JP2009061825A - サスペンション装置 - Google Patents
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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
【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。
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)
- 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007229361A JP2009061825A (ja) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | サスペンション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011148850A1 (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 日本発條株式会社 | サスペンション装置 |
US20180273109A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-09-27 | Mazda Motor Corporation | Rear vehicle-body structure of vehicle |
CN113819177A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-21 | 隆昌山川机械有限责任公司 | 一种空气弹簧的密封结构 |
-
2007
- 2007-09-04 JP JP2007229361A patent/JP2009061825A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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