車両用懸架装置及び弾性支持装置

【課題】簡単な構造によって、ロール方向変位を低減することが可能な車両の懸架装置を提供する。
【解決手段】ナックル５にサスペンションリンク４を介して連結するサスペンションメンバ１を弾性支持するマウントインシュレータ２は、軸を上下に向け且つ入れ子状に配置された内筒１０及び外筒１１と、該内筒１０と外筒１１との間を連結する弾性部材１２とを備える。上記内筒１０の外周面及び外筒１１の内周面にそれぞれ少なくとも車幅方向に突出する突起部１３，１４を組をなして設け、その組をなす内側突起部１３と外側突起部１４とは、上面視で所定の間隔を開けて車幅方向に対向配置していると共に、車両上下方向にオフセットさせて配置した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性支持装置、及び車輪を車体に懸架するための車両用懸架装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用懸架装置としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、車体のサイドフレームの前部にサブフレームが取り付けられている。そして、左右に延びるスタビライザの左右両端部が左右のサスペンションリンクにそれぞれ連結されていると共に、そのスタビライザの中央部が、上記左右一対のブラケットを介して上記サブフレームの前端面に支持されている。
【０００３】
上記スタビライザは、転舵などによって、左右の車輪に左右逆相の上下力が入力されると、スタビライザで連結されるサブフレームと車輪との間の相対変位を低減して、車体のロール方向変位を低減するものである。
【特許文献１】特開２０００−８５６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、サブフレームが車体に対し弾性支持されている場合を想定すると、上記スタビライザは、車輪に対するサブフレームのロール方向変位は低減できるものの、サブフレームに対する車体のロール方向変位を低減しない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、簡単な構造によって、ロール方向変位を低減することが可能な車両の懸架装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の弾性支持部材を介して車体フレームに弾性支持されるサスペンションメンバと、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と、上記サスペンションメンバと車輪支持部材とを連結するサスペンションリンクとを備えた車両用懸架装置において、
上記弾性支持部材のうちの少なくとも一つは、軸を上下に向け且つ入れ子状に配置された内筒及び外筒と、該内筒と外筒との間を連結する弾性部材とを備え、
上記内筒の外周面及び外筒の内周面にそれぞれ少なくとも車幅方向あるいは車両前後方向に突出する突起部を組をなして設け、その組をなす内筒の突起部と外筒の突起部とは、上面視で所定の間隔を開けて車幅方向あるいは車両前後方向に対向配置していると共に、車両上下方向にオフセットして配置していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の車両用懸架装置によれば、サスペンションメンバに対する車体のロール方向変位を低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の車両用懸架装置を示す斜視図である。図１中、符号１はサスペンションメンバを示す。
本実施形態のサスペンションメンバ１は、左右のサイドメンバ１ａ間を２本のクロスメンバ１ｂによって連結されて、平面視略井桁状となっている。なお、サスペンションメンバ１の構造は上記構造に限定されるものではない。そのサスペンションメンバ１の前側左右両側、及び後側左右両側は、それぞれマウントインシュレータ２を介して不図示の車体フレーム（例えばサイドフレーム）に弾性支持されている。なお、本実施形態では４点支持の場合を例示しているが、２点や３点若しくは５点以上で弾性支持しても良い。
【０００８】
そして、左右の車輪（不図示）を回転自在に支持する左右のナックル３（回転支持部材）が、サスペンションリンク４を介して上記サスペンションメンバ１のサイドメンバ１ａに連結している。上記ナックル３にショックアブソーバ５の下端部が固定され、該ショックアブソーバ５の上端部は不図示の車体フレームに取り付けられている。
また、車両幅方向に延びるようにしてスタビライザ６が配置されている。該スタビライザ６の左右端部は、それぞれコンロッド７を介してショックアブソーバ５に連結していると共に、そのスタビライザ６の中央部は、サスペンションメンバ１の前部に対し、ブラケット８を介して軸回転自在な状態に支持されている。なお、上記ショックアブソーバ５の端部は、サスペンションリンク４に連結されていてもよい。
【０００９】
上記４個のマウントインシュレータ２は、弾性支持部材であって、図３及び図４に示すように、軸を上下に向け且つ入れ子状に配置された内筒１０及び外筒１１と、その内筒１０及び外筒１１の間に介装されるゴム材などからなる弾性体１２とを備え、外筒１１がサスペンションメンバ１に固定されると共に内筒１０が取付けボルトを介して車体フレームに固定される。すなわち、上記内筒１０、外筒１１、及び弾性体１２の構成は、内筒１０の外周面と外筒１１の内周面とが横方向で対向配置され、その内筒１０外周面と外筒１１内周面との間を連結するようにして弾性体１２が充填されている。また、内筒１０外周面及び外筒１１内周面にはそれぞれ組をなす突起部１３，１４が設けられ、各突起部１３，１４は少なくとも車幅方向に突出している。以下の説明では、内筒１０外周面に設けられた突起部を内側突起部１３と、外筒１１内周面に設けられた突起部を外側突起部１４と呼ぶ。
【００１０】
外側突起部１４は、外筒１１内周面から径方向に車幅方向外方及び内方に向けて、それぞれ２個づつ組をなして突出している。組をなす２個の外側突起部１４は、上下に所定間隔を開けて配置されて、その２個の外側突起部１４間に凹部を形成する。本実施形態では、外筒１１の車幅方向両側にそれぞれ凹部が形成されている。すなわち、本実施形態では、２組の突起部が例示されている。
【００１１】
また、内側突起部１３は、上記凹部と径方向で対向する高さ位置から外筒１１側に向けて突出している。但し、内側突起部１３の突出量は、相対的に、上面視、外側突起部１４と当該内側突起部１３とが重ならない量に設定されている。また、内側突起部１３は、上下方向の寸法は、少なくとも先端部が上記凹部内に遊挿できるだけの大きさに、すなわち凹部の上下幅Ｗよりも小さくなるように設定されている。
【００１２】
なお、上記内筒１０は、上端部に外向きフランジ１０ａを備え、その外向きフランジと外筒１１の上端面との上下のクリアランスによって、内筒１０に対する外筒１１の上下方向への相対的変位量を規制している。
また、組をなす上記内側突起部１３と外側突起部１４との間のクリアランスが、内筒１０外周面と外筒１１内周面との間の径差よりも短いので、当該内側突起部１３と外筒１１突起部との間に位置する弾性体１２の許容弾性量が小さいことに鑑み、突起部と弾性体１２との間を縁切りしておいても良い。
【００１３】
次に、上記車両用懸架装置の動作及び作用・効果について説明する。
ここで、上記サスペンションメンバ１を弾性支持するためのマウントインシュレータ２は、上記突起部が無い場合には、図４に示すように、弾性体１２は、上下方向の入力に対してはせん断によって反力を発生し、横方向（前後左右方向）の入力に対しては引張り・圧縮によって反力を発生する。そして、図６，７中に破線で示すような、弾性体１２の荷重−たわみ線図を有し、初期の線形部分（初期バネの領域）からの立上り部分の傾斜は弾性体１２の変位限界によって決定される。なお、上記弾性体１２の荷重−たわみ線図は、マウントインシュレータ２全体でみれば、荷重に対する（外筒１１−内筒１０間の相対変位）の線図（たわみ量が上記相対変位量に対応する）となる。
【００１４】
一方、上記本実施形態のマウントインシュレータ２のように、組をなす内側突起部１３と外側突起部１４とを設けると、弾性体１２は、図５に示すように、上下方向の入力にも横方向の入力にも、せん断と圧縮・引張との両方によって複合的に反力を発生するため、図６及び７に示す、荷重−たわみ線図における、初期の線形部分（初期バネの領域）からの立上り部分の立上りの傾斜をより急激にすることが可能となる（実線部分を参照）。また、この作用は、上記突起部１３，１４によって生じるものであり、初期の線形部分（初期バネの領域）の特性は弾性体１２の材質の特性で決まることから、突起部１３，１４を設けても当該初期の線形部分（初期バネの領域）の特性への影響は無いか小さい。
【００１５】
次に、車両が旋回を行う際について説明する。
旋回による車両の挙動は、時系列で分解して説明すると、まず、旋回運動開始と共にタイヤ摩擦力に伴う車両横方向の入力がマウントインシュレータ２に伝達される。そして次に、車体のロール挙動が始まるに伴いスタビライザ６が作用し、マウントインシュレータ２には、この反力が上下方向の入力として伝達される。これらの車両挙動の各段階における上記突起部の作用について説明すると、
ａ）旋回前の車両初期状態（車両停止状態、及び直進走行状態）においては、図８に示すように、径方向において、内側突起部１３と外側突起部１４とは所定の隙間を持った状態であるため、当該内側突起部１３と外側突起部１４とは全く干渉していない。
【００１６】
ｂ）この状態から車両旋回が開始して横方向入力が発生するに伴い、左右の両マウントインシュレータ２において、図９に示すように、それぞれ、内側突起部１３が上記２つの外側突起部１４による凹部間に入り込む状態に弾性体１２の変形が生じる。
ｃ）続いて、車体のロールに伴い、マウントインシュレータ２に上下方向入力が発生すると、図１０に示すように、凹部に入り込んだ内側突起部１３が、上側若しくは下側の外側突起部１４と弾性体１２を介して当接することで、外筒１１に対する内筒１０の上下変位が規制される。
【００１７】
以上のような作動により、旋回時にマウントインシュレータ２内部に設けた突起部同士が上下で干渉することによって、上下方向の弾性体１２のたわみ（外筒１１に対する内筒１０の上下変位）が強制的に規制される。すなわち、マウントインシュレータ２によって、サスペンションメンバ１に対する車体のロールが小さく抑えられることで、車体の挙動を制御するスタビライザ６の車両姿勢復元力の伝達効率が向上するため、操縦安定性能（以下操安性能）が飛躍的に向上する。同時に、車体の過剰なロールが抑制されることから、乗心地も向上する。また、スタビライザ６の復元力伝達効率が向上することに伴い、突起部１３，１４がないマウントインシュレータ構造にあっては弾性体１２のたわみにより無駄になっていた分の軽量化、及び低コスト化も図ることが可能となる。
【００１８】
一方、一般的にマウントインシュレータ２は硬いほど操縦安定性能が向上し、軟らかいほど騒音振動性能（以下音振性能）が向上するため、従来、マウントインシュレータ２では、このトレードオフを考慮しつつ特性設計を行わなければならない。しかし操縦安定性能として求められるマウントインシュレータ２の硬さは、その大部分が車両前後左右方向に入力が生じた場合のものであるが、本実施形態のように突起部１３，１４を設けることで、車両前後左右方向に入力が生じた状態では、外側突起部１４と内側突起部１３との間の干渉によって、上下方向へのたわみが小さく規制されて上下剛性が向上する。一方、前後左右方向の入力がない状態、すなわち外側突起部１４による凹部に内側突起部１３が入り込んでいない状態での特性は、主として弾性体１２の剛性に依存し、音振性能に有利な軟らかい方向に当該弾性体１２の剛性を得ることが可能となる。
【００１９】
また、図３のように、各突起部１３，１４を車幅方向に突出させ、車両前後方向に突起がない構造とすることで、車両前後方向に弾性体１２の体積が増えて、該車両前後方向の剛性を小さく設定している。その結果、路面の突起を乗り越して、車輪に入力された力が伝達されて、弾性体１２に車両前後方向の力が入力されても、車体に伝達されにくく乗り心地が向上する。
【００２０】
このように、本実施形態の突起部を設けたインシュレータを採用することで、操安・音振性能両者において理想的な特性に近づくように設定することが容易となる。
また、図１１に示すように、内側突起部１３における、外側突起部と対向する角部１３ａを面取りしておくことが好ましい。面取りをせずに角部１３ａが鋭角の状態では、内側突起部と外側突起部とが干渉した際に、その間に介在する弾性体部分に大きな応力が作用して当該弾性体の耐久性に悪影響が出る。これに対し、面取りしておくことで、応力集中係数が緩和されて上記悪影響を抑えることができる。
【００２１】
ここで、上記内側突起部１３は、車幅方向への移動に伴い上記２つの外側突起部１４からなる凹部内に入り込んでいくこととなるが、上下方向入力によって下側の外側突起部１４の上面若しくは下側の外側突起部１４の下面に干渉した後（荷重−たわみ線図における立上り開始後）は、当該外側突起部１４の上面若しくは下面に案内されるように車幅方向に変位する。このため、当該外側突起部１４の上面若しくは下面を、車幅方向に沿って突起部の根元側に近づくほど上記内側突起部１３との上下方向のオフセットが小さくなるように傾け、その傾きが大きくなるるほど、図１２に示すように、荷重−たわみ線図における立上りの傾きを緩和させることができる。さらに、上記傾斜の車幅方向の輪郭を例えば凸の円弧形状とすれば、立上り後の傾きを徐々に大きくすることができるなど非線形な状態にすることが可能となる。
【００２２】
このような傾きによる特性と合わせて、内側突起部１３と外側突起部１４との上下方向のオフセット量（凹部の隙間）、及び充填されたゴムの硬度を調整し、図１２の荷重たわみ線図における立ち上がり開始位置を調整することで、サスペンションメンバ１の挙動も制御することが可能になる。
なお、上記傾斜は、相対的なものであるので、内側突起の上下面を傾斜させても良い。
【００２３】
ここで、上記実施形態では、組となる内側突起部１３及び外側突起部１４を車幅方向に向けてだけ突出するように設けてあるので、旋回時には、内側突起部１３と外側突起部１４とが干渉して上下方向の変位が規制されることで相対的に剛性が向上してロール挙動を抑制する。一方、加速時における前後入力及び上下入力に伴うエンジンからの騒音について、上記内側突起部１３と外側突起部１４とは干渉しないので、弾性体１２の剛性に依存した分だけ抑制できるマウントインシュレータ２を設計することが可能となる。
【００２４】
もっとも、上記内側突起部１３及び外側突起部１４を環状として周方向全周に設けても良い。この場合には、車体とサスペンションメンバ１との間にマウントインシュレータ２の組付けの際に、マウントインシュレータ２の円周方向の位置を規定することなく当該マウントインシュレータ２を組み付けることが可能となり、組み付け作業の時間短縮を図ることができる。
【００２５】
また、上記実施形態では、組をなす突起部として、２個の外側突起部１４と１個の内側突起部１３とから構成する場合を例示しているが、逆にして１個の外側突起部１４と２個の内側突起部１３とから構成しても良い。この場合には、上下に並べた２個の内側突起部１３間に外側突起部１４が対向配置するようにする。
また、上記実施形態では、一方の突起部間に凹部を形成し、その凹部に他方の突起部が対向配置させているがこれに限定されない。例えば、外側突起部１４と内側突起部１３とを１個づつとし、その外側突起部１４と内側突起部１３とを上下にオフセットして配置させても良い。
【００２６】
また、上記突起部１３，１４は、全てのマウントインシュレータ２に設ける必要はなく、例えば後側のマウントインシュレータなど一部のマウントインシュレータにだけ設けても良い。
また、上記実施形態では、突起部１３，１４を車幅方向に突出させる例を示したが、突起部を車両前後方向に突出させてもよい。突起部１３，１４を車両前後方向に突出させることにより、加速時あるいは制動時に車体の先端が上側に変位する、あるいは下側に変位するピッチング方向の変位を規制することができて、乗り心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る車両用懸架装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るマウントインシュレータを示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】突起部が無い場合の作用を示す図である。
【図５】突起部が有る場合の作用を示す図である。
【図６】上下方向入力に対する荷重−たわみ線図である。
【図７】左右方向入力に対する荷重−たわみ線図である。
【図８】車両が通常状態における図であり、（ａ）が車両状態を示す前面図で（ｂ）がそのときの突起部の状態を示す模式図である。
【図９】旋回開始直後で横力発生時における状態の図であり、（ａ）が車両状態を示す前面図で（ｂ）がそのときの突起部の状態を示す模式図である。
【図１０】旋回によるロール発生時における状態の図であり、（ａ）が車両状態を示す前面図で（ｂ）がそのときの突起部の状態を示す模式図である。
【図１１】角部を面取りし且つ傾斜面を設けた例を示す模式図である。
【図１２】傾斜の状態による立上りの変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１サスペンションメンバ
２マウントインシュレータ
３ナックル（車輪支持部材）
４サスペンションリンク
５ショックアブソーバ
６スタビライザ
７コンロッド
１０内筒
１１外筒
１２弾性体
１３内側突起部
１４外側突起部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の弾性支持部材を介して車体フレームに弾性支持されるサスペンションメンバと、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と、上記サスペンションメンバと車輪支持部材とを連結するサスペンションリンクとを備えた車両用懸架装置において、
上記弾性支持部材のうちの少なくとも一つは、軸を上下に向け且つ入れ子状に配置された内筒及び外筒と、該内筒と外筒との間を連結する弾性部材とを備え、
上記内筒の外周面及び外筒の内周面にそれぞれ少なくとも車幅方向あるいは車両前後方向に突出する突起部を組をなして設け、その組をなす内筒の突起部と外筒の突起部とは、上面視で所定の間隔を開けて車幅方向あるいは車両前後方向に対向配置していると共に、車両上下方向にオフセットして配置していることを特徴とする車両用懸架装置。
【請求項２】
上記内筒の突起部と外筒の突起部との間には弾性部材が介在することを特徴とする請求項１に記載した車両用懸架装置。
【請求項３】
上記内筒の突起部のうち外筒の突起部との対向する角部、及び外筒の突起部のうち内筒の突起部の対向する角部の、少なくとも一つの角部は、面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用懸架装置。
【請求項４】
上記内筒の突起部が直接若しくは弾性体を介して当接可能な外筒の突起部の上下の面、及び外筒の突起部が直接若しくは弾性体を介して当接可能な内筒の突起部の上下の面のうち、少なくとも一つの面は、当接する突起部との上下方向のオフセットが先端から根元に向かうにつれて小さくなるように、水平面に対し上下に傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用懸架装置。
【請求項５】
前記突起部は、周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用懸架装置。
【請求項６】
上記組をなす内筒の突起部と外筒の突起部は、内筒及び外筒のうちの一方の筒に形成されて上下に所定間隔を配置された２個の突起部、他方の筒に形成されて上記２個の突起間に挿入可能な位置に配置された１個の突起部とからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用懸架装置。
【請求項７】
車両を構成する部品同士を弾性的に連結する弾性支持装置において、
弾性支持装置は、軸を上下に向け且つ入れ子状に配置された内筒及び外筒と、該内筒と外筒との間を連結する弾性部材とを備え、
上記内筒の外周面から突出する突起部と上記外筒の内周面から突出する突起部とを設け、その内筒の突起部と外筒の突起部とは、上面視で所定の間隔を開けて対向配置していると共に、側面視で上下方向にオフセットして配置していることを特徴とする弾性支持装置。
【請求項８】
上記内筒の突起部と外筒の突起部との間には弾性部材が介在することを特徴とする請求項７に記載した弾性支持装置。
【請求項９】
上記内筒の突起部のうち外筒の突起部との対向する角部、及び外筒の突起部のうち内筒の突起部の対向する角部の、少なくとも一つの角部は、面取りされていることを特徴とする請求項７又は８に記載の弾性支持装置。
【請求項１０】
上記内筒の突起部が直接若しくは弾性体を介して当接可能な外筒の突起部の上下の面、及び外筒の突起部が直接若しくは弾性体を介して当接可能な内筒の突起部の上下の面のうち、少なくとも一つの面は、当接する突起部との上下方向のオフセットが先端から根元に向かうにつれて小さくなるように、水平面に対し上下に傾斜していることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の弾性支持装置。
【請求項１１】
前記突起部は、周方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の弾性支持装置。
【請求項１２】
上記組をなす内筒の突起部と外筒の突起部は、内筒及び外筒のうちの一方の筒に形成されて上下に所定間隔を配置された２個の突起部、他方の筒に形成されて上記２個の突起間に挿入可能な位置に配置された１個の突起部とからなることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の弾性支持装置。

【図１】