サスペンションメンバの取り付け構造
【課題】車体への上下振動入力を低減することが可能であると共に、重量増加を抑えることが可能なサスペンションメンバの取り付け構造を提供すること。
【解決手段】サスペンションメンバ１の重心Ｇ位置である慣性主軸と、サスペンションメンバ１に作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定することで、サスペンションメンバ１の左右振動の前後差を低減させる。これにより、サスペンションメンバ１のロール運動が抑制される。その結果、車体への上下振動入力を低減する。
【解決手段】サスペンションメンバ１の重心Ｇ位置である慣性主軸と、サスペンションメンバ１に作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定することで、サスペンションメンバ１の左右振動の前後差を低減させる。これにより、サスペンションメンバ１のロール運動が抑制される。その結果、車体への上下振動入力を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンションメンバの取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、左右両側で前後方向に延在するサイドメンバを備え、このサイドメンバの前端部および後端部にそれぞれ配置された４個のインシュレータを介して、車体に弾性支持されたサスペンションメンバが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたサスペンションメンバでは、その弾性中心が、全てのインシュレータの各弾性中心よりも下方に配置されている。これにより、サスペンションメンバの構成の複雑化を防止して、サスペンションのキャンバ剛性及び横剛性の向上が図られている。
【特許文献１】特開２００７−２０３８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術では、路面入力によりサスペンションメンバに捩り変形が生じ、車体に対して上下振動を発生させてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、車体への上下振動入力を低減することが可能であると共に、サスペンションメンバの重量増加を抑えることが可能なサスペンションメンバの取り付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるサスペンションメンバの取り付け構造は、サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、当該サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されていることを特徴としている。
【０００６】
このようなサスペンションメンバの取り付け構造によれば、サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されているため、サスペンションメンバの左右振動の前後差を低減することができる。これにより、サスペンションメンバのロール運動が抑制される。その結果、車体への上下振動入力を低減することができる。
【０００７】
また、サスペンションメンバの慣性主軸と左右の弾性主軸が一致しているため、左右方向の力が入った場合でも、左右並進の動きしかしないため、バネを軟らかくすることができ、車体への入力を低減することができると共に重量増を回避することができる。
【０００８】
なお、「サスペンションメンバの慣性主軸」とは、サスペンションメンバを支持するサスペンションメンバマウントやサスペンションアームなど複数の支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置を指すものである。
【０００９】
また、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致するように設定されるとは、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致している場合を含むものであり、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致していない場合であっても、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが近い場合も含むものとする。軸は並進３方向（前後、左右、上下）、回転３方向（ヨー、ロール、ピッチ）があり、慣性主軸と弾性主軸とを、軸ごとに一致するように設定することが好適である。
【００１０】
ここで、サスペンションメンバは、サスペンションマウント及びサスペンションアームを介して支持され、サスペンションメンバに作用する支持力は、サスペンションマウントによる支持力、及びサスペンションアームによる支持力であることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のサスペンションメンバの取り付け構造によれば、慣性主軸と弾性主軸とが一致するように設定されているため、車体への上下振動入力を低減することができ、サスペンションメンバの重量増加を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるサスペンションメンバの取り付け構造の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの取り付け構造を示す斜視図、図２は、本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの側面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すサスペンションメンバ１は、車体の後部に配置されたリアサスペンションメンバであり、前側で左右方向に延在するフロントクロスメンバ２、後側で左右方向に延在するリアクロスメンバ３、左右両側で前後方向に延在するサイドメンバ４，５を備え、これらの端部が連結されて、平面視において井型を成すように構成されている。
【００１４】
サスペンションメンバ１の前側の左右両端部には、弾性部材を介して車体に支持される一対のフロントマウント６が配置され、サスペンションメンバ１の後側の左右両端部には、弾性部材を介して車体に支持される一対のリアマウント７が配置されている。サイドメンバ４，５は、複数のサスペンションアーム８を介して、車輪に連結されている。すなわち、サスペンションメンバ１は、フロントマウント６、リアマウント７、及びサスペンションアーム８を介して、車体と連結されて支持されている。
【００１５】
ここで、本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、各並進軸に対してサスペンションメンバ１の慣性主軸とサスペンションメンバ１の弾性主軸とが、一致するように設定されている。具体的には、車体の前後方向（Ｘ軸）、車幅方向、車高方向（Ｚ軸）において、サスペンションメンバ１の重心位置である慣性主軸と、サスペンションメンバ１を支持するサスペンションメンバマウント６，７やサスペンションアーム８など複数の支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である慣性主軸と、が一致するように設定されている。例えば、図２に示すＸ軸及びＺ軸の交点（重心Ｇ）において、慣性主軸と弾性主軸とが一致している。
【００１６】
図３は、慣性主軸を算出するためのモデルを示す概略図である。図３では、サスペンションメンバ１を横棒として図示し、サスペンションメンバ１を支持するフロントマウント６、リアマウント７、サスペンションアーム８をバネ（弾性部材）として図示している。また、サスペンションメンバ１の重心位置Ｇ（慣性主軸）とフロントマウント６（バネ定数ｋ１）との距離を「Ｌ１」、重心位置Ｇとサスペンションアーム８（バネ定数ｋ２）との距離を「Ｌ２」、重心位置Ｇとリアマウント７（バネ定数ｋ３）との距離を「Ｌ３」とする。
【００１７】
そして、本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、回転剛性（フロントマウント６：ｋ１Ｌ１、サスペンションアーム８：ｋ２Ｌ２、リアマウント７：ｋ３Ｌ３）の和が０となるように、すわなち、
【数１】
が成立するように、フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７の位置、フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７のバネ定数が設定されている。
【００１８】
図４は、慣性主軸及び弾性主軸の一致判定の手順を示すフローチャートである。なお、図４では、ステップをＳと略記している。まず、ステップ１では、サスペンションメンバ１の慣性主軸の位置を算出する。ここでは、慣性主軸の位置を計測によって算出してもよく、計算によって算出してもよい。
【００１９】
続く、ステップ２では、サスペンションメンバ１の慣性主軸と弾性主軸とが一致しているか否かを判定する。すなわち、上述したように、サスペンションメンバ１を支持する支持部材（フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７など）の位置及びバネ定数に基づいて、弾性主軸を算出し、慣性主軸と弾性主軸とが一致しているか否かを判定する。ここでは、上記式（１）が成立している場合に、慣性主軸と弾性主軸とが一致していると判定する。上記式（１）が成立していない場合には、ステップ３に進む。
【００２０】
ステップ３では、上記式（１）が成立するように、支持部材の位置を変更、及び／又は、支持部材のバネ定数を変更する。すなわち、上記（１）が成立するまで、ステップ３及びステップ２を繰り返す。
【００２１】
このような本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、サスペンションメンバ１の慣性主軸と左右の弾性主軸とが一致しているため、サスペンションメンバ１に左右方向（車幅方向）の力が入力されても左右並進の動きしかしないため、サスペンションマウント６，７のバネを軟らかくすることができ、重量増を回避することができると共に、車体への入力を低減することができる。これにより、サスペンションメンバ１のロール運動が抑制されて、車体への上下振動の伝達が防止され、車内音の発生を抑制することができる。
【００２２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、本発明のサスペンションメンバの取り付け構造を、リアサスペンションメンバに適用しているが、車体の前部に配置されたフロントサスペンションメンバに本発明のサスペンションメンバの取り付け構造を適用してもよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、慣性主軸と弾性主軸とが一致しているが、慣性主軸と弾性主軸とが近接しているものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るサスペンションメンバを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの側面図である。
【図３】慣性主軸を算出するためのモデルを示す概略図である。
【図４】慣性主軸及び弾性主軸の一致判定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１…サスペンションメンバ、２…フロントクロスメンバ、３…リアクロスメンバ、４，５…サイドメンバ、６…フロントマウント、７…リアマウント、８…サスペンションアーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンションメンバの取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、左右両側で前後方向に延在するサイドメンバを備え、このサイドメンバの前端部および後端部にそれぞれ配置された４個のインシュレータを介して、車体に弾性支持されたサスペンションメンバが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたサスペンションメンバでは、その弾性中心が、全てのインシュレータの各弾性中心よりも下方に配置されている。これにより、サスペンションメンバの構成の複雑化を防止して、サスペンションのキャンバ剛性及び横剛性の向上が図られている。
【特許文献１】特開２００７−２０３８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術では、路面入力によりサスペンションメンバに捩り変形が生じ、車体に対して上下振動を発生させてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、車体への上下振動入力を低減することが可能であると共に、サスペンションメンバの重量増加を抑えることが可能なサスペンションメンバの取り付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるサスペンションメンバの取り付け構造は、サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、当該サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されていることを特徴としている。
【０００６】
このようなサスペンションメンバの取り付け構造によれば、サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されているため、サスペンションメンバの左右振動の前後差を低減することができる。これにより、サスペンションメンバのロール運動が抑制される。その結果、車体への上下振動入力を低減することができる。
【０００７】
また、サスペンションメンバの慣性主軸と左右の弾性主軸が一致しているため、左右方向の力が入った場合でも、左右並進の動きしかしないため、バネを軟らかくすることができ、車体への入力を低減することができると共に重量増を回避することができる。
【０００８】
なお、「サスペンションメンバの慣性主軸」とは、サスペンションメンバを支持するサスペンションメンバマウントやサスペンションアームなど複数の支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置を指すものである。
【０００９】
また、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致するように設定されるとは、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致している場合を含むものであり、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが一致していない場合であっても、「慣性主軸」と「弾性主軸」とが近い場合も含むものとする。軸は並進３方向（前後、左右、上下）、回転３方向（ヨー、ロール、ピッチ）があり、慣性主軸と弾性主軸とを、軸ごとに一致するように設定することが好適である。
【００１０】
ここで、サスペンションメンバは、サスペンションマウント及びサスペンションアームを介して支持され、サスペンションメンバに作用する支持力は、サスペンションマウントによる支持力、及びサスペンションアームによる支持力であることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のサスペンションメンバの取り付け構造によれば、慣性主軸と弾性主軸とが一致するように設定されているため、車体への上下振動入力を低減することができ、サスペンションメンバの重量増加を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるサスペンションメンバの取り付け構造の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの取り付け構造を示す斜視図、図２は、本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの側面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すサスペンションメンバ１は、車体の後部に配置されたリアサスペンションメンバであり、前側で左右方向に延在するフロントクロスメンバ２、後側で左右方向に延在するリアクロスメンバ３、左右両側で前後方向に延在するサイドメンバ４，５を備え、これらの端部が連結されて、平面視において井型を成すように構成されている。
【００１４】
サスペンションメンバ１の前側の左右両端部には、弾性部材を介して車体に支持される一対のフロントマウント６が配置され、サスペンションメンバ１の後側の左右両端部には、弾性部材を介して車体に支持される一対のリアマウント７が配置されている。サイドメンバ４，５は、複数のサスペンションアーム８を介して、車輪に連結されている。すなわち、サスペンションメンバ１は、フロントマウント６、リアマウント７、及びサスペンションアーム８を介して、車体と連結されて支持されている。
【００１５】
ここで、本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、各並進軸に対してサスペンションメンバ１の慣性主軸とサスペンションメンバ１の弾性主軸とが、一致するように設定されている。具体的には、車体の前後方向（Ｘ軸）、車幅方向、車高方向（Ｚ軸）において、サスペンションメンバ１の重心位置である慣性主軸と、サスペンションメンバ１を支持するサスペンションメンバマウント６，７やサスペンションアーム８など複数の支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である慣性主軸と、が一致するように設定されている。例えば、図２に示すＸ軸及びＺ軸の交点（重心Ｇ）において、慣性主軸と弾性主軸とが一致している。
【００１６】
図３は、慣性主軸を算出するためのモデルを示す概略図である。図３では、サスペンションメンバ１を横棒として図示し、サスペンションメンバ１を支持するフロントマウント６、リアマウント７、サスペンションアーム８をバネ（弾性部材）として図示している。また、サスペンションメンバ１の重心位置Ｇ（慣性主軸）とフロントマウント６（バネ定数ｋ１）との距離を「Ｌ１」、重心位置Ｇとサスペンションアーム８（バネ定数ｋ２）との距離を「Ｌ２」、重心位置Ｇとリアマウント７（バネ定数ｋ３）との距離を「Ｌ３」とする。
【００１７】
そして、本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、回転剛性（フロントマウント６：ｋ１Ｌ１、サスペンションアーム８：ｋ２Ｌ２、リアマウント７：ｋ３Ｌ３）の和が０となるように、すわなち、
【数１】
が成立するように、フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７の位置、フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７のバネ定数が設定されている。
【００１８】
図４は、慣性主軸及び弾性主軸の一致判定の手順を示すフローチャートである。なお、図４では、ステップをＳと略記している。まず、ステップ１では、サスペンションメンバ１の慣性主軸の位置を算出する。ここでは、慣性主軸の位置を計測によって算出してもよく、計算によって算出してもよい。
【００１９】
続く、ステップ２では、サスペンションメンバ１の慣性主軸と弾性主軸とが一致しているか否かを判定する。すなわち、上述したように、サスペンションメンバ１を支持する支持部材（フロントマウント６、サスペンションアーム８、リアマウント７など）の位置及びバネ定数に基づいて、弾性主軸を算出し、慣性主軸と弾性主軸とが一致しているか否かを判定する。ここでは、上記式（１）が成立している場合に、慣性主軸と弾性主軸とが一致していると判定する。上記式（１）が成立していない場合には、ステップ３に進む。
【００２０】
ステップ３では、上記式（１）が成立するように、支持部材の位置を変更、及び／又は、支持部材のバネ定数を変更する。すなわち、上記（１）が成立するまで、ステップ３及びステップ２を繰り返す。
【００２１】
このような本実施形態のサスペンションメンバの取り付け構造では、サスペンションメンバ１の慣性主軸と左右の弾性主軸とが一致しているため、サスペンションメンバ１に左右方向（車幅方向）の力が入力されても左右並進の動きしかしないため、サスペンションマウント６，７のバネを軟らかくすることができ、重量増を回避することができると共に、車体への入力を低減することができる。これにより、サスペンションメンバ１のロール運動が抑制されて、車体への上下振動の伝達が防止され、車内音の発生を抑制することができる。
【００２２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、本発明のサスペンションメンバの取り付け構造を、リアサスペンションメンバに適用しているが、車体の前部に配置されたフロントサスペンションメンバに本発明のサスペンションメンバの取り付け構造を適用してもよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、慣性主軸と弾性主軸とが一致しているが、慣性主軸と弾性主軸とが近接しているものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るサスペンションメンバを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサスペンションメンバの側面図である。
【図３】慣性主軸を算出するためのモデルを示す概略図である。
【図４】慣性主軸及び弾性主軸の一致判定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１…サスペンションメンバ、２…フロントクロスメンバ、３…リアクロスメンバ、４，５…サイドメンバ、６…フロントマウント、７…リアマウント、８…サスペンションアーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、前記サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されていることを特徴とするサスペンションメンバの取り付け構造。
【請求項２】
前記サスペンションメンバは、サスペンションマウント及びサスペンションアームを介して支持され、
前記サスペンションメンバに作用する支持力は、前記サスペンションマウントによる支持力、及び前記サスペンションアームによる支持力であることを特徴とする請求項１記載のサスペンションメンバの取り付け構造。
【請求項１】
サスペンションメンバの重心位置である慣性主軸と、前記サスペンションメンバに作用する支持力を合算して一点に集約したときの力の作用点の位置である弾性主軸とが、一致するように設定されていることを特徴とするサスペンションメンバの取り付け構造。
【請求項２】
前記サスペンションメンバは、サスペンションマウント及びサスペンションアームを介して支持され、
前記サスペンションメンバに作用する支持力は、前記サスペンションマウントによる支持力、及び前記サスペンションアームによる支持力であることを特徴とする請求項１記載のサスペンションメンバの取り付け構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９５０４２（Ｐ２０１０−９５０４２Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５４９１（Ｐ２００８−２６５４９１）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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