JP2019188839A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】補助スプリングの圧接防止により、砂の噛込みによる塗膜剥離に起因した錆の発生や異音の発生を抑制することができ、しかも、サスペンションのバネ特性をメインスプリングのバネ特性と補助スプリングのバネ特性との加算値に成すことができる車両のサスペンション装置の提供を目的とする。【解決手段】上端が車体１１側に取付けられるピストン１２と、下端が車輪側に取付けられるシリンダ１４とから構成されるダンパ１５と、ダンパ１５の外周の車体１１側にその上端が取付けられると共に、下端がシリンダ１４の外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリング３２と、を備え、シリンダ１４内部に、ピストン１２が最大ストローク位置から所定距離下方へ移動した際に当接し当該ピストン１２の下方への移動に伴って圧縮される補助スプリング３４を備えたことを特徴とする。【選択図】図３

Description

この発明は、コイルスプリング同軸配置のダンパを使用する車両のサスペンション装置に関し、詳しくは、上端が車体側に取付けられるピストンと、下端が車輪側に取付けられるシリンダとから構成されるダンパと、上記ダンパの外周の車体側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダの外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリングと、を備えた車両のサスペンション装置に関する。
一般に、スポーツカーのような車両に用いられるサスペンションのコイルスプリングは、操縦安定性を確保するために、バネ定数が高い所謂固いスプリングが用いられるのが常である。
一方で、ダンパにおけるピストンの最大ストローク時（フルリバウンド時）に、車輪の接地感を得るためには、当該最大ストローク近傍でコイルスプリング特性を柔らかくしたいという課題がある。
この課題に対して、従来では、図７に示すようなダンパ７０が知られている。
すなわち、下端のダンパブッシュ７１が車輪側に取付けられるシリンダ７２と、ピストンロッド上端部に設けられたアッパスプリングシート７３と、シリンダ７２の上部外周に固定されたロアスプリングシート７４と、上下方向の中間部に位置する中間スプリングシート７５と、上述のアッパスプリングシート７３と中間スプリングシート７５との間に張架されたメインスプリング７６と、上述の中間スプリングシート７５とロアスプリングシート７４との間に張架された補助スプリング７７と、を備えたものである。
そして、メインスプリング７６のバネ定数を高く設定し、補助スプリング７７のバネ定数を低く設定して、この補助スプリング７７を所謂柔らかいスプリングと成し、車両の定常状態下では車両の自重で補助スプリング７７を接地状態（線間接触状態）とし、メインスプリング７６のみを機能させて、硬いバネ設定とし、最大ストローク近傍でのみ補助スプリング７７をも機能させて柔らかいバネ設定とする構造である。
しかしながら、上述の補助スプリング７７はダンパ７０外部、詳しくは、シリンダ７２の外周部に位置すると共に、当該補助スプリング７７が接地状態および非接地状態の何れにも用いられるため、接地時（線間接触時）に砂の噛込みによって、スプリングを塗装している塗膜が剥離して、錆が発生したり、線間接触時に異音（金属音）が発生するという懸念があり、改善の余地があった。
ところで、特許文献１には、ストラット式サスペンション装置において、ベローズ外方に設けたメインスプリングと、ピストンの通常ストローク領域で圧接（線間接触）され、最大ストローク近傍でのみバネとして機能する補助スプリングとを備えたものが開示されている。
また、特許文献２には、シリンダ内のピストン側にリバウンド時に圧縮されるリバウンドスプリングを備えた車両用サスペンション装置が開示されている。
実開昭６２−５６４０５号公報 特開２００３−１１８３３９号公報
そこで、この発明は、補助スプリングの圧接防止により、砂の噛込みによる塗膜剥離に起因した錆の発生や異音の発生を抑制することができ、しかも、サスペンションのバネ特性をメインスプリングのバネ特性と補助スプリングのバネ特性との加算値に成すことができる車両のサスペンション装置の提供を目的とする。
この発明による車両のサスペンション装置は、上端が車体側に取付けられるピストンと、下端が車輪側に取付けられるシリンダとから構成されるダンパと、上記ダンパの外周の車体側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダの外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリングと、を備えた車両のサスペンション装置であって、上記シリンダ内部に、上記ピストンが最大ストローク位置から所定距離下方へ移動した際に当接し当該ピストンの下方への移動に伴って圧縮される補助スプリングを備えたものである。
上記構成によれば、上述の補助スプリングはシリンダ内部に配置されているので、当該補助スプリングの線間に砂が噛込むことによる塗膜の剥離に起因した錆の発生や線間接触による異音の発生を抑制することができる。
しかも、ダンパ外周に設けたメインスプリングと、シリンダ内部に設けた補助スプリングとを備えているので、サスペンションのバネ特性を、ストロークに対応するメインスプリングのバネ特性と、補助スプリングのバネ特性との加算値に設定することができる。
この発明の一実施態様においては、上記車輪のフルバンプ時に、上記補助スプリングが圧接する前に、上記シリンダ上部と当接して、上記補助スプリングの圧接を阻止するバンプストッパを備えたものである。
上記構成によれば、上述のバンプストッパで補助スプリングの圧接（線間接触）を確実に防止することができ、これにより、塗膜の剥離に起因する錆の発生、並びに、異音の発生をより一層確実に防止することができる。
この発明の一実施態様においては、上記シリンダは一重壁にて構成されると共に、内部にオイルが封入されており、上記シリンダと連通するオイル貯留室と、フリーピストンを介して膨張、圧縮可能なガス室とを含むオイル貯留装置を備えたものである。
上記構成によれば、補助スプリングの反ピストン側端部を、内部にオイルが封入されたシリンダ下部側に固定しつつ、上記ピストンの移動に伴うオイルの移動を円滑に行なうことができる。
この発明の一実施態様においては、上記シリンダの内底部で、かつ、上記補助スプリングの外周側にはセンタリングガイドが設けられたものである。
上記構成によれば、センタリングガイドで補助スプリングの位置決め、特に、当該補助スプリングの径方向への位置決めが成されるので、ダンパの品質がより一層安定する。
この発明によれば、補助スプリングの圧接防止により、砂の噛込みによる塗膜剥離に起因した錆の発生や異音の発生を抑制することができ、しかも、サスペンションのバネ特性をメインスプリングのバネ特性と補助スプリングのバネ特性との加算値に成すことができる効果がある。
本発明の車両のサスペンション装置を最大ストローク位置にて示す断面図 上記サスペンション装置を最大ストローク近傍位置にて示す断面図 サスペンション装置を所定ストローク位置にて示す断面図 バンプストッパ当たり始め時点におけるサスペンション装置の断面図 サスペンション装置をフルバンプ状態にて示す断面図 サスペンション装置のバネ特性を示す特性図 従来の車両のサスペンション装置を示す側面図
補助スプリングの圧接防止により、砂の噛込みによる塗膜剥離に起因した錆の発生や異音の発生を抑制することができ、しかも、サスペンションのバネ特性をメインスプリングのバネ特性と補助スプリングのバネ特性との加算値に成すという目的を、上端が車体側に取付けられるピストンと、下端が車輪側に取付けられるシリンダとから構成されるダンパと、上記ダンパの外周の車体側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダの外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリングと、を備えた車両のサスペンション装置において、上記シリンダ内部に、上記ピストンが最大ストローク位置から所定距離下方へ移動した際に当接し当該ピストンの下方への移動に伴って圧縮される補助スプリングを備えるという構成にて実現した。
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は車両のサスペンション装置を示し、図１は当該サスペンション装置を最大ストローク位置にて示す断面図、図２は同サスペンション装置を最大ストローク近傍位置にて示す断面図、図３はサスペンション装置を所定ストローク位置にて示す断面図、図４はバンプストッパ当たり始め時点におけるサスペンション装置の断面図、図５はサスペンション装置をフルバンプ状態にて示す断面図である。
また、図６は横軸にストロークを取り、縦軸にダンパに作用する荷重を取って、サスペンション装置のバネ特性を示す特性図である。なお、図１から図２、図３、図４、図５の順にフルリバウンド（図１参照）からフルバンプ（図５参照）に至るダンパの変化を順に示している。
図１〜図５に示すように、この実施例の車両のサスペンション装置１０は、上端が後述するピストンロッド１６を介して車体１１側に取付けられるピストン１２と、下端がダンパブッシュ１３を介して車輪側（いわゆるタイヤ側）に取付けられるシリンダ１４とでダンパ１５を構成している。上述のダンパブッシュ１３は内筒１３ａと外筒１３ｂとを備えている。
上述のピストン１２は、その内部にバルブ（図示せず）を内蔵したもので、該ピストン１２には上方に延びるピストンロッド１６と下方に延びる下部ピストンロッド１７とを一体に取付けている。つまり、ピストン１２は両ロッドタイプに構成されている。
上述の車体１１の下面にはアッパスプリングシート１８が取付けられており、このアッパスプリングシート１８の径方向内側上部にはダンパブッシュ１９を介してワッシャ２０が配置されている。
またアッパスプリングシート１８の径方向内側下部にもダンパブッシュ２１を介してワッシャ２２が配置されており、このワッシャ２２の下面にはバンプストッパ２３が固定されている。
上述のピストンロッド１６は上記各要素２３，２２，２１，１８，１９，２０の中央部を介してワッシャ２０の上方に突出しており、この上方突出部に形成したネジ部１６ａにナット２４を螺合して、ピストンロッド１６と車体１１とを一体化している。
また、上述のピストンロッド１６はシリンダ１４上端部のロッドガイド２５を上下方向に貫通するもので、該ピストンロッド１６におけるピストン１２上面と近接する部分には、リバウンドストッパ受け２６が一体的に設けられている。換言すれば、上述のリバウンドストッパ受け２６はピストンロッド１６に固定されたものである。
さらに、上述のロッドガイド２５の下面にはリバウンドストッパ２７（図１では、当該リバウンドストッパ２７をピストン１２の最大ストローク位置に対応して圧縮された状態で示している）が固定される一方で、下部ピストンロッド１７にはバネ座２８（詳しくは、上部可動バネ座）が遊嵌されている。上述のリバウンドストッパ２７およびバンプストッパ２３はラバー部材、ゴム部材にて形成されている。
上述のシリンダ１４の上部外周壁にはロアスプリングシート２９を固定しており、上下の各スプリングシート１８，２９にシートラバー３０，３１を介して、当該スプリングシート１８，２９間には、コイル状のメインスプリング３２を張架している。
すなわち、該メインスプリング３２は、ダンパ１５の外周の車体１１側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダ１４の外周壁に取付けられたものである。
ここで、上述のメインスプリング３２の径方向内側には、当該メインスプリング３２と離間して、円筒状のダストカバー３３が設けられている。このダストカバー３３の上下方向の長さは、フルバンプ時（図５参照）において、その下端がシートラバー３１と当接しない長さに設定されている。
上述のシリンダ１４内部には、ピストン１２が最大ストローク位置ＭＡＸ（図１参照）から所定距離下方へ移動した際（図３に示す所定ストローク位置Ｂ参照）に、バネ座２８を介してピストン１２下面に当接し、当該ピストン１２の下方への移動（詳しくは、相対移動）に伴って圧縮される補助スプリング３４が設けられている。
この補助スプリング３４も上述のメインスプリング３２と同様にコイルスプリングにて形成されている。
上述のシリンダ１４の内底部には、バネ座３５（詳しくは、下部固定バネ座）を固定しており、補助スプリング３４は上下の各バネ座２８，３５間に張架されたものである。
上述の補助スプリング３４の上端部とバネ座２８とは、かしめ手段等により固定されており、同様に、補助スプリング３４の下端部とバネ座３５とは、かしめ手段等により固定されている。
また、シリンダ１４の内底部で、かつ上述の補助スプリング３４の外周側には円筒状のセンタリングガイド３６を設けている。これにより、当該センタリングガイド３６で補助スプリング３４の位置決め、特に、当該補助スプリング３４の径方向への位置決め（いわゆる振れ止め）を行い、ダンパ１５の品質安定化を図るよう構成している。
上述のバンプストッパ２３は、図５に示す車輪のフルバンプ時に、補助スプリング３４が圧接（線間接触）する前に、シリンダ１４上部、詳しくはロッドガイド２５上部と当接してバンプストッパ特性により、補助スプリング３４の圧接を阻止するものであり、これにより、バンプストッパ２３で補助スプリング３４の圧接（線間接触）を確実に防止し、塗膜の剥離に起因する錆の発生、並びに異音（金属音）の発生を防止すべく構成したものである。つまり、図５に示すフルバンプ時において補助スプリング３４の上下の線間が接触しないよう構成したものである。
上述のシリンダ１４は一重壁いわゆるモノチューブにて構成されており、当該シリンダ１４内部にはオイルＯＩＬが封入されている。
また、上述のシリンダ１４下部とオイル通路４０を介して連通するオイル貯留室４１と、フリーピストン４２を介して膨張、圧縮可能なガス室４３とを設け、上述のオイル貯留室４１、フリーピストン４２、ガス室４３とを含むサブタンク４４を構成すると共に、上述のオイル通路４０とサブタンク４４との両者でオイル貯留装置４５を形成している。
これにより、補助スプリング３４の反ピストン側端部、つまり下端部を、内部にオイルＯＩＬが封入されたシリンダ１４下部側に固定しつつ、ピストン１２の移動に伴うオイルＯＩＬの移動を円滑に行なうよう構成したものである。なお、上述のガス室４３内には不活性ガスであるＮ２ガスを封入している。
ここで、上述のフリーピストン４２はガス室４３内のＮ２ガスと、オイル貯留室４１内のオイルＯＩＬとを完全に分離するものであり、ダンパ１５をモノチューブ式と成すことで、オイルと完全に分離されたＮ２ガス（詳しくは、高圧ガス）をガス室４３内に封入することができ、これにより、安定した減衰力特性を確保することができる。
このように構成した車両のサスペンション装置の作用について、以下に説明する。
図６は横軸にストロークを取り、縦軸にダンパ１５に作用する荷重を取って、サスペンション装置１０のバネ特性を示す特性図で、図６に示す最大ストローク位置（フルリバウンド位置）ＭＡＸは図１に対応し、図６に示す最大ストローク近傍位置（リバウンドストッパ離れ始め位置）Ａは図２に対応し、図６に示す所定ストローク位置（補助スプリング当たり始め位置）Ｂは図３に対応し、図６に示すバンプストッパ当たり始め位置Ｃは図４に対応し、図６に示すフルバンプ位置Ｄは図５に対応する。
また、図６の位置ＭＡＸ，位置Ａ間はリバウンドストッパ２７の特性ＲＥを示し、実線で示す特性ＭＡはメインスプリング３２の特性を示し、点線で示す特性ＨＥはメインスプリングの特性ＭＡに補助スプリング３４の特性が加わったものを示し、仮想線で示す特性ＢＵは特性ＨＥにバンプストッパ２３の特性が加わったものを示している。
図１に示す最大ストローク位置ＭＡＸにおいてはリバウンドストッパ受け２６でリバウンドストッパ２７が押圧、圧縮され、ピストン１２およびピストンロッド１６のこれ以上の上方移動が規制されており、ピストン１２下面とバネ座２８上面との間には、クリアランスＣＬ２が形成されている。また、この場合、補助スプリング３４は自由長となっている。
図１に示す最大ストローク位置ＭＡＸから車輪がバンプ方向へ若干移動すると、図２に示すように、ピストン１２が僅かに下動し、リバウンドストッパ２７はそのリバウンドストッパ特性ＲＥにて元の状態に復元し、同図に示す最大ストローク近傍位置（リバウンドストッパ２７がリバウンドストッパ受け２６から離れ始める位置）Ａとなる。
なお、図２ではリバウンドストッパ２７下面とリバウンドストッパ受け２６上面とが接触している状態で図示している。
この場合、ピストン１２下面とバネ座２８上面との間のクリアランスＣＬ１は、図１のクリアランスＣＬ２に対して小さくなる（ＣＬ１＜ＣＬ２）。また、この時点においても、補助スプリング３４は自由長である。
図２に示す最大ストローク近傍位置Ａから車輪がバンプ方向にさらに移動すると、図３に示すように、ピストン１２が所定距離下方へ移動し、当該ピストン１２の下面がバネ座２８を介して補助スプリング３４に当接する所定ストローク位置Ｂとなる。この場合、ピストン１２下面とバネ座２８上面との間のクリアランスＣＬは、零となり、この時点から補助スプリング３４の圧縮が開始される。
図３に示す所定ストローク位置Ｂから車輪がバンプ方向にさらに移動すると、図４に示すように、補助スプリング３４はピストン１２の下方への移動量（詳しくは、相対的な下方移動量）に応じて圧縮され、図４に示す状態では、バンプストッパ２３の下面がシリンダ１４上端部に位置するロッドガイド２５上面に当接する。
図４に示すバンプストッパ２３当たり始め位置Ｃから車輪がバンプ方向にさらに移動すると、図５に示すように、該バンプストッパ２３は図６のバンプストッパ特性ＢＵに沿って圧縮され、補助スプリング３４の圧接（線間接触）を阻止すべくピストン１２およびピストンロッド１６、下部ピストンロッド１７のそれ以上の下動を規制したフルバンプ位置Ｄとなる。
メインスプリング３２は図６に示す最大ストローク近傍位置Ａからバンプ方向への全ストローク間にてメインスプリング特性ＭＡに沿って作用し、また、補助スプリング３４は図６に示す所定ストローク位置Ｂからバンプ方向への全ストローク間にて補助スプリング特性に沿って作用するので、サスペンション装置１０のバネ特性は、ストロークに対応するメインスプリング３２のバネ特性（メインスプリング特性ＭＡ）と、補助スプリング３４のバネ特性との加算値（特性ＨＥ）に設定することができる。
さらに、図６に示す位置ＭＡＸ，位置Ａ間ではリバウンドストッパ特性ＲＥが作用し、位置Ｃ，位置Ｄ間ではバンプストッパ特性ＢＵが作用する。
さらにまた、メインスプリング３２のバネ定数を低く設定することで、フルリバウンド時（図１参照）の予圧を確保するよう構成している。
また、図６に実線で示すメインスプリング特性ＭＡと同図に点線で示すメインスプリングの特性に補助スプリング特性が加わった特性ＨＥとの対比において、メインスプリング特性ＭＡの方が特性ＨＥと比較して、ストロークに対する荷重変化率が小さくなるように設定されている。
なお、以上の説明においては、最大ストローク位置ＭＡＸからフルバンプ位置Ｄへのストローク短縮変化に相当する作用について述べたが、フルバンプ位置Ｄから最大ストローク位置ＭＡＸへのストローク拡大変化に相当する作用は、図６で示した特性に沿って上述とは逆の作用となる。
このように、上記実施例の車両のサスペンション装置は、上端が車体１１側に取付けられるピストン１２と、下端が車輪側に取付けられるシリンダ１４とから構成されるダンパ１５と、上記ダンパ１５の外周の車体１１側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダ１４の外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリング３２と、を備えた車両のサスペンション装置であって、上記シリンダ１４内部に、上記ピストン１２が最大ストローク位置ＭＡＸ（図１参照）から所定距離下方へ移動した際（図３の所定ストローク位置Ｂ参照）に当接し当該ピストン１２の下方への移動に伴って圧縮される補助スプリング３４を備えたものである（図１，３参照）。
この構成によれば、上述の補助スプリング３４はシリンダ１４内部に配置されているので、当該補助スプリング３４の線間に砂が噛込むことによる塗膜の剥離に起因した錆の発生や線間接触による異音の発生を抑制することができる。
しかも、ダンパ１５外周に設けたメインスプリング３２と、シリンダ１４内部に設けた補助スプリング３４とを備えているので、サスペンションのバネ特性を、ストロークに対応するメインスプリング３２のバネ特性（図６のメインスプリング特性ＭＡ参照）と、メインスプリングのバネ特性に補助スプリング３４のバネ特性が加わったバネ特性（図６の特性ＨＥ参照）との加算値に設定することができる。
また、この発明の一実施形態においては、上記車輪のフルバンプ時（図５参照）に、上記補助スプリング３４が圧接する前に、上記シリンダ１４上部と当接して、上記補助スプリング３４の圧接を阻止するバンプストッパ２３を備えたものである（図５参照）。
この構成によれば、上述のバンプストッパ２３で補助スプリング３４の圧接（線間接触）を確実に防止することができ、これにより、塗膜の剥離に起因する錆の発生、並びに、異音の発生をより一層確実に防止することができる。
さらに、この発明の一実施形態においては、上記シリンダ１４は一重壁にて構成されると共に、内部にオイルＯＩＬが封入されており、上記シリンダ１４と連通するオイル貯留室４１と、フリーピストン４２を介して膨張、圧縮可能なガス室４３とを含むオイル貯留装置４５を備えたものである（図１〜図５参照）。
この構成によれば、補助スプリング３４の反ピストン側端部を、内部にオイルＯＩＬが封入されたシリンダ１４下部側に固定しつつ、上記ピストン１２の移動に伴うオイルＯＩＬの移動を円滑に行なうことができる。
加えて、この発明の一実施形態においては、上記シリンダ１４の内底部で、かつ、上記補助スプリング３４の外周側にはセンタリングガイド３６が設けられたものである（図１〜図５参照）。
この構成によれば、センタリングガイド３６で補助スプリング３４の位置決め、特に、当該補助スプリング３４の径方向への位置決めが成されるので、ダンパ１５の品質がより一層安定する。
なお、上記実施例においては、一重壁で構成されるシリンダ１４を備えたモノチューブ式ガス入りダンパを例示したが、これに代えて、二重壁で構成されるシリンダを備えたツインチューブ式ガス入りダンパに、本発明を採用してもよい。
以上説明したように、本発明は、上端が車体側に取付けられるピストンと、下端が車輪側に取付けられるシリンダとから構成されるダンパと、上記ダンパの外周の車体側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダの外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリングと、を備えた車両のサスペンション装置について有用である。
１１…車体
１２…ピストン
１４…シリンダ
１５…ダンパ
２３…バンプストッパ
３２…メインスプリング
３４…補助スプリング
３６…センタリングガイド
４１…オイル貯留室
４２…フリーピストン
４３…ガス室
４５…オイル貯留装置
ＯＩＬ…オイル

Claims (4)

  1. 上端が車体側に取付けられるピストンと、下端が車輪側に取付けられるシリンダとから構成されるダンパと、
    上記ダンパの外周の車体側にその上端が取付けられると共に、下端が上記シリンダの外周壁に取付けられるコイル状のメインスプリングと、を備えた車両のサスペンション装置であって、
    上記シリンダ内部に、上記ピストンが最大ストローク位置から所定距離下方へ移動した際に当接し当該ピストンの下方への移動に伴って圧縮される補助スプリングを備えたことを特徴とする
    車両のサスペンション装置。
  2. 上記車輪のフルバンプ時に、上記補助スプリングが圧接する前に、上記シリンダ上部と当接して、上記補助スプリングの圧接を阻止するバンプストッパを備えた
    請求項１に記載の車両のサスペンション装置。
  3. 上記シリンダは一重壁にて構成されると共に、内部にオイルが封入されており、
    上記シリンダと連通するオイル貯留室と、フリーピストンを介して膨張、圧縮可能なガス室とを含むオイル貯留装置を備えた
    請求項１または２に記載の車両のサスペンション装置。
  4. 上記シリンダの内底部で、かつ、上記補助スプリングの外周側にはセンタリングガイドが設けられた
    請求項１〜３の何れか一項に記載の車両のサスペンション装置。
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