JP6475217B2 - スプリングシートラバー - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション装置のコイルスプリングとスプリングシートとの間に介装されるスプリングシートラバーに関する。

例えば、特許文献１には、車両のサスペンション装置に配置され、コイルスプリングを介して振動や騒音が車体に伝わるのを防止するスプリングシートラバーが開示されている。

このスプリングシートラバーは、円筒部と、円筒部の上端部から径方向外側に向かって張り出すフランジとから構成されている。また、スプリングシートラバーの材質としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料が挙げられている。

特許第４１１７７８７号公報

ところで、特許文献１に開示されたスプリングシートラバーは、ゴム材料のみで構成されて何ら補強されていないため、例えば、コイルスプリングの横力が付与された際、軸直方向への変位量が大きくなる。これにより、スプリング荷重が不安定となって車両の乗り心地性が低下するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、スプリング横力が付与された場合であっても軸直方向への変位量を抑制して剛性を向上させることが可能なスプリングシートラバーを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、サスペンション装置に懸架されるコイルスプリングと、前記コイルスプリングを支持するスプリングシートとの間に介装されるスプリングシートラバーであって、前記スプリングシートラバーは、ウレタンからなる弾性部材と、前記弾性部材に内包されたインサート部材と、を備え、前記インサート部材は、前記コイルスプリングの断面中心と前記スプリングシートとの間で、前記スプリングシートラバーの径方向に沿って延出する第１延出部と、前記コイルスプリングの断面中心と前記スプリングシートとの間で、前記スプリングシートラバーの軸方向に沿って延出する第２延出部と、前記コイルスプリング側に向かって突出して、該コイルスプリングの回り止めを行うリブと、を有することを特徴とする。

本発明では、スプリング横力が付与された場合であっても軸直方向への変位量を抑制して剛性を向上させることが可能なスプリングシートラバーを得ることができる。

本発明の実施形態に係るスプリングシートラバーが組み込まれたサスペンション装置の概略構成断面図である。 アッパスプリングシート及びアッパスプリングシートラバーの拡大断面図である。 アッパスプリングシートラバーの内部にインサートされたインサートリングの一部破断斜視図である。 図２のＡ部拡大断面図である。 （ａ）は、本出願人が案出した比較例に係るアッパスプリングラバーの構造を示す断面図、（ｂ）は、比較例に係るアッパスプリングラバーに付与される面圧分布図、（ｃ）は、本実施形態に係るアッパスプリングラバーに付与される面圧分布図である。 変形例に係るスプリングシートラバーが適用されたアッパスプリングシートラバー及びアッパスプリングシートの拡大断面図である。 図６のＢ部拡大断面図である。 （ａ）は、コイルスプリングの回り止めを行うリブを有するロアスプリングシートラバーの部分拡大平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスプリングシートラバーが組み込まれたサスペンション装置の概略構成断面図である。

図１に示されるように、サスペンション装置１０は、図示しない取付ブラケットを介して車輪側（左右リア車輪）に連結されている。このサスペンション装置１０は、図示しない他の取付ブラケットを介して車体側に連結されるショックアブソーバ１２と、ショックアブソーバ１２の軸方向に沿って懸架されるスパイラル状のコイルスプリング（懸架スプリング）１４とを備えて構成されている。

なお、本実施形態では、コイルスプリング１４がショックアブソーバ１２の外径側でショックアブソーバ１２と略同軸に懸架された場合を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、ショックアブソーバ１２とコイルスプリング１４とがそれぞれ別個に並設されている場合も含まれる。

ショックアブソーバ１２は、円筒体からなるアウタチューブ１６と、上部側の一部がアウタチューブ１６から外部に露出するピストンロッド１８とを備えている。ピストンロッド１８の上端には、ねじ部に螺合する締結ナット１９が設けられている。

ショックアブソーバ１２は、周知のように、車両が路面から受ける衝撃力をコイルスプリング１４のばね力によって吸収するように伸縮動作する。この伸縮動作に伴う図示しないピストンの上下方向の変位時に、ピストンに設けられたピストンバルブ機構や、図示しないシリンダに設けられた図示しないバルブ機構等が発生する減衰力によって、伸縮動作を抑制する機能がなされる。

また、サスペンション装置１０は、ショックアブソーバ１２の上側に配置されるアッパスプリングシート２０と、ショックアブソーバ１２の下側に配置されるロアスプリングシート２２と、アッパスプリングシート２０とロアスプリングシート２２との間に懸架されるコイルスプリング１４とを有する。なお、本実施形態では、ショックアブソーバ１２が取り付けられる車体フレーム（例えば、リヤサイドフレーム）と、アッパスプリングシート２０とをそれぞれ別体で構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、車体フレームの下面にアッパスプリングシート２０を一体的に構成したものであってもよい。

さらに、サスペンション装置１０は、アッパスプリングシート２０に支持されコイルスプリング１４の上端部（一端部）を保持するアッパスプリングシートラバー（スプリングシートラバー）２４と、ロアスプリングシート２２に支持されコイルスプリング１４の下端部（他端部）を保持するロアスプリングシートラバー（スプリングシートラバー）２６とを有する。なお、アッパスプリングシートラバー２４及びロアスプリングシートラバー２６は、それぞれ略同一構造で対称に配置されるため、後記でアッパスプリングシート２４を詳細に説明して、ロアスプリングシートラバー２６の説明を省略する。

コイルスプリング１４の上端部（座巻）は、アッパスプリングシートラバー２４を介して、アッパスプリングシート２０に支持されていると共に、コイルスプリング１４の下端部（座巻）は、ロアスプリングシートラバー２６を介して、ロアスプリングシート２２に支持されている。

アッパスプリングシート２０の下方側には、ピストンロッド１８に係着されたバンプストラップラバー２８と、蛇腹部を介してピストンロッド１８の軸方向に沿って伸縮可能に設けられたダストカバー３０とが配設されている。

図２は、アッパスプリングシート及びアッパスプリングシートラバーの拡大断面図、図３は、アッパスプリングシートラバーの内部にインサートされたインサートリングの一部破断斜視図、図４は、図２のＡ部拡大断面図である。

アッパスプリングシート２０は、金属材料からなり、円板部３２と筒状部３４とが一体的に構成されている。上側に位置する円板部３２は、上面が平坦面の円板状に形成されている。下側に位置する筒状部３４は、円板部３２の下面３２ａから下方（ショックアブソーバ１２側）に向かって突出する略円筒状に形成されている。

アッパスプリングシートラバー２４は、ウレタンゴムで形成された環状の弾性部３６と、インサート成形等によって弾性部３６の内部にインサートされた環状のインサートリング３８とを備えて構成されている。なお、弾性部３６は、「ウレタンからなる弾性部材」として機能するものであり、インサートリング３８は、「弾性部材に内包されたインサート部材」として機能するものである。

弾性部３６には、コイルスプリング１４のスパイラル状の巻線の一部である上端部（座巻）を内周面で保持するスプリング保持部４０が設けられている。スプリング保持部４０は、断面円弧状の湾曲面で形成されている。

図３に示されるように、インサートリング３８は、環状で略平坦なリング上面４２と、リング上面４２と対向し環状で略平坦なリング下面４４と、リング上面４２の周縁とリング下面４４の周縁とを繋ぐ面取りされた周縁面４６と、リング上面４２の内径側と連続し中心に向かって徐々に縮径するリングテーパ面４８とを有する。

さらに、インサートリング３８は、リングテーパ面４８から下方に向かって略同径で延在するリング内径面５０と、リング下面４４と連続しリング下面４４から下方に向かって外径が徐々に縮径するように延在するリング外径面５２と、リング内径面の下端とリング外径面の下端とを繋ぐリング下端湾曲面５４とを有する。なお、リング上面４２とリングテーパ面４８との間には、環状の第１稜線部５６が形成され、リングテーパ面４８とリング内径面５０との間には、環状の第２稜線部５８が形成されている。

インサートリング３８は、樹脂材料からなり、リング本体部６０と、第１延出部６２と、第２延出部６４とが一体的に構成されている。なお、インサートリング３８を金属材料で構成してもよい。

図２及び図４に示されるように、第１延出部６２は、コイルスプリング１４の断面中心Ｏとアッパスプリングシート２０の円板部３２の下面３２ａとの間で、アッパスプリングシートラバー２４の径方向に沿って延出するように形成されている。換言すると、第１延出部６２は、リング上面４２、リング下面４４、及び、周縁面４６によって構成され、アッパスプリングシートラバー２４の軸方向（軸線Ｔ方向）と直交する方向で、円板部３２の下面３２ａと略平行に延在するように形成されている。

図２及び図４に示されるように、第２延出部６４は、コイルスプリング１４の断面中心Ｏとアッパスプリングシート２０の筒状部３４の外周面３４ａとの間で、アッパスプリングシートラバー２４の軸方向（軸線Ｔ方向）に沿って延出するように形成されている。換言すると、第２延出部６４は、リング内径面５０、リング外径面５２、及び、リング下端湾曲面５４によって構成され、軸線Ｔと略平行に延在するように形成されている。

また、第２延出部６４は、軸線Ｔ方向において、横力が付与されるコイルスプリング１４の断面中心Ｏを回り込むように延在するように構成されている。また、インサートリング３８の最も下端に位置するリング下端湾曲面５４は、軸線Ｔ方向において、コイルスプリング１４の断面中心Ｏを超えた位置にある。

図４に示されるように、第１延出部６２の最大肉厚Ｓ１は、第２延出部６４の最大肉厚寸法Ｓ２よりも小さくなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。第１延出部６２と比較して第２延出部６４の肉厚を大きくすることで、横力に対する剛性・強度を増大させ撓みを防止している。また、第２延出部６４と比較して第１延出部６２の肉厚を小さくすることで、コイルスプリング１４の上下方向の伸縮動作に寄与することができる。

本実施形態に係るスプリングシートラバーが組み込まれたサスペンション装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、ウレタンゴムからなる弾性部３６の内部にインサートリング３８がインサート（内包）されている。このインサートリング３８は、コイルスプリング１４の断面中心Ｏとアッパスプリングシート２０の円板部３２の下面３２ａとの間で、アッパスプリングシートラバー２４の径方向に沿って延出する第１延出部６２と、コイルスプリング１４の断面中心Ｏとアッパスプリングシート２０の筒状部３４の外周面３４ａとの間で、アッパスプリングシートラバー２４の軸方向（軸線Ｔ方向）に沿って延出する第２延出部６４との両方を併有している。

ところで、アッパスプリングシートラバー２４としてウレタンゴムを用いた場合、コイルスプリング１４の動ばね定数が低くなるように設定することで、コイルスプリング１４の固有振動数（約６０Ｈｚ前後の周波数）付近でサージングに起因する車両の乗り心地（スムースライド領域やロードノイズ伝達性能）の低下を防ぐことが可能となる。しかしながら、ウレタンゴムは、加水分解に弱い特性があり、ウレタンゴム自体に吸収された水（水分）により経年変化が大きくなって耐久性が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、例えば、弾性部３６のウレタンゴムが水（水分）を吸収した場合、第１延出部６２及び第２延出部６４によってコイルスプリング１４から入力される上下方向、車両前後方向、及び、左右方向（車幅方向）の荷重を均一にアッパスプリングシートラバー２４に伝達することで水（水分）を排出することができる。具体的には、コイルスプリング１４から入力される左右方向（車幅方向）及び車両前後方向の荷重が第１延出部６２によって伝達されると共に、上下方向及び車両前後方向の荷重が第２延出部６４によって伝達されることで、水（水分）を排出することができる。

この結果、本実施形態では、ウレタンゴムで形成された弾性部３６から水（水分）の排出性を向上させることができ、ウレタンゴムの課題である加水分解（反応物と水とが反応し生成物に分解される反応）を抑制して、耐久性（耐水性）を向上させることができる。

また、アッパスプリングシートラバー２４としてウレタンゴムを用いた場合、コイルスプリング１４からの入力荷重により、ウレタンゴムに着座するコイルスプリング１４の軸直方向の座巻も同時に下がるように変位し、コイルスプリング１４の横力に対する保持性が低下するおそれがある。さらに、アッパスプリングシートラバー２４自体のばね定数が低いとアッパスプリングシートラバー２４の変形量が大きくなり、コイルスプリング１４の座巻の面圧の偏りから端末が傾き、発生する横力自体も増大するため、コイルスプリング１４が軸直方向に変位し易くなって操縦安定性能が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、インサートリング３８の第２延出部６４によってコイルスプリング１４の横力を受容する構造とすることで、軸直方向への変位量を抑制して剛性を向上させることができる。換言すると、インサートリング３８をアッパスプリングシートラバー２４の補強部材として機能させることで軸直方向への変位量を抑制して剛性を向上させることができる。また、インサートリング３８の第１延出部６２を介してウレタンゴム（弾性部３６）に軸方向（軸線Ｔ方向）の荷重が伝達されるため、面圧を均一化することができ（後記する図５（ｃ）参照）、偏荷重によるコイルスプリング１４の座巻の傾きを抑制し、発生する横力自体を小さくすることができる。この結果、本実施形態では、コイルスプリング１４の軸方向の動ばね定数を低く維持したまま軸直方向の変位を抑制することが可能となり、軸直方向の剛性の向上と操縦安定性の向上とを両立させることができる。

さらに、本実施形態では、ウレタンゴムからなる弾性部３６の内部にインサートリング３８をインサートすることで、ウレタンゴムに付与される面圧が周方向で低い状態で略均一化することが可能となり、ウレタンゴムの課題である、へたりの抑制や、発泡部分のつぶれによる動ばね定数の増大を抑制することができる。

図５（ａ）は、本出願人が案出した比較例に係るアッパスプリングラバーの構造を示す断面図、図５（ｂ）は、比較例に係るアッパスプリングラバーに付与される面圧分布図、図５（ｃ）は、本実施形態に係るアッパスプリングラバーに付与される面圧分布図である。なお、面圧分布図では、付与される面圧の高低を網点の濃淡で示しており、網点が密集して黒色の濃い部分は面圧が高い部分、網点の淡い部分は面圧が低い部分であることをそれぞれ示している。

本出願人が案出した比較例に係るアッパスプリングラバーＲＵＢは、ウレタンゴムのみで構成され、インサートリング３８がインサートされていない点で本実施形態と相違している。

図５（ｂ）に示されるように、比較例では、コイルスプリング１４の横力Ｇが付与された際、上部側に位置する黒色の円弧状部分で面圧が最も高くなり、下部側に位置する白色部分では面圧が低くなっている。

これに対して、本実施形態では、比較例と同じ横力Ｇが付与された場合であっても、図５（ｃ）に示されるように、周方向の全体において面圧が低い状態で略均一化されている。

本実施形態では、コイルスプリング１４によって付与される面圧が周方向で低い状態で略均一とすることで、弾性部３６のウレタンゴムで水（水分）を吸収した場合であっても、弾性部３６の上下方向及び径方向を含む全方向から全体的に吸収した水（水分）を排水することが可能となり、排水性を向上させることができる利点がある。

さらに、本実施形態では、本発明をアッパスプリングシートラバー２４及びロアスプリングシートラバー２６のそれぞれ両方に適用した場合を示しているが、これに限定されるものではない。アッパスプリングシートラバー２４又はロアスプリングシートラバー２６のいずれか一方に適用した場合であっても、軸直方向の剛性の向上と操縦安定性の向上とを両立させることができる。

次に、スプリングシートラバーの変形例について、以下説明する。
図６は、変形例に係るスプリングシートラバーが適用されたアッパスプリングシートラバー及びアッパスプリングシートの拡大断面図、図７は、図６のＢ部拡大断面図である。なお、図１〜図５に示される構成と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６及び図７に示されるように、アッパスプリングシートラバー７０は、アッパスプリングシートラバー２４（図２参照）と比較して、弾性部３６の内部にインサートされるインサートリング７２の断面形状が相違している。このインサートリング７２は、図２に示される第１延出部６２及び第２延出部６４を有している点は共通しているが、第１延出部６２及び第２延出部６４の他に、さらに、第１延出部６２の径方向外端７４に連続する第３延出部７６を備えている。この第３延出部７６は、コイルスプリング１４の断面中心Ｏを跨いで第２延出部６４と対向して略平行に配置されている（図７参照）。

第３延出部７６を設けることで、インサートリング７２をコイルスプリング１４の断面中心Ｏの外側にも配置することが可能となり、径方向外側から付与される入力荷重を受容することができる。この結果、より一層剛性・強度を向上させることができる。

なお、第１延出部６２及び第２延出部６４の作用効果は、同一であるため、その詳細な説明を省略する。

図８（ａ）は、コイルスプリングの回り止めを行うリブを有するロアスプリングシートラバーの部分拡大平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）では、リブ８０をロアスプリングシートラバー２６に設けた場合を便宜的に図示しているが、アッパスプリングシートラバー２４にも同様にリブ８０が設けられている。

リブ８０は、平面視して略矩形状を呈し（図８（ａ）参照）、インサートリング３８の径方向に沿って延在している（図８（ｂ）参照）。リブ８０は、コイルスプリング１４側に向かって突出してインサートリング３８と一体成形されている。また、リブ８０は、インサート成形等によって弾性部３６の内部にインサートされている。図８（ｂ）に示されるように、このリブ８０は、第１延出部６２の外径端８２から第２延出部６４の外面８４まで連続するように形成されている（網点部分参照）。

コイルスプリング１４は、収縮するとコイルスプリング１４の下端部（座巻８６）に回転方向の力が付与されて回転する。このため、コイルスプリング１４の座巻８６の回転を阻止するために、回り止めを設定する必要がある。この場合、例えば、ウレタンゴム等のゴム材料で回り止め用の凸部を設けることも考えられる。しかしながら、ゴム製の回り止め用の凸部では、剛性・強度が低く、破断するおそれがある。

そこで、本実施形態では、インサートリング３８自体にリブ８０を設けることで、リブ８０の破断を好適に回避して、剛性・強度を向上させることができる。また、第１延出部６２の外径端８２から第２延出部６４の外面８４まで連続するリブ８０を配置することで、第１延出部６２及び第２延出部６４に付与されるインサートリング３８の開き方向（図８（ｂ）の矢印Ｃ方向）の力を抑制して剛性・強度を向上させることができる。さらに、リブ８０を設けることで、スプリング荷重の軸方向のバラツキを抑制することができる利点がある。

１０ サスペンション装置
１４ コイルスプリング
２０ アッパスプリングシート（スプリングシート）
２２ ロアスプリングシート（スプリングシート）
２４、７０ アッパスプリングシートラバー（スプリングシートラバー）
２６ ロアスプリングシートラバー（スプリングシートラバー）
３６ 弾性部（弾性部材）
３８、７２ インサートリング（インサート部材）
６２ 第１延出部
６４ 第２延出部
７４ 径方向外端
７６ 第３延出部
８０ リブ
Ｏ 断面中心

Claims (3)

1. サスペンション装置に懸架されるコイルスプリングと、前記コイルスプリングを支持するスプリングシートとの間に介装されるスプリングシートラバーであって、
   前記スプリングシートラバーは、
   ウレタンからなる弾性部材と、
   前記弾性部材に内包されたインサート部材と、
   を備え、
   前記インサート部材は、
   前記コイルスプリングの断面中心と前記スプリングシートとの間で、前記スプリングシートラバーの径方向に沿って延出する第１延出部と、
   前記コイルスプリングの断面中心と前記スプリングシートとの間で、前記スプリングシートラバーの軸方向に沿って延出する第２延出部と、
   前記コイルスプリング側に向かって突出して、該コイルスプリングの回り止めを行うリブと、
   を有することを特徴とするスプリングシートラバー。
2. 請求項１記載のスプリングシートラバーにおいて、
   前記インサート部材は、前記第１延出部の径方向外端に連続する第３延出部を有し、
   前記第３延出部は、前記コイルスプリングの断面中心を跨いで前記第２延出部と対向して配置されることを特徴とするスプリングシートラバー。
3. 請求項１又は請求項２記載のスプリングシートラバーにおいて、
   前記スプリングシートラバーは、アッパスプリングシートに支持されるアッパスプリングシートラバー、ロアスプリングシートに支持されるロアスプリングシートラバーの両方又はいずれか一方であることを特徴とするスプリングシートラバー。