专利名称：车辆用悬架装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对车体进行悬挂的车辆用悬架装置。
背景技术：
在车辆用悬架装置中，在希望提高车辆的直线前进性的情况下，驾驶员要追踪目标车线的意图、和与其对应的转向操纵响应及车辆运动之间的关系，成为重要的要素。具体地说，重要的是同时具有以下两点，S卩，相对于驾驶员的转向操作而车辆灵敏地反应，且相对于来自路面的外扰输入而方向盘不摇晃。这种悬架装置的特性，关系到与来自车轮侧的输入对应的围绕转向主销轴的力矩变化。在专利文献1中公开了下述稳定器的连杆构造，即，可以利用稳定器使转向方向的力矩所作用的方向变化。通过这种构造，在专利文献1记载的技术中，在转弯开始时(转向操纵开始时)， 相对于悬架而产生转动增加侧的力矩，提高转向操纵感觉。另外，在转弯稳定时(保持不动时)，相对于悬架而产生转动减少侧的力矩，成为不足转向倾向，使车辆稳定。专利文献1 日本特开2006-082790号公报
实用新型内容但是，在专利文献1所记载的技术中，在转向时使车轮向车轮前束方向转向，实现车辆行驶稳定性的提高。因此，在由于路面不平整等而来自车轮侧的输入变化的情况下，围绕转向主销轴的力矩变化，可能使方向盘产生摇晃。如上述所示，在现有技术中，在从路面向车轮的输入发生变化时，难以充分地减少方向盘的摇晃。本实用新型的课题是，在从路面向车轮的输入发生变化时，进一步减少方向盘的摇晃。为了解决上述课题，本实用新型所涉及的车辆用悬架装置构成为，在车轮位于中立位置时，主销后倾偏移量处于根据车轮的围绕垂直轴的力矩和车轮的横向力的比而设定的范围内。根据本实用新型的车辆用悬架装置，具有转向节，其在转向时与车轮一起摆动； 以及支撑部件，其可摆动地支撑所述转向节，在车轮位于中立位置时，从侧面观察的车轮中心高度处的转向主销轴和车轮中心之间的距离即主销后倾偏移量处于根据车轮的围绕垂直轴的力矩和车轮的横向力的比而设定的范围内。实用新型的效果根据本实用新型，由于在从路面向车轮的输入发生变化时，可以抑制围绕转向主销轴的力矩，所以可以进一步减少方向盘的摇晃。
图1是具有第1实施方式所涉及的悬架装置1的汽车IA的概略结构图。图2和图3是表示悬架装置1的结构例的图。图4和图5是说明用于定义转向主销轴的参数的图。图6是表示处于转弯状态的车轮的轮胎接地面的偏离角β与横向力Fy 及回正扭矩Mz之间的关系的图。图7是表示车轮的横向力Fy以及回正扭矩Mz在车轮中心产生的情况的图。图8、图9和图10是表示车轮中心位置的横向力Fy以及回正扭矩Mz与围绕转向主销轴的力矩Mk之间的关系的图。图11和图12是表示车轮的上下方向负载和围绕转向主销轴的力矩之间的关系的图。图13和图14是表示悬架装置1中的悬架臂的例子的图。图15和图16是表示车轮的转向角和对地外倾变化之间的关系的图。图17是表示悬架装置1的具体的结构例的图。图18是表示设置有悬架臂的状态的一个例子的图。图19是表示图18所示的悬架构造位于转弯内轮侧的状态的图。图20是表示设置有悬架臂的状态的其他例子的图。图21是表示图20所示的悬架构造位于转弯内轮侧的状态的图。图22是表示将式O)的右边作为χ轴、将左边作为y轴时的等式所代表的直线的图。图23是表示利用在转向节14上的安装位置为1个点的悬架臂，转向主销内倾偏移量Sk为零的状态的图。图M是表示利用在转向节14上的安装位置为2个点的悬架臂，转向主销内倾偏移量Sk为零的状态的图。图25是表示第1实施方式所涉及的悬架装置1的其他结构例的图。图沈是表示第1实施方式所涉及的悬架装置1的其他结构例的图。图27、图观和图四是表示偏离角和向车轮作用的力之间的关系的图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明应用了本实用新型的汽车的实施方式。(第1实施方式)(整体结构)图1是具有本实用新型的第1实施方式所涉及的悬架装置1的汽车IA的概略结构图。另外，图2和图3是表示悬架装置1的结构例的图，图2是前悬架的具体的构造例， 图3是设置在汽车IA上的状态的示意图。在图1、图2及图3中，汽车IA具有悬架装置1 ；转向装置2 ；以及车轮3FL、3FR、 3RL、3RR0悬架装置1具有车体安装部件11 ；悬架臂12、13 ；转向节14 ；减振器15 ；以及轮毂16。车体安装部件11是将悬架臂12、13安装在车体上的部件，可向车体上下方向自由摆动地支撑悬架臂12、13。悬架臂12、13是例如A字型的悬架臂，利用车体安装部件11与车体连结。此外， 在本实施方式中，悬架臂12为上臂，悬架臂13为下臂。转向节14的两端被悬架臂12、13可自由旋转地支撑。将转向节14的上下支撑点连结而成的线，构成假想的旋转轴即转向主销轴。另外，转向节14具有轮毂16，其可自由旋转地保持车轮。另外，转向节14具有转向臂，其经由未图示的横拉杆，传递来自转向装置2 的转向操纵输入。并且，转向节14通过使转向臂接受来自转向装置2的转向操纵输入，从而以悬架臂12、13的支撑点为中心进行摆动。减振器15是油减振器等减振装置，上端固定在车体上，下端固定在下臂上。此外， 悬架装置1与减振器15并列地具有弹簧(未图示)。轮毂16是设置在转向节14上的车轮的保持部件，以旋转轴为中心可自由旋转地保持车轮。转向装置2具有方向盘21 ；转向柱22 ；小齿轮23 ；以及齿条M。方向盘21与转向柱22连结，将驾驶员的转向操纵操作传递为围绕转向柱22的轴的旋转运动。转向柱22在方向盘21的另一端侧具有小齿轮23。另外，转向柱22通过从方向盘 21传递的围绕轴的旋转运动，使小齿轮23旋转。小齿轮23与齿条M啮合，通过转向柱22的旋转运动，使齿条M向车辆左右方向进退。齿条M与小齿轮23啮合，其两端经由横拉杆与各转向臂连结。另外，齿条M通过小齿轮23的旋转，向车辆左右方向进退，向转向臂传递力。由此，驾驶员的转向操纵输入向转向臂传递，使转向节14进行摆动，由此车轮3FL、3FR进行转向。(围绕转向主销轴的结构)(主销后倾偏移量的条件)图4和图5是说明用于定义转向主销轴的参数的图，图4是从车辆侧方观察车轮的图(侧视图)，图5是从车辆前方观察车轮的图(正视图)。在图4和图5中，车轮的转向主销轴由下述参数确定，即在侧视图中观察的转向主销轴的倾斜角(以下称为“主销后倾角”)θ c，在侧视图中观察的转向主销轴的车轮中心高度R处的前后方向偏移量(以下称为“主销后倾偏移量”)S C，在正视图中观察的转向主销轴的倾斜角(以下称为“转向主销倾角”)θ k，以及在正视图中观察的转向主销轴的车轮中心高度R处的左右方向偏移量(以下称为“转向主销内倾偏移量”)SL·图6是表示处于转弯状态的车轮的轮胎接地面的偏离角β与横向力Fy及回正扭矩Mz之间的关系的图。在图6中，如果车轮的前进方向(速度矢量的朝向)与车轮的朝向产生偏移，使车轮具有偏离角β，则在车轮上产生横向力Fy。由于该横向力Fy在与车轮的轮胎接地面中心相比的后方侧着力，所以相对于接地中心，产生使偏离角β减小的方向的回正扭矩Μζ。图7是表示车轮的横向力Fy以及回正扭矩Mz在车轮中心产生的情况的图，是为了与图6所示的情况进行比较而示出的图。在车轮带有偏离角β的情况下产生的横向力Fy，如图6所示，其着力点与轮胎接地面的中心相比位于后方。因此，围绕接地中心，如上述所示产生使偏离角β减小的方向的回正扭矩Μζ。与此相对，如图7所示，在车轮中心产生车轮的横向力Fy以及回正扭矩Mz 的情况下，上述横向力Fy以及回正扭矩Mz不会产生前后方向的偏移，而是作为向同一位置 (车轮中心)作用的力而被检测出。图8、图9和图10是表示车轮中心位置的横向力Fy以及回正扭矩Mz与围绕转向主销轴的力矩Mk之间的关系的图，图8表示主销后倾偏移量δ c为正的情况，图9表示主销后倾偏移量S c为零的情况，图10表示主销后倾偏移量δ c为负的情况。此外，在图8、 图9和图10所示的各图中示出俯视观察车轮的状态，将相对于车轮中心在车辆前方存在转向主销轴的情况，作为主销后倾偏移量δ c为正的情况。在图8、图9和图10中，对于向车轮中心位置作用的横向力Fy，将主销后倾偏移量 S c作为力矩臂，变换为围绕转向主销轴的力矩Mk。另一方面，向车轮中心作用的回正扭矩 Mz，直接变换为围绕转向主销轴的力矩Mk。这时，根据车轮中心和转向主销轴的前后位置关系，可以将围绕转向主销轴的力矩如图8、图9和图10所示，分类为以下3种情况。(1)主销后倾偏移量δ c为正的情况如图8所示，在主销后倾偏移量δ c为正，g卩，在侧视图中观察，转向主销轴与车轮中心相比位于前方的情况下，由横向力Fy引起的围绕转向主销轴的力矩，与由回正扭矩Mz 引起的围绕转向主销轴的力矩为相同方向，各自分别促进围绕转向主销轴的车轮旋转。(2)主销后倾偏移量δ c为零的情况如图9所示，在主销后倾偏移量δ c为零，g卩，在侧视图中观察，转向主销轴与车轮中心位置一致的情况下，不产生由横向力Fy弓丨起的围绕转向主销轴的力矩，仅产生由回正扭矩Mz引起的围绕转向主销轴的力矩。在此情况下，通过回正扭矩Mz产生围绕转向主销轴的车轮旋转。(3)主销后倾偏移量δ c为负的情况如图10所示，在主销后倾偏移量δ c为负，g卩，在侧视图中观察，转向主销轴与车轮中心相比位于后方的情况下，由横向力Fy引起的围绕转向主销轴的力矩，与由回正扭矩 Mz引起的围绕转向主销轴的力矩成为相反方向，彼此抵消。在本实用新型中，利用上述情况(3)中的性质。即，在由于路面不平整等而使车轮产生偏离角β的变化的情况下，对于车轮，在横向力Fy变化的同时，也产生回正扭矩Mz的变化。车轮的横向力Fy及回正扭矩Μζ，始终与路面不平整的形状及大小，或者行驶速度及横向加速度的大小等对应地变化。因此，即使由于上述因素使车轮的偏离角β发生变化，也使得围绕转向主销轴的力矩Mk不发生变化，因此，通过与横向力Fy及回正扭矩Mz的变化对应地，使相对于车轮中心的主销后倾偏移量δ c，与利用回正扭矩Mz和横向力Fy之间的比Mz/Fy求出的值大致相等，从而可以防止方向盘21的不必要的摇晃。(转向主销内倾偏移量的条件)图11和图12是表示车轮的上下方向负载与围绕转向主销轴的力矩之间的关系的图。此外，图11示出主销后倾角成分(与式(1)的第2项对应)，图12示出转向主销倾角成分(与式⑴的第1项对应)。由车轮的上下力引起的围绕转向主销轴的力矩Mk，可以分解为主销后倾角成分和转向主销倾角成分。此外，在图11和图12中，将转向主销轴位于车体内侧的情况，作为转向主销内倾偏移量Sk为正的情况。如图11和图12所示，主销后倾角成分表示在转向主销倾角θ k为零的状态下，位于以转向主销内倾偏移量Sk偏移的位置处的围绕转向主销的力矩。通常，由于在正视图中观察的车轮中心高度处的转向主销轴，与车轮中心相比位于车体内侧，所以转向主销内倾偏移量Sk仅取正值。因此，如果转向主销内倾偏移量Sk变大，则围绕转向主销轴的力矩也变大。另一方面，转向主销倾角成分表示在主销后倾角为零的状态下，位于以主销后倾偏移量δc偏移的位置处的围绕转向主销的力矩。在侧视图中观察的车轮中心高度处的转向主销轴，与车轮中心相比配置在车体前方或者后方均可。这时，对于向车轮输入的上下方向的力的转向主销倾角成分，在主销后倾偏移量δ c为正即车轮中心高度处的转向主销轴与车轮中心相比位于前方的情况下，以及在与车轮中心相比位于后方的情况下，围绕转向主销轴的力矩的朝向不同。在本实用新型中，利用随着车轮中心高度处的转向主销轴的位置的不同而不同的上述围绕转向主销轴的力矩。即，使转向主销内倾偏移量Sk取正值时的主销后倾角成分， 与主销后倾偏移量Sc为负时的转向主销倾角成分抵消。如果采用这种结构，则即使向车轮输入的上下方向的力发生变化，也可以抑制围绕转向主销轴的力矩变化，防止方向盘21 的不必要的摇晃。(综合的条件)图13和图14是表示悬架装置1中的悬架臂12、13的例子的图。此外，图13示出大致A字型的悬架臂在转向节14上的安装位置为1个点的情况，图14示出大致A字型的悬架臂在转向节14上的安装位置被分为2个点的情况。根据上述结果，在本实施方式的悬架装置1中，将图13或图14中任一个所例示的悬架臂，作为上臂及下臂而配置在转向节14的上下。并且，将在侧视图中观察的车轮中心高度处的转向主销轴的位置，与车轮中心相比配置在后方，并且配置为使得转向主销内倾偏移量S k、转向主销倾角θ k、主销后倾偏移量δ c、主销后倾角θ c满足下式(1)的关系。δ c · tan( θ k) + δ k · tan( θ c) ≤ 0(1)其中，Sc =Mz/Fy。通过采用这种结构，可以在从路面向车轮的输入发生变化时，进一步减少方向盘 21的摇晃。在这里，即使主销后倾偏移量δ c相对于利用回正扭矩Mz和横向力Fy之间的比 Mz/Fy求出的值，包含大致20%左右的误差，也可以起到其效果。表 权利要求1.一种车辆用悬架装置，其特征在于，具有 转向节，其在转向时与车轮一起摆动；以及支撑部件，其可摆动地支撑所述转向节，在车轮位于中立位置时，从侧面观察的车轮中心高度处的转向主销轴和车轮中心之间的距离即主销后倾偏移量处于根据车轮的围绕垂直轴的力矩和车轮的横向力的比而设定的范围内。
2.根据权利要求1所述的车辆用悬架装置，其特征在于，所述主销后倾偏移量是车轮的围绕垂直轴的力矩和车轮的横向力的比。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用悬架装置，其特征在于，在使车轮转向时，构成转向主销轴的第一支撑点和构成转向主销轴的第二支撑点中的至少一个移动，使所述主销后倾偏移量成为所述车轮的围绕垂直轴的力矩和所述车轮的横向力之间的比。
专利摘要本实用新型提供一种车辆用悬架装置，其在从路面向车轮的输入发生变化时，进一步减少方向盘的摇晃。车辆用悬架装置在车轮位于中立位置时，侧视图中的车轮中心高度处的转向主销轴和车轮中心之间的距离即主销后倾偏移量处于根据车轮的围绕垂直轴的力矩和车轮的横向力的比所设定的范围内。
文档编号B62D7/18GK202080084SQ20112005090
公开日2011年12月21日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者冈野敏彦 申请人:日产自动车株式会社