JP2003004082A - 車輌用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ウエーブコイルスプリングを利用
した車輌用サスペンション装置を提供する。本発明はピ
ストンロッドがシリンダ内に進入する際の容積変化を問
題にしなくてもよいようにするとともに、従来のような
気体（ガス）を用いないで油液１００パーセントを使用
可能にしたコンパクトに小型化にもなり、且つ高性能な
車輌用サスペンション装置を提供する。 【解決手段】 油液を充填したシリンダと、このシリン
ダに摺動可能に嵌挿され且つシリンダ内を上下に区画す
るピストンと、このピストンに下端部を連結し他端部が
シリンダ外部へ延出したピストンロッドと、前記シリン
ダ内に前記ピストンの押入により圧縮されるように設け
られたウエーブコイルスプリングとよりなり、前記ピス
トンロッドを中空に形成するとともに、この中空部内に
ピストン摺動時にシリンダ内の油液が流出入して油液の
体積変化を調整する調整機構を設けることにより問題を
解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌用サスペンシ
ョン装置、さらに詳しくはウエーブコイルスプリングを
利用したサスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車輌用サスペンション装置は油液を充填
したシリンダにコイルばねを併用してピストンを嵌挿し
ピストンロッドに荷重を受けるとコイルばね、ピストン
を押圧して緩衝作用を行うものであって、従来は例えば
特開平１０−２２０５１０号等の発明が一般に知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の車輌用
サスペンション装置は、ピストンロッドが中空でない丸
棒で構成されていた。従ってピストンロッドがシリンダ
内に進入する際の容積変化を吸収するために油液ととも
に、気体を装入してあり、気体の体積変化でピストンロ
ッドの容積を吸収していた。図１は従来のサスペンショ
ンの模式図である。この図１から明らかなようにシリン
ダ１にピストンロッド３に連結したピストン２を嵌挿
し、シリンダ１内のＡ室、Ｂ室に油液を１００パーセン
ト充填したものでは、油液が体積変化できない物質のた
め、ピストンロッドを動かすことができない。このた
め、ピストンロッドの移動による体積分、油液をシリン
ダ内から流出入させる必要がある。また、体積変化ので
きない油液とともに気体を封入し気体の体積伸縮で吸収
させる必要があった。又、図１に鎖線で示すように油液
と気体を分けてシリンダ内にガスを封入する場合もあ
り、気体（ガス）はフリーピストン８を用いてガス室Ｃ
に封入されている。

【０００４】しかし、油液と気体（ガス）を併用するも
のでは、気体は油液と混合し気泡化する他、気体がＡ
室、Ｂ室間に移動すると機能が変化する。また、気体が
ばねの役目をして機能が損われ、而も油液に対する気体
圧及び量が重要となる。

【０００５】また、従来のサスペンション装置は、緩衝
ばねとしてコイルスプリングが用いられるが、このよう
なコイルスプリングは丸線をコイル巻きして形成したも
のが一般的である。従って小さなコイル径で大きな力を
出す為には線径の太い材料を使用する必要がある。ま
た、ストロークを大きくするためにはピッチを大きくと
らねばならない。これらのことからサスペンションとし
て必要なコイルスプリングは非常に長くて全圧縮した際
の長さも相当長いばねとなるのを避け得ない状況であっ
た。

【０００６】しかし、このような丸線材料の長いコイル
スプリングでは圧縮の際に胴曲り現象を起こすという問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、ピストンロッドがシリン
ダ内に進入する際の容積変化を問題にしなくてもよいよ
うにするとともに、従来のような気体（ガス）を用いな
いで油液１００パーセントを使用可能にしたコンパクト
に小型化にもなり、且つ高性能な車輌用サスペンション
装置を提供することにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、シリンダ内
に配備されるコイルスプリングを従来のような丸線材料
のものに代えて胴曲りの少ないコイル径の小さなウエー
ブコイルスプリングを利用することにより小さくて大き
な反発力を得ることを可能にした非線形緩衝作用を実現
できる車輌用サスペンション装置を提供することにあ
る。

【０００９】さらに、本発明の第３の目的は、円筒形の
長大なウエーブコイルスプリングでも胴曲りを起こさな
いでシリンダ内壁に沿ってスムーズに伸縮するように案
内し軽量で小型化が図られ、而も精度の高い耐久性に優
れた車輌用サスペンション装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、油液を充填したシリンダと、このシリンダ
に摺動可能に嵌挿され且つシリンダ内を上下に区画する
ピストンと、このピストンに下端部を連結し他端部がシ
リンダ外部へ延出したピストンロッドと、前記シリンダ
内に前記ピストンの押入により圧縮されるように設けら
れたウエーブコイルスプリングとよりなり、前記ピスト
ンロッドを中空に形成するとともに、この中空部内にピ
ストン摺動時にシリンダ内の油液が流出入して油液の体
積変化を調整する調整機構を設けてなることを特徴とす
る。

【００１１】上記構成のサスペンション装置では、ピス
トンロッド上に荷重を受けると、ピストンが押し下げら
れてウエーブコイルスプリングが荷重と均衡するように
圧縮され、ピストン下側のシリンダ室内の油液が制御弁
を押し開けてピストン上部のシリンダ室に急速移動す
る。ピストンロッドがシリンダ内に進入すると、進入し
た分、容積が増加するが、上部のシリンダ室の油液容積
が減少する。この容積分の油液はピストンロッドの中空
内部に調整機構を介して流入する為、ピストン上部のシ
リンダ室の油液容積を調整することができる。

【００１２】また、本発明はピストンロッドを中空パイ
プにて形成するとともに、この中空部内に調整ピストン
とその背面側に調整ばねを設けることにより前記調整機
構を構成してなることを特徴としている。

【００１３】上記構成によれば、ピストンロッドが中空
パイプ構造のため、パイプ中空部内を容積変化の吸収ス
ペースに有効利用して調整ピストンを含む調整機構を簡
単な構成で組込むことができる。

【００１４】好ましくは、前記中空パイプからなるピス
トンロッドの下端部に設けた孔からＢ室と同様な油を収
納する役目をピストンロッド中空部が果たすためピスト
ンロッドの移動に伴う油液の移動を系外へ取り出したり
しないで無理なくスムーズに行われ、且つ弁機構を正確
に働かせてコントロールが容易となる。

【００１５】さらに、本発明ではウエーブコイルスプリ
ングは、帯状の金属板ばね材を巾方向にコイル巻きし更
に波状に形成して円筒形に形成され且つその円筒形の中
間部にウエーブを有しない平巻き部からなる鍔状の胴曲
り防止用の案内部を一体的に設けた構成を特徴としてい
る。

【００１６】上記構成によれば、ウエーブコイルスプリ
ングの中間部に鍔状に張出した胴曲り防止用の案内部が
設けられているために、長大な円筒形スプリングが圧縮
される際に案内部がシリンダ内壁に摺接してガイドの役
目をするから胴曲りを発生することが回避できる。

【００１７】また、本発明のさらなる技術手段は、ウエ
ーブコイルスプリングを、円筒形多段に形成したことで
ある。かかる構成とすることによりウエーブコイルスプ
リングの特性も最大限に発揮させることができ、而も外
径が小さく自由長の長いウエーブコイルスプリングの利
用が可能である。

【００１８】好ましくは、本発明では円筒形多段の各段
の中間部にウエーブを有しない平巻き部を一体に形成し
この平巻き部を胴曲り防止用の案内部としてなるを特徴
とする。かかる構成によればウエーブを有しない平巻き
部は他のウエーブコイル部のように圧縮又は伸長時に外
径が変化しないため、シリンダ内壁に対する摺動案内が
一層円滑且つ正確となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施例を説明する。

【００２０】

【実施例】図２乃至図４は本発明の自動車用サスペショ
ン装置を示したものであり、図２中（ａ）は、模式的に
全体を示し、同図（ｂ）は調整機構部の他の実施例を示
している。図３中（ａ）は本発明装置の組立図で自由長
の状態から必要な支持荷重をかけたときの組付け状態を
示している。同図（ｂ）は荷重を受けて圧縮された状態
を示している。図４はシリンダ部を拡大した断面図であ
る。

【００２１】図２乃至図４に示すように、シリンダ１は
縦型長円筒形のもので、密閉された中空内部に油液が充
填されている。このシリンダ１内に上下摺動可能にピス
トン２が嵌挿され、このピストンによりシリンダ内を上
部のＢ室と下部のＡ室に区画している。

【００２２】ピストンロッド３は、中空パイプで形成
し、下端部をピストン３に連結し上端部はシリンダ外部
へ延出させている。ピストンロッド３の中空部の下端部
に設けた孔３１は図３及び図４に示すようにピストン２
を通してシリンダ下部のＡ室に連通している。

【００２３】又図２に示すように、パイプの横孔３２か
らシリンダ上部のＢ室に連通している。シリンダ１内の
ピストン下部のＡ室にはウエーブコイルスプリング４が
圧縮介装されている。

【００２４】調整機構５は、ピストンロッド３の中空部
内に組込まれ、その機構はピストンロッド３の中空部を
調整シリンダに利用し内部に水（気）密性を保って上下
摺動可能に調整ピストン５１を嵌挿するとともに、その
背圧側にコイルスプリングからなる調整ばね５２を設け
てなる。調整ピストン５１の下側の中空部はシリンダ１
の下部のＡ室、又は上部のＢ室に通じており、調整ピス
トン５１の上部の中空部は上端部に開設した空気孔５３
を通して外気に通じている。調整ばね５２の代わりにガ
ス圧を利用することもできる。ガス圧を利用する場合
は、図２（ｂ）に示すように調整ピストン５１の上部の
中空室を密閉し、この中にガスを封入する。

【００２５】ピストン２はシリンダ１の内周面との間に
隙間を保有させ、この隙間を通して油液が少量づつ上部
のＢ室又は下部のＡ室へ流通する。また、このピストン
２に制御弁６及び絞り孔７を設けている。

【００２６】シリンダ１内の下部室に装入されたウエー
ブコイルスプリング４は、帯状の金属板ばね材を、巾方
向にコイル巻きし更に板厚方向に折曲げて波状に形成し
て円筒形に形成してなるものである。このような円筒形
の円筒部を図２のように段差を有するように大小２段形
成し、又は図３又は図４に示すように３段に形成する。
図２の２段の場合はコイル径が大径の１段目の円筒部４
１と、その上に小径の円筒部４４を形成し、中間にウエ
ーブを有しない平巻き部からなる胴曲り防止の案内部４
０を一連に形成する。図３又は図４の３段の場合は下２
段は同径同長の円筒部４１．４２とし、最上段に小径の
円筒部４３を形成し、各段の境界部に平巻き部からなる
案内部４０を一連に形成する。案内部４０は外径が円筒
部外周より若干大きく張り出してシリンダ内周面に摺接
するようにする。

【００２７】図２乃至図４において、ピストンロッド３
に衝撃荷重を受けピストン２を介してウエーブコイルス
プリング４が撓わみ縮小すると、ピストン２がシリンダ
下部のＡ室を加圧するため、Ａ室側の多量の油液が制御
弁６を押開けてシリンダ上部のＢ室へ急速に移動する。
ウエーブコイルスプリングの反力でピストンが均衡する
位置に戻る力が働くと制御弁６は弁ばね（板ばね）６１
により閉り、この為ピストン上部のＢ室側の油液が絞り
孔７及びピストン外周面のわずかな隙間から下部のＡ室
側へ少量づつ移動する。従って、これによりウエーブコ
イルスプリングの伸縮運動が油液により制御されるため
徐々に均衡位置に復帰する。

【００２８】ピストンロッド３の移動によりシリンダ内
の容積は変化する。ピストンロッドは中空パイプで形成
されているためパイプ肉厚分が問題となる。ピストンロ
ッド３がシリンダ１内に進入すると、増加分の油液はピ
ストンロッドの中空部下端の孔３１（図２ではパイプの
横孔３２）から中空部内へ流入し、調整ピストン５１を
ばね５２の付勢に抗して押上げることで圧力が調整され
る。調整ばねの代わりに図２（ｂ）のようにガスを利用
するときは、ガス圧により調整できる。調整ばね５２の
強弱、又はガス圧の加減により衝撃荷重を受けたときの
ピストンの移動調節をすることができる。

【００２９】ウエーブコイルスプリング４は、帯状の金
属板ばね材にウエーブを形成したものであるから圧縮荷
重を受けて撓みを生じたときはコイル径が大きくなり変
化するが、ウエーブのない平巻き部は外径が変化しない
ので、シリンダ内周壁面と摺接してコイルの垂直移動を
ガイドし、且つそれが胴曲り防止の役目を果たしてい
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
はシリンダ内のピストン下部の室にウエーブコイルスプ
リング、特に円筒形を呈するものを多段に形成して設け
ているため小さくて大きい反発力を得ることが可能で、
且つビストンロッドを中空に形成することによりピスト
ン摺動時にシリンダ内の油液がロッド中空部に流出入し
て油液の体積変化を調整することが可能となり、従来の
ようにシリンダ内にガスを使用しないためガス混合に伴
う問題点を解消することができる。又ウエーブコイルス
プリングを使用しているため外径が小さく自由長の長い
コイルばねが得られ、而もこのような長いコイルばねで
も胴曲り防止用の案内部によって伸縮運動を胴曲りを発
生させないで円滑且つ確実に行わせることができ、サス
ペンション装置全体を小さくコンパクトにして提供する
こともできる。また、取付け、組立作業も簡単でコスト
の面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のサスペンション装置の模式図である。

【図２】本発明の車輌用サスペンション装置の実施例を
示し、（ａ）は模式図、（ｂ）はピストンロッド上部の
他の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明のサスペンション装置の全体図で、
（ａ）はウエーブコイルスプリングが初期圧縮された組
付け時の状態を示し、（ｂ）は衝撃荷重を受けた時の状
態を示す。

【図４】本発明のサスペンション装置の要部の拡大した
断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストン ３ ピストンロッド ４ ウエーブコイルスプリング ５ 調整機構 ６ 制御弁 ７ 絞り孔 ４０ 案内部 ４１．４２．４３ 円筒形多段 ５１ 調整ピストン ５２ 調整ばね

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J059 AB11 AB12 AC01 AE04 BA01 BA11 BA54 BB03 BC01 BD01 DA17 GA02 3J069 AA50 AA53 CC03 CC09 CC13 CC15 DD02 DD04 DD39 EE62

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油液を充填したシリンダ（１）と、この
   シリンダに摺動可能に嵌挿され且つシリンダ内を上下に
   区画するピストン（２）と、このピストン（２）に下端
   部を連結し他端部がシリンダ外部へ延出したピストンロ
   ッド（３）とよりなり、前記ピストンロッド（３）を中
   空に形成するとともに、この中空部内にピストン摺動時
   にシリンダ内の油液が流出入して油液の体積変化を調整
   する調整機構（５）を設けてなることを特徴とする車輌
   用サスペンション装置。
2. 【請求項２】 油液を充填したシリンダ（１）と、この
   シリンダに摺動可能に嵌挿され且つシリンダ内を上下に
   区画するピストン（２）と、このピストン（２）に下端
   部を連結し他端部がシリンダ外部へ延出したピストンロ
   ッド（３）と、前記シリンダ（１）内に前記ピストン
   （２）の押入により圧縮されるように設けられたウエー
   ブコイルスプリング（４）とよりなり、前記ピストンロ
   ッド（３）を中空に形成するとともに、この中空部内に
   ピストン摺動時にシリンダ内の油液が流出入して油液の
   体積変化を調整する調整機構（５）を設けてなることを
   特徴とする車輌用サスペンション装置。
3. 【請求項３】 前記ピストンロッド（３）を中空パイプ
   にて形成するとともに、この中空部内に調整ピストン
   （５１）とその背面側に調整ばね（５２）を設けること
   により前記調整機構（５）を構成してなることを特徴と
   する請求項１又は２記載の車輌用サスペンション装置。
4. 【請求項４】 前記中空パイプからなるピストンロッド
   （３）の下端部をピストン（２）を通してシリンダ下部
   室に連通し、且つ前記ピストン（２）に圧縮時開放し伸
   長時に流路を制限する制御弁（６）及び絞り孔（７）を
   設けた請求項３記載の車輌用サスペンション装置。
5. 【請求項５】 前記ウエーブコイルスプリング（４）
   は、帯状の金属板ばね材を巾方向にコイル巻きし更に波
   状に形成して円筒形に形成され且つその円筒形の中間部
   にウエーブを有しない平巻き部からなる鍔状の胴曲り防
   止用の案内部（４０）を一体的に設けた請求項２記載の
   車輌用サスペンション装置。
6. 【請求項６】 前記ウエーブコイルスプリング（４）
   を、円筒形多段（４１．４２．４３）に形成した請求項
   ５記載の車輌用サスペンション装置。
7. 【請求項７】 円筒形多段の各段の中間部にウエーブを
   有しない平巻き部を一体に形成しこの平巻き部を胴曲り
   防止用の案内部（４０）としてなる請求項６記載の車輌
   用サスペンション装置。