JP4727384B2

JP4727384B2 - バネレート調整式の車両用懸架装置

Info

Publication number: JP4727384B2
Application number: JP2005314289A
Authority: JP
Inventors: 敏夫大溝
Original assignee: 株式会社キャロッセ
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007120642A

Description

本発明は、車両用懸架装置に係り、特に車体に加わる荷重を支え、且つ荷重の大きさに応じて撓む圧縮コイルスプリング系のバネレートを調整可能とするバネレート調整式の車両用懸架装置に関するものである。

車両用懸架装置を構成するコイルスプリングは、車体側の部材と車輪側の部材との間に配置され、該車体に加わる荷重を支え、且つ荷重の大きさに応じて撓むようになっており、車両の走行性や乗り心地を決める要素の一つとして重要である。特に、路面の凹凸やカーブに適した路面追従性を必要とするカーレースにおいては、サスペンションスプリングのバネレートの違いが走行に大きな影響を与える。

また、車両の乗り心地に関しては、車両が走行する路面状態が小さな凹凸によって発生する衝撃および振動については小さなバネレートによりソフトに吸収し、大きな凹凸によって発生する衝撃および振動については大きなバネレートによりハードに吸収するといったバネレートの使い分けを機械的構成により行う自動車用懸架装置が提案されている（特許文献１）。

図２はバネレートを走行路面の状態に応じて自動的に使い分けした自動車用懸架装置を示している。この自動車用懸架装置６１は、油圧式のショックアブソーバ６２を構成する本体の一端部側のジョイント６４が車輪側、ロッド６３のジョイント６５側が車体側に支持される。ショックアブソーバ６２の本体にはバネ継ぎ手６８が軸方向に沿って摺動自在に外装されている。バネ継ぎ手６８の内周側には第１のコイルスプリング７１が配置され、外周側には第２のコイルスプリング７２が配置されている。他端側のジョイント６５のフランジ部６５ａにはバネ受座６５ｂが形成され、このバネ受座６５ｂにカバー筒６７が固定されている。

バネ継ぎ手６８の他端側の外周部には、中間部材６９が軸方向に沿って移動自在に配置され、中間部材６９の軸方向一端側の係止片６９ａがバネ継ぎ手６８の他端側係止片６８ｂに対し、中間ラバー７０を介して係止される位置まで軸方向に沿って移動自在としている。

第１のコイルスプリング７１はバネ受座６５ｂとバネ継ぎ手６８のバネ受座６８ａとの間に配置され、第２のコイルスプリング７２は中間部材６９の係止片６９ａとショックアブソーバ６２の本体に固定のバネ受部材７３との間に配置されている。６６、７４はストッパーラバーである。

上記した自動車用懸架装置６１を装備した自動車が走行中に路面の凹凸等による反力でショックアブソーバ６２およびロッド６３が軸方向に摺動し、衝撃および振動を吸収、減衰する。ロッド６３がショックアブソーバ６２との間で領域ａの範囲を相対的に移動する比較的小さな振動の場合は、第１のコイルスプリング７１と第２のコイルスプリング７２との直列接続によるバネレートで振動を吸収する。

中間部材６９の当接片６９ｂがバネ受座６５ｂと当接する位置を越えて上述の相対移動が更に進むと（領域ｂ）、バネ継ぎ手６８の更なる移動が規制されて第１のコイルスプリング７１の機能が働かなくなり、第２のコイルスプリング７２のみが機能する。

バネ継ぎ手６８のバネ受座６８ａがストッパーラバー７４に当接する位置を越えて上述の相対移動が更に進むと（領域ｃ）、第１のコイルスプリング７１と第２のコイルスプリング７２が並列接続された状態となり、この場合はバネレートが最も高い状態となる。
特開昭５６−８３６３３号公報

上述した従来の車両用懸架装置において、車両が走行する路面状況に応じてバネレートがａ領域、ｂ領域、ｃ領域の間で自動的に変更されるが、その際、直線的に変位していた懸架装置に加わる荷重とストロークとの関係がバネレートの変更点で急激に変わる。

このようなバネレートの自動変更機能を備えた従来の車両用懸架装置は、舗装路から悪路までの路面状況に対応できるという優れた特性を備えているが、ドライバーの好みによっては、バネレートの高い状態と、バネレートの小さい状態とをドライバー自身の意思によって選択したいという要望がある。

本発明の目的は、かかる観点に鑑みなされたもので、バネレートを外部操作により調整ができるバネレート調整式の車両用懸架装置を提供することにある。

本発明の目的を実現するバネレート調整式の車両用懸架装置の構成は、請求項１に記載のように、シリンダに対してピストンロッドが相対的に移動可能なショックアブソーバに対し、該シリンダに設けたシリンダ側ばね受部材と該ピストンロッドの先端部に設けたピストンロッド側ばね受部材の間に、バネ継ぎ手を介して直列に接続される、前記シリンダ側ばね受部材に一端が当接する第１のコイルスプリングと、前記ピストンロッド側ばね受部材に他端が当接する第２のコイルスプリングとを配し、
前記シリンダ側ばね受部材および前記ピストンロッド側バネ受部材のいずれか一方に設けられ、軸方向に沿って移動体を進退可能且つ停止位置において後退不能とする移動体作動手段を有し、
前記移動体を前記バネ継ぎ手に対して離れた位置に退避した第１の状態と、前記移動体作動手段を駆動して前記移動体を前記第１の状態から前記バネ継ぎ手に当接して停止する位置まで進出する第２の状態とを選択的に切り換えることにより、前記第１のコイルスプリングと前記第２のコイルスプリングの両方を機能させるか、あるいは第１のコイルスプリング又は前記第２のコイルスプリングのいずれか一方のみを機能させるかを切り換え可能としたバネレート調整式の車両用懸架装置において、
前記バネ継ぎ手は、前記ピストンロッドの軸回りに内筒と外筒とを径方向に隙間を有して配置し、前記内筒の他端と前記外筒の一端の間に底壁が形成され、前記内筒の他端内周部に形成した内フランジ部に前記第１のコイルスプリングの他端が当接すると共に、前記外筒内に前記第２のコイルスプリングの一端部が装着される二重円筒部と、前記外筒をシリンダとして前記底壁との間に配置され前記第２のコイルスプリングの一端が当接する円板状のピストンと、を有し、前記第１のコイルスプリングの他端部と前記第２のコイルスプリングの一端部とを軸方向において重なって配設し、前記円板状のピストンの軸方向位置を調節することで前記シリンダ側ばね受部材と前記ピストンロッド側バネ受部材との間の見かけ上の距離を調節可能とすることを特徴とする。

上記した構成において、前記移動体作動手段は、圧縮空気あるいは油圧を用いたシリンダ装置により構成され、前記移動体としてのピストン部材を前記バネ継ぎ手に当接させる。この移動体作動手段は、バネ受部材と一体に構成するようにしてもよく、別々の構成としても良い。

本発明によれば、第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングを直列に接続するバネ継ぎ手に対し、軸方向両方の移動の自由度を与えるか、あるいは軸方向一方移動の自由度を奪うかを圧縮空気あるいは油圧作動によるシリンダ装置で構成される移動体作動手段により選択できるようにしたので、外部からの操作により第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングの両方を機能させたバネレートと、第１のコイルスプリングまたは第２のコイルスプリングのいずれか一方のみを機能させたバネレートに選択的に調整することが可能となる。

また、バネ継ぎ手に設けた円板状のピストンを動作させると、バネ受部材間の見かけ上の距離が長くなるので、第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングの両方を機能させたときに、バネレートが小さくなることに起因して車高の低下を防ぐことが可能となる。

図１は本発明による車両用懸架装置の実施例を示す図である。

図１は、ショックアブソーバとコイルスプリングとの組合せからなる乗用車などの車両用懸架装置の長手方向に沿った断面図で、右半部分は第１のコイルスプリングのみを使用した第１の状態を示す、左半部分は第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングとを使用した第２の状態を示す。

本実施例の車両用懸架装置は、シリンダ１とピストンロッド２が長手方向に沿って相対移動するショックアブソーバ３のシリンダ１に車輪側（不図示）を取り付け、ピストンロッド２の上端部２ａには車体側取り付けユニット４が取り付けられている。

ピストンロッド２の上端部２ａは、正六角形に面取りされた段部２ｂから上方に軸部２ｃが延び、この軸部２ｃの先端部２ｄがねじ部に形成されている。車体側取り付けユニット４は、上端部２ａの軸部２ｃに挿通される筒形状のスリーブ部材４ａと、このスリーブ部材４ａにインナー部材が装着されたスフェリカルベアリング４ｂと、スフェリカルベアリング４ｂのアウター部材が固定された取り付け板４ｃと、この取り付け板４ｃに対して位置調整可能にボルト固定されたセットプレート４ｄから構成され、このセットプレート４ｄが不図示の車体側に固定される。また、車体側取り付けユニット４のスリーブ部材４ａを段部２ｂに当接するまで軸部２ｄに挿通した状態で、ねじに形成されている先端部２ｄに不図示の固定用ナットを螺着することにより、車体側取り付けユニット４をピストンロッド２の上端部２ａに固定している。

ショックアブソーバ３のシリンダ１の外周部には、ねじ部３ａが形成され、このねじ部３ａにフランジ部５ａをバネ座とするバネ受用ナット部材５が螺着されている。なお、シリンダ１のねじ部３ａに螺着される回り止め用ナット部材６によりバネ受用ナット部材５がシリンダ１の下方へ螺進するのを防止している。

車体取り付けユニット４のスリーブ部材４ａには、上部バネ受部７が設けられている。上部バネ受部７は、下面に開口を有し、上面が閉塞されている円筒形状の筒体７ａが例えば圧入方式によりピストンロッド２の軸心と同一軸心を有してスリーブ部材４ａに固定されている。筒体７ａの内部の中央部は下方に向けて突出する凸部７ｂに形成されていて、この凸部７ｂの外周面に沿って内筒部材７ｃがネジ７ｄにより筒体７ａに固定されている。筒体７ａの内側には、筒体７ａの周壁７ｉと内筒部材７ｃとの間にドーナツ状の空間７ｅが形成され、円筒形状に形成されて軸方向に延びる円筒ピストン８がこの空間７ｅをシリンダとして軸方向に沿って移動可能に装着されている。

また、筒体７ａの上壁７ｆには、圧縮空気供給孔７ｇが形成され、不図示の圧縮空気源からの圧縮空気がこの圧縮空気供給孔７ｇに供給されると、円筒ピストン８が下方へ移動する。

さらに、筒体７ａの外周には、バネ受座としてのフランジ部７ｈが形成されている。

一方、上記した円筒ピストン８の下端には、バネ継ぎ手９が当接可能としている。このバネ継ぎ手９は、同一軸心上に内筒９ａと外筒９ｂとを径方向に隙間を有して配し、内筒９ａと外筒９ｂの間に底壁９ｃが形成された二重円筒構造としている。バネ継ぎ手９は、内筒９ａの上端に内向きにバネ座をなす内フランジ部９ｄを形成し、また内筒９ａと外筒９ｂとの間に形成されるドーナツ状の空間にはドーナツ状の円板からなるバネ座をなす円板状ピストン９ｅが配置されている。

バネ継ぎ手９の底壁９ｃには、圧縮空気供給孔９ｆが形成され、不図示の圧縮空気源からの圧縮空気がこの圧縮空気供給孔９ｆに供給されると、円板状ピストン９ｅが上方へ移動する。

バネ継ぎ手９は、内フランジ部９ｄの上面に円筒ピストン８の下端が当接可能となっている。そして、バネ継ぎ手９の内フランジ部９ｄとバネ受用ナット部材５のフランジ部５ａとの間に第１のコイルバネ１０が配置され、バネ継ぎ手９の円板状ピストン９ｅと上部バネ受部７のフランジ部７ｈとの間に第２のコイルバネ１１が配置されている。また、内フランジ部９ｄと、底壁９ｃとは、軸方向において隔設されている。したがって、第１のコイルバネ１０の軸方向上端（他端）部と第２のコイルバネ１１の下端（一端）部が軸方向において重なって配設されている。

なお、図１において、１２はピストンロッド２に上部バネ受部７の下部位置に装着されたゴム製の緩衝部材である。

上記した本実施例による車両用懸架装置は、圧縮空気供給孔７ｇおよび圧縮空気供給孔９ｆへの圧縮空気の供給、および圧縮空気供給孔７ｇおよび圧縮空気供給孔９ｆを通してエアシリンダ内の圧縮空気の大気への開放は不図示のバルブを制御することにより行われる。

上部バネ受部７の圧縮空気供給孔７ｇを通して、圧縮空気を上部バネ受部７の空間７ｅ内に供給すると、円筒ピストン８が下方に移動し、バネ継ぎ手９の内フランジ９ｄの上面に当接する。図１の右側がこの状態を示す。この場合、バネ継ぎ手９は、円筒ピストン８を介して上部バネ受部７の筒体７ａと一体的に連結された状態にあるため、バネ継ぎ手９と上部バネ受部７のフランジ部７ｈとの距離は伸縮しないので、この間に配設された第２のコイルスプリング１１は機能しない。これに対し、バネ継ぎ手９とバネ受用ナット部材５のフランジ部５ａとの距離は伸縮自在であるため、この間に配設された第１のコイルスプリング１０は有効に機能する。

次に、上部バネ受部７の空間７ｅ内の圧縮空気を大気へ放出すると、該空間７ｅ内は真空状態となり、円筒ピストン８は上方へ移動して上部バネ受部７の空間７ｅ内へと収納される。図１の左側部分はこの状態を示している。この場合、円筒ピストン８がバネ継ぎ手９の内フランジ部９ｄと当接することにより、バネ継ぎ手９の上方移動を阻止することがないため、バネ継ぎ手９と上部バネ受部材７のフランジ部７ｈと間は伸縮自在な状態に維持され、第１のコイルスプリング１０と第２のコイルスプリング１１とは共に有効に機能する。その際、バネ継ぎ手９の圧縮空気供給孔９ｆに圧縮空気を供給すると、円板状ピストン９ｅが上昇すると共に、バネ継ぎ手９が下がり、結果としてバネ全長の短縮に伴って車高が下がることを防止している。

本実施例において、第１のコイルスプリング１０と第２のコイルスプリング１１とは、バネ継ぎ手９を介して、バネ受用ナット部材５のフランジ部５ａと、上部バネ受部材７のフランジ部７ｈとの間を直列に接続する機能を有すると共に、上部バネ受部材７に対してバネ継ぎ手９の上方への移動を阻止することにより、第１のコイルスプリング１０のみ機能させ、第２のコイルスプリング１１の作動を不能としている。したがって、第１のコイルスプリング１０と第２のコイルスプリング１１が共に機能している第１の状態と、第１のコイルスプリング１０のみを機能させている第２の状態とをバネレートについて比較すると、第２のコイルスプリング１１のバネレートの大小に係らず、第１の状態でのバネレートが第２の状態のバネレートよりも小さい。言い換えれば第１の状態を選択した場合には柔らかな乗り心地が得られ、第２の状態を選択した場合には硬めの乗り心地が得られることになる。

また、第１のコイルスプリング１０と第２のコイルスプリング１１のバネレートについて特に限定することはなく、第１のコイルスプリング１０と第２のコイルスプリング１１のバネレートは同一とし、また第１のコイルスプリング１０に対して第２のコイルスプリング１１のバネレートを大きくしても、逆であってもよい。

また、円筒ピストン８および円板ピストン９ｅの作動媒体として圧縮空気を用いているが、油圧を用いることもでき、またモータ駆動により機械的に円筒ピストン８および円板ピストン９ｅを移動させるようにしても良い。

さらに、上記した実施例とは逆に、第２のコイルスプリング１１を常時作動可能状態に維持し、第１のコイルスプリング１０を選択的に機能させ或いは機能を阻止するようにしても良い。

本発明の実施例を示す車両用懸架装置の断面図。従来の車両用懸架装置の断面図。

符号の説明

１シリンダ
２ピストンロッド
２ａ上端部２ｂ段部２ｃ軸部２ｄ先端部
３ショックアブソーバ
３ａねじ部
４車体側取り付けユニット
４ａスリーブ部材４ｂスフェリカルベアリング
４ｃ取り付け板４ｄセットプレート
５バネ受用ナット部材
６回り止め用ナット部材
７上部バネ受部
７ａ筒体７ｂ凸部７ｃ内筒部材７ｄネジ
７ｃ周壁７ｅ空間７ｆ上壁
７ｇ圧縮空気供給孔７ｈフランジ部
８円筒ピストン
９バネ継ぎ手
９ａ内筒９ｂ外筒９ｃ底壁
９ｄ内フランジ部９ｅ円板状ピストン
９ｆ圧縮空気供給孔
１０第１のコイルバネ
１１第２のコイルバネ
１２緩衝部材

Claims

シリンダに対してピストンロッドが相対的に移動可能なショックアブソーバに対し、該シリンダに設けたシリンダ側ばね受部材と該ピストンロッドの先端部に設けたピストンロッド側ばね受部材の間に、バネ継ぎ手を介して直列に接続される、前記シリンダ側ばね受部材に一端が当接する第１のコイルスプリングと、前記ピストンロッド側ばね受部材に他端が当接する第２のコイルスプリングとを配し、
前記シリンダ側ばね受部材および前記ピストンロッド側バネ受部材のいずれか一方に設けられ、軸方向に沿って移動体を進退可能且つ停止位置において後退不能とする移動体作動手段を有し、
前記移動体を前記バネ継ぎ手に対して離れた位置に退避した第１の状態と、前記移動体作動手段を駆動して前記移動体を前記第１の状態から前記バネ継ぎ手に当接して停止する位置まで進出する第２の状態とを選択的に切り換えることにより、前記第１のコイルスプリングと前記第２のコイルスプリングの両方を機能させるか、あるいは第１のコイルスプリング又は前記第２のコイルスプリングのいずれか一方のみを機能させるかを切り換え可能としたバネレート調整式の車両用懸架装置において、
前記バネ継ぎ手は、前記ピストンロッドの軸回りに内筒と外筒とを径方向に隙間を有して配置し、前記内筒の他端と前記外筒の一端の間に底壁が形成され、前記内筒の他端内周部に形成した内フランジ部に前記第１のコイルスプリングの他端が当接すると共に、前記外筒内に前記第２のコイルスプリングの一端部が装着される二重円筒部と、前記外筒をシリンダとして前記底壁との間に配置され前記第２のコイルスプリングの一端が当接する円板状のピストンと、を有し、前記第１のコイルスプリングの他端部と前記第２のコイルスプリングの一端部とを軸方向において重なって配設し、前記円板状のピストンの軸方向位置を調節することで前記シリンダ側ばね受部材と前記ピストンロッド側バネ受部材との間の見かけ上の距離を調節可能とすることを特徴とするバネレート調整式の車両用懸架装置。
前記移動体作動手段は、圧縮空気あるいは油圧を用いたシリンダ装置により構成され、前記移動体としてのピストン部材を前記バネ継ぎ手に当接させることを特徴とする請求項１に記載のバネレート調整式の車両用懸架装置。