(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側とロアアーム側との間にショックアブソーバー及びバネを介装したサスペンション機構において、車体側に連結された第１のショックアブソーバー及び第１のバネと、ロアアーム側に連結された第２のショックアブソーバー及び第２バネと、これら第１及び第２のショックアブソーバーとバネを結合する手段とを備え、前記第１のバネと第２のバネのバネ定数がそれぞれ異なるとともに、前記第１及び第２のショックアブソーバーは作動速度に応じて一意的に減衰力が決定され、かつ、第１ショックアブソーバーと第２ショックアブソーバーの減衰係数はそれぞれ異なり、前記結合手段は、基端を車体側で揺動自由に支持されたロアアッパーアームで構成され、前記ロアアームはロアアッパーアームの途中に基端を揺動自由に支持されて、このロアアームとロアアッパーアームとの間に前記第２ショックアブソーバー及び第２バネを介装したことを特徴とするサスペンション機構。
【請求項２】
前記第１ショックアブソーバーの減衰係数は、前記第２ショックアブソーバーの減衰係数よりも大きく、かつ、第１バネのバネ定数は第２バネのバネ定数よりも小さく設定されたことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両のサスペンション機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両のサスペンション機構としては、従来からストラット式やダブルウィッシュボーン式等が広く採用されており、このようなサスペンション機構では、各車輪のハブを揺動自由に支持するアームと車体との間に一組のショックアブソーバーとコイルバネを介装し、路面からの振動入力を減衰しながら車体の支持を行っている。
【０００３】
このようなサスペンション機構のショックアブソーバーでは、乗心地を向上させるためには減衰力を低く、操縦安定性を向上させるためには減衰力を高めるほうが良いという相反する要求を調和させる必要があるが、一般的なショックアブソーバーでは作動速度に応じて一意的に減衰力が決定されてしまうため、乗心地と操縦安定性の両立は難しい。このため、ピストンの作動周波数＝振動の入力周波数に応じて減衰力を変化させる周波数感応式ショックアブソーバーを採用して、乗心地と操縦安定性を両立させようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような周波数感応式ショックアブソーバーでは、入力周波数の増大に応じて徐々に減衰力が低下するように設定すると、バルブ機構や絞りの構造が複雑になって製造コストが増大するという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ショックアブソーバーの構造を簡易にしながらも乗心地と操縦安定性を両立可能なサスペンション機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、車体側とロアアーム側との間にショックアブソーバー及びバネを介装したサスペンション機構において、車体側に連結された第１のショックアブソーバー及び第１のバネと、ロアアーム側に連結された第２のショックアブソーバー及び第２バネとこれら第１及び第２のショックアブソーバーとバネを結合する手段とを備え、前記第１のバネと第２のバネのバネ定数がそれぞれ異なるとともに、前記第１及び第２のショックアブソーバーは作動速度に応じて一意的に減衰力が決定され、かつ、第１ショックアブソーバーと第２ショックアブソーバーの減衰係数はそれぞれ異なる。
【０００７】
そして、前記結合手段は、基端を車体側で揺動自由に支持されたロアアッパーアームで構成され、前記ロアアームはロアアッパーアームの途中に基端を揺動自由に支持されて、このロアアームとロアアッパーアームとの間に前記第２ショックアブソーバー及び第２バネを介装する。
【０００８】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記第１ショックアブソーバーの減衰係数は、前記第２ショックアブソーバーの減衰係数よりも大きく、かつ、第１バネのバネ定数は第２バネのバネ定数よりも小さく設定される。
【０００９】
【作用】
したがって、第１の発明は、車体側とロアアーム側との間には、減衰係数及びバネ定数がそれぞれ異なる第１ショックアブソーバーと第２ショックアブソーバー及び第１バネと第２バネが直列的に配設されるため、第１及び第２ショックアブソーバーを作動速度に応じて一意的に減衰力が決定されるもので構成しながらも、ロアアーム側からの入力周波数に応じて減衰係数を変化させることができ、乗心地と操縦安定性を両立させることができる。
【００１０】
そして、第１ショックアブソーバー及び第１バネはロアアッパーアームを介して第２ショックアブソーバー及び第２バネに結合され、ロアアッパーアームを介して第１及び第２のショックアブソーバーとバネは直列的に配設され、第１及び第２のショックアブソーバーを動作速度に応じて減衰力が一意的に決定される簡易な構造としながらも、その入力周波数に応じて減衰係数を変化させて減衰させることができ、乗心地と操縦安定性の両立が可能となる。
【００１１】
また、第２の発明は、第１ショックアブソーバーの減衰係数は、前記第２ショックアブソーバーの減衰係数よりも大きく、かつ、第１バネのバネ定数は第２バネのバネ定数よりも小さく設定されるため、第１及び第２ショックアブソーバーを作動速度に応じて一意的に減衰力が決定されるもので構成しながらも、ロアアーム側からの入力周波数の増大に応じて減衰係数を低減させることができ、入力周波数の高い領域では減衰係数を低くして乗心地を向上させる一方、入力周波数の低い領域では減衰係数を高くして操縦安定性を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に本発明の一実施形態を示す。
【００１３】
図１、図２は、本発明をストラット式のサスペンション機構に採用した場合を示し、２はヒンジ２０を介して車体１に対して揺動自由なロアアッパーアームで、ほぼ「く」の字状の部材で形成されて、先端部２Ａを車体１の上方へ向けて取り付けられる。
【００１４】
そして、図示しない車輪を支持するハブ８は、「く」の字状のロアアッパーアーム２の途中の屈曲位置に設けたヒンジ２１を介して揺動自由なロアアーム３に取り付けられる。なお、ヒンジ２０、２１は平行に配設される。
【００１５】
ロアアッパーアーム２の先端部２Ａと車体１との間には、第１ショックアブソーバー５及び第１コイルバネ４が介装され、ロアアーム３とロアアッパーアーム２との間には第２ショックアブソーバー７及び第２コイルバネ６が介装される。
【００１６】
これらコイルバネ４、６はそれぞれ第１及び第２ショックアブソーバー５、７と同軸的に配設され、第１及び第２ショックアブソーバー５、７はロアアッパーアーム２の先端部２Ａの上面及び下面にそれぞれ設けたヒンジ２２を介して揺動可能に連結され、車体１とハブ８との間には２組のショックアブソーバー及びバネが直列的に介装されている。
【００１７】
ここで、ロアアッパーアーム２の上方に配設された第１ショックアブソーバー５と、下方に配設された第２ショックアブソーバー７の減衰特性は異なり、また、第１コイルバネ４と第２コイルバネ６のバネ定数も異なる。
【００１８】
例えば、第１ショックアブソーバー５の減衰係数をＣ1、第２ショックアブソーバー７の減衰係数をＣ0とすると、
Ｃ1＝４×Ｃ0
に設定され、また、第１コイルバネ４のバネ定数をｋ1、第２コイルバネ６のバネ定数をｋ0とすると、
ｋ0＝２×ｋ1
に設定される。
【００１９】
すなわち、ロアアッパーアーム２の上方に柔らかいバネと硬いダンパを、ロアアッパーアーム２の下方に硬いバネと柔らかいダンパを配設し、車輪からの入力に応じて、ロアアッパーアーム２及びロアアーム３がそれぞれ揺動するものである。
【００２０】
そして、第１及び第２ショックアブソーバー５、７は、ピストン速度に応じて一意的に減衰力が決まるもので構成される。
【００２１】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００２２】
図１のように、２組のショックアブソーバーとコイルバネから構成されるサスペンション機構は、図２の一輪モデルのように、２組のダンパ要素及びバネ要素を直列的に配設したものとして表現でき、いま車輪の変位をｙ、ロアアーム３の変位をｘ0、ロアアッパーアーム２の変位をｘ1とすると、図３に示す簡易モデルと等価となる。
【００２３】
この図３の簡易モデルに基づいて、バネ下側となるロアアーム３の変位ｘ0の微分値である速度ｖ0に対する力Ｆの周波数伝達を求めると次式のようになる。
【００２４】
Ｆ＝ｋ1ｘ1＋ｃ1ｖ1  …（１）
Ｆ＝ｋ0（ｘ0−ｘ1）＋ｃ0（ｖ0−ｖ1）  …（２）
いま、上記（１）、（２）式を初期値０としてラプラス変換すると、
0003657039.tif 000002
となる。
【００２５】
ここで、上記（１）’（２）’式よりＸ1(ｓ)を消去し、Ｆ(ｓ)／Ｘ0(ｓ)についてまとめると、次のようになる。
【００２６】
【数１】
0003657039.tif 000003
【００２７】
いま、
【００２８】
【数２】
0003657039.tif 000004
【００２９】
とおくと、
【００３０】
【数３】
0003657039.tif 000005
【００３１】
となって、入力速度ｖ0に対する力Ｆの周波数伝達関数Ｇ(ｓ)は、
【００３２】
【数４】
0003657039.tif 000006
【００３３】
となる。
【００３４】
なお、周波数伝達関数については、「自動車のサスペンション」（平成３年３月３０日、山海堂  発行）の第４５頁から第８５頁に詳しいので、ここでは詳細についての記述を省略する。
【００３５】
ここで、上記時定数Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2を、次の表１のように選べば、Ｆ／ｖ0、すなわち、減衰係数のゲイン｜Ｇ(ｓ)｜は図４に示すグラフのようになる。
【００３６】
【表１】
0003657039.tif 000007
【００３７】
ただし、Ｔｉ＝１／２πｆｉ
こうして、２組のバネ要素及びダンパ要素を直列的に配設するとともに、各要素の特性、すなわち、バネ定数及び減衰係数をそれぞれ異ならせることで、ピストンの作動速度に応じて一意的に減衰力が定まる第１及び第２ショックアブソーバー５、７を用いながらも、図４のように、バネ下からの入力周波数の増大に応じて減衰係数は低下し、特に、乗心地に大きな影響を与える２〜１０Ｈｚの周波数帯域の減衰係数を徐々に小さくすることができ、路面の凹凸等による車体１のゴツゴツ感を解消して、ソフトな乗心地を得る一方、２Ｈｚ未満の低い周波数帯域では減衰係数を高くしてロールなどによる車体１の姿勢変化を抑制して操縦安定性を確保することが可能となる。
【００３８】
そして、第１及び第２ショックアブソーバー５、７は、前記従来例のような周波数感応式のショックアブソーバーに比して構成が簡易であるため、製造コストの低減を図りながらも、乗心地と操縦安定性の両立を実現できるのである。
【００３９】
図５は第２の実施形態を示し、前記第１及び第２ショックアブソーバー５、７を同軸的に連結し、前記従来例のようなストラット式サスペンションやダブルウィッシュボーン式サスペンションに取り付けられるものである。
【００４０】
第１及び第２ショックアブソーバー５、７はロッド１５、１７を上方へ向けて、第１ショックアブソーバー５の外筒に第２ショックアブソーバー７のロッド１７を同軸的に結合したもので、上方に配設された第１ショックアブソーバー５のロッド１５の端部に締結したスプリングシート５０を介して図示しない車体へ取り付けられる一方、第２ショックアブソーバー７の外筒が図示しないロアアームに取り付けられる。
【００４１】
第１ショックアブソーバー５の外筒の外周には中間スプリングシート５１が固設され、この中間スプリングシート５１の上面と車体側のスプリングシート５０との間に第１コイルバネ４が介装される。
【００４２】
そして、中間スプリングシート５１と第２ショックアブソーバー７の外筒に固設されたスプリングシート５２との間には、第２コイルバネ６が介装される。
【００４３】
こうして、第１ショックアブソーバー５、第１コイルバネ４と第２ショックアブソーバー７、第２コイルバネ６は、前記第１実施形態と同様に直列的に配設され、これらダンパ要素及びバネ要素の特性を、上記第１実施形態と同様にそれぞれ異ならせることで、第１及び第２ショックアブソーバー５、７を、ピストン速度に応じて一意的に減衰力が決定されるものを用いながら、入力周波数に応じて減衰係数を変化させることができ、さらに、この場合では、第１及び第２ショックアブソーバー５、７を同軸的に結合したので、上記したようにストラット式サスペンションへ容易に適用することができるのである。
【００４４】
図６は第３の実施形態を示し、前記第２実施形態の配置を逆にしたもので、その他の構成は前記と同様である。
【００４５】
すなわち、車体側に第２ショックアブソーバー７と第２コイルバネ６が配設され、ロアアーム側に第１ショックアブソーバー５と第１コイルバネ４が配設されたものである。
【００４６】
車体側にバネ定数ｋ0の大きな第２コイルバネ６と減衰係数ｃ0の小さな第２ショックアブソーバー７を、ロアアーム側にバネ定数ｋ1の小さな第１コイルバネ４と減衰係数ｃ1の大きな第１ショックアブソーバー５を配設することでも、上記と同様に、ピストン速度に応じて一意的に減衰力が決定されるショックアブソーバーを用いながら入力周波数に応じて減衰係数を変化させることができるのである。
【００４７】
なお、上記実施形態において、第１及び第２ショックアブソーバー５、７を同軸的に結合したが、図示はしないが、軸心をずらして配設しても同様の作用を得ることができるのである。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、減衰係数及びバネ定数がそれぞれ異なる第１ショックアブソーバーと第２ショックアブソーバー及び第１バネと第２バネを直列的に配設したため、第１及び第２ショックアブソーバーを作動速度に応じて一意的に減衰力が決定されるもので構成しながらも、ロアアーム側からの入力周波数に応じて減衰係数を変化させることができ、前記従来例の周波数感応式ショックアブソーバーに比して構造を簡易にしながら乗心地と操縦安定性を両立させることが可能となる。
【００４９】
そして、第１ショックアブソーバー及び第１バネはロアアッパーアームを介して第２ショックアブソーバー及び第２バネに結合され、ロアアッパーアームを介して第１及び第２のショックアブソーバーとバネは直列的に配設され、第１及び第２のショックアブソーバーを動作速度に応じて減衰力が一意的に決定される簡易な構造としながらも、その入力周波数に応じて減衰係数を変化させて減衰させることができ、乗心地と操縦安定性の両立を実現することが可能となる。
【００５０】
また、第２の発明は、第１ショックアブソーバーの減衰係数は、前記第２ショックアブソーバーの減衰係数よりも大きく、かつ、第１バネのバネ定数は第２バネのバネ定数よりも小さく設定されるため、第１及び第２ショックアブソーバーを作動速度に応じて一意的に減衰力が決定されるもので構成しながらも、ロアアーム側からの入力周波数の増大に応じて減衰係数を低減させることができ、入力周波数の高い領域では減衰係数を低くして乗心地を向上させる一方、入力周波数の低い領域では減衰係数を高くして操縦安定性を確保することができ、ショックアブソーバーの構成を簡易にしながら乗心地と操縦安定性の両立を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すサスペンションの斜視図である。
【図２】同じく一輪モデル図である。
【図３】同じく簡易モデル図である。
【図４】減衰特性を示し、周波数と減衰係数の関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態を示す正面図である。
【図６】第３の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１  車体
２  ロアアッパーアーム
３  ロアアーム
４  第１コイルバネ
５  第１ショックアブソーバー
６  第２コイルバネ
７  第２ショックアブソーバー
８  ハブ
２０、２１、２２  ヒンジ
５０、５２  スプリングシート
５１  中間スプリングシート
１５、１７  ピストンロッド
【図１】
0003657039.tif 000008
【図２】
0003657039.tif 000009
【図３】
0003657039.tif 000010
【図４】
0003657039.tif 000011
【図５】
0003657039.tif 000012
【図６】
0003657039.tif 000013