(57)【要約】【課題】低コストで容易に作製することができ、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減することが可能なコイルスプリング用制振装置を提供する。【解決手段】比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成され、コイルスプリング３を構成するコイル線の外側に該コイル線との間に隙間Ｓを有して同軸的に配置される２個のマス部材１、１を備えている。マス部材１、１の合計質量を、コイルスプリング３の弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％の範囲に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材としてのコイルスプリングに設置され、該コイルスプリングに発生する振動を抑制するコイルスプリング用制振装置であって、
比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されて前記コイルスプリングを構成するコイル線の外側に該コイル線との間に隙間を有して同軸的に配置されるマス部材を備え、
該マス部材の質量は、前記コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されていることを特徴とするコイルスプリング用制振装置。
【請求項２】
前記コイルスプリングの等価質量は、０．８〜１．８ｋｇである請求項１に記載のコイルスプリング用制振装置。
【請求項３】
前記マス部材は、肉厚が１ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のコイルスプリング用制振装置。
【請求項４】
前記コイル線と前記マス部材との間に形成される隙間は０．０５〜２ｍｍである請求項１〜３に記載のコイルスプリング用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンションに装備されるコイルスプリングに設置され、そのコイルスプリングに発生する振動を抑制するコイルスプリング用制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のサスペンションには、ショックアブソーバ等と共働して車体を支持するとともに、車体に入力する衝撃力を吸収するコイルスプリングが配設されている。このコイルスプリングは、車両の乗り心地のために重要なばね要素であり、トラック等を除く自動車で広く採用されている。しかし、コイルスプリングは、金属製のばねであるため、金属自体に減衰性が乏しいことから、ロードノイズの悪化を引き起こすサージングと呼ばれる共振が発生する。このサージングは、コイルスプリングが螺旋状に延びるコイル線によって構成されていることから、三次元的に複合された振動となって現れるため、ロードノイズ周波数域（５０〜５００Ｈｚ）の広い範囲に亘って多数のピークが出現するように発生する。このサージングは、車室内に発生する騒音の原因になることから、例えば特許文献１〜３に開示されているように種々の対策を講じることが知られている。
【０００３】
特許文献１には、コイルスプリングを軟質ウレタン発泡体内に埋設することにより、サージング振動やその叩き音を防止するようにすることが開示されている。しかし、このコイルスプリングでは、軟質ウレタン発泡体の耐久性がなく、それ自体が強いばね成分を有しているために充分な防振効果が得られないという問題がある。また、軟質ウレタン発泡体の特性によって決まる狭い周波数域でしか有効な防振効果が得られないため、広い周波数域のいたる所に多数のピークが出現するサージングに対して充分に対策することができない。
【０００４】
また、特許文献２の図４（ｂ）には、中空パイプ内に線材を挿通し、中空パイプと線材との環状隙間にニットメッシュを挿入することにより構成される３層式コイルスプリングの防振構造が開示されている。しかし、このコイルスプリングは、構造が複雑で製造コストが高く、製造精度も出し難いという問題がある。
【０００５】
また、特許文献３の図７及び図８には、高比重ゴムで円筒状に形成されたマス部材を、コイルスプリングを構成するコイル線の中間部位の外側にコイル線との間に隙間を有して同軸的に配置するようにした制振装置が開示されている。この制振装置は、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減することが可能である。しかし、高比重ゴムでマス部材を形成しようとすると、高比重ゴムの未加硫ゴムの粘度が極めて高いことから、特にインジェクション加硫成形では未加硫ゴムの流動性が悪いため、金型内に未加硫ゴムを密に充填することが困難になり、良好な成形品の作製が困難になるという問題を内在している。
【特許文献１】特開昭５７−３３００８号公報
【特許文献２】実開平６−５３８３３号公報
【特許文献３】特開２００３−２９４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、低コストで容易に作製することができ、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減することが可能なコイルスプリング用制振装置を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、振動部材としてのコイルスプリングに設置され、該コイルスプリングに発生する振動を抑制するコイルスプリング用制振装置であって、比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されて前記コイルスプリングを構成するコイル線の外側に該コイル線との間に隙間を有して同軸的に配置されるマス部材を備え、該マス部材の質量は、前記コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明のコイルスプリング用制振装置では、比重が１．４以下のゴム材料でマス部材が形成されているため、マス部材を加硫成形により形成する際に、未加硫ゴムの流動性が良好であることから、良好な成形品を容易に作製することが可能となる。また、マス部材は、金属製の部材を含まず、ゴム単体で構成されているため、低コスト化が可能となる。
【０００９】
本発明に係るマス部材は、コイルスプリングを構成するコイル線の外側にそのコイル線との間に隙間を有して同軸的に配置される。この状態で、コイルスプリングに振動が入力して、マス部材が配設されている部位のコイル線が共振すると、コイル線の振動方向両側の表面にマス部材の内周面が交互に接触（当接）し、その際の滑り摩擦及び衝突によるエネルギ損失（振動エネルギが熱エネルギに変換される）によって減衰性が発揮される。これにより、コイル線の内部に大きな減衰性が生じ、コイル線の振動が効果的に抑制され、その結果、コイルスプリングに発生するサージングが有効に抑制される。特に、本発明においては、マス部材の質量が、コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されていることから、マス部材による振動減衰作用が効率よく発揮されるので、コイルスプリングに発生するサージングが効果的に抑制される。
【００１０】
なお、本発明の制振装置は、ゴム弾性体よりなるマス部材がコイル線の表面に接触（当接）する際の滑り摩擦及び衝突によるエネルギ損失に基づいて減衰性が発揮されるようにしているため、広い周波数域に多数のピークが出現するサージングに対しても有効に減衰性が得られる。
【００１１】
本発明において、マス部材は、比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されたゴム弾性体単体により構成される。このマス部材は、軸直角方向の断面における周方向の一部に軸方向に延びるスリットが設けられることにより、断面が略Ｃ字形状となるように形成される。スリット部の形成角度範囲は、０°〜１８０°程度である。マス部材の肉厚は、製造上や保形性等を考慮すると１ｍｍ以上であることが好ましい。また、マス部材の肉厚は、コイルスプリングとの干渉を考慮すると、コイルスプリングの最大撓み時において、隣り合うコイル線どうしの間の距離の１／２以下であることが好ましい。しかし、場合によっては、コイルスプリングの最大撓み時において、隣り合うマス部材どうしが当接、又は圧縮される場合も適用可能である。但し、この場合、マス部材は単に緩衝部材として作用する。マス部材を形成するゴム材料としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）やスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＮＲとＳＢＲのブレンドゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が好適に採用される。
【００１２】
このマス部材は、コイルスプリングの中間部位に、コイルスプリングを構成するコイル線の外側にコイル線との間に隙間を有して同軸的に配置される。マス部材とコイル線との間に形成される隙間は、コイル線の振動振幅などに基づいて、制振装置の制振効果が有効に得られるように適切に決められるものであって、０．０５〜２ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。隙間が０．０５ｍｍ未満であると、コイル線に対するマス部材の動きが少なくなり、マス部材とコイル線との衝突によるエネルギ変換が少なくなるため、良好な制振効果を期待できなくなる。また、隙間が２ｍｍを越えると、マス部材とコイル線とが衝突したときに発生する衝撃音が大きくなったり、衝突によるエネルギ変換の頻度が少なくなるため良好な制振効果を期待できなくなる。
【００１３】
なお、本発明に係るマス部材は、断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されたゴム弾性体により構成されていることから、周方向の一部に形成された軸方向に延びるスリットを利用して、コイル線の所定部位の外側に嵌合することにより、コイル線に容易に装着することが可能である。この場合、マス部材を設置すべきコイル線の所定部位に、突起部等を設けたりクランプ金具等を取付けることによって、マス部材の位置決めやマス部材の下端側への抜け落ちを阻止するようにすることができる。
【００１４】
本発明において、マス部材の質量は、コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％の範囲に設定されており、これにより、コイルスプリングに発生するサージングを効果的に抑制するために最適となる範囲が規定されている。なお、コイルスプリングの弾性共振時の等価質量ｍは、コイルスプリングの共振周波数ｆ１と、そのコイルスプリングに所定のマス部材を付加した状態での共振周波数ｆ２とを測定し、下記の（式１）により算出される。
ｆｎ＝（√（ｋ／ｍ））／２π  ………（式１）
この等価質量ｍは、軽自動車で使用される軽いコイルスプリングから大型乗用車で使用される重いコイルスプリングまでを考慮すると、０．８〜１．８ｋｇ程度となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコイルスプリング用制振装置は、比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されてコイルスプリングを構成するコイル線の外側に該コイル線との間に隙間を有して同軸的に配置されるマス部材を備え、該マス部材の質量は、前記コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されているため、低コストで容易に作製することができ、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る制振装置をコイルスプリングに装着した状態の断面図であって図２のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、図２はその制振装置をコイルスプリングに装着した状態の平面図であって図１のII−II線矢視平面図である。
【００１７】
本実施形態のコイルスプリング用制振装置は、車両のサスペンションに装備されるコイルスプリングに設置されるものであって、図１及び図２に示すように、断面が略Ｃ字形状で円弧状に延びる筒状に形成されたゴム弾性体よりなる２個のマス部材１、１を備えている。このマス部材１、１は、比重が１．４以下のゴム材料（天然ゴム等）を用いてインジェクション加硫成形することにより形成されている。このマス部材１、１は、コイルスプリング３の螺旋状に延びるコイル線が円周方向に略３／４周する長さと同じ長さの円弧状に延びる筒状に形成されており、断面が円形で径が略一定の内周面を有し、上下両面と内外両側面が平面とされて断面が正方形の外周面を有する。
【００１８】
マス部材１、１の内径は、コイルスプリング３を構成するコイル線の外径よりも０．０５〜２ｍｍの範囲で少し大きくなるようにされている。また、マス部材１、１の肉厚は、全ての部分で１ｍｍ以上とされているが、マス部材１、１の上下両面の幅方向中央部の肉厚Ａが最小寸法とされており、コイルスプリング３の最大撓み時において、隣り合うコイル線どうしの間の距離の１／２以下となるようされている。マス部材１、１の内側面には、軸方向（長さ方向）の両端面間に亘って軸方向に延びるスリット１ａ、１ａが設けられており、これによりマス部材１、１の断面形状が略Ｃ字形状となっている。このマス部材１、１の質量は、コイルスプリング３の弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％となる範囲に設定されている。本実施形態においては、コイルスプリング３の等価質量が約１０００ｇであることから、２個のマス部材１、１の合計質量は５２ｇとされている。なお、マス部材１、１は、所定の質量を確保するために、長さ方向において２個に分割形成されている。
【００１９】
以上のように構成された本実施形態の制振装置は、各マス部材１、１の内側面に設けられたスリット１ａ、１ａを利用して、コイルスプリング３を構成するコイル線の中間部位の外側に装着され、コイル線と同軸的に配置されている。即ち、スリット１ａが大きく拡開するようにマス部材１を弾性変形させて、その拡開部からマス部材１でコイル線を包囲するように填め込むと、その後マス部材１が弾性復帰することによってスリット１ａが閉口することにより、マス部材１が容易に装着される。このようにして、２個のマス部材１、１は、コイルスプリング３の周方向（上下方向）において所定距離を隔てた状態に配置されている。なお、２個のマス部材１、１は、必ずしも所定距離を隔てた状態に配置されていなくてもよく、また、２個に分割形成せずに、一体に形成するようにしてもよい。この制振装置は、マス部材１、１の内周面とコイル線の表面との間に約０．０５〜２ｍｍの微少な隙間Ｓが形成されていることにより、コイル線に対してマス部材１、１が遊動可能に設置されている。なお、コイル線の所定部位には、制振装置の位置決め乃至は下端側への抜け落ちを阻止するためのクランプ４が取付けられている。
【００２０】
以上のように制振装置が設置されたコイルスプリング３に対して、振動が入力して、マス部材１、１が配設されている部位のコイル線が共振すると、コイル線の振動方向両側の表面にマス部材の内周面が交互に接触（当接）し、その際の滑り摩擦及び衝突によるエネルギ損失（振動エネルギが熱エネルギに変換される）によって減衰性が発揮される。これにより、コイル線の内部に大きな減衰性が生じ、コイル線の振動が効果的に抑制され、その結果、コイルスプリングに発生するサージングが有効に抑制される。この場合、マス部材１、１の質量が、コイルスプリング３の弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されていることから、マス部材１、１による振動減衰作用が効率よく発揮されるので、コイルスプリング３に発生するサージングが効果的に抑制される。
【００２１】
以上のように、本実施形態のコイルスプリング用制振装置は、比重が１．４以下のゴム材料で断面が略Ｃ字形状の筒状に形成されてコイルスプリング３を構成するコイル線の外側に該コイル線との間に隙間を有して同軸的に配置されるマス部材１、１を備え、マス部材１、１の質量は、コイルスプリング３の弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％に設定されているため、低コストで容易に作製することができ、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減することができる。
【００２２】
〔試験〕
本発明の制振装置の優れた効果を確認するため、上記実施形態の制振装置におけるマス部材の質量が種々変更された５種類の制振装置を準備し、それらの制振装置をサスペンションに装備されるコイルスプリングに設置してハンマリングテストを行い、コイルスプリングに発生するサージングの減衰特性を調べた。試験対象の制振装置は、マス部材の質量がコイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して、４％とされたもの（比較例１）と、５％とされたもの（実施例１）と、１２％とされたもの（実施例２）と、２０％とされたもの（実施例３）と、２２％とされたもの（比較例２）の５種類とした。
【００２３】
ここで用いたコイルスプリング３は、図３に示すように、車体側に取付けられる上受け皿６ａと車輪側に取付けられる下受け皿６ｂにその上下両端が支持されるように配設されている。そのコイルスプリング３の内側には、車体側と車輪側に上下両端部が固定されるショックアブソーバ５が同軸状に配設されており、このショックアブソーバ５とコイルスプリング３で共働して車体を支持するように構成されている。実施例１〜３及び比較例１、２の制振装置７は、コイルスプリング３の中間部のコイル線に、上記実施形態と同様に設置されている。また、上受け皿６ａの上方の車体フレームに振動を検出するセンサ８が設置されている。
【００２４】
この試験装置において、コイルスプリング５をハンマリングし、センサ８によって検出されたサージングの測定結果が、実施例１については図４に、実施例２については図５に、実施例３については図６に、比較例１については図７に、比較例２については図８に、それぞれ鎖線で示されている。また、図４〜図８には、各制振装置７をコイルスプリング３に設置していない状態でハンマリングしたときに発生するサージングの測定結果も、比較のために実線で示されている。
【００２５】
図４〜図６からも明らかなように、実施例１〜３の場合には、１００〜５００Ｈｚの広い周波数域において、多数のピークが出現するように発生するサージングに対して、各ピークレベルが良好に低減されていることがわかる。これに対して、比較例１の場合には、図７からも明らかなように、１００〜４００Ｈｚの周波数域における振動減衰効果が充分に得られていないことがわかる。一方、比較例２の場合には、図８からも明らかなように、実施例３の場合と殆ど変わらない振動減衰効果が得られているが、質量の増大を考慮すると重量効率が悪いと言える。また、比較例２の場合には、コストの上昇、質量の増大による燃費の悪化や走行性能の悪化、更にはスペースの増大による他部材との干渉等の問題が惹起される。
【００２６】
以上のことから、実施例１〜３のように、マス部材の質量を、コイルスプリングの弾性共振時の等価質量に対して５〜２０％の範囲に設定することにより、良好な重量効率を確保しつつ、コイルスプリングに発生するサージングを広い周波数域で良好に低減できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る制振装置をコイルスプリングに装着した状態の断面図であって図２のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制振装置をコイルスプリングに装着した状態の平面図であって図１のII−II線矢視平面図である。
【図３】試験において用いた試験装置の説明図である。
【図４】試験における実施例１の振動減衰特性を示すグラフである。
【図５】試験における実施例２の振動減衰特性を示すグラフである。
【図６】試験における実施例３の振動減衰特性を示すグラフである。
【図７】試験における比較例１の振動減衰特性を示すグラフである。
【図８】試験における比較例２の振動減衰特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１…マス部材    １ａ…スリット    ３…コイルスプリング    ４…クランプ
５…ショックアブソーバ    ６ａ…上受け皿    ６ｂ…下受け皿    ７…制振装置
８…センサ    Ｓ…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006207628.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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