JP4403860B2

JP4403860B2 - 車両懸架装置

Info

Publication number: JP4403860B2
Application number: JP2004101003A
Authority: JP
Inventors: 智史村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005280613A

Description

本発明は車両懸架装置に関し、特に、リーフスプリングが横力を受ける横方向アームを兼用する車両懸架装置に関する。

図７（ａ）は、実用化されている車両のリアサスペンションの一例を示す。図７（ａ）では、Ｕ字形のアーム主部材１０７が中央支承部１０３を車体に揺動可能に取り付けられている。アーム主部材１０７の両端部には、ホイール保持体１０１が配設されており、ホイールが回動自在に支持される。アーム主部材１０７の両端部周辺には、ショックアブソーバ１０５及びコイルスプリング１０８が車高方向に配設されている。コイルスプリング１０８の他端は、中央を中央支承部１０３でアーム主部材１０７と連結されたＵ字形の従部材１０４に接続されている。ホイール保持体１０１に配設された横方向アーム１０２は、反対側のホイール支持体に案内されると共に、横方向ビーム１０６を介して従部材１０４に連結されている。図７の（ａ）のようなリアサスペンションは、アーム主部材１０７の他に横方向アーム１０２及び横方向ビーム１０６で、横力を受けることができる。

しかしながら、図７の（ａ）のようなリアサスペンションでは、左右の車輪が同相のバウンド或いはリバンウンドした場合に、アーム主部材と１０７のキャリア側１０１軌跡と、横方向アーム１０２のキャリア側１０１軌跡が一致しないため、アーム主部材１０７と横方向アーム１０２とが干渉する（以下、リンク干渉という）という不都合がある。リンク干渉があると、アーム主部材１０７と横方向アーム１０２に大応力が加わる。

図７（ｂ）は、左右の車輪が同相又は逆相でバウンド又はリバウンドした場合のリンク干渉を示すグラフ図の一例である。図７（ｂ）のグラフ図では、Ｘ軸がトー角度、Ｙ軸がストローク（バウンド又はリバウンド長）を示す。ラインＡは同相の場合のトー変化を、ラインＢは逆相の場合のトー変化をそれぞれ示す。逆相の場合、ストロークが正の車輪はトーインが正となり、ストロークが負の車輪はトーインが負（トーアウト）となることが多い。また、同相の場合には、ストロークの正負を問わず、アーム主部材１０７がリンク干渉により変形してトーインが負（トーアウト）となる。図７（ａ）のリアサスペンションでは、特に同相のバウンド又はリバンウンド時に、極端にトーアウトとなるトー変化特性をもたらすため、充分な直進性及びコーナリング性を確保しにくい。

これに対し、リンク干渉を低減するため、左右の車輪にワットリンクを追加した発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。当該発明によれば、アーム主部材１０７と横方向アーム１０２に大応力が加わりにくく、また、極端にトーアウトとなるトー変化特性も低減できる。
United States Patent 5566969

しかしながら、特許文献１記載の発明は、ワットリンクを追加するためのスペースが必要で、構造が複雑となる。また、コイルスプリングを取付けるためのスペースやブラケットが必要となると共に、横方向アームを２本用いる構造に変わりはない。このため、コスト高となると共に、車両重量が増すという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、簡単な構造でリンク干渉を低減でき、コスト削減及び重量の低減が可能な車両懸架装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、左右の車輪が車幅方向に配設されたアーム主部材で連結された車両懸架装置であって、アーム主部材は車幅方向の略中央の一箇所で車体に連結されており、前記アーム主部材の両端部間に、車体に支持され、かつ、車両の上下方向に間隔を設けて重畳された２つの板を有するリーフスプリングが配設され、アーム主部材の両端部とリーフスプリングは弾性部材を介して連結されている、ことを特徴とする。弾性部材は主にゴムであるが、穴部を有していてもよいし、金属や液体などその他の材料を含んでいてもよい。また、アーム主部材は、車幅方向の中央部で、車両に車両上下方向や車幅方向に揺動可能に固定されている。

また、本発明において、弾性部材は、車幅方向外向きの方が、車幅方向内向きよりも変形容易であることを特徴とする。車幅方向外向きに変形容易で、車幅方向内向きに変形困難であることから、高いコーナリング性能を実現できる。車幅方向に応じて変形容易性の異なる弾性部材は、すぐりを有するように構成される。例えば、弾性部材は略円筒の形状を有し、円筒の中心軸より車幅方向外側にすぐりが設けられることで、車幅方向外向きに変形容易となる。円筒の中心軸とは、円筒の円形断面の中心を形成する軸である。

また、本発明の一局面では、リーフスプリングが、車幅方向の所定の２点で車体に支持されていることを特徴とする。リーフスプリングを車体に剛に固定せず、２点で撓曲可能に支持することでリーフスプリングがスタビライザを兼用できる。

本発明によれば、簡単な構造でリンク干渉を低減でき、コスト削減及び重量の低減が可能な車両懸架装置を提供することができる。

簡単な構造でリンク干渉を低減でき、コスト削減及び重量の低減が可能な車両懸架装置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。

図１は、車両後輪における懸架装置の概略斜視図の一例を示す（以下、懸架装置をサスペンションと称す）。図１のリアサスペンションは、車両前方に凸となるように湾曲した形状のアーム主部材１０で左右の車輪が連結される。アーム主部材１０は、中央部に設けられた支承部１６で、ブシュ１９を介して揺動可能に車体に結合される。アーム主部材１０の両端部には、ホイール保持体１３が配設されており、車輪が回動自在に支持される。ショックアブソーバ１５の一端は、アーム主部材１０に接続され、他端はアッパーサポート等を介して車体を懸架する。なお、アーム主部材１０は、略Ｕ字形、略Ｖ字形又は半円形、略「コ」の字形、略直線などであってもよい。また、ブシュ１９は車幅方向に対称でない変形特性を有していてもよいし、複数のブシュ１９及び支承部１６で車体と結合されていてもよい。

アーム主部材１０の両端部間には、中央部１２ａが車両に固定された横置きリーフスプリング１２が配設される。リーフスプリング１２は、反力を利用してショックを吸収し車重を支える。リーフスプリング１２は、弾性部材を介してアーム主部材１０と連結される。リーフスプリング１２は直方体でなくともよく、いくつかの板バネを重畳した構造となっていてもよい。なお、リーフスプリング１２は、アーム主部材１０のホイール支持体１３の真下やホイール支持体１３の前方に装着してもよいが、後述するように車輪ＲＲがトーイン傾向となるよう図１のようにタイヤ中心後方のアーム主部材１０に連結することが好適である。

弾性部材について説明する。弾性部材は例えばブシュであり、車幅方向外向きと車幅方向内向きとで、変形容易の程度（硬さ）が異なることを特徴とする。図２（ａ）は、アーム主部材１０の左側端部１２Ｌの概略斜視図の一例を示す。円筒形のブッシュ２０Ｌは、内筒２２と外筒２４とを有し、内筒２２と外筒２４との間に、ゴム等の弾性部材２３が充填される。内筒２２はアーム主部材１０に固定されるが、外筒２４はアーム主部材１０に固定されていないので、車輪のバウンドやトー角の変化の際には、弾性部材２３が変形する。

ブッシュ２０Ｌは、車両後方からみて、左側にすぐり２１を、右側に割り切り２９によるストッパ２５及び２６を有する。

図２（ｂ）は、アーム主部材１０の右側端部１２Ｒの概略斜視図の一例を示す。図２（ｂ）において図２（ａ）と同一構成部分には同一の構成を付しその説明は省略する。図２（ｂ）の右側端部１２Ｒは、左側端部１２Ｌと対称な構造を有する。すなわち、ブッシュ２０Ｒは、車両後方からみて、右側にすぐり２１を、左側に割り切り２９によるストッパ２５及び２６を有する。

このような構造のブシュでは、矢印Ｘ１の示す車幅方向内向きの力に対しては、ブシュのゴム材が、ブシュ２０Ｒ又はＬの変形を低減する。また、矢印Ｘ２の示す車幅方向外向きの力に対しては、すぐり２１及び割り切り２９により、ブシュ２０Ｒ又はＬの変形が容易となる。したがって、車幅方向内向きに対しては変形困難であり、車幅方向外向きに対しては変形容易なブシュが提供される（以下、非線形なブシュと称す。）。

すぐりとストッパの形状及び配置は、図２（ａ）又は（ｂ）の例に限定されない。本実施例の特徴は、車幅方向内向きの力に対しては変形困難であり、車幅方向外向きの力に対しては変形容易なブシュ構造にある。したがって、例えば、すぐり２１をより大きくしてもよいし、割り切り２９と干渉しないように金属を挿入してもよい。更に、ブシュ２０Ｒ又はＬは円筒形の形状でなくともよく、例えば、正方形、直方形又は多角形であってもよいし、左右に非対称な形状であってもよい。また、ブシュ２０Ｒ又はＬは、図２（ｃ）のように円筒の軸が車両の垂直方向を向いて配置されていてもよい。

続いて、本実施例のサスペンションがもたらす効果について説明する。図７（ｂ）において説明したように、図７（ａ）のようなサスペンションで車輪が同相でバウンド等した場合には、リンク干渉が生じる。本実施例のように、非線形なブシュ２０Ｌ又はＲを介してアーム主部材１０にリーフスプリング１２を装着することで、ブシュ２０Ｌ又はＲがもたらす車幅方向外向きの変形容易性がリンク干渉を吸収するので、アーム主部材１０の変形量低減により車輪のトー変化が低減される。したがって、同相のバウンド又はリバンウンドの場合の、極端にトーアウトとなるトー変化特性を回避できる。

更に、リンク干渉が低減される結果、アーム主部材１０などに加わる応力も低減され、サスペンションとしての強度が確保しやすい。

また、実施例１のサスペンションによれば、旋回走行中に車輪が、横力を受け見かけ上操舵したようなステア角となる横力ステアを、適切なアンダーステア傾向にすることが容易となる。図３は、旋回走行する車両の平面視における、後輪の横力ステアの一例を示す。横力が加わらない状態では、横力ステアは生じない。したがって、図３において点線で示されたように、アーム主部材１０、車輪ＲＲ及びＲＬは、走行方向に対し傾きを有さない。

車両が左に旋回走行すると、旋回外輪となる車輪ＲＲには横力ＦＯＵＴが、旋回内輪となる車輪ＲＬには横力ＦＩＮ（＜ＦＯＵＴ）が加わる。アーム主部材１０は、支承部１６で、ブシュを介して揺動可能に車体に結合されているため、横力により図３において実線で示したように、旋回方向に傾く。

本実施例では、リーフスプリング１２がブシュ２０Ｒ及び２０Ｌを介してアーム主部材１０に装着されている。このため、車両が左に旋回走行した場合には、車幅方向内向きにブシュ２０ＲにＦＯＵＴが加わり、図３において実線で示したように、車輪ＲＲはトーイン傾向となる。同様に、ブシュ２０Ｌには車幅方向外向きにＦＩＮが加わるが、ブシュ２０Ｌは車両の外側に変形容易であるため、車輪ＲＬはトーアウト傾向となる。したがって、ブシュ２０Ｒ及び２０Ｌにより、アンダーステア傾向の横力ステアとすることができる。旋回走行時の横力は、アーム主部材１０を介して外輪と内輪に互いに作用するので、横力の大きさに応じて横力ステアを実現し、高いコーナリング性能をもたらす。

以上説明したように、本実施例のサスペンションは、ブシュ２０Ｌ又はＲがもたらす車幅方向外向きの変形容易性により、リンク干渉を低減することができる。また、旋回走行時の横力が、ブシュ２０Ｌ又はＲにより、車輪ＲＲをトーイン傾向に、車輪ＲＬはトーアウト傾向にするので、アンダーステア傾向の横力ステアとすることができる。

また、横力を受け車輪の横方向の位置決めを行う横方向アームを、車重を支えるリーフスプリング１２と兼用するので、車重を軽量化、コストの低減、更に、省スペース化、特に車両上下方向の空間の節約、が図られる。また、部品点数が少なくなるので、懸架装置自体の構造も簡易化され、取り付け点数を減らすことが可能となり製造工程も簡易化できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態として第２の実施例を説明する。図４は、サスペンションの概略斜視図の一例を示す。図４において、図１と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図４のサスペンションは、リーフスプリング１２が中央付近で別体に分割された構造となっている点で図１と異なる。

リーフスプリング４２Ｒは、実施例１と同様のブシュ２０Ｒを介してアーム主部材１０に装着され、リーフスプリング４２Ｌは、ブシュ２０Ｌを介してアーム主部材１０に装着される。リーフスプリング４２Ｒの他端４２ｂ及びリーフスプリング４２Ｌの他端４２ａは、ボルト等で車体に固定されている。

本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、リーフスプリング４２Ｒとリーフスプリング４２Ｌとを合わせた全長を、リーフスプリング１２よりも短縮できるので、重量を軽量化できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態として第３の実施例を説明する。図５（ａ）は、サスペンションの概略斜視図の一例を示す。図５（ａ）において、図１と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図５（ａ）のサスペンションは、リーフスプリング１２が車両に剛結合されていない点で図１と異なる。

リーフスプリング１２は、車幅方向の所定の２点で車体に固定されている。２つの支持体４５は車体に固定されており、リーフスプリング１２は支持体４５により狭持されている。支持体４５の狭持により、リーフスプリング１２は車両の左右方向には変位しない。また、狭持された２点では、リーフスプリング１２は上下方向には変位しないが、狭持されていない部位では上下方向に曲がる自由度を有する。図５（ｂ）は、リーフスプリング１２の後方視の一例を示す。例えば右に旋回走行して車両がロールした際には、２点支持によりリーフスプリング１２は図５（ｂ）の点線のようにＳ字状に変形して、ロールに抵抗する。したがって、リーフスプリング１２はスタビライザの機能を提供する。

本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、リーフスプリング１２により、横方向アームだけでなくスタビライザを兼用することができる。

本発明を実施するための最良の形態として第４の実施例を説明する。図６は、サスペンションの概略斜視図の一例を示す。図６において、図１と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。

図６のサスペンションは、リーフスプリング１２が、２重構造を有する。上側のリーフスプリング１２Ｕと下側のリーフスプリング１２Ｄとの間にはスペーサ３１が配設される。スペーサ３１は、ゴムなどの弾性部材であってもよいし、ピンなどの剛体であってもよい。リーフスプリング１２は、中央部１２ａで車両に固定される。リーフスプリング１２の両端部には、リーフスプリング１２Ｕとリーフスプリング１２Ｄにより円筒部が形成され、当該円筒には上記のブシュ２０Ｒおよび２０Ｌが配設される。なお、リーフスプリング１２の両端部は、リーフスプリング１２Ｕまたは１２Ｄと別体に形成されてもよいし、リーフスプリング１２は３枚以上のリーフスプリングで構成されていてもよい。

図６のような、リーフスプリング１２では、リーフスプリング１２Ｕとリーフスプリング１２Ｄにより形成される２重構造により、座屈荷重を向上できる。２重構造にすることにより、１枚のリーフスプリング１２を厚くするよりも、バネ定数の上昇が抑えられる。したがって、適切なバネ定数を保ちながら、横力に対する座屈強度を向上できる。

以上説明したように、実施例１ないし４によれば、簡単な構造でリンク干渉を低減でき、コスト削減及び重量の低減が可能な車両懸架装置を提供することができる。

リアサスペンションの概略斜視図の一例である。アーム主部材とリーフスプリングとを連結する弾性部材の一例である。旋回走行する車両の平面視における、後輪の横力ステアの一例である。実施例２におけるサスペンションの概略斜視図の一例である。実施例３におけるサスペンションの概略斜視図の一例である。実施例４におけるサスペンションの概略斜視図の一例である。従来の車両のリアサスペンションの一例である。

符号の説明

１０アーム主部材
１２リーフスプリング
１５ショックアブソーバ
１６支承部
２０Ｒ、２０Ｌブシュ
２１すぐり
２５、２６ストッパ
２９切り割り
３１スペーサ

Claims

左右の車輪が車幅方向に配設されたアーム主部材で連結された車両懸架装置であって、
前記アーム主部材は車幅方向の略中央の一箇所で車体に連結されており、
前記アーム主部材の両端部間に、車体に支持され、かつ、車両の上下方向に間隔を設けて重畳された２つの板を有するリーフスプリングが配設され、
前記アーム主部材の両端部と前記リーフスプリングは弾性部材を介して連結されている、
ことを特徴とする車両懸架装置。
前記弾性部材は、車幅方向外向きの方が、車幅方向内向きよりも変形容易であることを特徴とする請求項１記載の車両懸架装置。
前記弾性部材は略円筒の形状を有し、前記円筒の中心軸より車幅方向外側には、すぐりが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両懸架装置。
前記リーフスプリングが、車幅方向の所定の２点で車体に支持されている、
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の車両懸架装置。
前記リーフスプリングが、車体に剛結合されずに車体に支持されている、
ことを特徴とする請求項４記載の車両懸架装置。