JP2009061825A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを両立するとともに、簡素な構造であるサスペンション装置を提供する。
【解決手段】 サスペンション装置２０は、ショックアブソーバ２１と、カップ部材３０と、コイルスプリング２２と、バンプストッパ３１と、空気ばね機構２５。カップ部材３０は、ショックアブソーバ２１のロッド２８に設けられるとともに、シリンダ２６側端部が開口する筒状である。コイルスプリング２２は、車輪１１と車体１０との間に設けられて荷重を吸収する。バンプストッパ３１は、カップ部材３０内に収容されてシリンダ２６側の開口を気密に塞ぐとともにシリンダ２６との間に空気ばね室３９が規定される。空気ばね機構２５は、空気ばね室３９を気密にシールするとともに、バンプストッパ３１から第１の所定値Ｐ１以上の荷重が入力された場合またはロッド２８から第２の所定値Ｐ２以上の荷重が入力された場合に、空気ばね室３９の気密状態を解除する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載されて荷重を吸収するばね部材と、このばね部材の振動を減衰するショックアブソーバとを備えるサスペンション装置に関する。

従来、自動車には、走行中の路面から入力される荷重の吸収や、車体のローリングとピッチングとを抑制するために、サスペンション装置が備えられている。

サスペンション装置の一例として、ストラット式サスペンション装置が提案されている。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とコイルスプリングとを備えている。ショックアブソーバは、作動流体である油を収容するシリンダと、当該シリンダ内を移動するピストンと、ロッドとを備えている。ピストンには、ロッドが設けられており、このロッドが車体側に固定されている。コイルスプリングは、ショックアブソーバの周囲に配置されている。

このように構成されるストラット式サスペンション装置は、荷重が入力されると、コイルスプリングによって衝撃を吸収するとともに、ショックアブソーバによってコイルスプリングの振動を減衰する。

一方、ストラット式サスペンションは、コイルスプリングによる衝撃吸収をサポートするとともに、自動車のローリングやピッチングを効果的に抑制するために、バンプストッパを設けることが提案されている。

バンプストッパは、ショックアブソーバのロッド回りに設けられているとともに、ショックアブソーバのシリンダとの間に所定の隙間が規定されるように配置されている。このため、自動車の車輪に路面より荷重が入力されると、当該荷重は、まず、コイルスプリングに作用する。

コイルスプリングが縮むことによって（ロッドがシリンダ内に押し込まれることによって）、バンプストッパとシリンダとの相対距離が縮まる。シリンダがバンプストッパに当接するまでコイルスプリングが縮むと（ロッドがシリンダ内に押し込まれると）、荷重は、バンプストッパにも作用するようになる。

このため、バンプストッパを備えるストラット式サスペンション装置は、コイルスプリングだけに衝撃が作用する領域と、コイルスプリングとバンプストッパに衝撃が作用する領域とを備えるばね特性を有するようになる。サスペンション装置のばね特性としては、まず、コイルスプリングのみが動作し、ついで、コイルスプリングとバンプストッパとが動作するようになる。

ロッドのストローク（ロッドの移動量）に対してストラット式サスペンション装置が吸収する荷重は、コイルスプリングとバンプストッパとが作用する領域の方が、コイルスプリングだけが作用する領域に比べて大きく立ち上がるようになる（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３４４３６９３号

自動車が走行中において、例えば石などの障害物を乗り上げることがある。このような場合では、瞬間的にサスペンション装置に荷重が作用する。このような状況を考慮して自動車の乗り心地性を高める場合は、車体に作用する衝撃がスムーズに吸収されることが求められる。（荷重に対するロッドのストローク量が大きいことが求められる。）それゆえ、乗り心地をよくするためには、コイルスプリングだけ動作する領域が広い方がよい。

コイルスプリングだけが動作する領域が広いことによって、上記のように自動車が障害物を乗り上げるなどしても、この際に生じる衝撃は、コイルスプリングにスムーズに吸収される。

これに対して、車体のローリングやピッチングを抑制するためには、サスペンション装置は、作用する荷重に対して小さく変位をする方がよい（荷重に対するロッドのストローク量が小さいことが求められる。）。これは、ローリングやピッチングに起因する荷重に対して車体が大きく揺れないようにするためである。それゆえ、車体に作用するローリングやピッチングを抑制するためには、コイルスプリングだけが動作する領域が小さく、かつ、コイルスプリングとバンプストッパとが動作する領域が広い方がよい。

コイルスプリングだけが動作する領域が小さく、かつ、コイルスプリングとバンプストッパとが動作する領域が広いことによって、車体に揺れが作用しても、当該揺れはバンプストッパによって早期に抑制されるようになる。

しかしながら、乗り心地を求めると、コイルスプリングだけが動作する領域を広くすることになり、それゆえ、ローリングやピッチングを抑制することが難しくなる。また、ローリングやピッチングを抑制するためにコイルスプリングだけが動作する領域を小さくしかつコイルスプリングとバンプストッパとが動作する領域を広くすると、乗り心地が悪くなる。このため、ローリングとピッチングとを抑制することと、乗り心地を高めること、とを両立することは難しい。

このため、サスペンション装置のばね特性の切り替えが、入力される荷重の種類によって切り替え可能（例えば障害物を乗り上げた場合と、ローリングやピッチングの場合とによって、適切なばね特性に切り替え可能）なサスペンション電子制御システムが提案されている。しかしながら、この種のサスペンション電子制御システムを用いる構造であると、コストが高くなる。

したがって、本発明の目的は、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを両立するとともに、簡素な構造であるサスペンション装置を提供することにある。

本発明のサスペンション装置は、ショックアブソーバと、カップ部材と、ばね部材と、バンプストッパと、シール機構とを備える。前記ショックアブソーバは、車輪側に固定されるとともに内側に作動流体を収容するシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容されるピストンと、一端が前記ピストンに連結されるとともに他端が外部に出て車体側に固定されるロッドとを備え、入力される荷重に対して前記ピストンがシリンダ内を移動することによって当該荷重を吸収する。前記カップ部材は、前記ロッドにおいてシリンダと反対側に設けられるとともに、シリンダ側端部が開口する筒状である。前記ばね部材は、前記車輪と車体との間に設けられて、入力される荷重を吸収する。前記バンプストッパは、前記ロッドに設けられるとともに前記カップ部材内に収容される。前記バンプストッパは、蓋部と、空間規定部とを備えている。前記蓋部は、前記カップ部材の内面に摺動可能に当接して前記シリンダ側の開口を気密に塞ぐとともに前記シリンダとの間に所定の間隔が規定される。前記空間規定部は、前記カップ部材の内面との間に気体室を規定する。前記バンプストッパは、前記シリンダから入力される荷重に対して変形することによって当該荷重を吸収する。前記シール機構は、前記バンプストッパと前記カップ部材との間に規定される気体室を気密にシールするとともに、前記バンプストッパから第１の所定値以上の荷重が入力された場合または前記ロッドから第２の所定値以上の荷重が入力された場合に、前記気体室の気密状態を解除する。

この構造によれば、入力される荷重の種類に対応するばね特性が得られる。この点について具体的に説明する。

サスペンション装置に瞬間的に荷重が入力されると、ロッドはシリンダ内に大きく入り込むことなく当該荷重をシール機構に伝達する。この結果、気体室の密閉状態が解除されるので、荷重は、ばね部材によって吸収されるようになる。

また、サスペンション装置に緩やかに荷重が入力されると、当該荷重によって、まず、ばね部材がたわむ。ついで、シリンダがバンプストッパに当接する。そして、バンプストッパを介してシール機構に荷重が伝達される。

このとき、荷重が第１の所定値より小さければ気体室の密閉状態が解除されないので、サスペンション装置では、ばね部材と、バンプストッパと、気体室とに荷重が作用するので、サスペンション装置のばね特性は高くなる。

このように、荷重が瞬間的に入力される場合と、緩やかに入力される場合とによって、シール機構への荷重の伝達経路が異なるとともに、各伝達経路に対応して気体室の解除荷重値を設定することによって、荷重の種類に合わせたばね特性が得られるようになる。

また、ばね特性を変更するために、特別な制御システムを用いることがない。

なお、第１の所定値を、実験などによって求めた、ローリングとピッチングとに起因して入力される荷重値より小さい値に設定するとともに、第２の所定値を、実験などによって求めた、障害物を乗り上げた際の瞬間的な荷重入力値に設定することによって、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを効果的に両立することができる。

本発明の好ましい形態では、前記シール機構は、支持壁部と、リング部材と、皿ばね部材と、第１の突起部と、第２の突起部とを備える。前記支持壁部は、前記カップ部材に設けられて前記ロッドに向かって延びる。前記リング部材は、環状であって内側に前記ロッドを挿通するとともに前記支持壁部と前記バンプストッパとの間に配置され、かつ、前記バンプストッパ側から前記ロッド側に向かって貫通するスリットが形成される。前記皿ばね部材は、環状であって内側に前記ロッドを挿通するとともに前記リング部材と前記バンプストッパとの間に配置され、かつ、前記スリットにおいて前記バンプストッパ側の部位を気密に塞ぐ。前記第１の突起部は、前記バンプストッパ側に設けられて前記皿ばね部材に当接するとともに、当接部分が前記リング部材の内縁よりも前記ロッド側に位置する。前記第２の突起部は、前記ロッド側に設けられて前記皿ばね部材に当接するとともに、当接部分が前記突起部と前記皿ばね部材との当接部分よりも前記ロッド側に位置する。前記支持壁部と前記リング部材と前記皿ばね部材と前記第１の突起とが互いに気密に当接することによって前記気体室を気密にシールし、かつ、前記第１の所定値以上の荷重が前記第１の突起部から前記皿ばね部材に入力されると、前記皿ばね部材の姿勢が変化することによって前記スリットの閉塞状態が解除され、前記第２の所定値以上の荷重が前記第２の突起部から前記皿ばね部材に入力されると、前記皿ばね部材が変形することによって前記スリットの閉塞状態が解除される。

この構造によれば、リング部材の内縁から第１の突起部までの距離よりも内縁から第２の突起部までの距離が大きく設定されている。このため、気体室の密閉状態が解除されるまで皿ばね部材が変形するために必要な荷重値である第２の所定値は、第１の所定値よりも小さくてよい。

この結果、瞬間的に荷重が入力された場合は、当該荷重が小さくてもコイルスプリングで吸収されるようになるので、車体の乗り心地がよくなる。

なお、第１の突起部は、バンプストッパと一体に形成されてもよい。または、皿ばね部材に一体に形成されてもよい。または、バンプストッパと皿ばね部材とは別体であって、バンプストッパと皿ばね部材とに挟持されてもよい。

同様に、第２の突起部は、ロッドに一体に形成されてもよい。または、ロッドとは別体であってもよい。

本発明によれば、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを両立するとともに、簡素な構造であるサスペンション装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るサスペンション装置を、図１〜１０を用いて説明する。図１は、サスペンション装置の一例であるストラット式サスペンション装置２０が搭載される自動車において、ストラット式サスペンション装置２０の近傍を示す断面図である。

図１に示すように、ストラット式サスペンション装置２０は、自動車（車体のストラットハウス１０の一部を図示する）の、例えば左右前輪にそれぞれ１つずつ設置されている。図１は、例えば左前輪１１に設置されたストラット式サスペンション装置２０を示している。

ストラット式サスペンション装置２０は、前輪１１と車体（ストラットハウス１０）との間に設けられている。ストラット式サスペンション装置２０は、前輪１１を介して入力される荷重を吸収するとともに、車体のローリングやピッチングを抑制する機能を有している。

ストラット式サスペンション装置２０は、ショックアブソーバ２１と、コイルスプリング２２と、アッパスプリングシート２３と、ロアスプリングシート２４と、空気ばね機構２５とを備えている。

ショックアブソーバ２１は、シリンダ２６と、ピストン２７と、ロッド２８とを備えている。

シリンダ２６は、前輪１１にステアリングナックル１２によって連結されている。シリンダ２６内には、作動流体として油が収容されている。

ピストン２７は、シリンダ２６内に収容されている。それゆえ、ピストン２７は、図中点線で示されている。ピストン２７には、図示しないオリフィスが形成されている。ピストン２７がシリンダ２６内を移動することによって、油がオリフィスを通る。それゆえ、ピストン２７の運動エネルギは、オリフィスと油との間の摩擦によって消費される。

ロッド２８は、その一端部２８ａがピストン２７に固定されており、その他端部２８ｂがシリンダ２６から出ている。それゆえ、ロッド２８は、ピストン２７の移動にともなって、シリンダ２６に対して相対的にその姿勢を変位する。ロッド２８の他端部２８ｂは、インシュレータ１４を介して車体のストラットハウス１０に固定されている。

インシュレータ１４は、円板形状をなすアッパプレート１００と、円板形状をなすロアプレート１０１と、ゴム部材１０２と、支持プレート１０３とを備えている。アッパプレート１００とロアプレート１０１とは、互いに重なっている。アッパプレート１００とロアプレート１０１との中央部分は、互いに離間するように膨出している。

ゴム部材１０２は、アッパプレート１００とロアプレート１０１との間に設けられている。支持プレート１０３は、ゴム部材１０２に支持されている。アッパプレート１００とロアプレート１０１とには、ロッド２８の他端部２８ｂが貫通する貫通孔１０４が形成されている。支持プレート１０３には、ロッド２８の他端部２８ｂが連結される連結孔１０５が形成されている。

アッパプレート１００とロアプレート１０１とには、ストラットハウス１０の壁部にボルト１０６とナット１０７とを用いて固定されている。ロッド２８は、他端部２８ｂがインシュレータ１４内に挿通されるとともに支持プレート１０３の連結孔に挿通されて連結ボルト１０８によって支持プレートに固定されることによって、車体（ストラットハウス１０）に連結される。

アッパスプリングシート２３は、環状であって内側にロッド２８の他端部２８ｂが挿通されている。アッパスプリングシート２３は、ロッド２８の周方向外側に広がるとともにシリンダ２６側（下方）に向かって開く凹状である。

アッパスプリングシート２３は、インシュレータ１４のロアプレート１０１に対してシリンダ２６側（下方）に配置されている。アッパスプリングシート２３とロアプレート１０１との間には、保持プレート１０９とベアリング１１０とが挟持されている。ベアリング１１０は、アッパスプリングシート２３に固定されている。保持プレート１０９は、ベアリング１１０に固定されている。保持プレート１０９は、ロアプレート１０１に固定されている。それゆえ、アッパスプリングシート２３は、ストラットハウス１０に間接的に固定される。

ロアスプリングシート２４は、シリンダ２６の中腹部に固定されている。ロアスプリングシート２４は、シリンダ２６の周方向外側に広がるとともにロッド２８の他端部２８ｂ側（上方）に向かって開く凹状である。

コイルスプリング２２は、アッパスプリングシート２３とロアスプリングシート２４との間に介装されている。コイルスプリング２２は、ショックアブソーバ２１を内側に収容するように配置されている。アッパスプリングシート２３の周縁部には、コイルスプリング２２の上端部２２ａを支持するよう上部支持部２３ａが形成されている。上部支持部２３ａは、コイルスプリング２２の上端部２２ａの形状に沿うように、断面凹状に形成されている。

ロアスプリングシート２４には、コイルスプリング２２の下端部２２ｂを支持する下部支持部２４ａが形成されている。下部支持部２４ａは、コイルスプリング２２の下端部２２ｂの形状に沿うように、断面凹状に形成されている。コイルスプリング２２は、本発明で言うばね部材の一例である。

図２は、図１中に２点鎖線で示されるＦ２の範囲を拡大して示す断面図である。図２は、空気ばね機構２５を示している。図２に示すように、空気ばね機構２５は、カップ部材３０と、バンプストッパ３１と、リング部材３７と、皿ばね部材３２とを備えている。

カップ部材３０は、ロッド２８の周囲に設けられている。カップ部材３０は、例えば円筒状である。カップ部材３０は、例えばロッド２８と同軸に設置されている。なお、カップ部材３０がロッド２８と同軸に設置されることに限定されるものではない。

カップ部材３０においてシリンダ２６側の下端部３０ａは、ロッド２８に沿ってシリンダ２６と所定の間隔離間する位置に位置している（ストラット式サスペンション装置２０に荷重が入力されていんあい状態において）。下端部３０ａは、開口している。図１に示すように、カップ部材３０においてシリンダ２６と反対側に位置する上端部３０ｂは、アッパスプリングシート２３に固定されている。

図２に示すように、バンプストッパ３１は、筒状である。バンプストッパ３１は、その内側にロッド２８を挿通させてロッド２８に固定されるとともに、カップ部材３０の内側に収容されている。バンプストッパ３１は、下端部３３と中間部３４と上端部３５とを有しており、ロッド２８に沿って所定の長さを有している。なお、バンプストッパ３１は、その内側にロッド２８が嵌まっているが、ロッド２８に対して摺動可能である。

下端部３３は、バンプストッパ３１においてシリンダ２６側の端部である。下端部３３は、弾性部３３ａと、低摩擦部３３ｂとを有している。弾性部３３ａは、例えばゴム製であって、ロッド２８の周方向外側に向かってカップ部材３０の内面３６の近傍まで延びている。

低摩擦部３３ｂは、弾性部３３ａの周縁に設けられている。低摩擦部３３ｂは、一例として低摩擦樹脂で形成されている。低摩擦部３３ｂは、カップ部材３０の内面３６に当接しており、それゆえ、カップ部材３０の下端開口を気密にシールしている。なお、低摩擦部３３ｂは、シリンダ２６に対するロッド２８の進退にともなって、カップ部材３０の内面３６に対して、気密にシールした状態を保ちながら摺動可能である。低摩擦部３３ｂを構成する材料は、カップ部材３０の内面３６との間の摩擦を小さくできるものであればよい。下端部３３は、本発明で言う蓋部として機能する。

中間部３４は、バンプストッパ３１において下端部３３の直ぐ上方の部位である。中間部３４は、例えばゴム製であって、弾性部３３ａと一体に形成されている。中間部３４は、ロッド２８の延びる方向に沿って蛇腹状に形成されている。中間部３４が蛇腹状に形成されることによって、バンプストッパ３１に荷重が入力された場合であっても、中間部３４は、当該荷重に対して変形しやすくなる。

中間部３４の外周面３４ａとカップ部材３０の内面３６との間には、隙間Ｓが規定されている。中間部３４は、本発明で言う空間規定部として機能する。

上端部３５は、バンプストッパ３１において中間部３４の直ぐ上方の部位である。上端部３５は、ゴム製であって弾性部３３ａと一体に形成されている。上端部３５は、カップ部材３０の上端部３５の近傍に位置している。上端部３５は、周方向外側に向かってカップ部材３０の内面３６の近傍まで延びている。上端部３５は、内面３６には、当接していない。上端部３５は、本発明で言う空間規定部として機能する。

なお、図２には、バンプストッパ３１の断面が示されているが、バンプストッパ３１は、周方向に図２中に示される断面形状が連続する形状である。

図３は、空気ばね機構２５が分解された状態を示す斜視図である。図２，３に示すように、リング部材３７は、リング状であって、その内側にロッド２８を挿通させている。リング部材３７は、カップ部材３０の上端部３０ｂとバンプストッパ３１との間に配置されている。

カップ部材３０の上端部３０ｂは、内側に向かってロッド２８の近傍まで延びる上端壁３０ｃを有している。上端壁３０ｃの開口３０ｄ内にロッド２８が挿通されている。図２に示すように、開口３０ｄの内縁３０ｅとロッド２８との間には隙間が規定されている。上端壁３０ｃは、発明で言う支持壁部である。

リング部材３７の内縁３７ａは、上端壁３０ｃの開口３０ｄの内縁３０ｅよりも外側に位置している。図３に示すように、リング部材３７の内周部には、複数のスリット３８が形成されている。スリット３８は、内縁３７ａまで延びている。

図４は、図２中に２点鎖線で示されるＦ４の範囲を拡大して示す断面図である。図４は、リング部材３７の周辺を拡大して示している。図４中に示すように、リング部材３７は、断面矩形であって、バンプストッパ３１側に面する面３７ｂと、ロッド２８側に面する面３７ｃとを有している。スリット３８は、図中点線で示すように、面３７ｂから面３７ｃに渡って形成されており、内縁３７ａに向かうにつれて上方に切りかかれることによって形成されている。それゆえ、スリット３８の断面形状は、略三角形状である。

なお、リング部材３７は、断面矩形であることに限定されない。スリット３８は、リング部材３７において、バンプストッパ３１に面する部位からロッド２８に面する部位に渡って形成されていればよい。

リング部材３７は、例えばゴム製であって、所定の荷重に対して変形可能な弾力を有している。本実施形態では、図３に示すように、各スリット３８は、周方向に等間隔離間して配置されているが、これに限定されるものではない。

皿ばね部材３２は、環状であって、その内側にロッド２８を挿通させている。図４に示すように、皿ばね部材３２は、外縁から内縁にかけて略均等な厚みを有している。皿ばね部材３２の開口３２ａは、ロッド２８が略嵌る形状である。皿ばね部材３２は、ロッド２８に対して摺動可能である。皿ばね部材３２は、リング部材３７とバンプストッパ３１との間に挟持されている。図２に示すように、皿ばね部材３２は、リング部材３７に当接するとともに、バンプストッパ３１に当接している。

皿ばね部材３２は、スリット３８を覆う大きさを有している。つまり、皿ばね部材３２の外縁３２ｂは、各スリット３８の外側に位置している。図３に示されるリング部材３７において、皿ばね部材３２の外縁３２ｂが当接する位置を２点鎖線で示している。各スリット３８は、バンプストッパ側から、皿ばね部材３２によって気密に塞がれる。

なお、上記したように、リング部材３７は、ゴム製であって弾性を有しており、皿ばね部材３２は、スリット３８を気密に閉塞するように、リング部材３７に押圧されている。本実施形態では、リング部材３７が弾性を有するゴム部材であることによって、スリット３８は、効果的に塞がれる。

上記のように各スリット３８が気密に塞がれることによって、カップ部材３０内においてバンプストッパ３１の下端部３３からリング部材３７までの範囲（隙間Ｓと、上端部３５と内面３６との間の空間とを含む）は、気密に塞がれる空気ばね室３９となる。空気ばね室３９は、本発明で言う気体室である。なお、空気は、本発明で言う気体の一例である。

バンプストッパ３１の上端部３５には、複数の突起部４０が形成されている。突起部４０は、上端部３５において皿ばね部材３２に対向する上端面上に配置されている。各突起部４０は、上端部３５上においてロッド２８回りの周方向に等間隔離間して複数配置されている。突起部４０は、皿ばね部材３２に当接している。

図２に示すように、突起部４０は、その断面が皿ばね部材３２に向かって突出する略半球状に形成されている。突起部４０は、その頂点４１が皿ばね部材３２に当接している。頂点４１は、リング部材３７の内縁３７ａよりも内側（ロッド２８側）に位置している。突起部４０は、本発明で言う第１の突起部の一例である。

ロッド２８には、リング部４２が形成されている。リング部４２は、ロッド２８の周面から周方向外側に突出しており、皿ばね部材３２をシリンダ２６側から当接することによって支持している。皿ばね部材３２は、弾性変形可能な材料で形成されており、例えば鉄製である。リング部４２は、本発明で言う第２の突起部の一例である。

なお、図２，４は、ストラット式サスペンション装置２０に荷重が入力されていない状態を示しており、それゆえ、皿ばね部材３２にも荷重が入力されていない状態を示している。

皿ばね部材３２は、突起部４０からの荷重入力やリング部４２からの荷重入力によってその姿勢を弾性変形する。皿ばね部材３２が変形することによって、皿ばね部材３２によるスリットの閉塞状態が解除される。つまり、空気ばね室３９の密閉状態が解除される。

皿ばね部材３２の変形について詳細に説明する。図５は、シリンダ２６がバンプストッパ３１に当接するまで、ロッド２８がシリンダ２６内に入り込んだ状態を示す側面図である。図５に示すように、コイルスプリング２２が縮むとともにシリンダ２６の位置が上昇してシリンダ２６がバンプストッパ３１に当接すると、バンプストッパ３１に荷重が作用するともに、バンプストッパ３１の突起部４０を介して荷重が皿ばね部材３２に作用する。

図６は、上記のように突起部４０から皿ばね部材３２に荷重が入力された状態を拡大して示す断面図である。図６に示すように、皿ばね部材３２には、リング部材３７の内縁３７ａ回りに、矢印で示す方向に変形を促すモーメントＭａが作用する。このときのモーメントＭａは、各突起部４０から入力される荷重の合計値と、内縁３７ａから突起部４０の頂点４１までの距離Ｌ１との積で表される。

突起部４０を介して第１の所定値Ｐ１以上の荷重が皿ばね部材３２に入力されると、皿ばね部材３２において内縁３７ａよりもロッド２８側が荷重の作用方向に変形する。そして、皿ばね部材３２において内縁３７ａを挟んでロッド２８と反対側部分（皿ばね部材３２において各スリット３８を塞いでいた部位）が、リング部材３７から離れる。突起部４０が半球状であることによって、皿ばね部材３２は、スムーズに変形する。なお、ここで言う第１の所定値Ｐ１とは、全ての突起部４０からの入力の合計値である。

この結果、各スリット３８の閉塞状態が解除されるとともに空気ばね室３９の密閉状態が解除される。各突起部４０を介して第１の所定値Ｐ１未満の荷重が入力された場合では、各スリット３８の閉塞状態は解除されず、それゆえ、空気ばね室３９の密閉状態は保たれる。本発明で言う第１の所定値Ｐ１については、後で詳細に説明する。

図７は、ストラット式サスペンション装置２０に瞬間的に荷重が作用した状態を示している。ショックアブソーバ２１では、瞬間的に作用する荷重に対して、ロッド２８は、シリンダ２６内に入り込まない。

それゆえ、ストラット式サスペンション装置２０に瞬間的に荷重が作用した場合、当該荷重は、ロッド２８のリング部４２を介して皿ばね部材３２に入力される。

図８は、上記のようにリング部４２を介して皿ばね部材３２に荷重が入力された状態を拡大して示す断面図である。図８に示すように、リング部４２から皿ばね部材３２に荷重が入力されると、リング部材３７の内縁３７ａ回りに矢印で示すモーメントＭｂが作用する。モーメントＭｂは、リング部４２から入力される荷重の合計値とリング部材３７の内縁３７ａからリング部４２までの距離Ｌ２との積で表される。

リング部４２から入力される荷重が第２の所定値Ｐ２以上であると、皿ばね部材３２において内縁３７ａよりもロッド２８側が荷重の作用方向に変形する。そして、皿ばね部材３２において内縁３７ａを挟んでロッド２８と反対側部分（皿ばね部材３２において各スリット３８を塞いでいた部位）が、リング部材３７から離れる。皿ばね部材３２がリング部材３７から離れることによって、各スリット３８の閉塞状態が解除されるとともに、空気ばね室３９の気密状態が解除される。

皿ばね部材３２が変形するとともにロッド２８の位置が変化するので（皿ばね部材３２の変形分、ロッド２８が上方に移動するので）ロアスプリングシート２４とアッパスプリングシート２３とが互いに近づく。それゆえ、皿ばね部材３２の変形にともなってコイルスプリング２２も縮む。

このため、第２の所定値Ｐ２とは、各スリット３８の閉塞状態が解除されるまで皿ばね部材３２だけを変形するために必要な荷重と、この際のコイルスプリング２２の変形に必要な荷重との合計値となる。第２の所定値Ｐ２については、後で詳細に説明する。

空気ばね機構２５は、本発明で言うシール機構として機能する。

つぎに、ストラット式サスペンション装置２０の動作を説明する。まず、自動車が例えば石などの障害物を乗り上げた際の動作を説明する。自動車が障害物を乗り上げると、ストラット式サスペンション装置２０には、車輪１１を介して瞬間的に荷重が作用する。

ストラット式サスペンション装置２０では、瞬間的に入力された荷重に対しては、図７，８に示すように、ロッド２８はシリンダ２６内に入り込むことなく、それゆえ、シリンダ２６に対するロッド２８の相対姿勢が大きく変化することない。

この結果、ストラット式サスペンション装置２０に入力された荷重によって、ショックアブソーバ２１と当該ショックアブソーバ２１に固定されたロアスプリングシート２４が、お互いの相対位置を保ったまま上方にその姿勢を変位する。

このため、荷重は、ロッド２８を介してインシュレータ１４に作用する。インシュレータ１４では、当該荷重によってゴム部材１０２が変形する。それゆえ、ショックアブソーバ２１とロアスプリングシート２４とは、インシュレータ１４の変形にともなってその位置を上方に変位する。

このとき、アッパスプリングシート２３がストラットハウス１０に固定されているため、ストラットハウス１０とカップ部材３０とリング部材３７と皿ばね部材３２とは、その位置を変化しない。

このため、アッパスプリングシート２３とロアスプリングシート２４との相対位置は、互いに近づくように変位する。また、ロッド２８に対する皿ばね部材３２の相対位置も変化する。アッパスプリングシート２３とロアスプリングシート２４との相対姿勢の変化と、皿ばね部材３２に対するロッド２８の相対姿勢の変化とにともなって、コイルスプリング２２が縮むとともにリング部４２を介して皿ばね部材３２に荷重が入力される。リング部４２を介して皿ばね部材３２に第２の所定値Ｐ２が作用することによって、皿ばね部材３２が変形する。

本実施形態で言う第２の所定値Ｐ２は、自動車が石などの障害物を乗り上げたときに入力される荷重の値であって、実験などで求められる。

皿ばね部材３２の変形にともなって、皿ばね部材３２において各スリット３８を覆っている部位がリング部材３７から離れる。このことによって、各スリット３８の閉塞状態が解除されるとともに、空気ばね室３９の気密状態が解除される。

上記のようにストラット式サスペンション装置２０に瞬間的に第２の所定値Ｐ２以上の荷重が作用すると、空気ばね室３９の密閉状態が解除されるので、荷重は、コイルスプリング２２のみで吸収される。

図９は、ストラット式サスペンション装置２０のばね特性を示すグラフである。図中実線で示すグラフが、上記のように瞬間的に荷重が作用した場合におけるストラット式サスペンション装置２０のばね特性を示している。図中、横軸は、コイルスプリング２２の変形量（縮み量）を示しており、縦軸は、ストラット式サスペンション装置２０に入力された荷重値を示している。

図９に示すように、瞬間的に第２の所定値Ｐ２以上の荷重が作用する場合では、荷重は、まず、コイルスプリング２２のみで吸収されるので、ばね特性は比較的低くなる。

上記ように、障害物を乗り上げた場合の衝撃に対してはばね特性が低いので、当該衝撃が効率よく吸収される。この結果、乗り心地がよくなる。

また、図９に示すように、瞬間的に荷重が入力された場合であっても、ショックアブソーバ２１の変位が大きい場合（シリンダ２６とロッド２８との相対位置関係は、荷重が入力されていないときとの同じ状態が保たれている）には、空気ばね室３９の気密状態が解除されつつ、シリンダ２６がバンプストッパ３１に当接する。

このため、シリンダ２６がバンプストッパ３１に当接した後は、荷重は、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１とによって吸収されるようになる。荷重がコイルスプリング２２とバンプストッパ３１とに作用する領域では、ばね特性は高くなる。

図９に示すように、ストラット式サスペンション装置２０では、コイルスプリング２２だけが動作する領域と、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１とが動作する領域とは、自動車の乗り心地を優先するように設定されている。つまり、コイルスプリング２２が動作する領域は、小さく、バンプストッパ３１のばね特性は、乗り心地を考慮して設定されている（乗り心地のために、やわらかい。）。

つぎに、車体にローリングまたはピッチングが発生した場合におけるストラット式サスペンション装置２０の動作を説明する。

車体にローリングまたはピッチングが発生すると、車体の姿勢に変化が生じる。この姿勢変化に起因してストラット式サスペンション装置２０に荷重が入力される。ローリングやピッチングによる車体の姿勢変化は、緩やかで比較的小さく、それゆえ、ストラット式サスペンション装置２０には瞬間的に荷重が入力されることはない。

このため、ストラット式サスペンション装置２０では、入力された荷重によってコイルスプリング２２が縮む。シリンダ２６がバンプストッパ３１に当接するまでコイルスプリング２２が縮むと、図６，７に示すように、バンプストッパ３１の突起部４０を介して皿ばね部材３２に荷重が入力される。

ここで、第１の所定値について具体的に説明する。上記されたように、突起部４０を介して第１の所定値Ｐ１以上の荷重が皿ばね部材３２に入力されると、皿ばね部材３２は、空気ばね室３９の密閉状態が解除される位置まで変形する。第１の所定値Ｐ１は、車体のローリングやピッチングに起因して皿ばね部材３２に入力される荷重より大きい値に設定されている。第１の所定値Ｐ１は、ローリングやピッチングに起因する荷重を検出する実験などによって予め求められている。

それゆえ、ローリングやピッチングに起因して荷重が入力されると（荷重が第１の所定値Ｐ１未満である場合）、各スリット３８の閉塞状態は解除されず、それゆえ、空気ばね室３９の密閉状態が保たれる。このため、ストラット式サスペンション装置２０は、ローリングやピッチングに対しては、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１と空気ばね（空気ばね室３９が空気ばねとして機能する）が動作するようになるので、高いばね特性を有するようになる。

上記のように、コイルスプリング２２だけが動作する領域が小さく設定されているので、ローリングやピッチングに対しては、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１と空気ばね室３９とが動作するようになるので、ローリングやピッチングが抑制される。

図１０は、車体に例えばローリングやピッチングが作用した場合などの、荷重が緩やかに作用した場合におけるストラット式サスペンション装置２０のばね特性を示すグラフである。荷重が緩やかに作用した場合のストラット式サスペンション装置２０のばね特性は、実線で示されている。

なお、ここで言う緩やかとは、荷重が作用した際にシリンダ２６にロッド２８が入り込むことができる荷重の入力の速さのことである。

突起部４０を介して皿ばね部材３２に入力される荷重が第１の所定値Ｐ１以上になると、空気ばね室３９の密閉状態が解除されて、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１とが作用するようになる。

このように構成されるストラット式サスペンション装置２０では、上記のように、荷重の入力速度（瞬間的、緩やか）によって、言い換えると荷重の種類によって、皿ばね部材３２に荷重を入力する部位が異なる。

具体的には、瞬間的に荷重が入力される場合はリング部４２から荷重が入力され、緩やかに荷重が入力される場合は突起部４０から荷重が入力される。

このため、空気ばね室３９の密閉状態の解除が、障害物を乗り上げた場合の瞬間的な荷重入力の場合と、ローリングとピッチングとに起因する荷重入力の場合とによって異なるようになり、それゆえ、ストラット式サスペンション装置２０は、それぞれの場合に適切なばね特性が用いられるようになる。

したがって、ばね特性の切り替えに別途に制御システムなどを必要としないので、ストラット式サスペンション装置２０は、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを両立するとともに、簡素な構造となる。

また、第１の所定値を、実験などによって求めた、ローリングとピッチングとに起因して入力される荷重値より小さい値に設定するとともに、第２の所定値を、実験などによって求めた、障害物を乗り上げた際の瞬間的な荷重入力値に設定することによって、車体のローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを、効果的に両立することができる。

また、コイルスプリング２２とバンプストッパ３１とを、乗り心地を考慮した設定（コイルスプリング２２だけが動作する領域を小さくかつバンプストッパ３１のばね特性が小さく設定する）にすることによって、ローリングとピッチングとの抑制と、乗り心地の向上とを効率よく両立することができるようにある。

また、リング部材３７の内縁３７ａから突起部４０における当接部（頂点部分４１）までの距離Ｌ１と、内縁３７ａからリング部４２までの距離Ｌ２とにおいて、Ｌ２がＬ１より大きく設定されている。

このため、空気ばね室３９の密閉状態が解除されるのまで皿ばね部材３２が変形するために必要な荷重値である第２の所定値Ｐ２は、第１の所定値Ｐ１よりも小さくてよい。

この結果、瞬間的に荷重が入力された場合は、当該荷重が小さくてもコイルスプリング２２で吸収されるようになるので、乗り心地がよくなる。

本発明の一実施形態に係るストラット式サスペンション装置が搭載される自動車において、ストラット式サスペンション装置の近傍を示す断面図。 図１中に２点鎖線で示されるＦ２の範囲を拡大して示す断面図。 図２に示された空気ばね機構が分解された状態を示す斜視図。 図２中に２点鎖線で示されるＦ４の範囲を拡大して示す断面図 図２に示されたシリンダがバンプストッパに当接するまで、ロッドがシリンダ内に入り込んだ状態を示す断面図。 図４に示された突起部から皿ばね部材に荷重が入力された状態を拡大して示す断面図。 図２に示されたストラット式サスペンション装置に瞬間的に荷重が作用した状態を示す断面図。 図２に示されたリング部を介して皿ばね部材に荷重が入力された状態を拡大して示す断面図。 本実施形態のストラット式サスペンション装置に瞬間的に荷重が入力された場合のばね特性を示すグラフ。 本実施形態のストラット式サスペンション装置に緩やかに荷重が入力された場合のばね特性を示すグラフ。

符号の説明

１０…ストラットハウス（車体）、１１…前輪（車輪）、２１…ショックアブソーバ、２２…コイルスプリング（ばね部材）、２５…空気ばね機構（シール機構）、２６…シリンダ、２７…ピストン、２８…ロッド、３０…カップ部材、３０ｃ…上端壁（支持壁部）、３１…バンプストッパ、３２…皿ばね部材、３３…下端部（蓋部）、３４…中間部（空間規定部）、３５…上端部（空間規定部）、３７…リング部材、３８…スリット、３９…空気ばね室（気体室）、４０…突起部（第１の突起部）、４２…リング部（第２の突起部）

Claims (2)

1. 車輪側に固定されるとともに内側に作動流体を収容するシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容されるピストンと、一端が前記ピストンに連結されるとともに他端が外部に出て車体側に固定されるロッドとを備え、入力される荷重に対して前記ピストンがシリンダ内を移動することによって当該荷重を吸収するショックアブソーバと、
   前記ロッドにおいてシリンダと反対側に設けられるとともに、シリンダ側端部が開口する筒状のカップ部材と、
   前記車輪と車体との間に設けられて、入力される荷重を吸収するばね部材と、
   前記ロッドに設けられるとともに前記カップ部材内に収容されるバンプストッパであって、前記カップ部材の内面に摺動可能に当接して前記シリンダ側の開口を気密に塞ぐとともに前記シリンダとの間に所定の間隔が規定される蓋部と、前記カップ部材の内面との間に気体室を規定する空間規定部とを備え、前記シリンダから入力される荷重に対して変形することによって当該荷重を吸収するバンプストッパと、
   前記バンプストッパと前記カップ部材との間に規定される前記気体室を気密にシールするとともに、前記バンプストッパから第１の所定値以上の荷重が入力された場合または前記ロッドから第２の所定値以上の荷重が入力された場合に、前記気体室の気密状態を解除するシール機構と
   を具備することを特徴とするサスペンション装置。
2. 前記シール機構は、
   前記カップ部材に設けられて前記ロッドに向かって延びる支持壁部と、
   環状であって内側に前記ロッドを挿通するとともに前記支持壁部と前記バンプストッパとの間に配置され、かつ、前記バンプストッパ側から前記ロッド側に向かって貫通するスリットが形成されるリング部材と、
   環状であって内側に前記ロッドを挿通するとともに前記リング部材と前記バンプストッパとの間に配置され、かつ、前記スリットにおいて前記バンプストッパ側の部位を気密に塞ぐ皿ばね部材と、
   前記バンプストッパ側に設けられて前記皿ばね部材に当接するとともに、当接部分が前記リング部材の内縁よりも前記ロッド側に位置する第１の突起部と、
   前記ロッド側に設けられて前記皿ばね部材に当接するとともに、当接部分が前記突起部と前記皿ばね部材との当接部分よりも前記ロッド側に位置する第２の突起部と
   を具備し、
   前記支持壁部と前記リング部材と前記皿ばね部材と前記第１の突起とが互いに気密に当接することによって前記気体室を気密にシールし、かつ、前記第１の所定値以上の荷重が前記第１の突起部から前記皿ばね部材に入力されると、前記皿ばね部材の姿勢が変化することによって前記スリットの閉塞状態が解除され、前記第２の所定値以上の荷重が前記第２の突起部から前記皿ばね部材に入力されると、前記皿ばね部材が変形することによって前記スリットの閉塞状態が解除されることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。

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