JPH04131531A - サスペンション用ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、車両のハネ上、バネ下問に、ショックアブソ
ーバと共に設置されるサスペンション用ばねの改善に関
する。

［従来の技術］ 従来のサスペンション用ばねとしては、例えば第４図に
示すようなものがある。

同図において、１は車両のバネ上、バネ下問に介装され
たショックアブソーバを示す。このショックアブソーバ
１のワンド１ａ側及びボディ（油室）ｌｂ側に、上側ば
ね保持部材２及び下側ばね保持部材３が各々固設されて
いる。両ばね保持部材２．３間にはサスペンション用ば
ねとしてのコイルばね４が配設され、これにより、ショ
ックアブソーバ１とコイルばね４とがバネ上、ハネ下問
に併設されている。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかしながら、このような従来のサスペンション機構に
あっては、単一のコイルばね４のみで荷重に対するショ
ックアブソーバ１のストロークが決定される構造となっ
ていたため、以下のような不都合があった。つまり、Ｉ
Ｇ状態のコイルばね４に掛かる荷重は乗用車の場合、２
５０〜５００ｋｇ（１輪当たり）と限定されているため
、該荷重を支えるためには硬めのバネ定数のコイルばね
を用いる必要があるが、そのようにした場合、荷重変化
に対するストローク変化が小さいことから、リバウンド
ストロークが充分にとれない。このため、車両がフルリ
バウンドしたときにコイルばねが延びきって、ばねの自
由長〉リバウンドストロークとなり、ばねが座面から外
れてしまう。

これを回避するには、バネ定数の上限値を抑えて低めに
設定しなければならないが、そのようにすると、同一ス
Ｉ・ローフに対する支持荷重が減少する。とくに、バネ
定数の小さいコイルばねにすると、リバウンドストロー
クが大きくなって上述したばねの外れの問題は生じない
が、荷重を支えるために自由長の長いばねが必要となり
、車載が難しいという別の問題も生じる。

そこで、従来はバネ定数を、荷重支持とリバウンドスト
ローク確保との妥協点に設定せざるを得ない状況にあり
、必ずしも満足できるものではなかった。

本発明は、このような従来技術が有する問題に鑑みてな
されたもので、その解決しようとする課題は、荷重支持
の点から要請されるばね定数と大きなリバウンドストロ
ークを得ることから要請されるばね定数とを両立させる
ことのできるサスペンションばねを提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、請求項記載の発明は、ショッ
クアブソーバのロッド側及びボディ側に支持され且つ該
ショックアブソーバと同軸に配設されるコイルばねを備
えたサスペンションにおいて、前記コイルばねを、所定
ばね定数の主コイルばねと、この主コイルばね、よりも
低いばね定数の副コイルばねと、前記両コイルばねを直
列結合の状態で保持し且つ前記ショックアブソーバの軸
方向に移動可能な中間ばね保持部材と、前記副コイルば
ねが縮み方向に所定量だけ撓んだときに当該副コイルば
ねの撓みを制限するストッパとにより構成した。

［作用］ 車体及び車輪間のストロークがフルリバウンド状態にあ
るとすると、ストッパが中間ばね保持部材のストローク
を制限しないから、バネ上・バネ下問には主コイルばね
と副コイルばねとによる直列結合ばねが挿入される。こ
の直列結合ばね全体のバネ定数は、副コイルばねのハネ
定数が低いことに因り、小さい値になる。そして、荷重
印加によって直列結合ばね全体が縮み、中間ばね保持部
材がストッパに当接した後は、副コイルばねが効かなく
なるので、主コイルばねのみが実質的にバネ上、バネ上
聞に介挿された状態になる。このときの全体バネ定数は
主コイルばねのバネ定数によって決まる。このため、ス
トッパが作動するまでのフルリバウンド付近では副コイ
ルばねに因って等価ばね定数が下がるとともに、それ以
外の領域では主コイルばねのバネ定数に拠る所望のハネ
特性を得ることができる。

（実施例〕 以下、本発明の一実施例を添付図面の第１図乃至第３図
に基づき説明する。

第１図において、１０は、車両の各軸位置に設けられる
ショックアブソーバを示す。このショックアブソーバ１
０のピストンロッド１０ａの上端部が車体側部材に取り
付けられ、シリンダチューブ（ボディ）１０ｂの下端部
が車輪側部材に取り付けられ、これにより、ショックア
ブソーバ１０がバネ上、バネ下問に介装される。

ピストンロッド１０ａの上端側所定位置には、略円盤状
のロッド側ばね保持部材１２がロッド１０ａと同軸に固
設されている。このばね保持部材１２は、その下面外周
縁に形成された断面鍵形の係止溝１２ａを有している。

なお、図中、１４はロッド側ばね保持部材１２の下面内
周側に垂下されたバンブラバーである。

また、シリンダチューブ１０ｂの所定外周位置には、略
円盤状で外周に突起部を有するボディ側ばね保持部材１
４が螺合により固設され、このばね保持部材１４の上面
外周縁には断面鍵形の係止溝１４ａが形成されている。

この係止溝１４ａの半径方向位置は、前述したロッド側
ばね保持部材１２の係止溝１２ａのそれよりも外側にあ
る。図中、１０ｃはシリンダチューブ１０ｂ外周に形成
されたねし山である。

さらに、上記両ばね保持部材１２．１４間には略リング
状の中間ばね保持部材１６が置かれる。

但し、この中間ばね保持部材１６は後述する２つのコイ
ルばね間に介在させるもので、中心の挿通穴１６ａにシ
ョックアブソーバ４を遊挿させ、ショックアブソーバ４
と非接触の状態に置かれる。

中間ばね保持部材１６は挿通穴１６ａを除き、前述した
ボディ側ばね保持部材１４と同形状であり、その上面の
前述した係止溝１２ａに対向した位置及び下面の前述し
た係止溝１４ａに対向した位置には、各々、コイルばね
保持用の断面鍵形の係止溝１６ｂ、１６ｃが同様に形成
されている。

以上のばね保持機構に対し、ロッド側ばね保持部材１２
の係止溝１２ａと中間ばね保持部材１６の上面側の係止
溝１６ｂとの間に主コイルばね１８が介装されている。

この主コイルばね１８は輪荷重を支えるために硬めの所
定バネ定数を有している。一方、中間ばね保持部材工６
の下面側の係止溝１６ｃとボディ側ばね保持部材１４の
係止溝１４ａとの間に副コイルばね２０が介装されてい
る。この副コイルばね２ｏはフルリバウンド付近の等価
ハネ定数を下げるためのもので、主コイルばね１８より
も低いバネ定数になっている。このように本実施例のサ
スベンジジン用ばねは、非接触の中間ばね保持部材工６
を介して主コイルばね１８と副コイルばね２０とが直列
に接続された状態になっている。

さらに、シリンダチューブ１０ｂの外周面であって、中
間ばね保持部材１４の下方の所定位置には、ストッパ２
２が螺着されている。図中、１０ｄはねし山である。ス
トッパ２２は、その上端面にゴム部材等からなる弾性体
を備えており、この弾性体が中間ばね保持部材１４の下
面に当接することにより、副コイルばね２０のストロー
クを規制するようになっている。

次に、動作を説明する。いま、サスペンションストロー
クがフルリバウンドの状態にあるとする。

二のフルリバウンド状態では、中間ばね保持部材１６が
ストッパ２２から離れているため、主コイルばね１８及
び副コイルばね２０から成る直列結合ばねが形成されて
いる。

このフルリバウンド状態から荷重Ｆが車体・車輪間に掛
かったとする。このときの、サスペンションばねの等価
回路は第２図（ａ）に示すように表される。即ち、主コ
イルばね１８のバネ定数に＋撓みＸｌ、副コイルばね２
０のバネ定数Ｋｚ、撓みＸ２、さらにストッパ２２のフ
ルリバウンドからのクリアランスＸ３とすると、全体の
等価バネ定数には、 Ｋ＝　（１／に１＋１／Ｋｇ　）−’　　　・・・　（
１）となる。この等価バネ定数には副コイルばね２０の
バネ定数に２に起因した分だけ低下し、ソフトなバネ特
性を呈する。また、荷重Ｆは、１”＝に、ｘ、＋に２ｘ
、　　　　　　　・・・　（２）で表され、 Ｋ＋　　ＸＩ　＝ＫＺ　Ｘ２　　　　　　　　・・・　
（３）となる。このように荷重が掛かると、主コイルば
ね工８及び副コイルばね２０から成る直列結合ばね全体
が撓み、その撓み量は（１）式で表されるバネ定数にの
逆数比に比例する。しかも、主コイルばね１８と副コイ
ルばね２０とでは、（２）、　（３）式から判るように
、バネ定数の低い副コイルばね２ｏの撓み量ｘ、の方が
主コイルばね１８のそれよりも大きい。

このようにフルリバウンド状態からソフトなバネ特性を
もって直列結合ばね全体が撓み、副コイルばね２０の撓
み量Ｘ２がストッパ２２のクリアランス量ｘ３に達する
と、中間ばね保持部材１６の下面がストッパ２２に当接
し、副コイルばね２０のストロークが規制され、その以
上撓むことが出来なくなる。

このストローク規制がなされた後では、主コイルばね１
８のみがバネ上、バネ下関に介装されたことと等価にな
る。その等価回路は第２図（ｂ）のように表され、等価
バネ定数には、 Ｋ＝Ｋ。

となる。Ｋ＋　の値が従来のコイルばねと同じ僅に設定
した場合、従来と同じばね特性を呈する。つまり、バネ
定数に１の値は輪荷重を支えるために大きな値にしであ
るから、ストッパ２２が効いた後はハードなばね特性を
もって撓み量がバウンド方向に変化する。このストロー
ク縮小は、荷重Ｆと主コイルばね１８のばね力とが釣り
合うまで行われる。

このようにサスペンションばねをバネ定数の異なる主、
副コイルばね１８，２０の直列結合構造とすることによ
り、バネ定数特性が非線形になって、副コイルばね２０
の挿入による低バネ定数分だけリバウンドストロークを
多く稼ぐことができる。

ここで、具体的例を挙げる。フルリバウンド時のばねの
抜け、ずれを防止するため、ジャンピング余裕（フルリ
バウンド時のばねのセント荷重に相当）＝８ｋｇ、ＩＧ
状態の荷重Ｆ＝３３２ｋｇ、バネ定数Ｋｌ＝４ｋｇ／ａ
ｍ　、バネ定数Ｋ　２　＝　１　ｋｇ／ｍｍクリアラン
スＸ３＝３０ｍｍとし、フルリバウンド時を原点として
、横軸にショックアブソーバ１Ｏ・ばね１８，２０のス
トロークｘ　（ｍｓ）を、縦軸に荷重Ｆ　（ｋｇ）をと
ったときのハネ定数にの変化を第３図に示す。

同図から判るように、本実施例の構成に係るハネ定数特
性Ａによれば、ストローク量Ｘがクリアランス値Ｘ３＝
３０＋ｎｍに到達するまでは前記（１）式で決まる小さ
いバネ定数となり、その後、ＩＧ状態まではに＝に、の
大きいばね定数となる。このように副コイルばね２０の
挿入に因って、フルリバウンド近傍に低バネ定数域を設
定でき、これにより、従来のように主コイルばねのみに
拠るバネ定数特性Ｂ（全域かに＝に、の直線）に比較し
て、フルリバウンド時からノーマル位置（ＩＧ状態）ま
でのストローク量Ｘを２４ｍｍ増加させている。

このことは、１Ｇの基準状態に対してリバウンドのスト
ロークが２４１増加したことを意味する。

なお、ＩＧの基準状態からバウンド側へのストローク時
は従来と同様のバネ定数変化となり、フルバウンド状態
からリバウンド側へのストローク時は前述したものと反
対（即ち、最初にストッパ２２が作動しており、その後
、ストッパ２２が解除される）のバネ定数変化となる。

以上の如く、フルリバウンド付近の軟らかいバネ定数と
、そのフルリバウンド付近以外の所望の硬いバネ定数と
を両立させることができる。このため、従来のようにバ
ネ定数の上限を抑えて、コイルばねの座面からの外れを
考慮する必要が無くなり、輪荷重支持のためのバネ定数
を所望の値に設定できる。したがって、自由長の長いば
ねを無理に使用することも無く、所望のハネ定数によっ
て輪荷重を充分に支持できる一方で、リバウンド側のホ
イールストロークを充分に確保し、ばねの座面からの外
れをも防止できる。

また、本実施例の構成によれば、ジャンピング余裕につ
いても以下のような利点が得られる。従来では、ばねの
自由長、ＩＧ荷重のばらつきを考慮してジャンピング余
裕を通常、２０ｋｇ程度に設定するが、本実施例での等
価バネ定数が低く、自由長までのストロークが大きいこ
とから、ジャンピング余裕をより小さく設定することも
可能であり、動作範囲を拡大できる。

さらに、ストッパ２２のクリアランスｘ３を増加させる
ことにより、ＩＧ状態でのバネ定数を下げる一方、空力
に拠るダウンフォース又は車高調整により車両姿勢を変
え、これによって、例えば高速でバネ定数を硬（するこ
ともできる。なお、クリアランスＸ３は副コイルばね２
０のセツティング余裕により、その上限が決定される。

なお、本発明におけるショックアブソーバ及びサスペン
ション用スプリングの取付は方向は、前述した実施例記
載のものとは反対に、ピストンロッドを車輪側に取り付
け、ボディを車体側に取り付けるものであってもよい。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、ショックアブソー
バに併設するコイルばねを、所定ばね定数の主コイルば
ねと、この主コイルばねよりも低いばね定数の副コイル
ばねと、前記両コイルばねを直列結合の状態で保持し且
つ前記ショックアブソーバの軸方向に移動可能な中間ば
ね保持部材と、前記副コイルばねが縮み方間に所定量だ
け撓んだときに当該副コイルばねの撓みを制限するスト
ッパとにより構成したため、ストッパが作動するまでの
間は主コイルばね及び副コイルばねとがサスペンション
用ばねを構成し、そのバネ定数を低下させる一方、スト
ッパが作動した後は主コイルばねのみが実質的にサスペ
ンション用ばねを形成し、主コイルばねのバネ定数がそ
のまま全体のバネ定数となる。これにより、ストッパが
作動するまでのフルリバウンド付近域の等価ハネ定数が
低下し、その分、リバウンドストロークが増加するから
、リバウンド時にコイルばねが座面から外れたり、ずれ
たりする事態を従来よりも確実に防止できるとともに、
ストッパが作動した後は、主コイルばねの所望バネ定数
に拠る硬めのばね特性によって確実に荷重を支持できる
。このように、主コイルばねのバネ定数設定における妥
協を著しく排除でき、荷重支持とリバウンドストローク
確保との両立を図ることができるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本願発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は一部破断した側面図、第２図（ａ）　（ｂ
）はサスペンション用ばねの等価回路図、第３図は具体
的なハネ特性を従来例と比較して示す特性図である。第
４図は従来例を示す一部破断した側面図である。 図中の主要符号は、１０・・・ショックアブソーバ、１
０ａ・・・ピストンロッド、１０ｂ・・・シリンダチュ
ーブ、工６・・・中間ばね保持部材、１８・・・主コイ
ルばね、２０・・・副コイルばね、２２・・・ストッパ
、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ショックアブソーバのロッド側及びボディ側に支
   持され且つ該ショックアブソーバと同軸に配設されるコ
   イルばねを備えたサスペンションにおいて、 前記コイルばねを、所定ばね定数の主コイルばねと、こ
   の主コイルばねよりも低いばね定数の副コイルばねと、
   前記両コイルばねを直列結合の状態で保持し且つ前記シ
   ョックアブソーバの軸方向に移動可能な中間ばね保持部
   材と、前記副コイルばねが縮み方向に所定量だけ撓んだ
   ときに当該副コイルばねの撓みを制限するストッパとに
   より構成したことを特徴とするサスペンション用ばね。