サスペンション装置
【課題】従来の緩衝器およびゴム部材で生じていた問題を解消することができ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１０１は、たとえば緩衝器５０、サスペンションスプリング６０、アッパシート７０、および、ばね１を備えている。ばね１は、ピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置され、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材である。ばね１では、荷重特性にヒステリシスが発生しないから、動的ばね定数を小さくすることができ、これにより高周波帯域や微振幅領域の振動の伝達を抑制することができる。一方、ばね１では、本体部が皿ばね部として機能するから、緩衝器５０の軸線垂直方向のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができる。その結果、乗り心地が良好になるとともに、操縦安定性を確保することができる。
【解決手段】サスペンション装置１０１は、たとえば緩衝器５０、サスペンションスプリング６０、アッパシート７０、および、ばね１を備えている。ばね１は、ピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置され、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材である。ばね１では、荷重特性にヒステリシスが発生しないから、動的ばね定数を小さくすることができ、これにより高周波帯域や微振幅領域の振動の伝達を抑制することができる。一方、ばね１では、本体部が皿ばね部として機能するから、緩衝器５０の軸線垂直方向のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができる。その結果、乗り心地が良好になるとともに、操縦安定性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝器がアッパシートを介して車体に取り付けられるサスペンション装置に係り、特に、車体と緩衝器との間に設けられる弾性部材の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、車輪が路面から衝撃を受けたとき、その衝撃の車体への伝達を抑制する装置としてサスペンション装置が設けられている。サスペンション装置は、緩衝器とサスペンションスプリングを備えている。緩衝器は、車体側に連結されるピストン部と、車輪側に連結されるとともにピストン部を摺動自在に案内するシリンダ部を有している。緩衝器のピストン部およびサスペンションスプリングの車体側端部は、アッパシートを介して車体側に連結される。シリンダ部は、サスペンションアーム等を介して車輪側に連結される。
【０００３】
サスペンション装置では、緩衝器を通じた車体への振動伝達を抑制するために、アッパシートとして、弾性部材としてゴム部材を有するアッパサポートが使用されている。アッパサポートでは、複数の筒状部材が設けられ、それら間にゴム部材が形成されている。アッパサポートには、入力分離型のもの（たとえば特許文献１）と入力一体型のもの（たとえば特許文献２，３）がある。
【０００４】
入力分離型アッパサポートでは、緩衝器からの荷重が緩衝ゴム部材を介して車体に入力されるとともに、サスペンションスプリングからの荷重が支持ゴム部材を介して車体に入力される。緩衝ゴム部材と支持ゴム部材とは別体であり、車輪から車体への入力荷重は分離される。入力一体型アッパサポートでは、緩衝ゴム部材と支持ゴム部材が一体に形成され、緩衝器からの荷重とサスペンションスプリングからの荷重が、共通のゴム部材を介して車体に入力され、車輪から車体への入力荷重は分離されない。
【０００５】
このようなサスペンション装置の緩衝器およびゴム部材には次のような問題があった。
【０００６】
緩衝器では、ピストン部がその上端部にロッド有し、ロッドの上端部が車体側に連結され、ロッドの下端部にピストン部が固定されている。ピストン部はその下端部に弁を有している。ピストン部の弁は、シリンダ部内面を摺動し、ロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部のシールを摺動する。緩衝器のシリンダ部には、作動油が封入され、必要に応じてガスが封入されており、作動油が摺動時の弁を通過して抵抗が発生することにより緩衝機能が実現される。
【０００７】
しかしながら、緩衝器では、高周波帯域や微振幅領域の振動に対して追従できないため、緩衝機能を実現できない。たとえば、ロッドガイド部のシールとロッド間にスティックスリップが発生した場合、滑らかな動作を行うことができない。その結果、乗り心地が悪くなる。そこで、スティックスリップを防止するために、作動油の基油組成の最適化が図られている（たとえば特許文献４）。
【０００８】
また、ピストン部のロッドからの車体の垂直方向の振動は、アッパシートのゴム部材に対してせん断応力として作用することから、乗り心地を良好とすることに加えて、操縦安定性を確保するために、ゴム部材には、車体上下方向（緩衝器の軸線方向）に柔らかいばね特性を示す一方、車体の水平方向（軸線垂直方向）に大きく撓まないばね特性を示すことが要求されている。
【０００９】
しかしながら、部材間にゴム部材を配置する形態では、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めるには限界があり、最大２〜３倍程度の特性を得ているに過ぎなかった。そこで、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めるためにゴム部材にインナースリーブ等の別部材を埋設することにより、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を５倍にすることが提案されている（たとえば特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１７２１７１号公報
【特許文献２】特開２００２−５４６８５号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６５７４号公報
【特許文献４】特開２００８−１６３１６５号公報
【特許文献５】実公平５−１１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように乗り心地を良好とするためには、緩衝器では、作動油に改良により、高周波帯域や微振幅領域でのスティックスリップの防止が図られているが、それで対応することができる高周波帯域や微振幅領域の範囲には限界がある。一方、ゴム部材では、ばね定数比の向上には限界があり、しかも、この場合、ばね定数比の向上に別部材が必要となるため、部品点数が増加し、その構造が複雑になる。
【００１２】
したがって、本発明は、従来の緩衝器およびゴム部材で生じていた上記問題を解消することができるサスペンション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１のサスペンション装置は、緩衝器と、緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、緩衝器がアッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
車体とアッパシートとの間、および、緩衝器とアッパシートとの間の少なくとも一方にばねが設けられ、ばねは、孔部を有する本体部と、本体部の内周部および外周部に設けられた筒状部と、本体部と筒状部との境界部に形成された角部とを備え、本体部は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、筒状部は、本体部の内周部および外周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部を備え、角部は、その角度が相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とする。なお、ばねが車体とアッパシートとの間に設けられる場合、相手部材は車体およびアッパシート、ばねが緩衝器とアッパシートとの間に設けられる場合、相手部材は緩衝器とアッパシートである。
【００１４】
本発明の第１のサスペンション装置では、車体とアッパシートとの間、および、緩衝器とアッパシートとの間の少なくとも一方にばねを設けている。ここで、車両の車輪側からの荷重が緩衝器を通じて車体に入力される場合、その荷重が高周波帯域や微振幅領域の振動であるとき、緩衝器がそのような振動に対して追従できない場合でも、上記のように配置されたばねは次のような機能を有することができるから、荷重変動を抑制することができる。
【００１５】
ばねでは、本体部の延在方向は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在するから、本体部が皿ばね部として機能し、ばねの荷重特性が、皿ばねの特性と同様に略平坦領域を有するように非線形となるので、小さなスペースで大きな荷重を支持することができる。また、角部は、荷重印加時に弾性変形時にはその角度を変化させながら、本体部の端部の外部側に移動することができるから、筒状部における角部と相手部材との間の距離を適宜設定することにより、荷重印加時に筒状部の相手部材近傍の部位の変形を防止することができる。これにより、筒状部の相手部材に対する摺動を防止することができるので、皿ばねとは異なり、筒状部と相手部材との間に摩擦が発生しなく、その結果、ばね荷重特性にヒステリシスが発生しない。このようにばねでは、動的ばね定数を小さくすることができる。したがって、緩衝器でスティックスリップが発生した場合でも、軸線方向のばね定数が小さいばねが上記のように作用する。その結果、高周波帯域や微振幅領域の振動を吸収しても、荷重変動を小さくすることができるから、乗り心地が良好となる。このようにスティックスリップの発生自体を防止することが不要となるから、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図る必要がなくなる。
【００１６】
一方、ばね本体部は上記のように皿ばね部として機能するから、緩衝器の軸線方向に直交する方向（以下、軸線垂直方向）のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比が高められ、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができる。緩衝器の軸線方向の振動がばねに対してせん断応力として作用した場合でも、ばねは軸線垂直方向に撓まないから、操縦安定性を確保することができる。したがって、従来のゴム部材とは異なり、ばね定数比の向上のための別部材が不要となり、部品点数を低減することができる。しかも、この効果は、皿ばね部として機能する本体部に筒状部を設けるという簡単な構成で得ることができる。
【００１７】
本発明の第１のサスペンション装置は種々の構成を用いることができる。たとえば緩衝器をアッパシートに固定する固定手段を備え、固定手段とアッパシートとの間に、ばねと同様な構成を有する他のばねが設けられている態様を用いることができる。この態様では、固定手段を通じて緩衝器から入力される荷重を他のばねが受けて、その変動を抑制することができるとともに、車体が車輪と反対側に移動した場合、他のばねはその衝撃を吸収することができる。また、ばねでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化が大きいときにばね定数が大きくなるように設定されている態様を用いることができる。この態様では、サスペンション装置の動作において、通常の微振幅時に動的ばね定数の小さな領域を利用し、大振幅時にばね定数が大きくなって緩衝器を効果的に利用することが可能となるので、荷重変動の抑制を効果的に図ることができる。
【００１８】
本発明の第２のサスペンション装置は、緩衝器と、緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、緩衝器がアッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、アッパシートは、孔部を有する本体部と、本体部の内周部および外周部のうちの少なくとも内周部に設けられた筒状部と、本体部と筒状部との境界部に形成された角部とを備え、本体部は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、筒状部は、本体部の周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部と、孔部の径方向の内側あるいは外側に向かって突出するようにして当接部に形成されるとともに、相手部材に取り付けられる取付部とを有し、角部は、その角度が相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とする。なお、相手部材は緩衝器と車体である。周部とは、本体部において筒状部が設けられた内周部あるいは外周部のことをいう。
【００１９】
本発明の第２のサスペンション装置では、アッパシートが本発明の第１のサスペンション装置のばねと同様な形状をなし、取付部により相手部材に取り付けられるから、本発明の第１のサスペンション装置と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、部品点数を低減することができるとともに、設置スペースが小さな場合にも、容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のサスペンション装置によれば、乗り心地が良好になるとともに、操縦安定性を確保することができる。このような効果は、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図ることなく、ばね定数比の向上のための別部材を用いることなく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の一部概略構成を表す側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の変形例の一部概略構成を表す側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサスペンション装置に使用されるばねの構成を表し、（Ａ）は、斜視図、（Ｂ）は、部材間に配置した状態にあるばねの側断面図である。
【図４】図３に示すばねの右側部分の動作状態を表し、（Ａ）は、ばねの動作前（点線）と動作時（実線）の側断面図であり、（Ｂ）は、ばねの動作時の第１角部および第２角部の拡大側断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置で使用されるばねの実施例の荷重特性の実験結果の一部を表すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置のばねの初期荷重の設定手法について説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の実施例と比較例で得られた振動周波数と荷重変動幅との関係を表す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の他の変形例の一部概略構成を表す側断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るサスペンション装置の概略構成を表し、（Ａ）はサスペンション装置の一部の側断面図、（Ｂ）はサスペンション装置に使用されるアッパシートの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（１）第１実施形態
（１−１）全体構成
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置１０１の概略構成を表す側断面図である。図２は、本発明の第１実施形態の変形例に係るサスペンション装置１０１Ａを表す側断面図である。
【００２３】
サスペンション装置１０１は、たとえば緩衝器５０、サスペンションスプリング６０、アッパシート７０、および、ばね１を備えている。緩衝器５０は、ピストン部５１およびシリンダ部５２を備えている。ピストン部５１の下端部の弁がシリンダ部５２内面を摺動する。ピストン部５１のロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部（図示略）のシールを摺動する。ピストン部５１のロッドの上端部は、ねじ手段等の固定部材８１によりアッパシート７０に固定される。シリンダ部５２の外周部には、サスペンションスプリング６０の車輪側端部を受けるフランジ部５３が形成されている。シリンダ部５２には、作動油等が封入され、作動油等が摺動時の弁を通過して抵抗が発生することにより緩衝機能が実現される。
【００２４】
サスペンションスプリング６０は、シリンダ部５２のフランジ部５３とアッパシート７０との間に設けられ、たとえばコイルスプリングである。サスペンションスプリング６０は、緩衝器５０とともに、車輪側からの荷重を受ける。アッパシート７０は、ねじ手段等の固定部材８２により車体２００に固定される。緩衝器５０のピストン部５１およびサスペンションスプリング６０の車体側端部は、アッパシート７０を介して車体２００に連結される。シリンダ部５２は、サスペンションアーム（図示略）等を介して車輪（図示略）に連結される。
【００２５】
ばね１は、ピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置され、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材である。この場合、図２に示すサスペンション装置１０１Ａでは、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材として、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にばね１（他のばね）がさらに設けている。
【００２６】
（１−２）ばねの構成
図３は、ばね１の構成を表し、（Ａ）はばね１の斜視図、（Ｂ）は、第１部材１１１と第２部材１１２との間に配置されたばね１の右側部分の側断面図である。なお、ばね１がピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置される形態では、ピストン部５１が第１部材１１１、アッパシート７０が第２部材１１２に対応し、ばね１が固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間に配置される形態では、固定部材８１の大径部が第１部材１１１、アッパシート７０が第２部材１１２に対応する。
【００２７】
ばね１は、たとえば、ばね鋼や強化材プラスチックからなる。ばね１は、たとえば中心部に孔部１０Ａが形成された本体部１０を備えている。本体部１０は、たとえば第１部材１１１と第２部材１１２からの押圧力の方向に対して交差する方向に延在している。ばね１は、皿ばねとしての機能を有する皿ばね部である。本体部１０は、たとえば下方に向かうに従って傾斜する略円錐形状をなしている。これにより、ばね１は、その荷重特性が、図６に示すように、略平坦領域を有するように非線形となる。また、本体部１０は皿ばね部として機能するから、軸線方向に直交する方向（以下、軸線垂直方向）のばね定数が大きい。
【００２８】
孔部１０Ａは、たとえば円形状をなしている。本体部１０の内周部には、第１部材１１１に向けて突出する第１筒状部１１（筒状部）が設けられている。第１筒状部１１（筒状部）の上端部は、第１部材１１１に当接する当接部である。本体部１０の外周部には、第２部材１１２に向けて突出する第２筒状部１２（筒状部）が設けられている。第２筒状部１２の下端部は、第１部材１１２に当接する当接部である。筒状部１１，１２はたとえば円筒部である。
【００２９】
本体部１０と第１筒状部１１との境界部には第１角部１３が形成され、本体部１０と第２筒状部１２との境界部には第２角部１４が形成されている。第１角部１３および第２角部１４は、第１部材１１１と第２部材１１２からの押圧力に応じて、その角度を変化させるように弾性変形可能である。筒状部１１，１２の機能は下記で詳述する。
【００３０】
ばね１は、プレス成形により各部位を折り曲げて形成することができる。また、各部位を溶接して形成することができる。
【００３１】
（１−３）ばねの筒状部の機能
荷重印加時における筒状部１１，１２の機能について、おもに図４を参照して説明する。図４は、第１部材１１１と第２部材１１２の間に設置された１個のばね１の動作状態を表し、（Ａ）は、ばね１の動作前（点線）と動作時（実線）の断面図であり、（Ｂ）は、ばね１の動作時の第１角部１３および第２角部１４の拡大断面図である。なお、図４では、図３（Ｂ）と同様に、１個のばね１の右側部分のみを図示している。
【００３２】
図４（Ａ）の点線で示すように、第１部材１１１と第２部材１１２の間に配置されたばね１に対して、第１部材１１１から下側方向の荷重を加える。すると、図４（Ｂ）の実線で示すように、ばね１は撓んで第１部材１１１が下方に移動する。図中の符号ｄは、ばね１のたわみの大きさを示している。
【００３３】
本体部１０は、第１部材１１１からの押圧力の方向に交差する方向に延在し、ばね１の上側において、第１筒状部１１は、本体部１０の内周部から第１部材１１１に向けて突出してそこに当接している。そのような本体部１０と第１筒状部１１の境界部に形成した第１角部１３は、荷重印加時に第１部材１１１からの押圧力に応じて角度αが変化するように弾性変形することができる。この場合、第１角部１３は、上記のような位置関係にある本体部１０と第１筒状部１１の境界部に形成された部位であるから、そのような第１角部１３は、荷重印加時に角度αを変化させながら、本体部１０の内周部の内側（図の左側）に移動することができる。
【００３４】
このように荷重印加時に第１角部１３は弾性変形することができるので、第１筒状部１１が荷重印加時に第１部材１１１側の不変形部分（図４（Ｂ）中の点Ｓより上側）を有するように第１筒状部１１の長さを適宜設定することにより、第１筒状部１１の第１部材１１１側部分の変形を防止することができる。
【００３５】
一方、ばね１の下側において、第２筒状部１１は、本体部１０の内周部から第２部材１１２に向けて突出してそこに当接している。この場合、第１角部１３と同様な機能を有する第２角部１４は、荷重印加による弾性変形時に、第２部材１１２からの押圧力に応じて、角度βを変化させながら、本体部１０の外周部の外部側（図の右側）に移動することができる。
【００３６】
このように荷重印加時に第２角部１４は弾性変形することができるので、第２筒状部１２が荷重印加時に第２部材１１２側の不変形部分（図４（Ｂ）中の点Ｔより下側）を有するように第２筒状部１２の長さを適宜設定することにより、第２筒状部１２の第２部材１１２側部分の変形を防止することができる。
【００３７】
以上のようにばね１は、筒状部１１，１２に不変形部分を有するので、ばね１と相手部材との摺動を防止することができる。その結果、ばね１の荷重特性では、図５に示すように、皿ばねで問題となっていたヒステリシスが発生しない。図５は、ばね１の実施例の荷重特性の実験結果の一部を表すグラフである。サスペンション装置１０１，１０１Ａへのばね１の設置では、図６に示すように、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作時にたわみ量が変化するとばね定数が大きくなるように設定されていることが好適である。
【００３８】
（１−４）第１実施形態の動作
サスペンション装置１０１の動作について図面を参照して説明する。サスペンション装置１０１，１０１Ａが設けられた車両の車輪が路面から衝撃を受けたとき、サスペンション装置１０１に荷重が入力される。この場合、荷重は、緩衝器５０およびサスペンションスプリング６０を介して車体２００に入力される。
【００３９】
荷重が高周波帯域や微振幅領域の振動であるとき、緩衝器５０がそのような振動に対して追従できない場合がある。ここで、図１に示すサスペンション装置１０１では、ばね１が、図１に示すようにピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置されている。また、図２に示すサスペンション装置１０１Ａでは、ばね１が、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にも配置されている。ばね１では、上記のように筒状部１１，１２と相手部材１１１，１１２との間に摩擦が発生しなく、これによりばね１の荷重特性にヒステリシスが発生しない。したがって、動的ばね定数を小さくすることができるから、高周波帯域や微振幅領域の振動時の荷重変動を小さくすることができる。
【００４０】
図７は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の実施例と比較例で得られた振動周波数と荷重変動幅との関係の実験結果を表す図である。実施例は、ばね１を有する図２に示すサスペンション装置１０１Ａの具体例、比較例は、実施例は、ばね１を有しない以外は実施例と同じ構成を有する具体例を用いた。実験では、ばね１の具体例について、板厚を０．４ｍｍ、本体部の高さを３．１７ｍｍ、本体部の内径（第１筒状部の開口部の径）を１３ｍｍ、本体部の外径（第２筒状部の開口部の径）を４７ｍｍ、第２筒状部の高さを５．２ｍｍに設定した。実験では、実施例および比較例のサスペンション装置を加振し、この場合、周波数を５０Ｈｚ、７５Ｈｚ、１００Ｈｚ、１２５Ｈｚに設定し、各周波数での荷重変動幅（Ｎ）を調べた。その結果を図７に示す。図７から判るように、ばねを有する実施例のサスペンション装置では、ばねを有しない比較例のサスペンション装置と比較して、全ての周波数において、荷重変動幅が低減していることを確認した。
【００４１】
本実施形態では、緩衝器５０でスティックスリップが発生した場合でも、軸線方向のばね定数が小さいばね１が荷重変動を抑制することができるから、乗り心地が良好となる。このようにスティックスリップの発生自体を防止することが不要となるから、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図る必要がなくなる。
【００４２】
一方、ばね１では、本体部が上記のように皿ばね部として機能するから、緩衝器５０の軸線垂直方向のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めることができる。たとえば、軸線垂直方向のばね定数を２００Ｎ／ｍｍ以下、軸線方向のばね定数を２０００Ｎ／ｍｍ以上に設定することができ、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を１０以上に設定することができる。したがって、ばね１では、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができるから、緩衝器５０の軸線方向の振動がばね１に対してせん断応力として作用した場合でも、ばね１は軸線垂直方向に撓まない。その結果、操縦安定性を確保することができる。よって、従来のゴム部材とは異なり、ばね定数比の向上のための別部材が不要となり、部品点数を低減することができる。しかも、この効果は、皿ばね部として機能する本体部１０に筒状部１１，１２を設けるという簡単な構成で得ることができる。
【００４３】
特に、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にもばね１を配置する場合、固定部材８１を通じて緩衝器５０から入力される荷重をばねが受けて、その変動を抑制することができるとともに、車体２００が車輪と反対側に移動した場合、ばね１はその衝撃を吸収することができる。また、図６に示すように、ばね１の設置時の初期荷重について、図６に示すように、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作時にたわみ量が大きく変化したときにばね定数が大きくなるように設定することにより、サスペンション装置１０１の動作において、通常の微振幅時に動的ばね定数の小さな領域を利用し、大振幅時にばね定数が大きくなって緩衝器を効果的に利用することができるので、荷重変動の抑制を効果的に図ることができる。
【００４４】
第１実施形態では、サスペンション装置１０１，１０１Ａを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえばサスペンション装置におけるばね１の配置形態としては、種々の形態を用いることができる。たとえば図８に示すサスペンション装置１０１Ｂでは、車体２００とアッパシート７０との間にばね１を配置している。サスペンション装置１０１Ｂでは、緩衝器５０およびサスペンションスプリング６０からの荷重が分離されずに、ばね１に入力される。第１実施形態では、必要に応じて、サスペンション装置１０１，１０１Ａ，１０１Ｂでのばね１の配置形態を適宜組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００４５】
（２）第２実施形態
図９は、本発明の第２実施形態に係るサスペンション装置１０２の概略構成を表し、（Ａ）はサスペンション装置１０２の一部の側断面図、（Ｂ）はサスペンション装置１０２に使用されるアッパシート７０Ａの側断面図である。第２実施形態は、第１実施形態のアッパシート７０がばね１の構成を有するように変更したアッパシート７０Ａを用いている点が第１実施形態とは異なる。第２実施形態では、第１実施形態と同様な構成には同符号を付し、その説明は省略している。
【００４６】
アッパシート７０Ａは、本体部９０、孔部９０Ａ、第１筒状部９１、第２筒状部９２、第１角部９３、および、第２角部９４を有している。本体部９０はばね１の本体部１０に対応し、孔部９０Ａはばね１の孔部１０Ａに対応し、第１筒状部９１はばね１の第１筒状部１１に対応し、第２筒状部９２はばね１の第２筒状部１２に対応し、第１角部９３はばね１の第１角部１３に対応し、第２角部９４ばね１の第２角部１４に対応している。アッパシート７０Ａの各部位は、ばね１におけるそれに対応する上記部位と同様な構成・作用を有しているから、アッパシート７０Ａは、図４〜６の特性を有するばね１と同様な特性を示すことができる。
【００４７】
第１筒状部９１の当接部は、孔部９０Ａの径方向の内側に向かって突出する取付部９５を有している。第２筒状部９２の当接部は、孔部１０Ａの径方向の外側に向かって突出する取付部９６を有している。この場合、固定部材８１の小径部が孔部９０Ａを通過し、取付部９５が大径部により緩衝器５０のピストン部５１の上端部に固定される。取付部９６には、たとえば孔部（図示略）が形成され、固定部材８２が車体２００を介して取付部９６の孔部に設けられることにより、取付部９６が車体２００に固定される。
【００４８】
ここで、アッパシート７０Ａでは、筒状部９１，９２が、ばね１の筒状部１１，１２と同様に不変形部分を有するから、取付部９５，９６と相手部材との摺動を防止することができる。したがって、取付部９５，９６を上記のように相手部材に固定することができる。なお、第２実施形態では、アッパシート７０Ａの剛性が高いから、筒状部９２は設けなくてもよい。
【００４９】
第２実施形態では、アッパシート７０Ａが第１実施形態のばね１と同様な形状をなし、取付部９５，９６により相手部材に取り付けられるから、第１実施形態と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、部品点数をさらに低減することができるとともに、設置スペースが小さな場合にも、容易に対応することができる。
【００５０】
（３）変形例
以上のように上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。なお、以下の変形例では、上記実施形態と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
【００５１】
本発明の本体部は、たとえば、外周部から内周部に向かって下方に傾斜する円錐状、Ｓ字状や、階段状、平坦状をなすことができる。筒状部は、筒状であればよく、その断面形状は多角形でもよく、その側断面形状は、曲線状でもよい。また、本体部および筒状部には、軽量化のためにスリットを形成することができる。また、第１角部および第２角部の形状は、図示の形状に限定されるものではなく、曲面形状等の種々の形状に変更可能である。
【００５２】
また、第１筒状部および第２筒状部を本体部の内周部および外周部に形成したが、第１筒状部および第２筒状部のいずれか一方のみに形成してもよい。さらに、当接部は、溶接により相手部材に固定してもよいし、当接部にフランジ部を設けてねじ手段等の固定部材を用いて相手部材に固定してもよい。また、相手部材に凹部を形成し、そこに当接部を係合させることにより固定してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…ばね、１０，９０…本体部、１０Ａ，９０Ａ…孔部、１１，９１…第１筒状部（筒状部）、１２，９２…第２筒状部（筒状部）、１３，９３…第１角部（角部）、１４，９４…第２角部（角部）、５０…緩衝器、７０，７０Ａ…アッパシート、９５，９６…取付部、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２…サスペンション装置、１１１…第１部材、１１２…第２部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝器がアッパシートを介して車体に取り付けられるサスペンション装置に係り、特に、車体と緩衝器との間に設けられる弾性部材の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、車輪が路面から衝撃を受けたとき、その衝撃の車体への伝達を抑制する装置としてサスペンション装置が設けられている。サスペンション装置は、緩衝器とサスペンションスプリングを備えている。緩衝器は、車体側に連結されるピストン部と、車輪側に連結されるとともにピストン部を摺動自在に案内するシリンダ部を有している。緩衝器のピストン部およびサスペンションスプリングの車体側端部は、アッパシートを介して車体側に連結される。シリンダ部は、サスペンションアーム等を介して車輪側に連結される。
【０００３】
サスペンション装置では、緩衝器を通じた車体への振動伝達を抑制するために、アッパシートとして、弾性部材としてゴム部材を有するアッパサポートが使用されている。アッパサポートでは、複数の筒状部材が設けられ、それら間にゴム部材が形成されている。アッパサポートには、入力分離型のもの（たとえば特許文献１）と入力一体型のもの（たとえば特許文献２，３）がある。
【０００４】
入力分離型アッパサポートでは、緩衝器からの荷重が緩衝ゴム部材を介して車体に入力されるとともに、サスペンションスプリングからの荷重が支持ゴム部材を介して車体に入力される。緩衝ゴム部材と支持ゴム部材とは別体であり、車輪から車体への入力荷重は分離される。入力一体型アッパサポートでは、緩衝ゴム部材と支持ゴム部材が一体に形成され、緩衝器からの荷重とサスペンションスプリングからの荷重が、共通のゴム部材を介して車体に入力され、車輪から車体への入力荷重は分離されない。
【０００５】
このようなサスペンション装置の緩衝器およびゴム部材には次のような問題があった。
【０００６】
緩衝器では、ピストン部がその上端部にロッド有し、ロッドの上端部が車体側に連結され、ロッドの下端部にピストン部が固定されている。ピストン部はその下端部に弁を有している。ピストン部の弁は、シリンダ部内面を摺動し、ロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部のシールを摺動する。緩衝器のシリンダ部には、作動油が封入され、必要に応じてガスが封入されており、作動油が摺動時の弁を通過して抵抗が発生することにより緩衝機能が実現される。
【０００７】
しかしながら、緩衝器では、高周波帯域や微振幅領域の振動に対して追従できないため、緩衝機能を実現できない。たとえば、ロッドガイド部のシールとロッド間にスティックスリップが発生した場合、滑らかな動作を行うことができない。その結果、乗り心地が悪くなる。そこで、スティックスリップを防止するために、作動油の基油組成の最適化が図られている（たとえば特許文献４）。
【０００８】
また、ピストン部のロッドからの車体の垂直方向の振動は、アッパシートのゴム部材に対してせん断応力として作用することから、乗り心地を良好とすることに加えて、操縦安定性を確保するために、ゴム部材には、車体上下方向（緩衝器の軸線方向）に柔らかいばね特性を示す一方、車体の水平方向（軸線垂直方向）に大きく撓まないばね特性を示すことが要求されている。
【０００９】
しかしながら、部材間にゴム部材を配置する形態では、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めるには限界があり、最大２〜３倍程度の特性を得ているに過ぎなかった。そこで、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めるためにゴム部材にインナースリーブ等の別部材を埋設することにより、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を５倍にすることが提案されている（たとえば特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１７２１７１号公報
【特許文献２】特開２００２−５４６８５号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６５７４号公報
【特許文献４】特開２００８−１６３１６５号公報
【特許文献５】実公平５−１１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように乗り心地を良好とするためには、緩衝器では、作動油に改良により、高周波帯域や微振幅領域でのスティックスリップの防止が図られているが、それで対応することができる高周波帯域や微振幅領域の範囲には限界がある。一方、ゴム部材では、ばね定数比の向上には限界があり、しかも、この場合、ばね定数比の向上に別部材が必要となるため、部品点数が増加し、その構造が複雑になる。
【００１２】
したがって、本発明は、従来の緩衝器およびゴム部材で生じていた上記問題を解消することができるサスペンション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１のサスペンション装置は、緩衝器と、緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、緩衝器がアッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
車体とアッパシートとの間、および、緩衝器とアッパシートとの間の少なくとも一方にばねが設けられ、ばねは、孔部を有する本体部と、本体部の内周部および外周部に設けられた筒状部と、本体部と筒状部との境界部に形成された角部とを備え、本体部は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、筒状部は、本体部の内周部および外周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部を備え、角部は、その角度が相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とする。なお、ばねが車体とアッパシートとの間に設けられる場合、相手部材は車体およびアッパシート、ばねが緩衝器とアッパシートとの間に設けられる場合、相手部材は緩衝器とアッパシートである。
【００１４】
本発明の第１のサスペンション装置では、車体とアッパシートとの間、および、緩衝器とアッパシートとの間の少なくとも一方にばねを設けている。ここで、車両の車輪側からの荷重が緩衝器を通じて車体に入力される場合、その荷重が高周波帯域や微振幅領域の振動であるとき、緩衝器がそのような振動に対して追従できない場合でも、上記のように配置されたばねは次のような機能を有することができるから、荷重変動を抑制することができる。
【００１５】
ばねでは、本体部の延在方向は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在するから、本体部が皿ばね部として機能し、ばねの荷重特性が、皿ばねの特性と同様に略平坦領域を有するように非線形となるので、小さなスペースで大きな荷重を支持することができる。また、角部は、荷重印加時に弾性変形時にはその角度を変化させながら、本体部の端部の外部側に移動することができるから、筒状部における角部と相手部材との間の距離を適宜設定することにより、荷重印加時に筒状部の相手部材近傍の部位の変形を防止することができる。これにより、筒状部の相手部材に対する摺動を防止することができるので、皿ばねとは異なり、筒状部と相手部材との間に摩擦が発生しなく、その結果、ばね荷重特性にヒステリシスが発生しない。このようにばねでは、動的ばね定数を小さくすることができる。したがって、緩衝器でスティックスリップが発生した場合でも、軸線方向のばね定数が小さいばねが上記のように作用する。その結果、高周波帯域や微振幅領域の振動を吸収しても、荷重変動を小さくすることができるから、乗り心地が良好となる。このようにスティックスリップの発生自体を防止することが不要となるから、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図る必要がなくなる。
【００１６】
一方、ばね本体部は上記のように皿ばね部として機能するから、緩衝器の軸線方向に直交する方向（以下、軸線垂直方向）のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比が高められ、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができる。緩衝器の軸線方向の振動がばねに対してせん断応力として作用した場合でも、ばねは軸線垂直方向に撓まないから、操縦安定性を確保することができる。したがって、従来のゴム部材とは異なり、ばね定数比の向上のための別部材が不要となり、部品点数を低減することができる。しかも、この効果は、皿ばね部として機能する本体部に筒状部を設けるという簡単な構成で得ることができる。
【００１７】
本発明の第１のサスペンション装置は種々の構成を用いることができる。たとえば緩衝器をアッパシートに固定する固定手段を備え、固定手段とアッパシートとの間に、ばねと同様な構成を有する他のばねが設けられている態様を用いることができる。この態様では、固定手段を通じて緩衝器から入力される荷重を他のばねが受けて、その変動を抑制することができるとともに、車体が車輪と反対側に移動した場合、他のばねはその衝撃を吸収することができる。また、ばねでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化が大きいときにばね定数が大きくなるように設定されている態様を用いることができる。この態様では、サスペンション装置の動作において、通常の微振幅時に動的ばね定数の小さな領域を利用し、大振幅時にばね定数が大きくなって緩衝器を効果的に利用することが可能となるので、荷重変動の抑制を効果的に図ることができる。
【００１８】
本発明の第２のサスペンション装置は、緩衝器と、緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、緩衝器がアッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、アッパシートは、孔部を有する本体部と、本体部の内周部および外周部のうちの少なくとも内周部に設けられた筒状部と、本体部と筒状部との境界部に形成された角部とを備え、本体部は、緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、筒状部は、本体部の周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部と、孔部の径方向の内側あるいは外側に向かって突出するようにして当接部に形成されるとともに、相手部材に取り付けられる取付部とを有し、角部は、その角度が相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とする。なお、相手部材は緩衝器と車体である。周部とは、本体部において筒状部が設けられた内周部あるいは外周部のことをいう。
【００１９】
本発明の第２のサスペンション装置では、アッパシートが本発明の第１のサスペンション装置のばねと同様な形状をなし、取付部により相手部材に取り付けられるから、本発明の第１のサスペンション装置と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、部品点数を低減することができるとともに、設置スペースが小さな場合にも、容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のサスペンション装置によれば、乗り心地が良好になるとともに、操縦安定性を確保することができる。このような効果は、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図ることなく、ばね定数比の向上のための別部材を用いることなく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の一部概略構成を表す側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の変形例の一部概略構成を表す側断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサスペンション装置に使用されるばねの構成を表し、（Ａ）は、斜視図、（Ｂ）は、部材間に配置した状態にあるばねの側断面図である。
【図４】図３に示すばねの右側部分の動作状態を表し、（Ａ）は、ばねの動作前（点線）と動作時（実線）の側断面図であり、（Ｂ）は、ばねの動作時の第１角部および第２角部の拡大側断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置で使用されるばねの実施例の荷重特性の実験結果の一部を表すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置のばねの初期荷重の設定手法について説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の実施例と比較例で得られた振動周波数と荷重変動幅との関係を表す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の他の変形例の一部概略構成を表す側断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るサスペンション装置の概略構成を表し、（Ａ）はサスペンション装置の一部の側断面図、（Ｂ）はサスペンション装置に使用されるアッパシートの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（１）第１実施形態
（１−１）全体構成
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置１０１の概略構成を表す側断面図である。図２は、本発明の第１実施形態の変形例に係るサスペンション装置１０１Ａを表す側断面図である。
【００２３】
サスペンション装置１０１は、たとえば緩衝器５０、サスペンションスプリング６０、アッパシート７０、および、ばね１を備えている。緩衝器５０は、ピストン部５１およびシリンダ部５２を備えている。ピストン部５１の下端部の弁がシリンダ部５２内面を摺動する。ピストン部５１のロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部（図示略）のシールを摺動する。ピストン部５１のロッドの上端部は、ねじ手段等の固定部材８１によりアッパシート７０に固定される。シリンダ部５２の外周部には、サスペンションスプリング６０の車輪側端部を受けるフランジ部５３が形成されている。シリンダ部５２には、作動油等が封入され、作動油等が摺動時の弁を通過して抵抗が発生することにより緩衝機能が実現される。
【００２４】
サスペンションスプリング６０は、シリンダ部５２のフランジ部５３とアッパシート７０との間に設けられ、たとえばコイルスプリングである。サスペンションスプリング６０は、緩衝器５０とともに、車輪側からの荷重を受ける。アッパシート７０は、ねじ手段等の固定部材８２により車体２００に固定される。緩衝器５０のピストン部５１およびサスペンションスプリング６０の車体側端部は、アッパシート７０を介して車体２００に連結される。シリンダ部５２は、サスペンションアーム（図示略）等を介して車輪（図示略）に連結される。
【００２５】
ばね１は、ピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置され、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材である。この場合、図２に示すサスペンション装置１０１Ａでは、緩衝器５０からの荷重を受ける弾性部材として、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にばね１（他のばね）がさらに設けている。
【００２６】
（１−２）ばねの構成
図３は、ばね１の構成を表し、（Ａ）はばね１の斜視図、（Ｂ）は、第１部材１１１と第２部材１１２との間に配置されたばね１の右側部分の側断面図である。なお、ばね１がピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置される形態では、ピストン部５１が第１部材１１１、アッパシート７０が第２部材１１２に対応し、ばね１が固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間に配置される形態では、固定部材８１の大径部が第１部材１１１、アッパシート７０が第２部材１１２に対応する。
【００２７】
ばね１は、たとえば、ばね鋼や強化材プラスチックからなる。ばね１は、たとえば中心部に孔部１０Ａが形成された本体部１０を備えている。本体部１０は、たとえば第１部材１１１と第２部材１１２からの押圧力の方向に対して交差する方向に延在している。ばね１は、皿ばねとしての機能を有する皿ばね部である。本体部１０は、たとえば下方に向かうに従って傾斜する略円錐形状をなしている。これにより、ばね１は、その荷重特性が、図６に示すように、略平坦領域を有するように非線形となる。また、本体部１０は皿ばね部として機能するから、軸線方向に直交する方向（以下、軸線垂直方向）のばね定数が大きい。
【００２８】
孔部１０Ａは、たとえば円形状をなしている。本体部１０の内周部には、第１部材１１１に向けて突出する第１筒状部１１（筒状部）が設けられている。第１筒状部１１（筒状部）の上端部は、第１部材１１１に当接する当接部である。本体部１０の外周部には、第２部材１１２に向けて突出する第２筒状部１２（筒状部）が設けられている。第２筒状部１２の下端部は、第１部材１１２に当接する当接部である。筒状部１１，１２はたとえば円筒部である。
【００２９】
本体部１０と第１筒状部１１との境界部には第１角部１３が形成され、本体部１０と第２筒状部１２との境界部には第２角部１４が形成されている。第１角部１３および第２角部１４は、第１部材１１１と第２部材１１２からの押圧力に応じて、その角度を変化させるように弾性変形可能である。筒状部１１，１２の機能は下記で詳述する。
【００３０】
ばね１は、プレス成形により各部位を折り曲げて形成することができる。また、各部位を溶接して形成することができる。
【００３１】
（１−３）ばねの筒状部の機能
荷重印加時における筒状部１１，１２の機能について、おもに図４を参照して説明する。図４は、第１部材１１１と第２部材１１２の間に設置された１個のばね１の動作状態を表し、（Ａ）は、ばね１の動作前（点線）と動作時（実線）の断面図であり、（Ｂ）は、ばね１の動作時の第１角部１３および第２角部１４の拡大断面図である。なお、図４では、図３（Ｂ）と同様に、１個のばね１の右側部分のみを図示している。
【００３２】
図４（Ａ）の点線で示すように、第１部材１１１と第２部材１１２の間に配置されたばね１に対して、第１部材１１１から下側方向の荷重を加える。すると、図４（Ｂ）の実線で示すように、ばね１は撓んで第１部材１１１が下方に移動する。図中の符号ｄは、ばね１のたわみの大きさを示している。
【００３３】
本体部１０は、第１部材１１１からの押圧力の方向に交差する方向に延在し、ばね１の上側において、第１筒状部１１は、本体部１０の内周部から第１部材１１１に向けて突出してそこに当接している。そのような本体部１０と第１筒状部１１の境界部に形成した第１角部１３は、荷重印加時に第１部材１１１からの押圧力に応じて角度αが変化するように弾性変形することができる。この場合、第１角部１３は、上記のような位置関係にある本体部１０と第１筒状部１１の境界部に形成された部位であるから、そのような第１角部１３は、荷重印加時に角度αを変化させながら、本体部１０の内周部の内側（図の左側）に移動することができる。
【００３４】
このように荷重印加時に第１角部１３は弾性変形することができるので、第１筒状部１１が荷重印加時に第１部材１１１側の不変形部分（図４（Ｂ）中の点Ｓより上側）を有するように第１筒状部１１の長さを適宜設定することにより、第１筒状部１１の第１部材１１１側部分の変形を防止することができる。
【００３５】
一方、ばね１の下側において、第２筒状部１１は、本体部１０の内周部から第２部材１１２に向けて突出してそこに当接している。この場合、第１角部１３と同様な機能を有する第２角部１４は、荷重印加による弾性変形時に、第２部材１１２からの押圧力に応じて、角度βを変化させながら、本体部１０の外周部の外部側（図の右側）に移動することができる。
【００３６】
このように荷重印加時に第２角部１４は弾性変形することができるので、第２筒状部１２が荷重印加時に第２部材１１２側の不変形部分（図４（Ｂ）中の点Ｔより下側）を有するように第２筒状部１２の長さを適宜設定することにより、第２筒状部１２の第２部材１１２側部分の変形を防止することができる。
【００３７】
以上のようにばね１は、筒状部１１，１２に不変形部分を有するので、ばね１と相手部材との摺動を防止することができる。その結果、ばね１の荷重特性では、図５に示すように、皿ばねで問題となっていたヒステリシスが発生しない。図５は、ばね１の実施例の荷重特性の実験結果の一部を表すグラフである。サスペンション装置１０１，１０１Ａへのばね１の設置では、図６に示すように、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作時にたわみ量が変化するとばね定数が大きくなるように設定されていることが好適である。
【００３８】
（１−４）第１実施形態の動作
サスペンション装置１０１の動作について図面を参照して説明する。サスペンション装置１０１，１０１Ａが設けられた車両の車輪が路面から衝撃を受けたとき、サスペンション装置１０１に荷重が入力される。この場合、荷重は、緩衝器５０およびサスペンションスプリング６０を介して車体２００に入力される。
【００３９】
荷重が高周波帯域や微振幅領域の振動であるとき、緩衝器５０がそのような振動に対して追従できない場合がある。ここで、図１に示すサスペンション装置１０１では、ばね１が、図１に示すようにピストン部５１の上端部とアッパシート７０の下面との間に配置されている。また、図２に示すサスペンション装置１０１Ａでは、ばね１が、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にも配置されている。ばね１では、上記のように筒状部１１，１２と相手部材１１１，１１２との間に摩擦が発生しなく、これによりばね１の荷重特性にヒステリシスが発生しない。したがって、動的ばね定数を小さくすることができるから、高周波帯域や微振幅領域の振動時の荷重変動を小さくすることができる。
【００４０】
図７は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置の実施例と比較例で得られた振動周波数と荷重変動幅との関係の実験結果を表す図である。実施例は、ばね１を有する図２に示すサスペンション装置１０１Ａの具体例、比較例は、実施例は、ばね１を有しない以外は実施例と同じ構成を有する具体例を用いた。実験では、ばね１の具体例について、板厚を０．４ｍｍ、本体部の高さを３．１７ｍｍ、本体部の内径（第１筒状部の開口部の径）を１３ｍｍ、本体部の外径（第２筒状部の開口部の径）を４７ｍｍ、第２筒状部の高さを５．２ｍｍに設定した。実験では、実施例および比較例のサスペンション装置を加振し、この場合、周波数を５０Ｈｚ、７５Ｈｚ、１００Ｈｚ、１２５Ｈｚに設定し、各周波数での荷重変動幅（Ｎ）を調べた。その結果を図７に示す。図７から判るように、ばねを有する実施例のサスペンション装置では、ばねを有しない比較例のサスペンション装置と比較して、全ての周波数において、荷重変動幅が低減していることを確認した。
【００４１】
本実施形態では、緩衝器５０でスティックスリップが発生した場合でも、軸線方向のばね定数が小さいばね１が荷重変動を抑制することができるから、乗り心地が良好となる。このようにスティックスリップの発生自体を防止することが不要となるから、緩衝器の作動油の基油組成の最適化を図る必要がなくなる。
【００４２】
一方、ばね１では、本体部が上記のように皿ばね部として機能するから、緩衝器５０の軸線垂直方向のばね定数が大きくなり、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を高めることができる。たとえば、軸線垂直方向のばね定数を２００Ｎ／ｍｍ以下、軸線方向のばね定数を２０００Ｎ／ｍｍ以上に設定することができ、軸線垂直方向／軸線方向のばね定数比を１０以上に設定することができる。したがって、ばね１では、軸線垂直方向の剛性を大きくすることができるから、緩衝器５０の軸線方向の振動がばね１に対してせん断応力として作用した場合でも、ばね１は軸線垂直方向に撓まない。その結果、操縦安定性を確保することができる。よって、従来のゴム部材とは異なり、ばね定数比の向上のための別部材が不要となり、部品点数を低減することができる。しかも、この効果は、皿ばね部として機能する本体部１０に筒状部１１，１２を設けるという簡単な構成で得ることができる。
【００４３】
特に、固定部材８１の大径部とアッパシート７０の上面との間にもばね１を配置する場合、固定部材８１を通じて緩衝器５０から入力される荷重をばねが受けて、その変動を抑制することができるとともに、車体２００が車輪と反対側に移動した場合、ばね１はその衝撃を吸収することができる。また、図６に示すように、ばね１の設置時の初期荷重について、図６に示すように、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作時にたわみ量が大きく変化したときにばね定数が大きくなるように設定することにより、サスペンション装置１０１の動作において、通常の微振幅時に動的ばね定数の小さな領域を利用し、大振幅時にばね定数が大きくなって緩衝器を効果的に利用することができるので、荷重変動の抑制を効果的に図ることができる。
【００４４】
第１実施形態では、サスペンション装置１０１，１０１Ａを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえばサスペンション装置におけるばね１の配置形態としては、種々の形態を用いることができる。たとえば図８に示すサスペンション装置１０１Ｂでは、車体２００とアッパシート７０との間にばね１を配置している。サスペンション装置１０１Ｂでは、緩衝器５０およびサスペンションスプリング６０からの荷重が分離されずに、ばね１に入力される。第１実施形態では、必要に応じて、サスペンション装置１０１，１０１Ａ，１０１Ｂでのばね１の配置形態を適宜組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００４５】
（２）第２実施形態
図９は、本発明の第２実施形態に係るサスペンション装置１０２の概略構成を表し、（Ａ）はサスペンション装置１０２の一部の側断面図、（Ｂ）はサスペンション装置１０２に使用されるアッパシート７０Ａの側断面図である。第２実施形態は、第１実施形態のアッパシート７０がばね１の構成を有するように変更したアッパシート７０Ａを用いている点が第１実施形態とは異なる。第２実施形態では、第１実施形態と同様な構成には同符号を付し、その説明は省略している。
【００４６】
アッパシート７０Ａは、本体部９０、孔部９０Ａ、第１筒状部９１、第２筒状部９２、第１角部９３、および、第２角部９４を有している。本体部９０はばね１の本体部１０に対応し、孔部９０Ａはばね１の孔部１０Ａに対応し、第１筒状部９１はばね１の第１筒状部１１に対応し、第２筒状部９２はばね１の第２筒状部１２に対応し、第１角部９３はばね１の第１角部１３に対応し、第２角部９４ばね１の第２角部１４に対応している。アッパシート７０Ａの各部位は、ばね１におけるそれに対応する上記部位と同様な構成・作用を有しているから、アッパシート７０Ａは、図４〜６の特性を有するばね１と同様な特性を示すことができる。
【００４７】
第１筒状部９１の当接部は、孔部９０Ａの径方向の内側に向かって突出する取付部９５を有している。第２筒状部９２の当接部は、孔部１０Ａの径方向の外側に向かって突出する取付部９６を有している。この場合、固定部材８１の小径部が孔部９０Ａを通過し、取付部９５が大径部により緩衝器５０のピストン部５１の上端部に固定される。取付部９６には、たとえば孔部（図示略）が形成され、固定部材８２が車体２００を介して取付部９６の孔部に設けられることにより、取付部９６が車体２００に固定される。
【００４８】
ここで、アッパシート７０Ａでは、筒状部９１，９２が、ばね１の筒状部１１，１２と同様に不変形部分を有するから、取付部９５，９６と相手部材との摺動を防止することができる。したがって、取付部９５，９６を上記のように相手部材に固定することができる。なお、第２実施形態では、アッパシート７０Ａの剛性が高いから、筒状部９２は設けなくてもよい。
【００４９】
第２実施形態では、アッパシート７０Ａが第１実施形態のばね１と同様な形状をなし、取付部９５，９６により相手部材に取り付けられるから、第１実施形態と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、部品点数をさらに低減することができるとともに、設置スペースが小さな場合にも、容易に対応することができる。
【００５０】
（３）変形例
以上のように上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。なお、以下の変形例では、上記実施形態と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
【００５１】
本発明の本体部は、たとえば、外周部から内周部に向かって下方に傾斜する円錐状、Ｓ字状や、階段状、平坦状をなすことができる。筒状部は、筒状であればよく、その断面形状は多角形でもよく、その側断面形状は、曲線状でもよい。また、本体部および筒状部には、軽量化のためにスリットを形成することができる。また、第１角部および第２角部の形状は、図示の形状に限定されるものではなく、曲面形状等の種々の形状に変更可能である。
【００５２】
また、第１筒状部および第２筒状部を本体部の内周部および外周部に形成したが、第１筒状部および第２筒状部のいずれか一方のみに形成してもよい。さらに、当接部は、溶接により相手部材に固定してもよいし、当接部にフランジ部を設けてねじ手段等の固定部材を用いて相手部材に固定してもよい。また、相手部材に凹部を形成し、そこに当接部を係合させることにより固定してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…ばね、１０，９０…本体部、１０Ａ，９０Ａ…孔部、１１，９１…第１筒状部（筒状部）、１２，９２…第２筒状部（筒状部）、１３，９３…第１角部（角部）、１４，９４…第２角部（角部）、５０…緩衝器、７０，７０Ａ…アッパシート、９５，９６…取付部、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２…サスペンション装置、１１１…第１部材、１１２…第２部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝器と、前記緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、前記緩衝器が前記アッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
前記車体と前記アッパシートとの間、および、前記緩衝器と前記アッパシートとの間の少なくとも一方にばねが設けられ、
前記ばねは、
孔部を有する本体部と、
前記本体部の内周部および外周部に設けられた筒状部と、
前記本体部と前記筒状部との境界部に形成された角部とを備え、
前記本体部は、前記緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、
前記筒状部は、前記本体部の前記内周部および前記外周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部を備え、
前記角部は、その角度が前記相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
前記緩衝器を前記アッパシートに固定する固定手段を備え、
前記固定手段と前記アッパシートとの間に、前記ばねと同様な構成を有する他のばねが設けられてい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。
【請求項３】
前記ばねでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化時にばね定数が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
緩衝器と、前記緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、前記緩衝器が前記アッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
前記アッパシートは、
孔部を有する本体部と、
前記本体部の内周部および外周部のうちの少なくとも内周部に設けられた筒状部と、
前記本体部と前記筒状部との境界部に形成された角部とを備え、
前記本体部は、前記緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、
前記筒状部は、
前記本体部の前記周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部と、
前記孔部の径方向の内側あるいは外側に向かって突出するようにして前記当接部に形成されるとともに、前記相手部材に取り付けられる取付部とを有し、
前記角部は、その角度が前記相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項５】
前記アッパシートでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化時にばね定数が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のサスペンション装置。
【請求項６】
前記当接部は、前記押圧力が変化しても、前記相手部材に対して摺動しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のサスペンション装置。
【請求項１】
緩衝器と、前記緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、前記緩衝器が前記アッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
前記車体と前記アッパシートとの間、および、前記緩衝器と前記アッパシートとの間の少なくとも一方にばねが設けられ、
前記ばねは、
孔部を有する本体部と、
前記本体部の内周部および外周部に設けられた筒状部と、
前記本体部と前記筒状部との境界部に形成された角部とを備え、
前記本体部は、前記緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、
前記筒状部は、前記本体部の前記内周部および前記外周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部を備え、
前記角部は、その角度が前記相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
前記緩衝器を前記アッパシートに固定する固定手段を備え、
前記固定手段と前記アッパシートとの間に、前記ばねと同様な構成を有する他のばねが設けられてい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。
【請求項３】
前記ばねでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化時にばね定数が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
緩衝器と、前記緩衝器が連結されるアッパシートとを備え、前記緩衝器が前記アッパシートを介して車体に接続されるサスペンション装置であって、
前記アッパシートは、
孔部を有する本体部と、
前記本体部の内周部および外周部のうちの少なくとも内周部に設けられた筒状部と、
前記本体部と前記筒状部との境界部に形成された角部とを備え、
前記本体部は、前記緩衝器の軸線方向に交差する方向に延在し、
前記筒状部は、
前記本体部の前記周部から相手部材に向けて突出してそこに当接する当接部と、
前記孔部の径方向の内側あるいは外側に向かって突出するようにして前記当接部に形成されるとともに、前記相手部材に取り付けられる取付部とを有し、
前記角部は、その角度が前記相手部材から加えられる押圧力に応じて変化するように弾性変形可能であることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項５】
前記アッパシートでは、初期状態のばね定数が最小になるとともに、動作中のたわみ量変化時にばね定数が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のサスペンション装置。
【請求項６】
前記当接部は、前記押圧力が変化しても、前記相手部材に対して摺動しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のサスペンション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４５９４２（Ｐ２０１１−２４５９４２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９６５９（Ｐ２０１０−１１９６５９）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
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