１〜２２４を有している。

車輪の回転中心から上方側に向かって延びる腕部２２１は、Ｉ字状の上側アーム５１によって車体１０に支持されている。上側アーム５１は、腕部２２１から前側に向かって延びる。車輪の回転中心から前側且つ上側に向かって延びる腕部２２２は、Ａ字状の下側アーム５２によって車体１０に支持されている。下側アーム５２は、腕部２２２から前側且つ内側に向かって延びるアーム部と、内側に向かって延びるアーム部と、前後方向に延びてこれらの２本のアーム部を連結する連結部と、を有し、２本のアーム部がそれぞれ車体１０に支持されている。

車輪の回転中心から上側に向かって延びる腕部２２３、及び、車輪の回転中心から後側且つ下側に向かって延びる腕部２２４は、後述するようにクロスメンバ３に接続される。

クロスメンバ３は、Ｙ方向に沿って直線状に延びる第１棒状部３１と、Ｘ方向から見て上側に凸に屈曲した第２棒状部３２と、がＹ方向の中央部において連結されたものである。即ち、第１棒状部３１と第２棒状部３２とは、相対移動しないように固定されている。また、第２棒状部３２が屈曲していることで、クロスメンバ３全体をＸ方向から見た際、下側に凹部３３が形成されている。第１棒状部３１と第２棒状部３２とは、互いに略等しいＹ方向寸法を有しており、第１棒状部３１の端部と、第２棒状部３２の端部と、がＺ方向に並んでいる。

第１棒状部３１の両端がそれぞれナックル２Ａ、２Ｂの腕部２２３に接続されて接続部６１が形成され、第２棒状部３２の両端がそれぞれナックル２Ａ、２Ｂの腕部２２４に接続されて接続部６２が形成されている。ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３とは、２つの接続部６１、６２によって接続され、２つの接続部６１、６２はＺ方向に並んでいる。接続部６１、６２によってＺ方向に沿った第１回動軸Ｏ１が形成され、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３とが第１回動軸Ｏ１を中心に相対回動することが許容され、他方向の回動軸を中心とした回動が規制される。

尚、２つの接続部６１、６２の接続構造は任意である。例えば、棒状部３１、３２の端部がボール状に形成されることで三次元的に動作可能な接続構造となっていてもよいし、棒状部３１、３２の端部と腕部２２３とのうち一方がＺ方向に沿って延びる軸部を有するとともに他方が軸受部を有することにより、棒状部３１、３２の端部のそれぞれがＺ方向に回動可能なように（二次元的に動作可能に）軸支されていてもよい。

第２棒状部３２は、その端部近傍に、ワットリンク４の後述するリンクアーム４２Ａ、４２Ｂが接続されるアーム支持部３２１を有している。アーム支持部３２１は、リンクアーム４２Ａ、４２Ｂの端部をＸ方向から挟み込んで支持する構造となっている。

ワットリンク４は、センターリンク４１と、一対のリンクアーム４２Ａ、４２Ｂと、を有する。センターリンク４１は、Ｚ方向に沿って延びる第２回動軸Ｏ２を中心に回転可能なように、被支持部４１１において車体１０に支持されている。また、図２に示すように、第２回動軸Ｏ２は、Ｚ方向から見て、右側のナックル２Ａとクロスメンバ３との接続部６１、６２と、左側のナックル２Ｂとクロスメンバ３との接続部６１、６２と、を結ぶ線分（二点鎖線で図示）の中央部に位置している。

センターリンク４１は、一対のリンクアーム４２Ａ、４２Ｂのそれぞれが接続されるアーム支持部４１２Ａ、４１２Ｂを有し、２つのアーム支持部４１２Ａ、４１２Ｂから被支持部４１１までの距離は互いに略等しくなっている。アーム支持部４１２Ａ、４１２Ｂは、リンクアーム４２Ａ、４２Ｂの端部をＺ方向から挟み込んで支持する構造となっている。また、センターリンク４１は、図３に示すように、Ｘ方向から見て第２棒状部３２の両端の間に配置されており、即ち、クロスメンバ３の凹部３３に配置されている。

リンクアーム４２Ａ、４２Ｂは、Ｙ方向に対して多少の傾斜を有しつつ棒状に延びている。センターリンク４１から右側に向かって延びるリンクアーム４２Ａは、第２回動軸Ｏ２の後側に位置するアーム支持部４１２Ａに接続され、センターリンク４１から左側に向かって延びるリンクアーム４２Ｂは、第２回動軸Ｏ２の前側に位置するアーム支持部４１２Ｂに接続される。

リンクアーム４２Ａ、４２Ｂの内側の端部は、ボール状に形成され、三次元的に動作可能なようにアーム支持部４１２Ａ、４１２Ｂによって支持されている。リンクアーム４２Ａ、４２Ｂの外側の端部は、ボール状に形成され、三次元的に動作可能なようにアーム支持部３２１によって支持されている。

センターリンク４１は、クロスメンバ３のアーム支持部３２１がセンターリンク４１の第２回動軸Ｏ２に近づく際に上面視時計回りに回転し、遠ざかる際に上面視反時計回りに回転する。ここで、アーム支持部３２１とセンターリンク４１との近さは、三次元的な距離を意味する。一対のアーム支持部４１２Ａ、４１２Ｂが第２回動軸Ｏ２を挟むように配置されていることで、右側のアーム支持部３２１が第２回動軸Ｏ２に近づく（又は遠ざかる）際には、左側のアーム支持部３２１も第２回動軸Ｏ２に近づく（又は遠ざかる）。

即ち、右側のアーム支持部３２１から第２回動軸Ｏ２までの距離と、左側のアーム支持部３２１から第２回動軸Ｏ２までの距離と、は互いに略等しく保たれる。これにより、クロスメンバ３全体が右側又は左側に平行移動することが規制される。

ここで、車輪に対して入力があった場合におけるサスペンション構造１の各部の動作について説明する。尚、以下では、車両が水平面上に停車している（即ち、車輪には主に車重による重力が加わっている）状態を基準状態とする。

まず、基準状態において、下側アーム５２がＸＹ平面に略平行に延びている（図４参照）。ナックル２Ａ、２Ｂが基準状態からＺ方向のいずれかに移動し、下側アーム５２のＹ方向に対する傾斜角度（絶対値）が大きくなった場合、ナックル２Ａ、２Ｂの前側の腕部２２１、２２２は、下側アーム５２によって内側に引っ張られる。上記のようにクロスメンバ３がＹ方向に平行移動しないことから、ナックル２Ａ、２Ｂの後側の腕部２２３、２２４は、Ｙ方向においてほとんど移動しない。従って、ナックル２Ａ、２Ｂは、前側のみが内側に移動し、ナックル２Ａ、２Ｂに保持された車輪は、トー角がイン側に変化する（トーインする）。

この具体例として、両輪にバンプが生じた場合のサスペンション構造１の様子を図６、７に示す。ナックル２Ａ、２Ｂは、基準状態と比較して、車体１０に対して上方に移動する。このとき、下側アーム５２は、外側端部の方が内側端部よりも上方に位置するように、Ｙ方向に対して傾斜する。また、リンクアーム４２Ａ、４２Ｂも同様に、外側端部の方が内側端部よりも上方に位置するように、Ｙ方向に対して傾斜する。

このとき、上記のようにナックル２Ａ、２Ｂの前側が内側に移動し、車輪２０Ａ、２０Ｂがトーインする。また、クロスメンバ３のアーム支持部３２１が第２回動軸Ｏ２から遠ざかることから、センターリンク４１は上面視反時計回りに回動する。

車両の旋回時には、旋回外輪側に大きな力が加わり、左右の車輪に加わる力の大きさが異なる。具体例として、車両が左側に向かって旋回（左折）する場合のサスペンション構造１の様子を図８、９に示す。旋回外輪側である右側の車輪２０Ａに対して上方への大きな力が加わることから、右側のナックル２Ａは、基準状態と比較して、車体１０に対して上方に移動する。このとき、右側のアーム支持部３２１が第２回動軸Ｏ２から遠ざかることから、センターリンク４１は上面視反時計回りに回動する。センターリンク４１の回動によって、左側のアーム支持部３２１も第２回動軸Ｏ２から遠ざかろうとする。左側の車輪２０Ｂに加わる力は比較的小さいことから、左側のアーム支持部３２１は下方に移動する。従って、クロスメンバ３は、Ｙ方向に対して右上がりに傾斜する。

この具体例では、右側のナックル２Ａが上方に移動することにより、右側の下側アーム５２は、外側端部の方が内側端部よりも上方に位置するように、Ｙ方向に対して傾斜する。これにより、ナックル２Ａの前側が内側に移動し、車輪２０Ａがトーインする。また、接続部６１、６２によって、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３とが第１回動軸Ｏ１を中心に相対回動することが許容され、他方向の回動軸を中心とした回動が規制されていることで、車輪２０Ａ、２０Ｂのキャンバー角はほとんど変化しない。即ち、タイヤと路面Ｒとの接地面積がほとんど変化しないようになっている。

このような本実施例によれば、以下のような効果がある。即ち、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３との接続部６１、６２が、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３とがＺ方向に沿った第１回動軸Ｏ１を中心に相対回動可能であることで、トー角の変化を妨げにくい。従って、車輪の上下動に対してトー角を意図的に変化させやすく、車両の操縦性能を向上させることができる。また、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３との接続部６１、６２が、他方向の回動軸を中心とした相対回動を規制することで、キャンバー角の変化が抑制される。従って、タイヤと路面Ｒとの接地面積が変化しにくく、タイヤグリップの変動を抑制することができる。

また、一対のナックル２Ａ、２Ｂにワットリンク４が接続されていることで、トー角が設定外の変化をすることを抑制しつつ、サスペンションの横揺れを抑制することができる。さらに、ワットリンク４においてセンターリンク４１の第２回動軸Ｏ２がＺ方向に沿って延びていることで、サスペンションのＺ方向における追従性が低下することを抑制するとともに、ワットリンク４を省スペースで配置することができる。

また、センターリンク４１の第２回動軸Ｏ２が、Ｙ方向両側の接続部６１、６２同士を結ぶ線分の中央部に位置することで、この第２回動軸Ｏ２をロールセンタとすることができる。さらに、左右のリンクアーム４２Ａ、４２Ｂの長さを略等しくすることができ、サスペンションの横ずれを抑制しやすい。

また、センターリンク４１がクロスメンバ３の凹部３３に配置されていることで、ワットリンク４を省スペースで配置することができる。さらに、クロスメンバ３がＸ方向から見て屈曲した第２棒状部３２を有し、この第２棒状部３２にリンクアーム４２Ａ、４２Ｂが接続されていることで、車両が旋回する際に生じるＹ方向の力に対し、クロスメンバ３の強度を向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、ナックル２Ａ、２Ｂの腕部２２２に、Ａ字状の下側アーム５２が接続されているものとしたが、下側アームは他の形状を有していてもよい。図１０に示す変形例のサスペンション構造１Ｂのように、腕部２２２にＬ字状の下側アーム５３が接続される構成としてもよい。下側アーム５３は、Ｘ方向に沿って延びるアーム部と、Ｙ方向に沿って延びるアーム部と、を有し、２本のアーム部は連結されておらず、独立に変形可能となっている。また、各部のアームは適宜な形状や長さを有していればよい。

また、前記実施例では、クロスメンバ３が下側に凹部３３を有するものとしたが、上側に凹部が形成され、この凹部にセンターリンクが配置されてもよい。また、クロスメンバの凹部は、屈曲された棒状部によって形成されたものに限定されない。例えば、クロスメンバ全体が板状に形成され、その上側又は下側に凹部が形成されてもよい。また、クロスメンバに対し、センターリンクの設置高さをずらしてもよく、この場合、クロスメンバに凹部を形成しなくてもよい。また、クロスメンバに開口が形成され、この開口内にセンターリンクが配置されてもよい。

また、リンクアームとしての上側アーム５１は、以下のように機能してもよい。上側アーム５１は、ナックル２Ａ、２Ｂの腕部２２１から前側に向かって延びて前端が車体１０に支持されている。これにより、上述したように下側アーム５２によってナックル２Ａ、２Ｂの前側が内側に引っ張られて車輪がトーインする際に、上側アーム５１は、トーインの動作の妨げとなりにくく、且つ、車輪の前後位置を決定するようにはたらく。

また、前記実施例では、センターリンク４１の第２回動軸Ｏ２が、Ｙ方向両側の接続部６１、６２同士を結ぶ線分の中央部に位置するものとしたが、第２回動軸Ｏ２の位置は、サスペンションの設定に応じて適宜な位置に配置されればよく、接続部同士を結ぶ線分に対して前後に配置されてもよいし、中央部から左右にずれて配置されてもよい。

また、前記実施例では、一対のナックル２Ａ、２Ｂにワットリンク４が接続されるものとしたが、例えば他のアームによってクロスメンバのＹ方向の動作を規制し、Ｚ方向の直線的な動作とすることができる場合には、ワットリンクを省略してもよい。

また、前記実施例では、ナックル２Ａ、２Ｂとクロスメンバ３との間にＺ方向に並んだ２つの接続部６１、６２が形成され、これによって第１回動軸Ｏ１が定められるものとしたが、このような構成に限定されない。例えば、Ｚ方向に並んだ３つ以上の接続部によって第１回動軸Ｏ１が定められてもよいし、Ｚ方向に沿って延びる接続部によって第１回動軸Ｏ１が定められてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施例に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１サスペンション構造
２Ａ、２Ｂナックル
３クロスメンバ
３３凹部
４ワットリンク
４１センターリンク
４２Ａ、４２Ｂリンクアーム
６１、６２接続部
１０車体

Claims

車輪を回転可能に保持する左右一対のナックルと、車幅方向に沿って延びて前記一対のナックル同士を連結するクロスメンバと、を備えたサスペンション構造であって、
前記ナックルと前記クロスメンバとの接続部は、該ナックルと該クロスメンバとの相対回動の回動中心となる第１回動軸を定め、
前記第１回動軸は、上下方向に沿って延びていることを特徴とするサスペンション構造。
前記一対のナックルに接続されるワットリンクをさらに備え、
前記ワットリンクは、前記一対のナックルの間において車体に支持されるセンターリンクと、該センターリンクと前記一対のナックルのそれぞれとを接続する一対のリンクアームと、を有し、
前記センターリンクは、上下方向に沿って延びる第２回動軸を中心に回動可能なように前記車体に支持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構造。
前記第２回動軸は、上面視において、左右の前記接続部同士を結ぶ線分の中央部に位置することを特徴とする請求項２に記載のサスペンション構造。
前記クロスメンバは、前後方向視において、上側又は下側に凹部を有し、
前記センターリンクが前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のサスペンション構造。