JP5237474B2

JP5237474B2 - ストラット式サスペンション装置

Info

Publication number: JP5237474B2
Application number: JP2012034727A
Authority: JP
Inventors: 良友畔勝
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: JP2012121573A

Description

本発明は、車輪支持部に車輪を回転自在に支持するナックルに該車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームを形成し、前記下アームをショックアブソーバの下部に第１枢支部を介して連結するとともに、前記上アームを前記ショックアブソーバの上部から車幅方向外側に延びるアームの先端に第２枢支部を介して連結し、車幅方向内端を車体に上下動可能に連結したロアアームの車幅方向外端を、前記第１枢支部の近傍でショックアブソーバの下部に連結し、前記ショックアブソーバと前記ロアアームとをリンクを介して連結したストラット式サスペンション装置に関する。

従来の前輪のストラット式サスペンション装置は、ロアアームの車幅方向外端とナックルの下端とを連結し、ショックアブソーバの下端および上端をそれぞれナックルの上端および車体に連結したもので、ナックルはショックアブソーバの上端の車体への連結点とナックルの下端のロアアームへの連結点とを結ぶキングピン軸まわりに転舵されるようになっていた。しかしながら、上記従来のストラット式サスペンション装置はキングピンオフセット（キングピン軸の下方延長線が路面に交差する点とタイヤ接地面の中心との距離）が大きくなるため、路面から車輪に前後力が加わるとキングピン軸まわりに大きなモーメントが発生し、ステアリングホイールが取られる不具合があった。この不具合を解消するために、キングピン角（車体前後方向に見て、キングピン軸が鉛直線と成す角度）を大きく設定してキングピンオフセットを減少させようとすると、操舵に必要な力が増加して操作性が悪化するという新たな問題が発生してしまう。

そこで下記特許文献１に記載されたものは、ナックルに設けた下アームおよび上アームを２個の連結軸を介してショックアブソーバに連結し、それら２個の連結軸を結ぶ直線をキングピン軸とすることで、キングピンオフセットを減少させている。

特開昭６１−１４６６０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、ナックルをショックアブソーバに連結する２個の連結軸がタイヤの内周部に配置されるため、２個の連結軸間の上下方向のスパンが小さくなってしまい、車輪に前後力や横力が作用したときのキャスター剛性やキャンバー剛性が低下する問題がある。またキャスター角を確保するためにショックアブソーバの上部を後傾させると、ショックアブソーバの反力の車体前後方向の成分が増加してしまい、ロアアームの車幅方向内端を車体に連結するコンプライアンスブッシュに荷重が加わって乗り心地性能が低下する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ストラット式サスペンション装置のキャスター剛性やキャンバー剛性を高めるとともに、ショックアブソーバからロアアームに入力される車体前後方向の荷重を減少させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車輪支持部に車輪を回転自在に支持するナックルに該車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームを形成し、前記下アームをショックアブソーバの下部に第１枢支部を介して連結するとともに、前記上アームを前記ショックアブソーバの上部から車幅方向外側に延びるアームの先端に第２枢支部を介して連結し、車幅方向内端を車体に上下動可能に連結したロアアームの車幅方向外端を、前記第１枢支部の近傍でショックアブソーバの下部に連結し、前記ショックアブソーバと前記ロアアームとをリンクを介して連結したストラット式サスペンション装置であって、前記ショックアブソーバおよび前記リンクを車両前方側で連結する第１連結部と、前記ロアアームおよび前記リンクを車両後方側で連結する第２連結部とを、車幅方向に見たときに、前記ショックアブソーバの軸線、前記車輪の軸線および前記第２枢支部を前後から挟む位置にそれぞれ配置したことを特徴とするストラット式サスペンション装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ロアアームをスタビライザに連結する第３連結部を、車幅方向に見たときに、前記第１連結部と前記第１枢支部との間に配置したことを特徴とするストラット式サスペンション装置が提案される。

尚、実施の形態のショックアブソーバ１３の上アーム１３ｃは本発明のアームに対応し、実施の形態の第１、第２ピンジョイント２０，２１は本発明の第１、第２枢支部に対応し、実施の形態のリンク２２は本発明の第３連結部に対応し、実施の形態のボールジョイント２６，２７は本発明の第１、第２連結部に対応する。

請求項１の構成によれば、ナックルの車輪支持部から下方に延びる下アームおよび上方に延びる上アームをショックアブソーバの下部および上部にそれぞれ第１枢支部および第２枢支部を介して連結したので、キングピン角を増加させることなくキングピンオフセットを減少させることができ、路面から車輪に入力される外力によりステアリングホイールが取られる不具合を解消することができる。またナックルの下アームおよび上アーム間のスパンを充分に長く確保し、車輪に入力される前後力や横力に対するキャスター剛性やキャンバー剛性を高めることができる。

またショックアブソーバとロアアームとをリンクを介して連結する際に、ショックアブソーバおよびリンクを車両前方側で連結する第１連結部と、ロアアームおよびリンクを車両後方側で連結する第２連結部とを、車幅方向に見たときに、ショックアブソーバの軸線、車輪の軸線および第２枢支部を前後から挟む位置にそれぞれ配置したので、路面から車輪を介して入力される外力でショックアブソーバが自己の軸線回りに回転してしまうのを防止することができるだけでなく、リンクによってショックアブソーバおよびロアアームの連結剛性を高めることで、ショックアブソーバからロアアームに入力される車体前後方向の荷重を低減し、ロアアームの車幅方向内端の車体連結部に圧縮荷重や引張荷重が作用しないようにして乗り心地性能の低下を回避することができ、しかも車輪のストロークに伴ってキャスター角やキャスタートレールが変化するのを防止して車両の直線安定性を高めることができる。

第１の実施の形態に係るストラット式サスペンション装置の斜視図図１の２方向矢視図図１の３方向矢視図車輪の上下ストロークとキャスター角との関係を示すグラフ第２の実施の形態に係るストラット式サスペンション装置の斜視図車輪の上下ストロークと車輪の上下荷重との関係を示すグラフ

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１〜図３に示すように、転舵可能な前輪用のストラット式サスペンション装置Ｓは、ロアアーム１１と、ナックル１２と、ショックアブソーバ１３と、サスペンションスプリング１４と、スタビライザー１５とを備える。

ロアアーム１１はいわゆるＡ型アームであって、車幅方向内側の二股になった内端が車体前側のコンプライアンスブッシュ１６および車体後側のコンプライアンスブッシュ１７を介して車体１８（一部のみ図示）に上下揺動自在に枢支される。ナックル１２は車輪Ｗを回転自在に軸支する車輪支持部１２ａと、車輪支持部１２ａから下向きに延びる短い下アーム１２ｂと、車輪支持部１２ａから上向きに延びる長い上アーム１２ｃとを備える。ショックアブソーバ１３は、伸縮自在な油圧シリンダ１３ａと、油圧シリンダ１３ａの下端から斜め下方に延びる下アーム１３ｂと、油圧シリンダ１３ａの上端から車幅方向外側に向かって斜め上方に延びる上アーム１３ｃとを備える。

ロアアーム１１の車幅方向外端とショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂとがボールジョイント１９を介して枢支される。またナックル１２の下アーム１２ｂとショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂとが本発明の第１枢支部を構成する第１ピンジョイント２０で連結されるとともに、ナックル１２の上アーム１２ｃとショックアブソーバ１３の上アーム１３ｃとが本発明の第２枢支部を構成する第２ピンジョイント２１で連結される。ナックル１２の上アーム１２ｃは車輪支持部１２ａから車体内方に湾曲した後に車体外方に湾曲しながら上方に延びており、その結果、第２ピンジョイント２１は車輪Ｗの上端よりも上方に位置している。

またショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂとロアアーム１１とが、リンク２５によって連結される。リンク２５の一端はボールジョイント２６を介してショックアブソーバ１３の下アーム１３ｂの下端寄りの位置に枢支され、リンク２５の他端はボールジョイント２７を介してロアアーム１１の上面の基端寄りの位置に枢支される。図２から明らかなように、ショックアブソーバ１３およびリンク２５を車両前方側で連結するボールジョイント２６（第１連結部）と、ロアアーム１１およびリンク２５を車両後方側で連結するボールジョイント２７（第２連結部）とは、車幅方向に見たときに、ショックアブソーバ１３の軸線、前記車輪Ｗの軸線および第２ピンジョイント（第２枢支部）を前後から挟む位置にそれぞれ配置される。

このリンク２５により、ショックアブソーバ１３およびロアアーム１１の相対移動を許容しながら、路面から入力される外力でショックアブソーバ１３の油圧シリンダ１３ａが自己の軸線回りに回転してしまうのを防止することができる。

ショックアブソーバ１３の軸線は、車体側方から見て鉛直方向（路面に垂直な方向）に配置され、かつ車輪Ｗの中心に対して車体後方に配置される。同軸上に配置された第１、第２ピンジョイント２０，２１は協働してキングピン軸Ｋを規定するもので、車体側方から見てキングピン軸Ｋは鉛直方向に対して上部が角度θ（キャスター角）だけ車体後方に傾斜するとともに、車体前方から見てキングピン軸Ｋは鉛直方向に対して上部が角度α（キングピン角）だけ車体内方に傾斜する。

サスペンションスプリング１４はショックアブソーバ１３の上部外周に同軸に配置され、ショックアブソーバ１３の油圧シリンダ１３ａの伸縮に応じて伸縮する。車体左右方向に配置されたスタビライザー１５の端部はリンク２２を介してロアアーム１１の中間部に連結されており、ロアアーム１１の上下動に応じて捩じり変形する。そして図示せぬステアリングギヤボックスから延びるタイロッド２３がナックル１２の後部に連結されており、タイロッド２３が左右に移動するとナックル１２に支持した車輪Ｗがキングピン軸Ｋまわりに転舵される。

図１〜図３から、特に図２から明らかなように、ロアアーム１１をスタビライザ１５に連結するリンク２２（第３連結部）は、車幅方向に見たときに、ボールジョイント２６（第１連結部）と第１ピンジョイント２０（第１枢支部）との間に配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

ドライバーがステアリングホイールを操作すると、タイロッド２３がナックル１２を押し引きすることで、車輪Ｗが第１、第２ピンジョイント２０，２１を結ぶキングピン軸Ｋを中心として左右に転舵される。従来のストラット式サスペンション装置では、ナックルがショックアブソーバの上端の車体への連結点とナックルの下端のロアアームへの連結点とを結ぶキングピン軸まわりに転舵されるため、キングピンオフセットを小さくすることが困難であったが、本実施の形態ではキングピン軸Ｋをナックル１２の下アーム１２ｂおよび上アーム１２ｃによって規定することで、図３に示すように、キングピン角αを増加させることなくキングピンオフセットδを減少させることができ、路面から車輪に入力される外力によりステアリングホイールが取られる不具合を解消することができる。

車両が急加速したり急制動したりすると車輪Ｗに前後力が作用し、車両が旋回すると車輪に横力が作用し、これらの前後力および横力はナックル１２に前後左右に倒すようなモーメントを発生する。しかしながら、本実施の形態のナックル１２はその上アーム１２ｃが車輪Ｗの上端を越えて上方に延出しているため、下アーム１２ｂおよび上アーム１２ｃ間のスパンＬ（図２参照）を充分に長く確保することができ、これにより前記モーメントの入力に対してナックル１２の倒れを抑制してキャスター剛性やキャンバー剛性を高めることができる。

また車体側方から見てショックアブソーバ１３の軸線を鉛直方向に配置し、かつ上アーム１２ｃの上端の第２ピンジョイント２１をショックアブソーバ１３の軸線よりも車体後方に配置したので、車輪Ｗの中心よりも車体前方に位置する第１ピンジョイント２０に対して第２ピンジョイント２１を車体後方に位置させ、必要なキャスター角θを確保することができる。このとき、車体側方から見てショックアブソーバ１３の軸線が鉛直方向に配置されているため、鉛直方向に上下動するロアアーム１１の車幅方向外端のボールジョイント１９に、ショックアブソーバ１３から車体前後方向の荷重が入力されることはない。よってショックアブソーバ１３から入力される荷重でロアアーム１１の車幅方向内端の一対のコンプライアンスブッシュ１６，１７に車幅方向の圧縮荷重や引張荷重が作用することを防止し、乗り心地性能の低下を回避することができる。

更に、車体側方から見てショックアブソーバ１３の軸線を鉛直方向に配置したことにより、図４のグラフに示すように、ショックアブソーバ１３が伸縮しても図２に示すキャスター角β（キャスタートレールＴ）が変化しなくなり、車輪Ｗのストロークに応じて車両の直進安定性が変化するのを防止することができる。

図５および図６は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図５はストラット式サスペンション装置の斜視図、図６は車輪の上下ストロークと車輪の上下荷重との関係を示すグラフである。

第１の実施の形態のストラット式サスペンションＳは、コイルスプリングよりなるサスペンションスプリング１４をショックアブソーバ１３の上部外周に配置しているが、第２の実施の形態のストラット式サスペンションＳは、車体前後方向に延びるトーションバースプリングよりなるサスペンションスプリング２４をロアアーム１１の車幅方向内端に配置している。即ち、第２の実施の形態のサスペンションスプリング２４は、その一端がコンプライアンスブッシュ１６の位置でロアアーム１１に固定され、その他端が車体１８に固定される。従って、車輪Ｗが上下にストロークしてロアアーム１１が上下に揺動すると、その揺動角だけサスペンションスプリング２４が捩じられることになる。

トーションバースプリングは、その捩じれ角の増加に対して荷重が非線形に増加する特性を有しているため、図６に示すように、車輪Ｗが上方にストロークすると、そのストロークの増加に応じて荷重が急激に増加することになる。その結果、車両の旋回中に車体が旋回方向外側にロールしたとき、旋回外輪が上方にストロークするのに応じてサスペンションスプリング２４の荷重を急激に立ち上げ、車体のローク角が過度に増加しないようにして乗り心地性能を高めることができる。

リンク２５でロアアーム１１およびショックアブソーバ１３を連結して該ショックアブソーバ１３の回転を防止する構造を含む第２の実施の形態のその他の構成および効果は、上述した第１の実施の形態と同じである。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

１１ロアアーム
１２ナックル
１２ａ車輪支持部
１２ｂ下アーム
１２ｃ上アーム
１３ショックアブソーバ
１３ｃショックアブソーバの上アーム（アーム）
１８車体
２０第１ピンジョイント（第１枢支部）
２１第２ピンジョイント（第２枢支部）
２２リンク（第３連結部）
２４サスペンションスプリング
２５リンク
２６ボールジョイント（第１連結部）
２７ボールジョイント（第２連結部）
Ｗ車輪

Claims

車輪支持部（１２ａ）に車輪（Ｗ）を回転自在に支持するナックル（１２）に該車輪支持部（１２ａ）から下方に延びる下アーム（１２ｂ）および上方に延びる上アーム（１２ｃ）を形成し、前記下アーム（１２ｂ）をショックアブソーバ（１３）の下部に第１枢支部（２０）を介して連結するとともに、前記上アーム（１２ｃ）を前記ショックアブソーバ（１３）の上部から車幅方向外側に延びるアーム（１３ｃ）の先端に第２枢支部（２１）を介して連結し、車幅方向内端を車体（１８）に上下動可能に連結したロアアーム（１１）の車幅方向外端を、前記第１枢支部（２０）の近傍でショックアブソーバ（１３）の下部に連結し、前記ショックアブソーバ（１３）と前記ロアアーム（１１）とをリンク（２５）を介して連結したストラット式サスペンション装置であって、
前記ショックアブソーバ（１３）および前記リンク（２５）を車両前方側で連結する第１連結部（２６）と、前記ロアアーム（１１）および前記リンク（２５）を車両後方側で連結する第２連結部（２７）とを、車幅方向に見たときに、前記ショックアブソーバ（１３）の軸線、前記車輪（Ｗ）の軸線および前記第２枢支部（２１）を前後から挟む位置にそれぞれ配置したことを特徴とするストラット式サスペンション装置。
前記ロアアーム（１１）をスタビライザ（１５）に連結する第３連結部（２２）を、車幅方向に見たときに、前記第１連結部（２６）と前記第１枢支部（２０）との間に配置したことを特徴とする、請求項１に記載のストラット式サスペンション装置。