JP4893430B2 - 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

ここで、サスペンション装置は、固有の前後共振周波数を持っている。
そして、車両走行時に、タイヤやホイールアンバランスなどにより伝達されてくるアンバランス加振力の振動数が、一定の車速時に、上記サスペンションの前後共振周波数と一致することでサスペンションの振動が増幅される結果、車体振動が発生する。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車体振動を低減可能な後輪用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し、その弾性ブッシュとして、サスペンションの前後共振周波数若しくはその近傍で高い減衰力を発生する弾性ブッシュを使用する。

本発明によれば、サスペンション前後共振周波数若しくはその近傍の振動がサスペンションに入力されると、サスペンションを構成する２本のロアリンクが振動するが、車輪支持部材の下部領域及び車体側部材とリンク部材との連結に関係ない、２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュの撓み変形で上記振動が有効に吸収されて、サスペンションの振動が抑制される結果、走行時の車体振動を低減可能である。

（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された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。

そして、上記コネクトブッシュ２０，２１の少なくとも１方のブッシュとして、図３に示すような流体封入ブッシュが採用される。即ち、このブッシュは、外筒２１ａと内筒２１ｂとの間に弾性体２１ｃと２つの液室２１ｄ、２１ｅを介装し、その液室２１ｄ，２１ｅ内に液体や磁性流体などの流体を封入すると共に、上記２つの液室２１ｄ、２１ｅ間を連通するオリフィス２１ｆを円周方向に延びるように形成することで構成されている。 なお、このコネクトブッシュ２０，２１のブッシュ軸は、上述のように前側ロアリンク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。

ここで、コネクトブッシュ２０，２１の一方だけを上記流体封入ブッシュとする場合には、車輪側のコネクトブッシュ２０に採用することが好ましい。車輪側のコネクトブッシュ２０の方が、揺動変位量が大きいからである。
さらに、上記流体封入ブッシュからなるコネクトブッシュ２０，２１の流体共振のピークを、サスペンションの前後共振周波数及びその近傍となるように設定する。これによってコネクトブッシュ２０，２１は、サスペンションの前後共振周波数及びその近傍で高減衰特性を有する弾性ブッシュとなる。
ここで、上記流体共振は、流体がオリフィス２１ｆ内を往復するときの共振現象により発生する。
また、サスペンションの前後共振周波数は、サスペンションを構成する部材やそのレイアウトなどによって決まるもので、予め求めることが出来る。

（作用効果）
（１）タイヤやホイールアンバランスなどによるアンバランス加振力がアクスル２を介してサスペンションに伝達される。そして、そのアンバランス加振力の振動数が、所定車速のときに、サスペンションの前後共振周波数と一致することで、サスペンションの振動が大きくなり、その振動がサスペンションメンバを介して車体に伝搬されて車体振動となる。

これに対し、本実施形態では、サスペンションが振動する、つまり２本のロアリンク４，５が個別に振動することで、その２本のロアリンク４，５を連結するコネクトブッシュ２０，２１が上下方向及び左右方向（車幅方向若しくは前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１方向）に揺動変位するように変形を繰り返すことで上記振動を吸収して、サスペンションの振動を低減する。特に、アンバランス加振力の振動数がサスペンションの前後共振周波数と一致する場合には、流体封入ブッシュからなるコネクトブッシュ２０，２１に封入している流体のオリフィス２１ｆを往復する際の共振で吸収して高い減衰力を発生する結果、サスペンションの振動が有効に抑制されて、走行時の車体振動が抑制される。

ここで、上記実施形態での振動モデルは図４のように表すことが出来る。そして、発明者らが確認した結果を図５に示す。図５のように、サスペンションの前後共振周波数若しくはその近傍に流体共振のピークを設定することで、所定車速となってアンバランス加振力の振動数がサスペンションの前後共振周波数と一致した際の振動レベルが、破線から実線で示すように抑えられることが分かる。

（２）特に、流体封入ブッシュは、特定の狭い範囲の共振周波数で流体共振を起こるように設定出来るので、上記サスペンションの前後共振周波数及びその近傍の周波数を共振点のターゲットとして高減衰特性にすることが確実に出来る。

（３）また、コネクトブッシュの軸を前側ロアリンク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していることから、円周方向に延びるオリフィス２１ｆによる流体抵抗は、主としてブッシュが上下方向及び車両幅方向に撓むときに発生させることが出来る。即ち、一つのコネクトブッシュでだけでも、有効に封入している流体が共振を起こして減衰力を発生することで、上述のように有効にサスペンションの振動を抑制することが出来る。
ここで、車輪からの加振によってサスペンションを構成する２本のロアリンク４，５が振動した際の、コネクトブッシュ２０，２１の揺動の挙動は、捩れに対しては、主として車輪側のコネクトブッシュ２０に上下方向への揺動変位が発生し、剪断に対して両コネクトブッシュ２０，２１に左右方向の揺動変位が発生して、上記振動を吸収する。

（４）また、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６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。

また、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のゴムの特性によって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、突起乗り越し時のような低周波領域の入力に対してコネクトブッシュ２０，２１の剛性が低くなるように設定しておけば、当該コネクトブッシュ２０，２１が上下方向及び左右方向（車幅方向若しくは前側ロアリンク４のリンク軸線Ｌ１方向）に揺動変位することで振動を吸収する結果、上記のように、車輪への前後方向入力（低周波でのホイールセンタへの前後方向入力）に対する振動の収まりが良く、上述のように突起乗り越し時のショックが低減される。
またこのように、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。

（５）また、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。従って、ロアリンク４、５の取付けブッシュ９〜１２の剛性を高く設定可能であるので、当該取付けブッシュ９〜１２の剛性を高く設定しておけば、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。

（６）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。

（７）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。

（応用）
（１）上記実施形態では、コネクトブッシュ２０，２１として流体封入ブッシュを採用することで、サスペンションの前後共振周波数で一番高い減衰特性を発揮するブッシュとしているが、これに限定されない。少なくともサスペンションの前後共振周波数及びその近傍で一番高い減衰特性を発揮可能なゴム材料を使用すれば、同様な効果を得ることが出来る。なお、ゴム材料等の特性によって、高減衰の周波数のピークが２つ以上ある場合には、その一方を、上記サスペンションの前後共振周波数となるように設定する。

（２）また、上記実施形態では、２つのコネクトブッシュの流体共振のピークを共に同じサスペンションの前後共振周波数及びその近傍に設定した例を示しているが、これに限定されない。
それぞれのコネクトブッシュの流体共振のピークを異なる周波数としても良い。例えば、図７のような減衰特性が発生するように、一方のコネクトブッシュの上下方向の撓みによる流体共振を、サスペンションの前後共振周波数及びその近傍となるように設定する。また、他方のコネクトブッシュの車両前後方向の撓みによる流体共振のピークを、タイヤの前後捻りモードにより伝搬してくる振動のピーク値及びその近傍に設定する。
この場合には、図８のような振動モデルとなる。従って、図９に示すように、タイヤなどのアンバランス加振力によるサスペンションの共振による振動の低減に加え、タイヤ前後捻りモードによるサスペンションの共振による振動についても低減することが出来る。

（３）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。
（４）また、図５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。
なお、この場合であっても、車両正面視において、２つのコネクトブッシュは、車幅方向にオフセットさせて配置することが好ましい。１つのコネクトブッシュでは、ロードノイズ領域での剛性を非常に大きくするために大型化するなどの工夫が必要となる。

（５）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３箇所以上あっても良い。
（６）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。

（７）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左右方向の剛性調整が容易である。
（８）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成例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る振動モデルを示す図である。 減衰効果を示す図である。 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。 コネクトブッシュの別の減衰特性例を示す図である。 別の振動モデルを示す図である。 減衰効果を示す図である。

符号の説明

１ 車輪
２ アクスル（車輪支持部材）
３ サスペンションメンバ（車体側部材）
４ 前側ロアリンク
５ 後側ロアリンク
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
２１ｄ，２１ｅ 液室
２１ｆ オリフィス

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本のロアリンクは、それぞれ上記車輪支持部材の下部領域と弾性ブッシュを介して連結され、
   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少なくとも一つの弾性ブッシュは、サスペンションの前後共振周波数若しくはその近傍で高い減衰力を発生する弾性ブッシュであることを特徴とする後輪用サスペンション装置。
2. 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本のロアリンクは、それぞれ上記車輪支持部材の下部領域と弾性ブッシュを介して連結され、
   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少なくとも一つの弾性ブッシュとして流体封入ブッシュを使用することを特徴とする後輪用サスペンション装置。
3. 上記流体封入ブッシュの流体共振のピークを、サスペンションの前後共振周波数若しくはその近傍に設定することを特徴とする請求項２に記載した後輪用サスペンション装置。
4. 上記流体封入ブッシュは、上下方向及び車両幅方向に撓むときに流体共振が発生するように設定されてい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. ２本のロアリンク同士を連結する弾性ブッシュとして少なくとも２つ備え、その２つの弾性ブッシュの高い減衰力が発生する周波数を、互いに異ならせることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した後輪用サスペンション装置。

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