JP2022180270A

JP2022180270A - 車両用サスペンション

Info

Publication number: JP2022180270A
Application number: JP2021110392A
Authority: JP
Inventors: 康二芝端; Koji Shibahata
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2021-05-24
Publication date: 2022-12-06

Abstract

【課題】先願において、独立懸架式サスペンションの左右一対のアッパーリンクを捩じり剛性が低く曲げ剛性の高い連結部材で連結し、その連結部材の車体中心部分を車体外側より低い形状とすることにより車体の上下動および旋回ロール時の地面に対するタイヤのキャンバー角変化を低減することができることを示した。しかし上記連結部材には形状の自由度が無く他の車体構造ならびに部材との干渉を避けることが出来なかった。【解決手段】本発明は、捩じり剛性が低く曲げ剛性の高い連結部材を車体左右に配置し、中央部を剛体で連結することにより車体中央部の剛体部分での形状に自由度を持たせた。これにより他の車体構造ならびに部材との干渉を避けることが出来りようになり適用できる車両の範囲を広げることができるようになった。【選択図】図１７

Description

本発明は，車両用独立懸架サスペンション機構に関する。

本発明は接地性向上を目的としたサスペンション機構に関するもので、「特許文献１」に示す先願の改良に関する考案である。

車両用独立懸架サスペンションにおいてタイヤのバウンド（バンプ）、リバウンドにより生じる車体に対するタイヤのキャンバー角変化はサスペンション設計により大きくも、小さくも設定可能である。（例えば「非特許文献１」）

車体に対するキャンバー角変化ゼロの従来サスペンションの基準車高状態を図１１に示す。図１１のサスペンションの左右両輪が同時にバウンドした場合を図１２に示す。図１２ではタイヤの地面に対するキャンバー角変化（対地キャンバ）がゼロに保たれ４４、４５にはキャンバースラストが発生していないことを示している。

これにより乗り心地と直進性は良好な特性を保つことができる。（例えば「非特許文献２」）しかし同一のサスペンションの旋回ロール時を図１３に示す。図１３では地面に対して大きなキャンバー角変化５０が生じ、遠心力４９に対抗するために必要な左右輪のコーナリングフォース４７、４６を低減するキャンバースラスト４５、４４が作用してしまう。

図１４には車体に対するキャンバー角変化が大きい場合の基準車高状態を示す。図１５には図１４のサスペンションの両輪が同時にバウンドした場合を示す。図１５ではキャンバー角変化５０が生じ直進走行時にもキャンバースラスト４５、４４が発生し乗り心地、直進性に弊害が生じる。（例えば「非特許文献２」）

ただし図１６に示す通り旋回ロール時の地面に対するキャンバー角はゼロに近くなり図１３のような左右輪のコーナリングフォース４７、４６を低減するキャンバースラストは生じない。

このように従来の車両用サスペンションではバウンド、リバウンド時の地面に対するキャンバー角変化と旋回時の地面に対するキャンバー角変化を同時に低減することはできなかった。現在量産されている車両のキャンバー角変化特性は、両輪バウンド、リバウンド時の地面に対するキャンバー角変化ゼロ、と旋回時の地面に対するキャンバー角変化ゼロの中間に設定されている。（例えば「非特許文献３」）

従って直進時でも両輪バウンド、リバウンド時には地面に対するキャンバー角変化とそれに伴うキャンバースラストが発生し乗り心地と直進性を阻害していた。また旋回時にもタイヤは地面に対してキャンバー角変化を生じ、コーナリングフォースを低減する方向のキャンバースラストが発生し旋回時の安定性を阻害する要因となっていた。
以下に先願である「特許文献１」に示す発明の内容を記す。

「先願が解決しようとする課題」の説明
車両用サスペンションの特性として車体の上下動により左右輪が同時にストロークした場合（左右同相ストローク時）も、車体の旋回ロール時に左右輪の一方がバウンド、他方がリバウンドした場合（左右逆相ストローク時）にも地面に対するタイヤのキャンバー角変化が小さいことが望ましい。しかし従来の車両用サスペンションでは車体に対するキャンバー角変化は常に一定であるため上記特性を両立することはできなかった。

このため現在量産されている車両のキャンバー角変化は、左右同相ストローク時の地面に対するキャンバー角変化ゼロ、と旋回時の地面に対するキャンバー角変化ゼロの中間に設定されている。従って、左右同相ストローク時に地面に対するキャンバー角変化が生じ左右逆相ストローク時にも地面に対するキャンバー角が生じる。これらのキャンバー角変化により発生するキャンバースラストが乗り心地、直進性、旋回時安定性を阻害する要因となっていた。

「先願の課題を解決するための手段」の説明
図１の左右一対のサスペンションのアッパーリンク２と６を、捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材４で連結するとともに連結部材４の車体中央部を左右の車体両端部に比べ低く設定する。（図５の連結部材４参照）これにより左右アッパーアーム６と２のタイヤ側取付点７と１は、左右同相ストローク時には図６および図７に示す線２７を中心に、左右逆相ストローク時には図８に示す線４０と３７回りに移動する。

従って、左右アッパーアーム６と２のタイヤ側取付点７と１の移動軌跡をサスペンションのストロークが左右同相か左右逆相かにより変更が可能となる。これにより左右同相ストローク時と左右逆相ストローク時のキャンバー角変化特性を個別に設定することが可能となる。

「先願による発明の効果」の説明
本発明により左右輪同相ストローク時にも旋回ロール時の左右逆相ストローク時にも地面に対するタイヤのキャンバー角変化を低減できるため、乗り心地および直進性の向上と同時に旋回時の安定性の向上が計られる。
「先願の発明を実施するための形態」の説明

「先願に示す実施例１」

図１に先願に示す実施例１の車両用サスペンションの俯瞰図を示す。図１では先願発明をリヤサスペンションに適用した例を示す。フロントサスペンションに適用することも可能である。

図１にてサスペンションの構成を左輪を主体に説明する。タイヤに作用する横力を主に支持する左フロントロアリンク１２と左リヤロアリンク９、タイヤに作用する前後力を主に支持する左ラジアスロッド１５によりロアリンク系が構成されている。

タイヤのキャンバー角を支持する左右アッパーリンク６と２は図示の７と１の位置でタイヤ側にボールジョイントまたはゴムブッシュでピン結合されている。車体側には図示５と３の位置でボールジョイントまたはゴムブッシュでピン結合されている。

図２に示すように左右一対のアッパーリンク６と２は、連結部材４により連結されている。先願に示す実施例１では連結部材４は開断面の形状とし捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い部材としている。またその形状は図５のリヤビューに示す車体中心部分が車体左右両端部分に比べ低い形状としている。

図３にはサイドビューでの各部品の配置を示す。
図４にはプランビューでの各部品の配置を示す。
図５は基準車高状態のリヤビューを示す。

図６に左右同相バウンド時を示す。左右同相バウンド時にはタイヤのキャンバー角を定める左右のアッパーリンクのタイヤ側取付点７と１は、左右のアッパーリンクの車体側取付点５と３を結んだ線２７のまわりに回転する。リヤビューでは真上方向図中２９と２８の矢印方向に移動する。従ってタイヤにはキャンバー角変化がほとんど生じない

図７には左右同相リバウンド時を示す。左右同相バウンド時と同様に左右のアッパーリンクのタイヤ側取付点７と１は、左右のアッパーリンクの車体側取付点５と３を結んだ線２７のまわりに回転する。これによりタイヤにはキャンバー角変化がほとんど生じない。

図６、図７により左右同相ストローク時に対地キャンバー角変化は発生せずキャンバースラストも生じないため乗り心地、直進性を阻害することはない

図８に左旋回時の車体のリヤビューを示す。車体は図示３８の右方向にロールしサスペンションには右輪バウンド、左輪リバウンドの左右逆相のストロークが発生している。

左右逆相ストローク時にタイヤのキャンバー角を定める左右のアッパーリンクのタイヤ側取付点７と１は、図８の線２７ではなく、左アッパーリンクタイヤ側取付点７は線４０まわりに、右アッパーリンクタイヤ側取付点１は線３７まわりに回転する。この理由は左右逆相にストロークが発生しているため連結部材４の車体中心位置が移動しないためである。

リヤビューでは左アッパーリンクタイヤ側取付点７は矢印３９の方向へ、右アッパーリンクタイヤ側取付点１は矢印３７の方向へ移動する。これにより、車体に対してタイヤにキャンバー角変化が生じ、地面に対するキャンバー角変化を低減することができ、左右輪コーナリングフォース４７と４６を阻害するキャンバースラストの発生は抑止され旋回時の安定性向上が計られる。

「先願に示す実施例２」
図９と図１０に先願に示す実施例２を示す。先願の実施例１では図５に示すように連結部材４を車両後方より見てＶ字型としていた。連結部材がＶ字型の場合に車室確保に弊害になる場合がある。先願に示す実施例２では連結部材をコの字を右へ倒した図９の連結部材４２の形状とすることにより車室確保を容易としたものである。

図１０に先願に示す実施例２の連結部材詳細図を示す。先願に示す実施例２では左右アッパーリンク４３と４１はＬ字形状としＬ字の下部で連結部材４２と結合されている。連結部材４２は図１０に示す開断面としている。先願に示す実施例２の図１０に示す形状は先願に示す実施例１の図２に示す形状と同等の作用を持つ。

特許「車両用サスペンション」平成３１年１月３０日出願、特願２０１９－２６０５７公報

「車両運動性能とシャシ―メカニズム」、著者宇野高明、発行者小林謙一、発行所株式会社グランプリ出版、ＩＳＢＮ９７８－４－８７６８７－１５０－６Ｃ－２０５３、Ｐ．８７

「自動車のサスペンション―構造・理論・評価―」、編者ＫＹＢ株式会社、発行者小林謙一、発行所株式会社グランプリ出版、ＩＳＢＮ９７８－４－８７６８７－３３０－２Ｃ－２０５３、Ｐ．１２３

「自動車用タイヤの基礎と実際」、編著者株式会社ブリジストン、発行所学校法人東京電機大学、ＩＳＢＮ９７８－４－５０１－４１７１０－９Ｃ３０５３、Ｐ．４２図２－４－１

以上述べた先願特許のサスペンションは優れた特性を有するものの、先願の特許の構造では左右を連結する図２および図１０に示す部材の車体中央部はサスペンションのアッパーリンク（例えば図１の２と６）より低い位置に配置されることが必須であった。これによりたとえば車軸中央部に駆動用のデファレンシャルギヤなどが配置された車両では先願の特許構造を持つサスペンションを搭載することは出来なかった。

先願の実施例の図２の連結部材４と図１０の連結部材４２では車体中央部に捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材を配置していた。本発明では、捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い部材または機構を車体左右に配置し、これを車体中央部の剛体（剛性の高い部材）で連結する構造とする。

左右のサスペンションリンクを連結する部材の中央部が剛体で構成されるため、中央部剛体の形状は自由に構成できる。これにより例えば後輪駆動車のデファレンシャルギヤとの干渉を回避して本発明のサスペンションの搭載が可能となる。

先願「特許文献１の実施例１」の本発明車両用サスペンション俯瞰図先願「特許文献１の実施例１」の連結部材詳細図先願「特許文献１の実施例１」のサイドビュー先願「特許文献１の実施例１」のプランビュー先願「特許文献１の実施例１」のリヤビュー、基準車高状態先願「特許文献１の実施例１」のリヤビュー、両輪バウンド時のキャンバー角特性説明図先願「特許文献１の実施例１」のリヤビュー、両輪リバウンド時のキャンバー角特性説明図先願「特許文献１の実施例１」のリヤビュー、左旋回時のキャンバー角特性説明図先願「特許文献１の実施例２」のリヤビュー先願「特許文献１の実施例２」の連結部材詳細図従来の車両用サスペンション１のリヤビュー、基準車高状態従来の車両用サスペンション１のリヤビュー、両輪バウンド時従来の車両用サスペンション１のリヤビュー、左旋回時従来の車両用サスペンション２のリヤビュー、基準車高状態従来の車両用サスペンション２のリヤビュー、両輪バウンド時従来の車両用サスペンション２のリヤビュー、左旋回時本発明実施例１の俯瞰図本発明実施例１のリヤビュー本発明実施例２の俯瞰図本発明実施例２のリヤビュー

図１７に本発明実施例１の俯瞰図、図１８にリヤビューを示す。図１７の実施例１では、捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い左右連結部材５３と５１を車体左右に配置し、車体中央部の中央連結部材５２の剛体（剛性の高い部材）で連結する構造としている。

図１８に捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い左右連結部材５３と５１の車体中央部における捩じり回転軸中心Ｐを示す。これにより図２および図１０に示す先願の構造と同等な回転中心となり先願と同一の機能を持つ。
これと同時に中央連結部材５２は剛体（剛性の高い部材）であるため自由な形状に形成することが可能で他の車体部材との干渉を回避することができる。

図１９に本発明実施例２の俯瞰図、図２０にリヤビューを示す。実施例２では捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材として左右アッパーアームシャフト５８、５７と軸受けにより構成される機構を用いる。軸受けは剛体（剛性の高い部材）である中央連結部材５５の左右端に開けられた軸受け加工された穴を用いる。

図２０に捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い機構のサスペンションストロークが左右逆相時の左回転軸６４と右回転軸６３の車体中央部における捩じり方向回転軸中心Ｐを示す。これにより図２および図１０に示す先願の構造と同等な回転中心となり先願と同一の機能を持つ。
これと同時に中央連結部材５５は剛体（剛性の高い部材）であるため自由な形状に形成することが可能で他の車体部材および構造との干渉を回避することができる。図２０の実施例２では車体中央部に配置されるデファレンシャルギヤ６６との干渉を回避した例を示す。

図１９、図２０の実施例２では中央連結部材５５が右ボールジョイント６１と左ボールジョイント６２を介して車体に取り付けられている。従って左右輪が同相でストロークした場合にはアッパーアームは図２０の同相時アッパーアーム回転軸６５回りに回転し、左右輪が逆相にストロークする場合には左右のアッパーアームは逆相時左アッパーアーム回転軸６４と右アッパーアーム回転軸６３回りに回転する。

また図２０の実施例２では逆相時右アッパーアーム回転軸６３および逆相時左アッパーアーム回転軸６４と同相時アッパーアーム回転軸６５が交差する点に右ボールジョイント６１と左ボールジョイント６２が配置されているが、この必然性は無くボールジョイント６１，６２の位置は別の場所でも良い。

本特許に示す剛体（剛性の高い部材）の中央連結部材を用いることにより、中央部連結部材の形状を自由に形成できるため他の車体構造との干渉を回避することが出来るようになる。これにより特許文献１に示す優れた特性を有する先願のサスペンション構造の適用車両の範囲を拡大することが可能となる。

１右アッパーリンクタイヤ側取付点
２右アッパーリンク
３右アッパーリンク車体側取付点
４連結部材
５左アッパーリンク車体側取付点
６左アッパーリンク
７左アッパーリンクタイヤ側取付点
８左リヤロアリンクタイヤ側取付点
９左リヤロアリンク
１０左リヤロアリンク車体側取付点
１１左フロントロアリンク車体側取付点
１２左フロントロアリンク
１３左フロントロアリンクタイヤ側取付点
１４左ラジアスロッド車体側取付点
１５左ラジアスロッド
１６左ラジアスロッドタイヤ側取付点
１７左リヤタイヤ
１８左リヤタイヤ中心
１９左リヤショックアブソーバー車体側取付点
２０左リヤコイルスプリング
２１左リヤショックアブソーバー
２２左リヤショックアブソーバータイヤ側取付点
２３プランビュー車体中心線
２４リヤビュー車体中心線
２５標準地面位置
２６両輪バウンド時地面位置
２７左右のアッパーリンク車体側取付点取付点（５と３）を結んだ線
２８右アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（上）
２９左アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（上）
３０地面バウンド方向
３１両輪リバウンド時地面位置
３２右アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（下）
３３左アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（下）
３４地面リバウンド方向
３５ロール時地面位置
３６右アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（斜め上）
３７連結部材右側軸線の延長線
３８ロール方向
３９左アッパーリンクタイヤ側取付点の移動方向（斜め下）
４０連結部材左側軸線の延長線
４１右アッパーリンク（Ｌ字）
４２連結部材（直線）
４３左アッパーリンク（Ｌ字）
４４右輪キャンバースラスト
４５左輪キャンバースラスト
４６右輪コーナリングフォース
４７左輪コーナリングフォース
４８リヤビュー車体形状
４９遠心力
５０キャンバー角変化
５１右連結部材
５２中央連結部材
５３左連結部材
５４右アッパーアーム
５５中央連結部材
５６左アッパーアーム
５７右アッパーアームシャフト
５８左アッパーアームシャフト
５９右抜け止め
６０左抜け止め
６１右ボールジョイント
６２左ボールジョイント
６３逆相時右アッパーアーム回転軸
６４逆相時左アッパーアーム回転軸
６５同相時アッパーアーム回転軸
６６デファレンシャルギヤ
６７右車体フレーム
６８左車体フレーム

Claims

独立懸架サスペンションにおいてアッパーリンクまたはアッパーアームを左右輪一対のリンクとする。捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材または連結機構を車体左右に一対配置する。左右一対のアッパーアームと左右一対の捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材または連結機構をそれぞれ連結する。左右一対の捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材または連結機構を車体中央部において剛体（剛性の高い部材）で接続する。
この上で、捩じり方向の剛性が低く曲げ方向の剛性の高い連結部材または連結機構の捩じり方向の軸線を車両後方から見た場合に車体中央部が低いＶ（ブイ）字形状に配置することを特徴とする独立懸架サスペンション。