JP7132174B2

JP7132174B2 - サスペンション装置

Info

Publication number: JP7132174B2
Application number: JP2019100834A
Authority: JP
Inventors: 誠花井; 卓宏近藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: US20220242185A1; WO2020241403A1; US11801722B2; CN113874233A; JP2020192935A; DE112020002628T5; CN113874233B

Description

本発明はサスペンション装置に関する。

特許文献１は、従来のサスペンション装置を開示している。このサスペンション装置は、空圧緩衝器本体、出力軸、密閉体、及び減衰通路を有する緩衝器を備えている。空圧緩衝器本体は、気体が充填される圧力室を両端に備えた筒状に形成されている。各圧力室は弾性を有して拡縮自在に設けられた密閉体によって密閉されている。また、各圧力室は減衰通路によって連通されており、減衰通路を流通する気体の流れに抵抗を付与する。密閉体の拡縮に伴って各圧力室の大きさが変化し、気体が圧力室間を交流して減衰力を発生させることができる。

特開２０１２－１７２８１７号公報

ところで、サスペンション装置は、通常、ボディ等のばね上部材と車輪等のばね下部材との間で弾性力を作用させる懸架ばねを備える必要がある。特許文献１において懸架ばねを設ける場合、緩衝器とは別に設けて車両に取り付ける必要がある。この場合、緩衝器と懸架ばねの取付部を別々に設ける必要があり、複雑な構造となってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、構造の簡素化を図ることができるサスペンション装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のサスペンション装置は、リーフスプリング及び緩衝器を備えている。リーフスプリングは、車両のばね上部材に対してばね下部材を所定方向に相対移動させる弾性力を付与する。緩衝器は、第１拡縮部材、第２拡縮部材、中間部材、及び減衰通路を有している。第１拡縮部材は、内部に気体が充填される第１ガス室を形成して拡縮自在に設けられている。また、第１拡縮部材は、取付状態において一端が車両のばね上部材に接続される。第２拡縮部材は、内部に気体が充填される第２ガス室を形成して拡縮自在に設けられている。また、第２拡縮部材は、取付状態において一端が車両のばね上部材に接続される。中間部材は、第１拡縮部材と第２拡縮部材との間に配置されて第１拡縮部材及び第２拡縮部材を連結している。また、中間部材は、取付状態においてリーフスプリングに接続される。減衰通路は、第１ガス室及び第２ガス室を連通するとともに、第１ガス室と第２ガス室との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する。第１拡縮部材及び第２拡縮部材は、一方が拡張した場合に他方が収縮する。

このサスペンション装置は、緩衝器の２つの拡縮部材の一端がそれぞればね上部材に接続されるとともに、これら２つの拡縮部材を連結する中間部材がリーフスプリングに接続される。このため、車両のばね上部材とばね下部材との間の相対移動によってリーフスプリングに撓み変位が生じることで、緩衝器の一方の拡縮部材は拡張し、他方の拡縮部材は収縮する。これにより、２つのガス室に充填された気体の一方が膨張して他方が圧縮されて圧力差が生じ、減衰通路を流通する気体の流れが生じる。気体は減衰通路を流通する際に抵抗を付与される。緩衝器は、この抵抗力を車両のばね上部材とばね下部材との相対移動を抑制する減衰力として作用させることができる。また、サスペンション装置は、懸架ばねとしてのリーフスプリングを緩衝器の中間部材に接続して一体としている。このため、懸架ばねと緩衝器とが別々に設けられた場合と比較して、簡易な構造で車両へ取り付けることができる。

したがって、本発明のサスペンション装置は、構造の簡素化を図ることができる。

実施形態１に係るサスペンション装置を備えた車両を模式的に示す図である。図１の要部拡大図である。実施形態１に係るサスペンション装置の作用を説明するための図であり、図２の状態よりも車輪が上方に移動した状態を示す。実施形態１に係るサスペンション装置の作用を説明するための図であり、図２の状態よりも車輪が下方に移動した状態を示す。

本発明のサスペンション装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、上下、左右方向とは、車両における上下、左右方向を意味しており、図１～図４に表れる上下、左右方向をそれぞれ示すものとする。

＜実施形態１＞
実施形態１のサスペンション装置１は、図１及び図２に示すように、車両Ｖに備えられる。サスペンション装置１は、車両Ｖのばね上部材としてのボディＢに対して、ばね下部材としての車輪Ｗ等を上下方向に相対移動自在に支持する。サスペンション装置１は、懸架ばねとしてのリーフスプリングＳと、緩衝器２とを備えている。また、サスペンション装置１は、２つのサスペンションアーム３，４を備えている。サスペンション装置１は、これら２つのサスペンションアーム３，４が上下に並んで配置されたいわゆるダブルウィッシュボーン式である。各サスペンションアーム３，４は、ボディＢに回動自在に支持されている。具体的には、サスペンションアーム３は、その基端側が車両Ｖの前後方向に延びる回動軸Ｃ１周りに回動自在に支持されている。サスペンションアーム４は、その基端側が回動軸Ｃ１の下方に設定された回動軸Ｃ２周りに回動自在に支持されている。回動軸Ｃ２は、回動軸Ｃ１と同様に、車両Ｖの前後方向に延びて設定されている。サスペンションアーム３，４の各先端側は、基端側から車両Ｖの左右方向（図１では、左方向）に延伸して車輪Ｗ側のナックルＫに回動自在にそれぞれ接続されている。

リーフスプリングＳは、ボディＢに対して車輪Ｗが下方に相対移動する方向の弾性力を付与する。本実施形態のリーフスプリングＳはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）製である。リーフスプリングＳは、車両Ｖの左右方向に延伸する形態で配置されている。リーフスプリングＳは、対となる左右２つの車輪Ｗにつき１つが設けられている。リーフスプリングＳは、中央部Ｓ１がボディＢに接続され、左右の端部Ｓ２がサスペンションアーム４に支持されている。詳細には、図１及び図２に示すように、リーフスプリングＳの中央部Ｓ１はブラケットＢ１によってボディＢに固定されている。リーフスプリングＳの端部Ｓ２は、ラバーブッシュＧを介して、サスペンションアーム４の固定部４Ａに固定されている。

実施形態１に係る車両Ｖにおいて、リーフスプリングＳによって支持されるボディＢと、このボディＢに対して固定的に配置される各種部材等がばね上部材であり、リーフスプリングＳに吊り下がる車輪Ｗ、ナックルＫ、サスペンションアーム３，４等、ボディＢに対して相対移動可能に配置された各種部材がばね下部材である。緩衝器２は、懸架ばねの弾性力が作用した状態のばね上部材群とばね下部材群との相対移動に対して抵抗を付与することで、それらの相対移動を抑制して減衰させる。緩衝器２は、ばね上部材であるボディＢと、撓み変形することでボディＢに対して部分的に相対移動するリーフスプリングＳとの間に取り付けられる。

図１及び図２に示すように、緩衝器２は、第１拡縮部材１０、第２拡縮部材２０、中間部材３０、及び減衰通路４０を備えている。第１拡縮部材１０は、内部に気体が充填される第１ガス室Ｒ１を形成して拡縮自在に設けられている。具体的には、第１拡縮部材１０は、円筒形状をなすゴム製ローリングローブであり、軸方向に伸縮自在に設けられている。第１拡縮部材１０は、車両Ｖに取り付けられた状態において、伸縮方向の一端である上端１０ＡがボディＢに接続される。第１拡縮部材１０の伸縮方向の他端である下端１０Ｂは、中間部材３０に接続されている。第２拡縮部材２０は、内部に気体が充填される第２ガス室Ｒ２を形成して拡縮自在に設けられている。本実施形態において、第２拡縮部材２０は、第１拡縮部材１０と略同等の構成及び大きさの円筒形状をなしたゴム製ローリングローブを採用している。第２拡縮部材２０は、伸縮方向の一端である下端２０Ｂが、車両Ｖに取り付けられた状態においてボディＢに接続される。第２拡縮部材２０の伸縮方向の他端である上端２０Ａは中間部材３０に接続されている。

中間部材３０は、第１拡縮部材１０と第２拡縮部材２０との間に配置されている。上述のように、中間部材３０には、第１拡縮部材１０の下端１０Ｂ及び第２拡縮部材２０の上端２０Ａが接続されている。これにより、本実施形態の中間部材３０は、第１拡縮部材１０及び第２拡縮部材２０を伸縮方向に直列に連結している。また、中間部材３０は、取付状態においてリーフスプリングＳのボディＢ側の固定位置よりも車輪寄りの位置に接続される。本実施形態の場合、リーフスプリングＳは、図１及び図２に示すように、中央部Ｓ１がブラケットＢ１によってボディＢに固定され、端部Ｓ２がサスペンションアーム４の固定部４Ａに固定されている。中間部材３０は、ボディＢに対して相対移動し得る部位であるリーフスプリングＳの中央部Ｓ１から離間した部位に接続されている。具体的には、中間部材３０は、ブラケットＢ２によって、リーフスプリングＳの中央部Ｓ１から端部Ｓ２側に離間した部位に接続されている。

減衰通路４０は、第１ガス室Ｒ１及び第２ガス室Ｒ２を連通するとともに、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間を流通する気体の流れに抵抗を付与する。本実施形態の場合、減衰通路４０は、図２に示すように、第１減衰通路４１及び第２減衰通路４２を有して構成されている。第１減衰通路４１は、第１ガス室Ｒ１から第２ガス室Ｒ２への気体の流れを許容してその反対の流れを阻止する逆止弁４１Ａと、流通する気体の流量を制御する流量制御弁４１Ｂとを具備して構成されている。第２減衰通路４２は、第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１への気体の流れを許容してその反対の流れを阻止する逆止弁４２Ａと、流通する気体の流量を制御する流量制御弁４２Ｂとを具備して構成されている。また、本実施形態において、第１減衰通路４１と第２減衰通路４２とは、流量制御弁４１Ｂ，４２Ｂの流量制御によって、気体の流通抵抗の大きさが異なる形態とされている。具体的には、第２減衰通路４２の流通抵抗は第１減衰通路４１の流通抵抗よりも大きく設定されている。また、本実施形態の場合、逆止弁４１Ａ，４２Ａ及び流量制御弁４１Ｂ，４２Ｂは、中間部材３０と一体的に設けられている。

本実施形態の緩衝器２は、リーフスプリングＳの延伸方向に沿って移動自在に設けられている。詳細には、図２に示すように、緩衝器２は、左右方向に延伸するリーフスプリングＳに沿って、中間部材３０のブラケットＢ２による固定位置を変更可能である。

次に、実施形態１のサスペンション装置１の作用について説明する。
車両Ｖにおいて、ボディＢに対して車輪Ｗの相対移動が生じていない状態では、緩衝器２は第１ガス室Ｒ１及び第２ガス室Ｒ２の圧力が平衡した状態となっている。この状態では、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で気体は流通しておらず、減衰力は発生しない。

車両Ｖにおいて、路面からの入力等により車輪ＷがボディＢに対して上方に相対移動した場合、例えば、図２に示す状態から図３に示す状態になった場合には、これに伴って、サスペンションアーム３，４の先端側が上方に移動する。リーフスプリングＳは、中央部Ｓ１がブラケットＢ１によってボディＢに接続され、端部Ｓ２がサスペンションアーム４の固定部４Ａに接続されていることから、その端部Ｓ２が中央部Ｓ１に対して上方に相対移動する形態で撓み変形する。

また、リーフスプリングＳは、ブラケットＢ１によってボディＢに接続されている中央部Ｓ１の部位と、固定部４Ａによってサスペンションアーム４に固定された部位との間の部位が、ブラケットＢ２によって緩衝器２の中間部材３０に接続されている。このため、中間部材３０は、リーフスプリングＳの端部Ｓ２の上方への移動に伴って上方に移動する。すると、第１拡縮部材１０が上下方向に収縮して第１ガス室Ｒ１の容積が減少する。一方、第２拡縮部材２０は、上下方向に伸長して第２ガス室Ｒ２の容積が増大する。これにより、第１ガス室Ｒ１内の気体は圧縮されて圧力が上昇するとともに第２ガス室Ｒ２内の気体は膨張して圧力が低下する。すなわち、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で圧力差が生じる。この圧力差によって、減衰通路４０を流通する気体の流れが生じる。

具体的には、第１減衰通路４１を通過して第１ガス室Ｒ１から第２ガス室Ｒ２へ流通する。一方、第２減衰通路４２は、逆止弁４２Ａが閉塞するので気体の流通は生じない。これにより、第１減衰通路４１の流量制御弁４１Ｂによる減衰力が生じ、ボディＢに対する車輪Ｗの上方への相対移動が抑制される。

一方、車両Ｖにおいて、ボディＢに対して車輪Ｗが下方に相対移動した場合、例えば、図２に示す状態から図４に示す状態になった場合には、リーフスプリングＳは、端部Ｓ２が中央部Ｓ１に対して下方に相対移動する形態で撓み変形する。このため、中間部材３０が下方に移動する。これに伴って、第１拡縮部材１０が上下方向に伸長して第１ガス室Ｒ１の容積が増大するとともに、第２拡縮部材２０が上下方向に収縮して第２ガス室Ｒ２の容積が減少する。これにより、第１ガス室Ｒ１内の気体は膨張して圧力が低下するとともに第２ガス室Ｒ２内の気体は圧縮されて圧力は上昇する。すなわち、第１ガス室Ｒ１と第２ガス室Ｒ２との間で圧力差が生じる。この圧力差によって、減衰通路４０を流通する気体の流れが生じる。

具体的には、第２減衰通路４２を通過して第２ガス室Ｒ２から第１ガス室Ｒ１へ流通する。一方、第１減衰通路４１は、逆止弁４１Ａが閉塞するので気体の流通は生じない。これにより、第２減衰通路４２の流量制御弁４２Ｂによる減衰力が生じ、ボディＢに対する車輪Ｗの下方への相対移動が抑制される。

また、サスペンション装置１は、緩衝器２をリーフスプリングＳの延伸方向に沿って移動させることで、緩衝器２が発生する減衰力の大きさを変更可能である。具体的には、図２に示すように、緩衝器２は、第１拡縮部材１０の上端１０Ａ及び第２拡縮部材２０の下端２０ＢがボディＢの当接面部Ａ１，Ａ２に当接している。第１拡縮部材１０及び第２拡縮部材２０は、これらボディＢの当接面部Ａ１，Ａ２と中間部材３０との間で拡縮することでガス室Ｒ１，Ｒ２の容積を変化させる。中間部材３０は、リーフスプリングＳの撓み変位の大きさに応じて、ボディＢの当接面部Ａ１，Ａ２の間を変位する。リーフスプリングＳは、ボディＢ側の固定位置となるブラケットＢ１からより離れた位置、すなわち、より車輪Ｗに近い位置である端部Ｓ２寄りの位置において、撓み変位がより大きくなる。

このため、緩衝器２をリーフスプリングＳの延伸方向に沿って移動させてブラケットＢ２の固定位置を変更することで、車両ＶのボディＢと車輪Ｗとの相対移動によってリーフスプリングＳに撓み変位が生じた際の中間部材３０の変位の大きさが変化し、第１拡縮部材１０と第２拡縮部材２０との容積の変化量の大きさが変化する。これにより、減衰通路４０を流通する気体の流量が変化する。したがって、サスペンション装置１は、緩衝器２をリーフスプリングＳの延伸方向に沿って移動させて中間部材３０の変位の大きさを調整することで第１拡縮部材１０及び第２拡縮部材２０の拡縮量を調整し、所望の大きさの減衰力を発生させることができる。

以上より、実施形態１のサスペンション装置１は、緩衝器２の２つの拡縮部材１０，２０の一端である第１拡縮部材１０の上端１０Ａ及び第２拡縮部材２０の下端２０ＢがボディＢに接続され、これら２つの拡縮部材１０，２０を連結する中間部材３０がリーフスプリングＳに接続される。このため、車両ＶのボディＢと車輪Ｗとの間の相対移動によってリーフスプリングＳに撓み変位が生じた際には、緩衝器２の２つの拡縮部材１０，２０の一方は拡張し、他方は収縮する。これにより、２つのガス室Ｒ１，Ｒ２に充填された気体の一方が膨張して他方が圧縮されて圧力差が生じ、減衰通路４０を流通する気体の流れが生じる。気体は減衰通路４０を流通する際に抵抗を付与される。緩衝器２は、この抵抗力を車両ＶのボディＢと車輪Ｗとの相対移動を抑制する減衰力として作用させることができる。また、サスペンション装置１は、懸架ばねとしてのリーフスプリングＳを緩衝器２の中間部材３０に接続して一体としている。このため、懸架ばねと緩衝器とが別々に設けられた場合と比較して、簡易な構造で車両へ取り付けることができる。

したがって、実施形態１のサスペンション装置１は、構造の簡素化を図ることができる。

また、実施形態１のサスペンション装置１は、緩衝器２をリーフスプリングＳの延伸方向に移動可能に設けたので、抵抗力の大きさを容易に調整することができる。これにより、減衰力の大きさを容易に調整することができる。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態１に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１では、サスペンション装置がダブルウィッシュボーン式である形態を例示したが、本発明に係るサスペンション装置の形式等は、リーフスプリングを備える限り限定されない。
（２）実施形態１では、リーフスプリングが車両の左右方向に延びる形態を例示したが、本発明に係るリーフスプリングは、前後方向等、車両の左右方向以外の方向に延びる形態のものであってもよい。また、リーフスプリングの材質もＧＦＲＰに限定されず、金属等の他の材質であってもよい。
（３）実施形態１では、リーフスプリングが下側のサスペンションアームに固定される形態を例示したが、これに限定されない。リーフスプリングは、サスペンションアームが複数ある場合、どのサスペンションアームに固定されていてもよい。また、リーフスプリングは、サスペンションアーム以外のばね下部材に固定される形態であってもよい。更に、リーフスプリングは、ラバーブッシュを介さずに、サスペンションアーム等のばね下部材に直接的に取り付けられていてもよい。
（４）実施形態１では、リーフスプリングの中央部がボディに接続され、端部がばね下部材としてのサスペンションアームに接続される形態を例示したが、本発明に係るリーフスプリングは、その端部がボディに接続され、中央部又は他方の端部がサスペンションアーム等のばね下部材に接続される形態であってもよい。
（５）実施形態１では、第１拡縮部材及び第２拡縮部材を略同様の構成及び大きさで設けた形態を例示したが、２つの拡縮部材の構成や大きさは異なっていてもよい。
（６）実施形態１では、第１拡縮部材及び第２拡縮部材を、それぞれローリングローブとした形態を例示したが、第１拡縮部材及び第２拡縮部材は、金属製のベローズ等の他の形態の部材であってもよい。また、第１拡縮部材及び第２拡縮部材の材質もゴムに限定されず、金属、樹脂等の他の材質を採用してもよい。
（７）実施形態１では、第１拡縮部材がサスペンションアームの延伸方向に沿って移動自在に設けられた形態を例示したが、第２拡縮部材がサスペンションアームの延伸方向に沿って移動自在に設けられた形態であってもよいし、両方の拡縮部材がサスペンションアームの延伸方向に沿って移動自在に設けられた形態であってもよい。
（８）実施形態１では、減衰通路として、第１減衰通路及び第２減衰通路の２つの減衰通路を設ける形態を例示したが、本発明においてこれは必須ではない。減衰通路を設ける形態としては、例えば、第１ガス室から第２ガス室に流通する気体の流れ、又は第２ガス室から第１ガス室に流通する気体の流れに抵抗を付与する１つの減衰通路のみを設け、他方の気体の流れには抵抗を付与しない通路を設ける形態としてもよい。
（９）実施形態１では、減衰通路を中間部材内に形成する形態を例示したが、本発明において、減衰通路は中間部材とは別に形成されていてもよい。
（１０）実施形態１では、ばね上部材として車両のボディを例示したが、本発明に係るばね上部材はこれに限定されない。
（１１）実施形態１では、第１拡縮部材及び第２拡縮部材が所定の方向性をもって拡縮する形態、すなわち、所定方向に伸縮自在に設けられた形態を例示したが、これは必須ではない。本発明に係る第１拡縮部材及び第２拡縮部材の少なくとも一方は、風船等のように、所定の方向性を有することなく拡縮する形態であってもよい。

１…サスペンション装置、２…緩衝器、３，４…サスペンションアーム、４Ａ…固定部、１０…第１拡縮部材、１０Ａ…第１拡縮部材の上端、１０Ｂ…第１拡縮部材の下端、２０…第２拡縮部材、２０Ａ…第２拡縮部材の上端、２０Ｂ…第２拡縮部材の下端、３０…中間部材、４０…減衰通路、４１…第１減衰通路、４１Ａ，４２Ａ…逆止弁、４１Ｂ，４２Ｂ…流量制御弁、４２…第２減衰通路、Ａ１，Ａ２…当接面部、Ｂ…ボディ（ばね上部材）、Ｂ１…ブラケット、Ｂ２…ブラケット、Ｃ１…回動軸、Ｃ２…回動軸、Ｇ…ラバーブッシュ、Ｋ…ナックル、Ｒ１…第１ガス室、Ｒ２…第２ガス室、Ｓ…リーフスプリング、Ｓ１…中央部、Ｓ２…端部、Ｖ…車両、Ｗ…車輪

Claims

車両のばね上部材に対してばね下部材を所定方向に相対移動させる弾性力を付与するリーフスプリングと、
内部に気体が充填される第１ガス室を形成して拡縮自在に設けられ、取付状態において一端が前記ばね上部材に接続される第１拡縮部材、
内部に気体が充填される第２ガス室を形成して拡縮自在に設けられ、取付状態において一端が前記ばね上部材に接続される第２拡縮部材、
前記第１拡縮部材及び前記第２拡縮部材を連結しており、取付状態において前記リーフスプリングに接続される中間部材、
前記第１ガス室及び前記第２ガス室を連通するとともに、前記第１ガス室と前記第２ガス室との間を流通する前記気体の流れに抵抗を付与する減衰通路、
を有する緩衝器と、
を備えており、
前記第１拡縮部材及び前記第２拡縮部材は、一方が拡張した場合に他方が収縮することを特徴とするサスペンション装置。