JP2000094920A - ストラット型懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、圧縮コイルばねによってスト
ラットに対し所望の横力を適切に付与し得るストラット
型懸架装置を提供する。 【解決手段】 圧縮コイルばね５の上側座面の中心を通
るコイル軸が自由状態において所定の曲率で湾曲するよ
うに圧縮コイルばね５を形成する。この圧縮コイル５ば
ねの車体外側に位置する下側座巻部の素線５ａと、これ
に隣接する素線５ｂとの間にゴムブロック２０を介装す
る。そして、ストラット２を囲繞するように上側座３と
下側座４との間に圧縮コイルばね５を配置し、そのコイ
ル軸の湾曲方向が車体外側方向となるように保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ストラットを囲繞
するように圧縮コイルばねを配置した自動車用のストラ
ット型懸架装置に関し、特に、ストラットの緩衝作用を
円滑に行ない得るストラット型懸架装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の懸架装置に関しては、従来よ
り種々の形式のものが知られているが、車輪の位置決め
用の支柱（ストラット）としてショックアブソーバ（緩
衝器）を利用したストラット型懸架装置が普及してい
る。このストラット型懸架装置においては、荷重入力軸
とストラット軸との間のずれが不可避であるため、スト
ラットに曲げモーメントが発生し、ストラットのガイド
部及びピストン部に作用する横力によってショックアブ
ソーバとして円滑な摺動作動が阻害される。これを防止
するため、例えば円筒状の圧縮コイルばねのコイル軸を
ストラット軸に対してオフセットさせて曲げモーメント
を相殺する技術が利用されている。

【０００３】このようなストラット型懸架装置に関し、
例えば実公昭４８−３９２９０号公報には、緩衝支柱
（ストラット）に生ずる横力を減少させる方法として、
自由状態においてコイル軸が直線の円筒状に形成された
汎用のコイルスプリングをばね中心に関して実質的に直
角方向に湾曲させて取付ける方法、及びあらかじめ自由
状態においてばね中心を湾曲させて形成されたコイルス
プリングを取付状態においてばね中心が直線状になるよ
うにセットすることによりばね横反力によるモーメント
を得る方法が提案されている。結局、コイルスプリング
を、そのばね中心に関して実質的に直角方向に弾性変形
させて横荷重をもって取付け、コイルスプリングはその
横荷重によって緩衝支柱に作用するモーメントが路面反
力によるモーメントに対抗して作用するように取付け
て、緩衝支柱のブッシュ及びピストンの横力を減少させ
るように構成されている。

【０００４】同様に、英国特許第１１９８７１３号公報
にも、ストラット型懸架装置において、ショックアブソ
ーバ即ちストラットに対し車輪による曲げモーメントと
反対方向に曲げモーメントが生ずるようにコイルばねを
圧縮して装着する方法が提案されている。同公報Ｆｉｇ
２においては、実質的に直線状の軸回りに巻回され、両
端の巻回部が相互にα°屈曲形成されたコイルばねが開
示されている。このコイルばねはショックアブソーバの
ハウジングとロッドに結合された平行なプレート間に、
コイルばねの両端を含む面が車両の内側で交差するよう
に配置されると、コイルばねの圧縮量が内側より外側の
ほうが大となるので、その付勢力によって、ストラット
に対し、車輪による曲げモーメントと反対方向に曲げモ
ーメントが生ずる旨記載されている。

【０００５】同公報のＦｉｇ３には、自由状態において
一つの円弧状の軸回りに巻回され、二つの座面が相互に
傾斜するように形成されたコイルばねが開示されてい
る。このコイルばねが平行なプレート間に介装され、自
由状態で長い方の側面が車両の外側に向くように配置さ
れると、コイルばねの圧縮量が内側より外側のほうが大
となる旨記載されている。また、Ｆｉｇ４には、二つの
プレートが相互に傾斜し、その二つの面が車両の外側で
交差するようにショックアブソーバのハウジングとロッ
ドに結合されており、これらのプレート間に、直線状の
軸回りに巻回された円筒状のコイルばねが配置される旨
記載されている。これにより、コイルばねの圧縮量が内
側より外側のほうが大となる旨記載されている。

【０００６】更に、特許第２６４２１６３号公報には、
ストラット型懸架装置において、自動車のタイヤ幅が広
くなると車輪支持点が外方へ移るため、ばね力作用線を
設定すべき支持作用線と緩衝器軸線の間の角度が大きく
なり、これを満足する構造とすることはできないことに
鑑み、緩衝器のピストン棒に生じる横力を大幅に除去で
きるようにすることを目的として、ばね中心線が無負荷
状態においてほぼＳ字形に延びた圧縮コイルばねを有す
る懸架装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ストラット型懸架装置
の一層の小型化が要請される今日においては、通常の円
筒状圧縮コイルばねを用いストラット及びその支持機構
の改良を加えるだけでは、路面荷重によってストラット
に発生する曲げモーメントを打ち消すことは困難であ
る。従って、圧縮コイルばねの横力を積極的に増大さ
せ、この圧縮コイルばねをストラット型懸架装置に適切
に取り付けることが必要となる。然し乍ら、前掲の実公
昭４８−３９２９０号公報に開示された、自由状態にお
いてばね中心を湾曲させて形成されたコイルスプリング
を取付状態においてばね中心が直線状になるようにセッ
トする構造では所望の効果を得ることは至難である。

【０００８】これに対し、英国特許第１１９８７１３号
公報に開示された懸架装置においては、コイルばねの構
造が開示されているが、同公報に記載のコイルばね及び
その取付構造によっても所望の効果を得ることは困難で
ある。この点に関しては、前掲の特許第２６４２１６３
号公報においてもストラットのガイド部及びピストン部
に作用する横力の減少を十分に達成することは困難とし
ている。もっとも、特許第２６４２１６３号公報に開示
された、ばね中心線が無負荷状態においてほぼＳ字形に
延びた圧縮コイルばねでは、製造が困難でありコストア
ップ要因となる。

【０００９】結局、前述のように圧縮コイルばねを湾曲
させるだけでは、ばね反力軸（ばね力作用線）がコイル
軸（ばね中心線）に対して平行にシフトし、圧縮コイル
ばねの上側座面の中心を通らないため、上側座に対し偏
心力が生じ、上側座の支持構造に悪影響を及ぼすおそれ
がある。

【００１０】そこで、本発明は、簡単な構造で、圧縮コ
イルばねによってストラットに対し所望の横力を適切に
付与し得るストラット型懸架装置を提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は請求項１に記載のように、車体にストラッ
トの上端を支持すると共に、前記ストラットに固定する
下側座と前記車体に支持する上側座との間に、前記スト
ラットを囲繞するように圧縮コイルばねを配置し、前記
ストラットを介して前記車体に車輪を支持するストラッ
ト型懸架装置において、前記圧縮コイルばねの上側座面
の中心を通るコイル軸が、前記圧縮コイルばねの自由状
態において所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイル
ばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの前記車体
外側に位置し前記下側座近傍で隣接する素線間に弾性部
材を介装し、及び／又は前記圧縮コイルばねの前記車体
内側に位置し前記上側座近傍で隣接する素線間に弾性部
材を介装し、前記下側座と前記上側座との間に配置する
前記圧縮コイルばねを、前記コイル軸の湾曲方向が前記
車体外側方向となるように保持することとしたものであ
る。例えば、前記圧縮コイルばねを前記ストラットに対
しコイル軸がオフセットするように配置する場合には、
前記弾性部材を介装した圧縮コイルばねを、前記コイル
軸の湾曲方向が前記圧縮コイルばねの配置時の前記スト
ラットに対するオフセット方向と一致するように保持す
るとよい。

【００１２】特に、請求項２に記載のように、車体にス
トラットの上端を支持すると共に、前記ストラットに固
定する下側座と前記車体に支持する上側座との間に、前
記ストラットを囲繞するように圧縮コイルばねを配置
し、前記ストラットを介して前記車体に車輪を支持する
ストラット型懸架装置において、前記圧縮コイルばねの
上側座面の中心を通るコイル軸が、前記圧縮コイルばね
の自由状態において所定の曲率で湾曲するように前記圧
縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの
前記車体外側に位置する下側座巻部の素線と、該下側座
巻部の素線に隣接する素線との間に弾性部材を介装し、
前記下側座と前記上側座との間に配置する前記圧縮コイ
ルばねを、前記コイル軸の湾曲方向が前記車体外側方向
となるように保持する構成とするとよい。

【００１３】前記弾性部材は、請求項３に記載のよう
に、前記圧縮コイルばねの軸心を中心とする中心角が６
５°以下の範囲で、前記下側座巻部の素線と、前記下側
座巻部の素線に隣接する素線に当接するように配設する
ゴムブロックによって構成することが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１はストラット型懸架装置（以
下、単に懸架装置という）の一実施形態の全体構成を示
し、図２は上側座３、下側座４及びストラットマウント
１０を示す拡大断面図である。図１において、車体１に
ストラット２の上端が弾性的に支持されると共に、上側
座３が車体１に支持され、ストラット２の中間部に下側
座４が固定されている。これら上側座３と下側座４との
間に、ストラット２を囲繞するように圧縮コイルばね５
が配置されている。ストラット２の下端はナックル６に
固定され、ナックル６はロアアーム７を介して車体１に
ピボット結合されている。而して、ナックル６に軸支さ
れる車輪８はストラット２及び圧縮コイルばね５を介し
て車体１に支持されると共に、ロアアーム７を介して車
体１に支持されている。尚、ストラット２の上端及び上
側座３はストラットマウント１０を介して車体１に取り
付けられているが、これについては後述する。

【００１５】ストラット２はシリンダ２ａと、このシリ
ンダ２ａ内に摺動自在に支持されたロッド２ｂを備え、
これらによってショックアブソーバが構成されている。
ロッド２ｂの上端はストラットマウント１０を介して車
体１に取り付けられ、シリンダ２ａの下端がナックル６
に取り付けられ、例えば前掲の実公昭４８−３９２９０
号公報に開示された機構と同様に構成されている。そし
て、これらの間のシリンダ２ａに下側座４が固定されて
いる。

【００１６】圧縮コイルばね５は、図２に示すように上
側座面ＵＳの中心を通るコイル軸ＣＡが、圧縮コイルば
ね５の自由状態において所定の曲率で湾曲するように形
成されており、胴曲がり量ｄの初期胴曲がりを有する。
そして、圧縮コイルばね５を車体に装着した際に車体外
側に位置する下側座巻部の素線５ａと、この素線５ａに
隣接する素線５ｂとの間には、本発明の弾性部材たるゴ
ムブロック２０が介装されている。

【００１７】このゴムブロック２０は、図３に示すよう
に、圧縮コイルばね５の軸心を中心とする中心角が６５
°以下となる円弧の内外周を有するゴム製円筒体の一部
で、少なくとも最小荷重時に、圧縮コイルばね５の円周
方向に沿って下側座巻部の素線５ａとこれに隣接する素
線５ｂに当接するように形成されている。

【００１８】而して、素線５ａと素線５ｂとの間にゴム
ブロック２０が介装された圧縮コイルばね５が、図２に
示すように上側座３と下側座４との間に介装される。即
ち、圧縮コイルばね５のコイル軸の湾曲方向が車体外側
方向となるように下側座４と上側座３との間に支持され
る。例えば、図１に示すようにストラット２がオフセッ
トして配置されている場合には、圧縮コイルばね５のス
トラット２に対するオフセット方向（図２の右側）と一
致するように保持される。この結果、圧縮コイルばね５
は図２の右側が左側より大きな圧縮力で保持される。

【００１９】ストラットマウント１０は、図２に示すよ
うに軸受１１を介して上側座３を車体１に支持する下側
ブラケット１２と、この下側ブラケット１２と共に車体
１にボルト結合する上側ブラケット１３を備え、これら
の間に防振ゴム１４が収容されている。一方、ストラッ
ト２のロッド２ｂの先端には支持ブラケット１５が固定
されており、この支持ブラケット１５が下側ブラケット
１２と上側ブラケット１３の間で防振ゴム１４に挟持さ
れている。即ち、本実施形態のストラットマウント１０
は荷重経路分離型となっており、ストラット２は防振ゴ
ム１４を介して車体１に支持されているので車輪８から
の振動が吸収され、圧縮コイルばね５は軸受１１を介し
て車体１に支持されているので圧縮、拡張作動時に生ず
る応力が適切に吸収される。

【００２０】ここで、例えば図７に示すように単に圧縮
コイルばねを初期胴曲がりさせるだけでは、ばね反力軸
ＲＡが平行移動するだけで、ばね反力の着力点はコイル
軸ＣＡからずれるので（ずれ量を図７にｅで示す）、軸
受１１（図２）に偏摩耗が生ずるおそれがある。これに
対し、本実施形態においては図２に示すように、ばね反
力の着力点が上側座面ＵＳの略中心にあって略コイル軸
ＣＡ上に位置するように構成されている。

【００２１】而して、上記の構成になる懸架装置におい
ては、図１に示すように、荷重入力軸ＡＡとばね反力軸
ＲＡは一致せず、ストラット２のストラット軸ＳＡと荷
重入力軸ＡＡとは角度θ１をなすのに対し、ストラット
軸ＳＡとばね反力軸ＲＡとは角度θ２をなしている。
尚、ＬＡはロアアーム７の軸、ＫＡはキングピン軸を表
す。上記荷重入力軸ＡＡとストラット軸ＳＡの不一致に
起因し、ストラット２のシリンダ２ａとロッド２ｂとの
間に摺動抵抗が生じ得るが、この摺動抵抗は圧縮コイル
ばね５の付勢力によって発生が抑えられ、ロッド２ｂの
円滑な摺動作動が確保される。

【００２２】図４乃至図６は、図３の左下に示した座標
を有し、ゴムブロック２０が介装された圧縮コイルばね
５に対応する解析モデル（図示せず）を用いてＦＥＭ解
析を行なったときの結果を示すものである。尚、この解
析モデルは、コイルばねの下側座面から０．７５巻と
１．７５巻の間に介装した数個のスカラーばねによって
モデル化したもので、そのばね定数はゴムブロック２０
のばね定数が４５Ｎ／ｍｍとなるように設定し、最小荷
重時にゴムブロック２０が素線５ａ，５ｂに当接するよ
うにばね特性を設定したものである。

【００２３】先ず、図４はゴムブロック２０を円弧とす
る中心角θｃに応じた横力の変化を表すもので、中心角
θｃが増加すると圧縮コイルばね５の横力Ｆｓ（Ｎ）が
減少することが分かる。また、図５は中心角θｃと横力
減少率（％）の関係を示すもので、θｃ＝０°の場合に
比し、θｃ＝７０°で横力が約５％減少することにな
る。尚、θｃ＝０°はシミュレーション上の極小値であ
り、実際には存在しないので、現実的には製造可能な最
小値とする必要があるが、本実施形態では後述のように
最小値を必要とすることはない。

【００２４】図６は、前述の圧縮コイルばね５のよう
に、上側座面の中心を通るコイル軸が自由状態において
所定の曲率で湾曲するように形成された、初期胴曲がり
を有する圧縮コイルばねに関し、前述のゴムブロック２
０がばね反力に及ぼす影響を実験したときの実験結果で
ある。具体的には、下側座巻部の素線５ａとこれに隣接
する素線５ｂに当接する範囲を特定するための、種々の
中心角θｃの範囲を有するゴムブロックを圧縮コイルば
ね５の素線５ａ，５ｂ間に介装したときのばね反力軸
を、ｘ−ｚ面に投影した図である。尚、ばね反力軸は上
側座面及び下側座面に作用するばね反力の着力点を結ぶ
線である。

【００２５】図６において、最も下側に位置し最小のｘ
軸方向の傾きを有する太い一点鎖線は、ゴムブロックが
無い場合の解析結果を表し、最も上側に位置し最大のｘ
軸方向の傾きを有する実線は、中心角θｃが０°の場合
を表す。図６から明らかなように、中心角θｃが０°か
ら増大（素線との当接部分が増大）するに応じてｘ軸方
向のばね反力軸の傾きが小さくなる。

【００２６】上記の解析結果から以下の事項が明らかと
なる。即ち、（１）ゴムブロック２０の中心角θｃの範
囲は小さい程、圧縮コイルばねの横力増大効果が大き
い。（２）ゴムブロック２０の中心角θｃの範囲を大き
くし過ぎると、横力増大効果が低下するだけでなく、工
作精度上、隣接する素線５ａ及び素線５ｂに対し均等に
当接させることが困難となる。（３）逆に、ゴムブロッ
ク２０の中心角θｃの範囲を小さくし過ぎると、製作、
組付けが困難となり、安定した状態で素線５ａ及び素線
５ｂに当接し得る形状の設計が困難となる。

【００２７】この結果、ゴムブロック２０の中心角θｃ
は６５°以下とすることが望ましいが、中心角θｃの範
囲を小さくし過ぎると上記の問題が生ずるので、中心角
θｃの下限を、例えば図３に示すゴムブロック２０の素
線５ａ及び素線５ｂに当接する部分の幅ｗが２０ｍｍ以
上となるように設定することが望ましい。尚、上記の解
析結果から最大主応力分布（図示せず）も得られたが、
ゴムブロック２０の中心角θｃを変化させても応力分布
及びその最大値は殆ど変化しないことが確認できた。

【００２８】而して、本実施形態においては、図２に示
すように圧縮コイルばね５の胴曲がり量ｄとゴムブロッ
ク２０の中心角θｃが適宜設定され、ストラット２に対
する横力の大きさが適宜調整されると共に、ばね反力の
着力点が上側座面ＵＳの略中心に位置するように調整さ
れる。これにより、軸受１１に偏摩耗が生ずることもな
く安定した状態でストラット２に横力が付与される。
尚、防振ゴム１４は、本願では詳細な説明は省略する
が、圧縮コイルばね５のばね反力軸が上側座面ＵＳの略
中心を通るように設計されている。

【００２９】更に、図示は省略するが、上記ゴムブロッ
ク２０に代えて、あるいは上記ゴムブロック２０と共
に、圧縮コイルばね５の上側座３近傍で隣接する素線間
にゴムブロックを介装することとしてもよい。この場合
には、圧縮コイルばね５の上側座３近傍に介装するゴム
ブロックは車体内側に配置される。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、請求項１に係るストラッ
ト型懸架装置は、圧縮コイルばねの上側座面の中心を通
るコイル軸が自由状態において所定の曲率で湾曲するよ
うに圧縮コイルばねを形成すると共に、圧縮コイルばね
の車体外側に位置し下側座近傍で隣接する素線間に弾性
部材を介装し、及び／又は圧縮コイルばねの車体内側に
位置し上側座近傍で隣接する素線間に弾性部材を介装
し、且つコイル軸の湾曲方向が車体外側となるように圧
縮コイルばねを保持することとしているので、ストラッ
トに対して所望の横力を適切に付与し、円滑な緩衝作動
を確保することができる。また、圧縮コイルばねの装着
時に特別な手段を講ずる必要もないので、組付けが容易
である。

【００３１】特に、請求項２に記載のストラット型懸架
装置においては、圧縮コイルばねの上側座面の中心を通
るコイル軸が自由状態において所定の曲率で湾曲するよ
うに圧縮コイルばねを形成すると共に、圧縮コイルばね
の車体外側に位置する下側座巻部の素線と、該下側座巻
部の素線に隣接する素線との間に弾性部材を介装し、且
つコイル軸の湾曲方向が車体外側方向となるように圧縮
コイルばねを保持することとしているので、簡単な構成
でストラットに対して所望の横力を適切に付与し、円滑
な緩衝作動を確保することができる。

【００３２】また、弾性部材を、請求項３に記載のよう
に、圧縮コイルばねの軸心を中心とする中心角が６５°
以下の範囲で、下側座巻部の素線と、これに隣接する素
線に当接するように配設するゴムブロックによって構成
すれば、安価且つ容易にストラットに対して所望の横力
を適切に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るストラット型懸架装
置の断面図である。

【図２】本発明の一実施形態における上側座、下側座及
びストラットマウントを示す拡大断面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るストラット型懸架装
置に供するゴムブロックの斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るストラット型懸架装
置に供するゴムブロックの中心角と横力との関係を示す
グラフである。

【図５】本発明の一実施形態に係るストラット型懸架装
置に供するゴムブロックの中心角と横力減少率との関係
を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施形態において、種々の中心角の
範囲を有するゴムブロックを介装したときのばね反力軸
を、ｘ−ｚ面に投影した状態を示すグラフである。

【図７】本発明の比較対象の圧縮コイルばねの一例の支
持状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 車体， ２ ストラット ３ 上側座， ４ 下側座 ５ 圧縮コイルばね ６ ナックル， ７ ロアアーム， ８ 車輪 １０ ストラットマウント， ２０ ゴムブロック ＵＳ 上側座面， ＬＳ 下側座面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体にストラットの上端を支持すると共
   に、前記ストラットに固定する下側座と前記車体に支持
   する上側座との間に、前記ストラットを囲繞するように
   圧縮コイルばねを配置し、前記ストラットを介して前記
   車体に車輪を支持するストラット型懸架装置において、
   前記圧縮コイルばねの上側座面の中心を通るコイル軸
   が、前記圧縮コイルばねの自由状態において所定の曲率
   で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共
   に、前記圧縮コイルばねの前記車体外側に位置し前記下
   側座近傍で隣接する素線間に弾性部材を介装し、及び／
   又は前記圧縮コイルばねの前記車体内側に位置し前記上
   側座近傍で隣接する素線間に弾性部材を介装し、前記下
   側座と前記上側座との間に配置する前記圧縮コイルばね
   を、前記コイル軸の湾曲方向が前記車体外側方向となる
   ように保持することを特徴とするストラット型懸架装
   置。
2. 【請求項２】 車体にストラットの上端を支持すると共
   に、前記ストラットに固定する下側座と前記車体に支持
   する上側座との間に、前記ストラットを囲繞するように
   圧縮コイルばねを配置し、前記ストラットを介して前記
   車体に車輪を支持するストラット型懸架装置において、
   前記圧縮コイルばねの上側座面の中心を通るコイル軸
   が、前記圧縮コイルばねの自由状態において所定の曲率
   で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共
   に、前記圧縮コイルばねの前記車体外側に位置する下側
   座巻部の素線と、該下側座巻部の素線に隣接する素線と
   の間に弾性部材を介装し、前記下側座と前記上側座との
   間に配置する前記圧縮コイルばねを、前記コイル軸の湾
   曲方向が前記車体外側方向となるように保持することを
   特徴とするストラット型懸架装置。
3. 【請求項３】 前記弾性部材は、前記圧縮コイルばねの
   軸心を中心とする中心角が６５°以下の範囲で、前記下
   側座巻部の素線と、前記下側座巻部の素線に隣接する素
   線に当接するように配設するゴムブロックから成ること
   を特徴とする請求項２記載のストラット型懸架装置。