JP2013518217A - 流体イナーター - Google Patents

Abstract

本発明は、動的バネ力を制御するか、又はそのような力に対抗するために使用される車両サスペンションシステムに使用されるイナーターなどのイナーター分野に関する。本発明は、別誂えの油圧式サスペンションデバイスの試験の際に得られた驚くべき発見、即ち、供給ラインの流体の慣性は、ピストン直径のライン直径に対する比の４乗に比例して増大する慣性作用を有するという驚異的発見から生まれた。その結果、流体慣性抵抗だけで機械的フライホイールの設置無しでも、十分な慣性反応を実現することが可能である。従って、本発明の一局面によれば、慣性反応に応じて互いに相対的に移動が可能な第１及び第２機械的端末（１１、１２、１１６、１４０）を含むイナーター（１０、１１０）が提供される。その際、該慣性反応の少なくとも一部は、作動流体慣性抵抗手段（３６、１５２）によって供給される。好ましくは、この作動流体慣性抵抗手段は、該端末間で作動することが可能な慣性の主要供給源となる。フライホイール、又は、端末の相対的運動に応じて質量を回転させる手段による、慣性反応への寄与は実行されない。

Description

本発明は、イナーター、例えば、動的バネ力を制御するか、又は、該バネ力に対抗する車両サスペンションシステムに使用されるイナーターの分野に関する。

動的サスペンション負荷によって引き起こされる可能性のあるグリップ損失を躱すため、ルノーのフォーミュラ１チームは、従来、調整済み質量ダンパーを使用してきた。タイヤが垂直に変位すると、走行路表面におけるタイヤの接触圧に低下の生ずる場合がある。調整済み質量ダンパーは、シャーシー上において、サスペンションが車体に及ぼす垂直力に対抗するバネ圧縮質量を与え、タイヤの接触部位における負荷の乱れを平滑にする。このデバイスは、ある規則変更が現れるまで、フォーミュラ１車体において使用され好成績を納めていた。

別法として、サスペンションシステムにイナーターが使用されるにようになった。これは、バネ力、例えば、コイルバネ又は捻れバネによって生じるサスペンションバネ力に動的に対抗する慣性反応を提供するものである。イナーターは、タイヤの接触部位における負荷障害の平滑化においては調整済み質量ダンパーに劣るものの、その慣性力は、ネットの（プラス・マイナス差し引きして得られる）運動力−−これらは、もし放置すれば、グリップ及びクルマの操縦性を損なうと予想される−−を部分的に相殺するのに使用することが依然として可能である。

米国特許出願公開第２００９／０１３９２２５号明細書 国際公開第ＷＯ２００３／００５１４２Ａ１号

イナーター使用の基礎となる原理は、特許文献２においてＭａｌｃｏｍ Ｓｍｉｔｈによって記載される。Ｓｍｉｔｈ博士は、機械的に異なるいくつかのイナーター実施例を図式的に記載している。この種のイナーターは従来フォーミュラ１カーに使用されてきた。イナーターは、クルマがローリングするときではなく、サスペンションの左側と右側が両方同時に動くとき、従来の横断重層型（第３）ダンパーの代わりに作動するように使用される（例えば、週刊誌”Ａｕｔｏｓｐｏｒｔ，” １４巻、１９号、２００８年５月７日を参照されたい）。

このイナーター及び、現在自動車に使用される他の類似のイナーターは、ネジ溝付きロッドが、円筒形フライホイール本体の対応するネジ溝付き空洞に納められ、そのため、サスペンションの直線的移動がフライホイール本体の回転に変換される機械装置を含む。

それとは対照的に、特許文献１は、ギア機構−−これがフライホイールを回転させる−−を駆動するためのピストン駆動作動流体を使用するイナーターを開示する。この開示では、油圧駆動フライホイールが慣性を提供する。この開示は、作動流体そのものが慣性抵抗（イナータンス）を及ぼす可能性のあることを認識しておらず、従って、システムの慣性抵抗を記載する方程式は、流体慣性の寄与を全く含まない。

本発明は、別の油圧式サスペンション装置の試験の際に得られた驚くべき発見、即ち、供給ラインの流体の慣性は、ピストン直径のライン直径に対する比の４乗に比例して増大する、著明な作用を及ぼすという発見から生まれた。実際、作動流体の慣性力だけで、及び／又は、機械的フライホイール装置無しで十分な慣性反応を実現することが可能であるという思いがけない事実が発見された。

従って、本発明の一局面では、第１及び第２機械的端末であって、慣性反応に応じて互いに相対的に可動な二つの端末を含むイナーターが提供され、このイナーターでは、該慣性反応の少なくとも一部は、作動流体慣性抵抗手段によって供給される。

「作動流体慣性抵抗手段」は、作動流体の存在が慣性抵抗を供給し、慣性抵抗が、システムの流体速度の変化をもたらすのに必要な流体圧の尺度となる装置に関する。これらの端末の間で、この変化は、加速に対抗する慣性力に変換される。

作動流体は、流体、例えば、事実上圧縮不可能な液体などの流体である。典型的には、流体は低粘度を有する。例として、水、油類、重たい液体（例えば、水銀）、及びより複雑な液体処方が挙げられる。

作動流体慣性抵抗手段は、イナーターにおいて、両端末の間で動作することが可能な、慣性反応の主要供給源となることが好ましい。即ち、イナーターの内部に又はイナーターに関連して、他の成分又は作用によって供給される偶発的慣性反応があってもよいが、この流体慣性抵抗が、慣性反応の大部分を供給するものでなければならない。従って、端末の相対的動きに応じて（固体）質量を回転させる手段が、慣性反応に与える寄与は存在しないことが好ましい。

この作動流体慣性抵抗手段は、端末の相対的運動に応じて質量を回転させる動作には依存しない。逆に、この手段は、効果的慣性抵抗を供給するのに、長尺導管（即ち、流体ライン）における流体慣性抵抗を利用する。

作動流体慣性抵抗手段は、作動流体用チェンバーに配される流体移動手段を含んでもよい。この流体移動手段は、通常、端末の一方に（直接又は間接に）接続される。チェンバーは、他方端末に接続されてもよく、その際、接続は、他方端末に対する一方端末の相対的動きが、移動手段のチェンバーに対する相対的動きを引き起こすように行われる。言い換えると、移動手段は、チェンバー内に配される流体に作用する。

本発明の別局面では、作動流体慣性抵抗手段は、移動手段の移動を可能とするために作動流体が流れなければならない流通経路（好ましくは長尺経路）の狭窄手段を含む。この狭窄は、慣性抵抗を増大するのに役立つ。なぜなら、狭窄部は、移動手段によって動かされる面積が、例えば、チェンバーの断面積よりも小さいからである。

流通路狭窄手段は、チェンバーと流動的に連通する、少なくとも１本の長尺液体導管を含むことが好ましい。好ましい配置では、長尺導管は、チェンバーの第１領域から流体を放出し、ループを描いてチェンバーの第２領域にフィードバックする。この流体移動手段はチェンバー内に配され、チェンバーの第１及び第２領域の間の境界として利用される。従って、移動手段によって一方領域から放出される作動流体は、流体を、長尺導管を介して他方領域へシャントさせる。

好ましい配置では、長尺導管の少なくとも一部は曲折流通路を画成する。例えば、この流通路は、多数のループ、屈曲部、スイッチバック、又はコイル−−これらは、導管を、その流通路の有効長を維持しながら圧縮することを可能とする−−を含んでもよい。従って、一つの好ましい実施例では、長尺導管の一部は、全体として螺旋形を有する。コイルは、螺旋形（即ち、一定半径の螺旋）であってもよいし、若しくは、楕円形であってもよいし、又は、他のやり方で純粋な螺旋形から外れていてもよい。コイルが２層以上の深度を持つ層状となるように複数の巻きがあってもよい。もっとも好ましい配置では、導管の少なくとも一部は、チェンバーの周囲にコイル状に巻かれる。このコイルは、好ましくは、移動手段の移動方向と一致するか、又は、平行する回転軸を有する。

導管には解除バルブを設けてもよい。その場合、該解除バルブは、流体閾値圧に達すると導管を閉鎖するようになされ、従って、その圧が解除されるまで流通経路は開放されることとなり、それによってシステムの減衰作用が実現される。この解除バルブは、導管の中に形成されるポケット（例えば、球形部又は局所的拡大部）に設けられてもよい。この場合、ポケットは、導管断面積の局所的拡大に一致する。解除バルブはさらに別のチェンバーに終息し、熱膨張による流体移動手段を設けるようにしてもよい。

本発明のさらに別の局面では、活性化されると、導管有効長を短縮し、それによって慣性抵抗を下げるように適応される、液体導管バイパスが設けられる。このバイパスは、液体導管の任意の二点の間、若しくは、流体移動手段と交差して、若しくは、作動流体に接する他の任意の接続部の間に接続されてもよい。

好ましい配置では、流体移動手段は、ピストン、例えば、ピストンプレートを含む。このピストンは、ロッドに、即ち、その一方の遠位端がイナーター端末を形成するロッドに固定されてもよい。作動流体用チェンバーは、その中をピストンが摺動嵌合するシリンダーを含んでもよい。ピストンは、貫通孔に対する閉鎖可能嵌合体であってもよいし、又は、貫通孔に対するシーリング配置、例えば、一つ以上のＯ−リングなどを特徴としてもよい。チェンバーは、他方端末に接続される筐体によって画成されてもよい。

少なくとも一つの慣性抵抗解除バルブを設けてもよい。このバルブは、流体閾値圧又は閾値速度に達すると、解除流通経路を開放するように適応され、このようにして、ピストン移動機能、運動速度、加速度、又は頻度のバルブ調節を実現する。一配置では、慣性抵抗解除バルブは、流体移動手段を迂回する解除通路を提供する。例えば、上記慣性抵抗解除バルブは、流体移動手段を介して、その反対側同士の間を連通する解除通路を有してもよい。

解除バルブは、シム又はシムスタック、即ち、使用時、解除通路がシムによって閉鎖されるか、部分的に閉鎖される閉鎖位置から、シムが挙上して解除通路を開放する開放位置に変位することが可能な、シム又はシムスタックを含んでもよい。

本発明のさらに別の局面では、上述のイナーター、即ち、固体質量の回転、又は、ギア機構による慣性抵抗寄与が実行されないイナーターが提供される。

端末間の慣性反応の、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７５％、もっとも好ましくは少なくとも９０％（すなわち、大部分）は、作動流体慣性抵抗手段によって供給される。

本発明のさらに別の局面では、端末の間にダンパーが設けられる、上述のイナーターが提供される。

本発明は、可動部品の使用を極小とし、慣性反応を発揮するのに作動流体を使用する。従って、さらに別の局面において、本発明は、慣性反応に対するフライホイールの寄与が見られないイナーターを提供する。

本イナーターは、動的負荷に対抗する必要のある機械的システムであるならば、いずれのものにおいても使用することが可能である。本イナーターは、一つ以上の上述のイナーターを含む、自動車用サスペンションシステムにおいて特に有用である。しかしながら、他の応用も、熟練した当業者の理解の範囲内にある。

本発明の別局面によれば、本イナーターは、１０から５００ ｋｇの範囲−−これは、フォーミュラワン・レーシングカーに要求される典型的範囲である−−において慣性反応を提供することが可能となるように構成・配置される。流体導管（又は流体狭窄部）内の流体質量は、ライン内で１から５０ ｇの流体と考えられる。

本発明はさらに新規な使用を提供する。従って、一局面において、本発明は、イナーターにおいて、慣性抵抗の主要供給源としての作動流体の使用である。さらに、本発明は、イナーターにおいて、慣性抵抗の供給源としての作動流体の使用であって、慣性反応に対するフライホイール又はギア列による寄与が見られない使用を提供する。

好ましい流体は水銀である。これは低粘度であるが高質量を有する。

下記は、ただ例示として挙げられる例に基づいて、本発明を実用化するためのいくつかの方法に関し、図面の付図を参照しながら与えられる説明である。

本発明の第１実施例によるイナーターの断面模式図である。 本発明の第２実施例によるイナーターの断面模式図である。 本発明の第３実施例によるイナーターの側面図である。 図４（ａ）は図３の直線Ａ−Ａに沿う長軸断面図である。図４（ｂ）は図３及び４Ａのイナーターに使用されるピストン及びロッドの側面図である。図４（ｃ）は図３及び４Ａのイナーターに使用される末端キャップの分解斜視図である。 フォーミュラ１レーシングカー・サスペンションシステムの一部の斜視図であって、図３及び４のイナーターのシステム内配置を示す図である。

（第１実施例）
図１では、イナーターは全体として１０で示される。第１及び第２鳩目（Ｕ字リンク）１１、１２は、イナーターのサスペンションシステム（これについては図２Ｃを参照）への組み込みを可能とする機械的端末として使用される。第１鳩目１１は、支柱１３、１４を介して円筒形筐体１５に接続される。筐体は、軸方向貫通孔１７が形成された第１円形末端壁１６を有する。貫通孔は、密封リング１８が納められる内方陥凹部が形成されている。筐体の対側末端に第２円形末端壁２０が設けられるが、これも同様に軸方向貫通孔２１及び密封リング２２が形成されている。円形断面長尺ロッド２３は、貫通孔１７、２１に摺動嵌合する。ロッドの第１及び第２末端領域２４、２５は、それぞれの第１及び第２筐体末端壁を超えて突出する。ロッドの第２末端領域には第２鳩目１２が設けられる。この軸の中間領域は、ロッドに固定される円形のピストンプレート３０を担持する。このピストンプレートは、筐体１５によって定められる内側円筒腔における摺動嵌合体である。

ロッド及び第２鳩目は、筐体及び第１鳩目に対し軸移動方向に相対的に移動することが可能である。この移動によって、ピストンプレートの筐体空洞における運動が誘発される。空洞は、ピストンプレートによって左側及び右側チェンバー３２、３３に分割される。ピストンプレートの右手、筐体の上部側壁領域にはポート３４が形成される。ピストンプレートの左手、筐体の下部側壁領域にはポート３５が形成される。ポート３４、３５の間には、円形断面の長尺流体ライン３６が延びる。

筐体チェンバー３２、３３及びライン３６は、好ましくは液体水銀である作動流体によって充填される。軸の、軸方向移動によって、ピストンプレートが、流体を、ラインを通じて一方チェンバーから他方チェンバーへ向けるよう移動させる。この流体は質量を有し、従って、ピストンに対し慣性力（又は反作用）を及ぼす。

流体ラインにおける流体慣性は、ラインの断面積に対するピストン表面積の相対値の２乗と共に（即ち、円筒形ラインの直径の４乗と共に）変動する。従って、４０ ｍｍのピストン直径及び４ ｍｍのライン直径では、慣性抵抗は、ラインの流体の質量よりも、（４０／４）⁴ ＝ １０，０００倍大きい。従って、１０から５００ ｋｇの範囲の慣性抵抗−−これは、フォーミュラワン・レーシングカーに要求される典型的範囲である−−は、ライン中の、僅か１から５０ ｇの流体によって簡単に実現することが可能である。

フライホイール依存性イナーターと違って、本発明のイナーターは、ピストン、ロッド及び流体を除き、可動部分を持たない。従って、より信頼性が高く、製造がより易しく、安価であること、及び、製造環境において組み立てがより容易であることが予想されると考えられる。さらに、フライホイールと違って、締めつけるべき回転表面又はベアリングが無いので、仮に故障や誤動作があっても安全性は保たれる。本イナーターは、ボールネジ、ギア、又はフライホイール依存性デバイスと比べ維持管理の要求度が低く、水しぶき又は埃の中でも、機械的イナーター（即ち、非油圧性）が必要とする追加的シーリング無しに動作することが可能である。フライホイールを持たないことによって、デバイスはより軽量となり、いくつかの応用ではよりコンパクトになる。

ピストン及びプランジャー配置は、従来のダンパーと類似の構造であり、従って、イナーターを従来型ダンパーと組み合わせて統合デバイスとすることは容易である。

本発明のイナーターは、機械的イナーター又は油圧駆動フライホイールイナーターに比べ、急激な反動（バックラッシュ）がないためより優れた性能を発揮する可能性を有する。急な反動は、タイヤグリップを損なう、さらに別の攪乱性の力の原因となるので有害である。

さらに別の利点として、慣性抵抗は、流体ライン又は導管を延長又は短縮するか、若しくは、ライン／導管の一部をバイパスするか、若しくは、流体ライン直径を変えるか又は流体の密度を変えることによって容易に調節することが可能である。

サスペンションシステムに組み込まれると、本発明の流体イナーターは、事実上：
ａ． 筐体に対するピストンの相対的加速度に比例する、
ｂ． ピストンとラインの表面積比の２乗に比例する、
ｃ． ライン中の流体質量に比例する、
ｄ． バネ力に対し位相が１８０度ずれ、そのために、動的バネ力の変動を相殺する、
慣性力を有する。

さらに、本発明の流体イナーターは、典型的ではあるが、静的ダンパーピストンを用いるダンパーを組み込むことによって、バネ力に対し９０度位相のずれた減衰力を産み出す。

使用時、ロッドは、サスペンションの、路面からの衝撃に対する反応作用によって変位させられる。ロッドは、ピストンをシリンダーの中に移す。ピストン（面積Ａ_piston）は、流体に圧を及ぼし、この圧によって、流体は、面積Ａ_lineを有するライン中を流れる。物理法則に従って、流体は、減衰力及び慣性力を以てこの動きに対抗する。

ピストン（及び軸）に作用する慣性力は：

Ｆ_inertial ＝ ａ_rod ＊ ｍ_fluid ＊ （Ａ_piston／Ａ_line）²

に等しく、上式において、ａ（ｒｏｄ）は、筐体に対する軸（及びピストン）の相対的加速度であり、ｍ（ｆｌｕｉｄ）は、ライン中の流体の質量である。

十分な大きさの流体質量ｍ（又はライン長）が与えられるならば、十分な大きさの慣性力を発生することが可能となるので、このデバイスはイナーターとして作動する。

さらに、軸及びピストンそのものの質量によっても少量の慣性力を発生することが可能である。ただし、一旦ピストン及びラインの面積比を十分大きくした場合、全ての実用目的に対し、この力は、流体イナーター成分よりもはるかに小さい。さらに、この軸／ピストンの力は真のイナーターではない−−なぜならば、ピストン及び軸のこの慣性力は、慣性起源のものではあるものの、筐体に対するピストン／軸の相対的加速度によるものではなく、むしろ、世界に対する軸／ピストンの絶対的加速度であるからである。イナーターは２−点関数であり、互いに相関して移動する２点の加速度によってのみ力を産出する。慣性は、世界に対する１点加速によって生じる。

イナーターは、特異的設計のデバイスであるが、一方、慣性は、日常生活において全ての対象物について存在する。慣性は、通常、サスペンションには有用ではないが、一方、イナーターは、ＷＯ ２００３／００５１４２ Ａ１に記載されるように極めて有用である。

本発明の流体イナーターの一利点は、通常サスペンションダンパーによって占められる、車両の同じ位置に後から組み込むことが可能であることである。サスペンションにおいて別個ダンパーを必要とする機械的イナーターと違って、本流体イナーターは、それを駆動するのに余分なレバー（ロッカー）を必要としない。

本流体イナーターは、事前の充填又は流体貯留槽を要せず、且つ、摩擦による摩耗及び熱発生に敏感な機械的フライホイールイナーターと違って、圧又は温度の上昇（ある限界内で）に伴ってその性能が劣化することもない。

慣性抵抗を調節するために、異なる密度の流体を使用することが可能である。従って、高い慣性抵抗を発揮するために、水銀などの高質量流体を使用してもよい。比較的低い慣性抵抗を供給するために、鉱油などの比較的低質量の流体を使用してもよい。同様に、固有の減衰作用を調節するために、様々な粘度を持つ流体を使用することが可能である。

（第２実施例）
図２は、図１に示す実施例を効果的に変更した本発明の第２実施例を示す。従って、共通の形状構造には共通の参照番号を与えてある。図２において、流体ライン３６は、拡張型円筒チェンバー又はポケット５１を有する筐体５０を介して延びる。このチェンバーには、環状隆起部分５２及びピストンプレート５３が設けられる。それとは別に、チェンバー５１には、筐体５０に付随又はそれと一体化して、静的制限部又はピストンプレート５３が設けられる。上方及び下方シムスタック５４、５５は、ピストンプレート貫通孔を貫くボルト５６によってピストンプレートにボルト締めされる。これらのシムは、それぞれ、環状ディスクを含む。適切なサイズのシムを積層することによって、スタックの靱性は、所望の反応を生じるように調整することが可能である。基礎シムの外周は、辺縁とピストンプレートの間の環状間隙を覆う。従って、流体通路は、流体圧又は動的負荷の影響下にシムが挙上されるか揺動されて流体の流通が可能とされるまで、シムによって閉鎖される。

シムが存在しなくとも、又は、シムが運動流体によって変位されても、壁及び孔は、低減されるが、従来のダンパーのものと同様の減衰作用を発揮する。シムが存在する場合、それらのシムは、低い流速において減衰作用を増幅するように働き、一方、比較的高い流速では、シムは変位して進路から外れるので、減衰は孔のサイズによって調節される。これらの調節孔については各種改変版が可能である。本作動流体イナーターの概念によれば、最少の可動部品によって、慣性抵抗及び減衰作用を実現するのに同じ流体を用い、イナーターとダンパー要素との極めて単純な一体化が可能となる。

この第２実施例においてロッド２３上に担持されるピストンプレート３０は、一つ以上の外周ポート６０及び外周Ｏ−リングシール６５を有している。ピストンプレートの各一側に一つのロッド領域には、ネジ溝６１が形成される。ピストンプレートの各側に環状シムディスクが置かれ、各側面にシムスタック６２、６３を生成する。図では、各スタックは、ピストンに接近するにつれて直径が漸増する３枚のシムから構成される。ピストンにもっとも近いシムは、ピストンプレートそのものと同様の直径を有する。従って、直近シムは、ポート６０と重なり合ってそれらを塞ぐ。ネジ溝付きナット６４は、シムをピストンに当接させるように、他方では、シムの外縁をピストン表面から曲げて遠ざけるように使用される。ピストン表面から遠ざけられたシムは直近シムを拘束し、従って、シムスタックの剛性を増す。

ピストンプレートを貫通する孔及びシムスタックについて言えば、これらは慣性抵抗の微調整に使用することが可能である。シムが存在しないと、又は、シムが運動流体の力によって変位されると、孔は慣性抵抗低下（流体慣性の低下）を引き起こす。なぜなら、その場合、流体は、ライン中を流れることなくピストンをバイパスすることが可能となるからである。さらに、シムスタックをバイパスし、ピストン孔を通過する流体のためにある種の偶発的減衰作用が生ずることがある。

従って、この調節デバイスは：
（１）ある所望の流速においてデバイスの慣性抵抗を下げること、
（２）ある所望の流体加速度においてデバイスの慣性抵抗を下げること、
（３）ある所望のロッド運動／移動においてデバイスの慣性抵抗を下げること（これは、筐体壁を介するバイパスを通じて実現することも可能である−−実施例３を参照）、
（４）ある所望の軸頻度においてデバイスの慣性抵抗を下げること（ピストン及びシムスタック内に頻度感受性調節デバイスを使用する場合）、
のために使用することが可能である。

一つの、この様な頻度感受性デバイスは（ただし、唯一のものではない）、ある頻度で振動を開始する、幾分の質量を持つシム、又は、幾分の質量のピストンプレート５３（図２に図示）の使用を含む。このようなデバイスは、従来型のダンパーでは公知であるが、本発明人の知る限り、これまでイナーターにおいて使用されたことはない。

本実施例は、流体ラインの直径、ライン長、及びピストン面積の選択に応じて調節が可能な減衰力を提供する。この場合、減衰に対する調節は慣性抵抗の変化を導くが、逆もまた真である。

減衰力は、小直径で、極めて短いオリフィス型制限器又はバルブを挿入することによって調節可能としてもよい。この場合、オリフィス減衰の調節は慣性抵抗に影響を及ぼさない。

減衰力は、従来型ダンパーのシムスタック設計によってその性能の調整が可能である静的減衰ピストンによって調節可能としてもよいが、ただし、従来型ダンパーと違って、このピストンは動かない。

（第３実施例）
模式図を参照しながら本発明を全体的に説明した今、下記の特異的実施例は、本発明の実地施行に関して詳細な案内を提供する。本発明によるイナーターを、図３において１１０として示す。このイナーターは、二つの円筒形対面部分１１１、１１２の中に形成される、長尺の、全体として円筒形の筐体を有する。この二つの筐体部分は、五本の円周方向に隔てられるボルト１１３によって、台座１１５に一緒に結合される。

左側筐体１１１の遠位端領域は、テーパー型ブラケット１１４によって形成される。ブラケットは、横断的鳩目貫通孔１１６を伴って形成される。この貫通孔は、球形ベアリング１１７（図４Ａで見ることができる）を収容する。環状プレート１１８は、このベアリングの上に置かれ、貫通孔中のベアリングを拘束する。ブラケットの遠方側は、環状スペーサカラー１１９に当接する。第２スペーサカラー１２０は、第１から横方向に隔てられて配置される。ボルト１２１は、カラー１１９、１２０、ベアリング１１７、及び拘束プレート１１８を貫通し、ナット１２２によって保持される。

右側筐体部分１１２の右側には末端キャップ１２３が設けられる。この末端キャップは図４Ｃにより詳細に示される。末端キャップは、円形トッププレート１２４、及びネジ溝付き環状プラグ１２５を有し、後者は筐体中の対応するネジ溝付き座金１２６と係合する（図４Ａ参照）。末端キャップは、中心軸貫通孔１２７を有する。この貫通孔は、ブッシュスリーブ１２８の配される陥凹を伴って形成される。リングシール１２９、シール座金１３１、及びＣ−クリップ１３２は、末端キャップ貫通孔の筐体側に形成される段状環状陥凹内に配される。円形断面を持つ長尺軸プランジャーロッド１３０は、貫通孔及びシール１２９を貫通し、ブッシュ（１２８）の内面に摺動嵌合しながら着座する。対応する貫通孔を持つ末端キャップ１３２は、右側筐体の対向末端を閉鎖する。この末端キャップは、環状表面陥凹１３４を有するトッププレート１３３を有する。

プランジャーロッドは、この二つの末端キャップ１２３、１３２のブッシュの間に支持され、左右に滑走することが可能である。プランジャーロッドは、図４Ｂに隔離して示される。円形プランジャープレート１３５は、ロッドの中央領域に固定される。この固定は、緊密な摩擦性密着を形成する収縮性嵌合によって、又は、止め輪又はナットによる保持によって行われる。

プランジャーロッドの右側末端１３６は、対応するネジ溝付きフランジ部材１３８と係合するネジ溝付きスピゴット１３７を有する。このフランジ部材は、カラー１３９として形成される右側遠位領域を有する。このカラーは、球形ベアリング１４１を担持する中心鳩目１４０を有する。ベアリングの下側は環状プレート１４２によって保持される。ベアリングの上側はスペーサカラー１４３に当接する。さらにもう一つのスペーサカラー１４４が、第１カラー１４３の上に、それから隔てられて置かれる。ボルト１４５は、カラー１４３、１４４、ベアリング１４１、及びプレート１４１を貫通し、ナットによって保持される。

円筒形右側筐体部分１１２は、円筒形空洞１５０を定める。この腔は、図４Ａに示すように、プランジャープレートを、その内部の滑走適合体として受容する。プランジャープレートは、腔１５０を左側及び右側チェンバーに分割する。筐体部分１１１は、螺旋形内部貫孔１５２を伴って形成される円筒形側壁１５１を有する。別構造（図示せず）として、筐体１５１は、内方スリーブ及び外方スリーブであって、一方のスリーブは、その表面にＵ字断面溝を彫り込ませ、他方スリーブは、第１スリーブの溝の間の稜線に当接して封鎖を実現するスリーブを含む。これらの溝は、当然、内方スリーブの外面、又は、外方スリーブの内面に彫り込むことが可能である。貫通孔は、内側側壁のテーパー型陥凹１５３において空洞への供給口となる第１末端を有する。貫通孔の第２末端は、別のテーパー型陥凹（図４Ａでは見ることができない）において空洞への供給口となる。第１及び第２供給口は、空洞の、対向末端領域に配され、プランジャープレート１３５がそれらの間に配される。

側壁は、図３に示される、軸方向に延びるバイパス貫通孔１６０を有する。この貫通孔には、その第１及び第２末端において、放射方向に延びる供給口が設けられる。これらの供給口はそれぞれバイパス貫通孔と連通し、テーパー型陥凹１６１、１６２において（図４Ａで見ることができる）空洞への供給口となる。供給口の外部末端は、スタッブパイプ１６３、１６４として筐体から突出する。これらのスタッブパイプには、それぞれ、選択的に、空洞１５０から作動流体を排出するか、又は空洞に作動流体を充填することを可能とするバルブが設けられる。バイパス貫通孔の中央領域を、放射方向に延びるバルブ部材１６５−−これは回転されると該バイパス貫通孔を閉鎖又は開放してもよい−−が横断する。

左側筐体部分１１２は、円形末端ストッププレート１７１が収容される円筒形空洞１７０を画成する。この末端ストッププレートは、皿ネジ１７２によってプランジャーロッドの末端表面に取り付けられる。末端ストッププレートは、デバイスの完全延長における移動限界を設けるのに使用される。ゴム製の衝撃ストップ１７３は、末端ストッププレート１７１の末端キャップ１３３に対する末端ストップ接触を緩和するのに使用される。末端ストッププレートは摺動嵌合体であり、プランジャーロッド１３０に付着して空洞１７０の中を軸方向に移動する。

右側筐体部分の空洞１５０には、スタッブパイプ１６３を介して、作動流体、好ましくは、水銀などの高質量・非圧縮液体が充填される（１６４から移動空気を排出させて）。この液体は、プランジャープレートの各側のチェンバー、及び、螺旋貫通孔１５２の両方を充たす。

左側鳩目１１６は、本イナーターの一方端末として使用され、右側鳩目１４０は、他方端末として使用される。本イナーターは、図５のサスペンションシステム１９０に示すように、全体として横断方向に、従来型重層ダンパー、又は重層バネ又は重層ゴム製末端ストップの位置を占める。これはまた、自動車のサスペンション設計に応じて、自動車のサスペンション内の他の位置、例えば、コーナーダンパー又はロールダンパーの位置を占めてもよい。鳩目は、鳩目ボルト１２１、１４５を介して、懸垂サスペンションアームブラケット１７６、１７７の末端領域１７４、１７５に取り付けられる。内方に延びるアームブラケット１７８、１７９自体は、上向き角度を持つダンパー１８２、１８３の上方端末１８０、１８１に接続される。このサスペンションシステムが設けられる車両が出っ張りの上を通過するとき、サスペンションは反跳する。内向きアームは押し下げられ、シャフト軸１８４、１８５（図５に示す）の周囲を回転し、懸垂アーム１７６、１７７の外向き回転を引き起こし、イナーター１１０をその端末間の軸方向に引き延ばす。イナータープランジャープレートの右側に向かう加速度は、一方チェンバーの流体を、螺旋貫通孔を介して他方チェンバーへ分流させる傾向を持つ。この貫通孔の断面積は、プランジャープレート（又は空洞）の断面積の分数であるから、本システムは極めて大きな流体慣性抵抗を有する。このシステムの流体慣性抵抗（ｌ）は、

ｌ ＝ （ρＡ_bore＊Ｌ_bore） ＊ （Ａ_piston／Ａ_bore）² ＝ ρ＊Ｌ_bore） ＊ （Ａ_piston）²／Ａ_bore

と表すことが可能であり、上式において、ρ＝流体密度、Ｌ_bore ＝ 貫通孔（又はライン）長、Ａ_bore ＝ 貫通孔断面積、Ａ_{piston =} ピストン断面積であり、後者は、筐体１５２の空洞面積・マイナス・ピストンロッド１３０面積に等しい。

従って、慣性抵抗は、貫通孔の長さと流体密度に比例し、貫通孔の面積に反比例する。空洞１５０も慣性抵抗を有するが、貫通孔によって提供されるものよりもかなり小さい。それは、断面積がはるかに大きく、かつ、空洞の長さが、螺旋貫通孔よりやや小さいからである。貫通孔は、望むなら、バルブ１６５を開放することによって迂回することが可能である。これは、流体が、軸方向に、プランジャープレート両側のチェンバー間をバイパス貫通孔（又はライン）を通じて流れることを可能とする。これは、（螺旋貫通孔に比べ）活性貫通孔の長さを短縮するので、従って、流体慣性抵抗も低減される。

筐体１１１内イナーターのダンパー部分及び貫通孔１５２は、所望の減衰レベルを実現するように調整することが可能であり、従って、別誂えの重層ダンパーの必要が回避される。

本デバイスは、フォーミュラワン・カーの操作及びグリップを支援するために発明されたものではあるが、他の車両及び他の技術分野にも応用を有するであろうことは明白である。例えば、本デバイスは、アクチュエータの油圧共鳴の制御、又は、機械装置の動的バネ力を抑えながら、他方では、同じ静的バネ支持の確保に使用が可能であることは、当業者ならば予測が可能であろう。

Claims (30)

1. 第１及び第２機械的端末（１１、１２、１１６、１４０）であって、慣性反応に応じて互いに相対的に移動が可能となるように配置される端末を含み、該慣性反応の少なくとも一部が、作動流体慣性抵抗手段（３６、１５２、３０、３１、１３５）によって与えられるイナーター（１０、１１０）。
2. 前記作動流体慣性抵抗手段が、前記端末（１１、１２、１１６、１４０）間で動作することが可能な、慣性反応の主要供給源となる、請求項１に記載のイナーター。
3. 慣性反応に対する寄与は、端末の相対的運動に応じて質量を回転させる手段によっては行われない、請求項１又は請求項２に記載のイナーター。
4. 前記作動流体慣性抵抗手段は、端末の相対的運動に応じて固体質量を回転させるようには作動することができない、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイナーター。
5. 前記作動流体慣性抵抗手段が、作動流体用チェンバー（３１、１５０）の中に配される流体移動手段（３０、１３５）を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のイナーター。
6. 前記流体移動手段が前記端末の一方（１２、１４０）に動作的に接続され、チェンバー筐体（１５、１５１）が他方端末（１１、１１６）に動作的に接続され、そのため、他方端末に対する一方端末の相対的運動によって、移動手段（３０、１３５）の、チェンバー（３１、１５０）に対する運動が引き起こされる、請求項５に記載のイナーター。
7. 前記作動流体慣性抵抗手段が、前記移動手段の移動を可能とするために、作動流体を流させなければならない流体通路狭窄手段（３６、１５２）を含む、請求項５又は請求項６に記載のイナーター。
8. 前記流体通路狭窄手段が、前記チェンバーと流動的に連通する少なくとも一つの長尺液体導管（３６、１５２）を含む、請求項７に記載のイナーター。
9. 前記長尺液体導管（３６、１５２）が、前記チェンバーの第１領域（３４又は３５）から放出し、ループを描いて、該チェンバーの第２領域（３５又は３４）に帰還させ、その際、前記流体移動手段（３０、１３５）が、前記第１及び第２領域の間において該チェンバー内に配置され、よって、一方領域から排出される作動流体が、前記長尺液体導管を通じて、他方領域へ帰還される流体を分流するように行われる、請求項８に記載のイナーター。
10. 前記長尺液体導管の少なくとも一部（１５２）が曲折通路を画成する、請求項８又は請求項９に記載のイナーター。
11. 前記曲折通路が、全体として螺旋構成を有する、請求項１０に記載のイナーター。
12. 長尺液体導管の前記部分が、チェンバー壁（１５１）又は該チェンバーを含む筐体の中又は周囲に巻き付けられるか、又は包まれている、請求項１０又は請求項１１に記載のイナーター。
13. 前記導管の少なくとも一部が前記チェンバーの周囲に巻き付けられる、請求項８から１２のいずれか１項に記載のイナーター。
14. 前記導管には解除バルブ（５０、５１、５２、５３、５４、５５）が設けられ、該解除バルブは、流体閾値圧に達するまで導管を閉鎖するようになされ、一方、流体閾値圧に達するとその時点で、流通路を開放して該圧の一定比を解除し、それによってシステムの減衰作用が発揮される、請求項８から１３のいずれか１項に記載のイナーター。
15. 前記解除バルブが、前記導管中に形成されるポケット（５１）の中に設けられ、該ポケットが、該導管断面積の局所的拡大に対応する、請求項１４に記載のイナーター。
16. 活性化されると流通路実効長を短縮し、それによって慣性抵抗を下げるようになされる液体導管バイパス（１６０）が設けられる、請求項８から１５のいずれか１項に記載のイナーター。
17. 前記流体移動手段がピストン（３０、１３５）を含む、請求項５から１６のいずれか１項に記載のイナーター。
18. 前記作動流体用チェンバーは、前記ピストン（３０、１３５）が摺動嵌合体となるシリンダー（１５、１５１）を含む、請求項１７に記載のイナーター。
19. 閾値流体慣性抵抗圧に達すると、解除流通路を開放するようになされた、少なくとも一つの解除バルブ（６０、６２、６３）が設けられる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のイナーター。
20. 前記慣性抵抗解除バルブが、前記流体移動手段（３０）を迂回する解除通路（６０）を備える、請求項１９に記載のイナーター。
21. 前記慣性抵抗解除バルブが、その対向側の間に前記流体移動手段（３０）を介して連通する解除通路（６０）を有する、請求項２０に記載のイナーター。
22. 前記解除バルブが、シム又はシムスタック（６２、６３）であって、流体圧の下に、解除通路が該シムによって閉鎖乃至部分的に閉鎖される閉鎖位置から、該シムが歪んで該解除通路（６０）を開放するように変位することが可能なシム又はシムスタックを含む、請求項１９から２１のいずれか１項に記載のイナーター。
23. 慣性抵抗への寄与が、固体質量の回転又はギア機構によっては行われない、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のイナーター。
24. 前記端末の間の慣性反応の大部分は、作動流体慣性抵抗手段によって与えられる請求項１〜２３のいずれか１項に記載のイナーター。
25. 前記端末の間にダンパーが設けられる請求項１〜２４のいずれか１項に記載のイナーター。
26. 慣性反応に対する寄与がフライホイールでは起こり得ない請求項１〜２５のいずれか１項に記載のイナーター。
27. 請求項１〜２６のいずれか１項による一つ以上のイナーターを含む、自動車用サスペンションシステム（１９０）。
28. 請求項２７によるサスペンションシステムを含む自動車。
29. イナーターにおける、慣性反応の主要供給源としての作動流体慣性抵抗の使用。
30. イナーターにおける、フライホイールによる慣性反応寄与が見られない慣性反応供給源としての作動流体慣性抵抗の使用。

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