JP7182495B6

JP7182495B6 - シリンダ装置

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Publication number: JP7182495B6
Application number: JP2019042473A
Authority: JP
Inventors: 理一永尾; 浩一山香; 喜裕山口
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: KR102553157B1; WO2020184058A1; DE112020000362T5; CN113518722B; US20220088983A1; KR20210102466A; CN113518722A; JP2020143764A; JP7182495B2

Description

本発明は、自動車等に用いられるシリンダ装置となるストラット型ショックアブゾーバ及びショックアブゾーバに関する。

自動車のサスペンション，特にマクファーソンストラット型サスペンションに用いられるシリンダ装置となるショックアブゾーバは、減衰弁を備えたピストンが内筒に収納され、内筒の中を軸方向に沿って摺動している。内筒の外周側には、リザーバ室を形成する外筒が配置される。近年のショックアブソーバは、内筒と外筒を備えた複筒式が主流となっている。内筒と外筒の上端部と底端部はそれぞれロッドガイドと底部バルブによって結合されている。内筒と外筒にはピストンロッドが収納され、ピストンロッドの底端部側にはピストンが固定されている。ピストンロッドの上端部側はロッドガイドを貫通し、外筒から突出している。複筒式のショックアブゾーバの一種であるストラット型ショックアブゾーバは、車柱として車体自重と車体の慣性による傾きに対する車体姿勢を支持し、走行時の振動減衰を行う。

複筒式ストラット型ショックアブゾーバがマクファーソンストラット型サスペンションに用いられる場合、主にピストンロッドの上端部が車体に結合される。外筒の底端部側はナックルブラケットを介してホイール支持部材となるナックルに結合される。ナックルブラケットは車体外方向に延伸された二面幅の板部でホイール支持部材を挟み込むように結合される。これにより、複筒式ストラット型ショックアブゾーバは車体自重を支持する。複筒式ストラット型ショックアブゾーバは、走行時、慣性等による車体姿勢変化時に生じる車体前後方向に平行な荷重と車体内外方向に平行な荷重の合力(横力)を支持する。

複筒式ストラット型ショックアブゾーバは車柱としての機能を有することから、操縦安定性と乗り心地の向上のために、横力に対する曲げ剛性の向上が望まれる。曲げ剛性の向上により複筒式ストラット型ショックアブゾーバは、全体の弾性変形量を低減でき、車体のロール量を低減させて操縦安定性を向上できる。また、弾性変形量の低減により、ピストンとシリンダとなる内筒間の摩擦が低減でき、ピストンの滑らかな直動摺動を実現させて乗り心地を向上できる。

曲げ剛性の向上には、特に外筒の外形拡大による断面２次モーメントの向上が効果的である。断面２次モーメントを向上させるものとして、例えば特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１では、外筒を楕円形状にし、車軸と同方向の中心線の部分において外筒の肉厚が厚くなるようにして断面２次モーメントを向上させ、曲げ剛性を確保するようにしている。

特開２００２－８９６０６号公報

ストラット型ショックアブソーバを車体に取り付けるにあたっては、周辺部品との干渉を避ける必要がある。特にホイールリム，タイヤと外筒との間は、タイヤチェーン装着時やホイールインチアップ時の対応を考慮する必要がある。すなわち、タイヤチェーン装着時やホイールインチアップ時においても、外筒がタイヤチェーンやインチアップしたホイールと接触しないように、ホイールリム，タイヤと外筒との間には十分なクリアランスを確保する必要がある。

特許文献１に記載の技術においては、所定の曲げ剛性を確保できるものの、ストラット型ショックアブソーバと周辺部品との干渉については考慮されていないため、タイヤチェーン装着時やホイールインチアップ時にこれらの部品と外筒とが干渉する恐れがあった。

また、特許文献１に記載の技術においては、外筒が、車両の内側と外側とで肉厚が厚くなるように配置されている。部品共有化のため、ストラット型ショックアブソーバを複数車種への搭載を考慮すると、例えばある一つの車種によって車両内側の肉厚が制限され、同時に車両外側の肉厚も制限されてしまう。このため、他の車種では、ストラット型ショックアブソーバの曲げ剛性が十分に確保できない恐れがあった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、外筒と周辺部材とのクリアランスを確保し、外筒の曲げ剛性を向上させることができるシリンダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、ピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドを有する緩衝機構と、前記緩衝機構を収容する筒状の内筒と、前記内筒を収容する外筒とを備え、前記外筒は、前記外筒と一体に設けられ、前記外筒の外面から一方向側に突出した一対のナックル取付け部を有し、前記一対のナックル取付け部は、それぞれ幅広面を対向させ、前記幅広面が前記外筒の軸方向に沿って設けられたシリンダ装置において、前記ピストンロッドのストローク中心線に直交する前記外筒の軸方向任意位置での直交断面において、前記ストローク中心線を通り、車両内側と外側に一致した仮想線を境界に、車両内側を仮想領域I、車両外側の仮想領域IIとした場合、前記仮想領域Iにおける前記外筒の断面積を前記仮想領域IIにおける前記外筒の断面積より大きくし、前記直交断面における前記ストローク中心線上の点をストローク中心点とし、前記仮想領域Ｉにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｉ１１とし、前記ストローク中心点を基準として前記距離ｌ _ｉ１１と点対称位置であり前記仮想領域ＩＩにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｏ１１とした時、前記距離ｌ _ｉ１１を前記距離ｌ _ｏ１１よりも長くし、前記距離ｌ _ｉ１１上における前記外筒の厚さは、前記距離ｌ _ｏ１１上における前記外筒の厚さよりも厚くしたことを特徴とする。

本発明によれば、外筒と周辺部材とのクリアランスを確保し、外筒の曲げ剛性を向上させることができるシリンダ装置を提供することができる。

本発明の第１実施例に係るサスペンション装置の模式図である。本発明の第１実施例に係る車体前方向から見た複筒式ストラット型ショックアブゾーバの縦側面図である。図２におけるIII－III´線の断面図である。図３の断面形状における変形例１を示す図である。図３の断面形状における変形例２を示す図である。図３の断面形状における変形例３を示す図である。図３の断面形状における変形例４を示す図である。図３の断面形状における変形例５を示す図である。図３の断面形状における変形例６を示す図である。本発明の第２実施例に係る車体前方向から見た複筒式ストラット型ショックアブゾーバの縦側面図である。図１０の断面XI－XI´線の断面図である。

以下、本発明に係るシリンダ装置の実施例を図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。

本発明の各実施例では４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、説明する。また、本発明の各実施例ではシリンダ装置となるショックアブソーバとして、複筒型のストラット式ショックアブソーバを用いた例で説明する。各実施例の説明においては、各図に記載した座標軸に従い、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、矢印の方向を正（＋）、反矢印の方向を負（－）と表現する。

図１は本発明の第１実施例に係るサスペンション装置の模式図である。図１は車両を前方から見た図であり、車両の進行方向右側に位置する前側車輪（１輪）を示している。

自動車用マクファーソンストラット型サスペンション装置１は、車柱として車体１１とタイヤ１９を接続するストラット１０と、ストラット１０に懸架され車重や減衰抵抗を生み出すコイルスプリング１３と、ストラット１０に締結されカーブ時の車体ねじれに対する剛性を補填して車体姿勢を維持するスタビライザー１６と、ストラット１０を締結するナックル１４と、ナックル１４に締結されるキャンバー角とキャスター角を決める構造部材であるロアアーム１７とで構成される。ストラット１０は減衰力を生み出し、横力を支持している。

自動車用マクファーソンストラット型サスペンション装置１の一端側は、ストラット１０とコイルスプリング１３の＋Ｙ側に固定されたアッパーマウント１２を介して車体１１と結合される。また、自動車用マクファーソンストラット型サスペンション装置１の他端側は、ロアアーム１７の一端側と接続され、車体１１と結合される。

ナックル１４には図示しない軸受が固定され、軸受がホイールハブ１５を転動可能に支持する。ホイールハブ１５にはホイールリム１８が固定され、ホイールリム１８の外周部にはタイヤ１９が固定される。ホイールリム１８とタイヤ１９は車輪を構成する。タイヤ１９は地面２０に接地し、駆動力を地面２０に伝達させて車両を走行させる。走行時に作用する横力はストラット１０とナックル１４で主に支持し、車体変位を抑制する。地面２０からの入力や車体１１からの入力による振動はストラット１０とコイルスプリング１３がストローク中心線７１に沿って直動して減衰させる。

図２は本発明の第１実施例に係る車体前方向から見た複筒式ストラット型ショックアブゾーバの縦側面図、図３は図２におけるIII－III´線の断面図である。ストラット１０は、ピストン１１１を摺動可能に収容する内筒１０３と、内筒１０３の外周側に配置された外筒１０４を有する。外筒１０４は重力鋳造体で構成されており、内部に内筒１０３を収容している。内筒１０３と外筒１０４は、ピストン１１１の摺動軸となるストローク中心線７１を中心として同心に配置されている。内筒１０３と外筒１０４の間には、リザーバ室１２２が形成されている。ピストン１１１にはピストンロッド１０２が接続されており、緩衝機構を構成している。緩衝機構は筒状の内筒１０３に収容される。

内筒１０３と外筒１０４の＋Ｙ方向の先端部には、オイルシール１０８とロッドガイド１０９が設けられる。外筒１０４の先端側は、軸長が内筒１０３の軸長よりも長く成型され、この部分にオイルシール１０８とロッドガイド１０９が格納される。ロッドガイド１０９は内筒１０３内径の＋Ｙ方向の先端部に圧入固定される。Ｙ軸方向の底端部には一体化された外筒底板１０５が成型されている。先端側と同様に、外筒１０４の底端側は軸長が内筒１０３の軸長よりも長い。この部分に底部バルブ１１４が格納される。

外筒１０４の一端側となる外筒先端板１０４ａの部分には、開口が形成されオイルシール１０８、ロッドガイド１０９、内筒１０３、底部バルブ１１４が設けられている。オイルシール１０８、ロッドガイド１０９、内筒１０３、底部バルブ１１４は、外筒１０４の＋Ｙ方向の先端部に一体化された外筒先端板１０４ａで加締め固定され、オイルシール１０８、ロッドガイド１０９、内筒１０３、底部バルブ１１４、外筒底板１０５の順番に伝達する圧縮残留軸力が付与される。このとき、内筒１０３内には、オイル等の図示しない液体が充填されており、リザーバ室１２２には液体と共に所定量の図示しない窒素ガスが封入されている。オイルと窒素ガスは加締め固定されたオイルシール１０８で封止される。また、外筒１０４の一端側の開口中心は、ピストンロッド１０２のストローク中心線７１と同軸となっている。これにより、外筒１０４とピストンロッド１０２との組み付け性を向上することができる。

ピストン１１１は、ピストンロッド１０２の＋Ｙ方向の底端部に結合される。ピストンロッド１０２の先端部は、オイルシール１０８とロッドガイド１０９とを貫通して外筒１０４の＋Ｙ方向の先端部に延出し、図１に示したアッパーマウント１２を介して車体１１に結合されている。

外筒１０４の外周表面には、外周表面と一体成型されスタビライザー１６を締結するスタビブラケット１０６と、外周表面に固定されコイルスプリング１３を支持するスプリングシート１０７と、外周表面に一体成型されナックルを締結するナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂ（ナックル取付け部）が備えられている。Ｘ方向両端のナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂは、互いに二面幅状に離間して－Ｚ方向の車体外方向に向かってに延出するように外筒１０４に一体成型され、ボルト締結穴１１０ｃを通したボルトによりナックル１４と締結固定される。換言すると、一対のナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂは、外筒１０４の外面から一方向側に突出し、それぞれ幅広面を対向させ、幅広面が外筒１０４の軸方向に沿って設けられている。これにより、ナックル１４がストラット１０を介して車体１１と連結される。

ピストン１１１は、内筒１０３内に収納され、内筒１０３の内部を上部室１２０と下部室１２１に隔てられる。ピストン１１１には、一箇所以上のピストンオリフィス１１１ａと、ピストンチェック弁１１２と、伸び側減衰弁１１３とが設けられる。ピストンロッド１０２はピストン１１１に接続され、内筒１０３内を出入りする。ピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って伸び方向（＋Ｙ方向）にストロークした時の減衰力は、液体が上部室１２０から下部室１２１に流入する時にピストンオリフィス１１１ａと伸び側減衰弁１１３を通過することにより流通抵抗が負荷されて生み出される。

ピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って縮み方向（－Ｙ方向）にストロークした時には、液体はピストンチェック弁１１２により、下部室１２１からピストンオリフィス１１１ａを通って上部室１２０へ流入する。

底部バルブ１１４には、一箇所以上の底部バルブオリフィス１１４ａと、底部バルブチェック弁１１５と、縮み側減衰弁１１６が設けられる。ピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って伸び方向（＋Ｙ方向）にストロークした時には、液体は底部バルブチェック弁１１５により、リザーバ室１２２から底部バルブオリフィス１１４ａを通って下部室１２１への液体を流入する。

ピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って縮み方向（－Ｙ方向）にストロークした時の減衰力は、液体が下部室１２１からリザーバ室１２２に流入する時に底部バルブオリフィス１１４ａと縮み側減衰弁１１６を通過することにより流通抵抗が負荷されて生み出される。

従って、ピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って伸び方向（＋Ｙ方向）にストロークする時には、ピストン１１１のピストンオリフィス１１１ａと伸び側減衰弁１１３で減衰力を発生すると同時に、ピストンロッド１０２の退出分の液体が底部バルブ１１４の底部バルブチェック弁１１５を通してリザーバ室１２２から下部室１２１内に補充される。

逆にピストンロッド１０２がストローク中心線７１に沿って縮み方向（－Ｙ方向）にストロークするときには、上部室１２０と下部室１２１が導通すると同時に、下部室１２１からリザーバ室１２２に液体が流入して底部バルブ１１４の底部バルブオリフィス１１４ａと縮み側減衰弁１１６で減衰力を発生する。

次にストラット１０の断面形状について図３を用いて説明する。図３は図２におけるIII－III´線の断面図である。III－III´線の断面はピストンロッド１０２のストローク中心線７１に直交する外筒１０４の軸方向任意位置での直交断面である。

図３の直交断面において、ストローク中心線７１上の点はストローク中心点７１ａと定義する。ストローク中心点７１a（ストローク中心線７１）を通り、車両の内側と外側に一致し、車両の内側と外側との境界となるＸ方向に延びた線は仮想線１９１と定義する。仮想線１９１は、ナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂに形成されたボルト締結穴１１０ｃの中心を通るボルト締結穴中心軸線１９４と平行な線としている。また、仮想線１９１は、車輪の回転軸と直交する線である。ボルト締結穴中心軸線１９４上には、ナックル締結中心点７２ａが位置している。仮想線１９１を境界として、車両内側となる＋Ｚ方向を仮想領域Ｉ１９２、車両外側となる－Ｚ方向を仮想領域ＩＩ１９３とそれぞれ定義した場合、本実施例では仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の断面積Ａｉ１は仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の断面積Ａｏ１よりも大きくしている（断面積Ａ_ｉ１＞断面積Ａ_ｏ１）。

換言すると、外筒１０４のピストンロッド１０２（ロッド）のストローク中心線７１（中心軸）の軸方向任意の位置での直交断面において、外筒１０４の断面積をストローク中心線７１（中心軸）に対する径方向一側と径方向他側とに分け、外筒１０４の径方向一側の断面積Ａ_ｏ１を径方向他側の断面積Ａ_ｉ１より小さくしている。このとき、ストローク中心線７１（中心軸）に対する径方向一側と径方向他側の境界は、車輪の回転軸と直交する面とする。ストローク中心線７１（中心軸）の軸方向任意の位置での直交断面における外筒１０４の外周と、径方向一側と径方向他側との境界面からの垂線の最大距離は、径方向一側の方が短くなっている。

なお、断面積Ａ_ｉ１と断面積Ａ_ｏ１には、スタビブラケット１０６の断面積を含むようにしても良い。

図２に示したストラット１０におけるピストンロッド１０２の＋Ｙ方向の先端部には、車両走行中の転舵による車体姿勢変化により、車体内方向となる＋Ｚ方向や車両外方向となる－Ｚ方向に並行な横力が作用する。

図２では一例として車両外方向の横力を横力Ｆ_ｔＺ１として示した。この横力Ｆ_ｔＺ１の大きさと向きは走行状況により時々刻々とランダムに変化する。ストラット１０はナックル１４にナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂを介して締結され、横力Ｆ_ｔＺ１に対する固定部となり，ナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂ及び近辺の外筒１０４には反力Ｆ_ｂＺ１が作用する。このとき、横力Ｆ_ｔＺ１が作用するストローク中心線７１に対して反力Ｆ_ｂＺ１が発生するナックル締結中心線７２は同軸ではなく、Ｚ方向に距離ｌ_ｂ１だけオフセットしている。

図２に示すように横力Ｆ_ｔＺ１によりストラット１０には曲げ変形が発生する。ナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂのピストンロッド１０２側端部近辺では、ピストンロッド１０２側端部近辺を根元として片持ち梁の曲げモーメントＭ_ｔＺ１が発生する。このときに発生する曲げモーメントＭ_ｔＺ１は、横力Ｆ_ｔＺ１により発生する曲げモーメントと横力Ｆ_ｔＺ１と反力Ｆ_ｂＺ１のオフセットにより発生する曲げモーメントが合算された値となる。

曲げモーメントＭ_ｔＺ１に対するストラット１０の曲げ剛性を向上するためには外筒１０４の外形を拡大することが有効である。これは、曲げ剛性を決めるパラメータのひとつである断面２次モーメントを効果的に拡大できるためである。例えば、断面が正円管形状の場合，断面２次モーメントは径の４乗に比例する。ただし、図３に示すように、外筒１０４とホイールリム１８との間は、車種によって決まる距離ｌ_ｃ１以上となるクリアランスを設ける必要がある。距離ｌ_ｃ１は、外筒１０４とホイールリム１８またはタイヤ１９との最接近位置であり、タイヤチェーン装着時やホイールインチアップ時にタイヤチェーンやホイールが外筒１０４と接触しないように距離ｌ_ｃ１を決定する必要がある。

外筒１０４の断面２次モーメントは断面形状全体で決まる値である。そこで、本実施例では直交断面におけるストローク中心線７１上の点をストローク中心点７１ａとし、仮想領域Ｉ１９２におけるストローク中心点７１ａから外筒１０４の径方向外表面までの距離を距離ｌ_ｉ１１とし、ストローク中心点７１ａを基準として距離ｌ_ｉ１１と点対称位置であり仮想領域ＩＩ１９３におけるストローク中心点７１ａから外筒１０４の径方向外表面までの距離を距離ｌ_ｏ１１とした時、距離ｌ_ｉ１１を距離ｌ_ｏ１１よりも長くする（距離ｌ_ｉ１１＞距離ｌ_ｏ１１）。

加えて、クリアランスとなるＺ軸上における仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の径方向外表面までの距離ｌ_ｏ１１を距離ｌ_ｃ１以下となる値にする（距離ｌ_ｏ１１≦距離ｌ_ｃ１）。本実施例では、このよう距離関係とすることにより、車両外側となる仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の外形拡大は抑制しつつ、比較的外形の制約が少ない仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の外形拡大を行うようにしている。

また、仮想領域Ｉ１９２におけるストローク中心点７１ａから外筒１０４の径方向内表面までの距離を距離ｌ_ｉ２１とし、ストローク中心点７１ａを基準として距離ｌ_ｉ２１と点対称位置であり仮想領域ＩＩ１９３におけるストローク中心点７１ａから外筒１０４の径方向内表面までの距離を距離ｌ_ｏ２１とした時、距離ｌ_ｉ２１と距離ｌ_ｏ２１を同じ距離（長さ）とする（距離ｌ_ｉ２１＝距離ｌ_ｏ２１）。すなわち、前記したストローク中心点７１ａを通る径方向の任意軸上における、仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の厚さｔ_ｉ１を仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の厚さｔ_ｏ１より厚くする（厚さｔ_ｉ１＞厚さｔ_ｏ１）。換言すると、距離ｌ_ｉ１１上における外筒１０４の厚さは、距離ｌ_ｏ１１上における外筒１０４の厚さよりも厚くしている。

以上の関係とすることにより、本実施例では仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の断面積Ａ_ｉ１が仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の断面積Ａ_ｏ１より大きくなり、必要な断面２次モーメントを確保して曲げ剛性の向上を図れるとともに、外筒１０４がホイールリム１８またはタイヤ１９と干渉しない距離ｌ_ｃ１以上にでき、クリアランスを確保できる。

なお、仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の断面積Ａ_ｉ１と仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の断面積Ａ_ｏ１との大小関係は、仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の断面２次モーメントＩ_ｉ１が仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の断面２次モーメントＩ_ｏ１より大きいと定義することもできる（断面２次モーメントＩ_ｉ１＞断面２次モーメントＩ_ｏ１）。

換言すると、外筒１０４のピストンロッド１０２（ロッド）のストローク中心線７１（中心軸）の軸方向任意の位置での直交断面において、外筒１０４の断面２次モーメントをストローク中心線７１（中心軸）に対する径方向一側と径方向他側に分け、外筒１０４の径方向一側の断面２次モーメントＩ_ｏ１を径方向他側の断面２次モーメントＩ_ｉ１より小さくしている。

なお、断面積Ａ_ｉ１と断面積Ａ_ｏ１との関係、断面２次モーメントＩ_ｉ１と断面２次モーメントＩ_ｏ１との関係は、スプリングシート１０７とナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂ（ナックル取付け部）との間に設けられる外筒１０４の軸方向任意位置であり、この軸方向任意位置は外筒１０４とホイールリム１８またはタイヤ１９との最接近位置（距離ｌ_ｃ１）を含むものである。

本実施例においては、前記した仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４と仮想領域ＩＩ１９３内の外筒１０４の断面積の関係又は断面２次モーメントの関係が満足できていれば曲げ剛性は確保できるため、前記したストローク中心点７１ａを通る径方向の任意軸上における外筒１０４に対する径方向外表面までの距離、径方向内表面までの距離、厚さの全て、又は、いずれかの関係を満足していないことを排除するものではない。

また、内筒１０３の断面形状については、正円管に近い形状が好ましい。これは、内筒１０３がシリンダとなり、ピストン１１１が内筒１０３の内表面で直動摺動するためである。内筒１０３とピストン１１１は密に接触させオイルなどの減衰媒体をピストンオリフィス１１１ａに流す必要があり、気密性が要求されるためである。ただし本発明では、内筒１０３の断面形状は楕円、多角形など、いかなる形状であることを排除するものではない。

前記した外筒１０４の断面積、断面２次モーメント、距離、厚さの関係は、少なくとも図２に示したホイールリム１８とタイヤ１９と対向するＹ方向の範囲で成立すれば良い。ただし本発明では、前述の範囲一部のみで成立させることや、外筒１０４のＹ方向の全域及びホイールリム１８とタイヤ１９と対向しないＹ方向の一部で成立させることを排除するものではない。

次に図４乃至図９を用いて、図３に示した外筒１０４の断面形状の変形例について説明する。図４は図３の断面形状における変形例１を示す図である。図３と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示す外筒２０４の断面形状は図３に示した外筒１０４の断面形状からスタビブラケット１０６を削除した形状である。外筒２０４の断面は楕円に近い形状であり、図３にて説明した断面積、断面２次モーメント、距離、厚さの関係を全て満足する形状である。

次に図５を用いて変形例２について説明する。図５は図３の断面形状における変形例２を示す図である。図５に示した外筒３０４の断面は卵型円に近い形状である。図５の構成は、図３にて説明した断面積の関係と一部の領域における距離及び厚さの関係は満足しないが、断面２次モーメントは前記した関係を満足し、図３での効果を発揮できる断面形状である。外筒３０４は車両内側となる＋Ｚ方向に寄せて配置しており、仮想領域Ｉ１９２内の断面積は仮想領域ＩＩ１９３の断面積より大きい。このように構成することにより、ホイールリム１８やタイヤ１９と外筒３０４間のクリアランスを確保しつつ、外筒の外形拡大による曲げ剛性を向上することができる。

次に図６を用いて変形例３について説明する。図６は図３の断面形状における変形例３を示す図である。図６に示した外筒４０４の断面は六角形に近い形状であり、図３にて説明した断面積、断面２次モーメント、距離、厚さの関係を全て満足する形状である。外筒４０４は車両内側となる＋Ｚ方向に寄せて配置しており、仮想領域Ｉ１９２内の断面積は仮想領域ＩＩ１９３の断面積より大きい。このように構成することにより、ホイールリム１８やタイヤ１９と外筒４０４間のクリアランスを確保しつつ、外筒の外形拡大による曲げ剛性を向上することができる。

次に図７を用いて変形例４について説明する。図７は図３の断面形状における変形例４を示す図である。図７に示した外筒５０４の断面は四角形に近く一部形状であり仮想領域Ｉ１９２内に径方向の凹みを有する形状である。前記した距離及び厚さの関係は凹み部分では満足しないが、断面積及び断面２次モーメントは関係で満足する形状である。外筒５０４は車両内側となる＋Ｚ方向に寄せて配置しており、仮想領域Ｉ１９２内の断面積は仮想領域ＩＩ１９３の断面積より大きい。このように構成することにより、ホイールリム１８やタイヤ１９と外筒５０４間のクリアランスを確保しつつ、外筒の外形拡大による曲げ剛性を向上することができる。

次に図８を用いて変形例５について説明する。図８は図３の断面形状における変形例５を示す図である。図８に示した外筒６０４の断面は花びらに近い形状であり、前記した断面積、断面２次モーメント、距離、厚さの関係を全て満足する形状である。外筒６０４は車両内側となる＋Ｚ方向に寄せて配置しており、仮想領域Ｉ１９２内の断面積は仮想領域ＩＩ１９３の断面積より大きい。このように構成することにより、ホイールリム１８やタイヤ１９と外筒６０４間のクリアランスを確保しつつ、外筒の外形拡大による曲げ剛性を向上することができる。

次に図９を用いて変形例６について説明する。図９は図３の断面形状における変形例６を示す図である。図９に示した外筒７０４の断面は歯車に近い形状であり、前記した断面積、断面２次モーメント、距離、厚さの関係を全て満足する形状である。外筒７０４は車両内側となる＋Ｚ方向に寄せて配置しており、仮想領域Ｉ１９２内の断面積は仮想領域ＩＩ１９３の断面積より大きい。このように構成することにより、ホイールリム１８やタイヤ１９と外筒７０４間のクリアランスを確保しつつ、外筒の外形拡大による曲げ剛性を向上することができる。

次に図１０及び図１１を用いて本発明の第２実施例について説明する。図１０は本発明の第２実施例に係る車体前方向から見た複筒式ストラット型ショックアブゾーバの縦側面図、図１１は図１０の断面XI－XI´線の断面図である。第１実施例と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２実施例において第１実施例と異なるところは、ストラット１０に取り付けたスタビブラケット２０６を車両内側となる＋Ｚ方向に配置した点にある。すなわち、外筒に備えたスタビブラケット２０６は、外筒１０４を挟んでナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂ（ナックル取付け部）の反対側に備えられている。

図１１に示した通り、第２実施例では、スタビブラケット２０６を横力Ｆ_ｔＺ1と反力Ｆ_ｂＺ1が作用し発生する横力反力作用線１９０上であって、仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の径方向外表面上に配置した。このような配置とすることにより、仮想領域Ｉ１９２内の外筒１０４の断面積、断面２次モーメントを向上でき、横力Ｆ_ｔＺ1に対するストラット１０の曲げ剛性を向上できる。なお、スタビブラケット２０６は図１１に示した通り、Ｘ方向の中央位置を横力反力作用線１９０と一致させる配置が断面２次モーメントを最大化できるため好ましい。ただし、スタビブラケット２０６のＸ方向の中央位置は横力反力作用線１９０一致しない場合であっても、仮想領域Ｉ１９２内にスタビブラケット２０６が配置されていれば、曲げ剛性を向上することができる。図１０に示した通り、スタビブラケット２０６はホイールリム１８,タイヤ１９と対向する範囲に配置することが好ましい。この場合、スタビブラケット２０６はホイールリム１８,タイヤ１９と対向するＹ方向長さ全域や一部の領域に配置すれば良い。なお、本発明ではスタビブラケット２０６をホイールリム１８とタイヤ１９と対向しないＹ方向の位置に配置することを排除するものではない。

図２に示したストラット１０ではスタビブラケット１０６は車両前側に配置されている。ナックルブラケット締結板１１０ａとナックルブラケット締結板１１０ｂは一般的に車両外側に配置されるため、ストラット１０におけるスタビブラケット１０６の配置位置では左右輪で別仕様のストラットを製造する必要がある。

これに対し、第２実施例では、スタビブラケット２０６をホイールリム１８,タイヤ１９と対向する範囲に配置することにより、ストラット１０を左右輪で共用化することでき、ストラット１０のコストを低減することができる。

以上説明した第１実施例及び第２実施例では、外筒１０４の構成材料としてアルミ二ウム合金材を適用する。第１実施例及び第２実施例では、外筒１０４の外形拡大による断面２次モーメントの向上と合わせて鉄鋼材に対して低密度なアルミ二ウム合金材を適用することにより、ストラット１０の軽量化が可能となる。なお、構成材料は鉄鋼材、マグネシウム合金材、チタニウム合金材、樹脂材、炭素系やガラス系等いかなる複合材を用いても良い。ただし、環境温度の変化やストローク時の液体の発熱による熱変形に対して線膨張係数を同等とし、同等の熱変形量とするため、内筒１０３、外筒１０４、スタビブラケット１０６、スプリングシート１０７、ナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂは同種材で構成した方が好ましい。なお、本発明は、内筒１０３、外筒１０４、スタビブラケット１０６、スプリングシート１０７、ナックルブラケット締結板１１０ａとナックルブラケット締結板１１０ｂを異種材で構成することを排除するものではない。また、内筒１０３、外筒１０４、スタビブラケット１０６、スプリングシート１０７、ナックルブラケット締結板１１０ａとナックルブラケット締結板１１０ｂは防錆や表面硬度向上を目的としたメッキ、塗装、アルマイト、浸炭等の表面処理や熱処理を施すようにしても良い。図４乃至１１に示した変形例においても同様である。

外筒１０４の製造方法としては、重力鋳造やダイカストが円周方向の偏肉形状を成型する工法として好ましい。外筒１０４は、テーラードブランク工法を用いた異材接合やフローフォーミング工法により予め偏肉化した部材を電縫工法により管形状に成型するようにしても良い。さらに外筒１０４は、３次元造形により成型しても良い。なお本発明は、切削、鍛造、押出や引抜等による成型を排除するものではない。

外筒１０４に成型されたスタビブラケット１０６、ナックルブラケット締結板１１０ａとナックルブラケット締結板１１０ｂは、一体鋳造成型とし部品点数の削減を図ることが好ましい。なお、第１及び第２実施例では、スプリングシート１０７については、別部品とし、溶接固定しているが、嵌合、圧入、ろう付け、接着、ボルト締結、加締め、射出成型モールド等いかなる工法により固定しても良い。また、スプリングシート１０７は、一体鋳造による成型としても良い。

スタビブラケット１０６、ナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂは一体鋳造成型としているが、別部品として溶接、嵌合、圧入、ろう付け、接着、ボルト締結、加締め、射出成型モールド等いかなる工法により固定しても良い。

スタビブラケット１０６とスプリングシート１０７は一体としても良く、ナックルブラケット締結板１１０ａとナックルブラケット締結板１１０ｂは一体としても良い。

また、ストラット１０の固定にあたっては、外筒１０４からナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂを排除し、外筒１０４を直接ナックル１４に溶接、嵌合、圧入、ろう付け、接着、ボルト締結、加締め、射出成型モールド等の工法によって固定するようにしても良い。その場合、外筒１０４の車両取り付け位置が目視判定可能なようにストラット１０や外筒１０４外表面に突起、凹み、刻印等何らかの目印を成型しても良い。図４乃至図１１に示した変形例においても同様である。

本発明は第１及び第２実施例で説明したものに限るものではなく、路面入力周波数に対して複数のピストンをアクチュエータで切り替えて減衰性能を切り替える形式や、外筒に格納や取り付けたソレノイド等の外部からの何らかのエネルギで減衰性能を切り替える型式の制御型複筒式ストラット型ショックアブゾーバ及びショックアブゾーバであっても良い。

また、減衰力を発揮させる媒体としては、空気、磁性粘性流体、電気粘性流体等を用いた複筒式ストラット型ショックアブゾーバ及びショックアブゾーバであっても良い。さらに、本発明は、単筒式ストラット型ショックアブゾーバやロッドをナックル側に締結する倒立型の単筒式又は複筒式ストラット型ショックアブゾーバ及びショックアブゾーバであっても良い。
[本発明の実施態様例]
本発明の実施態様の一例として、例えば、ピストン１１１と、ピストン１１１に連結されたピストンロッド１０２を有する緩衝機構と、緩衝機構を収容する筒状の内筒１０３と、内筒１０３を収容する外筒１０４とを備え、外筒１０４は、外筒１０４と一体に設けられ、外筒１０４の外面から一方向側に突出した一対のナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂを有し、一対のナックルブラケット締結板１１０ａ，１１０ｂは、それぞれ幅広面を対向させ、前記幅広面が外筒１０４の軸方向に沿って設けられたストラット型ショックアブソーバにおいて、
前記ピストンロッド１０２のストローク中心線７１に直交する外筒１０４の軸方向任意位置での直交断面において、ストローク中心線７１を通り、車両内側と外側に一致した仮想線１９１を境界に、車両内側を仮想領域I１９２、車両外側の仮想領域II１９３とした場合、仮想領域I１９２における外筒１０４の断面積Ａ_ｉ１を仮想領域II１９３における外筒１０４の断面積Ａ_ｏ１より大きくしたことを特徴とする。

本実施形態によれば、ホイールリムやタイヤと外筒間のクリアランスを確保しつつ、横力に対する外筒の径拡大による曲げ剛性の向上を両立でき、車両の操縦安定性と乗り心地を向上できる、複筒式ストラット型ショックアブゾーバを提供できる。

なお、本発明は前記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…自動車用マクファーソンストラット型サスペンション装置、１０…ストラット、１１…車体、１２…アッパーマウント、１３…コイルスプリング、１４…ナックル、１５…ホイールハブ、１６…スタビライザー、１７…ロアアーム、１８…ホイールリム、１９…タイヤ、２０…地面、７１…ストローク中心線、７１a…ストローク中心点、７２ａ…ナックル締結中心点、１０２…ピストンロッド、１０３…内筒、１０４…外筒、１０４ａ…外筒先端板、１０５…外筒底板、１０６…スタビブラケット、１０７…スプリングシート、１０８…オイルシール、１０９…ロッドガイド、１１０ａ，１１０ｂ…ナックルブラケット締結板、１１０ｃ…ボルト締結穴、１１１…ピストン、１１１ａ…ピストンオリフィス、１１２…ピストンチェック弁、１１３…伸び側減衰弁、１１４…底部バルブ、１１４ａ…底部バルブオリフィス、１１５…底部バルブチェック弁、１１６…縮み側減衰弁、１２０…上部室、１２１…下部室、１２２…リザーバ室、１９０…横力反力作用線、１９１…仮想線、１９２…仮想領域I、１９３…仮想領域II

Claims

ピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドを有する緩衝機構と、前記緩衝機構を収容する筒状の内筒と、前記内筒を収容する外筒とを備え、
前記外筒は、前記外筒と一体に設けられ、前記外筒の外面から一方向側に突出した一対のナックル取付け部を有し、
前記一対のナックル取付け部は、それぞれ幅広面を対向させ、前記幅広面が前記外筒の軸方向に沿って設けられたシリンダ装置において、
前記ピストンロッドのストローク中心線に直交する前記外筒の軸方向任意位置での直交断面において、前記ストローク中心線を通り、車両内側と外側に一致した仮想線を境界に、車両内側を仮想領域I、車両外側の仮想領域IIとした場合、前記仮想領域Iにおける前記外筒の断面積を前記仮想領域IIにおける前記外筒の断面積より大きくし、
前記直交断面における前記ストローク中心線上の点をストローク中心点とし、
前記仮想領域Ｉにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｉ１１とし、前記ストローク中心点を基準として前記距離ｌ _ｉ１１と点対称位置であり前記仮想領域ＩＩにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｏ１１とした時、前記距離ｌ _ｉ１１を前記距離ｌ _ｏ１１よりも長くし、
前記距離ｌ _ｉ１１上における前記外筒の厚さは、前記距離ｌ _ｏ１１上における前記外筒の厚さよりも厚くしたことを特徴とするシリンダ装置。
ピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドを有する緩衝機構と、前記緩衝機構を収容する筒状の内筒と、前記内筒を収容する外筒とを備え、
前記外筒は、前記外筒と一体に設けられ、前記外筒の外面から一方向側に突出した一対のナックル取付け部を有し、
前記一対のナックル取付け部は、それぞれ幅広面を対向させ、前記幅広面が前記外筒の軸方向に沿って設けられたシリンダ装置において、
前記ピストンロッドのストローク中心線に直交する前記外筒の軸方向任意位置での直交断面において、前記ストローク中心線を通り、車両内側と外側に一致した仮想線を境界に、車両内側を仮想領域I、車両外側の仮想領域IIとした場合、前記仮想領域Iにおける前記外筒の断面２次モーメントを前記仮想領域IIにおける前記外筒の断面２次モーメントより大きくし、
前記直交断面における前記ストローク中心線上の点をストローク中心点とし、
前記仮想領域Ｉにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｉ１１とし、前記ストローク中心点を基準として前記距離ｌ _ｉ１１と点対称位置であり前記仮想領域ＩＩにおける前記ストローク中心点から前記外筒の径方向外表面までの距離を距離ｌ _ｏ１１とした時、前記距離ｌ _ｉ１１を前記距離ｌ _ｏ１１よりも長くし、
前記距離ｌ _ｉ１１上における前記外筒の厚さは、前記距離ｌ _ｏ１１上における前記外筒の厚さよりも厚くしたことを特徴とするシリンダ装置。
請求項１または２に記載のシリンダ装置において、
ホイールリムの外周部にタイヤが固定されて車輪が構成され、
前記外筒の軸方向任意位置は、前記車輪のタイヤもしくはホイールリムの最接近位置を含むことを特徴とするシリンダ装置。
請求項１または２に記載のシリンダ装置において、
ホイールリムの外周部にタイヤが固定されて車輪が構成され、
前記仮想線は、前記車輪の回転軸と直交する線であることを特徴とするシリンダ装置。
請求項１または２に記載のシリンダ装置において、
前記外筒には、コイルスプリングを支持するスプリングシートが設けられ、前記軸方向任意位置は、前記ナックル取付け部と前記スプリングシートの間に設けられることを特徴とするシリンダ装置。
請求項１または２に記載のシリンダ装置において、
前記外筒の一端側の開口中心は、前記ストローク中心線と同軸となっていることを特徴とするシリンダ装置。
請求項１または２に記載のシリンダ装置において、
前記外筒にスタビブラケットを備え、
前記スタビブラケットは、前記外筒を挟んで前記ナックル取付け部の反対側に備えられたことを特徴とするシリンダ装置。