JP4935137B2

JP4935137B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP4935137B2
Application number: JP2006081199A
Authority: JP
Inventors: 敏彦岡野; 忠嗣玉正
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP2007253810A

Description

本発明は、左右輪のタイヤのステア角を調整して、低速でのステアリングホイール復元
性と、高速での走行安定性を両立させることが可能なサスペンション装置に関する。

車両が極低速で旋回する時、タイヤが横滑りせずに旋回できる舵角については、車両の前後軸間距離、すなわちホイールベースと前輪左右輪のタイヤ間幅から、アッカーマンジオメトリが一意に決まる。このアッカーマンジオメトリは、低速ではタイヤの横滑りが抑制されてスムーズな旋回が可能となり、ステアリングホイールの復元性も良好である。
このアッカーマンジオメトリを前提とした技術として、特許文献１がある。この特許文献１には、ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ、車両の走行速度を検出する車速センサ、前記舵角センサ及び前記車速センサからの検出信号に基づいて回転半径を求め、車輪の切れ角を演算してステアリングストローク装置により左右輪の舵角を制御する方法が開示されている。この方法によれば、左右輪の舵角は、前記アッカーマンジオメトリに従うことなく、回転半径（車両の旋回半径）や走行速度に応じて適切な左右輪の舵角を決定することができる。
特公平06-047388号公報

上述の従来技術は、走行状態に応じて左右輪の舵角を適切に調整し、低速ではアッカーマンジオメトリに従った左右輪舵角にすることでスムーズな旋回を可能にするとともに、高速では、パラレルジオメトリに近づけることで、左右輪のタイヤスリップ角の差を小さくし、タイヤ横力を大きくして、応答性や走行安定性を高めることが可能である。
しかし、アクチュエータで、左右輪の舵角を独立に制御したり、ステアリングラックを前後に移動させたり、あるいは、モータで駆動した歯車でラック端部を移動させるなど、ジオメトリを調整するためにアクチュエータが必要である。このため、その分だけ、コストがかかるだけでなく、重量が増加する。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、アクチュエータなどの駆動装置を使用することなく、タイヤ横力を利用して左右輪のタイヤ舵角を自動的に調整可能と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、左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備える車両に採用され、外端部を上記車輪支持部材に連結すると共に内端部が車両前後方向に離れた複数の車体側取付け部を介して車体に連結されるサスペンションアームを備え、
上記複数の車体側取付け部の剛性は異方性を有し、その異方性は、車輪に入力される横力によって、左右の車輪がパラレルジオメトリに近づく方向に変位するように設定されている。

本発明によれば、別途、駆動装置を装備することなく、複数の車体側取付け部の剛性の異方性を利用することで、車輪に入力される横力に応じて左右の車輪をパラレルジオメトリに近づける方向に少なくとも一方の車輪のトー角を変化させる。これにより、横力が大きな高速旋回での左右輪のタイヤ横力和を増大させて、応答性や安定性を向上させることが可能となる。

即ち、複数の車体側取付け部の剛性の異方性によって、タイヤ横力が生じた時のコンプライアンスステア等により、内外輪タイヤをともに例えばトーイン側にステアさせることが可能となる。このようにすると、低速でのスムーズな旋回性を重視してアッカーマンジオメトリに設定した車両であっても、高速あるいは高横Ｇ領域では、タイヤ横力によるコンプライアンスステアによって、相対的に、旋回外輪での舵角の切り増し量が、旋回内輪での舵角が切り戻し量よりも小さくなる。そのため、内輪舵角が外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリに対して、横力が大きくなるほど内外輪の舵角差が小さくなって、パラレル傾向を強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。
（第１実施形態）
次に、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図２は、本実施形態の車両、及びその車両に装備するステアリング装置及びサスペンション装置の関係を模式的に示す車両概要図である。

（構成）
本実施形態に係る車両は、アッカーマンジオメトリが採用されている。そのアッカーマンジオメトリについて説明する。
図１は、車両諸元とアッカーマンジオメトリの関係を示した図である。アッカーマンジオメトリにおける車両諸元と操舵輪である前輪左右の転舵角は、タイヤが横滑りすることなく走行できるための条件から、以下の関係で示される。
即ち、図１における、三角形FL-RL-O、及びFR-RR-Oにおいて、
tan(θin) = L / ( R − 2/D ) ・・・ (1)
tan(θout) = L / ( R + 2/D ) ・・・ (2)
と記載できる。

上記(1)、(2)式からＲを消去すると、次の（３）式を得る。
cot (θout) - cot (θin) = D / L ・・・ (3)
また、(1)、(2)を辺々引き算すると、次の（４）式を得る。
tan(θin) - tan(θout) = D / ( R − 2/D ) ( R + 2/D ) ・・・ (4)
ここで、
θout ：旋回外輪転舵角
θin ：旋回内輪転舵角
R ：旋回半径
L ：ホイールベース
である。

上記(3)式より、前軸左右輪の転舵角は、内外輪のいずれかが定まれば、他方が決定されることを意味している。また、旋回半径Rが車両のトレッドDよりも十分大きいことを考慮すれば、(4)式の各項はすべて正の値になるため、内輪を基準とすれば左右輪の転舵角差は正となり、アッカーマンジオメトリに設定した車両においては、常に、内輪転舵角が大きくなっていることも分かる。

そして、上記アッカーマンジオメトリを採用した本実施形態の車両１００は、図２に示すように、左右前輪１ＦＬ、１ＦＲと左右後輪１ＲＬ、１ＲＲの４輪を有し、それぞれサスペンションアーム２，３を介して車体８側に上下揺動可能に支持されている。各車輪１ＦＬ〜１ＲＲは、車輪支持部材を構成するナックル４ＦＬ〜４ＲＲに回転自在に支持されている。左右前輪１ＦＬ、１ＦＲは、ステアリングホイール５の操舵に応じて転舵する操舵輪であり、そのステアリング装置は、ステアリングホイール５の操舵に応じて車幅方向に変位するステアリングラック６が、車幅方向に軸を向けて配置され且つ車幅方向に変位可能な状態で車体に支持されている。そのステアリングラック６の左右両端部にそれぞれタイロッド７の内端部が連結し、タイロッド７の外端部は、ボールジョイントを介して、ナックル４ＦＬ、４ＦＲから延設しているナックルアーム４ａの先端部に連結している。これにより、ステアリングラック６が車幅方向へ変位することによって左右の車輪が転舵する。

そして、本実施形態は、本発明のサスペンション装置をフロントサスペンション装置に適用したものである。フロント側の構成は、図３に示すように、左右の車輪を回転自在に支持する各ナックル４ＦＬ、４ＦＲは、サスペンションアームであるロアアーム１０及びアッパアーム１１を介して車体に上下揺動可能に支持されている。そして、ロアアーム１０が、本発明におけるサスペンションアームを構成する。

上記ロアアーム１０は、図３及び図４に示すように、外端部１０ａがボールジョイント１３を介してナックル４ＦＬ、４ＦＲの下部に連結し、内端部１０ｂが、車両前後方向に離れた二箇所でそれぞれブッシュ１４Ｆ、１４Ｒを介して車体側部材であるサブメンバ９に連結している。また、サブメンバ９は、インシュレータを介してサブメンバ９に弾性支持されている。図３中、符号１２はスタビライザである。

ここで、図４は、本実施形態におけるロアアーム１０と、その車体取り付け部の関係を図示するもので、ロアアーム１０としてのＡ型アームを車両前後方向に並ぶ２つのブッシュ１４Ｆ、１４Ｒで車体に連結する例を示したものである。
上記ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの基本構造は、図５（前側を代表して図示している。）に示すように、外筒１５Ｆ、１５Ｒ内に同軸に軸心部材１６が配置され、外筒１５Ｆ、１５Ｒと軸心部材１６との間に弾性体１７が圧入などによって介挿（充填）されて構成される。上記軸心部材１６は、外筒１５Ｆ、１５Ｒよりも軸が長くその両端部に雄ねじが刻設されている。上記外筒１５Ｆ、１５Ｒはロアアーム１０と一体になっている。

そして、上記外筒１５Ｆ、１５Ｒの長さよりも間隔を開けて車両前後方向で対向する一対のブラケット１８がサブメンバ９から突出し、その一対のブラケット１８の間に上記外筒１５Ｆ、１５Ｒが配置されると共に、上記軸心部材１６の両端部が上記ブラケット１８に固定される。符号１９はナットであって、両側から締め付けることで軸心部材１６を一対のブラケット１８に固定する。ここで、上記説明では、軸心部材１６に対し直接に弾性体１７が圧入等する場合を例示しているが、外筒１５Ｆ、１５Ｒと入れ子状に配置される内筒を備え、該外筒１５Ｆ、１５Ｒと内筒との間に弾性体１７を介挿すると共に、内筒を貫通するように上記軸心部材１６が配置されていても良い。上記構成によって、ロアアーム１０のバウンド/リバウンドに対する回転運動を妨げることなく、軸心部材１６の略軸方向周りに、当該ロアアーム１０は上下に揺動自在となっている。

そして、本実施形態では、上記ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒに対して、外筒１５Ｆ、１５Ｒを軸方向、つまり車両前後方向前方への揺動を拘束する拘束手段を備えることで、ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの軸方向の剛性に異方性を持たせており、この結果、車両前後方向において前方への剛性が後方への剛性よりも高くなるという剛性の異方性が付与されている。
その異方性を持たせる構造としては、例えば、図６に示すように、車両前後方向前側のブラケット１８ａと外筒１５Ｆ、１５Ｒとの間隙に円環状のシム板２０が配置して、当該ブラケット１８と外筒１５Ｆ、１５Ｒとの間隙をゼロ若しくは小さく設定する。シム板２０は、金属材料、ゴム材料、硬質プラスチック材料などの各種材料を用いることができ、外筒１５Ｆ、１５Ｒとブラケット１８の間隙を減少若しくは間隙が小さくなることを抑制可能であれば特に限定されるものではない。ゴム材料で構成すると、外筒１５Ｆ、１５Ｒとシム板２０との当接時の異音防止が大きい。

上記構成によって、車体側取付け部を構成するブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、車両前後方向において前方への剛性が後方への剛性よりも高くなっている。
ここで、別の実施例では、上記のようにシム板２０を介挿する代わりに、図７に示すように、外筒１５Ｆ、１５Ｒを車両前後方向前側のブラケット１８ａに近づくように軸方向に偏らせて配置することで、相対的に車両前後方向後方への揺動量を大きくして、車両前後方向における前方への剛性が後方への剛性よりも高くなるように異方性を持たせる。なお、外筒１５Ｆ、１５Ｒと車両前後方向前側のブラケット１８ａとは、無負荷状態で接触している必要はない。
さらに、本実施形態では、図８に示すように、前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの配置について、車両前後方向前側のブッシュ１４Ｆよりも車両前後方向後側のブッシュ１４Ｒを車幅方向内側に配置している。

（動作）
例えば、図８に示すように、車両１００が右旋回する場合を考える。なお、ステアリングラック６がホイールセンタよりも後方に配置されているとする。
旋回外輪となる左輪には、図８の右方向つまり車幅方向内方に向かう横力Ｆ１が発生する。この横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への横入力Ｆ２となる。前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側が後側よりも車幅方向外側に配置されているため、これらを結ぶ軸線Ｌ１は、車両前後方向車体前方が車体外側へ開くようになっている。このため、車体へ伝達された横力Ｆ２は、軸線Ｌ１に沿った分力Ｆ２yと、軸線Ｌ１を横切る軸直方向の分力Ｆ２xに分解される。このうち、軸線Ｌ１に沿った方向の分力Ｆ２yは、前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの外筒１５Ｆ、１５Ｒを軸方向へ移動させる力として作用し、前後ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒとも車両前後方向後方且つ車幅方向内方に移動する結果、ロアアーム１０は分力Ｆ２yの方向（軸方向後方）へ移動することで、ロアアーム１０の外端部１０ａは車両前後方向後方へ移動する。これにより、ナックルアーム４ａとボールジョイント３０を介して接続されたタイロッド７は、後方へ圧縮するように変形する。タイロッド７は、ボールジョイント３１を介して実質的に車体前後方向へ移動しないステアリングラック６に接続されているため、ボールジョイント３０が折れ曲がるように変形する。このため、ナックルアーム４ａは、ナックル４ＦＬ、４ＦＲを、ステアリングラック６が車幅方向左方へ移動したことと同じ方向に回転させ、タイヤ１１、すなわち旋回外輪を車体トーイン側へ転舵する方向に変位させる。

一方、旋回内輪側である右輪は、図の右方向、つまり車幅方向外方へのタイヤ横力Ｆ１を発生する。このタイヤ横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への入力Ｆ２となる。ロアアーム１０の前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側が後側よりも車幅方向外側に配置されているため、これらを結ぶ軸線Ｌ２は、車両前後方向前方が車幅方向外側へ開くようになっている。このため、車体へ伝達された横力Ｆ２は、軸線Ｌ２に沿った分力Ｆ２yと、軸線Ｌ１を横切る軸直方向の分力にＦ２x分解される。このうち、軸線Ｌ２に沿った方向の分力Ｆ２yは、各ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの外筒１５Ｆ、１５Ｒを分力Ｆ２yの方向つまり車両前後方向へ移動するように作用するが、その移動方向への外筒１５Ｆ、１５Ｒの変位が拘束されているため、外筒１５Ｆ、１５Ｒは車両前後方向前方へは移動することができないか移動量が小さいため、車輪に入力された横力Ｆ１で、旋回内輪は転舵への変位が発生しないかその変位は小さい。

以上のように、車両１００が旋回して左右の車輪に横力Ｆ１が作用すると、その横力Ｆ１によって、旋回外輪では舵角が切り増しされるが、旋回内輪側では舵角への影響がないか小さい。この結果、内輪舵角より外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリに対し、内外輪の舵角差が小さくなる方向に作用してパラレルジオメトリの傾向が強くなる。また、ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの剛性によって上記動作が生じるため、横力が大きいほど、上記傾向は強くなる。

ここで、運転車がステアリングホイール５を操作することに伴い、ラック＆ピニオン形式のステアリングラック６を介してナックルを回転させてタイヤを転舵するステアリング装置においては、ステアリングラック６が車軸後方にある場合は、上述のように、ロアアーム１０の外端部１０ａ、つまりナックルが車体後方へ移動すると、ナックルアーム４ａとステアリングラック６とに接続されたタイロッド７とのなす角が小さくなって、旋回外輪は車体トーイン側へ転舵される。一方、ステアリングラック６が車軸前方に配置されている場合には、ロアアーム１０の外端部１０ａつまりナックルが車体後方へ移動すると、ナックルアーム４ａと、ステアリングラック６に接続されたタイロッド７とのなす角が大きくなって、タイヤは車体トーイン側へ転舵される。つまり、ロアアーム１０の外端部１０ａが車体後方へ移動すると、ステアリングラック６の前後位置に関係無く、旋回外輪は車体トーイン側へ切り増しされることになる。
つまり、車輪から車体に伝達される横方向力を、車体と車輪の連結構造部材のいずれかによって車体前後方向力へ変換する剛性設定であれば、本実施形態のサスペンション機構に限定されるものではなく、下記のような本発明の効果を導くことが可能である。

（作用）
図９は、第１実施形態の作用を示したものである。旋回外輪は、タイヤ横力、すなわち車幅方向内向きの横力Ｆ１によって車体トーイン側への転舵角が増加する。しかし、旋回内輪では、タイヤ横力Ｆ１、すなわち車幅方向外向きの横力が入力されても転舵角の変化が抑制される。上記傾向は、横力Ｆ１が大きい程大きくなる。その内輪転舵角と外輪転舵角の関係を、右グラフの矢印５０１の方向に変化させることができる。

これによって、低速でのスムーズな旋回性を重視してアッカーマンジオメトリに設定した車両１００であっても、高速あるいは高横Ｇ領域では、タイヤ横力によるコンプライアンスステアによって、相対的に、旋回外輪での舵角の切り増し量が、旋回内輪での舵角が切り戻し量よりも小さくなる。そのため、内輪舵角が外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリに対して、内外輪の舵角差が小さくなって、パラレル傾向を強めることが可能となる。

さらに、本実施形態の効果を、左右輪のタイヤスリップ角とタイヤのコーナリング特性の関係を用いて説明する。なお、以下の説明では、理解を助ける意味で、アッカーマンジオメトリとパラレルジオメトリに関して説明する。
図１０は、運転者のステアリングホイール５の操作に対して、常に内輪転舵角が大きくなるアッカーマンジオメトリの例である。アッカーマンジオメトリでは、内輪転舵角が外輪転舵角よりも大きい。今、左右輪の軸間距離、すなわち、前輪トレッドが旋回半径に対して十分小さいと仮定すると、左右のタイヤ位置における速度の方向は略一致する。そのため、車体に対する転舵角が大きい内輪では、速度の方向とタイヤの方向のずれ角、すなわちタイヤスリップ角は常に大きくなる。

タイヤのスリップ角に対するタイヤ横力の変化の様子は、タイヤ荷重によって変化し、タイヤ荷重が低いほど、より小さなスリップ角で横力が飽和するようになる。このため、内輪スリップ角が大きくなるアッカーマンジオメトリでは、荷重が低くなる内輪の横力が外輪よりも早く飽和（図中Ｑ点）するとともに、外輪横力は、タイヤ横力の最大値に対して余力を残す（図中Ｐ点）ことになるため、タイヤ横力を十分に使い切ることができない。

図１１は、運転者のステアリングホイール５の操作に対して、内外輪転舵角が等しくなるパラレルジオメトリの例である。車体に対する転舵角が同じパラレルジオメトリでは、速度の方向とタイヤの方向のずれ角、すなわちタイヤスリップ角は等しくなる。そのため、荷重が低くなる内輪のスリップ角がより小さくして、横力の飽和を抑制するとともに、荷重が高くなる外輪のスリップ角を大きくして、横力の余力分を使いきることができる。

このように、簡便なサスペンション構造により、車体内向き力、および外向き力のいずれが作用しても、コンプライアンスステアでタイヤを車体トーインに転舵することにより、外輪ではタイヤを切り増しし、内輪ではタイヤを切り戻してタイヤ横力和を増大させる。その結果、アッカーマンジオメトリに基づく車両１００であっても、高横Ｇ領域でのパラレル傾向を強めることができるため、低速旋回性でのステアリングホイールの復元性を向上させるとともに、高速旋回での左右輪のタイヤ横力輪を増大させて、応答性や安定性を向上させることが可能となる。

（応用）
ここで、上記実施形態では、サスペンションアームをＡアームとして一枚の場合を例に説明している。別の実施形態では、２本のサスペンションリンクから本実施形態のサスペンションアームを構成する。
ここで、ロアアーム１０が、サスペンションアームを、ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒが車体側取付け部材を、ナックル４ＦＬ、４ＦＲが車輪支持部材をそれぞれ構成する。

（効果）
（１）アッカーマンジオメトリによって、低速でのスムーズな旋回性を有する。
さらに、左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備え、且つ、外端部を上記車輪支持部材に連結すると共に内端部が車両前後方向に離れた複数の車体側取付け部を介して車体に連結されるサスペンションアームを備えることを前提として、上記複数の車体側取付け部の剛性は異方性を有し、その異方性は、サスペンションアームの外端部が、車輪に入力される横力によって車両前後方向後方に変位するように設定されているため、旋回時において高速あるいは横Ｇが大きいほど、タイヤ横力によるコンプライアンスステアによって、上記異方性が旋回外輪側に適用されている場合には旋回外輪では舵角が切り増しされ、また上記異方性が旋回内輪側に適用されている場合には当該旋回内輪で舵角が切り戻される。このため、旋回時に高速若しくは高横Ｇとなるほど、内輪舵角が外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリと比較して内外輪の舵角差が小さくなって、パラレル傾向を強めることが可能となる。パラレル傾向が強まるほど、内輪のスリップ角と外輪のスリップ角の差が小さなり、内外輪のタイヤ横力和が大きくなって、高速での走行安定性が向上する。

（２）またこのとき、上記複数の車体側取付け部について、車両前後方向前方への剛性よりも車両前後方向後方への剛性の方が低いように設定することで、相対的に、車体の前後方向に分離されたサスペンションの車体取り付け部の前方向変位が抑制され、サスペンションのタイヤ取り付け部が車体後方のみに変位することになる。

ここで、運転者のステアリングホイール操作により、例えばラック＆ピニオン形式のステアリング系を介して車輪支持部材を回転させて、タイヤを転舵するステアリング装置においては、ステアリングラックが車軸より車両前後方向後方にある場合は、タイヤ取り付け部が車体後方へ移動すると、タイヤ支持部から伸びる車輪支持部材と、ステアリングラックに接続されたタイロッドとのなす角が小さくなって、タイヤは車体トーイン側へ転舵される。一方、ステアリングラックが車軸よりも車両前後方向前方に配置されている場合には、タイヤ取り付け部が車体後方へ移動すると、タイヤ支持部から伸びるナックルアームと、ステアリングラックに接続されたタイロッドとのなす角が大きくなって、タイヤは車体トーイン側へ転舵される。つまり、タイヤ取り付け部が車体後方へ移動すると、ステアリングラックの前後位置に関わらず、タイヤは車体トーイン側へ転舵されることになる。
つまり、タイヤ横力によるコンプライアンスステアにより、サスペンションを車体後方へ変位させることは、サスペンションのタイヤ取り付け部が、ナックルアームをタイロッド側へ圧縮するため、ナックルアームとタイロッドのなす角が変化してタイヤを車体トーイン側へ転舵することになる。

（３）上記複数の車体側取付け部を、相対的に、車両前後方向前側の車体側取付け部よりも後側の車体側取付け部が車幅方向内側に配置することで、車体取付け部から車体に伝達されるタイヤ横力は、旋回外輪ではサスペンションを車体前後方向後方へ変位させる分力を生じ、旋回内輪ではサスペンションを車体前後方向前方へ変位させる分力を生じる。ここで、サスペンションアームの車体取付け部の前方への剛性が相対的に高いので、前方への分力を受けた旋回内輪側のサスペンション変位が小さくなる。このため、旋回外輪側のサスペンションの後方変位が大きくなり、旋回外輪のみの切り増し効果をより大きくすることが可能となる。

（４）左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備える車両を前提として、外端部を上記車輪支持部材に連結すると共に内端部が車体に連結されるサスペンションアームを備え、サスペンションアームの剛性及びサスペンションアームの取付け剛性の少なくとも一方の剛性は、左右の車輪に入力される横力に応じて、左右の車輪をパラレルジオメトリに近づける方向に車輪のトー角が変化するように設定されていることで、低速でのスムーズな旋回性を重視してアカーマンジオメトリに設定した車両において、高速あるいは高横Ｇ領域では、パラレル傾向を強められる結果、内輪のスリップ角と外輪のスリップ角の差が小さなり、内外輪のタイヤ横力和が大きくなって、高速での走行安定性が向上する。

（５）左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備える車両について、外端部を上記車輪支持部に連結すると共に内端部が車体に連結されるサスペンションアームを備え、サスペンションアームの剛性及びサスペンションアームの車体側取付け部の剛性の少なくとも一方の剛性によって、サスペンションアームの車輪側取付け部は、車輪に入力される横力によって、左右の車輪がパラレルジオメトリに近づく方向に変位するように調整されることで、低速でのスムーズな旋回性を重視してアカーマンジオメトリに設定した車両において、高速あるいは高横Ｇ領域では、パラレル傾向を強められる結果、内輪のスリップ角と外輪のスリップ角の差が小さなり、内外輪のタイヤ横力和が大きくなって、高速での走行安定性が向上する。

（６）左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備え、外端部を上記車輪支持部材に連結すると共に内端部が車体に連結されるサスペンションアームを有し、サスペンションアームの剛性及びサスペンションアームの取付け剛性の少なくとも一方の剛性は、左右の車輪に入力される横力に応じて、左右の車輪をパラレルジオメトリに近づける方向に車輪のトー角が変化するように設定されていることで、ステアリングホイールを操舵して車両が旋回すると、低速でのスムーズな旋回性を重視してアカーマンジオメトリに設定した車両において、高速あるいは高横Ｇ領域では、パラレル傾向を強められる結果、内輪のスリップ角と外輪のスリップ角の差が小さなり、内外輪のタイヤ横力和が大きくなって、高速での走行安定性が向上する。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様な部材などについて同一の符号を付して説明する。
（構成）
本実施形態の基本構成は上記第１実施形態と同様である。
ただし、ロアアーム１０の車体側取付け部の配置が異なるだけである。すなわち、図１２に示すように、車両前後方向に離れて配置される二つのブッシュ１４Ｆ、１４Ｒについて、車両前後方向前側よりも後側を車幅方向外側に配置したものである。
その他の構成などについて上記第１実施形態と同様である。

（動作）
例えば、図１２に示すように、車両１００が右旋回する場合を考える。なお、ステアリングラック６がホイールセンタよりも後方に配置されているとする。
旋回内輪となる右輪は、図１２の右方向つまり車幅方向外方に向かうタイヤ横力Ｆ１を発生する。このタイヤ横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への横入力Ｆ２となる。二つのブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側が後側よりも車幅方向内側に配置されているため、これらを結ぶ軸線Ｌ２は、車体後方が車体外側へ開くようになっている。このため、車体へ伝達された横力Ｆ２は、軸線Ｌ２に沿った分力Ｆ２yと、軸線Ｌ２を横切る軸直方向の分力Ｆ２xに分解される。このうち、軸線Ｌ２に沿った方向の分力Ｆ２yは、各ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの外筒１５Ｆ、１５Ｒを分力Ｆ２yの方向つまり車両前後方向後方へ移動させるため、ロアアーム１０の外端部１０ａ、つまりナックル４ＦＲは車両前後方向後方へ移動し、ナックルアーム４ａと、ボールジョイント３０を介して接続されたタイロッド７を後方へ圧縮するように変形させる。タイロッド７は、ボールジョイント３１を介して実質的に車体前後方向へ移動しないステアリングラック６に接続されているため、ボールジョイント３０が折れ曲がるように変形する。このため、ナックルアーム４ａは、ナックル４ＦＲを、ステアリングラック６が車体右方向へ移動したことと同じ方向に回転させ、旋回内輪の舵角を車体トーイン側へ向かう方向へ変位させる、つまり切り戻す方向に作用する。

一方、旋回外輪である左輪は、図の右方向つまり車幅方向内方のタイヤ横力Ｆ１を発生する。このタイヤ横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への入力となる。二つのブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側が後側よりも車幅方向内側に配置されているため、これらを結ぶ軸線Ｌ１は、車体後方が車体外側へ開くようになっている。このため、車体へ伝達された横力Ｆ２は、軸線Ｌ１に沿った分力Ｆ２yと、軸線Ｌ１を横切る方向の分力Ｆ２xに分解される。このうち、軸線Ｌ１に沿った方向の分力Ｆ２yは、ブッシュ１４ＦＬの外筒１５Ｆ、１５Ｒを分力Ｆ２yの方向つまり車両前後方向前方へ移動するように作用するが、その方向への変位が拘束されているため、ナックル４ＦＬは車体前方側へは移動することができず、旋回外輪では舵角の変更が発生しない。

（作用）
図１３は、第２実施形態の作用を示したものである。旋回内輪は、タイヤ横力、すなわち車幅方向内向きの横力Ｆ１によって車体トーイン側への転舵角が増加する。しかし、旋回外輪では、タイヤ横力Ｆ１、すなわち車幅方向外向きの横力Ｆ１が入力されても転舵角の変化が抑制される。上記傾向は、横力Ｆ１が大きい程大きくなる。その内輪転舵角と外輪転舵角の関係を、右グラフの矢印５０１の方向に変化させることができる。

これによって、低速でのスムーズな旋回性を重視してアッカーマンジオメトリに設定した車両１００であっても、高速あるいは高横Ｇ領域では、タイヤ横力Ｆ１によるコンプライアンスステアによって、相対的に、旋回外輪での舵角の切り増し量が、旋回内輪での舵角が切り戻し量よりも小さくなる。そのため、内輪舵角が外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリに対して、内外輪の舵角差が小さくなって、パラレル傾向を強めることが可能となる。

（効果）
（１）上記複数の車体側取付け部を、相対的に、車両前後方向前側の車体側取付け部よりも後側の車体側取付け部が車幅方向外側に配置すると、車体取り付け部から車体に伝達されるタイヤ横力は、外輪ではサスペンションを車体前方へ変位させる分力を生じ、内輪ではサスペンションを車体後方へ変位させる分力を生じる。このとき、サスペンションアームの車体取り付け部の前方への剛性が相対的に高いので、前方への分力を受けた旋回外輪側のサスペンションの変位が小さくなる。このため、旋回内輪側のサスペンションの後方変位が大きくなり、旋回内輪のみの切り戻し効果をより大きくすることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部品などは同一の符号を付して説明する。
（構成）
本実施形態の基本構成は、上記各実施形態と同様である。ただし、ブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの配置及び構造が異なる。
すなわち、図１４に示すように、前後に並ぶブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向内方への剛性が後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向内方への剛性よりも高く、且つ、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向外方への剛性が、後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向外方への剛性よりも低くなるように剛性に異方性が設定されている。

上記剛性の異方性の設定は、例えば、図１５，図１６のように設定する。すなわち、上記図４のような基本構造において、弾性体１７の剛性を、軸心部材１６を挟んで、車幅方向内側と外側とを変えて車幅方向に異方性を持たせる。このとき、前側のブッシュ１４Ｆでは、図１５に示すように、車幅方向外側１７Ａに対し内側１７Ｂを硬くし、後側のブッシュ１４Ｒでは、図１６に示すように、車幅方向内側１７Ｄに対し外側１７Ｅを硬くすることで、上述の異方性を持たせる。なお、他の実施形態では、剛性の変更を、弾性体１７自身の剛性が違う材料を使用して行ったり、剛性の高い中間板を介挿したり、スグリ（空洞部）を設けたりすることで剛性の調整をする。

または、前側のブッシュ１４Ｆに対して、図１７及び図１８に示すように車幅方向内方への移動を拘束する内側拘束手段を設けて車幅方向内方への入力による変位を抑制することで、車幅方向外側に比べて車幅方向内側への剛性を高く設定する。内側拘束手段として、図１７では、ブラケット１８間の部材のサブメンバ部分１９Ａを肉厚にして外筒１５Ｆの車幅方向内側に近接若しくは接触させたものである。図１８は、車体の形状変更が困難な場合を想定し、車体と外筒１５Ｆ、１５Ｒとの間隙にストッパー４０を配置したものである。該ストッパー４０は、金属材料、ゴム材料、硬質プラスチック材料など、各種弾性材料を用いることができ、図１８には、略円弧上の事例を示しているが、車体と外筒１５Ｆ、１５Ｒの間隙が減少することを実質的に抑制するものであれば特に限定されるものではない。

また、後側ブッシュ１４Ｒに対して、図１９に示すように、車幅方向外方に向かう力によって、外筒１５Ｒが車体外方向へ変位することを抑制する外側拘束手段４１を設ける。この外側拘束手段４１は、ロアアーム１０を避けるように配置され、外筒１５Ｒと、ブラケット１８にそれぞれ接触し、かつ、ロアアーム１０の遥動運動を妨げない構造になっている。この外側拘束手段４１は、金属材料、ゴム材料、硬質プラスチック材料など、各種弾性材料を用いる。

（動作）
例えば、図１４に示すように、車両１００が右旋回する場合を考える。なお、ラックがホイールセンタよりも後方に配置されているとする。
旋回外輪となる左輪は、図の右方向つまり車幅方向内向きのタイヤ横力Ｆ１を発生する。このタイヤ横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への入力Ｆ２となる。前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの外筒１５Ｆ、１５Ｒは、前側１５Ｆが相対的に車体内側への変位を拘束されていることで車幅方向内側への変位が小さく、後側１５Ｒが前側よりも車幅方向内側に変位することにより、ロアアーム１０は、前側のブッシュ１４Ｆ若しくはその近傍を中心に後方に回転してロアアーム１０の外端部１０ａが後方へ移動し、上述と同様に、旋回外輪である左輪にトーイン方向の舵角変化が発生する。

他方、旋回内輪となる右輪は、図の右方向つまり車幅方向外向きのタイヤ横力Ｆ１を発生する。このタイヤ横力Ｆ１は、ロアアーム１０に伝達されて、車体への入力Ｆ２となる。前後のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの外筒１５Ｆ、１５Ｒは、後側１５Ｒが車幅方向外側への変位を拘束されているため車幅方向外方への変位が小さく、前側１５Ｆが後側よりも車幅方向外方に変位することにより、ロアアーム１０４は、後側のブッシュ１４Ｒ若しくはその近傍を中心に後方へ回転してロアアーム１０の外端部１０ａが後方へ移動し、上述のように、旋回内輪である右輪をトーイン方向へ転舵する。

（作用）
図２０は、第３実施形態の作用を示したものである。旋回外輪は、タイヤ横力Ｆ１、すなわち車幅方向内向き力によって車体トーイン側へ転舵されるとともに、旋回内輪も、タイヤ横力Ｆ１、すなわち車幅方向外向き力によって車体トーイン側へ転舵される。このようにすると、内輪転舵角と外輪転舵角の関係を、右グラフの矢印の方向に変化させることができる。

（応用）
上記実施形態では、前後に並ぶブッシュ１４Ｆ、１４Ｒは、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向内方への剛性が後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向内方への剛性よりも高く、且つ、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向外方への剛性が、後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向外方への剛性よりも低くなるように剛性に異方性が設定されている。

他の例では、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向内方への剛性が後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向内方への剛性よりも高く設定したり、前側のブッシュ１４Ｆにおける車幅方向外方への剛性が、後側のブッシュ１４Ｒにおける車幅方向外方への剛性よりも低くなるように剛性設定したり、いずれか一方だけを採用したりする。効果は同様である。

また、本全実施形態においては、タイヤ横力Ｆ１によるコンプライアンスステアにより、サスペンションアームのナックル４ＦＬ、４ＦＲに接続する外端部１０ａを車体後方へ変位させることが重要であり、そのために、サスペンションの車体取り付け部のブッシュ１４Ｆ、１４Ｒの剛性に異方性を持たせているが、タイヤ横力Ｆ１によるコンプライアンスステアにより、サスペンションアームのナックル４ＦＬ、４ＦＲに接続する外端部１０ａを車体後方へ変位するようにブッシュ１４Ｆ、１４Ｒに異方性が持たせてあれば、上記構造に限定されない。また、横力によって左右の車輪がパラレルジオメトリ方向に変位するのであれば、ロアアーム１０の外端部１０ａの移動方向は車両前後方向後方に限定されない。

また、サスペンションアームであるロアアーム１０が、図２１中の３Ａのように、略Ａ字型になるように配置されているものである。他の例としては、３Ｂ〜Ｄで例示されるような構造とする。３Ｂは、前記３Ａに示されたＡ字型サスペンション装置のうち、ナックル４ＦＬ、４ＦＲへの取り付け位置が二つに分割されているものである。３Ｃは、前記３Ａに示されたＡ字型サスペンション装置のうち、車体後方側ロアアーム１０のタイヤ側取付け位置が、車体前方側ロアアーム１０の途中に接続されているものである。さらに、３Ｄは、前記３Ａに示されたＡ字型サスペンション装置に新たなロアアーム１０を追加しているものである。いずれの場合も、ロアアーム１０の車体側取り付け点が、車体進行方向に沿って複数に分割されている。車体側取付け部が３点以上存在する場合に、上記第３実施形態のような構成を採用する場合には、車体側取付け部を車両前後方向の所定位置で二つに分割し、その前側の取付け部の組と後側の取付け部の組とで、上記実施形態の構成を採用する。

また、タイヤ横力Ｆ１に対する各車体側取付け部に負荷される横力Ｆ１の負担が違う場合には、そのことも考慮して、ロアアーム１０の外端部１０ａが横力Ｆ１によって後方にのみ変位するように左右のブッシュの剛性に異方性を付ける。
なお、他の例としては、ロアアーム１０自体の剛性に異方性を持たせる。上記と同じ動作や作用を奏するように揺動可能となる。

（効果）
（１）上記複数の車体側取付け部を、車両前後方向の所定の位置を境として、前側の車体側取付け部の組と後側の車体側取付け部の組に区分けされ、前側の車体側取付け部の組の車幅方向内方への剛性を、後側の車体側取付け部の組の車幅方向内方への剛性よりも高く設定する、及び、前側の車体側取付け部の組の車幅方向外方への剛性を、後側の車体側取付け部の組の車幅方向外方への剛性よりも低く設定する、上記２つの剛性設定のうち、少なくとも一方の剛性設定がなされていると、外輪横力、すなわち車体内向きに作用した横力は、サスペンションアームにより伝達されて、前後の車体取り付け部材に対し車体内向き力となる。しかし、前側の車体内側方向剛性が後側の車体内側方向剛性よりも高くなっているため、サスペンションの前後の取り付け部材を結ぶ軸線は車体後方側が車体内側になり、タイヤ取り付け部は後方へ移動する。

一方、内輪横力、すなわち車体外向きに作用した横力は、サスペンションアームにより伝達されて、前後の車体取り付け部材の車体外向き力となる。しかし、前側の車体外側方向剛性が後側の車体外側方向剛性よりも低くなっているため、サスペンションの前後の取り付け部材を結ぶ軸線は車体後方側が車体内側になり、タイヤ取り付け部は後方へ移動する。

以上のように、車体内向き力、あるいは車体外向き力のいずれが作用しても、タイヤ取り付け位置は後方へ移動することになるため、サスペンションのタイヤ取り付け部が、ナックルアームをタイロッド側へ圧縮するため、ナックルアームとタイロッドのなす角が変化してタイヤを車体トーイン側へ転舵することになる。

以上のように、サスペンションの車体取り付け部の片側剛性を他方側剛性よりも高くすることで、タイヤ横力が生じた時のコンプライアンスステアにより、内外輪タイヤをともに車体トーイン側にステアさせることが可能となる。このようにすると、低速でのスムーズな旋回性を重視してアカーマンジオメトリに設定した車両において、高速あるいは高横Ｇ領域では、タイヤ横力によるコンプライアンスステアによって、外輪では舵角が切り増しされ、内輪は舵角が切り戻される。そのため、内輪舵角が外輪舵角よりも大きくなっているアッカーマンジオメトリに対して、内外輪の舵角差が小さくなって、パラレル傾向を強めることが可能となる。

アッカーマンジオメトリを示す図である。車両の概略を示す図である。本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンション装置の例を示す図である。第１実施形態に係るロアアームの基本構造を示す図である。第１実施形態に係るブッシュの基本構造を示す図である。本発明に基づく第１実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第１実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンション構造を説明する模式図である。本発明に基づく第１実施形態に係る効果を説明する図である。アッカーマンジオメトリのタイヤスリップ角と横力の関係を示す図である。パラレルジオメトリのタイヤスリップ角と横力の関係を示す図である。本発明に基づく第２実施形態に係るサスペンション構造を説明する模式図である。本発明に基づく第２実施形態に係る効果を説明する図である。本発明に基づく第３実施形態に係るサスペンション構造を説明する模式図である。本発明に基づく第３実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第３実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第３実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第３実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第３実施形態に係るブッシュ構造の例を示す図である。本発明に基づく第３実施形態に係る効果を説明する図である。サスペンションアームの別例を示す図である。

符号の説明

１ＦＬ、１ＦＲ車輪
４ＦＬ、４ＦＲナックル（車輪支持部材）
５ステアリングホイール
６ステアリングラック
７タイロッド
９サブメンバ
１０ロアアーム（サスペンションアーム）
１０ａ外端部
１０ｂ内端部
１４Ｆ、１４Ｒブッシュ（車体側取付け部材）
１５Ｆ、１５Ｒ外筒
２０シム板
１００車両
Ｆ１横力
４１ストッパー

Claims

左右の車輪を回転自在に支持する左右の車輪支持部材に連結して当該左右の車輪を転舵するステアリング装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて車幅方向に移動するステアリングラックと、そのステアリングラックと左右の車輪支持部材とを連結する左右のタイロッドと、を備える車両に採用され、外端部を上記車輪支持部材に連結すると共に内端部が車両前後方向に離れた複数の車体側取付け部を介して車体に連結される左右のサスペンションアームを備え、
上記複数の車体側取付け部は、車両前後方向に並ぶと共にそれぞれが軸を車両前後方向に向けて配置される２つの車体側取付け部からなり、その各車体側取付け部は、車両前後方向に軸を向けた軸心部材の外周に弾性体及び外筒が同心状に配置されて構成され、
その２つの車体側取付け部のうち、前側の車体側取付け部における車幅方向内方への剛性を、後側の車体側取付け部の車幅方向内方への剛性よりも高く、且つ、前側の車体側取付け部における車幅方向外方への剛性を、後側の車体側取付け部の車幅方向外方への剛性よりも低くなるように、剛性の異方性を設定することで、サスペンションアームの外端部が、車輪に入力される横力によって車両前後方向後方に変位するように設定され、
上記ステアリングラックは、ホイールセンタよりも車両前後方向後方に配置され、
上記タイロッドは、ステアリングラックに連結する内端部よりも外端部が車両前後方向前方に配置され、そのタイロッドの外端部は、車輪支持部材から車両前後方向後方に延設したナックルアームの先端部に連結していることを特徴とするサスペンション装置。
上記弾性体の剛性を、上記軸心部材を挟んだ車幅方向内側と外側とで変えて車幅方向に異方性を持たせることで、上記剛性の異方性を設定したことを特徴とする請求項１に記載したサスペンション装置。
上記前側の車体側取付け部に対して、車幅方向内方への入力による車幅方向内方への変位を抑制する内側拘束手段を設け、
その内側拘束手段は、上記外筒の車幅方向内側の面から車体側である車幅方向内側に張り出したストッパーから構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したサスペンション装置。
上記後側の車体側取付け部に対して、車幅方向外方への入力によって、外筒が車幅方向外方へ変位することを抑制する外側拘束手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したサスペンション装置。