JP4110654B2

JP4110654B2 - リアサスペンション装置

Info

Publication number: JP4110654B2
Application number: JP01370799A
Authority: JP
Inventors: 民良笠原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000211332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に車両に使用されるリアサスペンション装置に関し、特に車両後部の室内空間の拡大を狙い、かつ、車両のロール運動の減衰を高めることを意図したリアサスペンション装置に関するもので、ショックアブソーバの取り付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリアサスペンション装置としては、例えば、特開平５−１６８３２号公報に示すようなものがある。この従来例は、いわゆるトーションビーム式サスペンションに操舵機構を付加した型式のものであるが、ばね上振動の減衰作用を行うショックアブソーバは車輪支持体と一体に設けられたトレーリングアーム部材と、車体との間に設けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のリアサスペンション装置にあっては、トレーリングアームと車体との間に直接ショックアブソーバを取り付けていたため、以下に示すような問題点があった。
すなわち、図９に示すように、ショックアブソーバの長さが長いために、車輪の中側にホイールハウスを拡大してショックアブソーバをレイアウトせざるを得ず、ホイールハウスが車幅方向に拡大するため、有効な車室内空間の利用が妨げられてしまう。この問題は、特に、ばねをショックアブソーバと同軸に配置した場合に顕著であり、図示したように、ばね／ショックアブソーバの占有スペースが車室内に大きく張り出してしまうという問題となった。
【０００４】
このような、車室内スペースへのショックアブソーバやばねの張り出しという問題を回避するために、ショックアブソーバの取り付けにレバー比を付けたり、ショックアブソーバを斜めに配置して、車室内への張り出しを防いだ従来例も散見されるが、以下に示すような理由により、その効果は十分ではなかった。
すなわち、レバー比をつけることでショックアブソーバの長さを短縮しようとしても、ショックアブソーバの長さは、基本長＋２＊バウンド側ストローク量＋リバウンド側ストローク量であらわされ、レバー比をつけることでストローク量は小さくできるが、ピストンやガイドやベースバルブやブッシュといった構造部材分の基本長に関しては短縮できないので、レバー比をつけることによるショックアブソーバ長の短縮にはおのずと限界があり、特に最低地上高の高さとフロア面の高さとの差が小さい乗用車においては、こうした、レバー比を小さくする方法でショックアブソーバをフロア下におさめて、車室内への張り出しを防ぐことは困難であった。
また、ショックアブソーバにレバー比γをつけると、図１０に示すように、路面からの入力ΔＷに対して、ショックアブソーバ反力は１／γ倍のΔＷ_S となり、しかも、トレーリングアームブッシュに（１−γ）／γ倍の入力ΔＷ_B が入ってしまい、路面振動入力の遮断性や、ロードノイズの防音性に悪影響を与えてしまう。
また、レバー比をつけて短縮したショックアブソーバを斜めに配置することで、車室内への張り出しを防いだ例も見られるが、この場合、ショックアブソーバを斜めに配置することによって、ショックアブソーバの減衰力の水平分力成分ΔＦ_S が発生し、その水平分力成分Ｆ_S によってトー変化が発生する。不整路走行時の路面入力に対して、このトー変化が発生すると、車両のふらつきなどが感じられ、運転フィーリングが悪化するので、サスペンションの剛性を高めて、トー変化を防止する必要が生じ、その結果、サスペンションの前後剛性なども一緒に高まってしまい、車両の乗心地性能や音振性能に悪影響を及ぼしてしまうことになる。
【０００５】
車室内へのばねやショックアブソーバの張り出しを防ぐために、ショックアブソーバをフロア下に配置した他の従来例としては、特開平３−９９９１７号公報や実開昭６２−１１５２０７号公報や特開昭６２−１２４０４号公報等があるが、これらの従来技術は、いずれも車両中央部に、ばねやショックアブソーバを取り付けるための車体側取り付け部が必要である。一般にリアフロア周りの車体構造は、両側に通した車体サイドメンバ部材の間に車体クロスメンバやフロアパネルを取り付ける構成となっており、上記したばねやショックアブソーバの取り付け部は、この車体クロスメンバ上に設けることになる。ところが、車体クロスメンバへのばねやショックアブソーバからの入力は、車体クロスメンバと車体フロアパネルとを直接加振することになるため、ロードノイズの防振性への影響が非常に大きい。そのため、車体クロスメンバの剛性を十分に高めるために、クロスメンバの断面を拡大する必要が生じ、リアフロア周りでの車室内スペースを制限し、また、取り付け部を車体クロスメンバ上に設ける必要があるということは、ショックアブソーバの配置によって、車体クロスメンバや、さらにはスペアタイヤ（スペアパン）の配置にもレイアウト上の制限を与えることになる。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、以下のように構成することによって、車両後部の室内空間の拡大を図るとともに、乗心地と車両のロール応答性をともに高めたリアサスペンション装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明請求項１記載のリアサスペンション装置では、左右のサスペンション構成部品を互いに一体に連結する横断部材を有するリアサスペンション装置であって、前記横断部材の中央部にはショックアブソーバを取り付けるマウント部材が設けられており、左右一対のレバー部材が、車輪支持体に一体となるように取り付けられたピン部材周りに回動自在に取り付けられており、前記レバー部材は、前記ピン部材への取付け位置から略車両上下方向に伸びる第１延在部と、前記ピン部材への取付け位置から略車両横方向に伸びる第２延在部とを有し、前記ショックアブソーバは横断部材中央部のマウント部材とレバー部材の第１延在部との間に略車両横方向に向けて取り付けられており、第２延在部と、その第２延在部の上方に位置する車体との間を、略車両上下方向に伸びるコンロッド部材で連結したことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載のリアサスペンション装置において、前記横断部材が、ねじれ変形を許容するトーションビーム部材であるような、いわゆるトーションビーム式サスペンション装置であって、前記マウント部材はトーションビーム部材よりも車両前後方向にオフセットして設けられており、前記ショックアブソーバは車両後面視において水平方向に対して傾きを持って配置されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１記載のリアサスペンション装置において、前記横断部材が左右の車輪支持体を互いに連結するクロスビームであるような、いわゆるリジッド式サスペンション装置であって、前記マウント部材はクロスビーム部材よりも車両前後方向にオフセットして設けられており、前記ショックアブソーバは車両後面視において水平方向に対して傾きを持って配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３記載のリアサスペンション装置において、前記コンロッド部材は、車両平面視において、左右のホイールセンタを結ぶ軸線の近傍に設けられていることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２または３記載のリアサスペンション装置において、前記マウント部材のショックアブソーバ取付け点剛性は、相対的に、車両横方向の剛性が車両上下方向の剛性よりも高くなるように設けられていることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項２、３、または５記載のリアサスペンション装置において、前記マウント部材のショックアブソーバ取付け点剛性のうちの車両上下方向の剛性をＫ、ショックアブソーバの減衰定数をＣ、車両後面視で見たショックアブソーバ軸線が水平面となす角をθとした時に、ショックアブソーバの伝達力の周波数に関する特性周波数ｆ₀ （但し、ｆ₀ ＝ω₀／２π，ω₀ ＝Ｋ／２Ｃｓｉｎθ）が、車両のロール共振周波数よりも小さくなるように、前記剛性Ｋを定めることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項６記載のリアサスペンション装置において、前記特性周波数ｆ₀ が、車両のバウンド共振周波数よりも大きくなるように、前記剛性Ｋが定められていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１のリアサスペンション装置の平面図、図２は実施の形態１のリアサスペンション装置の背面図である。まず構成を説明すると、車輪１を回動自在に支持する車輪支持体２は、トレーリングアーム部材３に一体に取り付けられ、このトレーリングアーム部材３はその前端部が弾性ブッシュ部材４によって、車体側部材に取り付けられている。左右のトレーリングアーム部材３は、トーションビーム部材５によって、互いに連結されており、車体のバウンドの際は、左右のトレーリングアーム部材３が一体となって、左右の弾性ブッシュ部材４を結ぶ軸線周りに回動し、車体のロール運動の際は、トーションビーム部材５がねじれ変形を起こすことによって、左右のトーションビーム部材５が逆相にストロークするという、いわゆる、トーションビームサスペンションの構成を採っている。
車重を支えるばね部材６は、トレーリングアーム部材３とトーションビーム部材５との接合部付近に設けられたばね取り付け部と車体との間に取り付けられている。トレーリングアーム部材３の後端部には、車両後方、かつ、車両内側に向かって伸びるようなピン部材１１が設けられている。このピン部材１１には、レバー部材９が、ピン部材１１周りに回動できるように取り付けられている。レバー部材９には、ピン部材１１周りに回動する回動部から略下方に伸びる第１延在部と、回動部から略車両内側に伸びる第２延在部とを有し、第１延在部には、ショックアブソーバ７の一端が取り付けられ、第２延在部には、コンロッド部材１０の一端が取り付けられている。また、このコンロッド部材１０の他端は、車体（車体側部材）に取り付けられている（図３参照）。
前記トーションビーム部材５には、その車両中央部に、車両後方に向かって伸びる延設部８が設けられており、この延設部８には、ショックアブソーバ７の他端が取り付けられている。すなわち、ショックアブソーバ７は、レバー部材９の第１延設部と、トーションビーム部材５中央の延設部８との間に取り付けられ、車両内側に向かうとともに車両上方に向かう方向に配置されている。
【００１０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
車輪１とそれに伴うトレーリングアーム部材３の上下方向へのストロークによって、図４に示すように、レバー部材９がピン部材１１周りに回動し、ショックアブソーバ７の取り付け点、すなわちレバー部材９の第１延在部が略車両横方向に変位する。この変位が、ショックアブソーバ７の長さ変化となり、ショックアブソーバ７が減衰力発生部材として機能する。
本実施の形態においては、ショックアブソーバ７は、フロア下に入るように、車両内側に向かってやや車両上方に向かうような略車両横方向に配置されているので、ショックアブソーバ７をホイールハウスを拡大して配置する必要はない。さらに、本実施の形態においては、従来例のように、車体中央部にショックアブソーバを直接取り付けるマウント部材を設ける必要もない。
また、本実施の形態におけるコンロッド部材１０はストロークに伴う長さが必要なショックアブソーバよりも短くすることができるので、コンロッド部材１０の車体への取り付け点は、リアフロア面や、車体サイドメンバの高さに設けることが可能であり、利用可能な室内スペースはより大きく取ることができる。
さらに、本実施の形態では、レバー部材９の第１，第２延在部の長さを調節することで、ホイールストロークに対するショックアブソーバ７の長さ変化という、ショックアブソーバ７のレバー比を自由に設定可能であるが、車体と連結されているのはコンロッド部材１０であり、このコンロッド部材１０を車両平面視で見た時の左右のホイールセンタを結ぶ軸線上に配置してやれば、車体に取り付く部分での力のやりとりではレバー比を１にできるので、ショックアブソーバ７の作動にレバー比をつけてコンパクト化を図っても、従来例のように、トレーリングアームブッシュなどへの入力が大きくなるようなことはない。
【００１１】
さらに、図２に示したように、ショックアブソーバ７を車両後面視で車両内側に向かって車両上方に向かうように配置し、かつ、ショックアブソーバ７の取り付け点をトーションビーム部材５を後方に延設して設けた延設部８に設けたので、以下に示すような、車両のバウンドモードでのショックアブソーバ７を介した力の伝達を高周波領域で低減できるという効果を発揮し、車両の乗心地を向上できる。
すなわち、トーションビーム部材５の中央部に、後方に延長して設けられた延設部８のショックアブソーバ７取り付け点は、その取り付け点剛性が、車両上下方向には比較的柔らかく、車両左右方向には比較的固いものとすることができる。これは、トーションビーム部材５がビームのねじり方向には比較的柔らかく、ビームの曲げ方向には比較的固いためである。このように、ショックアブソーバ７のトーションビーム部材５側取り付け点の剛性が車両横方向と車両上下方向とで異なっているので、車両がバウンドする時と車両がロールする時とで、ショックアブソーバ７の等価的な取り付け点剛性を切り換えることができる。すなわち、図５に示すように、ロール時には左右輪のショックアブソーバ７の反力の合力が車両横方向を向くのに対し、バウンド時には、左右輪のショックアブソーバ７の反力の合力が、車両上下方向を向く。従って、トーションビーム部材５に設けられたショックアブソーバ７の取り付け点が、車両上下方向に比較的柔らかく、車両横方向に比較的固いので、ロール時にはショックアブソーバ７の取り付け点が比較的固く、バウンド時にはショックアブソーバ７の取り付け点が比較的柔らかいことになる。車両上下方向の取り付け点剛性Ｋで取り付けられた減衰定数Ｃのショックアブソーバ（車両後面視でショックアブソーバ７軸線と水平面のなす角はθ）の伝達力の周波数特性を図６に示す。このように、低周波領域では、ショックアブソーバ７の特性、高周波領域では、取り付けばねの特性となる。特性が変化する特性周波数はｆ₀ ＝ω₀ ／２，ω₀ ＝Ｋ／２Ｃｓｉｎθであり、本実施の形態では、ｆ₀ が車両のばね上の上下バウンド振動の共振周波数よりも高く、かつ、車両のロール振動の共振周波数よりも低くなるように、ショックアブソーバ７の減衰定数Ｃと、トーションビーム部材５上のショックアブソーバ７取り付け点の車両上下方向の剛性Ｋ、およびθが設定されている。図示したように、バウンド方向の特性は、特性周波数ｆ₀ を超えると伝達力がそれ以上大きくならなくなるので、バウンド方向の振動に対する減衰力は十分に与えつつも、高周波領域でのバウンド振動の伝達を抑えることができる。また、ロール方向に関しては、トーションビーム部材５上のショックアブソーバ７取り付け点の車両横方向の剛性が高いので、図６に示したような、直線的な特性となり、ロール方向の振動に対して十分な減衰力を発揮するので、通常のショックアブソーバの取り付け点剛性を下げた時のように、ロール方向の減衰力まで不足してしまうようなことはない。このように、本実施の形態によれば、ロール方向にも十分な減衰を確保しつつ、上下方向の不要な車体への伝達力の発生を防止でき、乗心地と車両のロール応答性をともに高めることができる。
【００１２】
図７，図８には、実施の形態２を示す。本実施の形態はいわゆる５リンクサスペンションに、本発明のリアサスペンション装置を適用したものである。５リンクサスペンションのワインドアップ方向の剛性が比較的低いために、５リンクサスペンションでも、クロスビーム部材１２後方に形成された延設部１３に設けられたショックアブソーバ７取り付け点は、車両上下方向の取り付け点剛性が比較的低く、車両横方向の取り付け点剛性が比較的高くなる。従って、実施の形態１と同様な効果を発揮することができる。
【００１３】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は上述した実施の形態１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。例えば、本実施の形態では、トーションビーム式サスペンションや５リンク式サスペンションについて説明したが、本発明は左右の車輪支持体やサスペンション部材を互いに連結するような横断部材があるサスペンション全てに適用することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、リアフロア周りのスペースユーティリティが高く、性能の優れたリアサスペンションを提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のリアサスペンション装置の平面図である。
【図２】実施の形態１のリアサスペンション装置の背面図である。
【図３】実施の形態１のショックアブソーバ取り付け部の構造を示す図である。
【図４】実施の形態１のショックアブソーバの作動を示す図である。
【図５】ショックアブソーバ反力のトーションビーム部材への伝達力を示す図である。
【図６】ロール時とバウンド時のショックアブソーバの伝達特性の違いを示す図である。
【図７】実施の形態２のリアサスペンション装置の平面図である。
【図８】実施の形態２のリアサスペンション装置の背面図である。
【図９】従来のリアサスペンション装置の背面図である。
【図１０】従来のリアサスペンション装置のショックアブソーバの作用を示す図である。
【符号の説明】
１車輪
２車輪支持体
３トレーリングアーム部材
４弾性ブッシュ部材
５トーションビーム部材
６ばね部材
７ショックアブソーバ
８延設部
９レバー部材
１０コンロッド部材
１１ピン部材
１２クロスビーム部材
１３延設部

Claims

左右のサスペンション構成部品を互いに一体に連結する横断部材を有するリアサスペンション装置であって、
前記横断部材の中央部にはショックアブソーバを取り付けるマウント部材が設けられており、左右一対のレバー部材が、車輪支持体に一体となるように取り付けられたピン部材周りに回動自在に取り付けられており、
前記レバー部材は、前記ピン部材への取付け位置から略車両上下方向に伸びる第１延在部と、前記ピン部材への取付け位置から略車両横方向に伸びる第２延在部とを有し、
前記ショックアブソーバは横断部材中央部のマウント部材とレバー部材の第１延在部との間に略車両横方向に向けて取り付けられており、第２延在部と、その第２延在部の上方に位置する車体との間を、略車両上下方向に伸びるコンロッド部材で連結したことを特徴とするリアサスペンション装置。
前記横断部材が、ねじれ変形を許容するトーションビーム部材であるような、いわゆるトーションビーム式サスペンション装置であって、
前記マウント部材はトーションビーム部材よりも車両前後方向にオフセットして設けられており、
前記ショックアブソーバは車両後面視において水平方向に対して傾きを持って配置されていることを特徴とする請求項１記載のリアサスペンション装置。
前記横断部材が左右の車輪支持体を互いに連結するクロスビームであるような、いわゆるリジッド式サスペンション装置であって、
前記マウント部材はクロスビーム部材よりも車両前後方向にオフセットして設けられており、
前記ショックアブソーバは車両後面視において水平方向に対して傾きを持って配置されていることを特徴とする請求項１記載のリアサスペンション装置。
前記コンロッド部材は、車両平面視において、左右のホイールセンタを結ぶ軸線の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３記載のリアサスペンション装置。
前記マウント部材のショックアブソーバ取付け点剛性は、相対的に、車両横方向の剛性が車両上下方向の剛性よりも高くなるように設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のリアサスペンション装置。
前記マウント部材のショックアブソーバ取付け点剛性のうちの車両上下方向の剛性をＫ、ショックアブソーバの減衰定数をＣ、車両後面視で見たショックアブソーバ軸線が水平面となす角をθとした時に、ショックアブソーバの伝達力の周波数に関する特性周波数ｆ₀ （但し、ｆ₀ ＝ω₀／２π，ω₀ ＝Ｋ／２Ｃｓｉｎθ）が、車両のロール共振周波数よりも小さくなるように、前記剛性Ｋを定めることを特徴とする請求項２、３、または５記載のリアサスペンション装置。
前記特性周波数ｆ₀ が、車両のバウンド共振周波数よりも大きくなるように、前記剛性Ｋが定められていることを特徴とする請求項６記載のリアサスペンション装置。