JP2008132907A - 独立懸架式サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵輪の切れ角を最大限に確保した上で、エアスプリングが衝撃吸収作用を奏するときの不要な回転モーメントを抑制し、もって、同モーメントに起因するブッシュの偏摩耗を未然に防止できる独立懸架式サスペンション装置を提供する。
【解決手段】エアスプリング６の中心Ｃasをキングピン４の中心Ｃkp（前輪５の中心軸線）に対して車体前側にオフセットさせることにより、前輪５の切れ角を最大限に確保すると共に、ナックルサポート３に連結されたショックアブソーバ７の下端７ａの中心Ｃsaをキングピン４の中心Ｃkpに対して車体後側にオフセットして、路面からの入力時にエアスプリング６とは逆方向の回転モーメントをショックアブソーバ７により発生させ、これによりエアスプリング６の回転モーメントを軽減して、アッパアーム１やロアアーム２の捩れを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は独立懸架式サスペンション装置に係り、詳しくはエアスプリング等の弾性部材とショックアブソーバとのレイアウトに関するものである。

車両、特にトラックやバス等の大型車両では取回し性の向上のために旋回半径を縮小する要望が強く、そのためには操舵された車輪がサスペンション装置の各構成部品に干渉するのを防止した上で、操舵輪の切れ角を最大限に確保する必要があり、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
周知のように、車両旋回時の内輪及び外輪の旋回半径の相違から生じる車輪の横滑りを防止すべく、所謂アッカーマンの原理に従って操舵時の内輪の切れ角を外輪の切れ角より大きく設定しており、上記特許文献１の技術では、この内外輪の切れ角の相違に起因して、操舵輪の切れ角を増加させたときに、内輪がナックルサポート下部のロアアーム取付部に干渉する点に着目している。即ち、この技術では、ナックルサポートから支持されたキングピン中心に対してナックルサポートの中心を車体前側にオフセットさせることにより、内輪とロアアーム取付部との干渉を防止して操舵輪の切れ角増大を図っている。

一方、トラックやバス等では、ナックルサポートの上端部と車体との間にエアスプリング等の弾性部材を介装して車体を弾性支持しているが、このような構成では、上記ナックルサポート下部のロアアーム取付部より、むしろエアスプリングの方が操舵時の内輪に干渉し易い。そこで、図４に示すように、ナックルサポート３により支持されたキングピン４の中心Ｃkpに対して、ナックルサポート３の上端部に固定されたエアスプリング６の中心Ｃasを車体前側にオフセットさせることにより、車両旋回時の内輪とエアスプリング６との干渉を防止して操舵輪の切れ角増大を図っている。
実開平５−６４０６２号公報

ところで、エアスプリング６等の弾性部材は、路面の起伏等に起因する車輪への鉛直方向の入力を車体側に伝達しながら反発して衝撃吸収作用を奏するため、図４のようにキングピン中心Ｃkp、換言すれば車輪の中心軸線に対してエアスプリング６を車体前側にオフセットさせた場合には、車輪の中心軸線回りの不要な回転モーメントを発生させることになる。このため、車体側から車輪を支持するアッパアーム及びロアアームには上記回転モーメント方向の捩れが作用し、両アームの車体側取付部に介装されているブッシュの偏摩耗が促進されて耐久信頼性が低下する傾向があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、操舵輪の切れ角を最大限に確保した上で、エアスプリング等の弾性部材が衝撃吸収作用を奏するときの不要な回転モーメントの発生を抑制し、もって、同モーメントに起因するブッシュの偏摩耗を未然に防止して耐久信頼性を向上させることができる独立懸架式サスペンション装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、アッパアーム及びロアアームを車体側に向けて二股状に分岐する平面視略Ｖ字状に形成し、アッパアーム及びロアアームの分岐した基端部を車体側にそれぞれ連結すると共に、両アームの他端部をナックルサポートの上部及び下部にそれぞれ連結して、ナックルサポートを車体側からアッパアーム及びロアアームを介して上下動可能に支持し、ナックルサポートのキングピンにより車輪を水平方向に操舵可能に支持し、ナックルサポートの上端に設けた弾性部材を介して車体を弾性支持する独立懸架式サスペンション装置において、弾性部材の中心をキングピンの中心に対し車体前側にオフセットさせると共に、ナックルサポートと共に上下動する可動部位と車体との間に介装されるショックアブソーバの可動部位への取付部の中心を、キングピンの中心に対して車体後側にオフセットさせたものである。

従って、車両走行時において路面の起伏等に起因して鉛直方向の入力を前輪が受けたときには、アッパアーム及びロアアームを揺動させながらナックルサポートが上下動し、弾性部材の反発力により衝撃が吸収されると共に、ショックアブソーバの減衰力により衝撃吸収後の振動が収束される。
一方、弾性部材の中心がキングピンの中心に対し車体前側にオフセットすることにより、車輪の弾性部材への干渉が防止された上で、車輪の切れ角が確保される。そして、路面から入力を受けたときには、オフセットさせた弾性部材の反発力により車輪の中心軸線回りの回転モーメントが発生して、回転モーメント方向の捩れがアッパアーム及びロアアームに加わるが、弾性部材とは逆方向にオフセットさせたショックアブソーバにより逆方向の回転モーメントが発生するため、弾性部材の回転モーメントは一部を相殺されて軽減される。従って、アッパアーム及びロアアームに作用する捩れも抑制され、必然的に両アームの基端部を支持するブッシュの偏摩耗が低減される。

請求項２の発明は、請求項１において、ショックアブソーバが、二股状に分岐したアッパアームの貫通孔を貫通するように配設され、ショックアブソーバが取り付けられる可動部位をナックルサポートとしたものである。
従って、アッパアームの貫通孔を貫通するようにショックアブソーバを配設しているため、サスペンション装置の各構成部品へのショックアブソーバの干渉が防止される。また、サスペンション装置の可動部位としてナックルサポートにショックアブソーバを取り付ける構成のため、弾性部材、アッパアーム、ロアアーム等を連結するためのナックルサポートの加工時と共に、ショックアブソーバを取り付けるブラケット等の加工も可能となり、製造工程の簡略化により製造コストが低減される。

以上説明したように請求項１の発明の独立懸架式サスペンション装置によれば、操舵輪の切れ角を最大限に確保した上で、弾性部材が衝撃吸収作用を奏するときの不要な回転モーメントを抑制し、もって、同回転モーメントに起因するブッシュの偏摩耗を未然に防止して耐久信頼性を向上させることができる。
請求項２の発明の独立懸架式サスペンション装置によれば、請求項１に加えて、サスペンション装置の各構成部品へのショックアブソーバの干渉を防止できると共に、製造工程の簡略化により製造コストを低減することができる。

以下、本発明を具体化した独立懸架式サスペンション装置の一実施形態を説明する。
本実施形態のサスペンション装置は大型バスの操舵輪である前輪に適用されるものであり、図１は車体右側の独立懸架式サスペンション装置を示す平面図、図２は同じく車体右側の独立懸架式サスペンション装置を後方より見た図１のＡ矢視図である。なお、適用車種はバスに限らずトラック等のサスペンション装置として具体化してもよいことは言うまでもない。以下、これらの図に従って右側のサスペンション装置の構成について説明するが、左側の構成も左右対称である以外は全く同一である。

全体としてサスペンション装置は、車体Ｂ側からアッパアーム１及びロアアーム２を介してナックルサポート３（作動部位）を上下動自在に支持し、このナックルサポート３のキングピン４により前輪５を水平方向に操舵可能に支持する一方、ナックルサポート３の上下動をエアスプリング６（弾性部材）及びショックアブソーバ７を利用して適宜規制するように構成されている。

以下、その詳細を述べると、アッパアーム１及びロアアーム２は車体ＢのタイヤハウスＢａ内で上下に配設され、それぞれ車体Ｂ側（図１，２の左側）に向けて二股状に分岐する平面視略Ｖ字状をなし、分岐中間部が補強材８により連結されている。分岐した両アーム１，２の基端部１ａ，２ａは、車体Ｂ側に固定されたベース部材９の前後両端に対してブッシュ１０を介してそれぞれ連結され（連結構造については後述する）、ブッシュ１０を撓ませながら両アーム１，２が上下方向に揺動し得る。両アーム１，２は基端部１ａ，２ａから車体Ｂ外方に指向し、その他端部１ｂ，２ｂの位置には上記ナックルサポート３が配設されている。

ナックルサポート３は上下方向に延びる四角筒状をなし、ナックルサポート３の下端はロアアーム２の他端部２ｂに対してブッシュ１１を介して連結され、ナックルサポート３の上端より若干下方位置はアッパアーム１の他端部１ｂに対してブッシュ１１を介して連結され、ナックルサポート３の上下動に伴って両アーム１，２が揺動し得る。ナックルサポート３には上記キングピン４を介してナックル１２が水平方向に回動可能に支持され、ナックル１２にはホイールハブと一体のブレーキドラム１４及び前輪５が回転可能に取付けられている。なお、１３はブレーキドラム１４のカバーである。ナックル１２に設けられたナックルアーム１２ａには、図示しないタイロッドを介して車両のステアリング機構が連結され、ステアリング操作に応じてタイロッド及びナックルアーム１２ａを介してナックル１２と共に左右の前輪５が水平方向に操舵される。

操舵時の内輪（旋回内周側の前輪５）及び外輪（旋回外周側の前輪５）の切れ角は、アッカーマンの原理に従って外輪より内輪の方が大きく設定され、これにより車両旋回時の内輪及び外輪の旋回半径の相違から生じる横滑りを防止している。本実施形態では、最大操舵時の中立位置からの内輪の切れ角が45°に設定され、外輪の切れ角が37°27´に設定されている。

ナックルサポート３の上端には上記エアスプリング６が装着され、エアスプリング６の上面は車体Ｂに連結されている。また、ナックルサポート３の上記ロアアーム２の他端部２ｂとの連結箇所より若干上方位置にはブラケット１５が溶接固定され、このブラケット１５には上記ショックアブソーバ７の下端７ａ（取付部）が連結されている。ショックアブソーバ７は、二股状に分岐したアッパアーム１の双方のアームと補強部材８とにより囲まれて区画された貫通孔１６を貫通して上方に延び、その上端７ｂは車体Ｂに連結されている。

図３はアッパアーム１の前側の基端部１ａの車体Ｂ側への連結構造を示す図１のＤ部詳細図であり、この図に基づいて当該連結構造を更に詳述する。なお、アッパアーム１の後側の基端部１ａ、及びロアアーム２の前後の基端部２ａについても同一の連結構造を採っている。
アッパアーム１の基端部１ａには車体前後方向にブッシュ孔２１が貫設され、ブッシュ孔２１内にはブッシュ１０の金属性の外筒２２が圧入されている。外筒２２には加硫成形によるゴム部２３を介して金属製の内筒２４が一体成形されてブッシュ１０が構成されている。ブッシュ１０の内筒２４には、車体Ｂ側のベース部材９の前端に突設されたピン部２５が圧入され、ピン部２５に形成された平坦部２５ａと、内筒２４に形成された平坦部２４ａとが係合することによりピン部２５に対して内筒２４が回転規制されている。ピン部２５の前端にはボルト２６が螺合し、このボルト２６によりワッシャ２７を介してピン部２５からのブッシュ１０の離脱が防止され、これによりベース部材９に対してブッシュ１０を介してアッパアーム１の基端部１ａが連結されている。

そして、路面からアッパアーム１が入力を受けたときには、ピン部２５に固定された内筒２４を中心としてゴム部２３を撓ませながらその軸線を中心として外筒２２が僅かに回転してアッパアーム１の揺動を許容する。
以上により本実施形態のダブルウィッショボーン式（独立懸架式）のサスペンション装置が構成され、車両走行時において路面の起伏等に起因して鉛直方向の入力を前輪５が受けたときには、アッパアーム１及びロアアーム２を揺動させながらナックルサポート３が上下動し、エアスプリング６の反発力により衝撃が吸収されると共に、ショックアブソーバ７の減衰力により衝撃吸収後の振動が収束され、これにより良好な乗り心地が実現される。

一方、［背景技術］及び［発明が解決しようとする課題］でも述べたように、上記内外輪の切れ角の設定に起因して、操舵時には外輪より内輪がエアスプリング６に干渉し易くなることから、内輪と外輪とのクリアランスを略均等化して前輪５の切れ角を最大限に確保すべく、本実施形態では、図１に示すように、エアスプリング６の中心Ｃasをキングピン４の中心Ｃkp、換言すれば前輪５の中心軸線に対して車体前側に25mmオフセットさせている。この点は、図４に基づいて説明した先行技術と同様であり、オフセットさせたエアスプリング６の反発力により前輪５の中心軸線回りの不要な回転モーメントが発生して、同回転モーメント方向の捩れがアッパアーム１及びロアアーム２に加わるため、前側の基端部１ａ，２ａには主に上方への力が作用し、後側の基端部１ａ，２ａには主に下方への力が作用し、共に基端部１ａ，２ａを支持しているブッシュ１０の偏摩耗を促進する。

そこで、本実施形態では図１に示すように、ショックアブソーバ７の下端７ａが連結されるブラケット１５を車体後側にオフセットした形状とすることで、ショックアブソーバ７の下端７ａの中心Ｃsaを、キングピンの中心Ｃkpに対して車体後側に25mmオフセットさせており、これにより、上記エアスプリング６が発生する回転モーメントの軽減を図っている。

エアスプリング６により発生する回転モーメントが問題視されるのは、前輪５への入力がある程度急激な場合であり、このような動的な入力を受けたときのショックアブソーバ７は減衰力を奏するだけでなく、縮みながらエアスプリング６と同様の反発力を発生して入力を車体Ｂ側に伝達する作用を奏する。そして、キングピン４の中心Ｃkpに対するエアスプリング６のオフセット方向とは逆にショックアブソーバ７の下端7ａをオフセットさせているため、路面からの入力を受けてエアスプリング６が発生した回転モーメントは、ショックアブソーバ７により発生された逆方向の回転モーメントにより一部を相殺されて軽減される。従って、アッパアーム１及びロアアーム２に作用する捩れを抑制でき、これにより基端部１ａ，２ａを支持するブッシュ１０の偏摩耗を低減して、その耐久信頼性を大幅に向上することができる。

また、アッパアーム１に形成した貫通孔１６を貫通するようにショックアブソーバ７を配設し、このショックアブソーバ７の下端７ａをナックルサポート３に設けたブラケット１５に連結している。このようなショックアブソーバ７のレイアウトのため、サスペンション装置の各構成部品へのショックアブソーバ７の干渉を防止できる上に、元々ナックルサポート３はキングピン４、エアスプリング６、アッパアーム１やロアアーム２を連結するために種々の加工を要することから、これらの加工と共にブラケット１５の加工も実施することにより、例えばブラケット１５をロアアーム２に溶接固定する場合等に比較して製造工程を簡略化して製造コストを低減できる。

加えて、図1及び図４の比較からも明らかなように、本実施形態ではショックアブソーバ７をオフセットさせるためにブラケット１５の形状を変更しており、ブラケット１５の形状が変則的になることからブラケット自体の剛性向上のみならず、ブラケット１５が固定される部材にもより高い剛性が要求される。前輪５を支持すると共に前輪５からの入力をエアスプリング６に伝達するナックルサポート３は本来十分な剛性を有することから、仕様変更することなくブラケット１５側からの剛性に関する要求を満足でき、例えばブラケット１５をロアアーム２に設けた場合等のようにロアアーム２の補強対策等を実施する必要がないことも利点として挙げられる。

但し、以上の説明はブラケット１５をナックルサポート３に設ける構成に限定する意図ではなく、ブラケット１５をロアアーム２に設けてショックアブソーバ７の下端７ａを連結してもよいことは言うまでもない。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では弾性部材としてエアスプリング６を適用したが、サスペンション装置として衝撃吸収作用を奏するものであればこれに限ることはなく、例えばリーフスプリングやコイルスプリングに代えてもよい。

また、上記実施形態では、ショックアブソーバ７の下端７ａのオフセット量をエアスプリング６のオフセット量と一致させたが、双方のオフセット量の設定はこれに限ることはない。例えば、エアスプリング６に比較してショックアブソーバ７の反発力が低い（発生する回転モーメントが小さい）ことを鑑みて、エアスプリング６のオフセット量よりショックアブソーバ７のオフセット量を大きな値に設定してもよい。

また、上記実施形態では、キングピン４の中心Ｃkpに対してショックアブソーバ７全体を車体後側にオフセットしたが、必ずしもショックアブソーバ７の上端７ｂはオフセットさせる必要はなく、ショックアブソーバ７の下端７ａのみをオフセットさせてもよい。

実施形態の車体右側の独立懸架式サスペンション装置を示す平面図である。 同じく車体右側の独立懸架式サスペンション装置を後方より見た図１のＡ矢視図である。 アッパアーム及びロアアームの基端部の車体側への連結構造を示す図１のＤ部詳細図である。 先行技術の車体右側の独立懸架式サスペンション装置を示す平面図である。

符号の説明

１ アッパアーム
２ ロアアーム
１ａ，２ａ 基端部
１ｂ，２ｂ 他端部
３ ナックルサポート
４ キングピン
５ 前輪（車輪）
６ エアスプリング（弾性部材）
７ ショックアブソーバ
７ａ 下端（取付部）
１６ 貫通孔
Ｂ 車体
Ｌkp，Ｌas，Ｌsa 中心

Claims (2)

1. アッパアーム及びロアアームを車体側に向けて二股状に分岐する平面視略Ｖ字状に形成し、該アッパアーム及びロアアームの分岐した基端部を車体側にそれぞれ連結すると共に、両アームの他端部をナックルサポートの上部及び下部にそれぞれ連結して、該ナックルサポートを車体側から上記アッパアーム及びロアアームを介して上下動可能に支持し、上記ナックルサポートのキングピンにより車輪を水平方向に操舵可能に支持し、該ナックルサポートの上端に設けた弾性部材を介して車体を弾性支持する独立懸架式サスペンション装置において、
   上記弾性部材の中心を上記キングピンの中心に対し車体前側にオフセットさせると共に、上記ナックルサポートと共に上下動する可動部位と上記車体との間に介装されるショックアブソーバの上記可動部位への取付部の中心を、上記キングピンの中心に対して車体後側にオフセットさせたことを特徴とする独立懸架式サスペンション装置。
2. 上記ショックアブソーバは、二股状に分岐した上記アッパアームの貫通孔を貫通するように配設され、
   上記ショックアブソーバが取り付けられる可動部位を上記ナックルサポートとしたことを特徴とする請求項１記載の独立懸架式サスペンション装置。

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