JP3999499B2

JP3999499B2 - 懸架装置

Info

Publication number: JP3999499B2
Application number: JP2001347837A
Authority: JP
Inventors: 裕章川崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003146042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車輪懸架装置に係り、特に車高調整式の懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、懸架装置（サスペンション）を構成する緩衝装置のロッドの先端は、ピローボール若しくはラバーブッシュで構成された軸受部を介して、車体に取り付けられる。
【０００３】
ピローボールで構成された軸受部は、懸架装置と車体の接点部分の剛性を向上させ懸架装置の動きをダイレクトに伝える効果があるため、レーシングカーやスポーツタイプの乗用車で好んで使われることもあるが、ラバーブッシュの軸受部に比べて、乗り心地が悪いことや、金属音がするなどの理由でファミリーカーなどのワゴンタイプの乗用車などではあまり使われない。また、ラバーブッシュの軸受部に比べて、高価であることも敬遠される理由である。
【０００４】
一方、ラバーブッシュで構成された軸受部は、ステアリングを切っても緩衝装置が回転したり大きく振れたりしないダブルウィッシュボーン式サスペンションでは特に工夫は必要ないが、車高調整式のストラット式サスペンションの場合、以下のような問題点が発生する。
【０００５】
ここで、従来の車高調整式懸架装置は、図６に例示するように、緩衝装置42と、コイルスプリング43と、上板部材45と下板部材46と上下板部材45，46の間に介設される弾性膜47を有するエアスプリング44とを、備え、コイルスプリング43の上部に、エアスプリング44を、直列的に配設し、緩衝装置42のロッド42ａが、上板部材45の孔部45ａ及び下板部材46の孔部46ａを貫通し、エアスプリング44の内圧を、ロッド42ａと摺接する両孔部45ａ，46ａに内嵌されたＯリング48で密封している。そして、緩衝装置42のロッド42ａ先端は、防振ゴム（ラバーブッシュ）41を内装したストラットマウント40を介して車体６に取り付けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の懸架装置では、ステアリングを切ると緩衝装置42は回転しながらストラットマウント40を支点に左右に振れ、その振れに伴いエアスプリング44も一緒に振れることができれば問題はないが、エアスプリング44はスラストベアリング49を介してストラットマウント40と当接しているために左右に振れることができない。しかも、ロッド42ａと両孔部45ａ，46ａとの隙間は、Ｏリング48の場合通常0.05mm程度しかとれないので、その結果、ロッド42ａが両孔部45ａ，46ａに当接し、ロッド42ａに曲げ方向の力が加わってしまう。さらに、その状態でエアスプリング44に加圧エアを充填するとロッド42ａに対して下板部材46が円滑に摺動することができないなどの不具合が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は、ステアリングを切った状態でもエアスプリングを円滑に伸縮できる、特に車高調整式として用いられる懸架装置を提供することを目的とする。また、本発明は、車の乗り心地を改善し、低価格な、かつ、簡素な構造の懸架装置を提供することを、他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る懸架装置は、緩衝装置と、コイルスプリングと、上板部材と下板部材と該上下板部材の間に介設される弾性膜を有するエアスプリングとを、備え、上記コイルスプリングの上部に、上記エアスプリングを、直列的に配設し、上記緩衝装置のロッドが、上記上板部材の孔部及び上記下板部材の孔部を貫通して、該緩衝装置が、車体と車軸を連結しており、上記エアスプリングの内圧を、上記ロッドと摺接する上記両孔部に内嵌されたパッキンで密封し、さらに、上記両孔部の内径を、ロッドの外径よりも、１ mm 〜５ mm 大きく形成して、該両孔部と該ロッドとの間に隙間を設け、該両孔部の軸心に対して上記ロッドの軸心が偏心可能に構成したものである。
【０００９】
また、エアスプリングにエアを出し入れすることで車高を調整するよう構成されたものである。また、パッキンの形状を横断面略Ｖ字状乃至略Ｕ字状としたものである。
【００１０】
また、下板部材の中央部を上方突隆状に形成して、該下板部材の孔部を上板部材の孔部に接近するように形成したものである。また、コイルスプリングと、エアスプリングの下板部材との間に、スラストベアリングを介設したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳説する。
【００１２】
図１は、本発明に係る自動車の車輪懸架装置の実施の一形態を示したものであり、本懸架装置１は、緩衝装置（ダンパー）２とコイルスプリング３とエアスプリング４とを備え、コイルスプリング３の上部に直列的に、エアスプリング４を配設し、緩衝装置２のロッド２ａが、エアスプリング４を貫通して、緩衝装置２が、車体６と車軸８を連結しているものである。即ち、本懸架装置１は、自動車５の車体６と車軸８との間に装着されている。ここで、「直列的」とは、車体６側と車軸８側の間の力の伝達が、一方のみを介して伝達されることが無く、必ず両者を介して伝達されるような配置を言う。
【００１３】
具体的に述べると、図１と図２に示すように、緩衝装置２のストラット本体２ｂの下部は、車輪７，７間に架け渡された車軸８に取り付けられ、かつ、緩衝装置２のロッド２ａは、軸受部14を介して車体６に連結される。
【００１４】
軸受部（ストラットマウント）14は、車体６に（ボルト等の）固着具にて離脱自在に固定される取付板14ａと、取付板14ａに装着されてロッド２ａを保持する防振ゴム（ラバーブッシュ）14ｂと、を備えており、ロッド２ａがあらゆる方向に対して弾性支持されることにより、地面等からの衝撃・振動の伝達を緩和させることができる。また、ステアリングを切ると緩衝装置２は回転しながら振れるが、その振れを許容する働きもある。ここで、「振れ」とは、ロッド２ａが軸受部14を支点として揺動すること、若しくは、ロッド２ａが平行移動することをいう。
【００１５】
コイルスプリング３は、緩衝装置２の中間部を包囲するように配設され、コイルスプリング３の下部は、緩衝装置２のストラット本体２ｂに当接乃至取り付けられ、かつ、コイルスプリング３の上部は、エアスプリング４の下部にスラストベアリング13を介して当接乃至取り付けられている。
【００１６】
エアスプリング４は、上板部材11と下板部材12と上下板部材11，12の間に介設される弾性膜10とを有している。即ち、ビア樽型乃至円筒型の（ゴム製）弾性膜10の上・下開口部を、水平状の（金属製）上板部材11と下板部材12にて、塞ぐように挾んでいる。
【００１７】
エアスプリング４は、緩衝装置２のロッド２ａの一部を包囲するように配設され、コイルスプリング３と、エアスプリング４の下板部材12との間に、スラストベアリング13を介設しており、ステアリングを切ったときに、ストラット本体２ｂ及びコイルスプリング３が回転しても、エアスプリング４は回転しないようになっている。
【００１８】
また、スラストベアリング13は径方向に若干の余裕代をもって介設されており、ステアリングを切ったときの緩衝装置２及びコイルスプリング３の振れが、エアスプリング４へ伝達することを防止している。
【００１９】
エアスプリング４の上板部材11は、（ゴム・発泡ウレタン等の）環状の弾性体16を介して、軸受部14の取付板14ａに当接しており、エアスプリング４が安定した姿勢で車体６を支持することができ、かつ、地面等から車体６への衝撃・振動を緩和することができる。
【００２０】
そして、緩衝装置２のロッド２ａは、上板部材11の孔部11ａ及び下板部材12の孔部12ａを貫通して、エアスプリング４の内圧を、ロッド２ａと摺接する両孔部11ａ，12ａの夫々に内嵌された（環状の）パッキン９，９で密封している。即ち、上板部材11に貫設されたエア出入口15よりエアスプリング４に（加圧）エアを出し入れすることで、エアスプリング４が伸縮して、車高を調整するように構成されている。
【００２１】
図２、図３及び図４に示すように、両孔部11ａ，12ａの軸心Ｏに対してロッド２ａの軸心Ｌが偏心可能となるように両孔部11ａ，12ａとロッド２ａとの間に隙間Ｇを設けている。言い換えると、両孔部11ａ，12ａは、ステアリングを切ったとき等のロッド２ａの最大の振れ幅を許容できる大きさに形成されている。ここで、「偏心」とは、ロッド２ａの軸心Ｌが、両孔部11ａ，12ａの軸心Ｏに対して、揺動（図４（ロ）参照）乃至平行移動（図４（イ）の状態から軸心Ｌと軸心Ｏが平行を保ったままで離れるように移動）した状態をいう。
【００２２】
両孔部11ａ，12ａの内径Ｄを、ロッド２ａの外径ｄよりも、１mm〜５mm大きく形成しており、（言い換えると、隙間Ｇを 0.5mm〜 2.5mmに設定しており、）ロッド２ａの偏心を確実に許容できる。即ち、１mm未満では、ロッド２ａの軸心Ｌの偏心を許容できず、ロッド２ａと孔部12ａが当ってスムーズな下板部材12の作動が妨げられる。他方、５mmを越えると、孔部11ａ，12ａが無駄に大きくなり、パッキン９にてエアスプリング４の内圧を確実に密封することができない。
【００２３】
パッキン９は、横断面略Ｖ字状乃至略Ｕ字状に形成され、パッキン９の溝がエアスプリング４内の内圧を受け得るように、両孔部11ａ，12ａに形成された凹周溝に夫々装着されている。即ち、図３と図４に示すように、パッキン９の自由状態での張り代Ｍを、十分に大きくすることができる形状とする。
【００２４】
このように構成することで、図４（イ）に示すように、孔部12ａの軸心Ｏに対してロッド２ａの軸心Ｌが略一致した状態から、ステアリングを切った際等に、図４（ロ）に示すように、孔部12ａの軸心Ｏに対してロッド２ａの軸心Ｌが偏心するが、ロッド２ａは孔部12ａに当接（干渉）せず、しかも、パッキン９のシールリップはロッド２ａに密着したままである。なお、図４には下板部材12側を示したが、上板部材11側のロッド２ａの偏心量（偏心幅）は、下板部材12側のロッド２ａの偏心量に比べて、同等乃至小さくなるため、当然に、ロッド２ａの偏心を許容でき、かつ、エアスプリング４の密封状態を保持できる。
【００２５】
さらに、図２に示すように、下板部材12の中央部を上方突隆状に形成して、下板部材12の孔部12ａを上板部材11の孔部11ａに接近するように形成している。即ち、軸受部14から下板部材12の孔部12ａ（及びパッキン９）までの距離を極力近くするように形成することで、ロッド２ａが軸受部14を支点に振れたときに、ロッド２ａの振れ幅（偏心量）を少しでも小さくすることができ、孔部12ａの内径Ｄを極力小さくして、隙間Ｇを減少し、パッキン９の隙間Ｇからのハミ出しを防止する。
【００２６】
次に、本懸架装置１にて車高を調整する方法を説明すると、エアスプリング４の内圧が無いときは、上板部材11の中央下部が、下板部材12の中央上部に載置された（ゴム・発泡ウレタン等の）弾性体17に当接して、車体６等の荷重を、エアスプリング４の弾性膜10にかけず、弾性体17にて受け持つようにしている。
【００２７】
そして、エアスプリング４のエア出入口15から、エアを供給すると、エアスプリング４内に加圧空気が充填され、エアスプリング４は鉛直方向に弾発付勢力を発生し、車体６等の荷重と釣り合う高さまで伸び、車体６と車軸８（図１参照）の間隔を広げ、車高をアップすることができる。なお、車高の最大上昇量は、下板部材12の中央下部とロッド２ａに外嵌されたストッパー18との間の距離にて決定される。
【００２８】
なお、図示省略するが、エアスプリング４のエア出入口15への加圧エアの供給は、コンプレッサからエアタンク、電磁弁、及び、配管等を介して行われ、運転席のスイッチにて、電磁弁を開閉させることで、エアスプリング４への加圧エアの出し入れを行うようにする。また、コンプレッサの電源は、バッテリーより供給する。
【００２９】
次に、ステップワゴンのフロントに（図２の）本懸架装置を取り付けた実施例と、ステップワゴンのフロントに（図６の）懸架装置を取り付けた従来例と、を比べると、従来例では、ステアリングを切った状態で、エアスプリング44内にエアを出し入れし車高の上げ下げを行ったところ、エアスプリング44がスムーズに鉛直方向に伸長しなかった。また、試験後分解してみると下板部材46及びロッド42ａに傷がついていた。これに対して、本発明の実施例では、ステアリングを切った状態でも、エアスプリング４がスムーズに鉛直方向に伸長することができ、試験後分解しても下板部材12及びロッド２ａともに全く傷がついていなかった。
【００３０】
なお、図５にパッキン９の他の実施の形態を示し、図３と比較すると、パッキン９の大気（低圧）側内面に小リップ部19が付設されている点が相違する。即ち、小リップ部19は、ロッド２ａの上下摺動の際にロッド２ａに付着するゴミを取り除く役目と、パッキン９を安定した姿勢でロッド２ａに接触させる役目と、を担う。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、例えば、パッキン９、上板部材11、下板部材12等の形状等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載するような著大な効果を奏する。
【００３３】
（請求項１によれば、）ステアリングを切った状態でも、緩衝装置２のロッド２ａが両孔部11ａ，12ａに当接（干渉）しないため、エアスプリング４を円滑に伸縮できる。特に、ロッド２ａと車体６とを連結する軸受部14がラバーブッシュタイプの場合に、エアスプリング４を適用できるようになり、乗り心地や低価格を重視する被験者の使用選択の幅を広げることができる。
【００３４】
また、コイルスプリング３とエアスプリング４を直列的に配置しているため、全体のばね定数が小さくなり、一層、地面等からの衝撃を和らげ、乗り心地を向上させる。また、エアスプリング４の内圧や受圧有効面積を変えることで、全体のばね定数を変化させ、様々な乗り心地を楽しむことができる。また、（両孔部 11 ａ， 12 ａの内径Ｄを、ロッド２ａの外径ｄよりも、１ mm 〜５ mm 大きく形成したので、）緩衝装置２のロッド２ａが両孔部 11 ａ， 12 ａに当接（干渉）するのを防止すると共に、パッキン９のハミ出し等を防いで寿命を延ばし、エアスプリング４内の密封性を確保することができる。
【００３５】
（請求項２によれば、）エアを出し入れするだけで、車高の調整が容易となり、さらに、全体のばね定数を変化させ、様々な乗り心地を楽しむことができる。具体的に述べると、車両の見栄えや走行性能を重視する場合、通常はエアスプリング４に加圧エアを充填せずに車高が低い状態で走行し、段差等がある場合にエアスプリング４に加圧エアを充填して車高を上昇させて段差を乗り越えるようにする。また、例えば、雪国で使用する場合、エアスプリング４に加圧エアを充填していないときの車高を標準的な車高に設定しておき、冬場などわだちが目立つようになると、エアスプリング４に加圧エアを充填して、通常よりも車高を高くして走行するなどの利用も可能である。
【００３６】
（請求項３によれば、）ロッド２ａの軸心Ｌが偏心───平行移動や揺動による偏心───しても、確実にロッド２ａに密着して、密封性を保持することができる。
【００３７】
（請求項４によれば、）ロッド２ａの軸心Ｌの偏心幅を小さく設定でき、両孔部11ａ，12ａとロッド２ａとの隙間Ｇを減少でき、パッキン９の密封性を確保できる。
（請求項５によれば、）ステアリングを切ったときに生じる緩衝装置２及びコイルスプリング３の回転に伴うエアスプリング４の回転運動（弾性膜10の捩れ等の変形）を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す取付説明図である。
【図２】要部拡大断面図である。
【図３】要部構成説明図である。
【図４】要部作用説明図である。
【図５】パッキンの他の実施の形態を示す横断面図である。
【図６】従来例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
２緩衝装置
２ａロッド
３コイルスプリング
４エアスプリング
６車体
８車軸
９パッキン
10 弾性膜
11 上板部材
11ａ孔部
12 下板部材
12ａ孔部
13 スラストベアリング
Ｏ軸心
Ｌ軸心
Ｄ内径
ｄ外径
Ｇ隙間

Claims

緩衝装置２と、コイルスプリング３と、上板部材11と下板部材12と該上下板部材11，12の間に介設される弾性膜10を有するエアスプリング４とを、備え、上記コイルスプリング３の上部に、上記エアスプリング４を、直列的に配設し、上記緩衝装置２のロッド２ａが、上記上板部材11の孔部11ａ及び上記下板部材12の孔部12ａを貫通して、該緩衝装置２が、車体６と車軸８を連結しており、上記エアスプリング４の内圧を、上記ロッド２ａと摺接する上記両孔部11ａ，12ａに内嵌されたパッキン９で密封し、さらに、上記両孔部 11 ａ， 12 ａの内径Ｄを、ロッド２ａの外径ｄよりも、１ mm 〜５ mm 大きく形成して、該両孔部 11 ａ， 12 ａと該ロッド２ａとの間に隙間Ｇを設け、該両孔部11ａ，12ａの軸心Ｏに対して上記ロッド２ａの軸心Ｌが偏心可能に構成したことを特徴とする懸架装置。
エアスプリング４にエアを出し入れすることで車高を調整するよう構成された請求項１記載の懸架装置。
パッキン９の形状を横断面略Ｖ字状乃至略Ｕ字状とした請求項１又は２記載の懸架装置。
下板部材 12 の中央部を上方突隆状に形成して、該下板部材 12 の孔部 12 ａを上板部材 11 の孔部 11 ａに接近するように形成した請求項１、２又は３記載の懸架装置。
コイルスプリング３と、エアスプリング４の下板部材 12 との間に、スラストベアリング 13 を介設した請求項１、２、３又は４記載の懸架装置。