JP2007062567A - 自動車用サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】 サスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を改善し、横剛性を保ちながら旋回外輪側の車輪を迅速にトーインとし、レイアウトを容易にする。
【解決手段】 車体前後方向の左右のトレーリングアーム(10)の間を車幅方向のトーションビーム(12)で剛結合する。トレーリングアームの後端には車輪取付け部(11)を、トレーリングアーム、トーションビーム又は車輪取付け部と車体との間には左右のショックアブソーバ及びばね部材(13)を各々設け、又トレーリングアームの先端部分をサスペンションブッシュ(14)によって車体に弾性結合する。左右のトレーリングアームは各々が２枚のビーム(10A)を相互に対向させて先端及び後端を相互に連結しかつ２枚のビームの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状をなすように構成し、トレーリングアームを横力の作用する方向に変形させ、旋回外輪側の車輪をトーイン方向に変位させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車用サスペンションに関し、特にサスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を改善でき、旋回外輪側の車輪の横剛性を保ちながら、旋回外輪側の車輪を迅速にトーイン方向に変位させることができ、しかもレイアウトを容易にできるようにしたサスペンションに関する。

自動車、例えば前輪駆動車（以下、ＦＦ車という）では特に小型車のリヤサスペンションにトーションビーム式サスペンションがよく採用されている。このトーションビーム式サスペンションは基本的には左右にトレーリングアームを配置し、左右のトレーリングアームをトーションビーム（クロスビーム）で連結した構造をなし、トーションビームをトレーリングアームの先端に設けた先端ビーム式、中間部位の間に設けた中間ビーム式、及びトレーリングアームの車輪取付け部位の間に設けた後端ビーム式が知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

図３に従来の中間ビーム式のリヤサスペンションの構造例を示す。左右のトレーリングアーム１００の先端部にはサスペンションブッシュ（図示せず）が設けられ、トレーリングアーム１００の先端部はサスペンションブッシュを介して車体、例えば車体フレーム（図示せず）に弾性結合されるようになっている。

また、左右のトレーリングアーム１００の後端部には車輪取付け部１１０が設けられ、後輪（図示せず）が取付けられるとともに、ショックアブソーバ及びコイルばね１３０の下端が支持され、ショックアブソーバ及びコイルばね１３０の上端は車体、例えば車体フレームに支持されるようになっている。

左右のトレーリングアーム１００の中間部の間は例えば閉断面形状のトーションビーム１２０で相互に結合されている。

ところで、自動車、特にＦＦ車のリヤサスペンションにおいて、旋回外輪の適度なトーインは旋回中の車両の安定性に寄与し直進性の向上にもつながることが知られている。

しかし、従来のトーションビーム式リヤサスペンションでは横力に対して旋回外輪の適切なトーインを得るためにはトレーリングアーム先端のサスペンションブッシュの前後剛性をある程度高く保つ必要があり、その分後輪の振動が車体に伝わりやすく、乗り心地の点で改善の余地があった。

これに対し、本件出願人の１人は、クロスビーム、左右のサイドビーム及びベースビームを平面台形状に構成し、旋回時に左右のサイドビームを横力の作用する方向に変形させるとともにクロスビームが傾斜し又はアクスルビームが傾斜するように変形させ、もって旋回外輪側の車輪をトーイン方向に変位させるようにした自動車用サスペンションを提案するに至った（特許文献４）。この自動車用サスペンションでは旋回中における自動車の安定性を図ることができるとともに、サスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を向上できる。

特開２００１−１８７５２６号公報 特開２００２−１０３９３８号公報 特開２００２−１２７７２４号公報 特開２００４−３５８９９１号公報

しかし、特許文献４記載の自動車用サスペンションではクロスビーム、左右のサイドビーム及びベースビームを平面台形状に構成しているので、他の自動車用部品等との関係でレイアウトが制限されるおそれがある。

また、左右のサイドビームを横力の作用する方向に変形させてクロスビーム又はアクスルビームを傾斜させるようにしているので、自動車の旋回開始時における旋回外輪側の車輪の横剛性が低下するおそれがあり、改善の余地があった。

本発明は、かかる問題点に鑑み、サスペンションブッシュの前後剛性を低くして乗り心地を改善できるとともに、旋回外輪側の車輪の横剛性を保ちながら、旋回外輪側の車輪を迅速にトーイン方向に変位させることができ、しかもレイアウトを容易にできるようにした自動車用サスペンションを提供することを課題とする。

本発明に係る自動車用サスペンションは、自動車の非駆動側の車輪を車体に支持するサスペンションであって、車体前後方向に延び、各々が２枚のビームを相互に対向させて後端及び先端を相互に連結しかつ２枚のビームの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状をなすように構成された左右のトレーリングアームと、車幅方向に延び、上記左右のトレーリングアームの間に剛結合されたトーションビームと、上記トレーリングアームの後端に設けられ、車輪が回転自在に取付けられる車輪取付け部と、上記トレーリングアーム、トーションビーム又は車輪取付け部と車体との間に設けられる左右のショックアブソーバ及びばね部材と、上記トレーリングアームの先端部分を車体に弾性結合するサスペンションブッシュとを備え、自動車の旋回時に上記左右のトレーリングアームが横力の作用する方向に変形し、旋回外輪側の車輪がトーイン方向に変位するように構成されていることを特徴とする。

本発明の特徴の１つは左右のトレーリングアームの各々を平面台形状に構成し、旋回時に左右のトレーリングアームの各々を横力の作用する方向に変形させるようにした点にある。これにより、旋回時に外輪側の車輪がトーイン方向に変位し、たとえ外輪側の車輪がトーアウトになる場合であってもそのトーアウトは少なく、旋回中における自動車の安定性を向上させることができる。

また、トレーリングアームの微小な変形によって車輪のトーイン方向への変位を得るようにしているので、サイドビームの変形によってクロスビームやアクスルビームを傾斜させてトーイン方向の変位を得る場合やブッシュの変形によって車輪のトーイン方向の変位を得る場合に比して図２のＡＢ間の寸法が短いため、わずかな横変位でトーイン方向の大きな変位が得られ、旋回開始時における車輪トーイン方向の変位の応答が速い。

さらに、トレーリングアームの変形によって車輪のトーイン方向の変位を得るようにしているので、その分サスペンションブッシュの前後剛性を低くすることができ、乗り心地を向上できる。

ここで、タイヤの接地中心（車輪の中心を通る中心面と路面上に鉛直投影された車輪回転軸との交点）に原点をおき、Ｘ軸を車輪中心面と路面との交線にとり、路面の移動方向を正とする。Ｚ軸は路面に垂直にとり、Ｙ軸は路面にとり、タイヤの回転軸方向にとると、横力（サイドフォース）は路面上でタイヤに作用するＹ軸方向の力として定義される。

次に、本発明に係る自動車用サスペンションの挙動を力学的に説明する。
〔リヤサスペンションの使用した場合のトー変化量〕
本発明のサスペンションをリヤサスペンションに使用した場合のト−変化量を検討する。横力を受けた場合、図２で示されるサスペンションの変形モデルが想定される。

トレーリングアームとトーションビームの連結部又は結合部は剛結合（剛連結）されているので、トレーリングアームはたわみやねじれによって曲線的に変形する。トー変化は図２のＡ−Ｂがａ−ｂに移動することによって起こる。今、∠ＦＥＡ＝∠ＥＦＢ＝８８°、縦弾性係数Ｅ＝２１０００ｋｇｆ／ｍｍ²、横力Ｐ＝２００ｋｇｆとして、対向する２枚のビームの横力方向の断面二次モーメントを平均で１枚当たりＩ＝５８７００ｍｍ⁴と仮定し、ビーム長Ｌ＝５００ｍｍとすると、

さらに図２のＡＢ間の長さを７５ｍｍ、タイヤ径を５７０ｍｍとすると、

となる（近似計算）。

横変位３．３ｍｍは横力２００ｋｇｆのときの値（ばね定数６０ｋｇｆ／ｍｍ）で、横剛性はタイヤのばね定数と同等以上、かつ凹凸のある路面でタイヤで横すべり角をもつ場合、例えば旋回時、トーアウトを防ぐと同時に斜前方からのショックを吸収する効果をもつ。また、前後力に対しては横変位がないのでトーアウトにはなり難い。

〔構成部材について〕
トレーリングアームは２枚のビームを対向させて一体化したものであればよく、例えば閉断面形状であってもよいが、トーインの応答性を考慮すると、開断面形状とするのがよい。また、ビームの断面形状は特に限定されないが、トレーリングアームを開断面形状とする場合にはビームは断面横向きコ字状とするのがよい。即ち、２枚のビームは上下両辺の寸法が後端に向けて漸減するような断面横向きコ字状となし、トレーリングアームは開断面形状をなすのがよい。

さらに、トレーリングアームの先端部は対向するビームが微小に変化する際の応力集中を緩和する為に、出来るだけ大きな曲げＲをつけるのが望ましく、板厚をつけて示す図２の下方の部分図の様に曲げＲをつけると、∠ＥＡＢ及び∠ＦＢＡが微小に変化する際の応力集中を緩和することができる。また、トーションビームには開断面形状や閉断面形状を採用できる。

〔従来のト−ションビ−ム式サスペンションとの構造・機能上の相違〕
本発明のサスペンションはトレーリングアームを台形状にすることによって横力によるト−アウトに対処できる構造であり、従来のト−ションビ−ム式サスペンションのように車体への取付部のサスペンションブッシュの位置を車輪中心より下げることにより横力を受けた際のロ−ルステアで外輪のト−インを得るだけでなく、構造的なたわみやねじれ等の変形によるデフレクションステアによって外輪のト−インを得ることができるので、その分だけサスペンションブッシュの前後剛性を低下させて乗り心地向上を図ることができる。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る自動車用サスペンションの好ましい実施形態を示し、これはＦＦ車のリヤサスペンションに適用した例である。図において、左右のトレーリングアーム１０は開断面形状をなすとともに、車体前後方向に延び、左右のトレーリングアーム１０の中間部近傍の間にはトーションビーム１２が車幅方向に延びて剛結合され、トーションビーム１２は閉断面形状をなしている。

また、トレーリングアーム１０の先端部にはサスペンションブッシュ１４が取付けられ、サスペンションブッシュ１４は車体に弾性結合されるようになっている。

さらに、トレーリングアーム１０の後端には車輪取付け部１１が取付けられ、車輪取付け部１１には後輪（非駆動側車輪）が公知の方法によって回転自在に取付けられるようになっている。

また、トレーリングアーム１０の後端部にはコイルばね（ばね部材）を有するショックアブソーバ１３の下端部が揺動可能に連結され、ショックアブソーバ１３の上端部は車体に支持されるようになっている。

トレーリングアーム１０は２枚のビーム１０Ａを相互に対向させて構成され、２枚のビーム１０Ａは上下両辺の寸法が後端に向けて漸減するような断面横向きコ字状をなし、２枚のビーム１０Ａの先端はサスペンションブッシュ１４の取付けピン１５によって相互に連結され、後端はビーム１０Ａを相互に固定されて一体化され、これによってトレーリングアーム１０は２枚のビーム１０Ａの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状となっている。また、トレーリングアーム１０の先端コーナー部分は大きな曲げＲが付与されている。

本例のサスペンションが横力を受けた場合、前述のように、左右のトレーリングアーム１０が横力の方向に変形し、このトレーリングアーム１０の変形によって旋回外輪の後輪がトーイン方向に変位する。

本発明に係る自動車用サスペンションの好ましい実施形態を示す全体斜視図である。 課題を解決するための手段を説明するための図である。 従来のトーションビーム式サスペンションを示す図である。

符号の説明

１０ トレーリングアーム
１１ 車輪取付け部
１２ トーションビーム
１３ ショックアブソーバ及びコイルばね
１４ サスペンションブッシュ

Claims (3)

1. 自動車の非駆動側の車輪を車体に支持するサスペンションであって、
   車体前後方向に延び、各々が２枚のビームを相互に対向させて先端及び後端を相互に連結しかつ２枚のビームの相互の間隔が先端から後端に向けて小さくなるような平面台形状をなすように構成された左右のトレーリングアームと、
   車幅方向に延び、上記左右のトレーリングアームの間に剛結合されたトーションビームと、
   上記トレーリングアームの後端に設けられ、車輪が回転自在に取付けられる車輪取付け部と、
   上記トレーリングアーム、トーションビーム又は車輪取付け部と車体との間に設けられる左右のショックアブソーバ及びばね部材と、
   上記トレーリングアームの先端部分を車体に弾性結合するサスペンションブッシュとを備え、
   自動車の旋回時に上記左右のトレーリングアームが横力の作用する方向に変形し、旋回外輪側の車輪がトーイン方向に変位するように構成されていることを特徴とする自動車用サスペンション。
2. 上記２枚のビームは上下両辺の寸法が後端に向けて漸減するような断面コ字状をなし、上記トレーリングアームが開断面形状をなす請求項１記載の自動車用サスペンション。
3. 上記トーションビームが閉断面形状又は開断面形状をなす請求項１記載の自動車用サスペンション。
   

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