JP3755456B2 - ステアリングナックルストッパ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪の最大切れ角を規制するステアリングナックルストッパ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステアリングナックルストッパ構造としては、例えば特開平６−２９８１１４号公報や特開２００１−０３０９４１号公報に記載されているものがある。
前者に記載されるストッパ構造では、転舵時にサスペンションリンクに設けた当接部のストッパ受面に対しナックルアームに取り付けたストッパボルト（ストッパ部材）の頭部が当接することにより、車輪の最大切れ角を規制するものである。そして、上記ストッパ受面について、バウンド・リバウンド時においても常にストッパボルトに対し略直角の曲面（上下に沿った円弧形状）となるように設定している。
【０００３】
また、後者に記載されるストッパ構造では、ナックルアームに設けた当接部のストッパ受面に対しサスペンションリンクに設けたストッパボルトの頭部を当接することによって車輪の最大切れ角を規制するものである。そして、上記ストッパボルトの頭部位置をサスペンションリンクのリンク軸線若しくはその近傍に位置に設定すると共にストッパ受面からの反力が常に上記リンク軸線を通過するように設定することで、ストッパボルトが当接部に当接する際に生じるサスペンションリンクのリンク軸線回りの揺動発生を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、転舵につれて上記サスペンションリンクと車輪とが干渉する前に、当接部のストッパ受面にストッパボルトの先端部が当接することで、最大切れ角を規制するように設定する。
ここに、従来のストッパ構造では、切れ角規制時の衝撃によるサスペンションリンクの揺動を出来るだけ抑えるように設計することから、車輪の切れ角は、上記サスペンションリンクの配置によって決定する。特に、車輪バウンド時には、車輪が車幅方向内方に引き込まれるので、同じ切れ角であってもサスペンションリンクと車輪とのクリアランスが最も厳しくなる。したがって、当該バウンド時におけるサスペンションリンクと車輪との干渉を防止する観点から、車輪の最大切れ角を設定する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、バウンド時におけるサスペンションリンクと車輪との間の転舵時のクリアランスを拡大可能なステアリングナックルストッパ構造を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、車体と車輪との間を連結するナックルアームの車輪側にストッパ受面を設けると共に、前記ストッパ受面に、車体と車輪との間を連結するサスペンションリンクから突出するストッパ部材の先端部を当接させることで、車輪の最大切れ角を規制するステアリングナックルストッパ構造において、上記サスペンションリンクは、車体側取付け部と車輪側取付け部との間の中間部の位置が、当該サスペンションリンクのリンク軸線の高さよりも上方に位置し、上記ストッパ部材は、上記サスペンションリンクの中間部から突出すると共に、平面視において、上記サスペンションリンクのリンク軸線よりもストッパ受面側に突出し、上記ストッパ受面は、上記サスペンションの上方へのストロークに伴い、当接しているストッパ部材先端部を上方に押し上げ可能な形状となっていることを特徴とするものである。
【０００７】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ストッパ部材は、サスペンションリンクへの取付部と先端部とを結ぶ軸が、上記リンク軸線若しくはその近傍を通過することを特徴とするものである。
【０００８】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記ストッパ受面における、車輪がバウンドした状態でストッパ部材先端部が当接可能な面は、法線が斜め上方を向いていることを特徴とするものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載した構成に対し、上記サスペンションリンクの車輪側取付け部及び車体側取付け部の少なくとも一方は、ボールジョイントによって相手部材に連結されていることを特徴とするものである。
【０００９】
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した構成に対し、上記ストッパ部材の先端部及びストッパ受面のどちらか一方は、当該ストッパ部材の先端部とストッパ受面とが当接した際の力の負荷方向へ揺動可能になっていると共に、その揺動に抗して弾性力を発揮する弾性体を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の効果】
まず、請求項１に係る発明の効果を説明する。
車輪がバウンドする場合を考えると、車輪側と車体側のそれぞれに取り付けられるサスペンションリンクは、相対的に、車体側端部を中心にして車輪側端部が上方に回動するようにストロークする。ここで、ストッパ部材がサスペンションリンクの車体側端部と車輪側端部との中間部に設けられる一方、ストッパ受面はナックルアームの車輪側に設けられているため、単位ストローク当たりの上方への変位量は、車輪側に配置されているストッパ受面の方が、サスペンションリンクの中間部に設けられているストッパ部材よりも大きい。
【００１１】
このため、転舵によりストッパ部材の先端部がストッパ受面に当接した状態で車輪がバウンドすると、ストッパ部材よりもストッパ受面の方が、単位ストローク当たりの上方への移動量が大きいことから、サスペンションリンクの上方へのストロークに伴い、ストッパ受面からストッパ部材の先端部に対し上方に向かう押し上げ力が作用する。
このとき、上方への外力が入力されるストッパ部材の先端部は、平面視において、サスペンションリンクのリンク軸線よりもストッパ受面側に突出していることから、上記ストッパ部材先端部に負荷された上方に向かう押し上げ力は、サスペンションリンクの中間部をリンク軸線回りに下方（ストッパ部材が上方に回動する方向）に回動させるモーメントとして作用する。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明によると、転舵によりストッパ部材がストッパ受面に当接して車輪が最大切れ角になっている、いわゆるフル転舵状態で車輪がバウンドすると、サスペンションリンクの中間部が、リンク軸線回りに下方に回動変位、つまり、平面視において、上記中間部がリンク軸線から離れる方向に回動変位して、バウンド時におけるサスペンションリンクと車輪との間のクリアランスを拡大でき、その結果、その分、車輪の最大切れ角を大きく設定可能となる。
また、フル転舵状態でバウンドした際に、確実にストッパ部材の先端部を上方に押し上げ可能となる。
【００１３】
このとき、請求項２に係る発明を採用すると、上記リンク軸線の回動変位を起こさせるモーメントが効率よく発生可能になると共に、ストッパ部材がストッパ受面に衝突する際の反力をストッパ部材の軸方向に入力させることで、例えばサスペンションストロークがない状態で切れ角が規制された際のサスペンションリンク中間部の揺動を抑えることが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明を採用することで、ストッパ部材に対してストッパ受面の方が上方に多く相対移動する際に、斜め上向きの面でストッパ部材の先端部を上方に押し上げるので、確実にストッパ部材の先端部を上方に押し上げ可能となる。なお、斜め上向きの面の法線は、ストッパ部材の軸よりも、水平軸から上方に立ち上がっていることが好ましい。また、上記斜め上向きの面は曲面であってよい。
【００１５】
また、請求項４に係る発明においては、サスペンションリンクの少なくとも一方の取付け点をボールジョイントとすることで、上記サスペンションリンク中間部の回動変位が容易となる。
また、請求項５に係る発明においては、ストッパ部材の先端部がストッパ受面に衝突すると、弾性体の弾性力による反力が操舵輪に対する復元力として作用する。この結果、フル転舵後のステアリングホイールが戻し易くなる。
【００１６】
さらに、弾性体によって、ストッパ部材がストッパ受面に当接した際の衝撃が吸収されて、打音などの異音発生を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るフロントサスペンション構造を説明するための概略斜視図である。
本実施形態に係るフロントサスペンション構造のロアリンクは、図１に示されるように、車幅方向に延在して主に横荷重を受けるトランスバースリンク１と、そのトランスバースリンク１の車両前後方向後方に配置されて主として車両前後方向荷重を受けるコンプレッションロッド２とから構成される。後述の通り、上記コンプレッションロッド２が、ストッパ部材が設けられるサスペンションリンクである。
【００１８】
トランスバースリンク１は、その車輪側端部１ａがボールジョイント３を介してナックルスピンドル４の下部に連結して、車幅方向内方に延び、車体側端部１ｂを、弾性ブッシュ５を介して車体側部材１６に上下揺動可能に連結している。上記ナックルスピンドル４は、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材を構成して車輪と共に転舵する。
上記ボールジョイント３によるトランスバースリンク１とナックルスピンドル４との連結構成について説明すると、上方に開口したソケット部がナックルスピンドル４の下部に設けられ、そのソケット部に球状案内部が嵌め込まれている。そして、当該球状案内部から上方に突出して突出部を構成するネジ部が、トランスバースリンク１の車輪側端部１ａに締結されている。
【００１９】
また、コンプレッションロッド２は、その車輪側端部２ａがボールジョイント６を介してナックルスピンドル４の下部に連結して、略車両前後方向後方に延び、車体側端部２ｂを、弾性ブッシュ２０を介して車体側部材（不図示）に連結している。
こちらのボールジョイント６の構成は、コンプレッションロッド２に形成されたソケット部に下側から球状案内部が嵌め込まれ、当該球状案内部から下方に突出するネジ部が、ナックルスピンドル４の下部に連結している。このように、上記トランスバースリンク１のボールジョイント３とコンプレッションロッド２のボールジョイント６の上下方向の配置を逆にすることで、両者１，２の車輪側端部１ａ、２ａの高さをほぼ同じ高さに設定しても、トランスバースリンク１の車輪側取付け点Ｐ１よりもコンプレッションロッド２の車輪側取付け点Ｐ３の方が上方に配置されている。ここで、コンプレッションロッド２の車体側取付け点Ｐ４の高さは、上記車輪側取付け点Ｐ３と略同じ高さ若しくは当該車輪側取付け点Ｐ３よりも高く設定されている。このような構成を採用することで、オーバーハングの短縮を実現しながら、バウンド時のホイールセンタ軌跡を後下がりにすることが出来て、突起乗り越し時の衝撃をいなすことが出来、乗り心地の向上に繋がる。
【００２０】
上記コンプレッションロッド２の車体側端部（車体側取付け部２ｂ）に設けられる弾性ブッシュ２０は、同軸に配置された内筒と外筒との間に、弾性部材である円筒状のゴム材が介装されて構成され、その軸を上下に向けた状態で配置されている。また、平面視において、上記弾性ブッシュ２０のゴム材における、上記コンプレッションロッド２のリンク軸線Ｌ２が通過する位置に対し、図２に示すように、上記弾性ブッシュ２０の軸を挟んで一対のスグリ２１が形成されている。ここで、本実施形態では、弾性ブッシュ２０の径方向の剛性を高く設定するために、上記ゴム材として剛性の高い材料を使用している。
【００２１】
コンプレッションロッド２は、上述のように、両端部２ａ、２ｂが、相手部材である車体側部材及びナックルスピンドル４に対し連結している。そして、その両端部間の中間部２ｃは、図３及び図４に示すように、上側及び車両前後方向前側に向けて凸となるよう曲がった形状となることで、上記中間部２ｃは、コンプレッションロッド２のリンク軸線Ｌ２よりも上方に配置されている。
そのコンプレッションロッド２の中間部２ｃには、図２及び図３に示すように、略車両前後方向後方に突出するストッパボルト２２が設けられている。また、ナックルスピンドル４の本体から後方に延びるナックルアーム９の後端面には、上記ストッパボルト２２の先端部を当接可能なストッパ受面２４を持った当接部材２３が設けられている。上記ストッパ部材２２がストッパ部材を構成する。
【００２２】
上記ストッパボルト２２は、図３〜図５に示すように、上述のように中間部２ｃからストッパ受面２４側に向けて斜め下方に突出し、その軸が上記リンク軸線Ｌ２と交差すると共に先端部が当該リンク軸線Ｌ２よりもストッパ受面２４側に突出している。
ここで、ストッパボルト２２における、リンク軸線Ｌ２からの受面２４側への突出量を大きくするほど、切れ角の減少に繋がるので、当該突出量は、コンプレッションロッド２を回動変位させるのに必要な最小限の値とする。もっとも、ストッパボルト２２の長さに応じて、当接部２３を車幅方向外方にオフセットさせてもよい。
【００２３】
また、上記当接部材２３のストッパ受面２４は、上下方向に向かう輪郭が、図４及び図５に示すように、凹形状となっていて、ノーマル時（バウンドもリバウンドも生じていない状態）でフル転舵した際にストッパボルト２２が当接するノーマル位置２４ａでの法線は上記ストッパボルト２２の軸Ｓと略一致し、そのノーマル位置よりも下側部分２４ｂは、法線がストッパボルト２２の軸Ｓよりも上側に向くような、つまり斜め上方に向いた傾斜面となっている。一方、ノーマル位置２４ａよりも上側部分２４ｃは、斜め下方を向いた傾斜面となっている。
【００２４】
また、上記トランスバースリンク１における車輪に近い位置に、図１のように、ショックアブソーバ７の下部が連結している。ショックアブソーバ７は、上方に延び上端部が車体側部材に支持されている。そのショックアブソーバ７の上部にサスペンションスプリング８が取り付けられている。すなわち、サスペンションスプリング８の下部は、ショックアブソーバ７を介してトランスバースリンク１に連結している。
【００２５】
また、符号１０は、タイロッドを示し、該タイロッド１０は、車幅方向に延在し、途中で上記コンプレッションロッド２の下側を通過して上記ナックルアームの先端部に連結している（図３も参照）。
また、図１中、符号１１は、Ａアームからなるアッパリンクであって、その車輪側端部１１ａが、ナックルスピンドル４から上方に延設された延設部１２の上端部にボールジョイント１３を介して連結している。
【００２６】
次に、上記構成のフロントサスペンション構造におけるステアリングストッパ構造の作用・効果等について図面を参照しつつ説明する。
車輪がトーアウト方向に転舵するにつれて、車輪の後側が車幅方向内側に引き込まれて、該車輪の内側がコンプレッションロッド２に接近し、コンプレッションロッド２から突出するストッパボルト２２がナックルアーム９に設けられたストッパ受面２４に当接することで、図６及び図７に示すように、最大切れ角が規制されて、コンプレッションロッド２と車輪３０との干渉が防止される。
【００２７】
一方、ノーマル時若しくは車輪３０がバウンドする途中でフル転舵されてストッパボルト２２の先端部がストッパ受面２４に当接した後に、さらに車輪３０がバウンドすると、図８及び図９の実線位置から破線位置に移動して、サスペンションの上方へのストロークに伴う単位ストローク当たりの上方への移動量が、ストッパボルト２２よりもストッパ受面２４の方が大きいことから、ストッパボルト２２先端部が当接するストッパ受面２４の位置が、斜め上方を向いた下側部分２４ｂとなることで、バウンドに伴い、図５に示すように、該下側部分２４ｂによってストッパボルト２２の先端部が上方に押し上げられる。この押し上げ力Ｆ１によって、ストッパボルト２２を通じてコンプレッションロッド２には、リンク軸線Ｌ２を回転中心とした下側に向かうモーメントが作用し、コンプレッションロッド２の中間部２ｃは、リンク軸線Ｌ２回りに下方に回動変位して、車両前後方向前側に移動する。このように、フル転舵状態でバウンドすると、車幅方向内側に引き込まれた車輪後側からコンプレッションロッド２の中間部２ｃが、図７に一点鎖線で示すように、離れる方向に変位することで、バウンド時における当該コンプレッションロッド２と車輪３０とのクリアランスが緩和され、その分、最大切れ角を大きく設定可能となる。
【００２８】
また、コンプレッションロッド２の車輪側端部２ａについては、ボールジョイント６によってナックルスピンドル４（相手部材）に連結しているので、上記フル転舵且つバウンドの際のコンプレッションロッド２のリンク軸線Ｌ２回りの回動変位が容易となっている。すなわち、小さな押し上げ力Ｆ１で中間部２ｃを回動変位させることが可能となる。
また、コンプレッションロッド２の下側をタイロッド１０が通過するが、上述のように、コンプレッションロッド２の中間部２ｃは上方に凸となるように曲がっているので、コンプレッションロッド２とタイロッド１０とのクリアランスが大きく設計されている。
【００２９】
ここで、上記実施形態では、ストッパボルト２２の軸Ｓがリンク軸線Ｌ２若しくはその近傍を通過するように設計した場合を例示しているが当該ストッパボルト２２の軸がリンク軸線Ｌ２及びその近傍を通過しないように設定しても良い。もっとも、ストッパボルト２２の軸をリンク軸線Ｌ２に近づける方が、コンプレッションロッド２が回動変位させるモーメントを大きく設定可能となり、有利である。
【００３０】
なお、ストッパボルト２２の軸がリンク軸線Ｌ２若しくはその近傍を通過しない場合には、車輪のバウンド・リバウンドに関係なく、ストッパボルト２２がストッパ受面２４に当接する際の反力によって、不要なモーメントがコンプレッションロッド２に作用する。
また、ストッパボルト２２は、必ずしも真っ直ぐ延びている必要はなく、途中が折れ曲がっていても良い。この場合には、ストッパボルト２２の根元（コンプレッションロッド２への取付け部）と先端部とを結ぶ線が当該ストッパボルト２２の軸となる。
【００３１】
また、ストッパ受面２４を上下に延びる平面に設定しても良いが、当接したストッパボルト２２の先端部に対して摩擦力で押し上げ力を作用させる必要があるため、ストッパボルト２２の先端部のストッパ受面２４への押しつけを強くする必要がある。
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の基本構成は、図１０に示すように、上記第１実施形態と同様であり、ストッパ部材を構成するストッパボルト２２の構造だけが異なる。
【００３２】
すなわち、本実施形態のストッパボルト２２は、その軸方向途中位置にコイルスプリング４０が介挿され、該コイルスプリング４０は、軸方向Ｓに伸縮することで弾性力Ｆ２を発揮可能となっている。この結果、ストッパボルト２２の先端部２２ａは軸方向Ｓへ揺動可能となっている。ストッパボルト２２は、無負荷状態（ストッパ受面２４に当接していない状態）では、その軸がリンク軸線Ｌ２と交差すると共に先端部２２ａが当該リンク軸線Ｌ２よりもストッパ受面２４側に突出している。
【００３３】
次に、本実施形態の作用・効果などについて説明する。
運転者が車庫入れなどでステアリングホイールをフル転舵すると、ストッパボルト２２がストッパ受面２４に当接して車輪の最大切れ角を規制する。このとき、ストッパボルト２２に対し相対的に軸方向Ｓに向かう力が負荷されるので、ストッパボルト２２の先端部２２ａが後退するように揺動しコイルスプリング４０が圧縮される。この結果、図１１に示すように、コイルスプリング４０の弾性力Ｆ２が、ストッパ受面２４に対し操舵輪の復元力として作用する。したがって、車庫入れなどの際に、フル転舵したステアリングホイールの切り戻しが上記コイルスプリング４０の弾性力Ｆ２分だけ容易となる。
【００３４】
また、ストッパボルト２２の先端部２２ａは、ストッパ受面２４に当接する際にコイルスプリング４０が圧縮する方向に揺動（後退）し、もってコイルスプリング４０で衝撃が緩和される結果、当該当接の際における打音などの異音発生を低減若しくは抑えることが可能となる。
ここで、上記ストップボルトの先端部２２ａを、図１２に示すように、根元側に対し入れ子状として軸方向Ｓにのみ揺動可能に拘束すると、ストッパボルト２２の先端部２２ａを揺動可能としても、図５に示すようなコンプレッションロッド２の揺動作用に対する影響を小さくすることができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、弾性体としてコイルスプリング４０を例示したが、ゴムなどの弾性体であっても良い。
また、ストッパボルト２２の先端部２２ａ側を揺動可能にする場合を例示したが、ストッパ受面２４側をストッパボルト２２との当接方向に揺動可能としても良い。例えば、ストッパ受面２４を、ナックルアーム９側を中心に揺動可能とする共に、初期位置に付勢するゴムなどの弾性体をストッパ受面２４とナックルアーム９との間に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係るフロントサスペンション構造を示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係るサスペンションリンクの配置を示す模式的平面図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係るストッパボルトとストッパ受面との関係を示す平面図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係るコンプレッションロッドを示す車両前後方向から見た図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係る押し上げ時における挙動を説明する図である。
【図６】本発明に基づく第１実施形態に係るフル転舵時を示す模式的平面図である。
【図７】本発明に基づく第１実施形態に係るフル転舵且つバウンド時の挙動を説明する図である。
【図８】転舵状態でのバウンドでの挙動を説明する平面図である。
【図９】バウンド時の挙動を説明する側面図である。
【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係るフロントサスペンション構造を示す平面図である。
【図１１】本発明に基づく第２実施形態に係るフル転舵時を示す模式的平面図である。
【図１２】本発明に基づく第２実施形態に係る別のストッパボルト構造を示す図である。
【符号の説明】
１ トランスバースリンク（横方向リンク）
１ａ 車輪側端部
２ コンプレッションロッド（前後方向リンク、サスペンションリンク）
３ ボールジョイント
４ ナックルスピンドル（車輪支持部材）
５ 弾性ブッシュ
６ ボールジョイント
７ ショックアブソーバ
８ サスペンションスプリング
９ ナックルアーム
１０ タイロッド
１１ アッパリンク
１２ 延設部
２０ 弾性ブッシュ
２１ スグリ
２２ ストッパボルト（ストッパ部材）
２２ａ 先端部
２３ 当接部材
２４ ストッパ受面
３０ 車輪（タイヤ）
４０ コイルスプリング（弾性体）
Ｌ１ トランスバースリンクのリンク軸線
Ｌ２ コンプレッションロッドのリンク軸線
Ｐ１ トランスバースリンクのボールジョイントの回転中心
（車輪側取付け点）
Ｐ３ コンプレッションロッドの車輪側取付け点
Ｐ４ コンプレッションロッドの車体側取付け点
Ｓ ストッパボルトの軸
Ｆ１ 押し上げ力
Ｆ２ 弾性力

Claims (5)

1. 車体と車輪との間を連結するナックルアームの車輪側にストッパ受面を設けると共に、前記ストッパ受面に、車体と車輪との間を連結するサスペンションリンクから突出するストッパ部材の先端部を当接させることで、車輪の最大切れ角を規制するステアリングナックルストッパ構造において、
   上記サスペンションリンクは、車体側取付け部と車輪側取付け部との間の中間部の位置が、当該サスペンションリンクのリンク軸線の高さよりも上方に位置し、
   上記ストッパ部材は、上記サスペンションリンクの中間部から突出すると共に、平面視において、上記サスペンションリンクのリンク軸線よりもストッパ受面側に突出し、
   上記ストッパ受面は、上記サスペンションの上方へのストロークに伴い、当接しているストッパ部材先端部を上方に押し上げ可能な形状となっていることを特徴とするステアリングナックルストッパ構造。
2. 上記ストッパ部材は、サスペンションリンクへの取付部と先端部とを結ぶ軸が、上記リンク軸線若しくはその近傍を通過することを特徴とする請求項１に記載したステアリングナックルストッパ構造。
3. 上記ストッパ受面における、車輪がバウンドした状態でストッパ部材先端部が当接可能な面は、法線が斜め上方を向いていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したステアリングナックルストッパ構造。
4. 上記サスペンションリンクの車輪側取付け部及び車体側取付け部の少なくとも一方は、ボールジョイントによって相手部材に連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載したステアリングナックルストッパ構造。
5. 上記ストッパ部材の先端部及びストッパ受面のどちらか一方は、当該ストッパ部材の先端部とストッパ受面とが当接した際の力の負荷方向へ揺動可能になっていると共に、その揺動に抗して弾性力を発揮する弾性体を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載したステアリングナックルストッパ構造。

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