サスペンション構造
【課題】各部品の寸法公差の累積によるばらつきを吸収できるようにする。
【解決手段】車軸を軸支する第１部材と、第１の軸支手段を介して第１部材の上側を軸支する第２部材と、第２の軸支手段を介して第１部材の下側を軸支する第３部材と、第１及び第２部材と締結する第４部材とを有し、第１及び第２の軸支手段の揺動軸がテーパ状に形成され、第４部材に、第２部材締結用のボルト穴２４，２６と、第３部材締結用のボルト穴２８，３０とが形成され、ボルト穴２４，２６のうち、キングピン軸ＬKPに近い側のボルト穴２４の穴径の公差が最小となるように形成され、キングピン軸ＬKPから遠い側のボルト穴２６が、キングピン軸ＬKPの軸方向には許容される最小公差の縦穴径と、キングピン軸ＬKPの径方向に対しては縦穴径よりも大きな横穴径とを有する長穴に形成され、ボルト穴２８，３０の公差がボルト穴２４の公差よりも大きく設定される。
【解決手段】車軸を軸支する第１部材と、第１の軸支手段を介して第１部材の上側を軸支する第２部材と、第２の軸支手段を介して第１部材の下側を軸支する第３部材と、第１及び第２部材と締結する第４部材とを有し、第１及び第２の軸支手段の揺動軸がテーパ状に形成され、第４部材に、第２部材締結用のボルト穴２４，２６と、第３部材締結用のボルト穴２８，３０とが形成され、ボルト穴２４，２６のうち、キングピン軸ＬKPに近い側のボルト穴２４の穴径の公差が最小となるように形成され、キングピン軸ＬKPから遠い側のボルト穴２６が、キングピン軸ＬKPの軸方向には許容される最小公差の縦穴径と、キングピン軸ＬKPの径方向に対しては縦穴径よりも大きな横穴径とを有する長穴に形成され、ボルト穴２８，３０の公差がボルト穴２４の公差よりも大きく設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車のフロントサスペンション構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のサスペンションは、各種のアーム類やステアリングナックルなどの複数の部材をボルトやボールジョイントによって相対移動可能に相互連結して構成されている。
例えば、特許文献１には、図６に示すように、車軸１０１を支持するナックル１０２とサスペンションアーム１０３とを上下の２点でボールジョイント１０４，１０５を介して接続した構成が開示されている。なお、この場合には、上下のボールジョイント１０４，１０５のベアリング１０４ａ，１０５ａの中心を結ぶ線がキングピン軸ＬKP（操舵輪の回転軸）となる。
【０００３】
ところで、これらの各サスペンション部材は、設計上或いは製造上の公差を含んでいるため、このような公差が累積すると寸法にばらつきが生じる。このようなばらつきが生じると、サスペンション部材の組み付け時にボールジョイント１０４，１０５に必要以上の負荷が加わり好ましくない影響（例えば耐久性能の低下）を与えることになる。
これに対し、図６に示す構成では、上下ボールジョイント１０４，１０５のスタッド１０４ｂ，１０５ｂを２箇所ともテーパ状に形成しており、これによりボールジョイント１０４，１０５の軸心合わせの精度を高め、キングピン軸ＬKPの位置決め精度を高めるようにしている。
【０００４】
しかし、この場合にはキングピン軸方向の公差ばらつきが大きくなることが考えられる。そこで、この技術では、図６に示すように、上側ボールジョイント１０４のべアリング１０４ａにばね１０６を設けこのばね１０６の付勢力により軸方向のばらつきを吸収する構造が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１６１３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の技術では、ばね反力のばらつきによるボールジョイント１０４，１０５の回転トルクのばらつきが生じたり、部品点数増加によるコスト増を招いたりするおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、コスト増を招くことなく各部品の寸法公差の累積によるばらつきを吸収できるようにした、サスペンション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】
【０００６】
このため、請求項１に係る本願発明は、車両の車軸を回転可能に支持する第１部材と、該車両のストラットに固設され、第１の軸支手段を介して該第１部材の上端側を揺動自在に軸支する第２部材と、第２の軸支手段を介して該第１部材の下端側を揺動自在に軸支する第３部材と、該第１部材と該第２部材とをボルトにより締結する板金状の第４部材とを有し、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸がいずれも先端に向かって小径となるようなテーパ状に形成されたサスペンション構造において、該第４部材に、該第２部材を締結するための第１及び第２ボルト穴と、該第３部材を締結するための第３及び第４ボルト穴とが形成され、該第１及び該第２ボルト穴のうち、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸の中心を結ぶキングピン軸に近い側に形成された該第１ボルト穴の穴径の公差が、機械加工上許容される最小の公差となるように形成され、且つ、該キングピン軸から遠い側に形成された該第２ボルト穴が、該キングピン軸方向に対しては機械加工上許容される最小公差の縦穴径を有するとともに、該キングピン軸の径方向に対しては該縦穴径よりも大きな横穴径を有する長穴形状に形成され、該第３及び該第４ボルト穴が、いずれも該第１ボルト穴の穴径の公差よりも大きい公差を有して形成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載のサスペンション構造は、上記請求項１記載の構成に加えて、先端側が該第３部材に対して揺動可能に接続されるとともに、基端側が該車両に対して揺動可能に接続されるロアアームをさらにそなえていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のサスペンション構造によれば、コスト増を招くことなく各部品の寸法公差の累積によるばらつきを吸収できるという利点がある。また、各軸支手段に対し、取り付け時のばらつきに起因する負荷が作用しなくなり、軸支手段の回転トルクの低下を図ることができ、これにより耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係るサスペンション構造について説明すると、図１〜図５はいずれもその要部構成としての前輪左側のサスペンションを示す模式図であって、図１は車両斜め前方から見た模式的な分解斜視図、図２は同じく車両斜め前方から見た模式図、図３及び図４はいずれも車両後方から見た模式図、図５はその要部を構成する一部品を示す模式図である。なお、本実施形態では前輪左側のサスペンションを用いて説明するが、サスペンションは左右対称に構成されており、右側サスペンションも左側サスペンションと同様に構成されている、このため、以下では右側サスペンションの構成については説明を省略する。
【００１０】
図１〜図３に示すように、本サスペンションは、主にストラット２、ナックル（第１部材）４、ロアアーム６、アッパハウジング（第２部材）８、ロアハウジング（第３部材）１０及びダンパフォーク（第４部材）２０から構成されている。
ストラット２はショックアブソーバ（緩衝装置）としての機能とサスペンションアーム（支柱）としての機能を兼用する部材であって、後述するアッパハウジング８を介してナックル４の上側を支持している。ここでストラット２自体は公知のものであって、ストラット外筒の内部に形成されたシリンダに図示しないピストンが設けられるとともに、シリンダ内にオイルが充填されて構成されている。そして、サスペンションに入力が作用すると、ピストンがオイルの抵抗を受けながらシリンダ内を進退することにより入力が緩衝されるようになっている。
【００１１】
ナックル４はドライブシャフト１８及びハブ（車軸）１９を回転自在に支持する部品であって、その上端部がアッパハウジング８に取り付けられるとともに、下端部がロアハウジング１０に取り付けられている。
また、ナックル４にはナックルアーム４ａが形成され、このナックルアーム４ａにタイロッド１２が接続されている。これにより、ドライバの操舵力が図示しないステアリングギアボックスからタイロッド１２を介してナックル４に伝達されてナックル４が回動し、車輪が操舵されるようになっている。
【００１２】
また、図４に示すように、ナックル４の下面にはボールジョイント（第２の軸支手段）１４が設けられている。このボールジョイント１４は、主に基端側に形成された球状のベアリング部１４ａと、先端側に形成されたスタッド部（揺動軸）１４ｂとから構成されている。また、スタッド部１４ｂは先端に向けて小径となるようなテーパ状に形成されるとともに、最先端部にオネジが形成されている。
【００１３】
そして、ベアリング部１４ａがナックル４の下面に回動可能に埋設されるとともに、スタッド部１４ｂが下方に向けて突出するように取り付けられている。
一方、ナックル４の上方にベアリング（第１の軸支手段）１６が設けられている。このベアリング１６もオネジが形成された先端側のスタッド（揺動軸）１６ｂを有している。また、図４に示すように、スタッド部１６ｂはやはり先端に向かうほど小径となるようなテーパ状に形成され、スタッド部１６ｂはその先端が上方に突出するように構成されている。なお、ナックル４は予めアセンブリ化されており、ボールジョイント１４はピンチボルト１４ｃで締結され、ベアリング１６はナックル４に圧入されて一体化している。
【００１４】
また、ボールジョイント１４及びベアリング１６の中心を結ぶ線がサスペンションのキングピン軸（転舵軸又は操舵軸）ＬKPとなる。
また、各スタッド部１６ｂ，１４ｂは、それぞれアッパハウジング８及びロアハウジング１０に接続されており、これにより、ナックル４が上下から揺動自在に狭持されるようになっている。
【００１５】
このうち、アッパハウジング８は予めストラット２の外筒に溶接等により固着されており、ストラット２よりも車両外側にナックル４のベアリング１６を接続するためのボス部８ａが形成されている。
このボス部８ａは図４にも示すように、ベアリング１６のスタッド部１６ｂのテーパ形状に対応した形状に形成されており、このボス部８ａにスタッド部１６ｂを挿入するとともに、上部をナット４２で締結することにより、ベアリング１６の軸心合わせが行われるようになっている。
【００１６】
また、ロアハウジング１０にも、ボールジョイント１４のスタッド部１４ｂのテーパ形状に対応した形状のボス部１０ａが形成されており、このボス部１０ａにスタッド部１４ｂを挿入することにより、ボールジョイント１４の軸心合わせが行われるようになっている。
また、図１〜図３に示すように、ロアハウジング１０はボルト６ｃを介してロアアーム６に回動可能に接続されている。また、ロアアーム６は、車両の中心側端部（基端部）において、車両の長手方向に略沿う回動中心軸を有する前側基端部６ａと、車両の鉛直方向に中心軸を有する後側基端部６ｂとを備え、これらの基端部６ａ，６ｂに図示しないブッシュ類が圧入されている。そして、これらの基端部６ａ，６ｂの中心軸に沿ってボルトを挿通してナット等で締結することにより、ロアアーム６が図示しない車体又はサスペンションフレームに取り付けられるとともに、前側基端部６ａの回動中心軸を中心とした揺動が許容されるようになっている。
【００１７】
一方、ロアアーム６の先端側にも前側基端部６ａの回動中心と略平行な中心軸（即ち車両長手方向に延在する中心軸）を有する先端側接続部６ｄが形成されており、この接続部６ｄにも図示しないブッシュが圧入されている。そして、図１に示すように、この接続部６ｄとロアハウジング１０とをボルト６ｃにより締結することで、ロアハウジング１０及びナックル４が上下動可能にロアアーム６に接続されるようになっている。
【００１８】
また、図示するように、アッパハウジング８とロアハウジング１０とはダンパフォーク２０を介して接続されている。ダンパフォーク２０は本実施形態においてはドライブシャフト１８よりも前方に配設される前側ダンパフォーク２０ｆと、ドライブシャフト１８よりも後方に配設される後側ダンパフォーク２０ｒとにより構成されている。なお、これらのダンパフォーク２０ｆ，２０ｒは形状も含め略同様に構成されたものであり、後側のダンパフォーク２０ｒにスタビライザを接続するためのブラケットが溶着されている点、及び前後のダンパフォーク２０ｆ，２０ｒが左右対称形状に形成されている点以外は同様に構成されている。したがって、以下では２つのダンパフォーク２０ｆ，２０ｒについて、特に区別をしない限り単にダンパフォーク２０と記す。
【００１９】
ところで、本実施形態においては、アッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３つ構成要素が一体となって一つの部材として機能するものであり、これらの３つの部材を一体化した要素をサポートという。
ここで、サポートをアルミ等により一体に形成することも考えられるが、本実施形態ではコストや重量並びに組み付け作業性を考慮して、上述のようにアッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３部材に分割しており、さらにダンパフォーク２０を前後２枚に分割することで、ドライブシャフト１８との干渉を避けながらサポートして十分な強度を確保しているのである。
【００２０】
つまり、サポートを一体成型品とした場合には、十分な剛性を得るためには大型してしまい重量が増大してしまうほか、コスト増を招くことになる。また、重量増は、ばね下重量の増大となり操安性にも影響することになる。さらには、サポートを一体成型した場合は、ドライブシャフト１８を通すための穴部を設ける必要が生じるが、サスペンションを組み付ける際にサポートにドライブシャフト１８を通すための作業が必要になり作業性が低下する。
【００２１】
そこで、本実施形態ではサポートをアッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３つ構成要素に分割することで、軽量化を図るとともに組み付け作業性の向上を図り、上記の課題を解決しているのである。
以下、ダンパフォーク２０について説明すると、本実施形態においてはダンパフォーク２０は板金をプレス成形して形成されたものであって、図５に示すように、アッパハウジング８を締結するために形成された第１及び第２ボルト穴２４，２６と、ロアハウジング１０を締結するために形成された第３及び第４ボルト穴２８，３０とを有している。
【００２２】
そして、上方に形成された２つのボルト穴２４，２６のうち、車両外側（キングピン軸ＬKPに近い側）の第１ボルト穴２４が組み付け作業時における基準穴となっており、アッパハウジング８及びロアハウジング１０の組み付け時にはこの基準穴（第１ボルト穴）２４を用いて一番最初に締結作業が行われる。このためこの基準穴２４の穴径の寸法公差は機械加工で許容される最小の寸法公差内となるように管理されている。これにより、この基準穴２４にボルト３２（図１，図３及び図４参照）を挿通すると、穴２４とボルトとの間には隙間（アソビ）が生じることなく、ダンパフォーク２０の基準位置が決定される。
【００２３】
また、車両内側（キングピン軸ＬKPから遠い側）の第２ボルト穴２６は、横方向に広い長穴形状に形成されている。具体的には、第２ボルト穴２６は、縦方向（キングピン軸ＬKPの軸方向）においては基準穴２４と同様に機械加工で許容される最小の寸法公差で形成され、一方、横方向（キングピン軸ＬKPの径方向）には、明らかに縦方向の穴径よりも大きな寸法に形成されている。なお、横方向の穴径は例えば縦方向の穴径の１．２倍程度に設定されている。
【００２４】
そして、このように構成することにより、第２のボルト穴２６は、ボルト３４（図３及び図４参照）を挿通したときに、縦方向には隙間のほとんど生じないタイトな状況となり、横方向には隙間が生じるルーズな状況となる。
これは、主にナックル４のキングピン軸方向のズレを抑制するためである。つまり、上述したように、本実施形態ではナックル４のボールジョイント１４及びベアリング１６のスタッド部１４ｂ，１６ｂはテーパ状に形成されており、このスタッド部１４ｂ，１６ｂを介してナックル４がアッパハウジング８及びロアハウジング１０に取り付けられているが、スタッド部１４ｂ，１６ｂがテーパ状に形成されていると、軸心位置を精度良くあわせるには都合がよいが、キングピン軸方向の寸法精度を確保するのは困難となる。
【００２５】
そこで、上述のように、基準穴としての第１ボルト穴２４については、穴径の寸法公差は機械加工で許容される最小の寸法公差とするとともに、第２ボルト穴２６は、キングピン軸方向においては基準穴２４と同様に機械加工で許容される最小の寸法公差で形成するとともにキングピン軸ＬKPの径方向には、縦方向の穴径よりも大きな寸法に形成することで長穴としているのである。
【００２６】
これにより、キングピン軸方向における取り付け位置のばらつきを規制し、位置決め精度が向上する。また、キングピン軸方向の位置を規制することで生じるキングピン径方向のズレが第２ボルト穴２６の長穴形状により吸収されるのである。
一方、下方に形成された第３及び第４ボルト穴２８，３０はいずれも挿通されるボルト径に対して僅かに大きい穴径に設定されている。具体的には、これらのボルト穴２８，３０の穴径の寸法公差は比較的大きく設定されており、少なくとも基準穴２４の寸法公差よりも大きな寸法公差に設定されている。
【００２７】
これにより、第１及び第２ボルト穴２４，２６での締結により生じた、ばらつき或いは寸法のズレがこの第３及び第４ボルト穴３０の寸法公差で吸収されるようになっている。
本発明の一実施形態に係るサスペンション構造は上述のように構成されているので、その組み付け時の手順及びその作用を説明すると以下のようになる。まず、本サスペンションの組み付け手順について説明すると、予めナックル４にドライブシャフト１８を挿通させ、ロアアーム６をボルトで締結した状態にしておき、ボールジョイント１４，ベアリング１６のスタッド部１４ｂ，１６ｂについてはナット４０，４２で締結する。
【００２８】
そして、ロアハウジング１０及びアッパハウジング８と、ダンパフォーク２０とをボルトで締結する。このとき、まず第１ボルト穴２４及び第２ボルト穴２６にボルト３２，３４を通し、アッパハウジング８に対するダンパフォーク２０の位置決めを行うとともに、第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴にボルト３６，３８を通し、ダンパフォーク２０に対するロアハウジング１０の位置決めを行う。
【００２９】
次に、第１ボルト穴２４のボルト３２をナット４４で締結し、その後第２のボルト穴２６のボルト３４をナット４６で締結する。これにより、ダンパフォーク２０がアッパハウジング８に対して高い精度で取り付けられる。そして、第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴３０に通したボルト３６，３８をナット４８，５０で締結する。これにより、キングピン軸ＬKPの軸方向および径方向のズレは、第２ボルト穴２６，第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴３０により吸収されることになる。
【００３０】
したがって、ボールジョイント１４，ベアリング１６に対し、寸法公差のばらつきに起因する負荷が作用しなくなり、耐久性の向上及び回転トルクの低下を図ることができる。
また、本サスペンション構造では、車両走行時にタイヤから横力が入力された場合には、以下のような作用を奏する。すなわち、図５に示すように、タイヤ接地面からの入力は、ダンパフォーク２０の下側を入力点とし、第２ボルト穴２６を中心とするモーメントＭとして作用することになる。この場合、ダンパフォーク２０は上側が固定の片持ち梁とみなすことができ、モーメントＭは第２ボルト穴２６を中心にダンパフォーク２０を曲げるようなモーメントとして作用する。
【００３１】
しかし、上述したように、第１ボルト穴２４はタイトな寸法公差で形成されるとともに、第２ボルト穴２６は縦方向にタイトな寸法公差で形成されているため、ダンパフォーク２０が基準穴２４を中心にずれる（或いは回転する）のを防止することができる。また、第３及び第４ボルト穴２８，３０近傍は、モーメントの入力が小さいため、ボルトと穴との間に隙間が形成されていても、上述のようなズレを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば上述では、本発明を車両のフロントサスペンションに適用した場合について説明したが、リアサスペンションに適用しても良い。また、第１の軸支手段としてボールジョイントを適用してもよい。また、実施形態中においては基準穴として第１ボルト穴２４を適用したが、第１ボルト穴２４，第２ボルト穴２６のどちらの穴を基準穴に適用してもよい。また、その他の細部についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両斜め前方から見た模式的な分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両斜め前方から見た模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両後方から見た模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両後方から見た模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部を構成する一部品としてのダンパフォークを示す模式図である。
【図６】従来技術について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
２ ストラット
４ 第１部材（ナックル）
６ ロアアーム
８ 第２部材（アッパハウジング）
１０ 第３部材（ロアハウジング）
１４ ボールジョイント（第２の軸支手段）
１４ｂ 揺動軸（スタッド部）
１６ ベアリング（第１の軸支手段）
１６ｂ 揺動軸（スタッド部）
１８ ドライブシャフト
１９ ハブ（車軸）
２０ 第４部材（ダンパフォーク）
２０ｆ 前側ダンパフォーク
２０ｒ 後側ダンパフォーク
２４ 第１ボルト穴
２６ 第２ボルト穴
２８ 第３ボルト穴
３０ 第４ボルト穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車のフロントサスペンション構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のサスペンションは、各種のアーム類やステアリングナックルなどの複数の部材をボルトやボールジョイントによって相対移動可能に相互連結して構成されている。
例えば、特許文献１には、図６に示すように、車軸１０１を支持するナックル１０２とサスペンションアーム１０３とを上下の２点でボールジョイント１０４，１０５を介して接続した構成が開示されている。なお、この場合には、上下のボールジョイント１０４，１０５のベアリング１０４ａ，１０５ａの中心を結ぶ線がキングピン軸ＬKP（操舵輪の回転軸）となる。
【０００３】
ところで、これらの各サスペンション部材は、設計上或いは製造上の公差を含んでいるため、このような公差が累積すると寸法にばらつきが生じる。このようなばらつきが生じると、サスペンション部材の組み付け時にボールジョイント１０４，１０５に必要以上の負荷が加わり好ましくない影響（例えば耐久性能の低下）を与えることになる。
これに対し、図６に示す構成では、上下ボールジョイント１０４，１０５のスタッド１０４ｂ，１０５ｂを２箇所ともテーパ状に形成しており、これによりボールジョイント１０４，１０５の軸心合わせの精度を高め、キングピン軸ＬKPの位置決め精度を高めるようにしている。
【０００４】
しかし、この場合にはキングピン軸方向の公差ばらつきが大きくなることが考えられる。そこで、この技術では、図６に示すように、上側ボールジョイント１０４のべアリング１０４ａにばね１０６を設けこのばね１０６の付勢力により軸方向のばらつきを吸収する構造が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１６１３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の技術では、ばね反力のばらつきによるボールジョイント１０４，１０５の回転トルクのばらつきが生じたり、部品点数増加によるコスト増を招いたりするおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、コスト増を招くことなく各部品の寸法公差の累積によるばらつきを吸収できるようにした、サスペンション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】
【０００６】
このため、請求項１に係る本願発明は、車両の車軸を回転可能に支持する第１部材と、該車両のストラットに固設され、第１の軸支手段を介して該第１部材の上端側を揺動自在に軸支する第２部材と、第２の軸支手段を介して該第１部材の下端側を揺動自在に軸支する第３部材と、該第１部材と該第２部材とをボルトにより締結する板金状の第４部材とを有し、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸がいずれも先端に向かって小径となるようなテーパ状に形成されたサスペンション構造において、該第４部材に、該第２部材を締結するための第１及び第２ボルト穴と、該第３部材を締結するための第３及び第４ボルト穴とが形成され、該第１及び該第２ボルト穴のうち、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸の中心を結ぶキングピン軸に近い側に形成された該第１ボルト穴の穴径の公差が、機械加工上許容される最小の公差となるように形成され、且つ、該キングピン軸から遠い側に形成された該第２ボルト穴が、該キングピン軸方向に対しては機械加工上許容される最小公差の縦穴径を有するとともに、該キングピン軸の径方向に対しては該縦穴径よりも大きな横穴径を有する長穴形状に形成され、該第３及び該第４ボルト穴が、いずれも該第１ボルト穴の穴径の公差よりも大きい公差を有して形成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載のサスペンション構造は、上記請求項１記載の構成に加えて、先端側が該第３部材に対して揺動可能に接続されるとともに、基端側が該車両に対して揺動可能に接続されるロアアームをさらにそなえていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のサスペンション構造によれば、コスト増を招くことなく各部品の寸法公差の累積によるばらつきを吸収できるという利点がある。また、各軸支手段に対し、取り付け時のばらつきに起因する負荷が作用しなくなり、軸支手段の回転トルクの低下を図ることができ、これにより耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係るサスペンション構造について説明すると、図１〜図５はいずれもその要部構成としての前輪左側のサスペンションを示す模式図であって、図１は車両斜め前方から見た模式的な分解斜視図、図２は同じく車両斜め前方から見た模式図、図３及び図４はいずれも車両後方から見た模式図、図５はその要部を構成する一部品を示す模式図である。なお、本実施形態では前輪左側のサスペンションを用いて説明するが、サスペンションは左右対称に構成されており、右側サスペンションも左側サスペンションと同様に構成されている、このため、以下では右側サスペンションの構成については説明を省略する。
【００１０】
図１〜図３に示すように、本サスペンションは、主にストラット２、ナックル（第１部材）４、ロアアーム６、アッパハウジング（第２部材）８、ロアハウジング（第３部材）１０及びダンパフォーク（第４部材）２０から構成されている。
ストラット２はショックアブソーバ（緩衝装置）としての機能とサスペンションアーム（支柱）としての機能を兼用する部材であって、後述するアッパハウジング８を介してナックル４の上側を支持している。ここでストラット２自体は公知のものであって、ストラット外筒の内部に形成されたシリンダに図示しないピストンが設けられるとともに、シリンダ内にオイルが充填されて構成されている。そして、サスペンションに入力が作用すると、ピストンがオイルの抵抗を受けながらシリンダ内を進退することにより入力が緩衝されるようになっている。
【００１１】
ナックル４はドライブシャフト１８及びハブ（車軸）１９を回転自在に支持する部品であって、その上端部がアッパハウジング８に取り付けられるとともに、下端部がロアハウジング１０に取り付けられている。
また、ナックル４にはナックルアーム４ａが形成され、このナックルアーム４ａにタイロッド１２が接続されている。これにより、ドライバの操舵力が図示しないステアリングギアボックスからタイロッド１２を介してナックル４に伝達されてナックル４が回動し、車輪が操舵されるようになっている。
【００１２】
また、図４に示すように、ナックル４の下面にはボールジョイント（第２の軸支手段）１４が設けられている。このボールジョイント１４は、主に基端側に形成された球状のベアリング部１４ａと、先端側に形成されたスタッド部（揺動軸）１４ｂとから構成されている。また、スタッド部１４ｂは先端に向けて小径となるようなテーパ状に形成されるとともに、最先端部にオネジが形成されている。
【００１３】
そして、ベアリング部１４ａがナックル４の下面に回動可能に埋設されるとともに、スタッド部１４ｂが下方に向けて突出するように取り付けられている。
一方、ナックル４の上方にベアリング（第１の軸支手段）１６が設けられている。このベアリング１６もオネジが形成された先端側のスタッド（揺動軸）１６ｂを有している。また、図４に示すように、スタッド部１６ｂはやはり先端に向かうほど小径となるようなテーパ状に形成され、スタッド部１６ｂはその先端が上方に突出するように構成されている。なお、ナックル４は予めアセンブリ化されており、ボールジョイント１４はピンチボルト１４ｃで締結され、ベアリング１６はナックル４に圧入されて一体化している。
【００１４】
また、ボールジョイント１４及びベアリング１６の中心を結ぶ線がサスペンションのキングピン軸（転舵軸又は操舵軸）ＬKPとなる。
また、各スタッド部１６ｂ，１４ｂは、それぞれアッパハウジング８及びロアハウジング１０に接続されており、これにより、ナックル４が上下から揺動自在に狭持されるようになっている。
【００１５】
このうち、アッパハウジング８は予めストラット２の外筒に溶接等により固着されており、ストラット２よりも車両外側にナックル４のベアリング１６を接続するためのボス部８ａが形成されている。
このボス部８ａは図４にも示すように、ベアリング１６のスタッド部１６ｂのテーパ形状に対応した形状に形成されており、このボス部８ａにスタッド部１６ｂを挿入するとともに、上部をナット４２で締結することにより、ベアリング１６の軸心合わせが行われるようになっている。
【００１６】
また、ロアハウジング１０にも、ボールジョイント１４のスタッド部１４ｂのテーパ形状に対応した形状のボス部１０ａが形成されており、このボス部１０ａにスタッド部１４ｂを挿入することにより、ボールジョイント１４の軸心合わせが行われるようになっている。
また、図１〜図３に示すように、ロアハウジング１０はボルト６ｃを介してロアアーム６に回動可能に接続されている。また、ロアアーム６は、車両の中心側端部（基端部）において、車両の長手方向に略沿う回動中心軸を有する前側基端部６ａと、車両の鉛直方向に中心軸を有する後側基端部６ｂとを備え、これらの基端部６ａ，６ｂに図示しないブッシュ類が圧入されている。そして、これらの基端部６ａ，６ｂの中心軸に沿ってボルトを挿通してナット等で締結することにより、ロアアーム６が図示しない車体又はサスペンションフレームに取り付けられるとともに、前側基端部６ａの回動中心軸を中心とした揺動が許容されるようになっている。
【００１７】
一方、ロアアーム６の先端側にも前側基端部６ａの回動中心と略平行な中心軸（即ち車両長手方向に延在する中心軸）を有する先端側接続部６ｄが形成されており、この接続部６ｄにも図示しないブッシュが圧入されている。そして、図１に示すように、この接続部６ｄとロアハウジング１０とをボルト６ｃにより締結することで、ロアハウジング１０及びナックル４が上下動可能にロアアーム６に接続されるようになっている。
【００１８】
また、図示するように、アッパハウジング８とロアハウジング１０とはダンパフォーク２０を介して接続されている。ダンパフォーク２０は本実施形態においてはドライブシャフト１８よりも前方に配設される前側ダンパフォーク２０ｆと、ドライブシャフト１８よりも後方に配設される後側ダンパフォーク２０ｒとにより構成されている。なお、これらのダンパフォーク２０ｆ，２０ｒは形状も含め略同様に構成されたものであり、後側のダンパフォーク２０ｒにスタビライザを接続するためのブラケットが溶着されている点、及び前後のダンパフォーク２０ｆ，２０ｒが左右対称形状に形成されている点以外は同様に構成されている。したがって、以下では２つのダンパフォーク２０ｆ，２０ｒについて、特に区別をしない限り単にダンパフォーク２０と記す。
【００１９】
ところで、本実施形態においては、アッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３つ構成要素が一体となって一つの部材として機能するものであり、これらの３つの部材を一体化した要素をサポートという。
ここで、サポートをアルミ等により一体に形成することも考えられるが、本実施形態ではコストや重量並びに組み付け作業性を考慮して、上述のようにアッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３部材に分割しており、さらにダンパフォーク２０を前後２枚に分割することで、ドライブシャフト１８との干渉を避けながらサポートして十分な強度を確保しているのである。
【００２０】
つまり、サポートを一体成型品とした場合には、十分な剛性を得るためには大型してしまい重量が増大してしまうほか、コスト増を招くことになる。また、重量増は、ばね下重量の増大となり操安性にも影響することになる。さらには、サポートを一体成型した場合は、ドライブシャフト１８を通すための穴部を設ける必要が生じるが、サスペンションを組み付ける際にサポートにドライブシャフト１８を通すための作業が必要になり作業性が低下する。
【００２１】
そこで、本実施形態ではサポートをアッパハウジング８，ロアハウジング１０及びダンパフォーク２０の３つ構成要素に分割することで、軽量化を図るとともに組み付け作業性の向上を図り、上記の課題を解決しているのである。
以下、ダンパフォーク２０について説明すると、本実施形態においてはダンパフォーク２０は板金をプレス成形して形成されたものであって、図５に示すように、アッパハウジング８を締結するために形成された第１及び第２ボルト穴２４，２６と、ロアハウジング１０を締結するために形成された第３及び第４ボルト穴２８，３０とを有している。
【００２２】
そして、上方に形成された２つのボルト穴２４，２６のうち、車両外側（キングピン軸ＬKPに近い側）の第１ボルト穴２４が組み付け作業時における基準穴となっており、アッパハウジング８及びロアハウジング１０の組み付け時にはこの基準穴（第１ボルト穴）２４を用いて一番最初に締結作業が行われる。このためこの基準穴２４の穴径の寸法公差は機械加工で許容される最小の寸法公差内となるように管理されている。これにより、この基準穴２４にボルト３２（図１，図３及び図４参照）を挿通すると、穴２４とボルトとの間には隙間（アソビ）が生じることなく、ダンパフォーク２０の基準位置が決定される。
【００２３】
また、車両内側（キングピン軸ＬKPから遠い側）の第２ボルト穴２６は、横方向に広い長穴形状に形成されている。具体的には、第２ボルト穴２６は、縦方向（キングピン軸ＬKPの軸方向）においては基準穴２４と同様に機械加工で許容される最小の寸法公差で形成され、一方、横方向（キングピン軸ＬKPの径方向）には、明らかに縦方向の穴径よりも大きな寸法に形成されている。なお、横方向の穴径は例えば縦方向の穴径の１．２倍程度に設定されている。
【００２４】
そして、このように構成することにより、第２のボルト穴２６は、ボルト３４（図３及び図４参照）を挿通したときに、縦方向には隙間のほとんど生じないタイトな状況となり、横方向には隙間が生じるルーズな状況となる。
これは、主にナックル４のキングピン軸方向のズレを抑制するためである。つまり、上述したように、本実施形態ではナックル４のボールジョイント１４及びベアリング１６のスタッド部１４ｂ，１６ｂはテーパ状に形成されており、このスタッド部１４ｂ，１６ｂを介してナックル４がアッパハウジング８及びロアハウジング１０に取り付けられているが、スタッド部１４ｂ，１６ｂがテーパ状に形成されていると、軸心位置を精度良くあわせるには都合がよいが、キングピン軸方向の寸法精度を確保するのは困難となる。
【００２５】
そこで、上述のように、基準穴としての第１ボルト穴２４については、穴径の寸法公差は機械加工で許容される最小の寸法公差とするとともに、第２ボルト穴２６は、キングピン軸方向においては基準穴２４と同様に機械加工で許容される最小の寸法公差で形成するとともにキングピン軸ＬKPの径方向には、縦方向の穴径よりも大きな寸法に形成することで長穴としているのである。
【００２６】
これにより、キングピン軸方向における取り付け位置のばらつきを規制し、位置決め精度が向上する。また、キングピン軸方向の位置を規制することで生じるキングピン径方向のズレが第２ボルト穴２６の長穴形状により吸収されるのである。
一方、下方に形成された第３及び第４ボルト穴２８，３０はいずれも挿通されるボルト径に対して僅かに大きい穴径に設定されている。具体的には、これらのボルト穴２８，３０の穴径の寸法公差は比較的大きく設定されており、少なくとも基準穴２４の寸法公差よりも大きな寸法公差に設定されている。
【００２７】
これにより、第１及び第２ボルト穴２４，２６での締結により生じた、ばらつき或いは寸法のズレがこの第３及び第４ボルト穴３０の寸法公差で吸収されるようになっている。
本発明の一実施形態に係るサスペンション構造は上述のように構成されているので、その組み付け時の手順及びその作用を説明すると以下のようになる。まず、本サスペンションの組み付け手順について説明すると、予めナックル４にドライブシャフト１８を挿通させ、ロアアーム６をボルトで締結した状態にしておき、ボールジョイント１４，ベアリング１６のスタッド部１４ｂ，１６ｂについてはナット４０，４２で締結する。
【００２８】
そして、ロアハウジング１０及びアッパハウジング８と、ダンパフォーク２０とをボルトで締結する。このとき、まず第１ボルト穴２４及び第２ボルト穴２６にボルト３２，３４を通し、アッパハウジング８に対するダンパフォーク２０の位置決めを行うとともに、第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴にボルト３６，３８を通し、ダンパフォーク２０に対するロアハウジング１０の位置決めを行う。
【００２９】
次に、第１ボルト穴２４のボルト３２をナット４４で締結し、その後第２のボルト穴２６のボルト３４をナット４６で締結する。これにより、ダンパフォーク２０がアッパハウジング８に対して高い精度で取り付けられる。そして、第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴３０に通したボルト３６，３８をナット４８，５０で締結する。これにより、キングピン軸ＬKPの軸方向および径方向のズレは、第２ボルト穴２６，第３ボルト穴２８及び第４ボルト穴３０により吸収されることになる。
【００３０】
したがって、ボールジョイント１４，ベアリング１６に対し、寸法公差のばらつきに起因する負荷が作用しなくなり、耐久性の向上及び回転トルクの低下を図ることができる。
また、本サスペンション構造では、車両走行時にタイヤから横力が入力された場合には、以下のような作用を奏する。すなわち、図５に示すように、タイヤ接地面からの入力は、ダンパフォーク２０の下側を入力点とし、第２ボルト穴２６を中心とするモーメントＭとして作用することになる。この場合、ダンパフォーク２０は上側が固定の片持ち梁とみなすことができ、モーメントＭは第２ボルト穴２６を中心にダンパフォーク２０を曲げるようなモーメントとして作用する。
【００３１】
しかし、上述したように、第１ボルト穴２４はタイトな寸法公差で形成されるとともに、第２ボルト穴２６は縦方向にタイトな寸法公差で形成されているため、ダンパフォーク２０が基準穴２４を中心にずれる（或いは回転する）のを防止することができる。また、第３及び第４ボルト穴２８，３０近傍は、モーメントの入力が小さいため、ボルトと穴との間に隙間が形成されていても、上述のようなズレを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば上述では、本発明を車両のフロントサスペンションに適用した場合について説明したが、リアサスペンションに適用しても良い。また、第１の軸支手段としてボールジョイントを適用してもよい。また、実施形態中においては基準穴として第１ボルト穴２４を適用したが、第１ボルト穴２４，第２ボルト穴２６のどちらの穴を基準穴に適用してもよい。また、その他の細部についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両斜め前方から見た模式的な分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両斜め前方から見た模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両後方から見た模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部構成を示す図であって、前輪左側のサスペンションを車両後方から見た模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサスペンション構造の要部を構成する一部品としてのダンパフォークを示す模式図である。
【図６】従来技術について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
２ ストラット
４ 第１部材（ナックル）
６ ロアアーム
８ 第２部材（アッパハウジング）
１０ 第３部材（ロアハウジング）
１４ ボールジョイント（第２の軸支手段）
１４ｂ 揺動軸（スタッド部）
１６ ベアリング（第１の軸支手段）
１６ｂ 揺動軸（スタッド部）
１８ ドライブシャフト
１９ ハブ（車軸）
２０ 第４部材（ダンパフォーク）
２０ｆ 前側ダンパフォーク
２０ｒ 後側ダンパフォーク
２４ 第１ボルト穴
２６ 第２ボルト穴
２８ 第３ボルト穴
３０ 第４ボルト穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車軸を回転可能に支持する第１部材と、
該車両のストラットに固設され、第１の軸支手段を介して該第１部材の上端側を揺動自在に軸支する第２部材と、
第２の軸支手段を介して該第１部材の下端側を揺動自在に軸支する第３部材と、
該第１部材と該第２部材とをボルトにより締結する板金状の第４部材とを有し、
該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸がいずれも先端に向かって小径となるようなテーパ状に形成されたサスペンション構造において、
該第４部材に、該第２部材を締結するための第１及び第２ボルト穴と、該第３部材を締結するための第３及び第４ボルト穴とが形成され、
該第１及び該第２ボルト穴のうち、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸の中心を結ぶキングピン軸に近い側に形成された該第１ボルト穴の穴径の公差が、機械加工上許容される最小の公差となるように形成され、且つ、該キングピン軸から遠い側に形成された該第２ボルト穴が、該キングピン軸方向に対しては機械加工上許容される最小公差の縦穴径を有するとともに、該キングピン軸の径方向に対しては該縦穴径よりも大きな横穴径を有する長穴形状に形成され、
該第３及び該第４ボルト穴が、いずれも該第1ボルト穴の穴径の公差よりも大きい公差を有して形成されている
ことを特徴とする、サスペンション構造。
【請求項２】
先端側が該第３部材に対して揺動可能に接続されるとともに、基端側が該車両に対して揺動可能に接続されるロアアームをさらにそなえている
ことを特徴とする、請求項１記載のサスペンション構造。
【請求項１】
車両の車軸を回転可能に支持する第１部材と、
該車両のストラットに固設され、第１の軸支手段を介して該第１部材の上端側を揺動自在に軸支する第２部材と、
第２の軸支手段を介して該第１部材の下端側を揺動自在に軸支する第３部材と、
該第１部材と該第２部材とをボルトにより締結する板金状の第４部材とを有し、
該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸がいずれも先端に向かって小径となるようなテーパ状に形成されたサスペンション構造において、
該第４部材に、該第２部材を締結するための第１及び第２ボルト穴と、該第３部材を締結するための第３及び第４ボルト穴とが形成され、
該第１及び該第２ボルト穴のうち、該第１及び該第２の軸支手段の揺動軸の中心を結ぶキングピン軸に近い側に形成された該第１ボルト穴の穴径の公差が、機械加工上許容される最小の公差となるように形成され、且つ、該キングピン軸から遠い側に形成された該第２ボルト穴が、該キングピン軸方向に対しては機械加工上許容される最小公差の縦穴径を有するとともに、該キングピン軸の径方向に対しては該縦穴径よりも大きな横穴径を有する長穴形状に形成され、
該第３及び該第４ボルト穴が、いずれも該第1ボルト穴の穴径の公差よりも大きい公差を有して形成されている
ことを特徴とする、サスペンション構造。
【請求項２】
先端側が該第３部材に対して揺動可能に接続されるとともに、基端側が該車両に対して揺動可能に接続されるロアアームをさらにそなえている
ことを特徴とする、請求項１記載のサスペンション構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１０７５１１（Ｐ２００９−１０７５１１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８２７６３（Ｐ２００７−２８２７６３）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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