JP2015532703A - 線形化したスプリングレートを有するエアスプリング、エアストラットおよびエアサスペンションシステム - Google Patents

Abstract

エアサスペンションシステムにおいて使用されることができるエアスプリングは、中空ピストン、中空軸および本体を含む。中空ピストンは、それを通る穴を有する。中空軸は、ピストンの穴と連通する軸内部容積を有する。本体は、中空ピストンの穴と連通する本体内部容積を有する。軸内部容積および本体内部容積と連通する中空ピストンの穴は、合計内部容積を提供する。合計内部容積は、本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、エアスプリング、エアストラットおよびエアサスペンションシステムに関し、特に、より線形のスプリングレートを有するエアスプリング、この種のエアスプリングの概念を組み込んだエアストラット、およびこの種のエアスプリング、この種のエアストラット、またはそれらの組み合わせを含むエアサスペンションシステムに関する。

エアスプリング（別名エアバッグまたはエアベロー）は、電気的なまたはエンジンで駆動される空気ポンプまたはコンプレッサによって作動する一種の車両サスペンションである。このポンプは、ばねとして圧縮空気を用いて、空気を加圧する。エアサスペンションは、従来の鋼鉄製ばねの代わりに、そしてバスおよびトラックのような重い車両の適用においてしばしば使われる。エアサスペンションの目的は、滑らかな一定の乗り心地特性を提供することであり、ほとんどの場合、それは自動レベリングである。空気圧は、ばね力を上昇させ、そしてばね力は、車軸からシャーシを上昇させる。

周知のエアスプリングと関連した１つの課題は、ばねが圧縮するにつれて、スプリングレートが線形でなくて、指数的に成長するということである。スプリングレートは、ばねを特定の距離圧縮するために必要となる重さの量である。ばねは、概して、ＬＢ／ｉｎ（メートル法ではｋｇ／ｍｍ）で、すなわち具体的には、ばねを１インチ押し込むのに何ポンドの重さが必要であるか、で評価される。あなたが異なるスプリングレート（一方は５００ｇ／ｍｍを有し、他方は７５０ｇ／ｍｍを有する）を有する２つのばねを有すると考える。あなたが５００グラムの荷重をかける場合に、第１のばねが１ｍｍ圧縮することを、そして第２のばねがそうでないことを、これは意味する。第２のばねは、１ｍｍ圧縮するために、７５０グラムの荷重を必要とする。エアスプリングの一般の説明は、つぎのように言う。第２のばねは、第１のばねよりも堅い。あるいは、低いスプリングレートを有するばねは柔らかく、その一方で、高いスプリングレートを有するばねは堅い。ばねのスプリングレートのためにリストされる２つの異なる値が存在する場合、ばねが１つのレートで始まり、完全な圧縮下では別のレートで終わることを、それは意味する。これは、非線形であり、ばねが圧縮するにつれて指数的に成長するエアスプリングレートと関連する。

典型的なエアスプリングは、比較的非線形のスプリングレートを有する。図１を参照。これは、エアスプリングを圧縮変位の最初の数インチ圧縮するために必要な力が相対的に同じであること、すなわち、（図１の圧縮変位の最初の４インチのための５００ｌｂ／ｉｎと１０００ｌｂ／ｉｎとの間で）スプリングレートがかなり一定であることを意味する。次いで、ばねを圧縮するために必要な力は、圧縮変位の残りの距離を指数的に成長する（図１の４〜８インチの圧縮変位のために１０００ｌｂ／ｉｎから１２，０００ｌｂ／ｉｎまで成長する）。標準エアスプリングにより提供されるこの非線形スプリングレートは、異なる荷重の下で車両の乗り心地をそれが変化させるにつれて、所望されない。商用車および軍用車のようなより重い重量を運ぶことを必要とする車両にとって、これは特に問題を含む。その車両は、いくつかの場合には無荷重を、別の場合には少ない荷重を、そして他の場合にはより重い荷重を運んでいる。

車両の懸架装置において使用するストラットは、マクファーソン・ストラットとして一般に公知である。そしてそれは、上のステアリング・ピボットとしてテレスコピック・ダンパの軸を使用する一種の自動車サスペンションシステムである。それは、現代の車両において広く使われて、アールＳ．の名をとって名づけられる。マクファーソン、彼はその設計を開発した。マクファーソン・ストラットは、車輪のハブまたは車軸のためのボトム取り付け位置を提供する第２のリンクによって安定するウイッシュボーンまたは実質的な圧縮リンクから、概して構成される。そしてそれは、車輪上の横方向および縦方向の両方の力を提供する。ハブの上部は、本来のストラットの内側部分にしっかりと固定される。そしてその外側部分は、車両の本体シェルの取り付けまで直接上方へ延びる。ストラットはまた、通常、下部の内側部分に組み込まれるステアリング・アームを有する。ストラットは、通常、本体が懸架されるコイルばね、およびショックアブソーバの両方を担持する。そしてそれは、通常、ストラットの範囲内に載置されるカートリッジの形である。全部のアセンブリが非常に単純であり、ユニットに予め組み立てられることができて、比較的廉価であり、したがって、その創作以来周辺でしばしば用いられた。しかしながら、この種のマクファーソン・ストラットとして機能することができるエアスプリングは、知られていない。

本発明は、より線形のスプリングレートを有するエアスプリング、エアストラットおよびエアサスペンションシステムを提供することによって、上述の課題に対処するように設計される。

本発明は、エアスプリング、エアストラットおよび、線形化したスプリングレートを提供するこの種のエアスプリングおよびエアストラットを用いたエアサスペンションシステムの方向を目指す。エアスプリングは、中空ばねピストン、中空ばね軸およびばね本体を含んでよい。中空ばねピストンは、それを通るばね穴を有してよい。中空ばね軸は、ばねピストンのばね穴と連通するばね軸内部容積を有してよい。ばね本体は、中空ばねピストンのばね穴と連通するばね本体内部容積を有してよい。ばね軸内部容積およびばね本体内部容積と連通する中空ばねピストンのばね穴は、合計ばね内部容積を提供してよい。合計ばね内部容積は、ばね本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートを提供する。

線形化したスプリングレートを有するエアストラットは、中空エアストラットピストン、中空ストラット軸、およびストラット本体を含む。中空エアストラットピストンは、それを通るストラット穴を有する。中空ストラット軸は、ストラットピストンのストラット穴と連通するストラット軸内部容積を有してよい。ストラット本体は、中空ストラットピストンのストラット穴と連通するストラット本体内部容積を有してよい。ストラット軸内部容積およびストラット本体内部容積と連通する中空ストラットピストンのストラット穴は、合計ストラット内部容積を提供してよい。合計ストラット内部容積は、ストラット本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートを提供する。

本発明を例示する目的で、目下のところ好ましい形が図面に示される。しかしながら、本発明は、示される正確な配置および手段に制限されないことが理解される。

図１は、力対変位の従来技術のエアスプリングのスプリングレートのグラフである。 図２は、力対変位の本発明の少なくとも１つの実施形態によるエアスプリングのスプリングレートのグラフである。 図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるエアスプリングの側面図である。 図４は、図３のエアスプリングの断面図である。 図５は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるエアスプリングの側面図である。 図６は、図５のエアスプリングの断面図である。 図７は、本発明の少なくとも１つの実施形態による二重エアスプリングの側面図である。 図８は、図７の二重エアスプリングの断面図である。 図９は、力対変位の本発明の少なくとも１つの実施形態による二重エアスプリングの二重スプリングレートのグラフである。 図１０は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるエアストラットの側面図である。 図１１は、図１０のエアストラットの断面図である。 図１２は、図１０のエアストラットの図１１の断面図の部分Ａの拡大図である。 図１３は、図１０のエアストラットの図１１の断面図の部分Ｂの拡大図である。 図１４は、図１０のエアストラットの図１１の断面図の部分Ｃの拡大図である。 図１５は、スプリングレートを見つけるためテストされる本発明のエアスプリングまたはエアストラットの斜視図である。

同様の数字が同様の要素を示す図面を参照すると、エアスプリングサスペンションシステム５０用のエアスプリング１０、およびエアストラットサスペンションシステム１６６用のエアストラット１００の選択された実施形態は、図１〜図１５に示される。本発明のエアスプリング１０および／またはエアストラット１００は、標準のエアスプリングまたはエアストラットよりもより線形のスプリングレートを有するように、すなわち、エアスプリング１０および／またはエアストラット１００が線形化したスプリングレート２６、１２６をそれぞれ提供するように、設計される。図２を参照。加えて、エアストラット１００は、マクファーソン・ストラット１２８として作用するように設計される。

本発明に先行する図１を参照すると、典型的なエアスプリングは、比較的非線形のスプリングレートを有する。これは、エアスプリングを圧縮変位の最初の数インチ圧縮するために必要な力が相対的に同じであること、すなわち、図示のように、圧縮変位の最初の４インチのための５００ｌｂ／ｉｎと１０００ｌｂ／ｉｎとの間でスプリングレートがかなり一定であることを意味する。次いで、４〜８インチの圧縮変位のためにそれが１０００ｌｂ／ｉｎから１２，０００ｌｂ／ｉｎまで成長するにつれて、ばねを圧縮するために必要な力は、圧縮変位の残りの距離を指数的に成長する。標準エアスプリングにより提供されるこの非線形スプリングレートは、異なる荷重の下で車両の乗り心地をそれが変化させるにつれて、所望されない。商用車および軍用車のようなより重い重量を運ぶことを必要とする車両にとって、これは特に問題を含む。その車両は、いくつかの場合には無荷重を、別の場合には少ない荷重を、そして他の場合にはより重い荷重を運んでいる。図２に示すように、本発明は、従来技術のエアスプリングおよびストラットに比べてより線形のスプリングレートを提供する。すなわち、本発明は、線形化したスプリングレート２６および１２６を提供する。

一般に、これらの線形化したスプリングレート２６および１２６は、中空軸および、軸容積および本体容積の連通を可能にするそれを通る穴を有するピストンを設けることによって、エアスプリング１０およびエアストラット１００を備えてもよい。エアスプリングの容積のこの増加は、より線形化したスプリングレート２６および１２６につながってよい。線形化したスプリングレート２６および１２６を有するエアスプリング１０およびエアストラット１００の詳細は、それぞれ、以下にさらに詳細に記載される。

図３〜図８を参照すると、本発明によるエアスプリング１０の選択された実施形態を示す。エアスプリング１０は、通常、それを通るばね穴１４を有する中空ばねピストン１２、および、ばねピストン１２のばね穴１４と連通するばね軸内部容積１８を有する中空ばね軸１６を含んでよい。ばねピストン１２は、それの中央を通るばね穴１４によって中空に改造されるピストンでもよい。一実施形態において、ばねピストン１２は、図に示すように、下方ピストン部および上方ピストン部から作られてよい。しかしながら、本発明は、それに制限されなくて、ばねピストン１２は、単一ユニットまたは複数の部分から作られてもよい。エアスプリング１０は、中空ばねピストン１２のばね穴１４と連通するばね本体内部容積２２を有するばね本体２０を有してもよい。中空ばねピストン１２のばね穴１４は、ばね軸内部容積１８およびばね本体内部容積２２と連通してもよく、これにより、ばね本体内部容積２２（標準エアスプリング）よりも大きい合計ばね内部容積２４を提供する。この合計ばね内部容積２４は、中空ピストン１２のばね穴１４の容積を含んでもよい。したがって、ばねピストン１２の中央を通るばね穴１４の目的は、ばね本体内部容積２２にばね軸内部容積１８を追加することによってエアスプリング１０の容積を増加させるためでもよい。図１の従来技術のスプリングレートと本発明の線形化したスプリングレート２６との比較に示すように、ばね本体内部容積２２（従来技術）よりも大きくてよいこの合計ばね内部容積２４を提供する本発明の設計は、より線形のスプリングレート（すなわち線形化したスプリングレート２６）を提供してもよい。

キャビティ２８およびベント３４は、エアスプリング１０の選択された実施形態に含まれてもよい。図６を参照。ベント３４は、エアスプリング１０が圧縮するときに、大気がキャビティに入ることを許容して、これにより、真空が作られることを防止するのに適していてもよい。ベント３４は、エアスプリング１０が引っ込むときに、引き込まれた空気を抜くことを許容するのに適していてもよい。一実施形態において、キャビティ２８は、ピストンシール３０の非加圧側３２上の領域にあってもよい。

本体キャップ３６は、本発明のエアスプリング１０の選択された実施形態に含まれてもよい。図３〜図６を参照。本体キャップ３６は、エアスプリングをサスペンションシステムに接続するための上方（図３〜図６において方向づけられるように）または下方取り付け手段を提供してもよい。加えて、本体キャップ３６は、複数のポートを含んでよい。一実施形態において、本体キャップ３６は、エアスプリング１０の合計ばね内部容積２４を加圧しておよび／または減圧するために適している第１のポート３８を含んでよい。この第１のポート３８は、いかなるサイズ、タイプまたは形状のポートでもよい。一実施形態において、本体キャップ３６の第１のポート３８は、標準シュラダーバルブでもよい。別の実施形態では、本体キャップ３６は、第２のポート４０をさらに有してもよい。図４を参照。第２のポート４０は、いかなるサイズも、タイプまたは形状のポートでもよい。一実施形態において、第２のポート４０は、（ＳＡＥポートのような）管およびホース金具を取り付けるために利用される平行ねじポートでもよい。一実施形態において、合計内部容積２４が圧力を掛けられていてよく、エアスプリング１０がクローズドシステムとして作用してよいときに、第２のポート４０は、それによって塞がれるのに適していてよく、これにより、定荷重を担持する能力およびスプリングレートを提供する。別の実施形態において、第２のポート４０は、乗降高さ／スプリングレート調整可能システム４４用の配管４２に接続されるのに適していてもよい。それによって、車両上にある間、乗降高さ／スプリングレート調整可能システム４４は、エアスプリング１０を加圧してもよくまたは減圧してもよい。

本発明はまた、上記のような少なくとも１つのエアスプリング１０を利用するエアスプリングサスペンションシステム５０を考察する。図４を参照。エアスプリングサスペンションシステム５０は、それが使われるユーザおよび／または車両または装置の要求にしたがって、エアスプリング１０のいかなるサイズまたは量によっても設計されてよい。一実施形態において、エアスプリングサスペンションシステム５０は、車両上にある間、エアスプリングを加圧するかまたは減圧するための第２のポート４０に配管される乗降高さ／スプリングレート調整可能システム４４を含んでよい。例えば、この種のシステムは、商用車および軍用車のようなより重い重量を運ぶことを必要とする車両が、サスペンションシステムを異なる積載量に適応するように調整することを可能にするために、利用されてよい。

本発明はまた、二重エアスプリング１０ａを含む。図７〜図９を参照。二重エアスプリング１０ａは、上記されて、図２〜図６に示されるエアスプリング１０と類似している。違いは、二重エアスプリング１０ａが中空ばね軸１６内に配置されるフローティングピストン４６、および軸内部容積１８と連通する二重ばねポート４８をさらに含むという点である。図８を参照。二重エアスプリング１０ａの基本機能は、上記の標準エアスプリング１０と同様でもよい。違いは、二重エアスプリング１０ａが二重スプリングレート４９を提供してよいということである。二重エアスプリング１０ａについては、本体内部容積２２は、本体キャップ３６の第１のポート３８および／または第２のポート４０を介して最初の第１の圧力をチャージされることができる。次いで、軸内部容積１８は、軸内部容積１８と連通する二重ばねポート４８を介して最初の第２の圧力をチャージされることができる。最初の第２の圧力（すなわち軸圧力）は、最初の第１の圧力（すなわち本体圧力）よりも大きくてよい。二重エアスプリング１０ａが圧縮されてよいのにつれて、本体内部容積２２は、作用されてよくて、その圧力（最初の第１の圧力）は、上昇し始める。この最初の上昇（図９の０からほぼ４．５インチまでの変位）は、本体内部容積だけから駆動されてよいスプリングレートでもよい。しかしながら、あたかも軸内部容積１８が本体内部容積２２に追加されるかのように、システム容積がここでより大きくなってもよいことにより、最終的に、本体圧力は、最初の第２の圧力（軸内部圧力）に等しい。そしてそれは、異なるスプリングレート（図９のほぼ４．５からそれ以上）に結果としてなる。図９に示すように、結果は、二重スプリングレート４８である。

図１０〜図１４を参照すると、本発明はまた、エアストラット１００を含む。エアストラット１００は、マクファーソン・ストラット１２８として機能するように設計されてもよい。マクファーソン・ストラットは、車輪のハブまたは車軸のためのボトム取り付け位置を提供する第２のリンクによって安定するウイッシュボーンまたは実質的な圧縮リンクから、概して構成される。そしてそれは、車輪上の横方向および縦方向の両方の力を提供する。ハブの上部は、本来のストラットの内側部分にしっかりと固定される。そしてその外側部分は、車両の本体シェルの取り付けまで直接上方へ延びる。典型的なマクファーソン・ストラットは、下部の内側部分に組み込まれるステアリング・アームを有してもよい。これらのストラットは、本体が懸架されるコイルばね、およびショックアブソーバの両方を担持してもよい。そしてそれは、通常、ストラットの範囲内に載置されるカートリッジの形である。マクファーソン・タイプのストラット１２８として機能するために、エアストラット１００は、後述するように、多くの異なるコンポーネントおよび特徴を含んでよい。

エアストラット１００は、上記のエアスプリング１０の概念を含むように設計されてもよい。このように、エアストラット１００は、それを通るストラット穴１１４を有する中空エアストラットピストン１１２、およびストラットピストン１１２のストラット穴１１４と連通する軸内部容積１１８を有する中空ストラット軸１１６を含んでよい。ストラットピストン１１２は、それの中央を通るストラット穴１１４によって中空に改造されるピストンでもよい。一実施形態において、ストラットピストン１１２は、図に示すように、下方ピストン部、中間ピストン部および上方ピストン部から作られてよい。しかしながら、本発明は、それに制限されなくて、ストラットピストン１１２は、単一ユニット、２つの部分または複数の部分から作られてもよい。エアストラット１００は、中空ストラットピストン１１２のストラット穴１１４と連通するストラット本体内部容積１２２を有するストラット本体１２０をさらに含んでよい。中空ストラットピストン１１２のストラット穴１１４は、ストラット軸内部容積１１８およびストラット本体内部容積１２２と連通してもよく、これにより、ストラット本体内部容積１２２よりも大きい合計ストラット内部容積１２４を提供する。合計ストラット内部容積１２４は、中空ストラットピストン１１２のストラット穴１１４の容積をさらに含んでもよい。合計ストラット内部容積１２４は、ストラット本体内部容積１２２よりも大きくてよく、これにより、エアストラット１００のためのより線形のストラットスプリングレート２６を提供する。図２を参照。

一実施形態において、エアストラット１００は、合計ストラット内部容積１２４と連通するリザーバ１３０を含んでよい。リザーバ１３０は、付加的な容積を追加するためにあってよい。これにより、線形化ストラットスプリングレート１２６を有するエアストラットを提供する。リザーバ１３０は、後述するように、内部ダンパ１３２によって引き受けられる容積を置き換えるために付加的な容積を追加してもよい。

一実施形態において、本発明のエアストラット１００は、ストラット軸１１６の範囲内に収容される内部ダンパ１３２をさらに含んでよい。内部ダンパ１３２は、ストラット軸１１６の範囲内に収容される標準ダンパである。一実施形態において、内部ダンパ１３２は、ストラット軸１１６内に収容されるストラット内部ショック本体１３４、および、エアストラットピストン１１２のストラット穴１１４を通って延びてストラット本体１２０の端部に取り付くストラット内部ショック軸１３６を有してもよい。内部ダンパ１３２は、エアストラット１００に、マクファーソン・ストラットと類似の減衰特性を含むがしかしそれに制限されない減衰特性を車両に提供することを許容してもよい。

シャーシ・アタッチメント１３８は、本発明のエアストラット１００の選択された実施形態に含まれてよい。図１１を参照。シャーシ・アタッチメント１３８は、（図において方向づけるように）エアストラット１００の上側のストラット軸１１６の端部に位置してよい。シャーシ・アタッチメント１３８は、ストラット軸１１６を車両のシャーシに接続するのに適していてもよい。シャーシ・アタッチメント１３８は、任意の堅くないタイプのシャーシ・アタッチメントであってよい。一実施形態において、シャーシ・アタッチメント１３８は、ベアリング・ハウジング１４０を含んでよい。エアストラット１００の下端部１４２は、車輪アッセンブリのナックルに取り付けるのに適していてもよい。一実施形態において、シャーシ・アタッチメント１３８、エアストラット１００にマクファーソン・ストラットと同様に車両に接続されることを許容してもよい。

マクファーソン・ストラット１２８のようにストラットとして機能するために、エアストラット１００の選択された実施形態において、エアストラットピストン１１２は、漏れることなく圧力をシールし続ける間、ストラット本体１２０が回転することを許容するのに適していてもよい。図１１および１２を参照。例として、選択された実施形態では、エアストラット１００は、ストラットが大きい側方荷重力を引き受けることができるのに適したエアストラットピストン１１２のまわりの大きな摩耗バンド１４６、エアストラットピストン１１２のまわりのピストンシール１４８、中空ピストンおよびショック本体のまわりの圧力通路のためのクリアランス１５０、またはそれらの組み合わせを含んでよい。図１２に示す実施形態では、エアストラット１００は、大きな摩耗バンド１４６、ピストンシール１４８およびクリアランス１５０を含んでよい。

クロスオーバ通路１５２は、エアストラット１００の他の選択された実施形態に含まれてもよい。図１１および図１３を参照。クロスオーバ通路１５２は、スプリングレートのための圧力がエアストラットピストン１１２上に、しかし軸摂取のための内部ダンパ１３２のピストン上にも作用することができるために適していてもよい。クロスオーバ通路１５２は、いかなるサイズ、タイプまたは形状の通路でもあってもよい。一実施形態において、クロスオーバ通路１５２は、１つのクロスオーバ穴１５４または、内部ショック本体１３４のまわりの複数のクロスオーバ穴５４でもよい。おそらく好ましい実施形態において、クロスオーバ通路１５２は、できるだけ大きいサイズであってよい。これにより、高速圧縮行程の下でいかなるチョーキング効果も減少させておよび／または除去させる。

可動取り付け構成１５６は、エアストラット１００の選択された実施形態に含まれてよい。図１１および図１４を参照。可動取り付け構成１５６は、ストラット内部ショック軸１３６をストラット本体１２０の端部に接続するために適していてもよい。可動取り付け構成１５６は、ストラット内部ショック軸１３６の左右の移動を許容する一方で、ストラット本体１２０の端部からのストラット内部ショック軸１３６の上下の移動を防止してもよい。可動取り付け構成１５６のこの機能は、内部ダンパ上に側方荷重を作ることなく側方荷重のせいでストラットがたわむときに任意のミスアラインメントがある場合、ストラット内部ショック軸１３６に移動を許容してもよい。可動取り付け構成１５６は、この種の機能をエアストラット１００に提供する任意のタイプの可動取り付け構成でもよい。一実施形態において、可動取り付け構成１５６は、２つのショック軸スペーサ１５８、軸ナット１６０、可撓性ブッシング１６２、およびショック・マウント１６４を含んでよい。可撓性ブッシング１６２は、ウレタン・ブッシングを含むがこれに制限されない任意の可撓性ブッシングであってよい。ショック・マウント１６４は、アルミニウム・ショック・マウントを含むがこれに制限されない任意のタイプのショック・マウントあってよい。一実施形態において、可動取り付け構成１５６は、エアストラット１００にマクファーソン・ストラットと類似の機能を許容するように設計されてもよい。

本発明はまた、上記したような少なくとも１つのエアストラット１００を利用しているエアストラットサスペンションシステム１６６を考察する。図１１を参照。エアストラットサスペンションシステム１６６は、ユーザおよび／またはそれが使われる車両または装置の要求にしたがって、任意のサイズまたは量のエアストラット１００を用いて設計されてよい。一実施形態において、エアストラットサスペンションシステム１６６は、車両上にある間、エアストラット１００を加圧するかまたは減圧するためのリザーバ１３０に配管される乗降高さ／スプリングレート調整可能システム４４を含んでよい。例えば、この種のシステムは、商用車および軍用車のようなより重い重量を運ぶことを必要とする車両が、サスペンションシステムを異なる積載量に適応するように調整することを可能にするために、利用されてよい。

図１５を参照すると、力対変位の装置のスプリングレートを決定するために、エアスプリング１０およびエアストラット１００の選択された実施形態は、テスト器材に取り付けられた。この種のテストの結果は、（図１に示すような）標準エアスプリングに比べてより線形のスプリングレートを示す図２および図９（二重エアスプリング）に示される。これらの比較のために、同じ初期チャージ圧力が使われた。図２は、図１の従来技術のスプリングレートと比較したときに本発明がより線形のスプリングレート、すなわち線形化したスプリングレートを提供することを示す。

本発明は、その趣旨および基本的属性を逸脱しない範囲で他の形で実施されてもよい。したがって、参照は、本発明の範囲を示したように、前述の明細書によりはむしろ、添付の請求の範囲になされなければならない。

Claims (20)

1. 線形化したスプリングレートを有するエアスプリングであって、
   それを通るばね穴を有する中空ばねピストン、
   前記中空ばねピストンの前記ばね穴と連通するばね軸内部容積を有する中空ばね軸、および、
   前記中空ばねピストンの前記ばね穴と連通するばね本体内部容積を有するばね本体、を備え、
   前記ばね軸内部容積および前記ばね本体内部容積と連通する前記中空ばねピストンの前記ばね穴は、合計ばね内部容積を提供し、
   前記合計ばね内部容積は、前記ばね本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートのばねを提供する、
   エアスプリング。
2. 前記合計ばね内部容積は、前記中空ばねピストンの前記ばね穴の容積をさらに含む、請求項１に記載のエアスプリング。
3. ばねピストンシールの非加圧側上の領域のキャビティ、および、
   ベント、をさらに備え、
   前記ベントは、前記エアスプリングが圧縮するときに、大気が前記キャビティに入ることを許容して、これにより、真空が作られることを防止する、請求項１に記載のエアスプリング。
4. 前記ベントは、前記エアスプリングが引っ込むときに、引き込まれた空気を抜くことを許容するのにも適している、請求項３に記載のエアスプリング。
5. 前記エアスプリングの前記合計内部容積を加圧しておよび減圧するために適している第１のポートを有する本体キャップ、をさらに備える、請求項１に記載のエアスプリング。
6. 前記本体キャップは、第２のポートをさらに備え、前記第２のポートは、
   前記合計内部容積が圧力を掛けられて、前記エアスプリングがクローズドシステムとして作用しているときに、それによって塞がれて、これにより、定荷重を担持する能力およびスプリングレートを提供するか、または、
   乗降高さ／スプリングレート調整可能システム用の配管に取り付けられて、それにより、車両上にある間、前記乗降高さ／スプリングレート調整可能システムは、前記エアスプリングを加圧するかまたは減圧するか、
   のいずれかに適している、請求項５に記載のエアスプリング。
7. エアスプリングサスペンションシステムであり、
   少なくとも１つのエアスプリングであって、
   それを通る穴を有する中空ピストン、
   前記ピストンの前記穴と連通する軸内部容積を有する中空軸、
   前記中空ピストンの前記穴と連通する本体内部容積を有する本体、および、
   本体キャップであって、
   前記エアスプリングの前記合計内部容積を加圧しておよび減圧するために適している第１のポート，および、
   前記合計内部容積が圧力を掛けられて、前記エアスプリングがクローズドシステムとして作用しているときに、それによって塞がれて、これにより、定荷重を担持する能力およびスプリングレートを提供するのに適している第２のポート、
   を有する本体キャップ、を備え、
   前記軸内部容積および前記本体内部容積と連通する前記中空ピストンの前記穴は、合計内部容積を提供し、
   前記合計内部容積は、前記本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートを提供する、エアスプリング、
   を備える、エアスプリングサスペンションシステム。
8. 車両上にある間、前記エアスプリングを加圧するかまたは減圧するための、前記第２のポートに配管されている乗降高さ／スプリングレート調整可能システムをさらに備える、請求項９に記載のエアスプリングサスペンションシステム。
9. 線形化したスプリングレートを有する二重エアスプリングであって、
   それを通るばね穴を有する中空ばねピストン、
   前記中空ばねピストンの前記ばね穴と連通するばね軸内部容積を有する中空ばね軸、および、
   前記中空ばねピストンの前記ばね穴と連通するばね本体内部容積を有するばね本体、を備え、
   前記ばね軸内部容積および前記ばね本体内部容積と連通する前記中空ばねピストンの前記ばね穴は、合計ばね内部容積を提供し、さらに、
   前記本体内部容積および前記軸内部容積を切り離している前記中空軸のフローティングピストン、および、
   前記軸内部容積と連通する二重ばねポート、をさらに備え、
   前記合計ばね内部容積は、前記ばね本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートの二重ばねを提供する、二重エアスプリング。
10. 前記本体内部容積は、最初の第１の圧力をチャージされ、
    前記軸内部容積は、前記第１の圧力よりも大きい最初の第２の圧力をチャージされ、
    それにより、前記二重エアスプリングが最初に圧縮されるときに、前記本体内部容積は、圧縮されて、これにより、前記第１の圧力を上昇させて、前記本体内部容積に基づく第１のスプリングレートを有する前記二重エアスプリングを提供し、そして、前記第１の圧力が前記第２の圧力の等しくなったときに、前記二重エアスプリングは、前記合計ばね内部容積に基づく第２のスプリングレートを有する、請求項９に記載の二重エアスプリング。
11. 線形化したスプリングレートを有するエアストラットであって、
    それを通るストラット穴を有する中空エアストラットピストン、
    前記ストラットピストンの前記ストラット穴と連通する軸内部容積を有する中空ストラット軸、および、
    前記中空ストラットピストンの前記ストラット穴と連通するストラット本体内部容積を有するストラット本体、を備え、
    前記ストラット軸内部容積および前記ストラット本体内部容積と連通する前記中空ストラットピストンの前記ストラット穴は、合計ストラット内部容積を提供し、
    前記合計ストラット内部容積は、前記ストラット本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートのストラットを提供する、エアストラット。
12. マクファーソン・ストラットである、請求項１１に記載のエアストラット。
13. 前記合計ストラット内部容積は、前記中空ストラットピストンの前記ストラット穴の容積をさらに備える、請求項１１に記載のエアストラット。
14. 付加的な容積を追加するために適して前記合計ストラット内部容積と連通して、これにより、線形化したスプリングレートを有するエアストラットを提供するリザーバをさらに備える、請求項１１に記載のエアストラット。
15. 前記ストラット軸の範囲内に収容される内部ダンパをさらに備え、
    前記内部ダンパは、
    前記ストラット軸内に収容されるストラット内部ショック本体、および、
    前記エアストラットピストンの前記ストラット穴を通って延びて前記ストラット本体の端部に取り付くストラット内部ショック軸、を備える、請求項１１に記載のエアストラット。
16. 前記ストラット軸を車両のシャーシに接続するのに適した前記ストラット軸の端部のシャーシ・アタッチメントをさらに備え、
    前記シャーシ・アタッチメントは、ベアリング・ハウジングを含み、
    前記エアストラットの前記下端部は、車輪アッセンブリのナックルに取り付けるのに適している、請求項１１に記載のエアストラット。
17. 前記エアストラットピストンは、漏れることなく圧力をシールし続ける間、前記ストラット本体が回転することを許容するのに適している、請求項１１に記載のエアストラット。
18. 前記エアストラットピストンのまわりの大きな摩耗バンドであって、前記大きな摩耗バンドは、前記ストラットが大きい側方荷重力を引き受けることができるのに適している、大きな摩耗バンド、
    前記エアストラットピストンのまわりのピストンシール、
    前記中空ピストンおよびストラット本体のまわりの圧力通路のためのクリアランス、および、
    スプリングレートのための圧力が前記エアストラットピストン上に、しかし軸摂取のための前記内部ダンパの前記ピストン上にも作用することができるために適しているクロスオーバ通路であって、前記クロスオーバ通路は、前記ストラット内部ショック本体のまわりの少なくとも１つのクロスオーバ穴である、クロスオーバ通路、をさらに備え、
    前記クロスオーバ通路は、できるだけ大きいサイズであり、これにより、高速圧縮行程の下でいかなるチョーキング効果も減少させてまたは除去させ、さらに、
    前記ストラット内部ショック軸を前記ストラット本体の端部に接続するために適した可動取り付け構成であって、前記可動取り付け構成は、前記ストラット内部ショック軸の左右の移動を許容する一方で、前記ストラット本体の端部からの前記ストラット内部ショック軸の上下の移動を防止するのに適していて、これにより、前記内部ダンパ上に側方荷重を作ることなく側方荷重のせいで前記ストラットがたわむときに任意のミスアラインメントがある場合、前記ストラット内部ショック軸に移動を許容する、可動取り付け構成、を備え、
    前記可動取り付け構成は、
    ２つのショック軸スペーサ、
    軸ナット、
    ウレタン・ブッシングである可撓性ブッシング、および、
    アルミニウム製のショック・マウント、または、
    それらの組み合わせ、を含む、請求項１１に記載のエアストラット。
19. エアストラットサスペンションシステムであり、
    少なくとも１つのエアストラットであって、
    それを通る穴を有する中空エアストラットピストン、
    前記ピストンの前記穴と連通する軸内部容積を有する中空ストラット軸、および、
    前記中空ピストンの前記穴と連通する本体内部容積を有するストラット本体、を備え、
    前記軸内部容積および前記本体内部容積と連通する前記中空ピストンの前記穴は、合計内部容積を提供し、
    前記合計内部容積は、前記本体内部容積よりも大きくて、これにより、線形化したスプリングレートを提供し、さらに、
    付加的な容積を追加するために適して前記合計内部容積と連通して、これにより、線形化したスプリングレートを有するエアストラットを提供するリザーバ、を備える、エアストラット、
    を備える、エアストラットサスペンションシステム。
20. 車両上にある間、前記エアストラットを加圧するかまたは減圧するための、前記リザーバに配管されている乗降高さ／スプリングレート調整可能システムをさらに備える、請求項１９に記載のエアストラットサスペンションシステム。

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