JP4719591B2 - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用サスペンション装置に関する。

図１１は従来の一般的なダブルウイッシュボーン式サスペンション装置を示すもので、車輪０１を回転自在に支持するナックル０２が、アッパーアーム０３およびロアアーム０４を介して車体０５に連結され、ロアアーム０４および車体０５がダンパー０６で連結される。

またアッパーコントロールアームおよびロアコントロールアームを備えたダブルウイッシュボーン式サスペンション装置において、アッパーコントロールアームを車幅方向外側の第１コントロールアームと車幅方向内側の第２コントロールアームとに分割し、ロアコントロールアームに中間部を連結したキャンバーコントロールアームの一端を前記第１コントロールアームに連結するとともに、他端をダンパー（ストラットアセンブリ）の下端に連結したものが、下記特許文献１により公知である。
米国特許第５６２０１９９号明細書

ところで、図１１に示す従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置は、車輪０１の上下ストローク（ホイールストローク）とダンパー０６（およびダンパー０６に設けたサスペンションばね）のストロークとが比例関係にあるため、ホイールストロークが小さい領域でホイール端ばねレート（車輪のストロークに対するサスペンションばねのばねレート）およびダンパー０６の減衰力を小さくして乗り心地を高めようとすると、ホイールストロークが大きい領域でホイール端ばねレートおよびダンパー０６の減衰力が不足するため、旋回時の車体のロール量が増加して操縦安定性が低下する問題があった。そこで、ホイールストロークが大きい領域でホイール端ばねレートおよびダンパー０６の減衰力を大きくして操縦安定性を高めようとすると、ホイールストロークが小さい領域でホイール端ばねレートおよびダンパー０６の減衰力が過剰になるため、乗り心地が低下する問題があった。このように、従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置では、乗り心地および操縦安定性の両立が困難であった。

また従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置は、図１２に示すように、アッパーアーム０３を正面視で車体内下方に傾斜した配置にすると、バンプ時にキャンバー角をネガティブ方向に変化させることができる。しかしながら、車輪の瞬間回転中心が車体内側にあると、旋回外輪のコーナリングフォースよって上向きの荷重が作用し、車体がジャッキアップしてしまう問題がある。

一方、図１３に示すように、アッパーアーム０３を正面視で車体内上方に傾斜した配置にすると、バンプ時にキャンバー角がポジティブ方向に変化してしまう問題がある。しかしながら、車輪の瞬間回転中心を車体外側に設定することができるので、旋回外輪のコーナリングフォースよって下向きの荷重を作用させ、車体をジャッキダウンすることができる。

従って、従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置は、高速旋回時にネガティブなキャンバー角と車体のジャッキダウンとを両立させることができず、走行安定性が低下する問題があった。

また上記特許文献１に記載されたものは、ネガティブなキャンバー角と車体のジャッキダウンとを両立させることができるが、アッパーコントロールアームが車幅方向に直列に連結された第１コントロールアームおよび第２コントロールアームに分割されているので、サスペンション装置の車幅方向寸法が大型化するだけでなく、ダンパーの配置が制約されてしまう問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ホイールストロークに対するダンパーストロークの比率を任意に設定可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車輪を回転自在に支持するナックルと、前記ナックルを車体に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に第１連結点で連結されたロッカーリンクと、前記ロッカーリンクの第２連結点を前記ナックルに連結するキャンバーコントロールアームと、前記ロッカーリンクの第３連結点を車体に連結するロッカーアームと、前記ロッカーリンクの第４連結点を車体に連結するダンパーとを備え、前記第３連結点は、前記第１連結点よりも高位置で且つ車幅方向内方側に配置されると共に、前記ロッカーアームの車体側の連結点よりも高位置で且つ車幅方向外方側に配置され、前記第１連結点は、前記ダンパーの軸線が前記サスペンションアームと交わる点よりも車幅方向内方側に配置されることを特徴とする車両用サスペンション装置が提案される。

尚、実施の形態のロアアーム１６は本発明のサスペンションアームに対応し、実施の形態のゴムブッシュジョイント１８，１９，２２，２５はそれぞれ本発明第１連結点〜第４連結点に対応する。

請求項１の構成によれば、一端を車体に連結したダンパーの他端を直接サスペンションアームに連結することなく、その他端をサスペンションアームに揺動可能に連結したロッカーリンクに連結し、そのロッカーリンクをキャンバーコントロールアームを介してナックルに連結するとともにロッカーアームを介して車体に連結し、ロッカーリンクのロッカーアームとの連結点をサスペンションアームとの連結点よりも高位置で且つ車幅方向内方側に配置すると共に、ロッカーアームの車体側の連結点よりも高位置で且つ車幅方向外方側に配置し、また前記サスペンションアームとの連結点を、ダンパーの軸線がサスペンションアームと交わる点よりも車幅方向車体側に配置したので、車輪の上下動に伴ってサスペンションアームが上下揺動する際に、ロッカーリンクがサスペンションアームと同方向に揺動してダンパーを伸縮させることで、ホイールストロークに対するダンパーストロークの関係が非線形になる。

その結果、ホイールストロークが小さい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーの圧縮量が小さくなり、かつサスペンションばねが柔らかくなることで、乗り心地を高めることができる一方、ホイールストロークが大きい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーの圧縮量が大きくなり、かつサスペンションばねが固くなることで、旋回時における車体のロールを抑制して操縦安定性を高め、結果として乗り心地の向上と操縦安定性能の向上とを両立させることができる。

しかも、車体のロールセンタの高さを路面よりも低い位置に設定することができるので、車両の旋回時に車体を路面に押し付けるジャッキダウン力を発生させて車両挙動を安定させるとともに、バンプした車輪にネガティブキャンバーを発生させて旋回時の車両挙動を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態および参考形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の第１の参考形態を、図７〜図９は本発明の実施の形態を示すもので、図１はサスペンション装置の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３はサスペンション装置のスケルトン図、図４はホイールストロークに対するダンパーストロークの関係を示すグラフ、図５はホイールストロークに対するレバー比の関係を示すグラフ、図６はホイールストロークに対するホイール端ばねレートの関係を示すグラフ、図７はロールセンター高とジャッキダウン力（ジャッキアップ力）との関係を説明する図、図８は本発明によりジャッキダウン力が得られる理由を説明する図、図９は本発明によりネガティブキャンバーが得られる理由を説明する図である。

図１〜図３に示すように、前輪用のサスペンション装置Ｓは、車輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１と、ナックル１１の下端にボールジョイント１２を介して車幅方向外端が連結されるとともに、車幅方向内端が車体１３に一対のゴムブッシュジョイント１４，１５を介して連結されるＡ型アームよりなるロアアーム１６を備える。

概ね逆三角形状のロッカーリンク１７の下端の第１連結点が、ゴムブッシュジョイント１８を介してロアアーム１６の車幅方向中間部に連結される。ロッカーリンク１７の上部の車幅方向外端の第２連結点が、ゴムブッシュジョイント１９を介してキャンバーコントロールアーム２０の車幅方向内端に連結され、そのキャンバーコントロールアーム２０の車幅方向外端がボールジョイント２１を介してナックル１１の上端に連結される。

ロッカーリンク１７の上部の車幅方向内端の第３連結点が、ゴムブッシュジョイント２２を介してロッカーアーム２３の車幅方向外端に連結され、そのロッカーアーム２３の車幅方向内端がゴムブッシュジョイント２４を介して車体１３に連結される。ロッカーリンク１７の上部の車幅方向中間部の第４連結点が、ゴムブッシュジョイント２５を介してダンパー２６の下端に連結され、そのダンパー２６の上端の車体固定部２７が車体１３に固定される。ダンパー２６の外周には、ダンパー２６と共に伸縮するサスペンションばね２８（図１参照）が配置される。

ロッカーリンク１７の第３連結点２２は第１連結点１８よりも高位置で且つ車幅方向内方側に配置され、また第１連結点１８はダンパー２６の軸線がロアアーム１６と交わる点よりも車幅方向内方側に配置されている。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の参考形態の作用について説明する。

図３から明らかなように、第１の参考形態のサスペンション装置Ｓはダンパー２６の下端が直接ロアアーム１６に連結されておらず、ロアアーム１６にゴムブッシュジョイント１８で連結されたロッカーリンク１７に連結されている。従って、車輪Ｗの上下動に伴ってロアアーム１６が上下揺動すると、キャンバーコントロールアーム２０を介してナックル１１に連結され、かつロッカーアーム２３を介して車体１３に連結されたロッカーリンク１７がゴムブッシュジョイント１８まわりに揺動することで、このロッカーリンク１７と車体１３との間に配置されたダンパー２６のストロークが、車輪Ｗのストロークに対して非線形な関係になる。

即ち、図４のグラフに示すように、ホイールストロークに対するダンパーストロークの関係が従来は殆ど線型であったのに対し、第１の参考形態では非線形になる。具体的には、ホイールストロークが中立位置付近の小さい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーストロークの増加量が小さいが、ホイールストロークが大きい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーストロークの増加量が大きくなる。

言い換えると、図５のグラフに示すように、ホイールストロークが中立位置から増加していくと、ホイールストロークの増加量に対するダンパーストロークの増加量の比であるレバー比が次第に増加する。このことは、ホイールストロークが小さい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーストロークの増加量が小さいためにダンパー２６の圧縮量が小さいが、ホイールストロークが大きい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパーストロークの増加量が大きいためにダンパー２６の圧縮量が大きくなることを示している。

また図６のグラフに示すように、ホイールストロークが中立位置から増加していくと、ホイール端ばねレートが次第に増加する。このことは、ホイールストロークが小さい領域ではサスペンションばねが柔らかく、ホイールストロークが大きい領域ではサスペンションばねが硬くなることを示している。

このように、ホイールストロークが小さい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパー２２の圧縮量が小さくなり、かつサスペンションばねが柔らかくなることで、乗り心地を高めることができる。一方、ホイールストロークが大きい領域では、ホイールストロークの増加量に対するダンパー２６の圧縮量が大きくなり、かつサスペンションばねが固くなることで、旋回時における車体のロールを抑制して操縦安定性を高めることができる。しかして、本参考形態によれば、乗り心地の向上と操縦安定性能の向上とを両立させることができる。

次に、上記第１の参考形態の発展形態である本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施の形態は、第１の参考形態において、ロッカーリンク１７の第３連結点２２を、ロッカーアーム２３の車体側の連結点よりも高位置で且つ車幅方向外方側に配置したものである。

次に実施の形態の作用を説明する。

図７は、左旋回する車両の右車輪Ｗを車体後方から見た図であって、旋回外輪となる右車輪Ｗには大きな接地荷重が作用するため、路面から車幅方向内向きの大きな横力Ｆが入力する。このとき、車体のロールセンターが高い位置Ａにある場合には、車輪Ｗの接地点とロールセンターＡとを結ぶ直線が路面と成す角度をθＡとすると、ＦｔａｎθＡで表される大きなジャッキアップ力が作用して車体を路面から浮き上がらせようとする。

ロールセンターの高さが前記Ａよりも低いＢの位置にある場合には、車輪Ｗの接地点とロールセンターＢとを結ぶ直線が路面と成す角度θＢが前記θＡよりも小さくなるため、ジャッキアップ力ＦｔａｎθＢもそれに応じて小さくなる。しかしながら、ロールセンターが路面よりも高い位置にある限りジャッキアップ力が発生してしまい、ジャッキダウン力を発生させることはできない。

一方、ロールセンターの高さが路面よりも低いＣの位置にある場合には、車輪Ｗの接地点とロールセンターＣとを結ぶ直線が路面と成す角度をθＣとすると、−ＦｔａｎθＣで表されるジャッキダウン力が作用し、車体を路面に押し付けて車両挙動を安定させることができる。

図８（Ｂ）は従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置を備えた車両が左旋回している状態を車体後方から見た図である。この場合、旋回外輪である右車輪Ｗに左向きの大きな横力Ｆｏが入力し、旋回内輪である左車輪Ｗに左向きの小さな横力Ｆｉが入力する。旋回外輪である右車輪Ｗのロールセンターは路面より高くなるために大きい横力Ｆｏに応じた大きなジャッキアップ力Ｆｕｐが作用し、旋回内輪である左車輪Ｗのロールセンターも路面より高くなるために小さい横力Ｆｉに応じた小さいジャッキダウン力Ｆｄｎが作用する。従って、ジャッキアップ力Ｆｕｐおよびジャッキダウン力Ｆｄｎの総和はジャッキアップ力となり、車両挙動を不安定にする可能性がある。

図８（Ａ）は本実施の形態のサスペンション装置Ｓを備えた車両が左旋回している状態を車体後方から見た図である。この場合にも、旋回外輪である右車輪Ｗに左向きの大きな横力Ｆｏが入力し、旋回内輪である左車輪Ｗに左向きの小さな横力Ｆｉが入力する。しかしながら、旋回外輪である右車輪Ｗのロールセンターは路面より低くなるために大きい横力Ｆｏに応じた大きなジャッキダウン力Ｆｄｎが作用し、旋回内輪である左車輪Ｗのロールセンターも路面より低くなるために小さい横力Ｆｉに応じた小さいジャッキアップ力Ｆｕｐが作用する。従って、ジャッキアップ力Ｆｕｐおよびジャッキダウン力Ｆｄｎの総和はジャッキダウン力となり、車両挙動を安定させることができる。

ところで、車両の旋回時に旋回外輪のキャンバー角が増加すると（つまりポジティブな対地キャンバーになると）、キャンバースラストがタイヤのコーナリングフォースと逆方向に作用するために、車体に作用する遠心力に対抗するコーナリングフォースが減少して旋回性能が低下する。従って、車両の旋回時に車体が遠心力で旋回方向外側に傾いて旋回外輪がニュートラル位置から上方にバンプしたときに、旋回外輪のキャンバー角を負値（いわゆるネガティブキャンバー）に維持することが望ましい。

図９（Ｂ）は従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置を備えた車両の車輪Ｗがニートラル位置からバンプおよびリバウンドしたときの軌跡を示すものである。同図から明らかなように、車輪Ｗがニートラル位置からバンプしたとき、そのキャンバー角はネガティブ方向（左右の車輪が「ハ」字状の開く方向）に角度α１だけ変化する。

図９（Ａ）は本実施の形態のサスペンション装置Ｓを備えた車両の車輪Ｗがニートラル位置からバンプおよびリバウンドしたときの軌跡を示すものである。同図から明らかなように、車輪がニートラル位置からバンプしたとき、そのキャンバー角はネガティブ方向に角度α２だけ変化し、その角度α２は従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置の角度α１よりも大きくなる。

このように、本実施の形態のサスペンション装置Ｓによれば、車輪Ｗがバンプしたときにネガティブキャンバーを強めることができるので、旋回中の車両挙動を安定させることができる。

次に、図１０に基づいて本発明の第２の参考形態を説明する。

前輪用のサスペンション装置Ｓは、車輪Ｗを回転自在に支持するナックル３１と、ナックル１１の下端にボールジョイント３２を介して上端が連結されたナックルアーム３３と、ナックルアーム３３の下端にゴムブッシュジョイント３４を介して車幅方向外端が連結されるとともに、車幅方向内端が車体３５にゴムブッシュジョイント３６を介して連結されるロアアーム３７と、ナックル３１の上端にボールジョイント３８を介して車幅方向外端が連結されるとともに、車幅方向内端が車体３５にゴムブッシュジョイント３９を介して連結されるアッパーアーム４０とを備える。

概ね三角形状のロッカーリンク４１の上端の第１連結点が、ゴムブッシュジョイント４２を介してロアアーム３７の車幅方向中間部に連結される。ロッカーリンク１７の下部の車幅方向外端の第２連結点が、ゴムブッシュジョイント４３を介してキャンバーコントロールアーム４４の車幅方向内端に連結され、そのキャンバーコントロールアーム４４の車幅方向外端がゴムブッシュジョイント４５を介してナックルアーム３３の上下方向中間部に連結される。

ロッカーリンク４１の下部の車幅方向内端の第３連結点が、ゴムブッシュジョイント４６を介してロッカーアーム４７の車幅方向外端に連結され、そのロッカーアーム４７の車幅方向内端がゴムブッシュジョイント４８を介して車体３５に連結される。ロッカーリンク４１の略中央の第４連結点が、ゴムブッシュジョイント４９を介してダンパー５０の下端に連結され、そのダンパー５０の上端の車体固定部５１が車体３５に固定される。ダンパー５０の外周には、ダンパー５０と共に伸縮するサスペンションばね（図示せず）が配置される。

本参考形態のサスペンション装置Ｓはダンパー５０の下端が直接ロアアーム３７に連結されておらず、ロアアーム３７にゴムブッシュジョイント４２で連結されたロッカーリンク４１に連結されている。従って、車輪Ｗの上下動に伴ってロアアーム３７が上下揺動すると、キャンバーコントロールアーム４４を介してナックルアーム３３に連結され、かつロッカーアーム４７を介して車体３５に連結されたロッカーリンク４１がゴムブッシュジョイント４２まわりに揺動することで、このロッカーリンク４１と車体３５との間に配置されたダンパー５０のストロークが車輪Ｗのストロークに対して非線形な関係となり、実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

また旋回時に車体にジャッキダウン力を発生させる作用効果とおよびバンプする車輪Ｗにネガティブキャンバーを発生させる作用効果も、実施の形態と同様に達成することができる。

以上、本発明の実施の形態および参考形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

第１の参考形態に係るサスペンション装置の斜視図 図１の２−２線拡大断面図 サスペンション装置のスケルトン図 ホイールストロークに対するダンパーストロークの関係を示すグラフ ホイールストロークに対するレバー比の関係を示すグラフ ホイールストロークに対するホイール端ばねレートの関係を示すグラフ 第１の参考形態に係るサスペンション装置の、ロールセンター高とジャッキダウン力（ジャッキアップ力）との関係を説明する図 本発明の実施の形態によりジャッキダウン力が得られる理由を説明する図 本発明の実施の形態によりネガティブキャンバーが得られる理由を説明する図 第２の参考形態に係るサスペンション装置のスケルトン図 従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置のスケルトン図 従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置の正面図（ネガティブキャンバーおよびジャッキアップが発生する場合） 従来のダブルウイッシュボーン式サスペンション装置の正面図（ポジティブキャンバーおよびジャッキダウンが発生する場合）

１１ ナックル
１３ 車体
１６ ロアアーム（サスペンションアーム）
１７ ロッカーリンク
１８ ゴムブッシュジョイント（第１連結点）
１９ ゴムブッシュジョイント（第２連結点）
２０ キャンバーコントロールアーム
２２ ゴムブッシュジョイント（第３連結点）
２３ ロッカーアーム
２５ ゴムブッシュジョイント（第４連結点）
２６ ダンパー
３１ ナックル
３５ 車体
３７ ロアアーム（サスペンションアーム）
４１ ロッカーリンク
４２ ゴムブッシュジョイント（第１連結点）
４３ ゴムブッシュジョイント（第２連結点）
４４ キャンバーコントロールアーム
４６ ゴムブッシュジョイント（第３連結点）
４７ ロッカーアーム
４９ ゴムブッシュジョイント（第４連結点）
５０ ダンパー
Ｗ 車輪

Claims (1)

1. 車輪（Ｗ）を回転自在に支持するナックル（１１）と、
   前記ナックル（１１）を車体（１３）に連結するサスペンションアーム（１６）と、
   前記サスペンションアーム（１６）に第１連結点（１８）で連結されたロッカーリンク（１７）と、
   前記ロッカーリンク（１７）の第２連結点（１９）を前記ナックル（１１）に連結するキャンバーコントロールアーム（２０）と、
   前記ロッカーリンク（１７）の第３連結点（２２）を車体（１３）に連結するロッカーアーム（２３）と、
   前記ロッカーリンク（１７）の第４連結点（２５）を車体（１３）に連結するダンパー（２６）とを備え、
   前記第３連結点（２２）は、前記第１連結点（１８）よりも高位置で且つ車幅方向内方側に配置されると共に、前記ロッカーアーム（２３）の車体側の連結点よりも高位置で且つ車幅方向外方側に配置され、前記第１連結点（１８）は、前記ダンパー（２６）の軸線が前記サスペンションアーム（１６）と交わる点よりも車幅方向内方側に配置されることを特徴とする車両用サスペンション装置。

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