JPH07110566B2 - 自動車のリアサスペンション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のサスペンションに関し、特に積載状
態に応じてトー角を変化させて走行安定性および操舵性
の改善を図ったサスペンションに関するものである。

（従来技術） 自動車の車輪におけるトー角変化はステアリング特性に
影響を与えるものである。そして、このステアリング特
性においては、アンダーステアリング傾向を強めると走
行安定性が得られ、一方アンダーステアリング傾向を弱
めると操縦性が向上する。

ここで、例えば後輪についてみると、バンプトーインを
強めることによりアンダーステアリングが強まり走行安
定性が向上し、逆バンプトーインを弱めることにより操
縦性が向上する。従って、車輪のトー角を適宜変化させ
ることにより、所望の走行安定性および操縦性を得るこ
とが出来る。

かかるトー角制御を行うには、例えば実開昭56-131267
号公報に示されているように、サスペンション装置にお
けるサスペンションジオメトリを変化させればよい。す
なわち、上記公開実用新案公報に示された装置において
は、車輪に接続されたサスペンションアームを車輪の回
転軸に平行な方向（水平方向）に移動させることにより
直接にトー角を変化させている。しかしながら、このよ
うにしてトー角を直接変化させると、サスペンションア
ームを駆動するにあたって数100kgの力が必要となる。
更に、このようにトー方向を直接に変化させることは、
走行安定性を損なう要因ともなり、好ましくない。

一方、ステアリング特性は自動車の積載状態によって変
化するものである。いま、車体総重量Ｗのうち前輪に分
担される重量をWfとし、後輪に分担される重量をWrとす
ると、Wf/Wrが大になるにつれてアンダステアリングの
傾向が強まり、その逆の場合にはオーバステアリング気
味になる。例えば、積荷、乗車人員がふえると一般に後
輪側に積載荷重が片寄り、その結果後輪の分担荷重Wrが
増加してWf/Wrが小となりオーバステアリング気味にな
る。かかる積載状態に起因したステアリング特性の変動
を補償しなければ常に最適なステアリング特性を得るこ
とは望めない。

（発明の目的） 本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたもので、自
動車の積載状態に影響されずに所望のステアリング特性
を得ることが出来るようにトー角を制御し得る自動車の
サスペンションを提供することにある。

（発明の構成） 上記の目的を達成するために本発明は、各車輪が、上下
方向に揺動可能に車体に取り付けられた複数本のサスペ
ンションリンクにより支持されており、車輪の上下方向
揺動時に各サスペンションリンクの揺動軌跡の差により
車輪にトー変化が生じるように構成された自動車のリア
サスペンションにおいて、１つのアクチュエータと、こ
のアクチュエータにより車幅方向の左右反対方向に移動
される一対の移動部材と、第１アーム部とこの第１アー
ム部と所定の角度をなす第２アーム部を有し回動自在に
車体に配設された一対のアーム部材であって、第１アー
ム部の端部が上記複数本のサスペンションリンクのうち
の１本のサスペンションリンクの車体側取付点と回動自
在に連結されると共に第２アーム部の端部が上記移動部
材に回動自在に連結され、上記アクチュエータにより上
記一対の移動部材を移動させた際に第２アーム部と第１
アーム部とにより左右の後車輪の上記サスペンションリ
ンクの車体側取付点を同時に同量だけ上下方向に変位さ
せるアーム部材と、車輪に作用する鉛直荷重のうち少な
くとも後輪に作用する鉛直荷重を検出する荷重センサ
と、この荷重センサの出力信号を受け、車体重量の後車
輪への分担が小さい場合より大きい場合の方がバンプ状
態でのトーイン量が大きくなるように上記アクチュエー
タを駆動制御するコントローラと、を備えたことを特徴
とする。

（本発明の効果） このように構成した本発明の自動車のサスペンションに
おいては、前輪および後輪に分担される車体重量の変化
に応じて１本のサスペンションリンクの車体側取付点を
変化させ、サスペンションジオメトリを変化させてい
る。この結果、各車輪のバンプ時あるいはリバウンド時
における車輪支持点の移動軌跡が、前輪および後輪に作
用する鉛直荷重の比に応じて変化し、これによってトー
角を変化させることができるので、自動車の積載状態に
応じた好適な走行安定性および操縦性を得ることができ
る。

また、本発明によれば、実際のトー角の変化は車輪のパ
ンプ力あるいはリバウンド力を利用してなされ、上記ア
クチュエータは単にサスペンションアームの車体側取付
点の位置を変化させているだけであるので、従来装置に
おける車輪を直接に転舵してトー角を変化させる場合に
比べて、トー角を変化させるために要する力が1/10程度
の数10kgに軽減できる。更に、トー角を直接に変化させ
る場合に比べて、装置の異常発生時における安全性が高
まる。

さらに、本発明によれば、１つのアクチュエータ、一対
の移動部材、第１アーム部（水平部）と第２アーム部
（垂直部）を有する一対のアーム部材を設けているた
め、左右の後輪のサスペンションのバンプ時のトー変化
特性を同時に同量変化させることができる。この結果、
左右の後車輪の整合性が向上し、左右の後車輪のサスペ
ンションアライメントが不一致により生じる走行安定性
の低下を防止することができる。また、アクチュエータ
を１つ設けるだけで良いのでコンパクトなレイアウトを
達成できると共に、コストを低減でき、更に重量を軽減
することも可能となる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施例に
よる自動車のサスペンションについて説明する。

まず、第１図ないし第３図を参照して、本発明の自動車
のサスペンションにおけるトー変化の原理を左後車輪を
例にとって説明する。

第１図および第２図において、符号Ｗは地面Ｇ上の左後
車輪（以下単に車輪と称す）を示し、この車輪Ｗは、上
下方向に揺動可能な第１および第２サスペンションリン
クＬ、ｌによって支持されている。第１図および第２図
から明らかなように、この例では第１サスペンションリ
ンクＬが第２サスペンションリンクｌより長く設定され
ている。この第１および第２サスペンションリンクＬお
よびｌの車輪側取付点L₁、l₁は、第１図に示されている
ように同一水平面上に配置されているが、第１サスペン
ションリンクＬの車体Ｂへの取付点すなわち車体側取付
点L₂は、第２サスペンションリンクｌの車体側取付点l₂
より高い位置に設定されている。また、この車体側取付
点l₂は、車体Ｂに対して上下動可能に取り付けられてい
る。

以上のような構成において、第２サスペンションリンク
ｌの車体側取付点がl₂で示されている位置にあるときに
は、バンプ時において車輪側取付点L₁、l₁は、第１図お
よび第２図にL₁₀、l₁₀で示される位置に移動し、従って
第３図に実線で示されているようなバンプトーイン・リ
バウンドトーアウト特性が得られる。以上のような状態
から、上記車体側取付点がl₂₁の位置に下げられると、
車輪側取付点L₁、l₁がバンプ時においてL₁₁、l₁₁で示さ
れる位置に移動し、車輪Ｗは１点鎖線で示した状態とな
り、従って第３図に１点鎖線で示されているように、バ
ンプトーイン、リバウンドトーアウト傾向の強まったバ
ンプトーイン・リバウンドトーアウト特性が得られる。
一方、上記車体側取付点がl₂₂の位置に上げられると、
車輪側取付点L₁、l₁が、バンプ時において今度はL₁₂、l
₁₂で示される位置に移動し、従って第３図に２点鎖線で
しめされたバンプトーアウト・リバウンドトーイン特性
が得られる。なお、ここで、バンプトーアウト傾向は、
バンプトーインが特に弱められた場合であると考えるこ
とができる。

以上のような構成および作用において、前車輪に対する
後車輪の分担荷重が大のときに第２サスペンションリン
クｌの車体側取付点l₂をl₂₁の位置に下げれば、強めら
れたトーイン・トーアウト特性が得られるので、アンダ
ステアリング傾向が強められ、従って走行安定性が向上
する。一方、後車輪の分担荷重が小のときに、上記車体
側取付点l₂をl₂₂の位置に上げれば、トーアウト・トー
イン傾向が得られるので、アンダステアリング傾向が弱
められ、あるいはオーバステアリング傾向となり、従っ
て操縦性能が向上する。

次に第４図以降を参照して、上記構成のサスペンション
を、後輪サスペンションを例にとって説明する。

第４図において、符号１は車体幅方向に延びるサスペン
ション取付台を示し、このサスペンション取付台１はそ
の両端においてボルト等により車体に固定されている。

上記取付台１の車体前後方向の前面1Fには軸3Rおよび3L
のまわりに回動自在にＬ形アーム5Rおよび5Lが配設され
ている。これら両アーム5R、5Lの水平部の端部7R、7Lに
はそれぞれ第２サスペンションリンクであるロアーリン
ク9R、9Lが回動自在に連結されている。この連結部が、
上記車体側取付点l₂である。ロアーリンク9L、9Rの他端
はそれぞれ図示していない左、右車輪側に連結される。
この連結部が、上記車輪側取付点l₁である。

一方、Ｌ形アーム5R、5Lの垂直部の端部11R、11Lには該
アームの端部7R、7Lを上下動させるためのアクチュエー
タ13のプランジャ15R、15Lがそれぞれ回動自在に連結さ
れている。上記取付台１の後面1Bには、左右対称に第１
サスペンションリンクであるロアーリンク17R、17Lが、
その一端において回動自在に配設されており、それらロ
アーリンク17R、17Lの他端側が不図示の車輪に連結され
ている。このロアーリンクの車輪側連結部が上記車輪側
取付点L₁であり、車体側連結部が上記車体側取付点L₂で
ある。

次に、第５図を参照してアクチュエータ13の具体的構造
の一例を説明する。図示のように、アクチュエータ13は
油圧シリンダにより構成され、シリンダ内に画成された
中央の油圧室131と左右の油圧室132、133との間の圧力
差によって、プランジャ15L、15Rの基部に設けられたピ
ストン15L₁、15R₁、ならびに両プランジャ15L、15Rは矢
印の方向へ往復動する。

油圧室間の圧力差は、ポンプ21、リリーフ弁23、方向制
御弁25等から構成される油圧制御回路により制御され、
方向制御弁25の切り換え制御はコントローラ27により行
われる。コントローラ27では、前車輪および後車輪に配
設された軸重センサ29、31から供給される検出信号に基
ずき、前車輪に作用している鉛直荷重Wfと後車輪に作用
している鉛直荷重Wrの比Wf/Wrを算出する。この算出結
果に基ずき、コントローラ27から出力される制御信号に
よって方向制御弁25のソレノイド25aがオンオフされ、
この結果、油の圧送方向が制御される。

かかる制御の下に、油圧シリンダの中央の油圧室131の
圧力が高まると、両プランジャ15L、15Rは相互に離間す
る方向へと移動される。この移動はピストン15R₁、15L₁
が油圧室132、133の外方のストッパ132a、133aに衝当す
るまで行われる。この結果、左右のＬ形アームは軸3L、
3Rのまわりに回動し、それらの水平端であるロアーリン
ク9L、9Rの連結部7L、7Rは所定量だけ下方へ移動する。
一方、油圧シリンダの油圧室131内の圧力が左右の油圧
室132、133よりも低くなると、両プランジャ15L、15Rは
相互に近づく方向に移動され、両ピストン15R₁、15L₁が
油圧室131内のストッパ131aに衝当した状態となる。こ
の結果、上述とは逆に両Ｌ形アーム5L、5Rの連結部7L、
7Rが上方へ所定量だけ移動する。

上記第２サスペンションリンクであるロアーリンク9R、
9Lの車体側連結部、すなわち連結部7R、7Lの高さは、例
えば第６図の実線ａで示されているように所定の分担荷
重比Wf/Wrにおいて２段階に切り換えてもよいし、ある
いは破線ｂで示したように車速に応じてリニヤに変化さ
せてもよいし、または１点鎖線ｃで示したように荷重比
Wf/Wrに応じて高次関数的に変化させてもよい。なお、
上記実施例においては、線ｂ、ｃで示したように連結点
の位置を連続的に調節可能とする場合には、油圧保持手
段が必要である。

上記第５図に示した実施例においてはアクチュエータと
して油圧シリンダを用いた場合を説明したが、第７図に
示した実施例のようにねじ機構を用いたタイプのものを
用いることもできる。なお、このねじ機構を用いたアク
チュエータによれば上記連結点の高さのリニア制御を行
いやすいという利点がある。

第７図において、両プランジャ15L、15Rの外周表面には
所定の範囲に亘ってねじ部が形成され、スリーブナット
61に螺合されている。スリーブナット61はベアリング63
を介して回転可能な状態で支持部65に支持され、ギアト
レイン67を介して伝達されるモータ69の回転力により回
転される。ここに、両プランジャのねじ部は、逆向きの
ねじが設けられ、スリーブナット61の回転によりそれら
両プランジャが左右反対方向へ移動するようになってい
る。モータ69の駆動制御はコントローラ27により行われ
る。このコントローラ27は、例えばマイクロコンピュー
タにより構成され、そのROM内には前後両車輪の分担荷
重の比Wf/Wrに対する連結部位置の対応テーブルが展開
されており、両センサ29、31の出力に基づき決定された
位置に連結部が至るようにモータ69の駆動が制御され
る。

このように構成した本実施例によれば、前後両車輪の分
担荷重の比Wf/Wr、すなわち積載状態に対してより好適
なステアリング特性を得ることができる。

次に、上述した実施例においては、前後車輪の荷重を検
出するために軸重センサを用いた場合を説明したが、こ
のように荷重を直接に測定する代わりに車体の高さを測
定し、その変動から荷重を検出するようにしても良い。
また、積荷、乗車人員が増すと一般に後車輪への荷重の
分担が増加して前後車輪の荷重比Wf/Wrは小さくなる。
従って、第８図に示した実施例のように荷重の検出を後
輪についてのみ行い、その荷重の変動に基づいてトー角
を制御するようにしても良い。

第８図において、81は後輪に作用する鉛直荷重を検出す
る荷重センサであり、作用している鉛直荷重に対応した
電圧が検出信号として出力される。比較器82では、その
正側端子にセンサ81の検出信号が入力され、その負側端
子には基準電圧が印加されている。この基準電圧の値
は、例えば後輪に作用する荷重がWroのときにセンサ81
から出力される電圧と等しい値に設定されている。この
結果、比較器82の出力は、後輪に作用する鉛直荷重がWr
oを越えたときにのみハイレベルに立ち上がる。トラン
ジスタ83のベースにはこの比較器の出力信号が入力さ
れ、コレクタはソレノイド25aに接続され、またエミッ
タは接地されている。従って、ベースにハイレベル信号
が供給されると、このトランジスタ83は導通してソレノ
イド25aが励磁される。その他の構成については第５図
の実施例と同じｄであり、第６図の実線ａで示されるの
と同様に、後輪の鉛直荷重Wrを変数としてその値がWro
をこえるとリンク連結部の高さが下げられるようになっ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明するための車輪に取り付
けられたサスペンションリンクの概略背面図、 第２図は、第１図に示されたサスペンションリンクの概
略平面図、 第３図は、第１図および第２図に示されたサスペンショ
ンリンクによって得られるトー角の変化の例を示すグラ
フ、 第４図は、上記サスペンションリンクの車体側取付点の
高さ位置を制御するための制御機構の１例を示す概略斜
視図、 第５図は、第４図に示した制御機構の特にアクチュエー
タの１例について詳細に示した一部断面図、 第６図は、本発明によって可能な前後車輪の分担荷重比
にたいするリンク連結部の高さの制御の例について示し
た特性線図、 第７図は、アクチュエータの他の例を示す一部断面図、 第８図は、本発明の他の実施例を示す概略構成図であ
る。 L,l……サスペンションリンク、l₂……車体側連結部、
５……Ｌ形アーム、７……リンク連結部、９……ロアー
リンク、13……アクチュエータ、15……プランジャ、27
……コントローラ、29,31,81……センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 茂樹 広島県安芸郡府中町新地３番１号 東洋工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−105812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−23775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−206409（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各車輪が、上下方向に揺動可能に車体に取
   り付けられた複数本のサスペンションリンクにより支持
   されており、車輪の上下方向揺動時に各サスペンション
   リンクの揺動軌跡の差により車輪にトー変化が生じるよ
   うに構成された自動車のリアサスペンションにおいて、 １つのアクチュエータと、 このアクチュエータにより車幅方向の左右反対方向に移
   動される一対の移動部材と、 第１アーム部とこの第１アーム部と所定の角度をなす第
   ２アーム部を有し回動自在に車体に配設された一対のア
   ーム部材であって、第１アーム部の端部が上記複数本の
   サスペンションリンクのうちの１本のサスペンションリ
   ンクの車体側取付点と回動自在に連結されると共に第２
   アーム部の端部が上記移動部材に回動自在に連結され、
   上記アクチュエータにより上記一対の移動部材を移動さ
   せた際に第２アーム部と第１アーム部とにより左右の後
   車輪の上記サスペンションリンクの車体側取付点を同時
   に同量だけ上下方向に変位させるアーム部材と、 車輪に作用する鉛直荷重のうち少なくとも後輪に作用す
   る鉛直荷重を検出する荷重センサと、 この荷重センサの出力信号を受け、車体重量の後車輪へ
   の分担が小さい場合より大きい場合の方がバンプ状態で
   のトーイン量が大きくなるように上記アクチュエータを
   駆動制御するコントローラと、 を備えたことを特徴とする自動車のリアサスペンショ
   ン。