JP2006151325A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンション装置を構成するバネの特性を調整することで、車高を支持し車高を維持する性能１、操縦性、安定性を確保する性能２、乗り心地を確保する性能３の全てを満足させる。
【解決手段】支持用バネ１１が、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３２、３３とに連結される。調整用バネ２１、２２は、気体バネで構成され、車体１とサスペンション部材３２、３３との間に連結される。容量変化手段４４、４５、４６、４７、４８、４９、５２、５３によって、調整用気体バネ２１、２２の容量が変化されることで、調整用気体バネ２１、２２のバネ定数が調整される。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に関し、特に、バネによって車体とサスペンション部材とが支持された構造の装置に関するものである。

建設機械や乗用車等の車両には車輪、リンクやアーム等のサスペンション部材、バネ、ダンパからなるサスペンション装置（懸架装置）が設けられている。一般的には、車輪が上下方向に揺動するように、車体と車輪とがリンクやアーム等のサスペンション部材を介して連結され、車体とサスペンション部材とがバネおよびダンパを介して連結されて、サスペンション装置が構成される。

バネの種類には、コイルスプリング等の弾性を利用した機械バネ、空気等の気体が圧縮されることによる反発力を利用した気体バネまたは油気圧バネがある。

ダンパに関しては、作動油をシリンダ内に封入し作動油がピストンのオリフィスを通過するときの抵抗を利用して減衰力を発生するオイルダンパが一般的に用いられる。

ここで、サスペンション装置に要求される性能には、つぎの３点がある。

性能１）車体重量（輪荷重）を支えつつ、車高を維持する。

性能２）操縦安定性を確保する剛性を持つ（一般的に、バネ定数を大きく（硬く ）することで実現される）。

性能３）乗り心地を確保する剛性を持つ（一般的に、バネ定数を小さく（柔らか く）することで実現される）。

上記性能１は、サスペンション装置を設計する上で必須条件であって、バネで車体を支持することで実現される。

上記性能２および３は、バネのバネ定数およびダンパの減衰係数を調整することで実現される。

しかしながら、性能２と性能３は一般的にトレードオフの関係にあり、バネ定数、減衰係数の切り換え機構や電子制御を用いて性能を確保しているのが実状である。

図１（ａ）は、機械バネ８０によって車体１を支持する構成を示し、図１（ｂ）は、機械バネ８０のストロークＳとバネ力Ｆとの関係（機械バネ８０の特性）を示している。

機械バネ８０のバネ定数は、車体１の自重と所望する車高に基づいて設定される。すなわち、機械バネ８０が車体１から自重に応じた輪荷重（静荷重）を受けて、あるストローク量Ｓbだけ変位したときに所望の車高が得られるように、バネ定数が定められる。なお、図１（ｂ）に示す機械バネ８０の特性上、車体１から輪荷重を受けて輪荷重とバネ力Ｆが釣り合っている点を中立点（平衡点）Ｐbという。また、中立点Ｐbからみてバネが伸張するストローク範囲を「伸び側」、中立点Ｐbからみてバネが縮退するストローク範囲を「縮み側」という。

しかし、機械バネ８０の場合、輪荷重や車高に応じて、バネ定数が一意に定まり、一度定められたバネ定数を変更することはできない。また機械バネ８０の場合、輪荷重に応じてストローク量Ｓbが定まりそれによって車高が一意に定まるため、機械バネ８０自身に車高を調整する機能はない。仮に車高を調整したい場合には、機械バネ８０とは別に車高調整装置を設ける必要がある。また、機械バネ８０は、バネ定数が全ストローク範囲で一定であり、あるストローク値で急激にバネ定数が変化するバンプストッパ機能（縮み側）や、リバウンドストッパ機能や（伸び側）や、サスペンションロック機能（中立点付近）を持たせることはできない。

このように機械バネ８０は、性能１は確保することができるが、バネ定数が一意に定まるため、性能２、性能３の両方を満足させることはできない。このため、ダンパの減衰係数を調整することで性能２、性能３の両方を確保する必要がある。

つぎに、図２（ａ）は、エアバネ（気体バネ）７０によって車体１を支持する構成を示し、図２（ｂ）は、エアバネ７０のストロークＳとバネ力Ｆとの関係（エアバネ７０の特性）を示している。

エアバネ７０は、車体１の自重を支持しており、輪荷重に応じてストローク量Ｓbだけ変位したときに所望する車高になるように調整されている点は、機械バネ８０と同様であるが、機械バネ８０と異なり、バネ定数、バネの硬さが全ストローク範囲で一定でなく、ストロークＳの増加に伴い、略２次曲線的に漸増するという非線形な特性を示す。このようにエアバネ７０は圧縮されるにしたがって硬くなる特性を持っていることから、小さな凹凸では柔らかい（中立点Ｐb付近で柔らかい）一方で、大きな衝撃力に対してはショックを効果的に和らげる（縮み側の大きなストロークで硬くなる）という利点がある。すなわち、エアバネ７０は、中立点Ｐb付近では大きなバネ力Ｆ（自重の支持力）を発生しつつ小さいバネ定数を持たせることができる（乗り心地に対してメリットがある）。また、エアバネ７０は、縮み側で大きなバネ定数を持ち、大きなバネ力を発生でき、エアバネ７０はそれ自身に、バンプストッパ機能を持っている。ただし、エアバネ７０単体では、リバウンドストッパ機能、サスペンションロック機能を有していない。

また、エアバネ７０は、図２（ｃ）に示すように、エアの圧力、体積を変化させることで、バネ定数を調整することができ、異なるバネ特性１、特性２、特性３に変化させることができる。

また、エアバネ７０自身は、車高調整機能を持っており、図２（ｄ）に示すように、エアの体積を変化させることで、輪荷重に対応するストローク量Ｓbを所望の値Ｓ′bに調整でき、これにより車高を調整することができる。

以上のようにエアバネ７０は、機械バネ８０と異なりバネ定数を変更できるため、性能１を確保しつつ、バネ定数とダンパの減衰係数を調整することで、性能２、性能３の両方をある程度満足させることができる。

ここで、本件発明に関連する一般的技術水準を示す文献に下記に示す特許文献１がある。この特許文献１には、コイルバネと、このコイルバネに直列に設けられたエアバネを介して、車体と車軸が連結された構造のサスペンション装置が開示されている。
特開２００１−１２１９３６号公報

しかしながら、エアバネ７０のバネ定数は、主に体積変化によってでしか実現できない。つまり、輪荷重およびエアバネ７０の断面積を一定とした場合、内部圧力は一定値となる。車体の自重を支持するという制約（エアバネ７０の内部圧力一定）のため、圧力を調整することでバネ定数を自由に調整できない。

また、図２（ｄ）に示すように、車高を調整すると、体積が変化するため、エアバネ７０のバネ定数が意図せずして変化してしまう。仮に、このバネ定数の変動を回避しようとすると、車体１の自重を支えることができる大きな圧力を調整する装置が必要となるか、別途、車高を調整する装置が必要になる。

エアバネ７０は、体積変化に対するバネ定数の変化が、中立点Ｐb付近では緩やかであり、バネ定数の調整値は安定している。しかし、このバネ定数の調整値が安定するストローク範囲で、バネ定数を調整すると、上述したように車体の自重を支持するという制約があるためバネ定数の調整範囲を広く取ることはできない。一方、バンプストッパ機能が実現されている縮み側のストローク範囲では、体積変化に対するバネ定数の変化が急激である。このためバンプストッパ機能が実現されているストローク範囲では、バネ定数の調整範囲をある程度大きく取れるものの、バネ定数の調整値自体が安定しない。この結果、エアバネ７０では、所望のバネ定数を得ることができるストローク範囲が狭い。

以上のように、エアバネ７０を使用しても性能１による制約が大きく、それによってバネ定数の調整範囲およびバネ定数を調整できるストローク範囲には制限があり、バネの調整だけで性能２および３の両方を満足することは困難である。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、サスペンション装置を構成するバネの特性を調整することで、性能１、性能２、性能３の全てを満足させることができるようにすることを解決課題とするものである。

なお、上記特許文献１に記載されたサスペンション装置は、コイルバネと、エアバネを直列に設けた構造であり、エアバネは、コイルバネと同様に車体を支持しているため、性能１の制約があり、エアバネのバネ定数の調整だけで性能２および３の両方を満足させることは困難である。

第１発明は、
車体（１）を支持する態様で車体（１）とサスペンション部材（３２、３３）とに連結される支持用バネ（１１）と、
前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）との間に連結される調整用気体バネ（２１、２２）と、
前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量を変化させる容量変化手段（４４、４５、４６、４７、４８、４９、５２、５３）と
を備えること
を特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記調整用気体バネ（２１、２２）の気体室を大気に開放・遮断する大気開放・遮断手段が設けられること
を特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。

第３発明は、第１発明において、
前記調整用気体バネ（２１、２２）は、
前記サスペンション部材（３２、３３）が前記支持用バネ（１１）の縮み側に移動するときに縮む態様で前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）とに連結される第１の調整用気体バネ（２１）と、
前記サスペンション部材（３２、３３）が前記支持用バネ（１１）の伸び側に移動するときに縮む態様で前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）とに連結される第２の調整用気体バネ（２２）とからなり、
前記第１の調整用気体バネ（２１）の内部の気体室と前記第２の調整用気体バネ（２２）の内部の気体室とを連通・遮断する連通・遮断手段（５０）が設けられること
を特徴とする。

第４発明は、第３発明において、
前記第１の調整用気体バネ（２１）の気体室の圧力と前記第２の調整用気体バネ（２２）の気体室の圧力の圧力供給源（５２、５３）が更に設けられることを特徴とする。

第５発明は、第１発明において、
サスペンションロックするように、前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量が変化されること
を特徴とする。

第６発明は、第１発明において、
リバウンドストップするように、前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量が変化されること
を特徴とする。

第１発明によれば、図８に示すように、支持用バネ１１が、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３２、３３とに連結される。調整用バネ２１、２２は、気体バネで構成され、車体１とサスペンション部材３２、３３との間に連結される。容量変化手段４４、４５、４６、４７、４８、４９、５２、５３によって、調整用気体バネ２１、２２の容量が変化されることで、調整用気体バネ２１、２２のバネ定数が調整される。

本発明によれば、調整用気体バネ２１、２２の容量を変化させることで、支持用バネ１１によって車高を保持したまま、バネ特性を自由に調整することができる。

第２発明によれば、支持用バネ１１によって、車高が調整されると、調整用気体バネ２１、２２の気体室が大気に開放されて、調整用バネ２１、２２の力が車高調整時の中立点で釣り合う状態になり、支持用バネ１１のみによって車高が保持される状態となる。つぎに調整用気体バネ２１、２２の気体室が大気から遮断状態にされて、遮断状態で調整用気体バネ２１、２２の容量を変化させることで、バネ特性が調整される。このように、調整された所望の車高に応じた所望のバネ特性を得ることができる。

第３発明によれば、連通・遮断手段５０によって、第１の調整用気体バネ２１の内部の気体室と第２の調整用気体バネ２２の内部の気体室とを遮断した状態で、第１の調整用気体バネ２１、第２の調整用気体バネ２２の容量を調整することで、支持用バネ１１の伸び側、縮み側の両方のバネ特性を各別かつ自由に調整することができる。また、支持用バネ１１によって、車高が調整されると、調整用気体バネ２１、２２の気体室が連通されて、第１および第２の調整用気体バネ２１、２２の力が車高調整時の中立点で釣り合う状態になり、支持用バネ１１のみによって車高が保持された状態となる。つぎに調整用気体バネ２１、２２の気体室が遮断状態にされて、遮断状態で第１および第２の調整用気体バネ２１、２２の容量を変化させることで、支持用バネ１１の伸び側、縮み側の両方のバネ特性が各別に調整される。このように、調整された車高に応じた所望のバネ特性を、支持用バネ１１の伸び側、縮み側で各別に得ることができる。

第４発明では、第３発明において、第１および第２の調整用気体バネ２１、２２の気体室の圧力の圧力供給源５２、５３が更に設けられる。これにより気体バネ２１、２２の気体室の圧力を調整することができ、バネ特性の調整の自由度が一層向上する。

第５発明では、図６または図７に示すように、調整手段４４、４５、４６、５２、４７、４８、４９、５３によって、サスペンションロックするように、第１の調整用気体バネ２１および第２の調整用気体バネ２２のバネ定数が調整される。

第６発明では、図６に示すように、調整手段４４、４５、４６、５２、４７、４８、４９、５３によって、リバウンドストップするように、第１の調整用気体バネ２１および第２の調整用気体バネ２２のバネ定数が調整される。

以下、図３〜図５を用いて本発明の効果について、更に具体的に説明する。

１）性能１と性能２、性能３とを独立に調整できるようになり、バネのみによって性能２、性能３の両方を満足させる特性が得られるようになる。

すなわち、車体１を支持する機能、つまり性能１については、支持用バネ１１が担当しており、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４としては、車体１を支持する機能は必要がなく、中立点Ｐbで各バネ力Ｆ0が等しくなりさえすれば、中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0（バネ定数）は、輪荷重とは無関係に任意の所望する値に設定することができる。これにより図４（ｃ）に示す調整用バネ２１〜２４の合成特性を、輪荷重や車高に関係なく、任意に設定可能となり、性能２と性能３の両方を満足できる特性に調整することが可能となる。いいかえれば、任意の車高（サスペンションストローク）を取りながらも、任意のバネ特性に調整することができる。

特に、エアバネで車体を支持していた従来の場合には、車体１の自重に応じて圧力が定まるため（エアバネの圧力は負荷（バネ力）を断面積で割った圧力値以外をとることができない）、エアの体積の調整でバネ定数を調整するしかなかった。これに対して本実施形態では、両調整用バネ（エアバネ）２１、２２（２３、２４）をサスペンション部材３１に連結し、支持用バネ１１の中立点Ｐbで両バネ力Ｆ0を釣り合わせる構成をとっているため、エアの体積を一定にしたままエア圧の調整のみでバネ定数を調整することが可能になる。つまり、中立点Ｐbにおけるストローク量Ｓbを維持したままでバネ定数を調整することが可能となる。これにより調整用バネ（エアバネ）２１、２２（２３、２４）の体積を調整するためのエアタンクの場所を確保できない場合であっても、バネ定数を調整することが可能になる。

２）バネ定数の調整範囲が従来よりも広がり、しかも安定したバネ定数が広いストローク範囲で得られる。

すなわち、上述したように、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４には、車体１を支持する機能は必要がなく、中立点Ｐbで各バネ力Ｆ0が等しくなりさえすれば、中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0（バネ定数）は、輪荷重とは無関係に任意の所望する値に設定することができる。このため中立点Ｐb付近の比較的バネ定数が安定しているストローク領域で、バネ定数を広範囲を変化させることが可能になる。しかも、図４（ｃ）に示すように、中立点Ｐb付近の比較的バネ定数の変化率が少ないストローク領域を有する第１の調整用バネ２１、２３と、同じく中立点Ｐb付近の比較的バネ定数の変化率が少ないストローク領域を有する第２の調整用バネ２２、２４とを合成したことによって、バネ定数が安定するストローク範囲が広がり、広いストローク範囲で、安定したバネ定数が得られる。

３）従来のエアバネ単体で得られなかった機能を持たせることができる。

本明細書において、バンプストッパ機能とは、縮み側のあるストローク位置で急激にバネ定数が変化する機能であり、リバウンドストッパ機能とは、伸び側のあるストローク位置で急激にバネ定数が変化する機能であり、サスペンションロック機能とは、中立点付近のストローク領域で急激にバネ定数が変化する機能である。

エアバネ単体では、バンプストッパ機能しか持ち得なかったが、図６に示すように、支持用バネ１１のストローク範囲内に、第２の調整用バネ２２、２４のバンプストッパする領域が入るように調整すれば、複合バネ１１、２１〜２４にリバウンドストッパ機能を持たせることができる。複合バネ１１、２１〜２４がリバウンドストッパするストローク位置は、伸び側であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

また、図７に示すように、第１の調整用バネ２１、２３のバネ定数が中立点Ｐb付近で急激に増加するように調整するとともに、第２の調整用バネ２２、２４のバネ定数が中立点Ｐb付近で急激に増加するように調整すれば、複合バネ１１、２１〜２４にサスペンションロック機能を付加することができる。複合バネ１１、２１〜２４がサスペンションロックするストローク位置は、中立点Ｐb近辺であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

４）特に支持用バネ１１を機械バネで構成した場合には、機械バネ８０に、従来なかったバンプストッパ機能を付加することができるようになる。

図４（ｄ）あるいは図６に示すように、支持用バネ１１のストローク範囲内に、第１の調整用バネ２１、２３のバンプストッパ領域が入るように、調整すれば、機械バネ８０に従来なかったバンプストッパ機能を付加することができる。複合バネ１１、２１〜２４がバンプストッパするストローク位置は、縮み側であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

５）更に第１の調整用バネ２１、２３の特性と、第２の調整用バネ２２、２４の特性を、それぞれ異なる特性に設定することで、複合バネ１１、２１〜２４の特性を、伸び側と縮み側で異なる特性にすることができる。たとえば縮み側のバネ定数が大きく、伸び側のバネ定数が小さい特性の複合バネ１１、２１〜２４を設計することができる。

６）上述したように、複合バネ１１、２１〜２４のバネ特性を柔軟に変更することができるため、従来よりも広範囲なバネの制御を行うことができる。

すなわち、「広範囲にわたるバネ定数一定機能」、「伸び側、縮み側で異なるバネ定数を付加する機能」、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能」、「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能」、「任意ストローク位置でのサスペンションロック機能」といった複合バネ１１、２１〜２４の各特性を選択するスイッチを車両に設け、スイッチの選択内容に応じて、複合バネ１１、２１〜２４の特性を変更することができる。これにより性能２、性能３が広範囲にわたって満足される。

以下、図面を参照して本発明に係る車両のサスペンション装置の実施の形態について説明する。

図３は実施形態のサスペンション装置の構成を示す図である。

実施形態のサスペンション装置は、リンクやアーム等のサスペンション部材（支持対象物）３１、支持用バネ１１、図中上方の第１の調整用バネ２１、２３、図中下方の第２の調整用バネ２２、２４とからなる。支持用バネ１１は、コイルバネ等の機械バネが使用され、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４は、エアバネ等の気体バネが使用される。ここで、エアバネ等の気体バネは、エア（気体）の体積または圧力が変化される気体室を備えたバネである。すなわち、シリンダ（ボディ）内にエア、窒素等の気体が圧縮されて封入され、ロッドに接続されたピストンが摺動自在にシリンダ内に設けられた構造のバネであり、ロッドの伸縮に応じて気体室内のエアが圧縮されるときの反発力がバネ力として取り出される。エアバネ等の気体バネにあっては、シリンダによって圧縮されている気体の体積、シリンダによって圧縮されている気体の圧力を調整することで、バネ定数を変化させることができる。

図示しない車輪は、サスペンション部材３１に連結されている。
支持用バネ１１は、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３１とに連結されている。すなわち、支持用バネ１１は、車体１の自重に応じた輪荷重（静荷重）を受けて、自然長からあるストローク量Ｓbだけ変位し、このストローク量Ｓbに応じて静定時の車高が定まる。

車輪が図中上下方向に揺動すると、それに応じてサスペンション部材３１が揺動し、支持用バネ１１は、サスペンション部材３１の揺動方向に伸縮する。

図４（ａ）は、支持用バネ１１のストロークＳとバネ力Ｆとの関係（支持用バネ１１の特性）を示している。

機械バネである支持用バネ１１のバネ定数は、車体１の自重と所望する車高に基づいて設定される。すなわち、機械バネ８０が車体１から自重に応じた輪荷重（静荷重）を受けて、あるストローク量Ｓbだけ変位したときに所望の車高が得られるように、バネ定数が定められる。図４（ａ）に示す支持用バネ１１の特性上、車体１から輪荷重を受けて輪荷重とバネ力が釣り合っている点を中立点（平衡点）Ｐbという。また、中立点Ｐbからみてバネが伸張するストローク範囲を「伸び側」、中立点Ｐbからみてバネが縮退するストローク範囲を「縮み側」という。

一方、図５に示すように、第１の調整用バネ２１、２３と第２の調整用バネ２２、２４はそれぞれ、支持用バネ１１の中立点Ｐbにおいて両バネ力が釣り合い、互いに逆向きに伸縮するように、サスペンション部材３１に連結されている。

図３の図中左側の第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を代表させて説明すると、第１の調整用バネ２１は、ロッド２１ａが図中下向きになるように配置され、ロッド２１ａがサスペンション部材３１に連結されている。第１の調整用バネ２１のボディは車体１に連結されている。一方、第２の調整用バネ２２は、ロッド２２ａが図中上向きになるように配置され、ロッド２２ａがサスペンション部材３１に連結されている。第２の調整用バネ２２のボディ（シリンダ）は車体１に連結されている。

図３の図中右側の第１の調整用バネ２２、第２の調整用バネ２４についても、上述した第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２と同様に構成されている。

支持用バネ１１の中立点Ｐbにおいて、第１の調整用バネ２１と第２の調整用バネ２２の両バネ力を釣り合せる（第１の調整用バネ２１と第２の調整用バネ２２の合力を零にする）ためには、支持用バネ１１が中立点Ｐbの位置で、第１の調整用バネ２１と第２の調整用バネ２２それぞれで発生するバネ力が等しくなるように、各調整用バネ２１、２２の体積あるいは圧力を調整して、バネ定数を調整する。調整用バネ２１、２２の中立点Ｐbで発生するバネ力Ｆ0の大きさ、バネ定数は任意の値に設定することができる。中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0を大きくし、バネ定数を大きくするほど、各調整用バネ２１、２２の中立点Ｐbへの復元力が大きくなる。たとえば図５に示すように、サスペンション部材３１が図中上側に微小ストロークだけ揺動したとき、図中上側の第１の調整用バネ２１は、その微小ストロークだけ縮むが、そのとき発生するバネ力の大きさ、つまり中立点Ｓb側に伸びようとする復元力は、中立点Ｐbで調整したバネ力Ｆ0の大きさに応じたものになる。

図４（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、２３のストロークＳと、第１の調整用バネ２１、２３の合成バネ力Ｆとの関係（第１調整用バネ２１、２３の合成特性）を示すとともに、第２の調整用バネ２２、２４のストロークＳと、第２の調整用バネ２２、２４の合成バネ力Ｆとの関係（第２調整用バネ２２、２４の合成特性）を示している。

上述したように、車体１を支持する機能は、支持用バネ１１が担当しており、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４としては、車体１を支持する機能は必要がなく、中立点Ｐbで各バネ力Ｆ0が等しくなりさえすれば、中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0（バネ定数）は、輪荷重とは無関係に任意の所望する値に設定することができる。

つぎに、図４（ｃ）に、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４を合成したバネのストロークＳと、第１の調整用バネ２１、２３と第２の調整用バネ２２、２４との合成バネ力Ｆとの関係（第１調整用バネ２１、２３と第２調整用バネ２２、２４の合成特性）を示す。図４（ｃ）における「縮み側」は、第１の調整用バネ２１、２３の縮み側（第２の調整用バネ２２、２４の伸び側）に対応し、図４（ｃ）における「伸び側」は、第１の調整用バネ２１、２３の伸び側（第２の調整用バネ２２、２４の縮み側）に対応している。

同図４（ｃ）に示すように、調整用バネ２１〜２４の合成バネ力は、中立点Ｐb（ストローク量Ｓb）で零となる。

そして、図４（ｄ）に、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４を合成したバネ（以下、適宜、複合バネという）のストロークＳと、支持用バネ１１と第１の調整用バネ２１、２３と第２の調整用バネ２２、２４との合成バネ力Ｆとの関係（支持用バネ１１と第１調整用バネ２１、２３と第２調整用バネ２２、２４の合成特性）を示す。図４（ｄ）における「縮み側」は、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、２３の縮み側（第２の調整用バネ２２、２４の伸び側）に対応し、図４（ｄ）における「伸び側」は、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、２３の伸び側（第２の調整用バネ２２、２４の縮み側）に対応している。

同図４（ｄ）に示すように、中立点Ｐb付近の広範囲のストローク領域で、バネ定数を所望の一定値にすることができ（広範囲にわたるバネ定数一定機能）、縮み側のストローク値でバネ定数が急激に上昇するバンプストッパ機能を付加することができる。

つぎに本実施形態のサスペンション装置の効果について各項目毎に説明する。

１）性能１と性能２、性能３とを独立に調整できるようになり、バネのみによって性能２、性能３の両方を満足させる特性が得られるようになる。

すなわち、車体１を支持する機能、つまり性能１については、支持用バネ１１が担当しており、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４としては、車体１を支持する機能は必要がなく、中立点Ｐbで各バネ力Ｆ0が等しくなりさえすれば、中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0（バネ定数）は、輪荷重とは無関係に任意の所望する値に設定することができる。これにより図４（ｃ）に示す調整用バネ２１〜２４の合成特性を、輪荷重や車高に関係なく、任意に設定可能となり、性能２と性能３の両方を満足できる特性に調整することが可能となる。いいかえれば、任意の車高（サスペンションストローク）を取りながらも、任意のバネ特性に調整することができる。

特に、エアバネで車体を支持していた従来の場合には、車体１の自重に応じて圧力が定まるため（エアバネの圧力は負荷（バネ力）を断面積で割った圧力値以外をとることができない）、エアの体積の調整でバネ定数を調整するしかなかった。これに対して本実施形態では、両調整用バネ（エアバネ）２１、２２（２３、２４）をサスペンション部材３１に連結し、支持用バネ１１の中立点Ｐbで両バネ力Ｆ0を釣り合わせる構成をとっているため、エアの体積を一定にしたままエア圧の調整のみでバネ定数を調整することが可能になる。つまり、中立点Ｐbにおけるストローク量Ｓbを維持したままでバネ定数を調整することが可能となる。これにより調整用バネ（エアバネ）２１、２２（２３、２４）の体積を調整するためのエアタンクの場所を確保できない場合であっても、バネ定数を調整することが可能になる。

２）バネ定数の調整範囲が従来よりも広がり、しかも安定したバネ定数が広いストローク範囲で得られる。

すなわち、上述したように、第１の調整用バネ２１、２３、第２の調整用バネ２２、２４には、車体１を支持する機能は必要がなく、中立点Ｐbで各バネ力Ｆ0が等しくなりさえすれば、中立点Ｐbにおけるバネ力Ｆ0（バネ定数）は、輪荷重とは無関係に任意の所望する値に設定することができる。このため中立点Ｐb付近の比較的バネ定数が安定しているストローク領域で、バネ定数を広範囲を変化させることが可能になる。しかも、図４（ｃ）に示すように、中立点Ｐb付近の比較的バネ定数の変化率が少ないストローク領域を有する第１の調整用バネ２１、２３と、同じく中立点Ｐb付近の比較的バネ定数の変化率が少ないストローク領域を有する第２の調整用バネ２２、２４とを合成したことによって、バネ定数が安定するストローク範囲が広がり、広いストローク範囲で、安定したバネ定数が得られる。

３）従来のエアバネ単体で得られなかった機能を持たせることができる。

本明細書において、バンプストッパ機能とは、縮み側のあるストローク位置で急激にバネ定数が変化する機能であり、リバウンドストッパ機能とは、伸び側のあるストローク位置で急激にバネ定数が変化する機能であり、サスペンションロック機能とは、中立点付近のストローク領域で急激にバネ定数が変化する機能である。

エアバネ単体では、バンプストッパ機能しか持ち得なかったが、図６に示すように、支持用バネ１１のストローク範囲内に、第２の調整用バネ２２、２４のバンプストッパする領域が入るように調整すれば、複合バネ１１、２１〜２４にリバウンドストッパ機能を持たせることができる。複合バネ１１、２１〜２４がリバウンドストッパするストローク位置は、伸び側であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

また、図７に示すように、第１の調整用バネ２１、２３のバネ定数が中立点Ｐb付近で急激に増加するように調整するとともに、第２の調整用バネ２２、２４のバネ定数が中立点Ｐb付近で急激に増加するように調整すれば、複合バネ１１、２１〜２４にサスペンションロック機能を付加することができる。複合バネ１１、２１〜２４がサスペンションロックするストローク位置は、中立点Ｐb近辺であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

４）特に支持用バネ１１を機械バネで構成した場合には、機械バネ８０に、従来なかったバンプストッパ機能を付加することができるようになる。

図４（ｄ）あるいは図６に示すように、支持用バネ１１のストローク範囲内に、第１の調整用バネ２１、２３のバンプストッパ領域が入るように、調整すれば、機械バネ８０に従来なかったバンプストッパ機能を付加することができる。複合バネ１１、２１〜２４がバンプストッパするストローク位置は、縮み側であれば、支持用バネ１１のストローク範囲内の任意の位置に設定することができる。

５）更に第１の調整用バネ２１、２３の特性と、第２の調整用バネ２２、２４の特性を、それぞれ異なる特性に設定することで、複合バネ１１、２１〜２４の特性を、伸び側と縮み側で異なる特性にすることができる。たとえば縮み側のバネ定数が大きく、伸び側のバネ定数が小さい特性の複合バネ１１、２１〜２４を設計することができる。

６）上述したように、複合バネ１１、２１〜２４のバネ特性を柔軟に変更することができるため、従来よりも広範囲なバネの制御を行うことができる。

すなわち、上述した「広範囲にわたるバネ定数一定機能」、「伸び側、縮み側で異なるバネ定数にする機能」、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能」、「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能」、「任意ストローク位置でのサスペンションロック機能」といった複合バネ１１、２１〜２４の各特性を選択するスイッチを車両に設け、スイッチの選択内容に応じて、複合バネ１１、２１〜２４の特性を変更することができる。これにより性能２、性能３が広範囲にわたって満足される。

以下、サスペンション装置の各実施例について説明する。

図８は、支持用バネ１１にエアバネを使用した実施例の構成を示している。本実施例では、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の全てがエアバネで構成される。支持用バネ１１は、ロッド１１ａが図中上下方向に伸縮するように配置され、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２は、各ロッド２１ａ、２２ａが図中左右方向に伸縮するように配置されている。

本実施例の図８におけるアーム３２、３３が、前述した実施例の図３におけるサスペンション部材３１に相当する。また、前述した図３の実施例では、第１の調整用バネ、第２の調整用バネがそれぞれ２つ設けられていたが、本実施例では、第１の調整用バネ、第２の調整用バネがそれぞれ１つ設けられた場合を想定する。

車輪２は、アーム３２に連結されている。

支持用バネ１１は、車体１を支持する態様で車体１とアーム３２とに連結されている。アーム３２は、支持用バネ１１のロッド１１ａを伸縮させる向きに揺動するようにピンジョイント６５を介して車体１に連結されている。

アーム３３は、第１の調整用バネ２１のロッド２１ａ、第２の調整用バネのロッド２２ａを伸縮させる向きに揺動するようにアーム３２に固定されている。第１の調整用バネ２１と第２の調整用バネ２２はそれぞれ、支持用バネ１１の中立点Ｐbにおいて両バネ力が釣り合い、各ロッド２１ａ、２２ａが互いに逆向きに伸縮するように、アーム３３に連結されている。第１の調整用バネ２１のロッド２１ａはピンジョイント６１を介してアーム３３に連結され、第１の調整用バネ２１のボディはピンジョイント６３を介して車体１に連結されている。同様にして第２の調整用バネ２２のロッド２２ａはピンジョイント６２を介してアーム３３に連結され、第２の調整用バネ２２のボディ（シリンダ）はピンジョイント６４を介して車体１に連結されている。

このため車輪２の揺動に伴い、アーム３２がピンジョイント６５回りに揺動し、この揺動に伴い第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２がピンジョイント６３、６４回りに揺動し、この揺動に応じて第１の調整用バネ２１のロッド２１ａ、第２の調整用バネ２２のロッド２２ａが互いに逆向きに伸縮する。

支持用バネ１１の外部または内部には、支持用バネ１１の気体室の体積を変化させるためのエアタンクが設けられている。本実施例では、外部に１つあるいは複数のエアタンク４１が設けられた場合を例示している。また、支持用バネ１１の外部または内部には、支持用バネ１１の気体室の圧力を変化させるための圧力供給源が設けられている。本実施例では、外部に圧力供給源５１が設けられた場合を例示している。

支持用バネ１１の気体室は、管路４３、バルブ４２を介してエアタンク４１に連通している。バルブ４２の開閉の度合いに応じて、支持用バネ１１の気体室のエアの体積が変更される。

支持用バネ１１の気体室は、管路４３を介して圧力供給源５１に連通している。圧力供給源５１でエアの圧力が調整されることによって、支持用バネ１１の気体室のエアの圧力が変更される。

第１の調整用バネ２１の外部または内部には、第１の調整用バネ２１の気体室の体積を変化させるためのエアタンクが設けられている。本実施例では、外部に１つあるいは複数のエアタンク４４が設けられた場合を例示している。第２の調整用バネ２２についても同様である。また、第１の調整用バネ２１の外部または内部には、第１の調整用バネ２１の気体室の圧力を変化させるための圧力供給源が設けられている。本実施例では、外部に圧力供給源５２が設けられた場合を例示している。第２の調整用バネ２２についても同様である。

第１の調整用バネ２１の気体室は、管路４６、バルブ４５を介してエアタンク４４に連通している。バルブ４５の開閉の度合いに応じて、第１の調整用バネ２１の気体室のエアの体積が変更される。

第１の調整用バネ２１の気体室は、管路４６を介して圧力供給源５２に連通している。圧力供給源５２でエアの圧力が調整されることによって、第１の調整用バネ２１の気体室のエアの圧力が変更される。

同様に、第２の調整用バネ２２の気体室は、管路４９、バルブ４８を介してエアタンク４７に連通している。バルブ４８の開閉の度合いに応じて、第２の調整用バネ２２の気体室のエアの体積が変更される。

第２の調整用バネ２２の気体室は、管路４９を介して圧力供給源５３に連通している。圧力供給源５３でエアの圧力が調整されることによって、第２の調整用バネ２２の気体室のエアの圧力が変更される。

管路４６と管路４９とは、連通バルブ５０を介して連通、遮断が自在に接続されている。連通バルブ５０の開閉度合いに応じて、第１の調整用バネ２１の気体室と第２の調整用バネの気体室との連通、遮断の状態が変化される。

第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２は、連通バルブ５０の開放時に同じバネ力が得られるように設計されている。

このように本実施例では、支持用バネ１１が、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３２、３３とに連結されている。そして、調整用バネ２１、２２は、気体バネで構成されており、車体１とサスペンション部材３２、３３との間に連結されている。そして、第１および第２の調整用バネ２１、２２には、容量変化手段としての、エアタンク４４、４７、バルブ４５、４８、管路４６、４９、圧力供給源５２、５３が設けられている。このため、後述する動作の説明で述べるように、これら容量変化手段によって、第１および第２の調整用バネ２１、２２の容量、つまり気体室の体積、圧力が変化され、第１および第２の調整用バネ２１、２２のバネ定数が、車高を保持したまま、所望の値に調整される。

また、第１の調整用バネ２１は、サスペンション部材３２、３３が支持用バネ１１の縮み側に移動するときに縮む態様で車体１とサスペンション部材３２、３３とに連結されている。第２の調整用バネ２２は、サスペンション部材３２、３３が支持用バネ１１の伸び側に移動するときに縮む態様で車体１とサスペンション部材３２、３３とに連結されている。また、第１の調整用バネ２１の内部の気体室と第２の調整用気体バネ２２の内部の気体室とを連通・遮断する連通・遮断手段としての連通バルブ５０が設けられている。このため、後述する動作の説明で述べるように、連通バルブ５０によって、第１の調整用バネ２１の内部の気体室と第２の調整用バネ２２の内部の気体室とが遮断された状態で、第１の調整用気体バネ２１、第２の調整用気体バネ２２の容量、つまり気体室の体積、圧力を調整することで、支持用バネ１１の伸び側、縮み側の両方のバネ特性を各別に調整することができる。

つぎに本実施例の動作について説明する。

（車高調整）
バルブ４２の開閉度合いが調整されて、支持用バネ１１の気体室の体積が変更され、車体１の車高が所望する高さにされる。

（第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の力の釣り合いの調整）
車高調整により、中立点Ｐb（ストローク量Ｓb）が定まると、つぎに、連通バルブ５０が開放される。これにより、第１の調整用バネ２１の気体室と第２の調整用バネ２２の気体室とが連通され、中立点Ｐbにおいて第１の調整用バネ２１のバネ力と第２の調整用バネ２２のバネ力とが釣り合わせられる。

（第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のバネ定数の調整）
バルブ４５、４８の開閉度合いを調整するとともに、圧力供給源５２、５３の圧力を調整することによって、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のバネ定数が調整される。調整時期は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の力の釣り合いを調整する前後が考えられる。調整後のエアタンク４４、４７の内圧は、調整時の内圧となるため、調整後にエアタンク４４、４７を開放すると、その時点での気体室の圧力によってバネ定数は影響を受ける。バネ定数を適宜調整することで、図６、図７で説明したように、複合バネ１１、２１、２２に、リバウンドストッパ機能、サスペンションロック機能等の機械バネ単体、エアバネ単体では得られない機能を付加することができる。

以上のように本実施例によれば、第１および第２の調整用バネ２１、２２の気体室の体積、圧力を変化させることで、支持用バネ１１によって車高を保持したまま、バネ特性を自由に調整することができる。

第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のバネ定数の調整は、連通バルブ５０を開放状態（連通状態）にして行ってもよく、遮断状態にして行ってもよい。

第１および第２の調整用バネ２１、２２の気体室が遮断状態にされた状態で、第１および第２の調整用バネ２１、２２の体積、圧力を変化させた場合には、支持用バネ１１の伸び側、縮み側の両方のバネ特性を各別に所望の特性に調整することができる。すなわち、調整された車高に応じた所望のバネ特性を、支持用バネ１１の伸び側、縮み側で各別に得ることができる。

以上のようにして図８に示す実施例においても、中立点Ｐbにおいて第１の調整用バネ２１のバネ力と第２の調整用バネ２２のバネ力とが釣り合い、互いに逆向きに伸縮するように構成したため、図３の構成の実施例と同様の効果が得られる。

特に、本実施例の場合には、図３の実施例と異なり、支持用バネ１１をエアバネで構成したため、車高を所望の高さに調整することができ、その調整された所望の車高に応じた所望のバネ特性を得ることができる。更に、本実施例では、車高調整後に、調整用バネ２１、２２の気体室を遮断状態にして、第１および第２の調整用バネ２１、２２の体積、圧力を変化させてバネ定数を調整するようにしているので、調整された所望の車高に応じた所望のバネ特性が、支持用バネ１１の伸び側、縮み側で各別に得られる。

図８に示す実施例では、連通バルブ５０を設け、車高調整後に、連通バルブ５０を開放状態（連通状態）にして、第１および第２の調整用バネ２１、２２の力を車高調整時の中立点で釣り合わせ、支持用バネ１１のみによって車高が保持された状態とし、つぎに連通バルブ５０を遮断状態にして第１および第２の調整用バネ２１、２２のバネ定数を調整するようにしているが、連通バルブ５０の代わりに、第１および第２の調整用気体バネ２１、２２の気体室を大気に開放する状態、大気から遮断する状態にすることができる大気開放・遮断バルブを設けて、同様の調整を行うようにしてもよい。

すなわち、支持用バネ１１によって、車高が調整されると、大気開放・遮断バルブが開放状態にされ、第１および第２の調整用バネ２１、２２の気体室が大気に開放されて、第１および第２の調整用バネ２１、２２の力が車高調整時の中立点で釣り合う状態にされ、支持用バネ１１のみによって車高が保持される状態とされる。つぎに、大気開放・遮断バルブが遮断状態にされ、第１および第２の調整用バネ２１、２２の気体室が大気から遮断状態にされて、遮断状態で第１および第２の調整用バネ２１、２２の体積、圧力が変化され、バネ定数が調整される。これにより、同様にして、調整された車高に応じた所望のバネ特性を得ることができる。

なお、図８に示す実施例では、圧力供給源５２、５３を設けて、第１および第２の調整用バネ３１、２２の気体室の圧力を調整するようにしているが、圧力供給源５２、５３を省略する実施も可能である。圧力供給源５２、５３を設けた場合には、気体バネ２１、２２の気体室の体積のみを変化させた場合と比較して、バネ特性の調整の自由度が一層向上する。

図９は、図８の実施例の変形例を示している。

図９に示すように、支持用バネ１１がコイルバネ（機械バネ）で構成され、図８に設けられていたエアバネに必要な構成要素（管路４３、バルブ４２、エアタンク４１、圧力供給源５１）が省略されている以外は、上述した図８の実施例の構成と同じである。

また、支持用バネ１１を機械バネで構成したため、設計されたバネ定数によって車高が一義的に定まり、車高を所望する高さに自由に調整することはできないが、それ以外の動作は、上述した図８の実施例の動作と同じである。

図１０は、更に図８の実施例の変形例を示している。

図１０に示すように、支持用バネ１１がトーションバー（機械バネ）で構成され、図８に設けられていたエアバネに必要な構成要素（管路４３、バルブ４２、エアタンク４１、圧力供給源５１）が省略されている以外は、上述した図８の実施例の構成と同じである。トーションバーとしての支持用バネ１１は、図８、図９におけるピンジョイント６５と同位置に設けられる。

また、支持用バネ１１を機械バネで構成したため、設計されたバネ定数によって車高が一義的に定まり、車高を所望する高さに自由に調整することはできないが、それ以外の動作は、上述した図８の実施例の動作と同じである。

特に本実施例では、支持用バネ１１をトーションバーで構成し、図８、図９に示すような、支持用バネ１１を、車体１と車軸（アーム３２）とを連結するストラット構造にしなくて済むため、省スペース化が図られ、たとえばタイヤハウジング内のスペースを広くとれるなどの利点が得られる。

なお、上述した実施例では、バネ定数を調整できるバネとしてエアバネを例示して説明したが、エアバネの代わりに、気体室、油室を有し、バネ要素とダンパ要素を兼ね備え、気体室内の気体圧縮を油を媒介にして行う油気圧バネを使用してもよい。

油気圧バネとは、気体室内の気体圧縮を油を媒介にして行うバネのことである。

図３０は、気体バネ（エアバネ）と油気圧バネの構造を比較して示す図である。

図３０（ａ）に示すように気体バネ（エアバネ）は、ピストン変位により気体室内の気体を圧縮してバネ力を発生するという構造であるのに対して、図３０（ｂ）に示すように油気圧バネは、ピストン変位により油室内の油を気体室側に押出すことで気体室内の気体を圧縮してバネ力を発生する構造であるという違いがある。

また、上述した実施例では、調整用バネ同士が中立点で釣り合い、互いに逆方向に伸縮するように、２本以上の調整用バネを設けた構成について説明したが、図１１に示すように、図１１に示すように、調整用バネ（気体バネまたは油気圧バネ）２１を１本設けた構成であってもよい。

すなわち、同図１１に示すように、支持用バネ１１が、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３５とに連結される。調整用バネ２１は、気体バネまたは油気圧バネで構成され、車体１を支持しない態様で、つまり調整用バネ２１のボディ（シリンダ）が支持用バネ１１のボディ（シリンダ）に固定されて、車体１を支持しない状態で、サスペンション部材３５に連結される。

この図１１に示す構成においても、車体１の自重支持（車高維持）と、バネ定数とを独立に調整することが可能となり、性能１を確保しつつ、性能２と性能３の両方を満足させることが可能である。ただし、調整用バネ２１が１本であるため、調整用バネ２１の特性が支持用バネ１１の特性に影響を及ぼし、両者を独立に調整できなくなることがある。

また、サスペンションロック機能以外であれば、図６に示す各機能を任意に付加することができる。

また、上述した実施例では、第１の調整用バネ、第２の調整用バネを気体バネ（若しくは油気圧バネ）で構成しているが、第１の調整用バネ、第２の調整用バネを気体バネ（または油気圧バネ）の代わりに機械バネで構成してもよい。この構成によれば、エアバネのようにバネ定数を調整することはできないが、エアバネで構成した実施例と同様に、車体１を支持する機能は、支持用バネ１１が担当し、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２は、車体１を支持する機能を担当する必要がないため、車高変化やストローク量変化を伴うことなく、支持用バネ１１のバネ定数を異なる特性に微調整することができる。
ことができる。

上述したサスペンション装置の構成例は、一例であり、種々の変形例が可能である。

図１２（ａ）に示す構成例では、前述した図８に示す実施例の構成と同様に、支持用バネ１１が、車体１を支持する態様で車体１とサスペンション部材３４とに連結されている。第１の調整用バネ２１と第２の調整用バネ２２はそれぞれ、支持用バネ１１の中立点Ｐbにおいて両バネ力が釣り合い、互いに逆向きに伸縮するように、ロッド２１ａ、ロッド２２ａがサスペンション部材３４に連結されている。

ただし、図８に示す構成と異なり、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２は、その伸縮方向が支持用バネ１１の伸縮方向と同じ向きとなるように配置され、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のボディ（シリンダ）は、支持用バネ１１のボディ（シリンダ）に固定されている。

このため車輪２の揺動に伴い、アーム３４が上下方向に揺動し、この揺動に伴い第１の調整用バネ２１のロッド２１ａ、第２の調整用バネ２２のロッド２２ａが互いに逆向きに伸縮する。

この図１２（ａ）に示す構成は、前述した図８に示す構成と同様な構成の図１２（ｂ）に示す構成と等価である。

図１２（ｂ）に示す構成では、図８と同様に、第１の調整用バネ２１のボディ（シリンダ）はピンジョイント６１を介してアーム３３に連結され、第１の調整用バネ２１のロッド２１ａはピンジョイント６３を介して車体１に連結されている。また第２の調整用バネ２２のボディ（シリンダ）はピンジョイント６２を介してアーム３３に連結され、第２の調整用バネ２２のロッド２２ａはピンジョイント６４を介して車体１に連結されている。

このため車輪２の揺動に伴い、アーム３２がピンジョイント６５回りに揺動し、この揺動に伴い第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２がピンジョイント６３、６４回りに揺動し、この揺動に応じて第１の調整用バネ２１のロッド２１ａ、第２の調整用バネ２２のロッド２２ａが互いに逆向きに伸縮する。

以下、具体的な数値を挙げて、複合バネのバネ特性の設定方法について説明する。

図１３は、エアバネ７０の構成を斜視図にて示している。

エアバネ７０のシリンダ７５内に、ロッド７１に接続されたピストン７２が摺動自在に設けられ、気体室７６が形成されており、気体室７６はバルブ７４を介して、エアバネ７０のシリンダ７５外部のタンク（サブタンク）７３に連通している。

図１３において、
ｕ：タンク体積
Ａ：ピストン断面積
Ｌ：ストローク範囲
ｓ：ストローク量
Ｃ：定数
Ｐ：ガス（エア）圧
Ｖ：ガス（エア）体積
γ：断熱指数
とすると、ガス（エア）の断熱変化を示す基礎式は、以下のように表される。

ＰＶ^γ ＝Ｃ …（１）
ガス体積Ｖ、つまりタンク７３の体積ｕと気体室７６の体積（Ｌ−ｓ）Ａとを合計した体積は次式で表される。

Ｖ＝ｕ＋（Ｌ−ｓ）Ａ …（２）
バネ力Ｆは次式で表される。

Ｆ＝ＡＰ
＝ＣＡＶ^−γ …（３）
バネ定数ｋは次式で表される。

ｋ＝ｄＦ/ｄｓ
＝ＣγＡ^２Ｖ^{−（γ＋１）}
＝γ（Ａ/Ｖ）Ｆ
＝γＡ^２（Ｐ/Ｖ） …（４）
以上のように、エアバネ７０のバネ力Ｆの大きさは、ガス圧Ｐに依存する（車体の自重を支持する場合のように負荷が一定の場合には、ガス圧Ｐは一定となる）。

また、エアバネ７０のバネ定数ｋは、ガス圧Ｐに比例し、ガス体積Ｖに反比例する（ガス圧Ｐが一定の場合にはバネ定数ｋはガス体積Ｖのみに依存する）。ガス圧Ｐが一定ならば、バネ定数ｋはガス体積Ｖが大きいほど小さくなり、柔らかいバネとなる。本実施例のように、圧力に応じて負荷が発生し、釣り合いが保たれ、圧力調整が可能な場合には、バネ定数ｋはガス圧Ｐに比例するため、ガス圧Ｐが大きいほど硬いバネとなる。

ストローク量ｓとバネ力Ｆとの関係（バネ特性）は、基礎式（１）中の定数Ｃの値に依存する。定数Ｃが同じならば同じバネ特性を持つ。これは定数Ｃが同じならば中立位置Ｐbでのバネ力や、バンプストッパの特性などが同じになることを意味している。

定数Ｃが大きい程エアバネ７０は硬くなり、定数Ｃが小さいほどエアバネ７０は柔らかくなるバネ特性を示す。

つぎに、図１４は、本実施形態の第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２からなる複合バネの構成を示している。図１４では図１３に示す各符号ｕ、Ａ、Ｌ、ｓ、Ｐ、Ｖにサフィックス「１」、「２」を付して、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を識別している。

図１４において、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の各バネ力Ｆ1、Ｆ2は、次式で表される。

Ｆ1＝Ａ1Ｐ1 …（５）
Ｆ2＝Ａ2Ｐ2 …（６）
第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の合成バネ力Ｆは、次式で表される。

Ｆ＝Ｆ2−Ｆ1
＝Ａ2Ｐ2−Ａ1Ｐ1 …（７）
第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の各バネ定数ｋ1、ｋ2は、次式で表される。

ｋ1＝−γＡ1^２（Ｐ1/Ｖ1） …（８）
ｋ2＝γＡ2^２（Ｐ2/Ｖ2） …（９）
第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の合成バネ定数ｋは、次式で表される。

ｋ＝ｋ2−ｋ1
＝γ（Ａ1^２（Ｐ1/Ｖ1）＋Ａ2^２（Ｐ2/Ｖ2）） …（１０）
このように本実施例の複合バネは、２つのバネが互いに逆向きに伸縮するように構成しているため、上記（７）式に示すようにバネ力は互いに打ち消し合い、上記（１０）式に示すようにバネ定数は互いに強め合う方向に作用する。

つぎに、図６、図７に示す「広範囲にわたるバネ定数一定機能」、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能」、「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能」、「任意ストローク位置でのサスペンションロック機能」といった各機能を複合バネに付加するための手順について説明する。

（１）広範囲にわたるバネ定数一定機能の付加
まず、中立点Ｐbにおける合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を零とする。これは、中立点Ｐbにおける支持用バネ１１への影響をキャンセルするためである。

断面積Ａ1、Ａ2が等しいとすると、中立点Ｐbで連通バルブ５０を開いて各第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のガス圧を同じにすれば、合成バネ力Ｆは、零となる。

つぎに、合成バネ定数ｋ（上記（１０）式）をストローク領域の広範囲に渡りほぼ一定とするため、伸び側のストローク範囲のリバウンド位置での合成バネ定数ｋd、縮み側のストローク範囲のバンプ位置での合成バネ定数ｋpを、両者の差が小さくなるように設定する。全ストローク範囲の両端位置（リバウンド位置、バンプ位置）で合成バネ定数を近い値に設定すれば、リバウンド位置〜バンプ位置の区間で合成バネ定数はほぼ一定の値をとる。また、ガス圧Ｐ1、Ｐ2を調整して合成バネ定数の設定することができるため、ガス圧Ｐ1、Ｐ2を上げてバネを硬く調整したり、タンク体積ｕ1、ｕ2を増やして（ガス体積Ｖ1、Ｖ2を増やして）、バネを柔らかく調整することができる。

（２）任意ストローク位置でのバンプストッパ機能の付加
まず、中立点Ｐbにおける合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を零とする。これは、中立点Ｐbにおける支持用バネ１１への影響をキャンセルするためである。

断面積Ａ1、Ａ2が等しいとすると、中立点Ｐbで連通バルブ５０を開いて各第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のガス圧を同じにすれば、合成バネ力Ｆは、零となる。

つぎに、バンプ位置での合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を設定する。設定する合成バネ力Ｆは、複合バネ１１、２１、２２の仕様値から支持用バネ１１のバンプ位置でのバネ力を差し引いた値である。縮み側のバネ特性は、バンプ位置での合成バネ力Ｆを設定することで定まる。一方、伸び側は、バネ定数ｋが一定となるように設定する。また、中立点Ｐbでの合成バネ力Ｆの設定値次第で、バンプストッパ領域におけるバネ定数の立ち上がりの鋭さが定まる。バンプストッパ領域で合成バネ定数ｋが所望の立ち上がりとなるように、中立点Ｐbにおけるガス圧Ｐ1、Ｐ2を設定すればよい。

（３）任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能の付加
まず、中立点Ｐbにおける合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を零とする。これは、中立点Ｐbにおける支持用バネ１１への影響をキャンセルするためである。

断面積Ａ1、Ａ2が等しいとすると、中立点Ｐbで連通バルブ５０を開いて各第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のガス圧を同じにすれば、合成バネ力Ｆは、零となる。

つぎに、リバウンド位置での合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を設定する。設定する合成バネ力Ｆは、複合バネ１１、２１、２２の仕様値から支持用バネ１１のリバウンド位置でのバネ力を差し引いた値である。伸び側のバネ特性は、リバウンド位置での合成バネ力Ｆを設定することで定まる。一方、縮み側は、バネ定数ｋが一定となるように設定する。また、中立点Ｐbでの合成バネ力Ｆの設定値次第で、リバウンドストッパ領域におけるバネ定数の立ち上がりの鋭さが定まる。リバウンドストッパ領域で合成バネ定数ｋが所望の立ち上がりとなるように、中立点Ｐbにおけるガス圧Ｐ1、Ｐ2を設定すればよい。

（４）任意ストローク位置でのサスペンションロック機能の付加
まず、中立点Ｐbにおける合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を零とする。これは、中立点Ｐbにおける支持用バネ１１への影響をキャンセルするためである。

断面積Ａ1、Ａ2が等しいとすると、中立点Ｐbで連通バルブ５０を開いて各第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のガス圧を同じにすれば、合成バネ力Ｆは、零となる。

つぎに、縮み側のサスペンションロック位置での合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を設定する。設定する合成バネ力Ｆは、複合バネ１１、２１、２２の仕様値から支持用バネ１１の縮み側のサスペンションロック位置でのバネ力を差し引いた値である。縮み側のバネ特性は、縮み側サスペンションロック位置での合成バネ力Ｆを設定することで定まる。

つぎに、伸び側のサスペンションロック位置での合成バネ力Ｆ（上記（７）式）を設定する。設定する合成バネ力Ｆは、複合バネ１１、２１、２２の仕様値から支持用バネ１１の伸び側のサスペンションロック位置でのバネ力を差し引いた値である。伸び側のバネ特性は、伸び側サスペンションロック位置での合成バネ力Ｆを設定することで定まる。また、中立点Ｐbでの合成バネ力Ｆの設定値次第で、サスペンションロック領域におけるバネ定数の立ち上がりの鋭さが定まる。サスペンションロック領域で合成バネ定数ｋが所望の立ち上がりとなるように、中立点Ｐbにおけるガス圧Ｐ1、Ｐ2を設定すればよい。

つぎに、本実施例のサスペンション装置の効果を従来技術との比較において検証する。このために、下記のバネに要求される設計仕様を仮に設定し、設計仕様の達成度合いを指標にして、各サスペンション装置の性能を比較する。

設計仕様は、以下の５項目と仮定する。

（仕様１）輪荷重； ３０［ｋＮ］（ストローク：中立位置Ｓb）
（仕様２）最大ストローク量； ３００［ｍｍ］
（最大伸び位置０［ｍｍ］〜中立位置１５０［ｍｍ］〜最大縮み位置３ ００［ｍｍ］）
（仕様３）バンプストッパ特性；バンプ位置（ストローク量３００［ｍｍ］）で ３Ｇ（＝３０×３＝９０［ｋＮ］）
（仕様４）中立点Ｐbでのバネ定数； ストロークが中立位置Ｓb（ストローク量 １５０［ｍｍ］）で５０［ｋＮ/ｍ］
（仕様５）バネ定数の安定度（ストローク変化に対するバネ定数のふらつき度合 いの指標）；ストロークが中立位置Ｓbから±５０［ｍｍ］の範囲で ±１０［ｋＮ/ｍ］

図１５は、図１（ａ）で説明した機械バネと同様に、機械バネ８０によって車体１とサスペンション部材３１とを連結した構造の従来のサスペンション装置（以下、従来技術１という）を示している。図１５はストロークが中立位置Ｓbの状態を示している。

図１６（ａ）は、機械バネ８０のストロークとバネ力との関係を示し、図１６（ｂ）は、機械バネ８０のストロークとバネ定数との関係を示しており、設計仕様の仕様値を○印で示している。

図１６からわかるように、機械バネ８０単体を用いた従来技術１のサスペンション装置の各設計仕様に対応する計算結果は以下のとおりとなり、従来技術１によれば、設計仕様１、２、５は満たされるが（○にて示す）、設計仕様３、４は満たされない（×にて示す）という結果となった。

（機械バネ８０の計算結果）
（仕様１） ３０［ｋＮ］ ○
（仕様２） １５０［ｍｍ］ ○
（仕様３） ６０［ｋＮ］ ×
（仕様４） ２００［ｋＮ/ｍ］ ×
（仕様５） ±０［ｋＮ/ｍ］ ○
つぎに、図１７は、図２（ａ）で説明したエアバネと同様に、エアバネ８０によって車体１とサスペンション部材３１とを連結した構造のサスペンション装置（以下、従来技術２という）を示している。図１７はストロークが中立位置Ｓbの状態を示している。図１７のエアバネ７０は、図１３で説明したエアバネと異なり、タンク７３がシリンダ７５と一体に形成された（バネに内蔵された）構造のエアバネである。

図１８（ａ）は、エアバネ７０のストロークとバネ力との関係を示し、図１８（ｂ）は、エアバネ７０のストロークとバネ定数との関係を示しており、設計仕様の仕様値を○印で示している。

仕様３のバンプストッパ特性を優先したバネ特性１の場合と、仕様４、５のバネ定数を優先したバネ特性２の場合のそれぞれについて計算を行った。

図１８からわかるように、エアバネ７０単体を用いた従来技術２のサスペンション装置の各設計仕様に対応する計算結果は以下のとおりとなった。

（バネ特性１（バンプストッパ特性優先）のエアバネ７０の計算結果）
（仕様１） ３０［ｋＮ］ ○
（仕様２） １５０［ｍｍ］ ○
（仕様３） ９０［ｋＮ］ ○
（仕様４） １５０［ｋＮ/ｍ］ ×
（仕様５） −５０〜＋９４［ｋＮ/ｍ］ ×

（バネ特性２（バネ定数優先）のエアバネ７０の計算結果）
（仕様１） ３０［ｋＮ］ ○
（仕様２） １５０［ｍｍ］ ○
（仕様３） ４０［ｋＮ］ ×
（仕様４） ５０［ｋＮ/ｍ］ ○
（仕様５） −６〜＋８［ｋＮ/ｍ］ ○
このようにバネ特性１（バンプストッパ特性優先）の場合には、設計仕様１、２、３は満たされるが（○にて示す）、設計仕様４、５は満たされない（×にて示す）という結果となった。また、バネ特性２（バネ定数優先）の場合には、設計仕様１、２、４、５は満たされるが（○にて示す）、設計仕様３は満たされない（×にて示す）という結果となった。いずれにせよ、エアバネ７０単体を用いた従来技術２のサスペンション装置の場合には、全ての設計仕様１〜５を同時に満足させるバネ特性は得られない。

つぎに、図１１に示す前述した、１本の支持用バネ１１、１本の調整用バネ２１からなるサスペンション装置（以下、実施例１という）のバネ特性について説明する。なお、図１１に示すように、支持用バネ１１、調整用バネ２１はそれぞれ、図１７に示すタンク内蔵型のエアバネ７０と同構造のエアバネで構成されている。図１１はストロークが中立位置Ｓbの状態を示している。

図１９（ａ）は、支持用バネ１１のストロークとバネ力との関係、調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、両バネを合成した複合バネ１１、２１のストロークとバネ力との関係を示しており、図１９（ｂ）は、支持用バネ１１のストロークとバネ定数との関係、調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、両バネを合成した複合バネ１１、２１のストロークとバネ定数との関係を示しており、設計仕様の仕様値を○印で示している。

図１９からわかるように、１本の支持用バネ１１と１本の調整用バネ２１の複合バネを用いた実施例１のサスペンション装置の各設計仕様に対応する計算結果は以下のとおりとなった。

（仕様１） ３０［ｋＮ］ ○
（仕様２） １５０［ｍｍ］ ○
（仕様３） ９０［ｋＮ］ ○
（仕様４） ５０［ｋＮ/ｍ］ ○
（仕様５） −７〜＋９［ｋＮ/ｍ］ ○

このように１本の支持用バネ１１と１本の調整用バネ２１の複合バネを用いた実施例１のサスペンション装置によれば、全ての設計仕様１〜５を同時に満足するバネ特性が得られる。

つぎに、図１２（ａ）に示す前述した、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の複合バネからなるサスペンション装置（以下、実施例２という）のバネ特性について説明する。図２０は、図１２（ａ）に示す構成に対応する図であり、図２０に示すように、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２はそれぞれ、図１７に示すタンク内蔵型のエアバネ７０と同構造のエアバネで構成されている。図２０はストロークが中立位置Ｓbの状態を示している。

図２１（ａ）は、支持用バネ１１のストロークとバネ力との関係、調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係、各バネを合成した複合バネ１１、２１、２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２１（ｂ）は、支持用バネ１１のストロークとバネ定数との関係、調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係、各バネを合成した複合バネ１１、２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、設計仕様の仕様値を○印で示している。

図２１からわかるように、支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を複合したバネを用いた実施例２のサスペンション装置の各設計仕様に対応する計算結果は以下のとおりとなった。

（仕様１） ３０［ｋＮ］ ○
（仕様２） １５０［ｍｍ］ ○
（仕様３） ９０［ｋＮ］ ○
（仕様４） ５０［ｋＮ/ｍ］ ○
（仕様５） −５〜＋９［ｋＮ/ｍ］ ○

このように支持用バネ１１、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を複合したバネを用いた実施例２のサスペンション装置によれば、全ての設計仕様１〜５を同時に満足するバネ特性が得られる。

以上の従来技術１、従来技術２、実施例１、実施例２を比較すると、つぎの点が明らかであり、本実施例によれば、従来技術に対して優れた効果が得られることがわかる。

・従来技術１
ストロークとバネ力の関係を示すバネ特性（図１６（ａ））上の１点（中立点Ｐb）を定めると、バネ特性が一義的に定まる。バネ定数は安定しているが、バネ定数の値は、上記１点（中立点Ｐb）で一義的に定まり、バネ定数の大きさを調整することができない。

・従来技術２
ストロークとバネ力の関係を示すバネ特性（図１８（ａ））およびストロークとバネ定数の関係を示すバネ定数特性（図１８（ｂ））上の２点を定めると、バネ特性が一義的に定まる。上記２点の定め方によりバネ定数の大きさを調整できるが、性能２（たとえばバネ定数の安定性）と性能３（たとえばバンプストッパ特性）の両方を満足させることは困難である。

・実施例１
支持用バネ１１で車体１を支持し、性能１を確保しつつ、調整用バネ２１のバネ定数を調整することで、性能２（たとえばバネ定数の安定性）と性能３（たとえばバンプストッパ特性）の両方を満足させることが可能である。ただし、図１９に示すように、調整用バネ２１のバネ力は、中立点Ｐbで零にならないため、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ特性と干渉し、それぞれのバネ特性を独立に調整することができない。

・実施例２
支持用バネ１１で車体１を支持し、性能１を確保しつつ、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２のバネ定数を調整することで、性能２（たとえばバネ定数の安定性）と性能３（たとえばバンプストッパ特性）の両方を満足させることが可能である。第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の合成バネ力は、中立点Ｐbで零にならないため、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ特性と干渉することなく、それぞれのバネ特性を独立に調整することができる。

つぎに、上記実施例１、２の構成で、「広範囲にわたるバネ定数一定機能の付加」、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能の付加」、「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能の付加」、「任意ストローク位置でのサスペンションロック機能の付加」を実現できるかについて検証した。

図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、「広範囲にわたるバネ定数一定機能」を実現するためにバネ定数が調整された第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の特性を示している。
図２２（ａ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２２（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示している。また、図２２（ｃ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、図２２（ｄ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

実施例２の複合バネ１１、２１、２２のバネ力、バネ定数は、図２２（ｂ）、（ｄ）の特性で表され、実施例１の複合バネ１１、２１のバネ力、バネ定数は、図２２（ａ）、（ｃ）の第１の調整用バネ２１（１本の調整用バネ２１）の特性で表される。

これら図２２から明らかなように、実施例１、実施例２ともに、全ストローク（０〜３００ｍｍ）でほぼ一定のバネ定数が得られる。特に実施例２の場合には、第１調整用バネ２１、２２の各バネ力が中立位置Ｓbで互いに逆向きに作用し同じ大きさであるため（図２２（ａ））、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ力に影響を与えることなくバネ定数を調整することができる。

調整用バネ２１が１本で構成された実施例１の場合には、バネ定数は全ストローク範囲でほぼ一定であるものの、中立点Ｓbにおいて零ではないバネ力が作用するため支持用バネ１１のストローク量に影響を与える。このため調整用バネ２１によってバネ定数を、支持用バネ１１による車体支持と独立して調整することができず、調整範囲を大きくとると、支持用バネ１１の特性を調整する必要に，となる場合もある。

図２３（ａ）、（ｂ）は、中立位置Ｓbにおけるガス圧を、「基準値」、「基準値より大」、「基準値より小」の各大きさに変化させたときのバネ特性を示している。なお、ガス圧の基準値は、約１５０［ｋＮ/ｍ］とした。図２３（ａ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２３（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

これら図２３から明らかなように、２本の調整用バネ２１、２２からなる実施例２の場合には、ガス圧の大きさに応じてバネ定数を変化させることができる。バネ定数は、ガス圧に比例して大きくなり、ガス圧が大きくなるに伴いバネ定数が増加することがわかる。

つぎに、図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能」を実現するためにバネ定数が調整された第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の特性を示している。
図２４（ａ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２４（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示している。また、図２４（ｃ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、図２４（ｄ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

実施例２の複合バネ１１、２１、２２のバネ力、バネ定数は、図２４（ｂ）、（ｄ）の特性で表され、実施例１の複合バネ１１、２１のバネ力、バネ定数は、図２４（ａ）、（ｃ）の第１の調整用バネ２１（１本の調整用バネ２１）の特性で表される。

これら図２４から明らかなように、実施例１、実施例２ともに、最大縮み位置（ストロークが３００ｍｍ）で大きなバネ力が得られ、バンプストッパ機能が付加されていることがわかる。特に実施例２の場合には、第１調整用バネ２１、２２の各バネ力が中立位置Ｓbで互いに逆向きに作用し同じ大きさであるため（図２４（ａ））、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ力に影響を与えることなくバンプストッパ機能を付加することができる。

調整用バネ２１が１本で構成された実施例１の場合には、バンプストッパ機能を付加できるものの、中立点Ｓbにおいて零ではないバネ力が作用するため支持用バネ１１のストローク量に影響を与える。このため調整用バネ２１によってバネ定数を、支持用バネ１１による車体支持とは独立して調整することができず、調整範囲を大きくとると、支持用バネ１１の特性を調整する必要になる場合もある。

図２５（ａ）、（ｂ）は、中立位置Ｓbにおけるガス圧を、「基準値」、「基準値より大」、「基準値より小」の各大きさに変化させたときのバネ特性を示している。図２５（ａ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２５（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

これら図２５から明らかなように、２本の調整用バネ２１、２２からなる実施例２の場合には、ガス圧の大きさに応じてバンプストッパ領域のバネ力、バネ定数の立ち上がりの鋭さを変化させることができる。バンプストッパ領域におけるバネ定数、バネ力の立ち上がりは、ガス圧に比例して鋭くなり、ガス圧が大きくなるに伴いバネ定数、バネ力の立ち上がりの鋭さが増すことがわかる。

また、２本の調整用バネ２１、２２からなる実施例２の場合には、ガス体積、ガス圧の大きさに応じてバンプ位置を変更することができる。

図２６（ａ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２６（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

図２６（ａ）、（ｂ）を、図２４（ｂ）、（ｄ）と対比してわかるように、ガス体積、ガス圧を調整して、バンプ位置を、ストローク量３００［ｍｍ］（図２６（ｂ）、（ｄ））の位置から２００［ｍｍ］（図２６（ａ）、（ｂ））の位置に変更することができた。

つぎに、図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能」を実現するためにバネ定数が調整された第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の特性を示している。
図２７（ａ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２７（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示している。また、図２７（ｃ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、図２７（ｄ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

実施例２の複合バネ１１、２１、２２のバネ力、バネ定数は、図２７（ｂ）、（ｄ）の特性で表され、実施例１の複合バネ１１、２１のバネ力、バネ定数は、図２７（ａ）、（ｃ）の第１の調整用バネ２１（１本の調整用バネ２１）の特性で表される。

これら図２７から明らかなように、実施例１、実施例２ともに、最大伸び位置（ストロークが０ｍｍ）で大きなバネ力が得られ、リバウンドストッパ機能が付加されていることがわかる。特に実施例２の場合には、第１調整用バネ２１、２２の各バネ力が中立位置Ｓbで互いに逆向きに作用し同じ大きさであるため（図２７（ａ））、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ力に影響を与えることなくリバウンドストッパ機能を付加することができる。

調整用バネ２１が１本で構成された実施例１の場合には、リバウンドストッパ機能を付加できるものの、中立点Ｓbにおいて零ではないバネ力が作用するため支持用バネ１１のストローク量に影響を与える。このため調整用バネ２１によってバネ定数を、支持用バネ１１による車体支持とは独立して調整することができず、調整範囲を大きくとると、支持用バネ１１の特性を調整する必要になる場合もある。

なお、前述した図２５（ａ）、（ｂ）と同様にして、２本の調整用バネ２１、２２からなる実施例２の場合には、ガス圧の大きさに応じてリバウンドストッパ領域のバネ力、バネ定数の立ち上がりの鋭さを変化させることができる。また、前述した図２６（ａ）、（ｂ）と同様にして、ガス体積、ガス圧の大きさに応じてリバウンド位置を変更することができる。

つぎに、図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、「任意ストローク位置でのサスペンションロック機能」を実現するためにバネ定数が調整された第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の特性を示している。
図２８（ａ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２８（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示している。また、図２８（ｃ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、図２７（ｄ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

実施例２の複合バネ１１、２１、２２のバネ力、バネ定数は、図２８（ｂ）、（ｄ）の特性で表され、実施例１の複合バネ１１、２１のバネ力、バネ定数は、図２８（ａ）、（ｃ）の第１の調整用バネ２１（１本の調整用バネ２１）の特性で表される。

これら図２８から明らかなように、実施例２によれば、中立位置Ｓb（ストロークが１５０ｍｍ）付近で、伸び側、縮み側に大きなバネ力の勾配が得られ、サスペンションロック機能が付加されていることがわかる。実施例２の場合には、第１調整用バネ２１、２２の各バネ力が中立位置Ｓbで互いに逆向きに作用し同じ大きさであるため（図２８（ａ））、中立位置Ｓbにおける支持用バネ１１のバネ力に影響を与えることなくサスペンションロック機能を付加することができる。サスペンションロック機能は、図２８（ａ）、（ｃ）から明らかなように、第１の調整用バネ２１のバンプストッパ機能、第２の調整用バネ２２のリバウンドストッパ機能とを組み合わせて実現される。

したがって、調整用バネ２１が１本で構成された実施例１の場合には、サスペンションロック機能を実現することができない（図２８（ａ）、（ｃ）参照）。

また、上記各機能を適宜組み合わせることもできる。

図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、「任意ストローク位置でのバンプストッパ機能」と「任意ストローク位置でのリバウンドストッパ機能」とを組み合わせた機能を実現するためにバネ定数が調整された第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２の特性を示している。
図２９（ａ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ力との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ力との関係を示しており、図２９（ｂ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ力との関係を示している。また、図２９（ｃ）は、第１の調整用バネ２１のストロークとバネ定数との関係、第２の調整用バネ２２のストロークとバネ定数との関係を示しており、図２９（ｄ）は、第１の調整用バネ２１、第２の調整用バネ２２を合成した調整用バネ２１、２２のストロークとバネ定数との関係を示している。

これら図２９から明らかなように、実施例２によれば、最大縮み位置（ストロークが３００ｍｍ）で大きなバネ力が得られるとともに、最大伸び位置（ストロークが０ｍｍ）で大きなバネ力が得られ、バンプストッパ機能、リバウンドストッパ機能の両方が付加されていることがわかる。

本発明は、建設機械、軍需用車両、一般自動車等の車両のサスペンション装置に適用することができる。たとえば建設機械において、ウインチを使用したり、軍需用車両において射撃を行う際に、サスペンションロックさせるように構成すれば、車体が安定して作業性が大幅に向上する。

図１（ａ）、（ｂ）は機械バネを説明するために用いた図である。 図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はエアバネを説明するために用いた図である。 図３は実施例のサスペンション装置の構成例を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図３の実施例の複合バネのバネ特性を説明する図である。 図５は図３に対応させて第１の調整用バネと第２の調整用バネの力の釣り合いを説明する図である。 図６は、複合バネに付加されたバネ定数一定機能、バンプストッパ機能、リバウンドストッパ機能を説明する図である。 図７は、複合バネに付加されたサスペンションロック機能を説明する図である。 図８は支持用バネにエアバネを使用したサスペンション装置の構成例を示す図である。 図９は支持用バネにコイルバネを使用したサスペンション装置の構成例を示す図である。 図１０は支持用バネにトーションバーを使用したサスペンション装置の構成例を示す図である。 図１１は、１本の調整用バネを使用したサスペンション装置の構成例（実施例１）を示す図である。 図１２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１の調整用バネ、第２の調整用バネを含むサスペンション装置の互いに等価な構成例を示す図である。 図１３はエアバネの構成例を示す斜視図である。 図１４は、第１の調整用バネ、第２の調整用バネを含むサスペンション装置の構成例を示す図である。 図１５は従来技術１として機械バネを使用したサスペンション装置の構成例を示す図である。 図１６（ａ）、（ｂ）は図１５に対応させて、ストロークとバネ力との関係、ストロークとバネ定数の関係をそれぞれ示す図である。 図１７は従来技術２としてエアバネを使用したサスペンション装置の構成例を示す図である。 図１８（ａ）、（ｂ）は図１７に対応させて、ストロークとバネ力との関係、ストロークとバネ定数の関係をそれぞれ示す図である。 図１９（ａ）、（ｂ）は図１１に対応させて、ストロークとバネ力との関係、ストロークとバネ定数の関係をそれぞれ示す図である。 図２０は、実施例２として、第１の調整用バネ、第２の調整用バネを含むサスペンション装置の構成例を示す図である。 図２１（ａ）、（ｂ）は図２０に対応させて、ストロークとバネ力との関係、ストロークとバネ定数の関係をそれぞれ示す図である。 図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例１、実施例２において、バネ定数一定機能が付加されていることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２３（ａ）、（ｂ）はガス圧を調整することでバネ定数が調整されることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例１、実施例２において、バンプストッパ機能が付加されていることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２５（ａ）、（ｂ）は、ガス圧を調整することでバンプストッパの特性が調整されることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２６（ａ）、（ｂ）は、ガス体積、ガス圧を調整することでバンプ位置が変更されることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例１、実施例２において、リバウンドストッパ機能が付加されていることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施例２において、サスペンションロック機能が付加されていることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例２において、バンプストッパ機能、リバウンドストッパ機能が付加されていることをバネ特性図を用いて説明する図である。 図３０（ａ）、（ｂ）は気体バネ（エアバネ）と油気圧バネの構造を比較して示す図である。

符号の説明

１１ 支持用バネ、２１、２３ 第１の調整用バネ、２２、２４ 第２の調整用バネ、７０ エアバネ、８０ 機械バネ、３１、３２、３３、３４、３５ サスペンション部材

Claims (6)

1. 車体（１）を支持する態様で車体（１）とサスペンション部材（３２、３３）とに連結される支持用バネ（１１）と、
   前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）との間に連結される調整用気体バネ（２１、２２）と、
   前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量を変化させる容量変化手段（４４、４５、４６、４７、４８、４９、５２、５３）と
   を備えること
   を特徴とする車両のサスペンション装置。
2. 前記調整用気体バネ（２１、２２）の気体室を大気に開放・遮断する大気開放・遮断手段が設けられること
   を特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。
3. 前記調整用気体バネ（２１、２２）は、
   前記サスペンション部材（３２、３３）が前記支持用バネ（１１）の縮み側に移動するときに縮む態様で前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）とに連結される第１の調整用気体バネ（２１）と、
   前記サスペンション部材（３２、３３）が前記支持用バネ（１１）の伸び側に移動するときに縮む態様で前記車体（１）と前記サスペンション部材（３２、３３）とに連結される第２の調整用気体バネ（２２）とからなり、
   前記第１の調整用気体バネ（２１）の内部の気体室と前記第２の調整用気体バネ（２２）の内部の気体室とを連通・遮断する連通・遮断手段（５０）が設けられること
   を特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。
4. 前記第１の調整用気体バネ（２１）の気体室の圧力と前記第２の調整用気体バネ（２２）の気体室の圧力の圧力供給源（５２、５３）が更に設けられた請求項３記載の車両のサスペンション装置。
5. サスペンションロックするように、前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量が変化されること
   を特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。
6. リバウンドストップするように、前記調整用気体バネ（２１、２２）の容量が変化されること
   を特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。

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