JP6543068B2 - Vehicle suspension system - Google Patents
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Description
本発明は、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材に連結されるリンク部材が弾性部材を介して車体に連結される車両のサスペンション装置に関する。 The present invention relates to a suspension device of a vehicle in which a link member connected to a wheel support member rotatably supporting a wheel is connected to a vehicle body via an elastic member.
従来から、車両のサスペンション装置として、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材をリンク部材やダンパを介して車体に連結する形式のものがある。このようなサスペンション装置では、一般的に、リンク部材やダンパをゴムブッシュ等のマウント部材を介してコンプライアンスステア可能に車体に連結しており、車両に横力が入力されると、幾何学的に定まるロール中心を軸としてリンク部材やダンパが変位して車体がロールする。 Conventionally, as a suspension device of a vehicle, there is a type in which a wheel support member rotatably supporting a wheel is connected to a vehicle body via a link member and a damper. In such a suspension device, generally, the link member and the damper are connected to the vehicle body so as to enable compliance steering via a mounting member such as a rubber bush, and when lateral force is input to the vehicle, geometrically The link member and the damper are displaced about the center of the determined roll, and the vehicle body rolls.
このような横力による車体ロールは、過度に発生すると操縦安定性の低下に繋がるため、例えば、特許文献1には、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材を上下方向に揺動可能に支持するサスペンションメンバ(リンク部材)が車両の前方と後方とに間隔をあけて配設される懸架装置において、弾性的に支持されるサスペンションメンバに想定される仮想ロール軸をサスペンションジオメトリの中で適切に配置することにより、車両の操縦安定性を向上させる技術が提案されている。 Since an excessive generation of the vehicle body roll due to such lateral force leads to a decrease in steering stability, for example, Patent Document 1 supports a wheel support member that rotatably supports a wheel so as to be vertically swingable. Suspension system (link member) is disposed at a distance between the front and the rear of the vehicle, in which the imaginary roll axis assumed for the elastically supported suspension member is properly set in the suspension geometry A technique has been proposed to improve the steering stability of the vehicle by arranging the vehicle.
しかしながら、実際の車両においては、リンク部材の連結部やダンパの作動部にはフリクションが存在するため、直進時や微小操舵時等のように小さな横力が入力された場合には、リンク部材やダンパはほとんど動かず、主としてゴムブッシュ等のマウント部材が変位して車体がロールする。 However, in an actual vehicle, since friction exists in the link portion of the link member and the actuating portion of the damper, when a small lateral force is input, such as at the time of straight ahead or minute steering, the link member or The damper hardly moves, and the mount member such as a rubber bush is mainly displaced to roll the vehicle body.
従来、ゴムブッシュ等のマウント部材の剛性は、操縦安定性と振動伝達特性との兼ね合いから決定しており、小さな横力入力時のロールを抑制するため、マウント部材の剛性を上げると、車体の動きが抑制されて操縦安定性が向上する反面、制振・騒音抑制性能は低下してしまう。逆に、マウント部材の剛性を下げると、制振・騒音抑制性能は向上するが、操縦安定性が低下してしまい、操縦安定性と制振・騒音抑制性能とが背反する。 Conventionally, the rigidity of a mounting member such as a rubber bush is determined from the balance between steering stability and vibration transmission characteristics, and if the rigidity of the mounting member is increased to suppress the roll at the time of small lateral force input, Although the movement is suppressed and the steering stability is improved, the damping and noise suppression performance is reduced. Conversely, if the rigidity of the mounting member is lowered, the vibration control and noise suppression performance will be improved, but the steering stability will be lowered, and the steering stability and the vibration suppression and noise suppression performance will be contradictory.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、徒にマウント部材の剛性を上げることなく微小横力入力時のロールを抑制し、操縦安定性の向上と、制振・騒音抑制性能の向上とを両立させることのできる車両のサスペンション装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and controls the roll at the time of minute lateral force input without intentionally increasing the rigidity of the mount member, and improves the steering stability, and the damping and noise suppression performance. It is an object of the present invention to provide a suspension device of a vehicle that can achieve both.
本発明の一態様による車両のサスペンション装置は、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材に連結されるリンク部材がマウント部材を介して車体に弾性的に連結される車両のサスペンション装置であって、車幅方向の左右の前記マウント部材の前記車体への連結位置を前記リンク部材と前記車輪支持部材との連結位置よりも上方に設定すると共に、前記マウント部材の左右方向のバネ定数を上下方向のバネ定数よりも相対的に大きくなる特性に設定して、左右の前記マウント部材の弾性中心を車両の重心を通る慣性主軸近傍に配置したものである。 A suspension system of a vehicle according to an aspect of the present invention is a suspension system of a vehicle in which a link member coupled to a wheel support member rotatably supporting a wheel is elastically coupled to a vehicle body via a mount member, The connection position of the left and right mount members to the vehicle body in the vehicle width direction is set above the connection position of the link member and the wheel support member, and the horizontal spring constant of the mount member is in the vertical direction. The elastic centers of the left and right mount members are disposed in the vicinity of the principal axis of inertia passing through the center of gravity of the vehicle while being set to a characteristic relatively larger than the spring constant .
本発明によれば、徒にマウント部材の剛性を上げることなくマウント部材の剛性を最適化して微小横力入力時のロールを抑制することができ、操縦安定性の向上と、制振・騒音抑制性能の向上とを両立させることができる。 According to the present invention, it is possible to optimize the rigidity of the mount member without intentionally increasing the rigidity of the mount member and to suppress the roll at the time of minute lateral force input, thereby improving the steering stability, and suppressing vibration and noise. It is possible to achieve both the improvement of the performance.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1において、符号1は車両のサスペンション装置を示し、本実施の形態においては、車体の前部に配設されるストラット式サスペンション装置を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a suspension system of a vehicle, and in the present embodiment, a strut type suspension system disposed at the front of a vehicle body.
このサスペンション装置1は、車両前後方向に延びる中心線に対して車幅方向に左右対称の構造を有しており、図示しないハブを介して操舵輪である車輪(前輪)2を回転自在に支持する車輪支持部材としてのアクスルハウジング3に、ストラットユニット5とトランスバースリンク10とが連結されている。尚、図1において、F,Rは車両前後方向、U,Dは車両上下方向を示している。
The suspension device 1 has a left-right symmetrical structure in the vehicle width direction with respect to a center line extending in the longitudinal direction of the vehicle, and rotatably supports a wheel (front wheel) 2 which is a steering wheel via a hub (not shown). A
ストラットユニット5は、ショックアブソーバ6とサスペンションスプリング7とを一体的にユニット化して構成されており、サスペンションスプリング7側の上端部が車体フレームに取り付けられ、ショックアブソーバ6側の下端部がアクスルハウジング2の上部に結合されている。このストラットユニット5は、前輪2の転舵時にアクスルハウジング2と共に転舵軸回りに回転し、また、サスペンション装置1のストロークに応じて伸縮する。
The
また、トランスバースリンク10は、アクスルハウジング3を車体に連結するリンク部材であり、本実施の形態においては、図2に示すように、略L字形状に形成されたロワアームとして構成されている。このトランスバースリンク(以下、「ロワアーム」と記載)10は、アクスルハウジング3の下部に連結されると共に、車体側に2箇所で弾性的に支持されており、車両の静止時に車両の前方側から見たとき、車幅方向外側のアクスルハウジング3との連結位置よりも車幅方向内側の車体側との連結位置が上方となるように所定の傾角をつけて配置されている。
Further, the
詳細には、ロワアーム10は、一端がボールジョイント11を介してアクスルハウジング3の下部に連結されており、ロワアーム10に対してアクスルハウジング3がボールジョイント11の中心点回りに揺動(回転)が可能となっている。また、ロワアーム10は、車両の前後方向に離間して配置された2箇所の連結部において車体に連結され、サスペンション装置のストロークに応じて、この2箇所の連結部を結んだ直線である揺動中心軸回りに揺動(回転)可能となっている。
Specifically, the
ロワアーム10の車体への前側の連結部は、車両前部の車体下部で車幅方向に延在する梁状の部材であるフロントクロスメンバ30の側端部にマウント部材であるブッシュ12を介して連結されている。また、ロワアーム10の後側の連結部は、フロントクロスメンバ30が懸架されるクレードル構造のサポートメンバ31に結合されるサポートプレート32に、ブッシュ13を介して連結されている。ブッシュ12,13は、本実施の形態においては、円筒状の外筒と内筒との間に防振機能を有するゴム系材料を充填し、外筒と内筒とをゴムの加硫接着等により接合したゴムブッシュである。
The front side connecting portion of the
ロワアーム10には、前後のブッシュ12,13の外筒がそれぞれ圧入される円筒部10a,10bが設けられている。前側の円筒部10aは、その軸方向を車両の前後方向とほぼ一致させて配置され、後側の円筒部10bは、その軸方向がほぼ上下方向に配置されている。各ブッシュ12,13は、外筒を円筒部10a,10bに圧入されるとともに、その内筒内に挿入されるボルトによってフロントクロスメンバ30、サポートプレート32に連結されている。
The
また、左右のロワアーム10の前縁部には、車幅方向に延在するスタビライザ20がリンク21を介して連結されている。スタビライザ20は、例えば車両のロール時等のように左右のサスペンションが逆相方向に相対変位した際に、中間部分が捻られてバネ反力を発生することにより復元力を発生するものである。
Further, a
尚、フロントクロスメンバ30内には、図示しないステアリングホイールの操作に応じて前輪2を操舵するためのステアリングシステム40が配置されている。ステアリングシステム40は、ステアリングギアボックス41、タイロッド42を備えている。
In the
ステアリングギアボックス41は、例えばラックアンドピニオン機構を備えて構成され、ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフト43の回転運動を車幅方向の直進運動に変換する。また、タイロッド42は、ステアリングギアボックス41とアクスルハウジング3の前端部とを連結するロッド状の部材であり、ステアリングラックの動きをアクスルハウジング3に伝達し、アクスルハウジング3の操向を行う。
The
以上の構成を有するサスペンション装置1は、車両の旋回時等に横方向の力が入力されると、ストラットユニット5とロワアーム10とから幾何学的に定まるロール軸を中心としてストラットユニット5及びロワアーム10が変位する。その結果、ロール軸と車両の重心を通る慣性主軸との間に回転モーメントが発生し、車体がロールする。
The suspension device 1 having the above-described configuration receives the lateral force from the
一方、直進時や微小操舵時等のように入力が極めて小さいときには、ストラットユニット5及びロワアーム10にはフリクションが存在するため、このフリクションによってストラットユニット5及びロワアーム10はほとんど動かない。微小横力入力時には、主としてブッシュ12が変位して、左右のブッシュ12の弾性中心と慣性主軸との間に発生するモーメントによって車体がロールする。
On the other hand, when the input is very small, such as when going straight or when the minute steering is performed, friction is present in the
この微小横力入力時の車体ロールを抑制して操縦安定性を高めるには、ブッシュ12の剛性を高くすれば良いが、ブッシュ12の剛性を高くすると、振動吸収性能が低下してしまう。このため、本実施の形態においては、ロワアーム10とフロントクロスメンバ30とのブッシュ12を介した連結位置を、ロワアーム10とアクスルハウジング3との連結位置よりも高い位置となるように傾角をつけて配置すると共に、ブッシュ12の上下方向及び左右方向(車幅方向)の弾性特性を最適化し、左右のブッシュ12の弾性中心が慣性主軸Lの近傍となるように設定する(図4参照)。
The rigidity of the
具体的には、ブッシュ12の弾性特性は、例えば、図3に示すように、ロワアーム10の円筒部10aに圧入・固定される外筒12aと、内筒12bとの間に配設される防振ゴムからなるゴム部12cにおいて、上下の径方向の対向する位置に、すぐり(中空部若しくは凹部)12dを設けて変位に異方性を持たせ、上下方向のバネ定数と左右方向のバネ定数を異なる特性に設定している。尚、ブッシュ12の変位に異方性を持たせるには、すぐり12dを形成する他、例えば、中間板(インターリーフ)等の硬質部材を埋設するようにしても良く、また、これら複数の手段を組み合わせて用いても良い。
Specifically, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the elastic properties of the
すなわち、ロワアーム10を車体側に連結するブッシュ12の位置を、ロワアーム10のアクスルハウジング3側との連結位置よりも高い位置となるように傾角をつけて配置すると共に、例えば、ブッシュ12の左右方向のバネ定数を上下方向のバネ定数よりも相対的に大きくなる特性に設定する等して最適化し、左右のブッシュ12の横方向の変位を抑えつつ弾性中心を上方に移動させる。これにより、ブッシュ12の剛性を徒に大きくすることなく、微小入力時のロールを抑制し、操縦安定性の向上と、制振・騒音抑制性能の向上とを両立させることができる。
That is, the
ここで、図4に示すように、左右のブッシュ12の間の片側のスパンをb、ブッシュ12と弾性中心Pとの間の上下方向の距離をh、ロワアーム10の傾角をαとし、ブッシュ12の傾角方向のバネ定数をKq、傾角方向と直交する方向のバネ定数をKpとすると、これらの間には、以下の(1)式で示す関係が成り立つ。
Kp/Kq=(h・cos2α+b・sinα・cosα)/(b・sinα・cosα−h・sin2α) …(1)
Here, as shown in FIG. 4, the span on one side between the left and
Kp / Kq = (h · cos 2 α + b · sin α · cos α) / (b · sin α · cos α-h · sin 2 α) (1)
(1)式において、スパンb、傾角αは、サスペンションジオメトリーに応じた既知の値である。一方、ブッシュ12から慣性主軸までの上下方向の距離HGは、車両諸元に基づいて算出することができる。従って、例えば、ブッシュ12のバネ定数Kqを車両特性に対応して予め設定しておき、(1)式に既知のスパンb、傾角αを適用すると共に距離hをHGとしてバネ定数比Kp/Kqを求め、求めたバネ定数比Kp/Kqからバネ定数Kpを決定することにより、ブッシュ12の弾性中心Pを慣性主軸Lに一致させることが可能となる。
In the equation (1), the span b and the inclination angle α are known values according to the suspension geometry. On the other hand, the vertical distance HG from the
このように本実施の形態においては、ブッシュのバネ定数を最適化して弾性中心を慣性主軸近傍に設定することで、徒にブッシュの硬度を高くせずとも、直進時や微小操舵時等の横方向の微小入力に対する車両のロールを減少させ、見かけ上、重心位置での左右方向の変位を減少させることができる。これにより、操縦安定性の向上と、制振性能・騒音抑制性能の向上とを両立させることができ、特に、操舵輪側のブッシュの弾性中心を慣性主軸の近傍とすることで、フリクションによってストラットユニット5及びロワアーム10がほとんど動かない微小操舵時の安定性及び応答性を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the spring constant of the bush is optimized to set the elastic center in the vicinity of the inertia main axis, so that the hardness of the bush is not increased intentionally, but the side during straight running or minute steering etc. It is possible to reduce the roll of the vehicle for minute input in the direction and apparently reduce the lateral displacement at the center of gravity position. As a result, it is possible to achieve both improvement in steering stability and improvement in damping performance and noise suppression performance, and in particular, by setting the elastic center of the bush on the steering wheel side near the inertia main shaft, struts by friction. It is possible to improve the stability and responsiveness in the minute steering where the
1 サスペンション装置
2 車輪
3 アクスルハウジング
5 ストラットユニット
10 トランスバースリンク(ロワアーム)
12 ブッシュ
12c ゴム部
30 フロントクロスメンバ
40 ステアリングシステム
P 弾性中心
L 慣性主軸
1
12
Claims (3)
車幅方向の左右の前記マウント部材の前記車体への連結位置を前記リンク部材と前記車輪支持部材との連結位置よりも上方に設定すると共に、前記マウント部材の左右方向のバネ定数を上下方向のバネ定数よりも相対的に大きくなる特性に設定して、左右の前記マウント部材の弾性中心を車両の重心を通る慣性主軸近傍に配置したことを特徴とする車両のサスペンション装置。 A suspension device for a vehicle, wherein a link member coupled to a wheel support member rotatably supporting a wheel is resiliently coupled to a vehicle body via a mount member,
The connection position of the left and right mount members to the vehicle body in the vehicle width direction is set above the connection position of the link member and the wheel support member, and the horizontal spring constant of the mount member is in the vertical direction. A suspension apparatus for a vehicle, wherein the elastic centers of the left and right mount members are set in the vicinity of an inertial main axis passing through the center of gravity of the vehicle, with a characteristic of being relatively larger than a spring constant .
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