JP3083305B2 - 独立懸架式サスペンション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、自動車の前輪あるいは後輪に適用される独
立懸架式サスペンションに関し、特にウィッシュボーン
型独立懸架式サスペンションに関する。

（発明の技術的背景ならびにその問題点） 自動車の走行中において路面から受ける種々の振動や
衝撃を吸収するため、ボデーとアクスルとの間には、緩
衝作用を備えた懸架装置（サスペンション）が設けられ
ている。かかるサスペンションは、自動車を路面上に支
え駆動輪からの推進力をボデーに伝え、同時に路面から
の衝撃を緩和して自動車を破損から守るだけでなく、乗
り心地と走行安定性を改善する重要な機能をもつことか
ら、自動車の高速化と共にその機能は高速化の限界を左
右するものとして益々重要視され、装置全般に対する科
学的な研究が進められて多くの機構型式および要素が開
発されている。

サスペンションは、一般に上下方向には柔らかく、前
後左右方向には堅くする必要があり、その構造面から大
別すると車軸懸架式サスペンションと独立懸架式サスペ
ンションとに分類することができる。車軸懸架式サスペ
ンションは一般にトラックの前輪及び後輪、乗用車の後
輪に用いられているのに対し、独立懸架式サスペンショ
ンは乗り心地及び走行安定性を重視する乗用車の前輪お
よび後輪に多用されている。

独立懸架式サスペンションは、左右のホイールを１本
のアクスルで連結せずに独立して運動できるようにした
もので、その構造面から大別すると、ウィッシュボーン
型、マックファーソン型、トレーリングアーム型、スイ
ングアクスル型に分類することができる。このような独
立懸架式サスペンションは、車軸懸架式サスペンション
に比べ、左右いづれかのホイールが路面突起に乗り上げ
ても人間の膝の関節のような働きをしてそのホイールだ
けが上下しボデーは傾斜せず、ローリング（横ゆれ）を
抑制して安定な走行を行なうことができるという利点を
有している。

独立懸架式サスペンションの中で最も広く用いられて
いるのがウィッシュボーン型サスペンションである（例
えば、実開昭53−26,020号公報参照）。このタイプの特
徴は、２本のアームによるリンク機構が平行四辺形的な
働きをするため車輪は略垂直に上下することとなり、こ
れによってタイヤは路面に対して常に水平に接触し、接
地性が良好であるという点にある。また、マックファー
ソン型に比べ構造が複雑であるため重量およびコストの
面、あるいは、２本のアームがエンジンルームに張り出
す構成となることからエンジンルームが狭くなるという
点で改良すべき種々の課題を有しているが、頑丈であり
コーナリング時の安定性に優れている点で近年再び脚光
を浴びている。

ウィッシュボーン型独立懸架式サスペンションは、第
4,5図に示すように、鶏の胸の叉骨（ウィッシュボー
ン）形状に類似した２本のコントロールアーム3,4によ
りナックル２がボデーあるいはフレーム５に取り付けら
れており、この「Ａ」字型をしたコントロールアーム3,
4の開いた方がボデー側５に取り付けられ、他端はナッ
クル２にて上下が連結されている。ボデー５とコントロ
ールアーム3,4との連結側は、ブッシュ10,11にて連結
し、一方ナックルスピンドル２とコントロールアーム3,
4とは、上下ともボールジョイント12,13で連結するのが
一般的である。これにより、上下２本のコントロールア
ーム3,4とナックル２はリンク機構を構成することとな
る。なお、このように２本のコントロールアームがとも
にＡ字型をしたウィッシュボーン型サスペンションの他
にも、ロアアームがＡ字型ではなくテンションロッドに
より前後方向に働く力を補うように構成したものも知ら
れている（いわゆる「Ｉ」型アーム）。

かかるウィッシュボーン型サスペンションを備えた車
体においてタイヤ摩耗性、操縦安定性、ステアリングハ
ンドルへの振動伝達防止等を満足すべきものとするため
には、アッパアームとロアアームの長さ、および取り付
け位置（間隔）等を適宜選択する必要がある。

しかしながら、アッパアームとロアアームの長さ、お
よびこれらの取り付け位置（間隔）は、実質的に搭載す
べき自動車の配置スペースによって大きく制約される。
例えば、旋回時の走行安定性を向上させるためには旋回
時においても対地キャンバが０゜となるようなコントロ
ールアームの配置とすることが考えられ、アッパアーム
を適当な長さにして車輪の上下動によるアッパアームの
揺動角を旋回時の車体の揺動角に対応したものに構成す
ることが好ましいが、アッパアームを長くすると該アッ
パアームを軸支する支点がエンジンルーム内まで張り出
すこととなる。したがって、自動車の外形設計、エンジ
ン設計等に多大な影響を及ぼすことから、従来において
はサスペンションの性能をある程度犠牲にしているのが
実情であった。

しかも、従来のサスペンションにあっては、車両前方
から見たアッパアームとロアアームの配置は、ロールセ
ンタ高さの変化特性、スカッフの変化特性およびキャン
バ変化特性により一義的に決定され、これら各特性値の
選択範囲は他の２つの特性値によって極端に制限されて
しまうことから、設計自由度に欠けるという欠点があっ
た。例えば、キャンバの変化特性を対地キャンバ角が０
゜となるようなアッパアームとロアアームとの配置を検
討すると、スカッフの変化量が過大となって車体の横揺
れが大きくなったり、あるいはロールセンタの変位が大
きくなって、旋回時の走行安定性が低下することにな
る。

さらに、車輪のキャンバ角は、旋回時において対地キ
ャンバが０゜となるように車体の揺動角にともなってネ
ガティブキャンバ方向に変化することが好ましいことは
上述した通りであるが、直進走行時において車輪が地面
の突起等に乗り上げて所定以上にバンブストロークした
場合にあっては車輪にキャンバスラストが発生すること
から、その時点からネガティブキャンバ傾向を抑制する
方が直進走行安定性を向上させる上で好ましいと言え
る。しかしながら従来のサスペンションは、車輪の上下
動が大きくなればなるほど大きなネガティブキャンバ傾
向を示し、したがって旋回走行安定性と直進走行安定性
とを同時に満足することができなかった。

そこで本発明者らは、車輪のストロークに応じてアッ
パアームの揺動角および長さを適宜変化させることがで
きれば、同じロールセンタ高さ、同じスカッフ変化であ
っても、異なるキャンバ変化特性を与えることができる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

（発明の目的） 本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、同じロール
センタ高さ、同じスカッフ変化であっても、異なるキャ
ンバ変化特性を与えることができ、サスペンション設計
における自由度が格段に向上すると共に、走行安定性を
満足すべきものに設定することができるサスペンション
を提供することにある。

（発明の概要） 上記目的を達成するための発明は、車輪に取り付けら
れたナックルに先端を揺動自在に連結したアッパアーム
とロアアームとからなる一対のコントロールアームを有
し、このコントロールアームの基端を車体側の前後方向
に伸延する軸の周りに揺動自在に枢着してなるウィッシ
ュボーン型独立懸架式サスペンションにおいて、前記ロ
アアームに、下端が前記軸と平行な軸の周りで回動可能
に連結された剛体を設け、さらに、前記アッパアーム
を、ナックル側アッパアームと車体側アッパアームとに
分割し、当該車体側アッパアームの先端を前記剛体の上
端に、前記ナックル側アッパアームの基端を前記剛体の
中間位置に、それぞれ前記軸と平行な軸の周りで回動可
能に連結してなり、旋回時あるいは車輪が突起物に乗り
上げた時に前記軸を中心として車体側アッパアームが剛
体の先端で回動し、前記アッパアームのアーム長が、直
進走行時におけるアッパアームのアーム長より短くなる
ようにしたことを特徴とする独立懸架式サスペンション
である。

このように構成した発明にあっては、直進走行時にお
いては、アッパアームのアーム長は、ナックルとの連結
部と、車体との連結部とを結ぶ直線長（L1）となってい
る。この状態から、車体が旋回した場合、あるいは路上
の突起物に車輪が乗り上げた場合などにおいては、車体
に対する車輪の相対位置が上方に移動し、これにともな
ってロアアームが車体との連結部を中心に上方に回動す
る。すると、このロアアームに取り付けられた剛体が車
体側アッパアームを押し上げる。このとき、剛体の下端
および上端の取り付け位置を適宜変更すれば、ロアアー
ムの揺動角に対する車体側アッパアームの揺動角は変化
することとなる。これにより、車体側アッパアームと剛
体との連結部が所定角度折れ曲ると共に、これにともな
って、剛体とナックル側アッパアームとの連結部、すな
わち揺動軸が所定の角度だけ折れ曲がることとなり、ア
ッパアームのアーム長（L2）は、直進走行時より所定長
（L1−L2）だけ変化する。したがって、車輪は所定のキ
ャンバ角を有することになる。

このように、本発明のサスペンションにあっては、ア
ッパアームおよびロアアームの車体への取り付け位置、
ナックルとの取り付け位置、両アームの長さ等を変えな
くとも、車体側のアッパアームおよびナックル側アッパ
アームの長さ、剛体の長さ、および剛体に対するナック
ル側アッパアーム取り付け位置を適宜選択することによ
って、同じロールセンタ高さ、同じスカッフ変化であっ
ても、異なるキャンバ変化特性を与えることができ、サ
スペンション設計における自由度が格段に向上すると共
に、走行安定性を満足すべきものに設定することができ
る。

（発明の具体的説明） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図、第2,3図
は、同実施例の動作を説明する概念図であり、第4,5図
に示す従来のサスペンションと同一の部材には同一の符
号を付してある。

車輪１が回転自在に取り付けられたナックル２は、車
輪１を軸受（不図示）を介して支承するスピンドル18
と、このスピンドルの基端から上下に分岐して延出する
二股腕19,20と、図示しない操舵機構が連結されて車輪
１の操舵角を適宜変更するナックルアーム21とからな
る。第１図に示すように、二股腕19,20の先端には、ボ
ールジョイント12,13を介して２本のＡ型コントロール
アーム3,4が連結され、車輪１が上下動した場合にあっ
ても、また操舵機構により車輪１が操舵された場合にあ
っても、ナックル２はコントロールアーム3,4に対して
揺動自在となっている。なお、両ボールジョイント12,1
3の中心を結ぶ直線の傾きによってキャスタが決定され
る。

ロアアーム４は、基端（以下、アームに関して「基
端」とは、車体側の端部をいい、「先端」とは、ナック
ル側の端部をいうものとする）側が前後一対のアーム部
4a,4bに分岐した、いわゆるＡ型アームであって、この
Ａ型ロアアーム４のアーム部4a,4bが、ボデーあるいは
フレーム５（第2,3図参照）にブッシュ11を介して取り
付けられ、ブッシュ11の剪断力に抗して前後方向に伸延
する軸14の周りに回動する。また、ロアアーム４とフレ
ーム５との間には懸架スプリング（不図示）が設けられ
て、ロアアーム４を下方へ付勢している。

一方、本実施例に係るアッパアーム３は、ナックル側
アッパアーム６と車体側アッパアーム７とからなり、何
れもＡ型アームにより構成されている。車体側アッパア
ーム７の基端側、すなわちアーム部7a,7bは、前述した
ロアアーム４と同様に、前記軸14と平行なブッシュ10に
より車体あるいはフレーム５に連結され（第２図参
照）、軸15の周りに車体側アッパアーム７が回動する。

ここにおいて、「平行」とは、完全に平行な場合のみ
でなく、ほぼ平行な場合も含まれる意味である。

また、本実施例のサスペンションにあっては、ロアア
ーム４の先端4cと、車体側アッパアーム７の先端7cと
が、剛体９により連結されている。剛体９とロアアーム
４とは、軸14あるいは軸15と平行な軸16の周りに剛体９
がロアアーム４に対して回動するように連結されてお
り、また、剛体９と車体側アッパアーム７とは、軸14あ
るいは軸15と平行な軸17の周りに剛体９が車体側アッパ
アーム７に対して回動するように連結されている。ただ
し、この剛体９は、図示するように、その上端が当初の
前記アッパアーム３の位置を越えて伸延するように構成
することが好ましい。

さらに、ナックル側アッパアーム６のアーム部6a,6b
と剛体９とが軸14あるいは軸15と平行な揺動軸８にて連
結されており、この揺動軸８の周りにナックル側アッパ
アーム６と剛体９とが相対的に回動する。したがっ
て、、ナックル側アッパアーム６は、剛体９に対しては
揺動軸８の周りに回動すると共に、車体側アッパアーム
７に対しては軸17の周りに回動するが、車体（フレーム
５）に対しては剛体９および車体側アッパアーム７を介
して軸15の周りに回動することになる。

このように、車体側アッパアーム７、ナックル側アッ
パアーム６、ナックル２、および剛体９はリンク機構を
構成することとなる。

次に、本実施例のサスペンションの動作を説明する。

第２図は、自動車に取り付けられた本実施例のサスペ
ンションを車両前方から見た半正面図、第３図は同実施
例の車輪が上方に移動した場合のサスペンションを示す
半正面図である。

第２図に示すように、直進走行時においては、アッパ
アーム３のアーム長は、ボールジョイント12とブッシュ
10とを結ぶ直線長L1となっている。この状態から、車体
が旋回した場合、あるいは路上の突起物に車輪１が乗り
上げた場合などにおいては、フレーム５に対する車輪１
の相対位置が上方に移動し、これにともなってロアアー
ム４がブッシュ11を中心に上方に回動する。

すると、このロアアーム４に取り付けられた剛体９が
車体側アッパアーム７を押し上げる。このとき、本実施
例においては、ブッシュ11と剛体９の下端との長さ、お
よび、ブッシュ10と剛体９の上端との長さを異なるよう
に設定しているため、ロアアーム４の揺動角と車体側ア
ッパアーム７との揺動角は相違することとなる。

これにより、車体側アッパアーム７と剛体９との連結
部が所定角度折れ曲ると共に、これにともなって、剛体
９とナックル側アッパアーム６との連結部、すなわち揺
動軸８が所定の角度だけ折れ曲がることとなり、アッパ
アーム３のアーム長は、ボールジョイント12とブッシュ
10とを結ぶ直線長L2となって直進走行時より所定長（L1
−L2）だけ短くなる。したがって、車輪１は所定のキャ
ンバ角を有することになる。

このように、本実施例のサスペンションにあっては、
アッパアーム３およびロアアーム４のフレーム５への取
り付け位置、ナックル２との取り付け位置、両アーム3,
4の長さ等を変えなくとも、車体側アッパアーム７およ
びナックル側アッパアーム６の長さ、剛体９の長さ、お
よび剛体９に対するナックル側アッパアーム６の取り付
け位置を適宜選択することによって、同じロールセンタ
高さ、同じスカッフ変化であっても、異なるキャンバ変
化特性を与えることができ、サスペンション設計におけ
る自由度が格段に向上すると共に、走行安定性を満足す
べきものに設定することができる。

本発明は、上述した実施例に限定されることなく、本
発明の要旨を越えない限りにおいて種々に改変すること
ができる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、アッパアームおよ
びロアアームの車体への取り付け位置、ナックルとの取
り付け位置、両アームの長さ等を変えなくとも、車体側
アッパアームおよびナックル側アッパアームの長さ、剛
体の長さ、および剛体に対するナックル側アッパアーム
の取り付け位置を適宜選択することによって、同じロー
ルセンタ高さ、同じスカッフ変化であっても、異なるキ
ャンバ変化特性を与えることができ、サスペンション設
計における自由度が格段に向上すると共に、走行安定性
を満足すべきものに設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図、第2,3図
は、同実施例の動作を説明する概念図、第4,5図は、従
来のサスペンションを示す概念図である。 １……車輪、 ２……ナックル、 ３……アッパアーム、 ４……ロアアーム、 ５……車体（フレーム）、 ６……ナックル側アッパアーム、 ７……車体側アッパアーム、 ９……剛体、 8,14,15,16,17……軸、 L1……アッパアームのアーム長。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−56216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−189904（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−48930（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−12484（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 3/18 - 3/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪（１）に取り付けられたナックル
   （２）に先端を揺動自在に連結したアッパアーム（３）
   とロアアーム（４）とからなる一対のコントロールアー
   ムを有し、このコントロールアームの基端を車体側
   （５）の前後方向に伸延する軸（14,15）の周りに揺動
   自在に枢着してなるウィッシュボーン型独立懸架式サス
   ペンションにおいて、 前記ロアアーム（４）に、下端が前記軸（14,15）と平
   行な軸（16）の周りで回動可能に連結された剛体（９）
   を設け、 さらに、前記アッパアーム（３）を、ナックル側アッパ
   アーム（６）と車体側アッパアーム（７）とに分割し、
   当該車体側アッパアーム（７）の先端を前記剛体（９）
   の上端に、前記ナックル側アッパアーム（６）の基端を
   前記剛体（９）の中間位置に、それぞれ前記軸（14,1
   5）と平行な軸（8,17）の周りで回動可能に連結してな
   り、 旋回時あるいは車輪（１）が突起物に乗り上げた時に前
   記軸（17）を中心として車体側アッパアーム（７）が剛
   体（９）の先端で回動し、前記アッパアーム（３）のア
   ーム長（L2）が、直進走行時におけるアッパアーム
   （３）のアーム長（L1）より短くなるようにしたことを
   特徴とする独立懸架式サスペンション。