(57)【要約】【課題】操縦安定性の低下を招くことなく乗心地の大幅な改善を図り得るようにしたサスペンション装置を提供する。【解決手段】アクスル３を車体側（フレーム１側）に懸架する弾性支持手段（前後のエアスプリング５）の合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記弾性支持手段を配置し、ばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るように構成する。【選択図】図１
2007313974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルを車体側に懸架する弾性支持手段の合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記弾性支持手段を配置し、ばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るように構成したことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
アクスルにより軸支されるタイヤの中心位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の他方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記タイヤを配置したことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５及び図６はトラックやバス等の大型車両におけるリヤ側のサスペンション装置の一例を示すもので、車体の前後方向（図５中における左右方向）に延びる左右一対のフレーム１の下方に、車幅方向（図６中における上下方向）に延び且つその両端でタイヤ２を軸支する為のアクスル３が配置されており、該アクスル３の端部寄りの下面に一体的に組み付けられたサポートビーム４の前後端部と前記フレーム１下面との間に、上下方向の振動を吸収するエアスプリング５が介装されている。
【０００３】
また、前側に配置されたエアスプリング５の更に前方のフレーム１には、下方向きに延びるブラケット６が取り付けられており、該ブラケット６の下端部と前記サポートビーム４の中間部との間が、車体のロール剛性を高めるスタビライザ７により傾動自在に連結されている。
【０００４】
即ち、ここに図示しているスタビライザ７は、一般的にロアロッド一体式スタビライザと称されているもので、左右のブラケット６の下端部間に回動自在に架設された中空のパイプ（中空軸）から成るスタビライザバー８と、該スタビライザバー８の両端部に一端を固定して装着し且つ他端を前記サポートビーム４の中間部に設けたブラケット１０に対しラバーブッシュを介して連結したアーム９とにより構成されて左右のタイヤ２の間をコの字型に橋渡しするようになっており、左右のタイヤ２が同時に上下動した場合はブラケット６に対しスタビライザバー８が回動してスタビライザ７が特に働くことはないが、コーナリング等で左右のタイヤ２が異なる上下動を成した場合にスタビライザバー８に捩じれモーメントが作用し、その反力で左右のタイヤ２を元に戻すような働きを成すようになっている。
【０００５】
ここで、このスタビライザ７におけるアーム９は、ロア側のトルクロッドとしてアクスル３の位置や角度決めを行う機能も兼ね備えており、ロア側のトルクロッドを別に設けなくても済むようにしてあるが、これらのアーム９だけでは、アクスル３にかかる軸回りの回転モーメント（制動力や駆動力）及び横方向への変位モーメントを確実に抑え込むことが困難である。
【０００６】
この為、アクスル３の中央部上面と、左右のフレーム１の内側面との間が、アッパ側のトルクロッドとして機能するＶロッド１２により連結されるようになっており、より具体的には、このＶロッド１２の左右に別れた分岐端部１２ａ（前側端部）が、左右のフレーム１の内側面から延ばしたブラケット１３に対しラバーブッシュを介して連結され、また、Ｖロッド１２中央の屈曲端部１２ｂ（後側端部）が、アクスル３の中央部上側に設けたブラケット１４に対しラバーブッシュを介して連結されている。
【０００７】
そして、このようなＶロッド１２を採用すれば、車体の前後方向と左右方向の両方の向きの入力に対して対応することが可能となるので、平行リンク式のトルクロッドを採用した場合のような左右方向の入力対策としてのラテラルロッドを別途並設しなくても済み、しかも、下側のアーム９に対し上方にオフセットして配置されているので、アクスル３にかかる軸回りの回転モーメントを確実に抑え込むことが可能となる。
【０００８】
尚、前記サポートビーム４の中途部と、その直上のフレーム１との間は、上下方向に延びるショックアブソーバ１１により連結されており、このショックアブソーバ１１により上下方向の振動の揺り返しを抑制して振動減衰が図られるようにしてある。
【０００９】
このような従来のサスペンション装置における基本的な設計思想は、懸架ばね（図示の例ではエアスプリング５）より下側（タイヤ２側）にある部分の質量を表すばね下質量の重心位置に対応させてアクスル３を配置し、該アクスル３を挟んだ前後方向の対象位置にエアスプリング５をバランス良く配置して、ばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントが極力発生しないようにするというものであった。
【００１０】
尚、この種のサスペンション装置の基本的な設計思想に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【非特許文献１】社団法人日本機械学会編，新技術融合シリーズ（第５巻），「車両システムのダイナミックスと制御」，株式会社養賢堂，１９９９年，ｐ．２７−２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、斯かる従来の設計思想にあっては、ばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントを極力抑制してアクスルの上下変位のみを許容し得るようにするというものであったため、このような設計思想に立脚したままサスペンション装置の乗心地を改善するには自ずから限界があった。
【００１２】
なぜなら、既成の設計思想に基づいてサスペンション装置の乗心地を向上するには、エアスプリング５を大型化して低ばね定数化を図るほかないが、このように低ばね定数化を図ることでスプリング機能があまり柔らかくなってしまうと、車体にローリング等の現象を起こし易くなって操縦安定性の低下を招く虞れがあるからである。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、操縦安定性の低下を招くことなく乗心地の大幅な改善を図り得るようにしたサスペンション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、アクスルを車体側に懸架する弾性支持手段の合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記弾性支持手段を配置し、ばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るように構成したことを特徴とするサスペンション装置、に係るものである。
【００１５】
而して、このようにすれば、弾性支持手段の合力の作用位置がばね下質量の重心位置に対し車両前後方向の何れか一方にオフセットされているので、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントが起こり、このばね下ピッチモーメントのピッチ角に見合うストローク（ばね下質量の重心位置に対する弾性支持手段の合力の作用位置のオフセット量とばね下ピッチモーメントのピッチ角との乗算により算出されるストローク）が発生し、弾性支持手段を力学的に等価な一つのスプリングに見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角に見合うストローク分が重畳されて見掛けのばね定数（動的なばね定数）が小さくなり、路面からの衝撃入力が従来よりも車体側に伝達され難くなって乗心地の大幅な改善が図られることになる。
【００１６】
しかも、このようにばね下ピッチモーメントを意図的に誘導することで見掛けのばね定数が小さくなっても、アクスル自体の上下方向における車体側との相対変位は小さく抑えられるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなるといった不具合を未然に回避することが可能となり、操縦安定性の低下を招くような事態が未然に回避されることになる。
【００１７】
更に、本発明においては、アクスルにより軸支されるタイヤの中心位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の他方に所要の間隔を隔ててオフセットされるように前記タイヤを配置すると良い。
【００１８】
このようにすれば、ばね下質量の重心位置を基点として弾性支持手段の合力の作用位置をオフセットした側と逆側へタイヤの中心位置がオフセットされているので、このタイヤ側のオフセットによっても更なるばね下ピッチモーメントが誘導されることになり、路面からの同じ衝撃入力に対してもばね下ピッチモーメントのピッチ角がより大きくなる。
【００１９】
この結果、タイヤを力学的に等価な一つのスプリングに見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角が増えた分に相当するストローク分が重畳されることになり、見掛けのばね定数が更に小さくなって一層効果的な乗心地の改善が図られることになる。
【発明の効果】
【００２０】
上記した本発明のサスペンション装置によれば、既成の設計思想にとらわれることなくばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントを許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、ばね下ピッチモーメントを意図的に誘導することで見掛けのばね定数（動的なばね定数）を小さくすることができるので、路面からの衝撃入力を従来よりも車体側に伝達され難くして乗心地の大幅な改善を図ることができ、しかも、見掛けのばね定数を小さくしながらも、アクスル自体の上下方向における車体側との相対変位を小さく抑えて車体にローリング等の現象が起こり難くすることができるので、操縦安定性の低下を招くような事態を未然に回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図５及び図６と同一の符号を付した部分は相互に形状的な違いがあっても機能的には同一物を表わしている。
【００２３】
図１に示す如く、本形態例のサスペンション装置においては、従来の図５の場合と同様にサポートビーム４の前後端部とフレーム１下面との間にエアスプリング５が夫々介装されているが、アクスル３については、前記サポートビーム４の中間部よりも後方寄りにずらして配置されており、アクスル３を基点として前後のエアスプリング５が非対称の配置としてある。
【００２４】
そして、このように前後のエアスプリング５をアクスル３を基点として非対称の配置とした結果、該各エアスプリング５の合力の作用位置がばね下質量（懸架ばねを成すエアスプリング５より下側［タイヤ２側］にある部分の質量）の重心位置から前方に所要の間隔を隔ててオフセットされ、また、アクスル３により軸支されるタイヤ２の中心位置Ｔoがばね下質量の重心位置から後方に所要の間隔を隔ててオフセットされるようになっている。
【００２５】
即ち、図１の実構造は図２の如き振動系モデルとして簡略化することができ、この図２の前後のエアスプリング５を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図３の等価スプリング５’として表すことができるが、この等価スプリング５’の配置位置（図２の前後のエアスプリング５の合力の作用位置）は、ばね下質量の重心位置Ｏから前方へ向け所要の間隔ＬSを隔ててオフセットされたものとなる。
【００２６】
更に、図１のアクスル３により軸支されるタイヤ２を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図２や図３における等価タイヤスプリング２’として表すことができるが、この等価タイヤスプリング２’の作用位置（図１におけるタイヤ２の中心位置Ｔo）は、ばね下質量の重心位置Ｏから後方へ向け所要の間隔ＬT（図３参照）を隔ててオフセットされたものとなる。
【００２７】
また、図１の実構造において、ロア側のトルクロッドとして機能するスタビライザ７のアーム９が、サポートビーム４の中間部よりも前方寄りの位置で傾動自在に連結されていると共に、アッパ側のトルクロッドとして機能するＶロッド１２中央の屈曲端部１２ｂ（後側端部）が、アクスル３の中央部上側に設けたブラケット１４に対し前記アクスル３より後方位置で連結されている。
【００２８】
そして、このようにスタビライザ７のアーム９及びＶロッド１２を配置した結果、前述のエアスプリング５の合力の作用位置やタイヤ２の中心位置Ｔoのオフセットにより崩れた静的な釣り合いがとれてサポートビーム４の水平姿勢が静止状態で保たれ、しかも、アクスル３にかかる軸回りの回転モーメント（制動力や駆動力）及び横方向への変位モーメントを抑え込みながらも、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントＭ（図２及び図３参照）には追従して該ばね下ピッチモーメントＭを許容し得るようになっている。
【００２９】
尚、前後のエアスプリング５について差圧バルブ等により適切な差圧が設定されるようにしておけば、静的な釣り合いがとれ易くなってスタビライザ７のアーム９及びＶロッド１２にかかる初期荷重が少なくて済むことになる。
【００３０】
ここで、スタビライザ７のアーム９及びＶロッド１２を振動系モデルとして簡略化すると図２のようになり、更には、これらスタビライザ７のアーム９及びＶロッド１２を力学的に等価な一つのスプリングに見立てると、図３の等価アームスプリング９’として表すことができる。
【００３１】
尚、ショックアブソーバ１１は、サポートビーム４におけるアクスル３より後方位置で直上のフレーム１との間を上下方向に連結するように配置されており、前述のばね下ピッチモーメントＭを許容しながらも上下方向の揺り返しによる異常振動については確実に抑制し得るようにしてある。
【００３２】
而して、このようにサスペンション装置を構成すれば、エアスプリング５の合力の作用位置がばね下質量の重心位置Ｏに対し前方にオフセットされているので、路面からの衝撃入力時にばね下質量の重心回りにばね下ピッチモーメントＭが起こり、このばね下ピッチモーメントＭのピッチ角θ（仮に図３中で一点鎖線で示す位置まで傾動したとした時の静止状態からの傾動角）に見合うストローク（ばね下質量の重心位置Ｏに対するエアスプリング５の合力の作用位置のオフセット量ＬSとばね下ピッチモーメントＭのピッチ角θとの乗算により算出されるストローク）が発生し、エアスプリング５を力学的に等価な一つのスプリング（等価スプリング５’）に見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角θに見合うストローク分が重畳されて見掛けのばね定数（動的なばね定数）が小さくなり、路面からの衝撃入力が従来よりも車体側に伝達され難くなって乗心地の大幅な改善が図られることになる。
【００３３】
しかも、このようにばね下ピッチモーメントＭを意図的に誘導することで見掛けのばね定数が小さくなっても、アクスル３自体の上下方向における車体側（フレーム１側）との相対変位は小さく抑えられるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなるといった不具合を未然に回避することが可能となり、操縦安定性の低下を招くような事態が未然に回避されることになる。
【００３４】
尚、ここでは、説明の便宜上からばね下ピッチモーメントＭのピッチ角θが全てオフセット量ＬSに起因して生じている場合で説明しているが、本形態例においては、タイヤ２の中心位置Ｔoもばね下質量の重心位置Ｏから後方に所要の間隔ＬTを隔ててオフセットされているので、このタイヤ２側のオフセット量ＬTによっても更なるばね下ピッチモーメントＭが誘導されることになり、路面からの同じ衝撃入力に対してもばね下ピッチモーメントＭのピッチ角θがより大きくなっている。
【００３５】
この結果、タイヤ２を力学的に等価な一つのスプリング（等価タイヤスプリング２’）に見立てた時のストロークに対し、前記ピッチ角θが増えた分に相当するストローク分が重畳されることになり、見掛けのばね定数が更に小さくなって一層効果的な乗心地の改善が図られている。
【００３６】
事実、本発明者らが図３の等価簡略モデルに基づく解析により検証したところでは、図４にグラフで示す如き結果が得られることが確認されており、このグラフの横軸は振動の周波数（路面から入力される振動の速さ）を、縦軸は車体に伝わる振動の大きさを示し、グラフ中の実線の曲線がばね下ピッチモーメントＭを許容した場合を示し、鎖線の曲線がばね下ピッチモーメントＭを許容しない場合を示している。
【００３７】
この図４のグラフから判るように、車体に伝わる振動の大きさ（縦軸の０のレベルは路面からの入力がそのまま車体側へ伝わることを意味し、０のレベルより下で振動吸収があることを意味している）は、ばね下ピッチモーメントＭを許容した場合（実線）の方が、許容しない場合（鎖線）よりも広い周波数範囲でより良好な振動吸収効果が得られ、ばね下ピッチモーメントＭを意図的に誘導することで乗心地を改善できることが確認された。
【００３８】
尚、先に先行技術文献としてあげた非特許文献１にも記述されている通り、図４のグラフ中で周波数の高い側にできているピーク（二つのピークのうちの右側のピーク）に存在する“不動点”と称されるものは、サスペンションのパラメータをどのように選択しても存在する定点と考えられていたものであるが、本形態例の如きばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントＭを許容し得るようにした新規な設計思想を採用すれば、この“不動点”が発現しないため、その周波数近傍の振動レベルを下げられることが確認された。
【００３９】
従って、上記形態例によれば、既成の設計思想にとらわれることなくばね下質量の重心回りに生じるばね下ピッチモーメントＭを許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、ばね下ピッチモーメントＭを意図的に誘導することで見掛けのばね定数（動的なばね定数）を小さくすることができるので、路面からの衝撃入力を従来よりも車体側に伝達され難くして乗心地の大幅な改善を図ることができ、しかも、見掛けのばね定数を小さくしながらも、アクスル３自体の上下方向における車体側との相対変位を小さく抑えて車体にローリング等の現象が起こり難くすることができるので、操縦安定性の低下を招くような事態を未然に回避することができる。
【００４０】
尚、本発明のサスペンション装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例では弾性支持手段を成す前後のエアスプリングの合力の作用位置をばね下質量の重心位置から前方にオフセットした場合を例示しているが、これとは逆に後方にオフセットさせることも可能であり、そのようにした場合には、タイヤの中心位置を前方にオフセットさせるようにすれば良いこと、また、弾性支持手段は必ずしも前後一対のエアスプリングで構成することに限定されるものではなく、その合力の作用位置がばね下質量の重心位置から車両前後方向の何れか一方に所要の間隔を隔ててオフセットされるようになっていれば弾性支持手段の形式は特に問わないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。
【図２】図１のサスペンション装置を振動系モデルとして簡略化した模式図である。
【図３】図２の振動系モデルの等価簡略モデルを示す模式図である。
【図４】図３の等価簡略モデルに基づく解析結果を示すグラフである。
【図５】従来例を示す概略図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ方向の矢視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  フレーム
２  タイヤ
３  アクスル
５  エアスプリング（弾性支持手段）
ＬS  間隔
ＬT  間隔
Ｍ  ばね下ピッチモーメント
Ｏ  重心位置
Ｔo  タイヤの中心位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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