JP2010517861A - 車両用の分離した主ばねと副リーフサスペンション - Google Patents

Abstract

シャーシレールと、これにほぼ直交して配置された縦車軸を有する車両用サスペンション。この車両用サスペンションは、主ばねを具え、このばねは、第１の一次ピボットカップリングで車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、第２の一次ピボットカップリングで車両シャーシに回動可能に連結する遠位側第２の端部とを有するリーフばねである。主ばねはコイルばねであっても良い。副リーフばねは、二次ピボットカップリングで車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、車軸に連結する第２の端部を有する。副リーフばねの縦軸構造は、主リーフばねの縦軸構造に対して角度変位して配置されている。第１の主ピボットカップリングと二次ピボットカップリングは、ほぼ共平面に配置されている。
【選択図】図１２

Description

関連出願
本出願は、２００７年２月７日に出願した米国暫定特許出願第６０／９００，７９６号、２００７年４月３日に出願した米国暫定特許出願第６０／９２１，８８１号、及び２００７年９月２１日に出願した米国暫定特許出願第６０／９９４，７７９号の出願日の利益を請求するものであり、２００６年６月１８日に出願した暫定特許出願第６０／８１４，５１８号の一部継続出願である米国を指定する２００７年６月１８日に出願した国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１４２９０の一部継続出願である。これらの特許出願における開示はここに引用により組み込まれている。

本発明は、一般的に車両用サスペンションシステムに関するものであり、特に、独立型及び半独立型サスペンションシステムと共に利用することができるリーフサスペンション装置に関する。

関連技術の説明
リーフばねシステムは車両のサスペンションに長年使用されている。車両用リーフばねサスペンションシステムの主要要素は、矩形断面を有する弧状長のスチールばねとして構成された「半楕円」ばねと呼ばれている。この弧の中心に、車両の車軸への連結装置が設けられている。両端には、このばねを車両本体に取り付ける連結孔が設けられている。重量車両用には、リーフばねを互いに重ねて長さの異なるばね層を形成している。リーフばねは、重量のある商用車両や、客車にも使用されている。非常に重量のある車両の場合に、板ばねは車両シャーシのより広い領域に負荷を広げるという利点を提供する。一方、コイルばねは、負荷を単一ポイントに移す。

公知のホッチキス駆動は、その名前はフランスの自動車会社からのものであるが、端部が半楕円リーフばねの各コーナに連結された中実車軸を用いている。この形式の駆動装置には多くの問題がある。第１に、この駆動システムは大きな非ばね上質量によって特徴づけられる。更に、中実車軸を使用するため、左右のホイールの動きが連動している。この公知のシステムでは、重いコーナリングと早い加速を行う間に垂直偏向とワインドアップが生じる。

ホッチキスシステムに関連する問題に取り組んだ一の従来技術では、中実車軸の各端部に平行リーフばね構造を使用している。この公知の構造は、パワーホップを小さくして進んだ車軸コントロールを行っている。この公知の構造のその他の利点には、ロールアンダーステア、自動負荷標準化、及び車両総重量が含まれ、ホッチキスシステムから変換するのにフレームを変える必要がない。しかしながら、公知の平行リーフばね構造は中実車軸を用いており、従って、独立型サスペンションの利点を提供しない。更に、この公知の構造は、非ばね上質量が大きいという不利益がある。

ドディオン式チューブ車両サスペンション構造は、半独立型サスペンション形式であり、ホッチキス駆動装置を超える改良がなされている。このタイプのサスペンションは、ホイールハブと差動装置にユニバーサルジョイントを用いており、更に、対向するホイールを平行に維持する中実筒状ビームが設けられている。ドディオン式チューブは、シャーシに直接連結されておらず、フレックスであることは意図していない。

ドディオン式サスペンションの利点は、ホッチキス駆動装置に比べて非ばね上重量が低下することである。これは、差動装置をシャーシに連結することによって達成される。更に、サスペンションの除荷作用中にキャンバに変化がない。両車輪のキャンバは０度に設定されているので、幅広タイヤの静止摩擦が改良され、高出力動作におけるホイールホップが、独立型サスペンションに比べて低くなる。しかしながら、ドディオン式チューブでは、非ばね上重量が大きくなる。

したがって、リーフばね技術を用いて、独立型サスペンションの利点を提供する車両サスペンション構造を提供することが本発明の目的である。

本発明のもう一つの目的は、リーフばね技術を用いているが、非ばね上質量を低減して慣性効果を減らし、車両のハンドリング応答を改善した車両サスペンション構造を提供することである。

また、本発明の目的は、リーフばね技術を用いて、かつ、サスペンションの慣性を低減する車両サスペンション構造を提供することである。

本発明の更なる目的は、リーフばね技術を用いて、かつ、ノイズ、振動、ハッシュネスを低減する車両サスペンション構造を提供することである。

更に、本発明の目的は、リーフばね技術を用いて、かつ、横方向のホイールのゆれを低減する車両サスペンション構造を提供することである。

本発明の更なる目的は、リーフばね技術を用いて、かつ、車軸ブラケットにおける側面ワインドアップを低減する車両サスペンション構造を提供することである。

本発明の更なる目的は、リーフばね技術を用いて、かつ、前後の動きを低減する車両サスペンション構造を提供することである。

本発明の更なる目的は、リーフばね技術を用いて、非対照的にホイールが移動する間に半独立型サスペンション効果を実現する車両サスペンション構造を提供することである。

本発明の更なる目的は、リーフばね技術をコイルばね要素と組み合わせて用いた車両サスペンション構造を提供することである。

上述した目的及びその他の目的は、シャーシレールと、このシャーシレールにほぼ直交して配置された縦車軸を持つタイプの車両用サスペンション構造を提供する本発明によって達成される。本発明によれば、車両サスペンション構造に、平面縦形状と、第１の一次ピボットカップリングにおいて車両シャーシと回動可能に連結する第１の端部と、第２の一次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する遠位側第２の端部とを有する主リーフばねが設けられている。更に、平面縦形状と、二次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、車軸に連結する第２の端部とを有する副リーフばねが設けられている。副リーフばねの平面縦形状は、主リーフばねの平面縦形状に対して角度変位している。更に、第１の一次ピボットカップリングと二次ピボットカップリングは、ほぼ共平面に配置されている。

一の実施例では、主リーフばねと副リーフばねの第２の端部がそれぞれ、車軸のそれぞれの縦領域において車軸の上側部分につながっている。また、副リーフばねの平面縦形状は、車両シャーシフレームレールにほぼ平行に配置されている。

更なる実施例では、副リーフばねとつなげるための支柱が設けられている。本発明の特別な実施例では、この支柱は、設定可能な弾性特性を有する活性材料で形成されている。好ましくは、この支柱の弾性特性は、支柱に与えられる電気エネルギィに応じて設定可能である。

本発明の更なる実施例では、この支柱が副リーフばねに沿って能動的に変位可能である。いくつかの実施例では、副リーフばねに沿って支柱を変位させる駆動装置が設けられている。この駆動装置は、電気的に作動させることができ、別の実施例では、油圧作動式である。この支柱は、いくつかの実施例では、支柱を支持し、車両シャーシに連結されている支柱キャリアによって支持されている。

本発明の更なる態様によれば、シャーシレールと、このシャーシレールにほぼ直交して配置された縦車軸を有する車両用の車両サスペンション構造が提供されている。この車両サスペンション構造には、平面縦形状と、第１の一次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、第２の一次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する遠位側第２の端部とを有する主リーフばねが設けられている。更に、車軸の第１の上側領域に前記主リーフばねを連結する主リーフばねカップラが設けられている。平面縦形状を有する副リーフばねは、二次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、車軸に連結する第２の端部を有する。更に、副リーフばねカップラが、副リーフばねを車軸の第２の上側領域に対して内側に連結しており、車軸の第２の上側領域は、第１の上側領域に対して縦方向に内側にある。副リーフばねの平面縦構造は、主リーフばねの平面縦構造に対して角度が変位可能であり、第１の一次ピボットカップリングと二次ピボットカップリングは、実質的に共平面に配置されている。

本発明のこの更なる態様の一実施例では、更に、副リーフばねの第１の端部と車両シャーシとの間の距離を変更する高さ調節装置が設けられている。

更なる実施例では、副リーフばねのばね定数特性を変更する支柱が設けられている。上述したとおり、この支柱は、本発明のいくつかの実施例では、副リーフばねに沿って能動的に変位可能である。更に、その他の実施例では、この支柱を副リーフばねに沿って変位させる駆動装置が設けられている。このような駆動装置は、電気式あるいは油圧式で作動する。また、この支柱はいくつかの実施例では、支柱を支え、車両シャーシに連結された支柱キャリアによって支持されている。

本発明の更に別の態様によれば、シャーシレールと、このシャーシレールに対してほぼ直交して配置された縦車軸を有するタイプの車両用サスペンション装置が提供されている。この車両サスペンション構造は、所定の弾性特性と、一次カップリングにおいて車両シャーシに連結する第１の部分と、縦車軸に連結する第２の部分とを有する主ばねを具える。副リーフばねは、平面縦形状と、二次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部と、縦車軸に連結する第２の端部を有する。副リーフばねの平面縦形状は、主リーフばねの平面縦形状に対して角度が変位可能に配置されており、第１の一次ピボットカップリングと二次ピボットカップリングは実質的に共平面に配置されている。

本発明の更なる態様の一実施例では、副リーフばねの第２の部分と縦車軸の中間に配置されたピボットカップリング装置が提供されている。このピボットカップリング装置によって、更なる移動角が提供され、これがピボットジョイント構造とリーフばね要素上のシステム内負荷を低減する。

更なる実施例では、第１及び第２の端部の中間にある副リーフばねの一領域における支点において副リーフばねとつながっている支柱が設けられている。いくつかの実施例では、支柱変位構造が働いて、第１及び第２の端部の中間の副リーフばねの領域内で支点を変化させる。

主ばねが平面縦形状を有する主リーフばねである本発明の一実施例では、主リーフばねの第１の部分が、第１の一次ピボットカップリングで車両シャーシに回動可能に連結する第１の端部である。第１の端部から更に遠位側の更なる端部が、第２の一次ピボットカップリングにおいて車両シャーシに回動可能に連結している。縦車軸に連結する第２の部分は、主リーフばねの第１の端部と更なる端部との中間に配置されている。

本発明の利点のある実施例では、主リーフばねの第２の部分と縦車軸との中間に配置されたピボットカップリング装置が提供されている。

本発明の更なる実施例によれば、主ばねが主コイルばねである。主コイルばねの第１の部分がシャーシに連結する第１の端部であり、第２の部分が主コイルばねの第２の端部である。この端部は、縦車軸に連結する第１の端部から軸方向に遠位側に配置されている。

添付の図面と共に以下の詳細な説明を読むことによって、本発明の理解が容易になる。
図１は、本発明の特定の実施例の斜視図である。 図２は、図１に示す実施例の側面図である。 図３は、本発明の更なる特別な実施例の斜視図である。 図４ａ及び図４ｂは、本発明の原理に基づいて構成されたロータリィジョイント構造を単純化した側面図と、部分的前方断面図である。 図５ａ及び図５ｂは、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステムを単純化した図（図５ａ）と、従来技術のサスペンション装置（図５ｂ）を示す図であり、両図とも同期した静的加速状態にある。 図６ａ及び図６ｂは、図５ａに示す本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステムを単純化した図と、図５ｂに示す従来技術のサスペンション装置を示す図であり、両図とも同期した静的制動状態にある。 図７は、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステムの側面を単純化した図であり、第１ステージのリーフばねがあり、更に、ホイールの中央経路を、第２ステージの下側リーフばねとつながって配置された支柱と共に示す。 図８は、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステムの側面を単純化した図であり、第１ステージはほぼ同じコイルばね又は空気ばねでできており、第２ステージの支柱は下側リーフばねを取り除いた状態で示されている。 図９は、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステムの側面を単純化した図であり、第１ステージはほぼ同じコイルばね又は空気ばねでできており、第２ステージの下側リーフばねとつながって配置された選択的支柱があり、更に、第１ステージにおいて選択的な位置決めばねプレートを示す。 図１０は、主ばね又は二次ステージを押すあるいは引くのに使用することができるクリップブラケットを単純化して示す図である。 図１１ａ、１１ｂ及び１１ｃは、本発明に基づいて構成した高さ制御装置の単純化した側面図である。この装置は、固定車両の出入庫に使用することができる。図１１ａは、ブロックと線で、システム制御装置を示している。 図１２は、本発明に基づいて構成した斜めのサスペンション装置を示す平面図であり、副リーフばねが、主リーフばねに対して角度を成して装着された状態を示す。 図１３は、本発明に基づいて構成した可変位置支柱バンパを示す斜視図であり、このバンパは、制御された状態で能動的または受動的に回転して、副ばね係数の剛性に変化をもたらす。 図１４は、図１３に示す可変位置支柱バンパを示す平面図である。 図１５は、図１４の可変位置支柱バンパを示す図であり、このバンパは、特に車両（図示せず）が静止しているときに車高の変更が可能であることを示すのに有益である。 図１６は、主ステージリーフばねに対して所定の角度に配置された、副補助ステージリーフばねを有するサスペンション装置の特定の実施例を示す平面図である。 図１７は、図１６の実施例の側面図である。

詳細な説明
図１は、本発明の特定の実施例を示す斜視図である。この図に示すように、車両サスペンションシステム１００は、シャーシを有しており、これは、シャーシ１１０として示す。このシャーシは、実質的に平行なシャーシレール対１１２ａと１１２ｂを有しており、これらのレールはクロスブレース１１６と１１８によって互いに連結されている。

差動駆動装置１２０がシャーシに固定的に連結されており、駆動シャフト１２２の回転動作をハーフシャフト１２５ａ及び１２５ｂにおけるほぼ直交する回転動作に転換する。各ハ.ーフシャフトは、関連するユニバーサルジョイント対（特に符号を付していない）を有しており、これは、差動駆動装置に対して近位及び遠位に配置されている。従って、これらのハーフシャフトは、それぞれが関連する縦軸（図示せず）を有しており、特に近位側ユニバーサルジョイントの動作によって、横断動作を調節する。

ハーフシャフト１２５ａと１２５ｂは、その遠位端において、各リーフばね１３０ａと１３０ｂに連結された状態で示されている。例えばリーフばね１３０ａを参照すると、リーフばねは、本発明のこの特定の実施例において、その前側端部でブラケット１３２ａに回動可能に連結されている。後側端部では、リーフばね１３０ａは、リンク１３４ａに回動可能に連結されている。この図に示すように、更に、ハーフリーフばね１３６ａが設けられており、このばねも、本発明の特定の実施例において、その前側端部でブラケット１３２ａに連結されている。後側端部では、ハーフリーフばね１３６ａは、ハーフシャフト１２５ａの遠位端に連結されている。ハーフリーフばね１３６ａは、本発明の特定の実施例において、支柱１３３ａに係合するように示されている。

更に、横ビーム１４０が設けられており、これはダンパ１４２によってクロスブレース１１６に、更なるダンパ１１４によってクロスブレース１１８に連結されている。横ビーム１４０は、その上に回動部材１５０が装填されており、この部材にリンクエレメント１５２と１５４が取り付けられている。リンクエレメントは、ブラケット（符号は付していない）を介してクロスブレース１１８に取り付けられている。

図２は、車両サスペンションシステム１００の図１に示す実施例の側面図である。上述した構造の要素には同じ符号を付した。この図に示すように、リーフばね１３０ａとハーフリーフばね１３６ａはそれぞれ、各々の前側端部でブラケット１３２ａに連結している。ブラケット１３２ａにおいてリーフばね１３０ａはピボット１６０で回動可能に連結されており、ハーフリーフばね１３６ａはピボット１６２で回動可能に連結されている。この本発明の特定の実施例では、ピボット１６０と１６２がブラケット１３２ａに固定されており、これはシャーシレール１１２ａに関連して固定されている。別の実施例では、以下に記載するように、ブラケット１３２ａを変位させる装置（この図には示されていない）が提供されており、いくつかの実施例ではピボット１６２のみをシャーシレール１１２ａに対して変位させる装置が提供されている。ピボットのこのような変位によって、リーフばね１３０ａとハーフリーフばね１３６ａの組み合わせたばね定数を有利に調整することができる。更に、このような変位は停止している間に車両（図示せず）の高さを調節するのに有用であり、実際には、貨物の積み降ろしや乗客（図示せず）の乗降を容易にする。

図３は、本発明の更なる特定の実施例を示す図である。上述した構造の要素には同じ符号を付した。この図に示すように、車両サスペンションシステム１７０は、リーフばね１７１とハーフリーフばね１７２を有する。図１及び２に示す実施例と対照的に、リーフばね１７１はハーフシャフト１２５ｂの下側に連結されている。ハーフリーフばね１７２は、ハーフシャフト１２５ｂの上側に連結されている。

リーフばね１７１は、本発明の特定の実施例において、ブラケット１７５に連結されている。ハーフリーフばね１７２は、ブラケット１８０においてシャーシレール１７７に連結されている。ブラケット１８０は、シャーシレール１７７内に配置された状態で示されている。この実施例では、ハーフリーフばね１７２がシャーシレール１７７を通って支点１８２に延在するように配置されていることが特に顕著である。この実施例の構成は、車両に取り付けたときにリーフサスペンションシステムが見える範囲を有利に小さくしている。

図４ａ及び４ｂは、本発明の原理に基づいて構成したロータリィジョイント構造２００を単純にした側面図と、部分的な前側断面図である。上述した構造のエレメントに類似対応する構造のエレメントには同じ符号を付した。図４ａを参照すると、本発明の特定の実施例では、リーフばね１３０ａが提供されており、上述したように、前側端部と後側端部で回動可能に連結されている。また、本発明の特定実施例では、ハーフリーフばね２１０が設けられており、これも連結部材２１４における更なるピボットマウント２１３へその遠位端におけるピボットマウント２１２で回動可能に連結されている。連結部材自体は、車軸シャフト２１５に連結されている。ハーフリーフばね２１０は、本発明の特定の実施例では、支柱２１６に係合するように示されている。

図４ａは、更に、ピボットリンク装着装置２２０を示しており、ここでは、図４ｂに関連して以下に述べるように、リーフばね１３０ａがクランプ部材２２２と２２４の間で固定的にクランプされている。再度、図４ａを参照すると、クランプ部材２２４は、それ自体がカップリング２１４に係合しているピボットジョイント２２６に連結されている。この構成により、移動角度が大きくなり、ピボットジョイント構造とリーフばねエレメントにかかるシステム内部負荷が低減される。

図４ｂは、本発明の原理に基づいて構成したロータリィジョイント構造２００の単純化した正断面図である。上述した構造のエレメントに類似対応する構造のエレメントには同じ符号を付した。この図では、リーフばね１３０ａ（断面で示されている）が、ボルト２３０の動作によってクランプ部材２２２と２２４との間に固定的にクランプされている状態を示す。

ピボットジョイント２２６が図４ｂに示されており、これは二つのピボット部２１４ａと２２４ａでできている。特に、ピボット部２１４ａは、カップリング２１４（この図には示していない）に連結しており、ピボット部２２４ａは、カップリング部材２２４に連結している。本発明のこの特定の実施例においてピボット部は、本発明のこの実施例においてヒンジ状態で回動可能に係合されている。従って、この実施例では、回動運動は、リーフばね１３０ａのシーソー状態で縦方向に行われる。

図５ａ及び５ｂは、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステム２００（図５ａ）と、従来技術のサスペンション構造３００（図５ｂ）、すなわち、従来の平行リーフサスペンションを単純化した図であり、両方とも、コンピュータでシミュレートした静的加速状態にある。上述した構造のエレメントには同じ符号を付した。図５ａと５ｂは、加速の効果の比較を容易にするために互いに並べて示している。図５ｂの従来技術例は、図５ａに示すハーフリーフばね２１０と構造的に同等でないことがわかる。

図５ａに示すように、車両（図示せず）が矢印２０１で示す方向に移動するときのシミュレートされた車両加速が行われる間、リーフばね１３０ａは本質的に歪まないままである。一方、従来技術のサスペンション構造３００では、矢印３０１で示す方向にシュミレートされた車両加速が行われる間、リーフばね３０２に歪が見られ、リーフばね３０２の領域３１３が上側に、領域３１４が下側に歪んでいる。この状態は、通常「側面ワインドアップ」と呼ばれ、加速中にパワーホップという受け入れがたい状態が生じ、車軸制御に不利な低下が生じる。

図６ａ及び６ｂは、図５ａのサスペンションシステム２００と、図５ｂの従来のサスペンションシステム３００を単純化して示す図であり、双方共に、コンピュータでシュミレートした制御状態にある。上述した構造のエレメントには同じ符号を付した。図６ａに示すように、リーフばね１３０ａは、矢印２０１で示す方向にシミュレートした加速を行っている間、ほぼそのベースラインのままである。一方、図６ｂは、リーフばね３０２が有意な側面ワインドアップの形になっていることを示している。リーフばね３０２の領域３１３は、有意に上側に歪んでおり、領域３１４は下側に歪んでいる。このシミュレーションのようにリーフばね３０２が巻き上がる場合、そのばね係数は、その他のサスペンションパラメータと共に有意に変わり、その結果、特に段差のあるあるいはでこぼこした表面（図示せず）で制動を行う際の制御性が低くなる。

図７は、リーフばね４１０が第１ステージにある本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステム４００の側面を単純化して示す図である。また、曲がった矢印４１２で示すように、第２ステージにあるリーフばね４１６とつなげて配置した支柱４１４と共に、車軸４１１の中心経路も示されている。この図に示す本発明の実施例は、ピボットカップリング４１４において第１ステージのリーフばね４１０に回動可能に連結されている。

図８は、本発明の原理に基づいて構成したサスペンションシステム４３０の側面を単純化して示す図である。上述した構造のエレメントには同じ符号を付した。この図では、コイルばね４３５でなる第１ステージが示されており、これは、ある実施例では、従来の空気ばね（図示せず）で置き換えることができる。本発明の更なる実施例では、コイルばね４３５は、図に示すようにコイルばねと補助空気ばね４３６を組み合わせて構成しても良い。補助空気ばねは、この図の実施例では、コイルばねの中に収納されている。しかし、別の実施例では、空気ばねを第１ステージとして使用することができる。この図の実施例では、コイルばね４３５が、図７の１ステージリーフばね４１０とほぼ同様に機能する。しかしながら、以下に述べるとおり、コイルばねを使用することで、車軸の経路を変化させることができる。

第２ステージ下側リーフの支柱４１４を取り除いて、本発明の特定の実施例では選択的に使用することを斜線で示している。その使用は、車両（図示せず）の幾何学的な必要性に依存している。

この実施例では、車軸４１１の中心経路が曲がった矢印４３７で示されている。曲がった矢印４１２は、図７の実施例における車軸中心経路を示すものであり、この図では比較のために示している。

本発明の特定の実施例の重要な態様では、下側リーフばね４４０が整合性を取る手段となる下側リンクサブコンポーネントとして構成されている。これは、剛性リンクではない。

図９は、本発明に基づいて構成したサスペンションシステム４５０の側面を単純化した図であり、第１ステージがほぼ同じコイルばね４５５でなる。本発明のいくつかの実施例では、図８に関して上述したとおり、これは、空気ばね、または、コイルばねと空気ばねあるいは補助空気ばねとの組み合わせであっても良い。図９を参照すると、コイルばね４５５は、図７に示す第１ステージリーフばね４１０に代えて縦の負荷サポートを提供している。しかしながら、本発明の特定の実施例では、コイルばね４５５を伴う第１ステージの一部として、選択的な単一プレートの主リーフばね４５７を使用して、更なる制御を行うことができる。第２ステージの下側リーフばね４６０は、更なる制御に用いられる。この実施例では、下側リーフ４６０によって、整合性を取る手段とすることができ、これは剛性リンクではない。

ここでも、第２ステージの下側リーフの支柱４１４を除去して、本発明のこの特定の実施例では、この支柱の使用が選択的である旨を斜線で示している。この使用は、車両（図示せず）の幾何学的な必要性に依存している。

本発明の特定の実施例では、車軸４１１の中心が、この斜視図に示すように、曲がった矢印４６２で示す経路に沿って移動する。

図１０は、クリップブラケット５００を単純化して示す図であり、これは重ねたばね板５０２を押したり引っ張ったりするのに使用することができる。ばね板５０２は、本発明の実施において、主ばねあるいは第２ステージである。動作中は、クリップブラケット５００が矢印５０４と５０６で示す方向に上側及び下側に押圧される。ばね板５０２は、ゴム套管５１０と５１２の間に収納されており、ばね板が傷つかないようにしている。クリップブラケット５００の動作については、図１１ａ、１１ｂ、１１ｃを参照して以下に述べる。

図１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、本発明の原理に基づいて構成した高さ調節装置５２０を単純化して示す側面図である。この装置は、静止した車両の積み込み積み降しに有益であり、図１１ａは、ブロックとラインで単純化したシステム制御装置を示す。これらの図において、上述した構造のエレメントには同じ符号を付した。

図１１ａに示すように、主リーフばね１３０ａは、図１及び２について上述したように、その端部においてシャーシレール（特に符号は付していない）に連結されている。リーフばね１３０ａと、上述のハーフリーフばね１３６ａと同等物である副ばね５０２は、車軸（この図では、特に符号は付していない）に連結されている。更に、クリップブラケット５００は、本発明の特定の実施例では、副ばねシステムの上で作動するように示されているが、その他の実施例では、クリップブラケット５００を主ばね、すなわち、主リーフばね１３０ａの上で使用することもできる。この原理は、一時的にキャンバを変更するために、局部においてばねアッセンブリ上で文字通り押したり引いたりする方法を提供する。これが、車両の高さ「Ｚ」を変化させ（図１５及び以下の対応する説明を参照）、図において符号５３０で示す高さ調節システムの動作に応じて選択的に使用することができる。

高さ制御システム５３０は、高さセンサ５３４から車高情報を受け取る高さ制御システム５３２を具える。ユーザ（図示せず）は、ユーザ入力５３６で所望の車高を入力する。本発明の実施例では、ユーザ入力５３６は、一対のスイッチ（図示せず）を構成しており、このスイッチによってユーザは所望のとおり車高を上げ下ろしすることができる。その他の実施例では、ユーザ入力５３６は、プログラム可能な装置（図示せず）を構成しており、ここではいくつかの車高と、その他の条件を予めプログラムしておくことができる。ユーザ入力５３６で受け取ったデータと、高さセンサ５３４から受け取った対応する高さデータに応じて、高さ制御システム５３２は、クリップブラケット５００に力を与える電気システムまたは油圧システム（図示せず）を操作し、これによって、クリップブラケットが、この場合、シャーシレールに対して、矢印５０４と５０６の方向に上側あるいは下側に押圧される。本発明のこの実施例では、クリップブラケット５００は、副ばね５０２に静的に力をかけるのみであり、車両が使用状態にあるときはベースラインまで戻ってばねにダメージが生じないようにしなくてはならない。特に、ばねの圧縮面には、動的荷重あるいは疲労荷重がかかる間、負荷をかけるべきでなく、従って副ばね５０２は、車両の積み込みまたは積み降しなど静的にのみ用いるべきである。このため、本発明の特定の実施例では、車両インターフェース５３８が設けられており、とりわけ車両の動きを検出する際に高さ制御システム５３２の動作を止めるよう機能する。

車両に軽い負荷がある場合、高さセンサ５３４は、車両トリム位置を下げてクリップブラケット５００が副ばね５０２を引っ張らなければならないことを表示する車両高さデータを提供する。これによって、ユーザによる車両の積み込みがより容易になる。本発明のいくつかの実施例では、車両が「運転」位置にシフトされると、車両インターフェース５３８が車両制御システム５３２に、車両の高さを所定のベースラインポジションに戻して、副ばね５０２にかかる操作ストレスが上がらないようにする。

図１１ｂを参照すると、クリップブラケット（この図では特に符号を付していない）は矢印５０４で示す方向において上側に押圧されているので、車高はベースラインＺより低いＺ’となる。ここで、Ｚ’＜Ｚである。クリップブラケットが副ばね５０２を上側に押圧すると、下向きの力５４２が副ばね５０２の遠位端にかかる。

図１１ｃでは、クリップブラケット（この図では特に符号を付していない）は矢印５０６で示す方向において下側に押圧されているので、車高はベースラインＺより高いＺ”となる。ここで、Ｚ”＞Ｚである。クリップブラケットが副ばね５０２を上側に押圧すると、上向きの力５４４が副ばね５０２の遠位端にかかる。

図１２は、本発明に基づいて構成した斜めになったサスペンション装置５６０の平面図を単純化して示しており、ここでは副リーフばね５６２ａ及び５６２ｂが、主リーフばね１３０ａと１３０ｂのそれぞれに対して角度を成して装着された状態で示されている。この図において、上述した構造のエレメントには同じ符号を付した。副リーフばねは、図１及び２の実施例と異なり、それぞれの主リーフばねに対して平行でない。本発明の実施例では、副リーフばねの角度のずれは、ほぼ５°−１０°程度である。もちろん、本発明はこの角度範囲に限定されるものではなく、以下に述べるような有限要素と運動学的解析に応じて決めることができる。

更に図１２の実施例に関して、本発明の非平行構造は、剛性４−リンク後軸システム（図示せず）を模倣したものであるため、主リーフばね１３０ａと１３０ｂに対して角度をなしてシステムに装填されている副リーフばね５６２ａと５６２ｂを追加することによって、車軸コントロールが強化される。しかしながら、決定的な違いは、本システムではリーフばね５６２ａと５６２ｂが単なる剛性リンクではなく、ばねとして機能することである。この有意な差異によって、車軸のワインドアップや回転応答を含む、動的で運動力学的な応答の全ての特徴に影響するコンプライアンスが生じる。本発明のこの実施例における角度を付けて配置された副ばねは、有意にロール剛性を生む。この構成によって装着プレート（特に符号は付していない）に生じる応力は、有限要素解析（「ＦＥＡ」）などの標準的な解析システムを用いてケースバイケースでバランスさせることができる。更に、ＡＤＡＭＳソフトウエアなどの商業的に入手可能なソフトウエアを用いて行われる運動学的解析は、ロール入力に応じて車両の正しい値をケースバイケースで同定する。車輪の横滑りと車軸の操作制御がこれによって改善される。

図１３は、本発明に基づいて構成した可変位置支柱バンパ５７０を単純化して示す図であり、このバンパは制御された状態で能動的あるいは受動的に回転して、副ばね係数の剛性を変化させる。制御された状態で、フレームブラケットの接地点を中心に支柱バンパを（能動的あるいは受動的に）回転させることによって、副プレートの剛性に変化が生じる。基本的に、シャーシレール１１２ｂにおけるバンパの接地点は、副ばね上の接触点が移動するように回転する。この結果、剛性と運動力学的効果が有意に作用する。剛性と運動力学的効果の特定の値は、運動力学的モデリングを用いてケースバイケースで決定する。更に、これによるばね係数の変化が計算する。

本発明のこの態様を実施するに当たり、電気モータ（図示せず）をフレームブラケット（特に符号を付していない）に装填して作動させ、高さトランスデューサから送られてきた信号によってどのくらいの回転数が必要であるかを同定した後、所望の回転数とする。簡単な高さ分析システムは図１１ａに関連して記載されている。ここに記載した変位可能な支柱バンパは、剛性可変バンパと組み合わせて使用して、最終的な剛性と運動力学的経路の様々な組み合わせを可能にする。本発明の実施例では、可変位置支柱バンパ５７０は、電気エネルギィの適用に応じて粘性又は剛性が変わる流動学的材料を具える。可変位置支柱バンパ５７０の剛性はその中心である。支柱バンパを動かしてより剛性を高く（あるいは低く）することによって、支持しているばねの剛性を所望の通り変化させることができ、これに応じて、サスペンションシステムの幾何学的及び運動学的特性が影響される。

支柱バンパは、レオロジィ材料と組み合わせて使用することに限定されるものではなく、空気ばねや、その他の機械的手段を用いて、副ステージリーフばねを係合させることができる。本発明のこの実施例では、「能動的」な車両再トリム（vehicle retrim）はないが、システムはリンクした運動学的幾何学的効果の結果、回転、加速、制動、あるいはコーナリング移動におけるダイナミック動作に影響するレートを、「受動的に」変更することができる。車両の体勢がサスペンションの変位動作を介して影響を受けると、支柱バンパに対する副プレートの接触で反動力が付く。ゴム、ウレタン、あるいは中空にすることができる、あるいは非線形圧縮効果を生じるように製造された材料でできた可変レートバンパは、アクティブシステムより度合いは低いものの、負荷がかかっている間に副プレートの変位特性に影響する。

図１４は、図１３に示す可変位置支柱バンパを単純化した平面図である。本図においては、可変位置支柱バンパ５７０がキャリア５７５の上に装着されており、このキャリアは主リーフばね１３０ａに連結されているピボットカップリング５８０を中心に回動するように構成されている。このキャリアは、ピボットカップリング５８２においてハーフリーフばね１３６ａに連結されている。電気駆動装置５９０（線図で示す）は、説明として、図１１ａについて述べたシステムに応じて作動することができ、キャリア５７５をピボットカップリング５８０を中心に矢印５９６で示す方向に回転させる。電気駆動装置５９０は、駆動カップラ５９２によってキャリア５７５に連結されており、このカップラは、本発明の特定の実施例において、両側矢印５９３で示す方向に押圧されている。電気駆動装置５９０によるキャリアの作動によって、可変位置支柱バンパ５７０が、レンジｃに亘ってハーフリーフばね１３６ａと連結するポイントを変化させ、これによって、ハーフリーフばね１３６ａが位置１３６ａ’に変位し、主リーフばね１３０ａが位置１３０ａ’に変位する。

図１５は、図１４に示す可変位置支柱バンパの単純化した図であり、特に車両（図示せず）が静止しているときに生じる車高の変化を示す図である。上述した構造の要素が、この図において同じ符号を付して示されている。この図に示すように、可変位置支柱バンパ５７０は、上述したように、ハーフリーフばね１３６ａを位置１３６ａ’に変位させる。この変位は、ライン６００で示すポイントにおける変位量ｚ’に対応している。車高の変位は、実質的に機械効率ｎｘ／ｘ、あるいはｎを乗算した変位量ｚ’にほぼ対応する。典型的な車両では、ｎの値は約６であり、従って、車高は、約６ｚ’だけ下降する。

図１６は、サスペンション装置７００の特定の実施例を単純化して示す平面図である。この装置には車輪７１２に連結された車軸７１０がある。この車軸と車輪は、シャーシフレームレール７１５を有する車両（図示せず）に連結されている。主ステージリーフばね７２０は、図１７により詳細に示すリンケージ装置７２２において、シャーシフレームレール７１５に回動可能に連結されている。主ステージリーフばね７２０は、従来の方法で車軸７１０に連結されている。図１６を再度参照すると、主ステージリーフばね７２０のリンケージ装置７２２から遠位側にある端部は、ピボットカップリング７２４においてシャーシフレームレール７１５に回動可能に連結されている。

図１６には、さらに、副ステージ補助リーフばね７３０が示されており、このばねは、ピボットカップリング７３２によってその一端がシャーシフレームレール７１５に回動可能に連結されている。副ステージ補助リーフばね７３０の他端は、別のピボットカップリング７３４によって車軸７１０に連結されている。更に、副ステージ補助リーフばね７３０に副ばね係数特性を与えるべく支柱７３６が設けられている。この本発明の特定の実施例の有意な態様は、副ステージ補助リーフばね７３０がこの平面において主ステージリーフばね７２０に対して角度が変位して示されていることである。このように、図１６の平面では、車軸７１０の一部と、主ステージリーフばね７２０の半分と、副ステージ補助リーフばね７３０との間に形成された実質的な三角配置が見られる。

図１７は、図１６の実施例を単純化して示した側面図である。上述した構成要素には同じ符号を付している。この図面は、本発明の特定の実施例において、主ステージリーフばね７２０と副ステージ補助リーフばね７３０が各々、ピボットカップリング７２４と７３２の連結部分において、シャーシフレームレール７１５の下側に回動可能に連結していることを示している。更に、このようなピボットカップリングは、実質的に軸方向に整列している。

支柱７３６は、シャーシフレームレール７１５の下に、副ステージ補助リーフばね７３０から離れた台に装着されて示されている。この構成は、与えられる曲げモーメントをバランスさせるのに役立つ。

主ステージリーフばね７２０と副ステージ補助リーフばね７３０間の角度変位関係は、いくつかの利点をもたらす。その他の二重リーフ構造の上に装着したシステムを単純化することに加えて、本発明はアンダーステア効果を調整するシステムを改善する。更に、本システムは、両方のばねによって車両（図示せず）のフレームにかかる縦方向の動的ねじれをバランスさせる。図１６に示すように、サスペンションシステム７００は、地上高入り口角を有意に改良する。

本発明は特定の実施例とアプリケーションによって記載されているが、この教示に照らして当業者は、ここに述べた発明の範囲を超えることなく、あるいは発明の精神から離れることなく、追加の実施例を作ることができる。従って、この開示における図面と記載事項は、本発明の解釈を容易にするべく提供されるものであり、発明の範囲を限定するものではない。

Claims (20)

1. シャーシレールと、当該シャーシレールにほぼ直交するように配置した縦車軸を有する型の車両用サスペンション装置において、当該車両用サスペンション装置が：
   平面縦構造を有し、第１の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部と、第２の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第２の遠位側端部を有する主リーフばねと；
   平面縦構造を有し、二次ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部と、縦車軸に連結する第２の端部を有する副リーフばねと；を具え、
   前記副リーフばねの平面縦構造が、前記主リーフばねの平面縦構造に対して角度変位しており、前記第１の一次ピボットカップリングと前記二次ピボットカップリングが実質的に共平面にあるように構成されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の車両用サスペンション装置において、前記主リーフばねと前記副リーフばねの第２の端部が各々、前記縦車軸の各々の縦領域において前記縦車軸の各上側部分と連結していることを特徴とする車両用サスペンション装置。
3. 請求項１に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねの平面縦構造が、前記車両シャーシレールにほぼ平行に配置されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
4. 請求項１に記載の車両用サスペンション装置において、更に、前記副リーフばねと連結するための支柱が設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
5. 請求項４に記載の車両用サスペンション装置において、前記支柱が弾性特性を設定可能な活性材料でできていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
6. 請求項５に記載の車両用サスペンション装置において、前記支柱の弾性特性が、この支柱への電気エネルギィの適用に応じて設定できることを特徴とする車両用サスペンション装置。
7. 請求項４に記載の車両用サスペンション装置において、前記支柱が前記副リーフばねに沿って動的に変位可能であることを特徴とする車両用サスペンション装置。
8. 請求項４に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねに沿って前記支柱を変位させる電動式駆動装置が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
9. 請求項４に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねに沿って前記支柱を変位させる油圧式駆動装置が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
10. 請求項４に記載の車両用サスペンション装置において、前記支柱を支持する支柱キャリアが更に設けられており、当該支柱キャリアが前記車両シャーシレールに連結されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
11. シャーシレールと、当該シャーシレールにほぼ直交するように配置した縦車軸を有する型の車両用サスペンション装置において、当該車両用サスペンション装置が：
    平面縦構造を有し、第１の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部と、第２の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第２の遠位側端部を有する主リーフばねと；
    前記縦軸の第１の上側領域に前記主リーフばねを連結する主リーフばねカップラと；
    平面縦構造を有し、二次ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部と、縦車軸に連結する第２の端部を有する副リーフばねと；
    前記縦軸の第２の上側領域に前記副リーフばねを連結する副リーフばねカップラであって、前記縦軸の第２の上側領域が前記第２の上側領域に対して縦方向に内側にあるカップラと；を具え、
    前記副リーフばねの平面縦構造が、前記主リーフばねの平面縦構造に対して角度変位しており、前記第１の一次ピボットカップリングと前記二次ピボットカップリングが実質的に共平面にあるように構成されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
12. 請求項１１に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねの第１の端部と前記車両シャーシレールとの距離を変動させる高さ調整装置が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
13. 請求項１１に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねのばね係数特性を変更する支柱が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
14. シャーシレールと、当該シャーシレールにほぼ直交するように配置した縦車軸を有する型の車両用サスペンション装置において、当該車両用サスペンション装置が：
    所定の弾性特性を有し、一次カップリングにおいて前記車両シャーシレールに連結する第１の部分と、前記縦軸に連結する第２の部分と、を有する主ばねと；
    平面縦構造を有し、二次ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部と、縦車軸に連結する第２の端部を有する副リーフばねと；を具え、
    前記副リーフばねの平面縦構造が、前記シャーシレールに対して角度変位して配置されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
15. 請求項１４に記載の車両用サスペンション装置において、前記副リーフばねの第２の部分と前記縦軸の中間に配置されたピボットカップリング構造が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
16. 請求項１４に記載の車両用サスペンション装置において、前記第１及び第２の端部の中間にある前記副リーフばねの領域にある支点で前記副リーフばねとつながって支柱が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
17. 請求項１６に記載の車両用サスペンション装置において、前記第１及び第２の端部の中間にある前記副リーフばねの領域内に前記支点を変動させる支柱変位装置が更に設けられていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
18. 請求項１４に記載の車両用サスペンション装置において、前記主ばねが平面縦構造を有する主リーフばねであり、前記第１の部分が前記第１の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結する第１の端部であり、第２の主ピボットカップリングにおいて前記車両シャーシレールに回動可能に連結している前記第１の端部から更に遠位端が設けられており、前記縦車軸に連結する第２の部分が前記主リーフばねの第１の端部と更なる端部との中間に配置されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
19. 請求項１８に記載の車両用サスペンション装置において、ピボットカップリング構造が更に前記主リーフばねの第２の部分と前記縦車軸の中間に配置されていることを特徴とする車両用サスペンション装置。
20. 請求項１４に記載の車両サスペンション装置において、前記主ばねが主コイルスプリングであり、前記第１の部分が前記シャーシレールに連結する第１の端部であり、前記第２の部分が、前記第１の部分から軸方向に遠位に配置された、前記縦車軸につながる第２の端部であることを特徴とする車両用サスペンション装置。

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