JP4025122B2

JP4025122B2 - Suspension device

Info

Publication number: JP4025122B2
Application number: JP2002174597A
Authority: JP
Inventors: 裕章川崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004017769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の懸架装置に係り、特に車高調整式の懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コイルスプリングとエアスプリングを直列的に配設し、エアスプリング内部にエアを出し入れすることで車高を調整する懸架装置を、本発明者は既に提案している（特願平11−169653号等）。この従来の懸架装置では、ダンパー（緩衝装置）にコイルスプリングの位置を変更可能な一般的なネジ式車両調整ダンパーを使用することで、無圧時の車高の調整が可能となっている。
【０００３】
即ち、図９（Ａ）のジャッキアップした状態、及び、図９（Ｂ）の車を地上に降ろした状態───以下１Ｇ状態と呼ぶ───に示すように、コイルスプリング44とエアスプリング45を直列的に配設し、ダンパー（緩衝装置）46に受け皿47を螺進退にて昇降位置決め可能に外嵌し、コイルスプリング44の下端を受持する構造のものであった。この図９（Ａ）と（Ｂ）に示すような構造の懸架装置では、コイルスプリング44にプリロード（予圧）を加えておくことによって、無圧時（図９（Ｂ）の状態）の車高を高く設定することができる。
【０００４】
他方、コイルスプリング44にプリロードが掛かっていない状態が、車高が最も低い状態である。それ以上に受け皿47を下げた位置にすれば、一層車高を下げ得るが、ジャッキアップした状態（図９（Ａ）の状態）で、コイルスプリング44の下端又は上端に間隙（ガタ）を発生し、法令違反の問題があり、車両走行安全上も問題を生ずる。なお、図９（Ａ）では、ジャッキアップした状態でコイルスプリング44に間隙（ガタ）が無い限界の状態を示し、これ以上、受け皿47を下方に移動すると、コイルスプリング44の下端又は上端に間隙（ガタ）を発生する。
【０００５】
図９（Ｂ）に示す１Ｇ状態に於て、車重によりコイルスプリング44が縮んだ量（寸法ｍ）だけ車高が下がる。ここで、更に車高を下げたい場合、図９（Ｃ）に示す如く、前記コイルスプリング44を、バネ定数（バネレート）の小さなスプリング44ａに交換する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９（Ｃ）を図９（Ｂ）に比較すれば明らかなように、バネ定数（バネレート）が小さなコイルスプリング44ａに交換したことによって、寸法ｎ分だけ一層、車高が下がる。
【０００７】
しかし、このようにバネ定数が小さなコイルスプリング44ａでは、走行中に、コイルスプリング44ａが、線間密着───コイル線材相互の間隙が零となってコイル線材相互が圧接───して、乗り心地や操縦安定性が悪化する。
【０００８】
そこで、本発明者は図８に示すような別の方法について検討した。即ち、図８の比較例に示すように、図９と同様のコイルスプリング44を主スプリングとして、このバネ定数（５〜12kg／mm）よりも非常に小さいバネ定数（１〜３kg／mm）のコイルスプリング48を副スプリングとして（上方又は下方に）直列的に介装する方法について、検討した。図８（Ａ）はジャッキアップした状態を示し、図８（Ｂ）は１Ｇ状態を示すが、バネ定数の小さい副コイルスプリング48は主コイルスプリング44の上方に介装し、副コイルスプリング48の上方にエアスプリング45が無圧状態である場合を示す。
【０００９】
図８（Ａ）に於ける副コイルスプリング48のバネ長さαが、図８（Ｂ）に於てはバネ長さβまで短縮されて、完全に線間密着し、車高は、ｍ＋（α−β）だけ下がるので、好都合である。
【００１０】
しかしながら、新たに次のような問題点が生ずることが、判明した。つまり、副コイルスプリング48を介装するには、主コイルスプリング44の長さを短くするか、又は、受け皿47の位置を下方に移す必要があるが、コイルスプリングのみの一般的な懸架装置に比べてエアスプリング45を併用しているこのような構造の場合、エアスプリング45の厚み（高さ寸法）だけで既に主コイルスプリング44を短縮しているので、さらに主コイルスプリング44を短くするとスプリングとしての機能を十分に発揮できなくなる虞があり、また、受け皿47を下げ過ぎるとタイヤやボディと干渉するといった問題が生ずる。さらに、図８（Ｂ）に示したように、１Ｇ状態での副コイルスプリング48は線間密着しているといえども、そのバネ長さβ分だけ、車高が高くなるので、そのバネ長さβを考慮して設計することは至難である、という問題も生ずる。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決して、エアスプリングの無圧時に於て、主コイルスプリング44を極端に短くすることなく、車高を低く設定することが可能な懸架装置を提供することを、目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、緩衝装置とコイルスプリングとエアスプリングとを備え、上記コイルスプリングと上記エアスプリングとを直列的に配設し、上記緩衝装置のロッドが該エアスプリングを貫通して、該緩衝装置が車体側と車軸側とを連結した懸架装置に於て、上記エアスプリングの内部に上記コイルスプリングとは別の内蔵コイルスプリングを配設し、上記エアスプリングのエアを抜いた無圧状態で、上記内蔵コイルスプリングは線間密着して、上記コイルスプリングの力を車体側又は車軸側に直接的に伝達するように構成した。
【００１３】
また、緩衝装置とコイルスプリングとエアスプリングとを備え、上記コイルスプリングと上記エアスプリングとを直列的に配設し、上記緩衝装置のロッドが該エアスプリングを貫通して、該緩衝装置が車体側と車軸側とを連結した懸架装置に於て、上記エアスプリングの内圧を上記緩衝装置のロッドの貫通摺接部にて密封し、かつ、上記エアスプリングの内部に上記コイルスプリングとは別の内蔵コイルスプリングを配設し、該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し、上記エアスプリングのエアを抜いた無圧状態で、上記内蔵コイルスプリングは線間密着して、上記コイルスプリングの力を車体側又は車軸側に直接的に伝達するように構成した。
【００１４】
また、上記コイルスプリングのバネ定数よりも、エアスプリング内の内蔵コイルスプリングのバネ定数を、小さく設定した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００１６】
図１〜図５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、この懸架装置Ａ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を配設している。そして、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、車体側Ｂと車軸側Ｓとを連結している。つまり、本懸架装置Ａは、自動車の車体側Ｂと車軸側Ｓとの間に装着される。ここで、「直列的」とは、上記エアスプリング４が（図３に示した）加圧状態に於て、車体側Ｂと車軸側Ｓ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。
【００１７】
そして、図１と図２と図３に示す如く、エアスプリング４の内部には、上記コイルスプリング３とは別の内蔵コイルスプリング５が配設されている。さらに、外側のコイルスプリング３のバネ定数（バネレート）を例えば５〜12kg／mmとし、内側の内蔵コイルスプリング５のバネ定数（バネレート）を例えば１〜３kg／mmと十分小さく設定する。いわば前者が主コイルバネで、後者が副コイルバネである。
【００１８】
さらに具体的に説明すれば、図１と図５に示すように、緩衝装置２のストラット本体２ｂの下部は車軸側Ｓ───車軸自体又はリンク若しくは取付具───に取付けられ、かつ、緩衝装置２のロッド２ａの上部は、一中心点Ｏ廻りに首振り可能でかつ軸心Ｌ廻りに回転自在な軸受機構Ｃを介して、車体側Ｂに連結される。このように、ストラットアッパーマウントに於て一中心点Ｏを支点に振れると共にスラスト荷重を受けて軸心Ｌ廻りに回転可能な軸受機構Ｃが用いられている。
【００１９】
この軸受機構Ｃとしては、防振ゴム部41と、その軸心孔部42に嵌着された（スラスト荷重を受けても回転可能な）ボールベアリング又はスラストベアリング等の回転軸受部43とから、構成されている。さらに具体的には、車体側Ｂの取付板部７の取付孔部７ａを下方から閉じるように当接する板部材41ａと、この板部材41ａの中央膨出部の下面に一体的に付設されたゴム材41ｂで、防振ゴム部41が、構成されている。この板部材41ａには雄ネジ部９…が予め上方突出状に設けられていて、取付板部７の孔部に、この雄ネジ部９を挿入して、ナット10にて螺着することで、上記防振ゴム部41を、車体側Ｂへ固着している。
【００２０】
防振ゴム部41のゴム材41ｂに、回転軸受部43が嵌着され、スペーサ部材26等を介して、ナット27にて、ロッド２ａの上端と回転軸受部43とは、連結される。
特に、防振ゴム部41の板部材41ａの外周縁及びラジアル方向中間部位は、エアスプリング４の上壁部材16上面との間に、（従来のラバーブッシュにおける）スラスト部材又は弾性部材等の介装材が、省略されており、従って、軸受部43の中心点Ｏを支点（中心）として、軸受機構Ｃが首振り（揺動）が行い得る。
【００２１】
コイルスプリング３は、緩衝装置（ダンパー）２の中間部位を包囲するように配設される。ストラット本体２ｂに外鍔状に突設された受け鍔部14に、コイルスプリング３の下端が当接乃至取付けられ、かつ、コイルスプリング３の上端は、エアスプリング４の下壁部材15に当接乃至取付けられる。また、図６に示した他の実施の形態に於ては、図１と比較して、同一符号は同一の構成である。主として相違する点は軸受機構Ｃに関してであり、この軸受機構Ｃとしては、図６ではピローボールジョイント13を用いた場合を例示する。つまり、車体側Ｂの取付板部７の取付孔部７ａを下方から閉じるように当接する取付片８には雄ネジ部９…が上方へ予め突設されており、取付板部７に形成した孔部へこの雄ネジ部９を挿入して上方からナット10にて螺着して、取付片８を固着する。
【００２２】
この取付片８が、ピローボールジョイント13の雌部材（外殻体）11に外鍔状に固着されていると共に、ロッド２ａの上端には雄側球面体12が固着され、ロッド２ａの軸心Ｌは、ピローボールジョイント13の中心点Ｏ廻りに首振り自在である。このように軸受機構Ｃが球面軸受の場合を図６では示している。
【００２３】
以下、図１〜図５、及び、図６について、合わせて説明する。前記エアスプリング４は、上壁部材16と上記下壁部材15と、両者間に介設された弾性膜17とを、備えている。即ち、ビア樽型等の（ゴム製の）弾性膜17の上開口部・下開口部を、各々、上壁部材16・下壁部材15にて、塞ぐように挟んで、組立てられている。
【００２４】
上壁部材16は、図例では、小径孔部18と大径孔部19から成る段付孔20を軸心に有する円盤型であり、かつ、段付孔20の大径孔部19には、シール材21としてエアーパッキン21ａとダストシール21ｂが使用され、各々を嵌込む凹溝22，22が形成されている。また、上壁部材16は、上記段付孔20を有する円筒部23と、この円筒部23の上半部から突出状に連設されたフランジ部24と、を備え、円筒部23がフランジ部24から下方へ突出している部位は、弾性膜17の上開口部17ａに挿入され、弾性膜17の上方折曲片部17ｂの上面はフランジ部24に当接し、取付部材６ａにてフランジ部24に固着されている。
【００２５】
上壁部材16には、図１、図６に於て２点鎖線にて示したエアー流路25が貫設されていて、弾性膜17の内部と、外側（大気側）の図示省略のエアー配管とを、連通連結する。この上壁部材16は、スペーサ部材26を介して、回転軸受部43（図１参照）又は球面体12（図４参照）に軸心方向の力を伝達するように、設けられてる。言い換えると、段付孔20の段付面と、上方のナット27によって、上壁部材16はスペーサ部材26と回転軸受部43（図１参照）又は球面体12（図４参照）と共に、締付けられて、ロッド２ａに固着されている。このように、エアスプリング４の上壁部材16はロッド２ａに固定される。
【００２６】
これに対して、下壁部材15はロッド２ａに対して、その軸心Ｌに沿って往復動自在である。この下壁部材15は、ロッド２ａに往復動自在に直接に摺接する偏心防止用ガイド部材30を嵌着する上方孔部28と、シール材29としてエアーパッキン29ａとダストシール29ｂが使用されて各々を嵌め込む凹溝31，31を有する下方孔部32と、段付部51を介して形成された下方大径孔部52と、から成る軸心孔33を有する円盤型である。
【００２７】
34はＣ型止め輪を示し、偏心防止用ガイド部材30としては、例えば、低摩擦・耐摩耗性のプラスチック又は金属から成る滑り軸受けが好適であって、この滑り軸受けを、段付き部35に当接するまで上方孔部28に上方から嵌入して、Ｃ型止め輪34にて抜け止めする。
【００２８】
また、下壁部材15は、上記上方孔部28と下方孔部32を有する小円筒部36ａと、中間段差壁部36ｂと、この中間段差壁部36ｂの外周縁から下方へ連設されて弾性膜17の下開口部17ｃが嵌着される大円筒部36ｃと、この大円筒部36ｃの下部から連設されたフランジ部37と、フランジ部37の下面から下方へ突設された円環状突条部38と、から成る。
【００２９】
弾性膜17の下開口部17ｃに大円筒部36ｃが挿入されると共に、弾性膜17の折曲片部17ｄはフランジ部37の上面に当接し、取付部材６ｂにてフランジ部37に固着されている。このように弾性膜17はその上下に取付用折曲片部17ｂ，17ｄを有し、各々、取付部材６ａ，６ｂによって、上壁部材16，下壁部材15に固着され、かつ、折曲片部17ｂ，17ｄの弾性的圧縮（圧着）によって、密封状態に保持される。
【００３０】
また、突条部38は、外部のコイルスプリング３の上端を嵌着状に受持する。このように、下壁部材15は外部のコイルスプリング３の弾発力を直接に受ける。また、この下壁部材15の下方に、ロッド２ａに外嵌状にバンプラバー39が外嵌状に取付けられている。
【００３１】
そして、（副スプリングとしての）内蔵コイルスプリング５は、下壁部材15の小円筒部36ａに外嵌（遊嵌）状に配設され、その内蔵コイルスプリング５の下端５ａは、中間段差壁部36ｂの上面に接触し、上端５ｂは上壁部材16の円筒部23の下面に対応する。エアスプリング４の（エアを抜いた）無圧状態では、図２及び図１と図６に示すように、内蔵コイルスプリング５の上端５ｂは上壁部材16の円筒部23の下面に圧接状態で接触し、かつ下端５ａは中間段差壁部36ｂに圧接状態で接触して、全体としてこの内蔵コイルスプリング５は線間密着して、外部のコイルスプリング３の力を車体側Ｂ（又は車軸側Ｓ）に直接的に伝達する。
【００３２】
この図２及び図１と図６に示したようなエアスプリング４の無圧状態から、しだいに圧力を高めてゆけば、下壁部材15がそのエア圧力にて弾発的に押し下げられ───エアスプリング４が膨張し───内蔵コイルスプリング５はしだいに伸長していって、ついには、図３に示した（最大）加圧状態では、内蔵コイルスプリング５の上端５ｂが円筒部23の下面から遊離する。なお、所望によっては、接触を続けても良いが、極めてその弾発力は微小な状態となっている。
【００３３】
既述のように、シール材21とシール材29を設けることにより、エアスプリング４の内圧を、ロッド２ａの貫通摺接部───大径孔部19と軸心孔33───にて、密封する。そして、エアスプリング４にエアを、エアー流路25を介して出し入れすることで、弾性膜17を伸長縮小（膨張縮小）させて、車高を調整可能となっている。また、無圧状態で、内蔵コイルスプリング５が線間密着させるため、上壁部材16の円筒部23の下面と、下壁部材15の小円筒部36ａの上面との間に、間隙部Ｇを形成するように、構成している。
【００３４】
本発明は上述のように、車体側Ｂと車軸側Ｓとを、軸心Ｌに沿って配設した緩衝装置（ダンパー）２にて上下に連結し、かつ、エアスプリング４は、コイルスプリング３の上部に、緩衝装置２のロッド２ａを包囲状に配設され、さらに、エアスプリング４の内部には、内蔵コイルスプリング５及び偏心防止用ガイド部材30が配設され、ストラット軸（ダンパー２）に、図５に矢印Ｆで示すような外力が作用して、それに伴って曲げモーメントが働いても、ロッド２ａの軸心Ｌは、エアスプリング４の軸心に対して、偏心しない構造となっている。
【００３５】
しかも、図１と図２と図６に示すように、エアスプリング４に内圧が無いとき───無圧状態───エアスプリング４の内部で、上壁部材16と下壁部材15とが相互に接触せず（間隙部Ｇを残し）、代わりに、バネ定数の小さい内蔵コイルスプリング５が線間密着状態として、車体荷重を受持ち、弾性膜17に荷重が掛からないように構成されている。このように、付加されたバネ定数の小さな内蔵コイルスプリング５は、エアスプリング４内に巧妙に内設されているので、懸架装置Ａとしての全長寸法（高さ寸法）は、従来品とほとんど同一で済み、コンパクトであるという利点がある。しかも、外部のコイルスプリング３を短くする必要がなく、従来と同一の長さのもので済む利点もある。
【００３６】
なお、図示省略するが、コンプレッサからエアタンク，電磁弁，配管等を介して、エアー流路25へ加圧エアが供給される。その操作は、運転席付近のスイッチにて、電磁弁を開閉させることにより、エアスプリング４への加圧エアの出し入れを行う。また、コンプレッサの電源は、バッテリ等を用いる。車両（自動車）の見栄えや走行性能を重視するユーザーの場合、通常、エアスプリング４に加圧エアを充填せず、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、段差等を乗り越える等の使用方法がとられる。
【００３７】
次に、図７（Ｂ）は図６を簡略化して示した本発明の説明図であり、１Ｇ状態を示し、また、図７（Ａ）はジャッキアップした状態を簡略化して示した図である。この図７（Ａ）（Ｂ）は、前述の図８（Ａ）（Ｂ）の比較例に各々対応し、本発明の顕著な作用効果は、この図７と、比較例の図８と、従来例の図９とを、対比すれば以下の通り、明らかとなる。
【００３８】
即ち、図７（Ａ）に於ける内蔵コイルスプリング５のバネ長さαは、図７（Ｂ）に於てはバネ長さβまで短縮され、線間密着し、車高は、ｍ＋（α−β）だけ下がるので、好都合である。
しかも、このときコイルスプリング５はエアスプリング４に内蔵されているので、懸架装置Ａとしての全長は同一寸法のままで済む（車高が高くなることを防ぎ得る）。従って、図８の比較例で述べた主コイルスプリング44の長さを短くする必要もなく、あるいは、受け皿47の位置を過度に下方へ移して、タイヤ等に干渉することもない。
【００３９】
なお、本発明は上述の図示の実施の形態に限定されることなく設計変更自由であって、例えば、ロッド２ａと車体側Ｂとをラバーブッシュ（防振ゴム）を介して連結し、かつ、ロッド２ａと、エアスプリング４のロッド挿入孔部との間に、隙間を形成して、ロッド２ａがエアスプリング４の軸心に対して、偏心できる構造としても良い。また、図１と図６と図７を、上下逆として、配設するも可能である。
【００４０】
次に、ステップワゴンのフロント懸架用に図２と図３と図６に示した懸架装置Ａを取付けて、本発明の実施例とする。このとき、外部のコイルスプリング３のバネ定数を８kg／mmのものを選び、また、内蔵コイルスプリング５のバネ定数を２kg／mmとした。
このように、エアスプリング４内に小さなバネ定数の内蔵コイルスプリング５を配設することで、外部のコイルスプリング３のバネ定数を変えずに、車高を30mmだけ低くすることができた。
【００４１】
なお、図１と図６に示した本発明の実施の形態によれば、偏心防止用ガイド部材30をエアスプリング４に内設したので、内蔵コイルスプリング５に不要な倒れる方向の外力が作用せず、姿勢が常に安定し、かつ、小円筒部36ａ近傍を小型化できる。さらに、ステアリングを切った状態等にあっても、緩衝装置２のロッド２ａはエアスプリング４の孔部に対して、常時軸心が一致し、円滑に伸縮できる。かつ、シール材21, 29として、大きな張り代の特殊なものを必要とせず、安価かつ入手容易な汎用パッキンを適用可能となる。また、コイルスプリング３とエアスプリング４を直列的に配置したため、全体のバネ定数を小さくでき、地面等からの衝撃を和らげて乗り心地を向上できる。かつ、エアスプリング４の内圧を変えることで、（バネ定数を変化させて）様々な乗り心地を楽しみ得る。また、回転自在な軸受機構Ｃを付設したことによって、車体側Ｂの接合面に対してロッド軸心Ｌが直交状でない場合でも、ロッド軸心Ｌがエアスプリング４の（孔部の）軸心に対して偏心せず、一層、スムーズにエアスプリング４及び内蔵コイルスプリング５が伸長・短縮できる。
【００４２】
偏心防止用ガイド部材30を図示のように介設したので、シール材21, 29として一般市販用のエアーパッキンやダストシール等を使用可能であり、かつ、密封性（シール性）も長期間安定して確保できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏する。即ち、エアスプリング４の無圧状態に於ける車高を、低く設定することができる。しかも、既に述べた特願平11−169653号等の従来の懸架装置と、外形や寸法が殆ど変わらないで、無圧状態での車高を有効に低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す一部断面要部説明図である。
【図２】エアスプリングの無圧時を示す要部拡大断面図である。
【図３】エアスプリングの加圧時を示す要部拡大断面図である。
【図４】要部拡大説明図である。
【図５】使用方法の一例を示す説明図である。
【図６】他の実施の形態を示す一部断面要部説明図である。
【図７】本発明の作用説明のための簡略図である。
【図８】比較例を説明する簡略図である。
【図９】従来例を説明する簡略図である。
【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
５内蔵コイルスプリング
15 下壁部材
16 上壁部材
21 シール材
29 シール材
Ｂ車体側
Ｓ車軸側[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle suspension system, and more particularly to a vehicle height adjustment type suspension system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the present inventor has already proposed a suspension device in which a coil spring and an air spring are arranged in series and the vehicle height is adjusted by taking air into and out of the air spring (Japanese Patent Application No. 11-169653). Issue). In this conventional suspension device, the vehicle height can be adjusted when there is no pressure by using a general screw type vehicle adjustment damper capable of changing the position of the coil spring as the damper (buffer device).
[0003]
That is, as shown in the jack-up state of FIG. 9 (A) and the vehicle of FIG. 9 (B) lowered to the ground--hereinafter referred to as the 1G state--as shown in FIG. 45 is arranged in series, a receiving plate 47 is externally fitted to a damper (buffer device) 46 so as to be able to be moved up and down by screwing back and forth, and the lower end of the coil spring 44 is held. In the suspension apparatus having the structure shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B), by applying a preload (preload) to the coil spring 44, the vehicle height when no pressure is applied (state of FIG. 9 (B)). Can be set high.
[0004]
On the other hand, the state in which the preload is not applied to the coil spring 44 is the lowest vehicle height. If the receiving plate 47 is further lowered, the vehicle height can be further lowered, but a gap (backlash) is generated at the lower end or the upper end of the coil spring 44 in the jack-up state (the state shown in FIG. 9A). However, there is a problem of violation of laws and regulations, and a problem arises in terms of vehicle driving safety. 9A shows a limit state in which the coil spring 44 has no gap (backlash) when it is jacked up, and when the tray 47 is further moved downward, there is a gap at the lower end or the upper end of the coil spring 44. (Backlash) occurs.
[0005]
In the 1G state shown in FIG. 9B, the vehicle height is lowered by the amount (dimension m) of the coil spring 44 contracted by the vehicle weight. Here, when it is desired to further lower the vehicle height, as shown in FIG. 9C, there is a method of replacing the coil spring 44 with a spring 44a having a small spring constant (spring rate).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As apparent from a comparison of FIG. 9C with FIG. 9B, the vehicle height is further lowered by the dimension n by replacing the coil spring 44a with a small spring constant (spring rate).
[0007]
However, in such a coil spring 44a having a small spring constant, the coil spring 44a is in close contact with each other during traveling, and the gap between the coil wires becomes zero and the coil wires are in pressure contact with each other. Ride comfort and handling stability deteriorate.
[0008]
Therefore, the present inventor studied another method as shown in FIG. That is, as shown in the comparative example of FIG. 8, the same coil spring 44 as in FIG. 9 is used as the main spring, and the spring constant (1 to 3 kg / mm) is much smaller than this spring constant (5 to 12 kg / mm). The method of interposing the coil spring 48 as a secondary spring (upward or downward) in series was examined. 8A shows a jacked-up state, and FIG. 8B shows a 1G state. A sub-coil spring 48 having a small spring constant is interposed above the main coil spring 44 so that the sub-coil spring 48 A case where the air spring 45 is in a non-pressure state is shown above.
[0009]
The spring length α of the auxiliary coil spring 48 in FIG. 8 (A) is shortened to the spring length β in FIG. 8 (B), and the lines are in close contact with each other, and the vehicle height is m + ( This is advantageous because it is reduced by α-β).
[0010]
However, it has been found that the following new problems arise. In other words, in order to interpose the secondary coil spring 48, it is necessary to shorten the length of the main coil spring 44 or move the position of the tray 47 downward. In the case of such a structure that uses the air spring 45 in comparison, the main coil spring 44 has already been shortened only by the thickness (height dimension) of the air spring 45. Therefore, if the main coil spring 44 is further shortened, the spring There is a risk that the function of the above will not be fully exhibited, and if the tray 47 is lowered too much, there will be a problem of interference with the tire and body. Further, as shown in FIG. 8B, even if the secondary coil spring 48 in the 1G state is in close contact with the line, the vehicle height increases by the spring length β. In addition, there is a problem that it is very difficult to design in consideration of β.
[0011]
The present invention solves the above-described problems and provides a suspension device capable of setting the vehicle height low without excessively shortening the main coil spring 44 when the air spring is not pressurized. With the goal.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a shock absorber, a coil spring, and an air spring, the coil spring and the air spring are arranged in series, and a rod of the shock absorber penetrates the air spring, and the shock absorber is In the suspension device in which the vehicle body side and the axle side are connected, a built-in coil spring different from the coil spring is disposed inside the air spring, and the air spring is evacuated and is in a non-pressure state. The built-in coil springs are in close contact with each other so that the force of the coil springs is directly transmitted to the vehicle body side or the axle side .
[0013]
A shock absorber, a coil spring, and an air spring; the coil spring and the air spring are arranged in series; a rod of the shock absorber penetrates the air spring; And the axle side, the internal pressure of the air spring is sealed at the through-sliding contact portion of the rod of the shock absorber, and the air spring is built in separately from the coil spring. A coil spring is arranged, and the vehicle height is adjusted by taking air into and out of the air spring, and the built-in coil spring is in close contact with the line in the non-pressure state where the air of the air spring is removed . The coil spring force is directly transmitted to the vehicle body side or the axle side .
[0014]
Further, the spring constant of the built-in coil spring in the air spring was set smaller than the spring constant of the coil spring .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
1 to 5 show an embodiment of a vehicle wheel suspension system according to the present invention. This suspension system A includes a shock absorber (damper) 2, a coil spring 3, and an air spring 4. The air spring 4 is arranged in series on the upper part of the coil spring 3. And the rod 2a of the shock absorber 2 penetrates the air spring 4, and the shock absorber 2 connects the vehicle body side B and the axle side S. That is, the suspension device A is mounted between the vehicle body side B and the axle side S of the automobile. Here, “in series” means that when the air spring 4 is in a pressurized state (shown in FIG. 3), the transmission of force between the vehicle body side B and the axle side S is transmitted through only one. It is an arrangement that is always transmitted via both.
[0017]
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a built-in coil spring 5 different from the coil spring 3 is disposed inside the air spring 4. Further, the spring constant (spring rate) of the outer coil spring 3 is set to 5 to 12 kg / mm, for example, and the spring constant (spring rate) of the inner coil spring 5 is set to a sufficiently small value of 1 to 3 kg / mm, for example. In other words, the former is a main coil spring and the latter is a secondary coil spring.
[0018]
More specifically, as shown in FIGS. 1 and 5, the lower part of the strut body 2b of the shock absorber 2 is attached to the axle side S --- the axle itself or a link or a fixture-- The upper portion of the rod 2a of the shock absorber 2 is connected to the vehicle body side B via a bearing mechanism C that can swing around one center point O and can rotate around an axis L. As described above, the strut upper mount uses the bearing mechanism C that can swing around one central point O as a fulcrum and can rotate around the axis L under a thrust load.
[0019]
As this bearing mechanism C, a vibration isolating rubber part 41 and a rotary bearing part 43 such as a ball bearing or a thrust bearing fitted in the axial hole part 42 (which can be rotated even under a thrust load), It is configured. More specifically, a plate member 41a that comes into contact with the mounting hole 7a of the mounting plate 7 on the vehicle body side B so as to be closed from below is integrally attached to the lower surface of the central bulging portion of the plate member 41a. The rubber member 41b constitutes the vibration isolating rubber part 41. The plate member 41a is provided with a male screw portion 9 in an upward projecting shape in advance. The male screw portion 9 is inserted into the hole of the mounting plate portion 7 and screwed with a nut 10. The anti-vibration rubber portion 41 is fixed to the vehicle body side B.
[0020]
The rotary bearing portion 43 is fitted on the rubber material 41b of the vibration isolating rubber portion 41, and the upper end of the rod 2a and the rotary bearing portion 43 are connected by the nut 27 via the spacer member 26 and the like.
In particular, the outer peripheral edge of the plate member 41a and the radial intermediate portion of the vibration isolating rubber portion 41 are interposed between the upper surface of the upper wall member 16 of the air spring 4 and a thrust member or an elastic member (in a conventional rubber bush). The equipment is omitted, and therefore the bearing mechanism C can swing (swing) around the center point O of the bearing portion 43 as a fulcrum (center).
[0021]
The coil spring 3 is disposed so as to surround an intermediate portion of the shock absorber (damper) 2. The lower end of the coil spring 3 is brought into contact with or attached to the receiving hook portion 14 projecting like a shell on the strut body 2b, and the upper end of the coil spring 3 is brought into contact with the lower wall member 15 of the air spring 4. Or attached. Further, in the other embodiment shown in FIG. 6, the same reference numerals are the same as those in FIG. The main difference is related to the bearing mechanism C, and FIG. 6 illustrates the case where the pillow ball joint 13 is used as the bearing mechanism C. That is, a male screw portion 9 is projected in advance upward on the mounting piece 8 that contacts the mounting hole portion 7 a of the mounting plate portion 7 on the vehicle body side B so as to be closed from below, and is formed in the mounting plate portion 7. The male screw portion 9 is inserted into the hole and screwed with a nut 10 from above, and the attachment piece 8 is fixed.
[0022]
The mounting piece 8 is fixed to the female member (outer shell) 11 of the pillow ball joint 13 in the shape of an outer casing, and the male spherical surface 12 is fixed to the upper end of the rod 2a. L can swing freely around the center point O of the pillow ball joint 13. FIG. 6 shows the case where the bearing mechanism C is a spherical bearing.
[0023]
Hereinafter, FIGS. 1 to 5 and FIG. 6 will be described together. The air spring 4 includes an upper wall member 16, the lower wall member 15, and an elastic film 17 interposed therebetween. That is, the upper opening portion and the lower opening portion of the elastic film 17 (made of rubber) such as a via barrel are sandwiched between the upper wall member 16 and the lower wall member 15 so as to be assembled.
[0024]
In the illustrated example, the upper wall member 16 has a disk shape having a stepped hole 20 composed of a small diameter hole portion 18 and a large diameter hole portion 19 at the center, and the large diameter hole portion 19 of the stepped hole 20 includes The air packing 21a and the dust seal 21b are used as the sealing material 21, and the concave grooves 22 and 22 into which each is fitted are formed. The upper wall member 16 includes a cylindrical portion 23 having the stepped hole 20 and a flange portion 24 connected in a protruding manner from the upper half portion of the cylindrical portion 23. The cylindrical portion 23 is a flange portion. The portion protruding downward from 24 is inserted into the upper opening 17a of the elastic membrane 17, the upper surface of the upper bent piece 17b of the elastic membrane 17 abuts on the flange portion 24, and the flange portion 24 is attached to the mounting member 6a. It is fixed to.
[0025]
An air flow path 25 indicated by a two-dot chain line in FIGS. 1 and 6 penetrates the upper wall member 16, and air inside the elastic film 17 and outside (atmosphere side) not shown. Connect the pipes in communication. The upper wall member 16 is provided so as to transmit axial force to the rotary bearing portion 43 (see FIG. 1) or the spherical body 12 (see FIG. 4) via the spacer member 26. In other words, the upper wall member 16 is tightened together with the spacer member 26 and the rotary bearing portion 43 (see FIG. 1) or the spherical body 12 (see FIG. 4) by the stepped surface of the stepped hole 20 and the upper nut 27. And fixed to the rod 2a. Thus, the upper wall member 16 of the air spring 4 is fixed to the rod 2a.
[0026]
On the other hand, the lower wall member 15 can reciprocate along the axis L with respect to the rod 2a. The lower wall member 15 includes an upper hole portion 28 in which a guide member 30 for preventing eccentricity that is in direct sliding contact with the rod 2a so as to freely reciprocate, and an air packing 29a and a dust seal 29b as seal materials 29, respectively. It is a disk type having an axial hole 33 composed of a lower hole 32 having recessed grooves 31 and 31 to be fitted, and a lower large-diameter hole 52 formed through a stepped portion 51.
[0027]
Reference numeral 34 denotes a C-type retaining ring. As the guide member 30 for preventing eccentricity, for example, a sliding bearing made of plastic or metal having low friction and wear resistance is suitable, and this sliding bearing is used as a stepped portion 35. It fits into the upper hole 28 from above until it comes into contact, and is retained by the C-type retaining ring 34.
[0028]
The lower wall member 15 is elastically connected downward from the small cylindrical portion 36a having the upper hole portion 28 and the lower hole portion 32, the intermediate step wall portion 36b, and the outer peripheral edge of the intermediate step wall portion 36b. A large cylindrical portion 36c into which the lower opening portion 17c of the membrane 17 is fitted, a flange portion 37 continuously provided from the lower portion of the large cylindrical portion 36c, and an annular protrusion protruding downward from the lower surface of the flange portion 37 It consists of a section 38.
[0029]
The large cylindrical portion 36c is inserted into the lower opening 17c of the elastic membrane 17, and the bent piece portion 17d of the elastic membrane 17 is in contact with the upper surface of the flange portion 37, and is fixed to the flange portion 37 by the mounting member 6b. Yes. As described above, the elastic film 17 has mounting bent pieces 17b and 17d on the upper and lower sides thereof, fixed to the upper wall member 16 and the lower wall member 15 by the mounting members 6a and 6b, respectively, and the bent pieces. The portions 17b and 17d are held in a sealed state by elastic compression (crimping).
[0030]
Further, the protruding portion 38 receives the upper end of the external coil spring 3 in a fitting manner. In this way, the lower wall member 15 directly receives the elastic force of the external coil spring 3. Further, below the lower wall member 15, a bump rubber 39 is externally fitted to the rod 2a.
[0031]
The built-in coil spring 5 (as an auxiliary spring) is disposed in a small cylindrical portion 36a of the lower wall member 15 so as to be fitted (freely fitted), and the lower end 5a of the built-in coil spring 5 has an intermediate step wall portion. The upper surface 5b contacts the upper surface of 36b, and the upper end 5b corresponds to the lower surface of the cylindrical portion 23 of the upper wall member 16. In the non-pressure state of the air spring 4 (with air removed), the upper end 5b of the built-in coil spring 5 is in pressure contact with the lower surface of the cylindrical portion 23 of the upper wall member 16, as shown in FIGS. The lower end 5a comes into contact with the intermediate stepped wall portion 36b in a press-contact state, and the built-in coil spring 5 is in close contact with each other as a whole, and the force of the external coil spring 3 is applied to the vehicle body side B (or the axle side S ) Directly.
[0032]
If the pressure is gradually increased from the non-pressure state of the air spring 4 as shown in FIG. 2 and FIGS. 1 and 6, the lower wall member 15 is elastically pushed down by the air pressure. —The air spring 4 expands—the built-in coil spring 5 gradually expands, and finally, in the (maximum) pressurization state shown in FIG. Free from the bottom of the. If desired, the contact may be continued, but the resilience is extremely small.
[0033]
As described above, by providing the sealing material 21 and the sealing material 29, the internal pressure of the air spring 4 is reduced by the through-sliding contact portion of the rod 2a --- the large diameter hole portion 19 and the shaft hole 33--. , Seal. The vehicle height can be adjusted by expanding and contracting (expanding and contracting) the elastic film 17 by putting air into and out of the air spring 4 through the air flow path 25. Further, in order to bring the built-in coil spring 5 into close contact with each other in a pressureless state, a gap G is formed between the lower surface of the cylindrical portion 23 of the upper wall member 16 and the upper surface of the small cylindrical portion 36a of the lower wall member 15. It is configured to form.
[0034]
In the present invention, as described above, the vehicle body side B and the axle side S are connected up and down by a shock absorber (damper) 2 disposed along the axis L, and the air spring 4 is connected to the coil spring 3. The rod 2a of the shock absorber 2 is disposed so as to surround the inner portion of the shock absorber 2, and further, a built-in coil spring 5 and a guide member 30 for preventing eccentricity are disposed inside the air spring 4, and a strut shaft (damper 2). In addition, even if an external force as shown by an arrow F in FIG. 5 is applied and a bending moment is applied accordingly, the shaft center L of the rod 2 a has a structure that is not eccentric with respect to the shaft center of the air spring 4. ing.
[0035]
Moreover, as shown in FIGS. 1, 2, and 6, when there is no internal pressure in the air spring 4 --- no pressure state --- in the air spring 4, the upper wall member 16 and the lower wall member 15 are Instead of contacting each other (leaving the gap G), instead, the built-in coil spring 5 having a small spring constant is in close contact with the line so as to carry the vehicle body load and prevent the elastic film 17 from being loaded. . Thus, since the added internal coil spring 5 having a small spring constant is skillfully installed in the air spring 4, the overall length (height) of the suspension device A is almost the same as that of the conventional product. It has the advantage of being compact and compact. In addition, there is an advantage that the external coil spring 3 does not need to be shortened, and the same length as the conventional one is sufficient.
[0036]
Although not shown, pressurized air is supplied from the compressor to the air flow path 25 through an air tank, a solenoid valve, piping, and the like. The operation is performed by putting pressurized air into and out of the air spring 4 by opening and closing the solenoid valve with a switch near the driver's seat. Further, a battery or the like is used as the power source of the compressor. In the case of a user who places importance on the appearance of the vehicle (automobile) and the running performance, the air spring 4 is usually not filled with pressurized air, travels at a low vehicle height, and there is a step or the like. A method of using such as filling the pressurized air to raise the vehicle height and overcoming a step or the like is taken.
[0037]
Next, FIG. 7 (B) is an explanatory view of the present invention showing a simplified version of FIG. 6, showing a 1G state, and FIG. 7 (A) is a simplified view showing a jacked up state. is there. FIGS. 7A and 7B correspond to the comparative examples of FIGS. 8A and 8B, respectively. The notable effects of the present invention are shown in FIG. 7 and FIG. 8 of the comparative example. Comparison with FIG. 9 of the conventional example makes it clear as follows.
[0038]
That is, the spring length α of the built-in coil spring 5 in FIG. 7 (A) is shortened to the spring length β in FIG. 7 (B), the line is in close contact, and the vehicle height is m + (α This is advantageous because it is lowered by -β).
In addition, since the coil spring 5 is built in the air spring 4 at this time, the overall length of the suspension device A can be kept the same (can prevent the vehicle height from becoming high). Therefore, it is not necessary to shorten the length of the main coil spring 44 described in the comparative example of FIG. 8, or the position of the tray 47 is moved too downward to interfere with the tire or the like.
[0039]
The present invention is not limited to the embodiment shown in the drawings, and can be freely changed. For example, the rod 2a and the vehicle body side B are connected via a rubber bush (anti-vibration rubber), and A gap may be formed between the rod 2 a and the rod insertion hole of the air spring 4 so that the rod 2 a can be eccentric with respect to the axis of the air spring 4. Moreover, FIG. 1, FIG. 6 and FIG. 7 can be arranged upside down.
[0040]
Next, the suspension device A shown in FIGS. 2, 3 and 6 is attached to the front suspension of the step wagon to make an embodiment of the present invention. At this time, the spring constant of the external coil spring 3 was selected to be 8 kg / mm, and the spring constant of the built-in coil spring 5 was set to 2 kg / mm.
Thus, by arranging the built-in coil spring 5 having a small spring constant in the air spring 4, the vehicle height can be lowered by 30 mm without changing the spring constant of the external coil spring 3.
[0041]
According to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 6, since the eccentric prevention guide member 30 is provided in the air spring 4, an unnecessary external force in the falling direction acts on the built-in coil spring 5. Therefore, the posture is always stable, and the vicinity of the small cylindrical portion 36a can be reduced in size. Further, even when the steering wheel is turned off, the rod 2a of the shock absorber 2 always has the same axis as the hole of the air spring 4 and can be smoothly expanded and contracted. Moreover, as the sealing materials 21 and 29, a special packing having a large tension allowance is not required, and it is possible to apply a general-purpose packing that is inexpensive and easily available. Further, since the coil spring 3 and the air spring 4 are arranged in series, the overall spring constant can be reduced, and the ride comfort can be improved by reducing the impact from the ground or the like. In addition, by changing the internal pressure of the air spring 4, various riding comforts can be enjoyed (by changing the spring constant). Further, by providing the rotatable bearing mechanism C, the rod axis L is the axis of the air spring 4 (of the hole) even when the rod axis L is not orthogonal to the joint surface on the vehicle body side B. The air spring 4 and the built-in coil spring 5 can be extended and shortened more smoothly without being eccentric.
[0042]
Since the guide member 30 for preventing eccentricity is interposed as shown in the figure, the commercially available air packing, dust seal, etc. can be used as the sealing materials 21 and 29, and the sealing performance (sealing performance) is stable for a long time. Can be secured.
[0043]
【The invention's effect】
The present invention has the following remarkable effects by the above-described configuration. That is, the vehicle height when the air spring 4 is in the non-pressure state can be set low. In addition, the vehicle height in a non-pressure state can be effectively reduced without substantially changing the external shape and dimensions from the conventional suspension device such as Japanese Patent Application No. 11-169653 already described.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the air spring when no pressure is applied.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a pressure of an air spring.
FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a main part.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a usage method.
FIG. 6 is a partial cross-sectional explanatory view showing another embodiment.
FIG. 7 is a simplified diagram for explaining the operation of the present invention.
FIG. 8 is a simplified diagram illustrating a comparative example.
FIG. 9 is a simplified diagram for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
2 Shock absorber 2a Rod 3 Coil spring 4 Air spring 5 Built-in coil spring
15 Lower wall member
16 Upper wall member
21 Sealing material
29 Sealant B Body side S Axle side

Claims

A shock absorber 2, a coil spring 3 and an air spring 4, wherein the coil spring 3 and the air spring 4 are arranged in series, and the rod 2a of the shock absorber 2 passes through the air spring 4; In the suspension device in which the shock absorber 2 connects the vehicle body side B and the axle side S, a built-in coil spring 5 different from the coil spring 3 is disposed inside the air spring 4 .
The built-in coil spring 5 is in close contact with the line in a pressureless state in which the air spring 4 is evacuated, and the force of the coil spring 3 is directly transmitted to the vehicle body side B or the axle side S. A suspension device characterized by that.

A shock absorber 2, a coil spring 3 and an air spring 4, wherein the coil spring 3 and the air spring 4 are arranged in series, and the rod 2a of the shock absorber 2 passes through the air spring 4; In the suspension device in which the shock absorber 2 connects the vehicle body side B and the axle side S, the internal pressure of the air spring 4 is sealed at the through-sliding contact portion of the rod 2a of the shock absorber 2, and the air A built-in coil spring 5 that is different from the coil spring 3 is disposed inside the spring 4, and the vehicle height is adjusted by taking air into and out of the air spring 4 .
The built-in coil spring 5 is in close contact with the line in a pressureless state in which the air spring 4 is evacuated, and the force of the coil spring 3 is directly transmitted to the vehicle body side B or the axle side S. A suspension device characterized by that.

The than the spring constant of the coil spring, the spring constant of the internal coil spring 5 of the air spring 4, suspension system and smaller claim 1 or 2, wherein.