JP4370518B2 - 自動車のフロントサスペンション装置 - Google Patents

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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、前置き式ステアリングギアユニットを備えた自動車のフロントサスペンション装置に関する。
近年、車両の運動性能、特に操縦安定性(操安性)を向上させるためにエンジン搭載位置を車室側に近づけたフロントミッドシップ車両が知られている。このような車両では、そのレイアウト上、ステアリングギアユニットを、エンジンやサスペンションアームに対し車体前方側で車体に取り付ける必要がある場合がある。このような前置き式ステアリングギアユニットの場合、ステアリングギアユニットから延びるタイロッドは、ホイールサポートの車体前方端部に取り付けられる。
一方、主に、ダブルウィッシュボーン型のフロントサスペンション装置において、各サスペンションアームの車体への取付部に、コンプライアンスを増大させた弾性ブッシュを設けて、良好な乗り心地を得るようにしたものが知られている。また、このような弾性ブッシュに、所謂すぐりを設け、操縦安定性と乗り心地とを両立させることが行われている。また、特許文献1には、シミーを抑制するために、すぐり(スロット)を設ける角度を調整したサスペンション装置が開示されている。
欧州特許第0653320B1号公報
ここで、図6に示すように、制動時には、タイヤ16に車体後方に向く制動力Fが加わり、この制動力Fにより、ホイールサポート8には、回転モーメントMがかかる。ダブルウィッシュボーン型のフロントサスペンション装置において、このような回転モーメントMが各サスペンションアーム4、6に伝達されると、弾性ブッシュを変形させる。コンプライアンスを増大させた弾性ブッシュを用いている場合には、このような弾性ブッシュの変形が大きくなり、アッパアーム4は車体前方に、ロアアーム6は車体後方にそれぞれ変位し(図6中D1、D2)、その結果として、ホイールサポート8は図6中D3の方向に回転してしまう。
前置き式のステアリングギアユニットにおいて、このような回転が生じた場合、タイロッドが取り付けられるホイールサポート8の車体前方端部8dは、下方且つ車体後方側に変位する。
ここで、タイロッドは、アッカーマンジオメトリを成立させるために、平面視で車体外方に車体斜め前方に延びるように傾斜角が付き、さらに、バンプトーイン特性を得るために、正面視で車体外方に斜め上方に延びるように傾斜角が付くように設けられる必要がある。
従って、例えば、図7中仮想線で示すように、ホイールサポート8の回転に伴い、タイロッド18の傾斜角は減少し、一方、タイロッド自体の長さは変化しないので、その取付点8dは、下方側且つ車体後方側に変位すると共に車幅方向外方にも変位することになる。従って、車輪はトーアウト方向に向く。
このように、タイロッド18がホイールサポート8の車体前方端部8dに取り付けられていること、及び、タイロッド18に傾斜角が付けられていることに起因して、制動時には、車輪がトーアウト方向に向いてしまい、特に高速走行時において、制動時の車両安定性が低下する場合があるという問題があった。
一方、このようなトーアウトを防止するために、弾性ブッシュのコンプライアンスを減少させると、乗り心地を悪化させることになる。
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、乗り心地を犠牲にすることなく、アッカーマンジオメトリを成立させると共に制動時の車両安定性を確保することが出来る、前置き式ステアリングギアユニットを備えた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。
上記の目的を達成するために本発明は、前置き式ステアリングギアユニットを備えた自動車のフロントサスペンション装置であって、車体に固定されたサスペンションクロスメンバと、このサスペンションクロスメンバに2箇所において弾性ブッシュを介して取り付けられたA型のアッパアームと、このサスペンションクロスメンバに2箇所において弾性ブッシュを介して取り付けられたA型のロアアームと、その上方部分がアッパアームにその下方部分がロアアームにそれぞれ取り付けられ車輪を回転自在に支持するホイールサポートと、サスペンションクロスメンバのアッパアーム及びロアアームより車体前方の位置に固定されたステアリングギアユニットと、このステアリングギアユニットから車幅方向外方に斜め前方に延びステアリングギアユニットとホイールサポートの車体前方端部とを連結するタイロッドと、を有し、アッパアームは、2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けられ、ロアアームは、2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けら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、ステアリングギアユニットは、サスペンションクロスメンバのアッパアーム及びロアアームより車体前方の位置に固定されており、タイロッドは、このステアリングギアユニットから車幅方向外方に斜め前方に延びステアリングギアユニットとホイールサポートの車体前方端部とを連結している。このように構成されたタイロッドにより、アッカーマンジオメトリを成立させることが出来る。一方、このようなタイロッドの構成では、アッパアーム及びロアアームが弾性ブッシュを介してサスペンションクロスメンバに取り付けられていることに起因して、制動時にホイールサポートの車体前方端部が車幅方向外方に変位して車輪がトーアウト方向に向く。しかしながら、アッパアームは、2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けられ、ロアアームは、2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けられているので、制動時に、アッパアームは、その車体前方への変位に伴って車幅方向内方に変位し、ロアアームは、その車体後方への変位に伴って車幅方向外方に変位する。従って、ホイールサポートの上方部分は車幅方向内方に変位し、ホイールサポートの下方部分は車幅方向外方に変位して、車輪は車幅方向にネガティブキャンバーとなる方向に傾く。このようなネガティブキャンバーにより、車輪には車幅方向内方に向く力が働き、トーアウトにより車輪に働く車幅方向外方に向く力を打ち消すことが出来る。その結果、弾性ブッシュのコンプライアンスを増大させて乗り心地を確保しても、制動時の車両安定性を得ることが出来る。
また、本発明において、好ましくは、ロアアームの車体後方側の取付部の弾性ブッシュは、その中心軸線が車体上下方向に延びるように設けられ、この弾性ブッシュは、平面視でその車幅方向に延びる軸線より車体前方側且つ車体前後方向に延びる軸線より車体内方側の領域に形成されたすぐり部を有する。
このように構成された本発明においては、その中心軸線が車体上下方向に延びるように設けられた弾性ブッシュが、平面視でその車幅方向に延びる軸線より車体前方側且つ車体前後方向に延びる軸線より車体内方側の領域に形成されたすぐり部を有するので、弾性ブッシュは、制動時に車体後方且つ車幅方向外方に斜め方向に変形する。このような変形に伴い、ロアアームのホイールサポートへの取付部を車幅方向外方に変位させることが出来るので、車輪をより確実にネガティブキャンバーが付く方向に傾けることが出来る。また、制動時には、上述したようにホイールサポートの車体前方端部が車幅方向外方に変位し、且つ、弾性ブッシュの変形によりロアアームのホイールサポートへの取付部も車幅方向外方に変位することになる。このようにして、ホイールサポートを全体的に車幅方向外方に移動させて、車輪の制動時のトーアウト自体を抑制することも出来る。
また、本発明は、好ましくは、アッパアーム及びロアアームは、アッパアームの2箇所の取付部を結んだ線及びロアアームの2箇所の取付部を結んだ線が、それぞれ、タイロッドが延びる方向にほぼ直交する方向に延びるように配置されている。
このように構成された本発明においては、アッパアーム及びロアアームは、アッパアームの2箇所の取付部を結んだ線及びロアアームの2箇所の取付部を結んだ線が、それぞれ、タイロッドが延びる方向にほぼ直交する方向に延びるように配置されているので、より効果的に、車輪をネガティブキャンバーが付く方向に傾けることが出来る。
また、本発明は、好ましくは、更に、ロアアームの取付部に設けられ、ロアアームの弾性ブッシュの変形によるロアアームの車体前方への変位を抑制するストッパを有する。
このように構成された本発明においては、ロアアームの取付部に設けられ、ロアアームの弾性ブッシュの変形によるロアアームの車体前方への変位を抑制するストッパを有するので、走行中にサスペンション装置に横力がかかり、ロアアームに圧縮力が加わっても、ロアアームの2箇所の取付部を結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びることに起因して、ロアアームが車体前方へ変位することを防止することが出来る。ここで、ロアアームが車体前方へ変位すると、タイロッドが車幅方向外方に斜め前方に延びてホイールサポートの車体前方端部に取り付けられていることに起因して、車輪がトーアウト方向に向くが、本発明においては、このことを防止することが出来る。その結果、操安性を低下させてしまうことを防止することが出来る。
また、本発明は、好ましくは、更に、アッパアームの取付部に設けられ、アッパアームの弾性ブッシュの変形によるアッパアームの車体後方への変位を抑制するストッパを有する。
このように構成された本発明においては、更に、アッパアームの取付部に設けられ、アッパアームの弾性ブッシュの変形によるアッパアームの車体後方への変位を抑制するストッパを有するので、走行中にサスペンション装置に横力がかかり、アッパアームに引張力が加わっても、アッパアームの2箇所の取付部を結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びることに起因して、アッパアームが車体後方へ変位することを防止することが出来る。ここで、アッパアームが車体後方へ変位すると、タイロッドが車幅方向外方に斜め前方に延びてホイールサポートの車体前方端部に取り付けられていることに起因して、車輪がトーアウト方向に向くが、本発明においては、このことを防止することが出来る。その結果、操安性を低下させてしまうことを防止することが出来る。
本発明によるフロントサスペンション装置によれば、ステアリングギアユニットが前置き式となっていても、乗り心地を犠牲にすることなく、アッカーマンジオメトリを成立させると共に制動時の車両安定性を確保することが出来る。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、図1により、フロントサスペンション装置1を説明する。図1は、本発明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示す斜視図である。
本発明の実施形態によるフロントサスペンション装置1は、車体(図示せず)に固定されたサスペンションクロスメンバ2に取り付けられている。このサスペンションクロスメンバ2は、車幅方向に延びると共にその両側から車体後方に向かって延びるコ字状の前側部材2a、この前側部材2aの車幅方向両側にそれぞれ固定された上方に延びる上方部材2b、及び、前側部材2aの後方で車幅方向に延び、その両端部が前側部材2aに固定された後側部材2cで構成されている。
フロントサスペンション装置1は、ダブルウィッシュボーン型であり、上方部材2bに取り付けられたアッパアーム4、前側部材2aに取り付けられたロアアーム6、これらのアッパアーム4及びロアアーム6に取り付けられたホイールサポート8、及び、緩衝装置10を有している。ホイールサポート8は、前輪16(図3参照)やブレーキディスク18等を回転自在に支持するものである。緩衝装置10は、ダンパ12及びコイルスプリング14を備え、それらの上端部が車体(図示せず)に固定され、ダンパ12の下端部がロアアーム6に取り付けられている。
また、フロントサスペンション装置1は、サスペンションクロスメンバ2の前方側で車幅方向に延びるように前方部材2aに固定されたステアリングギアユニット16、及び、このステアリングギアユニット16から車幅方向外方に延びてホイールサポート8に取り付けられたタイロッド18を有している。ステアリングギアユニット16は、ラックピニオン式或いはボールスクリュー式の操舵装置であり、タイロッド18を介して、前輪16を操舵するようになっている。
次に、図2乃至図5により、フロントサスペンション装置1の構成を具体的に説明する。図2は、本発明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の右前輪側を車体上方から見た平面図であり、図3は、本発明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の右前輪側を車体前方から見た正面図であり、図4は、本発明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のロアアームを示す平面図であり、図5は、本発明の実施形態によるストッパを示す斜視図(a)及びその縦断面図(b)である。なお、図2では、緩衝装置10は、その図示を省略している。ここで、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るので、ここでは、右前輪側を示す図2及び図3を中心に説明する。
先ず、アッパアーム4及びロアアーム6の構成、及び、これらのアーム4、6が取り付けられたホイールサポート8の構成を説明する。
図2に示すように、アッパアーム4は、前方アーム部4a及び後方アーム部4bを有するA型アームであり、2箇所の取付部20、22で、サスペンションクロスメンバ2の上方部材2bに取り付けられている。これらの取付部20、22では、各アーム部4a、4bの車幅方向内方端部4c、4dが、円筒状の弾性ブッシュ24を介して車体側に取り付けられている。これらの弾性ブッシュ24は、その中心軸線が後述する図2中の一点鎖線Aに平行になるように設けられている。
ロアアーム6は、ほぼ車幅方向に延びる前方アーム部6a、及び、車幅方向外方に斜め前方に延びる後方アーム部6bを有するA型アームであり、2箇所の取付部26、28で、サスペンションクロスメンバ2の前方部材2aに取り付けられている。これらの取付部26、28では、各アーム部6a、6bの車幅方向内方端部6c、6dが、円筒状の弾性ブッシュ24を介して車体側に取り付けられている。
車体前方側の取付部26の弾性ブッシュ24は、その中心軸線が後述する図2中の一点鎖線Bに平行になるように設けられ、車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24は、車体上下方向に中心軸線を有するように設けられている。また、ロアアーム6に設けたこれらの各ブッシュ24は、乗り心地を確保するためにコンプライアンスが大きなものとなっている。一方、操安性の確保のために、車体前方側の取付部26の弾性ブッシュ24は、車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24より、コンプライアンスが比較的小さなものとなっている。
アッパアーム4及びロアアーム6のそれぞれの車幅方向外方端部4e、6eは、ホイールサポート8に取り付けられている。具体的には、図3に示すように、ホイールサポート8は、上方に延びるアッパアーム連結用の延長部8a、及び、下方に延びるロアアーム連結用の延長部8bを備え、各アーム4、6は、それぞれ、これらの延長部8a、8bの上端部及び下端部にボールジョイント30(図2参照)を介して取り付けられている。なお、図3では前方アーム部6aの一部の図示を省略している。
次に、タイロッド18の構成及びホイールサポート8の構成について説明する。
図2に示すように、ホイールサポート8は、車体前方に延びるタイロッド連結用の延長部(ナックルアーム)8cを備え、この延長部8cの先端部8dに、タイロッド18の車幅方向外方端部が取り付けられている。タイロッド18の車幅方向内方端部はステアリングギアユニット16に取り付けられている。
ここで、本発明の実施形態によるフロントサスペンション装置1では、ステアリングギアユニット16が、サスペンションクロスメンバ2の前方に取り付けられている。従って、タイロッド18は、各アーム4、6の前方に配置されると共に、その車幅方向外方端部がホイールサポート8の車体前方端部(延長部8cの先端部8d)に取り付けられることになる。
図2に示すように、このタイロッド18は、平面視で、車幅方向外方に斜め前方に延び、車幅方向に対し傾斜角αが付けられている。この傾斜角αにより、このフロントサスペンション装置1のアッカーマンジオメトリを成立させて、操舵時に、旋回内輪の切れ角が外輪側の切れ角より大きくなるようにしている。
また、図3に示すように、タイロッド18は、正面視で、車幅方向外方に斜め上方に延び、水平線に対し傾斜角βが付けられている。この傾斜角βにより、このフロントサスペンション装置1がバンプトーイン特性を有するようにして、バンプしている旋回外輪がトーアウトに向くことを抑制している。
ここで、上述したように、タイロッド18がホイールサポート8の車体前方端部に取り付けられていること、及び、タイロッド18に傾斜角が付けられていることに起因して、前輪16が制動時にトーアウト方向に向く傾向がある。そこで、本発明の実施形態では、アッパアーム4の取付部20、22及びロアアーム6の取付部26、28を所定の位置関係に配置することにより、詳細には後述するように、車輪16が制動時にネガティブキャンバーになるようにして、制動時の車両安定性を得るようにしている。さらに、ロアアーム6の車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24にすぐり部(低弾性部)を設け、そのすぐり部の配置により、車輪16が制動時にネガティブキャンバーになるように、及び、前輪16の制動時のトーアウト自体を抑制するようにしている。
先ず、アッパアーム4の車体側への取付部20、22及びロアアーム6の車体側への取付部26、28の配置を説明する。
アッパアーム4の取付部20、22は、それらを結んだ線が、図2中の一点鎖線Aで示すように、平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように配置されている。また、ロアアーム6の取付部26、28は、それらを結んだ線が、図2中の一点鎖線Bで示すように、平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように配置されている。また、これらのアッパアーム4の取付部20、22を結んだ線A及びロアアーム6の取付部26、28を結んだ線Bは、いずれも、平面視で、タイロッド18が延びる方向にほぼ直交する方向に延びている。
ここで、走行中、車輪16からサスペンション装置1に横力が入力された場合、アッパアーム4及びロアアーム6は、それらの取付部20、22、26、28の配置に起因して、それぞれ、車体後方又は車体前方に変位し易くなる。そこで、本実施形態では、これらの変位を抑制するために、取付部22及び取付部26にストッパ40を設けている。
図2に示すように、アッパアーム4の車体後方側の取付部22には、その弾性ブッシュ24の変形によるアッパアーム4の車体後方への変位を抑制するストッパ40が設けられている。また、図2及び図4に示すように、ロアアーム6の車体前方側の取付部26には、その弾性ブッシュ24の変形によるロアアーム6の車体前方への変位を抑制するストッパ40が設けられている。
具体的には、図5に示すように、これらのストッパ40は、いずれも、円環状に延びる平板部材(ワッシャ部材)42と、この平板部材42に固定された弾性部材44とで構成されている。平板部材42には、弾性ブッシュ24を車体側に固定するためのボルト(図示せず)が貫通する貫通孔42aが形成されている。弾性部材44は、この貫通孔42aを中心に円環状に延び、その断面が半円状になっている。図2及び図4に示すように、これらのストッパ40は、その平板部材42がサスペンションクロスメンバ2に固定され、弾性部材44が、アッパアーム4の車幅方向内方端部4d及びロアアーム6の車幅方向内方端部6cに、それぞれ当接するようになっている。
なお、アッパアーム4の取付部20に、アッパアーム4の車体後方への変位を抑制するストッパ40を同様に設け、ロアアーム6の取付部28にロアアーム6の車体前方への変位を抑制するストッパ40を同様に設けても良い。
次に、図4により、ロアアーム6の車体後方側の取付部28の構成及びその弾性ブッシュ24の形状を説明する。
先ず、ロアアーム6の車幅方向内方端部6dは、車体上下方向に中心軸線C(図3参照)を有するように円筒状に形成され、その内方に車体上下方向に中心軸線C(図3参照)を有するように弾性ブッシュ24が圧入されている。この弾性ブッシュ24の内周部の表面には、金属製の内筒部32が接着されており、この内筒部32が、車体側、即ち、サスペンションクロスメンバ2に固定されている。
この弾性ブッシュ24には、その外周部に沿って延びるすぐり部(低弾性部)34(34a、34b)が2箇所に形成されている。これらのすぐり部34は、弾性ブッシュ24の中心軸線Cと平行に延びる貫通孔である。これらのすぐり部34を設けた部分は、他の部分よりたわみやすくなっているので、弾性ブッシュ24は、ロアアームの端部6dから力を受けると、これらのすぐり部34と中心軸線Cとを結ぶ線上の方向に変形し易くなっている。
これらのすぐり部34のうち、第1のすぐり部34aは、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線D(或いは中心軸線Cを通り車体前後方向に延びる中立面)より車幅方向内方側、且つ、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線E(或いは中心軸線Cを通る車幅方向に延びる中立面)より車体前方側の領域24aに形成されている。
第2のすぐり部34bは、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線D(或いは中心軸線Cを通り車体前後方向に延びる中立面)より車幅方向外方側、且つ、平面視で、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線E(或いは中心軸線Cを通り車幅方向に延びる中立面)より車体後方側の領域24bに形成されている。この第2のすぐり部34bは、第1のすぐり部34aに対して、弾性ブッシュ24の中心軸線Cに関して対称な位置に対向して形成されている。従って、この弾性ブッシュ24は、これらのすぐり部34a、34bを結んだ方向に変形し易くなっている。
これらのすぐり部34a、34bは、その弾性ブッシュ24の外周部に沿った長手方向の中間部が、平面視で、車体前後方向軸線Dから25乃至35度(図4中角度γ)の位置になるようになるように形成されている。言い換えると、平面視で、弾性ブッシュ24の中心軸線Cとすぐり部34a、34bの長手方向の中間部とを結んだ線が、車体前後方向軸線Dに対して25乃至35度(角度γ)で傾くように、すぐり部34a、34bが形成されている。本実施形態では、角度γが30度となっている。
さらに、すぐり部34a、34bは、その長手方向の一端部が、車体前後方向軸線Dから0乃至5度の位置になるように形成されており、本実施形態では0度となっている。
また、これらのすぐり部34a、34bは、その長手方向が、タイロッド18が延びる方向とほぼ平行な方向に延びるように形成されている。即ち、角度γと傾斜角αがほぼ同一となっている。
次に、図4、図6乃至図9により、上述した実施形態の作用を説明する。
図6は、制動時に車輪、サスペンションアーム及びホイールサポートに加わる力及び変位を説明するためのサスペンション装置の一部を車幅方向側方から見た概念図であり、図7は、制動時のホイールサポートのトーアウト変位を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図であり、図8は、本発明の実施形態によるサスペンションアーム及びそれらの取付部の配置による作用を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図(a)及び車体後方から見た概念図(b)であり、図9は、本発明の実施形態によるロアアームの車体後方側の弾性ブッシュの作用によるサスペンションアーム、ホイールサポート及びタイロッドの制動時における変位を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図である。
本実施形態の作用について具体的に説明するために、先ず、図6及び図7により、制動時にフロントサスペンション装置1に働く力及び各部の変位について説明する。
先ず、図6に示すように、制動時には、車輪16に制動力Fが加わり、この制動力Fはホイールサポート8に伝達され、ホイールサポート8には、回転モーメント力Mが加わる。この回転モーメント力Mは、アッパアーム4及びロアアーム6に伝達され、この伝達された力は、アーム4、6の車体側への各取付部の弾性ブッシュ24を変形させる。その結果、アッパアーム4は、車体前方に向けて変位し(図中D1)、ロアアーム6は、車体後方に向けて変位し(図中D2)、ホイールサポート8は、図中D3のような方向に回転変位する。弾性ブッシュ24のコンプライアンスが大きい場合には、特に、このような変位D1、D2、D3が生じやすくなる。ホイールサポート8にこのような回転変位D3が生じると、タイロッド連結用の延長部(ナックルアーム)8cの先端部8dは、下方側且つ車体後方側に変位する。
図7に示すように、タイロッド18は、このような延長部8cの先端部8dの変位によって、図中仮想線で示すように変位する。即ち、先端部8dは、下方側且つ車体後方側に変位するので、タイロッド18の傾斜角(α)は減少し、一方、タイロッド18自体の長さは変化しないので、先端部8dは、下方側且つ車体後方側に変位すると共に、車幅方向外方にも変位することになる。つまり、タイロッド18がホイールサポート8の車体前方端部に取り付けられていること、及び、タイロッド18に傾斜角が付けられていることに起因して、前輪16は、制動時にトーアウト方向に向いて、制動時の車両安定性を低下させることがある。
次に、このような制動時の車両安定性の低下を防止することが出来る、アッパアーム4及びロアアーム6の車体への取付部20、22、26、28の配置の作用を説明する。
本発明の実施形態では、図2及び図8(a)に示すように、アッパアーム4の取付部20、22が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように配置され、また、ロアアーム6の取付部26、28が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように配置されている。
従って、図8(a)に示すように、アッパアーム4が仮想線で示すように車体前方に変位すると(図6のD1参照)、アッパアーム4のホイールサポート8への取付部4eは、平面視で、図中白丸で示した位置から黒丸で示した位置まで移動し、車体前方に加え車幅方向内方の方向にも変位する。一方、ロアアームが仮想線で示すように車体後方に変位すると(図6のD2参照)、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eは、平面視で、図中白丸で示した位置から黒丸で示した位置まで移動し、車体後方に加え車幅方向外方の方向にも変位する。
ここで、図3及び図8(b)に示すように、アッパアーム4はホイールサポート8の上方側に取り付けられ、ロアアーム6はホイールサポート8の下方側に取り付けられているので、正面視で、ホイールサポート8の上方側は車幅方向内方に変位し、ホイールサポート8の下方側は車幅方向外方に変位する。その結果、車輪16は、車幅方向にネガティブキャンバーとなる方向に傾く。
このようなネガティブキャンバーにより、車輪16には車幅方向内方に向く力が働くので、トーアウトにより車輪16に働く車幅方向外方に向く力を打ち消すことが出来る。その結果、制動時の車両安定性を得ることが出来る。
また、アッパアーム4の取付部20、22を結んだ線及びロアアーム6の取付部26、28を結んだ線は、いずれも、平面視で、タイロッド18が延びる方向にほぼ直交する方向に延びているので、より効果的に、車輪をネガティブキャンバーが付く方向に傾けさせて、制動時の車両安定性を得ることが出来る。
次に、上述した前輪16のトーアウトによる制動時の車両安定性の低下を防止することが出来る、ロアアーム6の車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24の作用を説明する。
本発明の実施形態では、第1のすぐり部34aを、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線Dより車幅方向内方側、且つ、平面視で、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線Eより車体前方側の領域24aに形成しているので、前輪16をより確実にネガティブキャンバーが付く方向に傾けることが出来る。
即ち、図4に示すように、弾性ブッシュ24は、車体側の内筒部32と、ロアアーム6の端部6dとの間で力を受けて変形するが、特に、その中心軸線Cに対してすぐり部34aを設けた方向に沿って変形し易くなっている。従って、ロアアーム6の車体後方側の端部6dは、図4中D4に示すような方向に変位し易くなっている。
従って、図9に示すように、ロアアームが仮想線で示すように車体後方に変位すると(図6のD2参照)、端部6dは、車体後方側に変位すると共に車幅方向外方にも変位する。そして、ロアアーム6の車体前方側の端部6cも、このような端部6dの変位により、車幅方向外方に引っ張られるように変位する。従って、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eは、車体前後方向の車体後方に変位すると共に車幅方向外方にも変位する。このようにして、ホイールサポート8の下方側をより確実に車幅方向外方に変位させることが出来、その結果、前輪16をより確実にネガティブキャンバーが付く方向に傾けさせて、制動時の車両安定性を得ることが出来る。
また、第2のすぐり部34bが、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線Dより車幅方向外方側、且つ、平面視で、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線Eより車体後方側の領域24bに、第1のすぐり部34aと対向するように形成されているので、車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24が、各すぐり部34a、34bを結ぶ方向に沿って大きく変形し易くなり、より確実に、ホイールサポート8の下方側を車幅方向外方に変位させて、車輪16をネガティブキャンバーが付く方向に傾けることが出来る。
次に、ストッパ40の作用を説明する。
先ず、走行中、車輪16が地面から横力を受け、その横力がサスペンション装置1に入力された場合、その横力により、ロアアーム6には車幅方向内方に向かう力(圧縮力)が加わる。また、ホイールサポート8には、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eを支点とする車幅方向に傾くような回転力が生じ、アッパアーム4には、外側に引っ張られるような力(引張力)が加わる。
上述したように、アッパアーム4の取付部20、22、及び、ロアアーム6の取付部26、28は、それぞれ、各取付部を結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように配置されているので、ロアアーム6は、圧縮力を受けて車体前方に変位しようとし、アッパアーム4は、引張力を受けて車体後方に変位しようとする。
走行中、このようなロアアーム6の車体前方への変位及びアッパアーム4の車体後方への変位が生じると、ホイールサポート8の延長部8cの先端部8dは上方且つ車体後方側に変位し、図7で説明したような作用と同様に、タイロッド18の傾斜角に起因して、車輪16がトーアウト方向に向いて、操安性を低下させてしまう原因となる。
本実施形態では、アッパアーム4の車体後方側の取付部22に、その弾性ブッシュ24の変形によるアッパアーム4の車体後方への変位を抑制するストッパ40が設けられ、また、ロアアーム6の車体前方側の取付部26に、その弾性ブッシュ24の変形によるロアアーム6の車体前方への変位を抑制するストッパ40が設けられているので、走行中、車輪16がトーアウト方向へ向くこと抑制することが出来、操安性を確保することが出来る。
次に、上述した制動時の前輪16のトーアウト自体を抑制することが出来る、ロアアーム6の車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24のさらなる作用を説明する。
本発明の実施形態では、第1のすぐり部34aを、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線Dより車幅方向内方側、且つ、平面視で、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線Eより車体前方側の領域24aに形成しているので、前輪16の制動時のトーアウト自体を抑制することも出来る。
即ち、上述したように、ロアアーム6の車体後方側の端部6dは、図4中D4に示すような方向に変位し易くなっているので、図9に示すように、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eは、車体前後方向の車体後方に変位すると共に車幅方向外方にも変位する。
つまり、ホイールサポート8の制動時の回転変位(図6のD3参照)により、タイロッド18の傾斜角等に起因して、その先端部8dが車幅方向外方に変位しても、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eも、車幅方向外方に変位することになる。その結果、図9中仮想線で示すように、ホイールサポート8は全体的に車幅方向外方に移動して、前輪16の制動時のトーアウト自体を抑制することが出来るのである。
さらに、車体前方側の取付部26の弾性ブッシュ24は、車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24に対し、比較的小さなコンプライアンスとなっているので、図9中仮想線で示すように、ロアアーム6には、車体前方側の取付部26をほぼ中心にするような回転も生じる。この回転により、ロアアーム6のホイールサポート8への取付部6eは、車体前方に変位するので、制動力Fによるロアアーム6の車体後方への変位(図6のD2参照)による取付部6eの車体後方への変位が抑制され、従って、ホイールサポート8の回転変位D3(図6参照)も抑制することが出来る。その結果、前輪16の制動時のトーアウトを抑制することも出来る。
次に、本発明の実施形態では、第2のすぐり部34bが、平面視で、弾性ブッシュ24の車体前後方向軸線Dより車幅方向外方側、且つ、平面視で、弾性ブッシュ24の車幅方向軸線Eより車体後方側の領域24bに、第1のすぐり部34aと対向するように形成されているので、車体後方側の取付部28の弾性ブッシュ24が、各すぐり部34a、34bを結ぶ方向に沿って大きく変形し易くなり、より確実に、前輪16の制動時のトーアウトを抑制することが出来る。
また、各すぐり部34a、34bは、弾性ブッシュ24の外周部に沿って延び、その長手方向の中間部が、平面視で、車体前後方向軸線Dから25乃至35度(図4中角度γ)の位置になるようになるように形成されているので、前輪16の制動時のトーアウトを抑制しつつ、弾性ブッシュ24の車体前後方向の変形量が比較的大きくなるようにして乗り心地を確保すると共に、車幅方向の変形量が過度に大きくならないようにして操安性をも確保することが出来る。
さらに、すぐり部34a、34bは、その長手方向の一端部が、車体前後方向軸線Dと一致、即ち、車体前後方向軸線Dから0乃至5度の位置になるように形成されているので、前輪16の制動時のトーアウトを抑制しつつ、より確実に乗り心地及び操安性の両立を図ることが出来る。
また、すぐり部34a、34bは、その長手方向が、タイロッド18が延びる方向、即ち、平面視で車幅方向に対して傾斜角αの方向とほぼ平行な方向に延びるように形成されているので、より効果的に、制動時のトーアウトを抑制することが出来る。
本発明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示す斜視図である。 本発明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の右前輪側を車体上方から見た平面図である。 本発明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の右前輪側を車体前方から見た正面図である。 本発明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のロアアームを示す平面図である。 本発明の実施形態によるストッパを示す斜視図(a)及びその縦断面図(b)である。 制動時に車輪、サスペンションアーム及びホイールサポートに加わる力及び変位を説明するためのサスペンション装置の一部を車幅方向側方から見た概念図である。 タイロッドの傾斜角及びタイロッドのホイールサポートへの取付位置に起因する制動時のホイールサポートのトーアウト変位を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図である。 本発明の実施形態によるサスペンションアーム及びそれらの取付部の配置による作用を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図(a)及び車体後方から見た概念図(b)である。 本発明の実施形態によるロアアームの車体後方側の弾性ブッシュの作用によるサスペンションアーム、ホイールサポート及びタイロッドの制動時における変位を説明するためのサスペンション装置の右前輪側部分を車体上方から見た概念図である。
符号の説明
1 フロントサスペンション装置
2 サスペンションクロスメンバ
4 アッパアーム
6 ロアアーム
8 ホイールサポート
10 緩衝装置
16 前輪
20 アッパアームの車体への車体前方側の取付部
22 アッパアームの車体への車体後方側の取付部
24 弾性ブッシュ
26 ロアアームの車体への車体前方側の取付部
28 ロアアームの車体への車体後方側の取付部
34 すぐり部
40 ストッパ

Claims (5)

  1. 前置き式ステアリングギアユニットを備えた自動車のフロントサスペンション装置であって、
    車体に固定されたサスペンションクロスメンバと、
    このサスペンションクロスメンバに2箇所において弾性ブッシュを介して取り付けられたA型のアッパアームと、
    このサスペンションクロスメンバに2箇所において弾性ブッシュを介して取り付けられたA型のロアアームと、
    その上方部分が上記アッパアームにその下方部分が上記ロアアームにそれぞれ取り付けられ車輪を回転自在に支持するホイールサポートと、
    上記サスペンションクロスメンバの上記アッパアーム及びロアアームより車体前方の位置に固定されたステアリングギアユニットと、
    このステアリングギアユニットから車幅方向外方に斜め前方に延び上記ステアリングギアユニットと上記ホイールサポートの車体前方端部とを連結するタイロッドと、を有し、
    上記アッパアームは、上記2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けられ、上記ロアアームは、上記2箇所の取付部が、それらを結んだ線が平面視で車幅方向内方に斜め前方に延びるように設けら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. 上記ロアアームの車体後方側の取付部の弾性ブッシュは、その中心軸線が車体上下方向に延びるように設けられ、この弾性ブッシュは、平面視でその車幅方向に延びる軸線より車体前方側且つ車体前後方向に延びる軸線より車体内方側の領域に形成されたすぐり部を有する請求項1記載の自動車のフロントサスペンション装置。
  3. 上記アッパアーム及び上記ロアアームは、上記アッパアームの上記2箇所の取付部を結んだ線及び上記ロアアームの上記2箇所の取付部を結んだ線が、それぞれ、上記タイロッドが延びる方向にほぼ直交する方向に延びるように配置されている請求項1又は請求項2記載の自動車のフロントサスペンション装置。
  4. 更に、上記ロアアームの取付部に設けられ、上記ロアアームの弾性ブッシュの変形による上記ロアアームの車体前方への変位を抑制するストッパを有する請求項1乃至3のいずれか1項記載の自動車のフロントサスペンション装置。
  5. 更に、上記アッパアームの取付部に設けられ、上記アッパアームの弾性ブッシュの変形による上記アッパアームの車体後方への変位を抑制するストッパを有する請求項1乃至4のいずれか1項記載の自動車のフロントサスペンション装置。
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