JP4765484B2

JP4765484B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP4765484B2
Application number: JP2005244494A
Authority: JP
Inventors: 義典川延; 雅彦西田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: US7588261B2; CN100475576C; CN1919628A; EP1757468A1; EP1757468B1; JP2007055486A; US20070052192A1

Description

本発明は、トーションビーム式のサスペンション装置に関する。

従来のサスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載のサスペンション装置がある。この装置では、左右のトレーリングアーム間をトーションビームで連結してＨ型に配置すると共に、各トレーリングアームにアクスルが弾性支持されている。
上記弾性支持は、少なくとも車輪の回転軸を挟んで前後に配置される２つの弾性部材を備え、かつ前側の弾性部材の弾性力を、後側の弾性部材の弾性力よりも低く設定している。これによって、車両旋回時に、トーイン方向のトー変化を生じるようにしている。
特開２００５-１１９６０１号公報

しかし、上記従来の装置では、車軸の前後に配置する必要があるなど弾性部材の配置位置が制限されると共に、車軸の前後に配置する２つの弾性部材の弾性力の大小関係を固定しておく必要がある。このため、弾性部材に要求される他の性能、例えば騒音や振動等の低減も考慮すると、弾性部材の配置位置や剛性の選定に制約があるという問題がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、各弾性部材の配置位置や剛性の自由度を高めつつ、走行安定性を向上可能なサスペンション装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両前後方向に延び、前端部が車体に弾性支持される左右一対のトレーリングアームと、その左右のトレーリングアーム間に横架されるトーションビームと、を備え、左右の車輪を回転自在に支持するアクスルをそれぞれ、上記各トレーリングアームに、複数の連結点に配した弾性部材を介して弾性支持するサスペンション装置であって、
上記複数の連結点として、上側連結点と、その上側連結点よりも下方に位置し互いに車両前後方向に間隔を開けて配置される第１及び第２下側連結点とを有し、
上記第１及び第２下側連結点に配置される弾性部材は、入れ子状に配置された内筒及び外筒の間に弾性体が介装されてなるブッシュから構成され、平面視において、各ブッシュの軸を車両前後方向に向けると共に、各ブッシュの軸直方向に向かう弾性主軸同士が、平面視において、第１及び第２下側連結点よりも車幅方向外方で交差し、さらに、上記上側連結点は、側面視において、上記タイヤ接地点よりも車両前後方向前方に位置し、上記上側連結点と上記弾性主軸同士の交差点とを通過する直線の地面との交点は、平面視において、上記車輪内であってタイヤ接地点よりも車幅方向外方で且つ車両前後方向後方に位置し、上記第１及び第２下側連結点に配置される各弾性部材は、上記内筒と外筒との間にある弾性体のうち、軸を挟んで車幅方向で対向する位置の少なくとも一方に、弾性体よりも剛性が高い中間板を介挿することにより、車両前後方向よりも車幅方向の剛性が高いことを特徴とするものである。

本発明によれば、弾性部材の設計自由度を高めつつ走行安定性を高めることが可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、構成について説明すると、図１及び図２に示すように、左右のトレーリングアーム１がそれぞれ車両前後方向に延び、その前端部がブッシュ２を介して車体に連結することで、トレーリングアーム１は上下方向に揺動可能となっている。左右のトレーリングアーム１間は、トーションビーム３で連結されている。図１中、符号４は補強板であって、サスペンションスプリング５の下端部が着座する。また、符号６はショックアブソーバを示す。
そして、各トレーリングアーム１の後部には、車輪Ｗを回転自在に支持するアクスル９が弾性支持されている。

次に、そのアクスル９の支持構造について説明する。
トレーリングアーム１の後部にアクスルブラケット１０が固定されている。そのブラケット１０は、側面視で略三角形状をしていて、トレーリングアーム１に沿って車両前後方向に間隔を開けて配置される左右の取付け部１０ｂ、１０ｃと、上方に延びその頂部に形成された上側の取付け部１０ａとを有する。各取付け部１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ、コ字状の部材からなり、車両前後方向で対向する一対の取付け板を備えてブッシュを取付け可能となっている。上記上側の取付け部の位置が上側連結点となり、その上側連結点よりも下側にある、左右の取付け部の位置が第１及び第２下側連結点となる。

また、アクスル９は、車軸を回転自在に支持するアクスル本体７と、アクスル本体７と一体になっていると共に上記３つの連結点に向けてそれぞれ延びる３本の腕部８ａ〜８ｃを有するアクスルハウジング８と、からなる。
各腕部の先端部８ａ〜８ｃにはそれぞれ、ブッシュ１２〜１４が設けられている。各ブッシュ１２〜１４はそれぞれ、図３のように、同軸に配置された外筒１６と内筒１５との間に弾性体１７が介装されて構成され、各外筒１６が腕部先端部に一体的に固定されている。そして、各ブッシュ１２〜１４を各連結点に配置された取付け板間に配置すると共に、内筒１５を貫通するボルトによって一対の取付け板に当該内筒１５が締結されて取付けられている。
ここで、上側連結点のブッシュを第１ブッシュ１２、下側連結点に位置する２つのブッシュを、第２ブッシュ１３及び第３ブッシュ１４と呼ぶ。

本実施形態においては、上記３つのブッシュ１２〜１４は、平面視で図４のように配置されている。すなわち、第１ブッシュ１２は、第２及び第３ブッシュ１３，１４よりも車幅方向内側に位置すると共に、軸を車両前後方向に向けている。なお、第１ブッシュ１２の軸を、後述する仮想キングピン軸Ｋと直交するように配置して、転舵時のこじりを均一化するようにしても良い。

また、第２及び第３ブッシュ１３，１４の軸は、平面視において、車両前後方向の軸線に対し、車幅方向に傾いた状態で車両前後方向に延在するように配置され、その両ブッシュ１３，１４の軸線は、両ブッシュ１３，１４の位置よりも車幅方向内側で交差するように配置されている。これによって、車幅方向に向かう弾性主軸を形成する、両ブッシュ１３，１４の軸直方向の軸線Ｌ１、Ｌ２は、両ブッシュ１３，１４の位置よりも車幅方向外方で交差する。Ｐ１がその交差点である。

また、少なくとも上記第２及び第３ブッシュ１３，１４においては、図３のように、内筒１５と外筒１６との間に位置する弾性体１７内に同心状に筒形状の中間板１８を配置して直軸方向（車幅方向）の剛性を高めている。なお、中間板１８は、弾性体１７よりも剛性が高いもの使用する。また、中間板１８は、円周方向全周に配置する必要が無く、車幅方向で対向する位置に少なくとも有れば、横剛性を高く設定できる。本実施形態では、上記中間板１８を設けることで、軸方向に対する軸直方向のバネ力の比を１００倍以上に設定して、車幅方向などの軸直方向の剛性を高くすると共に、軸方向の剛性を小さくして内筒１５と外筒１６とが相対的に軸方向へ揺動しやすくしている。

そして、第２及び第３ブッシュ１３，１４の車幅方向に向く弾性主軸Ｌ１，Ｌ２同士の交差点Ｐ１を上記のように設定することで、車輪Ｗに作用する横力Ｆ１に対して、第１ブッシュ１２の弾性中心Ｐ２と上記交差点Ｐ１とを結ぶ直線によって仮想キングピン軸Ｋが形成される。
そして、本実施形態では、図４及び図５のように、上記第１ブッシュ１２の位置、及び上記交差点Ｐ１の位置を調整して、仮想キングピン軸Ｋの地面との交点Ａを、タイヤ接地点Ｔよりも車両前後方向後方且つ車幅方向外方となるように設定している。

ここで、上記仮想キングピン軸Ｋを規定する交差点Ｐ１については、例えば、図４に示すような、所定の交差点Ｐ１を中心とした仮想円Ｒを考えて、第２及び第３ブッシュ１３，１４の弾性主軸を形成する直軸方向Ｌ１及びＬ２が、当該仮想円Ｒの中心点Ｐ１を通過するように当該第２及び第３ブッシュ１３，１４の各軸を配置すればよい。従って、第２及び第３ブッシュ１３，１４の配置自由度は大きい。例えば、第２及び第３ブッシュ１３，１４ともに車軸の後方に配置することも可能である。また、上記仮想円Ｒは、水平面上にある必要はなく、水平面に対し側面視で上下方向に傾斜した平面上にあっても良い。仮想キングピン軸Ｋに直交する平面上が好ましい。

上記構成のサスペンション装置の動作や作用・効果について説明する。
図６に示すように、車両旋回によってタイヤに横力Ｆ１が作用すると、図７のように、仮想キングピン軸Ｋの接地点Ａが、タイヤ接地点Ｔよりも後方にあることから、キングピン軸Ｋ周りのトルクによって車輪Ｗが転舵し、その転舵によって、旋回外輪側ではトーイン方向に微小回動し、旋回内輪ではトーアウト方向に微小回動する。

一方、トレーリングアーム１の先端部に設けたブッシュ２によるコンプライアンスステアによっては、旋回外輪がトーアウト方向にトー変化し、旋回内輪ではトーイン方向にトー変化することとなるが、このトー変化方向は、上記アクスル９の弾性支持構造によるトー変化とは反対方向であることから、上記アクスル９の弾性支持構造によって、上記コンプライアンスステアによる影響を低減あるいは相殺することが可能となって、旋回走行時の走行安定性が向上する。

このとき、第２及び第３ブッシュ１３，１４は、車輪Ｗよりも車幅方向内側に位置するが、上記のように、第２及び第３ブッシュ１３，１４の弾性主軸の交点Ｐ１を車幅方向外方に位置させて仮想キングピン軸Ｋを規定することで、車輪Ｗより内側のアクスル支持位置よりも車幅方向外側（例えば車輪Ｗ内）に回動中心であるキングピン軸Ｋを設定することができる（図８参照）。ここで、仮想キングピン軸Ｋの上側を規制する第１ブッシュ１２についても２つのブッシュを使用して、そのブッシュの車幅方向に延びる弾性主軸同士の交差点で仮想キングピン軸Ｋの上側の位置Ｐ２を設定しても良い。もっとも、仮想キングピン軸Ｋの上側の位置は、車輪Ｗよりも内方に位置できるので、仮想キングピン軸Ｋの下側位置の規定ほどには厳しくない。したがって、第１ブッシュ１２自体で仮想キングピン軸Ｋの上側位置を規定しても、通常、問題はない。なお、第１ブッシュ１２を車両前後方向前側に配置するほど、キングピン軸Ｋが前傾して、第２及び第３ブッシュ１３，１４による交差点Ｐ１の位置が同じでも、仮想キングピン軸Ｋの地面への接地点Ａを車両前後方向後方に移動させることができる。

また、アクスル９が、トレーリングアーム１に対し弾性支持されることで、車輪Ｗからトレーリングアーム１に伝達される振動を低減される。
このとき、本実施形態では、各ブッシュ１２〜１４について、特に車軸の近くに配置されて横力Ｆ１を主として負担する第２及び第３ブッシュ１３，１４について、軸方向に対し軸直方向の剛性を大幅に高めているので、アクスル９を弾性支持する構成としても、キャンバ剛性を高く設定することができる。
また、前進走行時に制動が作用すると、図９のように、タイヤ接地点に前後力Ｆ２が作用するが、タイヤ接地点Ｔよりも仮想キングピン軸Ｋの接地点Ａの方が車幅方向外方に位置することから、キングピン軸Ｋ周りの転舵によって車輪Ｗはトーイン方向の変化を生じて走行安定性が向上する。

また、本実施形態では、第２及び第３ブッシュ１３，１４は、軸直方向に対して軸方向（車両前後方向）の剛性（前後剛性）を低く設定しているために、相対的に外筒１６に対し内筒１５が軸方向に変位しやすくなっている。このため、図１０のように、突起乗り越しの際に、車両前後方向後方の前後力がホイールセンタに作用すると、その前後力によって、図１１のように、第２及び第３ブッシュ１３，１４が軸に沿って車両前後方向後方に揺動して上記交差点Ｐ１が後方に変位することで、サスペンションストロークのホイールセンタ軌跡が後方に変位する結果、その分だけ突起乗り越し時のハーシュネスを低減する。また、このときも、図１２に示すようなモーメントが作用して、車輪Ｗがトーイン方向に回動変位する結果、突起乗り越し時の走行安定性が良い。

以上のように、弾性支持する複数のブッシュ１２〜１４によって、仮想のキングピン軸Ｋ（タイヤ接地点に地面から入力があったときに、タイヤが回転する際の回転軸）を任意の位置に設定できる結果、平面視において、キングピン軸Ｋの地面との交点Ａを、タイヤ接地点に対して、車両前後方向の任意の位置に配置することが可能となる。したがって、車両旋回時において、地面からタイヤ接地点Ｔに車両横方向の力Ｆ１等が入力されるときに、車両上面視におけるタイヤの姿勢（トー方向変位）を自在に制御することができ、走行安定性能を向上することができる。
しかも、弾性支持部材であるブッシュ１２〜１４と車軸との位置関係や、ブッシュ１２〜１４間の剛性の相対関係を固定する必要がないため設計自由度が増大し、容易に採用できる。

本発明に基づく実施形態に係るサスペンション構成を示す斜視図である。本発明に基づく実施形態に係るサスペンション構成を示す平面図である。本発明に基づく実施形態に係るブッシュを示す図である。本発明に基づく実施形態に係る３つのブッシュの配置関係を示す平面図である。本発明に基づく実施形態に係る３つのブッシュの配置関係を示す側面図である。本発明に基づく実施形態に係る３つのブッシュの配置関係と入力される力の関係を示す平面図である。横力入力時を説明する平面図である。車輪と仮想キングピン軸とを関係を示す車両前後方向から見た図である。制動時におけるキングピン軸と前後力との関係を示す平面図である。突起乗り越し時の入力を示す側面図である。突起乗り越し時の動作を説明する側面図である。突起乗り越し時の動作を説明する平面図である。

符号の説明

１トレーリングアーム
３トーションビーム
９アクスル
１２〜１４ブッシュ
Ｌ１，Ｌ２車幅方向への弾性主軸
Ｐ１交差点
Ｋキングピン軸
Ａキングピン軸の接地点
Ｗ車輪
Ｔタイヤ接地点

Claims

車両前後方向に延び、前端部が車体に弾性支持される左右一対のトレーリングアームと、その左右のトレーリングアーム間に横架されるトーションビームと、を備え、左右の車輪を回転自在に支持するアクスルをそれぞれ、上記各トレーリングアームに、複数の連結点に配した弾性部材を介して弾性支持するサスペンション装置であって、
上記複数の連結点として、上側連結点と、その上側連結点よりも下方に位置し互いに車両前後方向に間隔を開けて配置される第１及び第２下側連結点とを有し、
上記第１及び第２下側連結点に配置される弾性部材は、入れ子状に配置された内筒及び外筒の間に弾性体が介装されてなるブッシュから構成され、平面視において、各ブッシュの軸を車両前後方向に向けると共に、各ブッシュの軸直方向に向かう弾性主軸同士が、平面視において、第１及び第２下側連結点よりも車幅方向外方で交差し、さらに、上記上側連結点は、側面視において、上記タイヤ接地点よりも車両前後方向前方に位置し、上記上側連結点と上記弾性主軸同士の交差点とを通過する直線の地面との交点は、平面視において、上記車輪内であってタイヤ接地点よりも車幅方向外方で且つ車両前後方向後方に位置し、
上記第１及び第２下側連結点に配置される各弾性部材は、上記内筒と外筒との間にある弾性体のうち、軸を挟んで車幅方向で対向する位置の少なくとも一方に、弾性体よりも剛性が高い中間板を介挿することにより、車両前後方向よりも車幅方向の剛性が高いことを特徴とするサスペンション装置。