JPH0966716A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】釣り合い状態付近においてレバー比が大きく、
低剛性となり、ストロークの大きい領域で高剛性とな
り、かつこの間のレバー比の変化を大きくとることがで
き、しかも耐久性、信頼性の高いサスペンション装置を
提供する。 【解決手段】車輪２の上下動と共に変位する部材に回動
自由に支持されたベルクランク７と、このベルクランク
７の一方の端部と車体１との間に介装したダンパ８と、
同じくベルクランク７のもう一方の端部と車体１との間
を引張力を受けるように連結したコネクティングロッド
９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両のサスペンシ
ョン装置、とくにストロークに応じてレバー比を変化さ
せるようにしたサスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のサスペンション装置としてストロ
ークに応じてレバー比を変化させ、車両の釣り合い状態
（１Ｇ状態）付近では低剛性の良好な乗り心地を保ち、
中立状態からのストロークが大きい領域では高剛性で走
行安定性を高められるようにしたものが、特開昭６３−
１１００１２号公報に開示されている。

【０００３】これは、車輪用ガイドロッドに対してダン
パの下端を摺動自由に連結し、ガイドロッドの揺動に伴
いダンパが傾斜すると、レバー比が変化するようしたも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、ガ
イドロッドの揺動に伴うダンパ軸の傾斜によってレバー
比が変化する構成のため、レバー比変化を大きく設定し
にくく、したがって車両に応じてのサスペンション特性
の設定の自由度が低く、また、ダンパ下端の摺動機構
が、飛び石、ダスト、泥水などの厳しい環境条件に晒さ
れ、その耐久性等の確保が比較的困難となる等の問題が
あった。

【０００５】本発明はこのような問題に対し、釣り合い
状態付近においてレバー比が大きく、低剛性となり、ス
トロークの大きい領域で高剛性となり、かつこの間のレ
バー比の変化を大きくとることができ、しかも耐久性、
信頼性の高いサスペンション装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、車両のサ
スペンション装置において、車輪の上下動と共に変位す
る部材に回動自由に支持されたベルクランクと、このベ
ルクランクの一方の端部と車体との間に介装したダンパ
と、同じくベルクランクのもう一方の端部と車体との間
を引張力を受けるように連結したコネクティングロッド
とを備え、サスペンションの釣り合い状態において、車
輪の上下方向の揺動中心Ｏとベルクランクの回動中心Ｑ
を結ぶ線上あるいはその延長線上またはその近傍に前記
コネクティングロッドの車体側への連結点となる回動中
心Ｔがあり、かつベルクランクの回動中心Ｑとベルクラ
ンクとコネクティングロッドの連結支持点Ｓを結ぶ線あ
るいはその延長線によって２つに分割された領域のうち
ダンパによるモーメントでベルクランクが回転しようと
する方向と反対の領域に前記回動中心Ｔがあり、またコ
ネクティングロッドの回動中心Ｔとベルクランクへのダ
ンパ連結支持点Ｒを結ぶ線に対してダンパ軸線が略法線
上に位置するようにダンパの車体側取付点Ｕを設定す
る。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、基端
を車体側に回動自由に連結した互いに略平行なロアアー
ムとアッパアームにより支持されたハブキャリアに車輪
が取付けられ、ハブキャリアの一部にベルクランクが回
動自由に支持され、ベルクランクの一方の自由端と車体
との間にダンパが、また他方の自由端と車体との間にコ
ネクティングロッドが介装されている。

【０００８】第３の発明は、第１の発明において、車輪
が車軸に取付けられ、車軸の一部にベルクランクの一端
が回動自由に支持され、ベルクランクの他端と車体との
間にコネクティングロッドが、ベルクランクの中央部と
車体との間にダンパが介装されている。

【０００９】第４の発明は、第１の発明において、車輪
が車体中央もしくは車体中央から遠方にある仮想の点を
揺動中心とする車軸に支持され、この車軸の一部にベル
クランクが回動自由に支持され、ベルクランクの一端と
車体との間にダンパが、また他端と車体との間にコネク
ティングロッドが介装されている。

【００１０】

【作用・効果】第１の発明において、車輪にかかる荷重
はベルクランクを介してダンパの反力として支持され、
このときベルクランクに連結したコネクティングロッド
には常に引張力が働いている。車輪の上下動に伴いベル
クランクの回動中心は上下し、このとき車体側に一端を
連結したコネクティングロッドによりベルクランクが回
動し、ダンパを伸縮させる。

【００１１】車輪とダンパの変位との比率であるレバー
比ρは、車輪の反力支持点Ｐの車輪揺動中心Ｏに対する
上下方向への揺動角α、ベルクランクの回動中心Ｑにお
ける車輪の揺動中心Ｏとベルクランクの回動中心Ｑとを
結ぶ線に対する法線とコネクティングロッドの回動中心
ＴとＱを結ぶ線の法線とのなす角β、ベルクランクのダ
ンパ支持点ＲにおけるＴとＲを結ぶ線の法線とダンパ軸
線ＲＵとのなす角γ、各リンクの間隔を、ＯＰ、ＯＱ、
ＴＱ、ＴＲとすると、 レバー比ρ＝（ＯＰ／ＯＱ）・（ＴＱ／ＴＲ）・ｃｏｓ
α・ｃｏｓβ・ｃｏｓγ となる。したがって、サスペンションの釣り合い付近に
おいて、上記のように設定することにより、各角度α、
β、γはそれぞれゼロに等しく、それらの余弦値はほぼ
最大値となり、このため釣り合い付近でのレバー比が最
大となる。これにより、サスペンションの釣り合う１Ｇ
付近でのレバー比が大きく、この付近で低剛性の乗り心
地のよいサスペンション特性となる。

【００１２】また、車輪の上下動が大きくなるにしたが
って、各角度α、β、γが変化し、それぞれゼロよりも
増加または減少していく。このため、レバー比は車輪の
上下方向の変位が大きくなるのにしたがって減少する。
このためサスペンションストロークが大きくなるにした
がって高剛性となり、車体のロールやピッチを抑制し、
安定した走行特性を保持する。

【００１３】上記したレバー比は、各角度α、β、γに
よって変化し、このように車輪の上下変位に伴って変動
する因子が多いことから、レバー比の変化が自由かつ大
きくとれ、車両に応じて最適なサスペンション特性に設
定することができる。

【００１４】なお、コネクティングロッドには常に引張
力がかかるだけの構造のため、コネクティングロッドを
パイプ材料としたり、小径化することにより、軽量化を
図ることができる。

【００１５】また、各リンク部材には摺動部分がなく、
路面からの飛撥ね石や、泥水などを受けても作動が悪化
しにくく、耐久性や信頼性が高い。

【００１６】第２の発明においては、車輪はアッパアー
ムとロアアームにより支持され、揺動角αが、車輪の上
下動に対して大きく変化するので、サスペンション釣り
合い付近でのレバー比に対して、サスペンションストロ
ークの大きい領域でのレバー比の変化率を大きくとれ
る。このため、サスペンション特性の設計の自由度が高
まる。

【００１７】第３の発明においては、車輪を支持する車
軸が、車輪と共に上下動すると、車軸の一部に取付けた
ベルクランクがコネクティングロッドに引張られて回動
し、ダンパを伸縮させる。車軸は上下に平行移動するの
で、揺動角αの変化はほとんど無いが、ベルクランクの
回動により、角度β、γが増加し、レバー比がサスペン
ションの釣り合い状態から変化する。

【００１８】第４の発明では、車輪の上下動により、車
軸が車体の中央もしくは車体中央から遠方にある仮想の
点を揺動中心として揺動し、揺動角αが変化する。これ
と共に各角度β、γが変化し、レバー比がサスペンショ
ンストロークに応じて変化する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にしたがって説明する。

【００２０】図１は本発明をダブルリンク式サスペンシ
ョンに適用したもので、この図は車両の進行方向の左側
の車輪について前方から見たときの正面図で、図中１は
車体、２は車輪を示し、車輪２はハブキャリア３に回転
自由に支持されている。ハブキャリア３は互いに概略平
行なアッパアーム４とロアアーム５の先端にそれぞれ回
動自由に連結され、これらアッパアーム４とロアアーム
５の基端はブラケット６を介してそれぞれ車体側に回動
自由に連結され、これらにより、概略平行四辺形が構成
されている。したがって、車輪２が上下動しても、概略
平行四辺形による支持により、車輪２は常にほぼ垂直状
態に維持される。

【００２１】ハブキャリア３の一部には、車体側に向け
て突起部３ａが形成され、この突起部３ａに略Ｖ字型に
開くベルクランク７の基端が回動自由に結合され、ベル
クランク７の一方の自由端７ａにはダンパ８の基端が回
動自由に連結され、また、ベルクランク７の他方の自由
端７ｂにはコネクティングロッド９の先端が回動自由に
連結される。このコネクティングロッド９の基端側は、
アッパアーム４とロアアーム５を取付けた車体側のブラ
ケット６の間において車体１に取付けたブラケット１０
に回動自由に連結される。また、前記ダンパ８の先端
は、前記基端側よりも車体内側に位置するように、車体
１の一部にブラケット１１を介して回動自由に連結され
る。

【００２２】そして、アッパアーム４、ロアアーム５、
ハブキャリア３に対して、コネクティングロッド９、ダ
ンパ８、ベルクランク７の相互の位置関係は次のように
規定される。

【００２３】ロアアーム５の基端側回動中心Ｏ、車輪２
の車輪反力作用点Ｐ、ハブキャリア３に連結したベルク
ランク７の回動中心Ｑ、ベルクランク７の自由端７ａ，
７ｂの各連結支持点Ｒ及びＳ、コネクティングロッド９
の車体側の連結点である回動中心Ｔ、ダンパ８の車体側
取付点Ｕとして、 コネクティングロッド９の回動中心Ｔは、ロアアーム
５の回動中心Ｏとベルクランク７の回動中心Ｑとを結ぶ
線の、線上（延長線上を含む）またはその近傍にあり、 ベルクランク７の回動中心Ｑと一方の自由端の支持点
Ｓとを結ぶ線の延長線（２点鎖線）で分割される領域
とのうち、ダンパ８の反力によるモーメントでベルク
ランク７が回転しようとする方向と反対の領域にコネ
クティングロッド９の回動中心Ｔがあり、 ダンパ８の両端の支持点Ｒと車体側取付点Ｕを結ぶ軸
線が、コネクティングロッド９の回動中心Ｔとダンパ８
の支持点Ｒを結ぶ線に対して、略法線上に位置する ように、それぞれの位置関係を設定する。

【００２４】これにより、走行中に路面から車輪２が突
き上げを受けると、アッパアーム４とロアアーム５の車
体側の取付支持点を中心にしてアッパアーム４、ロアア
ーム５が旋回し、ハブキャリア３と共に車輪２が上方に
平行移動する。

【００２５】これに伴いハブキャリア３に連結したベル
クランク７の支持点Ｑも上方に同一的に移動し、このと
き車体側に連結されたコネクティングロッド９に引っ張
られ、ベルクランク７が図中反時計回りに回動する。こ
のためベルクランク７の一方の自由端の支持点Ｒがダン
パ８の概略軸線方向に移動し、ダンパ８が車輪反力に応
じた圧縮作用を受ける。

【００２６】この場合、車輪２の上下方向の移動量とダ
ンパ８のストローク量との比率となるレバー比は、ダン
パ８（サスペンション装置）の釣り合い状態（１Ｇ状
態）付近での値が最大となり、ダンパストロークが大き
くなるほどレバー比が減少するようになっている。

【００２７】ここで、レバー比ρは次のように求められ
る（図２参照）。

【００２８】いま、ロアアーム５の基端側のＯ点を中心
とする車輪２のＰ点の揺動角（釣り合い状態のときの線
分ＯＰに対してなす角度）をα、ベルクランク７の回動
中心であるＱ点における線分ＯＱの法線と線分ＴＱの法
線とのなす角をβ、ベルクランク７の自由端の支持点で
あるＲ点における線分ＴＲの法線とダンパ８の軸線ＲＵ
のなす角をγとし、かつそれぞれ各点を結ぶ間隔を、Ｏ
Ｐ、ＯＱ、ＴＱ、ＴＲとすると、レバー比ρは、 ρ＝（ＯＰ／ＯＱ）・（ＴＱ／ＴＲ）・ｃｏｓα・ｃｏ
ｓβ・ｃｏｓγ…（１） となる。したがって、サスペンションの釣り合い状態に
おいて、各角α、β、γがそれぞれ０°に限りなく近づ
くように設定すると、レバー比ρは、釣り合い状態にお
いて最大値をとり（α〜γの余弦値は０°のときに最大
となる）、揺動角αが０°よりも大きく（α＞０または
α＜０）なるにしたがってβ、γも０°よりも増加する
ので、レバー比ρは揺動角αの増加に伴って、つまりダ
ンパ８のストロークが大きくなるにつれて減少してい
く。

【００２９】この場合、図３にも示すように、レバー比
が１Ｇ付近で最大となり、伸側、圧側のいずれについて
もレバー比が減少していく、上に凸の特性をもたせるこ
とにより、図４のように、１Ｇ付近での車輪２の上下変
位量に対して車輪反力の変化量は小さく、すなわち車輪
荷重変化が小さく、低剛性の柔らかな乗り心地のよいサ
スペンション特性となる。

【００３０】これに対して、車輪２の上下変位量が１Ｇ
付近から大きく変位するときは、変位量が大きくなるほ
ど車輪２の反力も急激に大きくなり、車輪２の大きな動
きに対しては高剛性のサスペンション特性となり、この
ような領域での車体の揺れを防ぎ、車体姿勢の安定性の
向上に寄与する。

【００３１】なお、レバー比は、レバー比＝ダンパ反力
／車輪反力＝車輪変位／ダンパ変位または車輪速度／ダ
ンパ速度となる。

【００３２】また、この発明によれば、レバー比を決定
するための要素として、ロアアーム５の基端側のＯ点を
中心とする車輪２のＰ点の揺動角α、ベルクランク７の
回動中心であるＱ点における線分ＯＱの法線と線分ＴＱ
の法線とのなす角β、ベルクランク７の自由端の支持点
であるＲ点における線分ＴＲの法線とダンパ８の軸線Ｒ
Ｕのなす角γ、並びに各リンク間隔とがあり、これらに
基づいてレバー比が求められるので、車輪２の上下動に
応じて変化する因子が多く、このためレバー比の変化を
大きく、かつ自由に設定でき、車両の特性に合わせた最
適なサスペンション特性に設定できる。

【００３３】また、ベルクランク７と連結するコネクテ
ィングロッド９には、ダンパ８の１Ｇ付近から圧側、伸
側のいずれの作動についても、常に引張荷重が作用する
ので、細くて軽量の部材、例えばパイプ材などを用いる
ことができ、全体の軽量化、コストダウンに役立つ。

【００３４】さらに、各リンク部材には摺動部分が無
く、路面から石などの飛び撥ねや泥水を受けても、作動
性が悪化しにくく、耐久性や信頼性に優れる。

【００３５】次に、他の実施の形態について説明する。

【００３６】図５は、基本的には図１と同じサスペンシ
ョン形式において、ベルクランク７がロアアーム５の基
端側に設けたブラケット１０に回動自由に支持し、この
ベルクランク７の自由端にダンパ８と、コネクティング
ロッド９をそれぞれ連結したものである。ベルクランク
７の回動中心は、車輪２の上下動に伴って上下に変位す
る位置に設けられる必要があるが、この点、ロアアーム
５も車輪２の上下により上下方向に揺動するため、ベル
クランク７もこれと同一的に上下動する。

【００３７】そして、サスペンションの１Ｇ状態におい
て、コネクティングロッド９の回動中心Ｔは、線分ＯＱ
の延長線上もしくはその近傍にあり、線分ＱＳにより分
割された領域にコネクティングロッド９の回動中心が
位置し、ダンパ８の軸線が線分ＲＴの法線もしくはそれ
に近似する角度範囲内に存在するようにそれぞれ設定す
る。

【００３８】この場合も、基本的な作動は図１と同じで
あり、また車輪２上下動にかかわらず、ダンパ８の反力
に基づいてベルクランク７には常に矢印で示すように、
図中時計回りの力がかかり、コネクティングロッド９に
は引張力が作用する。なお、この実施形態では、ダンパ
８の車輪側取付位置が、図１よりも低くなるので、その
分だけ車体側のダンパ取付位置を低く、あるいはダンパ
８のストロークを大きく設定できる。また、ベルクラン
ク７の回動中心をロアアーム５の基端側に配置したの
で、ダンパ８は車輪２から離れ、より車体１に接近し、
その分だけコネクティングロッド９が短縮される。

【００３９】図６は、やはり図１と同じサスペンション
形式において、ベルクランク７をハブキャリア３の下方
に回動自由に連結し、ダンパ８の取付位置を図１に比べ
て低くした例である。この場合にも、基本的な作動につ
いては図１と同じである。

【００４０】図７は車軸式またはフルトレーリングアー
ム式サスペンションに適用したもので、車輪２を支持す
る車軸１５の一部に対してベルクランク７が回動自由に
支持され、このベルクランク７の途中にダンパ８が連結
すると共に、その他端にコネクティングロッド９が連結
している。

【００４１】この場合、車輪２を支持する車軸１５は、
車輪２と共に上下動するものの車体１に対して、図１の
ダブルリンクのように揺動はしないが、揺動中心が車輪
２から無限遠にあると考えればよく、その他の条件につ
いては、図１と同じように設定する。

【００４２】つまり、サスペンションの釣り合い状態に
おいて、コネクティングロッド９の回動中心Ｔは、線分
ＯＱの線上またはその近傍にあり、かつ線分ＱＳにより
分割される領域、のうち領域に回動中心Ｔがあ
り、線分ＴＲに対する法線にダンパ８の軸線がほぼ一致
するようにする。

【００４３】車輪２の上下動によって揺動角αは変化し
ないが、角βとγについては、ダンパ８の伸縮に伴って
変化し、これにより１Ｇ付近のレバー比を大きく、ダン
パストロークが大きくなるのにしたがってレバー比を小
さくすることができる。

【００４４】さらに図８は、セミトレーリングアーム式
サスペンションに適用したもので、車輪２を支持する車
軸１６が車体中央部、もしくは車体中央部から遠方にあ
る仮想点を支点にして揺動し、その車輪側に近い部分
に、ベルクランク７の回動中心Ｑが連結し、その自由端
側にダンパ８とコネクティングロッド９とが連結する。

【００４５】この場合についても、コネクティングロッ
ド９の回動中心Ｔは、線分ＯＱの線上またはその近傍に
あり、かつ線分ＱＳにより分割される領域、のうち
領域に回動中心Ｔがあり、線分ＴＲに対する法線にダ
ンパ８の軸線がほぼ一致するようにする。

【００４６】この実施の形態においては、揺動中心Ｏは
有限の遠方にあることになり、揺動角αの変化は少なく
なるが、図７と同じように、車輪２の上下動に伴い各角
β、γが変化するので、これによりレバー比を大きく変
化させられる。

【００４７】なお、ベルクランク７の具体的な形状につ
いては、図示のように三角形のプレートとして、その各
頂点付近に支持点Ｒ、Ｓと回動中心Ｑを配置するように
しても、他のものと全く同様に機能することは明白であ
る。

【００４８】本発明の可変レバー比構造については、以
上の各実施の形態からも明らかなように、マクファーソ
ンストラット以外の全てのサスペンション形式に適用で
きることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部の正面図
である。

【図２】同じく作動状態を示す模式図である。

【図３】レバー比の変化を車輪変位との関係に基づいて
示す特性図である。

【図４】レバー比による車輪の変位と反力との関係を示
す特性図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す要部正面図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す要部正面図で
ある。

【図７】本発明の第４の実施の形態を示す要部正面図で
ある。

【図８】本発明の第５の実施の形態を示す要部正面図で
ある。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 車輪 ７ ベルクランク ８ ダンパ ９ コネクティングロッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のサスペンション装置において、車輪
   の上下動と共に変位する部材に回動自由に支持されたベ
   ルクランクと、このベルクランクの一方の端部と車体と
   の間に介装したダンパと、同じくベルクランクのもう一
   方の端部と車体との間を引張力を受けるように連結した
   コネクティングロッドとを備え、サスペンションの釣り
   合い状態において、車輪の上下方向の揺動中心Ｏとベル
   クランクの回動中心Ｑを結ぶ線上あるいはその延長線上
   またはその近傍に前記コネクティングロッドの車体側へ
   の連結点となる回動中心Ｔがあり、かつベルクランクの
   回動中心Ｑとベルクランクとコネクティングロッドの連
   結支持点Ｓを結ぶ線あるいはその延長線によって２つに
   分割された領域のうちダンパによるモーメントでベルク
   ランクが回転しようとする方向と反対の領域に前記回動
   中心Ｔがあり、またコネクティングロッドの回動中心Ｔ
   とベルクランクへのダンパ連結支持点Ｒを結ぶ線に対し
   てダンパ軸線が略法線上に位置するようにダンパの車体
   側取付点Ｕを設定することを特徴とするサスペンション
   装置。
2. 【請求項２】基端を車体側に回動自由に連結した互いに
   略平行なロアアームとアッパアームにより支持されたハ
   ブキャリアに車輪が取付けられ、ハブキャリアの一部に
   ベルクランクが回動自由に支持され、ベルクランクの一
   方の自由端と車体との間にダンパが、また他方の自由端
   と車体との間にコネクティングロッドが介装されている
   請求項１に記載のサスペンション装置。
3. 【請求項３】車輪が車軸に取付けられ、車軸の一部にベ
   ルクランクの一端が回動自由に支持され、ベルクランク
   の他端と車体との間にコネクティングロッドが、ベルク
   ランクの中央部と車体との間にダンパが介装されている
   請求項１に記載のサスペンション装置。
4. 【請求項４】車輪が車体中央もしくは車体中央から遠方
   にある仮想の点を揺動中心とする車軸に支持され、この
   車軸の一部にベルクランクが回動自由に支持され、ベル
   クランクの一端と車体との間にダンパが、また他端と車
   体との間にコネクティングロッドが介装されている請求
   項１に記載のサスペンション装置。