JP2000110873A

JP2000110873A - 自動車用懸架コイルばね

Info

Publication number: JP2000110873A
Application number: JP29446298A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Imaizumi; 敏幸今泉; Toshiyasu Aoyama; 敏保青山; Takami Inoue; 隆美井上; Tatsuya Muramatsu; 達也村松; Satoshi Suzuki; 聡鈴木; Shuji Kamiya; 修二神谷
Original assignee: Chuo Hatsujo KK; Chuo Spring Co Ltd
Current assignee: Chuo Hatsujo KK; Chuo Spring Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮コイルばねの巻数を増加することなく、
簡単な構造で圧縮コイルばねの横力を適切に低減し得る
自動車用懸架コイルばねを提供する。【解決手段】上下方向に圧縮可能に配置する圧縮コイ
ル５ばねに関し、この圧縮コイルばね５を平行圧縮した
ときに上側座に発生する横力の方向と反対側に位置し、
上側座巻部の素線５ａと、これに隣接する素線５ｃとの
間に第１の弾性部材（ゴムブロック１１）を介装する。
更に、圧縮コイルばね５を平行圧縮したときに下側座に
発生する横力の方向と反対側に位置し、下側座巻部の素
線５ｂと、これに隣接する素線５ｄとの間に第２の弾性
部材（ゴムブロック１２）を介装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用懸架コイ
ルばねに関し、特に、ウィッシュボーン型懸架装置等に
好適な自動車用懸架コイルばねに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の車体懸架に圧縮コイ
ルばねが供されており、一般的に圧縮コイルばねはその
コイル軸とばね反力の方向が一致するように設計されて
いる。自動車用懸架装置に関しては、種々の形式のもの
が知られているが、一般的に、圧縮コイルばね単体とし
てオフセットが生じないように、即ちコイル軸とばね反
力の方向が一致するように設計することが要求される。
特に、ウィッシュボーン型懸架装置、マルチリンク型懸
架装置等においては、ストラット型懸架装置と異なり、
ショックアブソーバ（緩衝器）に対して路面荷重による
曲げモーメントが作用することはないが、圧縮コイルば
ねに横力が発生するとショックアブソーバのガイド部及
びピストン部に対して曲げモーメントが作用し、ショッ
クアブソーバとしての円滑な摺動作動が阻害される。

【０００３】上記のような圧縮コイルばねの横力を最小
化する技術としては、例えば、本願発明者を含む研究者
によって発表された「サスペンション設計における懸架
コイルばねの横力低減技術」と題する論文（ばね技術研
究会、１９９５年８月２８日発行）に提案されているよ
うに、圧縮コイルばねの巻数を調整することが知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、圧縮コイル
ばねの巻数の調整によって圧縮コイルばねの横力を低減
する場合には、結果的に素線径の増大と巻数の増加を惹
起し、重量増が不可避となる。このため、自動車用懸架
装置の一層の小型化、軽量化が要請される今日において
は、圧縮コイルばねの巻数の増加を伴う横力低減技術は
必ずしも適切な対応とは言えない。

【０００５】そこで、本発明は、圧縮コイルばねの巻数
を増加することなく、簡単な構造で圧縮コイルばねの横
力を適切に低減し得る自動車用懸架コイルばねを提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は請求項１に記載のように、圧縮コイルばね
を上下方向に圧縮可能に配置する自動車用懸架コイルば
ねにおいて、前記圧縮コイルばねのコイル軸に垂直で相
互に平行な二面間に圧縮コイルばねを挟持しコイル軸に
沿って圧縮したときに上側座に発生する横力の方向と反
対側に位置し、前記圧縮コイルばねの上側座巻部の素線
と、該上側座巻部の素線に隣接する素線との間に第１の
弾性部材を介装すると共に、前記圧縮コイルばねのコイ
ル軸に垂直で相互に平行な二面間に圧縮コイルばねを挟
持しコイル軸に沿って圧縮したときに下側座に発生する
横力の方向と反対側に位置し、前記圧縮コイルばねの下
側座巻部の素線と、該下側座巻部の素線に隣接する素線
との間に第２の弾性部材を介装することとしたものであ
る。

【０００７】更に、請求項２に記載のように、前記圧縮
コイルばねを支持する上側座及び下側座の少なくとも一
方の座面に密着配置するゴムシートを備えたものとし、
該ゴムシートの周縁部から延出するゴムブロックによっ
て、前記第１の弾性部材及び第２の弾性部材の少なくと
も一方を構成することとするとよい。

【０００８】あるいは、請求項３に記載のように、前記
第１の弾性部材及び第２の弾性部材の少なくとも一方を
ゴムブロックによって形成し、該ゴムブロックの前記素
線間に位置する部分に空隙を形成するように構成しても
よい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は自動車用懸架コイルばねに供
する一実施形態の圧縮コイルばね５の側面を示し、図２
はその底面を示す。図３は圧縮コイルばね５をウィッシ
ュボーン型懸架装置（以下、単に懸架装置という）に組
付けた状態を示している。

【００１０】先ず、図３を参照して懸架装置の全体構成
を説明すると、車体（図示せず）にショックアブソーバ
２及び上側座３が支持され、ショックアブソーバ２の中
間部に下側座４が固定されている。これら上側座３と下
側座４との間に、ショックアブソーバ２を囲繞するよう
に圧縮コイルばね５が配置されている。ショックアブソ
ーバ２はナックル（図示せず）に接続され、このナック
ルはアッパアーム６及びロアアーム７を介して車体にピ
ボット結合されている。而して、ナックルに軸支される
ホイールディスク８はショックアブソーバ２及び圧縮コ
イルばね５を介して車体に支持されると共に、アッパア
ーム６及びロアアーム７を介して車体に支持される。

【００１１】圧縮コイルばね５は図１に示すように、そ
のコイル軸ＣＡが自由状態において直線状に形成されて
いる。そして、コイル軸ＣＡに垂直で相互に平行な二面
間に圧縮コイルばね５を挟持しコイル軸ＣＡに沿って圧
縮したときに上側座に発生する横力の方向と反対側に位
置し（この位置の詳細については図４を参照して後述す
る）、圧縮コイルばね５の上側座巻部の素線５ａと、こ
れに隣接する素線５ｃとの間に、第１の弾性部材として
ゴムブロック１１が介装されている。同様に圧縮コイル
ばね５を圧縮したときに下側座に発生する横力の方向と
反対側に位置し、圧縮コイルばね５の下側座巻部の素線
５ｂと、これに隣接する素線５ｄとの間にも、第２の弾
性部材としてゴムブロック１２が介装されている。尚、
図１中、二点鎖線は相互に平行に配置された上側座３及
び下側座４を示す。

【００１２】本実施形態のゴムブロック１１，１２は、
図１及び図２に示すように、圧縮コイルばね５の軸心を
中心とする円弧の内外周を有するゴム製円筒体の一部
で、少なくとも最小荷重時に、圧縮コイルばね５の円周
方向に沿って上側座巻部の素線５ａとこれに隣接する素
線５ｃ、及び下側座巻部の素線５ｂとこれに隣接する素
線５ｄに夫々当接するように形成されている。而して、
図１に示すように、素線５ａと素線５ｃとの間及び素線
５ｂと素線５ｄとの間に夫々ゴムブロック１１，１２が
介装された圧縮コイルばね５は、図３に示すように上側
座３と下側座４との間に介装される。

【００１３】図４は、前述の圧縮コイルばね５に関し、
ゴムブロック１１，１２の介装によって横力を低減する
ことを明らかにするための解析モデルとして圧縮コイル
ばね５ｘを示すものである。以下、この圧縮コイルばね
５ｘに対し種々の位置にゴムブロックを介装してＦＥＭ
解析を行なった実験結果について説明する。尚、この解
析モデルの圧縮コイルばね５ｘは、ばね材料の直径１
２．９ｍｍ、自由長４１０．５ｍｍ、コイル平均直径１
３４．０ｍｍ、総巻数６．２４とされ、上側座に当接す
る座巻部はオープンフラット形状で上側座面から０．７
５巻に設定され、下側座に当接する座巻部はタンジェン
トテール形状で下側座面から０．７５巻に設定されてい
る。

【００１４】図４に示す位置に介装したゴムブロックＳ
ａ乃至Ｓｇはスカラーばね要素によってモデル化したも
ので、これらについて解析を行なった。解析モデルのば
ね定数は１５，３０，６０及び９０Ｎ／ｍｍの４例を設
定し、最小荷重と取付け荷重の中間付近から作用を開始
するようにばね特性を設定したものである。而して、平
行圧縮（コイル軸に垂直で相互に平行な二面間に圧縮コ
イルばねを挟持しコイル軸に沿って圧縮）の条件で、解
析モデルの圧縮コイルばね５ｘを取り付け高さ１９９ｍ
ｍまで圧縮した場合の横力及び荷重偏心の結果が、図４
に示す状態である。尚、図４における荷重Ｆａは４３２
０Ｎで、横力Ｆｓが５００Ｎ、偏心量ｒが１１ｍｍを示
した。

【００１５】そして、図４に示す各位置にゴムブロック
Ｓａ乃至Ｓｇを１個づつ順次介装し、あるいは２個のゴ
ムブロックを適宜組み合わせて介装してＦＥＭ解析を行
なった結果、次の事項が確認できた。即ち、ばね反力の
向きと反対位置に２個のゴムブロックＳｂ及びＳｇを介
装した場合に、横力は略零近くまで減少する。但し、ゴ
ムブロックの介装に当たっては、「密着余裕」の確保が
前提となる。この密着余裕は、最大荷重時に素線間に隙
間を確保するもので、この隙間が十分でないと使用中に
素線間が接触するため異音の原因となる。尚、本実施形
態が主眼とする横力の低減への寄与が低い個別の実験結
果については説明を省略する。

【００１６】図５乃至図７は、圧縮コイルばね５ｘに２
個のゴムブロックＳｂ及びＳｇを介装した場合（Ｓｂ＋
Ｓｇ）、１個のゴムブロックＳｂ又はＳｇを介装した場
合、及び何れも装着しない圧縮コイルばね５ｘのみの場
合（ＮＳ）について行なった解析結果を示すものであ
る。図５は圧縮コイルばね５ｘに生ずる横力を比較した
もので、図６は主応力の最大値、図７は胴曲がり量を比
較したものである。

【００１７】これらの図５乃至図７から明らかなよう
に、２個のゴムブロックＳｂ及びＳｇを図４に示す位置
に介装した場合には、ゴムブロックを装着しない場合
（ＮＳ）と比べると、横力は略零近くまで減少するのに
対し、応力は同等であり、胴曲がり量も略同等（若干小
さくなる）である。この結果、図１に示すように、素線
５ａと素線５ｃとの間及び素線５ｂと素線５ｄとの間に
夫々ゴムブロック１１，１２が介装された圧縮コイルば
ね５を、上側座３と下側座４との間に介装すれば、圧縮
コイルばね５の横力を最小に抑えることができる。

【００１８】図８乃至図１３はゴムブロック１１，１２
の他の実施形態を示すもので、図８乃至図１０は下側座
４の座面に密着配置するゴムシート２０と一体的にゴム
ブロック２１を形成したものである。即ち、図８及び図
９に示すように、ゴムブロック２１はゴムシート２０の
周縁部から延出して形成され、素線５ｂ，５ｄ間に介装
されている。この場合において、ゴムブロック２１部分
は図９に示すように素線５ｂを内蔵するように形成して
もよく、図１０に示すように切欠２１ａを形成し、この
切欠２１ａに素線５ｂを収容するように形成してもよ
い。尚、上側座３側にも同様のゴムシートを密着配置す
ることとしてもよい。

【００１９】図１１及び図１２に示すゴムブロック２
２，２３は、素線間に位置する部分に空隙２２ａ，２３
ａが形成されたもので、これらの空隙２２ａ，２３ａに
よって所望のばね特性を設定することができるように構
成されている。図１１のゴムブロック２２は素線５ｂ，
５ｄを内蔵するように一体的に形成されており、図１２
のゴムブロック２３は切欠２３ｂ，２３ｃが形成され、
これらの切欠２３ｂ，２３ｃを介して素線５ｂ，５ｄに
装着されるように形成されている。

【００２０】また、図１３に示すゴムブロック２４，２
５は、前者の上方に切欠２４ａが形成され、後者の側方
に切欠２５ａが形成されており、これらの切欠２４ａ，
２５ａを介して素線５ｂ，５ｄに収容され、各々に挟持
されるように構成されている。そして、少なくとも最小
荷重時にはゴムブロック２４の下部とゴムブロック２５
の上部が当接するように構成されている。

【００２１】尚、上記のゴムブロック１１，１２及び２
１乃至２５は、何れも円周方向の長さ（素線に当接する
部分の長さ）は、所望のばね特性を維持し得る範囲内
で、極力短くすることが望ましい。また、第１及び第２
の弾性部材としては、ゴムブロックに限らず、他の弾性
材料あるいは複合材料によって形成することとしてもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、請求項１に係る自動車用
懸架コイルばねは、圧縮コイルばねを圧縮したときに上
側座に発生する横力の方向と反対側に位置し、圧縮コイ
ルばねの上側座巻部の素線と、これに隣接する素線との
間に第１の弾性部材を介装すると共に、下側座に発生す
る横力の方向と反対側に位置し、圧縮コイルばねの下側
座巻部の素線と、これに隣接する素線との間に第２の弾
性部材を介装することとしており、簡単な構造で圧縮コ
イルばねの横力を確実に低減することができ、上側座及
び下側座を含む従前の懸架装置に対し変更を加えること
なく、上記の構成の圧縮コイルばねを組み付けるだけで
ショックアブソーバの円滑な緩衝作動を確保することが
できる。

【００２３】上記第１又は第２の弾性部材を、請求項２
に記載のように構成すれば、安価な材料で形成すること
ができ、しかも製造、組み付けが容易であるので、安価
且つ容易に圧縮コイルばねの横力を低減することができ
る。

【００２４】上記第１又は第２の弾性部材を、請求項３
に記載のように構成すれば、安価な材料で所望のばね特
性を容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する圧縮
コイルばねを示す側面図である。

【図２】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する圧縮
コイルばねを示す底面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る圧縮コイルばねを自
動車用懸架装置に装着した状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る圧縮コイルばねに関
し、ゴムブロックが横力に及ぼす影響を実験するための
解析モデルを示す斜視図である。

【図５】図４の解析モデルに対し所望の位置に１個又は
２個のゴムブロックを介装した場合及びゴムブロックを
介装しない場合の横力の低減効果を比較して示すグラフ
である。

【図６】図４の解析モデルに対し所望の位置に１個又は
２個のゴムブロックを介装した場合及びゴムブロックを
介装しない場合の主応力の最大値を比較して示すグラフ
である。

【図７】図４の解析モデルに対し所望の位置に１個又は
２個のゴムブロックを介装した場合及びゴムブロックを
介装しない場合の胴曲がり量を比較して示すグラフであ
る。

【図８】本発明の自動車用懸架コイルばねに供するゴム
ブロックを一体的に形成したゴムシートを示す平面図で
ある。

【図９】図８のゴムシートを圧縮コイルばねの下側座に
装着した状態を示す断面図である。

【図１０】図８とは別の形態のゴムブロックを形成した
ゴムシートを圧縮コイルばねの下側座に装着した状態を
示す断面図である。

【図１１】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する更
に他の実施形態のゴムブロックの断面斜視図である。

【図１２】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する別
の実施形態のゴムブロックの断面図である。

【図１３】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する更
に別の実施形態のゴムブロックの断面図である。

【符号の説明】

２ショックアブソーバ，３上側座，４下側座５圧縮コイルばね６アッパアーム，７ロアアーム，８ホイール
ディスク１１，１２，２１，２２，２３，２４ゴムブロック２０ゴムシート

フロントページの続き (72)発明者井上隆美愛知県名古屋市緑区鳴海町字上汐田68番地中央発條株式会社内 (72)発明者村松達也愛知県名古屋市緑区鳴海町字上汐田68番地中央発條株式会社内 (72)発明者鈴木聡愛知県名古屋市緑区鳴海町字上汐田68番地中央発條株式会社内 (72)発明者神谷修二愛知県名古屋市緑区鳴海町字上汐田68番地中央発條株式会社内Ｆターム(参考） 3D001 AA18 BA03 CA01 DA01 3J059 AD02 AE05 BA01 BA41 BB04 BB06 BB09 BD01 DA18 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮コイルばねを上下方向に圧縮可能に
配置する自動車用懸架コイルばねにおいて、前記圧縮コ
イルばねのコイル軸に垂直で相互に平行な二面間に圧縮
コイルばねを挟持しコイル軸に沿って圧縮したときに上
側座に発生する横力の方向と反対側に位置し、前記圧縮
コイルばねの上側座巻部の素線と、該上側座巻部の素線
に隣接する素線との間に第１の弾性部材を介装すると共
に、前記圧縮コイルばねのコイル軸に垂直で相互に平行
な二面間に圧縮コイルばねを挟持しコイル軸に沿って圧
縮したときに下側座に発生する横力の方向と反対側に位
置し、前記圧縮コイルばねの下側座巻部の素線と、該下
側座巻部の素線に隣接する素線との間に第２の弾性部材
を介装することを特徴とする自動車用懸架コイルばね。
【請求項２】前記圧縮コイルばねを支持する上側座及
び下側座の少なくとも一方の座面に密着配置するゴムシ
ートを備え、該ゴムシートの周縁部から延出するゴムブ
ロックによって、前記第１の弾性部材及び第２の弾性部
材の少なくとも一方を構成することを特徴とする請求項
１記載の自動車用懸架コイルばね。
【請求項３】前記第１の弾性部材及び第２の弾性部材
の少なくとも一方をゴムブロックによって形成し、該ゴ
ムブロックの前記素線間に位置する部分に空隙を形成し
て成ることを特徴とする請求項１記載の自動車用懸架コ
イルばね。