JP4893428B2 - 後輪用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる後輪用サスペンション装置に関する。

従来の後輪用サスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結すると共に車両前後方向に間隔をおいて配置される一対の剛体アームと、上記一対の剛体アームにそれぞれ剛結することで当該一対の剛体アーム間に架設される結合部材と、を備える。
また、車輪支持部材及び車体側部材と各剛体アームの端部とは、弾性ブッシュによって揺動可能に連結されることで上下にストローク可能となっている。
特開昭６２−２３４７０５号公報

乗り心地性能の一つにフロア前後振動があり、その振動ピークを小さくすることが望まれる。この振動は、サスペンションからの前後入力が大きな要因であることに鑑み、フロア前後振動を低減するために、サスペンション側での振動を抑制することが従来から行われている。その従来では、サスペンションの前後剛性を小さく、例えば、サスペンションリンクとサスペンションメンバとを連結するブッシュの前後剛性を小さくし、ホイールセンタ軌跡を大きくするこことで、例えば突起乗り越しで発生するサスペンションの振動を抑制している。
しかし、サスペンションのジオメトリ的な制約もあり、上記対策では限界がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、サスペンションのリンク構成を変更することで、入力されるフロア前後振動を抑制して乗り心地の向上を図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、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結する２本のロアリンク同士を弾性ブッシュを介して連結させ、その弾性ブッシュの上下方向の剛性を、車幅方向の剛性よりも低く設定する。

本発明によれば、２本のロアリンク同士を弾性ブッシュで連結する構成を採用し、その車輪支持部材及び車体側部材とリンクとの連結に直接関与しない、当該弾性ブッシュの上下剛性を小さくすることでサスペンションのワインドアップ剛性を小さくする。これによって、サスペンションの振動の一部を積極的にワインドアップ方向の振動とすると共に、そのワインドアップ方向の上下振動を上記弾性ブッシュで効果的に減衰することが可能となる結果、サスペンションから車体側に入力される振動が低減されてフロア振動を低減出来る。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の後輪用サスペンション装置を示す上面図であり、図２は車両前方からみたリンクの配置を説明する概要図である。
（構成）
車輪１を回転自在に支持するアクスル２の下部領域と車体側部材であるサスペンションメンバ３との間を連結する２本のロアリンク４、５と、アクスル２の上部領域とサスペンションメンバ３とを連結するアッパリンク８とを備える。

上記２本のロアリンク４、５は、アクスル２に対し、それぞれ１つの弾性ブッシュ９、１０によって上下揺動可能な状態で取り付けられると共に、サスペンションメンバ３に対してもそれぞれ１つの弾性ブッシュ１１、１２によって上下揺動可能な状態に連結している。アッパリンク８も、アクスル２に対し、１つの弾性ブッシュ１３によって上下揺動可能な状態で取り付けられると共に、サスペンションメンバ３に対しても１つの弾性ブッシュ１４によって上下揺動可能な状態に連結している。

上記２本のロアリンク４、５は、車両前後方向で並ぶように配置される。ここで、この２本のロアリンク４、５を区別して説明する場合には、車両前後方向前側のロアリンク４を前側ロアリンク４と、車両前後方向後側のロアリンク５を後側ロアリンク５と呼ぶことにする。
上記各弾性ブッシュ９〜１４は、入れ子状に配置された外筒と内筒との間にゴム体からなる弾性体が介装されて構成される。本実施形態では、外筒側がリンク４、５、８の端部に固定されると共に、内筒側がボルトを介してサスペンションメンバ３若しくはアクスル２に取り付けられる場合を例示している。

前側ロアリンク４はリンク軸線Ｌ１に沿って直線状に延びる棒状の部材であって、その両端取付け部に上記構成の弾性ブッシュ９、１１がそれぞれ設けられている。
また、後側ロアリンク５は、リンク軸線Ｌ２に沿って延びるリンク本体部６と、そのリンク本体部６と一体になっていると共に当該リンク本体部６から上記前側ロアリンク４に向けて車両前後方向前方に張り出した張出部７とから構成されている。なお、この実施形態では、上記張出部７は、板状の部材であって、上面視で略台形状の形状をしている。もっとも、張出部７は、板状の部材である必要はなく、リンク本体部６から前側ロアリンク４に向けて突設していれば、その構造は問わない。

その張出部７における前側ロアリンク４に車両前後方向で対向する先端部は、車幅方向にオフセットさせて配置した２個の弾性ブッシュ２０、２１を介して前側ロアリンク４に連結している。本実施形態では、その前側ロアリンク４と張出部７とを連結する弾性ブッシュ２０、２１は、上面視においてブッシュ軸を略車両前後方向（リンク軸線Ｌ１に直交する方向）に向けて配置されて、外筒が前側ロアリンク４に固定されると共に内筒が取付けボルトを介して張出部７に固定されている。これによって、前側ロアリンク４と後側ロアリンク５とは、連結部である弾性ブッシュ２０、２１によって三次元的に揺動可能に連結されると共にその揺動量も外筒と内筒と間のスパンや弾性体の剛性などによって一定に規制されている。

また本実施形態では、上面視において、２本のロアリンク４、５におけるサスペンションメンバ３への取付け点（以下、単に車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３と呼ぶ。）間の車両前後方向でのスパンよりも、２本のロアリンク４、５におけるアクスル２への取付け点（以下、単に車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４と呼ぶ。）間の車両前後方向でのスパンの方が短くなるように配置されている。すなわち、上面視において、上記２本のロアリンク４、５における、それぞれの車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４と車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３を結ぶリンク軸線Ｌ１、Ｌ２同士の交点Ｐ５は、アクスル２よりも車幅方向外方、つまり両ロアリンク４、５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４よりも車幅方向外方となるように設定している。図１の例では、側面視において、後側ロアリンク５における車体側取付け点Ｐ３に対する車輪側取付け点Ｐ４の車両前後方向後方へのオフセット量（図１ではほぼゼロ）よりも、前側ロアリンク４における車体側取付け点Ｐ１に対する車輪側取付け点Ｐ２の車両前後方向後方へのオフセット量が大きくなるように、上面視において、後側ロアリンク５のリンク軸線Ｌ２の車両前後方向後方への傾きよりも、前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１の車両前後方向後方への傾きを大きく設定している。なお、このように配置することで、上面視において、２本のロアリンク４，５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４及び車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３の４点を結ぶ形状が略台形形状となっている。

またこのように、後側ロアリンク５と比べて、前側ロアリンク４を、車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３に対する車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４を車両前後方向後方に大きくオフセットするように設定する結果、２本のロアリンク４、５の両リンク軸線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｐ５は、上面視において、車輪１の中心（ホイールセンタＷ／Ｃ）よりも車両前後方向後方に配置されている。
ここで、前側ロアリンク４と張出部７とを揺動可能に連結する連結部を構成する弾性ブッシュ２０、２１を、コネクトブッシュ２０、２１と呼び、ロアリンク４、５と、アクスル２及びサスペンションメンバ３とを連結する弾性ブッシュ９〜１２を取付けブッシュ９〜１２と呼ぶ。

上記コネクトブッシュ２０，２１は、上述のように、ブッシュ軸が前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１に直交するように、つまり略車両前後方向に設定されている。そして、コネクトブッシュ２０，２１は、図３に示すように、張出部７に取り付けられる内筒２０ｂ、２１ｂと前側ロアリンク４に固定される外筒２０ａ，２１ａとの間に、ゴム材からなる弾性体２０ｃ、２１ｃが介装されて構成される。ただし、車輪側のコネクトブッシュ２０は、図３（ａ）のように、内筒２０ｂを挟んだ上下の位置にスグリ２０ｄ（空洞）を設けてある。これによって、車輪側のコネクトブッシュ２０は、上下方向が一番剛性が低い異方性を有する。もっとも、車体側のコネクトブッシュ２１についても、図３（ａ）のように上下位置にスグリを設けて、相対的に上下方向の剛性が低い異方性を持たせても良い。

なお、２つのコネクトブッシュ２０，２１による弾性中心は、各ブッシュ２０，２１の剛性によって場所が違うが、少なくとも両コネクトブッシュ２０，２１の間に位置する。即ち、車輪側のコネクトブッシュ２０は、両コネクトブッシュ２０，２１による弾性中心よりもアクスル２側にある。
また、取付けブッシュ９〜１２の剛性は、上記コネクトブッシュ２０，２１よりも剛性が高くなるように設定されている。
ここで、アクスル２が車輪支持部材を、サスペンションメンバ３が車体側部材を構成する。また、張出部７及びコネクトブッシュ２０，２１は、振動減衰機構を構成する。

（作用効果）
（１）２本のロアリンク４、５同士を連結することで、車輪１への車両前後方向の入力を２本のロアリンク４、５で受けることが可能となる。このため、当該車両前後方向入力を受けるために、別のリンクを設けなくても良い。
また、このように２本のロアリンク４、５同士を連結しても、その連結部をコネクトブッシュ２０、２１によって所定の揺動範囲内でのみ揺動可能に構成することで、車輪１への車両前後方向の入力に対して、コネクトブッシュ２０、２１は少なくとも車幅方向へ所定揺動範囲だけ揺動可能な状態で連結される。

その結果、路面の不整による、車輪１への前後方向入力（ホイールセンタＷ／Ｃヘの前後入力）に対し、連結部を構成するコネクトブッシュ２０、２１の弾性体が撓むことにより、図４に示すように、コネクトブッシュ２０、２１は、その外筒に対して内筒が相対的に、多少車両前後方向に揺動しつつ、車幅方向に揺動変位することで、上面視における２本のロアリンク４，５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４及び車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３の４点を結ぶ略台形の形状が変化して、連結された２本のロアリンク４、５で支持されるアクスル２の車両前後方向の剛性が低く設定されている。このため、特に突起乗り越し時のショックが低減されるなど、乗り心地が向上する。

このとき、図５に示すように、車両側面視において、ロアリンク４，５のアクスル２への取付け点Ｐ２，Ｐ４は、ホイールセンタＷ／Ｃよりも下方に配置されていることのよるレバー比によって、車輪１への前後方向入力（ホイールセンタＷ／Ｃヘの前後入力）によって、サスペンションへ入力された前後方向力の一部は、ロアリンク４，５をワインドアップ方向（略上下方向）に振動させる力に変換され、その上下振動がロアリンク４，５を連結するコネクトブッシュ２０，２１に入力される。このとき少なくとも車輪側のコネクトブッシュ２０の上下方向剛性が車幅方向剛性よりも低いので、上述の車幅方向への変位と共に、積極的に張出部７の上下への揺動を許容させ、つまりサスペンションのワインドアップ剛性を小さくし、且つコネクトブッシュ２０，２１の上下方向への揺動する撓み変形によって上記振動を吸収して、サスペンションから、特に少なくとも後側ロアリンク５からサスペンションメンバ３に伝達される前後振動が低減する。この結果、フロア前後振動が抑制され、乗り心地向上に繋がる。

なお、２つのコネクトブッシュ２０，２１の一方だけに上下方向の剛性を低く設定する場合には、車輪側のコネクトブッシュ２０の方に採用することが好ましい。車輪側の方が大きく上下方向に揺動するからである。
またこのように、前後方向の入力に対しコネクトブッシュ２０、２１が撓むことで吸収し、コネクトブッシュ２０、２１のゴムの特性により減衰も得られるため、前後方向入力に対する振動の収まりが良い。

ここで、上記突起乗り越し時のコネクトブッシュ２０，２１の揺動について、捩れに対しては、主として車輪側のコネクトブッシュ２０で上下方向への揺動変位が大きく発生し、剪断に対して両コネクトブッシュ２０，２１車幅方向の揺動変位が発生して、上記振動を吸収する。
なお、ロアリンク４、５は強度を満足するように設計しても、コネクトブッシュ２０、２１の剛性によって前後方向の剛性が決まるため、設計自由度を大きくすることが可能となる。

（２）また、以上のように、車輪１への前後方向入力に対しコネクトブッシュ２０、２１が撓むことで、サスペンションの前後方向入力の剛性を低く設定できるので、２本のロアリンク４、５同士を連結して当該２本のロアリンク４、５で車輪１への前後方向の入力を受けるようにしても、路面不整によるショック低減のために、２本のロアリンク４、５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４及び車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３を構成する取付けブッシュ９〜１２の剛性を低く設定する必要がない。

そして、本実施形態では、上記ロアリンク４、５の取付けブッシュ９〜１２の剛性を高く設定しているので、アクスル２の横方向剛性（車幅方向の剛性）を高くすることができ、またこのことはキャンバ剛性を高くすることにも繋がる結果、操縦安定性を向上することができる。
なお、車輪１への横方向入力は、２本のロアリンク４、５に対し略リンク軸線Ｌ１、Ｌ２方向に掛かるので、コネクトブッシュ２０、２１の剛性を低く設定してもアクスル２の横剛性を低くすることはない。この結果、前後方向の低剛性化と横方向の高剛性化の両立が可能で、乗り心地と操縦安定性をより高いレベルで両立することができる。

（３）また、上面視において、２本のロアリンク４、５のリンク軸線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｐ５を、車輪１の中心（ホイールセンタＷ／Ｃ）よりも車両前後方向後方に位置させることで、アクスル２の回転中心がホイールセンタＷ／Ｃよりも後方に位置する。このため、車両旋回時のタイヤ横方向の入力に対し、旋回外輪側の車輪１をトーイン方向に向けるトルクが働き、車両旋回時の安定性が向上する。

（４）また、上面視において、連結された２本のロアリンク４、５のリンク軸線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｐ５をアクスル２よりも車幅方向外方、つまり、車両前後方向における、車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４間のスパンが車体側取付け点Ｐ１、Ｐ３間のスパンより狭く設定していることで、次の作用効果を奏する。
制動などによって、車輪１の接地面に対し車両前後方向後方向への入力があると、２本のロアリンク４、５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４はともに車両前後方向後方にほぼ同量だけ揺動変位するが、その２本におけるロアリンク４、５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４の車両横方向変位の差によってトーイン方向のトー変化がついて、制動時の安定性が向上する。

図１の例では、後側ロアリンク５はほぼ車幅方向にリンク軸線Ｌ２を設定しているが、前側ロアリンク４は、車輪１側が車両前後方向後方となるように、リンク軸線Ｌ１が車両前後方向後方に傾いている結果、２本のロアリンク４、５の車輪側取付け点Ｐ２、Ｐ４はともに車両前後方向後方にほぼ同量だけ揺動変位するが、後側ロアリンク５の車輪側取付け点Ｐ４よりも前側ロアリンク４の車輪側取付け点Ｐ２が車両側に引き込まれることで、車輪１はトーイン方向に変化する。
（５）以上のように、少なくとも、乗心地の改善と操縦安定性の向上の両立を図ることができる。

（応用）
（１）上記実施形態は、コネクトブッシュ２０，２１の少なくとも一方に対し、その内筒を挟んだ上下方向にスグリを形成することで車幅方向に対する上下方向の剛性低減を実現しているがこれに限定されない。例えば、コネクトブッシュ２０，２１の弾性体として、取付けブッシュ９〜１２の弾性体よりも剛性が低い材料を使用すると共に、内筒を挟んだ左右の弾性体部分に当該弾性体よりも剛性が高い金属板などの中間板を介挿することで、車幅方向の剛性よりも上下方向の剛性を小さい異方性を持たせても良い。

（２）また、後側ロアリンク５のアクスル２及びサスペンションメンバとの連結を行う取付けブッシュ１０，１２、およびコネクトブッシュ２０，２１の剛性バランスを調整することで、その４個のブッシュ１０，１２，２０，２１で弾性支持される張出部７を含む後側ロアリンク５の車幅方向に向く弾性主軸を、アクスル２の車輪１を回転支持する軸と平行若しくは出来るだけ平行となるように設定すると良い。上記弾性主軸をアクスル２の上記軸と平行にする方が、ワインドアップ方向の入力に対してより滑らかに張出部７が上下に揺動しやすくなって、より効果的に、サスペンションへの前後入力をワインドアップ方向への力に変換可能となる結果、コネクトブッシュ２０，２１の上下方向への揺動による吸収が大きく設定出来る。なお、図５では、上面視で上記弾性主軸が車輪の回転軸と一致する場合を例示している。

（３）また、突起乗り越しなどによる車輪１への前後方向入力（ホイールセンタＷ／Ｃヘの前後入力）は、低周波領域での振動入力である。一方、路面の凹凸やタイヤパターン等による比較的に小さい入力によるロードノイズを発生する振動は高周波領域の振動入力である。これに鑑みて、コネクトブッシュ２０，２１の剛性について、低周波領域の振動には上述のように剛性は低いが、高周波領域の振動には剛性が高くなる剛性特性を有するブッシュを使用しても良い。この場合には、高周波領域の振動入力に対しては、コネクトブッシュ２０，２１の剛性が高いので、２つのロアリンク４，５間の揺動を抑制することで、つまりロアリンク４，５同士がばらばらに暴れるようなモードが抑制されて、ロードノイズの伝達力が低減して、ロードノイズに対する騒音抑制効果を有する。

（４）上記実施形態では、アッパリンク８を１本の棒状リンクから構成する場合を例示しているが、２本以上あっても良いし、Ａアームなど他の形状であっても良い。
（５）また、図６のように、後側ロアリンク５のリンク軸線Ｌ２側でコネクトブッシュ２０，２１を介して両ロアリンク４，５を連結しても良い。
また、２つのロアリンク４、５を連結するコネクトブッシュ２０，２１は、ロアリンク４、５のリンク軸線Ｌ１、Ｌ２上に配置する必要はなく、例えば、２本のロアリンク４、５の中間位置に対して配置しても良い。
または、両ロアリンク４、５からそれぞれ他方のリンクに向けて個別に張出部７を張り出させて、各ロアリンク４、５の軸線上に１つずつ連結部を設定し、その２つの連結部にそれぞれ上記コネクトブッシュ２０、２１を配置しても良い。

（６）また、２本のロアリンク４、５の連結するコネクトブッシュは、２箇所に限定されず１箇所又は３箇所以上あっても良い。
（７）また、上記実施形態では、後側ロアリンク５のリンク軸線Ｌ２を車幅方向に配置し、前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１を車両前後方向後方に傾けることで、２つのロアリンク４、５のリンク軸線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｐ５を、アクスル２よりも車幅方向外方となるように設定しているが、これに限定されない。例えば前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１を略車幅方向に配置すると共に、後側ロアリンク５のリンク軸線Ｌ２を、車体側取付け点Ｐ３よりも車輪側取付け点Ｐ４が車両前後方向前側にくるように、前側に傾斜させることで、２つのロアリンク４、５のリンク軸線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｐ５を、アクスル２よりも車幅方向外方となるように設定しても良い。

（８）また上記実施形態では、コネクトブッシュ２０、２１の軸が、略車両前後方向（リンク軸性に直交する方向）に向くように配置しているが、これに限定しない。コネクトブッシュ２０、２１の軸を、例えば車幅方向やリンク軸線Ｌ１、Ｌ２に沿って配置したりしても良い。ただし、リンク軸線に直交する方向や車両前後方向にブッシュ軸を向けた方が、ブッシュの上下方向や車幅方向の剛性調整が容易である。
（９）また、取付け点Ｐ１とＰ３の車両前後方向のスパンと取付け点Ｐ２とＰ４のスパンが等しくても、つまり２本のロアリンク４，５が平行に配置されていても良い。

本発明に基づく実施形態に係る後輪用サスペンション装置を示す上面図である。 本発明に基づく実施形態に係る後輪用サスペンション装置におけるリンクの配置構成を示す車両正面からみた概要図で有る。 コネクトブッシュの構造を説明する図である。 車両前後方向への入力に対する挙動を示す上面図である。 ホイールセンタと後側ロアリンクとの関係を示す側面図である。 本発明に基づく別の後輪用サスペンション装置を説明する上面図である。

符号の説明

１ 車輪
２ アクスル
３ サスペンションメンバ
４ 前側ロアリンク
５ 後側ロアリンク
６ リンク本体部
７ 張出部
８ アッパリンク
９〜１２ 取付けブッシュ
２０，２１ コネクトブッシュ
Ｗ／Ｃ ホイールセンタ

Claims (5)

1. 車輪を回転自在に支持する車輪支持部材の下部領域と車体側部材とを連結する２本のロアリンクが車両前後方向に並んで配置される後輪用サスペンション装置において、
   上記２本のロアリンク同士を１又は２以上の弾性ブッシュを介して連結し、
   その２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュは、上下方向の剛性が車幅方向の剛性よりも低いことを特徴とする後輪用サスペンション装置。
2. 上記車輪支持部材の下部領域及び車体側部材と、２本のロアリンクは、それぞれ弾性ブッシュによって連結される後輪用サスペンション装置であって、
   その車輪支持部材の下部領域及び車体側部材とロアリンクとを連結する弾性ブッシュの剛性は、上記２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュよりも高いことを特徴とする請求項１に記載した後輪用サスペンション装置。
3. 上記２本のロアリンク同士を複数の弾性ブッシュを介して連結し、
   その２本のロアリンク同士を連結する複数の弾性ブッシュは、互いに車幅方向にオフセットして配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した後輪用サスペンション装置。
4. 上記２本のロアリンクを第１ロアリンク及び第２ロアリンクと呼称したときに、
   上記第１ロアリンクは、第２ロアリンクに向けて張り出す張出部を備え、
   その張出部と第２ロアリンクとが、上記２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュを介して連結され、
   上記車輪支持部材の下部領域及び車体側部材と第１ロアリンクとを、それぞれ弾性ブッシュによって連結し、
   上記２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュの剛性、および上記車輪支持部材の下部領域及び車体側部材と第１ロアリンクを連結する弾性ブッシュの剛性を、上記張出部を備えた第１ロアリンクの車幅方向に延びる弾性主軸が、上記車輪の回転軸と平行となるように調整することを特徴とする請求項３に記載した後輪用サスペンション装置。
5. 上記複数の弾性ブッシュのうち、当該複数の弾性ブッシュによる弾性中心よりも車輪支持部材側に位置する弾性ブッシュについてだけ、上下方向の剛性が車幅方向の剛性よりも低いことを特徴とする請求項３に記載した後輪用サスペンション装置。

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