(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝装置（２）とコイルスプリング（３）とエアスプリング（４）とを備え、上記コイルスプリング（３）と上記エアスプリング（４）とを直列的に配設し、上記緩衝装置（２）のロッド（２ａ）が該エアスプリング（４）を貫通して、該緩衝装置（２）が車体側（Ｂ）と車軸側（Ｓ）とを連結した懸架装置に於て、上記ロッド（２ａ）に往復動自在に摺動外嵌する偏心防止用ガイド部材（30）を、上記エアスプリング（４）に内設し、さらに、一中心点（Ｏ）廻りに首振り可能でかつ軸心（Ｌ）廻りに回転自在な軸受機構（Ｃ）を介して、上記緩衝装置（２）を車体側（Ｂ）に連結し、さらに、上記エアスプリング（４）の内圧を、上記偏心防止用ガイド部材（30）を挟んで上下各々に配設されて上記ロッド（２ａ）に接するシール材（21），（29）にて、密封するように構成し、かつ、上記エアスプリング（４）は、上壁部材（16）と下壁部材（15）と両者間に介設された弾性膜（17）とを、備え、上記上壁部材（16）はフランジ部（24）と該フランジ部（24）から下方突出状の円筒部（23）を備えて軸心（Ｌ）方向のロッド挿通用段付孔（20）を有し、該円筒部（23）は該段付孔（20）に上記シール材（21）を嵌込む凹溝（22）を有し、さらに、上記下壁部材（15）はフランジ部（37）と該フランジ部（37）から上方突出状の円筒部（36）を備えて軸心孔（33）を有し、さらに、上記偏心防止用ガイド部材（30）は滑り軸受けから成ると共に、該滑り軸受け及び上記シール材（29）を、上記円筒部（36）に於て上記軸心孔（33）に嵌着し、上記下壁部材（15）の上記円筒部（36）を上記弾性膜（17）内へ突入し、上記下壁部材（15）の上記円筒部（36）の上端外周は小径に切欠形成され、上記上壁部材（16）の上記円筒部（23）の下面に内方開口端（25ａ）を開口したエアー流路（25）を上記上壁部材（16）の円筒部（23）から上記フランジ部（24）に渡って貫設して、上記内方開口端（25ａ）を、下壁部材（15）の上記円筒部（36）の上記切欠形成された上端外周に対応させて、上記エアスプリング（４）に内圧が無い無圧状態下で、上記上壁部材（16）の上記円筒部（23）の下面と、上記下壁部材（15）の上記円筒部（36）の上面とが、相互に当接するように構成したことを特徴とする懸架装置。
【請求項２】
緩衝装置（２）とコイルスプリング（３）とエアスプリング（４）とを備え、上記コイルスプリング（３）と上記エアスプリング（４）とを直列的に配設し、上記緩衝装置（２）のロッド（２ａ）が該エアスプリング（４）を貫通して、該緩衝装置（２）が車体側（Ｂ）と車軸側（Ｓ）とを連結した懸架装置に於て、上記ロッド（２ａ）に往復動自在に摺動外嵌する偏心防止用ガイド部材（30）を、上記エアスプリング（４）に内設し、さらに、一中心点（Ｏ）廻りに首振り可能でかつ軸心（Ｌ）廻りに回転自在な軸受機構（Ｃ）を介して、上記緩衝装置（２）を車体側（Ｂ）に連結し、さらに、上記エアスプリング（４）の内圧を、上記偏心防止用ガイド部材（30）を挟んで上下各々に配設されて上記ロッド（２ａ）に接するシール材（21），（29）にて、密封するように構成し、かつ、上記エアスプリング（４）は、上壁部材（16）と下壁部材（15）と両者間に介設された弾性膜（17）とを、備え、上記上壁部材（16）はフランジ部（24）と該フランジ部（24）から下方突出状の円筒部（23）を備えて軸心（Ｌ）方向のロッド挿通用段付孔（20）を有し、該円筒部（23）は該段付孔（20）に上記シール材（21）を嵌込む凹溝（22）を有し、さらに、上記下壁部材（15）はフランジ部（37）と該フランジ部（37）から上方突出状の円筒部（36）を備えて軸心孔（33）を有し、さらに、上記偏心防止用ガイド部材（30）は滑り軸受けから成ると共に、該滑り軸受け及び上記シール材（29）を、上記円筒部（36）に於て上記軸心孔（33）に嵌着し、上記下壁部材（15）の上記円筒部（36）を上記弾性膜（17）内へ突入し、上記エアスプリング（４）に内圧が無い無圧状態下で、上記上壁部材（16）の上記円筒部（23）の下面と、上記下壁部材（15）の上記円筒部（36）の上面とが、相互に当接するように構成し、しかも、一中心点（Ｏ）廻りに首振り自在でかつ軸心（Ｌ）廻りに回転自在な上記軸受機構（Ｃ）は、防振ゴム部（41）と、該防振ゴム部（41）の軸心孔部（42）に嵌着されたボールベアリング又はスラストベアリングから成る回転軸受部（43）とから、構成されていることを特徴とする懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の懸架装置に係り、特に車高調整式の懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者は既に特願２００１−３４７８３７号に於て、緩衝装置のロッドと車体側とをラバーブッシュ（防振ゴム）を介して連結し、かつ、緩衝装置のロッドと、エアスプリングのロッド挿入用孔部との間に、隙間を形成し、ロッドがエアスプリングの軸心に対して偏心できる構造のものを、提案している。
【０００３】
即ち、上述の偏心できる構造とは、上記ラバーブッシュを採用し、及び、ロッド外径に対して、エアスプリングのロッド挿入用孔部の内径を、１mm〜５mm大きくした（言い換えると隙間を 0.5mm〜 2.5mmに設定した）構造である。
【０００４】
ストラット式サスペンションでは走行中にステアリングを切った際、緩衝装置のロッドがアッパーマウント（車体側への連結部）を中心として振れ、エアスプリングの軸心に対して偏心するが、このとき、上記隙間によってロッドがロッド挿入用孔部に干渉するのを防止する構造である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車種によっては、上記ロッドの上端のラバーブッシュと車体側との連結部位（いわゆるアッパーマウント）に於て、ロッド軸心と車体接合面とが直交していない場合があり、あるいは、同一車種でも製造ばらつき等によって直交度が悪い場合があり、ステアリングを切っていない状態でも、既にロッドがエアスプリング軸心に対して偏心し、上述の隙間が２mm以下では、走行中にロッドがエアスプリングのロッド挿入孔と干渉してしまうことが、判明した。
【０００６】
さらに、ストラット式サスペンションでは、ストラット軸心（ロッドの軸心）と、上記アッパーマウントの中心点とタイヤ接地点とを結んだ荷重入力軸心が、ずれているため、緩衝装置（ロッド）に曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントが付加されることにより、一層、ロッドと挿入孔の上記干渉が発生しやすくなることが、判明した。
【０００７】
そこで、上述の隙間を、例えば２mm以上にしようとすると、通常市販されているエアーシールパッキンでは、張り代が小さく、密封性が著しく低下するので、特別に張り代の大きいパッキンを独自に設計する必要がある。
【０００８】
走行中の摺動や振動、偏心を考慮しつつ、かつ、高い密封性のパッキンを設計・開発することは、至難である。
そこで、本発明は、ストラット（ロッド）に曲げモーメントが働いても、ロッドと、エアスプリングのロッド挿入孔と軸心がずれないようにすることを目的とし、また、ストラット軸心と車体側接合面との角度が直交していなくても、同様に軸心がずれないようにすることを他の目的とする。そして、エアースプリング用のパッキンとして標準的な通常のパッキンでも十分使用可能とすることで開発費低減と金型費用の節減を図ることを別の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、緩衝装置とコイルスプリングとエアスプリングとを備え、上記コイルスプリングと上記エアスプリングとを直列的に配設し、上記緩衝装置のロッドが該エアスプリングを貫通して、該緩衝装置が車体側と車軸側とを連結した懸架装置に於て、上記ロッドに往復動自在に摺動外嵌する偏心防止用ガイド部材を、上記エアスプリングに内設し、さらに、一中心点廻りに首振り可能でかつ軸心廻りに回転自在な軸受機構を介して、上記緩衝装置を車体側に連結し、さらに、上記エアスプリングの内圧を、上記偏心防止用ガイド部材を挟んで上下各々に配設されて上記ロッドに接するシール材にて、密封するように構成し、かつ、上記エアスプリングは、上壁部材と下壁部材と両者間に介設された弾性膜とを、備え、上記上壁部材はフランジ部と該フランジ部から下方突出状の円筒部を備えて軸心方向のロッド挿通用段付孔を有し、該円筒部は該段付孔に上記シール材を嵌込む凹溝を有し、さらに、上記下壁部材はフランジ部と該フランジ部から上方突出状の円筒部を備えて軸心孔を有し、さらに、上記偏心防止用ガイド部材は滑り軸受けから成ると共に、該滑り軸受け及び上記シール材を、上記円筒部に於て上記軸心孔に嵌着し、上記下壁部材の上記円筒部を上記弾性膜内へ突入し、上記下壁部材の上記円筒部の上端外周は小径に切欠形成され、上記上壁部材の上記円筒部の下面に内方開口端を開口したエアー流路を上記上壁部材の円筒部から上記フランジ部に渡って貫設して、上記内方開口端を、下壁部材の上記円筒部の上記切欠形成された上端外周に対応させて、上記エアスプリングに内圧が無い無圧状態下で、上記上壁部材の上記円筒部の下面と、上記下壁部材の上記円筒部の上面とが、相互に当接するように構成したものである。
また、一中心点廻りに首振り自在でかつ軸心廻りに回転自在な上記軸受機構は、防振ゴム部と、該防振ゴム部の軸心孔部に嵌着されたボールベアリング又はスラストベアリングから成る回転軸受部とから、構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００１１】
図１〜図３は本発明に係る自動車の車輪懸架装置の実施の一形態を示したものであり、この懸架装置Ａは、緩衝装置（ダンパー）２とコイルスプリング３とエアスプリング４とを備え、コイルスプリング３の上部に、直列的にエアスプリング４を配設している。そして、緩衝装置２のロッド２ａがエアスプリング４を貫通して、緩衝装置２が、車体側Ｂと車軸側Ｓとを連結している。つまり、本懸架装置Ａは、自動車の車体側Ｂと車軸側Ｓとの間に装着される。ここで、「直列的」とは、車体側Ｂと車軸側Ｓの間の力の伝達が、一方のみを介して伝達されることが無く、必ず両者を介して伝達されるような配置を言う。
【００１２】
さらに具体的に説明すれば、緩衝装置２のストラット本体２ｂの下部は車軸側Ｓ───車軸自体又はリンク若しくは取付具───に取付けられ、かつ、緩衝装置２のロッド２ａの上部は、一中心点Ｏ廻りに首振り可能でかつ軸心Ｌ廻りに回転自在な軸受機構Ｃを介して、車体側Ｂに連結される。このように、ストラットアッパーマウントに於て一中心点Ｏを支点に振れると共にスラスト荷重を受けて軸心Ｌ廻りに回転可能な軸受機構Ｃが用いられている。
【００１３】
この軸受機構Ｃとしては、防振ゴム部41と、その軸心孔部42に嵌着された（スラスト荷重を受けても回転可能な）ボールベアリング又はスラストベアリングの回転軸受部43とから、構成されている。さらに具体的には、車体側Ｂの取付板部７の取付孔部７ａを下方から閉じるように当接する板部材41ａと、この板部材41ａの中央膨出部の下面に一体的に付設されたゴム材41ｂで、防振ゴム部41が、構成されている。この板部材41ａには雄ネジ部９…が予め上方突出状に設けられていて、取付板部７の孔部に、この雄ネジ部９を挿入して、ナット10にて螺着することで、上記防振ゴム部41を、車体側Ｂへ固着している。
【００１４】
防振ゴム部41のゴム材41ｂに、回転軸受部43が嵌着され、スペーサ部材26等を介して、ナット27にて、ロッド２ａの上端と回転軸受部43とは、連結される。
特に、防振ゴム部41の板部材41ａの外周縁及びラジアル方向中間部位は、エアスプリング４の上壁部材16上面との間に、（従来のラバーブッシュにおける）スラスト部材又は弾性部材等の介装材が、省略されており、従って、軸受部43の中心点Ｏを支点（中心）として、軸受機構Ｃが首振り（揺動）が行い得る。
【００１５】
コイルスプリング３は、緩衝装置（ダンパー）２の中間部位を包囲するように配設される。ストラット本体２ｂに外鍔状に突設された受け鍔部14に、コイルスプリング３の下端が当接乃至取付けられ、かつ、コイルスプリング３の上端は、エアスプリング４の下壁部材15に当接乃至取付けられる。また、図４に示した他の実施の形態に於ては、図１と比較して、同一符号は同一の構成である。主として相違する点は軸受機構Ｃに関してであり、この軸受機構Ｃとしては、図４ではピローボールジョイント13を用いた場合を例示する。つまり、車体側Ｂの取付板部７の取付孔部７ａを下方から閉じるように当接する取付片８には雄ネジ部９…が上方へ予め突設されており、取付板部７に形成した孔部へこの雄ネジ部９を挿入して上方からナット10にて螺着して、取付片８を固着する。
【００１６】
この取付片８が、ピローボールジョイント13の雌部材（外殻体）11に外鍔状に固着されていると共に、ロッド２ａの上端には雄側球面体12が固着され、ロッド２ａの軸心Ｌは、ピローボールジョイント13の中心点Ｏ廻りに首振り自在である。このように軸受機構Ｃが球面軸受の場合を図４では示している。
【００１７】
以下、図１〜図３、及び、図４について、合わせて説明する。前記エアスプリング４は、上壁部材16と上記下壁部材15と、両者間に介設された弾性膜17とを、備えている。即ち、ビア樽型等の（ゴム製の）弾性膜17の上開口部・下開口部を、各々、上壁部材16・下壁部材15にて、塞ぐように挟んで、組立てられている。
【００１８】
上壁部材16は、図例では、小径孔部18と大径孔部19から成る段付孔20を軸心に有する円盤型であり、かつ、段付孔20の大径孔部19には、シール材21を嵌込む凹溝22が形成されている。また、上壁部材16は、上記段付孔20を有する円筒部23と、この円筒部23の上半部から突出状に連設されたフランジ部24と、を備え、円筒部23がフランジ部24から下方へ突出している部位は、弾性膜17内へ突入し、かつ、弾性膜17の上方外面はフランジ部24に当接する。
【００１９】
上壁部材16には、エアー流路25が貫設されていて、弾性膜17の内部と、外側（大気側）の図示省略のエアー配管とを、連通連結する。この上壁部材16は、スペーサ部材26を介して、回転軸受部43（図１参照）又は球面体12（図４参照）に軸心方向の力を伝達するように、設けられている。言い換えると、段付孔20の段付面と、上方のナット27によって、上壁部材16はスペーサ26と回転軸受部43（図１参照）又は球面体12（図４参照）と共に、締付けられて、ロッド２ａに固着されている。このように、エアスプリング４の上壁部材16はロッド２ａに固定される。
【００２０】
これに対して、下壁部材15はロッド２ａに対して、その軸心Ｌに沿って往復動自在である。具体的にその下壁部材15の構造を説明すると、ロッド２ａに往復動自在に直接に摺接する偏心防止用ガイド部材30を嵌着する上方孔部28と、シール材29を嵌め込む凹溝31を有する下方孔部32とから成る軸心孔33を有する円盤型である。
【００２１】
34はＣ型止め輪を示し、偏心防止用ガイド部材30としては、例えば、低摩擦・耐摩耗性の金属又はプラスチックから成る滑り軸受けが好適であって、この滑り軸受けを、段付き部35に当接するまで上方孔部28に上方から嵌入して、Ｃ型止め輪34にて抜け止めする。また、シール材（パッキン）29としては、図１，図４ではＵ字状パッキンを例示し、図２では、ダストシール舌片部29ａを有するＵ字状パッキンを例示するが、いずれを選択するも自由であることを示す。
【００２２】
また、下壁部材15は、上記軸心孔33を有する円筒部36と、この円筒部36の下端部から突出状に連設されたフランジ部37と、を備えている。円筒部36がフランジ部37から上方へ突出している部位は、弾性膜17内へ突入し、かつ、弾性膜17の下方外面はフランジ部37に当接する。円筒部36の上端外周はやや小径となるように切欠形成され、図１又は図４のように、上壁部材16の円筒部23に当接した状態に於て、エアー流路25の内方開口端25ａが閉じることを防止している。また、外鍔状フランジ部37の下面には、コイルスプリング３の上端を嵌着状に受ける円環状突条部38が突出状に形成されている。このように、下壁部材15はコイルスプリング３の弾発力を直接に受ける部材である。なお、下壁部材15の下方に於て、ロッド２ａにはバンプラバー39が外嵌状に取付けられている。
【００２３】
この下壁部材15の軸心は、ロッド２ａの軸心Ｌに対して、常時一致するように、ロッド２ａに往復動自在に摺動外嵌する前記偏心防止用ガイド部材30が、機能（作用）する。言い換えると、エアスプリング４の軸心とロッド２ａの軸心Ｌとを、常に一致させるためのすべり軸受等の偏心防止用ガイド部材30を、エアスプリング４に内設している。
【００２４】
また、図１又は図４と図２から明らかなように、上記ガイド部材30を挟んで上下各々に配設されたシール材（パッキン）21, 29は、ロッド２ａに摺接して、エアスプリング４の内圧を密封する。
【００２５】
エアスプリング４の内部へ、エアー流路25を介して加圧エアを供給・排出する制御により、エアスプリング４の弾性膜17を伸長縮小（膨張縮小）させて、車高を調整することができる。
【００２６】
本発明は上述のように、車体側Ｂと車軸側Ｓとを、軸心Ｌに沿って配設した緩衝装置（ダンパー）２にて上下に連結し、かつ、エアスプリング４は、コイルスプリング３の上部に、緩衝装置２のロッド２ａを包囲状に配設され、さらに、エアスプリング４の内部には、偏心防止用ガイド部材30が内設され、ストラット軸（ダンパー２）に、図３に矢印Ｆで示すような外力が作用して、それに伴って曲げモーメントが働いても、ロッド２ａの軸心Ｌは、エアスプリング４の軸心に対して、偏心しない構造となっている。
【００２７】
また、図１又は図４に示すように、エアスプリング４に内圧が無いとき、エアスプリング４の内部で、上壁部材16と下壁部材15とが相互に当接し、車体荷重を受持ち、弾性膜17に荷重が掛からないように構成されている。
【００２８】
なお、図示省略するが、コンプレッサからエアタンク，電磁弁，配管等を介して、エアー流路25へ加圧エアが供給される。その操作は、運転席付近のスイッチにて、電磁弁を開閉させることにより、エアスプリング４への加圧エアの出し入れを行う。また、コンプレッサの電源は、バッテリ等を用いる。
【００２９】
車両（自動車）の見栄えや走行性能を重視するユーザーの場合、通常、エアスプリング４に加圧エアを充填せず、車高が低い状態で走行し、段差等がある場合に、エアスプリング４に加圧エアを充填して車高を上昇させて、段差等を乗り越える等の使用方法がとられる。
【００３０】
次に、ステップワゴンのフロントに図４と図３に示すように、本発明に係る懸架装置Ａを取付けて、本発明実施例とする。このとき、偏心防止用ガイド部材30として、エヌティエヌ株式会社製の精密樹脂滑り軸受けを使用すると共に、シール材21, 29としては一般的なエアー用Ｕパッキンを使用した。これに対し、従来例として、特願２００１−３４７８３７号の発明のように、アッパーマウントにラバーブッシュタイプであって、緩衝装置のロッドとエアスプリングとの隙間を 1.5mmとした懸架装置を、図３と同様の部位に取付けたものを採用して、比較テストを実施した。そのテストの結果、従来例では、ステアリングを切った状態で、エアスプリング内にエアを出し入れし車高を上げ下げしたところ、エアスプリングがスムーズに伸長しにくいことがあった。テスト後、分解してみると、エアスプリングの下壁部材の孔部内面とロッドに傷が付いていた。
【００３１】
これに対し、本発明の実施例では、ステアリングを切った状態も、エアスプリング４がスムーズに伸長することができ、ロッド２ａには全く傷がついていなかった。
【００３２】
図３に示すように、ストラット式サスペンションでは、ストラット軸心Ｌと、タイヤ接地点Ｇとストラットアッパマウント点（中心点）Ｏとを結んだ直線Ｌｇ（荷重入力軸）とが、ずれているため、曲げモーメントがストラット軸心Ｌに作用する。この際、従来例では、アッパーマウントにラバーブッシュを採用しているので、ロッドとエアスプリングの孔部との隙間が 1.5mm程度ではロッドとエアスプリングの孔部とが干渉を発生するため、上述のロッドに傷が生じ、かつ、スムーズに伸長しなくなったと考えられる。本発明は、上述の構成により、コイルスプリング３とエアスプリング４を直列的に配置したため、全体のばね定数を小さくでき、地面等からの衝撃を和らげて乗り心地を向上できる。かつ、エアスプリング４の内圧を変えることで、（ばね定数を変化させて）様々な乗り心地を楽しみ得る。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
ステアリングを切った状態等にあっても、緩衝装置２のロッド２ａはエアスプリング４の孔部に対して、常時軸心が一致し、円滑に伸縮できる。かつ、シール材21, 29として、大きな張り代の特殊なものを必要とせず、安価かつ入手容易な汎用パッキンを適用可能となる。
【００３４】
車体側Ｂの接合面に対してロッド軸心Ｌが直交状でない場合でも、ロッド軸心Ｌがエアスプリング４の（孔部の）軸心に対して偏心せず、一層、スムーズにエアスプリング４が伸長・短縮できる。
【００３５】
また、図３に示したように、ストラット式サスペンションであって、ストラット軸（軸心Ｌ）と荷重入力軸Ｌｇとが、ずれて曲げモーメントが懸架装置に働いたとしても、基本的な偏心量が微小に抑制できるので、エアスプリング４の伸縮に支障がなく、スムーズとなる。
【００３６】
シール材21, 29として一般市販用のパッキンを使用可能であり、かつ、密封性（シール性）も長期間安定して確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す一部断面要部説明図である。
【図２】  要部拡大図である。
【図３】  使用方法の一例を説明する正面図である。
【図４】  他の実施の形態を示す一部断面要部説明図である。
【符号の説明】
２  緩衝装置
３  コイルスプリング
４  エアスプリング
15  下壁部材
16  上壁部材
17  弾性膜
20  段付孔
21  シール材
22  凹溝
23  円筒部
24  フランジ部
29  シール材
30  偏心防止用ガイド部材
33  軸心孔
36  円筒部
37  フランジ部
41  防振ゴム部
42  軸心孔部
43  回転軸受部
Ｂ  車体側
Ｃ  軸受機構
Ｌ  軸心
Ｏ  中心点
Ｓ  車軸側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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