JP4679290B2 - 独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造 - Google Patents

Description

本発明は、独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造に関するものである。

図５は独立懸架式のフロントサスペンションの一例を示すもので、図示ではバスに用いるフロントサスペンションの場合を例示しており、車輪１を回転自在に軸支するステアリングナックル２がキングピン３を介し旋回自在にナックルサポート４の先端部に支持され、該ナックルサポート４の上下に分かれた基端部がダブル・ウィッシュボーン形式のロアアーム５及びアッパーアーム６により上下方向へ揺動自在に車体側から支持されるようになっている。

ここで、前記ロアアーム５及びアッパーアーム６の車体側に対する揺動自在な連結は、その二股状に分岐された車幅方向内側の基端部に設けた一対ずつのボス部５ａ，６ａに対しラバーブッシュ５ｂ，６ｂを介して揺動ピン５ｃ，６ｃを嵌挿装着し、該各揺動ピン５ｃ，６ｃを車体側に対しブラケット７，８を介して取り付けることで行われるようにしてある。

他方、前記ナックルサポート４のロアアーム５及びアッパーアーム６に対する揺動自在な連結は、その車幅方向内側の上下に分かれた各基端部のボス部４ａに対しラバーブッシュ４ｂを介して揺動ピン４ｃを嵌挿装着し、該各揺動ピン４ｃを前記ロアアーム５及びアッパーアーム６の夫々の先端部に形成したブラケット部９，１０を介して取り付けることで行われるようにしてある。

そして、このような独立懸架式のフロントサスペンションを採用した車両では、左右の車輪１が別々に上下動することになるので、タイロッド１１を左右に分割して該各タイロッド１１を含むボールジョイント式のステアリングリンク機構より左右のナックルアーム１２間を連結し、各車輪１の上下動を個別に許容しながら運転者のハンドル操作を左右の車輪１に伝えるようになっている。

この際、左右の車輪１は、アッカーマン・ジャントの理論に従い後輪軸中心線上の一点を共通の旋回中心とするべく内輪側の切れ角が外輪側より大きくなるようにするのが一般的であるため、図６に平面視で示す如く、左右のナックルアーム１２を後方（図６中の下方向）に向け且つその先端部がキングピン３より内側に偏向するように張り出し、これら各ナックルアーム１２の相互間を、車幅方向に延在する左右のタイロッド１１と中間のリレーロッド１３とによりリンク連結するようにしてある。

即ち、このように左右のナックルアーム１２と各タイロッド１１と中間のリレーロッド１３とによりステアリングリンケージ構造を構成すれば、中間のリレーロッド１３を運転者のハンドル操作により車幅方向に作動させた際に、左右のナックルアーム１２に付した内向角により左右の車輪１の偏向差が得られ、図７や図８に示す如き旋回時に、内輪側の切れ角が外輪側より常に一定の比率で深く切れることになる。

ここで、中間のリレーロッド１３を運転者のハンドル操作により車幅方向に作動させるにあたっては、この中間のリレーロッド１３に対し、左右の車輪１の中心を結ぶフロントアクスル基準線ｘより前方（図６中の上方向）に揺動中心１４，１５をとって後方に向けられたピットマンアーム１６とアイドラアーム１７を夫々枢着し、運転者によるハンドル（ステアリングホイール）の回転をステアリングシャフトなどを介し図示しないステアリングギヤボックスに伝達して前記ピットマンアーム１６の揺動に変換し、該ピットマンアーム１６の揺動によりリレーロッド１３を車幅方向に動かすようにしてある。

尚、この種のステアリングリンケージ構造に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開昭６２−１５５１７４号公報

しかしながら、図９に模式的な平面図で示す通り、左右のナックルアーム１２の相互間（図９では右車輪側のみを図示）を結ぶステアリングリンク機構がフロントアクスル基準線ｘより後方（図９中の右方向）に配置されていると、外切り時（旋回に対し外輪となる場合の操舵時）に遠心力と逆向きに路面側から車輪１の接地部に矢印Ａ方向の反力が作用した際に、ステアリングリンク機構が車幅方向に突っ張るフロントアクスル基準線ｘの後方側よりも前方（図９中の左方向）側の方がラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂの撓みが顕著に現れ、図９中に鎖線で示す如く車輪１が内側に深く切れ込む結果、前記遠心力の反力（横力）によるコンプライアンス・ステア特性がオーバーステア傾向となって操縦安定性が低下するという問題があった。

即ち、運転者がハンドルを切る場合、自分の予想よりも旋回が外側に膨らんでしまっても、それを補うように更に深くハンドルを切っていくことは易しいことであるが、自分の予想よりも旋回が内側に切れ込んでしまった場合には、これを修正するのに反対のハンドル操作が必要となるため、自分の予想と異なる結果に対し反対のハンドル操作で適正な修正を加えることが難しく、一般的にオーバーステア傾向は操縦安定性を低下するものと言われている。

このため、従来にあっては、ラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂを硬くして前記オーバーステア傾向を抑制する手段が採られているが、ラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂを硬くしてしまうと、路面の継目や段差を乗り越えた時の突き上げ入力が車体側に伝わり易くなり、乗心地に悪影響を及ぼすという新たな問題を招いてしまっていた。

尚、このようなコンプライアンス・ステア特性の原理からすれば、左右のナックルアーム１２の相互間を結ぶステアリングリンク機構をフロントアクスル基準線ｘの前方に配置することでコンプライアンス・ステア特性をアンダーステア傾向とすることが可能であると考えられる。

ただし、ステアリングリンク機構をフロントアクスル基準線ｘの前方に配置した場合には、その後方に配置した場合とは逆に、アッカーマン・ジャントの理論に基づく適正な内外輪の切れ角比を実現し得るよう左右のナックルアーム１２を前方に向け且つその先端部がキングピン３より外側に偏向するように張り出さなければならなくなって、ナックルアーム１２とタイロッド１１との枢着点が車輪１やブレーキ本体と干渉してしまうことが避けられなくなるため、このような前方配置のレイアウトは一般的に採用されていないのが実情である。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、アッカーマン・ジャントの理論に基づく適正な内外輪の切れ角比を実現しつつ、独立懸架式サスペンションのコンプライアンス・ステア特性をアンダーステア傾向として操縦安定性を向上し得るようにしたステアリングリンケージ構造を提供することを目的としている。

本発明は、車輪を回転自在に軸支するステアリングナックルをキングピンを介し旋回自在にナックルサポートの先端部に支持し、該ナックルサポートの上下に分かれた基端部をダブル・ウィッシュボーン形式のロアアーム及びアッパーアームにより上下方向へ揺動自在に車体側から支持した独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造において、左右のナックルアームに対する左右のタイロッドの枢着点をフロントアクスル基準線より前方で且つキングピンより内側に配置すると共に、前記左右のタイロッドを内側に向かうに従い後方に向かうように傾斜配置したことを特徴とするものである。

このようにすれば、ナックルアームへのタイロッドの枢着点をフロントアクスル基準線より前方で且つキングピンより内側に配置しても、タイロッドが内側に向かうに従い後方に向かうように傾斜配置されているので、ナックルアームへのタイロッドの枢着点とキングピンとを結ぶ線分と前記タイロッドとが成すリンク角が、アッカーマン・ジャントの理論に基づく内外輪の切れ角比を実現し得るような適正な角度で確保されることになる。

即ち、フロントアクスル基準線の前方で且つ該フロントアクスル基準線と平行に配置されたタイロッドによりナックルアームを操作するとした場合、ナックルアームを前方に向け且つその先端部がキングピンより外側に偏向するように張り出さないと適正な内外輪の切れ角比が確保できないが、この際にナックルアームへのタイロッドの枢着点とキングピンとを結ぶ線分と前記タイロッドとが成すリンク角は、ナックルアームの先端部をキングピンより内側に偏向したとしても、タイロッドを傾斜させることで無理なく確保することが可能となるのである。

そして、このようなステアリングリンケージ構造にあって、外切り時に遠心力と逆向きに路面側から車輪の接地部に反力が作用すると、タイロッドを含むステアリングリンク機構が斜めに突っ張るフロントアクスル基準線の前方側よりも後方側の方が、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュの撓みが顕著に現れ、車輪が外側に戻される結果、前記遠心力の反力（横力）によるコンプライアンス・ステア特性がアンダーステア傾向となって操縦安定性が向上されることになる。

尚、このコンプライアンス・ステア特性のアンダーステア傾向は、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュを柔らかくすればするほど顕著に現れることになるため、乗心地を改善するべくラバーブッシュを柔らかくすることで操縦安定性の向上も図られることになる。

上記した本発明の独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造によれば、アッカーマン・ジャントの理論に基づく適正な内外輪の切れ角比を実現しつつ、コンプライアンス・ステア特性をアンダーステア傾向として操縦安定性を従来より大幅に向上することができ、しかも、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュを従来より柔らかくすることで更なる操縦安定性の向上を図ることができるので、操縦安定性の向上と乗心地の改善を同時に実現することができるという優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図５〜図９と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１は本形態例のステアリングリンケージ構造における直進時の状態、図２は右折時の状態、図３は左折時の状態を夫々示しており、ここに図示している例では、左右のナックルアーム１２が従来とは逆に前方（図中の上方向）に向けられ且つその先端部がキングピン３より内側に偏向するように張り出されており、これら各ナックルアーム１２の先端部には、左右のタイロッド１１の外側端部がボールジョイント１８（ナックルアームに対するタイロッドの枢着点）を介して枢着され、これら左右のタイロッド１１が内側に向かうに従い後方（図中の下方向）に向かうように傾斜配置されており、該各タイロッド１１の内側端部に対しフロントアクスル基準線ｘより前方に揺動中心１９をとって車幅方向に揺動するピットマンアーム２０の先端部がボールジョイント２１，２２を介して枢着され、全体としてアッカーマン・ジャントの理論に基づく適正な内外輪の切れ角比が確保されるようにしてある。

ここで、前記ピットマンアーム２０の揺動は、先に図５〜図９で説明した従来例の場合と同様に、運転者によるハンドル（ステアリングホイール）の回転がステアリングシャフトなどを介し図示しないステアリングギヤボックスで変換されて実行されるようになっており、図１〜図３では説明の便宜上から二股状のＶリンクであるかの如き図示としてあるが、実質的には揺動中心１９を持つ一本のピットマンアーム２０の先端部に対し二つのボールジョイント２１，２２を介して左右のタイロッド１１の内側端部が枢着されるようになっている。

尚、本形態例の前方にナックルアーム１２を張り出したステアリングナックル２には、後方にナックルアーム１２を張り出した従来のステアリングナックル２（図９参照）の左右を付け替えて流用することも可能であり、そのようにした場合には、従来品をそのまま流用できて実施コストの大幅な低減化を図ることが可能となる。

而して、このようにステアリングリンケージ構造を構成すれば、ボールジョイント１８をフロントアクスル基準線ｘより前方で且つキングピン３より内側に配置しても、タイロッド１１が内側に向かうに従い後方に向かうように傾斜配置されているので、ボールジョイント１８とキングピン３とを結ぶ線分（図中では実質的にナックルアーム１２として図示されている）と前記タイロッド１１とが成すリンク角θ（図１参照）が、アッカーマン・ジャントの理論に基づく内外輪の切れ角比を実現し得るような適正な角度で確保されることになる。

即ち、フロントアクスル基準線ｘの前方で且つ該フロントアクスル基準線ｘと平行に配置されたタイロッド１１によりナックルアーム１２を操作するとした場合、ナックルアーム１２を前方に向け且つその先端部がキングピン３より外側に偏向するように張り出さないと適正な内外輪の切れ角比が確保できないが、この際にナックルアーム１２へのタイロッド１１の枢着点とキングピン３とを結ぶ線分と前記タイロッド１１とが成すリンク角θは、ナックルアーム１２の先端部をキングピン３より内側に偏向したとしても、タイロッド１１を傾斜させることで無理なく確保することが可能となるのである。

そして、図４に模式的な平面図（図４では右車輪側のみを図示）で示す通り、このようなステアリングリンケージ構造にあって、外切り時に遠心力と逆向きに路面側から車輪１の接地部に矢印Ａ方向の反力が作用すると、タイロッド１１を含むステアリングリンク機構が斜めに突っ張るフロントアクスル基準線ｘの前方側よりも後方側の方が、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂの撓みが顕著に現れ、図４中に鎖線で示す如く車輪１が外側に戻される結果、前記遠心力の反力（横力）によるコンプライアンス・ステア特性がアンダーステア傾向となって操縦安定性が向上されることになる。

尚、このコンプライアンス・ステア特性のアンダーステア傾向は、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂを柔らかくすればするほど顕著に現れることになるため、乗心地を改善するべくラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂを柔らかくすることで操縦安定性の向上も図られることになる。

従って、上記形態例によれば、アッカーマン・ジャントの理論に基づく適正な内外輪の切れ角比を実現しつつ、コンプライアンス・ステア特性をアンダーステア傾向として操縦安定性を従来より大幅に向上することができ、しかも、フロントサスペンションの各連結部におけるラバーブッシュ４ｂ，５ｂ，６ｂを従来より柔らかくすることで更なる操縦安定性の向上を図ることができるので、操縦安定性の向上と乗心地の改善を同時に実現することができる。

尚、本発明の独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の直進時の状態を概略的に示す平面図である。 図１の形態例の右折時の状態を概略的に示す平面図である。 図１の形態例の左折時の状態を概略的に示す平面図である。 コンプライアンス・ステア特性のアンダーステア傾向に関する説明図である。 独立懸架式のフロントサスペンションの一例を示す斜視図である。 従来例の直進時の状態を概略的に示す平面図である。 図６の従来例の右折時の状態を概略的に示す平面図である。 図６の従来例の左折時の状態を概略的に示す平面図である。 コンプライアンス・ステア特性のオーバーステア傾向に関する説明図である。

符号の説明

１ 車輪
３ キングピン
４ｂ ラバーブッシュ
５ｂ ラバーブッシュ
６ｂ ラバーブッシュ
１１ タイロッド
１２ ナックルアーム
１８ ボールジョイント（ナックルアームに対するタイロッドの枢着点）
１９ 揺動中心
２０ ピットマンアーム

Claims (1)

1. 車輪を回転自在に軸支するステアリングナックルをキングピンを介し旋回自在にナックルサポートの先端部に支持し、該ナックルサポートの上下に分かれた基端部をダブル・ウィッシュボーン形式のロアアーム及びアッパーアームにより上下方向へ揺動自在に車体側から支持した独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造において、左右のナックルアームに対する左右のタイロッドの枢着点をフロントアクスル基準線より前方で且つキングピンより内側に配置すると共に、前記左右のタイロッドを内側に向かうに従い後方に向かうように傾斜配置したことを特徴とする独立懸架式サスペンションのステアリングリンケージ構造。

Images