JP2014134246A - サスペンション用スプリングおよびサスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンション用スプリングに強い反発力を持たせつつ、車体の跳ね上がりを防止する。
【解決手段】サスペンション用スプリング１００Ａはメインスプリング１００とセカンドスプリング１２０とを備える。メインスプリング１１０は、例えば丸鋼製のコイルスプリングである。セカンドスプリング１２０は、複数の皿ばね１２１を含む。ロアシート１３０Ａは円板状の皿ばね支持部１３１と円筒状の皿ばね挿入部１３２Ａとを備える。皿ばね支持部１３１の上面周縁部には環状の皿ばね受け面１３３が形成される。皿ばね１２１の中央の孔に皿ばね挿入部１３２Ａが挿入される。皿ばね１２１は皿ばね受け面１３３に当接し、ロアシート１３０Ａによって支持される。皿ばね挿入部１３２Ａは、更にメインスプリング１２０の下部に挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両で用いられるサスペンション用スプリングおよびサスペンションに関する。

車両（自動車や電車等）がカーブを曲がるとき、遠心力によってカーブ内側の車輪は浮き上がろうとする。このため、サスペンションには、カーブ内側の車輪を地面に押し付けて路面との接触を保持する機能が要求される。一方、車両がカーブを抜けて直線路に入るとき、カーブ外側の車体は沈み込んだ状態から元に戻ろうとする。このとき、サスペンションにはカーブ外側の車体を持ち上げる機能が要求される。
また、急加速や急減速時にもこれら両方の機能がサスペンションに要求される。
例えば、サスペンションに予め荷重（プレロード）をかけ、車両が停止しているときサスペンションが所定の長さだけ沈み込んだ状態とすることにより、サスペンションにこれら両方の機能を持たせることができる。

サスペンションには、通常コイルスプリングが用いられる（例えば、特許文献１参照。）。一般の乗用車等のサスペンションは、路面との接触を保持する機能を重視し、サスペンションのストロークを長くしてばね定数の小さなコイルスプリングを用い、大きなプレロードをかけている。
また、サスペンションのストロークが長い場合に、路面との接触を保持する機能を強化するために、ストロークヘルパースプリングと呼ばれる補助のスプリング（セカンドスプリング）が使用される場合がある。ストロークヘルパースプリングは、平板状の線材を巻いたコイルスプリングであり、メインスプリングよりばね定数が小さく、密着したときの高さが低い。
メインスプリングは走行中ほとんど密着しないが、ストロークヘルパースプリングは走行中に所定の大きさの密着荷重がかかると密着する。なお、密着荷重とは、スプリングが縮んで密着し、それ以上縮まない状態となったときにスプリングにかかる荷重をいう。

また、コイルスプリングは、一般的に、軸方向（縦方向）に荷重がかかると、製造誤差による不可避の歪みに起因して横方向に歪む。特許文献１は、コイルスプリングの一方または両方の端部に配置することによってこの横方向の歪みを防止することができるピロボール付きスプリングシートを開示する。

特開平２０１２−７６２７号公報

しかし、メインスプリングやセカンドスプリングにばね定数が小さいスプリングを用いると、沈み込んだ車体を元に戻すサスペンションの反発力が弱くなる。このようなスプリングを用いたサスペンションは、急カーブが連続する場合のように、車両にかかる荷重が急激に変化する状況で車体を持ち上げることができず、車体が沈み込んだままになるおそれがある。このため、スポーツカーやレーシングカー等のサスペンションには、強い反発力が求められる。
そこで、これらの車両のサスペンションでは、セカンドスプリングを使用する場合であっても、ばね定数をある程度大きく保つために、セカンドスプリングとして丸鋼や楕円鋼製のコイルスプリングが使用される。

しかしながら、セカンドスプリングは所定の大きさの密着荷重がかかると密着することが望ましいが、密着荷重が小さくかつばね定数が大きいコイルスプリングを製造することは困難である。
更に、コイルスプリングは密着直前まで圧縮されると、ばね定数が跳ね上がる性質を有する。ばね定数が高いほどサスペンションの反発力は強いため、セカンドスプリングとして丸鋼や楕円鋼製のコイルスプリングを用いると、カーブを抜けるときのようにサスペンションにかかる荷重が急減すると、密着状態のセカンドスプリングの強い反発力によってサスペンションが急に伸びて車体が跳ね上がる場合がある。

本発明の目的は、強い反発力を持ちつつ、車体の跳ね上がりを防止することができるサスペンション用スプリングおよびサスペンションを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のサスペンション用スプリングは、
コイルスプリングで構成されるメインスプリングと、
皿ばねで構成されるセカンドスプリングと、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、本発明のサスペンション用スプリングは、
前記メインスプリングと前記セカンドスプリングとの間に配置されており、前記コイルスプリングおよび／または前記皿ばねが回転することを防ぐスラストストップ部材を備えることを特徴とする。

好ましくは、本発明のサスペンション用スプリングは、
円板状の皿ばね支持部と、側面に所定の深さの溝を備えており、前記皿ばね支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状の皿ばね挿入部と、前記皿ばね支持部の一方の主面の周縁部に形成された環状の皿ばね受け面とを有するロアシートを備え、
前記皿ばねは、当該皿ばね中央の孔に前記皿ばね挿入部が挿入されて前記皿ばね支持部によって支持され、
前記スラストストップ部材は、環状の平板であって、当該スラストストップ部材中央の孔に突き出た突起を備え、当該突起が前記皿ばね挿入部側面の溝に嵌め込まれた状態で前記皿ばね挿入部が当該スラストストップ部材中央の孔に挿入され、一方の主面が前記皿ばねに当接し、
前記コイルスプリングは、一方の端部の巻き始め端が前記皿ばね挿入部の側面を周回し、当該一方の端部が前記スラストストップ部材の他方の主面に当接し、前記スラストストップ部材によって支持される、
ことを特徴とする。

好ましくは、本発明のサスペンション用スプリングは、
円板状の皿ばね支持部と、側面に所定の深さの溝を備えており、前記皿ばね支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状の皿ばね挿入部と、前記皿ばね支持部の一方の主面の周縁部に形成された環状の皿ばね受け面とを有するロアシートを備え、
前記皿ばねは、当該皿ばね中央の孔に前記皿ばね挿入部が挿入されて前記皿ばね支持部によって支持され、
前記スラストストップ部材は、円板状のメインスプリング支持部と、前記メインスプリング支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状のメインスプリング挿入部と、前記メインスプリング支持部の一方の主面の周縁部に形成されたメインスプリング受け面と、前記皿ばねに当接する円板状の皿ばね当接部と、前記メインスプリング支持部と前記皿ばね当接部との間に垂直に配置された略円筒状のストローク調整部と、前記皿ばね当接部の一方の主面の中央から垂直に前記ストローク調整部に向けて伸びており、前記ロアシートの皿ばね挿入部が挿入される孔と、前記ストローク調整部と前記皿ばね当接部の内側面から当該孔に突出し、前記皿ばね当接部の一方の主面から垂直に伸びた突起とを備え、当該突起が前記皿ばね挿入部側面の溝に嵌め込まれた状態で前記皿ばね挿入部が当該スラストストップ部材中央の孔に挿入され、
前記コイルスプリングは、一方の端部の巻き始め端が前記メインスプリング挿入部の側面を周回し、当該一方の端部が前記メインスプリング受け面に当接し、前記メインスプリング支持部によって支持される、
ことを特徴とする。

好ましくは、本発明のサスペンション用スプリングは、
前記溝が、前記皿ばね挿入部の高さより短いことを特徴とする。

好ましくは、本発明のサスペンション用スプリングは、
略円板状のシート本体と、当該シート本体の一方の主面の周縁部の平坦なスプリング受け面と、当該スプリング受け面から垂直に突出する円筒状のシート壁とを有し、一方の平坦面と他方の平坦面の間を当該各平坦面に対して垂直方向にボール孔が貫通しているピロボールが前記シート本体および前記シート壁の中心部に転動自在に内蔵されているピロボール付きスプリングシートを備え、
前記コイルスプリングは、他方の端部の巻き始め端が前記ピロボール付きスプリングシートのシート壁の側面を周回し、当該他方の端部が前記ピロボール付きスプリングシートのスプリング受け面に当接する、
ことを特徴とする。

また、本発明のサスペンションは、
上述したサスペンション用スプリングを備えることを特徴とする。

本発明によれば、サスペンション用スプリングに強い反発力を持たせつつ、車体の跳ね上がりを防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係るサスペンション用スプリングの構成の一例を示す正面図である。 第１の実施形態に係るロアシートの構成の一例を示す斜視図である。 スプリングにおける荷重とストローク（変位）のグラフの一例を示す図である。（Ａ）皿ばねで構成されたセカンドスプリングにおける荷重とストロークの関係の一例を示す。（Ｂ）コイルスプリングにおける荷重とストロークの関係の一例を示す。 皿ばねの３種類の重ね方の一例を示す図である。（Ａ）直列の一例を示す。（Ｂ）並列の一例を示す。（Ｃ）直列と並列の組み合わせの一例を示す。 本発明の第２の実施形態に係るサスペンション用スプリングの構成の一例を示す正面図である。 第２の実施形態に係るスラストストッププレートの構造の一例を示す上面図である。 第２の実施形態に係るロアシートの構造の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るサスペンション用スプリングの構成の一例を示す正面図である。 第３の実施形態に係るスラストストッププレートの構造の別の例を示す上面図である。 第３の実施形態に係るロアシートの構造の一例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係るサスペンション用スプリングの構成の一例を示す正面図である。 ストローク調整部品の構成の一例を示す図である。（Ａ）上面図である。（Ｂ）正面図である。（Ｃ）図（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るサスペンション用スプリングの上端にピロボール付きスプリングシートを載置した構成の一例を示す正面図である。 ピロボール付きスプリングシートの構成の一例を示す図である。（Ａ）断面図である。（Ｂ）ピロボール付きスプリングシートの動作の一例を示す図である。 図１３に示すサスペンション用スプリングを用いたコイルオーバー式サスペンションの構成の一例を示す正面図である。 ショックアブソーバと、図１３に示すサスペンション用スプリングとを互いに分離して車体と車輪の間に取り付けるタイプのサスペンションの構成の一例を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態に係るサスペンション用スプリングおよびサスペンションについて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ａの構成の一例を示す。
サスペンション用スプリング１００Ａは、メインスプリング１１０と、セカンドスプリング１２０と、ロアシート１３０Ａとを有する。
メインスプリング１１０は、例えば、丸鋼製のコイルスプリングであり、そのばね定数は大きい。メインスプリング１１０の両端部は、例えば、クローズドエンドであり、研削面を有する。メインスプリング１１０の密着荷重は例えば８００Ｋｇ程度であり、通常の走行状態で密着することはない。
セカンドスプリング１２０は、複数の皿ばね１２１を含む。セカンドスプリング１２０の密着荷重は例えば２００Ｋｇ程度であり、サスペンションに車体の重量がかかるのみで密着する。

ロアシート１３０Ａは、図２に示すように、皿ばね支持部１３１と、皿ばね挿入部１３２Ａとを備える。皿ばね支持部１３１の形状は円板状である。皿ばね挿入部１３２Ａは、円筒状であり、皿ばね支持部１３１の上面中央から上方に向けて所定の高さまで垂直に突出している。皿ばね挿入部１３２Ａの横断面の直径は、皿ばね支持部１３１の横断面の直径よりも小さく、皿ばね支持部１３１の上面周縁部には環状の皿ばね受け面１３３が形成される。皿ばね１２１は、その中央の孔に皿ばね挿入部１３２Ａが挿入され、皿ばね受け面１３３に当接し、皿ばね支持部１３１によって支持される。皿ばね挿入部１３２Ａの上部は、更にメインスプリング１２０の下部に挿入される。メインスプリング１１０の下端は一番上の皿ばね１２１に当接し、メインスプリング１１０の下端の巻き始め端は皿ばね挿入部１３２Ａの側面を周回する。
ロアシート１３０Ａは、皿ばね支持部１３１と皿ばね挿入部１３２Ａとを縦方向に貫通するシリンダ挿入孔１３４を有する。シリンダ挿入孔１３４の内部には所定の位置に雌螺子１３５が設けられており、後述するように、ショックアブソーバのシリンダがシリンダ挿入孔１３４に挿入され、螺合される。

図３は、スプリングにおける荷重とストローク（変位）のグラフの一例を示す。
図３（Ａ）は、皿ばね１２１で構成されたセカンドスプリング１２０における荷重とストロークの関係の一例である。セカンドスプリング１２０は、例えば密着荷重が約２００Ｋｇであり、約８ｍｍのストロークで皿ばね１２１が密着する。セカンドスプリング１２０は、ストロークが約６５％（約５．２ｍｍ）を超えるとばね定数（荷重÷変位）が折れ線的に小さくなる。
一方、図３（Ｂ）の実線はコイルスプリングにおける荷重とストロークの関係の一例である。なお、比較のために、図３（Ｂ）中にセカンドスプリング１２０（皿ばね１２１）の荷重とストロークの関係を破線で示す。
コイルスプリングは密着荷重が小さいとばね定数が小さいものしか製造できない。図３（Ｂ）のコイルスプリングは密着荷重が約２２０Ｋｇであり、約３５ｍｍのストロークで密着する。このコイルスプリングは、ストロークが約２０％（７ｍｍ）と約８０％（２８ｍｍ）の区間でばね定数が一定であり、この区間の直線を３５ｍｍのストロークまで延長したときの理想的な密着荷重は約２００Ｋｇである。しかし、このコイルスプリングは、ストロークが約８０％（２８ｍｍ）を超えると、ばね定数が大きくなり、密着直前でばね定数が跳ね上がる。
皿ばね１２１で構成されたセカンドスプリング１２０は密着荷重が小さい割りにばね定数を大きくすることができる。セカンドスプリング１２０は、その密着荷重をメインスプリング１１０の密着荷重より小さくし、かつそのばね定数をメインスプリング１１０のばね定数より大きくすることも可能である。このため、セカンドスプリング１２０を用いたサスペンションには強い反発力を持たせることが可能である。
また、セカンドスプリング１２０のばね定数は皿ばね１２１の密着付近では小さいため、
例えば、車両がカーブを走っており、皿ばね１２１に密着荷重がかかって皿ばね１２１が密着している状態から、車両がカーブを抜けてサスペンションにかかる輪荷重が急減し、皿ばね１２１が動作する状態に変わっても、サスペンションが急に伸びて車体が跳ね上がる現象は生じない。

また、図４（Ａ）に示すように、例えば、４枚の皿ばね１２１を直列（ベローズ、向かい合わせ）に重ねると、ばね定数は１／４になり、皿ばね１２１が１枚のときに比べて同一の荷重で４倍の変位を生じさせることができる。図４（Ｂ）に示すように、４枚の皿ばね１２１を並列（同方向）に重ねると、ばね定数は４倍になり、皿ばね１２１が１枚のときに比べて４倍の荷重で同一の変位を生じさせることができる。図４（Ｃ）に示すように、２枚の皿ばね１２１を並列に重ね、更にそれらを直列に重ねると、皿ばね１２１が１枚のときとばね定数は変わらないが、動作開始（荷重がかかり始めた直後）から密着状態となるまでの変位を１枚のときの２倍にすることができる。
このように、セカンドスプリング１２０のばね定数および動作開始から密着状態となるまでの変位を、皿ばね１２１の枚数およびその重ね方により調整することができる。このため、皿ばね１２１の枚数およびその重ね方を変えることによりサスペンションの反発力およびストロークを調整することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｂの構成の一例を示す。
サスペンション用スプリング１００Ｂは、メインスプリング１１０と、セカンドスプリング１２０と、ロアシート１３０Ｂと、スラストストッププレート１４０Ａとを有する。
サスペンション用スプリング１００Ｂは、スラストストッププレート１４０Ａを有する点が第１の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ａと異なる。また、ロアシート１３０Ｂの構造の一部がロアシート１３０Ａと異なる。
スラストストッププレート１４０Ａは、図６に示すように、薄い環状の平板であり、中央に孔１４１を有する。孔１４１には皿ばね挿入部１３２Ｂが挿入される。スラストストッププレート１４０Ａは、中央の孔１４１に突き出た８個の突起１４２を４５°の角度間隔で備えている。スラストストッププレート１４０Ａは、メインスプリング１１０とセカンドスプリング１２０との間に配置される。 メインスプリング１１０を構成するコイルスプリングは、下端の巻き始め端が皿ばね挿入部１３２Ｂの側面を周回し、下端がスラストストッププレート１４０Ａの一方の主面によって支持される。
ロアシート１３０Ｂは、図７に示すように、皿ばね挿入部１３２Ｂの側面に垂直に形成された８個の溝１３６Ａを有する点がロアシート１３０Ａと異なる。スラストストッププレート１４０Ａの個々の突起１４２の形状はスラストストッププレート１４０Ａの溝１３６Ａの形状に適合しており、スラストストッププレート１４０Ａの個々の突起１４２はそれぞれ溝１３６Ａに嵌め込まれる。

第１の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ａは、大きな荷重がかかると、メインスプリング１１０が皿ばね１２１とともに回転するおそれがある。これらが回転すると、メインスプリング１１０が発生するネジリ反力が積層された皿ばね１２１の回転に吸収され、サスペンション用スプリング１００Ａから取り出せるはずの反発力が失われる。
一方、サスペンション用スプリング１００Ｂでは、スラストストッププレート１４０Ａの各突起１４２がロアシート１３０Ｂの溝１３６Ａと個々に嵌合している。このため、サスペンション用スプリング１００Ｂでは、大きな荷重がかかってもメインスプリング１１０および皿ばね１２１は回転しない。
なお、スラストストッププレート１４０Ａは、本発明のスラストストップ部材の一例である。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｃの構成の一例を示す。
サスペンション用スプリング１００Ｃは、メインスプリング１１０と、セカンドスプリング１２０と、ロアシート１３０Ｃと、スラストストッププレート１４０Ｂとを有する。
サスペンション用スプリング１００Ｃは、ロアシート１３０Ｃおよびスラストストッププレート１４０Ｂの構造の一部が第２の実施形態に係るロアシート１３０Ｂおよびスラストストッププレート１４０Ａと異なる。
スラストストッププレート１４０Ｂは、図９に示すように、その内周に突起１４２を４個のみ有する点がスラストストッププレート１４０Ａと異なる。スラストストッププレート１４０Ｂは本発明におけるスラストストップ部材の他の例である。
ロアシート１３０Ｃは、図１０に示すように、皿ばね挿入部１３２Ｃの側面に４個の溝１３６Ｂと４個の溝１３６Ｃとが垂直に形成されている点がロアシート１３０Ｂと異なる。溝１３６Ｂと溝１３６Ｃは、皿ばね挿入部１３２Ｃの上端から側面の途中まで形成されている。溝１３６Ｂと溝１３６Ｃの深さは異なる。４個の溝１３６Ｂと４個の溝１３６Ｃは、それぞれスラストストッププレート１４０Ｂの４個の突起１４２と嵌合する。

車両の走行環境等によっては、皿ばね１２１のばね定数が低下する前のばね定数の高い領域（例えば、図３（Ａ）におけるストロークが０〜６５％の領域）でのみサスペンション用スプリング１００Ｃを使用したい場合がある。
皿ばね１２１を４枚と６枚直列に重ねて構成されたセカンドスプリング１２０は、無荷重のとき、例えば、それぞれ１４ｍｍと２１ｍｍの高さであるとする。また、ロアシート１３０Ｃの皿ばね挿入部１３２Ｃの高さを３０ｍｍ、溝１３６Ｂと溝１３６Ｃの深さをそれぞれ２５ｍｍと２２．５ｍｍとする。この場合、セカンドスプリング１２０が皿ばね１２１を４枚直列に重ねて構成されているときにはスラストストッププレート１４０Ｂの突起１４２を溝１３６Ｂに勘合させ、セカンドスプリング１２０が皿ばね１２１を６枚直列に重ねて構成されているときにはスラストストッププレート１４０Ｂの突起１４２を溝１３６Ｃに勘合させる。これにより、セカンドスプリング１２０を皿ばね１２１のばね定数が高い領域でのみ動作させることができる。
なお、上記ではロアシート１３０Ｃとして深さの異なる２種類の溝１３６Ｂと溝１３６Ｃとを有する例を示したが、ロアシート１３０Ｃには、皿ばね挿入部１３２Ｃの上端から側面の途中まで１種類の溝のみが形成されていてもよいし、深さの異なる３種類以上の溝が形成されていてもよい。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｄの構成の一例を示す。
サスペンション用スプリング１００Ｄは、メインスプリング１１０と、セカンドスプリング１２０と、ロアシート１３０Ｃと、ストローク調整部品１５０とを有する。
サスペンション用スプリング１００Ｄは、スラストストッププレート１４０Ｂの代わりに、ストローク調整部品１５０を有する点が第３の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｃと異なる。

ストローク調整部品１５０は、図１２に示すように、メインスプリング支持部１５１と、メインスプリング挿入部１５２と、ストローク調整部１５３と、皿ばね当接部１５４とを備える。
メインスプリング支持部１５１は円板状である。メインスプリング挿入部１５２は、円筒状であり、メインスプリング支持部１５１の上面中央から上方に向けて突き出している。メインスプリング挿入部１５２の横断面の直径は、メインスプリング支持部１５１の横断面の直径よりも小さく、メインスプリング挿入部１５２の上面周縁部には環状のメインスプリング受け面１５５が形成される。メインスプリング挿入部１５２は、メインスプリング１１０にその下端側から挿入される。メインスプリング１１０の下端がメインスプリング受け面１５５に当接し、メインスプリング１１０の下端の巻き始め端はメインスプリング挿入部１５２の側面を周回する。メインスプリング１１０は、メインスプリング支持部１５１によって支持される。
なお、図１２（Ａ）では、メインスプリング挿入部１５２の上面中央に孔が開いている例を示したが、後述の図１６に示すように、ショックアブソーバと、サスペンション用スプリングとを互いに分離して車体と車輪の間に取り付けるタイプのサスペンションにサスペンション用スプリング１００Ｄを用いる場合には、メインスプリング挿入部１５２の上面中央の孔は無くてもよい。

皿ばね当接部１５４は円板状である。皿ばね当接部１５４の底面は一番上の皿ばね１２１に当接する。
ストローク調整部１５３は、略円筒状であり、メインスプリング支持部１５１と皿ばね当接部１５４との間に垂直に配置される。
ストローク調整部１５３と皿ばね当接部１５４は、皿ばね当接部１５４の底面中央から上方に向けて垂直に伸びる孔１５６を有する。孔１５６には、ロアシート１３０Ｃの皿ばね挿入部１３２Ｃが挿入される。ストローク調整部１５３と皿ばね当接部１５４の内側面から孔１５６に４個の突起１５７が９０°の角度間隔で突出する。個々の突起１５７は、皿ばね当接部１５４の底面からメインスプリング支持部１５１の底面まで伸びており、ロアシート１３０Ｃの皿ばね挿入部１３２Ｃの側面に垂直に形成された４個の溝１３６Ｂまたは４個の溝１３６Ｃに嵌め込まれる。
ストローク調整部品１５０は本発明におけるスラストストップ部材の他の例である。ストローク調整部品１５０を用いることにより、スラストストッププレート１４０Ａ、１４０Ｂと同様に、サスペンション用スプリング１００Ｄに大きな荷重がかかってもメインスプリング１１０と皿ばね１２１とが回転することを防止することができる。
また、ストローク調整部品１５０を用いることにより、皿ばね１２１の積層枚数を変えることなく、サスペンションのストロークを調整することができる。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｄの上端にピロボール付きスプリングシート２００を載置した構成の一例を示す。
図１４（Ａ）に示すように、ピロボール付きスプリングシート２００は、略円板状のシート本体２０１と、シート本体２０１の下面周縁部の平坦なスプリング受け面２０２と、スプリング受け面２０２から下方に垂直に突出する円筒状のシート壁２０３とを備える。スプリング受け面２０２には、メインスプリング１１０の上端が当接し、メインスプリング１１０の上端の巻き始め端がシート壁２０３の側面を周回する。
シート本体２０１およびシート壁２０３の中心部には、ピロボール２１０が転動自在に内蔵されている。このため、ピロボール付きスプリングシート２００のスプリングシート軸Ｘ１とピロボール２１０のピロボール軸Ｘ２は、相対的に揺動自在である。
ピロボール２１０の上側の平坦面と下側の平坦面の間を、各平坦面に対して垂直方向にボール孔２１１が貫通している。

図１４（Ｂ）に示すように、例えば固定用部品２２０に取り付けられた支持ロッド２３０がボール孔２１１に嵌合し、これを貫通しているとする。
無荷重の状態では、スプリングシート軸Ｘ１はメインスプリング１１０の軸方向を向いており、スプリングシート軸Ｘ１とピロボール軸Ｘ２（支持ロッド２３０の軸）とは一致している。
図１４（Ｂ）に示すように、支持ロッド２３０の軸方向（ピロボール軸Ｘ２の方向）に所定の荷重を加え、メインスプリング１１０を圧縮させると、メインスプリング１１０の持つ歪みにより横方向の応力が生じ、この横方向の応力がピロボール付きスプリングシート２００にかかる。この横方向の応力により、ピロボール付きスプリングシート２００とピロボール２１０は、相対的に転動する。スプリングシート軸Ｘ１は、ピロボール軸Ｘ２すなわち支持ロッド２３０の軸に対して揺動し、ピロボール付きスプリングシート２００のスプリング受け面２０２は、傾斜する。この傾斜により、横方向の応力が相殺され、メインスプリング１１０の横方向の歪みが緩和される、すなわち歪みが吸収される。従って、メインスプリング１１０は、その本来の軸に沿ってほぼ真っ直ぐに伸縮されることとなる。
なお、ピロボール付きスプリングシート２００は、第１の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ａ、第２の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｂまたは第３の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｃの上端に載置することもできる。

図１５は、図１３に示すサスペンション用スプリングを用いたコイルオーバー式サスペンションの構成の一例を示す正面図である。
図１５のコイルオーバー式サスペンションは、オイルダンパーであるショックアブソーバと、サスペンション用スプリング１００Ｄと、ピロボール付きスプリングシート２００とで構成される。ピロボール付きスプリングシート２００はサスペンション用スプリング１００Ｄの上端に載置されている。
ショックアブソーバは、下方から装着部３００、シリンダ３０１、ピストンロッド３０２およびアッパーマウント３０３を有する。ショックアブソーバは、装着部３００により車輪側部品に取り付けられ、アッパーマウント３０３により車体側部品に取り付けられる。
図１５のコイルオーバー式サスペンションでは、支持ロッド２３０の代わりにピストンロッド３０２がピロボール２１０のボール孔２１１に嵌合し、これを貫通している。ショックアブソーバのシリンダ３０１の側面には所定の位置に雄螺子が設けられている。この雄螺子と、ロアシート１３０Ｃ中央部のシリンダ挿入孔１３４の内部の雌螺子１３５とによって、ロアシート１３０Ｃはシリンダ３０１に装着される。ロアシート１３０Ｃの上下方向の位置を変更することによりストロークの調整が可能である。

アッパーマウント３０３にも中央部にピロボールが転動自在に内蔵されている。ピストンロッド３０２は、このピロボールと同軸になるように、ピロボールのボール孔を貫通している。この構成により、サスペンション全体が車体に対して揺動可能であり、車体の傾きによるサスペンション全体の傾きが緩和される。
上述した図１４（Ｂ）の説明では、このアッパーマウント３０３のピロボールによるサスペンション全体の動きについては無視し、サスペンション内部での部品間の相対的な動きのみを示した。車体側から見た実際のサスペンションの動きは、アッパーマウント３０３のピロボールによるサスペンション全体の車体に対する動きと、ピロボール付きスプリングシート２００のピロボール２１０によるサスペンション内部での相対的な動きとが組み合わされたものとなる。

図１６は、ショックアブソーバと、図１３に示すサスペンション用スプリングとを互いに分離して車体と車輪の間に取り付けるタイプのサスペンションの構成の一例を示す。
サスペンション用スプリング１００Ｄおよびピロボール付きスプリングシート２００は、車体側部品と車輪側部品の間に単独で取り付けられる。
このサスペンションは、図１４（Ｂ）と同様に、支持ロッド２３０がピロボール付きスプリングシート２００のピロボール２１０を貫通している。サスペンション用スプリング１００Ｄおよびピロボール付きスプリングシート２００は固定用部品２２０によって車体側部品に取り付けられる。
ロアシート１３０Ｃの下側には装着用部品４００が配置される。装着用部品４００の上面中央から上方に向けて円筒状のロアシート固定部４０１が突き出している。ロアシート固定部４０１にはロアシート１３０Ｃのシリンダ挿入孔１３４の内部の雌螺子１３５に適合する雄螺子が設けられている。ロアシート固定部４０１によって装着用部品４００とロアシート１３０Ｃとが結合される。サスペンション用スプリング１００Ｄは装着用部品４００によって車輪側部品に取り付けられる。

図１６において、サスペンション用スプリング１００Ｄの近傍に配置されるショックアブソーバもまた、車体側部品と車輪側部品の間に単独で取り付けられる。このショックアブソーバは、図１５のショックアブソーバと基本的に同じ構成を有する。

なお、図１５と図１６では、図１３に示すサスペンション用スプリングを用いて構成されたサスペンションの例を示したが、図１５と図１６に示すショックアブソーバと、第１の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ａ、第２の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｂ、第３の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｃまたは第４の実施形態に係るサスペンション用スプリング１００Ｄとを用いてサスペンションを構成することができることはもちろんである。

また、上述した実施形態では、コイルスプリングで構成されるメインスプリング１１０の下に皿ばね１２１で構成されるセカンドスプリング１２０が配置される構成を示したが、皿ばね１２１で構成されるセカンドスプリング１２０の下にコイルスプリングで構成されるメインスプリング１１０を配置することもできる。

上述した実施形態では、メインスプリング１１０の両端部はクローズドエンドであり、研削面を有するとしたが、ピロボール付きスプリングシート２００のスプリング受け面２０２やスラストストッププレート１４０Ａのメインスプリング１１０を受ける面等がメインスプリング１１０の両端部と嵌合する形状を備えていれば、メインスプリング１１０の両端部は無研削であったり、オープンエンドであったりしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、サスペンション用スプリングに強い反発力を持たせつつ、車体の跳ね上がりを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。

１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ…サスペンション用スプリング、１１０…メインスプリング、１２０…セカンドスプリング、１２１…皿ばね、１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ…ロアシート、１３１…皿ばね支持部、１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ…皿ばね挿入部、１３３…皿ばね受け面、１３４…シリンダ挿入孔、１３５…雌螺子、１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃ…溝、１４０Ａ、１４０Ｂ…スラストストッププレート、１４１…孔、１４２…突起、１５０…ストローク調整部品、１５１…メインスプリング支持部、１５２…メインスプリング挿入部、１５３…ストローク調整部、１５４…皿ばね当接部、１５５…メインスプリング受け面、１５６…孔、１５７…突起、２００…ピロボール付きスプリングシート、２０１…シート本体、２０２…スプリング受け面、２０３…シート壁、２１０…ピロボール、２１１…ボール孔、２２０…固定用部品、２３０…支持ロッド、３００…ショックアブソーバの装着部、３０１…ショックアブソーバのシリンダ、３０２…ショックアブソーバのピストンロッド、３０３…ショックアブソーバのアッパーマウント、４００…装着用部品、４０１…ロアシート固定部

Claims (7)

1. コイルスプリングで構成されるメインスプリングと、
   皿ばねで構成されるセカンドスプリングと、
   を備えることを特徴とするサスペンション用スプリング。
2. 前記メインスプリングと前記セカンドスプリングとの間に配置されており、前記コイルスプリングおよび／または前記皿ばねが回転することを防ぐスラストストップ部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用スプリング。
3. 円板状の皿ばね支持部と、側面に所定の深さの溝を備えており、前記皿ばね支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状の皿ばね挿入部と、前記皿ばね支持部の一方の主面の周縁部に形成された環状の皿ばね受け面とを有するロアシートを備え、
   前記皿ばねは、当該皿ばね中央の孔に前記皿ばね挿入部が挿入されて前記皿ばね支持部によって支持され、
   前記スラストストップ部材は、環状の平板であって、当該スラストストップ部材中央の孔に突き出た突起を備え、当該突起が前記皿ばね挿入部側面の溝に嵌め込まれた状態で前記皿ばね挿入部が当該スラストストップ部材中央の孔に挿入され、一方の主面が前記皿ばねに当接し、
   前記コイルスプリングは、一方の端部の巻き始め端が前記皿ばね挿入部の側面を周回し、当該一方の端部が前記スラストストップ部材の他方の主面に当接し、前記スラストストップ部材によって支持される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のサスペンション用スプリング。
4. 円板状の皿ばね支持部と、側面に所定の深さの溝を備えており、前記皿ばね支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状の皿ばね挿入部と、前記皿ばね支持部の一方の主面の周縁部に形成された環状の皿ばね受け面とを有するロアシートを備え、
   前記皿ばねは、当該皿ばね中央の孔に前記皿ばね挿入部が挿入されて前記皿ばね支持部によって支持され、
   前記スラストストップ部材は、円板状のメインスプリング支持部と、前記メインスプリング支持部の一方の主面中央から所定の高さまで垂直に突出する円筒状のメインスプリング挿入部と、前記メインスプリング支持部の一方の主面の周縁部に形成されたメインスプリング受け面と、前記皿ばねに当接する円板状の皿ばね当接部と、前記メインスプリング支持部と前記皿ばね当接部との間に垂直に配置された略円筒状のストローク調整部と、前記皿ばね当接部の一方の主面の中央から垂直に前記ストローク調整部に向けて伸びており、前記ロアシートの皿ばね挿入部が挿入される孔と、前記ストローク調整部と前記皿ばね当接部の内側面から当該孔に突出し、前記皿ばね当接部の一方の主面から垂直に伸びた突起とを備え、当該突起が前記皿ばね挿入部側面の溝に嵌め込まれた状態で前記皿ばね挿入部が当該スラストストップ部材中央の孔に挿入され、
   前記コイルスプリングは、一方の端部の巻き始め端が前記メインスプリング挿入部の側面を周回し、当該一方の端部が前記メインスプリング受け面に当接し、前記メインスプリング支持部によって支持される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のサスペンション用スプリング。
5. 前記溝が、前記皿ばね挿入部の高さより短いことを特徴とする請求項３または４に記載のサスペンション用スプリング。
6. 略円板状のシート本体と、当該シート本体の一方の主面の周縁部の平坦なスプリング受け面と、当該スプリング受け面から垂直に突出する円筒状のシート壁とを有し、一方の平坦面と他方の平坦面の間を当該各平坦面に対して垂直方向にボール孔が貫通しているピロボールが前記シート本体および前記シート壁の中心部に転動自在に内蔵されているピロボール付きスプリングシートを備え、
   前記コイルスプリングは、他方の端部の巻き始め端が前記ピロボール付きスプリングシートのシート壁の側面を周回し、当該他方の端部が前記ピロボール付きスプリングシートのスプリング受け面に当接する、
   ことを特徴とする請求１ないし５のいずれか１項に記載のサスペンション用スプリング。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のサスペンション用スプリングを備えることを特徴とするサスペンション。

Images