JP4328370B2 - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪を上下にストロークさせて路面からの入力を緩和するとともに、車両のスタビリティ（安定性）の確保をする車両用サスペンション装置に関するものである。

車両用サスペンション装置の中には、ダブルウィッシュボーン式やマルチリンク式などのサスペンション装置が知られている。
この種の車両用サスペンション装置は、サスペンションを用途に応じて設計変更を加えて採用するのが一般的であった。

このような車両用サスペンション装置として、ダンパユニットをナックル側に支持させたもの、スタビライザをロアアームに入力させたもの又はスタビライザをアッパアームに入力させたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特開２００６−１４３０１３公報（第７頁、図１） 特開２０００−１５３７０５公報（第５頁、図１） 特開２００６−１８２１７４公報（第１０頁、図２）

特許文献１〜３の技術を説明する。
図８は従来の車両用サスペンション装置の第１の基本構成を説明する図である。
車両用サスペンション装置２３０は、ダンパユニット（ショックアブソーバ）２３１をナックル側に支持させるとともに、ストラットを兼ねるダンパユニット２３１にスタビライザ２３３の支点２３４を有するサスペンションである。

図９は従来の車両用サスペンション装置の第２の基本構成を説明する図である。
車両用サスペンション装置２４０は、ダンパユニット（ショックアブソーバ）２４１を含むストラッド部材２４２の下端部を二股のフォーク２４３に構成し、それぞれのフォーク２４３をロアアーム（下部リンク部材）２４４に連結し、スタビライザ２４５の車輪２４６側端部を二股のフォーク２４３の間を通してロアアーム２４４に連結したものである。

図１０は従来の車両用サスペンション装置の第３の基本構成を説明する図である。
車両用サスペンション装置２５０は、車輪２５１を回転可能に支持するナックル２５２と、ナックル２５２の上部と車体とを揺動可能に連結されたアッパアーム２５３と、ナックル２５２の下部と車体とを揺動可能に連結されたロアアーム２５４と、このロアアーム２５４のナックル２５２側と車体とに渡されたダンパユニット２５５と、アッパアーム２５３に入力されたスタビライザ２５６とを備える。

例えば、アッパアームにＡ型アームが用いられ、図８に示された車両用サスペンション装置のように、スプリングがダンパと同軸のダンパユニットがナックルに取付けられたサスペンション形式では、図９に示された車両用サスペンション装置のように、スタビライザがロアアームに取付けられ、若しくは、図１０に示された車両用サスペンション装置のように、スタビライザがアッパアームに取付けられる場合が多い。

スタビライザがロアアームに取付けられる場合には、アッパアームやダンパユニットなどの干渉を避けるために、ロアアームのナックル側にスタビライザを入力し難いことがある。ここで、ロアアームのナックルからスタビライザの入力点までの距離とスタビライザの入力点からロアアームの車体側までの距離との比をレバー比と呼ぶときに、ロアアームのナックルからスタビライザの入力点までの距離が長くなることでレバー比が悪化し、スタビライサの効きが十分に発揮できないことがある。すなわち、良好な操縦安定性の確保を図ることができない。

また、スタビライザがアッパアームに取付けられる場合には、ロアアームやダンパユニットなどの干渉を避けるために、入力点が車軸（ホイールセンタ）に対し前後方向にオフセットせざる得ないことがある。入力点が車軸に対し前後方向にオフセットすると、ナックル自体を回転させるモードが発生し、不要なトー（toe）変化が生じてしまう。すなわち、良好な操縦安定性の確保を図ることができない。

本発明は、ダンパユニットがナックル側に支持され、スタビライザがロアアーム若しくはアッパアームに入力されるサスペンション形式にて、旋回時において高いトー（toe）剛性と理想的なキャンバ角変化とを両立することができ、良好な操縦安定性の確保を図ることができる車両用サスペンション装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車輪が取付けられるナックルと、このナックルと車体との間に介在され、ナックルを揺動自在に支持するアッパアーム及びロアアームと、車体側に支持されるとともに先端をナックルに取付けられ、車体を安定させるスタビライザと、車体とナックルとの間に渡され、車体の衝撃を和らげるダンパユニットとを備えた車両のサスペンション装置であって、ダンパユニットは、車体の衝撃を吸収するスプリングと、このスプリングと同軸に配置され、且つスプリングの動きを緩衝するダンパとからなり、このダンパにスプリングが同軸に配置されたものであり、ナックルに、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム、ダンパユニット、スタビライザの順に接続されるとともに、ナックルに、一体的且つ車輪の車軸よりも車両上下方向上側に設けられ、車幅方向内側に向かって延出するナックルの延出部分を有し、この延出部分に、車体幅方向に関して車体外側から、ダンパユニット及びスタビライザがこの順に接続され、ダンパユニットによるナックルへの入力点に対してスタビライザの入力点を車幅方向内側に位置させ、車幅方向外側から見た場合に、ナックルに接続されるダンパユニットの接続点とナックルに接続されるスタビライザの接続点とが、車両前後方向で仮想キングピンを挟んで配置されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、アッパアーム、ダンパユニット及びスタビライザが、ナックルに車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ車輪の車軸近傍に接続されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、アッパアームが、車輪の中心から上方に配置されるＡ型形状を呈する１本のアームで構成され、ロアアームが、車輪の中心から下方に配置されるＩ型形状を呈する３本のアームで構成されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車輪が取付けられるナックルと、ナックルを揺動自在に支持するアッパアーム及びロアアームと車体を安定させるスタビライザと、車体の衝撃を和らげるダンパユニットとから車両のサスペンション装置が構成される。ダンパユニットのダンパとスプリングとが同軸に配置される。
ナックルに、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム、ダンパユニット、スタビライザの順に接続されるとともに、ナックルに、一体的且つ車輪の車軸よりも車両上下方向上側に設けられ、車幅方向内側に向かって延出するナックルの延出部分を有し、この延出部分に、車体幅方向に関して車体外側から、ダンパユニット及びスタビライザがこの順に接続され、ダンパユニットによるナックルへの入力点に対してスタビライザの入力点を車幅方向内側に位置させ、車幅方向外側から見た場合に、ナックルに接続されるダンパユニットの接続点とナックルに接続されるスタビライザの接続点とが、車両前後方向で仮想キングピンを挟んで配置することで、スタビライザの反力を積極的にキャンバ方向のモーメントとして使い、キャンバ方向に干渉をさせる。
これにより、同相ストローク時のキャンバ変化よりも逆相ストローク時のキャンバ変化を大きくすることが可能となる。この結果、旋回時の操縦安定性（等価ＣＰ）の向上を図かることができ、旋回性能が向上する。

請求項２に係る発明では、アッパアーム、ダンパユニット及びスタビライザが、ナックルに車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ車輪の車軸近傍に接続されることで、ダンパユニットの反力及びスタビライザの反力によるナックルの車軸廻りの回転を抑制することができるとともに、車輪のトー（toe）変化を抑制できる。
また、仮想キングピン軸に対し、ダンパユニット及びスタビライザの入力点を近くに設定することで、仮想キングピン軸廻りのダンパユニットの反力及びスタビライザの反力によるナックルに加わるモーメントを小さくできる。これにより、車輪のトー（toe）変化を抑制できる。
以上により、旋回時において高いトー（toe）剛性と理想的なキャンバ角変化とを両立することができ、良好な操縦安定性確保が可能となる。

請求項３に係る発明では、アッパアームが、車輪の中心から上方に配置されるＡ型形状を呈する１本のアームで構成され、ロアアームが、車輪の中心から下方に配置されるＩ型形状を呈する３本のアームで構成することで、一般的なマルチリンク式のサスペンションのアーム構成とすることができる。この結果、車両用サスペンション装置の設計の自由度を拡げることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車両用サスペンション装置の斜視図であり、図２は図１に示される車両用サスペンション装置の側面図であり、図３は図１に示される車両用サスペンション装置の平面図であり、図４は図１に示される車両用サスペンション装置の背面図である。

図１〜図４に示されたように、車両用サスペンション装置１０は、右の後輪（車輪）１２のリヤサスペンションであり、車輪１２が回転自在に取付けられるナックル１３と、車体側から車体幅外方に延ばされ、ナックル１３の上部を支持するアッパアーム１４と、車体側から車体幅外方に延ばされ、ナックル１３の下部を支持するロアアーム群１５と、車体とナックル１３の上部とに渡され、車輪１２から入力される衝撃を緩衝するダンパユニット（ショックアブソーバ）１６と、車体とナックル１３の上部に渡され、車体の安定を図るスタビライザ１７とから構成される。

車輪１２は、ナックル１３に取付けられるホイール（不図示）と、ホイールに取付けられるタイヤ１９とからなる。

アッパアーム１４は、略Ａ型を呈するアームであり、略Ａ型の下端に形成され、車体に揺動可能に接続される前後の車体側ゴムブッシュジョイント２１，２１と、略Ａ型の頂点に形成され、ナックル１３の上部を揺動可能に支持するナックル側ゴムブッシュジョイント２２と、略Ａ型の中空部分に形成され、ダンパユニット１６が貫通される開口２３とを有する。
前後の車体側ゴムブッシュジョイント２１，２１は、それぞれボルト２４，２４で車体に取付けられる。

ロアアーム群１５は、車体から車体幅外方に延ばされ、ナックル１３の前端で且つ車軸（車輪１２の中心）２６の高さ位置を支持する第１ロアアーム（ラテラルロッド）２７と、車体から車体幅外方に延ばされ、ナックル１３の中心近傍で且つ車軸２６の下方位置を支持する第２ロアアーム（ラテラルロッド）２８と、車体から車体幅外方に延ばされ、ナックル１３の後端で且つ車軸の下方位置を支持する第３ロアアーム（ラテラルロッド）２９とから構成される。

第１〜第３ロアアーム２７〜２９は、溶接で接合された略Ｉ型のアームであり、車体前側（前部）から第１ロアアーム２７、第２ロアアーム２８、第３ロアアーム２９の順で配置される。また、第１〜第３ロアアーム２７〜２９は、左右方向（車体幅方向）に延在される。

第１ロアアーム（アーム）２７は、Ｉ型のアーム部（ロッド）３１と、このアーム部３１の一端に溶接され、車体側に第１のラバーブッシュ（ゴムブッシュジョイント）３２を介して支持される車体側環状部３３と、アーム部３１の他端に溶接され、ナックル１３側に第２のラバーブッシュ（ゴムブッシュジョイント）３４を介して取付けられるナックル側環状部３５とからなる。

すなわち、第１ロアアーム２７は、アーム部３１の一端に溶接構造部３６を有するとともに、アーム部３１の他端に溶接構造部３７を有する。さらに、第１ラテラルロッド（アーム）２７は、ナックル１３の前側に接続される。
第１のラバーブッシュ３２はボルト３８で車体に取付けられ、第２のラバーブッシュ３４はボルト３９でナックル１３に取付けられる。

第１・第２のラバーブッシュ３２，３４は、アーム部３１の軸方向から見たときの第１・第２のラバーブッシュ３２，３４の中心線同士に所定の傾き角を持たせたものである。
好ましくは、中心線同士の傾き角が、５〜２０°に設定される。

第２ロアアーム２８は、ロッド４１と、このロッド４１の一端に溶接され、車体側にゴムブッシュジョイント４２を介して支持される車体側環状部４３と、ロッド４１の他端に溶接され、ナックル１３側にゴムブッシュジョイント４４を介して取付けられるナックル側継手部４５とからなる。

すなわち、第２ロアアーム２８は、ロッド４１の一端に溶接構造部４６を有するとともに、ロッド４１の他端に溶接構造部４７を有する。
ゴムブッシュジョイント４２はボルト４８で車体に取付けられ、ナックル側継手部４５はボルト４９でナックル１３に取付けられる。

第３ロアアーム２９は、ロッド５１と、このロッド５１の一端に溶接され、車体側にゴムブッシュジョイント５２を介して支持される車体側環状部５３と、ロッド５１の他端に溶接され、ナックル１３側にゴムブッシュジョイント５４を介して取付けられるナックル側継手部５５とからなる。

すなわち、第３ロアアーム２９は、ロッド５１の一端に溶接構造部５６を有するとともに、ロッド５１の他端に溶接構造部５７を有する。
ゴムブッシュジョイント５２はボルト５８で車体に取付けられ、ナックル側継手部５５はボルト５９でナックル１３に取付けられる。

図４に示されたように、第１〜第３のロアアーム２７〜２９のナックル１３側の溶接構造部３７，４７，５７は、タイヤ１９内に収納された位置にある。

ダンパユニット１６は、タイヤ１９からの入力を吸収する（車体の衝撃を和らげる）コイルスプリング（スプリング）６１と、車体とナックル１３との間に渡され、コイルスプリング６１の動きを緩和するダンパ６２とからなる。
コイルスプリング６１は、ダンパ６２の外側で且つ同軸に配置される。

ナックル１３は、ホイール（不図示）を取付けるホイール取付部７１と、車軸２６の上部に形成され、アッパアーム１４で支持されるアッパアーム支持部７２と、車軸２６の前側（前方）に形成され、第１ロアアーム２７で支持される第１ロアアーム支持部７３と、車軸２６の下部に形成され、第２ロアアーム２８で支持される第２ロアアーム支持部７４と、車軸２６の後方下部に形成され、第３ロアアーム２９で支持される第３ロアアーム支持部７５と、車軸２６の上部に形成され、ダンパユニット１６が連結されるダンパユニット連結部７６と、車軸２６の上部後方に形成され、スタビライザ１７が連結されるスタビライザ連結部７７とを有する。
ホイール取付部７１は、ホイールをナット締めするための複数のボルト７９を備える。

図４に示されるように、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム支持部７２、ダンパユニット連結部７６、スタビライザ連結部７７がこの順で設けられる。すなわち、ナックル１３に、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム１４、ダンパユニット１６、スタビライザ１７の順に接続される。

さらに、図４に示されるように、アッパアーム支持部７２、ダンパユニット連結部７６、スタビライザ連結部７７は、車軸２６の近傍に設けられる。すなわち、アッパアーム１４、ダンパユニット１６及びスタビライザ１７は、側面視でナックル１３に車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ車輪１２の車軸２６近傍（車軸の廻りに）に接続される。

スタビライザ１７は、左右の後輪１２（左の後輪は不図示）の間に渡たす部材であり、例えば、左右の後輪１２が上下に同相で動く場合にはばねとしての機能はないが、左右の後輪１２が逆相で動くとき（例えば、カーブなどで車体がローリングしたとき）には中央付近のバーにねじれが発生し、このねじれ剛性が抵抗となって上に跳ねようとする車輪の動きを押さえ、結果として車体の傾きを押さえ込み、車体の安定性の向上を図る。

図５は図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に平面から表した説明図であり、図６は図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に側面から表した説明図であり、図７は図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に背面から表した説明図である。

図５及び図７に示されたように、車体幅方向に関して車体外側から、ナックル１３に、アッパアーム支持部７２、ダンパユニット連結部７６、スタビライザ連結部７７がこの順で設けられる。すなわち、ナックル１３に、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム１４、ダンパユニット１６、スタビライザ１７の順に接続される。

すなわち、車両用サスペンション装置１０では、車輪１２が取付けられるナックル１３と、ナックル１３を揺動自在に支持するアッパアーム１４及びロアアーム２７〜２９と車体を安定させるスタビライザ１７と、車体の衝撃を和らげるダンパユニット１６とから構成される。
ダンパユニット１６は、ダンパ６２とスプリング６１とが同軸に配置される。

ナックル１３に、車体幅方向に関して車体外側から、アッパアーム１４、ダンパユニット１６、スタビライザ１７の順に接続されることで、スタビライザ１７の反力を積極的にキャンバ方向のモーメントとして使い、キャンバ方向に干渉をさせる。
これにより、同相ストローク時のキャンバ変化よりも逆相ストローク時のキャンバ変化を大きくすることが可能となる。この結果、旋回時の操縦安定性（等価ＣＰ）の向上を図かることができ、旋回性能が向上する。

さらに、図６に示されるように、アッパアーム支持部７２、ダンパユニット連結部７６、スタビライザ連結部７７は、車軸２６の近傍に設けられる。すなわち、アッパアーム１４、ダンパユニット１６及びスタビライザ１７は、側面視でナックル１３に車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ車輪１２の車軸２６近傍（車軸の廻りに）に接続される。

すなわち、車両用サスペンション装置１０では、アッパアーム１４、ダンパユニット１６及びスタビライザ１７が、ナックル１３に車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ車輪１２の車軸２６近傍に接続されることで、ダンパユニット１６の反力及びスタビライザ１７の反力によるナックル１３の車軸２６廻りの回転を抑制することができるとともに、車輪１２のトー（toe）変化を抑制できる。

また、仮想キングピン軸Ｃ３に対し、ダンパユニット１６及びスタビライザ１７の入力点を近くに設定することで、仮想キングピン軸Ｃ３廻りのダンパユニット１６の反力及びスタビライザ１７の反力によるナックル１３に加わるモーメントを小さくできる。これにより、車輪１２のトー（toe）変化を抑制できる。
以上により、旋回時において高いトー（toe）剛性と理想的なキャンバ角変化とを両立することができ、良好な操縦安定性確保が可能となる。

車両用サスペンション装置１０では、アッパアーム１４が、車輪１２の中心から上方に配置されるＡ型形状を呈する１本のアームで構成され、ロアアーム２７〜２９が、車輪１２の中心から下方に配置されるＩ型形状を呈する３本のアームで構成することで、一般的なマルチリンク式のサスペンションのアーム構成とすることができる。この結果、車両用サスペンション装置１０の設計の自由度を拡げることができる。

尚、本発明に係る車両用サスペンション装置１０は、図４に示すように、右の後輪１２のサスペンションであったが、これに限るものではなく、左の後輪若しくは前輪のサスペンションであってもよい。

本発明に係る車両用サスペンション装置は、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

本発明に係る車両用サスペンション装置の斜視図である。 図１に示される車両用サスペンション装置の側面図である。 図１に示される車両用サスペンション装置の平面図である。 図１に示される車両用サスペンション装置の背面図である。 図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に平面から表した説明図である。 図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に側面から表した説明図である。 図１に示される車両用サスペンション装置のナックルの支持／連結位置を模式的に背面から表した説明図である。 従来の車両用サスペンション装置の第１の基本構成を説明する図である。 従来の車両用サスペンション装置の第２の基本構成を説明する図である。 従来の車両用サスペンション装置の第３の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…車両用サスペンション装置、１２…車輪（右の後輪）、１３…ナックル、１４…アーム（アッパアーム）、１６…ダンパユニット、１７…スタビライザ、２６…車軸、２７〜２９…アーム（第１〜第３ロアアーム）。

Claims (3)

1. 車輪が取付けられるナックルと、このナックルと車体との間に介在され、ナックルを揺動自在に支持するアッパアーム及びロアアームと、車体側に支持されるとともに先端をナックルに取付けられ、車体を安定させるスタビライザと、車体とナックルとの間に渡され、車体の衝撃を和らげるダンパユニットとを備えた車両のサスペンション装置であって、
   前記ダンパユニットは、車体の衝撃を吸収するスプリングと、このスプリングと同軸に配置され、且つ前記スプリングの動きを緩衝するダンパとからなり、このダンパに前記スプリングが同軸に配置されたものであり、
   前記ナックルに、車体幅方向に関して車体外側から、前記アッパアーム、前記ダンパユニット、前記スタビライザの順に接続されるとともに、
   前記ナックルに、一体的且つ前記車輪の車軸よりも車両上下方向上側に設けられ、車幅方向内側に向かって延出する前記ナックルの延出部分を有し、この延出部分に、車体幅方向に関して車体外側から、前記ダンパユニット及び前記スタビライザがこの順に接続され、
   前記ダンパユニットによる前記ナックルへの入力点に対して前記スタビライザの入力点を車幅方向内側に位置させ、
   車幅方向外側から見た場合に、前記ナックルに接続される前記ダンパユニットの接続点と前記ナックルに接続される前記スタビライザの接続点とが、車両前後方向で仮想キングピンを挟んで配置されることを特徴とする車両のサスペンション構造。
2. 前記アッパアーム、前記ダンパユニット及び前記スタビライザは、前記ナックルに車体高さ方向に関して略同一高さで、且つ前記車輪の車軸近傍に接続されたことを特徴とする請求項１記載の車両用サスペンション装置。
3. 前記アッパアームは、前記車輪の中心から上方に配置されるＡ型形状を呈する１本のアームで構成され、前記ロアアームは、前記車輪の中心から下方に配置されるＩ型形状を呈する３本のアームで構成されたことを特徴とする請求項１記載の車両用サスペンション装置。

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