JP2007204001A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車高を変化させることなく、荷重−ストローク特性を変化させることの可能なサスペンション装置の提供。
【解決手段】車軸から車体への衝撃によって変位して前記衝撃を和らげるコイルバネ１３およびショックアブソーバ１２と、コイルバネ１３の過大な変位を防止するバンプストッパ１４とを備え、バンプストッパ１４は、コイルバネ１３およびショックアブソーバ１２の変位方向に沿って伸縮可能に設けられてなるとともに、伸張時において、コイルバネ１３およびショックアブソーバ１２の変位を規制し、コイルバネ１３およびショックアブソーバ１２の変位を規制した状態においてバネ手段として機能するサスペンション装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンション装置にかかり、特に、自動車に適用した場合に、荷重−ストローク特性を変化させたときに同時に車高の変化することのないサスペンション装置に関する。

乗用車やトラック、バスなどの自動車のサスペンションにおいては、コイルバネや板バネ、捻り棒バネ、空気バネ等の各種バネと、前記バネの振動を減衰させるショックアブソーバとを並列に用いることが一般的である。

ここで、トラックやバスは積空差が大きいので、サスペンション装置においては、積載荷重の小さいときは、バネレートを小さくして小さな荷重で大きく変位するようにして乗り心地を向上させ、積載荷重の大きいときは、バネレートを大きくして大きな荷重においても変位が小さくなるようにして操縦安定性を高めるというように、積載荷重に応じて荷重−ストローク特性を変化させる必要がある。

バネとして空気バネを用いたサスペンション装置においては、空気バネの内圧を増減させることにより、荷重−ストローク特性を変化させることが容易にできるが、空気バネの内圧を増加させてバネレートを増大させると空気バネの高さも増大し、したがって車高も増大するという問題があった。

トラックなどのように積空差の大きな車両において操縦安定性を向上させる装置としては、たとえば、トラック等のアクスル（車軸）とフレーム（車体）との間に挿入される楔状のスライダと、該スライダを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータと圧力流体源とを接続する回路に設けられた電磁バルブと、車両の左右傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、該検出手段からの信号に基づき、傾斜角が設定値を越えたときに前記電磁バルブを開いて前記スライダをアクスルとフレームとの間に挟んで車両の傾きを抑制するように制御する制御手段とを備えるものが提案された（特許文献１）。
実開平２−１１５００９号公報

しかしながら、前記サスペンションロック装置の制御手段においては、トラック等の車体が傾斜した側、即ち荷重の増大した側のサスペンションを単にロックしているに過ぎず、車軸の荷重に応じて荷重−ストローク特性を変化させている訳ではない。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、車高を変化させることなく、積載荷重に応じて荷重−ストローク特性を変化させることの可能なサスペンション装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、車軸から車体への衝撃によって変位して前記衝撃を和らげる緩衝手段と、前記緩衝手段の過大な変位を防止するバンプストッパ手段とを備え、前記バンプストッパ手段は、前記緩衝手段の変位方向に沿って伸縮可能に設けられてなるとともに、伸張時において、前記緩衝手段の変位を規制し、前記緩衝手段の変位を規制した状態においてバネ手段として機能することを特徴とするサスペンション装置に関する。

前記サスペンション装置においては、前記バンプストッパ手段を収縮させると、前記緩衝手段に車重が加わった状態から前記バンプストッパによって変位が規制されるまでの変位量、即ちバンプクリアランスが大きくなるから、良好な乗り心地が得られる。

一方、前記バンプストッパ手段を伸張させると、前記緩衝手段においてはバンプクリアランスが小さくなるか、または０になる。そして、前記緩衝手段が変位して前記バンプストッパ手段に当接すると、車軸と車体との間には、前記緩衝手段からの上向きのバネ力だけでなく、前記バンプストッパ手段の有するバネ手段からの上向きのバネ力も加わる。したがってサスペンション機構の見掛けのバネレートは、前記バンプストッパ手段による変位の規制が無い場合に比較して増大する。

しかし、バンプストッパ手段を伸張させても収縮させても緩衝手段の変位方向に沿った寸法が変化するわけではないから、車高が変化することはない。

このように、前記サスペンション装置は、車高を変化させることなく、積載荷重に応じて荷重−ストローク特性を変化させることができる。

請求項２に記載の発明は、前記バンプストッパ手段が、前記バネ手段として内部に気体が充填された気体室を備え、前記気体室は、気体を充填、排出することにより、緩衝手段の変位方向に沿って伸縮可能に形成されてなる請求項１に記載のサスペンション装置に関する。

前記サスペンション装置においては、バンプストッパ手段の有する気体室に気体を充填して伸張させると、緩衝手段が余り大きく変位しないうちに、緩衝手段の変位方向において気体室が緩衝手段に当接し、車軸と車体との間には、前記緩衝手段からの上向きのバネ力だけでなく、気体室内の気体からの上向きのバネ力も加わるから、サスペンション装置の見掛けのバネレートは増大する。

これに対して前記バンプストッパ手段の気体室から基体を排出し、気体室を収縮させると、前記緩衝装置のバンプクリアランスは大きくなり、通常走行状態においては、車軸と車体との間には、前記緩衝手段からの上向きのバネ力のみが作用するから、サスペンション装置の見掛けのバネレートは、気体室を伸張させた場合に比較して減少する。

また、前記サスペンション装置においては、気体室の内部に充填する気体の圧力を変化させることにより、緩衝装置のバンプクリアランスや前記緩衝装置に前記バンプストッパ手段が当接した後の見かけのバネレートを任意に変化させることができる。

更に、前記空気室を、ベローズやダイヤフラムなどの弾性膜状構造とすることにより、前記緩衝手段に対するダンパとしても機能させることができる。

加えて前記空気室は、バネ手段と前記バンプストッパ手段を伸縮させる伸縮手段とを兼ねているから、前記バンプストッパは構成が単純である。

なお、気体としては空気が一般的であるが、窒素ガスなども好適である。

請求項３に記載の発明は、前記緩衝手段が、車軸から車体への衝撃によって変位して前記衝撃を吸収する衝撃吸収手段と、前記衝撃吸収手段に並列に設けられ、前記衝撃吸収手段の振動を減衰させる振動減衰手段とを有する請求項１または２に記載のサスペンション装置に関する。

前記サスペンション装置においては、衝撃吸収手段と振動減衰手段とを独立に設けているから、バンプストッパ手段が作用していないときの荷重−変位特性と振動減衰特性とを独立に設計できるから、乗り心地の良好なサスペンション装置が得られる。

請求項４に記載の発明は、前記振動減衰手段が流体抵抗によって振動を減衰させるショックアブソーバである請求項３に記載のサスペンション装置に関する。

前記サスペンション装置においては、前記振動減衰手段としてオリフィスを流通する流体の流通抵抗によって振動を減衰させるショックアブソーバを用いているから、安定した振動減衰特性が得られる。

請求項５に記載の発明は、前記衝撃吸収手段が、コイルバネ、板バネ、捻り棒バネ、および空気バネから選択されてなる請求項３に記載のサスペンション装置に関する。

前記サスペンション装置においては、要求される乗り心地、サスペンション機構の種類、およびサスペンション機構周りの空間の大小等に応じ、最適な種類のバネを選択できる。

請求項６に記載の発明は、前記緩衝手段は重ね板バネである請求項１または２に記載のサスペンション装置に関する。

重ね板バネは、板バネ相互間の緩衝作用を有するから、ショックアブソーバなどの緩衝装置を別に設ける必要がない。また、大荷重に耐えるから大型トラックやダンプカー等のサスペンション装置として好適である。

以上説明したように本発明によれば、車高を変化させることなく、積載荷重に応じて荷重−ストローク特性を変化させることの可能なサスペンション装置が提供される。

１．実施形態１
以下、本発明のサスペンション装置の一例としてストラット型のサスペンション装置について説明する。

実施形態１に係るサスペンション装置１０は、図１の（Ａ）で分解図として示し、（Ｂ）で断面図として示すように、ショックアブソーバ１２と、ショックアブソーバ１２の周囲に配設され、コイルバネ１３と、コイルバネ１３の内側にショックアブソーバ１２と同軸に設けられたバンプストッパ１４とを備える。コイルバネ１３は本発明の衝撃吸収手段に、バンプストッパは本発明のバンプストッパ手段に相当する。

ショックアブソーバ１２の本体１２Ｂには、コイルバネ１３の下端を受ける皿状の下バネ受け部材１５が固定されている。一方、ショックアブソーバ１２のピストンロッド１２Ａの上端には、ゴム製のバネ座１７を介してコイルバネ１３の上端を受ける皿状の上バネ受け部材１６が固定されている。

ピストンロッド１２Ａの上端部には縮径部１２Ｃが形成され、縮径部１２Ｃは上バネ受け部材１６の上方に突出する。縮径部１２Ｃには螺子が切られ、上バネ受け部材１６を固定する固定ナット１８が前記螺子に螺合している。

ショックアブソーバ１２の本体１２Ｂは、下端部において取付金具２０および取付ボルトナット２１によってサスペンション装置１０のロアアーム（図示せず。）に固定される。

バンプストッパ１４は、図２に示すように、ショックアブソーバ１２のピストンロッド１２Ａと同心に設けられ、上下方向に伸縮可能なベローズ３０と、ベローズ３０の下端に装着された下側端板３２と、ベローズ３０の上端に装着されてバンプストッパ１４の上端を形成する上側端板３４と、下側端板３２の下面に固定されてバンプストッパ１４の下端を形成する逆円錐台状のラバーバンパ３６とを備える。

ベローズ３０は、下端部において固定リング３３によって下側端板３２の内側面に固定され、上端部においてリング３５によって上側端板３４の内側面に固定されている。上側端板３４の側面には、バンプストッパ１４の内部に気体の一例である空気を充填、排出する空気注排出口３７が開口している。

上側端板３４はピストンロッド１２Ａの縮径部１２Ｃとそれより下方の大径部との間の段差によって支持されているとともに、上バネ受け部材１６とともに、固定ナット１８によって縮径部と前記大径部との境界の部分に固定されている。上側端板３４と縮径部１２Ｃとの間は、パッキン（図示せず。）が挿入されて気密に保持されている。

なお、下端のラバーバンパ３６は、ピストンロッド１２Ａの外周面を摺動するとともに、バンプストッパ１４の下端からの空気の漏れを防止する気密パッキンとしても機能する。

以下、サスペンション装置１０の作用について説明する。

サスペンション装置１０においてバンプストッパ１４から空気を排出した状態においては、図２において（Ａ）に示すように、ラバーバンパ３６とショックアブソーバ１２の本体１２Ｂの頂面との間に空隙、即ちバンプクリアランスが生じる。この状態のサスペンション装置１０は、図３に模式的に示すように、従来のサスペンション装置と同様にコイルバネ１３とショックアブソーバ１２とラバーバンパ３６とが並列に配列された状態にあり、ラバーバンパ３６にはバンパクリアランスが直列に挿入されている。したがって、サスペンション装置１０は、図４において実線で示すように、ストローク即ち変位がバッファクリアランスを越えるまでは、換言すればサスペンション装置１０が底付きするまでは、図４において楕円で囲んだ初期バネレートを維持する。したがって柔らかな乗り心地が得られる。

一方、バンプストッパ１４は、空気を充填すると、ショックアブソーバ１２の本体１２Ｂに向かって伸張するから、バンプクリアランスが減少し、遂には、図２において（Ｂ）に示すように０になる。バンプクリアランスが残っているときは、ストロークの小さいとき、換言すればサスペンション装置１０が底付きするまでは、初期のバネレートが位置されるから、一般路で乗り心地が悪化することがない。そして、ストロークが大きくなり、サスペンション装置１０が底付きすると、バンプストッパ１４も一種の空気バネとして作用するから、コイルバネ１３に並列に別のバネが挿入された形になる。したがって、図４において一点鎖線で示すようにバネレートが高くなるから操縦安定性が高まる。しかし、バンプストッパ１４を伸張させてもサスペンション装置１０は伸張しないから、従来の空気バネを用いたサスペンション装置とは異なり、バネレートを高くしても車高が変化することはない。

そして、バンプストッパ１４への空気の充填量を更に増加させてバンプストッパ１４を更に伸張させ、バッファクリアランスを０にし、換言すればサスペンション装置１０を底付きさせると、サスペンション装置１０は、ストロークが小さなときから、コイルバネ１３のバネレートにバンプストッパ１４のバネレートが加わった高いバネレートを示す。

サスペンション装置１０においては、バンプストッパ１４に空気を充填、排出してバンプストッパ１４を伸縮させているから、バンプストッパ１４を任意の長さに設定できる。したがってバッファクリアランス、およびサスペンション装置１０が底付きしたときのバネレートも無段階で設定できる。

また、バンプストッパ１４を伸張させてサスペンション装置１０を最初から底付きした状態にすることにより、操縦安定性を重視したセッティングとすることができる。そして、このようなセッティングにおいても、バンプストッパ１４の内圧を調節することにより、バネレートを無段階で設定できる。

更に、サスペンション装置１０においては、車体への積載量が増加して車高が低下したときに、バンプストッパ１４を、空気を充填して伸張させることにより、車高を元に戻すことができる。

加えて、サスペンション装置１０は、従来のサスペンション装置にバンプストッパ１４を付加したに過ぎないから、構成が単純であり、コンパクトである。
２．実施形態２
以下、本発明のサスペンション装置の別の例について説明する。

実施形態２に係るサスペンション装置１１は、リジッドアクスル型のサスペンション装置であって、図５に示すように、両端がフレーム６０の下面に支持された重ね板バネ５２と、重ね板バネ５２の下面に軸受けを固定する１対のＵボルト５４と、フレーム６０の下面に、重ね板バネ５２に臨むように設けられたバンプストッパ５０とを備える。バンプストッパ５０は、ストッパ台座５６を介してフレーム６０に装着されている。また、Ｕボルト５４と重ね板バネ５２との間にはシートメタル５８が挿入されている。

バンプストッパ５０は、空気を充填、排出することによって上下方向に伸縮するベローズ５０Ａと、ベローズ５０Ａの下端に固定されたラバーバンパ５０Ｂとを備える。

以下、サスペンション装置１１の作用について説明する。

バンプストッパ５０から空気を排出した状態においては、図５において実線で示すようにベローズ５０Ａは収縮した状態にあるから、ラバーバンパ５０Ｂと重ね板バネ５２との間には間隙がある。したがって、サスペンション装置１１においては、重ね板バネ５２からのバネ力のみが作用するから、バネレートはバンプストッパが無い場合と変わらない。

これに対し、バンプストッパ５０に空気を充填して伸張させ、図５において二点鎖線で示すようにラバーバンパ５０Ｂをシートメタル５８に当接させると、バンプストッパ５０も空気バネとして作用するから、サスペンション装置１１においては、重ね板バネ５２からのバネ力に加えてバンプストッパ５０からのバネ力も作用する。したがって、バネレートがバンプストッパ５０が収縮した場合に比較して高くなるから、同一荷重下では車体の傾きが少なくなり、操縦安定性が改善される。

また、バンプストッパ５０にはフレーム６０と重ね板バネ５２との間隔を広げる作用は無いから、バンプストッパ５０を伸張させても収縮させても車高は変化しない。

したがって、実施形態２のサスペンション装置１１は、車高を変化させることなく、バネレートを増減できるから、特にトラックなどのように重量変化の大きな車両に好適に使用される。

また、バンプストッパ５０を伸張させた状態で内圧を増減させることによってバネレートを無段階で変更できる。

以上、本発明をストラット型サスペンション装置およびリジッドアクスル型サスペンション装置に適用した例について説明したが、本発明は、これらの形態のサスペンションのほか、ウィッシュボーン型サスペンションやマルチリンク型サスペンションなどにも好適に適用できる。

図１は、実施形態１に係るサスペンション装置の構成を示す分解図および断面図である。 図２は、実施形態１に係るサスペンション装置の備えるバンプストッパの構成を示す部分断面図である。 図３は、実施形態１に係るサスペンション装置の模式図である。 図４は、実施形態１に係るサスペンション装置においてバンプストッパを収縮させたとき、および伸張させたときの荷重−ストローク特性を示すグラフである。 図５は、実施形態２に係るサスペンション装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ サスペンション装置
１１ サスペンション装置
１２ ショックアブソーバ
１２Ａ ピストンロッド
１２Ｂ 本体
１２Ｃ 縮径部
１３ コイルバネ
１４ バンプストッパ
１５ 下バネ受け部材
１６ 上バネ受け部材
１７ バネ座
１８ 固定ナット
２０ 取付金具
２１ 取付ボルトナット
３０ ベローズ
３２ 下側端板
３３ 固定リング
３４ 上側端板
３５ リング
３６ ラバーバンパ
３７ 空気注排出口
３８ 固定ナット
５０ バンプストッパ
５０Ａ ベローズ
５０Ｂ ラバーバンパ
５２ 板バネ
５４ ボルト
５６ ストッパ台座
５８ シートメタル
６０ フレーム

Claims (6)

1. 車軸から車体への衝撃によって変位して前記衝撃を和らげる緩衝手段と、
   前記緩衝手段の過大な変位を防止するバンプストッパ手段と
   を備え、
   前記バンプストッパ手段は、前記緩衝手段の変位方向に沿って伸縮可能に設けられてなるとともに、伸張時において、前記緩衝手段の変位を規制し、前記緩衝手段の変位を規制した状態においてバネ手段として機能することを特徴とするサスペンション装置。
2. 前記バンプストッパ手段は、内部に気体が充填された気体室を備え、前記気体室は、気体を充填、排出することにより、緩衝手段の変位方向に沿って伸縮可能に形成されてなる請求項１に記載のサスペンション装置。
3. 前記緩衝手段は、車軸から車体への衝撃によって変位して前記衝撃を吸収する衝撃吸収手段と、前記衝撃吸収手段に並列に設けられ、前記衝撃吸収手段の振動を減衰させる振動減衰手段とを有する請求項１または２に記載のサスペンション装置。
4. 前記振動減衰手段は流体抵抗によって振動を減衰させるショックアブソーバである請求項３に記載のサスペンション装置。
5. 前記衝撃吸収手段は、コイルバネ、板バネ、捻り棒バネ、および空気バネから選択されてなる請求項３に記載のサスペンション装置。
6. 前記緩衝手段は重ね板バネである請求項１または２に記載のサスペンション装置。

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