JP2008201176A - 車両用サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】後面衝突に対する耐力を維持しつつ車両の重量を軽量化でき、横力による車体の負荷を低減でき、コーナリング時のアンダーステア特性を確保できる車両用サスペンションを提供する。
【解決手段】車輪１を回転自在に支持するキャリア１０と、前端部２１が回動可能に車体へ係合され、後端部２２がキャリア１０へ係合されたトレーリングアーム２０と、車輪１の車軸２に対し上方でキャリア１０に係合されるアッパーアーム３０と、車輪１の車軸２に対し下方でキャリア１０に係合されるロアアーム４０とを備え、アッパーアーム３０およびロアアーム４０は、それぞれ、車幅方向に延設され、かつ、車輪１の車軸２に対し後方でキャリア１０に係合され、左右一対のトレーリングアーム２０は、車幅方向に延設された車幅方向結合部材５０により連結され、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを車幅方向へ屈曲可能に係合する係合部６０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用サスペンションに係り、特に後輪の車両用サスペンションに関する。

車両のコーナリング時の姿勢変化が少なく、車両の挙動を安定化させるためには、横力に対してアンダーステア特性を確保する必要がある。すなわち、横力に対して後輪が旋回方向内側へ回転する、つまり、旋回外側後輪がトーインに変位する必要がある。車両のコーナリング時に、横力に対して後輪が旋回内側方向へ変位するか否かは、後輪と車体とを連結する車両用リアサスペンションのジオメトリによって決まる。

特許文献１に記載の車両用リアサスペンションは、前端が車体に連結されて後端に車軸を介して後輪を支持するトレーリングアームと、トレーリングアームを車体に連結する第１、第２、第３ラテラルリンクとを備えるウィッシュボーン形式の車両用リアサスペンションである。３本のラテラルリンクは、第１ラテラルリンクで後輪に加わる応力を圧縮加重として支持し、第２、第３ラテラルリンクで後輪に加わる横力を引張加重として支持し、かつ第１、第２、第３ラテラルリンクで構成される弾性キングピン軸が前傾するよう配置される。つまり、第１ラテラルリンクは車軸の後下方でトレーリングアームに連結され、第２ラテラルリンクは車軸の後上方でトレーリングアームに連結され、第３ラテラルリンクは車軸の前上方でトレーリングアームに連結される。この車両用リアサスペンションは、後輪の接地部に近い弾性キングピン軸の下部が１本の第１ラテラルリンクによって規定されるので、弾性キングピン軸と接地部との距離を一定にしてコーナリング時のアンダーステア特性を安定させることができる。
特開２００４−３１４９１７号公報

車両用リアサスペンションは、組み付け精度、生産効率の向上のため、通常、サスペンションメンバーを介して車体へ組み付けられる。特許文献１に記載の車両用リアサスペンションは、第３ラテラルリンクを係合するための係合部をサスペンションメンバー側に設置する必要がある。この結果、サスペンションメンバーの前後長を長く設定することになるため、後面衝突の衝撃力を吸収するリアサイドメンバーの曲げ角度が大きくなる。図１は、従来のサスペンションメンバーとリアサイドメンバーとの配置関係を示した概略図である。図１に示すように、リアサイドメンバー１０１は、サスペンションメンバー７１の前方から、車床に固定されたロッカー１１０の後方まで、前下がりに傾斜するように配置され、サスペンションメンバー７１及びロッカー１１０に固定される。したがって、第３ラテラルリンク１２０を車両前方に配置すると、サスペンションメンバー７１の前後長が長くなるため、リアサイドメンバー１０１の曲げ角度αが大きくなる。このリアサイドメンバー１０１の曲げ角度αが大きくなると、リアサイドメンバー１０１は、後面衝突時の衝撃力による曲げモーメントに対する耐力が弱くなるため、その板厚を増加する必要があり、車両重量の増加を招くことになる。尚、３本のラテラルリンクがサスペンションメンバー７１を介さず車体へ直接係合される場合も、３本のラテラルリンクの係合部を車体に設置する必要があることに変わりはなく、車体の構造が制約を受けるため、リアサイドメンバー１０１の曲げ角度αが大きくなる問題がある。

また、特許文献１に記載の車両用リアサスペンションは、コーナリング時、第３ラテラルリンク１２０の係合部に引張加重が作用し、同時に、トレーリングアームの係合部に圧縮加重が作用する。この結果、車体は、剪断加重を受けることになる。第３ラテラルリンク１２０の取り付け位置が車両前方になるほど、剪断加重が作用する間隔が狭くなり、車体への負荷が大きくなる。

さらに、特許文献１に記載の車両用リアサスペンションは、左右の車輪がそれぞれ反対側へ上下動したときの捩れを吸収するため、別途スタビライザーを設置する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来のウィッシュボーン形式の車両用サスペンションと比較して、後面衝突に対する耐力を維持しつつ車両の重量を軽量化でき、横力による車体への負荷を低減でき、コーナリング時のアンダーステア特性を確保できる車両用サスペンションの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、第１の発明は、車両の前後方向に延設され、前端部が車体中心軸に対し略垂直な軸回りに回動可能に車体へ係合され、後端部が車輪を回転自在に支持するキャリアへ係合されたトレーリングアームと、
前記車輪の車軸に対し上方で前記キャリアに係合されるアッパーアームと、
前記車輪の車軸に対し下方で前記キャリアに係合されるロアアームと、
を備えた車両用サスペンションであって、
前記アッパーアームおよび前記ロアアームは、それぞれ、車幅方向に延設され、かつ、前記車輪の車軸に対し後方で前記キャリアに係合され、
左右一対の前記トレーリングアームは、車幅方向に延設された車幅方向結合部材により連結され、
前記キャリアと前記トレーリングアームとを車幅方向に屈曲可能に係合する係合部を備える、
ことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両用サスペンションにおいて、前記車幅方向結合部材は、トーションバーであることを特徴とする。

本発明によれば、車幅方向に延設されたアッパーアームおよびロアアームを車輪の車軸に対し後方でキャリアに係合させ、左右一対のトレーリングアームを連結する車幅方向結合部材を設置させ、トレーリングアームとキャリアとを車幅方向に屈曲可能に係合させることにより、従来のウィッシュボーン形式の車両用サスペンションと比較して、後面衝突に対する耐力を維持しつつ車両の重量を軽量化でき、横力による車体への負荷を低減でき、コーナリング時のアンダーステア特性を確保できる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図２は、本発明に係る車両用リアサスペンションの一実施例の構成を示す概略図である。本実施例の車両用リアサスペンションは、図２に示すように、車輪１を回転自在に支持するキャリア１０と、キャリア１０に係合されたトレーリングアーム２０と、キャリア１０を支持するアッパーアーム３０とロアアーム４０と、左右一対のトレーリングアーム２０を連結する車幅方向結合部材５０と、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを係合する係合部６０と、これらを車体に組み付けるためのサスペンションメンバー７０とから構成される。以下、各構成について詳説する。

キャリア１０は、車両の内側から車輪１を回転自在に支持する。したがって、キャリア１０の姿勢を制御することにより、車輪１の姿勢を制御できる。このキャリア１０の姿勢は、後述するように、トレーリングアーム２０、アッパーアーム３０、ロアアーム４０、車幅方向結合部材５０、及びこれらの係合部により拘束される。

トレーリングアーム２０は、車両の前後方向に延設され、その前端部２１が車体へ係合され、その後端部２２がキャリア１０へ係合される。トレーリングアーム２０の前端部２１は、例えば、ゴムブッシュジョイントを介して車体へ係合される。このゴムブッシュジョイントは、その中心軸が車体中心軸に対し略垂直になるよう設置される。トレーリングアーム２０は、このゴムブッシュジョイントを支点として、車体に対し回動可能に支持される。路面の凹凸等により車輪１に上下方向の力が作用すると、トレーリングアーム２０が回動し、トレーリングアーム２０に係合されたキャリア１０は、車体に対し上下にバウンド、リバウンドする。車輪１を上下にバウンド、リバウンドさせる力は、乗り心地を改善するため、図示しないスプリング、ダンパーによって吸収させる。トレーリングアーム２０の後端部２２とキャリア１０との係合部６０の詳細については後述する。

トレーリングアーム２０は、車輪１が上下にバウンド、リバウンドされるため、回動軸回りの剛性を高くする必要がある。また、トレーリングアーム２０は、後述する様に、前後軸回りに捩れる必要がある。したがって、トレーリングアーム２０の断面は、車幅方向に短く、上下方向に長い形状とされる。また、トレーリングアーム２０は、車両の制動時及び駆動時に車輪１に作用する前後方向の制動力及び駆動力（以下、「前後力」）を支える必要があるため、前後方向に長い形状とされる。つまり、トレーリングアーム２０は、図２に示すように、鋼板を縦に用いる。

アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、図２に示すように、それぞれ車両の内側からキャリア２０を支持し、キャリア２０の姿勢を拘束する。アッパーアーム３０は、図２に示すように、車輪１の車軸２に対し上方でキャリア１０に係合される。また、ロアアーム４０は、図２に示すように、車輪１の車軸２に対し下方でキャリア１０に係合される。キャリア１０を車軸２に対し上下で支持することにより、前後軸回りの回転モーメントを支えることができる。つまり、キャリア１０を車軸２に対し上下で支持することにより、車輪１のキャンバ変化を規制できる。アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、例えば、ゴムブッシュジョイント又はボールジョイントを介して、キャリア１０を支持する。ゴムブッシュジョイントを用いた場合、ゴムブッシュの剛性を変えることにより、キャリア１０の姿勢が変化する特性を変えることができる。アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、サスペンションメンバー７０を介して車体に取り付けられる。

サスペンションメンバー７０は、車体に直接ボルト締めされるが、乗り心地を重視する車では、インシュレータを介して車体に取り付けられる。サスペンションメンバー７０を用いることにより、アッパーアーム３０、ロアアーム４０を直接車体に係合する場合と比較して、取り付け精度が向上する。また、取り付け効率の向上になる。サスペンションメンバー７０は、例えば、ブッシュジョイント、ボールジョイントを介してアーム３０、４０を係合する。

本実施例の車両用リアサスペンションは、その特徴的な構成として、アッパーアーム３０、ロアアーム４０が、それぞれ、車幅方向に延設され、かつ、車輪１の車軸２に対し後方でキャリア１０に係合される。

アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、それぞれ一本ずつ設置させる。したがって、サスペンションメンバー７０の前後長は、アッパーアーム３０を２本のアームで構成する場合と比較して短くできる。仮に、アッパーアーム３０を２本のアームで構成すると、サスペンションメンバー７０は、２本のアームが前後に係合されるため、その前後長が長くなる。尚、ロアアーム４０を２本のアームで構成する場合も、当然にサスペンションメンバー７０の前後長が長くなる。

しかしながら、サスペンションメンバー７０は、その前後長が短くなると、前後方向の剛性が低下する。そこで、アッパーアーム３０、ロアアーム４０の長手方向を車幅方向に略一致させる。すなわち、アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、前後力に対して略垂直に設置させる。アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、前後力に対し垂直に設置させると、前後力による前後方向の負荷が軽減される。したがって、アッパーアーム３０、ロアアーム４０を支持するサスペンションメンバー７０も、前後力による前後方向の負荷が軽減される。

このような構成とすることにより、本実施例のサスペンションメンバー７０は、その前後長を短くできると共に、それに伴う前後方向の剛性の低下を補うことができる。

また、アッパーアーム３０、ロアアーム４０は、それぞれ、車輪１の車軸２に対し後方でキャリア１０に係合される。これにより、サスペンションメンバー７０を車体に対し後方に設置できる。図３は、本実施例のサスペンションメンバー７０とリアサイドメンバー１００との配置関係を示した概略図である。本実施例のサスペンションメンバー７０は、その前後長が短く、かつ、車体に対し後方で設置されるため、リアサイドメンバー１００の曲げ角度αを小さくできる。仮に、アッパーアーム３０、ロアアーム４０を車輪１の車軸２に対し前方でキャリア１０に係合させると、サスペンションメンバー７０の前後長を短くできたとしても、サスペンションメンバー７０を車体の前方に設置することになり、リアサイドメンバーの曲がり角度αを小さくできない。

本実施例の車両用リアサスペンションは、その特徴的な構成として、左右一対のトレーリングアーム２０を連結する車幅方向結合部材５０を備える。トレーリングアーム２０と車幅方向結合部材５０とは、溶接などによって結合される。車幅方向結合部材５０は、捩れることのできる開放断面（例えば、Ｕ字）を有するトーションビームを用いることができる。

トーションビームは、コーナリング時の横力によりトレーリングアーム２０が曲げ変形させられたとき、捩じられる。トーションビームは、この捩れに対する反発により、トレーリングアーム２０の曲げ変形を受け止める。すなわち、トーションビームは、捩れ変形により横力の影響を吸収する。これに対し、トーションビームの代わりに、アッパーアーム３０を１本増やしてトレーリングアーム２０の曲げ変形を受け止めると、前述したように、剪断加重が車体へ作用することになる。したがって、アッパーアーム３０を２本から１本に減らし、その代わりにトーションビームを設置することにより、横力による車体の負荷を低減できる。

トーションビームは、左右の車輪１が逆の方向に上下動したとき、つまりロールしたとき、上下動した分だけ傾き、そして捩られる。同時に、トレーリングアーム２０は、トーションビームの変形に追従するように、捩られる。この結果、トレーリングアーム２０が捩られた分だけ、車輪１は、キャンバが変化する。また、トーションビームが捩じられた分だけ、ロール変化を元に戻そうとするアンチロール効果が働く。つまり、トーションビームは、スタビライザーとしての機能を果たす。尚、ロール時のキャンバ変化、アンチロール効果は、トーションビームの前後幅、板厚、材料の剛性、トーションビームとトレーリングアーム２０との結合位置を変えることにより、ある程度制御できる。

尚、トーションビームを設置するためには、スペースが必要になるが、従来のウィッシュボーン形式のサスペンションにおいても、スタビライザーを設置するスペースが必要だった。本実施例の車両用リアサスペンションは、前述したように、トーションビームがスタビライザーの機能も果たすため、スタビライザーが不要である。したがって、トーションビームを設置するスペースは、車両用リアサスペンションを設計する上で新たな制約を生み出すものではない。

本実施例の車両用リアサスペンションは、その特徴的な構成として、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを車幅方向へ屈曲可能に係合する係合部６０を備える。

図４は、キャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６０の構造を図２の矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図である。キャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６０は、例えば、図４（ａ）に示すようにゴムブッシュジョイントを用いる。キャリア１０側の係合部８０にゴムブッシュ８１を埋設し、トレーリングアーム２０側の係合部６０に円柱状の継手部８２を設置する。継手部８２をゴムブッシュ８１に嵌合することにより、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを車幅方向に屈曲可能に係合する。

或いは、キャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６１は、図４（ｂ）に示すようにボールジョイントを用いる。キャリア１０側の係合部６１に略球状の空洞部９０を埋設し、トレーリングアーム２０側の係合部６１に略球状の先端部を有する突起部９１を突設する。この突起部９１を空洞部９０に嵌合することにより、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを車幅方向に屈曲可能に係合する。

この係合部６０（６１）は、図２に示すように、２つ設置できる。係合部を２つ設置することにより、キャリア１０とトレーリングアーム２０とが屈曲する方向を特定できる。すなわち、２つの係合部６０（６１）を結ぶ直線を軸として、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを屈曲できる。キャリア１０とトレーリングアーム２０とは、コーナリング時の車両の挙動を安定化させるため、車輪１が旋回方向内側へ回転する必要がある。そこで、２つの係合部６０（６１）は、図２に示すように、上下軸に対し略平行な直線上に設置させる。尚、係合部６０（６１）を１つだけ設置しても、当然にキャリア１０とトレーリングアーム２０とを車幅方向へ屈曲できる。尚、キャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６０は、車輪１がトーインになる限り、その構造に制限はなく、例えば、蝶番を用いることができる。

図５は、本実施例の車両用リアサスペンションを模式的に示した上面視図である。コーナリング時、車輪１は、図５（ｂ）に示すように、旋回方向内側へ横力を受ける。この横力により、キャリア１０とトレーリングアーム２０とは、図５（ｂ）に示すように、旋回方向へ屈曲する。このとき、キャリア１０が旋回方向内側へ回転し、それに伴い、車輪１が旋回方向内側へ回転する。キャリア１０とトレーリングアーム２０との屈曲は、キャリア１０とトレーリングアーム２０とを係合する係合部６０のゴムブッシュ８０の剛性を変えることによりある程度制御できる。また、ゴムブッシュ８０の剛性に異方性を持たせることにより、特定の方向へ屈曲し易くできる。

以上のように、本実施例の車両用リアサスペンションは、車幅方向に延設されたアッパーアーム３０、ロアアーム４０を車輪１の車軸２に対し後方でキャリアに係合させる。このような構成とすることにより、サスペンションメンバー７０の前後長を短縮でき、かつサスペンションメンバー７０を車両後方に配置できる。したがって、リアサイドメンバー１００の曲げ角度αを小さくできるため、後面衝突に対する耐力を維持しつつ、リアサイドメンバー１００の板厚を薄くでき、車両の軽量化を図ることができる。また、本実施例の車両用リアサスペンションは、左右一対のトレーリングアーム２０をトーションビームで結合する。このような構成とすることにより、トーションビームが横力の影響を吸収するため、横力による車体への負荷を低減できる。また、本実施例の車両用リアサスペンションは、キャリア１０とトレーリングアーム２０とが車幅方向に屈曲可能に係合される。このような構成とすることにより、横力に対し車輪１が旋回方向内側へ回転し、アンダーステア特性を確保でき、コーナリング時の車両の挙動を安定化できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本実施例の車両用リアサスペンションは、サスペンションメンバー７０を介してアッパーアーム３０、ロアアーム４０を車体に組み付けたが、アッパーアーム３０、ロアアーム４０を車体に直接連結することもできる。

また、本実施例のキャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６０は、キャリア１０側にゴムブッシュ８１を埋設し、トレーリングアーム２０側に継手部８２を設置したが、キャリア１０側に継手部８２を設置し、トレーリングアーム２０側にゴムブッシュ８１を埋設しても良い。

また、本実施例のキャリア１０とトレーリングアーム２０との係合部６１は、キャリア１０側に略球状の空洞部９０を埋設し、トレーリングアーム２０側に略球状の突起部９１を突設するが、キャリア１０側に突起部９１を突設し、トレーリングアーム２０側に空洞部９０を埋設しても良い。

従来のサスペンションメンバーとリアサイドメンバーとの配置関係を示した概略図である。 本発明に係る車両用リアサスペンションの一実施例の構成を示す概略図である。 本実施例のサスペンションメンバーとリアサイドメンバーとの配置関係を示した概略図である。 キャリアとトレーリングアームとの係合部の構造を示した断面図である。 本実施例の車両用リアサスペンションを模式的に示した上面視図である。

符号の説明

１０ キャリア
２０ トレーリングアーム
３０ アッパーアーム
４０ ロアアーム
５０ 車幅方向結合部材
６０ キャリアとトレーリングアームとの係合部
７０ サスペンションメンバー
１００ リアサイドメンバー

Claims (2)

1. 車両の前後方向に延設され、前端部が車体中心軸に対し略垂直な軸回りに回動可能に車体へ係合され、後端部が車輪を回転自在に支持するキャリアへ係合されたトレーリングアームと、
   前記車輪の車軸に対し上方で前記キャリアに係合されるアッパーアームと、
   前記車輪の車軸に対し下方で前記キャリアに係合されるロアアームと、
   を備えた車両用サスペンションであって、
   前記アッパーアームおよび前記ロアアームは、それぞれ、車幅方向に延設され、かつ、前記車輪の車軸に対し後方で前記キャリアに係合され、
   左右一対の前記トレーリングアームは、車幅方向に延設された車幅方向結合部材により連結され、
   前記キャリアと前記トレーリングアームとを車幅方向に屈曲可能に係合する係合部を備える、
   ことを特徴とする車両用サスペンション。
2. 前記車幅方向結合部材は、トーションバーであることを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンション。

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