JP6056791B2 - ストラット式サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のストラット式サスペンション装置に関する。

サスペンション装置の１つとして、ショックアブソーバがサスペンションの支柱を兼ねるストラット式サスペンション装置が知られている。ストラット式サスペンション装置は、ショックアブソーバ（ストラット）の上端側がアッパサポート等の支持部材を介して車体側に取り付けられ、下端側が連結部材を介して車輪側に取り付けられる構造を有する。

ストラット式サスペンション装置においては、コイルスプリングがショックアブソーバを取り巻くように配置される。コイルスプリングの下端は、ショックアブソーバのボディに固定されたロアスプリングシートにより支持され、コイルスプリングの上端は、アッパスプリングシートにより支持される。アッパスプリングシートは、アッパサポートにベアリングを介して回転可能に支持される。

従来は、ベアリングがショックアブソーバ軸（ストラット軸）に直交するように配置され、ベアリング回転軸とストラット軸とが揃っていることが通常であった。そのためアッパスプリングシートはベアリング回転軸を中心に回転するのに対し、ロアスプリングシートはキングピン軸を中心に回転することとなり、アッパスプリングシートとロアスプリングシートが同時に回転する場合には、キングピン軸まわりの回転モーメントが発生して、走行直進性が損なわれることがあった。

特許文献１は、ベアリングおよびアッパスプリングシートを角度調整部材を介してアッパサポートの下部に傾けて取り付けることで、キングピン軸とベアリング回転軸とを一致させるようにしたストラット式サスペンション装置を開示している。同様に特許文献２はキングピン軸とベアリング回転軸とを一致させるように、アッパサポートとベアリングとの間に円形の楔部材を介装したストラット式サスペンション装置を開示している。

特開２００２−２８３８２０号公報 米国特許第５４５４５８５号明細書

特許文献１および２は、いずれも、キングピン軸とベアリング回転軸とを一致させるために、アッパサポートとベアリングの間に、傾斜をもつ傾斜部材を介装させている。この傾斜部材の使用は部品点数の増加につながり、傾斜部材を使用することによる重量アップおよびコストアップを招くため好ましくない。またサスペンション装置の組み立て工程において、キングピン軸にベアリング回転軸を一致させるためには、傾斜部材を所定位置に正確に組み付ける必要があり、組み立て作業が容易でないという側面もある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベアリング回転軸をショックアブソーバ軸に対して容易に傾かせる構造を有するストラット式サスペンション装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のストラット式サスペンション装置は、アッパサポートと、アッパサポートに支持されるショックアブソーバと、アッパスプリングシートとロアスプリングシートの間にショックアブソーバを取り巻くように配置されるコイルスプリングと、アッパスプリングシートとアッパサポートの間に配置されるベアリングと、ショックアブソーバの下端側に連結されるナックルと、一端側がボールジョイントを介してナックルに枢支され、他端側が車体に連結されるロアアームとを備える。アッパサポートは、ベアリングを支持するための支持面と、支持面の内周端に周設される起立面とを有する取付部を有し、支持面はショックアブソーバ軸の垂直面に対して傾斜している。キングピン軸は、アッパサポートにおけるショックアブソーバの取付中心点と、ボールジョイントを結ぶ線であり、支持面と起立面とのなす角度は、直角よりもキングピン軸とショックアブソーバ軸のなす角度以上大きい。

この態様によると、ベアリングを支持するための支持面が、ショックアブソーバ軸の垂直面に対して傾斜していることで、ベアリングを支持面に取り付けたときに、ベアリングの回転軸をショックアブソーバ軸に対して傾かせることができる。これにより、ベアリングの回転軸がショックアブソーバ軸と一致する場合と比較すると、キングピン軸まわりの回転モーメントを抑制することが可能となる。また、ショックアブソーバをアッパサポートに組み付ける際に、ベアリングを取付部の支持面に容易に進入させることが可能となる。

支持面とキングピン軸とのなす角度は、略直角であり、キングピン軸とベアリング回転軸とが略一致してもよい。これにより、キングピン軸まわりの回転モーメントを実質的にゼロに近づけることが可能となる。

本発明によれば、ベアリング回転軸をショックアブソーバ軸に対して容易に傾かせる構造を有するストラット式サスペンション装置を提供できる。

ストラット式サスペンション装置およびその周辺構成を示す斜視図である。 サスペンション装置の主要部を示す部分切欠断面図である。 アッパサポートの断面構造を示す図である。 ストラットアセンブリであるサスペンション装置の組み付け工程を説明するための図である。 本実施例のベアリング取付部と対比するための比較技術を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、ストラット式サスペンション装置およびその周辺構成を示す斜視図である。図１に関して、車輪支持装置におけるストラット式サスペンション装置と、その周辺構成との関係について説明し、本実施例のサスペンション装置の詳細については、図２〜図４に関連して説明する。

車輪支持装置は、車輪に回転駆動力を伝達するドライブシャフト１０、車輪を回転自在に支持するナックル１２、ナックル１２を車体に連結するロアアーム１４、およびサスペンション装置１６を備える。

ナックル１２の中央部には車輪を支持する図示しないアクスルハブが挿通されている。またナックル１２には、ブレーキ装置を構成するキャリパ３０が固定されている。キャリパ３０は、作動用の液圧が導入されるホイールシリンダ、そのホイールシリンダに供給された液圧によって駆動されるブレーキパッド等を含み、そのブレーキパッドによりディスクロータ３２を挟圧して制動力を発生させる。ロアアーム１４の基端部は車体に枢支され、その基端部から車幅方向外側に延びる先端部がボールジョイントを介してナックル１２に枢支されている。ナックル１２には、車体に搭載された図示しないステアリング装置から延びるタイロッド１８が接続されており、車輪を回転操作できるように構成されている。

サスペンション装置１６は、作動液が封入されたハウジング４５内に図示しないピストンを収容するショックアブソーバ２０を備える。ショックアブソーバ２０は、ピストンに形成されたオリフィスを作動液が通過する際の粘性抵抗によって減衰力を発生させる。ハウジング４５の下端部は、ハウジング４５に取り付けられたブラケットを介してナックル１２に連結されている。ショックアブソーバ２０のハウジング４５から突出したピストンロッドは、アッパサポート２１を介して車体に取り付けられている。アッパサポート２１におけるショックアブソーバ２０の取付中心点と、ボールジョイントを結ぶ線は、キングピン軸として設定される。

アッパサポート２１に対してベアリングを介してアッパスプリングシート２２が支持され、ハウジング４５にはロアスプリングシート２４が取り付けられている。アッパスプリングシート２２とロアスプリングシート２４との間には、圧縮されたコイルスプリング２３が介装されている。本実施例のサスペンション装置１６において、ベアリングは、その回転軸がキングピン軸に略一致するように、アッパサポート２１とアッパスプリングシート２２の間に配置される。

図示しないステアリングホイールから入力される操舵トルクは、図示しないステアリングコラムを介してギヤボックスに伝達される。ギヤボックスにおいては、ステアリングホイールの回転運動が車幅方向の直線運動に変換されて、タイロッド１８に伝達される。タイロッド１８は、連結部材を介してナックル１２に結合されており、運転者がステアリングホイールを操舵すると、そのタイロッド１８の運動によってナックル１２が揺動し、車輪が転舵される。車体にはスタビライザリンク３３を介してスタビライザ３４が連結されており、そのねじれに対する復元力によって車体のロール剛性が高められ、車両旋回時のロールが抑制される。

本実施例のサスペンション装置１６においては、ベアリング回転軸とキングピン軸とを略一致させることで、キングピン軸まわりに発生する回転モーメントを低減ないしはゼロにできる。以下、サスペンション装置１６の具体的な構造について説明する。

図２は、サスペンション装置の主要部を示す部分切欠断面図である。
サスペンション装置１６は、ショックアブソーバ２０およびコイルスプリング２３を備え、ストラット式サスペンション装置として構成される。ショックアブソーバ２０は、そのハウジング４５の上端部を封止するようにストッパプレート４６が設けられており、そのストッパプレート４６の上面中央からピストンロッド４３を図示しないオイルシールを介して進退可能に突出させている。ピストンロッド４３は、アッパサポート２１を介して車体に接続され、ピストンロッド４３には、退行時のストッパとして機能するバウンドストッパ４４が設けられている。

アッパサポート２１は、プレス成形して得られた複数の金属プレートをプロジェクション溶接により結合したモナカ構造を有する。具体的にアッパサポート２１は、上板２１ａと下板２１ｂとによってモナカ構造を形成し、下板２１ｂの下面に、ベアリング５０を支持するための支持面を有するベアリング取付部２１ｃを備えている。アッパサポート２１のモナカ構造は、ボルト３５を介して車体に締結される。下板２１ｂの底部中央には挿通孔が設けられ、ピストンロッド４３の上端部に形成された雄ねじ部がこれを貫通している。この雄ねじ部にカラー（図示せず）を介してナットを螺合させ、加硫されたゴムが上板２１ａと下板２１ｂに挟まれることにより、ショックアブソーバ２０が、アッパサポート２１に支持される。

コイルスプリング２３は、アッパインシュレータ２５を介してアッパスプリングシート２２に支持され、ロアインシュレータ２６を介してロアスプリングシート２４に支持されて、アッパスプリングシート２２とロアスプリングシート２４の間にショックアブソーバ２０を取り巻くように配置されている。アッパスプリングシート２２は、アッパサポート２１とベアリング５０を介して対向配置されており、アッパサポート２１に対して相対回転可能となっている。ロアスプリングシート２４は、ショックアブソーバ２０のハウジング４５に溶接により固定されている。

バウンドストッパ４４は、発泡ポリウレタンからなる円筒状の本体を有し、コイルスプリング２３の内側においてアッパサポート２１とストッパプレート４６との間に配置されている。バウンドストッパ４４は、下端に向かって薄肉形状となるように構成されており、その下端部が変形しやすくなっている。バウンドストッパ４４には、その軸線に沿ってピストンロッド４３が挿通されており、車両のバウンド時にショックアブソーバ２０の変位を緩和する。バウンドストッパ４４の上端部内周面には適度な圧入代が設けられており、バウンドストッパ４４は、その上端部においてピストンロッド４３に圧入嵌合されている。

ダストカバー４２は、ゴムまたは樹脂等を射出成形して得た舵腹円筒状の本体を有し、コイルスプリング２３の内側にてバウンドストッパ４４およびショックアブソーバ２０を外側から覆うように配置されている。ダストカバー４２の上端はアッパスプリングシート２２の内周縁に係止されて、ダストカバー４２の上部からの粉塵等の異物の侵入が防止される。なおダストカバー４２の上端部とアッパインシュレータ２５とは一体成形されていてもよい。ダストカバー４２の下端はストッパプレート４６の外周面に接触して、異物の侵入を防止するが、下端は開口していてもよい。ダストカバー４２の下端はロアスプリングシート２４の近傍まで延設されているため、下端が開口していても、開口部からの異物の侵入は抑制される。

サスペンション装置１６において、ベアリング５０は、アッパスプリングシート２２とアッパサポート２１の間に配置され、アッパサポート２１に対してアッパスプリングシート２２を、回転可能に支持する。ベアリング５０は、ベアリング取付部２１ｃの支持面に取り付けられ、この支持面は、ショックアブソーバ軸６０の垂直面に対して傾斜している。なおベアリング５０は、たとえば加硫ゴム等により、ベアリング取付部２１ｃの形状に合わせて形成される。ベアリング５０は、その回転面６４が、ベアリング取付部２１ｃの支持面に平行となるように支持面に取り付けられ、すなわちベアリング５０の回転軸がベアリング取付部２１ｃの支持面に対して垂直となるように支持面に取り付けられる。ベアリング取付部２１ｃの支持面と、キングピン軸６２とのなす角度を略直角とし、キングピン軸６２とベアリング５０の回転軸とを略一致させることで、キングピン軸６２まわりに発生する回転モーメントを抑制できる。

このようにベアリング取付部２１ｃの支持面を、ショックアブソーバ軸６０の垂直面に対して傾斜させることで、ベアリング５０を支持面に取り付けたとき、ベアリング５０の回転軸がショックアブソーバ軸６０に対して傾くようになる。本実施例のアッパサポート２１においては、アッパサポート２１とベアリング５０との間に別部品である傾斜部材を挿入する必要がなく、ベアリング５０の回転軸をショックアブソーバ軸６０に対して傾かせることができるため、コスト的および重量的にも優れたサスペンション装置１６を提供できる。

なお、ベアリング取付部２１ｃの支持面とキングピン軸６２とのなす角度が直角となるように支持面を傾斜させることで、ベアリング５０の回転軸とキングピン軸６２とを一致させることができ、したがってキングピン軸６２まわりに発生する回転モーメントを実質的にゼロとすることが可能となる。

図３は、アッパサポート２１の断面構造を示す。既述したようにアッパサポート２１は、上板２１ａおよび下板２１ｂから構成されるモナカ構造と、ベアリング５０を当接されて取り付けるためのベアリング取付部２１ｃを備えている。ベアリング取付部２１ｃは、ベアリング５０を支持するための環状の支持面２１ｄと、支持面２１ｄの内周端に周設されて起立する起立面２１ｅとを有して構成される。ベアリング取付部２１ｃは支持面２１ｄの裏面にて、下板２１ｂに固定されている。

本実施例のアッパサポート２１は、ベアリング５０の回転軸がキングピン軸６２に略一致するように、ベアリング５０を取り付けるための支持面２１ｄを、ショックアブソーバ軸６０の垂直面に対して傾斜させている。ショックアブソーバ軸６０とキングピン軸６２のなす角度がθである場合、支持面２１ｄは、ショックアブソーバ軸６０の垂直面に対して略θ分だけ傾斜されることが好ましい。これによりキングピン軸６２が、支持面２１ｄを含む支持平面７０に直交し、ベアリング５０が支持面２１ｄに取り付けられると、ベアリング５０の回転軸がキングピン軸６２に略一致するようになる。

なお、支持面２１ｄと起立面２１ｅとのなす角度αは、直角より大きいことが好ましく、さらに言えば、直角よりもキングピン軸６２とショックアブソーバ軸６０のなす角度θ以上大きいことが好ましい。以下に、その理由について説明する。

図４は、ストラットアセンブリであるサスペンション装置１６の組み付け工程を説明するための図である。以下において、バウンドストッパ４４およびダストカバー４２の取り付け工程は、説明の便宜上省略する。

組み付け工程においては、まずショックアブソーバ２０に固定されたロアスプリングシート２４にロアインシュレータ２６を置き、ロアインシュレータ２６の上にコイルスプリング２３の下端を配置する。次にコイルスプリング２３の上端にアッパインシュレータ２５、アッパスプリングシート２２およびベアリング５０を、この順に載せていく。このときコイルスプリング２３は延びきった状態にあり、コイルスプリング２３の上端はピストンロッド４３の上端よりも突き出ている。この状態で、治具によりアッパスプリングシート２２を下方に押し下げてコイルスプリング２３を圧縮する。コイルスプリング２３の上端を十分押し下げた状態でピストンロッド４３の上端をアッパサポート２１に対して固定し、それから治具による圧縮を徐々に緩めてコイルスプリング２３を伸張し、挿入方向６６にベアリング５０を動かして、ベアリング取付部２１ｃの支持面２１ｄに取り付ける。この挿入方向６６はコイルスプリング２３の伸張方向であり、ショックアブソーバ軸６０と略同一である。以上の工程により、ストラットアセンブリであるサスペンション装置１６の組み付けが完了する。

図４に示す組み付け工程は、ピストンロッド４３の上端がアッパサポート２１に連結された後に、コイルスプリング２３の圧縮を緩めて、ベアリング５０をベアリング取付部２１ｃに対して挿入方向６６に動かして取り付ける過程を示している。このとき起立面２１ｅが支持面２１ｄに対して直角より大きく（鈍角）に開いていることで、ベアリング５０が支持面２１ｄに進入する際に、起立面２１ｅが進入の障害とならない。すなわち起立面２１ｅがベアリング５０に干渉することなく、ベアリング５０が支持面２１ｄに容易に取り付けられることになる。

図５は、本実施例のベアリング取付部２１ｃと対比するための比較技術を示す。この比較技術で示すベアリング取付部２１ｇは、本実施例のベアリング取付部２１ｃと比較すると、支持面２１ｄと起立面２１ｆとのなす角度βが略直角とされている。

図５に示す組み付け工程も、図４に示す組み付け工程と同じく、ピストンロッド４３の上端がアッパサポート２１に連結された後に、コイルスプリング２３の圧縮を緩めて、ベアリング５０をベアリング取付部２１ｇに対して挿入方向６６に近づける過程を示している。図示されるように、起立面２１ｆと支持面２１ｄとが直角をなすことで、ベアリング５０が支持面２１ｄに進入する前に、右側に図示する起立面２１ｆがベアリング５０に干渉することになる。そのためベアリング５０を支持面２１ｄに取り付けるためには、ベアリング５０をショックアブソーバ軸６０の垂直面に対して角度θだけ傾けてから、挿入方向６８からベアリング５０を支持面２１ｄに進入させる必要がある。これは組み付け工程を複雑にし、好ましくない。

そこで図４に戻って、本実施例のベアリング取付部２１ｃでは、支持面２１ｄに対して起立面２１ｅを角度α（９０°＋θ）分だけ傾斜させることで、ベアリング５０が支持面２１ｄに容易に進入できるようにして、簡単な組み付け工程を実現している。なお角度αは（９０°＋θ）以上であればよく、このように角度αを設定することで、組み付け工程において起立面２１ｅがベアリング５０の挿入方向６６の動きに干渉しないようになる。

本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。実施例においては、ベアリング５０の回転軸とキングピン軸６２とが略一致する例を示したが、少なくともベアリング５０の回転軸とキングピン軸６２のなす角度γを、ショックアブソーバ軸６０とキングピン軸６２のなす角度θより小さくすることで、キングピン軸６２まわりに発生する回転モーメントを低減することが可能となる。

１６・・・サスペンション装置、２０・・・ショックアブソーバ、２１・・・アッパサポート、２１ａ・・・上板、２１ｂ・・・下板、２１ｃ・・・ベアリング取付部、２１ｄ・・・支持面、２１ｅ・・・起立面、２２・・・アッパスプリングシート、２３・・・コイルスプリング、２４・・・ロアスプリングシート、５０・・・ベアリング、６０・・・ショックアブソーバ軸、６２・・・キングピン軸。

Claims (2)

1. アッパサポートと、
   前記アッパサポートに支持されるショックアブソーバと、
   アッパスプリングシートとロアスプリングシートの間に前記ショックアブソーバを取り巻くように配置されるコイルスプリングと、
   前記アッパスプリングシートと前記アッパサポートの間に配置されるベアリングと、
   前記ショックアブソーバの下端側に連結されるナックルと、
   一端側がボールジョイントを介して前記ナックルに枢支され、他端側が車体に連結されるロアアームと、を備えたストラット式サスペンション装置であって、
   前記アッパサポートは、前記ベアリングを支持するための支持面と、前記支持面の内周端に周設される起立面とを有する取付部を備え、
   前記支持面は、ショックアブソーバ軸の垂直面に対して傾斜しており、
   キングピン軸は、前記アッパサポートにおける前記ショックアブソーバの取付中心点と、前記ボールジョイントを結ぶ線であり、
   前記支持面と前記起立面とのなす角度は、直角よりもキングピン軸とショックアブソーバ軸のなす角度以上大きいことを特徴とするストラット式サスペンション装置。
2. 前記支持面とキングピン軸とのなす角度は、略直角であり、キングピン軸とベアリング回転軸とが略一致することを特徴とする請求項１に記載のストラット式サスペンション装置。

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