JP4640847B2 - サスペンション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車両のサスペンション装置に関するものである。
自動車のサスペンション装置は、車輪を支持するハブベアリングハウジング等の車輪支持部材を、クロスメンバ等の車体側部材に揺動可能に連結されたサスペンションアームによって位置決めしている。サスペンション装置には、車両の走行時における車輪のトー角、キャンバー角等を適切に制御することが求められる。
従来、サスペンションアームの支点に設けられるゴムブッシュにすぐりを形成するとともに、内筒を外筒に対して偏芯させることによってサスペンションアームの圧縮時と引張時とでブッシュの剛性を変化させて、旋回時に所望のトー変化を発生させることが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
また、アクチュエータを用いて車輪のトー角を変化させるトー角変更手段を設けて、車両の走行状態に応じてトー角を変更するサスペンション装置が知られている(例えば、特許文献2を参照)。
また、振動の発生を防ぐとともに車体フレームを補強して乗り心地を向上することを目的として、車体の左右サスペンションアーム取付部にわたして、油圧式緩衝器を有する車体用補強装置を設けることが知られている(例えば、特許文献3を参照)。
さらに、車両の操縦安定性及び乗り心地を損なうことなく、車両全体の剛性の向上を図る目的で、フロアトンネルを挟んだフロアパネル間にわたして減衰機構を有する補強連結部を配置し、補強連結部の端部に回動許容機構を設けることが知られている(例えば、特許文献4を参照)。
特開平8−320042号公報 特開平5−77626号公報 特開2006−168446号公報 特開2006−182131号公報
サスペンションアームには、車両が静止したり直進走行している場合であっても、タイヤの接地荷重に起因して引張荷重が作用している場合が多い。一方、サスペンションアームが連結されるクロスメンバ等の車体側部材や、サスペンションアームの支点部に設けられる弾性体ブッシュはヒステリシスを有することから、旋回時にサスペンションアームに横力が作用すると、各部材の変形に伴う外輪側サスペンションアームの車幅方向内側への変位量よりも内輪側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量のほうが大きくなる。
しかし、タイロッドがキングピンよりも前方に配置(ナックルアーム前出し)された前輪用サスペンションのサスペンションアームで上述した特性が現れると、旋回内輪の実舵角が切り戻されコーナリングフォースが減って旋回外輪への依存が強まり、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果によって、車両が前上がりとなるピッチングを伴うロール挙動が発生する。
また、前後に離間したサスペンションアームを有する後輪用サスペンションの前側サスペンションアームで上述した特性が現れると、旋回内輪のトーアウト側へのトー変化が顕著となって内輪のコーナリングフォースが増加して旋回内輪への依存が強まり、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果によって、車両が後下がりとなるピッチングを伴うロール挙動が発生する。
一般に、車両は旋回時に前下がり(後上がり)のピッチングを伴うロール挙動のほうが運転者の得るフィーリングは良好となるので、上述した挙動の発生は好ましくない。
本発明の課題は、ロール時のフィーリングが良好なサスペンション装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1の発明は、左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、前記前輪支持部材の操向軸線よりも前方側に連結されるタイロッドとを備えるサスペンション装置であって、前記車体側部材の左右の前記サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間に引張荷重を作用させる連結部材を備えることを特徴とするサスペンション装置である。
請求項2の発明は、左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、前記前輪支持部材の操向軸線よりも後方側に連結されるタイロッドとを備えるサスペンション装置であって、前記車体側部材の左右の前記サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備えることを特徴とするサスペンション装置である。
請求項3の発明は、左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する前側サスペンションアームと、前記前側サスペンションアームの後方側に配置され前記後輪支持部材と連結された後側サスペンションアームとを備えるサスペンション装置であって、前記車体側部材の左右の前記前側サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備えることを特徴とするサスペンション装置である。
請求項4の発明は、左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する後側サスペンションアームと、前記後側サスペンションアームの前方側に配置され前記後輪支持部材と連結された前側サスペンションアームとを備えるサスペンション装置であって、前記車体側部材の左右の前記後側サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備えることを特徴とするサスペンション装置である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のサスペンション装置において、前記連結部材の前記荷重は、前記車体側部材の前記支持部間が離間する方向に変位する際に該支持部間に作用する荷重と、前記車体側部材の前記支持部間が接近する方向に変位する際に該支持部間に作用する荷重との差よりも大きいことを特徴とするサスペンション装置である。
請求項6の発明は、左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、前記サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと、前記前輪支持部材の操向軸線よりも前方側に連結されるタイロッドとを備えるサスペンション装置であって、左右の前記サスペンションアームにわたして設けられ、該サスペンションアームの間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備え、前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいことを特徴とするサスペンション装置である。
請求項7の発明は、左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、前記サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと、前記前輪支持部材の操向軸線よりも後方側に連結されるタイロッドとを備えるサスペンション装置であって、左右の前記サスペンションアームにわたして設けられ、該サスペンションアームの間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備え、前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいことを特徴とするサスペンション装置である。
請求項8の発明は、左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する前側サスペンションアームと、前記前側サスペンションアームの後方側に配置され前記後輪支持部材と連結された後側サスペンションアームと、前記前側サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記前側サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュとを備えるサスペンション装置であって、左右の前記前側サスペンションアームにわたして設けられ、該前側サスペンションアームの間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備え、前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいことを特徴とするサスペンション装置である。
請求項9の発明は、左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、車体に固定された車体側部材と、左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する後側サスペンションアームと、前記後側サスペンションアームの前方側に配置され前記後輪支持部材と連結された前側サスペンションアームと、前記後側サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記後側サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュとを備えるサスペンション装置であって、左右の前記後側サスペンションアームにわたして設けられ、該後側サスペンションアームの間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備え、前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいことを特徴とするサスペンション装置である。
請求項10の発明は、請求項1から請求項までのいずれか1項に記載のサスペンション装置において、前記連結部材は車幅方向の長さが伸縮可能であり、伸縮量に応じた付勢力を発生するバネ要素を有することを特徴とするサスペンション装置である。
一般にサスペンションアームには、車輪の接地荷重に起因して、直進時等であっても引張荷重が作用している。また、例えばクロスメンバやサブフレーム等の車体側部材は、通常ヒステリシス特性を有する。
このため、旋回内輪側では、当初支持部が車幅方向外側へ引っ張られた状態から、サスペンションアームからの横力でさらに引張荷重が増大するので、ヒステリシスの影響をほとんど受けず、支持部は横力の増大に応じてただちに変位を開始するため、車幅方向外側への変位が大きくなる。
これに対し、旋回外輪側では、当初支持部が外側へ引っ張られた状態から、サスペンションアームからの引張荷重が減少し、さらに圧縮荷重が作用する場合もあるため、サスペンションアームからの横力はまずヒステリシスロスとして車体側部材に吸収され、この間は車体側部材の変形は抑制されるため、支持部の車幅方向内側への変位は小さくなる。
そして、タイロッドを操向軸線(キングピン)より前方に配置した前輪用のサスペンション装置でこのような現象が生じると、内輪側のサスペンションアームの車幅方向外側への変位量(サスペンションアームの引き出され量)が大きくなって実舵角の減少(切り戻し)が生じ、内輪が発生する横力(コーナリングフォース)が小さくなる。これに対し外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量(サスペンションアームの押し込まれ量)が小さいことから、コンプライアンスに起因する切り戻しは内輪に対して小さく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に大きくなる。このようにして内輪の横力が減り、外輪の横力が増すと、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制される一方で外輪側サスペンションのジャッキアップ効果は促進され、車両は前部が持ち上がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
また、前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用のサスペンション装置の前側サスペンションアームでこのような現象が生じると、内輪側の前側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が、外輪側の前側サスペンションアームの車幅方向内側への変位量よりも大きくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が、外輪のトーイン側へのトー変化よりも大きくなって内輪のスリップアングルが外輪に対し相対的に増加する。このため、内輪の横力が外輪に対して相対的に増加し、内輪側サスペンションアームのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は後部が下がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
通常、車両のロール挙動時においては、前下がり(後上がり)となるピッチング挙動を伴ったほうが、運転者の得るフィーリングが良好となることから、上述した各現象の発生は好ましくない。
これに対し、本発明によれば、車体側部材にサスペンションアームが連結される支持部の間にわたして設けられ、支持部の間隔が狭まる方向の荷重を作用させる連結部材を設けたことによって、支持部がサスペンションアームの圧縮荷重を受けた場合と同様の状態とすることができる。これによって、旋回内輪側でサスペンションアームの引張荷重が増大すると、初期の入力がヒステリシスロスとして車体側部材に吸収された後に支持部の変位が増大する。このため、支持部の車幅方向外側への変位が小さくなる。一方、旋回外輪側でサスペンションアームの引張荷重が減少し、さらに圧縮荷重が作用する場合には、ヒステリシスの影響をほとんど受けず、初期の入力によって直ちに支持部の変位が始まるため、支持部の車幅方向内側への変位が大きくなる。
本発明をタイロッド前置きの前輪用サスペンションに適用した場合、旋回内輪側ではサスペンションアームの車幅方向外側への変位量が低減されるため、内輪の実舵角の切り戻しが抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が増大されるため、外輪の実舵角の切り戻しは促進される。このため、内輪のほうが外輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
また、本発明を前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用サスペンションの前側サスペンションアームに適用した場合、旋回内輪側では前側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が小さくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が大きくなり、外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。このため、外輪のほうが内輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進されるとともに、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
一方、車体側部材の支持部の間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けると、旋回内輪側ではヒステリシスの影響をほとんど受けなくなるため、サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、旋回外輪側ではヒステリシスの影響によってサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなる。
このような連結部材をタイロッド後置きの前輪用サスペンションに適用した場合、旋回内輪側ではサスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、内輪の実舵角の切り増しが促進される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなることによって、外輪の実舵角の切り増しが抑制される。このため、内輪のほうが外輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
また、上述した支持部を広げる方向の荷重を負荷する連結部材を、前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用サスペンションの後側サスペンションアームに適用した場合、旋回内輪側では後側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなり、外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。このため、外輪のほうが内輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進されるとともに、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
また、サスペンションアームと車体側部材との連結部に設けられるサスペンションブッシュも、例えばゴム等の弾性材料の物性に起因してヒステリシス特性を有する。
このため、旋回内輪側のサスペンションブッシュは、当初からサスペンションアームの引張荷重が負荷され、旋回時の横力によってこの引張荷重がさらに増大するので、ヒステリシスの影響をほとんど受けず、サスペンションブッシュは横力の増大に応じてただちに変形を開始するため、サスペンションアームの車幅方向外側への変位が大きくなる。
これに対し、旋回外輪側のサスペンションブッシュは、サスペンションアームの引張荷重が負荷された状態から、この引張荷重が減少し、さらに圧縮荷重が作用する場合もあるため、サスペンションアームからの横力はまずヒステリシスロスとしてサスペンションブッシュに吸収され、この間はサスペンションブッシュの変形は抑制されるため、サスペンションアームの車幅方向内側への変位は小さくなる。
そして、タイロッドを操向軸線よりも前方に配置した前輪用のサスペンション装置でこのような現象が生じると、内輪側のサスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなって実舵角の減少が生じ、内輪が発生する横力が小さくなる。これに対し外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さいことから、コンプライアンスに起因する実舵角の減少は内輪に対して小さく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に大きくなる。このようにして内輪の横力が減り、外輪の横力が増すと、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制される一方で外輪側サスペンションのジャッキアップ効果は促進され、車両は前部が持ち上がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
また、前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用のサスペンション装置の前側サスペンションアームでこのような現象が生じると、内輪側の前側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が、外輪側の前側サスペンションアームの車幅方向内側への変位量よりも大きくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が、外輪のトーイン側へのトー変化よりも大きくなって内輪のスリップアングルが外輪に対し相対的に増加する。このため、内輪の横力が外輪の横力に対して相対的に増加し、内輪側サスペンションアームのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は後部が下がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
これに対し、本発明によれば、左右のサスペンションアームにわたして設けられ、このサスペンションアームの間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を設けたことによって、サスペンションブッシュの状態をサスペンションアームが圧縮荷重を受けた場合と同様にすることができる。これによって、旋回内輪側でサスペンションアームの引張荷重が増大すると、初期の入力がヒステリシスロスとしてサスペンションブッシュに吸収された後にサスペンションブッシュの変形量が増大する。このため、サスペンションアームの車幅方向外側への変位が小さくなる。一方、旋回外輪側でサスペンションアームの引張荷重が減少し、さらに圧縮荷重が作用する場合には、ヒステリシスの影響をほとんど受けず、初期の入力によって直ちにサスペンションブッシュの変形が始まるため、サスペンションアームの車幅方向内側への変位が大きくなる。
本発明をタイロッド前置きの前輪用サスペンションに適用した場合、旋回内輪側ではサスペンションアームの車幅方向外側への変位量が低減されるため、内輪の実舵角の切り戻しが抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が増大されるため、外輪の実舵角の切り戻しは促進される。このため、内輪のほうが外輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
また、本発明を前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用サスペンションの前側サスペンションアームに適用した場合、旋回内輪側では前側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が小さくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が大きくなり、外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。このため、外輪のほうが内輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進されるとともに、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
一方、サスペンションアームの間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けると、旋回内輪側ではヒステリシスの影響をほとんど受けなくなるため、サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、旋回外輪側ではヒステリシスの影響によってサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなる。
このような連結部材をタイロッド後置きの前輪用サスペンションに適用した場合、旋回内輪側ではサスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、内輪の実舵角の切り増しが促進される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなることによって、外輪の実舵角の切り増しが抑制される。このため、内輪のほうが外輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
また、上述したサスペンションアームの間隔を広げる方向の荷重を負荷する連結部材を、前後に離間して配置されたサスペンションアームを有する後輪用サスペンションの後側サスペンションアームに適用した場合、旋回内輪側では後側サスペンションアームの車幅方向外側への変位量が大きくなり、内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、旋回外輪側ではサスペンションアームの車幅方向内側への変位量が小さくなり、外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。このため、外輪のほうが内輪に対して相対的にスリップアングルが大きくなり、その結果発生する横力も相対的に大きくなる。
これによって、旋回外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進されるとともに、旋回内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
本発明は、ロール時のフィーリングが良好なサスペンション装置を提供する課題を、以下の各実施形態によって解決した。
(1)タイロッド前置きの前輪用サスペンションにおけるフロントクロスメンバの左右のサスペンションアーム支持部に、これらの間隔が狭まる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(2)タイロッド後置きの前輪用サスペンションにおけるフロントクロスメンバの左右のサスペンションアーム支持部に、これらの間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(3)パラレルリンクストラット式の後輪用サスペンションにおけるリアクロスメンバの左右のフロントラテラルアーム支持部に、これらの間隔が狭まる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(4)パラレルリンクストラット式の後輪用サスペンションにおけるリアクロスメンバの左右のリアラテラルアーム支持部に、これらの間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(5)タイロッド前置きの前輪用サスペンションにおける左右のロワアームに、これらの間隔が狭まる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(6)タイロッド後置きの前輪用サスペンションにおける左右のロワアームに、これらの間隔がこれらの間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(7)パラレルリンクストラット式の後輪用サスペンションにおける左右のフロントラテラルアームに、これらの間隔が狭まる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
(8)パラレルリンクストラット式の後輪用サスペンションにおける左右のリアラテラルアームに、これらの間隔が広がる方向の荷重を負荷する連結部材を設けた。
以下、各形態の実施例について詳細に説明する。
以下、本発明を適用したサスペンション装置の実施例1について説明する。
実施例1のサスペンション装置は、乗用車等の自動車の前輪用として適用されるマクファーソンストラット式のものである。先ず、本発明の比較例1として、本発明が適用される対象となる既存のマクファーソンストラット式サスペンションについて説明する。
図1は、比較例1のサスペンション装置を車体床下側の前方側から見た状態を示す外観斜視図である。
図2は、比較例1のサスペンション装置を車体床下側の車幅方向中央部側から見た状態を示す外観斜視図である。
図3は、比較例1のサスペンション装置を車両前方側から見た状態を示す模式図である。
なお、各図において、左右一対が設けられる箇所については、必要に応じて左側にL、右側にRの添え字を付して図示する。
サスペンション装置は、車体1にフロントクロスメンバ2を介して装着され、ハウジング10、ストラット20、ロワアーム30、スタビライザ40等を有して構成され、また、ステアリングシステム50、フロントブレーキ60、ドライブシャフト70、サポートプレート80が設けられている。
車体1は、例えば鋼製のモノコックボディであって、フロントクロスメンバ2が装着されるサイドフレームFやストラット20の上端部が固定されるストラット上端支持部等を備えている。
フロントクロスメンバ2は、車体1のサイドフレームFの下部に装着され、車幅方向に延在する梁状の部材(車体側部材)であって、サスペンション装置を構成する各部材が装着される基部となるものである。
図3に示すように、フロントクロスメンバ2は、車幅方向における両端部が車体のサイドフレームFに固定されている。サイドフレームFは、車体の左右に配置されほぼ車両の前後方向に延在する構造部材である。
また、フロントクロスメンバ2には、その下部から突き出したブラケット3が形成されている。ブラケット3は、ロワアーム30の車体側の支点となる部分であって、左右のロワアーム30に対応して車幅方向に離間して1対が設けられている。
さらに、フロントクロスメンバ2の上部には、エンジンEが左右1対のエンジンマウントMを介して搭載されている。
ハウジング(ナックル)10は、車輪Wが装着される図示しない前輪ハブを回転可能に支持するハブベアリングを収容する例えば鋳造鋼製の部材(前輪支持部材)である。
ストラット20は、コイルスプリング及びショックアブソーバをアセンブリ化したものであって、上端部は車体1に固定され、下端部はハウジング10の上端部に固定されている。ストラット20は、前輪の転舵時にハウジング10とともに操向軸線(キングピン)回りに回転し、また、サスペンション装置のストロークに応じて伸縮する。
ロワアーム30は、フロントクロスメンバ2のブラケット3及び車体1とハウジング10との間にわたして配置されたサスペンションアーム(リンク)であって、例えばアルミニウム合金による鍛造や、スチールプレスによって形成されている。
ロワアーム30は、車体側においては、車両の前後方向に離間して配置された2箇所の接続部においてブラケット3等に接続され、サスペンション装置のストロークに応じて、この2箇所の接続部を結んだ直線である揺動中心軸回りに揺動(回転)する。ロワアーム30の前側の接続部はフロントクロスメンバ2のブラケット3に接続され、後側の接続部は、フロントクロスメンバ2を介さず車体1に接続されている。
また、ロワアーム30は、ハウジング10の下端部とボールジョイント31を介して接続され、ハウジング10はロワアーム30に対してボールジョイント31の図示しないボールの中心点回りに揺動、回転が可能となっている。
ロワアーム30はほぼL字状に屈曲して形成されており、前後の車体等との接続部にはそれぞれゴムブッシュが設けられている。
ロワアーム30には、前後のゴムブッシュの外筒がそれぞれ圧入される円筒部32,33がそれぞれ設けられている。前側の円筒部32は、その軸方向を車両の前後方向とほぼ一致させて配置されている。前側のゴムブッシュ34(図3等参照)は、その内筒内に挿入されるボルトによってフロントクロスメンバ2に接続されている。後側の円筒部33は、その軸方向がほぼ上下方向に配置されている。
ゴムブッシュ(サスペンションブッシュ)34は、例えば、ロワアーム30の円筒部32に圧入される外筒、この外筒内に挿入され、上述したボルトが挿入される内筒、これら外筒と内筒との間に設けられるゴム部等を備えて構成されている。ゴム部は、外筒の内周面及び内筒の外周面とそれぞれ加硫接着によって接合されている。
スタビライザ(アンチロールバー)40は、例えばバネ鋼線材を曲げ加工して形成され、車幅方向に延在する中間部分を有する部材であって、リンク41を介して左右のロワアーム30の前縁部にそれぞれ接続されている。スタビライザ40は、例えば車両のロール時等のように左右のフロントサスペンションが逆相方向に相対変位した際に、中間部分が捻られてバネ反力を発生することによって復元力を発生するものである。このとき、リンク41はロワアーム30に対してほぼ上下方向の外力を与える。
ステアリングシステム50は、図示しないステアリングホイールの操作に応じて前輪を操舵するものであって、ステアリングギアボックス51、タイロッド52を備えている。
ステアリングギアボックス51は、ステアリングホイールに接続された図示しないステアリングシャフトの回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド52は、ステアリングギアボックス51とハウジング10の前端部に設けられたナックルアームとを接続し、図示しないステアリングラックの動きをハウジング10に伝達し、ハウジング10の操向を行うロッド状の部材である。タイロッド52は、その車幅方向外側の端部であるタイロッドエンドに設けられたボールジョイントを介して、ハウジング10のナックルアームに接続されている。
フロントブレーキ60は、例えば車輪とともに回転するロータ、及び、このロータをブレーキパッドで挟持するキャリパを有するベンチレーテッドディスクブレーキである。
ドライブシャフト70は、図示しないディファレンシャルギアからハウジング10に装着された図示しないホイールハブに駆動力を伝達するものであり、その両端部には等速ジョイントが設けられ屈曲可能となっている。
サポートプレート80は、後側のゴムブッシュの下部を支持する部材である。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例1について説明する。なお、以下説明する各実施例、比較例においては、従前の実施例、比較例と実質的に共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例1のサスペンション装置は、比較例1に対して、以下説明する連結部材90を設けた点で相違する。
連結部材90は、フロントクロスメンバ2の左右のブラケット3の間にわたして設けられ、左右のブラケット3の間隔が狭まる方向の荷重(プリロード)を負荷するものである。連結部材90は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じて左右のブラケット3を相互に引き寄せる方向の付勢力を発生する引張バネ要素を備えている。さらに、連結部材90は、その全長を調整する例えばターンバックル機構等の全長調整機構を備え、これによって上述したプリロードを調整可能となっている。
そして、定常時(直進時等)において、連結部材90が左右のブラケット3間に作用させるモーメントは、車輪の接地荷重によるロワアーム30の引張荷重及びエンジンマウント等からの荷重によって生じるモーメント(以下、「初期モーメント」と称する)に対して、ブラケット3が相互に近接する方向に変形する際にブラケット3に作用するモーメントと、離間する方向に変形する際にブラケット3に作用するモーメントとの差(ヒステリシス幅)を加えたモーメントよりも大きく設定されている。
次に、上述した実施例1の効果を、比較例1と対比して説明する。
図5は、比較例1のフロントクロスメンバとフレームとの接合部(図3のA点)に作用する曲げモーメントと、ブラケットのロワアームとの接続部の変位との相関を示すグラフである。図5において、縦軸は曲げモーメントを示し、横軸は変位を示している。また、横軸において、右側は車幅方向外側への変位を示し、左側は車幅方向内側への変位を示している(図6,10,11において同じ)。
図5に示すように、比較例1においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きのモーメントが作用した場合、旋回外輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてフロントクロスメンバ2の内部で吸収される。そして、フロントクロスメンバ2のヒステリシス幅に相当するモーメントが吸収された後にブラケット3は本格的に変位を開始するため、ブラケット3の車幅方向内側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回内輪側においては、外輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにブラケット3は変位を開始するため、ブラケット3の車幅方向外側への変位は大きくなる。
比較例1においては、上述した特性によって内輪側のロワアーム30の車幅方向外側への変位量が大きくなって実舵角の減少が生じ、内輪が発生する横力が小さくなる。これに対し、外輪側ではロワアーム30の車幅方向内側への変位量が小さいことから、実舵角の減少は内輪に対して小さく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に大きくなる。このようにして内輪の横力が減り、外輪の横力が増すと、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制される一方で外輪側サスペンションのジャッキアップ効果は促進され、車両は前部が持ち上がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
図6は、実施例1のフロントクロスメンバとフレームとの接合部(図4のA点)に作用する曲げモーメントと、ブラケットのロワアームとの接続部の変位との相関を示すグラフである。
図6に示すように、実施例1においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きのモーメントが作用した場合、旋回内輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてフロントクロスメンバ2の内部で吸収される。そして、フロントクロスメンバ2のヒステリシス幅に相当するモーメントが吸収された後にブラケット3は本格的に変位を開始するため、ブラケット3の車幅方向外側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回外輪側においては、内輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにブラケット3は変位を開始するため、ブラケット3の車幅方向内側への変位は大きくなる。
実施例1においては、上述した特性によって内輪側のロワアーム30の車幅方向外側への変位量が小さくなって実舵角の切り戻しが抑制され、内輪が発生する横力が大きくなる。これに対し、外輪側ではロワアーム30の車幅方向内側への変位量が大きいことから、実舵角の減少は内輪に対して大きく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に小さくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例2について説明する。
実施例2のサスペンション装置は、実施例1のサスペンション装置に対して、ステアリングシステム50のステアリングギアボックス51及びタイロッド52を操向軸線の後側に配置するとともに、フロントクロスメンバ2の左右のブラケット3の間隔を狭める方向の荷重を負荷する連結部材90に代えて、左右のブラケット3の間隔を広げる方向の荷重(プリロード)を負荷する図示しない連結部材を設けた点で相違する。連結部材は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じた付勢力を発生する圧縮バネ要素を備えている。
実施例2においては、実施例1とは逆方向のプリロードを負荷することによって、旋回内輪側ではフロントクロスメンバ2のヒステリシスの影響をほとんど受けず、ロワアーム30の車幅方向外側への変位量が大きくなる。一方、旋回外輪側では初期の入力がフロントクロスメンバ2のヒステリシスロスとして吸収されるので、ロワアームの30の車幅方向内側への変位量が小さくなる。
そして、実施例2では実施例1と異なり、タイロッド52がキングピンに対して後置きとなっていることから、上述した特性によって、内輪の実舵角の切り増しが促進されるとともに、外輪の実舵角の切り増しが抑制されて、内輪のスリップアングル及び横力が外輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例3について説明する。
実施例3のサスペンション装置は、乗用車等の自動車の後輪用として適用されるパラレルリンクストラット式のものである。
図7は、実施例3のサスペンション装置を車両前方側から状態を示す模式図である。
図8は、実施例3のサスペンション装置の各サスペンションアームの配置を示す模式的平面図である。
実施例3のサスペンション装置は、リアクロスメンバ102、ブラケット103、図示しないハウジング、ストラット120、フロントラテラルアーム130、リアラテラルアーム140、トレーリングアーム150、連結部材190等を備えて構成されている。
リアクロスメンバ102は、車幅方向における両端部が車体のサイドフレームFに固定されている。
ブラケット103は、リアクロスメンバ102の下部から突き出して形成され、フロントラテラルアーム130の車体側の支点となる部分である。ブラケット103は、左右のフロントラテラルアーム130に対応して、車幅方向に離間して1対が設けられている。
ストラット120は、実施例1におけるストラット20と同様に、コイルスプリング及びショックアブソーバをアセンブリ化したものであって、上端部は車体1に固定され、下端部はハウジングの上端部に固定されている。
フロントラテラルアーム(前側サスペンションアーム)130、リアラテラルアーム(後側サスペンションアーム)140、トレーリングアーム150は、車体1及びリアクロスメンバ102とハウジングとの間にわたして配置されたサスペンションアームである。
図8に示すように、フロントラテラルアーム130及びリアラテラルアーム140は、ほぼ車幅方向に延在し、前後方向に離間してほぼ平行に配置されている。フロントラテラルアーム130及びリアラテラルアーム140の車幅方向外側の端部は、ゴムブッシュ131,141を介してハウジングに揺動可能に接続されている。また、フロントラテラルアーム130及びリアラテラルアーム140の車幅方向内側の端部は、ゴムブッシュ132,142を介してリアクロスメンバ102に揺動可能に接続されている。
また、フロントラテラルアーム130及びリアラテラルアーム140には、車両の直進状態においてハウジング側の端部がリアクロスメンバ102側の端部よりも低くなるように下反角をつけて配置されている。
トレーリングアーム150は、車両のほぼ前後方向に延在して配置され、前端部を車体1に揺動可能に接続され、後端部をハウジングの前端部に揺動可能に接続されている。
連結部材190は、リアクロスメンバ102の左右のブラケット103の間にわたして設けられ、左右のブラケット103の間隔が狭まる方向の荷重(プリロード)を負荷するものである。連結部材190は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じて左右のブラケット103を相互に引き寄せる方向の付勢力を発生する引張バネ要素を備えている。
そして、定常時(直進時等)において、連結部材190が左右のブラケット103間に作用させるモーメントは、ブラケット103が相互に近接する方向に変形する際に作用するモーメントと、離間する方向に変形する際に作用するモーメントの差(ヒステリシス幅)に初期モーメントを加えたモーメントよりも大きく設定されている。
次に、上述した実施例3の効果を、以下説明する本発明の比較例2と対比して説明する。
図9は、比較例2のサスペンション装置を車両前方側から状態を示す模式図である。
比較例2のサスペンション装置は、上述した連結部材190が設けられていない点で実施例3のサスペンション装置と相違する。
図10は、比較例2のブラケット根元部(図9のA点)に作用する曲げモーメントと、ブラケットのロワアームとの接続部の変位との相関を示すグラフである。
図10に示すように、比較例2においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きのモーメントが作用した場合、旋回外輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてリアクロスメンバ102及びブラケット103の内部で吸収される。そして、これらのヒステリシス幅に相当するモーメントが吸収された後にブラケット103は本格的に変位を開始するため、ブラケット103の車幅方向内側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回内輪側においては、外輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにブラケット103は変位を開始するため、ブラケット103の車幅方向外側への変位は大きくなる。
比較例2においては、上述した特性によって内輪側のフロントラテラルアーム130の車幅方向外側への変位量が大きくなって、リアラテラルアーム140との変位量の差に起因して内輪のトーアウト側へのトー変化が促進される。一方、外輪側ではフロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位量が小さくなるため、内輪のトーイン側へのトー変化が抑制される。
その結果、比較例2においては、内輪のスリップアングル及び横力が外輪に対して相対的に大きくなる。このため、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は後下がりとなるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
図11は、実施例3のブラケット根元部(図7のA点)に作用する曲げモーメントと、ブラケットのロワアームとの接続部の変位との相関を示すグラフである。
実施例3においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きのモーメントが作用した場合、旋回内輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてリアクロスメンバ102及びブラケット103の内部で吸収される。そしてこれらのヒステリシス幅に相当するモーメントが吸収された後にブラケット103は本格的に変位を開始するため、ブラケット103の車幅方向外側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回外輪側においては、内輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにブラケット103は変位を開始するため、ブラケット103の車幅方向内側への変位は大きくなる。
実施例3においては、上述した特性によって内輪側のフロントラテラルアーム130の車幅方向外側への変位量が小さくなって内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、外輪側ではフロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位量が大きくなって外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。その結果、外輪のスリップアングル及び横力が内輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例4について説明する。
実施例4のサスペンション装置は、実施例3のサスペンション装置に対して、フロントラテラルアーム130を支持する左右のブラケット103の間隔が狭まる方向の荷重を負荷する連結部材190に代えて、リアラテラルアーム140を支持する左右の図示しないブラケットの間隔が広がる方向の荷重を負荷する図示しない連結部材を設けた点で相違する。連結部材は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じた付勢力を発生する圧縮バネ要素を備えている。
実施例4においては、実施例3とは逆方向のプリロードを負荷することによって、旋回内輪側ではヒステリシスの影響をほとんど受けず、リアラテラルアーム140の車幅方向外側への変位量が大きくなる。一方、旋回外輪側では初期の入力がリアクロスメンバ102及びブラケットのヒステリシスロスとして吸収されるので、リアラテラルアーム140の車幅方向内側への変位量が小さくなる
上述した特性によって、内輪のトーアウト方向へのトー変化が抑制されるとともに、外輪のトーイン方向へのトー変化が促進される。その結果、外輪のスリップアングル及び横力が内輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例5について説明する。
図12は、実施例5のサスペンション装置を車両前方側から見た模式図である。
実施例5のサスペンション装置は、実施例1のサスペンション装置に対して、ブラケット3の間隔を狭める方向の荷重を負荷する連結部材90に代えて、以下説明する連結部材290を設けた点で相違する。
連結部材290は、左右のロワアーム30の間隔を狭める方向の荷重を負荷することによって、ロワアーム30とフロントクロスメンバ2のブラケット3との接続部に設けられるゴムブッシュ34にプリロードを負荷するものである。連結部材290は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じてロワアーム30の間隔を狭める方向の付勢力を発生する引張バネ要素を備えている。
ロワアーム30には、ゴムブッシュ34を保持する円筒部から車幅方向内側へ突き出した延長部35が形成される。連結部材290は、左右のロワアーム30の延長部35の間にわたして設けられている。
そして、定常時(直進時等)において、連結部材290が左右のロワアーム30間に作用させる荷重は、車輪の接地荷重によるロワアーム30の引張荷重に対してロワアーム30が近接する方向にゴムブッシュ34が変形する際にゴムブッシュ34に作用する荷重と、ロワアーム30が離間する方向に変形する際にゴムブッシュ34に作用する荷重との差(ヒステリシス幅)を加えた荷重よりも大きく設定されている。
次に、上述した実施例5の効果を、以下説明する本発明の比較例3と対比して説明する。
図13は、比較例3のサスペンション装置を車両前方側から見た模式図である。
比較例3のサスペンション装置は、上述した連結部材290が設けられていない点で実施例5のサスペンション装置と相違する。
図14は、比較例3のゴムブッシュに作用する荷重と、ゴムブッシュの変位量との相関を示すグラフである。なお、本明細書等において、ゴムブッシュの変位量とは、ゴムブッシュのゴム部の変形に伴う外筒と内筒との径方向相対変位量を示すものとする。
図14において、縦軸はロワアーム30に作用する引張力又は圧縮力に起因してゴムブッシュ34の内筒と外筒との間に作用する軸方向力を示す。また、横軸はゴムブッシュの変位量を示し、右側がロワアーム30が車幅方向外側へ変位する方向、左側が車幅方向内側へ変位する方向となっている(図15,18,19において同じ)。
図14に示すように、比較例3においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きの荷重が負荷された場合、旋回外輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてゴムブッシュ34のゴム部で吸収される。そして、ゴム部のヒステリシス幅に相当する荷重が吸収された後にゴムブッシュ34は本格的に変形を開始するため、ロワアーム30の車幅方向内側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回内輪側においては、外輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにゴムブッシュ34は変形を開始するため、ロワアーム30の車幅方向外側への変位は大きくなる。
比較例3においては、上述した特性によって内輪側のロワアーム30の車幅方向外側への変位量が大きくなって実舵角の減少が生じ、内輪が発生する横力が小さくなる。これに対し、外輪側ではロワアーム30の車幅方向内側への変位量が小さいことから、実舵角の減少は内輪に対して小さく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に大きくなる。このようにして内輪の横力が減り、外輪の横力が増すと、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制される一方で外輪側サスペンションのジャッキアップ効果は促進され、車両は前部が持ち上がるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
図15は、実施例5のゴムブッシュに作用する荷重と、ゴムブッシュの変位量との相関を示すグラフである。
図15に示すように、実施例5においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きの荷重が作用した場合、旋回内輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてゴムブッシュ34のゴム部で吸収される。そして、ゴム部のヒステリシス幅に相当する荷重が吸収された後にゴムブッシュ34は本格的に変形を開始するため、ロワアーム30の車幅方向外側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回外輪側においては、内輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにゴムブッシュ34は変形を開始するため、ロワアーム30の車幅方向内側への変位は大きくなる。
実施例5においては、上述した特性によって内輪側のロワアーム30の車幅方向外側への変位量が小さくなって実舵角の切り戻しが抑制され、内輪が発生する横力が大きくなる。これに対し、外輪側ではロワアーム30の車幅方向内側への変位量が大きいことから、実舵角の減少は内輪に対して大きく、外輪が発生する横力は内輪に対して相対的に小さくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例6について説明する。
実施例6のサスペンション装置は、上述した実施例2のサスペンション装置に対して、左右のブラケット3の間隔を広げる方向の荷重(プリロード)を負荷する連結部材に代えて、左右のロワアーム30に直接接続されこれらの間隔を広げる方向の荷重(プリロード)を負荷する図示しない連結部材を設けた点で相違する。連結部材は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じた付勢力を発生する圧縮バネ要素を備えている。この連結部材は、上述した実施例5と同様のロワアーム30の延長部35間にわたして設けられている。
実施例6においては、実施例5とは逆方向のプリロードを負荷することによって、旋回内輪側ではゴムブッシュ34のヒステリシスの影響をほとんど受けず、ロワアーム30の車幅方向外側への変位量が大きくなる。一方、旋回外輪側では初期の入力がゴムブッシュ34のヒステリシスロスとして吸収されるので、ロワアーム30の車幅方向内側への変位量が小さくなる。
実施例6ではタイロッド52がキングピンに対して後置きとなっていることから、上述した特性によって、内輪の実舵角の切り増しが促進されるとともに、外輪の実舵角の切り増しが抑制されて、内輪のスリップアングル及び横力が外輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は前下がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例7について説明する。
図16は、実施例7のサスペンション装置を車両前方側から見た模式図である。
実施例7のサスペンション装置は、実施例3のサスペンション装置に対して、ブラケット103の間隔を狭める方向の荷重を負荷する連結部材190に代えて、以下説明する連結部材390を設けた点で相違する。
連結部材390は、左右のフロントラテラルアーム130の間隔を狭める方向の荷重を負荷することによって、フロントラテラルアーム130とリアクロスメンバ102のブラケット103との接続部に設けられるゴムブッシュ132にプリロードを負荷するものである。連結部材390は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じて左右のフロントラテラルアーム130の間隔を狭める方向の付勢力を発生する引張バネ要素を備えている。
フロントラテラルアーム130には、ゴムブッシュ132の保持部から車幅方向内側へ突き出した延長部133が形成される。連結部材390は、左右のフロントラテラルアーム130の延長部133の間にわたして設けられている。
そして、定常時(直進時等)において、連結部材390が左右のフロントラテラルアーム130間に作用させる荷重は、車輪の接地荷重によるフロントラテラルアーム130の引張荷重に対して、フロントラテラルアーム130が近接する方向にゴムブッシュ132が変形する際にゴムブッシュ132に作用する荷重と、フロントラテラルアーム130が離間する方向にゴムブッシュ132が変形する際にゴムブッシュ132に作用する荷重との差(ヒステリシス幅)を加えた荷重よりも大きく設定されている。
次に、上述した実施例7の効果を、以下説明する本発明の比較例4と対比して説明する。
図17は、比較例4のサスペンション装置を車両前方側から見た模式図である。
比較例4のサスペンション装置は、上述した連結部材390が設けられていない点で実施例7のサスペンション装置と相違する。
図18は、比較例4のゴムブッシュに作用する荷重と、ゴムブッシュの変位量との相関を示すグラフである。
図18に示すように、比較例4においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きの荷重が負荷された場合、旋回外輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてゴムブッシュ132のゴム部で吸収される。そして、ゴム部のヒステリシス幅に相当する荷重が吸収された後にゴムブッシュ132は本格的に変形を開始するため、フロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回内輪側においては、外輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにゴムブッシュ132は変形を開始するため、フロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位は大きくなる。
比較例4においては、上述した特性によって内輪側のフロントラテラルアーム130の車幅方向外側への変位量が大きくなって、リアラテラルアーム140との変位量の差に起因して内輪のトーアウト側へのトー変化が促進される。一方、外輪側ではフロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位量が小さくなるため、内輪のトーイン側へのトー変化が抑制される。
その結果、比較例4においては、内輪のスリップアングル及び横力が外輪に対して相対的に大きくなる。このため、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が促進されるとともに外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が抑制され、車両は後下がりとなるピッチング挙動を伴ったロール挙動を示す。
図19は、実施例7のゴムブッシュに作用する荷重と、ゴムブッシュの変位量との相関を示すグラフである。
図19に示すように、実施例7においては、直進状態から旋回内輪側、外輪側でそれぞれ逆向きの荷重が作用した場合、旋回内輪側においては、初期の入力はヒステリシスロスとしてゴムブッシュ132のゴム部で吸収される。そして、ゴム部のヒステリシス幅に相当する荷重が吸収された後にゴムブッシュ132は本格的に変形を開始するため、フロントラテラルアーム130の車幅方向外側への変位は小さくなる。
これに対し、旋回外輪側においては、内輪側のようなヒステリシスの影響をほとんど受けないため、初期の入力から直ちにゴムブッシュ132は変形を開始するため、フロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位は大きくなる。
実施例7においては、上述した特性によって内輪側のフロントラテラルアーム130の車幅方向外側への変位量が小さくなって内輪のトーアウト側へのトー変化が抑制される。一方、外輪側ではフロントラテラルアーム130の車幅方向内側への変位量が大きくなって外輪のトーイン側へのトー変化が促進される。その結果、外輪のスリップアングル及び横力が内輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
次に、本発明を適用したサスペンション装置の実施例8について説明する。
実施例8のサスペンション装置は、上述した実施例7のサスペンション装置に対して、フロントラテラルアーム130の間隔を狭める方向の荷重を負荷する連結部材390に代えて、リアラテラルアーム140の間隔を広げる方向の荷重を負荷する図示しない連結部材を設けた点で相違する。連結部材は伸縮可能に構成され、その伸縮量に応じて左右のリアラテラルアーム140の間隔を広げる方向の付勢力を発生する圧縮バネ要素を備えている。
実施例8においては、実施例7とは逆方向のプリロードを負荷することによって、旋回内輪側ではゴムブッシュ142のヒステリシスの影響をほとんど受けず、リアラテラルアーム140の車幅方向外側への変位量が大きくなる。一方、旋回外輪側では初期の入力がゴムブッシュ142のヒステリシスロスとして吸収されるので、リアラテラルアーム140の車幅方向内側への変位量が小さくなる。
上述した特性によって、内輪のトーアウト方向へのトー変化が抑制されるとともに、外輪のトーイン方向へのトー変化が促進される。その結果、外輪のスリップアングル及び横力が内輪に対して相対的に大きくなる。
これによって、内輪側サスペンションのジャッキダウン効果が抑制されるとともに、外輪側サスペンションのジャッキアップ効果が促進され、車両は後上がりとなるピッチング挙動を伴うロール挙動を示すようになり、フィーリングが向上する。
(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)実施例1から実施例4においては、連結部材は、フロント又はリアのクロスメンバのブラケット間にプリロードを負荷するものであったが、本発明はこれらの実施例に限定されず、連結部材は他の部分にプリロードを負荷する構成としてもよい。例えば、車体の左右のサスペンション取付部の間に荷重を負荷する構成としてもよい。
(2)実施例3,4,7,8の後輪用サスペンションは、例えばパラレルリンクストラット式のものであるが、本発明はこれに限定されず、前後に離間して配置されたロワアームとアッパリンクとを組み合わせたダブルウィッシュボーン式やマルチリンク式のサスペンション装置にも適用することができる。同様に、前輪用サスペンションの形式についても、実施例1,2,5,6のようなマクファーソンストラット式のものに限定されない。
(3)上述した各実施例は、単独での適用に限らず相互に組み合わせて適用することもできる。例えば、実施例1,2,5,6の前輪用サスペンションと、実施例3,4,7,8の後輪用サスペンションとを組み合わせて用いてもよい。また、実施例3と実施例4とを組み合わせたり、実施例7と実施例8とを組み合わせて用いてもよい。このような組み合わせを実施することによって、相乗効果によってロール挙動時のフィーリングをよりいっそう向上することができる。
本発明の比較例1であるサスペンション装置を車体床下側の前方側から見た状態を示す外観斜視図である。 図1のサスペンション装置を車体床下側の車幅方向中央部側から見た状態を示す外観斜視図である。 図1のサスペンション装置を車両前方側から見た状態を示す模式図である。 本発明を適用したサスペンション装置の実施例1を車両の前方側から見た模式図である。 比較例1のサスペンション装置におけるフロントクロスメンバの曲げモーメントとブラケットの変位との相関を示すグラフである。 実施例1のサスペンション装置におけるフロントクロスメンバの曲げモーメントとブラケットの変位との相関を示すグラフである。 本発明を適用したサスペンション装置の実施例3を車両の前方側から見た模式図である。 図7のサスペンション装置におけるサスペンションアームの配置を示す模式的平面図である。 本発明の比較例2であるサスペンション装置を車両の前方側から見た模式図である。 比較例2のサスペンション装置におけるリアクロスメンバの曲げモーメントとブラケットの変位との相関を示すグラフである。 実施例3のサスペンション装置におけるリアクロスメンバの曲げモーメントとブラケットの変位との相関を示すグラフである。 本発明を適用したサスペンション装置の実施例5を車両の前方側から見た模式図である。 本発明の比較例3であるサスペンション装置を車両の前方側から見た模式図である。 比較例3のサスペンション装置におけるブッシュに作用する荷重とブッシュの変位との相関を示すグラフである。 実施例5のサスペンション装置におけるブッシュに作用する荷重とブッシュの変位との相関を示すグラフである。 本発明を適用したサスペンション装置の実施例7を車両の前方側から見た模式図である。 本発明の比較例4であるサスペンション装置を車両の前方側から見た模式図である。 比較例4のサスペンション装置におけるブッシュに作用する荷重とブッシュの変位との相関を示すグラフである。 実施例7のサスペンション装置におけるブッシュに作用する荷重とブッシュの変位との相関を示すグラフである。
符号の説明
1 車体
2 フロントクロスメンバ
3 ブラケット
10 ハウジング
20,120 ストラット
30 ロワアーム
31 ボールジョイント
32,33 円筒部
34 ゴムブッシュ
35 延長部
40 スタビライザ
41 リンク
50 ステアリングシステム
51 ステアリングギアボックス
52 タイロッド
60 フロントブレーキ
70 ドライブシャフト
80 サポートプレート
90,190,290,390 連結部材
130 フロントラテラルアーム
131,132 ゴムブッシュ
133 延長部
140 リアラテラルアーム
141,142 ゴムブッシュ
150 トレーリングアーム
W 車輪
E エンジン
M エンジンマウント

Claims (10)

  1. 左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、
    前記前輪支持部材の操向軸線よりも前方側に連結されるタイロッドと
    を備えるサスペンション装置であって、
    前記車体側部材の左右の前記サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備えること
    を特徴とするサスペンション装置。
  2. 左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、
    前記前輪支持部材の操向軸線よりも後方側に連結されるタイロッドと
    を備えるサスペンション装置であって、
    前記車体側部材の左右の前記サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備えること
    を特徴とするサスペンション装置。
  3. 左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する前側サスペンションアームと、
    前記前側サスペンションアームの後方側に配置され前記後輪支持部材と連結された後側サスペンションアームと
    を備えるサスペンション装置であって、
    前記車体側部材の左右の前記前側サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備えること
    を特徴とするサスペンション装置。
  4. 左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する後側サスペンションアームと、
    前記後側サスペンションアームの前方側に配置され前記後輪支持部材と連結された前側サスペンションアームと
    を備えるサスペンション装置であって、
    前記車体側部材の左右の前記後側サスペンションアームの支持部の間にわたして設けられ、該支持部の間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備えること
    を特徴とするサスペンション装置。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のサスペンション装置において、
    前記連結部材の前記荷重は、前記車体側部材の前記支持部間が離間する方向に変位する際に該支持部間に作用する荷重と、前記車体側部材の前記支持部間が接近する方向に変位する際に該支持部間に作用する荷重との差よりも大きいこと
    を特徴とするサスペンション装置。
  6. 左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、
    前記サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと、
    前記前輪支持部材の操向軸線よりも前方側に連結されるタイロッドと
    を備えるサスペンション装置であって、
    左右の前記サスペンションアームにわたして設けられ、該サスペンションアームの間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備え
    前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいこと
    を特徴とするサスペンション装置。
  7. 左右の前輪をそれぞれ支持する前輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記前輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結するサスペンションアームと、
    前記サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと、
    前記前輪支持部材の操向軸線よりも後方側に連結されるタイロッドと
    を備えるサスペンション装置であって、
    左右の前記サスペンションアームにわたして設けられ、該サスペンションアームの間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備え
    前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいこと
    を特徴とするサスペンション装置。
  8. 左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する前側サスペンションアームと、
    前記前側サスペンションアームの後方側に配置され前記後輪支持部材と連結された後側サスペンションアームと、
    前記前側サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記前側サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと
    を備えるサスペンション装置であって、
    左右の前記前側サスペンションアームにわたして設けられ、該前側サスペンションアームの間隔を狭める方向の荷重を作用させる連結部材を備え
    前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいこと
    を特徴とするサスペンション装置。
  9. 左右の後輪をそれぞれ支持する後輪支持部材と、
    車体に固定された車体側部材と、
    左右の前記後輪支持部材と前記車体側部材とをそれぞれ連結する後側サスペンションアームと、
    前記後側サスペンションアームの前方側に配置され前記後輪支持部材と連結された前側サスペンションアームと、
    前記後側サスペンションアームと前記車体側部材との連結部に設けられ、前記後側サスペンションアームに作用する横力に応じて変形する弾性体を有するサスペンションブッシュと
    を備えるサスペンション装置であって、
    左右の前記後側サスペンションアームにわたして設けられ、該後側サスペンションアームの間隔を広げる方向の荷重を作用させる連結部材を備え
    前記連結部材の前記荷重は、該連結部材が接続されたサスペンションアームが離間する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重と、該サスペンションアームが接近する方向に変位する際に該サスペンションアーム間に作用する荷重との差よりも大きいこと
    を特徴とするサスペンション装置
  10. 請求項1から請求項までのいずれか1項に記載のサスペンション装置において、
    前記連結部材は車幅方向の長さが伸縮可能であり、伸縮量に応じた付勢力を発生するバネ要素を有すること
    を特徴とするサスペンション装置。
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