JP2019123430A - バネ力付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置性良く、ショックアブソーバのピストンロッドに働く横入力および前後入力を低減する。【解決手段】 バネ力付与装置１００は、横バネ力付与ユニット１１０Ａと前後バネ力付与ユニット１１０Ｂとを備える。各バネ力付与ユニット１１０は、コイルスプリング１４０によって伸長方向に付勢された伸縮棒１２０を備える。横バネ力付与ユニット１１０Ａは、伸縮棒１２０の一方端がピストンロッド１２の上端に揺動可能に連結され、他方端がピストンロッド１２の上端位置よりも車幅方向内側となる位置で車体にブシュ１６０を介して連結される。前後バネ力付与ユニット１１０Ｂは、伸縮棒１２０の一方端がピストンロッド１２の上端に揺動可能に連結され、他方端がピストンロッド１２の上端位置よりも車両前後方向における後方となる位置で車体にブシュ１６０を介して連結される。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のストラット型サスペンションに関する。

ストラット型サスペンションは、その構造上、ショックアブソーバのピストンロッドの上端に横方向（車幅方向）の力が働くことが知られている。ストラット型サスペンションは、ピストンロッドの上端がアッパサポートを介して車体に連結され、その連結位置がタイヤの接地位置よりも車幅方向内側となる。このため、タイヤに働く上向きの路面反力によって、ピストンロッドには、ピストンロッドの傾斜している方向に倒れ込もうとするモーメントが発生する。ピストンロッドの上端は、アッパサポートに支持されているため、アッパサポートから車幅方向外側に向いた反力（横入力と呼ぶ）を受ける。従って、ショックアブソーバがたわみ、ショックアブソーバの油漏れや、ピストン摺動部の摩擦抵抗の上昇を招くおそれがある。

こうした課題に対して、従来から、コイルスプリングの荷重軸線をショックアブソーバの軸線からオフセットさせて横入力を低減する手法が知られている。しかしながら、コイルスプリングの荷重軸線の位置調整では横入力を適切に低減することができない場合がある。例えば、軽量化のためにコイルスプリングを樹脂化した場合には、樹脂の弾性定数が鉄の弾性定数に比べて低いため、必要ばね定数の確保のためにコイルスプリング体格が大きくなる。このため、コイルスプリングあるいはスプリングシートと、他部材（タイヤなど）との間に干渉防止用の隙間を十分に確保できなくなり、横入力を十分低減することができない。

他にも横入力による課題を解決するものとして、例えば、特許文献１および特許文献２に提案されているサスペンションが知られている。特許文献１に提案されたサスペンションは、サスペンションストラットの下端付近と、その車幅方向の車体間にバネ部材を備える。また、特許文献２に提案されたサスペンションは、上端がストラットシリンダに連結され下端がロアアームに連結されるサブシリンダを備える。

特開平２−２２７３０９号公報 特開平３−１０４７１８号公報

しかしながら、これらの特許文献に提案されている車両のサスペンションでは、タイヤハウスの中にバネ部材あるいはサブシリンダを設ける必要があり、スペース的に好ましくなく設置性に改良の余地がある。また、ピストンロッドの上端には、横入力に加えて車両前後方向の力（前後入力と呼ぶ）も入力されるため、この前後入力についても低減する必要がある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、設置性良く、ショックアブソーバのピストンロッドに働く横入力および前後入力を低減することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
車両のストラット型サスペンションに設けられたショックアブソーバ（１０）のピストンロッド（１２）の上端にバネ力を付与するバネ力付与装置であって、
円筒パイプ材（１２１）と、前記円筒パイプ材の中に一部が挿入される丸棒材（１２２）とを有し、前記丸棒材が前記円筒パイプ内を軸方向に進退することによって全体の軸方向の長さが変化する伸縮棒（１２０）と、
前記円筒パイプ材の外周に設けられた第１スプリングシート（１３１）と、
前記丸棒材の外周に設けられた第２スプリングシート（１３２）と、
前記第１スプリングシートと、前記第２スプリングシートとの間に圧縮状態で設けられたコイルスプリング（１４０）と、
前記第１スプリングシートの前記円筒パイプ材における軸方向の位置、あるいは、前記第２スプリングシートの前記丸棒材における軸方向の位置を調整して、前記コイルスプリングのセット荷重を設定するセット荷重設定部（１２２ｃ，１３３，１３２ａ）と
を有するバネ力付与ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ）を２組備え、
前記バネ力付与ユニットの１つは、前記伸縮棒が車幅方向に向くように配置され、前記伸縮棒の一方端が前記ピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、前記伸縮棒の他方端が前記ピストンロッドの上端位置よりも車幅方向内側となる位置で車体にブシュを介して連結され、
前記バネ力付与ユニットの他の１つは、前記伸縮棒が車両前後方向に向くように配置され、前記伸縮棒の一方端が前記ピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、前記伸縮棒の他方端が前記ピストンロッドの上端位置よりも車両前後方向に離れた位置で車体にブシュを介して連結されたことにある。

本発明のバネ力付与装置は、車両のストラット型サスペンションに設けられたショックアブソーバのピストンロッドの上端にバネ力を付与する装置である。バネ力付与装置は、バネ力付与ユニットを２組備備えている。

バネ力付与ユニットは、伸縮棒と、第１スプリングシートと、第２スプリングシートと、コイルスプリングと、セット荷重設定部とを備えている。

伸縮棒は、円筒パイプ材と、円筒パイプ材の中に一部が挿入される丸棒材とを有する。伸縮棒は、丸棒材が円筒パイプ内を軸方向に進退することによって全体の軸方向の長さが変化する。円筒パイプ材と丸棒材とは同軸上に配置されるとよい。

第１スプリングシートは、円筒パイプ材の外周に設けられる。第２スプリングシートは、丸棒材の外周に設けられる。この第１スプリングシートと、第２スプリングシートとの間にコイルスプリングが圧縮状態で設けられる。

セット荷重設定部は、第１スプリングシートの円筒パイプ材における軸方向の位置、あるいは、第２スプリングシートの丸棒材における軸方向の位置を調整して、第１スプリングシートと第２スプリングシートとの間の距離を変化させることにより、コイルスプリングのセット荷重を設定する。例えば、セット荷重設定部が第１スプリングシートの円筒パイプ材における軸方向の位置を調整する構成であれば、第２スプリングシートは、丸棒材の外周に軸方向の移動が不能に固定されているとよい。また、セット荷重設定部が第２スプリングシートの丸棒材における軸方向の位置を調整する構成であれば、第１スプリングシートは、円筒パイプ材の外周に軸方向の移動が不能に固定されているとよい。

バネ力付与ユニットの１つは、伸縮棒が車幅方向に向くように配置され、伸縮棒の一方端がピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、伸縮棒の他方端がピストンロッドの上端位置よりも車幅方向内側となる位置で車体にブシュを介して連結される。これにより、ピストンロッドの上端に、車幅方向外側に向いたバネ力を付与することができる。従って、路面反力によって発生するピストンロッドが車幅方向内側に倒れ込もうとする車幅方向の力（ロッド横力と呼ぶ）を、そのロッド横力と反対方向に働くバネ力付与ユニットのバネ力によって低減することができる。また、ピストンロッドの上端は、タイヤハウスの外（上方）に位置するため、バネ力付与ユニットをタイヤハウスの外に配置することができる。

ピストンロッドにおけるアッパサポートで支持される位置には、横入力だけでなく車両前後方向の力（前後入力と呼ぶ）も入力されるため、この前後入力についても低減する必要がある。そこで、バネ力付与ユニットの他の１つは、伸縮棒が車両前後方向に向くように配置され、伸縮棒の一方端がピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、伸縮棒の他方端がピストンロッドの上端位置よりも車両前後方向に離れた位置で車体にブシュを介して連結される。これにより、ピストンロッドの上端に、車両前後方向に向いたバネ力を付与することができる。

例えば、ピストンロッドにおける車体連結位置がタイヤの接地位置よりも車両前後方向における後方となる場合には、タイヤに働く上向きの路面反力によって、ピストンロッドには、ピストンロッドの傾斜している方向（後方）に倒れ込もうとするモーメントが発生する。この場合には、伸縮棒の他方端を、ピストンロッドの上端位置よりも後方となる位置で車体にブシュを介して連結すればよい。逆に、ピストンロッドにおける車体連結位置がタイヤの接地位置よりも車両前後方向における前方となる場合には、タイヤに働く上向きの路面反力によって、ピストンロッドには、前方に倒れ込もうとするモーメントが発生する。この場合には、伸縮棒の他方端を、ピストンロッドの上端位置よりも前方となる位置で車体にブシュを介して連結すればよい。

これにより、路面入力によって発生するピストンロッドが車両前方あるいは車両後方に倒れ込もうとする前後方向の力（ロッド前後力と呼ぶ）を、そのロッド前後力と反対方向に働くバネ力付与ユニットのバネ力によって低減することができる。また、ピストンロッドの上端は、タイヤハウスの外（上方）に位置するため、バネ力付与ユニットをタイヤハウスの外に配置することができる。

この結果、本発明によれば、設置性良く（設置スペースを確保しやすく）、ショックアブソーバのピストンロッドに働く横入力および前後入力を低減することができる。また、ピストンロッドの上端に付与するバネ力は、車幅方向と車両前後方向とで個々に独立して調整することができるため、一層、良好に、ショックアブソーバを外部入力から保護することができる。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係るバネ力付与装置の平面図である。 バネ力付与装置が設けられるサスペンションの概略構成図である。 セット荷重を調整する部分の拡大図である。 バネ力付与装置が車両に取り付けられている状態、および、バネ力の付与方向を概略的に説明する斜視図である。 丸棒材の抜け止め構造を説明する断面図である。 セット荷重を調整する方法を説明する説明図である。 セット荷重を調整する他の方法を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係るバネ力付与装置について図面を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るバネ力付与装置が連結される車両用サスペンションの概略構成図である。この車両用サスペンション（以下、単にサスペンションと呼ぶ）は、ストラット型サスペンションである。本実施形態のストラット型サスペンションは、前輪駆動車両の左右の前輪に適用される。尚、本発明は、ストラット型のサスペンションであれば、左右の後輪に適用されてもよいし、後輪駆動車両あるいは4輪駆動車両における左右の前輪および／あるいは左右の後輪に適用されてもよい。

図２に示すように、サスペンションは、ショックアブソーバ１０と、サスペンションスプリングであるコイルスプリング５０とを備えている。

ショックアブソーバ１０は、シリンダ本体１１と、シリンダ本体１１内を進退する図示しないピストンを先端に設けたピストンロッド１２とを備えている。シリンダ本体１１の上端部には、円筒状のバンプストッパキャップ１３が上から下方に向けて圧入して固定されている。シリンダ本体１１の下端部は、ブラケット１４を介して図示しないナックルに締結される。図示しないが、ナックルは、その下端においてボールジョイントを介して揺動可能にロアアームに連結される。図２においては、ショックアブソーバ１０は、その軸線が上下方向に向けて表示されているが、車体に取り付けられている状態においては、傾斜して設けられる。

ピストンロッド１２は、その上方側に段部１２ａが形成され、この段部１２ａより下方側となる大径部１２ｂの上端にバンプストッパ１５が設けられている。バンプストッパ１５は、シリンダ本体１１の先端部に固定されたバンプストッパキャップ１３と向かい合って設けられ、車輪が突き上げられてショックアブソーバ１０が大きく収縮したときに、バンプストッパキャップ１３と衝突して、ショックアブソーバ１０の収縮ストロークを規制するとともに、衝突時の衝撃を吸収する。

ピストンロッド１２は、バンプストッパ１５の上端位置でアッパサポート２０を介して車体Ｂに弾性支持される。アッパサポート２０は、内筒２１と、外筒２２と、インシュレータ２３とから構成される。外筒２２は、車体Ｂに締結される。インシュレータ２３は、ゴムなどの弾性材料にて形成され、内筒２１と外筒２２との間に介装される。内筒２１には、ピストンロッド１２と同径の円孔が形成され、この円孔にピストンロッド１２の小径部１２ｃが挿通される。

アッパサポート２０の裏側（インシュレータ２３の裏側）には、上スプリングシートユニット３０が設けられる。上スプリングシートユニット３０は、アッパサポート２０に回転不能に嵌め込まれるベース部３１と、インシュレータ３２を介してコイルスプリング５０を支持するリング状の上シート部３３と、ベース部３１と上シート部３２との間に設けられ、上シート部３２をベース部３１に対して回転可能に支持するストラットベアリング３４とを備えている。

シリンダ本体１１の外周面には、インシュレータ１７を介してコイルスプリング５０を支持する下スプリングシート１８が溶接により固定されている。コイルスプリング５０は、上スプリングシートユニット３０の上シート部３３と、下スプリングシート１８との間に圧縮された状態で装着される。本実施形態のコイルスプリング５０は、樹脂製であるが、必ずしも樹脂製にする必要は無く、例えば、鉄製であってもよい。

ショックアブソーバ１０とコイルスプリング５０との間には、砂等の異物からショックアブソーバ１０のオイルシールを保護するためのダストカバー４０が設けられている。

サスペンションは、上述した構成については、従来のものと変わらないが、ピストンロッド１２の上端にバネ力付与装置１００が連結されているという特徴を有している。そのようにするために、ピストンロッド１２（小径部１２ｃ）は、アッパサポート２０よりも上方にまで延設されている。このピストンロッド１２の上部は、カラー４１とボールジョイント１５０とを挿通した状態で、ナット４２により締め付けられる。ボールジョイント１５０は、後述するが、バネ力付与装置１００の一部であって、バネ力付与装置１００とピストンロッド１２（小径部１２ｃ）とを揺動可能に連結する部材である。

ピストンロッド１２の先端からナット４２を噛合して締め付けることにより、カラー４１がアッパサポート２０の内筒２１の円孔の周囲をピストンロッド１２の段部１２ａに押し付けて、内筒２１がピストンロッド１２に固定される。従って、ピストンロッド１２は、アッパサポート２０を介して車体Ｂに弾性支持される。この場合、サスペンションで発生する振動は、その一部が、ピストンロッド１２から、内筒２１、インシュレータ２３、外筒２２を介して車体Ｂに伝達される。インシュレータ２３は、そのばね定数が、サスペンションの振動やノイズを適切に吸収できる値に設定されている。例えば、インシュレータ２３のばね定数は、５００Ｎ／ｍｍである。

ストラット型サスペンションの場合、ピストンロッド１２が車体Ｂに連結される位置（アッパサポート２０の位置）は、タイヤの接地位置よりも車幅方向内側となる。このため、タイヤに働く上向きの路面反力によって、ピストンロッド１２には、ピストンロッドの傾斜している方向に倒れ込もうとするモーメントが発生する。ピストンロッド１２は、アッパサポート２０に支持されているため、反力としてアッパサポート２０から車幅方向外側に向いた力（横入力と呼ぶ）を受ける。従って、ショックアブソーバ１０がたわみ、ショックアブソーバ１０の油漏れや、ピストン摺動部の摩擦抵抗の上昇を招くおそれがある。

そこで、バネ力付与装置１００は、ピストンロッド１２が車幅方向内側に倒れ込もうとしてアッパサポート２０を押す車幅方向成分の力（ロッド横力と呼ぶ）を打ち消すために、ロッド横力とは反対方向に働くバネ力をピストンロッド１２の上端に付与する。つまり、図４において矢印ａにて示すように、車幅方向外側に向いたバネ力をピストンロッド１２の上端に付与する。

また、ピストンロッド１２には、横入力だけでなく、前後方向の力（前後入力）も入力される。例えば、前輪の場合には、ピストンロッド１２が車体Ｂに連結される位置（アッパサポート２０の位置）は、タイヤの接地位置よりも車両前後方向における後方となる。このため、タイヤに働く上向きの路面反力により発生するモーメントによって、ピストンロッド１２には、アッパサポート２０から前後入力が働く。この前後入力によっても、ショックアブソーバ１０がたわんで、油漏れや、ピストン摺動部の摩擦抵抗の上昇を招くおそれがある。

そこで、バネ力付与装置１００は、ピストンロッド１２が後方に倒れ込もうとしてアッパサポート２０を押す車両前後方向成分の力（ロッド前後力と呼ぶ）を打ち消すために、ロッド前後力とは反対方向に働くバネ力をピストンロッド１２の上端に付与する。つまり、図４において矢印ｂにて示すように、車両前方に向いたバネ力をピストンロッド１２の上端に付与する。

図１は、右前輪のバネ力付与装置１００の平面図である。バネ力付与装置１００は、ピストンロッド１２の上端にロッド横力をキャンセルする（打ち消す）ためのバネ力を付与する横バネ力付与ユニット１１０Ａと、ピストンロッド１２の上端にロッド前後力をキャンセルするためのバネ力を付与する前後バネ力付与ユニット１１０Ｂとを備えている。横バネ力付与ユニット１１０Ａと前後バネ力付与ユニット１１０Ｂとは、ばね定数が異なるだけで基本的な構成は共通している。従って、横バネ力付与ユニット１１０Ａと前後バネ力付与ユニット１１０Ｂとを区別して説明する必要が無い場合には、両者をバネ力付与ユニット１１０と総称する。

バネ力付与装置１００は、右前輪だけでなく左前輪にも設けられるが、左前輪のバネ力付与装置１００については、右前輪のバネ力付与装置１００と左右対称に配置して設けられるものであるため、その説明を省略する。尚、図４は、車両のボンネットを開けた状態において、バネ力付与装置１００が車両に取り付けられている状態、および、バネ力の付与方向を概略的に説明する斜視図である。

図１に示すように、バネ力付与ユニット１１０は、伸縮棒１２０を備えている。伸縮棒１２０は、円筒パイプ材１２１と丸棒材１２２とから構成される。円筒パイプ材１２１と丸棒材１２２とは、共に直線状に形成されている。丸棒材１２２は、その一端が、円筒パイプ材１２１の中（円筒空間内）に軸方向に進退可能に挿入される。円筒パイプ材１２１と丸棒材１２２とは同軸上に配置される。従って、伸縮棒１２０は、円筒パイプ材１２１と丸棒材１２２とによって1本の棒状に形成され、円筒パイプ材１２１に対する丸棒材１２２の挿入位置（進退位置）を変化させることにより、全体の軸方向の長さが可変となっている。尚、本実施形態で用いられる丸棒材１２２は、中実であるが、中空の円筒パイプを用いることもできる。

例えば、伸縮棒１２０は、図５に示すように、組み付け作業時に、丸棒材１２２が円筒パイプ材１２１から抜け落ちないような構成にするとよい。この例では、円筒パイプ材１２１の先端（丸棒材１２２が挿入される側）に、カシメ等によって内径を縮める方向に変形させた小径部１２１ａが形成されている。一方、丸棒材１２２の先端（円筒パイプ材１２１に挿入される側）には、小径部１２１ａの内径よりも大きな外径（円筒パイプ材１２１の内径と同じ寸法の外径）を有する半球状のストッパ１２２ａ（ゴム製）が固定されている。

丸棒材１２２を円筒パイプ材１２１の中に挿入する際においては、ストッパ１２２ａは、その外径が縮む方向に弾性変形して小径部１２１ａを通過することができる。こうして、丸棒材１２２の一端が円筒パイプ材１２１の中に挿入される。このように挿入された後においては、丸棒材１２２を円筒パイプ材１２１から引き抜く力が発生しても、ストッパ１２２ａの平坦面１２２ｂが小径部１２１ａに当接するため、ストッパ１２２ａは、その外径が縮む方向には変形しない。これにより、丸棒材１２２の抜け止めが可能となる。

図1および図３に示すように、円筒パイプ材１２１には、その外周にリング状の第1スプリングシート１３１が溶接等により固定して設けられる。丸棒材１２２には、その外周に、リング状の第２スプリングシート１３２、および、リングナット１３３が設けられる。丸棒材１２２の外周面には、所定の軸方向範囲にわたってねじ１２２ｃ（外周ねじ１２２ｃと呼ぶ）が形成されている。尚、外周ねじ１２２ｃは、図３においてのみ記載され、他の図面においては、その記載が省略されている。

第２スプリングシート１３２には、丸棒材１２２に形成された外周ねじ１２２ｃと噛合可能なねじ（図示略、内周ねじと呼ぶ）が内周面に形成された円筒部１３２ａを一体的に備えている。第２スプリングシート１３２は、その内周ねじを丸棒材１２２の外周ねじ１２２ｃに噛合させて回転させることによって、丸棒材１２２における軸方向の位置が変化する。また、リングナット１３３は、丸棒材１２２の外周ねじ１２２ｃと噛合可能な内周ねじ（図示略）が形成されており、第２スプリングシート１３２の裏側（円筒部側）位置で、内周ねじが丸棒材１２２の外周ねじ１２２ｃと噛合した状態で設けられる。

第１スプリングシート１３１と第２スプリングシート１３２とは、丸棒材１２２の一端が円筒パイプ材１２１の中に挿入されている状態において互いに向かい合う。第１スプリングシート１３１と第２スプリングシート１３２との間には、コイルスプリング１４０が設けられる。コイルスプリング１４０は、円筒パイプ材１２１および丸棒材１２２と同軸上に設けられる。

伸縮棒１２０の一方端である円筒パイプ材１２１の先端には、ボールジョイント１５０が設けられる。ボールジョイント１５０は、上述したように、ピストンロッド１２（小径部１２ｃ）の上端に固定される。このボールジョイント１５０は、球面滑り軸受であって、図２に示すように、内筒１５１と外筒１５２とを備えている。内筒１５１は、ピストンロッド１２（小径部１２ｃ）の外径と同じ径の円孔が形成され、その円孔にピストンロッド１２が挿通される。内筒１５１は、その外周面が球状に膨出した形状に形成されている。外筒１５２は、この内筒１５１の外周面を摺動可能に覆う内周面を備えている。ボールジョイント１５０は、ピストンロッド１２の先端からナット４２を締め付けることにより、内筒１５１の両端がカラー４１とナット４２とによって狭圧されてピストンロッド１２に固定される。

ボールジョイント１５０の外筒１５２には、円筒パイプ材１２１の先端が接合されている。従って、円筒パイプ材１２１は、ピストンロッド１２の上端に揺動可能（上下方向、水平方向、それらを組み合わせた方向に揺動可能）に連結される。

尚、図１に示すように、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおける円筒パイプ材１２１の先端と、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂにおける円筒パイプ材１２１の先端とは、共通のボールジョイント１５０に接合される。この場合、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおける円筒パイプ材１２１と、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂにおける円筒パイプ材１２１とは、ボールジョイント１５０の外筒１５２の外周面において、周方向に互いに９０deg異なる位置にて接合される。図２では、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおける円筒パイプ材１２１のみが示されている。

伸縮棒１２０の他方端である丸棒材１２２の先端には、ブシュ（ラバーブシュ）１６０が接合されている。ブシュ１６０は、車体に設けられたスタッドボルトに挿通されてナット締めにより締結される。従って、伸縮棒１２０の他方端は、車体にブシュ１６０を介して連結される。

この場合、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおける丸棒材１２２の先端は、ピストンロッド１２の上端位置よりも車幅方向内側となる位置において、車体にブシュ１６０を介して連結される。従って、横バネ力付与ユニット１１０Ａの伸縮棒１２０は、車幅方向に向くように水平に配置される（伸縮棒１２０の軸線が車幅方向と平行となるように配置される）。

一方、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂにおける丸棒材１２２の先端は、ピストンロッド１２の上端位置よりも車両後方となる位置において、車体にブシュ１６０を介して連結される。従って、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂの伸縮棒１２０は、車両前後方向に向くように水平に配置される（伸縮棒１２０の軸線が車両前後方向と平行となるように配置される）。尚、水平とは、厳密な水平を意味するわけでなく、横バネ力付与ユニット１１０Ａおよび前後バネ力付与ユニット１１０Ｂをエンジンルーム内で配置できる範囲での略水平を表す。

バネ力付与ユニット１１０は、伸縮棒１２０の一方端がピストンロッド１２に連結され、他方端が車体に連結されるため、その連結状態で、軸方向の全体の長さが決まる。この状態で、第２スプリングシート１３２およびリングナット１３３を丸棒材１２２の外周ねじ１２２ｃに沿って回して第１スプリングシート１３１に接近する方向に移動させることにより、第１スプリングシート１３１と第２スプリングシート１３２との間の距離が縮まり、コイルスプリング１４０が軸方向に圧縮される。従って、圧縮されたコイルスプリング１４０のバネ力をピストンロッド１２の上端に水平に付与することができる。

ピストンロッド１２の上端に付与されるバネ力の大きさは、コイルスプリング１４０の圧縮量に応じて変化する。従って、第２スプリングシート１３２の軸方向の位置を調整することにより、ピストンロッド１２の上端に付与されるバネ力（セット荷重）を調整することができる。第２スプリングシート１３２の軸方向の位置を調整する構成（外周ねじ１２２ｃ，リングナット１３３の内周ねじ、第2スプリングシート１３２における円筒部１３２ａの内周ねじ）が、本発明のセット荷重設定部に相当する。

この場合、図４に示すように、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおいては、ピストンロッド１２の上端を車幅方向外側に押すバネ力を付与することができる。この横バネ力付与ユニット１１０Ａがピストンロッド１２に付与するバネ力は、ロッド横力とは逆方向となっている。従って、横バネ力付与ユニット１１０Ａで発生するバネ力を調節することによって、つまり、第２スプリングシート１３２の位置を調節することによって、ロッド横力をキャンセルすることができる。

また、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂにおいては、ピストンロッド１２の上端を車両前方に押すバネ力を付与することができる。この前後バネ力付与ユニット１１０Ｂがピストンロッド１２に付与するバネ力は、ロッド前後力とは逆方向となる。従って、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂで発生するバネ力を調節することによって、つまり、第２スプリングシート１３２の位置を調節することによって、ロッド前後力をキャンセルすることができる。

本実施形態のサスペンションにおいては、ピストンロッド１２の上端におけるロッド横力は８００Ｎ、ロッド前後力は１００Ｎ程度である。そこで、横バネ力付与ユニット１１０Ａでピストンロッド１２の上端に付与するバネ力は、ロッド横力と等しい８００Ｎに設定され、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂでピストンロッド１２の上端に付与するバネ力はロッド前後力と等しい１００Ｎに設定される。例えば、コイルスプリング１４０の圧縮量を４０ｍｍと定めると、横バネ力付与ユニット１１０Ａにおいては、ばね定数が２０Ｎ／ｍｍのコイルスプリング１４０を用いればよく、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂにおいては、ばね定数が２．５Ｎ／ｍｍのコイルスプリング１４０を用いればよい。

従って、ピストンロッド１２の上端に上記のバネ力を付与することができる。つまり、車両の静止状態において、ピストンロッド１２の上端のロッド横力およびロッド前後力をキャンセルするような大きさのバネ力を予め付与（プレロードを付与）することができる。このプレロードは、車両の走行中においても常時付与される。また、車両の走行中においては、バネ力付与ユニット１１０のコイルスプリング１４０は、ピストンロッド１２の上端の動きに追従して伸縮する。

このようにピストンロッド１２の上端にバネ力付与装置１００が連結されると、サスペンションの振動は、アッパサポート２０のインシュレータ２３だけでなく、２組のバネ力付与ユニット１１０のコイルスプリング１４０を介して車体に伝達される。アッパサポートのインシュレータ２３は、そのばね定数が、サスペンションの振動やノイズを適切に吸収できる値（例えば、５００Ｎ／ｍｍ）に設定されている。一方、バネ力付与ユニット１１０のばね定数は、２０Ｎ／ｍｍ（横バネ力付与ユニット１１０Ａ）、２．５Ｎ／ｍｍ（前後バネ力付与ユニット１１０Ｂ）というように、アッパサポート２０のインシュレータ２３のばね定数に比べてはるかに小さい。このため、２組のバネ力付与ユニット１１０が、アッパサポート２０の振動吸収性能、ノイズ吸収性能にほとんど影響を与えない。従って、本来のアッパサポート２０の有する性能を維持することができる。

また、バネ力付与装置１００は、２組のバネ力付与ユニット１１０Ａ，１１０Ｂをピストンロッド１２の上端と同じ高さ位置で水平に配置されるため、タイヤハウスの外（エンジンルーム内）に設けることができる。このため、設置スペースを確保することができる。

以上説明した本実施形態のバネ力付与装置１００によれば、設置性良く（設置スペースを確保しやすく）、ピストンロッド１２に働く横入力および前後入力を低減することができる。また、ピストンロッド１２の上端に付与するバネ力は、車幅方向と車両前後方向とで個々に独立して調整することができるため、一層、良好に、ショックアブソーバ１０を外部入力から保護することができ、ショックアブソーバ１０の耐久性能を向上させることができる。また、バネ力付与ユニット１１０のばね定数は、バネ力付与ユニット１１０がアッパサポート２０の性能に悪影響を与えないように、アッパサポート２０のばね定数との関係を考慮して設定されているため、振動吸収性能、ノイズ吸収性能を良好に維持することができる。

<セット荷重の調整方法１＞
コイルスプリング１４０の適切なセット荷重（バネ力付与ユニット１１０で付与するバネ力、つまり、プレロード量）は、車両によって異なるが、その種類はある程度限定される。そこで、図６に示すような調整治具２００をセット荷重の種類だけ用意しておけば、簡単に車両に応じたセット荷重を設定することができる。この調整治具２００は、セット荷重に応じて軸方向の長さが決められた棒状スペーサ２０１と、棒状スペーサ２０１の両端に固定されたストッパ２０２とから構成される。ストッパ２０２は、半リング状であって、その内径がコイルスプリング１４０の外径よりもやや大きく形成されている。

セット荷重の調整は、各バネ力付与ユニット１１０の一方端がボールジョイント１５０を介してピストンロッド１２の先端に連結され、他方端がブシュ１６０を介してスタッドボルトに連結された状態で行われる。作業者は、車両の種類に応じて決められている調整治具２００を、第１スプリングシート１３１と第２スプリングシート１３２との間に装着する。そして、第２スプリングシート１３２およびリングナット１３３を回転させて、コイルスプリング１４０の長さが棒状スペーサ２０１の長さと等しくなるまでコイルスプリング１４０を圧縮させる。この状態から調整治具２００を取り外すことによりセット荷重の調整が完了する。従って、車両の種類に応じた適正なセット荷重を簡単に設定することができる。

<セット荷重の調整方法２＞
この調整方法２は、作業者が目視によって簡単に設定することができる方法である。図７に示すように、リングナット１３３には、イモねじ２１０（六角穴付き止ねじ）が噛合可能なねじ穴１３３ａが形成されている。一方、丸棒材１２２には、イモねじ２１０の先端が挿入可能な幅寸法の溝１２２ｄが軸方向に沿って形成されている。この溝１２２ｄの底面には、所定間隔で色分けされた色分け目盛り１２２ｅが設けられている。色分け目盛り１２２ｅは、例えば、５ｍｍ刻みで色分けされている。横バネ力付与ユニット１１０Ａでは、例えば、バネ定数が２０Ｎ／ｍｍのコイルスプリング１４０が使用されるため、１００Ｎ刻みにて色分けされる。また、前後バネ力付与ユニット１１０Ｂでは、例えば、ばね定数が２．５Ｎ／ｍｍのコイルスプリング１４０が使用されるため、１２．５Ｎ／ｍｍ刻みにて色分けされる。

作業者は、溝１２２ｄに表示された色分け目盛り１２２ｅを見ながら、第２スプリングシート１３２およびリングナット１３３を回転させて、車両に応じて決まっているセット荷重が得られる設定表示色が表れるまで、コイルスプリング１４０を圧縮させる。更に、作業者は、リングナット１３３のねじ穴１３３ａが丸棒材１２２の溝１２２ｄと向かい合う位置にまで第２スプリングシート１３２およびリングナット１３３の回転位置を調整した後、イモねじ２１０をねじ穴１３３ａに噛合させて、イモねじ２１０の先端が溝１２２ｄの底面に当接するまでイモねじ２１０を回転させる。これにより、セット荷重の調整が完了する。従って、車両の種類に応じた適正なセット荷重を簡単に設定することができる。また、イモねじ２１０を溝１２２ｄに挿入することによって、リングナット１３３の回転防止を図ることができる。この調整方法２では、セット荷重は、イモねじ２１０のねじピッチ（例えば、１．５ｍｍ）を最小単位とした調整となる。

尚、この例では、色分け目盛り１２２ｅが用いられるが、それに代えて、色分けしない目盛りを用いてもよい。また、リングナット１３３の回転防止は、イモねじ２１０の挿入に限るものでは無く、種々の手法を採用することができる。

以上、本発明の実施形態に係るバネ力付与装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態に係るバネ力付与装置１００は、左右の前輪に設けられるが、左右の後輪に設けられていてもよい。

また、本実施形態に係るバネ力付与装置１００は、ピストンロッド１２における車体連結位置（アッパサポート２０の位置）がタイヤの接地位置よりも車両前後方向における後方となるサスペンションに適用するが、逆に、ピストンロッド１２における車体連結位置がタイヤの接地位置よりも車両前後方向における前方となるサスペンション（例えば、後輪のサスペンション）にも適用することができる。ピストンロッド１２における車体連結位置がタイヤの接地位置よりも車両前後方向における前方となる場合には、タイヤに働く上向きの路面反力によって、ピストンロッド１２には、前方に倒れ込もうとするモーメントが発生するため、この場合には、伸縮棒１２０の他方端をピストンロッド１２の上端位置よりも前方となる位置で車体にブシュ１６０を介して連結すればよい。

また、本実施形態では、円筒パイプ材１２１の先端がボールジョイント１５０を介してピストンロッド１２の先端に連結され、丸棒材１２２の先端がブシュ１６０を介して車体に連結されるが、その逆であってもよい。つまり、丸棒材１２２の先端がボールジョイント１５０を介してピストンロッド１２の先端に連結され、円筒パイプ材１２１の先端がブシュ１６０を介して車体に連結される構成であってもよい。

また、本実施形態では、丸棒材１２２における第２スプリングシート１３２の軸方向の位置を調整することによりセット荷重を設定する構成であるが、その逆、つまり、円筒パイプ材１２１における第１スプリングシート１３１の軸方向の位置を調整することによりセット荷重を設定する構成であってもよい。

１０…ショックアブソーバ、１１…シリンダ本体、１２…ピストンロッド、１２ａ…段部
１２ｂ…大径部、１２ｃ…小径部、２０…アッパサポート、２１…内筒、２２…外筒、２３…インシュレータ、４２…ナット、１００…バネ力付与装置、１１０Ａ…横バネ力付与ユニット、１１０Ｂ…前後バネ力付与ユニット、１２０…伸縮棒、１２１…円筒パイプ材、１２１ａ…小径部、１２２…丸棒材、１２２ａ…ストッパ、１２２ｂ…平坦面、１２２ｃ…外周ねじ、１２２ｄ…溝、１２２ｅ…色分け目盛り、１３１…第１スプリングシート、１３２…第２スプリングシート、１３２ａ…円筒部、１３３…リングナット、１４０…コイルスプリング、１５０…ボールジョイント、１５１…内筒、１５２…外筒、１６０…ブシュ、２００…調整治具、２０１…棒状スペーサ、２０２…ストッパ、２１０…イモねじ、Ｂ…車体。

Claims (1)

1. 車両のストラット型サスペンションに設けられたショックアブソーバのピストンロッドの上端にバネ力を付与するバネ力付与装置であって、
   円筒パイプ材と、前記円筒パイプ材の中に一部が挿入される丸棒材とを有し、前記丸棒材が前記円筒パイプ内を軸方向に進退することによって全体の軸方向の長さが変化する伸縮棒と、
   前記円筒パイプ材の外周に設けられた第１スプリングシートと、
   前記丸棒材の外周に設けられた第２スプリングシートと、
   前記第１スプリングシートと、前記第２スプリングシートとの間に圧縮状態で設けられたコイルスプリングと、
   前記第１スプリングシートの前記円筒パイプ材における軸方向の位置、あるいは、前記第２スプリングシートの前記丸棒材における軸方向の位置を調整して、前記コイルスプリングのセット荷重を設定するセット荷重設定部と
   を有するバネ力付与ユニットを２組備え、
   前記バネ力付与ユニットの１つは、前記伸縮棒が車幅方向に向くように配置され、前記伸縮棒の一方端が前記ピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、前記伸縮棒の他方端が前記ピストンロッドの上端位置よりも車幅方向内側となる位置で車体にブシュを介して連結され、
   前記バネ力付与ユニットの他の１つは、前記伸縮棒が車両前後方向に向くように配置され、前記伸縮棒の一方端が前記ピストンロッドの上端に揺動可能に連結され、前記伸縮棒の他方端が前記ピストンロッドの上端位置よりも車両前後方向に離れた位置で車体にブシュを介して連結されたバネ力付与装置。

Images