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フロントサスペンション - 特開2001−18621 | j-tokkyo
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【発明の名称】 フロントサスペンション
【発明者】 【氏名】尾崎 明徳

【要約】 【課題】ロールセンタの高さを高くした場合であっても、同位相の入力が同時になされるときのトレッド変化が大きくなるといった不具合を生じることがなく、車両の良好な乗り心地を得ることが可能なフロントサスペンションを提供する。

【解決手段】左右の前輪W,Wの中心から車両前後方向にオフセットされたスイング支点Paを有する左右一対の前輪支持用のロアアーム1,1と、一対のロアアーム1,1どうしを連結するクロスビーム2と、互いの中心O1,O2どうしを結ぶ直線L周りにクロスビーム2を各ロアアーム1に相対させて回転可能とする左右一対ずつの第1連結部3Aおよび第2連結部3Bと、を具備しており、かつ各第2連結部3Bは、第1連結部3Aよりも各ロアアーム1のスイング支点Pa寄りの車幅方向内方位置に設けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 左右の前輪の中心から車両前後方向にオフセットされたスイング支点を有する左右一対の前輪支持用のロアアームと、上記一対のロアアームどうしを連結するクロスビームと、互いの中心どうしを結ぶ直線周りに上記クロスビームを上記各ロアアームに相対させて回転可能とする左右一対ずつの第1連結部および第2連結部と、を具備しており、かつ、上記各第2連結部は、上記第1連結部よりも上記各ロアアームのスイング支点寄りの車幅方向内方位置に設けられていることを特徴とする、フロントサスペンション。
【請求項2】 上記各第2連結部の中心は、上記各第1連結部の中心と上記各ロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットされている、請求項1に記載のフロントサスペンション。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、自動車の前輪を懸架するフロントサスペンションに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】自動車が旋回するときに発生するロール現象は、サスペンションのロールセンタの高さを高くするほど抑制することが可能であり、これにより車体の揺れを少なくして自動車の乗り心地を良好にできることが知られている。一方、従来の自動車のフロントサスペンションとしては、多くの場合、ダブルウィッシュボーン式やマクファーソンストラット式の独立懸架方式のサスペンションが採用されている。しかしながら、これら独立懸架方式のフロントサスペンションにおいては、そのロールセンタを高くすると、左右の前輪に上向きまたは下向きの同位相の入力が同時になされ、左右の前輪がともにバウンドまたはリバウンドするときのトレッド変化(車輪の接地点が車幅方向に移動する現象およびその移動量)が極端に大きくなることが知られている。トレッド変化が過大であると、車輪の磨耗が激しくなったり、あるいはトレッド変化のショックがステアリング系に悪影響を及ぼすといった虞れがある。また、左右の前輪に同位相の入力が同時になされる現象は、サスペンションに対する最も基本的な負荷入力の一態様である。したがって、従来のダブルウィッシュボーン式やマクファーソンストラット式のフロントサスペンションにおいては、上記したトレッド変化を少なくする観点から、ロールセンタを高くすることが難しいものとなっており、実用車両においては、ロールセンタの高さをたとえば地上高200mm以下の低い高さに設定していたのが実情であった。
【0003】本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ロールセンタの高さを高くした場合であっても、同位相の入力が同時になされるときのトレッド変化が大きくなるといった不具合を生じることがなく、車両の良好な乗り心地を得ることが可能なフロントサスペンションを提供することをその課題としている。
【0004】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0005】本願発明によって提供されるフロントサスペンションは、左右の前輪の中心から車両前後方向にオフセットされたスイング支点を有する左右一対の前輪支持用のロアアームと、上記一対のロアアームどうしを連結するクロスビームと、互いの中心どうしを結ぶ直線周りに上記クロスビームを上記各ロアアームに相対させて回転可能とする左右一対ずつの第1連結部および第2連結部と、を具備しており、かつ上記各第2連結部は、上記第1連結部よりも上記各ロアアームのスイング支点寄りの車幅方向内方位置に設けられていることを特徴としている。
【0006】本願発明の好ましい実施の形態においては、上記各第2連結部の中心は、上記各第1連結部の中心と上記各ロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットされている構成とすることができる。
【0007】本願発明においては、左右一対のロアアームがクロスビームによって連結されているために、左右の前輪に対して同位相の入力が同時にあった場合には、左右一対のロアアームは、車輪の中心から車両前後方向にオフセットされている各スイング支点どうしを結ぶ車幅方向に延びた直線をスイング中心として、その直線周りに上方または下方へスイングすることとなり、各ロアアームが車幅方向に振れないようにすることができる。一方、本願発明に係るフロントサスペンションのロールセンタは、左右一対ずつの第1連結部と第2連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計2本の直線の交点付近である。したがって、本願発明によれば、ロールセンタの高さにはなんら関係なく、同位相の入力が同時になされたときの左右の前輪のトレッド変化を無くすことが可能となる。その結果、本願発明においては、従来とは異なり、トレッド変化を少なくする観点からロールセンタの高さに制約を受けないものにすることができ、従来のものよりもロールセンタを高くすることにより、車両が旋回するときのロール角を小さくし、車両の乗り心地を良好にすることが可能となる。ロールセンタをたとえば車体の重心よりも高く設定すれば、二輪車と同様に、旋回時に内側ロール(一般の四輪自動車のロール方向とは逆に、車体が旋回方向内側に傾くロール)を生じさせることも可能であり、本願発明によって提供されるフロントサスペンションは、そのようなことの実現に寄与するものである。
【0008】また、本願発明においては、フロントサスペンションのロールセンタは、既述したとおり、左右一対ずつの第1連結部と第2連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計2本の直線の交点付近であるために、第1連結部と第2連結部との高さ設定によって、ロールセンタの高さを所望の高さに設定することが容易に行える。たとえば、第2連結部の中心を、第1連結部の中心とロアアームのスイング支点とを結ぶ直線よりも上方にオフセットした場合において、そのオフセット量を大きくすると、第1連結部と第2連結部との中心どうしをそれぞれ結ぶ計2本の直線を急勾配に傾かせた直線にすることができるために、これらの直線の交点であるロールセンタを高い位置に簡単に設定することができるのである。
【0009】なお、本願発明においては、左右一対のロアアームどうしがクロスビームによって連結されているために、左右の前輪は完全な独立懸架とはなっていない。しかしながら、本願発明においては、クロスビームが各ロアアームに対して第1連結部と第2連結部とのそれぞれの中心どうしを結ぶ所定の直線周りに相対回転可能に設けられていることにより、左右一対のロアアームのそれぞれを個々にスイングさせることも可能となり、左右の前輪を片輪ずつ独立したかたちでバウンドまたはリバウンドさせることができる。したがって、片輪のみへの入力、あるいは左右の前輪に逆相の入力があったときの前輪の動作については、従来の独立懸架方式のサスペンションに近いものにできる。
【0010】本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0012】図1は、本願発明に係るフロントサスペンションの一例を示しており、車両前方側から見た概略正面図である。図2は、図1に示すフロントサスペンションの概略平面図である。なお、図1以降の各図において、矢印Frは車両前方を示し、矢印Upは車両高さ方向の上方を示し、矢印wは車幅方向を示している。
【0013】これらの図に示す本実施形態のフロントサスペンションは、車幅方向に間隔を隔てて配された左右一対のロアアーム1,1(1A,1B)と、車幅方向に延びるクロスビーム2と、左右一対ずつ設けられている第1連結部3Aおよび第2連結部3Bとを具備して構成されている。このフロントサスペンションは、車幅方向中央において車両前後方向に延びる中心線Cを中心として左右対称の構造である。
【0014】各ロアアーム1は、従来の独立懸架方式のサスペンションに用いられているロアアームとは異なり、図2によく表れているように、スイング支点Paが前輪Wの中心(車輪軸の位置)よりも車両後方へ適当な寸法Sだけオフセットされたいわゆるリーディングアームとして構成されている。より具体的には、各ロアアーム1は、車幅方向に加えて車両前後方向にも延びた形態を有しており、その後端部に取り付けられているゴムブッシュ10がブラケット40を介して車体4に連結されていることにより、ゴムブッシュ10の中心の連結軸をスイング支点Paとして車両高さ方向へのスイング動作が可能となっている。各ロアアーム1の前端部は、ロアボールジョイント50を介して前輪Wのステアリングナックル5のロア部分に相対回動可能に連結されている。図1によく表れているように、ステアリングナックル5のアッパ部分には、従来のマクファーソンストラット式のサスペンションと同様に、サススプリングが付属したショックアブソーバ41の下部が連結されている。
【0015】クロスビーム2は、たとえば中空または中実の丸棒材などの金属製のバー状部材からなり、容易に曲げ変形や捩じり変形を生じないように比較的剛性の高いものとされている。これは、サスペンションに対する車幅方向の力をこのクロスビーム2によって適切に受けさせるため、および後述するように、左右一対のロアアーム1,1に所定のバウンド動作またはリバウンド動作を互いに関連させて行わせるためである。このクロスビーム2は、左右一対のロアアーム1,1どうしを繋ぐように、その長手方向両端部が各第1連結部3Aおよび各第2連結部3Bを介して各ロアアーム1に連結されている。なお、本実施形態においては、図2によく表れているように、クロスビーム2は屈曲または湾曲していることにより、その長手方向中央部が左右の前輪W,Wの中間部を避けた形態となっている。このようにすれば、クロスビーム2が一対のロアアーム1,1と一緒にバウンドするときに、このクロスビーム2が左右一対の前輪W,Wの間に設けられている各種の機器や部材類(図示略)に接触しないようにするのに好都合となる。
【0016】各第1連結部3Aは、各ロアアーム1の前端部近傍の上面部に取り付けられたブラケット31を具備して構成されており、このブラケット31は、クロスビーム2の長手方向最端部を支持している。各第2連結部3Bは、各ロアアーム1の上面部のうち、各第1連結部3Aよりも車両後方寄りの車幅方向内方位置に取り付けられたブラケット32を具備して構成されており、このブラケット32は、クロスビーム2の長手方向最端部よりも長手方向中央部寄りの部分に一端が取り付けられた支持部材33の他端を支持している。各第1連結部3Aおよび各第2連結部3Aは、その構成部品として必要に応じてゴムブッシュを具備しており、クロスビーム2の長手方向の各端部を回転可能に支持している。このため、クロスビーム2は、各第1連結部3Aと各第2連結部3Bとのそれぞれの中心O1,O2どうしを結ぶ直線L,L(La,Lb)周りに回転可能となっている。各直線Lは、第1連結部3Aと各第2連結部3Bとの配置関係により、車両後方になるほど車幅方向に向かう直線となっており、またロアボールジョイント50の中心を通過している。
【0017】各第2連結部3Aの中心O2は、各第1連結部3Aの中心O1よりも高い位置、より正確には、各第1連結部3Aの中心O1と各スイング支点Paとを結ぶ直線L1よりも高い位置に設定されている。このため、2本の直線L,L(La,Lb)は、車両後方ほど高さが高くなるように傾斜した直線となっている。
【0018】次に、上記構成のフロントサスペンションの作用について説明する。
【0019】まず、車両がロールするときには、図2に示すように、一対のロアアーム1,1(1A,1B)のそれぞれの後端部のゴムブッシュ10,10は、直線La,Lb上の所定の点Lp,Lp'を中心とする円弧軌跡C1,C1’でクロスビーム2に対して相対的に変位することとなる。これを車両前方からみると、図3に示すような状態となる。同図において、一対のロアアーム1A,1Bのそれぞれのゴムブッシュ10,10の中心点は、常に、上記円弧軌跡C1,C1’上に存在するはずである。その一方、上記ゴムブッシュ10,10間のスパンは常に一定であることが条件とされる。
【0020】このフロントサスペンションにおいては、たとえば車両の通常状態時(非ロール時)に、上記ゴムブッシュ10,10の中心点が、図3に示す位置に存在する場合において、一方のロアアーム1Aのゴムブッシュ10が、同図に示す円弧軌跡C1上の点P1,P2,P3のいずれの位置に移動した場合であっても、上記ゴムブッシュ10,10間のスパンを一定に維持させたまま、他方のロアアーム1Bのゴムブッシュ10を円弧軌跡C1’上の点P1’,P2’,P3’のそれぞれに配置させることができる。したがって、このフロントサスペンションにおいては、車両ロール時におけるロアアーム1A,1Bの昇降ストロークを充分に確保することができるのである。
【0021】このように、このフロントサスペンションにおいては、左右一対のロアアーム1A,1Bがクロスビーム2によって連結されているものの、前輪Wa,Wbに対して逆相の入力があったときには、これに対して適切に対処することができる。もちろん、前輪Wa,Wbの一方のみに負荷入力があった場合にも、同様に対処することができる。
【0022】上記した動作から理解されるように、このフロントサスペンションにおいては、2本の直線La,Lbの交点近傍に、ロールセンタPが位置することとなる。このため、各第1連結部3Aの中心O1に対する各第2連結部3Aの中心O2の高さを高くするほど、ロールセンタPを高くすることが可能となり、ロールセンタPを所望の高さに設定することが容易に行える。
【0023】前輪Wa,Wbに上向きの同時入力Fa,Fbがあった場合には、一対のロアアーム1A,1Bは各スイング支点Paを中心として上方へスイングする。ただし、一対のロアアーム1A,1Bは、クロスビーム2によって連結されていることに起因し、厳密には、左右のスイング支点Pa,Paを個々の支点としてスイングするのではなく、それら左右のスイング支点Pa,Paどうしを結ぶ車幅方向に延びた直線L2の周りにスイングすることとなる。このようなスイング動作によれば、前輪Wa,Wbにトレッド変化が生じないこととなる。また、上記した直線L2周りになされるロアアーム1A,1Bのスイング動作の軌跡は、ロールセンタPの高さには関係なく、常に一定の軌跡となる。したがって、このフロントサスペンションにおいては、ロールセンタPの高さを高くした場合であっても、前輪Wa,Wbへの同位相の入力が同時になされるときのトレッド変化を生じさせないようにすることができ、トレッド変化を少なくする観点からロールセンタPの高さに制約を受けるといったことがないようにできる。その結果、このフロントサスペンションにおいては、ロールセンタPを高くすることによって、車両旋回時におけるロール角を小さくし、車両の乗り心地を良好にすることが可能となるのである。
【0024】図4は、本願発明に係るフロントサスペンションの他の例を示す概略平面図である。図5は、図4に示すフロントサスペンションの概略側面図である。なお、これらの図においては、先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一符号を付している。
【0025】図4および図5に示すフロントサスペンションは、左右一対のロアアーム1,1(1A,1B)が、前輪W,W(Wa,Wb)の各ステアリングナックル5には直結されていない構成とされており、一対のロアアーム1,1どうしを連結するクロスビーム2の長手方向両端が、ロアボールジョイント50を介して各前輪Wのステアリングナックル5のロア部分に連結された構造を有している。各第1連結部3Aと各第2連結部3Bとは、各ロアアーム1に固定して設けられたゴムブッシュ34A,34Bをクロスビーム2に設けられたブラケット35a,35bに支持させた構成を有している。第1連結部3Aと各第2連結部3Bとの位置関係については、先の実施形態のものと同様に、第2連結部3Bが、第1連結部3Aよりもスイング支点Pa寄りの車幅方向内方に位置し、かつその中心O2の高さは、第1連結部3Aの中心O1とスイング支点Paとを結ぶ直線L1よりも適当な寸法Saだけ上方にオフセットされた構成となっている。ただし、各第1連結部3Aと各第2連結部3Bとのそれぞれの中心O1,O2どうしを結ぶ直線L,L(La,Lb)は、ロアボールジョイント50の中心を通過していない。また、各第1連結部3Aと各第2連結部3Bとは、クロスビーム2をその車両前後方向において挟む配置とされており、ブレーキ作動時のワインドアップトルクをそれらの連結部によって効率良く受けさせることが可能となっている。
【0026】上記構成のフロントサスペンションにおいても、先の実施形態のフロントサスペンションと同様な効果が得られる。すなわち、このフロントサスペンションのロールセンタPは、2本の直線La,Lbの交点近傍にあり、第2連結部3Bの直線L1に対するオフセット量Saを大きくすることにより、ロールセンタPの高さを簡単に高くすることができる。また、左右の前輪Wa,Wbに上向きまたは下向きの同相入力が同時にあったときには、クロスビーム2によって連結されている左右一対のロアアーム1A,1Bを、スイング支点Pa,Paどうしを結ぶ直線L2周りにスイングさせてバウンドまたはリバウンドさせることができる。したがって、ロールセンタPを高く設定した場合であっても、前輪Wa,Wbへの同相入力が同時になされるときに大きなトレッド変化を生じないようにすることができる。前輪Wa,Wbに逆相入力があったときには、図3を参照して先に説明したのと同様な原理により、やはり好適に対処することもできる。このように、本願発明においては、前輪Wa,Wbをロアアーム1A,1Bに直接支持させるのではなく、クロスビーム2に前輪Wa,Wbを直接支持させることによって、ロアアーム1A,1Bが前輪Wa,Wbを間接的に支持する構成とされていてもかまわない。
【0027】本願発明に係るフロントサスペンションの各部の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【0028】上述の実施形態においては、各ロアアーム1をリーディングアームとして構成しているが、本願発明ではこれに代えて、各ロアアーム1をトレーリングアームとして構成してもかまわない。各ロアアームをトレーリングアームとして構成する場合には、たとえば上述した実施形態のサスペンション構造の全体が車両前後方向において全く逆の構造となり、スイング支点Paが前輪Wの中心よりも車両前方に位置することとなる。各ロアアーム1をトレーリングアームとして構成した場合においても、本願発明が意図する効果が得られる。
【0029】また、本願発明においては、前輪のステアリングナックルのアッパ部分に、サススプリングが付属したショックアブソーバを取り付ける構造に代えて、たとえばダブルウィッシュボーン式のサスペンションに用いられているのと同様なアッパアームを連結した構造とすることもできる。このような構造にした場合においても、ロールセンタの位置関係については、上述した実施形態と同様であり、やはり本願発明の意図する効果が得られる。
【出願人】 【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
【出願日】 平成11年7月2日(1999.7.2)
【代理人】 【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔 (外2名)
【公開番号】 特開2001−18621(P2001−18621A)
【公開日】 平成13年1月23日(2001.1.23)
【出願番号】 特願平11−189058