JP6539334B2 - サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、セミトレーリング式のサスペンション装置に関する。

例えば、特許文献１には、図９（ａ）に示されるように、トレーリングアーム１とロアアーム（ワンピースアーム）２とを予め分割して構成されたセミトレーリング式のサスペンション装置３が開示されている。このサスペンション装置３では、トレーリングアーム１の車両後方端部１ａとロアアーム２の車幅方向外側端部２ａとが、２つのゴムブッシュ４ａ、４ｂによってヒンジ結合されている。

また、トレーリングアーム１の車両前方端部１ｂは、トレーリングブッシュ５を介して車体に対して回動可能に取り付けられている。ロアアーム２の車幅方向内側端部２ｂは、ロアアームブッシュ６を介して車体に対して回動可能に取り付けられている。この場合、トレーリングアーム１の回動中心点Ｃ１とロアアーム２の回動中心点Ｃ２とを結ぶことで、車体に対するセミトレーリング軸Ａ１（細線一点鎖線参照）が構成されている。

欧州特許第０６９１２２５号明細書

ところで、特許文献１に開示されたサスペンション装置３を含むセミトレーリング式のサスペンション装置では、一般的に、サスペンションストローク時におけるキャンバ特性（上下方向のサスペンションストローク量とキャンバ角との関係特性）が、セミトレーリング軸Ａ１によって決定される。

図９（ｂ）は、サスペンション装置３におけるサスペンションストローク量と、キャンバ角（キャンバ特性）との関係を示した特性図である。図９（ｂ）により、セミトレーリング軸Ａ１によって必要とされるキャンバ特性直線Ｅ１が得られる。なお、キャンバ角とは、車両を正面からみたときのタイヤの倒れ角度をいい、タイヤの上側部分が外側に倒れるポジティブキャンバと、タイヤの上側部分が内側に倒れるネガティブキャンバとがある。

しかしながら、実際には、例えば、スペアタイヤを格納するスペアタイヤパン、４輪駆動車（４ＷＤ）に配置されるディファレンシャル機構等のレイアウトスペース７が必要なる（図１０（ａ）参照）。このレイアウトスペース７とサスペンション装置３との干渉（接触）を回避するために、車体に対するロアアーム２の傾斜角度（配置角度）を変更しなければならない場合がある。

このロアアーム２の傾斜角度の変更に伴ってセミトレーリング軸Ａ１も追従して移動する（太線一点鎖線参照）。このセミトレーリング軸Ａ１の移動により、レイアウトスペース７によって設定される実際のキャンバ特性直線Ｅ２（破線参照）は、予め必要なキャンバ特性直線Ｅ１（キャンバ角）よりも低下する（図１０（ｂ）参照）。この結果、レイアウトスペース７によって設定される実際のキャンバ特性直線Ｅ２は、必要とされるキャンバ特性直線Ｅ１と比較して、サスペンションストローク量の増大に対応して大きなキャンバ角を得ることが困難となる。

本発明の目的は、所望のレイアウトスペースを確保しながら、キャンバ特性が低下することを回避することが可能なサスペンション装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、車体に対して回動可能に連結されるトレーリングアームと、前記車体と前記トレーリングアームとの間に介装され、前記トレーリングアームを回動可能に軸支するトレーリングブッシュと、前記車体に対して回動可能に連結されるロアアームと、前記車体と前記ロアアームとの間に介装され、前記ロアアームを回動可能に軸支するロアアームブッシュと、前記トレーリングアームと前記ロアアームとを相対的に変位可能に結合するヒンジ機構と、を備えるセミトレーリング式のサスペンション装置であって、前記ヒンジ機構は、上側に配置される上側ブッシュと、下側に配置される下側ブッシュとを有し、前記上側ブッシュ及び前記下側ブッシュは、それぞれ、ゴム弾性体と、前記ゴム弾性体を支持する支持体とを有し、前記上側ブッシュの前記ゴム弾性体は、入力荷重（Ｆ）と前記支持体の中心点（Ｏ）とを結ぶ仮想線（Ｌ）上に空隙部を有し、前記下側ブッシュの前記ゴム弾性体は、入力荷重（Ｆ）と前記支持体の中心点（Ｏ）とを結ぶ仮想線（Ｌ）上以外の部分に空隙部を有し、前記上側ブッシュ及び前記下側ブッシュは、単一の同じブッシュで構成され、前記上側ブッシュの前記仮想線（Ｌ）に沿った左右剛性は、前記下側ブッシュの前記仮想線（Ｌ）に沿った左右剛性よりも低く設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、上側ブッシュの剛性を、下側ブッシュの剛性に対して低く設定することで、例えば、入力荷重として横力が入力されたとき、上側ブッシュと比較して剛性が高い下側ブッシュが横力による分力を支持し、サスペンション剛性を高く保持することができる。さらに、本発明によれば、入力荷重として上下方向のサスペンションストロークが入力されたとき、下側ブッシュと比較して剛性が低い上側ブッシュが車幅方向内側に変位してタイヤのキャンバ角を大きくとることができ、大きなキャンバ特性を得ることができる。

本発明では、所望のレイアウトスペースを確保しながら、キャンバ特性が低下することを回避することが可能なサスペンション装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係るサスペンション装置が左右後輪にそれぞれ適用された状態を車両の真下から見た底面図である。 図１に示すサスペンション装置の分解斜視図である。 図１に示すサスペンション装置を真下からみた底面図である。 図１に示すサスペンション装置を車両後方の斜め方向からみた側面図である。 （ａ）は、第１参考例に係るブッシュの軸方向に沿った断面図、（ｂ）は、第２参考例に係るブッシュの軸方向に沿った断面図である。 （ａ）は、図１に示すサスペンション装置に対し、横力が入力されたときの支持状態を示す模式図、（ｂ）は、図１に示すサスペンション装置に対し、サスペンションストロークが入力されたときの支持状態を示す模式図である。 （ａ）は、本実施形態に係るサスペンション装置とレイアウトスペースとの関係を示す模式上面図、（ｂ）は、本実施形態に係るサスペンション装置のサスペンションストローク量とキャンバ角との関係を示す特性図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、互いに異剛性に構成された上側ブッシュ及び下側ブッシュの断面図である。 （ａ）は、従来技術に係るサスペンション装置の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示すサスペンション装置のサスペンションストローク量とキャンバ角との関係を示す特性図である。 （ａ）は、レイアウトスペースとの関係で従来技術に係るサスペンション装置のセミトレーリング軸が移動した状態を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）に示されるサスペンション装置のサスペンションストローク量とキャンバ角との関係を示す特性図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るサスペンション装置が左右後輪にそれぞれ適用された状態を車両の真下から見た底面図、図２は、図１に示すサスペンション装置の分解斜視図、図３は、図１に示すサスペンション装置を真下からみた底面図、図４は、図１に示すサスペンション装置を車両後方の斜め方向からみた側面図である。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）をそれぞれ示している。

図１に示されるように、サスペンション装置１０は、左側後輪１２及び右側後輪１２（以下、車輪１２ともいう）に対して独立に配置され、左右後輪１２、１２をそれぞれ回転可能に支持する独立懸架方式のリヤサスペンションとして構成されている。なお、右側後輪１２及び左側後輪１２では、それぞれ同じ構成からなるリヤサスペンション装置１０、１０が対称位置となるように配置されている。

図２に示されるように、サスペンション装置１０は、図示しない車軸を介して車輪（左側後輪）１２を回転自在に軸支すると共に、車体１４に対して回動可能に連結されるトレーリングアーム１６と、トレーリングアーム１６の車両後方部を支持するロアアーム２０と、トレーリングアーム１６とロアアーム２０とを相対的に変位可能に連結（結合）するヒンジ機構２２とからなるセミトレーリング式のサスペンションを備えて構成されている。さらに、サスペンション装置１０は、ロアアーム２０に対してそれぞれ別個に配置されるダンパ２４及びスプリング２６を備えている。

トレーリングアーム１６は、車両前後方向の後端部に位置し、ヒンジ機構２２が設けられるアーム本体部２８と、アーム本体部２８から車両前方に向かって延在するアーム部３０とから構成されている。アーム部３０の車両前方端部には、トレーリングアーム１６を回動可能に軸支するトレーリングブッシュ３２が装着されている。

図３及び図２に示されるように、アーム部３０は、トレーリングブッシュ３２に装着され、底面視して略Ｌ字状に屈曲するＬ字状屈曲部３４と、Ｌ字状屈曲部３４に連続し車両前後方向に沿って略直線状に延在する直線部３６と、直線部３６からアーム本体部２８まで延在し、底面視して車幅方向内側から車幅方向外側に向かって延在し車両前後方向と交差する交差部３８とから構成されている。

ヒンジ機構２２は、トレーリングアーム１６のアーム本体部２８に設けられる一対の対向片４０ａ、４０ｂと、ロアアーム２０の車幅外側端部２０ａと、車幅外側端部２０ａに装着される一対の上側ブッシュ４４ａ、下側ブッシュ４４ｂと、この一対の上側ブッシュ４４ａ、下側ブッシュ４４ｂを介してトレーリングアーム１６の車両後方端部とロアアーム２０の車幅外側端部２０ａとを締結する一対のボルト４８、４８とから構成される。

図２に示されるように、アーム本体部２８は、車体上下方向に沿って延在し、略平行で相互に対向する一対の対向片４０ａ、４０ｂを有する。一対の対向片４０ａ、４０ｂは、車幅方向の略内側に向かってそれぞれ突出し、上下にボルト挿通孔４２が形成されている。

ロアアーム２０は、一側の車幅外側端部２０ａと、他側の車幅内側端部２０ｂと、一側の車幅外側端部２０ａと他側の車幅内側端部２０ｂとの間に設けられるロアアーム本体部２０ｃとを有する。車幅外側端部２０ａは、窪み部４６を間にして上下方向に分岐する上側支持部４３ａ及び下側支持部４３ｂが設けられている。

上側支持部４３ａ及び下側支持部４３ｂには、それぞれ貫通孔が形成されている。各貫通孔には、上下方向に沿って所定間隔離間し、上側に位置する上側ブッシュ４４ａと、下側に位置する下側ブッシュ４４ｂとがそれぞれ装着されている。上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂは、例えば、ゴムブッシュからなり、それぞれ異剛性で構成されている。上側ブッシュ４４ａの剛性は、下側ブッシュ４４ｂの剛性よりも低く設定されている。

すなわち、上側ブッシュ４４ａは、下側ブッシュ４４ｂよりも柔らかく設定されていると共に、下側ブッシュ４４ｂは、上側ブッシュ４４ａよりも硬く設定されている。換言すると、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂに対して所定の荷重が入力された場合、上側ブッシュ４４ａの変形量は、下側ブッシュ４４ｂの変形量よりも大きくなるように設定されている。

上側ブッシュ４４ａと下側ブッシュ４４ｂの間には、車両後方からみて湾曲する窪み部４６が形成されている。この窪み部４６は、肉抜きとして機能することで、ロアアーム２０を軽量化することができる。

下側支持部４３ｂは、ロアアーム２０の軸方向に沿って延在するロアアーム底面部４５（図３、図２参照）に連続し、且つ、ロアアーム底面部４５の先端部に形成されている。また、上側支持部４３ａは、図２に示されるように、ロアアーム本体部２０ｃからトレーリングアーム１６側に斜め上方に向かって立ち上がる突出部４７の先端部に設けられている。これにより、下側支持部４３ｂは、上側支持部４３ａよりも剛性が高く設定されている。この結果、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂをそれぞれ軸支する上側支持部４３ａ及び下側支持部４３ｂは、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂの異剛性にそれぞれ対応する異剛性に構成されている。

上側ブッシュ４４ａ、下側ブッシュ４４ｂ、及び、一対の対向辺４０ａ、４０ｂのボルト挿通孔４２にそれぞれ挿通される一対のボルト４８、４８を介して、トレーリングアーム１６とロアアーム２０とが相対的に変位可能に結合される。

ロアアーム２０の車幅内側端部２０ｂには、車体１４（例えば、クロスメンバ、図１参照））に対してロアアーム２０を回動可能に支持するロアアームブッシュ５０が装着されている。

ロアアーム２０の車幅外側端部２０ａと車幅内側端部２０ｂとの間には、上面視して略円形と三角形とが組み合わされた複合形状からなる凹部５２が形成されている（図２参照）。この凹部５２には、車輪１２から伝達される振動を減衰させるダンパ２４と、ばね力を発揮するスプリング（コイルスプリング）２６とがそれぞれ別個に配置されている。なお、ダンパ２４は、ロアアーム２０に締結されるロッド５３を回動中心として、ロアアーム２０に対して回動可能に取り付けられている。

図４に示されるように、凹部５２（図２参照）内において、スプリング２６は、車幅外側に位置し、ダンパ２４は、車幅内側に位置するように配設されている。換言すると、ダンパ２４は、スプリング２６よりもロアアーム２０の車幅方向の内側に配置されている。このような配置による作用効果については、後記で詳細に説明する（図８（ｂ）参照）。

このように、トレーリングアーム１６、及び、ロアアーム２０は、それぞれ、トレーリングブッシュ３２、及び、ロアアームブッシュ５０を介して車体１４に対して回動可能に装着されている。トレーリングアーム１６の回動中心点Ｏ１と、ロアアームブッシュ５０の回動中心点Ｏ２とを仮想線で結ぶことにより、セミトレーリング軸Ａが構成される。セミトレーリング軸Ａは、車体１４に対するサスペンション装置１０の回動軸である。

次に、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂの参考例について説明する。
図５（ａ）は、第１参考例に係るブッシュの軸方向に沿った断面図、図５（ｂ）は、第２参考例に係るブッシュの軸方向に沿った断面図である。

図５（ａ）に示されるように、第１参考例に係るブッシュ４９は、インナ筒部材５４と、インナ筒部材５４の外径側に配置されるアウタ筒部材５６と、インナ筒部材５４とアウタ筒部材５６との間に介装されるゴム弾性体５８と、インナ筒部材５４を貫通するボルト４８とを備えて構成されている。

インナ筒部材５４とアウタ筒部材５６との間には、中間スリーブ６２が設けられている。中間スリーブ６２には、周方向に沿って延在する円弧状凹部６４が形成されている。この円弧状凹部６４とアウタ筒部材５６の内壁との間で密封された空間部６６が形成されている。この空間部６６内には、図示しない液体が封止されることにより、液封コンプライアンスブッシュとして機能する。

なお、図５（ｂ）の第２参考例に係るブッシュ４９ａに示されるように、液封式に限定されるものではなく、例えば、中間スリーブ６２及び空間部６６が設けられておらず、インナ筒部材５４とアウタ筒部材５６との間に加硫接着されたゴム弾性体５８ａのみで構成されるブッシュを用いてもよい。

図２に示されるように、トレーリングブッシュ３２及びロアアームブッシュ５０は、軸部材６０を有する。この軸部材６０の軸方向に沿った両側には、ボルト６８、６８を挿通可能な一対の取付孔６９、６９を有する平板状のプレート片７０、７０が設けられている。取付孔６９、６９に対してボルト６８、６８を挿通することで、トレーリングブッシュ３２が車体１４に取り付けられる。なお、平板状のプレート片７０、７０を用いることがなく、インナ筒部材５４の内側に、直接、ボルト６８を挿入し、車体１４に形成された図示しないブラケットに回動可能に取り付けるようにしてもよい。

軸部材６０の軸線は、トレーリングブッシュ３２の回動軸３２ａと一致している。図３に示されるように、このトレーリングブッシュ３２の回動軸３２ａは、車体１４に対するトレーリングアーム１６の回動中心点Ｏ１とロアアーム２０の回動中心点Ｏ２とを結ぶセミトレーリング軸（仮想線）Ａに対し、底面視して車体内側後方に傾けて配置されている。

なお、本実施形態では、車体１４を真下から底面視したサスペンション装置１０を図示しているが、車体１４を上面視した場合、図３と対称位置に描出される。従って、トレーリングブッシュ３２の回動軸３２ａが、セミトレーリング軸（仮想線）Ａに対し、上面視して車体内側後方に傾けて配置される点は、車体１４を真下から底面視した場合と同じである。

換言すると、トレーリングブッシュ３２の回動軸３２ａは、底面視してセミトレーリング軸Ａと異軸からなり、トレーリングブッシュ３２の回動中心点Ｏ１を基点として、時計回り方向に所定角度だけ回動した位置に設定されている。

また、車輪１２の車軸中心点Ｏ３とトレーリングアーム１６の回動中心点Ｏ１とを結ぶ仮想線Ｂと、トレーリングブッシュ３２の回動軸３２ａとの交差角度θは、９０度以下に設定されている（θ≦９０度）。

本実施形態に係るサスペンション装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図６（ａ）は、図１に示すサスペンション装置に対し、横力が入力されたときの支持状態を示す模式図、図６（ｂ）は、図１に示すサスペンション装置に対し、サスペンションストロークが入力されたときの支持状態を示す模式図、図７（ａ）は、本実施形態に係るサスペンション装置とレイアウトスペースとの関係を示す模式上面図、図７（ｂ）は、本実施形態に係るサスペンション装置のサスペンションストローク量とキャンバ角との関係を示す特性図である。

本実施形態では、下側ブッシュ４４ｂの剛性を、上側ブッシュ４４ａの剛性に対して高く設定している。図６（ａ）に示されるように、例えば、入力荷重として横力Ｙが入力されたとき、上側ブッシュ４４ａと比較して剛性が高く設定された下側ブッシュ４４ｂが横力Ｙによる大きな分力Ｆ１（横力Ｙと同じ向きの分力）を支持し、サスペンション剛性を高く保持することができる。なお、同時に、上側ブッシュ４４ａには、横力Ｙと反対の向きの分力Ｆ２が付与されるが、この分力Ｆ２は、分力Ｆ１よりも小さいため（Ｆ１＞Ｆ２）、下側ブッシュ４４ｂよりも剛性が低い上側ブッシュ４４ａで好適に支持することができる。

さらに、本実施形態では、上側ブッシュ４４ａの剛性を、下側ブッシュ４４ｂの剛性に対して低く設定している。図６（ｂ）に示されるように、例えば、入力荷重として上下方向のサスペンションストロークＧが入力されたとき、車幅内側向きの分力Ｆ２が上側ブッシュ４４ａに付与される。これにより、下側ブッシュ４４ｂと比較して剛性が低い上側ブッシュ４４ａが車幅方向内側に変位して車輪１２のキャンバ角（ネガティブキャンバ）を大きくとることができ、大きなキャンバ特性を得ることができる。なお、下側ブッシュ４４ｂには、サスペンションストロークＧによって、車幅外側向きの分力Ｆ１が入力される。

この結果、本実施形態では、所望のレイアウトスペースＳを確保した場合であっても、セミトレーリング軸Ａを移動させることがないと共に（図７（ａ）参照）、図１０（ｂ）に示される従来技術と異なり、キャンバ特性が低下することを好適に回避して必要とされるキャンバ特性直線Ｅ３を得ることができる（図７（ｂ）参照）。

次に、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂをそれぞれ異剛性に構成する方法について説明する。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、それぞれ、互いに異剛性に構成された上側ブッシュ及び下側ブッシュの断面図である。なお、図中の符号は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示される第１及び第２参考例に係るブッシュに対応するものである。

図８（ａ）に示されるように、ゴム弾性体５８において、入力荷重Ｆとボルト４８の中心点Ｏとを結ぶ仮想線Ｌ上に空隙部７２を形成することで剛性が低い上側ブッシュ４４ａを構成することができる。これに対して、入力荷重Ｆとボルト４８の中心点Ｏとを結ぶ仮想線Ｌ上に、空隙部７２がない中実部７４で形成することで、剛性が高い下側ブッシュ４４ｂを構成することができる。なお、図８（ａ）に示される上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂは、単一の同じのブッシュで構成され、周方向からの荷重の入力方向（入力角度）で剛性が異なるように構成されている。

また、図８（ｂ）に示されるように、上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂに、それぞれ同じ肉厚からなるゴム弾性体を設け、上側ブッシュ４４ａのゴム弾性体を軟質ゴム７６ａで形成すると共に、下側ブッシュ４４ｂのゴム弾性体を硬質ゴム７６ｂで形成することで、異剛性からなる上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂを容易に製造することができる。

さらに、図８（ｃ）に示されるように、同じゴム材料でゴム弾性体５８を形成し、ゴム弾性体５８の肉厚（外径）を相違させて、上側ブッシュ４４ａと下側ブッシュ４４ｂとの間で弾性力を異なるように設定する（下側ブッシュ４４ｂの弾性力を上側ブッシュ４４ａの弾性力よりも大きく設定する）ことで、異剛性のブッシュを構成することができる。すなわち、上側ブッシュ４４ａのゴム弾性体５８の肉厚Ｔ１を厚肉に形成してゴム弾性体５８の変形量を大きくすると共に、下側ブッシュ４４ｂのゴム弾性体５８の肉厚Ｔ２を薄肉Ｔ２としてゴム弾性体５８の変形量を小さくすることで、異剛性に構成することができる。（Ｔ１＞Ｔ２）。

なお、ゴム弾性体５８として、例えば、公知の磁気粘弾性エラストマ（Magneto-rheological Elastomer；ＭＲエラストマ）を用い、このＭＲエラストマに磁場を印加することによって見かけの弾性率を変化させて異剛性からなる上側ブッシュ４４ａ及び下側ブッシュ４４ｂを構成するようにしてもよい。

１０ サスペンション装置
１２ 車輪
１４ 車体
１６ トレーリングアーム
２０ ロアアーム
２２ ヒンジ機構
２４ ダンパ
２６ スプリング
３２ トレーリングブッシュ
４４ａ 上側ブッシュ
４４ｂ 下側ブッシュ
５０ ロアアームブッシュ
５８ ゴム弾性体

Claims (1)

1. 車体に対して回動可能に連結されるトレーリングアームと、
   前記車体と前記トレーリングアームとの間に介装され、前記トレーリングアームを回動可能に軸支するトレーリングブッシュと、
   前記車体に対して回動可能に連結されるロアアームと、
   前記車体と前記ロアアームとの間に介装され、前記ロアアームを回動可能に軸支するロアアームブッシュと、
   前記トレーリングアームと前記ロアアームとを相対的に変位可能に結合するヒンジ機構と、
   を備えるセミトレーリング式のサスペンション装置であって、
   前記ヒンジ機構は、上側に配置される上側ブッシュと、下側に配置される下側ブッシュとを有し、
   前記上側ブッシュ及び前記下側ブッシュは、それぞれ、ゴム弾性体と、前記ゴム弾性体を支持する支持体とを有し、
   前記上側ブッシュの前記ゴム弾性体は、入力荷重（Ｆ）と前記支持体の中心点（Ｏ）とを結ぶ仮想線（Ｌ）上に空隙部を有し、
   前記下側ブッシュの前記ゴム弾性体は、入力荷重（Ｆ）と前記支持体の中心点（Ｏ）とを結ぶ仮想線（Ｌ）上以外の部分に空隙部を有し、
   前記上側ブッシュ及び前記下側ブッシュは、単一の同じブッシュで構成され、
   前記上側ブッシュの前記仮想線（Ｌ）に沿った左右剛性は、前記下側ブッシュの前記仮想線（Ｌ）に沿った左右剛性よりも低く設定されていることを特徴とするサスペンション装置。

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