JP3944907B2 - 自動車のフロントサスペンション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフロントサスペンション装置に係り、特に、左右の前輪のホイールサポートがステアリングユニットにより連結され、２本のロアアームの車体外方側端部が上記ホイールサポートにそれぞれ独立して枢着されると共に車体内方側端部が車体側に弾性体を介して取り付けられている自動車のフロントサスペンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ダブルウィッシュボーン形式のフロントサスペンション装置は、アッパーアームとロアアームがホイールサポートを介して車輪を支持するようになっている。
ダブルウィッシュボーン形式のフロントサスペンション装置は、一般的には、ロアアームが、２本のアームが一体に形成されたＡ型アームで構成され、その先端（車体外側）が単一のボールジョイントを介してホイールサポートに連結されている。このようなフロントサスペンション装置は、タイヤの接地性や車両の直進安定性に優れているが、キングピン軸を最適に設定することが難しかった。
【０００３】
さらに、ダブルウィッシュボーン形式のフロントサスペンション装置の別形式のものとして、ロアアームを２本のＩ型アームで構成し、それぞれのアームをボールジョイントを介してホイールサポートに連結したダブルピボット形式のフロントサスペンション装置も知られている。このようなダブルピボット形式のフロントサスペンション装置は、２本のロアアームの延長線上の交点で仮想のキングピン軸を設定でき、このキングピン軸のオフセットを正にとることができるので、制動時に車輪がトーイン変化するようにして制動の安定感を増すことが出来る等の利点を有している。
上述した２種類のダブルウィッシュボーン形式のフロントサスペンション装置においては、コイルスプリング及びショックアブソーバー等からなる緩衝装置は、一般に、ロアアームに取り付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、本発明者らは、上述したダブルピボット形式のフロントサスペンション装置を鋭意研究することにより、ロアアームに取り付けられた緩衝装置のコイルスプリングに起因する問題を解決することにより直進安定性の低下を防止し、操安性を向上させることができることを見出した。
即ち、コイルスプリング自体が、自由な状態から縮められ又は伸ばされるとコイルの両端が互いに逆方向にコイル軸線周りで回転しようとする特性を有する。本発明者らは、このコイルスプリングの特性に着目し、通常の走行時では、緩衝装置のコイルスプリングは車両重量を支持するために縮められた状態にあるので、コイルスプリングが縮むことにより発生する回転トルクがロアアームに伝達され、これにより、ロアアームの車体側取り付け部にあるブッシュ（弾性体）が変形し、その結果、ロアアームが変位することで車輪のトー角が変化し、直進安定性が低下すること、及び、このロアアームの変位によりキャスタートレールが変化し、直進安定性が低下することを見出したのである。
【０００５】
ここで、図１２により、上述したコイルスプリングの特性について説明する。図１２は、コイルスプリングに作用する力と、コイルスプリングに発生する力を説明するための概念図である。
図１２に示すように、左巻きのコイルスプリング１００（コイルスプリング上方から見て反時計回りに素線が巻かれたものを左巻きと言う）のコイル軸線方向に圧縮力Ｐが加わっている状態では、コイルスプリング１００の上端側がコイル軸線周りに反時計回りに回転し、下端側がコイル軸線周りに時計回りに回転するように、互いに逆方向に回転させようとする回転トルクＥが、コイルスプリング１００に発生する。その結果、コイルスプリングの上端及び下端を固定すると、上端側に反時計回りの回転トルクが、下端側に時計回りの回転トルクが生じる。
【０００６】
本発明者らは、このコイルスプリングの特性によりロアアームが変位し、車輪（前輪）のトー変化及びキャスタートレール変化がどのように起こるかを見出したので、それを図１３乃至図１５により説明する。
図１３は、フロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触しておらず、緩衝装置に自動車の自重が作用していない「フルリバウンド状態」でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図（図１３（ａ））及び平面図（図１３（ｂ））であり、図１４は、フロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触しており、緩衝装置に自動車の自重が作用している停止時又は一定速度直進走行時（以下「１Ｇ車高状態」と言う）でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図（図１４（ａ））及び平面図（図１４（ｂ））であり、さらに、図１５は、左前輪側での１Ｇ車高状態におけるロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図である。
ここで、図１３乃至図１５に示されたフロントサスペンション装置において、緩衝装置１０２のコイルスプリング１０４は、左右の前輪とも同じ左巻きである。
【０００７】
図１３に示すフルリバウンド状態では、コイルスプリング１０４は車輪等の重量を受けて若干伸びるが、ロアアーム１０６、１０８及び右前輪１１０ａはほぼ正規の位置にある。
一方、図１４に示すように、１Ｇ車高状態（停止時又は一定速度直進走行時）では、コイルスプリング１０４は車体の重量を受けて縮む。このとき、コイルスプリング１０４は、左巻きであるので、コイルスプリング１０４の下端に時計回りの回転トルクＦが生じ、ロアアーム１０６がこの回転力を受けてロアアーム１０６、１０８の車体取り付け側に設けられたブッシュ１１２、１１４が変形し、ロアアーム１０６、１０８及び右前輪１１０ａは、図１４に示すように、右車輪の先端が内側に向くようにトー変化する。
【０００８】
一般に、緩衝装置のコイルスプリングは、左右のフロントサスペンションで共通化が図られ、同じ巻き方向（この場合は左巻き）のものが取り付けられるので、ロアアームに伝達される回転トルクの方向は、左右非対称（この場合は左右とも同じ時計回りの方向）となり、左前輪では、図１５に示すように、左前輪１１０ｂの先端が外側に向くようにトー変化する。この結果、左右輪が同じ方向にトー変化し、車両の直進安定性が低下する。
【０００９】
また、ロアアームの変位はキャスタートレールを変化させるが、図１４及び図１５に示すようにロアアームの変位が左右輪で非対称となると、左右輪のキャスタートレールに差が生じることになる。このようなキャスタートレールの左右差は、左右輪のセルフアライニングトルクの差となり、車両の直進安定性が低下する。特に、直進時にわだちや路面の傾き等の路面不整の影響を受けると、このセルフアライニングトルクの左右差が車両の直進安定性に影響を与える。
【００１０】
なお、上述したＡ型アーム型式のフロントサスペンション装置においても、ブッシュの変形によるロアアームの変位が同様に生じるが、この形式のものは、２本のアームが一体で構成されているので、ロアアームに車輪のトー角を変化させような変位が起こりにくく、直進安定性への影響が少ないことも判明した。
【００１１】
本発明は、上述した新規な問題点を解決するためになされたものであり、緩衝装置のコイルスプリングが伸縮することにより発生する回転トルクに起因する車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直線安定性が低下することを防止することができ、さらに、操安性を向上させることができる自動車のフロントサスペンション装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、左右の前輪のホイールサポートがステアリングユニットにより連結され、２本のロアアームの車体外方側端部がホイールサポートにそれぞれ独立して枢着されると共に車体内方側端部が車体側に弾性体を介して取り付けられている自動車のフロントサスペンション装置であって、コイルスプリングを有すると共に２本のロアアームの少なくとも一方のロアアームにその下端が取り付けられその上端が車体側に取り付けられた緩衝装置と、この緩衝装置の上端が取り付けられる車体側の一部を形成すると共に円周方向に延びる長孔を備えた車体側部材と、この車体側部材の長孔に挿入されるボルトを備え緩衝装置を車体側に取り付けるための取付部材と、を有し、緩衝装置を車体側に取り付ける際、緩衝装置に自動車の自重が作用していない状態から自重が作用した状態となるとき、コイルスプリングが縮むと同時にボルトが長孔に沿って移動してコイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくなるように、自動車の自重が作用し且つコイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくした状態で、ボルトを移動しないように固定し、緩衝装置が車体側に取り付けられるように構成されていることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、緩衝装置が、コイルスプリングを有すると共に２本のロアアームの少なくとも一方のロアアームにその下端が取り付けられその上端が車体側に取り付けられており、この緩衝装置のコイルスプリングは伸縮することにより回転トルクを発生するが、緩衝装置を車体側に取り付ける際、緩衝装置に自動車の自重が作用していない状態から自重が作用した状態となるとき、コイルスプリングが縮むと同時にボルトが長孔に沿って移動してコイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくし、自動車の自重が作用し且つコイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくした状態で、ボルトを移動しないように固定し、緩衝装置が車体側に取り付けられる。
この結果、本発明によれば、直進走行時にロアアームにコイルスプリングの回転トルクが伝達されないか又は小さくなり、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直進安定性が低下することがない。
【００１９】
本発明は、好ましくは、緩衝装置は、ほぼ垂直方向に設けられている。
このように構成された本発明によれば、車輪の車両上下方向の動きと緩衝装置の動きの方向がほぼ一致し、緩衝装置がよりスムーズに作動し易くなる。また、緩衝装置を垂直方向に設けた場合には、緩衝装置をロアアームに対して斜め前方又は後方に傾斜させて設けた場合に比べて、コイルスプリングの回転トルクによるロアアームの変位を抑制する力が生じ難いが、本発明によれば、コイルスプリングの回転トルクに起因するロアアームの変位が生じないようにしているので、緩衝装置の性能を効果的に発揮させ且つ直進安定性を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明において、好ましくは、２本のロアアームは、車体側からほぼ車幅方向外方に延びるラテラルリンクである車両前方側のフロントロアアーム、及び、車体側から斜め前方に車幅方向外方に延びるコンプレッションリンクである車両後方側のリアロアアームであり、フロントロアアームのホイールサポートへの枢着位置が、リアロアアームのホイールサポートへの枢着位置より車両前方側で且つ車両内方側にある。
このように構成された本発明によれば、ハンドル操作に対する舵角変化の感度を高めることができると共に、コイルスプリングの回転トルクに起因する車輪のトー変化が生じないようにしているので、直進安定性を向上させることができる。特に、各ロアアームの配置及び２つの枢着位置の相対的な配置により舵角変化の感度が高められているので、コイルスプリングの回転トルクによるロアアームの変位によりトー変化が生じやすいが、本発明によれば、コイルスプリングの回転トルクに起因するロアアームの変位が生じないようにしているので、舵角変化の感度を高め且つ直進安定性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を模式的に示す車両前方から見た正面図、図２は第１図の平面図、図３は、本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を車体前方側から見た斜視図である。なお、自動車のフロントサスペンション装置は、右前輪側及び左前輪側とも基本構造は同じであり、図１乃至図３には、いずれも右前輪側のフロントサスペンション構造を示している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態であるダブルウィッシュボーン形式のフロントサスペンション装置１においては、エンジンルーム２の外壁を構成するホイールインナパネル４が設けられ、このホイールインナパネル４の上部にはサスペンションタワー部６が一体的に形成され、このサスペンションタワー部６の外部にフロントフェンダパネル８が取り付けられている。
ホイールインナパネル４の下部には、車両の前後方向に延びる閉断面構造のフロントサイドフレーム１０が設けられ、このフロントサイドフレーム１０にラバーマウント１２を介してサスペンションクロスメンバ１４が支持されている。
【００２５】
２４はホイールサポートであり、このホイールサポート２４には、ホイールディスク１６及びタイヤ１８を備えた前輪（車輪）２０が、ホイールハブ２２（図３参照）及び軸受を介して取り付けられている。
ホイールサポート２４は、前輪２０を回転自在に支持するものであり、図３に示すように、上方に延びるアッパーアーム連結用の延長部２４ａと、下方に延びるロアアーム連結用の延長部２４ｃと、後方に延びるステアリングユニット連結用の延長部２４ｂを備えている。また、ロアアーム連結用の延長部２４ｃの下端部には、ほぼ水平且つ車幅方向に延びるロアアーム支持部２４ｄが形成されている。
【００２６】
図１に示すように、ホイールサポート２４の上方には、２本のアームが一体に形成されたＡ型アームで構成されたアッパーアーム２６が設けられ、このアッパーアーム２６の車体外方側先端部は、上述のホイールサポート２４の延長部２４ａの上端部にボールジョイント２８を介して連結されている。図１及び図２に示すように、このアッパーアーム２６を構成する各アームの車体内方側端部は、車体側であるホイールインナパネル４に、弾性体である円筒形のアッパーアームブッシュ３０およびブラケット(図示せず)を介して車両上下方向に回動自在に連結されている。
【００２７】
図１乃至図３に示すように、ホイールサポート２４の下方には、２本のロアアーム３２、３４が設けられており、これらのロアアーム３２、３４は、それぞれＩ型アームにより構成されている。車両前側のフロントロアアーム３２は、車体側から車幅方向外方に延びるラテラルリンクであり、その車体外方側先端部が、ホイールサポート２４のロアアーム支持部２４ｄにボールジョイント３６を介して連結されている。車両後側のリアロアアーム３４は、車体側から斜め前方に車幅方向外方に延びるコンプレッションリンクであり、その車体外方側先端部が、ホイールサポート２４のロアアーム支持部２４ｄにボールジョイント３８を介して連結されている。ロアアーム３２、３４の車体内方側端部は、それぞれ、サスペンションクロスメンバ１４に、弾性体である円筒形のフロントロアアームブッシュ４０、リアロアアームブッシュ４２を介して車両上下方向に回動自在に連結されている。
【００２８】
ここで、右前輪側のロアアーム３２、３４のホイールサポート２４への取り付け位置は、図４に示すように、フロントロアアーム３２のボールジョイント３６が、リアロアアーム３４のボールジョイント３８に対し、車両前方側且つ車幅方向内方側になるような位置である。
また、図５に示すように、フロントロアアーム３２のボールジョイント３６が、リアロアアーム３４のボールジョイント３８に対し、車両前方側且つ車幅方向外方側になるように、ロアアーム３２、３４をホイールサポート２４へ取り付けても良い。
さらに、図４に示すピボット配置の場合、即ち、フロントロアアーム３２のボールジョイント３６が、リアロアアーム３４のボールジョイント３８に対し、車両前方側且つ車幅方向内方側になるような位置に配置した場合には、図５のピボット配置に比べ、ハンドル操作に対する車輪の舵角変化の感度が高まり、ハンドル操作に対するレスポンスや操舵感のフィーリングを高めることができる。
【００２９】
図２、図４及び図５に示すように、ホイールサポート２４の下方には、ステアリングユニット４４が設けられている。このステアリングユニット４４は、前輪２０をキングピン軸周りに操舵するための機構であり、タイロッド４６、左右輪各側のタイロッド４６を相互に連結するリレーロッド４８、ステアリング機構（図示せず）を有する。タイロッド４６とリレーロッド４８は、ボールジョイント５０を介して連結され、タイロッド４６の車体外方側先端部が、ホイールサポート２４の延長部２４ｂの後端部にボールジョイント５２を介して連結されている。このようにして、左右の前輪２０のホイールサポート２４がステアリングユニット４４により連結されている。
【００３０】
図１及び図３に示すように、フロントロアアーム３２の上方には、緩衝装置５４が設けられている。この緩衝装置５４は、コイルスプリング５６と、ダンパー５８と、を有する。ダンパー５８は、ピストンロッド６０とシリンダ６２とを有する。左右の前輪のそれぞれの緩衝装置５４において、コイルスプリング５６は、同じ左巻きのものが設けられている。
この緩衝装置５４は、その下端部にダンパーフォーク６４を有し、このダンパーフォーク６４とフロントロアアーム３２とが、弾性体である円筒ブッシュ６６を介して回動自在に連結されている。
緩衝装置５４は、図１及び図３に示すように、ほぼ垂直方向に設けられている。これにより、車輪１０の車両上下方向の動きと緩衝装置５４の動きの方向が一致し、緩衝装置５４がよりスムーズに作動し易くなる。
なお、緩衝装置５４には、コントロールリンク６８が結合され、このコントロールリンク６８にはスタビライザ７０が結合されいる。このスタビライザ７０のねじり剛性の抵抗により片輪のみのバンプ、リバウンド時にロー角を抑制することができる。
【００３１】
図６は、緩衝装置の一部を示す拡大断面図である。図３及び図６に示すように、緩衝装置５４は、その上端部に取付部材７２を有し、この取付部材７２を介して、サスペンションタワー部６（図１参照）に取り付けられている。具体的には、取付部材７２から上方に延びるボルト７４が、サスペンションタワー部６に設けられた孔７６に通され、ナット７８により締結される。
取付部材７２には、コイルスプリング５６を保持するためのアッパーシート８０が固定されている。このアッパーシート８０には、ダンパー５８のピストンロッド６０が固定され、ダンパー５８のシリンダ６２には、コイルスプリング５６を保持するためのロアシート８２が固定されている。なお、取付部材７２とアッパーシート８０とを一体の部材として構成しても良い。
【００３２】
コイルスプリング５６の上端とアッパーシート８０との間には、回転トルク吸収手段であるベアリング装置８４が取り付けられている。なお、このベアリング装置８４は、図１及び図２には図示されず、省略されている。また、コイルスプリング５６の下端はロアシート８２に当接し、摩擦によりほぼ固定された状態にある。コイルスプリング５６は、このベアリング装置８４と、ロアシート８２とにより保持される。
このベアリング装置８４により、コイルスプリング５６の伸縮によりコイル軸線周りの回転トルクが発生しても、コイルスプリング５６の上端がコイル軸線周りに自由に回転できるようになっているので、常時、コイルスプリング５６の回転トルクが吸収されるようになっている。
なお、ベアリング装置８４は、コイルスプリング５６の下端とロアシート８２との間に配置されていてもよく、また、コイルスプリング５６の回転トルクを吸収することができるものであれば、緩衝装置の他の部分に設けてもよく、例えば、アッパーシート８０と取付部材７２との間や、ダンパーフォーク６４とシリンダ６２との間に設けても良い。
【００３３】
次に、上述した第１実施形態の作用を説明する。
先ず、図１４に示すように、本実施形態のベアリング装置８４を設けていない場合には、車両の直進走行時において、コイルスプリング１０４は車体の重量を受けて縮められているので、コイルスプリング１０４の下端には時計回りの回転トルクＦが生じ、フロントロアアーム１０６がこの回転力Ｆを受けてロアアーム１０６、１０８の車体取り付け側に設けられたブッシュ１１２、１１４が変形し、ロアアーム１０６、１０８及び右前輪１１０ａは、右車輪１１０ａが内側に向くようにトー変化する。特に、フロントロアアーム１０６は、図１４（ｂ）に示すように、時計回りに回転するように変位して、右車輪１１０ａの先端が内側に向くようにトー変化してしまい、左車輪においても、図１５に示すように左車輪１１０ｂの先端が外側に向くようにトー変化してしまう。また、ロアアーム１０６の変位によりキャスタートレール量も変化し、左右輪のキャスタートレール量が異なってしまう。
【００３４】
これに対し、本実施形態では、ベアリング装置８４を設け、コイルスプリング５６の回転トルクを吸収するようにしている、即ち、コイルスプリング５６のコイル軸線周りの回転運動を拘束しないようにしているので、コイルスプリング５６が車体の重量を受けて縮められて回転トルクが生じても、その上端が自由に回転して、フロントロアアーム３２には、コイルスプリング５６の回転トルクが伝達されないようになっている。
その結果、車両の直進時において、コイルスプリング５６の回転トルクに起因する車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直線安定性が低下することを防止することができる。さらに、車両の直進時において、加減速による車体の荷重変化が生じ、コイルスプリング５６が一定速直進状態における状態から縮められ或いは伸ばされて回転トルクが生じても、ベアリング装置８４がその回転トルクを吸収するので、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直進安定性が低下することを防止することができる。
【００３５】
一方、車両の旋回ロール時には、車体の荷重変化により、旋回外輪側のコイルスプリング５６が縮められ、旋回内輪側のコイルスプリング５６が伸ばされるように変化する。
しかしながら、本実施形態においては、このような車両旋回ロール時においても、ベアリング装置８４が、コイルスプリング５６の回転トルクを吸収するので、フロントロアアーム３２には、コイルスプリング５６の回転トルクが伝達されないようになっている。その結果、本実施形態によれば、車両の旋回時においても、コイルスプリング５６の回転トルクに起因する車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により操安性が低下することを防止することができる。
以上述べたように、本実施形態では、ベアリング装置８４により、コイルスプリング５６の回転トルクが吸収されるので、車両が直進状態或いは加減速時及び旋回時においても、コイルスプリング５６の回転トルクがフロントロアアーム３２に伝達されず、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化を抑制することができる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態による自動車のフロントサスペンションを説明する。第２実施形態の基本構成は、図１乃至図５に示された第１実施形態の構成と同じであり、以下、異なる構成を図７及び図８により説明する。図７は本発明の第２実施形態による緩衝装置の一部を示す拡大断面図であり、図８はサスペンションタワー部を示す斜視図である。
この第２の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置は、緩衝装置５５を車体側に取り付ける際、自動車の自重が作用していない状態から自重が作用した状態となるとき、コイルスプリング５６が縮むと同時にボルト７４がサスペンションタワー部６に設けられた長孔７６に沿って移動してコイルスプリング５６の回転トルクが発生しないか又は小さくなるようにし、自動車の自重が作用し且つコイルスプリング５６の回転トルクが発生しないか又は小さくした状態で、ボルト７４を移動しないように固定し、緩衝装置５５を車体側に取り付けるようにしたものである。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態における緩衝装置５５は、ベアリング装置（図６参照）を備えておらず、それ以外の構成は、図６に示すものと同じである。
本実施形態においては、サスペンションタワー部６に、図８に示すような円周方向に延びる長孔７６が形成され、取付部材７２のボルト７４が長孔７６に沿って円周方向に移動し、取付部材７２が回転できるようになっている。この長孔７６は、自動車の自重が作用した状態でコイルスプリング５６の回転トルクが発生しないか又は小さくした状態となるように、自動車の自重が作用していない状態から自重が作用した状態となるときまで、コイルスプリング５６が縮むことで生じるコイルスプリング５６の回転トルクによる回転の量に応じてボルト７４が移動できる十分な長さを備えている。
【００３８】
具体的に説明すると、先ず、緩衝装置５５のダンパーフォーク６４をフロントロアアーム３２に取り付けると共に、取付部材７２のボルト７４をサスペンションタワー部６の長孔７６に挿入して、取付部材７２が回転できるように仮止めする。つまり、取付部材７２が回転すると、この取付部材７２に固定されたアッパーシート８０が、ロアシート８２に対して相対的に回転して、コイルスプリング５６に生じる回転トルクを開放することができるようにしている。
次に、車両を地面に置くことにより、車体重量（自動車の重量）がコイルスプリング５６に作用する。このとき、コイルスプリング５６が縮められて回転トルクが発生するが、同時にボルト７４が長孔７６に沿って移動することができるので、コイルスプリングの回転トルクが発生していない状態になる。
次に、車両が地面に置かれた１Ｇ車高状態において、取付部材７２とサスペンションタワー部６とを本締めする。このようにして、本実施形態によるフロントサスペンション１が車両側に取り付けられる。
【００３９】
上記のように構成された第２実施形態においては、取付部材７２のボルト７４がサスペンションタワー部６の長孔７６に沿って円周方向に移動できるようにし、緩衝装置を１Ｇ車高状態で本締めするようにしているので、１Ｇ車高状態では、コイルスプリング５６の回転トルクは発生しない状態となる。従って、一定速直進走行時においては、１Ｇ車高状態と同等にコイルスプリングが縮められているので、ロアアーム３２、３４の変位は発生せず、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化による直進安定性が低下することを防止することができる。
また、直進走行加減速時においては、コイルスプリング５６は、一定速直進走行時の状態を中心に伸縮するが、旋回時ほど大きな荷重変化が起こらないので、コイルスプリング５６の回転トルクは小さいものとなり、ロアアーム３２、３４の変位は生じても小さいものとなり、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化による直進安定性が低下することを防止することができる。
なお、第２実施形態の変形例として、コイルスプリング５６のロアシート８２を、ダンパー５８のシリンダ６２に対して回転でき且つ固定できるように構成し、緩衝装置５５を上述のように車体に組付けるようにしても良い。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を説明する。第３実施形態の基本構成は、図１乃至図５に示された第１実施形態の構成及び図７に示された第２実施形態の構成と同じであり、以下、異なる構成を説明する。
この第３の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置は、緩衝装置５５のコイルスプリング５６が伸縮することにより発生する回転トルクが少なくとも直進走行時に発生しないか又は小さくなるように、コイルスプリング５６が予め所定方向に所定量ねじられた状態で、緩衝装置が車体側に取り付けられるようにしたものである。
【００４１】
具体的に説明すると、先ず、緩衝装置５５のダンパーフォーク６４をフロントロアアーム３２に取り付けると共に、取付部材７２（ピストンロッド６０）を、この取付部材７２の車体側への位置決め及び取り付けガイドをするためのガイド治具により、ダンパー５８のシリンダ６２（ダンパーフォーク６４及フロントロアアーム３２）に対し相対的に回転させながら即ちねじりながら、取付部材７２をサスペンションタワー部６の所定位置に取り付ける。その結果、シリンダ６２に固定されたロアシート８２に対し、取付部材７２（ピストンロッド６０）に固定されたアッパーシート８０が相対的に回転するので、コイルスプリング５６がコイル軸線周りにねじられた状態で取り付けられるのである。本実施形態では、取付部材７２を反時計回りに回転させ、左巻きのコイルスプリング５６の下端に、反時計回りの回転トルクが予め生じるようにしている。この場合、サスペンションタワー部６の孔７６の位置は、第１実施形態に示す位置（図３参照）から、コイルスプリング５６のねじり量に応じてずらされて位置決めされている。
【００４２】
このようにして衝撃装置５５を車体側に取り付けた後、車両を地面に置くと、コイルスプリング５６には、縮められることで生じる回転トルクが発生し、コイルスプリング５６の下端には、時計回りの回転トルクが発生する。このようにして、コイルスプリング５６を予めねじることで生じる回転トルクと、縮められることで生じる回転トルクを互いに相殺させて、コイルスプリング５６に生じる回転トルクが発生しないようにしている。
このように、本実施形態では、コイルスプリング５６を予めねじることで生じる回転トルクと、縮められることで生じる回転トルクとが同等になるように、言い換えると、コイルスプリング５６を予めねじる量と、コイルスプリングが縮められることで生じる回転量とが同等になるようにすることで、車両が地面に置かれた１Ｇ車高状態において、コイルスプリング５６に発生する回転トルクが発生しないようにしている。
【００４３】
このように構成された第３実施形態においては、コイルスプリング５６を予めねじった状態で車体側に取り付け、１Ｇ車高状態でコイルスプリング５６の回転トルクが発生しないようにしているので、一定速直進走行時においては、１Ｇ車高状態と同等にコイルスプリング５６が縮められていることから、ロアアーム３２、３４の変位は発生せず、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直進安定性が低下することを防止することができる。
また、直進走行加減速時においては、コイルスプリングは、一定速直進走行時の状態を中心に伸縮するが、旋回時ほど大きな荷重変化が起こらないので、コイルスプリング５６の回転トルクは小さいものとなり、ロアアーム３２、２４の変位は生じても小さいものとなり、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化による直進安定性が低下することを防止することができる。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を説明する。第４実施形態の基本構成は、図１乃至図５に示された第１実施形態の構成及び図７に示された第２実施形態の構成と同じであり、以下、異なる構成を説明する。
図９は、右前輪における、ロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図であり、図９（ａ）にフロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触していない「フルリバウンド状態」を示し、図９（ｂ）にフロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触している１Ｇ車高状態を示す。図１０は、左前輪側における、図９と同様に示す平面図である。
この第４の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置は、緩衝装置５５のコイルスプリング５６が伸縮することにより発生する回転トルクによる生じるフロントロアアーム３２の変位を打ち消すように、ロアアーム３２、３４が予め逆の方向に変位した位置に取り付けられているものである。
【００４５】
図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、本実施形態では、ロアアーム３２、３４の車体への車両前後方向の取り付け角を、フロントサスペンション装置の車輪が地面と接触していない状態のときに、正規のトー角よりも右前輪２０ａの先端が外側に向き、左前輪２０ｂの先端が内側に向くように設定している。この場合には、各ブッシュ４０、４２は変形していない。
１Ｇ車高状態では、コイルスプリング５６が縮められ、本実施形態の左巻きのコイルスプリング５６の下端には時計回りの回転トルクが生じ、フロントロアアーム３２に図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すような回転トルクＡ、Ｂが伝達される。本実施形態では、この回転トルクＡ、Ｂにより、各ブッシュ４０、４２が変形して、ロアアーム３２、３４が正規の配置となる方向に変位する。即ち、ロアアーム３２、３４の車体への車両前後方向の取り付け角を、緩衝装置５５のコイルスプリング５６が伸縮することにより発生する回転トルクによる生じるロアアーム３２、３４の変位を打ち消すように、これらのロアアーム３２、３４が予め逆の方向に変位した位置になるように設定している。
また、ロアアーム３２、３４が正規の配置となる１Ｇ車高状態では、コイルスプリング５６の回転トルクＡ、Ｂは、主に、各ブッシュ４０、４２、６６の反力と釣り合うようになっている。
【００４６】
このように構成した第４実施形態においては、緩衝装置５５のコイルスプリング５６が伸縮することにより発生する回転トルクＡ、Ｂによる生じるロアアーム３２、３４の変位を打ち消すように、これらのロアアーム３２、３４が予め逆の方向に変位した位置に取り付けられているので、一定速直進走行時においては、１Ｇ車高状態と同等にコイルスプリング５６が縮められていることから、ロアアーム３２、３４の変位は発生せず、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化による直進安定性が低下することを防止することができる。
また、直進走行加減速時においては、コイルスプリングは、一定速直進走行時の状態を中心に伸縮するが、旋回時ほど大きな荷重変化が起こらないので、コイルスプリング５６の回転トルクは小さいものとなり、ロアアーム３２、３４の変位は生じても小さいものとなり、車輪のトー変化及びキャスタートレール変化による直進安定性が低下することを防止することができる。
【００４７】
次に、図１１により、本発明の第５の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を説明する。第５実施形態の基本構成は、図１乃至図５に示された第１実施形態の構成及び図７に示された第２実施形態の構成と同じであり、以下、異なる構成を説明する。
図１１は、フロントサスペンション装置の車輪が地面と接触している１Ｇ車高状態でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図であり、図１１（ａ）に右前輪側を示し、図１１（ｂ）に左前輪側を示す。
この第５の実施形態による自動車のフロントサスペンション装置は、図１１に示すように、右前輪側のフロントサスペンションに左巻きのコイルスプリング５６ａを設け、左前輪側のフロントサスペンションに右巻きのコイルスプリング５６ｂを設け、それにより、コイルスプリング５６の回転トルクによる左右輪２０ａ、２０ｂのトー変化が左右対称になるようにしたものである。
【００４８】
具体的に説明すると、図１１に示すように、本実施形態のフロントサスペンション１では、１Ｇ車高状態において、左巻きのコイルスプリング５６ａが設けられた右前輪側のフロントロアアーム３２には時計回りの回転トルクＣが作用し、右巻きのコイルスプリング５６ｂが設けられた左前輪側のフロントロアアーム３２には反時計回りの回転トルクＤが作用する。このようにして、本実施形態では、両前輪の先端が共に内側に向くトーイン方向にトー変化するようにコイルスプリング５６ａ、５６ｂの巻き方向を選択している
【００４９】
このように構成された第５実施形態によれば、コイルスプリング５６ａ、５６ｂの巻き方向が左前輪側と右前輪側では異なる方向に設定しているので、両車輪が左右対称にトー変化し、また、キャスタートレール変化が左右対称に即ちキャスタートレールの左右差がなく変化し、その結果、車両の直進安定性を確保することができる。また、両車輪の先端が共に内側に向くトーイン方向にトー変化するようにコイルスプリング５６ａ、５６ｂの巻き方向を選択しているので、両車輪の先端が共に外側に向くトーアウト方向にトー変化する場合に比べ、車両の直進安定性を高めることができる。
ここで、旋回走行時においては、旋回外輪側のコイルスプリング５６は車体のロールによる荷重によってさらに縮められ、フロントロアアーム３２には直進状態よりも大きな回転トルクが伝わる。本実施形態によれば、コイルスプリング５６が縮められることにより車輪の先端が車体内側に向くようにコイルスプリング５６の巻き方向を設定していることから、旋回外輪の先端は、旋回時に常に内側に向くようにトー変化することになり、車両の旋回安定性をも確保することができる。
【００５０】
なお、第５実施形態のフロントサスペンション１は、右前輪側のフロントロアアーム３２に反時計回りの回転トルクＣが作用し、左前輪側のフロントロアアーム３２に時計回りの回転トルクＤが作用すれば、左右輪がトーイン方向に変化する特性を有する。しかしながら、フロントサスペンションの構成、例えば、タイロッドのホイールサポートへの取り付け角度や、ロアアームの２つのピボットの配置等によっては、そのような回転トルクが作用した場合に、左右輪がトーイン方向に向かず、トーアウト方向に向く場合もある。そのような場合には、左前輪側のフロントロアアームに時計回りの回転トルクが作用し、右前輪側のフロントロアアームに反時計回りの回転トルクが作用するように、右前輪側のフロントサスペンションに右巻きのコイルスプリングを設け、左前輪側のフロントサスペンションに左巻きのコイルスプリングを設けるのが良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車のフロントサスペンション装置によれば、緩衝装置のコイルスプリングが伸縮することにより発生する回転トルクに起因する車輪のトー変化及びキャスタートレール変化により直線安定性が低下することを防止することができ、さらに、操安性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を模式的に示す車両前方から見た正面図である。
【図２】第１図の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置を車体前方側から見た斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置のロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図及び平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の他の例による自動車のフロントサスペンション装置のロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図及び平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による自動車のフロントサスペンション装置の緩衝装置の一部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による自動車のフロントサスペンション装置の緩衝装置の一部を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるサスペンションタワー部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態による自動車のフロントサスペンション装置の右前輪側のロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による自動車のフロントサスペンション装置の左前輪側のロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による自動車のフロントサスペンション装置の前輪が地面と接触している１Ｇ車高状態でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図である。
【図１２】コイルスプリングに作用する力と、コイルスプリングに発生する力を説明するための概念図である。
【図１３】フロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触していない「フルリバウンド状態」でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図及び平面図である。
【図１４】フロントサスペンション装置の右前輪が地面と接触している停止時又は一定速度直進走行時（１Ｇ車高状態）でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す正面図及び平面図である。
【図１５】１Ｇ車高状態でのロアアーム及び前輪の相対位置の関係を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１ フロントサスペンション装置
６ サスペンションタワー部
１４ サスペンションクロスメンバ
２０ 車輪
２４ ホイールサポート
２６ アッパーアーム
２８ ボールジョイント
３０ アッパーアームブッシュ
３２ フロントロアアーム
３４ リアロアアーム
３６ ボールジョイント
３８ ボールジョイント
４０ フロントロアアームブッシュ
４２ リアロアアームブッシュ
４４ ステアリングユニット
４６ タイロッド
５４，５５ 緩衝装置
５６ コイルスプリング
５８ ダンパー
６０ ピストンロッド
６２ シリンダ
６４ ダンパーフォーク
７２ 取付部材
７４ ボルト
７６ 孔
８０ アッパーシート
８２ ロアシート
８４ ベアリング装置

Claims (3)

1. 左右の前輪のホイールサポートがステアリングユニットにより連結され、２本のロアアームの車体外方側端部が上記ホイールサポートにそれぞれ独立して枢着されると共に車体内方側端部が車体側に弾性体を介して取り付けられている自動車のフロントサスペンション装置であって、
   コイルスプリングを有すると共に上記２本のロアアームの少なくとも一方のロアアームにその下端が取り付けられその上端が車体側に取り付けられた緩衝装置と、
   この緩衝装置の上端が取り付けられる車体側の一部を形成すると共に円周方向に延びる長孔を備えた車体側部材と、
   この車体側部材の長孔に挿入されるボルトを備え上記緩衝装置を車体側に取り付けるための取付部材と、を有し、
   上記緩衝装置を車体側に取り付ける際、上記緩衝装置に自動車の自重が作用していない状態から自重が作用した状態となるとき、上記コイルスプリングが縮むと同時に上記ボルトが長孔に沿って移動して上記コイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくし、自動車の自重が作用し且つ上記コイルスプリングの回転トルクが発生しないか又は小さくした状態で、上記ボルトを移動しないように固定し、上記緩衝装置が車体側に取り付けられるように構成されていることを特徴とする自動車のフロントサスペンション装置。
2. 上記緩衝装置は、ほぼ垂直方向に設けられている請求項１に記載の自動車のフロントサスペンション装置。
3. 上記２本のロアアームは、車体側からほぼ車幅方向外方に延びるラテラルリンクである車両前方側のフロントロアアーム、及び、車体側から斜め前方に車幅方向外方に延びるコンプレッションリンクである車両後方側のリアロアアームであり、上記フロントロアアームの上記ホイールサポートへの枢着位置が、上記リアロアアームの上記ホイールサポートへの枢着位置より車両前方側で且つ車両内方側にある請求項１又は請求項２に記載の自動車のフロントサスペンション装置。

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