JP3122728B2 - 自動車の車輪懸架装置 - Google Patents

自動車の車輪懸架装置

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JP3122728B2 JP04110374A JP11037492A JP3122728B2 JP 3122728 B2 JP3122728 B2 JP 3122728B2 JP 04110374 A JP04110374 A JP 04110374A JP 11037492 A JP11037492 A JP 11037492A JP 3122728 B2 JP3122728 B2 JP 3122728B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,自動車の車輪懸架装
置,特に,車輪を支承するナックルに先端を枢支した上
下一対のアッパコントロールアーム及びロアコントロー
ルアームの各基端をそれぞれ前後二個所で車体側に上下
揺動自在に枢支したものの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる車輪懸架装置は,ダブルウイッシ
ュボーン型として広く知られている(例えば特公昭44
−28123号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のかかる車輪懸架
装置では,アッパコントロールアーム及びロアコントロ
ールアームの各基端を,車体に固設された水平軸にそれ
ぞれ弾性部材を介して枢支しているので,これら弾性部
材のばね定数によって前後方向コンプライアンス及び制
動時のキャスタ剛性が左右される。
【0004】一般に,車輪が路面上の突起物を乗越える
ときのショックを車体に極力伝達させないためには車輪
懸架装置の前後方向コンプライアンスを大きくする必要
があり,また制動時,車輪の直進性を確保するために
は,車輪懸架装置のキャスタ剛性を大きくする必要があ
る。
【0005】しかしながら,従来の前記車輪懸架装置で
は,前後方向コンプライアンスを大きく得べく前記弾性
部材のばね定数を小さく設定すれば,キャスタ剛性が低
下して車輪の直進性が損われ,また制動時のキャスタ剛
性を大きく得べく前記弾性部材のばね定数を大きく設定
すれば,前後方向コンプライアンスが低下して乗心地を
悪くする弊害を伴うので,前後方向コンプライアンス及
び制動時のキャスタ剛性を両立させることが困難であ
る。
【0006】本発明は,かかる事情に鑑みてなされたも
ので,前後方向コンプライアンス及び制動時のキャスタ
剛性の両方を満足させ得る前記車輪懸架装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に,本発明は,車輪を支承するナックルに先端を枢支し
た上下一対のアッパコントロールアーム及びロアコント
ロールアームの各基端をそれぞれ前後二個所で車体側に
上下揺動自在に枢支した自動車の車輪懸架装置におい
て,上下方向に延びる連結ロッドの上,下両端を車体に
上,下部弾性支持部材を介してそれぞれ個別に弾性支持
させ,その連結ロッドの下端が上端を中心にして車体左
右方向に揺動し得るように,上部弾性支持部材を比較的
高剛性に構成し且つ下部弾性支持部材を車体左右方向に
比較的低剛性に構成し,連結ロッドの上下方向中間部及
び下部に,それぞれアッパコントロールアーム及びロ
アコントロールアームの基端前部又は基端後部を枢支し
たことを特徴とする。
【0008】また本発明は請求項1記載のものにおい
て,連結ロッドの上端側を車体後方に傾斜させ,アッパ
コントロールアームの前後枢支点間の距離をロアコント
ロールアームの前後枢支点間の距離よりも短く設定した
ことを第2の特徴とする。
【0009】また本発明は請求項1記載のものにおい
て,アッパコントロールアームの前後枢支点間の距離を
2 ,ロアコントロールアームの前後枢支点間の距離を
1 ,アッパコントロールアームの有効長さをY2 ,ロ
アコントロールアームの有効長さをY1 ,連結ロッドの
上端からアッパコントロールアームの枢支点までの距離
をH2 ,連結ロッドの上端からロアコントロールアーム
の枢支点までの距離をH1 としたとき,これらの寸法を
次式 (Y1 /X1 )×(H1 /H2 )=Y2 /X2 が成立するように設定したことを第3の特徴とする。
【0010】
【実施例】以下,図面により本発明の実施例について説
明する。
【0011】図1〜図5は本発明の一実施例を示すもの
で,図1は左前輪の懸架装置の斜視図,図2は図1の2
方向矢視図,図3は図1の3方向矢視図,図4は図3の
4−4線断面図,図5は図3の5−5線断面図である。
【0012】図1〜図3に示すように,車輪1を支持す
るためのナックル2は,車輪1をベアリング(図示せ
ず)を介して支承するスピンドル3と,このスピンドル
3の基端から上下に延びる上腕4及び下腕5と,前記ス
ピンドル3の基端から車体後方に延びる操舵腕6とを備
える。上腕4および下腕5にはアッパコントロールアー
ム7及びロアコントロールアーム8の先端がそれぞれボ
ールジョイント9,10を介して連接されるとともに,
操舵腕6にはボールジョイント11を介してタイロッド
12が連接される。そして,両ボールジョイント9,1
0の中心間を結ぶ直線Lの傾きによって車輪1のキャス
タ角が決定される。
【0013】アッパコントロールアーム7及びロアコン
トロールアーム8は基端側が前後に広がるように略三角
形に形成され,その基端後部が車体前後方向に延びる枢
軸13,14によりゴムブッシュ(図示せず)を介して
車体フレーム15に上下揺動可能に枢着される。そして
両コントロールアーム7,8は図示しない懸架ばねによ
り下方へ弾発される。
【0014】両コントロールアーム7,8の基端前部を
支承する連結ロッド16は,以下のようにして車体に上
下方向に支持される。即ち,車体フレームに固着した二
股状のブラケット17間に架設されて車体前後方向に延
びる支軸18には,上部弾性支持部材としての環状のゴ
ムブッシュ19の内周に焼き付けた内環27が固着さ
れ,このゴムブッシュ19の外周に焼き付けた外環28
が連結ロッド16の上端に設けた筒体20に圧入により
固着される(図4参照)。同様にして,車体フレームに
固着した二股状のブラケット21間に架設されて車体前
後方向に延びる支軸22と連結ロッド16の下端に設け
た筒体23とが,内外周に内環29及び外環30を焼き
付けた下部弾性支持部材としての環状のゴムブッシュ2
4によって連結される(図5参照)。
【0015】連結ロッド16は前記上下のゴムブッシュ
19,24によって上端側が車体後方に傾斜した状態で
車体にフローティング支持されるが,上側のゴムブッシ
ュ19はその剛性が比較的に高くなるように中実に形成
される一方,下側のゴムブッシュ24は左右一対の中空
部241 によって車体左右方向の剛性が比較的に低くな
るように形成されている。従って,連結ロッド16に外
力が作用すると,その連結ロッド16は上端を中心にし
て下端が車体左右方向に揺動するように僅かに変位する
ことができる。
【0016】連結ロッド16の長手方向中間部にはボー
ルジョイント25を介してアッパコントロールアーム7
の基端前部が連結され,また連結ロッド16の下部には
ボールジョイント26介してロアコントロールアーム8
の基端前部が連結される。
【0017】ここで,図1に示すようにアッパコントロ
ールアーム7の前後枢支点間の距離をX2 ,ロアコント
ロールアーム8の前後枢支点間の距離をX1 ,アッパコ
ントロールアーム7の有効長さをY2 ,ロアコントロー
ルアーム8の有効長さをY1,連結ロッド16の上端か
らアッパコントロールアーム7の枢支点までの距離をH
2 ,連結ロッド16の上端からロアコントロールアーム
8の枢支点までの距離をH1 としたとき,これらの寸法
は次式が成立するように設定される。
【0018】 (Y1 /X1 )×(H1 /H2 )=Y2 /X2 ……(1) 次に,この実施例の作用を説明する。
【0019】車両の走行中に車輪1が路面上の小石等の
突起物を通過する場合を想定する。車輪1が突起物を登
るときには,突起物から車輪1を介してナックル2に加
わる車体前後方向の荷重Fは該ナックル2を車体後方に
移動させるように作用する。この荷重Fはアッパコント
ロールアーム7及びロアコントロールアーム8を,その
基端後部の枢支点を中心にして後方に回動させるように
作用し,その結果として両コントローアーム7,8の基
端前部すなわち連結ロッド16との接続部を車体外側に
向けて変位させる。このとき,連結ロッド16の上下両
端はそれぞれゴムブッシュ19,24を介してフローテ
ィング支持されているため,前記一対のゴムブッシュ1
9,24,特に中空部241 を有する下側のゴムブッシ
ュ24の弾性変形により連結ロッド16の下端を車体外
側に比較的大きく変位させ,これにより前記衝撃が無理
なく緩衝される。こうして車輪懸架装置には,大きな前
後方向コンプライアンスが与えられ,突起物からの衝撃
を緩和して車体への伝達を防止することができる。
【0020】尚,突起物を通過するのに伴う前輪1の昇
降運動は,アッパコントロールアーム7及びロアコント
ロールアーム8がそれぞれの基端を中心に上下揺動する
ことにより許容される。
【0021】さて,車輪1に前述のように車体前後方向
の衝撃が作用した場合,以下のような理由によって車輪
1のキャスタ角が変化することが防止される。
【0022】すなわち,ナックル2に車体後方への荷重
Fが作用し,該ナックル2の下腕5のボールジョイント
10と上腕4のボールジョイント9がそれぞれ車体後方
にβ1 とβ2 だけ変位したとする。このとき,キャスタ
角が変化しないためには,すなわち両ボールジョイント
9,10を結ぶ直線Lの角度が変化しないためには,β
1 =β2 であれば良い。
【0023】ところで,ロアコントロールアーム8の先
端がβ1 だけ車体後方に変位すると,その基端前部は車
体外側にα1 だけ変位し,同様にアッパコントロールア
ーム7の先端がβ2 だけ車体後方に変位すると,その基
端前部は車体外側にα2 だけ変位する。このとき,連結
ロッド16は上端を支点として下端が車体外側に変位す
るように揺動するため, α1 =(H1 /H2 )×α2 ……(2) が成り立つ。また,β1 とα1 の間,及びβ2 とα2
間には, β1 =(Y1 /X1 )×α1 ……(3) β2 =(Y2 /X2 )×α2 ……(4) の関係が成り立つ。
【0024】したがって,β1 =β2 となってキャスタ
角が変化しないためには,(3)式及び(4)式から, (Y1 /X1 )×α1 =(Y2 /X2 )×α2 ……(4) が成り立てば良く,この(4)式に前記(2)式を適用
すると前記(1)式が導かれる。
【0025】換言すると,前記(1)式が成り立つよう
にX1 ,X2 ,Y1 ,Y2 ,H1 ,H2 の関係を設定し
ておけば,車輪1に車体後方への荷重が加わってもキャ
スタ角は変化せず,大きなキャスタ剛性を得ることがで
きる。これは直進性を優先させる場合に有利である。
【0026】尚,前記(1)式はキャスタ角が全く変化
しない理想的な場合を想定したものであるが,連結ロッ
ド16の上端側を車体後方に傾斜させてアッパコントロ
ールアーム7の前後枢支点間の距離をX2 がロアコント
ロールアーム8の前後枢支点間の距離をX1 よりも短く
なるように設定すれば,実用上充分なキャスタ剛性を得
ることが可能となる。
【0027】また,(Y1 /X1 )×(H1 /H2 )<
2 /X2 すなわちβ1 <β2 が成り立つように設定し
ておけば,キャスタ角を増加させてハンドルの戻りを良
好にすることができる。
【0028】また,制動時にはナックル2に設けた図示
せぬブレーキキャリパが車輪1と共に回転するブレーキ
ディスクを挟圧するため,ナックル2は車輪1の回転に
引きずられて該車輪1の回転方向のモーメントMを受
け,その結果ナックル2の上腕4には車体前方への荷重
2 が作用するとともに,ナックル2の下腕5には車体
後方への荷重F1 が作用する。前記荷重F1 はロアコン
トロールアーム8を介して連結ロッド16の下端を車体
外側に変位させるように作用するのに対し,前記荷重F
2 はアッパコントロールアーム7を介して連結ロッド1
6の中間部を車体内側に変位させるように作用する。従
って,制動によってナックル2に作用するモーメントM
は連結ロッド16に曲げ荷重を与え,そのメーメントM
は最終的に連結ロッド16の内部曲げ応力として吸収さ
れる。而して,制動時にナックル2にモーメントMが作
用してもキャスタ角は変化せず,大きなキャスター剛性
を得ることができる。
【0029】以上,本発明の実施例を詳述したが,本発
明は前記実施例に限定されるものでなく,種々の小設計
変更を行うことが可能である。
【0030】例えば,実施例ではアッパコントロールア
ーム7とロアコントロールアーム8の基端前部を連結ロ
ッド16に支承させているが,連結ロッドの位置を後方
に移動させて両コントローアーム7,8の基端後部を連
結ロッドに支承させることも可能である。また本発明の
懸架装置は,テンションロッドタイプの懸架装置やリー
ディングアームタイプの懸架装置に対しても適用するこ
とができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明の第1の特徴によれ
ば,上下方向に延びる連結ロッドの上,下両端を車体に
上,下部弾性支持部材を介してそれぞれ個別に弾性支持
させ,その連結ロッドの下端が上端を中心にして車体左
右方向に揺動し得るように,上部弾性支持部材を比較的
高剛性に構成し且つ下部弾性支持部材を車体左右方向に
比較的低剛性に構成し,連結ロッドの上下方向中間部及
び下部に,それぞれアッパコントロールアーム及びロア
コントロールアームの基端前部又は基端後部を枢支した
ので,走行中に車輪が路面上の突起物を乗り上げるなど
してナックルに車両前後方向の荷重が衝撃的に加わる場
合は,両コントロールアームを介して連結ロッドの下端
が車体左右方向に移動しようとするが,このとき,連結
ロッドの下 部弾性支持部材の左右方向剛性を上部弾性支
持部材のそれよりも特別に低くして,該ロッドの下端が
上端回りに左右方向に比較的大きな変位ストロークを以
て容易に揺動変位可能であるため,ナックルに加わる前
記衝撃が無理なく緩衝され,これにより,車輪懸架装置
の前後方向コンプライアンスを充分に確保できて乗り心
地向上が図られる。また,制動によってナックルに回転
モーメントが加わる場合には,その回転モーメントを両
コントロールアームを介して連結ロッドに伝達すること
により該ロッドの内部曲げ応力として吸収することがで
き,これにより,制動時における車輪懸架装置のキャス
タ剛性を高めて車両の直進性を確保することができる。
【0032】また本発明の第2の特徴によれば,ナック
ルに車体前後方向の荷重が加わって連結ロッドの下端が
車体左右方向に移動した場合でも,車輪のキャスタ角の
変化を軽減することができる。これにより,凹凸路面の
走行時にも車輪懸架装置のキャスタ剛性を高めて直進性
を満足させることができる。
【0033】また本発明の第3の特徴によれば,ナック
ルに車体前後方向の荷重が加わった場合に,車輪のキャ
スタ角の変化を完全に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】左前輪の懸架装置の斜視図
【図2】図1の2方向矢視図
【図3】図1の3方向矢視図
【図4】図3の4−4線断面図
【図5】図3の5−5線断面図
【符号の説明】
1 車輪 2 ナックル 7 アッパコントロールアーム 8 ロアコントロールアーム 16 連結ロッド19 ゴムブッシュ(上部弾性支持部材) 24 ゴムブッシュ(下部弾性支持部材)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪(1)を支承するナックル(2)に
    先端を枢支した上下一対のアッパコントロールアーム
    (7)及びロアコントロールアーム(8)の各基端をそ
    れぞれ前後二個所で車体側に上下揺動自在に枢支した自
    動車の車輪懸架装置において,上下方向に延びる連結ロッド(16)の上,下両端を車
    体に上,下部弾性支持部材(19,24)を介してそれ
    ぞれ個別に弾性支持させ, その連結ロッド(16)の下端が上端を中心にして車体
    左右方向に揺動し得るように,上部弾性支持部材(1
    9)を比較的高剛性に構成し且つ下部弾性支持部材(2
    4)を車体左右方向に比較的低剛性に構成し, 連結ロッド(16)の上下方向中間部及び下部に,そ
    れぞれアッパコントロールアーム(7)及びロアコント
    ロールアーム(8)の基端前部又は基端後部を枢支した
    ことを特徴とする,自動車の車輪懸架装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のものにおいて,連結ロッ
    ド(16)の上端側を車体後方に傾斜させ,アッパコン
    トロールアーム(7)の前後枢支点間の距離をロアコン
    トロールアーム(8)の前後枢支点間の距離よりも短く
    設定したことを特徴とする,自動車の車輪懸架装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のものにおいて,アッパコ
    ントロールアーム(7)の前後枢支点間の距離をX2
    ロアコントロールアーム(8)の前後枢支点間の距離を
    1 ,アッパコントロールアーム(7)の有効長さをY
    2 ,ロアコントロールアーム(8)の有効長さをY1
    連結ロッド(16)の上端からアッパコントロールアー
    ム(7)の枢支点までの距離をH2 ,連結ロッド(1
    6)の上端からロアコントロールアーム(8)の枢支点
    までの距離をH1 としたとき,これらの寸法を次式 (Y1 /X1 )×(H1 /H2 )=Y2 /X2 が成立するように設定したことを特徴とする,自動車の
    車輪懸架装置。
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