JP6136956B2

JP6136956B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP6136956B2
Application number: JP2014015184A
Authority: JP
Inventors: 孝明永田; 慶一近藤; 秀裕竹中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015140129A

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に関し、特に、サスペンションスプリングの取付技術に関する。

車両のサスペンション装置として、３リンク式といわれるリヤサスペンション構造がある。例えば、特許文献１には、アクスルシャフトがトレーリングアーム部材とコイルスプリングにより懸架される構造が示される。アクスルシャフトは、トレーリングアーム部材に設けられるブッシュを介して支持される。

特開平８−９９５１１号公報

車両の乗り心地を高めるためには、ブッシュの変形余裕が確保できる範囲で利用することが望ましい。

本発明は、こうした状況に鑑みなされたものであり、ブッシュの変形余裕を確保できるサスペンション装置に関する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンション装置は、車輪を回転可能に支持し、車体に対してサスペンションスプリングを介して連結されるアクスルと、車両の前後方向に延び、前端側が車体に対して連結され、後端側が弾性ブッシュを介してアクスルと連結されるトレーリングアームと、を備える。サスペンションスプリングは、車輪の回転軸に対して前後方向にずれた位置に配置される。

この態様によると、サスペンションスプリングが前後方向にずれた位置に配置されるため、サスペンションスプリングにより加えられる力によってアクスルにモーメントが発生する。そのため、アクスルに対して前後方向の荷重が加わっていない状態であっても、サスペンションスプリングによるモーメントによりアクスルと連結される弾性ブッシュが変形した状態となる。一般に、走行時に路面からアクスルに加わる力は前方向よりも後方向の方が大きいため、弾性ブッシュにおいて後方向の力に対する変形余裕が小さくなりやすい。本態様では、あらかじめ弾性ブッシュを変形させて前後方向で変形余裕を非対称とすることで、弾性ブッシュの後方向の変形余裕を確保し、車両の乗り心地を高める。

本発明によれば、前後方向にずれた位置にサスペンションスプリングを配置することにより、ブッシュの変形余裕を確保し、車両の乗り心地を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るサスペンション装置を模式的に示す左側面図である。（ａ）は、比較例に係るサスペンション装置を模式的に示す図であり、（ｂ）は、比較例に係るブッシュの荷重−たわみ線図を模式的に示すグラフである。（ａ）は、実施の形態に係るサスペンション装置を模式的に示す図であり、（ｂ）は、実施の形態に係るブッシュの荷重−たわみ線図を模式的に示すグラフである。変形例に係るサスペンション装置を模式的に示す左側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るサスペンション装置１０を模式的に示す左側面図である。本実施の形態に係るサスペンション装置１０は、後輪を懸架するためのリヤサスペンション装置である。サスペンション装置１０は、トレーリングアーム１２と、アクスル３０と、サスペンションスプリング４０と、を備える。なお、サスペンション装置１０は左右方向に対して実質的に対称の構造をとるため、本図では車両左側を示し、右側を省略している。

トレーリングアーム１２は、車両の前後方向に延びる部材であり、前端部１４が車体５０のアーム取付部５２に連結され、後端部１８がアクスル３０に連結される。トレーリングアーム１２は、三つの弾性ブッシュ１６、２０、２２を有する。前端部１４には第１ブッシュ１６が設けられ、後端部１８には、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が設けられる。前端部１４は、第１ブッシュ１６を介してアーム取付部５２に連結され、後端部１８は、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２を介してアクスル３０に連結される。

第１ブッシュ１６は、同軸に設けられる内筒と外筒の間にゴムなどの弾性材料を圧入した構成を有する。外筒はトレーリングアーム１２の前端部１４に固定され、内筒にはアーム取付部５２と固定されるボルト等が挿通される。これにより、第１ブッシュ１６は、車体５０に対してトレーリングアーム１２を揺動可能に支持する。

第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、第１ブッシュ１６と同様、同軸に設けられる内筒と外筒の間にゴムなどの弾性材料を圧入した構成を有する。第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、トレーリングアーム１２の後端部１８側に設けられ、第２ブッシュ２０が前方、第３ブッシュ２２が後方に設けられる。第２ブッシュ２０にはアクスル３０の第２連結部３６が連結され、第３ブッシュ２２にはアクスル３０の第３連結部３８が連結される。これにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、トレーリングアーム１２に対してアクスル３０を揺動可能に支持する。

アクスル３０は、車輪６０を回転自在に支持する構造である。アクスル３０は、左右の車輪の間を連結するアクスルチューブ（図示せず）と、アクスルチューブを支持するためのブラケット３２と、を有する。アクスルチューブの両端部には、車輪６０を回転自在に支持するハブベアリングが取り付けされる。ブラケット３２は、車輪６０の回転軸Ｂの前方に延びる第１連結部３４と、回転軸Ｂの前下方に延びる第２連結部３６と、回転軸Ｂの後下方に延びる第３連結部３８と、を有する。なお、変形例においては、第２連結部３６および第３連結部３８がともに回転軸Ｂの前下方に延びる形状や、第２連結部３６および第３連結部３８がともに回転軸Ｂの後下方に延びる形状としてもよい。

第２連結部３６および第３連結部３８は、第２ブッシュ２０または第３ブッシュ２２を介してトレーリングアーム１２に連結される。これにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、回転軸Ｂよりも下方の位置に設けられることとなる。ここで、下方の位置とは、回転軸Ｂを通る前後方向の軸（以下、前後軸Ｃともいう）よりも下方の第１領域Ｅ１に含まれる位置のことである。

アクスル３０に前後方向の荷重が加わる場合、アクスル３０には荷重に応じたモーメントが発生する。このモーメントにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２には、第２ブッシュ２０と第３ブッシュ２２を結ぶ線Ｇに垂直に偶力が発生する。例えば、アクスル３０に後方向の荷重が加わる場合、アクスル３０に発生するモーメントにより、第２ブッシュ２０には上方向の力Ｎ１、第３ブッシュ２２には下方向の力Ｎ２が加わり、その力の大きさに応じて第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は変形する。

第１連結部３４には、車体５０と接続されるサスペンションスプリング４０が連結される。サスペンションスプリング４０の連結位置Ａは、回転軸Ｂを基準として前方にずれた位置となる。ここで前方にずれた位置とは、回転軸Ｂを通る上下方向の軸（以下、上下軸Ｄともいう）よりも前方の第２領域Ｅ２に含まれる位置である。

サスペンションスプリング４０は、第１連結部３４に対して上下方向の力を伝達する。このとき、サスペンションスプリング４０は、回転軸Ｂの前方の連結位置Ａに力を伝達するため、アクスル３０に対してモーメントを発生させる。このモーメントにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２には、第２ブッシュ２０と第３ブッシュ２２を結ぶ線Ｇに垂直に偶力が発生する。車輪６０が接地して走行している状態では、サスペンションスプリング４０により第１連結部３４が下方向の力ΔＦが加わるため、第２ブッシュ２０には下方向の力ΔＮ１、第３ブッシュ２２には上方向の力ΔＮ２が加わり、その力の大きさに応じて第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は変形する。

以上の構成により、サスペンション装置１０は、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が下方に配置されるとともに、サスペンションスプリング４０が前方に配置される。このため、アクスル３０に後方向の荷重が加わった際に第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２に加わる偶力Ｎ１、Ｎ２の方向と、サスペンションスプリング４０からの力により第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２に加わる偶力ΔＮ１、ΔＮ２の方向とが逆向きとなる。これにより、後方向荷重に対する第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２の変形余裕を大きくすることができる。以下、図２および図３を参照しながら、弾性ブッシュの変形余裕について示す。

図２（ａ）は、比較例に係るサスペンション装置を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、比較例に係るブッシュの荷重−たわみ線図を模式的に示すグラフである。比較例においては上述の実施の形態とは異なり、サスペンションスプリング１４０が前後方向にずれて配置されておらず、前後方向に対して回転軸Ｂと同位置に設けられる。そのため、変形例に係るサスペンションスプリング１４０は、アクスル３０に対してモーメントを発生させにくい構造となっている。

比較例において、アクスル３０に後方向荷重Ｆがかかると、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、偶力Ｎ１、Ｎ２が加わってたわみ量Ｓで変形する。このときの荷重Ｆとたわみ量Ｓとの関係を図２（ｂ）に模式的に示す。車両の乗り心地を高めるためには、荷重Ｆとたわみ量Ｓがほぼ線形の関係となる線形領域Ｌ１の範囲内で用いることが望ましい。しかし、後方向に比較的大きな荷重Ｆ_０がかかると、線形領域Ｌ１の範囲を超えるたわみ量Ｓ_０となって変形余裕が確保できなくなり、乗り心地の低下につながる。このとき、ブッシュを大型化すればブッシュの線形領域Ｌ１を大きくできるが、車両搭載の制約上、現実的ではない。

図３（ａ）は、実施の形態に係るサスペンション装置を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、実施の形態に係るブッシュの荷重−たわみ線図を模式的に示すグラフである。実施の形態では、サスペンションスプリング４０が前方向にずれて配置されているため、第１連結部３４に下方向にかかる荷重ΔＦにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２は、偶力ΔＮ１、ΔＮ２が加わってたわみ量ΔＳだけ変形することとなる。このため、アクスル３０にかかる荷重Ｆがない場合であっても、たわみ量ΔＳだけオフセットされた状態となり、図３（ｂ）に示す荷重Ｆとたわみ量Ｓとの関係となる。これにより、後方向（グラフの正の方向）の線形領域Ｌ２が大きくなり、後方向の変形余裕を前方向と比べて大きく確保できる。

一般に、走行時にアクスル３０にかかる荷重Ｆは、前方向よりも後方向の方が大きい。本実施の形態によれば、弾性ブッシュの変形余裕が前方向よりも後方向の方が大きいため、前方向と後方向とで非対称な荷重が加わる場合であっても、弾性ブッシュを線形領域内で変形させることができる。これにより、変形余裕の大きい大型のブッシュを用いることなく、車両の乗り心地を向上させることができる。

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

図４は、変形例に係るサスペンション装置１０を模式的に示す左側面図である。変形例においては、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が回転軸Ｂよりも上方の位置、つまり、前後軸Ｃよりも上方の第３領域Ｅ３に含まれる。このため、アクスル３０に後方向に荷重Ｆが加わる場合、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２はたわみ量Ｓで変形する。

また変形例においては、サスペンションスプリング４０が、回転軸Ｂよりも後方の位置、つまり、上下軸Ｄよりも後方の第４領域Ｅ４に含まれる。このため、第１連結部３４に下方向にかかる荷重ΔＦにより、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２はたわみ量ΔＳだけ変形することとなる。

このように、変形例では、第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が上方に配置されるとともに、サスペンションスプリング４０が後方に配置される。このため、アクスル３０に後方向の荷重が加わった際に第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が変形するたわみ量Ｓの方向と、サスペンションスプリング４０からの力により第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２が変形するたわみ量ΔＳの方向とが逆向きとなる。これにより、後方向荷重に対する第２ブッシュ２０および第３ブッシュ２２の変形余裕を大きくすることができる。

１０…サスペンション装置、１２…トレーリングアーム、１４…前端部、１６…第１ブッシュ、１８…後端部、２０…第２ブッシュ、２２…第３ブッシュ、３０…アクスル、３２…ブラケット、Ａ…連結位置、Ｂ…回転軸、４０…サスペンションスプリング、５０…車体、６０…車輪。

Claims

車輪を回転可能に支持し、車体に対してサスペンションスプリングを介して連結されるアクスルと、
車両の前後方向に延び、前端側が車体に対して連結され、後端側が弾性ブッシュを介して前記アクスルの連結部と連結されるトレーリングアームと、
を備え、
前記連結部は、前記車輪の回転軸に対して上下方向にずれた位置に配置され、
前記サスペンションスプリングは、前記連結部が前記車輪の回転軸より下方に位置する場合に前記車輪の回転軸に対して前方にずれた位置に配置され、前記連結部が前記車輪の回転軸より上方に位置する場合に前記車輪の回転軸に対して後方にずれた位置に配置されることを特徴とするサスペンション装置。