JP4654859B2

JP4654859B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP4654859B2
Application number: JP2005280283A
Authority: JP
Inventors: 匡史吉村; 充石井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007090958A

Description

本発明は、サスペンション装置に関し、特に、ロアアームおよびスタビライザを備えるサスペンション装置に関する。

サスペンションの省スペース化は、自動車のコンパクト化を図る上で重要である。しかし、その際には部材同士の干渉を避けるための工夫が必要となる。

たとえば、特開２００５−１１２２１３号公報（特許文献１）には、ロアアームとスタビライザバーとを含むサスペンションにおいて、少なくともフルリバウンド時に、スタビライザバーの少なくとも一部がロアアームに形成された凹部または貫通穴に収容されるようにした構造が開示されている。同文献には、このような凹部または貫通穴は、スタビライザバーを配設する目的でロアアームに形成される。また、設計上の強度を得る目的、軽量化の目的等で凹部や貫通穴が形成されることがあり、その凹部や貫通穴を利用して形成されるとの記載がある。

特開２００５−１１２２１３号公報

ところで、乗用車等の自動車におけるサスペンションは多くの場合、車体側フレームに直接組み付けられるのではなく、サブフレームとしてのサスペンションメンバに組み付けられ、そのサスペンションメンバが車体側フレームの下部に結合される（サブフレーム方式）。サスペンションとボデーとの間にサスペンションメンバを介在させることによって高い剛性を確保することができ、かつ、サスペンションからの振動を効果的に遮断することもできる。また、サスペンションメンバを介在させることは、サスペンション搭載時の作業効率や組み付け精度の点でも有利である。

サスペンションメンバは一般に、全体としては略四角形の枠型形状をなし、その四隅付近（すなわち、左右片側２点）にマウントを設け車体側フレームの下部に結合される。組立工程において、サスペンションメンバの車体側フレームへの組み付けの際には、サスペンションメンバの各マウントの下側から、車体側フレーム結合用の治具が装着され、この治具を使用してマウンティングラバーの圧入やボルトの締め付けなどが行われる。

一方近年では、振動低減効果の向上をねらって、左右片側２点の中間部にもう一点ずつマウントを設け（中間マウント）、左右片側３点において車体側フレームと結合するようにしたものが増えている。この中間マウントは、サスペンションメンバの、ちょうどロアアームの上部にあたる位置（すなわち、平面視でロアアームとオーバラップする位置）に設けられることが多い。そのため、この中間マウントの下側に車体側フレーム結合用の治具を装着するためには、ロアアームが邪魔になる。そこで、従来より、ロアアームに車体側フレーム結合用の治具を貫通させるための開口を設け、組立工程において、その開口を通して組付治具を中間マウントに装着することが行われていた。

しかし、上述の特許文献１には、このようなサスペンションメンバの車体側フレームへの取付作業時に生じるロアアーム構造の課題の認識はまったくなく、したがって、片側３点のマウントを有するサスペンションメンバを採用した場合に、ロアアームに、中間マウントに係る車体側フレーム結合用の治具を貫通させるための開口が設けられることについての記載はない。

本発明の目的は、レイアウト性を損なうことなくロアアームとスタビライザとが干渉する問題を解消し、なおかつ、サスペンションメンバに設けられた中間マウントへの車体側フレーム結合用の治具の装着の障害とならない構造のサスペンション装置を実現することにある。

本発明の一側面は、車体に対して車輪を上下方向に揺動自在に支持するサスペンション装置に係り、前記車輪を回転自在に支持する車輪支持部材から車両内側で、かつ、後方に延びるロアアームと、前記ロアアームの車両内側を支持するとともに、車体に取り付けられるサスペンションメンバと、前記サスペンションメンバに前方に向かって上下方向に揺動自在に取り付けられるとともに、車幅方向に延びる中央部と該中央部の両端部から前方に延びる端部とで平面視コ字状に形成され、かつ、該端部の少なくとも一部がバンプ時に前記ロアアーム上面より下方に位置するように設定されたスタビライザと、前記サスペンションメンバに設けられ、前記スタビライザの中央部よりも前方かつ端部の前端よりも後方において車幅方向に延びるステアリングラックと、前記サスペンションメンバに設けられ、前記ロアアームと平面視でオーバラップする位置に設けられた中間マウントを含む片側３点のマウントとを有し、前記ロアアームは、平面視で前記スタビライザ及び前記ステアリングラックとオーバラップする位置において前記スタビライザが挿通可能となるように形成された開口部を有し、この開口部はさらに、前記中間マウントを車体へ取り付けるための取付用開口として共用されるべく、平面視で前記ステアリングラックとオーバラップする位置から車両前方、かつ前記スタビライザの端部の前端よりも車両後方の位置まで延設され、前記スタビライザは、車輪接地時よりも前記ロアアームが下方に下がることで、前記取付用開口と干渉せず、かつ、車輪接地時は、前記取付用開口として利用される領域の少なくとも一部を挿通域とするように構成されることを特徴とする。

この構成によれば、サスペンションメンバに片側３点のマウントを設けた場合において、ロアアームに設けられる開口部は、スタビライザが挿通可能に形成され、これによりロアアームとスタビライザとが干渉しなくなるだけでなく、この開口部が、中間マウントを車体へ取り付けるための取付用開口として共用されるので、このロアアームに中間マウントを車体に取り付けるための取付用開口を別途設ける必要がなく、ロアアームには１つの開口を形成するだけで済むため、ロアアームの剛性を容易に確保できるとともに、ロアアームの製造性をも高めることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記開口部は、前記ロアアームを略均等に２分するように形成されることが好ましい。

この構成によれば、ロアアームの軽量化および剛性を両立することができる。要するに、開口部はロアアームの端部に片寄って形成されるのではなく、ロアアームの中央部に形成される。こうすることで、ロアアームの軽量化および剛性を両立することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記ロアアームは、平面視で前記スタビライザの端部における延び方向に沿って形成され、なおかつ、前記開口部が、前記ロアアームの延び方向に沿って形成されることが好ましい。

この構成によって、ロアアーム３の開口をロアアームの中央部に形成し易くなり、開口部はロアアームの端部に片寄って形成されにくくなるため、より確実にロアアームの軽量化および剛性を両立することが可能となる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記スタビライザは、ステアリングラックと上下方向でほぼ同じ位置で、かつ、近接して設けられるように構成されることが好ましい。

この構成によれば、スタビライザとステアリングラックとを近接して配置することができ、エンジンルームのコンパクト化を図ることができる。

本発明によれば、サスペンションのレイアウト性を損なうことなくロアアームとスタビライザとが干渉する問題を解消することができ、なおかつ、サスペンションメンバに設けられた中間マウントへの車体側フレーム結合用の治具の装着の障害とならない構造のサスペンション装置が実現される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

図１は、本実施形態におけるサスペンション装置の平面図、図２は図１のサスペンション装置の側面図である。ここではサスペンション装置の一例としてダブルウィッシュボーン式のサスペンションを示すが、本発明はその他の方式、たとえば、ストラット式のサスペンションにも適用することができる。

１はサスペンションメンバ（サブフレーム）である。このサスペンションメンバ１は、平面から見て略コ字状に形成された前半部分の第１フレーム１ａと、平面から見て略コ字状に形成された後半部分の第２フレーム１ｂとを有し、この第２フレーム１ｂの前端部に第１フレーム１ａの後端部が挿入されて溶接されるなどの手段で接合されることにより、平面視で略ロ字状に形成されている。この閉領域内に、パワートレイン６０が配置されることになる。

２，２は車体前後方向に延びる左右一対のボデーサイドフレーム、２ａは上記左右一対のボデーサイドフレーム２，２に橋渡され、車幅方向に横断するクロスメンバである。サスペンションメンバ１は後述するような取付構造にてロアアームを連結した状態で、このボデーサイドフレーム２，２およびクロスメンバ２ａに組み付けられる。具体的には、この組付けのために、サスペンションメンバ１の第１フレーム１ａの前端部左右に前方マウント１２，１２が設けられ、第２フレーム１ｂの車体前後方向の中間部にブラケット１６，１６を介して中間マウント１３，１３が設けられ、同じく第２フレーム１ｂの後端部左右に後方マウント１４，１４が設けられている。すなわち、このサスペンションメンバ１は、左右片側３点、全６点のマウントを備えている。これらの各マウントには、振動を遮断するためのマウンティングラバーが設けられている。そして、前方マウント１２，１２および中間マウント１３，１３はボデーサイドフレーム２，２と接合され、後方マウント１４，１４はそれぞれクロスメンバ２ａに接合される。このような片側３点のマウントを有する構造は、片側２点の方式に比べ、振動遮断効果に優れ、乗り心地を向上させることができるなどの利点がある。

３，３はロアアーム、４，４はアッパアームである。また、５，５はロアアーム３およびアッパアーム４を介して連結され、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材、６，６は下端部がロアアーム３，３に支持されたコイルスプリングおよびオイルダンパを有する緩衝装置、７は左右の緩衝装置６，６を互いに連結するスタビライザである。このスタビライザ７の前方にはステアリングラック２０が近接して配されており、タイロッド２１を介して車輪支持部材５に（図３参照）に接続される。

８，８は、ロアアーム３，３をサスペンションメンバ１に取り付けるためのロアアーム取付ブラケットである。このロアアーム取付ブラケット８の車外方の一端部では、ラバーブッシュなどを介在させてロアアーム３を揺動自在に支持し、車内方の他端部はサスペンションメンバ１に挿入されるなどして固定される。

図３は、図１を車体の右斜め後方から見た構造斜視図である。ここではアッパアーム４や緩衝装置６の図示は省略されている。

スタビライザ７について詳述すると、車幅方向に延びるスタビライザ７の中央部７ａはアッパプレート１５によってサスペンションメンバ１に前方に向かって上下方向に揺動自在に支持されるとともに、この中央部７ａの左右端から前方に延びるスタビライザ７の端部７ｂは例えばボールジョイントを介してロアアーム３に連結されており、平面視で略コ字状に形成されている。もっともスタビライザの端部７ｂの処理はこれに限るものではない。たとえば、スタビライザ７の端部７ｂを緩衝装置６に連結するようにしてもよい。いずれにせよ、このような構成により、スタビライザ７はアッパプレート１５を支点として前方に向かって上下方向に揺動する。

このスタビライザ７は、コの字状に曲げられた棒鋼であり、その中央部７ａを主にトーションバーとして使用するものである。具体的には、左右両輪が同時に上下する場合にはばね作用が生じないように取り付けられ、両輪のストロークに差が生じたときにトーションバーのねじれによってこのストローク差を小さくするようにばね作用を生じさせる働きをする。この働きを首尾良く実現させるように設計すると、スタビライザ７は基本的には、ステアリングラック２０と上下方向においてほぼ同じ位置で、なおかつ、近接して設けられることになる。ただし、スタビライザ７はコの字形状のため、その端部７ｂの前端はステアリングラック２０より前方に位置する一方、中央部７ａはステアリングラック２０よりも後方に位置することになる。つまり、スタビライザ７の端部７ｂとステアリングラック２０もしくはタイロッド２１とは交差する。ここで図３を参照するとよく分かるように、本実施形態におけるスタビライザ７は、ステアリングラック２０もしくはタイロッド２１の下方を挿通するように配される。このような三次元的に交差する構成により、スタビライザ７とステアリングラック２０とを近接して配置することができ、エンジンルームのコンパクト化を図ることができる。

さて、図２、図３を参照すると分かるように、スタビライザ７の下方には、ロアアーム３が位置している。上述したとおり、スタビライザ７は、アッパプレート１５を支点として揺動する一方、ロアアーム３は、ロアアーム取付ブラケット８を支点として揺動する。したがって、スタビライザ７とロアアーム３との上下方向における相対位置関係は車輪支持部材５の上下方向の移動に伴い変化する。そのため、設計によっては、スタビライザ７とロアアーム３とが干渉する可能性が高い。しかしながら、車両のコンパクト化のニーズを満たす観点からは、スタビライザ７とロアアーム３との上下方向の離間長を長くすることは困難な状況である。

そこで、本実施形態では、スタビライザ７の下方に位置するロアアーム３に、平面視でスタビライザ７とオーバラップする位置に、そのスタビライザ７が挿通可能となるような開口部３ａが形成される。図６は図4のＢ−Ｂ要部断面を示している。また、図７は図４のＣ−Ｃ要部断面を示している。この図６及び図７に示されるように、スタビライザ７の端部７ｂは少なくともその一部がロアアーム３の上面より低い位置に位置して、ロアアーム３に形成された開口部３ａの内部を挿通する状態で配設される。したがって、スタビライザ７とロアアーム３の揺動状態にかかわらず、両者が干渉することはない。これより、ロアアーム３との距離の制約を受けることなく、的確なスタビライザ７の配設設計を行うことができる。

スタビライザ７とロアアーム３との干渉防止の観点からは、開口部３ａは、スタビライザ７がステアリングラック２０の下方を通る部分にのみ設ければよいであろう。しかし本実施形態では、開口部３ａはより大型のものとした。その理由は次のとおりである。

組立工程において、ボデーサイドフレーム２およびクロスメンバ２ａへのサスペンションメンバ１の組み付けの際には前方マウント１２，１２、中間マウント１３，１３、後方マウント１４，１４のそれぞれの下部に組付治具が装着される。これらの組付治具をサスペンションメンバ１の各装着し、そのサスペンションメンバ１を上方に位置しているボデーサイドフレーム２およびクロスメンバ２ａにセットする。そして、これらの組付治具を使用して、マウンティングラバーの圧入やボルトの締め付けなどが行われる。

ここで図３の中間マウント１３に注目されたい。５０が中間マウント１３の下部に装着された組付治具である。さて、組付治具５０を中間マウント１３の下部に装着するためには、中間マウント１３の下方に位置しているロアアーム３が障害になる。そのため従来より、ロアアーム３に組付治具５０を貫通させるための開口５１（図４参照）を設けることが必要であった。しかし、上述したようなスタビライザ挿通用の開口部３ａと組付治具貫通用の開口５１とを別々に設けることには取り立てて利点はなく、むしろ、ロアアーム３に２つの開口を設ける点で製造性の面では不利であり、かつ、ロアアーム３の剛性の確保も難しくなるといえる。そこで本実施形態では、スタビライザ挿通用の開口部３ａを大型のものとし、この開口部３ａを中間マウント１３をボデーサイドフレーム２およびクロスメンバ２ａに取り付けるための取付用開口として共用するようにしたのである。

このことを、図５を参照して説明する。図５は、図１のＡ−Ａ要部断面図である。図示のように、中間マウント１３は、サスペンションメンバ１に支持されるブラケット１６によって固定されている。この中間マウント１３の下方にはロアアーム３が位置しているため、上記のとおり、このロアアーム３には、中間マウント１３直下方の領域を含んだ開口部３ａが形成される。そして、組立工程においては、組付治具５０がロアアーム３の下方から開口部３ａ（組付治具貫通用の開口５１）を貫通して中間マウント１３の下部に装着される。こうして、その上方に位置されているボデーサイドフレーム２の所定位置に当接されて、組み付け作業が行われる。

図４は、本実施形態におけるロアアーム３に設けられる開口部３ａの例を示す図である。図示のように、開口部３ａは平面視でスタビライザ７とオーバラップする位置に形成される。しかもこの開口部３ａは、従来、組付治具５０を貫通させるための開口５１として利用されていた領域を含んでいる。このため、ロアアーム３には１つの開口３ａを形成するだけで、スタビライザ７と干渉しないようになるだけでなく、組付治具５０を貫通させることもでき、組立工程においてロアアーム３が障害になることがない。このようにロアアーム３に形成すべき開口は１つで済むため、ロアアーム３の製造性を高めることができる。

ところで、組付治具５０を使用してサスペンションメンバ１のボデーサイドフレーム２、クロスメンバ２ａへの組み付けを完了した後は、その組付治具５０は抜き取られるものである。とすると、この組み付け完了後は、組付治具貫通用の開口５１は用をなさなくなり、単なる空きスペースでしかなくなる。したがって、この組み付け完了後にスタビライザ７を配設する場合には、スタビライザ７はわざわざその空きスペースを避けて配設する必要はない。つまり、図４に示すように、組付治具貫通用の開口５１として利用される領域の一部または全部を、スタビライザ７が挿通するように配設してもよい。このような構成にすれば、組付治具貫通用の開口５１として利用される領域をスタビライザ７の挿通域としても利用でき、開口部３ａの極度の大型化によるロアアーム３の剛性低下を抑制することができる。

また、スタビライザ７を組み付けた状態のサスペンションメンバ１をボデーサイドフレーム２、クロスメンバ２ａへ組み付ける場合でも、組立工程時に、車輪及びロアアーム３が下方に下がることになるため、組立工程時に、スタビライザ７が組付治具貫通用の開口５１と干渉することがなく、かつ、通常使用（車輪が着地した状態）時に、スタビライザ７が組付治具貫通用の開口５１を単なる空きスペースとせずにスタビライザ７の挿通域として利用することが可能となるため、開口部３ａの極度の大型化によるロアアーム３の剛性低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、図４の一点鎖線Ａで示すように、開口部３ａは、ロアアーム３を略均等に２分するように形成される。要するに、開口部３ａはロアアーム３の端部に片寄って形成されるのではなく、ロアアーム３の中央部に形成される。こうすることで、ロアアーム３の軽量化および剛性を両立することができる。

さらに本実施形態では、ロアアーム３は、図４の一点鎖線Ａで示される方向、すなわち、平面視でスタビライザ７の延び方向に沿って形成される。そして、開口部３ａも、ロアアーム３の延び方向に沿って形成されている。こうすることによって、ロアアーム３の開口３aをロアアーム３の中央部に形成し易くなり、より確実にロアアーム３の軽量化および剛性を両立することが可能となる。

実施形態におけるサスペンション装置の平面図である。実施形態におけるサスペンション装置の側面図である。実施形態におけるサスペンション装置の要部を示す斜視図である。実施形態におけるロアアームに設けられる開口部の例を示す図である。図１のＡ−Ａ要部断面図である。図４のＢ−Ｂ要部断面図である。図４のＣ−Ｃ要部断面図である。

符号の説明

１：サスペンションメンバ
１ａ：サスペンションメンバの第１フレーム
１ｂ：サスペンションメンバの第２フレーム
２：ボデーサイドフレーム
２ａ：クロスメンバ
３：ロアアーム
３ａ：ロアアームの開口部
４：アッパアーム
５：車輪支持部材
６：緩衝装置
７：スタビライザ
７ａ：スタビライザの中央部
７ｂ：スタビライザの端部
８：ロアアーム取付ブラケット
１２：前方マウント
１３：中間マウント
１４：後方マウント
１５：アッパプレート
１６：ブラケット
２０：ステアリングラック
２１：タイロッド

Claims

車体に対して車輪を上下方向に揺動自在に支持するサスペンション装置であって、
前記車輪を回転自在に支持する車輪支持部材から車両内側で、かつ、後方に延びるロアアームと、
前記ロアアームの車両内側を支持するとともに、車体に取り付けられるサスペンションメンバと、
前記サスペンションメンバに前方に向かって上下方向に揺動自在に取り付けられるとともに、車幅方向に延びる中央部と該中央部の両端部から前方に延びる端部とで平面視コ字状に形成され、かつ、該端部の少なくとも一部がバンプ時に前記ロアアーム上面より下方に位置するように設定されたスタビライザと、
前記サスペンションメンバに設けられ、前記スタビライザの中央部よりも前方かつ端部の前端よりも後方において車幅方向に延びるステアリングラックと、
前記サスペンションメンバに設けられ、前記ロアアームと平面視でオーバラップする位置に設けられた中間マウントを含む片側３点のマウントと、
を有し、
前記ロアアームは、平面視で前記スタビライザ及び前記ステアリングラックとオーバラップする位置において前記スタビライザが挿通可能となるように形成された開口部を有し、この開口部はさらに、前記中間マウントを車体へ取り付けるための取付用開口として共用されるべく、平面視で前記ステアリングラックとオーバラップする位置から車両前方、かつ前記スタビライザの端部の前端よりも車両後方の位置まで延設され、
前記スタビライザは、車輪接地時よりも前記ロアアームが下方に下がることで、前記取付用開口と干渉せず、かつ、車輪接地時は、前記取付用開口として利用される領域の少なくとも一部を挿通域とするように構成される
ことを特徴とするサスペンション装置。
前記開口部は、前記ロアアームを略均等に２分するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
前記ロアアームは、平面視で前記スタビライザの端部における延び方向に沿って形成され、なおかつ、前記開口部が、前記ロアアームの延び方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション装置。
前記スタビライザは、前記ステアリングラックと上下方向でほぼ同じ位置で、かつ、近接して設けられるように構成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のサスペンション装置。