JP5223637B2 - 操舵輪用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵輪用サスペンション装置に関する。

従来、特許文献１記載の技術にあっては、２本の案内要素を車輪の把持体に連結している。この技術にあっては、転舵時に車輪に作用する車両前後方向の力によって生じる転舵軸のモーメントが、内外輪のモーメントアーム長の差により内輪の復元方向のモーメントが大きくなるように設計している。これによりステアリングの復元性を確保している。
特許第２６３８６０５号

しかしながら特許文献１の技術にあっては、旋回制動時のように車輪に車両前後方向の力が作用した場合は切れ込み方向のモーメントが作用してしまい、操縦安定性を損なうという問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、走行中の操縦安定性を損なうことなく、転舵時に車輪に復元方向のモーメントを加えることができる操舵輪用サスペンション装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、転舵時に生じる前側案内要素と後側案内要素との相対変位を利用して、転舵時にスタビライザに捩れを発生させ、この捩れに対する反力によって、車輪に対し中立方向への復元力を発生することとした。

本発明によると、２つの案内要素の相対変位によりトーションバー部が捩れることにより、操縦安定性を損なうことなく、転舵時に車輪に復元方向のモーメントを加えることができる操舵輪用サスペンション装置を提供できる。

以下、本発明の操舵輪用サスペンション装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［概要］
実施例１につき説明する。図１は右前輪ＦＲにおける本願操舵輪用サスペンション装置の車両上方側正面図、図２は車幅方向正面図である。なお、車幅方向をｘ軸、車両前方をｙ軸正方向、車両上下方向上側をｚ軸正方向とする。

右輪ＦＲの車両下方側は図外の把持体を介して２本のロアアーム１ａ，１ｂが接続される。ロアアーム１ａ，１ｂには、スタビライザ２００に捩れを発生させるリンク機構１００が枢着される。
ここで車両前側に配置するロアアーム１ａが前側案内要素に該当し、車両後側に配置するロアアーム１ｂが後側案内要素に該当し、リンク機構１００が捩り変位変換装置に該当する。

なお、枢着とは一端または一点を中心として回動可能に接続することを示す。以降、ロアアームとはロアアーム１ａ，１ｂのうち車両前方側のロアアーム１ａに関するものである。

このリンク機構１００は、一方でロアアーム１ａに枢着するとともに、他方でスタビライザ２００の端部である捩り用アーム部２１０に接続する。スタビライザ２００は、車幅方向に延在するトーションバー部２３０においてブッシュ２２０により車両に対し回転可能に支持される。

リンク機構１００は、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびスライダ１３０により構成される。スライダ１３０は中空円筒部材であって第１リンク１１０が挿通され、この第１リンク１１０の軸方向に対し摺動可能に設けられたリニアガイドである。

第１リンク１１０は車両前方側において接続点Ｚ１を介して第２リンク１２０と回動可能に接続される。また、第１リンク１１０は車両後方側において接続点Ｗｂを介してスタビライザ２００の捩り用アーム部２１０と回動可能に接続される。

第２リンク１２０は接続点Ｚ１を介して第１リンク１１０と回動可能に接続され、接続点Ｗａを介してロアアーム１ａと回動可能に接続される。スライダ１３０は第１リンク１１０の略中央部において第１リンク１１０上に設けられ、接続点Ｚ２を介して捩り用アーム部２１０と回動可能に接続する。

［詳細］
図３〜図５はリンク機構１００の拡大図である。図３は車幅方向拡大図、図４は車両上方拡大図、図５は断面図である。スライダ１３０の内周にはブッシュ１３１が圧入され、第１リンク１１０上を低摩擦にて摺動かつ回転可能となっている。摺動部への異物混入を防止するため、スライダ１３０と第１リンク１１０にはダストブーツ１３４が装着されている。

また、スライダ１３０にはスタッドボルト１３２が装着される。このスタッドボルト１３２は、スライダ１３０に対しボールジョイント１３３によって拘束され、第１リンク１１０の軸方向に対し回動可能となっている。これにより捩り用アーム部２１０はスライダ１３０に対し回動可能に接続される。

第２リンク１２０から接続点Ｚ２を介して捩り用アーム部２１０に車両上下方向の力が入力されると、スライダ１３０が第１リンク１１０上をスライドする。

その際、接続点Ｚ２の車両上下方向変位に伴ってスライダ１３０が捩り用アーム部２１０に対し回転しようとするが、スライダ１３０の内周および捩り用アーム部２１０の外周が円筒形状であるためスライダ１３０は自由に回転する。これにより捩り用アーム部２１０が車両上下方向にスムーズに捩られ、リンク機構１００の作動が良好となる。

［復元モーメント発生メカニズム］
図６は操舵中立状態と右転舵時における左右輪ＦＬ，ＦＲと２本独立のロアアーム１ａ，１ｂ、スタビライザ２００と本発明のリンク構造を車両上方からの平面視で模式的に示す図である。ここでは、転舵に伴うスタビライザ２００の反力によって復元モーメントが発生するメカニズムを、左輪ＦＬ（旋回外側輪）を用いて説明する。

ロアアーム１ｂと車体との取付点をＢＲＬとする。右転舵に伴い、ロアアーム１ｂは取付点ＢＲＬを揺動中心として車両後方に揺動し、第１リンク１１０とスタビライザ２００との接続点Ｚ２も車両後方に変位する。

このためスタビライザ２００の捩り用アーム部２１０が後方に捩られ、スタビライザ２００に捩れ角が発生して第２リンク１２０とロアアーム１ａとの接続点Ｗａに反力Ｆ１が発生する。

反力Ｆ１による変位後の車体側の取付点ＢＦＬと接続点Ｗａとの距離をＬ１とする。ここで接続点Ｗａには、車体側の取付点ＢＦＬを中心とした半径Ｌ１のモーメントＭ１
Ｍ１＝Ｆ１×Ｌ１・・・（１）
が作用する。

モーメントＭ１の回転中心ＢＦＬと車輪側端部ＶＦ１との距離はＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）である。このモーメントＭ１は各ロアアーム１ａ，１ｂにも作用する。ロアアーム１ａの長さをＬ２とすると、変位後のロアアーム１ａの車輪側端部ＶＦ１に作用する力Ｆ２は
Ｆ２＝Ｆ１×（Ｌ１/Ｌ２）・・・（２）
となる。

また、各ロアアーム１ａ，１ｂの仮想接続点であるキングピン軸をＣとする。スタビライザ２００の捩れによる変位前をＣ１、変位後をＣ２で示す。この仮想接続点Ｃが転舵輪ＦＬの転舵回転中心となる。

この仮想接続点（キングピン軸）Ｃを中心とし、左輪ＦＬにはロアアーム１ａの車輪側端部ＶＦ１に作用する力Ｆ２による復元モーメントＭｋｐＬが作用する。なお、変位後のロアアーム１ａの車輪側端部ＶＦ１と仮想接続点Ｃ２との距離をＲ２とする。
ＭｋｐＬ＝Ｆ２×Ｒ２
上記（２）式から
ＭｋｐＬ＝Ｆ１×（Ｌ１/Ｌ２）×Ｒ２
なお、右輪ＦＲの復元モーメントＭｋｐＲも同様の式で算出される。

［走行時における復元モーメント発生］
図７、図８は本発明を示す模式図である。図７は斜視図、図８は車幅方向からの側面図である。なお、図８におけるバウンド、転舵は右輪ＦＲのものとする。

車両停止状態（上下方向加速度１Ｇ）からの車輪ＦＬの上下ストロークおよび転舵ストロークが発生した際、ロアアーム１ａおよびリンク機構１００の変位に伴って第２リンク１２０とロアアーム１ａとの接続点Ｗは車両上下方向および前後方向に揺動する。これによりスタビライザ２００が捩れる。

（車輪バウンド時）
車輪ＦＲのバウンド時には接続点Ｗａ，Ｗｂが車両上方へ変位し、スライダ１３０が第１リンク１１０上を車両後方にスライドする。このため捩り用アーム部２１０はスライダ１３０により車両上方へ押し上げられる。

車輪ＦＲのリバウンド時にはバウンド時とは逆相の動きとなり、スライダ１３０は車両前方へスライドし、捩り用アーム部２１０を車両下方に押し下げる。

（転舵時）
また車輪ＦＲの右転舵時には、ロアアーム１ａおよびリンク機構１００の変位によって接続点Ｗａ，Ｗｂが車両前方へ変位し、転舵中立時に対してスライダ１３０が車両前方へ移動する。これにより、捩り用アーム部２１０が車両下方に押し下げられる。

左転舵時には右転舵時とは逆相の動きとなり、スライダ１３０が車両後方に移動して捩り用アーム部２１０が車両上方に押し上げられる。

このように、バウンド時と転舵時の挙動を前提として車両挙動に応じた左右輪ＦＬ，ＦＲの挙動を考える。左右輪ＦＬ，ＦＲの挙動が逆相となる場合、例えば右転舵時には、左輪ＦＬ側のロアアーム１ａは車両前方に変位し、右輪ＦＲ側のロアアーム１ａは車両後方に変位する。

したがって、左輪ＦＬ側の捩り用アーム部２１０は車両上方に押し上げられ、右輪ＦＲ側の捩り用アーム部２１０は車両下方に押し下げられる。これによりスタビライザ２００が捩られて各車輪ＦＬ，ＦＲに復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、転舵時における車輪ＦＬ，ＦＲの復元性が良好なものとなる。

また、ロール時には例えば左輪ＦＬ側の捩り用アーム部２１０が車両上方に押し上げられ、右輪ＦＲ側の捩り用アーム部２１０が車両下方に押し下げられる。これにより一般的なスタビライザと同様、スタビライザ２００が捩れて復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが確保される。

これにより、バウンド時および転舵時ともにスタビライザ２００の捩れによって車輪ＦＬ，ＦＲに対し復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、走行中のあらゆる車両挙動の状況下で復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲを作用させるものである。

また、捩り用アーム部２１０の前後方向揺動力と、ロアアーム１ａの先端部から仮想キングピン軸Ｃまでの距離Ｒと、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力ＭｋｐＬが、車輪ＦＬの最大転舵状態で最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置する。

さらに、車輪ＦＬの上下方向最大ストローク状態で、スタビライザ２００の揺動角が最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａ，１ｂを配置する。これにより、上下方向ストロークの増大に伴って車輪ＦＬに対する復元力ＭｋｐＬを十分確保するものである。

また、ロアアーム１ａ、１ｂ（第１リンク、第２リンク）は、車両上下方向に延在し、ロアアーム１ａと１ｂの接続点Ｚ１が、ロアアーム１ａ、１ｂに対して車両上下方向において異なる位置に配置されることにより、車輪の転舵または車輪のバウンド、リバウンドに伴い、スライダ１３０が車両上下方向に移動する。スライダ１３０の車両上下方向移動が、捩り用アーム部２３０を介して、トーションバー部２３０が捩れる向きと一致しているため、トーションバー部２３０は、スライダ１３０移動に伴いの捩れ変形に伴う反力を効率よく発生することができる。

［実施例１の効果］
（１）ロアアーム１ａは、転舵時にスタビライザ２００に捩れを発生させ、
スタビライザ２００は、転舵時にロアアーム１ａによって捩られた際、この捩り力の反力によって、車輪ＦＬ，ＦＲに対し中立方向への復元力ＭＫｐＬ，ＭｋｐＲを発生することとした。

これにより、バウンド時および転舵時ともにスタビライザ２００の捩れによって車輪ＦＬ，ＦＲに対し復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲが作用し、走行中の車両挙動の状況下で復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲを作用させることができる。

（２）（３）一方のロアアーム１ａとスタビライザ２００は、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびスライダ１３０を介して連結され、
スライダ１３０は、第１リンク１１０上を摺動するとともに、第２リンク１２０に対し回動可能に固定され、
一方のロアアーム１ａは、左右それぞれの車輪ＦＬ，ＦＲの逆相上下変位および転舵変位によって車両上下・前後方向に揺動し、
スタビライザ２００は、ロアアーム１ａの揺動によって捩れることとした。

これにより、上記（１）と同様の効果を得ることができる。

（４）捩り用アーム部２１０は、接続点Ｚ２において第１リンク１１０と回動可能に接続し、
車輪ＦＬ，ＦＲの最大転舵状態で、捩り用アーム部２１０の前後方向揺動力と、接続点Ｚ２から仮想キングピン軸Ｃまでの距離と、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力ＭＫｐＬ，ＭｋｐＲが最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａを配置した。

転舵角の増大に伴って車輪ＦＲに対する復元力ＭｋｐＲも増大させることが好ましいが、このような構成をとることで最大転舵時における復元力ＭｋｐＲを十分確保することができる。

（５）車輪ＦＬ，ＦＲの上下方向最大ストローク状態で、スタビライザ２００の揺動角が最大となるように、第１リンク１１０、第２リンク１２０、およびロアアーム１ａを配置した。

上下方向ストロークの増大に伴って車輪ＦＲに対する復元力ＭｋｐＲも増大させることが好ましいが、このような構成をとることで上下方向最大ストローク時における復元力ＭｋｐＲを十分確保することができる。

（６）スタビライザ２００は、旋回外輪の車両上下方向ストロークおよび転舵ストロークのいずれか一方または両方によって捩られることとした。

これにより、バウンド時および転舵時ともにスタビライザ２００の捩れによって車輪ＦＬ，ＦＲに対し復元モーメントＭｋｐＬ，ＭｋｐＲを作用させることができる。

（７）スライダ１３０は、第１リンク１１０を挿通する中空部材であることとした。これにより、簡易な構成でスライダ１３０をスムーズに摺動させることができる。

（８）スライダ１３０は、第１リンク１１０の軸方向に摺動するリニアガイドであることとした。これにより、簡易な構成でスライダ１３０を構成することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

右前輪における本願操舵輪用サスペンション装置の車両上方側正面図である。 右前輪における本願操舵輪用サスペンション装置の車幅方向正面図である。 リンク機構の拡大図である（車幅方向）。 リンク機構の拡大図である（車両上方）。 リンク機構の拡大図である（断面図）。 本発明のリンク構造を示す模式図である（車両上方視）。 本発明を示す模式図である（斜視図）。 本発明を示す模式図である（側面図）。

符号の説明

１ａ，１ｂ ロアアーム（案内要素）
１１０ 第１リンク
１２０ 第２リンク
１３０ スライダ（移動部材）
２００ スタビライザ
２１０ 捩り用アーム部
２３０ トーションバー部
Ｃ 仮想キングピン軸
Ｚ２ 接続点

Claims (8)

1. 車輪を把持する把持体と、
   前記把持体と車体とを連結する前側案内要素と、
   前記前側案内要素に対して車両前後方向後側に配置し、把持体と車体とを連結する後側案内要素と、
   を備えた操舵輪用サスペンション装置において、
   車幅方向に延在し、車体と前記左右のアーム間を連結するスタビライザと、
   該スタビライザに形成されるトーションバー部と、
   前記前後の案内要素間に設けられ、車輪の転舵時に発生する前記前側案内要素と前記後側案内要素との相対変位を、前記トーションバー部の捩り方向の変位に変換する捩り変位変換装置と
   を備え、
   前記捩り変位変換装置は、
   前記前側案内要素に回動可能に連結する第２リンクと、
   前記後側案内要素および前記第２リンクに回動可能に連結する第１リンクと、
   前記第１リンクまたは前記第２リンクの一方に対して、該第１リンクまたは第２リンクの軸方向に移動可能に連結した移動部材と、
   前記トーションバー部から車両前後方向前側または後側に延在し、かつ、前記移動部材と回動可能に連結する捩り用アーム部と、
   を備えることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
2. 車輪を把持する把持体と、
   前記把持体と車体とを連結する前側案内要素と、
   前記前側案内要素に対して車両前後方向後側に配置した後側案内要素と、
   を備えた操舵輪用サスペンション装置において、
   前記前側案内要素に回動可能に連結する第２リンクと、
   前記後側案内要素および前記第２リンクに回動可能に連結する第１リンクと、
   前記第１リンクまたは前記第２リンクの一方に対して、該第１リンクまたは第２リンクの軸方向に移動可能に連結した移動部材と、
   車幅方向に延在し、車体に連結されたトーションバー部と、
   前記トーションバー部から車両前後方向前側または後側に延在し、かつ、前記移動部材と回動可能に連結する捩り用アーム部と、
   を備えることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記車輪の最大転舵状態で、前記捩り用アーム部の前後方向揺動力と、前記捩り用アーム部と前記第１リンクとの連結部である接続点から仮想キングピン軸までの距離と、によって発生する車両のステアリング中立位置への復元力が最大となるように、前記第１リンク、前記第２リンク、および前記案内要素を配置したことを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記車輪の上下方向最大ストローク状態で、前記スタビライザの揺動角が最大となるように、前記第１リンク、前記第２リンク、および前記案内要素を配置したことを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
5. 請求項１に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記スタビライザは、旋回外輪の車両上下方向ストロークおよび転舵ストロークのいずれか一方または両方によって捩られることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記移動部材は、前記第１リンクを挿通する中空部材であることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記移動部材は、前記第１リンクの軸方向に摺動するリニアガイドであることを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の操舵輪用サスペンション装置において、
   前記第１リンクおよび前記第２リンクは、車両上下方向に延在することを特徴とする操舵輪用サスペンション装置。

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