JP4400310B2 - 操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション - Google Patents

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Description

本発明は、概して、車両において操舵輪に採用されるダブルジョイント式サスペンションに係り、特に、操舵初期のアクスルのステア方向挙動を滑らかにした操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションに関する。
車両用サスペンションの分野では、操舵輪に採用されるサスペンション形式として、2本のサスペンションアームが2つのボールジョイントでそれぞれナックルアームに連結されたいわゆるダブルジョイント式のサスペンション形式が周知である。
このダブルジョイント式サスペンションについて、従来、車体前後方向に対して傾斜角が小さい側のサスペンションアームの車体側ブッシュの弾性特性を非線形特性とすることによって操舵抵抗の低減を図る構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平4−238707号公報
通常、ダブルジョイント式サスペンションにおいては、運転者がステアリング操舵時に手応え(反力)を感じるように、サスペンションアームとナックルアームとを結合するボールジョイントにある程度の摩擦トルク(摩擦抵抗)を持たせている。しかしながら、このボールジョイントの摩擦トルクは、必要以上に大きいと、特に操舵初期において、操舵時の操舵抵抗となる。
上記従来のダブルジョイント式サスペンションでは、このようなサスペンションアームの車輪側ボールジョイントにおいて発生する操舵抵抗については何ら着目されておらず、十分に低減されていないことから、特に操舵初期のアクスルのステア方向挙動の滑らかさが不十分と感じられる場合も生じ得る。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、特に操舵初期のアクスルのステア方向挙動を滑らかにした操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションを提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両操舵輪において、車体とナックルアームとを2本のサスペンションアームにより連結した操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションであって、上記車体と上記サスペンションアームとの間に配設された前記サスペンションアームの軸方向に軟らかく軸直方向には硬い弾性部材(例えばブッシュ)の剛性に応じて上記ナックルアームと上記サスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材(例えばボールジョイント)の摩擦トルクが、前記2本のサスペンションアームの一方と前記車体との間に配設される前記弾性部材に掛かる荷重が当該一方のサスペンションアームのアーム軸直方向成分をほとんど含まないように設定された操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションである。

この一態様において、上記2本のサスペンションアームが、上記車体の略左右方向に配置された第一のサスペンションアームと、該第一のサスペンションアームよりも車両前後方向に対する傾斜角が小さい第二のサスペンションアームとから成り、上記車体と上記第一のサスペンションアームとの間に配設された弾性部材の剛性が上記車体と上記第二のサスペンションアームとの間に配設された弾性部材の剛性よりも大きいとき、上記ナックルアームと上記第一のサスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材の摩擦トルクを上記ナックルアームと上記第二のサスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材の摩擦トルクよりも大きく設定する。
この一態様によれば、サスペンションアームとナックルアームとの間の連結部材で発生する操舵抵抗が有効に低減されるため、特に操舵初期のアクスルのステア方向挙動が滑らかになり、車両挙動が改善される。
本発明によれば、特に操舵初期のアクスルのステア方向挙動を滑らかにした操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。本実施例では、操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションの一具体例としてダブルジョイント式サスペンション構造を前提とする。なお、ダブルジョイント式サスペンションの基本構造・機能等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
図1は、本実施例に係る操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション100の概略構造図である。ここでは、車両前輪が操舵輪であるものとし、右前輪のみを示している。
操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション100はダブルジョイント式サスペンション構造を採るため、当業者には既知のように、ナックルアーム101が第一のサスペンションアーム102と第二のサスペンションアーム103の2本のアームによって車体(図示せず)に支持されている。
ここで、車両前後方向において第二のサスペンションアーム103より車両前方側に位置する第一のサスペンションアーム102は、およそ車両左右方向に延び、サスペンション100が横方向の力を受けたときに支える機能を果たす。また、後方側に位置する第二のサスペンションアーム103は、車両前後方向に対して第一のサスペンションアーム102より小さい傾斜角を有し、図示するような形状及び第一のサスペンションアームより太い径により、サスペンション100が前後方向の力を受けた時に支える機能を果たす。
第一及び第二のサスペンションアーム102及び103の車体側端は、弾性部材であるブッシュ104及び105をそれぞれ介して、車体に固定されている。
ここで、上述のように、第一のサスペンションアーム102は横力を支える必要があるため、ブッシュ104には比較的硬い剛性(例えば、20,000N/mm)のものが用いられるのが通常である。他方、第二のサスペンションアーム103は前後方向の力を柔軟に受け止める必要があるため、ブッシュ105には比較的軟らかい剛性(例えば、1,000〜2,000N/mm)のものが用いられるのが通常である。
また、第一及び第二のサスペンションアーム102及び103の車輪側端は、2つの部材を回転可能に連結することが可能なボールジョイント106及び107をそれぞれ介して、ナックルアーム101に取り付けられている。
ところで、ボールジョイントは、例えばグリースの粘度を選択することにより、回転させる際に必要な摩擦トルク(摩擦抵抗)の大きさを設定することができる。すなわち、摩擦トルクを上げて回転しにくくすることも、摩擦トルクを下げて回転しやすくすることもできる。
既述のように、従来のダブルジョイント式サスペンションでは、このサスペンションアームとナックルアームとを連結する2つのボールジョイントの剛性(又は両者の剛性の差)には着目されていなかったため、部品種類削減の観点から同一のボールジョイントが用いられることが通常であった。すなわち、2つのボールジョイント間で剛性の差はほとんど無いのが通常であった。
本実施例では、ブッシュ104及び105の大きさ及び/又は両者間の差に応じて、ボールジョイント106及び107の摩擦トルク(摩擦抵抗)の大きさを及び/又は両者間の差を設定する。以下、図2〜4を用いて具体的に説明する。
図2は、本実施例に係る操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション100における第一及び第二のサスペンションアーム102及び103とナックルアーム101との位置関係を模式的に示した上面図である。図3及び4は、アーム類及びジョイント類をそれぞれ線と点で表した模式図である。
既述のように、通常の車両では、ブッシュ104の剛性はブッシュ105の剛性に比して10〜20倍近く大きい。したがって、タイロッド108に左右方向の変位が生じ、ナックルアーム101が移動しときに、ボールジョイント106及び107の少なくとも一方がロックした場合でも、ブッシュ104にはほとんど弾性変形は生じず、もっぱらブッシュ105に弾性変形が生じると推測できる。
ここで、ボールジョイント106及び107の摩擦トルクについて、仮に、意図的に又は個体間のバラツキや経時変化により、第一のサスペンションアーム102とナックルアーム101とを連結する車両前方側のボールジョイント106の摩擦トルクが、第二のサスペンションアーム103とナックルアーム101とを連結する車両後方側のボールジョイント107の摩擦トルクに比して小さい場合にブッシュ105に生じる変化を図3に示す。
運転者によりステアリングハンドル(図示せず)が左に切られたとき、タイロッド108が車両右方向に移動し、ナックルアーム101は、位置101−1から位置101−2へ移動する。これに伴い、第一のサスペンションアーム102は位置102−1から位置102−2へ、第二のサスペンションアーム103は位置103−1から位置103−2へそれぞれ移動する。
その際、ここではボールジョイント107の摩擦トルクがボールジョイント106の摩擦トルクより大きいため、ナックルアーム101と第二のサスペンションアーム103とが成す角(図中の角度α)は、タイロッド変位の前後で略一定とみなせる。これにより、ブッシュ105は、位置105−1から位置105−2へ弾性変形する。換言すれば、ブッシュ105には、位置105−1から位置105−2への弾性変形を生じさせる荷重Fが掛かることになる。
図示するように、荷重Fは、アーム軸方向ベクトルFとアーム軸直方向ベクトルFに分解できる。ブッシュ105は、その性質上、アーム軸方向には軟らかいものの、アーム軸直方向には硬いため、このような軸直成分を含む荷重Fは特に操舵初期において大きな操舵抵抗となる。
すなわち、図3のようにボールジョイント107の摩擦トルクがボールジョイント106の摩擦トルクより大きい状況になると、操舵初期において大きな操舵力が必要となってしまう。
そこで、本実施例では、意図的に、すなわち積極的に、例えば異なる種類のグリースを用いるなどして、ボールジョイント106の摩擦トルクがボールジョイント107の摩擦トルクに比して大きくなるように予め設定しておく。この場合にブッシュ105に生じる変化を図4に示す。
図3の場合と同じように、運転者によりステアリングハンドル(図示せず)が左に切られたとき、タイロッド108が車両右方向に移動し、ナックルアーム101は、位置101−1から位置101−2へ移動する。これに伴い、第一のサスペンションアーム102は位置102−1から位置102−2へ、第二のサスペンションアーム103は位置103−1から位置103−2へそれぞれ移動する。
その際、ここではボールジョイント106の摩擦トルクがボールジョイント107の摩擦トルクより大きいため、ナックルアーム101と第一のサスペンションアーム102とが成す角(図中の角度β)は、タイロッド変位の前後で略一定とみなせる。これにより、ブッシュ105は、位置105−1から位置105−2へ弾性変形する。換言すれば、ブッシュ105には、位置105−1から位置105−2への弾性変形を生じさせる荷重Fが掛かることになる。
図示するように、荷重Fは、主としてアーム軸方向ベクトルであってアーム軸直方向成分をほとんど含まないため、図3のFの場合と異なり、操舵抵抗をほとんど増加させない。したがって、本実施例では、操舵初期において大きな操舵力を必要とせず、アクスルのステア方向挙動が滑らかとなる。
なお、本実施例において、本発明者の得た知見によれば、車両前方側ボールジョイント106の摩擦トルクを車両後方側ボールジョイント107の摩擦トルクに比べて2倍以上にすることが好ましく、4倍程度にすることがより好ましい。
このように、本実施例によれば、ダブルジョイント式サスペンションにおいて、サスペンションに入力された横力を支えるために、車両左右方向に配置され、車体側端に剛性の高いブッシュが配設されたサスペンションアームの車輪側端のボールジョイントの摩擦トルクを、例えばグリースを変えるなどして、車体側端ブッシュの剛性が低い方のサスペンションアームの車輪側端のボールジョイントの摩擦トルクよりも大きくしておくことによって、操舵初期の操舵抵抗が大きくなるのを防ぐことができるため、アクスルのステア方向挙動が滑らかとなる。
なお、上記一実施例では、車体の略左右方向に配置された第一のサスペンションアーム102が車両前後方向において車両前方に配置され、第一のサスペンションアーム102よりも車両前後方向に対する傾斜角が小さい第二のサスペンションアーム103が車両前後方向において車両後方に配置され、これに伴い、第一のサスペンションアーム102とナックルアーム101を連結するボールジョイント106が車両前方側に、第二のサスペンションアーム103とナックルアーム101を連結するボールジョイント107が車両後方側にそれぞれ配置される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限られず、上記アームの車両前後方向における位置関係は前後が逆でもよい。
また、上記一実施例では、サスペンションアームが、ブッシュを介して車体に取り付けられると共に、ボールジョイントを介してナックルアームと連結される場合について例に挙げたが、本発明はこれに限られず、上述のように車体とサスペンションアームとの間での弾性変形のしやすさ及びサスペンションアームとナックルアームとの間の回転のしやすさを調整できる構造であれば、サスペンションアームと車体との間に配設される弾性部材はブッシュに限られず、サスペンションアームとナックルアームとを連結する連結部材はボールジョイントに限られない。
本発明は、車両において操舵輪に採用されるダブルジョイント式のサスペンションに利用できる。装着される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
本発明の一実施例に係る操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションの概略構造を示す図である。 本発明の一実施例に係る操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションにおけるサスペンションアームとナックルアームとの位置関係を模式的に示した上面図である。 車両後方側のボールジョイントの摩擦トルクが硬くなった場合の図2のアーム類及びジョイント類をそれぞれ線と点で表した模式図である。 車両前方側のボールジョイントの摩擦トルクを硬くした場合の図2のアーム類及びジョイント類をそれぞれ線と点で表した模式図である。
符号の説明
100 ダブルジョイント式サスペンション
101 ナックルアーム
102、103 サスペンションアーム
104、105 ブッシュ
106、107 ボールジョイント
108 タイロッド

Claims (3)

  1. 車両操舵輪において、車体とナックルアームとを2本のサスペンションアームにより連結した操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションであって、
    前記車体と前記サスペンションアームとの間に配設された前記サスペンションアームの軸方向に軟らかく軸直方向には硬い弾性部材の剛性に応じて前記ナックルアームと前記サスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材の摩擦トルクを、前記2本のサスペンションアームの一方と前記車体との間に配設される前記弾性部材に掛かる荷重が当該一方のサスペンションアームのアーム軸直方向成分をほとんど含まないように設定する、ことを特徴とする操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション。
  2. 請求項1記載の操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションであって、
    前記2本のサスペンションアームは、前記車体の略左右方向に配置された第一のサスペンションアームと、該第一のサスペンションアームよりも車両前後方向に対する傾斜角が小さい第二のサスペンションアームとから成り、
    前記車体と前記第一のサスペンションアームとの間に配設された弾性部材の剛性が前記車体と前記第二のサスペンションアームとの間に配設された弾性部材の剛性よりも大きいとき、前記ナックルアームと前記第一のサスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材の摩擦トルクを前記ナックルアームと前記第二のサスペンションアームとを回転可能に連結する連結部材の摩擦トルクよりも大きく設定する、ことを特徴とする操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション。
  3. 請求項1又は2記載の操舵輪用ダブルジョイント式サスペンションであって、
    前記弾性部材はブッシュであり、前記連結部材はボールジョイントである、ことを特徴とする操舵輪用ダブルジョイント式サスペンション。
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