(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のサスペンションストラット、特にステアリングナックルを支持するサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置において、
第１軸線（ｘ）を中心とする転がり接触ベアリング（７）と、
前記第１軸線（ｘ）を中心として、前記転がり接触ベアリング（７）の下に配置され、前記転がり接触ベアリングを受ける第１受容体（６）と、
前記第１軸線（ｘ）に対し所望角度（ａ）に配置された力印加ライン（ｆ）を有すると共に、前記転がり接触ベアリング（７）に面する端部に、前記第１受容体（６）のまわりに少なくとも部分的に巻き付く第１部分（８）を有するコイルばね（１）とを備え、
前記コイルばね（１）は、前記力印加ライン（ｆ）と前記第１軸線（ｘ）とによって形成される第１平面（Ｅ１）に対し、該第１平面（Ｅ１）を取り囲む所定角度（ｂ）の範囲内に位置する巻き付け端（１７）を有し、
前記第１平面（Ｅ１）は前記所定角度（ｂ）の二等分面であり、該第１平面（Ｅ１）を挟む前記所定角度（ｂ）が３０°に等しい、ことを特徴とするサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、自動車の、サスペンションストラット、特にステアリングナックルを支持するサスペンションストラット用のコイルばねと支持ベアリングを備えた装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
自動車用のサスペンションストラットは、上方端において車体にかつ下方端においてステアリングナックルに接続されるショックアブソーバと、このショックアブソーバを取り囲むと共に、下方端でコイルばね座を介してショックアブソーバに接続されるコイルばねと、コイルばねの上方端巻き付け部を受けてそれに堅固に接続される受容体を備えると共に、一側で前記受容体に接続されかつ他側で車体に接続され、そして車輪の操縦運動の間中コイルばねの回転を可能にする転がり接触ベアリングからなっている支持ベアリングとを備えている。
【０００３】
国際特許第ＷＯ８９／０５２４２号は、サポートベアリングと、このサポートベアリングに接続される受容体と、コイルばねとから構成されるマクファーソンサスペンションストラットを開示している。これにより、受容体は、サポートベアリングのばねの側でベアリングレースを受けると共に、受容体の前方側にわたって分布される多数のリブによって支持され、また、該受容体は、コイルばねの端部巻き付け部に対して、ばねに対応する、構造を有している。コイルばねの軸線は、ショックアブソーバ軸線に対して或る角度に配置されている。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第３５０１１０６Ａ１号は、サスペンションストラット用のサポートベアリングおよびコイルばねを備えた装置を開示しており、同装置において、コイルばねの巻き付け直径が車体の側に取り付けられたベアリングの平均直径まで上方区域において減少し、そして同装置がショックアブソーバのピストンロッドを弾力的に支持している。ここで、コイルばねの軸線はショックアブソーバの軸線に対して外側に傾斜され、かつそれゆえ、良好な横方向の力補償を可能にしている。横方向の力はラジアルボールベアリングによって吸収される。
【０００５】
コイルばねの端部巻き付け部がサポートベアリングに直接支持されており、さらに、コイルばねの力印加ラインがショックアブソーバの軸線に対して或る角度で配置されており、そしてサポートベアリングに属する転がり接触ベアリングがショックアブソーバの軸線に心出しされて配置されている、サスペンションストラットにおいて、転がり接触ベアリングにおける半径方向及び軸方向の力の間の相互作用は問題が多い。或る角度に配置されたコイルばねのため、半径方向の力は、軸方向の力に加えて転がり接触ベアリングにも作用している。これにより、軸方向の力は、製造許容誤差のためコイルばねの巻き付け端の周部にわたって一定ではなく、巻き付け端でかつこの巻き付け端と転がり接触ベアリングの当接面の端部との間でそれらの最大値を有するか、或いはサポートベアリングの受容体に対して最小値をそれぞれ有している。
【０００６】
ショックアブソーバに対して或る角度で配置されたコイルばねのためベアリングに作用する横方向の力が、軸方向の力が横方向の力の力印加ラインの区域に存在しないように導入されるならば、ベアリングのボールは、その場合、溝底部の所定位置に保持されない。それらは溝底部から動くことができ、２つのベアリングレースの半径方向の移動を結果として生じる。このため、ベアリングレースが挿入される密封リングは互いに接触することができ、また、増大されたトルクが発生されることができ、それは、再びステアリング機能の低下および支持体の寿命の減少に至るかも知れない。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、特にステアリングナックルを支持するサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置であって、コイルばねからサポートベアリングに作用する力の伝達が、コイルばねの力印加ラインがサポートベアリングに属している転がり接触ベアリングの軸線に対してずれている実施例に関して最適にされている、上記装置を提供することにある。
【０００８】
（発明の開示）
この装置は、本発明によれば、自動車のサスペンションストラット、特にステアリングナックルを支持するサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置において、第１軸線を中心とする転がり接触ベアリングと、前記第１軸線を中心として、前記転がり接触ベアリングの下に配置され、前記転がり接触ベアリングを受ける第１受容体と、前記第１軸線に対し所望角度に配置された力印加ラインを有すると共に、前記転がり接触ベアリングに面する端部に、前記第１受容体のまわりに少なくとも部分的に巻き付く第１部分を有するコイルばねとを備え、前記コイルばねは、前記力印加ラインと前記第１軸線とによって形成される第１平面に対し、該第１平面を取り囲む所定角度の範囲内に位置する巻き付け端を有し、前記第１平面は前記所定角度の二等分面であり、該第１平面を挟む前記所定角度が３０°に等しい、ことを特徴とすることによって実現される。
【０００９】
この実施例において、転がり接触ベアリングをプリテンションし、従って、ベアリングレースとのボールの接触を達成する軸方向の力は、横方向の力の力印加ラインの区域において最大値を有するのが好都合である。このため、転がり接触ベアリングのボールがベアリングレースによって形成された溝から抜け出て、ベアリング機能の低下と寿命の短縮に至ることが効果的に阻止される。コイルばねが受容体に直接当接するので、構造が簡単化され、そのことは、また、製造コストの減少を導く。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、コイルばねが、巻き付け端から始まって、軸線のまわりに予め定めた巻き付け角度にわたって少なくとも一定の半径を有している第１部分を有するのが好都合である。コイルばねの第１部分は、これにより、軸線に対して垂直な第２の平面内に好都合に配置され、更に、コイルばねの第１部分の半径は、転がり接触ベアリングの半径に近づけられる。この装置のため、ばね力は、追加の構成要素を使用することなく転がり接触ベアリングに直接導入され得る。
【００１１】
本発明の次の態様によれば、コイルばねは、端部巻き付け部の第１部分に連続してクランク状に曲がる第２部分を有し、該第２部分がコイルばねの半径を増大しており、また、該第２部分において、コイルばねが第２の平面を去っている。コイルばねのクランク状の曲がりのため、２００°またはそれ以上の第１受容体または転がり接触ベアリングのまわりの端部巻き付け部の巻き付け角度が達成可能である。それゆえ、ばね力は転がり接触ベアリング上で大きな巻き付け角度に沿うことができ、その結果均一な力の分布が達成される。
【００１２】
さらに他の実施例において、緩衝体がコイルばねの第１部分と受容体との間に配置されている。これは、自動車の車体への振動の伝達を阻止し、従って、運転の快適さを増している。
【００１３】
一般にコイルばねの軸方向の力は転がり接触ベアリングに作用するので、転がり接触ベアリングは、アキシアルコンタクトベアリングとして、またはアンギュラコンタクトボールベアリングとして形成されるのが好ましい。
【００１４】
さらに他の好適な実施例において、コイルばねの力印加ラインと第１軸線とによって形成される第１平面―そこに巻き付け端が配置される―を取り囲んでいる角度は、３０°に等しい。これは、コイルばねから転がり接触ベアリングに作用する軸方向の力が、軸線に対するコイルばねのずれから結果として生じる横方向の力が作用している巻き付け角度の区域において、最大値を有するという利点を有している。ここで、巻き付け端は第１軸線に対する力印加ラインの攻撃角の側にまたは攻撃角と反対の側に配置される。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
好適な実施例は図面に略示されている。
【００１６】
自動車のサスペンションストラット３用のコイルばね１およびサポートベアリング２を備えた装置が図１に示されている。コイルばね１の上方端は、ゴム基材の形の緩衝体５を介して、ならびに受容体６を介して、車体側に配置されかつ軸線ｘに沿って配置される転がり接触ベアリング７上に支持されている。ここで、コイルばねの力印加ラインｆは軸線ｘに対して角度ａで配置されている。コイルばね１は、車軸に向かい合っているその端部でコイルばね座４に受容される。このコイルばね座４はショックアブソーバに接続されている。
【００１７】
図２から分かるように、転がり接触ベアリング７は、カプセル化した軸方向溝付きボールベアリングとして設計されると共に、ケージ１０と、このケージの開口に配置されたボール１１と、２つのベアリングレース１２，１３と、下方ベアリングレース１２が挿入された下方密封リング１４と、上方ベアリングレース１３が挿入された上方密封リング１５とを有している。軸方向および半径方向の力を引き受けるために、転がり接触ベアリング７は、下方側の受容体６と車体に取り付けるための上方側の取付要素１６との間に案内される。
【００１８】
受容体６と緩衝体５は、コイルばね１の方向においてスリーブ状に形成され、その結果コイルばね１をそれらのまわりに巻回し得る。角度ｃにわたり受容体６または緩衝体５に巻回しているコイルばね１の第１部分８の半径ｒは、転がり接触ベアリング７の半径にほぼ相当している。このことは、ばね力Ｆが転がり接触ベアリング７に直接作用するという利点を有している。受容体６への、従って、転がり接触ベアリング７へのコイルばね７の力の伝達は、受容体６に巻回しているコイルばね１の第１部分８の全体を通じて一定でない。
【００１９】
図３および図４に示されるように、最大の力は、むしろ、巻き付け端１７のところと、コイルばね１が第２平面Ｅ２を出る前、コイルばね１が転がり接触ベアリング７または受容体６に依然として当接しているコイルばね１の部分のところとに、もたらされる。転がり接触ベアリング７の軸方向のプレテンションは、コイルばね１が転がり接触ベアリング７に軸方向の力Ｆ２を出さない区域において最小であるので、転がり接触ベアリング７の軸線ｘに対するコイルばね１の攻撃角から結果として生じる横方向の力Ｆ１がベアリングレース１２，１３を互いに離れて動かさせるという危険がある。
【００２０】
これを阻止するために、コイルばね１は、転がり接触ベアリング７に作用する軸方向の力Ｆ２の最大値が横方向の力Ｆ１の力印加ラインｆ１の区域にあるように、配置されている。このことは、図４に示されるように、コイルばね１の巻き付け端１７が力印加ラインｆと軸線ｘによって形成される平面Ｅ１に対して角度ｂ内に配置されるような方法で達成される。ここで、巻き付け端１７は、軸線ｘに対する力印加ラインｆの攻撃角の方に向くサスペンシヨンストラット３の側、または、攻撃角と反対の側に配置されることができる。
【００２１】
横方向の力Ｆ１の力印加ラインｆ１を囲む角度ｂによって形成される区域にコイルばね１の巻き付け端１７を配置することにより、前記区域にある転がり接触ベアリング７のボール１１が軸方向にとくに強力にプレテンションされることが生じる。ボール１１はベアリングレース１２，１３の溝底部に留まり、それによってベアリングレース１２，１３の、従って、密封リング１４，１５の相対的な半径方向の移動が阻止される。
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を要約列記する。
【００２３】
＜１＞  自動車のサスペンションストラット、特にステアリングナックルを支持するサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置において、第１軸線（ｘ）を中心とする転がり接触ベアリング（７）と、前記第１軸線（ｘ）を中心として、前記転がり接触ベアリング（７）の下に配置され、前記転がり接触ベアリングを受ける第１受容体（６）と、前記第１軸線（ｘ）に対し所望角度（ａ）に配置された力印加ライン（ｆ）を有すると共に、前記転がり接触ベアリング（７）に面する端部に、前記第１受容体（６）のまわりに少なくとも部分的に巻き付く第１部分（８）を有するコイルばね（１）とを備え、前記コイルばね（１）は、前記力印加ライン（ｆ）と前記第１軸線（ｘ）とによって形成される第１平面（Ｅ１）に対し所定角度（ｂ）の範囲内に位置する巻き付け端（１７）を有し、前記第１平面（Ｅ１）は前記所定角度（ｂ）の二等分面であることを特徴とするサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２４】
＜２＞  前記巻き付け端（１７）から始まる前記コイルばね（１）の前記第１部分（８）は、前記第１軸線（ｘ）のまわりの所定巻き付け角度（ｃ）にわたり少なくとも一定の半径（ｒ）を有していることを特徴とする＜１＞に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２５】
＜３＞  前記巻き付け角度（ｃ）が２００°以上であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２６】
＜４＞  前記コイルばね（１）の前記第１部分（８）が、前記第１軸線（ｘ）に対し垂直におかれた第２平面（Ｅ２）において前記巻き付け角度（ｃ）に沿って配置されることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２７】
＜５＞  前記コイルばね（１）の前記第１部分（８）の前記半径（ｒ）が、前記転がり接触ベアリング（７）の半径と近似していることを特徴とする＜２＞に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２８】
＜６＞  前記コイルばね（１）は、前記第１部分（８）に連続してクランク状に曲がる第２部分（９）を有し、前記第２部分（９）は、前記コイルばね（１）の前記半径より拡大しているとともに、前記第２部分（９）において、前記コイルばね（１）は前記第２平面（Ｅ２）から離れていることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００２９】
＜７＞  緩衝体（５）が前記コイルばね（１）の前記第１部分（８）と前記受容体（６）との間に配置されることを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００３０】
＜８＞  前記転がり接触ベアリング（７）がアキシアルコンタクトベアリング、またはアンギュラコンタクトボールベアリングであることを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載のサスペンションストラット用のコイルはねとサポートベアリングを備えた装置。
【００３１】
＜９＞  前記巻き付け端（１７）が位置していると共に、前記コイルばねの前記力印加ライン（ｆ）と前記第１軸線（ｘ）とによって形成される前記第１平面（Ｅ１）を取り囲む角度（ｂ）が３０°に等しいことを特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【００３２】
＜１０＞  前記巻き付け端（１７）が、前記第１軸線（ｘ）に対する前記力印加ライン（ｆ）の攻撃角の側に配置されるか、または前記攻撃角とは反対の側に配置されることを特徴とする＜１＞〜＜９＞に記載のサスペンションストラット用のコイルばねとサポートベアリングを備えた装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】  上方サポートベアリングを備えたコイルばねを示す長手方向断面図である。
【図２】  図１によるサポートベアリングの長手方向断面図である。
【図３】  転がり接触ベアリングを備えたコイルばねの接触位置における力の分布を示す図である。
【図４】  図１によるコイルばねの平面図である。
【符号の説明】
１  コイルばね
２  上方サポートベアリング
３  サスペンションストラット
４  コイルばね座
５  緩衝体
６  受容体
７  転がり接触ベアリング
８  コイルばねの第１部分
９  コイルばねの第２部分
１０  ケージ
１１  ボール
１２  ベアリングレース
１３  ベアリングレース
１４  下方密封リング
１５  上方密封リング
１６  取付要素
１７  巻き付け端
ａ  角度
ｂ  角度
ｃ  巻き付け角度
ｆ  力印加ライン
ｆ１   半径方向の力印加ライン（＝横方向の力印加ライン）
ｒ  第１部分の半径
ｘ  軸線
Ｅ１   第１の平面
Ｅ２   第２の平面
Ｆ  ばね力
Ｆ１   半径方向の力ライン（＝横方向の力印加ライン）
Ｆ２   軸方向の力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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