JP3668055B2 - フロントサスペンション - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、自動車の前輪を懸架するフロントサスペンションに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
自動車が旋回するときに発生するロール現象は、サスペンションのロールセンタの高さを高くするほど抑制することが可能であり、これにより車体の揺れを少なくして自動車の乗り心地を良好にできることが知られている。一方、従来の自動車のフロントサスペンションとしては、多くの場合、ダブルウィッシュボーン式やマクファーソンストラット式の独立懸架方式のサスペンションが採用されている。しかしながら、これら独立懸架方式のフロントサスペンションにおいては、そのロールセンタを高くすると、左右の前輪に上向きまたは下向きの同位相の入力が同時になされ、左右の前輪がともにバウンドまたはリバウンドするときのトレッド変化（車輪の接地点が車幅方向に移動する現象およびその移動量）が極端に大きくなることが知られている。トレッド変化が過大であると、車輪の磨耗が激しくなったり、あるいはトレッド変化のショックがステアリング系に悪影響を及ぼすといった虞れがある。また、左右の前輪に同位相の入力が同時になされる現象は、サスペンションに対する最も基本的な負荷入力の一態様である。したがって、従来のダブルウィッシュボーン式やマクファーソンストラット式のフロントサスペンションにおいては、上記したトレッド変化を少なくする観点から、ロールセンタを高くすることが難しいものとなっており、実用車両においては、ロールセンタの高さをたとえば地上高２００ｍｍ以下の低い高さに設定していたのが実情であった。
【０００３】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ロールセンタの高さを高くした場合であっても、同位相の入力が同時になされるときのトレッド変化が大きくなるといった不具合を生じることがなく、車両の良好な乗り心地を得ることが可能なフロントサスペンションを提供することをその課題としている。
【０００４】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００５】
本願発明によって提供されるフロントサスペンションは、左右の前輪の中心から車両前後方向にオフセットされたスイング支点を有する左右一対の前輪支持用のロアアームと、上記一対のロアアームどうしを連結するクロスビームと、互いの中心どうしを結ぶ直線周りに上記クロスビームを上記各ロアアームに相対させて回転可能とする左右一対ずつの第１連結部および第２連結部と、を具備し、上記各第２連結部は、上記第１連結部よりも上記各ロアアームのスイング支点寄りの車幅方向内方位置に設けられており、かつ、上記各第２連結部の中心は、上記各第１連結部の中心と上記各ロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットされているとともに、左右一対ずつの上記第１連結部と上記第２連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計２本の直線が一点で交わるように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
本願発明においては、左右一対のロアアームがクロスビームによって連結されているために、左右の前輪に対して同位相の入力が同時にあった場合には、左右一対のロアアームは、車輪の中心から車両前後方向にオフセットされている各スイング支点どうしを結ぶ車幅方向に延びた直線をスイング中心として、その直線周りに上方または下方へスイングすることとなり、各ロアアームが車幅方向に振れないようにすることができる。一方、本願発明に係るフロントサスペンションのロールセンタは、左右一対ずつの第１連結部と第２連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計２本の直線の交点付近である。したがって、本願発明によれば、ロールセンタの高さにはなんら関係なく、同位相の入力が同時になされたときの左右の前輪のトレッド変化を無くすことが可能となる。その結果、本願発明においては、従来とは異なり、トレッド変化を少なくする観点からロールセンタの高さに制約を受けないものにすることができ、従来のものよりもロールセンタを高くすることにより、車両が旋回するときのロール角を小さくし、車両の乗り心地を良好にすることが可能となる。ロールセンタをたとえば車体の重心よりも高く設定すれば、二輪車と同様に、旋回時に内側ロール（一般の四輪自動車のロール方向とは逆に、車体が旋回方向内側に傾くロール）を生じさせることも可能であり、本願発明によって提供されるフロントサスペンションは、そのようなことの実現に寄与するものである。
【０００８】
また、本願発明においては、フロントサスペンションのロールセンタは、既述したとおり、左右一対ずつの第１連結部と第２連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計２本の直線の交点付近であるために、第１連結部と第２連結部との高さ設定によって、ロールセンタの高さを所望の高さに設定することが容易に行える。たとえば、第２連結部の中心を、第１連結部の中心とロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットした場合において、そのオフセット量を大きくすると、第１連結部と第２連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計２本の直線を急勾配に傾かせた直線にすることができるために、これらの直線の交点であるロールセンタを高い位置に簡単に設定することができるのである。
【０００９】
なお、本願発明においては、左右一対のロアアームどうしがクロスビームによって連結されているために、左右の前輪は完全な独立懸架とはなっていない。しかしながら、本願発明においては、クロスビームが各ロアアームに対して第１連結部と第２連結部とのそれぞれの中心どうしを結ぶ所定の直線周りに相対回転可能に設けられていることにより、左右一対のロアアームのそれぞれを個々にスイングさせることも可能となり、左右の前輪を片輪ずつ独立したかたちでバウンドまたはリバウンドさせることができる。したがって、片輪のみへの入力、あるいは左右の前輪に逆相の入力があったときの前輪の動作については、従来の独立懸架方式のサスペンションに近いものにできる。
【００１０】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本願発明に係るフロントサスペンションの一例を示しており、車両前方側から見た概略正面図である。図２は、図１に示すフロントサスペンションの概略平面図である。なお、図１以降の各図において、矢印Ｆｒは車両前方を示し、矢印Ｕｐは車両高さ方向の上方を示し、矢印ｗは車幅方向を示している。
【００１３】
これらの図に示す本実施形態のフロントサスペンションは、車幅方向に間隔を隔てて配された左右一対のロアアーム１，１（１Ａ，１Ｂ）と、車幅方向に延びるクロスビーム２と、左右一対ずつ設けられている第１連結部３Ａおよび第２連結部３Ｂとを具備して構成されている。このフロントサスペンションは、車幅方向中央において車両前後方向に延びる中心線Ｃを中心として左右対称の構造である。
【００１４】
各ロアアーム１は、従来の独立懸架方式のサスペンションに用いられているロアアームとは異なり、図２によく表れているように、スイング支点Ｐａが前輪Ｗの中心（車輪軸の位置）よりも車両後方へ適当な寸法Ｓだけオフセットされたいわゆるリーディングアームとして構成されている。より具体的には、各ロアアーム１は、車幅方向に加えて車両前後方向にも延びた形態を有しており、その後端部に取り付けられているゴムブッシュ１０がブラケット４０を介して車体４に連結されていることにより、ゴムブッシュ１０の中心の連結軸をスイング支点Ｐａとして車両高さ方向へのスイング動作が可能となっている。各ロアアーム１の前端部は、ロアボールジョイント５０を介して前輪Ｗのステアリングナックル５のロア部分に相対回動可能に連結されている。図１によく表れているように、ステアリングナックル５のアッパ部分には、従来のマクファーソンストラット式のサスペンションと同様に、サススプリングが付属したショックアブソーバ４１の下部が連結されている。
【００１５】
クロスビーム２は、たとえば中空または中実の丸棒材などの金属製のバー状部材からなり、容易に曲げ変形や捩じり変形を生じないように比較的剛性の高いものとされている。これは、サスペンションに対する車幅方向の力をこのクロスビーム２によって適切に受けさせるため、および後述するように、左右一対のロアアーム１，１に所定のバウンド動作またはリバウンド動作を互いに関連させて行わせるためである。このクロスビーム２は、左右一対のロアアーム１，１どうしを繋ぐように、その長手方向両端部が各第１連結部３Ａおよび各第２連結部３Ｂを介して各ロアアーム１に連結されている。なお、本実施形態においては、図２によく表れているように、クロスビーム２は屈曲または湾曲していることにより、その長手方向中央部が左右の前輪Ｗ，Ｗの中間部を避けた形態となっている。このようにすれば、クロスビーム２が一対のロアアーム１，１と一緒にバウンドするときに、このクロスビーム２が左右一対の前輪Ｗ，Ｗの間に設けられている各種の機器や部材類（図示略）に接触しないようにするのに好都合となる。
【００１６】
各第１連結部３Ａは、各ロアアーム１の前端部近傍の上面部に取り付けられたブラケット３１を具備して構成されており、このブラケット３１は、クロスビーム２の長手方向最端部を支持している。各第２連結部３Ｂは、各ロアアーム１の上面部のうち、各第１連結部３Ａよりも車両後方寄りの車幅方向内方位置に取り付けられたブラケット３２を具備して構成されており、このブラケット３２は、クロスビーム２の長手方向最端部よりも長手方向中央部寄りの部分に一端が取り付けられた支持部材３３の他端を支持している。各第１連結部３Ａおよび各第２連結部３Ａは、その構成部品として必要に応じてゴムブッシュを具備しており、クロスビーム２の長手方向の各端部を回転可能に支持している。このため、クロスビーム２は、各第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとのそれぞれの中心Ｏ１，Ｏ２どうしを結ぶ直線Ｌ，Ｌ（Ｌａ，Ｌｂ）周りに回転可能となっている。各直線Ｌは、第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとの配置関係により、車両後方になるほど車幅方向に向かう直線となっており、またロアボールジョイント５０の中心を通過している。
【００１７】
各第２連結部３Ａの中心Ｏ２は、各第１連結部３Ａの中心Ｏ１よりも高い位置、より正確には、各第１連結部３Ａの中心Ｏ１と各スイング支点Ｐａとを結ぶ直線Ｌ１よりも高い位置に設定されている。このため、２本の直線Ｌ，Ｌ（Ｌａ，Ｌｂ）は、車両後方ほど高さが高くなるように傾斜した直線となっている。
【００１８】
次に、上記構成のフロントサスペンションの作用について説明する。
【００１９】
まず、車両がロールするときには、図２に示すように、一対のロアアーム１，１（１Ａ，１Ｂ）のそれぞれの後端部のゴムブッシュ１０，１０は、直線Ｌａ，Ｌｂ上の所定の点Ｌｐ，Ｌp'を中心とする円弧軌跡Ｃ１，Ｃ１’でクロスビーム２に対して相対的に変位することとなる。これを車両前方からみると、図３に示すような状態となる。同図において、一対のロアアーム１Ａ，１Ｂのそれぞれのゴムブッシュ１０，１０の中心点は、常に、上記円弧軌跡Ｃ１，Ｃ１’上に存在するはずである。その一方、上記ゴムブッシュ１０，１０間のスパンは常に一定であることが条件とされる。
【００２０】
このフロントサスペンションにおいては、たとえば車両の通常状態時（非ロール時）に、上記ゴムブッシュ１０，１０の中心点が、図３に示す位置に存在する場合において、一方のロアアーム１Ａのゴムブッシュ１０が、同図に示す円弧軌跡Ｃ１上の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれの位置に移動した場合であっても、上記ゴムブッシュ１０，１０間のスパンを一定に維持させたまま、他方のロアアーム１Ｂのゴムブッシュ１０を円弧軌跡Ｃ１’上の点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’のそれぞれに配置させることができる。したがって、このフロントサスペンションにおいては、車両ロール時におけるロアアーム１Ａ，１Ｂの昇降ストロークを充分に確保することができるのである。
【００２１】
このように、このフロントサスペンションにおいては、左右一対のロアアーム１Ａ，１Ｂがクロスビーム２によって連結されているものの、前輪Ｗａ，Ｗｂに対して逆相の入力があったときには、これに対して適切に対処することができる。もちろん、前輪Ｗａ，Ｗｂの一方のみに負荷入力があった場合にも、同様に対処することができる。
【００２２】
上記した動作から理解されるように、このフロントサスペンションにおいては、２本の直線Ｌａ，Ｌｂの交点近傍に、ロールセンタＰが位置することとなる。このため、各第１連結部３Ａの中心Ｏ１に対する各第２連結部３Ａの中心Ｏ２の高さを高くするほど、ロールセンタＰを高くすることが可能となり、ロールセンタＰを所望の高さに設定することが容易に行える。
【００２３】
前輪Ｗａ，Ｗｂに上向きの同時入力Ｆａ，Ｆｂがあった場合には、一対のロアアーム１Ａ，１Ｂは各スイング支点Ｐａを中心として上方へスイングする。ただし、一対のロアアーム１Ａ，１Ｂは、クロスビーム２によって連結されていることに起因し、厳密には、左右のスイング支点Ｐａ，Ｐａを個々の支点としてスイングするのではなく、それら左右のスイング支点Ｐａ，Ｐａどうしを結ぶ車幅方向に延びた直線Ｌ２の周りにスイングすることとなる。このようなスイング動作によれば、前輪Ｗａ，Ｗｂにトレッド変化が生じないこととなる。また、上記した直線Ｌ２周りになされるロアアーム１Ａ，１Ｂのスイング動作の軌跡は、ロールセンタＰの高さには関係なく、常に一定の軌跡となる。したがって、このフロントサスペンションにおいては、ロールセンタＰの高さを高くした場合であっても、前輪Ｗａ，Ｗｂへの同位相の入力が同時になされるときのトレッド変化を生じさせないようにすることができ、トレッド変化を少なくする観点からロールセンタＰの高さに制約を受けるといったことがないようにできる。その結果、このフロントサスペンションにおいては、ロールセンタＰを高くすることによって、車両旋回時におけるロール角を小さくし、車両の乗り心地を良好にすることが可能となるのである。
【００２４】
図４は、本願発明に係るフロントサスペンションの他の例を示す概略平面図である。図５は、図４に示すフロントサスペンションの概略側面図である。なお、これらの図においては、先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一符号を付している。
【００２５】
図４および図５に示すフロントサスペンションは、左右一対のロアアーム１，１（１Ａ，１Ｂ）が、前輪Ｗ，Ｗ（Ｗａ，Ｗｂ）の各ステアリングナックル５には直結されていない構成とされており、一対のロアアーム１，１どうしを連結するクロスビーム２の長手方向両端が、ロアボールジョイント５０を介して各前輪Ｗのステアリングナックル５のロア部分に連結された構造を有している。各第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとは、各ロアアーム１に固定して設けられたゴムブッシュ３４Ａ，３４Ｂをクロスビーム２に設けられたブラケット３５ａ，３５ｂに支持させた構成を有している。第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとの位置関係については、先の実施形態のものと同様に、第２連結部３Ｂが、第１連結部３Ａよりもスイング支点Ｐａ寄りの車幅方向内方に位置し、かつその中心Ｏ２の高さは、第１連結部３Ａの中心Ｏ１とスイング支点Ｐａとを結ぶ直線Ｌ１よりも適当な寸法Ｓａだけ上方にオフセットされた構成となっている。ただし、各第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとのそれぞれの中心Ｏ１，Ｏ２どうしを結ぶ直線Ｌ，Ｌ（Ｌａ，Ｌｂ）は、ロアボールジョイント５０の中心を通過していない。また、各第１連結部３Ａと各第２連結部３Ｂとは、クロスビーム２をその車両前後方向において挟む配置とされており、ブレーキ作動時のワインドアップトルクをそれらの連結部によって効率良く受けさせることが可能となっている。
【００２６】
上記構成のフロントサスペンションにおいても、先の実施形態のフロントサスペンションと同様な効果が得られる。すなわち、このフロントサスペンションのロールセンタＰは、２本の直線Ｌａ，Ｌｂの交点近傍にあり、第２連結部３Ｂの直線Ｌ１に対するオフセット量Ｓａを大きくすることにより、ロールセンタＰの高さを簡単に高くすることができる。また、左右の前輪Ｗａ，Ｗｂに上向きまたは下向きの同相入力が同時にあったときには、クロスビーム２によって連結されている左右一対のロアアーム１Ａ，１Ｂを、スイング支点Ｐａ，Ｐａどうしを結ぶ直線Ｌ２周りにスイングさせてバウンドまたはリバウンドさせることができる。したがって、ロールセンタＰを高く設定した場合であっても、前輪Ｗａ，Ｗｂへの同相入力が同時になされるときに大きなトレッド変化を生じないようにすることができる。前輪Ｗａ，Ｗｂに逆相入力があったときには、図３を参照して先に説明したのと同様な原理により、やはり好適に対処することもできる。このように、本願発明においては、前輪Ｗａ，Ｗｂをロアアーム１Ａ，１Ｂに直接支持させるのではなく、クロスビーム２に前輪Ｗａ，Ｗｂを直接支持させることによって、ロアアーム１Ａ，１Ｂが前輪Ｗａ，Ｗｂを間接的に支持する構成とされていてもかまわない。
【００２７】
本願発明に係るフロントサスペンションの各部の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【００２８】
上述の実施形態においては、各ロアアーム１をリーディングアームとして構成しているが、本願発明ではこれに代えて、各ロアアーム１をトレーリングアームとして構成してもかまわない。各ロアアームをトレーリングアームとして構成する場合には、たとえば上述した実施形態のサスペンション構造の全体が車両前後方向において全く逆の構造となり、スイング支点Ｐａが前輪Ｗの中心よりも車両前方に位置することとなる。各ロアアーム１をトレーリングアームとして構成した場合においても、本願発明が意図する効果が得られる。
【００２９】
また、本願発明においては、前輪のステアリングナックルのアッパ部分に、サススプリングが付属したショックアブソーバを取り付ける構造に代えて、たとえばダブルウィッシュボーン式のサスペンションに用いられているのと同様なアッパアームを連結した構造とすることもできる。このような構造にした場合においても、ロールセンタの位置関係については、上述した実施形態と同様であり、やはり本願発明の意図する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るフロントサスペンションの一例を示しており、車両前方側から見た概略正面図である。
【図２】図１に示すフロントサスペンションの概略平面図である。
【図３】図１および図２に示すフロントサスペンションの作用説明図である。
【図４】本願発明に係るフロントサスペンションの他の例を示す概略平面図である。
【図５】図４に示すフロントサスペンションの概略側面図である。
【符号の説明】
１（１Ａ，１Ｂ） ロアアーム
２ クロスビーム
３Ａ 第１連結部
３Ｂ 第２連結部
Ｐ ロールセンタ
Ｐａ スイング支点
Ｏ１ 第１連結部の中心
Ｏ２ 第２連結部の中心
Ｗ（Ｗａ，Ｗｂ） 前輪

Claims (1)

1. 左右の前輪の中心から車両前後方向にオフセットされたスイング支点を有する左右一対の前輪支持用のロアアームと、
   上記一対のロアアームどうしを連結するクロスビームと、
   互いの中心どうしを結ぶ直線周りに上記クロスビームを上記各ロアアームに相対させて回転可能とする左右一対ずつの第１連結部および第２連結部と、を具備し、
   上記各第２連結部は、上記第１連結部よりも上記各ロアアームのスイング支点寄りの車幅方向内方位置に設けられており、かつ、
   上記各第２連結部の中心は、上記各第１連結部の中心と上記各ロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットされているとともに、
   左右一対ずつの上記第１連結部と上記第２連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計２本の直線が一点で交わるように構成されていることを特徴とする、フロントサスペンション。

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