JPWO2009004820A1 - 操舵車輪用サスペンション - Google Patents

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Abstract

【課題】 転舵トルクの低減等を実現したダブルジョイント式の操舵車輪用サスペンションを提供する。【解決手段】 ボールジョイントユニット２１は、略直方体形状のスタッドブラケット２３と、スタッドブラケット２３の上面に設けられた第１ボールジョイント２４と、スタッドブラケット２３の下面に設けられた第２ボールジョイント２５とから構成されている。第１ボールジョイント２４と第２ボールジョイント２５とは、１８０°の角度間隔をもってスタッドブラケット２３に立設されるとともに、平面視において比較的短い間隔Ｌでスタッドブラケット２３に設けられている。スタッドブラケット２３は、略直方体形状のブラケット本体３１と、ブラケット本体３１の上下面にそれぞれ突設されたボールスタッド３２とから構成されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、ナックルに一対のロアアームが連結されたダブルジョイント式の操舵車輪用サスペンションに係り、詳しくは転舵トルクの低減等を実現する技術に関する。
自動車の操舵車輪用サスペンションは、ホイールを回動自在に支持するとともにステアリングギヤによって駆動されるナックルの他、車体側部材とナックルとを連結する各種のアームやリンク類（以下、アームに代表させる）、路面からの入力を緩衝するスプリング、車輪の上下振動を減衰するダンパ等から構成されている。操舵輪用サスペンションとしては、マクファーソンストラット式、ダブルウイッシュボーン式等、種々の形式が存在するが、キングピン軸の設定自由度を向上させることができるダブルジョイント方式のもの（以下、ダブルジョイントサスペンションと記す）が種々開発されている（特許文献１，２参照）。
ダブルジョイントサスペンションは、マクファーソンストラット式やダブルウイッシュボーン式におけるアッパアームやロアアーム（いわゆる、Ａアーム）の少なくとも一方を２分割したものであり、第１ボールジョイントを介してナックルに連結された第１アームと、第２ボールジョイントを介してナックルに連結された第２アームとを有している。ダブルジョイントサスペンションでは、第１アームの延長線と第２アームの延長線との交差部位を仮想キングピン軸の瞬間中心が通ることになるため、キングピン角を通常のものより傾けることでキングピンオフセット（ホイールセンタオフセット）を小さくし、外乱感受性やトルクステアの低減、操舵フィーリングの向上等を図ることができる。なお、ダブルジョイントサスペンション用のボールジョイントは、通常、球状部と軸部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球状部に外嵌するソケットと、ボールスタッドの軸部に形成されたねじ部に螺合するナット（あるいは、ロックナット）等から構成されており、ボールスタッドの軸部がナックルの上面または下面に締結されるものが一般的である。
特開昭６３−２３２０１０号公報 特開平５−２７８４２０号公報
上述したダブルジョイントサスペンションでは、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとがナックルの同一面（上面または下面）に取り付けられるため、転舵時におけるホイールの振れ回りが通常のサスペンションに較べて大きくなり、据え切り等の転舵時におけるタイヤの引摺抵抗やホイールの持ち上げトルクが増大し、大きな転舵トルク（すなわち、ステアリングギヤによるナックルの駆動力）が要求される。
この傾向は両ボールジョイントの間隔が大きくなるほど顕著となるため、ダブルジョイントサスペンションの設計にあたっては、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとの間隔を小さくすることが望ましい。ところが、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとをナックルの同一面にそれぞれ取り付ける場合、両ボールジョイント間の干渉を防止するための間隙を設けることや、ボールスタッド締結用の駆動工具を挿入するスペースを確保することが必要となるため、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとの間隔をある程度大きくせざるを得ず、ステアリングシステムの大型化や大出力化等を余儀なくされていた。
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、転舵トルクの低減等を実現したダブルジョイント式の操舵車輪用サスペンション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、第１の発明は、ホイールを回動自在に支持するとともに、仮想キングピン軸を中心に旋回するナックルと、一端が車体側部材に連結され、他端が第１ボールジョイントを介して前記ナックルの上部または下部に連結され、前記ナックルを前記車体側部材に揺動支持させる第１アームと、一端が車体側部材に連結され、他端が第２ボールジョイントを介して前記ナックルの第１ボールジョイントと近接する部位に連結され、前記第１アームと協働して前記ナックルを前記車体側部材に揺動支持させる第２アームとを有するダブルジョイント式の操舵車輪用サスペンションであって、前記ナックルには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとを保持するスタッドブラケットが設けられたことを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明に記載された操舵車輪用サスペンションにおいて、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとは、互いに異なる角度をもって前記スタッドブラケットに立設されたことを特徴とする。
また、第３の発明は、第１の発明に記載された操舵車輪用サスペンションにおいて、前記スタッドブラケットが前記ナックルに締結され、当該スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとが一体に形成されたことを特徴とする。
また、第４の発明は、第１の発明に記載された操舵車輪用サスペンションにおいて、前記スタッドブラケットが前記ナックルと一体に形成され、当該スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとが一体に形成されたことを特徴とする。
また、第５の発明は、第１の発明に記載された操舵車輪用サスペンションにおいて、前記スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドが上部に立設され、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドが下部に立設されたことを特徴とする。
また、第６の発明は、第１の発明に記載された操舵車輪用サスペンションにおいて、前記第１および第２ボールジョイントは、前記ボールスタッドの端部に形成された球状部と、当該球状部をボールシートを介して揺動自在に保持するスリーブとを有し、前記第１アームと前記第２アームとの少なくとも一方の端部が前記スリーブを兼ねることを特徴とする。
第１の発明によれば、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとの間隔を比較的自由に設定できるようになるため、転舵時におけるホイールの振れ回りを小さくすることができ、ステアリングシステムの大型化や大出力化等を抑制することができる。また、第２の発明によれば、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとを実際の距離を小さくすることなく平面視で近接させることができるため、転舵時におけるホイールの振れ回りをより小さくすることができる。また、第３の発明によれば、ナックルを強度が比較的低いアルミニウム合金等で製造することができる他、ボールスタッドの切削や研削加工が容易となり、更に、第１，第２アームとスタッドブラケットとをサブアッセンブリ化することによって組立作業の容易化も実現できる。また、第４の発明によれば、サスペンションの構成部品点数や組立工数が更に低減され、コストダウンを実現することができる。また、第５の発明によれば、転舵時におけるホイールの振れ回りを小さくすべく、例えば、第１ボールジョイントと第２ボールジョイントとを平面視で一部ラップするまで接近させることができる。また、第６の発明によれば、ロアアームの端部がボールジョイントのスリーブを兼ねるため、部品点数や組立工数の低減を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明を適用した自動車用フロントサスペンションの実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。
［実施形態］
図１は実施形態に係るフロントサスペンションを示す斜視図であり、図２は実施形態に係るナックルおよびロアアームの分解斜視図であり、図３は実施形態に係るボールジョイントユニットを示す側面図であり、図４は図３中のＩＶ部拡大縦断面図である。
≪実施形態の構成≫
＜フロントサスペンション＞
図１に示すように、本実施形態のフロントサスペンション（操舵車輪用サスペンション）１は、ダブルウイッシュボーン式を基本とするインホイール型のダブルジョイントサスペンションであり、ホイール２を回転自在に支持するアルミニウム合金ダイキャスト成形品のナックル３と、ナックル３の上部と図示しないホイールハウス（車体側部材）とを連結するアッパアーム４と、ナックル３の下部とフロントサスペンションメンバ（車体側部材）５とを連結する第１，第２ロアアーム６，７と、第２ロアアーム７とホイールハウスとの間に介装されたダンパ８と、ダンパ８の上部に取り付けられたスプリング９とを主要構成要素としている。
ナックル３にはステアリングギヤ１０のタイロッド１０ａが連結しており、運転者によるステアリングホイールの操舵に応じてナックル３が仮想キングピン軸Ｐｋ回りに回転する。仮想キングピン軸Ｐｋは、その下方の瞬間中心が第１ロアアーム６の延長線と第２ロアアーム７の延長線との交差部位を通る。そのため、本実施形態のフロントサスペンション１では、仮想キングピン軸Ｐｋと路面との交点とホイール２の中心とのずれ（キングピンオフセット）が通常のサスペンションに較べて有意に小さくなっている。なお、ナックル３にはハブベアリング（図示せず）を介してハブ１１が保持されており、このハブ１１にドライブシャフト１２が連結されている。
＜ボールジョイントユニット＞
図２に示すように、ナックル３の下面４１には、ナックル３と別体のボールジョイントユニット２１が２本のボルト２２によって締結されている。図３に示すように、ボールジョイントユニット２１は、略直方体形状のスタッドブラケット２３と、スタッドブラケット２３の上面に設けられた第１ボールジョイント２４と、スタッドブラケット２３の下面に設けられた第２ボールジョイント２５とから構成されている。
本実施形態の場合、第１ボールジョイント２４と第２ボールジョイント２５とは、１８０°の角度間隔をもって（すなわち、スタッドブラケット２３の上下に）、かつ、平面視において比較的短い間隔Ｌでスタッドブラケット２３に立設されている。なお、第１，第２ロアアーム６，７とボールジョイントユニット２１とはサブアセンブリとして組立ラインに供給され、サブアセンブリ状態では、第１ボールジョイント２４が第１ロアアーム６の端部に形成された保持筒部６ａに圧入され、第２ボールジョイント２５が第２ロアアーム７の端部に形成された保持筒部７ａに圧入されている。本実施形態の場合、ナックル３の下部には凹部４０が形成されており、第１ボールジョイント２４は、第１ロアアーム６の保持筒部６ａと伴にこの凹部４０に収容されている。
＜スタッドブラケット＞
スタッドブラケット２３は、鋼材を素材とする一体物の鍛造／切削加工品であり、図３，図４に示すように、略直方体形状のブラケット本体３１と、ブラケット本体３１の上下面にそれぞれ突設されたボールスタッド３２とから構成されている。ボールスタッド３２は、球状部３２ａと軸部３２ｂとを有しており、球状部３２ａにはソケット３３が外嵌している。ソケット３３は、鋼管製のスリーブ３４と、スリーブ３４の先端側に一体化されたエンドプレート３５と、スリーブ３４およびエンドプレート３５に保持された含油樹脂製のボールシート３６とからなっている。スリーブ３４は、ボールスタッド３２とソケット３３との分離を防止すべく、ボールスタッド３２の球状部３２ａにボールシート３６が外嵌した状態でその基端３４ａが内側に向けて加締められている。また、ボールスタッド３２の軸部３２ｂとスリーブ３４の基端３４ａとの間には、塵埃や水の侵入を防止すべく、ゴム等の弾性体を素材とするダストカバー３７が設けられている。なお、上下のボールスタッド３２は、球状部３２ａと軸部３２ｂとの相貫線（円）に直交する直線（中心軸線）が互いに異なる角度（本実施形態では、１８０°）をなすように配置されている。
≪実施形態の作用≫
本実施形態のフロントサスペンション１では、上述した構成を採ったことにより、２本のロアアーム６，７を有するダブルジョイントサスペンションでありながら、図５に示すように、据え切り時におけるナックル３（すなわち、ホイール２）の振れ回りがごく小さくなる。その結果、据え切り時におけるタイヤの引摺抵抗やホイール２の持ち上げトルクも比較的小さくなり、ステアリングギヤ１０等の大型化や大出力化を抑制することができた。また、本実施形態では、第１，第２ロアアーム６，７とボールジョイントユニット２１とがサブアセンブリとして供給されるため、組立ラインでの作業工数も低減させることができた。
［第１変形例］
図６は第１変形例のフロントサスペンションに係るロアアームアセンブリを示す斜視図である。第１変形例は、上述した実施形態と略同様の構成を採っているが、第１，第２ロアアーム６，７がスタッドブラケット２３によって連結されたロアアームアセンブリ４５を有している。図７，図８に示すように、第１，第２ロアアーム６，７の端部６ａ，７ａは、第１，第２ボールジョイント２４，２５のスリーブ３４’を兼ねており、ボールシート３６を介してボールスタッド３２の球状部３２ａを保持している。第１変形例では、このような構成を採ったことにより、フロントサスペンション１の構成部品点数や組立工数が低減され、コストダウンを実現することができる。
［第２変形例］
図９は第２変形例に係るナックルおよびロアアームの組立状態を示す斜視図であり、図１０は第２変形例に係るナックルの要部縦断面図である。この変形例においても、サスペンションの全体構成については上述した実施形態と略同様であるが、別体のスタッドブラケットが用いられていない点が異なっている。図９に示すように、第２変形例のナックル３の下部にはスタッドブラケット４３が水平に延設されており、このスタッドブラケット４３の上下面に第１，第２ロアアーム６，７が連結されている、図１０に示すように、スタッドブラケット４３には、ナックル３のダイキャスト成形時において、１８０°の角度間隔をもって（すなわち、スタッドブラケット２３の上下に）、かつ、平面視において比較的短い間隔Ｌで一対のボールスタッド３２が鋳込まれている。第２変形例のボールスタッド３２は、球状部３２ａや軸部３２ｂの他、スタッドブラケット４３の端面に当接するフランジ部３２ｃと、スタッドブラケット４３内に鋳込まれる段付軸部３２ｄとを有している。第２変形例では、このような構成を採ったことにより、フロントサスペンション１の構成部品点数や組立工数が更に低減され、コストダウンを実現することができる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は、ダブルウイッシュボーン式を基本とするインホイール型のダブルジョイントサスペンションのロワアーム側に本発明を適用したものであるが、マクファーソンストラット式を基本とするダブルジョイントサスペンションや、インホイール型以外のダブルジョイントサスペンション等に本発明を適用してもよいし、アッパアーム側に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態や第１変形例では、スタッドブラケットとボールスタッドとを一体に鍛造成形するようにしたが、切削加工品のボールスタッドをアルミニウム合金ダイキャスト製のスタッドブラケットに鋳込む方法を採ってもよいし、スタッドブラケットにボールスタッドのシャンクをねじ込む方法を採ってもよい。その他、第１，第２ボールジョイントの角度間隔や平面視における間隔等をはじめ、ボールジョイントの具体的構造等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
実施形態に係る自動車用フロントサスペンションを示す斜視図である。 実施形態に係るナックルおよびロアアームの分解斜視図である。 実施形態に係るボールジョイントユニットを示す側面図である。 図３中のＩＶ部拡大縦断面図である。 実施形態に係るダブルジョイントサスペンションの作用を示す説明図である。 第１変形例に係るロアアームアセンブリを示す斜視図である。 第１変形例に係るロアアームアセンブリの要部を示す側面図である。 図７中のＶIII部拡大縦断面図である。 第２変形例に係るナックルおよびロアアームの組立状態を示す斜視図である。 第２変形例に係るナックルの要部縦断面図である。
符号の説明
１ フロントサスペンション（操舵車輪用サスペンション）
２ ホイール
３ ナックル
４ アッパアーム
５ フロントサスペンションメンバ（車体側部材）
６ 第１ロアアーム（第１アーム）
６ａ 端部
７ 第２ロアアーム（第２アーム）
７ａ 端部
２１ ボールジョイントユニット
２３ スタッドブラケット
２４ 第１ボールジョイント
２５ 第２ボールジョイント
３１ ブラケット本体
３２ ボールスタッド
３３ ソケット
３４’ スリーブ
４３ スタッドブラケット
４５ ロアアームアセンブリ
Ｐｋ 仮想キングピン軸

Claims (6)

  1. ホイールを回動自在に支持するとともに、仮想キングピン軸を中心に旋回するナックルと、
    一端が車体側部材に連結され、他端が第１ボールジョイントを介して前記ナックルの上部または下部に連結され、前記ナックルを前記車体側部材に揺動支持させる第１アームと、
    一端が車体側部材に連結され、他端が第２ボールジョイントを介して前記ナックルの第１ボールジョイントと近接する部位に連結され、前記第１アームと協働して前記ナックルを前記車体側部材に揺動支持させる第２アームと
    を有するダブルジョイント式の操舵車輪用サスペンションであって、
    前記ナックルには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとを保持するスタッドブラケットが設けられたことを特徴とする操舵車輪用サスペンション。
  2. 前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとは、互いに異なる角度をもって前記スタッドブラケットに立設されたことを特徴とする、請求項１に記載された操舵車輪用サスペンション。
  3. 前記スタッドブラケットが前記ナックルに締結され、
    当該スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとが一体に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載された操舵車輪用サスペンション。
  4. 前記スタッドブラケットが前記ナックルと一体に形成され、
    当該スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドと、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドとが一体に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載された操舵車輪用サスペンション。
  5. 前記スタッドブラケットには、前記第１ボールジョイント側のボールスタッドが上部に立設され、前記第２ボールジョイント側のボールスタッドが下部に立設されたことを特徴とする、請求項１に記載された操舵車輪用サスペンション。
  6. 前記第１および第２ボールジョイントは、前記ボールスタッドの端部に形成された球状部と、当該球状部をボールシートを介して揺動自在に保持するスリーブとを有し、
    前記第１アームと前記第２アームとの少なくとも一方の端部が前記スリーブを兼ねることを特徴とする、請求項１に記載された操舵車輪用サスペンション。
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