サスペンションメンバ
【課題】 乗り心地や振動、騒音が改善されるとともに、スタビライザが取付けられている場合であってもロールが効果的に防止されたサスペンションメンバを提供する。
【解決手段】 サスペンションメンバ１０のロール中心の車輪接地面からの高さＬzを設定するにあたり、車両の定常旋回時に車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、車体を支持するコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌおよびスタビライザ３１が発生する弾性力に対して接地面にて生じる上下反力のモーメントとが等しくなるように、高さＬzを設定する。これによりサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを実質的に０にすることができ、車両旋回時にサスペンションメンバ１０が大きくロールすることが効果的に防止される。また、クッション４０によってサスペンションメンバ１０が車体に弾性支持されることにより、乗り心地や振動、騒音も改善される。
【解決手段】 サスペンションメンバ１０のロール中心の車輪接地面からの高さＬzを設定するにあたり、車両の定常旋回時に車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、車体を支持するコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌおよびスタビライザ３１が発生する弾性力に対して接地面にて生じる上下反力のモーメントとが等しくなるように、高さＬzを設定する。これによりサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを実質的に０にすることができ、車両旋回時にサスペンションメンバ１０が大きくロールすることが効果的に防止される。また、クッション４０によってサスペンションメンバ１０が車体に弾性支持されることにより、乗り心地や振動、騒音も改善される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置を構成するサスペンションメンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
車体に対して車輪を懸架するサスペンション装置は、サスペンションアームやサスペンションメンバを備える。サスペンションアームはその一端である車両外方端が車輪側の部材に連結され、その他端である車両内方端がサスペンションメンバに連結される。サスペンションメンバはクロスメンバなどの車体側（ボデー側）の部材に連結される。
【０００３】
サスペンションメンバは、弾性部材を有するクッションなどを介して車体側の部材に連結されることがある。このクッションは、例えば、内筒と外筒との間に円筒状の弾性体（例えばゴム）を配設したブッシュにより構成することができる。そして、外筒側にサスペンションメンバを、内筒側に車体側の部材をそれぞれ連結することにより、サスペンションメンバが車体に弾性支持される。
【０００４】
サスペンションメンバが上記したように車体に弾性支持されている場合、車体の防振化を図ることができる。特に上記した円筒状のブッシュは軸方向に伸び縮みし易い。このため、軸方向が車体の上下方向に一致した状態で配設された円筒状のブッシュを介してサスペンションメンバを車体に連結することにより、車体の上下方向における振動低減効果を改善することができる。これにより路面の凹凸による車輪の振動がサスペンションメンバを介して車体側に伝達されることを効果的に防止することができ、乗り心地や、振動、騒音の改善がなされる。
【０００５】
一方で、サスペンションメンバを弾性支持することは、サスペンションメンバのロール剛性の低下を招く。このため車両が旋回したときにサスペンションメンバがロールし易くなり、キャンバー方向へのサスペンションアライメント、例えばキャンバー角も変化し易くなる。旋回状態に応じてサスペンションアライメントが変化すると車両の運動性能上に悪影響を及ぼす。したがって、車両の旋回中にサスペンションアライメントを一定に保って車両の運動性能を維持するためにはサスペンションメンバのロール剛性を向上しなければならない。すなわちサスペンションメンバを弾性支持して乗り心地や振動、騒音を改善することと、サスペンションメンバのロール剛性を高めて車両の運動性能を維持することの両立は困難である。
【０００６】
特許文献１には、サスペンションメンバを弾性支持するクッション（インシュレータ）の上端を下端に対して車両内方に傾けることによって、サスペンションメンバのロール中心である弾性中心の位置をロールセンタ軸の位置に一致させたサスペンションメンバが記載されている。このサスペンションメンバによれば、ロール中心位置が車体のロールセンタ軸の位置に一致しているので、車両旋回時にサスペンションメンバに作用するロールモーメントが０になる。このため車体に弾性支持されたサスペンションメンバのロールを効果的に防止することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０３８３３号公報
【発明の開示】
【０００７】
上記特許文献１に記載されたサスペンションメンバでは、車両の旋回状態が変化する場合に常にサスペンションメンバのロール挙動を抑制できるわけではない。また、車両には、ロール挙動を抑制するためのスタビライザが取付けられることもあり、このスタビライザは車両搭載上の理由からサスペンションメンバに支持されることもある。上記特許文献１に記載されたサスペンションメンバにスタビライザが取付けられている場合には、車両旋回時にスタビライザが発生する弾性力に対する反力によりサスペンションメンバがロールしてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車体に弾性支持されることにより乗り心地や振動、騒音が改善されるとともに、スタビライザが取付けられている場合であっても車両旋回時のロールが効果的に防止されたサスペンションメンバを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の特徴は、サスペンションアームを支持するとともに弾性部材を介して車体に弾性支持され、かつスタビライザが取付けられたサスペンションメンバにおいて、前記サスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に左右の車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、前記定常旋回時に車体を支持するコイルスプリングおよび前記スタビライザが発生する力に対して前記接地面にて生じる上下反力のモーメントに基づいて、前記接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さが設定されたサスペンションメンバ、またはそのようなサスペンションメンバの取付け構造とすることにある。この場合、横力のモーメントと上下反力のモーメントとの和が０になるように、すなわち横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるように、接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さを設定するとよい。
【００１０】
上記発明によれば、サスペンションメンバのロール中心の車輪接地面からの高さは、サスペンションメンバに作用するロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に車輪接地面にて生じる横力のモーメントと上下反力のモーメントに基づいて設定される。ここで、上記車輪接地面は、サスペンションメンバがサスペンションアームなどを介して連結している左右の車輪の接地面である。また、上下反力は、車両旋回時にコイルスプリングおよびスタビライザが発生する力に対する反力である。車両旋回時にサスペンションメンバに働くロールモーメントは上記横力のモーメントと上下反力のモーメントによるものが支配的である。よって、これらのモーメントに基づいてサスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さを設定することにより、サスペンションメンバのロールを防止することができる。具体的には、上記横力のモーメントと上記上下反力のモーメントとの和が０となるようにサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を設定する。この場合、横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるようにサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を設定する。これにより、サスペンションメンバに作用するロールモーメントが実質的に０となり、サスペンションメンバのロールが防止される。なお、本発明は、サスペンションメンバに作用するロールモーメントを正確に０にするようにロール中心の高さ位置を設定するものでなくてもよい。車両旋回中に車両のサスペンションアライメントの変化による運動性能の変化が運転者に感じられない程度にサスペンションメンバのロールを抑えるように、すなわちロールモーメントが略０となるように上記ロール中心の高さ位置を設定するものであれば、本発明に含まれるものとする。
【００１１】
つまり、本発明では、サスペンションメンバに作用するロールモーメントを横方向の力のモーメントと上下方向の力のモーメントに分けて考え、上下方向の力のモーメントにスタビライザが発生する力に対する反力のモーメントを含ませている。そして、これらのモーメントの合計である総合的なロールモーメントが略０となるような高さ位置にサスペンションメンバのロール中心を設定する。このようにロール中心の高さ位置を設定してサスペンションメンバに作用するロールモーメントを略０にすることによって、スタビライザが取付けられているサスペンションメンバであってもそのロールが防止される。このためサスペンションメンバを車体に弾性支持した場合であっても、車両旋回時にサスペンションメンバが大きくロールしてキャスタ角などのサスペンションアライメントが大きく変化することが効果的に防止される。そして、弾性支持によって乗り心地や振動、騒音も改善される。すなわち本発明のサスペンションメンバを用いることにより、車体への弾性支持により乗り心地や振動、騒音を改善することと、サスペンションメンバをロールし難くして車両の運動性能を維持することの両立が可能となる。
【００１２】
なお、サスペンションメンバにスタビライザが取付けられているものにおいては、旋回時にサスペンションメンバに働くロールモーメントのうち、コイルスプリングが発生する弾性力に対する上下反力のモーメントの回転方向と、スタビライザが発生する弾性力に対する上下反力のモーメントの回転方向は反対となる。このためコイルスプリングおよびスタビライザの弾性力を調整することにより、上下反力のモーメントの回転方向と横力のモーメントの回転方向を反対方向にすることができる。この場合には、上下反力のモーメントと横力のモーメントの大きさを等しくすることにより、サスペンションメンバに働くロールモーメントを略０とすることが可能になる。
【００１３】
上記サスペンションメンバに作用するロールモーメントとは、サスペンションメンバを車両前後方向軸回りに回転させる力のモーメントである。また、サスペンションメンバのロール中心とは、サスペンションメンバが車両前後方向軸周りに回転するときの回転中心である。ここで、サスペンションメンバが複数の弾性部材によって車体の複数の位置にて弾性支持されている場合は、これらの弾性部材の弾性主軸の交点である弾性中心がロール中心となる。したがって、この場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントとの和が０となるような高さ位置に弾性中心を設定するとよい。また、横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるような高さ位置に弾性中心を設定するとよい。また、上記弾性中心の高さ位置と、弾性部材の重心の高さ位置とが等しい場合、あるいは上記弾性中心の高さ位置と弾性部材の重心の高さ位置とに相関関係がある場合は、横力のモーメントと上下反力のモーメントとが等しくなるように弾性部材の高さ位置を設定するとよい。なお、弾性主軸とは、弾性部材に特定の軸に沿って力を加えたときに、力の方向と弾性変位の方向が一致し、かつ、角変位を生じないような軸をいう。
【００１４】
上記上下反力は、旋回時にコイルスプリングおよびスタビライザが発生する力に対して車輪接地面にて上下方向に生じる反力である。コイルスプリングはサスペンションを構成する部品の一つであり、一般に車輪から入力される上下振動を弾性変形によって吸収する機能を有する。スタビライザは車両の旋回時に捩れに対する弾性力（反力）を発生して車体のロールを抑制するための装置である。本発明においてはこのスタビライザはサスペンションメンバに連結している。
【００１５】
上記横力のモーメントは、上記横力と車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さとから求められ、上記上下反力のモーメントは、上記上下反力と左右車輪間のトレッド長により求められるものであるとよい。この場合、定常旋回時における旋回内輪の接地面および旋回外輪の接地面にて生じる横力をＦy、上下反力をＦz、前記トレッド長をＬy、前記接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さをＬzとすると、Ｌzは下記式１により求められるものであるとよい。
【数１】
これによれば、上記（１）式により、サスペンションメンバのロールを防止するためのロール中心高さを簡単に求めることができる。なお、サスペンションメンバのロール中心の高さ位置と、弾性部材の重心の高さ位置とが等しい場合は、上記（１）式により弾性部材の車輪接地面からの高さ位置を算出することもできる。
【００１６】
なお、上記発明はサスペンションメンバに適用したものであるが、サスペンションメンバの取付け構造やサスペンションメンバの取付け方法にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態におけるサスペンション装置を車両後方から見た図であり、図２は、図１のサスペンション装置を簡略化して描いた図である。図に示されたサスペンション装置１は、例えば車両の左右後輪に連結される。サスペンション装置１は、サスペンションメンバ１０と、左右一対のアッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌと、左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌと、左右一対のコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌと、左右一対のショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌとを備えて構成される。
【００１８】
サスペンションメンバ１０は、車両後方から見て左右に羽を広げたような形状をなしている。サスペンションメンバ１０は一般には左右一対のサイドメンバと、これらのサイドメンバを連結するクロスメンバからなる。サスペンションメンバ１０の左右端部には、それぞれクッション４０Ｒ，４０Ｌ（以下、クッションを総称する場合はクッション４０という）が組み込まれている。図３は、サスペンションメンバ１０の図２における左端側の部分の拡大断面図であり、サスペンションメンバ１０にクッション４０が組み込まれた状態を示している。図３に示されるように、サスペンションメンバ１０には上下方向に貫通した孔１０ａが形成されており、クッション４０は孔１０ａ内に嵌め込まれている。
【００１９】
クッション４０は、外筒４０１と、内筒４０２と、本発明の弾性部材であるゴム部材４０３とを有する。外筒４０１はその外周壁がサスペンションメンバ１０に形成された孔１０ａの内壁に固着されている。また外筒４０１の内周壁には円筒形状をなしたゴム部材４０３が固着されている。この円筒状のゴム部材４０３は、外周面が外筒４０１の内周壁に固着し、内周面が内筒４０２の外周壁に固着している。内筒４０２の内周側には、車体側の部材ＢＤに連結したスタットボルトＳＢが挿通されている。このスタットボルトＳＢとナットＮＴとの締め付けにより、内筒４０２と車体側の部材ＢＤとが固定される。このように、ゴム部材４０３を介して外筒４０１側にサスペンションメンバ１０が、内筒４０２側に車体側の部材ＢＤが固着されることによって、サスペンションメンバ１０は車体側の部材の下方に弾性支持されていることになる。
【００２０】
図２に示されるように左右一対のアッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌは湾曲した棒形状を呈しており、車両の左右方向に延設されている。アッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌは、その一端である車両外方端が車輪を回転可能に支持するキャリア（またはナックル）２５Ｒ，２５Ｌにそれぞれ連結され、その他端である車両内方端がサスペンションメンバ１０に連結されている。左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌも車両の左右方向に延設されており、その車両外方端がキャリア（またはナックル）２５Ｒ，２５Ｌにそれぞれ連結され、その車両内方端がサスペンションメンバ１０に連結されている。このようにしてサスペンションアーム（アッパーアームおよびロアアーム）はサスペンションメンバ１０に支持されている。
【００２１】
コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌは、図１および図２に示されるように下端がロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ載置されている。コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの上端は車体側の部材に当接している。このコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌは、車輪から入力される上下振動を弾性変形により吸収する。ショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌはその下端がロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ連結され、その上端が車体側の部材に連結されている。ショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌは、車輪から入力される上下振動を減衰する。
【００２２】
また、本実施形態のサスペンション装置１はスタビライザ３１を備えている（図２参照）。スタビライザ３１は、車両左右方向に延びたスタビライザバーおよびこのスタビライザバーの両端から車両後方側へ延びたアーム部を備える棒状部材である。このスタビライザ３１は、左右輪が逆位相に上下変位したときや車体がロールしたときにスタビライザバーの部分が捩られて、その復元力（弾性力）により車体のロールを抑制する。スタビライザ３１は、左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ装着された一対のスタビライザリンク３２Ｒ，３２Ｌにボールジョイント（図示省略）を介してその両端（アーム部の端部）が結合されている。また、スタビライザ３１は、車両左右方向に離間してサスペンションメンバ１０に取付けられている一対のスタビライザブッシュ３３Ｒ，３３Ｌによってサスペンションメンバ１０にも取付けられ、このサスペンションメンバ１０に連結支持された構成となっている。
【００２３】
上記のような構成のサスペンション装置１を備えた車両が旋回する場合には、図４に示されるように車体ＳＴに遠心力が作用し、この遠心力により車体ＳＴがロールする。また、各車輪にはタイヤ横力（コーナリングフォース）が作用する。これらのタイヤ横力は力のモーメントとしてサスペンションメンバ１０にも作用する。
【００２４】
図５は、車両が右回りに旋回している時に発生するタイヤ横力がサスペンションメンバ１０にモーメントとして働く状態を車両後方側から見て表した概念図である。タイヤ横力は左右各車輪の接地面にて発生する。ここで、旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力の大きさは、実際には車両旋回時の重心移動によって異なる大きさとなる。しかし、ここでは説明を簡便にするために、旋回中の車両重心の移動を考慮せず（または非常に小さいと考え）、旋回中であっても車両重心が車体の中心にあるものと仮定する。このように仮定すると、旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する横力の大きさは等しくなる。同様に、後述する上下反力についても、上記仮定の下では旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００２５】
図５に示されるように、旋回外輪ＷＨoutの接地面および旋回内輪ＷＨinの接地点にて発生するタイヤ横力はＦyとして表されている。このようなタイヤ横力により、アッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌおよびロアアーム２２Ｒ，２２Ｌを介してサスペンションメンバ１０にロールモーメントが働く。また、サスペンションメンバ１０のロール中心（弾性中心）は、右側のクッション４０Ｒの弾性主軸Ｒ１と左側のクッション４０Ｌの弾性主軸Ｌ１の交点Ｏである。
【００２６】
ここで、両車輪の接地面からロール中心Ｏまでの高さをＬzとする。この場合に、サスペンションメンバ１０は、旋回外輪ＷＨout側からＦy・Ｌzの大きさのモーメントを受け、旋回内輪ＷＨin側からＦy・Ｌzの大きさのモーメントを受ける。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。したがって、タイヤ横力によってサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭtireは、（２）式により表される。
【数２】
図５からわかるように、Ｍtireは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を左周り（反時計回り）に回転させるモーメントである。
【００２７】
また、車両旋回時にコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌおよびスタビライザ３１が変形することにより、サスペンションメンバ１０には車両の上下方向にも力のモーメントが働く。図６は、右方向への車両旋回による車体ＳＴのロール時に、一対のコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌが発生する力に対する反力のモーメントがサスペンションメンバ１０に働く状態を車両後方側から見て表した概念図である。図に示されるように、車体ＳＴがロールすることにより旋回外輪ＷＨout側のコイルスプリング２３Ｌが縮み、旋回内輪ＷＨin側のコイルスプリング２３Ｒが伸びる。これらのコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌが発生する弾性力に対し、旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutの接地面にて上下方向に反力（上下反力）が発生する。この場合、上述したように旋回中の車両重心の移動を考慮せずに、旋回中に車両重心が車体の中心に位置するという仮定の下では、コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの弾性力に対して旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００２８】
この上下反力の大きさをＦzcoilとすると、旋回外輪ＷＨoutの接地面においては、コイルスプリング２３Ｌの圧縮力に抗して上向きの反力Ｆzcoilが発生する。この上向きの反力Ｆzcoilは、キャリア２５Ｌ、ロアアーム２２Ｌ、アッパーアーム２１Ｌなどの、旋回外輪ＷＨoutとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＡＬで示すように下方に向かう力として働く。また、旋回内輪ＷＨinの接地面においては、コイルスプリング２３Ｒの伸張力に抗して下向きの反力Ｆzcoilが発生する。この下向きの反力Ｆzcoilは、キャリア２５Ｒ、ロアアーム２２Ｒ、アッパーアーム２１Ｒなどの、旋回内輪ＷＨinとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＡＲで示すように上方に向かう力として働く。
【００２９】
ここで、旋回外輪ＷＨoutと旋回内輪ＷＨinの接地点間の長さであるトレッド長をＬyとし、サスペンションメンバ１０のロール中心（弾性中心）Ｏの車両左右方向位置が旋回外輪ＷＨoutと旋回内輪ＷＨinとの中間位置とする。この場合、旋回外輪ＷＨout側からＦzcoil・Ｌy／２の大きさのモーメントが、旋回内輪ＷＨin側からＦzcoil・Ｌy／２の大きさのモーメントが、サスペンションメンバ１０に働くことになる。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。したがって、コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの弾性力に対して旋回外輪ＷＨout側および旋回内輪ＷＨin側の双方からサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭcoilは、（３）式により表される。
【数３】
図６からわかるように、Ｍcoilは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を左周りに回転させるモーメントである。
【００３０】
さらに、車両旋回時には、スタビライザ３１が車体のロールを受けて捩られるとともに、この捩れに対する弾性力を発生する。この弾性力に対する反力が車輪の接地面にて上下方向に発生する。この上下反力のモーメントもサスペンションメンバ１０に働く。
【００３１】
図７は、右方向への車両旋回時にサスペンションメンバ１０にスタビライザ３１の弾性力に対する反力のモーメントが働いている状態を車両後方側から見て表した概念図である。スタビライザ３１の弾性力は、旋回外輪ＷＨout側ではロールによる車体ＳＴの沈み込みを戻すように上向きに働き、旋回内輪ＷＨin側ではロールによる車体ＳＴの浮き上がりを戻すように下向きに働く。この弾性力に対し、旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutの接地面にて上下方向に反力（上下反力）が発生する。なお、上述のように、旋回時の車両の重心移動を考慮せずに、旋回中に重心が車体中心に位置するとの仮定の下では、スタビライザ３１の弾性力に対して旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００３２】
この上下反力の大きさをＦzstbとすると、旋回外輪ＷＨoutの接地面においては、スタビライザ３１の上方向への弾性力に抗して下向きの反力Ｆzstbが発生する。この下向きの反力Ｆzstbは、ナックル２５Ｌ、ロアアーム２２Ｌ、アッパーアーム２１Ｌなどの、旋回外輪ＷＨoutとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＢＬで示されるように上方に向かう力として働く。また、旋回内輪ＷＨinの接地面においては、スタビライザ３１の下方向への弾性力に抗して上向きの反力Ｆzstbが発生する。この上向きの反力Ｆzstbは、ナックル２５Ｒ、ロアアーム２２Ｒ、アッパーアーム２１Ｒなどの、旋回内輪ＷＨinとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には矢印ＢＲで示されるように下方に向かう力として働く。
【００３３】
したがって、サスペンションメンバ１０には、旋回外輪ＷＨout側からＦzstb・Ｌy／２の大きさのモーメントが働き、旋回内輪ＷＨin側からＦzstb・Ｌy／２の大きさのモーメントが働く。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。よって、この上下反力によってサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭstbは、（４）式により表される。
【数４】
図７からわかるように、Ｍstbは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を右周りに回転させるモーメントである。つまり、ＭcoilとＭstbは、それぞれサスペンションメンバ１０を反対方向に回転させるモーメントである。
【００３４】
図６および図７からわかるように、上下反力Ｆzcoilと上下反力Ｆzstbは、それぞれの車輪接地面にて上下に反対方向に働く。したがって、各車輪の接地面にて作用する上下反力Ｆzは、（５）式により表される。
【数５】
【００３５】
サスペンションメンバ１０には、（５）式で表される上下反力によるロールモーメントが働く。このロールモーメントＭzは、（６）式により表される。
【数６】
【００３６】
車両旋回時にサスペンションメンバ１０に働くロールモーメントは上記タイヤ横力のモーメントＭtireおよび上下反力のモーメントＭzである。したがって、これらのモーメントが釣り合うことにより、すなわちＭtireとＭzの和を０とすることにより、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントを実質的に０にすることができる。横力のモーメントＭtireと上下反力のモーメントＭzがそれぞれサスペンションメンバ１０を反対方向に回転させるモーメントと考えると、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントＭは、（７）式により表すことができる。
【数７】
ロールモーメントＭに０を代入して（７）式を変形すると、次の（８）式が得られる。
【数８】
【００３７】
上記（８）式に基づいてＬzを設定することにより、タイヤ横力のロールモーメントと上下反力のロールモーメントが等しくなるようなロール中心高さＬzが定まる。ロール中心高さＬzをこのように設定することにより、サスペンションメンバ１０が受けるロールモーメントを０にすることができる。（８）式の計算を行うにあたり、トレッド長Ｌy、タイヤ横力Ｆyおよび上下反力Ｆzを求めておく必要がある。トレッド長Ｌyは既知であるが、タイヤ横力や上下反力は、車両の旋回状態によって変化する。したがって、対象となる車両が最も頻繁に実行するであろう定常的な旋回状態（例えば旋回半径や旋回時の車速）を予め調べておき、この定常旋回時に発生するタイヤ横力および上下反力の値を（８）式のＦzおよびＦyとして採用してＬzを求めることができる。この場合、コイルスプリング２３Ｌ，２３Ｒやスタビライザ３１の弾性係数を調整することにより、Ｍtireの回転方向とＭzの回転方向とを反対方向とし、且つＭが０となるようなＬzの値を算出することができる。
【００３８】
このように、本実施形態のサスペンションメンバ１０においては、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時におけるタイヤ横力Ｆy、上下反力Ｆz（具体的にはこれらの比Ｆz／Ｆy）およびトレッド長Ｌyに基づいて、サスペンションメンバ１０のロール中心の車輪接地面からの高さＬzを設定している。具体的には、タイヤ横力のモーメントＭtireと上下反力のモーメントＭzとの和が０になるように（ＭtireとＭzが等しくなるように）高さＬzを設定している。このように高さＬzを設定することにより、図８に示されるように、旋回外輪ＷＨout側にて発生するタイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの合力Ｆoutの方向が、旋回外輪ＷＨoutの接地点とロール中心Ｏを結ぶ直線の方向と一致し、旋回内輪ＷＨin側にて発生するタイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの合力Ｆinの向きが、旋回内輪ＷＨinの接地点とロール中心Ｏを結ぶ直線の方向と一致する。よって、サスペンションメンバ１０には横力は働くものの、ロールモーメントは働かない。このため、スタビライザ３１が取付けられているサスペンションメンバ１０であっても車両旋回時のロールを防止することができる。これにより、車両旋回時のサスペンションアライメントの変化が抑制され、車両運動性能を維持することができる。
【００３９】
また、クッション４０に用いられるゴム部材４０３の上下方向の特性を軟化させてサスペンションメンバ１０を車体に対して上下方向に動きやすくした場合においても、旋回時にサスペンションメンバ１０のロールは抑制され、且つ路面からの振動がクッション４０によって十分に吸収される。よって、乗り心地感や防振性、静粛性を改善することができる。すなわち本実施形態のサスペンションメンバ１０の採用により、乗り心地や振動、騒音の改善と、車両の運動性能の維持の両立が可能となる。
【００４０】
サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ方向位置を接地面からＬz＋Ｌz’とした場合における、サスペンションメンバ１０に生じるロールモーメントをＭ’とすると、Ｍ’は（９）式により表すことができる。
【数９】
ここで、定常旋回時にはＦyは一定である。図９は、クッション４０の取付け高さ位置を変化させることによってサスペンションメンバ１０のロール中心Ｏの高さ方向位置を変更した場合における、ロール中心位置とロールモーメントＭ（図９ではＭ2により表示している）との関係を示すグラフを、サスペンション装置の模式図ととともに表したものである。図９および（９）式からわかるように、ロール中心Ｏの高さ位置が（８）式により定まる位置から離れるほど、サスペンションメンバ１０にロールモーメントが生じることとなる。
【００４１】
なお、上記した方法は、高さＬzを求める際に、旋回時の車両重心移動を考慮していない。そのため旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力の大きさが等しく、旋回外輪ＷＨout側にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する上下反力の大きさが等しくなることを前提としてＬzが求められている。しかし、実際には旋回時に車両重心移動が起こり、車両重心が車体の中心から左右方向に移動する。旋回時に車両重心位置が車体ＳＴの中心から左右方向にΔｙだけずれることによって旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutにて発生する横力および上下反力の大きさがそれぞれ異なる場合には、Ｍtite，Ｍcoil，Ｍzは以下の式により算出され、Ｌzは、以下の式（１０）により導出される。
【数１０】
ここで、Ｆyoutは旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力、Ｆyinは旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力、Ｆzcoil_outは旋回外輪ＷＨout側におけるコイルスプリング２３Ｌの弾性力に対する上下反力、Ｆzcoil_inは旋回内輪ＷＨin側におけるコイルスプリング２３Ｒの弾性力に対する上下反力、Ｆzstb_outは旋回外輪ＷＨout側におけるスタビライザ３１の弾性力に対する上下反力、Ｆzstb_inは旋回内輪ＷＨin側におけるスタビライザ３１の弾性力に対する上下反力、Δｙは車両重心の車体中心から左右方向へのずれ量である。
【００４２】
ところで、車両の走行状態が直進走行状態から定常旋回状態に至るまでの旋回過渡状態においては、タイヤ横力は車輪接地面のスリップ角の変化と上下反力の変化によって過渡的に変化する。また、車輪接地面の上下反力は旋回時における車体全体のロール角の変化、正確に言えばショックアブソーバの減衰力変化によって過渡的に変化する。さらに、タイヤ横力と上下反力との比率も上記旋回過渡状態においては一定であるわけではない。
【００４３】
つまり、定常旋回時に（８）式（車両重心移動を考慮する場合は（１０）式、以下同じ）に基づいてサスペンションメンバ１０に働くロールモーメントＭを０とするようにロール中心の高さ位置Ｌzを設定したとしても、車両が定常旋回状態に至るまでの旋回過渡状態においては、タイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの比率が変化する。このため（８）式によって算出されるＬzの値も過渡的に変化する。したがって、旋回過渡状態においては、ロールモーメントＭが０となるようなロール中心の高さ位置を一定に定めることができない。このため旋回過渡時にサスペンションメンバ１０にロールモーメントが作用する。また、（８）式に基づいてＬzを求めるときに仮定した定常旋回とは異なる旋回状態時においてもサスペンションメンバ１０にロールモーメントが作用する。
【００４４】
このような旋回過渡状態時や、Ｌzを求めたときに仮定した定常旋回とは異なる旋回状態時（以下、旋回過渡状態時等という）においては、サスペンションメンバを弾性支持するクッションの構造を工夫してサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を変更可能にすることにより、旋回過渡状態等であってもサスペンションメンバにロールモーメントを作用させないように、あるいは作用するロールモーメントを最小化することができる。図１０は、サスペンションメンバのロール中心（弾性中心）を変更することができるクッションの構造の一例を示す図である。図１０において、（ａ）はクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を車両後方から見たときのクッションの構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
図１０（ａ）に示されるように、このクッション４１は、サスペンションメンバ１０に形成された上下方向に貫通した孔内に取付けられている。クッション４１は、外筒４１１と、外筒４１１の内周に配置された内筒４１２と、ゴム部材４１３を備える。外筒４１１はサスペンションメンバ１０に、内筒４１２は車体側の部材にそれぞれ連結する。ゴム部材４１３は外筒４１１と内筒４１２との間に設けられている。
【００４６】
図１０（ｂ）からわかるように、ゴム部材４１３は、円筒状に形成された円筒部４１３ａと、円筒部４１３ａの外周から径外方に伸びた２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂおよび２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃを有する。円筒部４１３ａの内壁部分は内筒４１２に固着している。２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂは周方向に１８０°隔てて設けられ、外筒４１１の内壁に固着している。２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃも円筒部４１３ａの周方向に１８０°隔てて設けられている。２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂおよび２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃは、円筒部４１３ａの周方向に沿って等間隔（９０°間隔）で交互に配置されている。２つの凸部４１３ｃ、４１３ｃは、車両の左右方向に延びており、その先端は外筒４１１の内壁に接触していない。したがって、２つの凸部４１３ｃ、４１３ｃと外筒４１１の内壁との間には微小なクリアランスが設けられている。また、図１０（ａ）からわかるように、一方の凸部４１３ｃは円筒部４１３ａの軸方向の上方側に設けられており、他方の凸部４１３ｃは円筒部４１３ａの軸方向の下方側に設けられている。
【００４７】
クッション４１は、サスペンションメンバ１０の車両左右方向の各端部に取付けられており、２つのクッション４１を介してサスペンションメンバ１０が車体側の部材に弾性支持される。このようなクッション４１を採用したサスペンション装置においては、車両旋回時にタイヤ横力によってサスペンションメンバ１０が車体に対して横方向に移動すると、例えば図１１に示すように一方の凸部（図において右側の凸部）４１３ｃが外筒４１１に接触する。この接触によって、ゴム部材４１３の弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示された傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示された傾斜角度に変化する。なお、弾性主軸の傾斜角度とは、例えば水平線に対する弾性主軸の傾き角度をいう。
【００４８】
図１２は、凸部４１３ｃと外筒４１１との接触状態の変化を示す図である。左方側の図から右方側の図に進むにつれて、凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積が大きくなっている。このように凸部４１３ｃと外筒４１１との接触面積が変化すると、ゴム部材４１３の弾性主軸の傾斜角度も変化する。すなわち上記接触面積と弾性主軸の傾斜角度との間には相関関係がある。また、凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積の大きさは、車両に作用するタイヤ横力とも関係する。つまり、タイヤ横力が大きければ大きいほどサスペンションメンバ１０の横揺れが大きくなって凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積も大きくなる。したがって、タイヤ横力と弾性主軸の傾斜角度との間には、例えば図１３で示されるような相関関係がある。
【００４９】
サスペンションメンバ１０のロール中心は２つのクッション４１のゴム部材４１３の弾性主軸の交点であるので、このロール中心の高さ位置は弾性主軸の傾斜角度の大きさにより定められる。したがって、図１０に示される構造のクッション４１を採用し、タイヤ横力の大きさに基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変更することができる。また、タイヤ横力と、タイヤ横力と上下反力との比との間には相関関係がある。よって、凸部４１３ｃの形状を工夫し、旋回過渡状態時等であってもロール中心の高さ位置が（８）式によって算出される値Ｌzとなるように弾性主軸の傾斜角度をタイヤ横力に基づき変化させることで、サスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００５０】
図１４は、サスペンションメンバのロール中心の高さ位置を変化させることができるクッションの構造の他の一例を示す図である。このクッション４２は、車両旋回時にサスペンションメンバ１０に作用する上下反力に基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変化させるものである。図１４（ａ）はこのクッション４２がサスペンションメンバ１０に取付けられた状態を示す断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面のうちクッション４２のみを示した断面図である。
【００５１】
図１４（ａ）に示されるように、このクッション４２は、外筒４２１と、内筒４２２と、ゴム部材４２３と、カラー４２４と、ストッパ４２５とを備える。外筒４２１と内筒４２２は同心状に配置され、両筒の間にゴム部材４２３が配設されている。ゴム部材４２３は円筒形状とされ、その内周壁が内筒４２２の外周に、外周壁が外筒４２１の内周に、それぞれ固着されている。内筒４２２は車体側の部材に連結される。また、内筒４２２の軸方向長さは外筒４２１の軸方向長さよりも長くされており、図からわかるように内筒４２２は外筒４２１の両端面から図示上下方向に突き出た突出部分を有している。
【００５２】
カラー４２４は外筒４２１の外周を覆うようにサスペンションメンバ１０に上下方向に貫通形成された孔内に配置し、この孔内にてサスペンションメンバ１０に固定されている。カラー４２４は、円筒状の側周部４２４ａおよびこの側周部４２４ａの軸方向両端から径内方に延びたリング状の端面部４２４ｂ，４２４ｂを有している。側周部４２４ａの内周壁側が外筒４２１の外周面に対面している。また、両端面部４２４ｂ，４２４ｂ間に外筒４２１とゴム部材４２３の外周寄りの部分が嵌り込んでいて、この嵌り込みによってこれらがカラー４２４に保持される。
【００５３】
内筒４２２の上下の突出部分には、それぞれ一対のストッパ４２５が取付けられている。ストッパ４２５は、平板状のプレート４２５ａと弾性部４２５ｂとを有する。プレート４２５ａの中央には孔が設けられている。この孔には内筒４２２が差し込まれており、所定の軸方向位置でプレート４２５ａが内筒４２２に固定されている。プレート４２５ａは内筒４２２の軸方向に直交する方向に延びており、その一端部に弾性部４２５ｂが装着されている。弾性部４２５ｂは山型形状とされており、山の頂部がカラー４２４の端面部４２４ｂに対面し、両者間に微小のクリアランスを有するように配置されている。また、一対のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは、内筒４２２に対して対称的に配置されている。すなわち、上方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは内筒４２２の左方側に配置され、下方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは内筒４２２の右方側に配置されている。
【００５４】
クッション４２は、サスペンションメンバ１０の車両左右方向の各端部に取付けられており、２つのクッション４２を介してサスペンションメンバ１０が車体側の部材に弾性支持される。このようなクッション４２を採用したサスペンション装置において、車両旋回時に上下反力によってサスペンションメンバ１０が車体に対して上下方向に移動すると、一方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂがカラー４２４の端面部４２４ｂに接触する。この接触によって、例えば図１５に示されるように、弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示された傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示された傾斜角度に変化する。また、弾性主軸の傾斜角度はストッパ４２５とカラー４２４とが接触するときに加えられる力の大きさ、すなわち上下反力の大きさによって、例えば図１６のグラフに示されるように変化する。
【００５５】
サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置は弾性主軸の傾斜角度の大きさにより定められる。したがって、図１４に示される構造のクッション４２を採用し、上下反力の大きさに基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変更することができる。また、上下反力と、タイヤ横力と上下反力との比との間には相関関係がある。よって、弾性部４２５ｂの形状を工夫し、旋回過渡状態時等であってもロール中心の高さ位置が（８）式によって算出される値Ｌzとなるように主軸傾き角度を上下反力に基づき変化させることで、サスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００５６】
上記したクッション４１およびクッション４２は、車両旋回時に発生するタイヤ横力や上下反力を利用して弾性主軸の傾斜角度を変化させているが、アクチュエータなどを用いて傾斜角度や傾斜角度の変化特性を積極的に変化させてもよい。例えば、アクチュエータを用いてクッションを傾斜させ、あるいはクッション内のゴム部材を局所的に押圧することにより、傾斜角度を変更することができる。また、ゴム部材とゴム部材に接触する部材との間のクリアランスを調整して、弾性主軸の傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更することができる。アクチュエータの作動は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段により制御することができる。
【００５７】
図１７は、アクチュエータの作動を制御するＥＣＵ等の制御手段が実行する主軸傾斜制御プログラムの一例である。この図によれば、制御手段は、アクチュエータを作動させるか否かを決定するにあたり、まず操舵角センサなどのステアリングホイールの操舵角を検出するためのセンサが出力する検出値に基づいて、ステアリングホイールが操舵操作されているかを判定する（Ｓ１０）。操舵操作されている場合には、車体に取付けられた横加速度センサが出力する横加速度に基づいて車体がロールしているかを判定する（Ｓ１２）。車体がロールしている場合には、サスペンションメンバ１０に取付けられた横加速度センサが出力する横加速度に基づいてサスペンションメンバ１０がロールしているかを判定する（Ｓ１４）。サスペンションメンバ１０がロールしていると判定した場合には、制御手段は上記（８）式に基づいて計算したＬzから弾性主軸の目標角度を計算し、アクチュエータを作動させて弾性主軸の傾斜角度を上記目標角度となるように変更させる（Ｓ１６）。あるいは、制御手段は、アクチュエータを作動させて弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように変化するように、傾斜角度の変化特性を変化させる。それ以外の場合には、アクチュエータを作動させない（Ｓ１８）。このような制御フローに従って制御手段がアクチュエータの作動を制御することにより、弾性主軸の傾斜角度を変更制御することができる。
【００５８】
図１８は、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させるためのアクチュエータが組み込まれたクッションの一例を示す断面概略図である。図に示されるようにこのクッション４３は、サスペンションメンバ１０に上下方向に貫通形成された孔部内に取付けられている。クッション４３は、外筒４３１と、内筒４３２と、ゴム部材４３３と、カラー４３４と、一対のストッパ４３５，４３５とを備える。内筒４３２と外筒４３１は同心状に配置され、両筒の間にゴム部材４３３が配設されている。ゴム部材４３３は円筒形状とされ、その内周壁が内筒４３２の外周に、外周壁が外筒４３１の内周に、それぞれ固着されている。
【００５９】
カラー４３４は外筒４３１の外周を覆うようにサスペンションメンバ１０に形成された孔内に配置し、この孔内にてサスペンションメンバ１０に固定されている。カラー４３４は、円筒状の側周部４３４ａおよびこの側周部４３４ａの軸方向両端から径内方に延びたリング状の端面部４３４ｂ，４３４ｂを有している。側周部４３４ａの内周壁側が外筒４３１の外周面に対面している。また、両端面部４３４ｂ、４３４ｂ間に外筒４３１とゴム部材４３３が嵌り込んでいて、この嵌り込みによってこれらがカラー４３４に保持される。
【００６０】
内筒４３２には車体側の部材が連結する。内筒４３２の軸方向長さは外筒４３１の軸方向長さよりも長くされており、図からわかるように外筒４３１の両端面から図示上下方向に突き出た突出部分を有している。この突出部分にストッパ４３５が取付けられている。図１９にこのストッパ４３５の斜視図を示す。ストッパ４３５は、リングプレート４３５ａと、４つに分割されたピエゾアクチュエータ４３５ｂと、各ピエゾアクチュエータ４３５ｂ上に載置された弾性部４３５ｃとを有する。リングプレート４３５ａはリング状の平板部材であり、内筒４３２と同軸的に配置するように、その内周壁が内筒４３２の外周に連結されている。リングプレート４３５ａの面上にピエゾアクチュエータ４３５ｂが配設されている。ピエゾアクチュエータ４３５ｂはピエゾ素子を積層してなるアクチュエータであって、逆圧電効果により所定方向への長さが変化するものである。
【００６１】
図１９に示されるように、ピエゾアクチュエータ４３５ｂは、リングプレート４３５ａの周方向に沿って均等に四分割されており、個々のピエゾアクチュエータ４３５ｂは水平方向の断面が円弧形状となるように形成されている。これらのピエゾアクチュエータ４３５ｂは、通電により各々独立して上下方向に伸縮可能とされている。各ピエゾアクチュエータ４３５ｂの上部に弾性部４３５ｃが取付けられている。この弾性部４３５ｃはクッション４３内のゴム部材４３３と同一部材でもよく、異なった弾性係数を有するものでもよい。この弾性部４３５ｃは、鉛直方向の断面が台形状とされている。なお、本例では一つのストッパ４３５に４つのピエゾアクチュエータ４３５ｂと各ピエゾアクチュエータ４３５ｂに対応する４つの弾性部４３５ｃが設けられているが、２つのピエゾアクチュエータと各ピエゾアクチュエータに対応する２つの弾性部を設けるような構成としてもよい。
【００６２】
上記構成のストッパ４３５が内筒４３２の上下の突出部にそれぞれ取付けられている。両ストッパ４３５，４３５は、各々の弾性部４３５ｃがカラー４３４の端面部４３４ｂに対面するように向かい合って内筒４３２に取付けられている。したがって、サスペンションメンバ１０が車体に対してロールした場合には、その傾き方向によっていずれかの弾性部４３５ｃとそれに対面するカラー４３４の端面部４３４ｂとが当接する。
【００６３】
図２０は、ピエゾアクチュエータ４３５ｂを通電制御した状態を示す図である。この図においては、内筒４３２の上部側に取付けられたストッパ４３５Ｕの左側の弾性部４３５ｃＵＬが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂに近づくように、また右側の弾性部４３５ｃＵＲが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂから遠ざかるように、それぞれのピエゾアクチュエータ４３５ｂが作動制御される。また、内筒４３２の下部側に取付けられたストッパ４３５Ｄの右側の弾性部４３５ｃＤＲが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂに近づくように、また左側の弾性部４３５ｃＤＬが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂから遠ざかるように、それぞれのピエゾアクチュエータ４３５ｂが作動制御される。
【００６４】
ピエゾアクチュエータ４３５ｂが上記のように作動制御されることにより、各弾性部４３５ｃとそれに対面するカラー４３４の端面部４３４ｂとの間のクリアランスを調整することができる。例えば、図２０に示されるように、ストッパ４３５Ｕにおいて左側の弾性部４３５ｃＵＬとカラー４３４との間のクリアランスが小さくされるとともに右側の弾性部４３５ｃＵＲとカラー４３４との間のクリアランスが大きくされる。一方、ストッパ４３５Ｄにおいて右側の弾性部４３５ｃＤＲとカラー４３４との間のクリアランスが小さくされるとともに左側の弾性部４３５ｃＤＬとカラー４３４との間のクリアランスが大きくされる。これにより、クリアランスが小さくされた部分がクッション４３の一方の対角方向に沿って配置され、クリアランスが大きくされた部分は他方の対角方向に沿って配置される。
【００６５】
クッション４３がこのような状態とされている場合において、サスペンションメンバ１０に車体に対して図の時計回り方向にロール力が加えられると、直ちに弾性部４３５ｃＵＬと弾性部４３５ｃＤＲがカラー４３４に接触し、ゴム部材４３３のそれ以上の回転変位が規制される。またこのとき、弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示す傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示す傾斜角度に変化する。一方、サスペンションメンバ１０に車体に対して図の反時計回り方向にロール力が加えられても、クリアランスの大きい弾性部４３５ｃＵＲと弾性部４３５ｃＤＬはカラー４３４に接触しないために弾性主軸の傾斜角度はなかなか変化しない。このような傾斜角度の変化特性、具体的にはロール力を表す比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性は、上記クリアランスの大きさによって変化する。つまり、この例では、ピエゾアクチュエータ４３５ｂへの通電制御によるクリアランス調整によって、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００６６】
ピエゾアクチュエータ４３５ｂは、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段Ｃｏｎｔによってその作動が制御される。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近に取付けられた横力センサおよび上下力センサが出力する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてピエゾアクチュエータ４３５ｂを作動制御する。図２１は、（８）式を満たすようにＬzを定めた場合における弾性主軸の傾斜角度と比（Ｆz／Ｆy）との関係を表すグラフの一例である。制御手段Ｃｏｎｔは図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、ピエゾアクチュエータ４３５ｂの作動を制御してクリアランスを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのようなクリアランス調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００６７】
上記した制御手段Ｃｏｎｔによる弾性主軸の傾斜角度の変化特性の変更制御により、車両の旋回状況に応じて比（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更制御される。よって、旋回過渡状態時等においてもサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００６８】
図２２は、アクチュエータによって作動する他の構造のストッパを備えたクッションの断面図である。この例において、クッション４４は、外筒４４１と、内筒４４２と、ゴム部材４４３と、カラー４４４と、一対のストッパ４４５，４４５を備える。外筒４４１、内筒４４２、ゴム部材４４３、カラー４４４の構造は、図１８に示されるものと同一である。ストッパ４４５の構造は、図１８に示されるストッパ４３５の構造からピエゾアクチュエータを取り除いた構成とされる。
【００６９】
図２３は、ストッパ４４５の斜視図である。この図に示されるように、ストッパ４４５はリングプレート４４５ａおよび弾性部４４５ｃからなる。リングプレート４４５ａの形状は図１９に示されたリングプレート４３５ａと同一である。弾性部４４５ｃはリングプレート４４５ａ上に直接載置されている。この弾性部４４５ｃは、リングプレート４４５ａの周方向に均等に４分割して配置されている。弾性部４４５ｃの外観形状は図１９に示された弾性部４３５ｃと同一である。
【００７０】
図２４は、弾性部４４５ｃの内部構造を示した概略断面図である。この図からわかるように、弾性部４４５ｃの内部には空間が設けられている。この空間はダイヤフラム４４６によって上下に仕切られており、上方の部屋は液体が封入された液室４４７ａとされ、下方の部屋は空気が封入された空気室４４７ｂとされている。液室４４７ａは、弾性部４４５ｃおよびダイヤフラム４４６により密閉されている。空気室４４７ｂは、ダイヤフラム４４６、弾性部４４５ｃおよびリングプレート４４５ａに囲まれている。リングプレート４４５ａに囲まれた部分には孔部４４５ｄが形成されており、この孔部４４５ｄは空気通路４４８の一端に連通している。この空気通路４４８の他端はタンク４４９に連結されている。したがって、タンク４４９により空気通路４４８から空気が圧送されて空気室４４７ｂ内に流入すると、空気室４４７ｂ内の圧力が増加してダイヤフラム４４６が上方に変位する。これにより液室４４７ａ内の容積が減少して液室４４７ａ内の圧力が増加する。一方、タンク４４９の作動により空気室４４７ｂ内の空気が空気通路４４８を経由してタンク４４９内に排出されると、空気室４４７ｂ内の圧力が低下してダイヤフラム４４６が下方に変位する。これにより液室４４７ａ内の容積が増加して液室４４７ａ内の圧力が降下する。
【００７１】
このようなストッパ４４５が取付けられたクッション４４は、空気室４４７ｂへの空気の給排制御により液室４４７ａ内の圧力を変化させることで、ストッパ４４５の弾性部４４５ｃの硬さを変化させることができる。図２５は、各弾性部４４５ｃの硬さを変化した場合におけるクッション４４を示す断面図である。この図においては、上側のストッパ４４５Ｕの左側の弾性部４４５ｃＵＬおよび下側のストッパ４４５Ｄの右側の弾性部４４５ｃＤＲが硬くなるようにタンク４４９から空気が圧送され、上側のストッパ４４５Ｕの右側の弾性部４４５ｃＵＲおよび下側のストッパ４４５Ｄの左側の弾性部４４５ｃＤＬが軟らかくなるようタンク４４９へ空気が排出される。
【００７２】
図２５に示されるような状態でクッション４４がサスペンションメンバ１０に取付けられている場合において、サスペンションメンバ１０にロール力が加えられると、サスペンションメンバ１０のロール方向によってストッパ４４５のいずれかの弾性部４４５ｃとカラー４４４が接触する。この接触によってゴム部材４３３のそれ以上の回転変位が規制されるとともに、弾性主軸の傾斜角度が図のＰ１，Ｐ２で示す傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示す傾斜角度に変化する。この傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性は、各弾性部４４５ｃの硬さによって変化する。すなわち、タンク４４９の給排制御によって各弾性部４４５ｃの硬さを変化させることにより、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００７３】
タンク４４９の給排制御は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御装置Ｃｏｎｔによって行われる。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近等に取付けられた横力センサおよび上下力センサが検出する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてタンク４４９の給排を制御する。そして、図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、タンク４４９の給排を制御して各弾性部４４５ｃの硬さを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのような弾性部４４５ｃの硬さ調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００７４】
この例においては、サスペンションメンバ１０にロール力が加えられたときに、制御手段Ｃｏｎｔがタンク４４９の給排を制御して各弾性部４４５ｃの硬さを調整することにより、弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性が変更される。このため旋回状況に応じて（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更される。よって、旋回過渡状態時等においてサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００７５】
図２６（ａ）は、さらに別のストッパを取付けたクッションがサスペンションメンバに取付けられている状態を示す断面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。この例においては、クッション４５は、外筒４５１と、内筒４５２と、ゴム部材４５３と、カラー４５４と、ストッパ４５５を備える。内筒４５２は車体側の部材に連結される。ゴム部材４５３は、円筒状に形成され内筒４５２の外周に固着する内周壁を有する円筒部４５３ａと、この円筒部４５３ａの外周から径外方に延びた２つの連結部４５３ｂ、４５３ｂおよび２つの凸部４５３ｃ、４５３ｃを有する。２つの連結部４５３ｂ、４５３ｂは円筒部４５３ａの周方向に１８０°隔てて設けられるとともに、外筒４５１の内壁に固着されている。２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃも円筒部４５３ａの周方向に１８０°隔てて設けられている。これらの２つの連結部４５３ｂおよび２つの凸部４５３ｃは、円筒部４５３ａの周方向に沿って等間隔（９０°間隔）で交互に配置している。また、図２６（ａ）に示されるように、一方の凸部４５３ｃ（図の左側の凸部）は円筒部４５３ａの軸方向の上方側に設けられており、他方の凸部４５３ｃ（図の右側の凸部）は円筒部４５３ａの軸方向の下方側に設けられている。両凸部４５３ｃは、車両の左右方向に延びている。また、図２６（ｂ）に示されるように、外筒４５１には、上記２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃに対面する部分に切り欠き４５１ａが形成されている。外筒４５１の外周に配置されたカラー４５４も外筒４５１と同様に、上記２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃに対面する部分に切り欠き４５４ｃが形成されている。
【００７６】
サスペンションメンバ１０にはクッション４５を組み込むための孔１０ｂが形成されている。この孔１０ｂは、第１凹部空間１０ｂ１および対の第２凹部空間１０ｂ２，１０ｂ２からなる。第１凹部空間１０ｂ１は、サスペンションメンバ１０を上下方向に貫通する円筒状空間である。対の第２凹部空間１０ｂ２は、第１凹部空間１０ｂ１の車両左右方向側に連通し、第１凹部空間１０ｂ１を挟んで対称的に形成され、矩形形状をなしている。第１凹部空間１０ｂ１を形成する壁面にクッション４５のカラー４５４の外周が接続されている。第２凹部空間１０ｂ２，１０ｂ２内には、一対のストッパ４５５がそれぞれ取付けられている。
【００７７】
ストッパ４５５は、ピエゾ素子などからなるアクチュエータ４５５ａと、接触部材４５５ｂと、上記アクチュエータ４５５ａと接触部材４５５ｂとを連結する連結棒４５５ｃを備える。アクチュエータ４５５ａは、第２凹部空間１０ｂ２を形成するサスペンションメンバ１０の壁面に固定されている。連結棒４５５ｃは、サスペンションメンバ１０の長手方向、すなわち車両左右方向に延びている。接触部材４５５ｂは、外筒４５１およびカラー４５４に形成された切り欠き４５１ａ，４５４ｃにより形成される窓状の空間に嵌り込む位置に設けられ、ゴム部材４５３の凸部４５３ｃと対面している。したがって、接触部材４５５ｂは、アクチュエータ４５５ａの作動によって図２７の模式図に示されるように、連結棒４５５ｃの軸方向に変位して切り欠き４５１ａに囲まれた窓状の空間から外筒４５１内に出入り可能とされている。
【００７８】
上記構成において、アクチュエータ４５５ａの作動により接触部材４５５ｂ，４５５ｂが変位すると、接触部材４５５ｂ，４５５ｂとそれに対面しているゴム部材４５３の凸部４５３ｃとの間のクリアランスが変化する。例えばアクチュエータ４５５ａを作動させて、凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスを狭めたり広めたりすることができる。
【００７９】
このような状態でクッション４５がサスペンションメンバ１０に取付けられている場合において、図２８に示されるように矢印方向からサスペンションメンバ１０に入力があると、図において右側の凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂが接触する。この接触によってゴム部材４５３のそれ以上の変位が規制されるとともに、弾性主軸の傾斜角度が図のＰ１，Ｐ２で示される傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示される傾斜角度に変化する。この傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性は、凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスの大きさによって変化する。すなわち、アクチュエータ４５５ａの作動制御による凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスの調整によって、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００８０】
アクチュエータ４５５ａの制御は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段Ｃｏｎｔにより行うことができる。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近等に取付けられた横力センサおよび上下力センサが出力する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてアクチュエータ４５５ａを作動制御する。そして、図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、アクチュエータ４５５ａの作動を制御してクリアランスの大きさを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのようなクリアランス調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００８１】
この例においては、サスペンションメンバ１０に例えば横力のような外力が加えられたときに、制御手段Ｃｏｎｔがアクチュエータ４５５ａの作動を制御して凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスを調整することにより、弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性が変更される。このため旋回状況に応じて比（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更される。よって、旋回過渡状態時等においてサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態のサスペンションメンバは、作用するロールモーメントが略０となるように、車両の定常旋回時に車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと上下反力のモーメントに基づいて、車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心（弾性中心）までの高さＬzを設定している。よって、サスペンションメンバ１０にはロールモーメントがほとんど作用せず、車両旋回時にサスペンションメンバが大きくロールしてキャスタ角などのサスペンションアライメントが大きく変化することが効果的に防止される。また、クッションによってサスペンションメンバが車体に弾性支持されることにより、乗り心地や振動、騒音も改善される。
【００８３】
また、本実施形態では、弾性主軸の傾斜角度あるいは比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更することによりサスペンションメンバのロール中心を変化させることができるクッションを採用したサスペンションメンバも提案している。これによれば、車両の旋回過渡状態時等においても、サスペンションメンバのロール中心を変化させることでサスペンションメンバに作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施形態に係るサスペンション装置を車両後方から見た図である。
【図２】図１のサスペンション装置を簡略化して描いた図である。
【図３】サスペンションメンバにインシュレータが組み込まれている部分の拡大断面図である。
【図４】車両旋回時に発生する遠心力とタイヤ横力との関係を示す模式図である。
【図５】サスペンションメンバがタイヤ横力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図６】サスペンションメンバがコイルスプリングによる力に対して発生する反力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図７】サスペンションメンバがスタビライザによる復元力に対して発生する反力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図８】タイヤ横力のモーメントと上下反力のモーメントがサスペンションメンバに働く状態を示す概略図である。
【図９】サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置とサスペンションメンバが受けるロールモーメントとの関係を示すグラフを、サスペンションメンバの模式図とともに表した図である。
【図１０】（ａ）は、サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置を変化させることができるクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面のうちクッションのみを示した断面図である。
【図１１】図１０に示されるクッションを用いた場合における、弾性主軸の傾斜角度の変化を示す図である。
【図１２】凸部と外筒との接触状態の変化を示す図である。
【図１３】タイヤ横力と弾性主軸の傾斜角度との関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置を変化させることができる他のクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面のうちクッションのみを示した断面図である。
【図１５】図１４に示されるクッションを用いた場合における、弾性主軸の傾斜角度の変化を示す図である。
【図１６】上下反力と弾性主軸の傾斜角度との関係を示すグラフである。
【図１７】弾性主軸の傾斜角度を変更するアクチュエータを制御する制御手段が実行するプログラムフローチャートの一例である。
【図１８】横力と上下反力との比に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させるアクチュエータが組み込まれたクッションの一例を示す概略断面図である。
【図１９】図１８に示されるクッションのストッパの斜視図である。
【図２０】図１８に示されるクッションのストッパのピエゾアクチュエータを通電制御した状態を示す図である。
【図２１】横力と上下反力との比に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を示すグラフである。
【図２２】弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させる他のアクチュエータが組み込まれたインシュレータの一例を示す概略断面図である。
【図２３】図２２に示されるクッションのストッパの斜視図である。
【図２４】図２２に示されるクッションのストッパの弾性部の内部構造を示した概略断面図である。
【図２５】タンクの作動により弾性部のバネ定数が変化された状態のストッパを示す概略断面図である。
【図２６】弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させる更に他のストッパを取付けたクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す概略断面図であり、（ａ）が車両後方側から見た断面図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２７】接触部材が変位する状態を示す模式図である。
【図２８】図２６に示されるクッションを用いた場合の弾性主軸の傾斜角度の変化を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…サスペンション装置、１０…サスペンションメンバ、１０ａ，１０ｂ…孔、２１Ｒ，２１Ｌ…アッパーアーム、２２Ｒ，２２Ｌ…ロアアーム、２３Ｒ，２３Ｌ…コイルスプリング、２４Ｒ，２４Ｌ…ショックアブソーバ、３１…スタビライザ、３２Ｒ，３２Ｌ…スタビライザリンク、３３Ｒ，３３Ｌ…スタビライザブッシュ、４０Ｒ，４０Ｌ…クッション、４０、４１，４２，４３，４４，４５…クッション、４０１，４１１，４２１，４３１，４４１，４５１…外筒、４０２，４１２，４２２，４３２，４４２，４５２…内筒、４０３，４１３，４２３，４３３，４４３，４５３，…ゴム部材（弾性部材）、４２４，４３４，４４４，４５４…カラー、４２５、４３５，４４５，４５５…ストッパ、Ｆy…タイヤ横力（横力）、Ｆz…上下反力、Ｆzcoil…コイルスプリングが発生する弾性力に対して車輪接地面にて発生する上下反力、Ｆzstb…スタビライザが発生する弾性力に対して車輪接地面にて発生する上下反力、Ｌy…トレッド長、Ｌz…サスペンションメンバのロール中止の高さ位置、Ｍcoil…コイルスプリングが発生する弾性力に対する反力のモーメント、Ｍstb…スタビライザが発生する弾性力に対する反力のモーメント、Ｍtire…タイヤ横力のモーメント、Ｏ…ロール中心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置を構成するサスペンションメンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
車体に対して車輪を懸架するサスペンション装置は、サスペンションアームやサスペンションメンバを備える。サスペンションアームはその一端である車両外方端が車輪側の部材に連結され、その他端である車両内方端がサスペンションメンバに連結される。サスペンションメンバはクロスメンバなどの車体側（ボデー側）の部材に連結される。
【０００３】
サスペンションメンバは、弾性部材を有するクッションなどを介して車体側の部材に連結されることがある。このクッションは、例えば、内筒と外筒との間に円筒状の弾性体（例えばゴム）を配設したブッシュにより構成することができる。そして、外筒側にサスペンションメンバを、内筒側に車体側の部材をそれぞれ連結することにより、サスペンションメンバが車体に弾性支持される。
【０００４】
サスペンションメンバが上記したように車体に弾性支持されている場合、車体の防振化を図ることができる。特に上記した円筒状のブッシュは軸方向に伸び縮みし易い。このため、軸方向が車体の上下方向に一致した状態で配設された円筒状のブッシュを介してサスペンションメンバを車体に連結することにより、車体の上下方向における振動低減効果を改善することができる。これにより路面の凹凸による車輪の振動がサスペンションメンバを介して車体側に伝達されることを効果的に防止することができ、乗り心地や、振動、騒音の改善がなされる。
【０００５】
一方で、サスペンションメンバを弾性支持することは、サスペンションメンバのロール剛性の低下を招く。このため車両が旋回したときにサスペンションメンバがロールし易くなり、キャンバー方向へのサスペンションアライメント、例えばキャンバー角も変化し易くなる。旋回状態に応じてサスペンションアライメントが変化すると車両の運動性能上に悪影響を及ぼす。したがって、車両の旋回中にサスペンションアライメントを一定に保って車両の運動性能を維持するためにはサスペンションメンバのロール剛性を向上しなければならない。すなわちサスペンションメンバを弾性支持して乗り心地や振動、騒音を改善することと、サスペンションメンバのロール剛性を高めて車両の運動性能を維持することの両立は困難である。
【０００６】
特許文献１には、サスペンションメンバを弾性支持するクッション（インシュレータ）の上端を下端に対して車両内方に傾けることによって、サスペンションメンバのロール中心である弾性中心の位置をロールセンタ軸の位置に一致させたサスペンションメンバが記載されている。このサスペンションメンバによれば、ロール中心位置が車体のロールセンタ軸の位置に一致しているので、車両旋回時にサスペンションメンバに作用するロールモーメントが０になる。このため車体に弾性支持されたサスペンションメンバのロールを効果的に防止することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０３８３３号公報
【発明の開示】
【０００７】
上記特許文献１に記載されたサスペンションメンバでは、車両の旋回状態が変化する場合に常にサスペンションメンバのロール挙動を抑制できるわけではない。また、車両には、ロール挙動を抑制するためのスタビライザが取付けられることもあり、このスタビライザは車両搭載上の理由からサスペンションメンバに支持されることもある。上記特許文献１に記載されたサスペンションメンバにスタビライザが取付けられている場合には、車両旋回時にスタビライザが発生する弾性力に対する反力によりサスペンションメンバがロールしてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車体に弾性支持されることにより乗り心地や振動、騒音が改善されるとともに、スタビライザが取付けられている場合であっても車両旋回時のロールが効果的に防止されたサスペンションメンバを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の特徴は、サスペンションアームを支持するとともに弾性部材を介して車体に弾性支持され、かつスタビライザが取付けられたサスペンションメンバにおいて、前記サスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に左右の車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、前記定常旋回時に車体を支持するコイルスプリングおよび前記スタビライザが発生する力に対して前記接地面にて生じる上下反力のモーメントに基づいて、前記接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さが設定されたサスペンションメンバ、またはそのようなサスペンションメンバの取付け構造とすることにある。この場合、横力のモーメントと上下反力のモーメントとの和が０になるように、すなわち横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるように、接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さを設定するとよい。
【００１０】
上記発明によれば、サスペンションメンバのロール中心の車輪接地面からの高さは、サスペンションメンバに作用するロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に車輪接地面にて生じる横力のモーメントと上下反力のモーメントに基づいて設定される。ここで、上記車輪接地面は、サスペンションメンバがサスペンションアームなどを介して連結している左右の車輪の接地面である。また、上下反力は、車両旋回時にコイルスプリングおよびスタビライザが発生する力に対する反力である。車両旋回時にサスペンションメンバに働くロールモーメントは上記横力のモーメントと上下反力のモーメントによるものが支配的である。よって、これらのモーメントに基づいてサスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さを設定することにより、サスペンションメンバのロールを防止することができる。具体的には、上記横力のモーメントと上記上下反力のモーメントとの和が０となるようにサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を設定する。この場合、横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるようにサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を設定する。これにより、サスペンションメンバに作用するロールモーメントが実質的に０となり、サスペンションメンバのロールが防止される。なお、本発明は、サスペンションメンバに作用するロールモーメントを正確に０にするようにロール中心の高さ位置を設定するものでなくてもよい。車両旋回中に車両のサスペンションアライメントの変化による運動性能の変化が運転者に感じられない程度にサスペンションメンバのロールを抑えるように、すなわちロールモーメントが略０となるように上記ロール中心の高さ位置を設定するものであれば、本発明に含まれるものとする。
【００１１】
つまり、本発明では、サスペンションメンバに作用するロールモーメントを横方向の力のモーメントと上下方向の力のモーメントに分けて考え、上下方向の力のモーメントにスタビライザが発生する力に対する反力のモーメントを含ませている。そして、これらのモーメントの合計である総合的なロールモーメントが略０となるような高さ位置にサスペンションメンバのロール中心を設定する。このようにロール中心の高さ位置を設定してサスペンションメンバに作用するロールモーメントを略０にすることによって、スタビライザが取付けられているサスペンションメンバであってもそのロールが防止される。このためサスペンションメンバを車体に弾性支持した場合であっても、車両旋回時にサスペンションメンバが大きくロールしてキャスタ角などのサスペンションアライメントが大きく変化することが効果的に防止される。そして、弾性支持によって乗り心地や振動、騒音も改善される。すなわち本発明のサスペンションメンバを用いることにより、車体への弾性支持により乗り心地や振動、騒音を改善することと、サスペンションメンバをロールし難くして車両の運動性能を維持することの両立が可能となる。
【００１２】
なお、サスペンションメンバにスタビライザが取付けられているものにおいては、旋回時にサスペンションメンバに働くロールモーメントのうち、コイルスプリングが発生する弾性力に対する上下反力のモーメントの回転方向と、スタビライザが発生する弾性力に対する上下反力のモーメントの回転方向は反対となる。このためコイルスプリングおよびスタビライザの弾性力を調整することにより、上下反力のモーメントの回転方向と横力のモーメントの回転方向を反対方向にすることができる。この場合には、上下反力のモーメントと横力のモーメントの大きさを等しくすることにより、サスペンションメンバに働くロールモーメントを略０とすることが可能になる。
【００１３】
上記サスペンションメンバに作用するロールモーメントとは、サスペンションメンバを車両前後方向軸回りに回転させる力のモーメントである。また、サスペンションメンバのロール中心とは、サスペンションメンバが車両前後方向軸周りに回転するときの回転中心である。ここで、サスペンションメンバが複数の弾性部材によって車体の複数の位置にて弾性支持されている場合は、これらの弾性部材の弾性主軸の交点である弾性中心がロール中心となる。したがって、この場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントとの和が０となるような高さ位置に弾性中心を設定するとよい。また、横力のモーメントと上下反力のモーメントがそれぞれサスペンションメンバを反対方向に回転させるモーメントである場合には、横力のモーメントと上下反力のモーメントが等しくなるような高さ位置に弾性中心を設定するとよい。また、上記弾性中心の高さ位置と、弾性部材の重心の高さ位置とが等しい場合、あるいは上記弾性中心の高さ位置と弾性部材の重心の高さ位置とに相関関係がある場合は、横力のモーメントと上下反力のモーメントとが等しくなるように弾性部材の高さ位置を設定するとよい。なお、弾性主軸とは、弾性部材に特定の軸に沿って力を加えたときに、力の方向と弾性変位の方向が一致し、かつ、角変位を生じないような軸をいう。
【００１４】
上記上下反力は、旋回時にコイルスプリングおよびスタビライザが発生する力に対して車輪接地面にて上下方向に生じる反力である。コイルスプリングはサスペンションを構成する部品の一つであり、一般に車輪から入力される上下振動を弾性変形によって吸収する機能を有する。スタビライザは車両の旋回時に捩れに対する弾性力（反力）を発生して車体のロールを抑制するための装置である。本発明においてはこのスタビライザはサスペンションメンバに連結している。
【００１５】
上記横力のモーメントは、上記横力と車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さとから求められ、上記上下反力のモーメントは、上記上下反力と左右車輪間のトレッド長により求められるものであるとよい。この場合、定常旋回時における旋回内輪の接地面および旋回外輪の接地面にて生じる横力をＦy、上下反力をＦz、前記トレッド長をＬy、前記接地面からサスペンションメンバのロール中心までの高さをＬzとすると、Ｌzは下記式１により求められるものであるとよい。
【数１】
これによれば、上記（１）式により、サスペンションメンバのロールを防止するためのロール中心高さを簡単に求めることができる。なお、サスペンションメンバのロール中心の高さ位置と、弾性部材の重心の高さ位置とが等しい場合は、上記（１）式により弾性部材の車輪接地面からの高さ位置を算出することもできる。
【００１６】
なお、上記発明はサスペンションメンバに適用したものであるが、サスペンションメンバの取付け構造やサスペンションメンバの取付け方法にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態におけるサスペンション装置を車両後方から見た図であり、図２は、図１のサスペンション装置を簡略化して描いた図である。図に示されたサスペンション装置１は、例えば車両の左右後輪に連結される。サスペンション装置１は、サスペンションメンバ１０と、左右一対のアッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌと、左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌと、左右一対のコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌと、左右一対のショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌとを備えて構成される。
【００１８】
サスペンションメンバ１０は、車両後方から見て左右に羽を広げたような形状をなしている。サスペンションメンバ１０は一般には左右一対のサイドメンバと、これらのサイドメンバを連結するクロスメンバからなる。サスペンションメンバ１０の左右端部には、それぞれクッション４０Ｒ，４０Ｌ（以下、クッションを総称する場合はクッション４０という）が組み込まれている。図３は、サスペンションメンバ１０の図２における左端側の部分の拡大断面図であり、サスペンションメンバ１０にクッション４０が組み込まれた状態を示している。図３に示されるように、サスペンションメンバ１０には上下方向に貫通した孔１０ａが形成されており、クッション４０は孔１０ａ内に嵌め込まれている。
【００１９】
クッション４０は、外筒４０１と、内筒４０２と、本発明の弾性部材であるゴム部材４０３とを有する。外筒４０１はその外周壁がサスペンションメンバ１０に形成された孔１０ａの内壁に固着されている。また外筒４０１の内周壁には円筒形状をなしたゴム部材４０３が固着されている。この円筒状のゴム部材４０３は、外周面が外筒４０１の内周壁に固着し、内周面が内筒４０２の外周壁に固着している。内筒４０２の内周側には、車体側の部材ＢＤに連結したスタットボルトＳＢが挿通されている。このスタットボルトＳＢとナットＮＴとの締め付けにより、内筒４０２と車体側の部材ＢＤとが固定される。このように、ゴム部材４０３を介して外筒４０１側にサスペンションメンバ１０が、内筒４０２側に車体側の部材ＢＤが固着されることによって、サスペンションメンバ１０は車体側の部材の下方に弾性支持されていることになる。
【００２０】
図２に示されるように左右一対のアッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌは湾曲した棒形状を呈しており、車両の左右方向に延設されている。アッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌは、その一端である車両外方端が車輪を回転可能に支持するキャリア（またはナックル）２５Ｒ，２５Ｌにそれぞれ連結され、その他端である車両内方端がサスペンションメンバ１０に連結されている。左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌも車両の左右方向に延設されており、その車両外方端がキャリア（またはナックル）２５Ｒ，２５Ｌにそれぞれ連結され、その車両内方端がサスペンションメンバ１０に連結されている。このようにしてサスペンションアーム（アッパーアームおよびロアアーム）はサスペンションメンバ１０に支持されている。
【００２１】
コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌは、図１および図２に示されるように下端がロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ載置されている。コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの上端は車体側の部材に当接している。このコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌは、車輪から入力される上下振動を弾性変形により吸収する。ショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌはその下端がロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ連結され、その上端が車体側の部材に連結されている。ショックアブソーバ２４Ｒ，２４Ｌは、車輪から入力される上下振動を減衰する。
【００２２】
また、本実施形態のサスペンション装置１はスタビライザ３１を備えている（図２参照）。スタビライザ３１は、車両左右方向に延びたスタビライザバーおよびこのスタビライザバーの両端から車両後方側へ延びたアーム部を備える棒状部材である。このスタビライザ３１は、左右輪が逆位相に上下変位したときや車体がロールしたときにスタビライザバーの部分が捩られて、その復元力（弾性力）により車体のロールを抑制する。スタビライザ３１は、左右一対のロアアーム２２Ｒ，２２Ｌにそれぞれ装着された一対のスタビライザリンク３２Ｒ，３２Ｌにボールジョイント（図示省略）を介してその両端（アーム部の端部）が結合されている。また、スタビライザ３１は、車両左右方向に離間してサスペンションメンバ１０に取付けられている一対のスタビライザブッシュ３３Ｒ，３３Ｌによってサスペンションメンバ１０にも取付けられ、このサスペンションメンバ１０に連結支持された構成となっている。
【００２３】
上記のような構成のサスペンション装置１を備えた車両が旋回する場合には、図４に示されるように車体ＳＴに遠心力が作用し、この遠心力により車体ＳＴがロールする。また、各車輪にはタイヤ横力（コーナリングフォース）が作用する。これらのタイヤ横力は力のモーメントとしてサスペンションメンバ１０にも作用する。
【００２４】
図５は、車両が右回りに旋回している時に発生するタイヤ横力がサスペンションメンバ１０にモーメントとして働く状態を車両後方側から見て表した概念図である。タイヤ横力は左右各車輪の接地面にて発生する。ここで、旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力の大きさは、実際には車両旋回時の重心移動によって異なる大きさとなる。しかし、ここでは説明を簡便にするために、旋回中の車両重心の移動を考慮せず（または非常に小さいと考え）、旋回中であっても車両重心が車体の中心にあるものと仮定する。このように仮定すると、旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する横力の大きさは等しくなる。同様に、後述する上下反力についても、上記仮定の下では旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００２５】
図５に示されるように、旋回外輪ＷＨoutの接地面および旋回内輪ＷＨinの接地点にて発生するタイヤ横力はＦyとして表されている。このようなタイヤ横力により、アッパーアーム２１Ｒ，２１Ｌおよびロアアーム２２Ｒ，２２Ｌを介してサスペンションメンバ１０にロールモーメントが働く。また、サスペンションメンバ１０のロール中心（弾性中心）は、右側のクッション４０Ｒの弾性主軸Ｒ１と左側のクッション４０Ｌの弾性主軸Ｌ１の交点Ｏである。
【００２６】
ここで、両車輪の接地面からロール中心Ｏまでの高さをＬzとする。この場合に、サスペンションメンバ１０は、旋回外輪ＷＨout側からＦy・Ｌzの大きさのモーメントを受け、旋回内輪ＷＨin側からＦy・Ｌzの大きさのモーメントを受ける。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。したがって、タイヤ横力によってサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭtireは、（２）式により表される。
【数２】
図５からわかるように、Ｍtireは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を左周り（反時計回り）に回転させるモーメントである。
【００２７】
また、車両旋回時にコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌおよびスタビライザ３１が変形することにより、サスペンションメンバ１０には車両の上下方向にも力のモーメントが働く。図６は、右方向への車両旋回による車体ＳＴのロール時に、一対のコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌが発生する力に対する反力のモーメントがサスペンションメンバ１０に働く状態を車両後方側から見て表した概念図である。図に示されるように、車体ＳＴがロールすることにより旋回外輪ＷＨout側のコイルスプリング２３Ｌが縮み、旋回内輪ＷＨin側のコイルスプリング２３Ｒが伸びる。これらのコイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌが発生する弾性力に対し、旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutの接地面にて上下方向に反力（上下反力）が発生する。この場合、上述したように旋回中の車両重心の移動を考慮せずに、旋回中に車両重心が車体の中心に位置するという仮定の下では、コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの弾性力に対して旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００２８】
この上下反力の大きさをＦzcoilとすると、旋回外輪ＷＨoutの接地面においては、コイルスプリング２３Ｌの圧縮力に抗して上向きの反力Ｆzcoilが発生する。この上向きの反力Ｆzcoilは、キャリア２５Ｌ、ロアアーム２２Ｌ、アッパーアーム２１Ｌなどの、旋回外輪ＷＨoutとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＡＬで示すように下方に向かう力として働く。また、旋回内輪ＷＨinの接地面においては、コイルスプリング２３Ｒの伸張力に抗して下向きの反力Ｆzcoilが発生する。この下向きの反力Ｆzcoilは、キャリア２５Ｒ、ロアアーム２２Ｒ、アッパーアーム２１Ｒなどの、旋回内輪ＷＨinとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＡＲで示すように上方に向かう力として働く。
【００２９】
ここで、旋回外輪ＷＨoutと旋回内輪ＷＨinの接地点間の長さであるトレッド長をＬyとし、サスペンションメンバ１０のロール中心（弾性中心）Ｏの車両左右方向位置が旋回外輪ＷＨoutと旋回内輪ＷＨinとの中間位置とする。この場合、旋回外輪ＷＨout側からＦzcoil・Ｌy／２の大きさのモーメントが、旋回内輪ＷＨin側からＦzcoil・Ｌy／２の大きさのモーメントが、サスペンションメンバ１０に働くことになる。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。したがって、コイルスプリング２３Ｒ，２３Ｌの弾性力に対して旋回外輪ＷＨout側および旋回内輪ＷＨin側の双方からサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭcoilは、（３）式により表される。
【数３】
図６からわかるように、Ｍcoilは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を左周りに回転させるモーメントである。
【００３０】
さらに、車両旋回時には、スタビライザ３１が車体のロールを受けて捩られるとともに、この捩れに対する弾性力を発生する。この弾性力に対する反力が車輪の接地面にて上下方向に発生する。この上下反力のモーメントもサスペンションメンバ１０に働く。
【００３１】
図７は、右方向への車両旋回時にサスペンションメンバ１０にスタビライザ３１の弾性力に対する反力のモーメントが働いている状態を車両後方側から見て表した概念図である。スタビライザ３１の弾性力は、旋回外輪ＷＨout側ではロールによる車体ＳＴの沈み込みを戻すように上向きに働き、旋回内輪ＷＨin側ではロールによる車体ＳＴの浮き上がりを戻すように下向きに働く。この弾性力に対し、旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutの接地面にて上下方向に反力（上下反力）が発生する。なお、上述のように、旋回時の車両の重心移動を考慮せずに、旋回中に重心が車体中心に位置するとの仮定の下では、スタビライザ３１の弾性力に対して旋回外輪ＷＨoutの接地面にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨinの接地面にて発生する上下反力の大きさは等しくなる。
【００３２】
この上下反力の大きさをＦzstbとすると、旋回外輪ＷＨoutの接地面においては、スタビライザ３１の上方向への弾性力に抗して下向きの反力Ｆzstbが発生する。この下向きの反力Ｆzstbは、ナックル２５Ｌ、ロアアーム２２Ｌ、アッパーアーム２１Ｌなどの、旋回外輪ＷＨoutとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には図の矢印ＢＬで示されるように上方に向かう力として働く。また、旋回内輪ＷＨinの接地面においては、スタビライザ３１の下方向への弾性力に抗して上向きの反力Ｆzstbが発生する。この上向きの反力Ｆzstbは、ナックル２５Ｒ、ロアアーム２２Ｒ、アッパーアーム２１Ｒなどの、旋回内輪ＷＨinとサスペンションメンバ１０との間に介在する部材を介した力の釣り合いによって、サスペンションメンバ１０には矢印ＢＲで示されるように下方に向かう力として働く。
【００３３】
したがって、サスペンションメンバ１０には、旋回外輪ＷＨout側からＦzstb・Ｌy／２の大きさのモーメントが働き、旋回内輪ＷＨin側からＦzstb・Ｌy／２の大きさのモーメントが働く。両モーメントはサスペンションメンバ１０を同じ方向に回転させるモーメントである。よって、この上下反力によってサスペンションメンバ１０が受けるモーメントＭstbは、（４）式により表される。
【数４】
図７からわかるように、Ｍstbは、車両後方から見てサスペンションメンバ１０を右周りに回転させるモーメントである。つまり、ＭcoilとＭstbは、それぞれサスペンションメンバ１０を反対方向に回転させるモーメントである。
【００３４】
図６および図７からわかるように、上下反力Ｆzcoilと上下反力Ｆzstbは、それぞれの車輪接地面にて上下に反対方向に働く。したがって、各車輪の接地面にて作用する上下反力Ｆzは、（５）式により表される。
【数５】
【００３５】
サスペンションメンバ１０には、（５）式で表される上下反力によるロールモーメントが働く。このロールモーメントＭzは、（６）式により表される。
【数６】
【００３６】
車両旋回時にサスペンションメンバ１０に働くロールモーメントは上記タイヤ横力のモーメントＭtireおよび上下反力のモーメントＭzである。したがって、これらのモーメントが釣り合うことにより、すなわちＭtireとＭzの和を０とすることにより、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントを実質的に０にすることができる。横力のモーメントＭtireと上下反力のモーメントＭzがそれぞれサスペンションメンバ１０を反対方向に回転させるモーメントと考えると、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントＭは、（７）式により表すことができる。
【数７】
ロールモーメントＭに０を代入して（７）式を変形すると、次の（８）式が得られる。
【数８】
【００３７】
上記（８）式に基づいてＬzを設定することにより、タイヤ横力のロールモーメントと上下反力のロールモーメントが等しくなるようなロール中心高さＬzが定まる。ロール中心高さＬzをこのように設定することにより、サスペンションメンバ１０が受けるロールモーメントを０にすることができる。（８）式の計算を行うにあたり、トレッド長Ｌy、タイヤ横力Ｆyおよび上下反力Ｆzを求めておく必要がある。トレッド長Ｌyは既知であるが、タイヤ横力や上下反力は、車両の旋回状態によって変化する。したがって、対象となる車両が最も頻繁に実行するであろう定常的な旋回状態（例えば旋回半径や旋回時の車速）を予め調べておき、この定常旋回時に発生するタイヤ横力および上下反力の値を（８）式のＦzおよびＦyとして採用してＬzを求めることができる。この場合、コイルスプリング２３Ｌ，２３Ｒやスタビライザ３１の弾性係数を調整することにより、Ｍtireの回転方向とＭzの回転方向とを反対方向とし、且つＭが０となるようなＬzの値を算出することができる。
【００３８】
このように、本実施形態のサスペンションメンバ１０においては、サスペンションメンバ１０に働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時におけるタイヤ横力Ｆy、上下反力Ｆz（具体的にはこれらの比Ｆz／Ｆy）およびトレッド長Ｌyに基づいて、サスペンションメンバ１０のロール中心の車輪接地面からの高さＬzを設定している。具体的には、タイヤ横力のモーメントＭtireと上下反力のモーメントＭzとの和が０になるように（ＭtireとＭzが等しくなるように）高さＬzを設定している。このように高さＬzを設定することにより、図８に示されるように、旋回外輪ＷＨout側にて発生するタイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの合力Ｆoutの方向が、旋回外輪ＷＨoutの接地点とロール中心Ｏを結ぶ直線の方向と一致し、旋回内輪ＷＨin側にて発生するタイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの合力Ｆinの向きが、旋回内輪ＷＨinの接地点とロール中心Ｏを結ぶ直線の方向と一致する。よって、サスペンションメンバ１０には横力は働くものの、ロールモーメントは働かない。このため、スタビライザ３１が取付けられているサスペンションメンバ１０であっても車両旋回時のロールを防止することができる。これにより、車両旋回時のサスペンションアライメントの変化が抑制され、車両運動性能を維持することができる。
【００３９】
また、クッション４０に用いられるゴム部材４０３の上下方向の特性を軟化させてサスペンションメンバ１０を車体に対して上下方向に動きやすくした場合においても、旋回時にサスペンションメンバ１０のロールは抑制され、且つ路面からの振動がクッション４０によって十分に吸収される。よって、乗り心地感や防振性、静粛性を改善することができる。すなわち本実施形態のサスペンションメンバ１０の採用により、乗り心地や振動、騒音の改善と、車両の運動性能の維持の両立が可能となる。
【００４０】
サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ方向位置を接地面からＬz＋Ｌz’とした場合における、サスペンションメンバ１０に生じるロールモーメントをＭ’とすると、Ｍ’は（９）式により表すことができる。
【数９】
ここで、定常旋回時にはＦyは一定である。図９は、クッション４０の取付け高さ位置を変化させることによってサスペンションメンバ１０のロール中心Ｏの高さ方向位置を変更した場合における、ロール中心位置とロールモーメントＭ（図９ではＭ2により表示している）との関係を示すグラフを、サスペンション装置の模式図ととともに表したものである。図９および（９）式からわかるように、ロール中心Ｏの高さ位置が（８）式により定まる位置から離れるほど、サスペンションメンバ１０にロールモーメントが生じることとなる。
【００４１】
なお、上記した方法は、高さＬzを求める際に、旋回時の車両重心移動を考慮していない。そのため旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力の大きさが等しく、旋回外輪ＷＨout側にて発生する上下反力の大きさと旋回内輪ＷＨin側にて発生する上下反力の大きさが等しくなることを前提としてＬzが求められている。しかし、実際には旋回時に車両重心移動が起こり、車両重心が車体の中心から左右方向に移動する。旋回時に車両重心位置が車体ＳＴの中心から左右方向にΔｙだけずれることによって旋回内外輪ＷＨin，ＷＨoutにて発生する横力および上下反力の大きさがそれぞれ異なる場合には、Ｍtite，Ｍcoil，Ｍzは以下の式により算出され、Ｌzは、以下の式（１０）により導出される。
【数１０】
ここで、Ｆyoutは旋回外輪ＷＨout側にて発生する横力、Ｆyinは旋回内輪ＷＨin側にて発生する横力、Ｆzcoil_outは旋回外輪ＷＨout側におけるコイルスプリング２３Ｌの弾性力に対する上下反力、Ｆzcoil_inは旋回内輪ＷＨin側におけるコイルスプリング２３Ｒの弾性力に対する上下反力、Ｆzstb_outは旋回外輪ＷＨout側におけるスタビライザ３１の弾性力に対する上下反力、Ｆzstb_inは旋回内輪ＷＨin側におけるスタビライザ３１の弾性力に対する上下反力、Δｙは車両重心の車体中心から左右方向へのずれ量である。
【００４２】
ところで、車両の走行状態が直進走行状態から定常旋回状態に至るまでの旋回過渡状態においては、タイヤ横力は車輪接地面のスリップ角の変化と上下反力の変化によって過渡的に変化する。また、車輪接地面の上下反力は旋回時における車体全体のロール角の変化、正確に言えばショックアブソーバの減衰力変化によって過渡的に変化する。さらに、タイヤ横力と上下反力との比率も上記旋回過渡状態においては一定であるわけではない。
【００４３】
つまり、定常旋回時に（８）式（車両重心移動を考慮する場合は（１０）式、以下同じ）に基づいてサスペンションメンバ１０に働くロールモーメントＭを０とするようにロール中心の高さ位置Ｌzを設定したとしても、車両が定常旋回状態に至るまでの旋回過渡状態においては、タイヤ横力Ｆyと上下反力Ｆzの比率が変化する。このため（８）式によって算出されるＬzの値も過渡的に変化する。したがって、旋回過渡状態においては、ロールモーメントＭが０となるようなロール中心の高さ位置を一定に定めることができない。このため旋回過渡時にサスペンションメンバ１０にロールモーメントが作用する。また、（８）式に基づいてＬzを求めるときに仮定した定常旋回とは異なる旋回状態時においてもサスペンションメンバ１０にロールモーメントが作用する。
【００４４】
このような旋回過渡状態時や、Ｌzを求めたときに仮定した定常旋回とは異なる旋回状態時（以下、旋回過渡状態時等という）においては、サスペンションメンバを弾性支持するクッションの構造を工夫してサスペンションメンバのロール中心の高さ位置を変更可能にすることにより、旋回過渡状態等であってもサスペンションメンバにロールモーメントを作用させないように、あるいは作用するロールモーメントを最小化することができる。図１０は、サスペンションメンバのロール中心（弾性中心）を変更することができるクッションの構造の一例を示す図である。図１０において、（ａ）はクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を車両後方から見たときのクッションの構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
図１０（ａ）に示されるように、このクッション４１は、サスペンションメンバ１０に形成された上下方向に貫通した孔内に取付けられている。クッション４１は、外筒４１１と、外筒４１１の内周に配置された内筒４１２と、ゴム部材４１３を備える。外筒４１１はサスペンションメンバ１０に、内筒４１２は車体側の部材にそれぞれ連結する。ゴム部材４１３は外筒４１１と内筒４１２との間に設けられている。
【００４６】
図１０（ｂ）からわかるように、ゴム部材４１３は、円筒状に形成された円筒部４１３ａと、円筒部４１３ａの外周から径外方に伸びた２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂおよび２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃを有する。円筒部４１３ａの内壁部分は内筒４１２に固着している。２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂは周方向に１８０°隔てて設けられ、外筒４１１の内壁に固着している。２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃも円筒部４１３ａの周方向に１８０°隔てて設けられている。２つの連結部４１３ｂ，４１３ｂおよび２つの凸部４１３ｃ，４１３ｃは、円筒部４１３ａの周方向に沿って等間隔（９０°間隔）で交互に配置されている。２つの凸部４１３ｃ、４１３ｃは、車両の左右方向に延びており、その先端は外筒４１１の内壁に接触していない。したがって、２つの凸部４１３ｃ、４１３ｃと外筒４１１の内壁との間には微小なクリアランスが設けられている。また、図１０（ａ）からわかるように、一方の凸部４１３ｃは円筒部４１３ａの軸方向の上方側に設けられており、他方の凸部４１３ｃは円筒部４１３ａの軸方向の下方側に設けられている。
【００４７】
クッション４１は、サスペンションメンバ１０の車両左右方向の各端部に取付けられており、２つのクッション４１を介してサスペンションメンバ１０が車体側の部材に弾性支持される。このようなクッション４１を採用したサスペンション装置においては、車両旋回時にタイヤ横力によってサスペンションメンバ１０が車体に対して横方向に移動すると、例えば図１１に示すように一方の凸部（図において右側の凸部）４１３ｃが外筒４１１に接触する。この接触によって、ゴム部材４１３の弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示された傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示された傾斜角度に変化する。なお、弾性主軸の傾斜角度とは、例えば水平線に対する弾性主軸の傾き角度をいう。
【００４８】
図１２は、凸部４１３ｃと外筒４１１との接触状態の変化を示す図である。左方側の図から右方側の図に進むにつれて、凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積が大きくなっている。このように凸部４１３ｃと外筒４１１との接触面積が変化すると、ゴム部材４１３の弾性主軸の傾斜角度も変化する。すなわち上記接触面積と弾性主軸の傾斜角度との間には相関関係がある。また、凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積の大きさは、車両に作用するタイヤ横力とも関係する。つまり、タイヤ横力が大きければ大きいほどサスペンションメンバ１０の横揺れが大きくなって凸部４１３ｃと外筒４１１の内壁との接触面積も大きくなる。したがって、タイヤ横力と弾性主軸の傾斜角度との間には、例えば図１３で示されるような相関関係がある。
【００４９】
サスペンションメンバ１０のロール中心は２つのクッション４１のゴム部材４１３の弾性主軸の交点であるので、このロール中心の高さ位置は弾性主軸の傾斜角度の大きさにより定められる。したがって、図１０に示される構造のクッション４１を採用し、タイヤ横力の大きさに基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変更することができる。また、タイヤ横力と、タイヤ横力と上下反力との比との間には相関関係がある。よって、凸部４１３ｃの形状を工夫し、旋回過渡状態時等であってもロール中心の高さ位置が（８）式によって算出される値Ｌzとなるように弾性主軸の傾斜角度をタイヤ横力に基づき変化させることで、サスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００５０】
図１４は、サスペンションメンバのロール中心の高さ位置を変化させることができるクッションの構造の他の一例を示す図である。このクッション４２は、車両旋回時にサスペンションメンバ１０に作用する上下反力に基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変化させるものである。図１４（ａ）はこのクッション４２がサスペンションメンバ１０に取付けられた状態を示す断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面のうちクッション４２のみを示した断面図である。
【００５１】
図１４（ａ）に示されるように、このクッション４２は、外筒４２１と、内筒４２２と、ゴム部材４２３と、カラー４２４と、ストッパ４２５とを備える。外筒４２１と内筒４２２は同心状に配置され、両筒の間にゴム部材４２３が配設されている。ゴム部材４２３は円筒形状とされ、その内周壁が内筒４２２の外周に、外周壁が外筒４２１の内周に、それぞれ固着されている。内筒４２２は車体側の部材に連結される。また、内筒４２２の軸方向長さは外筒４２１の軸方向長さよりも長くされており、図からわかるように内筒４２２は外筒４２１の両端面から図示上下方向に突き出た突出部分を有している。
【００５２】
カラー４２４は外筒４２１の外周を覆うようにサスペンションメンバ１０に上下方向に貫通形成された孔内に配置し、この孔内にてサスペンションメンバ１０に固定されている。カラー４２４は、円筒状の側周部４２４ａおよびこの側周部４２４ａの軸方向両端から径内方に延びたリング状の端面部４２４ｂ，４２４ｂを有している。側周部４２４ａの内周壁側が外筒４２１の外周面に対面している。また、両端面部４２４ｂ，４２４ｂ間に外筒４２１とゴム部材４２３の外周寄りの部分が嵌り込んでいて、この嵌り込みによってこれらがカラー４２４に保持される。
【００５３】
内筒４２２の上下の突出部分には、それぞれ一対のストッパ４２５が取付けられている。ストッパ４２５は、平板状のプレート４２５ａと弾性部４２５ｂとを有する。プレート４２５ａの中央には孔が設けられている。この孔には内筒４２２が差し込まれており、所定の軸方向位置でプレート４２５ａが内筒４２２に固定されている。プレート４２５ａは内筒４２２の軸方向に直交する方向に延びており、その一端部に弾性部４２５ｂが装着されている。弾性部４２５ｂは山型形状とされており、山の頂部がカラー４２４の端面部４２４ｂに対面し、両者間に微小のクリアランスを有するように配置されている。また、一対のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは、内筒４２２に対して対称的に配置されている。すなわち、上方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは内筒４２２の左方側に配置され、下方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂは内筒４２２の右方側に配置されている。
【００５４】
クッション４２は、サスペンションメンバ１０の車両左右方向の各端部に取付けられており、２つのクッション４２を介してサスペンションメンバ１０が車体側の部材に弾性支持される。このようなクッション４２を採用したサスペンション装置において、車両旋回時に上下反力によってサスペンションメンバ１０が車体に対して上下方向に移動すると、一方のストッパ４２５の弾性部４２５ｂがカラー４２４の端面部４２４ｂに接触する。この接触によって、例えば図１５に示されるように、弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示された傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示された傾斜角度に変化する。また、弾性主軸の傾斜角度はストッパ４２５とカラー４２４とが接触するときに加えられる力の大きさ、すなわち上下反力の大きさによって、例えば図１６のグラフに示されるように変化する。
【００５５】
サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置は弾性主軸の傾斜角度の大きさにより定められる。したがって、図１４に示される構造のクッション４２を採用し、上下反力の大きさに基づいて弾性主軸の傾斜角度を変更することによって、サスペンションメンバ１０のロール中心の高さ位置を変更することができる。また、上下反力と、タイヤ横力と上下反力との比との間には相関関係がある。よって、弾性部４２５ｂの形状を工夫し、旋回過渡状態時等であってもロール中心の高さ位置が（８）式によって算出される値Ｌzとなるように主軸傾き角度を上下反力に基づき変化させることで、サスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００５６】
上記したクッション４１およびクッション４２は、車両旋回時に発生するタイヤ横力や上下反力を利用して弾性主軸の傾斜角度を変化させているが、アクチュエータなどを用いて傾斜角度や傾斜角度の変化特性を積極的に変化させてもよい。例えば、アクチュエータを用いてクッションを傾斜させ、あるいはクッション内のゴム部材を局所的に押圧することにより、傾斜角度を変更することができる。また、ゴム部材とゴム部材に接触する部材との間のクリアランスを調整して、弾性主軸の傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更することができる。アクチュエータの作動は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段により制御することができる。
【００５７】
図１７は、アクチュエータの作動を制御するＥＣＵ等の制御手段が実行する主軸傾斜制御プログラムの一例である。この図によれば、制御手段は、アクチュエータを作動させるか否かを決定するにあたり、まず操舵角センサなどのステアリングホイールの操舵角を検出するためのセンサが出力する検出値に基づいて、ステアリングホイールが操舵操作されているかを判定する（Ｓ１０）。操舵操作されている場合には、車体に取付けられた横加速度センサが出力する横加速度に基づいて車体がロールしているかを判定する（Ｓ１２）。車体がロールしている場合には、サスペンションメンバ１０に取付けられた横加速度センサが出力する横加速度に基づいてサスペンションメンバ１０がロールしているかを判定する（Ｓ１４）。サスペンションメンバ１０がロールしていると判定した場合には、制御手段は上記（８）式に基づいて計算したＬzから弾性主軸の目標角度を計算し、アクチュエータを作動させて弾性主軸の傾斜角度を上記目標角度となるように変更させる（Ｓ１６）。あるいは、制御手段は、アクチュエータを作動させて弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように変化するように、傾斜角度の変化特性を変化させる。それ以外の場合には、アクチュエータを作動させない（Ｓ１８）。このような制御フローに従って制御手段がアクチュエータの作動を制御することにより、弾性主軸の傾斜角度を変更制御することができる。
【００５８】
図１８は、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させるためのアクチュエータが組み込まれたクッションの一例を示す断面概略図である。図に示されるようにこのクッション４３は、サスペンションメンバ１０に上下方向に貫通形成された孔部内に取付けられている。クッション４３は、外筒４３１と、内筒４３２と、ゴム部材４３３と、カラー４３４と、一対のストッパ４３５，４３５とを備える。内筒４３２と外筒４３１は同心状に配置され、両筒の間にゴム部材４３３が配設されている。ゴム部材４３３は円筒形状とされ、その内周壁が内筒４３２の外周に、外周壁が外筒４３１の内周に、それぞれ固着されている。
【００５９】
カラー４３４は外筒４３１の外周を覆うようにサスペンションメンバ１０に形成された孔内に配置し、この孔内にてサスペンションメンバ１０に固定されている。カラー４３４は、円筒状の側周部４３４ａおよびこの側周部４３４ａの軸方向両端から径内方に延びたリング状の端面部４３４ｂ，４３４ｂを有している。側周部４３４ａの内周壁側が外筒４３１の外周面に対面している。また、両端面部４３４ｂ、４３４ｂ間に外筒４３１とゴム部材４３３が嵌り込んでいて、この嵌り込みによってこれらがカラー４３４に保持される。
【００６０】
内筒４３２には車体側の部材が連結する。内筒４３２の軸方向長さは外筒４３１の軸方向長さよりも長くされており、図からわかるように外筒４３１の両端面から図示上下方向に突き出た突出部分を有している。この突出部分にストッパ４３５が取付けられている。図１９にこのストッパ４３５の斜視図を示す。ストッパ４３５は、リングプレート４３５ａと、４つに分割されたピエゾアクチュエータ４３５ｂと、各ピエゾアクチュエータ４３５ｂ上に載置された弾性部４３５ｃとを有する。リングプレート４３５ａはリング状の平板部材であり、内筒４３２と同軸的に配置するように、その内周壁が内筒４３２の外周に連結されている。リングプレート４３５ａの面上にピエゾアクチュエータ４３５ｂが配設されている。ピエゾアクチュエータ４３５ｂはピエゾ素子を積層してなるアクチュエータであって、逆圧電効果により所定方向への長さが変化するものである。
【００６１】
図１９に示されるように、ピエゾアクチュエータ４３５ｂは、リングプレート４３５ａの周方向に沿って均等に四分割されており、個々のピエゾアクチュエータ４３５ｂは水平方向の断面が円弧形状となるように形成されている。これらのピエゾアクチュエータ４３５ｂは、通電により各々独立して上下方向に伸縮可能とされている。各ピエゾアクチュエータ４３５ｂの上部に弾性部４３５ｃが取付けられている。この弾性部４３５ｃはクッション４３内のゴム部材４３３と同一部材でもよく、異なった弾性係数を有するものでもよい。この弾性部４３５ｃは、鉛直方向の断面が台形状とされている。なお、本例では一つのストッパ４３５に４つのピエゾアクチュエータ４３５ｂと各ピエゾアクチュエータ４３５ｂに対応する４つの弾性部４３５ｃが設けられているが、２つのピエゾアクチュエータと各ピエゾアクチュエータに対応する２つの弾性部を設けるような構成としてもよい。
【００６２】
上記構成のストッパ４３５が内筒４３２の上下の突出部にそれぞれ取付けられている。両ストッパ４３５，４３５は、各々の弾性部４３５ｃがカラー４３４の端面部４３４ｂに対面するように向かい合って内筒４３２に取付けられている。したがって、サスペンションメンバ１０が車体に対してロールした場合には、その傾き方向によっていずれかの弾性部４３５ｃとそれに対面するカラー４３４の端面部４３４ｂとが当接する。
【００６３】
図２０は、ピエゾアクチュエータ４３５ｂを通電制御した状態を示す図である。この図においては、内筒４３２の上部側に取付けられたストッパ４３５Ｕの左側の弾性部４３５ｃＵＬが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂに近づくように、また右側の弾性部４３５ｃＵＲが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂから遠ざかるように、それぞれのピエゾアクチュエータ４３５ｂが作動制御される。また、内筒４３２の下部側に取付けられたストッパ４３５Ｄの右側の弾性部４３５ｃＤＲが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂに近づくように、また左側の弾性部４３５ｃＤＬが、対面するカラー４３４の端面部４３４ｂから遠ざかるように、それぞれのピエゾアクチュエータ４３５ｂが作動制御される。
【００６４】
ピエゾアクチュエータ４３５ｂが上記のように作動制御されることにより、各弾性部４３５ｃとそれに対面するカラー４３４の端面部４３４ｂとの間のクリアランスを調整することができる。例えば、図２０に示されるように、ストッパ４３５Ｕにおいて左側の弾性部４３５ｃＵＬとカラー４３４との間のクリアランスが小さくされるとともに右側の弾性部４３５ｃＵＲとカラー４３４との間のクリアランスが大きくされる。一方、ストッパ４３５Ｄにおいて右側の弾性部４３５ｃＤＲとカラー４３４との間のクリアランスが小さくされるとともに左側の弾性部４３５ｃＤＬとカラー４３４との間のクリアランスが大きくされる。これにより、クリアランスが小さくされた部分がクッション４３の一方の対角方向に沿って配置され、クリアランスが大きくされた部分は他方の対角方向に沿って配置される。
【００６５】
クッション４３がこのような状態とされている場合において、サスペンションメンバ１０に車体に対して図の時計回り方向にロール力が加えられると、直ちに弾性部４３５ｃＵＬと弾性部４３５ｃＤＲがカラー４３４に接触し、ゴム部材４３３のそれ以上の回転変位が規制される。またこのとき、弾性主軸の傾斜角度がＰ１，Ｐ２で示す傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示す傾斜角度に変化する。一方、サスペンションメンバ１０に車体に対して図の反時計回り方向にロール力が加えられても、クリアランスの大きい弾性部４３５ｃＵＲと弾性部４３５ｃＤＬはカラー４３４に接触しないために弾性主軸の傾斜角度はなかなか変化しない。このような傾斜角度の変化特性、具体的にはロール力を表す比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性は、上記クリアランスの大きさによって変化する。つまり、この例では、ピエゾアクチュエータ４３５ｂへの通電制御によるクリアランス調整によって、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００６６】
ピエゾアクチュエータ４３５ｂは、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段Ｃｏｎｔによってその作動が制御される。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近に取付けられた横力センサおよび上下力センサが出力する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてピエゾアクチュエータ４３５ｂを作動制御する。図２１は、（８）式を満たすようにＬzを定めた場合における弾性主軸の傾斜角度と比（Ｆz／Ｆy）との関係を表すグラフの一例である。制御手段Ｃｏｎｔは図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、ピエゾアクチュエータ４３５ｂの作動を制御してクリアランスを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのようなクリアランス調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００６７】
上記した制御手段Ｃｏｎｔによる弾性主軸の傾斜角度の変化特性の変更制御により、車両の旋回状況に応じて比（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更制御される。よって、旋回過渡状態時等においてもサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００６８】
図２２は、アクチュエータによって作動する他の構造のストッパを備えたクッションの断面図である。この例において、クッション４４は、外筒４４１と、内筒４４２と、ゴム部材４４３と、カラー４４４と、一対のストッパ４４５，４４５を備える。外筒４４１、内筒４４２、ゴム部材４４３、カラー４４４の構造は、図１８に示されるものと同一である。ストッパ４４５の構造は、図１８に示されるストッパ４３５の構造からピエゾアクチュエータを取り除いた構成とされる。
【００６９】
図２３は、ストッパ４４５の斜視図である。この図に示されるように、ストッパ４４５はリングプレート４４５ａおよび弾性部４４５ｃからなる。リングプレート４４５ａの形状は図１９に示されたリングプレート４３５ａと同一である。弾性部４４５ｃはリングプレート４４５ａ上に直接載置されている。この弾性部４４５ｃは、リングプレート４４５ａの周方向に均等に４分割して配置されている。弾性部４４５ｃの外観形状は図１９に示された弾性部４３５ｃと同一である。
【００７０】
図２４は、弾性部４４５ｃの内部構造を示した概略断面図である。この図からわかるように、弾性部４４５ｃの内部には空間が設けられている。この空間はダイヤフラム４４６によって上下に仕切られており、上方の部屋は液体が封入された液室４４７ａとされ、下方の部屋は空気が封入された空気室４４７ｂとされている。液室４４７ａは、弾性部４４５ｃおよびダイヤフラム４４６により密閉されている。空気室４４７ｂは、ダイヤフラム４４６、弾性部４４５ｃおよびリングプレート４４５ａに囲まれている。リングプレート４４５ａに囲まれた部分には孔部４４５ｄが形成されており、この孔部４４５ｄは空気通路４４８の一端に連通している。この空気通路４４８の他端はタンク４４９に連結されている。したがって、タンク４４９により空気通路４４８から空気が圧送されて空気室４４７ｂ内に流入すると、空気室４４７ｂ内の圧力が増加してダイヤフラム４４６が上方に変位する。これにより液室４４７ａ内の容積が減少して液室４４７ａ内の圧力が増加する。一方、タンク４４９の作動により空気室４４７ｂ内の空気が空気通路４４８を経由してタンク４４９内に排出されると、空気室４４７ｂ内の圧力が低下してダイヤフラム４４６が下方に変位する。これにより液室４４７ａ内の容積が増加して液室４４７ａ内の圧力が降下する。
【００７１】
このようなストッパ４４５が取付けられたクッション４４は、空気室４４７ｂへの空気の給排制御により液室４４７ａ内の圧力を変化させることで、ストッパ４４５の弾性部４４５ｃの硬さを変化させることができる。図２５は、各弾性部４４５ｃの硬さを変化した場合におけるクッション４４を示す断面図である。この図においては、上側のストッパ４４５Ｕの左側の弾性部４４５ｃＵＬおよび下側のストッパ４４５Ｄの右側の弾性部４４５ｃＤＲが硬くなるようにタンク４４９から空気が圧送され、上側のストッパ４４５Ｕの右側の弾性部４４５ｃＵＲおよび下側のストッパ４４５Ｄの左側の弾性部４４５ｃＤＬが軟らかくなるようタンク４４９へ空気が排出される。
【００７２】
図２５に示されるような状態でクッション４４がサスペンションメンバ１０に取付けられている場合において、サスペンションメンバ１０にロール力が加えられると、サスペンションメンバ１０のロール方向によってストッパ４４５のいずれかの弾性部４４５ｃとカラー４４４が接触する。この接触によってゴム部材４３３のそれ以上の回転変位が規制されるとともに、弾性主軸の傾斜角度が図のＰ１，Ｐ２で示す傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示す傾斜角度に変化する。この傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性は、各弾性部４４５ｃの硬さによって変化する。すなわち、タンク４４９の給排制御によって各弾性部４４５ｃの硬さを変化させることにより、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００７３】
タンク４４９の給排制御は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御装置Ｃｏｎｔによって行われる。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近等に取付けられた横力センサおよび上下力センサが検出する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてタンク４４９の給排を制御する。そして、図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、タンク４４９の給排を制御して各弾性部４４５ｃの硬さを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのような弾性部４４５ｃの硬さ調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００７４】
この例においては、サスペンションメンバ１０にロール力が加えられたときに、制御手段Ｃｏｎｔがタンク４４９の給排を制御して各弾性部４４５ｃの硬さを調整することにより、弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性が変更される。このため旋回状況に応じて（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更される。よって、旋回過渡状態時等においてサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００７５】
図２６（ａ）は、さらに別のストッパを取付けたクッションがサスペンションメンバに取付けられている状態を示す断面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。この例においては、クッション４５は、外筒４５１と、内筒４５２と、ゴム部材４５３と、カラー４５４と、ストッパ４５５を備える。内筒４５２は車体側の部材に連結される。ゴム部材４５３は、円筒状に形成され内筒４５２の外周に固着する内周壁を有する円筒部４５３ａと、この円筒部４５３ａの外周から径外方に延びた２つの連結部４５３ｂ、４５３ｂおよび２つの凸部４５３ｃ、４５３ｃを有する。２つの連結部４５３ｂ、４５３ｂは円筒部４５３ａの周方向に１８０°隔てて設けられるとともに、外筒４５１の内壁に固着されている。２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃも円筒部４５３ａの周方向に１８０°隔てて設けられている。これらの２つの連結部４５３ｂおよび２つの凸部４５３ｃは、円筒部４５３ａの周方向に沿って等間隔（９０°間隔）で交互に配置している。また、図２６（ａ）に示されるように、一方の凸部４５３ｃ（図の左側の凸部）は円筒部４５３ａの軸方向の上方側に設けられており、他方の凸部４５３ｃ（図の右側の凸部）は円筒部４５３ａの軸方向の下方側に設けられている。両凸部４５３ｃは、車両の左右方向に延びている。また、図２６（ｂ）に示されるように、外筒４５１には、上記２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃに対面する部分に切り欠き４５１ａが形成されている。外筒４５１の外周に配置されたカラー４５４も外筒４５１と同様に、上記２つの凸部４５３ｃ，４５３ｃに対面する部分に切り欠き４５４ｃが形成されている。
【００７６】
サスペンションメンバ１０にはクッション４５を組み込むための孔１０ｂが形成されている。この孔１０ｂは、第１凹部空間１０ｂ１および対の第２凹部空間１０ｂ２，１０ｂ２からなる。第１凹部空間１０ｂ１は、サスペンションメンバ１０を上下方向に貫通する円筒状空間である。対の第２凹部空間１０ｂ２は、第１凹部空間１０ｂ１の車両左右方向側に連通し、第１凹部空間１０ｂ１を挟んで対称的に形成され、矩形形状をなしている。第１凹部空間１０ｂ１を形成する壁面にクッション４５のカラー４５４の外周が接続されている。第２凹部空間１０ｂ２，１０ｂ２内には、一対のストッパ４５５がそれぞれ取付けられている。
【００７７】
ストッパ４５５は、ピエゾ素子などからなるアクチュエータ４５５ａと、接触部材４５５ｂと、上記アクチュエータ４５５ａと接触部材４５５ｂとを連結する連結棒４５５ｃを備える。アクチュエータ４５５ａは、第２凹部空間１０ｂ２を形成するサスペンションメンバ１０の壁面に固定されている。連結棒４５５ｃは、サスペンションメンバ１０の長手方向、すなわち車両左右方向に延びている。接触部材４５５ｂは、外筒４５１およびカラー４５４に形成された切り欠き４５１ａ，４５４ｃにより形成される窓状の空間に嵌り込む位置に設けられ、ゴム部材４５３の凸部４５３ｃと対面している。したがって、接触部材４５５ｂは、アクチュエータ４５５ａの作動によって図２７の模式図に示されるように、連結棒４５５ｃの軸方向に変位して切り欠き４５１ａに囲まれた窓状の空間から外筒４５１内に出入り可能とされている。
【００７８】
上記構成において、アクチュエータ４５５ａの作動により接触部材４５５ｂ，４５５ｂが変位すると、接触部材４５５ｂ，４５５ｂとそれに対面しているゴム部材４５３の凸部４５３ｃとの間のクリアランスが変化する。例えばアクチュエータ４５５ａを作動させて、凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスを狭めたり広めたりすることができる。
【００７９】
このような状態でクッション４５がサスペンションメンバ１０に取付けられている場合において、図２８に示されるように矢印方向からサスペンションメンバ１０に入力があると、図において右側の凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂが接触する。この接触によってゴム部材４５３のそれ以上の変位が規制されるとともに、弾性主軸の傾斜角度が図のＰ１，Ｐ２で示される傾斜角度からＱ１，Ｑ２で示される傾斜角度に変化する。この傾斜角度の変化特性、具体的には比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性は、凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスの大きさによって変化する。すなわち、アクチュエータ４５５ａの作動制御による凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスの調整によって、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変化させることができる。
【００８０】
アクチュエータ４５５ａの制御は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御手段Ｃｏｎｔにより行うことができる。制御手段Ｃｏｎｔは、サスペンションメンバ１０や各車輪付近等に取付けられた横力センサおよび上下力センサが出力する検出値から横力Ｆyと上下反力Ｆzとの比（Ｆz／Ｆy）を計算し、計算した比に基づいてアクチュエータ４５５ａを作動制御する。そして、図２１のグラフを参照し、比（Ｆz／Ｆy）に基づいて目標となる弾性主軸の傾斜角度を計算し、弾性主軸の傾斜角度が比（Ｆz／Ｆy）に応じて計算した傾斜角度に変化するような変化特性を持つように、アクチュエータ４５５ａの作動を制御してクリアランスの大きさを調整する。制御手段Ｃｏｎｔはこのようなクリアランス調整により、弾性主軸の傾斜角度の変化特性を制御する。
【００８１】
この例においては、サスペンションメンバ１０に例えば横力のような外力が加えられたときに、制御手段Ｃｏｎｔがアクチュエータ４５５ａの作動を制御して凸部４５３ｃと接触部材４５５ｂとの間のクリアランスを調整することにより、弾性主軸の傾斜角度が（８）式を満たすように比（Ｆz／Ｆy）に対する傾斜角度の変化特性が変更される。このため旋回状況に応じて比（Ｆz／Ｆy）が変化した場合においてもその変化に追従して（８）式を満たすようにＬzが変更される。よって、旋回過渡状態時等においてサスペンションメンバ１０に作用するロールモーメントが小さくされ、あるいは実質的に０とされる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態のサスペンションメンバは、作用するロールモーメントが略０となるように、車両の定常旋回時に車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと上下反力のモーメントに基づいて、車輪接地面からサスペンションメンバのロール中心（弾性中心）までの高さＬzを設定している。よって、サスペンションメンバ１０にはロールモーメントがほとんど作用せず、車両旋回時にサスペンションメンバが大きくロールしてキャスタ角などのサスペンションアライメントが大きく変化することが効果的に防止される。また、クッションによってサスペンションメンバが車体に弾性支持されることにより、乗り心地や振動、騒音も改善される。
【００８３】
また、本実施形態では、弾性主軸の傾斜角度あるいは比（Ｆz／Ｆy）に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更することによりサスペンションメンバのロール中心を変化させることができるクッションを採用したサスペンションメンバも提案している。これによれば、車両の旋回過渡状態時等においても、サスペンションメンバのロール中心を変化させることでサスペンションメンバに作用するロールモーメントを小さくし、あるいは実質的に０にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施形態に係るサスペンション装置を車両後方から見た図である。
【図２】図１のサスペンション装置を簡略化して描いた図である。
【図３】サスペンションメンバにインシュレータが組み込まれている部分の拡大断面図である。
【図４】車両旋回時に発生する遠心力とタイヤ横力との関係を示す模式図である。
【図５】サスペンションメンバがタイヤ横力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図６】サスペンションメンバがコイルスプリングによる力に対して発生する反力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図７】サスペンションメンバがスタビライザによる復元力に対して発生する反力のモーメントを受けている状態を示す概略図である。
【図８】タイヤ横力のモーメントと上下反力のモーメントがサスペンションメンバに働く状態を示す概略図である。
【図９】サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置とサスペンションメンバが受けるロールモーメントとの関係を示すグラフを、サスペンションメンバの模式図とともに表した図である。
【図１０】（ａ）は、サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置を変化させることができるクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面のうちクッションのみを示した断面図である。
【図１１】図１０に示されるクッションを用いた場合における、弾性主軸の傾斜角度の変化を示す図である。
【図１２】凸部と外筒との接触状態の変化を示す図である。
【図１３】タイヤ横力と弾性主軸の傾斜角度との関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、サスペンションメンバのロール中心の高さ方向位置を変化させることができる他のクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面のうちクッションのみを示した断面図である。
【図１５】図１４に示されるクッションを用いた場合における、弾性主軸の傾斜角度の変化を示す図である。
【図１６】上下反力と弾性主軸の傾斜角度との関係を示すグラフである。
【図１７】弾性主軸の傾斜角度を変更するアクチュエータを制御する制御手段が実行するプログラムフローチャートの一例である。
【図１８】横力と上下反力との比に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させるアクチュエータが組み込まれたクッションの一例を示す概略断面図である。
【図１９】図１８に示されるクッションのストッパの斜視図である。
【図２０】図１８に示されるクッションのストッパのピエゾアクチュエータを通電制御した状態を示す図である。
【図２１】横力と上下反力との比に対する弾性主軸の傾斜角度の変化特性を示すグラフである。
【図２２】弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させる他のアクチュエータが組み込まれたインシュレータの一例を示す概略断面図である。
【図２３】図２２に示されるクッションのストッパの斜視図である。
【図２４】図２２に示されるクッションのストッパの弾性部の内部構造を示した概略断面図である。
【図２５】タンクの作動により弾性部のバネ定数が変化された状態のストッパを示す概略断面図である。
【図２６】弾性主軸の傾斜角度の変化特性を変更させる更に他のストッパを取付けたクッションがサスペンションメンバに取付けられた状態を示す概略断面図であり、（ａ）が車両後方側から見た断面図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２７】接触部材が変位する状態を示す模式図である。
【図２８】図２６に示されるクッションを用いた場合の弾性主軸の傾斜角度の変化を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…サスペンション装置、１０…サスペンションメンバ、１０ａ，１０ｂ…孔、２１Ｒ，２１Ｌ…アッパーアーム、２２Ｒ，２２Ｌ…ロアアーム、２３Ｒ，２３Ｌ…コイルスプリング、２４Ｒ，２４Ｌ…ショックアブソーバ、３１…スタビライザ、３２Ｒ，３２Ｌ…スタビライザリンク、３３Ｒ，３３Ｌ…スタビライザブッシュ、４０Ｒ，４０Ｌ…クッション、４０、４１，４２，４３，４４，４５…クッション、４０１，４１１，４２１，４３１，４４１，４５１…外筒、４０２，４１２，４２２，４３２，４４２，４５２…内筒、４０３，４１３，４２３，４３３，４４３，４５３，…ゴム部材（弾性部材）、４２４，４３４，４４４，４５４…カラー、４２５、４３５，４４５，４５５…ストッパ、Ｆy…タイヤ横力（横力）、Ｆz…上下反力、Ｆzcoil…コイルスプリングが発生する弾性力に対して車輪接地面にて発生する上下反力、Ｆzstb…スタビライザが発生する弾性力に対して車輪接地面にて発生する上下反力、Ｌy…トレッド長、Ｌz…サスペンションメンバのロール中止の高さ位置、Ｍcoil…コイルスプリングが発生する弾性力に対する反力のモーメント、Ｍstb…スタビライザが発生する弾性力に対する反力のモーメント、Ｍtire…タイヤ横力のモーメント、Ｏ…ロール中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションアームを支持するとともに弾性部材を介して車体に弾性支持され、かつスタビライザが取付けられたサスペンションメンバにおいて、
前記サスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に左右の車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、前記定常旋回時に車体を支持するコイルスプリングおよび前記スタビライザが発生する力に対して前記接地面にて生じる上下反力のモーメントに基づいて、前記接地面からロール中心までの高さが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。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記横力のモーメントと前記上下反力のモーメントの和が０になるように、前記接地面から前記ロール中心までの高さが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。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記横力のモーメントは、前記横力と前記接地面から前記ロール中心までの高さとから求められ、前記上下反力のモーメントは、前記上下反力と左右車輪間のトレッド長により求められることを特徴とするサスペンションメンバ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記定常旋回時における旋回内輪の接地面および旋回外輪の接地面にて生じる横力をＦy、前記上下反力をＦz、前記トレッド長をＬy、前記接地面から前記ロール中心までの高さをＬzとすると、Ｌzが下記式１により求められることを特徴とするサスペンションメンバ。
【数１】
【請求項１】
サスペンションアームを支持するとともに弾性部材を介して車体に弾性支持され、かつスタビライザが取付けられたサスペンションメンバにおいて、
前記サスペンションメンバに働くロールモーメントが０となるように、車両の定常旋回時に左右の車輪の接地面にて生じる横力のモーメントと、前記定常旋回時に車体を支持するコイルスプリングおよび前記スタビライザが発生する力に対して前記接地面にて生じる上下反力のモーメントに基づいて、前記接地面からロール中心までの高さが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。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記横力のモーメントと前記上下反力のモーメントの和が０になるように、前記接地面から前記ロール中心までの高さが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。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記横力のモーメントは、前記横力と前記接地面から前記ロール中心までの高さとから求められ、前記上下反力のモーメントは、前記上下反力と左右車輪間のトレッド長により求められることを特徴とするサスペンションメンバ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサスペンションメンバにおいて、
前記定常旋回時における旋回内輪の接地面および旋回外輪の接地面にて生じる横力をＦy、前記上下反力をＦz、前記トレッド長をＬy、前記接地面から前記ロール中心までの高さをＬzとすると、Ｌzが下記式１により求められることを特徴とするサスペンションメンバ。
【数１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−６３４７（Ｐ２０１０−６３４７Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１３７８（Ｐ２００８−１７１３７８）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【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１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【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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