車輛用懸架裝置的製作方法

2023-05-30 07:12:31

專利名稱：車輛用懸架裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對車體進行懸掛的車輛用懸架裝置。
背景技術：
在車輛用懸架裝置中，在希望提高車輛的直線前進性的情況下，駕駛員要追蹤目標車線的意圖、和與其對應的轉向操縱響應及車輛運動之間的關係，成為重要的要素。具體地說，重要的是同時具有以下兩點，S卩，相對於駕駛員的轉向操作而車輛靈敏地反應，且相對於來自路面的外擾輸入而方向盤不搖晃。這種懸架裝置的特性，關係到與來自車輪側的輸入對應的圍繞轉向主銷軸的力矩變化。在專利文獻1中公開了下述穩定器的連杆構造，即，可以利用穩定器使轉向方向的力矩所作用的方向變化。通過這種構造，在專利文獻1記載的技術中，在轉彎開始時(轉向操縱開始時)， 相對於懸架而產生轉動增加側的力矩，提高轉向操縱感覺。另外，在轉彎穩定時(保持不動時)，相對於懸架而產生轉動減少側的力矩，成為不足轉向傾向，使車輛穩定。專利文獻1 日本特開2006-082790號公報

實用新型內容但是，在專利文獻1所記載的技術中，在轉向時使車輪向車輪前束方向轉向，實現車輛行駛穩定性的提高。因此，在由於路面不平整等而來自車輪側的輸入變化的情況下，圍繞轉向主銷軸的力矩變化，可能使方向盤產生搖晃。如上述所示，在現有技術中，在從路面向車輪的輸入發生變化時，難以充分地減少方向盤的搖晃。本實用新型的課題是，在從路面向車輪的輸入發生變化時，進一步減少方向盤的搖晃。為了解決上述課題，本實用新型所涉及的車輛用懸架裝置構成為，在車輪位於中立位置時，主銷後傾偏移量處於根據車輪的圍繞垂直軸的力矩和車輪的橫向力的比而設定的範圍內。根據本實用新型的車輛用懸架裝置，具有轉向節，其在轉向時與車輪一起擺動； 以及支撐部件，其可擺動地支撐所述轉向節，在車輪位於中立位置時，從側面觀察的車輪中心高度處的轉向主銷軸和車輪中心之間的距離即主銷後傾偏移量處於根據車輪的圍繞垂直軸的力矩和車輪的橫向力的比而設定的範圍內。實用新型的效果根據本實用新型，由於在從路面向車輪的輸入發生變化時，可以抑制圍繞轉向主銷軸的力矩，所以可以進一步減少方向盤的搖晃。
圖1是具有第1實施方式所涉及的懸架裝置1的汽車IA的概略結構圖。圖2和圖3是表示懸架裝置1的結構例的圖。圖4和圖5是說明用於定義轉向主銷軸的參數的圖。圖6是表示處於轉彎狀態的車輪的輪胎接地面的偏離角β與橫向力Fy 及回正扭矩Mz之間的關係的圖。圖7是表示車輪的橫向力Fy以及回正扭矩Mz在車輪中心產生的情況的圖。圖8、圖9和圖10是表示車輪中心位置的橫向力Fy以及回正扭矩Mz與圍繞轉向主銷軸的力矩Mk之間的關係的圖。圖11和圖12是表示車輪的上下方向負載和圍繞轉向主銷軸的力矩之間的關係的圖。圖13和圖14是表示懸架裝置1中的懸架臂的例子的圖。圖15和圖16是表示車輪的轉向角和對地外傾變化之間的關係的圖。圖17是表示懸架裝置1的具體的結構例的圖。圖18是表示設置有懸架臂的狀態的一個例子的圖。圖19是表示圖18所示的懸架構造位於轉彎內輪側的狀態的圖。圖20是表示設置有懸架臂的狀態的其他例子的圖。圖21是表示圖20所示的懸架構造位於轉彎內輪側的狀態的圖。圖22是表示將式O)的右邊作為χ軸、將左邊作為y軸時的等式所代表的直線的圖。圖23是表示利用在轉向節14上的安裝位置為1個點的懸架臂，轉向主銷內傾偏移量Sk為零的狀態的圖。圖M是表示利用在轉向節14上的安裝位置為2個點的懸架臂，轉向主銷內傾偏移量Sk為零的狀態的圖。圖25是表示第1實施方式所涉及的懸架裝置1的其他結構例的圖。圖沈是表示第1實施方式所涉及的懸架裝置1的其他結構例的圖。圖27、圖觀和圖四是表示偏離角和向車輪作用的力之間的關係的圖。
具體實施方式
下面，參照附圖，說明應用了本實用新型的汽車的實施方式。(第1實施方式)(整體結構)圖1是具有本實用新型的第1實施方式所涉及的懸架裝置1的汽車IA的概略結構圖。另外，圖2和圖3是表示懸架裝置1的結構例的圖，圖2是前懸架的具體的構造例， 圖3是設置在汽車IA上的狀態的示意圖。在圖1、圖2及圖3中，汽車IA具有懸架裝置1 ；轉向裝置2 ；以及車輪3FL、3FR、 3RL、3RR0懸架裝置1具有車體安裝部件11 ；懸架臂12、13 ；轉向節14 ；減振器15 ；以及輪轂16。車體安裝部件11是將懸架臂12、13安裝在車體上的部件，可向車體上下方向自由擺動地支撐懸架臂12、13。懸架臂12、13是例如A字型的懸架臂，利用車體安裝部件11與車體連結。此外， 在本實施方式中，懸架臂12為上臂，懸架臂13為下臂。轉向節14的兩端被懸架臂12、13可自由旋轉地支撐。將轉向節14的上下支撐點連結而成的線，構成假想的旋轉軸即轉向主銷軸。另外，轉向節14具有輪轂16，其可自由旋轉地保持車輪。另外，轉向節14具有轉向臂，其經由未圖示的橫拉杆，傳遞來自轉向裝置2 的轉向操縱輸入。並且，轉向節14通過使轉向臂接受來自轉向裝置2的轉向操縱輸入，從而以懸架臂12、13的支撐點為中心進行擺動。減振器15是油減振器等減振裝置，上端固定在車體上，下端固定在下臂上。此外， 懸架裝置1與減振器15並列地具有彈簧(未圖示)。輪轂16是設置在轉向節14上的車輪的保持部件，以旋轉軸為中心可自由旋轉地保持車輪。轉向裝置2具有方向盤21 ；轉向柱22 ；小齒輪23 ；以及齒條M。方向盤21與轉向柱22連結，將駕駛員的轉向操縱操作傳遞為圍繞轉向柱22的軸的旋轉運動。轉向柱22在方向盤21的另一端側具有小齒輪23。另外，轉向柱22通過從方向盤 21傳遞的圍繞軸的旋轉運動，使小齒輪23旋轉。小齒輪23與齒條M嚙合，通過轉向柱22的旋轉運動，使齒條M向車輛左右方向進退。齒條M與小齒輪23嚙合，其兩端經由橫拉杆與各轉向臂連結。另外，齒條M通過小齒輪23的旋轉，向車輛左右方向進退，向轉向臂傳遞力。由此，駕駛員的轉向操縱輸入向轉向臂傳遞，使轉向節14進行擺動，由此車輪3FL、3FR進行轉向。(圍繞轉向主銷軸的結構)(主銷後傾偏移量的條件)圖4和圖5是說明用於定義轉向主銷軸的參數的圖，圖4是從車輛側方觀察車輪的圖(側視圖)，圖5是從車輛前方觀察車輪的圖(正視圖)。在圖4和圖5中，車輪的轉向主銷軸由下述參數確定，即在側視圖中觀察的轉向主銷軸的傾斜角(以下稱為「主銷後傾角」)θ c，在側視圖中觀察的轉向主銷軸的車輪中心高度R處的前後方向偏移量(以下稱為「主銷後傾偏移量」)S C，在正視圖中觀察的轉向主銷軸的傾斜角(以下稱為「轉向主銷傾角」)θ k，以及在正視圖中觀察的轉向主銷軸的車輪中心高度R處的左右方向偏移量(以下稱為「轉向主銷內傾偏移量」)SL·圖6是表示處於轉彎狀態的車輪的輪胎接地面的偏離角β與橫向力Fy及回正扭矩Mz之間的關係的圖。在圖6中，如果車輪的前進方向(速度矢量的朝向)與車輪的朝向產生偏移，使車輪具有偏離角β，則在車輪上產生橫向力Fy。由於該橫向力Fy在與車輪的輪胎接地面中心相比的後方側著力，所以相對於接地中心，產生使偏離角β減小的方向的回正扭矩Μζ。圖7是表示車輪的橫向力Fy以及回正扭矩Mz在車輪中心產生的情況的圖，是為了與圖6所示的情況進行比較而示出的圖。在車輪帶有偏離角β的情況下產生的橫向力Fy，如圖6所示，其著力點與輪胎接地面的中心相比位於後方。因此，圍繞接地中心，如上述所示產生使偏離角β減小的方向的回正扭矩Μζ。與此相對，如圖7所示，在車輪中心產生車輪的橫向力Fy以及回正扭矩Mz 的情況下，上述橫向力Fy以及回正扭矩Mz不會產生前後方向的偏移，而是作為向同一位置 (車輪中心)作用的力而被檢測出。圖8、圖9和圖10是表示車輪中心位置的橫向力Fy以及回正扭矩Mz與圍繞轉向主銷軸的力矩Mk之間的關係的圖，圖8表示主銷後傾偏移量δ c為正的情況，圖9表示主銷後傾偏移量S c為零的情況，圖10表示主銷後傾偏移量δ c為負的情況。此外，在圖8、 圖9和圖10所示的各圖中示出俯視觀察車輪的狀態，將相對於車輪中心在車輛前方存在轉向主銷軸的情況，作為主銷後傾偏移量δ c為正的情況。在圖8、圖9和圖10中，對於向車輪中心位置作用的橫向力Fy，將主銷後傾偏移量 S c作為力矩臂，變換為圍繞轉向主銷軸的力矩Mk。另一方面，向車輪中心作用的回正扭矩 Mz，直接變換為圍繞轉向主銷軸的力矩Mk。這時，根據車輪中心和轉向主銷軸的前後位置關係，可以將圍繞轉向主銷軸的力矩如圖8、圖9和圖10所示，分類為以下3種情況。(1)主銷後傾偏移量δ c為正的情況如圖8所示，在主銷後傾偏移量δ c為正，g卩，在側視圖中觀察，轉向主銷軸與車輪中心相比位於前方的情況下，由橫向力Fy引起的圍繞轉向主銷軸的力矩，與由回正扭矩Mz 引起的圍繞轉向主銷軸的力矩為相同方向，各自分別促進圍繞轉向主銷軸的車輪旋轉。(2)主銷後傾偏移量δ c為零的情況如圖9所示，在主銷後傾偏移量δ c為零，g卩，在側視圖中觀察，轉向主銷軸與車輪中心位置一致的情況下，不產生由橫向力Fy弓丨起的圍繞轉向主銷軸的力矩，僅產生由回正扭矩Mz引起的圍繞轉向主銷軸的力矩。在此情況下，通過回正扭矩Mz產生圍繞轉向主銷軸的車輪旋轉。(3)主銷後傾偏移量δ c為負的情況如圖10所示，在主銷後傾偏移量δ c為負，g卩，在側視圖中觀察，轉向主銷軸與車輪中心相比位於後方的情況下，由橫向力Fy引起的圍繞轉向主銷軸的力矩，與由回正扭矩 Mz引起的圍繞轉向主銷軸的力矩成為相反方向，彼此抵消。在本實用新型中，利用上述情況(3)中的性質。即，在由於路面不平整等而使車輪產生偏離角β的變化的情況下，對於車輪，在橫向力Fy變化的同時，也產生回正扭矩Mz的變化。車輪的橫向力Fy及回正扭矩Μζ，始終與路面不平整的形狀及大小，或者行駛速度及橫向加速度的大小等對應地變化。因此，即使由於上述因素使車輪的偏離角β發生變化，也使得圍繞轉向主銷軸的力矩Mk不發生變化，因此，通過與橫向力Fy及回正扭矩Mz的變化對應地，使相對於車輪中心的主銷後傾偏移量δ c，與利用回正扭矩Mz和橫向力Fy之間的比Mz/Fy求出的值大致相等，從而可以防止方向盤21的不必要的搖晃。(轉向主銷內傾偏移量的條件)圖11和圖12是表示車輪的上下方向負載與圍繞轉向主銷軸的力矩之間的關係的圖。此外，圖11示出主銷後傾角成分(與式(1)的第2項對應)，圖12示出轉向主銷傾角成分(與式⑴的第1項對應)。由車輪的上下力引起的圍繞轉向主銷軸的力矩Mk，可以分解為主銷後傾角成分和轉向主銷傾角成分。此外，在圖11和圖12中，將轉向主銷軸位於車體內側的情況，作為轉向主銷內傾偏移量Sk為正的情況。如圖11和圖12所示，主銷後傾角成分表示在轉向主銷傾角θ k為零的狀態下，位於以轉向主銷內傾偏移量Sk偏移的位置處的圍繞轉向主銷的力矩。通常，由於在正視圖中觀察的車輪中心高度處的轉向主銷軸，與車輪中心相比位於車體內側，所以轉向主銷內傾偏移量Sk僅取正值。因此，如果轉向主銷內傾偏移量Sk變大，則圍繞轉向主銷軸的力矩也變大。另一方面，轉向主銷傾角成分表示在主銷後傾角為零的狀態下，位於以主銷後傾偏移量δc偏移的位置處的圍繞轉向主銷的力矩。在側視圖中觀察的車輪中心高度處的轉向主銷軸，與車輪中心相比配置在車體前方或者後方均可。這時，對於向車輪輸入的上下方向的力的轉向主銷傾角成分，在主銷後傾偏移量δ c為正即車輪中心高度處的轉向主銷軸與車輪中心相比位於前方的情況下，以及在與車輪中心相比位於後方的情況下，圍繞轉向主銷軸的力矩的朝向不同。在本實用新型中，利用隨著車輪中心高度處的轉向主銷軸的位置的不同而不同的上述圍繞轉向主銷軸的力矩。即，使轉向主銷內傾偏移量Sk取正值時的主銷後傾角成分， 與主銷後傾偏移量Sc為負時的轉向主銷傾角成分抵消。如果採用這種結構，則即使向車輪輸入的上下方向的力發生變化，也可以抑制圍繞轉向主銷軸的力矩變化，防止方向盤21 的不必要的搖晃。(綜合的條件)圖13和圖14是表示懸架裝置1中的懸架臂12、13的例子的圖。此外，圖13示出大致A字型的懸架臂在轉向節14上的安裝位置為1個點的情況，圖14示出大致A字型的懸架臂在轉向節14上的安裝位置被分為2個點的情況。根據上述結果，在本實施方式的懸架裝置1中，將圖13或圖14中任一個所例示的懸架臂，作為上臂及下臂而配置在轉向節14的上下。並且，將在側視圖中觀察的車輪中心高度處的轉向主銷軸的位置，與車輪中心相比配置在後方，並且配置為使得轉向主銷內傾偏移量S k、轉向主銷傾角θ k、主銷後傾偏移量δ c、主銷後傾角θ c滿足下式(1)的關係。δ c · tan( θ k) + δ k · tan( θ c) ≤ 0(1)其中，Sc =Mz/Fy。通過採用這種結構，可以在從路面向車輪的輸入發生變化時，進一步減少方向盤 21的搖晃。在這裡，即使主銷後傾偏移量δ c相對於利用回正扭矩Mz和橫向力Fy之間的比 Mz/Fy求出的值，包含大致20%左右的誤差，也可以起到其效果。表 權利要求1.一種車輛用懸架裝置，其特徵在於，具有 轉向節，其在轉向時與車輪一起擺動；以及支撐部件，其可擺動地支撐所述轉向節，在車輪位於中立位置時，從側面觀察的車輪中心高度處的轉向主銷軸和車輪中心之間的距離即主銷後傾偏移量處於根據車輪的圍繞垂直軸的力矩和車輪的橫向力的比而設定的範圍內。
2.根據權利要求1所述的車輛用懸架裝置，其特徵在於，所述主銷後傾偏移量是車輪的圍繞垂直軸的力矩和車輪的橫向力的比。
3.根據權利要求1或2所述的車輛用懸架裝置，其特徵在於，在使車輪轉向時，構成轉向主銷軸的第一支撐點和構成轉向主銷軸的第二支撐點中的至少一個移動，使所述主銷後傾偏移量成為所述車輪的圍繞垂直軸的力矩和所述車輪的橫向力之間的比。
專利摘要本實用新型提供一種車輛用懸架裝置，其在從路面向車輪的輸入發生變化時，進一步減少方向盤的搖晃。車輛用懸架裝置在車輪位於中立位置時，側視圖中的車輪中心高度處的轉向主銷軸和車輪中心之間的距離即主銷後傾偏移量處於根據車輪的圍繞垂直軸的力矩和車輪的橫向力的比所設定的範圍內。
文檔編號B62D7/18GK202080084SQ20112005090
公開日2011年12月21日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年2月25日
發明者岡野敏彥 申請人:日產自動車株式會社