JP3138265B2 - 車両の操舵車輪用サスペンション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の車両に使用される操舵車輪用の
サスペンションの改良に関する。

（従来の技術） 従来、車両の操舵車輪用サスペンションとして、例え
ば、特開昭61−218408号公報等に示されるものが知られ
ている。

この従来例は、車輪を回転支持するナックルを車体に
支持するアッパリンクおよびロワリンクが、それぞれ前
後一対のアームにて構成されたもので各リンクの車体上
方から見た瞬間中心点により仮想キングピンを規定した
ものとなっている。そして、車輪操舵時に各リンクにて
発生する該瞬間中心点の移動により仮想キングピン軸が
変位するので、車輪の操舵時のキャスタ角を制御するこ
とができるものとなっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来例のものは仮想キングピン軸
を規定する瞬間中心点（各アームの延長線の車体上方か
ら見た交点）をナックルの車幅方向外方に設定したもの
であるため、車輪操舵時に発生する仮想キングピン軸の
変位（上記交点の変位）と共にナックルが大きく変位す
るものとなっていた。このため、上記従来例のもので
は、仮想キングピン軸が固定的に設定される一般的な車
両に比べて車体のホイールハウスをかなり大きく設定し
なければならず、車両全体におけるスペース効率が低下
するとともに車載性が悪化する問題があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために創案されたもの
で、車輪を回転支持するナックルと車体との間に、前後
一対のアームにて構成されたアッパリンク系とロワリン
ク系とが設けられた車両の操舵車輪用サスペンションに
おいて、上記両リンク系の各アームは、それぞれ内端を
車体側に枢着されると共に外端を上記ナックルに枢着さ
れ、上記アッパリンク系は、上記車輪の直進位置におい
て上記ナックルより車両前方側へ傾斜して車体側に延出
する前側アッパアームと、上記直進位置において車体上
方から見て車幅方向に配置された後側アッパアームとを
含むと共に、上記前後のアッパアームの外端間の距離が
内端間の距離より小さく設定されており、上記ロワリン
ク系は、上記直進位置において車体上方から見て車幅方
向に配置された前側ロワアームと、上記直進位置におい
て上記ナックルより車両後方側へ傾斜して車体側に延出
する後側ロワアームとを含むと共に、上記前後のロワア
ームの外端間の距離が内端間の距離より小さく設定され
ており、上記前側アッパアームの外端は、上記直進位置
において、上記後側アッパアームの延長線上で、且つ、
上記後側アッパアームの外端より車幅方向外方に位置
し、上記後側ロワアームの外端は、上記直進位置におい
て、上記前側ロワアームの外端より車幅方向外方で、且
つ、車両後方側に位置し、操舵時に旋回内輪側のキャス
タが増大するよう構成されたことを特徴とする車両の操
舵車輪用サスペンションである。

（作用） 本発明によれば、アッパリンク系は、車輪の直進位置
においてナックルより車両前方側へ傾斜して車体側に延
出する前側アッパアームと、上記直進位置において車体
上方から見て車幅方向に配置された後側アッパアームと
を含むと共に、上記前後のアッパアームの外端間の距離
が内端間の距離より小さく設定され、ロワリンク系は、
上記直進位置において車体上方から見て車幅方向に配置
された前側ロワアームと、上記直進位置において上記ナ
ックルより車両後方側へ傾斜して車体側に延出する後側
ロワアームとを含むと共に、上記前後のロワアームの外
端間の距離が内端間の距離より小さく設定されているた
め、前側及び後側アッパアームの各延長線の交点（瞬間
中心）と前側及び後側ロワアームの各延長線の交点（瞬
間中心）とにより仮想キングピン軸が規定され、車輪の
操舵時にこの瞬間中心点が前後に変位することにより上
記従来例と同様に操舵時のキャスタ角を制御できるもの
である。

そして、本発明においては特に、車輪の直進位置にお
いて、前側アッパアームの外端が、後側アッパアームの
延長線上で、且つ、後側アッパアームの外端より車幅方
向外方に位置すると共に、後側ロワアームの外端が、前
側ロワアームの外端より車幅方向外方で、且つ、車両後
方側に位置するため、操舵時に旋回内輪側のキャスタが
増大するものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明に基づく操舵車輪用サスペンションの
斜視図であり、第１図に示すように、車輪１はナックル
２に回転自在に支持されている。ナックル２には後方に
突出するナックルアーム３が形成されており、ナックル
アーム３の後端にはボールジョイントＨを介してタイロ
ッド４の外端が枢着され、タイロッド４はステアリング
ギヤボックス５の出力部にジョイントＴを介して連結さ
れるものなっている。このため、ステアリングギヤボッ
クス５の操舵出力はタイロッド４を介してナックル２に
入力されるものとなっている。

ナックル２の下部と車体との間には、略車幅方向に配
置された前側ロワアームとしてのラテラルアーム６と、
ラテラルアーム６の後方に位置してナックル２側から後
方且つ内方に延びる後側アッパアームとしてのコンプレ
ッションアーム７とから構成されたロワリンク系が設け
られている。コンプレッションアーム７の外端はボール
ジョイントGNを介してナックル２の最下部に枢着され、
またコンプレッションアーム７の内端はゴムブッシュＧ
を介して車体側に枢着されている。一方、ラテラルアー
ム６の外端はボールジョイントANを介してナックル２に
枢着され、このボールジョイントANはボールジョイント
GNより前方且つ上方に配置されるものとなっている。ま
たラテラルアーム６の内端はゴムブッシュＡを介して車
体側に枢着されており、ゴムブッシュＡのばね定数はゴ
ムブッシュＧのばね定数より大きく設定されている。

ナックル２には、車輪１の上方まで湾曲して延びる延
長アーム８が一体に形成されている。そして、延長アー
ム８の上端と車体との間には、車幅方向に配置された後
側アッパアームとしてのラテラルアーム９と、ラテラル
アーム９の前方に位置してナックル２側から前方且つ内
方に延びる前側アッパアームとしてのテンションアーム
10とから構成されたアッパリンク系が設けられている。
ラテラルアーム９の外端はボールジョイントRNを介して
ナックル２の延長アーム８の上端に枢着され、またラテ
ラルアーム９の内端はゴムブッシュＲを介して車体側に
枢着されている。一方、テンションアーム10の外端はボ
ールジョイントQNを介してナックル２の延長アーム８の
上端に枢着され、このボールジョイントQNはボールジョ
イントRNより車幅方向外方に配置されるものとなってい
る。またテンションアーム10の内端はゴムブッシュＱを
介して車体側に枢着されており、ゴムブッシュＱのばね
定数はゴムブッシュＲのばね定数より小さく設定されて
いる。

なお、第１図において符号11はエンジン側から入力さ
れる駆動力を車輪１に伝達するドライブシャフトであ
り、12は車体とロワアーム系のラテラルアーム６とに連
結されたスプリングダンパユニットである。そして、ス
プリングダンパユニット12の下端はドライブシャフト11
との緩衝を避けるため、二股状に形成されてラテラルア
ーム６に連結されるものとなっている。

第２図は第１図の平面図を概略的に示すものであり、
第２図に示すようにロワリンク系においては、ボールジ
ョイントGNが車体上方から見てボールジョイントANより
車幅方向外方且つ後方に位置するものとなっており、ボ
ールジョイントGN及びANを結ぶ線分が走行方向に対して
前方且つ内向きに設定されるものとなっている。また、
ロワリンク系においてリンク系の瞬間回転中心となり仮
想キングピン軸を規定するところのラテラルアーム６と
コンプレッションアーム７との延長線の交点（瞬間中心
点）KLは、車輪１の中心WOより若干後方に位置するもの
となっている。

一方、アッパリンク系においては、テンションアーム
10の外端に設けられるボールジョイントQNが、車体上方
から見てラテラルアーム９の軸線の延長線上に位置して
ボールジョイントRNより車幅方向外方に位置するものと
なっており、ボールジョイントRN及びQNを結ぶ線分が車
幅方向に設定されるものとなっている。このため、アッ
パリンク系においてリンク系の瞬間回転中心となり仮想
キングピン軸を規定するところのラテラルアーム９とテ
ンションアーム10との延長線の交点（瞬間中心点）KU
は、車輪の直進状態においてボールジョイントQNの中心
に一致するものとなっている。

第３図は第１図の後面図を概略的に示すものであり、
第３図に示すように、前述の瞬間中心点KUおよびKLによ
り規定される仮想キングピン軸KPは略直立して僅かに内
傾して設定され、第１図にも示すように車輪１の中心WO
におけるキングピンオフセットが僅かにプラス側に設定
され、車輪１の接地面におけるキングピンオフセットが
僅かにマイナス側に設定されるものとなっている。ま
た、第２図の関係から明らかなように、仮想キングピン
軸KPは後傾して設定されるものとなっており、第１図に
示すように接地面におけるキャスタトレールがプラス側
に設定されるものとなっている。

続いて、本実施例の作用を説明する。

まず、上記サスペンションによる基本的な作用を説明
すると、ロワリンク系がラテラルアーム６とコンプレッ
ションアーム７により構成されると共に、アッパリンク
系がラテラルアーム８とテンションアーム10により構成
されるため、車輪１に作用する前後力はコンプレッショ
ンアーム７およびテンションアーム10により支持され、
車輪１に作用する横力はラテラルアーム6,9により支持
されることになり、車輪１に加わる力を効率良く各アー
ムに分散して支持させることができる。そして、ロワリ
ンク系においてはゴムブッシュＡのばね定数はゴムブッ
シュＧのばね定数より大きく設定されると共にアッパリ
ンク系においてはゴムブッシュＲのばね定数はゴムブッ
シュＱのばね定数より大きく設定されていることから、
横力に対するキャンバ剛性が高く安定した操縦安定性が
確保されると同時に、前後力に対する剛性が比較的低く
設定されるので突起乗越時の乗心地が良好になるものと
なっている。

また、車輪１の直進状態において仮想キングピン軸KP
は略直立して設定され、車輪１の接地面及び中心WOにお
けるキングピンオフセットが極めて僅かであることか
ら、車輪１の接地面に作用する制動力，ならびに車輪１
の中心WOに作用する駆動力およびエンジンブレーキ力に
より仮想キングピン軸KP回りに作用するモーメント力が
低減され駆動および制動力の変化に対する操舵力あるい
は保舵力の変化を抑制することができる。

また、アッパリンク系およびロワリンク系をそれぞれ
２本のアームにて構成して仮想キングピン軸KPを設定す
るものであるため、アーム外端位置とキングピン角度と
を個別に設定することができるものとなっており、しか
もアッパリンク系を車輪１の上方に設置しているので、
アッパリンク系の車幅方向における実長（ここではラテ
ラルアーム９の車幅方向長さ）を比較的長く設定するこ
とができ、車輪の上下ストロークに対するキャンバ変化
およびトレッド変化が小さくなる。

次に車輪が操舵された場合の作用を第4,5図に基づい
て説明すると、車輪１が旋回外輪になる場合（図示のも
のでは車輪１が右操舵される場合）には、ロワリンク系
およびアッパリンク系は第4,5図に一点鎖線で示したよ
うな状態になる。すなわち、ロワリンク系においては第
４図に示すようにボールジョイントANおよびGNを結ぶ線
分（ナックル２の下部）が車両の後方で且つ外方に変位
し、仮想キングピン軸を規定する瞬間中心点（車体上方
から見た両アーム6,7の延長線の交点）は直進時のKL点
から後方且つ内方に変位したKLoとなる。一方、アッパ
リンク系においては第５図に示すようにボールジョイン
トRNおよびQNを結ぶ線分（ナックル２の上端）が車両の
後方で且つ内方に変位し、仮想キングピン軸を規定する
瞬間中心点（車体上方から見た両アーム9,10の延長線の
交点）は直進時のKU点から後方且つ内方に変位したKUo
となる。

また、車輪１が旋回内輪になる場合（図示のものでは
車輪１が左操舵される場合）には、ロワリンク系および
アッパリンク系は第4,5図に破線で示したような状態に
なる。すなわち、ロワリンク系においては第４図に示す
ようにボールジョイントANおよびGNを結ぶ線分（ナック
ル２の下部）が車両の前方で且つ内方に変位し、仮想キ
ングピン軸を規定する瞬間中心点は直進時のKL点から前
方且つ内方に変位したKLiとなる。一方、アッパリンク
系においては第５図に示すようにボールジョイントRNお
よびQNを結ぶ線分（ナックル２の上端）が車両の前方で
且つ内方に変位し、仮想キングピン軸を規定する瞬間中
心点は直進時のKU点から前方且つ内方に変位したKUiと
なる。

そして、上述したように旋回外輪ではナックル２の下
部が外方に変位し且つナックル２の上端が内方に変位す
ることから、ナックル２に回転支持される車輪のキャン
バ角はネガティブ方向に変化することになり、また旋回
内輪では第4,5図から明らかなようにナックル２下部の
内方変位量がナックル２上端の内方変位量よりはるかに
大きいことから車輪のキャンバ角はポジティブ方向に変
化することになる。これにより好ましい操舵キャンバ変
化が得られ旋回外輪および内輪の接地性が向上するので
タイヤの発揮できるコーナリングパワーが増大し車両の
旋回性が向上する。

なお、この作用は、ロワリンク系を略車幅方向に配置
したラテラルアーム６と車幅方向内方且つ後方に向けて
配置したコンプレッションアーム７とにより構成すると
共に、アッパリンク系を略車幅方向に配置したラテラル
アーム９と車幅方向内方且つ前方に向けて配置したテン
ションアーム10とにより構成したことにより効率良く得
られるものである。

ここで、特にアッパリンク系の作動についてもう少し
詳しく説明すると、ボールジョイントRNおよびQNを結ぶ
線分（ナックル２の上端）の変位が旋回外輪になるとき
も旋回内輪になるときも小さいことは第５図から明らか
である。すなわち、アッパリンク系は車輪１の直進状態
において、ボールジョイントQNがラテラルアーム９の延
長線上に位置することから、車輪操舵時のボールジョイ
ントQNの変位が極めて僅かに抑えられ、結果的にナック
ル２の上端の変位を抑制しながら、上述のように仮想キ
ングピン軸を規定する瞬間中心点KUを比較的大きく変位
させることができるものとなっている。そして、ナック
ル２の上端の変位を小さく抑えることは、すなわち車輪
１の変位を小さく抑えることができるということであ
り、これにより車両のホイールハウスの拡大を抑制する
ことができるものとなっている。

また、仮想キングピン軸の前後方向の傾斜角となるキ
ャスタ角の変化に関しては、第６図に示すようにアッパ
リンク系とロワリンク系の瞬間中心点を結ぶ線分を車体
上方から見た場合の車両前後方向成分の長さが、旋回外
輪側では直進時とほとんど変わらず、旋回内輪側では直
進時より増大することから、旋回外輪側のキャスタ角は
殆ど変化しないが旋回内輪側のキャスタ角が増大するこ
とになる。このため、操舵角が大きくなるに従って旋回
内輪側のキャスタ角及びキャスタトレールが増大してハ
ンドル戻し力（セルフアライニングトルク）が確保され
る一方、直進時のキャスタ角は小さいので操舵初期の操
舵反力を低減して車両の操縦性を向上することができる
ものとなっている。ここで、操舵時にキャスタ角を増大
させてハンドル戻し力を確保する方法として、旋回外輪
側のキャスタ角を増大することも考えられるが、この場
合はロワリンク系の瞬間中心点（KL）の変位を小さく抑
えてアッパリンク系の瞬間中心点（KU）の変位を大きく
する必要があり、ロワリンク系の瞬間中心点（KL）の変
位を小さく抑えるためにはボールジョイントANおよびGN
間の距離を小さく設定しなければならず、実際にはボー
ルジョイントの大きさの関係からこの距離を短くするの
は困難であり、このような方法では十分な効果が得られ
ない。このため、本実施例ではロワリンク系の瞬間中心
点（KL）の変位を比較的大きくするようにして旋回内輪
側にハンドル戻し力を確保することにより、ボールジョ
イントANおよびGN間の距離に余裕を持たせるものとし設
計自由度を増大させたものとなっている。

また、上記したように内輪側でハンドル戻し力を確保
するようしているので、アッパリンク系の瞬間中心点
（KU）の変位を大きくする必要がなく、アッパリンク系
の実質的な車幅方向長さを比較的長く設定できるので、
この点からも車輪の上下ストロークに対するキャンバ変
化およびトレッド変化を小さくすることができる。すな
わち、アッパリンク系の瞬間中心点（KU）の変位を大き
くしようとすると、ボールジョイントRNおよびQN間の距
離を大きく設定しなければならずアッパリンク系の車幅
方向長さがどうしても短くなってしまい上下ストローク
に対するキャンバ変化が大きくなるが、本実施例では内
輪側でハンドル戻し力を確保するので、このような設定
上の制限を受けることがなく、キャンバ変化を抑制する
アッパリンク系の設定が可能となっている。

上記実施例によれば、以下に列挙するような効果が得
られる。

まず、車輪１に加わる前後力および横力を支持するア
ームがアッパリンク系およびロワリンク系においてそれ
ぞれ別々に設定されているので、車輪１に加わる力を効
率良く各アームに分散して支持させることができ、各ア
ームの内端に設けられるブッシュの弾性の設定が容易で
あり、しかも横力を受けるブッシュを硬く、前後力を受
けるブッシュを柔らかく設定しているため、車両の操縦
安定性を確保しながら乗心地を良好に保つことが容易に
達成される効果を奏する。

また、アッパリンクおよびロワリンクをそれぞれ一対
のアームにより構成することにより仮想キングピン軸KP
が略直立して設定され、車輪１接地面及び中心WOにおけ
るキングピンオフセットが極めて僅かであるので、仮想
キングピン軸KP回りに作用するモーメント力が低減され
駆動および制動力の変化に対する操舵力あるいは保舵力
の変化を抑制することができ、路面変化によるステア
力，チェーン装着によるステア力変化，シミー等の振動
が減少される効果を奏する。

さらに、操舵時のナックル上部および下部の車幅方向
変位により、旋回外輪でキャンバ角がネガティブ方向に
変化すると共に旋回内輪ではキャンバ角がポジティブ方
向に変化するので、車両旋回時の対地キャンバ角変化が
抑制され車輪の接地性が向上し、旋回性能が向上する効
果を奏する。

また、操舵時におけるナックル２の上部の変位が少な
いので、ホイールハウスの拡大化を抑制することがで
き、スペース効率及び車載性に優れる効果を奏する。

さらに、操舵時に旋回内輪側のキャスタが増大するの
でハンドル戻し力が効率良く確保される一方、直進時の
キャスタ角は小さいので車両の操縦性が向上する効果を
奏する。

また、ハンドル戻し力を旋回内輪側にて得る設定とし
ているため、ロワリンク系の瞬間中心点の変位を比較的
大きく設定することができることによりボールジョイン
トGN,AN間の距離を極端に小さく設定する必要がなく、
ボールジョイントGN,ANの配置が容易になる利点があ
る。

さらに、ハンドル戻し力を旋回内輪側にて得る設定と
してロワリンク系の瞬間中心点の変位を比較的大きく設
定するものであるため、アッパリンク系の瞬間中心点の
変位を小さく設定することができ、しかもアッパリンク
系を車輪１の上方に設置しているので、アッパリンクの
車幅方向長さを比較的長く設定することが可能であり、
車輪の上下ストロークに対するキャンバ変化およびトレ
ッド変化が小さくなる効果を奏する。

なお、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでは
なく、本発明の要旨を変えない範囲内で種々の変形実施
が可能であることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本発明
によれば、操舵時に仮想キングピン軸を変位させてキャ
スタ角を積極的に制御することができると同時に、操舵
時のナックルの移動を低減してホイールハウスの拡大を
抑制することができるので、車輪の操舵に対応してキャ
スタ角が制御される車両の操舵車輪用サスペンションを
スペース効率及び車載性を悪化させることなく提供する
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の概略平面図、第３図は第１図の概略後面図、第４図
はロワリンク系の作動説明図、第５図はアッパリンク系
の作動説明図、第６図は仮想キングピン軸の平面視にお
ける変位を示す作動説明図である。 １……車輪,2……ナックル， ６……ラテラルアーム， ７……コンプレッションアーム， ９……ラテラルアーム， 10……テンションアーム， KP……仮想キングピン軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−218408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−116914（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−57413（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3503（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 3/18 - 3/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪を回転支持するナックルと車体との間
   に、前後一対のアームにて構成されたアッパリンク系と
   ロワリンク系とが設けられた車両の操舵車輪用サスペン
   ションにおいて、 上記両リンク系の各アームは、それぞれ内端を車体側に
   枢着されると共に外端を上記ナックルに枢着され、 上記アッパリンク系は、上記車輪の直進位置において上
   記ナックルより車両前方側へ傾斜して車体側に延出する
   前側アッパアームと、上記直進位置において車体上方か
   ら見て車幅方向に配置された後側アッパアームとを含む
   と共に、上記前後のアッパアームの外端間の距離が内端
   間の距離より小さく設定されており、 上記ロワリンク系は、上記直進位置において車体上方か
   ら見て車幅方向に配置された前側ロワアームと、上記直
   進位置において上記ナックルより車両後方側へ傾斜して
   車体側に延出する後側ロワアームとを含むと共に、上記
   前後のロワアームの外端間の距離が内端間の距離より小
   さく設定されており、 上記前側アッパアームの外端は、上記直進位置におい
   て、上記後側アッパアームの延長線上で、且つ、上記後
   側アッパアームの外端より車幅方向外方に位置し、 上記後側ロワアームの外端は、上記直進位置において、
   上記前側ロワアームの外端より車幅方向外方で、且つ、
   車両後方側に位置し、 操舵時に旋回内輪側のキャスタが増大するよう構成され
   たことを特徴とする車両の操舵車輪用サスペンション。