JP2009519419A - 剛性が可変なスプリング用支持要素 - Google Patents

Abstract

主要部分（６）と、基本的に剛性または半剛性のインサート（７）とからなる自動車両のサスペンションスプリング（１）用支持要素（３）において、スペンションスプリング（１）が基本的に剛性または半剛性のインサート（７）に直接支持されていることを特徴とする支持要素（３）。

Description

本発明は、自動車両のサスペンションの分野に関し、より具体的には剛性が可変なサスペンションに関する。実際この種のサスペンションは、車両の快適性のニーズに応えて次第に広まりつつある。

可変な剛性を得るために最も頻繁に利用されている解決法は、スプリング式のサスペンションアセンブリであって、そのスプリングは断面が可変なワイヤスプリングであり、エラストマー製の支持要素に支持されているサスペンションアセンブリを実現するというものである。その場合、剛性は、スプリングの小さな直径のコイルがエラストマー製支持要素に接触しない限り最小であり、支持要素と接触するコイルの長さが増えるとともに増大する。スプリングがしっかりと保持されるようにするために、スプリングはエラストマー製支持要素にクリップ留めすることができる。このような解決法は、スプリングとの比較的穏やかな接触を可能にする。

しかし、断面が可変なタイプのスプリングの製作はコストがかさむことから、アセンブリの可変な剛性を実現するために別の解決法が試みられてきた。とりわけ、剛性が可変な支持要素の使用が試みられ、その場合、断面が一定のワイヤスプリングを使用することが可能になる（例えば、文献ＥＰ０９２４４４５を参照のこと。ただし、これだけに限らない）。

剛性が可変な支持要素の第１の実施形態は、例えば、エラストマー材料で製作した一式の凹凸部を、支持要素の表面にスプリングと接触するように形成するというものである。非圧縮時には圧縮剛性は最小であり、圧縮段階では凹凸部が変形して剛性が高まる。しかし、この解決法は、完全に満足できるものではない。とりわけこの解決法は砂利に弱い。凹凸部の間に砂利がはまり込み、スプリングを傷める可能性があるためである。さらに、この解決法は急速な剛性の増大というニーズに応えるものではなく、また、支持要素を構成するエラストマー材料が応力の変動にさらされるため、その耐久性は高くない。

剛性が可変な支持要素の第２の実施形態は、エラストマー製支持要素内に、例えばアルミニウム製やプラスチック製の剛性のインサートを配置するというものである。インサートは、スプリングと接触する表面と同様に、凹凸部を有することができ、それによって、より大きな最大剛性を得ることができると同時に耐久性が高まる。しかし、支持要素を構成するエラストマー材料のクリープにより、時間の経過とともに性能が低下するリスクは残る。

本発明の目的は、上述のような欠点がなく、製作が簡単で、高価でない、剛性が可変なサスペンションスプリングの支持要素を提案することにある。

本発明は主要部分と、基本的に剛性のある、または半剛性のインサートとからなる自動車両のサスペンションスプリング用支持要素において、サスペンションスプリングが、基本的に剛性または半剛性のインサートに直接支持されていることを特徴とする支持要素によってその目的を達成する。インサートは、本発明による支持要素に対するスプリングのセンタリング手段の役割も果たすことが好ましい。

第１の実施形態では、支持要素の主要部分は、その回転軸の近傍がくり抜かれた、基本的に円錐形の台座を備えており、その台座から、台座よりも直径が小さく、同様にその回転軸の近傍がくり抜かれた第２の円錐形部分が基本的に同軸に延びている。さらに、本発明は以下の特徴のうちの１つまたは幾つかを備える。
すなわち、
− 主要部分は、その基部よりも基本的に大きな直径の（応力）飽和リップ（saturation lip）を備える。
− 飽和リップは、主要部分の台座に第２の円錐形部分の反対側に配置される。
− インサートは、主要部分と基本的に同様の形状を有し、組立て時に主要部分の第２の円錐形部分に基本的にかぶさる。
− インサートの基部は、インサートを本発明による支持要素主要部分の台座に嵌合すると、支持要素の耐久性を向上させるための（応力）飽和縁（saturation edge）フランジを形成する。
− インサートの基部の反対側で、インサートの第２の円錐形部分は、その最小直径部分の近傍に、最小直径よりも大きな直径のリップを備える。
− スプリングは、インサート基部の上面とインサートの第２の円錐形部分に配置されたリップの下面との間に挿入され、適切なタブによってクリップ留めされてスプリングの受け部に保持される。
− インサートの飽和縁フランジの直径は、本発明による支持要素の主要部分の台座基部に形成された飽和リップの直径に基本的に等しい。
− 主要部分は、ゴムなどのエラストマー材料で製作される。
− インサートは、ポリウレタンなど剛性の高いプラスチック材料で製作される。

第２の実施形態では、インサートは半剛性で、飽和縁フランジを有さず、その基部の下面に一式のオスリブを備えており、そのオスリブが、本発明による支持要素の主要部分の台座上面に設けられた、オスリブに適合する一式のメスリブと嵌合するようになっている。その他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読めば明らかになるであろう。

現行技術で従来から知られているスプリングサスペンションアセンブリは、図１に概略図で示すように、サスペンションスプリング１を備え、サスペンションスプリング１の各末端は、それぞれ下部支持要素２および上部支持要素３と接触し、支持要素２および３は適切な手段（図１には図示せず）によって、それぞれ車両の車軸４および車体５に結合される。

現行技術で知られる諸実施形態によれば、支持要素２および３はそれぞれ、センタリング手段の役割を果たし、車軸４および車体５に対するサスペンションスプリング１の一定かつ再現可能な位置決めを可能にする部分を備える。

やはり現行技術で知られている、剛性が可変なサスペンションを実現するための一実施形態では、サスペンションスプリング１が断面が一定のワイヤスプリングであるとき、車両の車体５に結合される上部支持要素３が可変な剛性を示す。

本発明による上部支持要素３は、主要部分６と、剛性または半剛性のインサート７とを備え、このインサート７と直接接触してサスペンションスプリング１が配置される。

図２〜５に示すように、主要部分６は、いずれも基本的に円錐台形で、回転軸Ｚと同軸の台座８および付属部９によって形成され、付属部９の最大直径は台座８の最小直径よりも基本的に小さい。サスペンションアセンブリを車両に取り付けると、台座８の直径のより大きい底面１０が車体５に接触し、付属部９は、台座８の上面１１から、その直径の最大の方から最小の方に向けて延びる。軽量化および構造の単純化の配慮から、台座８内および付属部９内には軸方向に空洞が設けられている。主要部分６は、ポリウレタンなど、比較的剛性の高いプラスチック材料で作られることが好ましい。

本発明の第１の実施形態、より具体的には図２、３Ａ、３Ｂに示される実施形態では、台座８の底面１０の直径が基本的に広がってリップ１２、つまり飽和リップ（saturation lip）を形成する。このリップの役割については後段で述べる。

この実施形態では、支持要素３のインサート７は、支持要素３の主要部分６の形状と基本的に同一の形状を有する。インサート７は基部１３および付属部１４からなる。基部１３と付属部１４は基本的に円錐台形で同軸をなし、付属部１４は、基部１３の直径より小さな直径を有する上面１５から、その直径の最大の方から最小の方に向けて延びる。

インサート７も軸方向の空洞を備えており、空洞の内部形状および寸法は、主要部分６の付属部９の外形および寸法に適合している。インサート７の基部１３の最大直径は、本発明による支持要素３の主要部分６の台座８の最小直径より基本的に大きく、基部１３の下部には、支持要素３の主要部分６の台座８上部の形状および寸法に適合する形状および寸法を有する平面（flat）１６を備える。インサート７の付属部１４の直径より小さな直径を有する上面１７は、さらに、より大きな直径を有するリップ１８を備える。リップ１８の役割については後段で述べる。

この実施形態では、本発明による支持要素３のインサート７は、支持要素３の主要部分６の製作に使用される材料よりも剛性の高いプラスチック材料で製作される。

主要部分６とインサート７を組み立てて、本発明による支持要素３を形成するとき、図２に示すように、インサート７は、その下部に設けられた平面１６によって主要部分６の台座８上部に配置される。これにより、インサート７は本発明による支持要素３の主要部分６に嵌合され、インサート７の基部１３の下縁１９、つまり飽和縁が主要部分６の台座８上縁にかぶさる。

サスペンションスプリング１は、基部１３上面とリップ１８下面の間で、インサート７の付属部１４の周りに設置され、その際、付属部１４はスプリング１のセンタリング手段の役割も果たして再現可能なスプリング１の位置決めを可能にし、リップ１８はスプリング１がそうして画定された受け部から外れるのを防ぐストッパの役割を果たす。

このような構成により、サスペンションスプリング１とその支持部の間に砂利がはまり込むのを大幅に制限し、さらには防ぐことが可能になり、砂利によりスプリング１が損傷するリスクがそれだけ低下する。

また、スプリングが圧縮応力を受けるとき、とりわけ飽和時、すなわち図４に示すように、スプリングが完全に圧縮されるときには、飽和縁１９の存在および形状により、支持部の剛性を変化させることが可能になる。サスペンションスプリング１の支持部の剛性とその圧縮の関係を示したこのグラフでは、破線で示す曲線は、本発明の第１の実施形態における構成において飽和縁１９を有さない支持要素３の場合を示し、実線の曲線は、同じ構成においてスプリング１が飽和縁１９を有する要素３に支持されている場合を示す。剛性の増大の仕方は、後者の方がより急であることが明らかに見て取れる。

このような飽和縁１９の存在により、さらに、支持部の特性曲線の滑らかな部分を担う材料（すなわち、この場合本発明による支持要素３の主要部分６を構成する材料）の耐久性を向上させることが可能になる。

その際、主要部分６の底面１０の飽和リップ１２は、飽和縁１９が車両の車体５と突然接触することによる騒音をなくすことができる。好ましくは、この飽和リップ１２は、ゴムなどのエラストマー材料で製作される（ただし、それだけに限らない）。ただし、主要部分６がエラストマー材料以外の材料で製作されるとき（例えば、それだけには限らないが、ポリウレタン製のとき）には、飽和リップ１２は、主要部分６の台座８の底面１０と車両の車体５との間に配置される適切な寸法のエラストマー材料（ゴムなど）のワッシャとすることが好ましい。

サスペンションスプリング１を構成するワイヤの直径の多様性を高めるために、インサート７は、一方の成分が柔軟で他方の成分が剛性の二重素材でもよいことに留意されたい。

図５、６Ａ、６Ｂは、支持要素３のインサート７が半剛性であり、好ましくは、ゴムなどのエラストマー材料で製作される（ただし、それだけに限らない）、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態では、図６Ａに示された支持要素３の主要部分６は、本発明の第１の実施形態で説明した主要部分６と同様のものであるが、その台座８の底面１０は飽和リップ１２を有さない。また、その台座８の上面１１には、基本的に径方向に規則的に配置されたメスリブ２０が設けられている。このリブ２０の役割については後段で説明する。代替の実施形態では、リブ２０は適切な形状の、１つまたはそれ以上の同心の溝によって置き換えることができる。

この実施形態では、図６Ｂで示されるように、インサート７は基本的に円錐台形の基部２１からなり、その基部２１の直径のより小さな面から、基本的に円錐台形の付属部２２が同軸に延び、付属部２２の上部には基本的に半球形のキャップ２３を備える。基部２１の最大直径は主要部分６の台座８の上面１１の直径と基本的に等しく、そのため、主要部分６とインサート７が組み立てられて、本発明による支持要素３を形成するとき、インサート７の基部２１は主要部分６の台座８の上縁にかぶらず、台座８の周囲と同一面となる。

インサート７はその全高にわたって、第１の実施形態に関して既に説明した様に、主要部分６の付属部９の外面の形状および寸法に適合する形状および寸法を有する軸方向の空洞を備える。

また、基本的に円錐台形の付属部２２の外周に、基本的に円筒形の溝２４が設けられ、溝２４の寸法はサスペンションスプリング１を構成するワイヤの断面に応じて決められる。そして、サスペンションスプリング１の位置決めおよび保持は、溝２４内へのクリップ留めによって行われ、それによってサスペンションスプリング１用のワイヤの断面に関して多様性がもたらされる。また、この解決法は、支持要素３のインサート７に対するスプリングの摩擦を大幅に減らし、それによってスプリング１との境界における摩耗を大幅に制限する。

更に、インサート７基部２１の下面は平面２５を備え、この平面２５の内部に、基本的に径方向に、一式のオスリブ２６が形成されており、このオスリブ２６の形状、寸法および配置は、主要部分６の台座８の上面１１のメスリブ２０の形状、寸法および配置と適合する。メスリブ２０が同心円状の溝によって置き換えられた代替実施形態では、オスリブ２６が、その溝と協働することができる、一式のリップを基部２１の下面に形成する。

主要部分６とインサート７が組み付けられて、本発明の第２の実施形態による支持要素３を形成するとき、インサート７は主要部分６の付属部９に嵌合され、その際、インサート７のオスリブ２６が前述した主要部分６のメスリブ２０と係合し、それによって支持要素３の２つの部分を互いに固定することが可能になる。これにより、主要部分６は支持部としての能動的役割を果たし、リブ２０および２６もアセンブリとしての剛性を調整することができる。この場合、平面２５の縁部は、スプリングが最大限に圧縮されて、インサート７が支持要素３の主要部分６に対して圧縮された状態のとき、飽和ボール（saturation bowl）を形成する。

したがって、本発明により、砂利に対する優れた強度と長期の耐久性とを同時に備える、サスペンションスプリング１用の剛性が可変な支持部を実現することが可能になる。２つの実施形態は例として提示したものであり、本発明の文脈から外れることなく、第１の実施形態で提示したインサートが飽和縁１９を有さなくてもよいことが理解されよう。

サスペンションスプリングとその周辺の主な要素の概略斜視図である。 本発明による支持要素の第１の実施形態の対称面に沿った概略断面図である。 Ａ及びＢは、本発明による支持要素の主要各部の第１の実施形態の対称面に沿った概略断面図である。 従来のサスペンション装置と本発明の第１の実施形態のサスペンションスプリング支持部の特性曲線を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態による支持要素の対称面に沿った概略断面図である。 Ａ及びＢは、本発明の第２の実施形態による支持要素の主要各部の対称面に沿った概略断面図である。

Claims (10)

1. 主要部分（６）と、基本的に剛性または半剛性のインサート（７）とからなる自動車両のサスペンションスプリング（１）用支持要素（３）において、サスペンションスプリング（１）が前記インサート（７）に直接支持されていることを特徴とするスプリング用支持要素。
2. 主要部分（６）が基本的に円錐台形の台座（８）によって形成され、台座（８）の直径がより小さい上面（１１）から、台座（８）の最小直径よりも基本的に小さい最大直径を有する、基本的に円錐台形の付属部（９）が同軸に延びていることを特徴とする請求項１に記載のスプリング用支持要素。
3. インサート（７）が基本的に円錐台形の基部（１３）によって形成され、基部（１３）の直径がより小さい上面から、基部（１３）の最小直径よりも基本的に小さい最大直径を有する、基本的に円錐台形の付属部（１４）が同軸に延び、インサート（７）がさらに、主要部分（６）の付属部（９）の外側の形状および寸法に適合する、内側の形状および寸法を有する軸方向の空洞を備えており、インサート（７）の基部（１３）の下部に平面（１６）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスプリング用支持要素。
4. 主要部分（６）とインサート（７）の組立てが、主要部分（６）の台座（８）の前記上面（１１）を前記平面（１６）内に嵌合することによって行われ、その際にインサート（７）の基部（１３）の下部が前記上面（１１）に完全にかぶさり、上面（１１）の周囲に飽和縁（１９）を形成することを特徴とする請求項３に記載のスプリング用支持要素。
5. 主要部分（６）の台座（８）の底面（１０）の直径よりも基本的に大きい直径を有する飽和リップ（１２）が、底面（１０）の周囲に延びることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスプリング用支持要素。
6. インサート（７）の前記付属部（１４）の上部が、当該付属部（１４）の最小直径よりも基本的に大きい直径のリップ（１８）を備えることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のスプリング用支持要素。
7. サスペンションスプリング（１）が、請求項６に記載の支持要素（３）のインサート（７）の基部（１３）上面とインサート（７）の前記リップ（１８）下面の間で、インサート（７）の付属部（１４）の周りに設置されることを特徴とする自動車両のサスペンション装置。
8. インサート（７）が基本的に円錐台形の基部（２１）によって形成され、当該基部（２１）の直径がより小さい上面から、基本的に円錐台形の付属部（２２）が同軸に延び、当該付属部（２２）の上部に基本的に半球形のキャップ（２３）を備えること、および、インサート（７）がその全高にわたって、主要部分（６）の前記付属部（９）の外側の形状および寸法に適合する、形状および寸法を有する軸方向の空洞を備えることを特徴とする請求項２に記載のスプリング用支持要素。
9. 基部（２１）の直径が、主要部分（６）の台座（８）の上面（１１）の直径と基本的に同じであることを特徴とする請求項８に記載のスプリング用支持要素。
10. サスペンションスプリング（１）を受けるために、インサート（７）の基本的に円錐台形の付属部（２２）の外周に、基本的に円筒形の溝（２４）が設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載のスプリング用支持要素。

Images