JP3499566B2 - サスペンションシステム - Google Patents
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- F16F1/42—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by the mode of stressing
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、ホイールの付いた車両のためのサスペンシ
ョンシステムに関し、特に、エネルギー貯蔵媒体が、ホ
イールとハブのアセンブリと、車体との間のあらゆる相
対的なポジションにおいて、あらゆる特定の段階までエ
ネルギーを放出可能に貯蔵できるモジュール式のサスペ
ンションシステムに関する。
ョンシステムに関し、特に、エネルギー貯蔵媒体が、ホ
イールとハブのアセンブリと、車体との間のあらゆる相
対的なポジションにおいて、あらゆる特定の段階までエ
ネルギーを放出可能に貯蔵できるモジュール式のサスペ
ンションシステムに関する。
従来技術の解説
ホイール自体ほど古くはないが、サスペンションは、
内燃機関および我々が自動車と呼ぶものよりもずっと前
まで歴史をさかのぼることができる。ホイールは、以前
は不動であった対象物を移送する手段を提供したので、
重要な発明と常に考えられてきた。しかし、いったんそ
の使用が普及すると、内在する問題が明らかになった。
車両（農場の荷車であろうと、近代的なフォーミュラワ
ン車であろうと）は、ホイールによって路面上を進む比
較的大きな質量からなる。もし、問題になる路面がビリ
アードテーブルと同じようになめらかであるならば、ほ
とんどの車両はサスペンション無しでもどうにか動くだ
ろう。しかし、もし一つまたは全部のホイールが乗り越
えねばならない隆起部が持ち込まれたならば、３つの重
大な欠点が即座に明らかとなる。車両全体は、その隆起
部に乗り上げそれを越えることを強いられ、結果とし
て、 （ａ）乗客は隆起部全体の影響を直接に被り、その結
果、業界が「乗り心地」と呼ぶものは、大きな被害を被
り、 （ｂ）車両全体の質量が隆起部に乗り上げそれを越える
ことを強いられるときに、かなりのエネルギーが費やさ
れ、それが、車両の前進する速度を大きく減じ、そし
て、 （ｃ）車両は、隆起部または多数の隆起部で大きく揺れ
て、前進速度が（さっそうとした歩行の速度を越えて）
増加すると、運転がだんだん困難となる。
内燃機関および我々が自動車と呼ぶものよりもずっと前
まで歴史をさかのぼることができる。ホイールは、以前
は不動であった対象物を移送する手段を提供したので、
重要な発明と常に考えられてきた。しかし、いったんそ
の使用が普及すると、内在する問題が明らかになった。
車両（農場の荷車であろうと、近代的なフォーミュラワ
ン車であろうと）は、ホイールによって路面上を進む比
較的大きな質量からなる。もし、問題になる路面がビリ
アードテーブルと同じようになめらかであるならば、ほ
とんどの車両はサスペンション無しでもどうにか動くだ
ろう。しかし、もし一つまたは全部のホイールが乗り越
えねばならない隆起部が持ち込まれたならば、３つの重
大な欠点が即座に明らかとなる。車両全体は、その隆起
部に乗り上げそれを越えることを強いられ、結果とし
て、 （ａ）乗客は隆起部全体の影響を直接に被り、その結
果、業界が「乗り心地」と呼ぶものは、大きな被害を被
り、 （ｂ）車両全体の質量が隆起部に乗り上げそれを越える
ことを強いられるときに、かなりのエネルギーが費やさ
れ、それが、車両の前進する速度を大きく減じ、そし
て、 （ｃ）車両は、隆起部または多数の隆起部で大きく揺れ
て、前進速度が（さっそうとした歩行の速度を越えて）
増加すると、運転がだんだん困難となる。
これら全ての欠点が重大であり、そして、サスペンシ
ョンが「乗り心地」の質を改善するだけのために備えら
れていないことを理解すべきである。近代的なレーシン
グカーは「乗り心地」のためにサスペンションを全く使
用しない。サスペンションは、ほとんど、上記項目
（ｂ）と（ｃ）だけのために含まれている。つまり、速
度の減少と「ピッチ」に対処するためである。
ョンが「乗り心地」の質を改善するだけのために備えら
れていないことを理解すべきである。近代的なレーシン
グカーは「乗り心地」のためにサスペンションを全く使
用しない。サスペンションは、ほとんど、上記項目
（ｂ）と（ｃ）だけのために含まれている。つまり、速
度の減少と「ピッチ」に対処するためである。
サスペンションは、ハンサムキャブ（Hansom cab）の
ような車両における革ひもから、ほとんど世界中に受入
れられているスプリングとダンパーの装置へと発展し
た。スプリングのような何らかのエネルギー貯蔵媒体が
常に含まれている。
ような車両における革ひもから、ほとんど世界中に受入
れられているスプリングとダンパーの装置へと発展し
た。スプリングのような何らかのエネルギー貯蔵媒体が
常に含まれている。
近代的なサスペンションがいかに機能するかを理解す
るには、図１（４輪独立懸架を想定している）に示すよ
うに、車両を５つの別個の質量の系（メインボディと４
つのホイールの系）を有するものと考えねばならない。
明らかに、第一に重要な系は、「懸架された質量（spru
ng mass）」とよばれる、車両の主要な重量である。各
ホイール、タイヤとハブ（一般的にはブレーキをかける
ハードウェアをともなう）は、明らかにかなりの重量を
有し、そして、サスペンションの「上流」にあって、
「懸架されていない質量（unsprung mass）」とよばれ
る。近代的なサスペンションの根底のコンセプトは、エ
ネルギー貯蔵媒体（代表的にはスプリングである）によ
って「懸架されていない質量」を「懸架された質量」か
ら分離することである。これによって「懸架されていな
い質量」（ホイールとハブのアセンブリ）が、車両の主
要な質量から独立して隆起部に上がり越えることができ
る。より軽い「懸架されていない質量」は、より重い
「懸架された質量」との間の大きな慣性の差のために、
「懸架された質量」を乱すことなくこれに逆らって動く
ことができる。「懸架されていない質量」が比較的軽け
れば軽いほど（即ち逆に言えば、「懸架された質量」が
比較的重ければ重いほど）、システムの性能はよりよ
い。スプリング（コイル、ばね板、ねじり棒、空気／窒
素、ゴム等いずれであっても）は、ホイールとハブのア
センブリが、車両の主要な質量から独立して動けるよう
に用いられる。
るには、図１（４輪独立懸架を想定している）に示すよ
うに、車両を５つの別個の質量の系（メインボディと４
つのホイールの系）を有するものと考えねばならない。
明らかに、第一に重要な系は、「懸架された質量（spru
ng mass）」とよばれる、車両の主要な重量である。各
ホイール、タイヤとハブ（一般的にはブレーキをかける
ハードウェアをともなう）は、明らかにかなりの重量を
有し、そして、サスペンションの「上流」にあって、
「懸架されていない質量（unsprung mass）」とよばれ
る。近代的なサスペンションの根底のコンセプトは、エ
ネルギー貯蔵媒体（代表的にはスプリングである）によ
って「懸架されていない質量」を「懸架された質量」か
ら分離することである。これによって「懸架されていな
い質量」（ホイールとハブのアセンブリ）が、車両の主
要な質量から独立して隆起部に上がり越えることができ
る。より軽い「懸架されていない質量」は、より重い
「懸架された質量」との間の大きな慣性の差のために、
「懸架された質量」を乱すことなくこれに逆らって動く
ことができる。「懸架されていない質量」が比較的軽け
れば軽いほど（即ち逆に言えば、「懸架された質量」が
比較的重ければ重いほど）、システムの性能はよりよ
い。スプリング（コイル、ばね板、ねじり棒、空気／窒
素、ゴム等いずれであっても）は、ホイールとハブのア
センブリが、車両の主要な質量から独立して動けるよう
に用いられる。
この標準的なサスペンションの形態はよく作動し、そ
して、そのようなサスペンションシステムは、バネ定数
を変えることによって特定の車両に対して調整され得
る。しかし、独立しているスプリングは、いったん乱れ
ると、外部からの力がそれに影響するようにもたらされ
ない限り、非常に長い時間振動し続けるという内在的欠
点を有する。そのため、スプリングの振動する性質を相
殺し、迅速にそれを停止させるように、ダンパーが含ま
れる。
して、そのようなサスペンションシステムは、バネ定数
を変えることによって特定の車両に対して調整され得
る。しかし、独立しているスプリングは、いったん乱れ
ると、外部からの力がそれに影響するようにもたらされ
ない限り、非常に長い時間振動し続けるという内在的欠
点を有する。そのため、スプリングの振動する性質を相
殺し、迅速にそれを停止させるように、ダンパーが含ま
れる。
サスペンション理論の根底は、ニュートンの運動の第
二法則（Ｆ＝Ma）である。力は、質量とその加速度との
積に等しい。スプリングは、特定の変位入力に反発して
力を発生させる。返ってくる力は、付与された変位（即
ち、圧縮された距離）に直接的に比例する。この関係を
表す方程式は、次のように書くことができる。
二法則（Ｆ＝Ma）である。力は、質量とその加速度との
積に等しい。スプリングは、特定の変位入力に反発して
力を発生させる。返ってくる力は、付与された変位（即
ち、圧縮された距離）に直接的に比例する。この関係を
表す方程式は、次のように書くことができる。
Ｆ＝Kx、ここで、Ｆ＝発生した力、
Ｋ＝バネ定数、
ｘ＝付与された変位、である。
ダンパーは、特定の速度入力に反発して力を発生させ
る。返ってくる力は、付与された速度（ダンパーの動き
のスピード）に直接的に比例する。この関係を表す方程
式は、次のように書くことができる。
る。返ってくる力は、付与された速度（ダンパーの動き
のスピード）に直接的に比例する。この関係を表す方程
式は、次のように書くことができる。
Ｆ＝Cv、ここで、Ｆ＝発生した力、
Ｃ＝減衰係数、
ｖ＝付与された速度、である。
隆起部の入力は、付与された速度というよりは付与さ
れた変位であるから、スプリングが、サスペンションの
第一に重要な構成要素であり、そしてダンパー（ショッ
クアブソーバー）がある程度二次的な機能を果たすこと
が明らかとなる。このことは、もし自動車のショックア
ブソーバーが故障した場合は、振動が生じるのにもかか
わらず、運転者は自動車の運転を継続できるという事実
によって説明される。しかし、壊れたスプリングは車を
操作不能にする。
れた変位であるから、スプリングが、サスペンションの
第一に重要な構成要素であり、そしてダンパー（ショッ
クアブソーバー）がある程度二次的な機能を果たすこと
が明らかとなる。このことは、もし自動車のショックア
ブソーバーが故障した場合は、振動が生じるのにもかか
わらず、運転者は自動車の運転を継続できるという事実
によって説明される。しかし、壊れたスプリングは車を
操作不能にする。
従って、スプリングとショックアブソーバーの適切な
コンビネーションによって、許容可能なサスペンション
システムを作り出すことができる。あいにく、そのよう
なシステムに導く分析は、車両の「乗り心地」を考慮す
るだけであるが、「乗り心地」は、自動車の性能を判断
する唯一の基準ではない。また業界には「ハンドリン
グ」として知られる二次的な要求がある。あいにく、
「乗り心地」と「ハンドリング」をコントロールする現
在の方法では、一方を改善することが他方には不利益と
なり得る。
コンビネーションによって、許容可能なサスペンション
システムを作り出すことができる。あいにく、そのよう
なシステムに導く分析は、車両の「乗り心地」を考慮す
るだけであるが、「乗り心地」は、自動車の性能を判断
する唯一の基準ではない。また業界には「ハンドリン
グ」として知られる二次的な要求がある。あいにく、
「乗り心地」と「ハンドリング」をコントロールする現
在の方法では、一方を改善することが他方には不利益と
なり得る。
車がコーナーやカーブをうまく通り抜けるとき、車
は、その重心に作用する遠心力（図２に示す）のため
に、そのサスペンション上で外側へ「ロール」する傾向
がある。加えて、激しいブレーキングのもとでは、減速
が原因となって車両はそのサスペンション上で前方へ
「ピッチ」する。これら両方の現象は、劣悪なハンドリ
ングを生み出す。ロールとピッチの両方は、スプリング
を堅くすることで減じることができるが、そうすること
は、あいにく直接的に車両の乗り心地の質を低下させ
る。アンチロールバーとして知られる装置を含むこと
は、堅いスプリングによる乗り心地の大きな低下もな
く、ロール作用を大きく減少させ得る。この装置は、企
図された堅さで車の２つの側部を互いに連結する。車が
外側のサスペンションの上にロールするとき、アンチロ
ールバーは内側のサスペンションを引張り上げ、そして
続いて、より水平な車両の姿勢（図３）を維持する。し
かし、アンチロールバーは、サスペンションシステムを
互いに結合させるので、乗り心地の質のいくつかにはマ
イナス原因となる。
は、その重心に作用する遠心力（図２に示す）のため
に、そのサスペンション上で外側へ「ロール」する傾向
がある。加えて、激しいブレーキングのもとでは、減速
が原因となって車両はそのサスペンション上で前方へ
「ピッチ」する。これら両方の現象は、劣悪なハンドリ
ングを生み出す。ロールとピッチの両方は、スプリング
を堅くすることで減じることができるが、そうすること
は、あいにく直接的に車両の乗り心地の質を低下させ
る。アンチロールバーとして知られる装置を含むこと
は、堅いスプリングによる乗り心地の大きな低下もな
く、ロール作用を大きく減少させ得る。この装置は、企
図された堅さで車の２つの側部を互いに連結する。車が
外側のサスペンションの上にロールするとき、アンチロ
ールバーは内側のサスペンションを引張り上げ、そして
続いて、より水平な車両の姿勢（図３）を維持する。し
かし、アンチロールバーは、サスペンションシステムを
互いに結合させるので、乗り心地の質のいくつかにはマ
イナス原因となる。
現在、２つの主な形態のサスペンションが自動車製品
に利用されている。これらは、マックファーソンストラ
ット（図４）と、ダブル「Ａ」アーム（５図）である。
ダブル「Ａ」アーム（ダブルコントロールアーム）は、
現在流行の「ショートロングアーム」（SLA）装置を含
む、多くの異なる多様な様式にて配置されているであろ
う。他の形態もあるが、それらは広く用いられてはいな
い。マックファーソンストラットは、ハーフシャフトに
隙間を与え、ステアリング機能を単純に簡易化するの
で、前輪駆動車ではポピュラーである。ダブルコントロ
ールアーム装置は、スプリングダンパーユニットがハー
フシャフトと同じパッケージ体積を占める必要があるの
で、前輪駆動車には問題を生じさせる。
に利用されている。これらは、マックファーソンストラ
ット（図４）と、ダブル「Ａ」アーム（５図）である。
ダブル「Ａ」アーム（ダブルコントロールアーム）は、
現在流行の「ショートロングアーム」（SLA）装置を含
む、多くの異なる多様な様式にて配置されているであろ
う。他の形態もあるが、それらは広く用いられてはいな
い。マックファーソンストラットは、ハーフシャフトに
隙間を与え、ステアリング機能を単純に簡易化するの
で、前輪駆動車ではポピュラーである。ダブルコントロ
ールアーム装置は、スプリングダンパーユニットがハー
フシャフトと同じパッケージ体積を占める必要があるの
で、前輪駆動車には問題を生じさせる。
上記説明の従来のサスペンションシステムは、本来備
わった制限を多く有している。上記装置は全て、サスペ
ンションの負荷をスプリング／ダンパーシステムを通じ
て車両の離れた領域内へ（即ち、サスペンションの幾何
コントロールシステムから離れて）送り出す。このこと
は、多くの前輪駆動車に見られるストラットタワー装置
のような、重く高価な搭載構造物を必然的に伴う。これ
らのシステムは、また、多くの部品となり、車両の製造
中に組み立てを必要とする。しかし、大きな欠点は、ホ
イールの動作とスプリングの圧縮との間に存在する固定
された関係である。これは、直接的にリニアな関係では
ないが、固定されている。サスペンションの底づきが起
こらないように（図６）、大きな隆起部の入力の間、ホ
イール定数（タイヤの接触面における有効なバネ定数）
を増加させることは、望ましく、そして可能である。こ
の装置は、小さな隆起部を越えるのにはソフトな乗り心
地を与えるが、より大きな入力の間にはより堅くなる。
しかし、そのようなサスペンションシステムが、乗り心
地とハンドリングとの間で許容し得る妥協をしていった
ん設計されると、それ以上は何もできない。多くのシス
テムが、今、いわゆる「スポーツ／ツーリング」または
「ハード／ソフト」の乗り心地の選択を提供するが、そ
れはショックアブソーバーの電子的な再バルブ調節にす
ぎない。前記したように、このダンパーの機能は二次的
な考慮事項であって、スプリングによって決定される、
ソフトとハードの乗り心地の選択を真に提供するもので
はない。
わった制限を多く有している。上記装置は全て、サスペ
ンションの負荷をスプリング／ダンパーシステムを通じ
て車両の離れた領域内へ（即ち、サスペンションの幾何
コントロールシステムから離れて）送り出す。このこと
は、多くの前輪駆動車に見られるストラットタワー装置
のような、重く高価な搭載構造物を必然的に伴う。これ
らのシステムは、また、多くの部品となり、車両の製造
中に組み立てを必要とする。しかし、大きな欠点は、ホ
イールの動作とスプリングの圧縮との間に存在する固定
された関係である。これは、直接的にリニアな関係では
ないが、固定されている。サスペンションの底づきが起
こらないように（図６）、大きな隆起部の入力の間、ホ
イール定数（タイヤの接触面における有効なバネ定数）
を増加させることは、望ましく、そして可能である。こ
の装置は、小さな隆起部を越えるのにはソフトな乗り心
地を与えるが、より大きな入力の間にはより堅くなる。
しかし、そのようなサスペンションシステムが、乗り心
地とハンドリングとの間で許容し得る妥協をしていった
ん設計されると、それ以上は何もできない。多くのシス
テムが、今、いわゆる「スポーツ／ツーリング」または
「ハード／ソフト」の乗り心地の選択を提供するが、そ
れはショックアブソーバーの電子的な再バルブ調節にす
ぎない。前記したように、このダンパーの機能は二次的
な考慮事項であって、スプリングによって決定される、
ソフトとハードの乗り心地の選択を真に提供するもので
はない。
近代の歴史のサスペンションの発達における最も大き
な試みであり、はるかに最も偉大な革新は、アクティブ
サスペンションシステムの使用である。アクティブサス
ペンションとは、パッシブなスプリング／ダンパーユニ
ットを完全に取り去って、油圧シリンダーに置き換える
ことを意味する。油圧シリンダーは、オイルが充填され
ているが、それ自体の装置にゆだねられた場合、サスペ
ンション機能がないので、車は、でこぼこの多い状況に
置かれると、がくんと跳ね上がる、制御不能のローリン
グを行なう塊になり下がる。しかし、もし、隆起部の入
力が感知され、油圧ポンプとバルブ調節システムが迅速
に（コンピュータに基づくコントロールシステムを用い
て）動作するようにできれば、波動を越えてホイールを
動かすようにシリンダーを上げ下げできる。これがその
ようなアクティブサスペンションシステムの基礎的な
（そして最も達成困難な）機能であるが、しかし、正確
な感知と制御アルゴリズムによって、ピッチとロールは
実質的に完全に「波長をあわせて除く（dialled ou
t）」即ち、排除され得るので、二次的な利益は非常に
大きい。アクティブサスペンションの大きな制限は、隆
起部の入力に対して適正に反応するのに充分すばやく、
隆起部の入力を感知して動くシステムの能力である。こ
れは、道路用の車両にとっては未だ克服できない問題で
あって、そのようなシステムを用いるフォーミュラワン
車両は、用いるのが非常に高価な構成部品であること
と、彼らが対峙するのが非常に平坦な路面であるという
ことで、うまくいっているだけである。
な試みであり、はるかに最も偉大な革新は、アクティブ
サスペンションシステムの使用である。アクティブサス
ペンションとは、パッシブなスプリング／ダンパーユニ
ットを完全に取り去って、油圧シリンダーに置き換える
ことを意味する。油圧シリンダーは、オイルが充填され
ているが、それ自体の装置にゆだねられた場合、サスペ
ンション機能がないので、車は、でこぼこの多い状況に
置かれると、がくんと跳ね上がる、制御不能のローリン
グを行なう塊になり下がる。しかし、もし、隆起部の入
力が感知され、油圧ポンプとバルブ調節システムが迅速
に（コンピュータに基づくコントロールシステムを用い
て）動作するようにできれば、波動を越えてホイールを
動かすようにシリンダーを上げ下げできる。これがその
ようなアクティブサスペンションシステムの基礎的な
（そして最も達成困難な）機能であるが、しかし、正確
な感知と制御アルゴリズムによって、ピッチとロールは
実質的に完全に「波長をあわせて除く（dialled ou
t）」即ち、排除され得るので、二次的な利益は非常に
大きい。アクティブサスペンションの大きな制限は、隆
起部の入力に対して適正に反応するのに充分すばやく、
隆起部の入力を感知して動くシステムの能力である。こ
れは、道路用の車両にとっては未だ克服できない問題で
あって、そのようなシステムを用いるフォーミュラワン
車両は、用いるのが非常に高価な構成部品であること
と、彼らが対峙するのが非常に平坦な路面であるという
ことで、うまくいっているだけである。
本発明の概略的説明
本発明は、上記説明のような従来技術のサスペンショ
ンシステムに固有の問題の多くを解決するものである。
ンシステムに固有の問題の多くを解決するものである。
本発明の重要な特徴は、サスペンションの幾何学制御
要素（図７）内に負荷を集中させる、非常にうまく収容
された力のシステムを備えたサスペンションシステムを
提供することである。これにより、車両の離れた領域に
ある大きく重い負荷支持構造の必要性がなくなる。その
コンパクトな装置は、ハーフシャフトのパッケージ体積
を奪わないので、前輪駆動システムにも非常に適してい
る。最後に、そのシステムは、コントロールアームのう
ちの１つと、回転軸の配置を含むように設計することが
でき、それによって、サスペンションの幾何学制御とス
プリング／ダンピングとが１つのユニットに結合され
る。このモジュール式の特徴が、組立てプラント設備を
大きく単純化させるだろう。
要素（図７）内に負荷を集中させる、非常にうまく収容
された力のシステムを備えたサスペンションシステムを
提供することである。これにより、車両の離れた領域に
ある大きく重い負荷支持構造の必要性がなくなる。その
コンパクトな装置は、ハーフシャフトのパッケージ体積
を奪わないので、前輪駆動システムにも非常に適してい
る。最後に、そのシステムは、コントロールアームのう
ちの１つと、回転軸の配置を含むように設計することが
でき、それによって、サスペンションの幾何学制御とス
プリング／ダンピングとが１つのユニットに結合され
る。このモジュール式の特徴が、組立てプラント設備を
大きく単純化させるだろう。
他の利点としては、このシステムが、ピッチとロール
等の懸念の対処に活発に対応する一方、従来のスプリン
グ／ダンパー技術を用いて、許容し得る乗り心地性能を
提供することがある。これは、ホイールとスプリング構
成部品との間の幾何学的な関係を変える手段を備えるこ
とによって達成される。これにより、事実上、ホイール
定数を無限に変えることができる。加えて、車高（地面
より上の車両の位置）も同様に変えることができる。こ
の適応性は、短時間での堅化や車高調整によってピッチ
とロールに対処しながら、非常に望ましいソフトなスプ
リングシステムによって、隆起部の入力に対して反応す
ることを可能にする。この装置は、複雑なアンチ・ダイ
ブやアンチ・スクワットの幾何の必要性、およびアンチ
・ロールバーの必要性を排除する。
等の懸念の対処に活発に対応する一方、従来のスプリン
グ／ダンパー技術を用いて、許容し得る乗り心地性能を
提供することがある。これは、ホイールとスプリング構
成部品との間の幾何学的な関係を変える手段を備えるこ
とによって達成される。これにより、事実上、ホイール
定数を無限に変えることができる。加えて、車高（地面
より上の車両の位置）も同様に変えることができる。こ
の適応性は、短時間での堅化や車高調整によってピッチ
とロールに対処しながら、非常に望ましいソフトなスプ
リングシステムによって、隆起部の入力に対して反応す
ることを可能にする。この装置は、複雑なアンチ・ダイ
ブやアンチ・スクワットの幾何の必要性、およびアンチ
・ロールバーの必要性を排除する。
従って、本発明は、ホイールとハブのアセンブリと、
ホイールとハブのアセンブリよりも比較的にかなり重い
車両ボディと、「ホイールとハブのアセンブリ」と「車
両ボディ」との間に置かれたエネルギー貯蔵媒体、およ
び「ホイールとハブのアセンブリ」と「車両ボディ」と
の間に相対的な動きがあると、「ホイールとハブのアセ
ンブリ」と「車両ボディ」との間の相対的なあらゆる位
置において、あらゆる特定の程度まで、該エネルギー貯
蔵媒体内に開放可能にエネルギーを貯蔵する手段とを有
するホイール付き車両のためのサスペンションシステム
に関し、該エネルギー貯蔵媒体と、該エネルギー貯蔵媒
体内に開放可能にエネルギーを貯蔵する手段とが、自己
充足式のモジュールとして組み立てられたものである。
ホイールとハブのアセンブリよりも比較的にかなり重い
車両ボディと、「ホイールとハブのアセンブリ」と「車
両ボディ」との間に置かれたエネルギー貯蔵媒体、およ
び「ホイールとハブのアセンブリ」と「車両ボディ」と
の間に相対的な動きがあると、「ホイールとハブのアセ
ンブリ」と「車両ボディ」との間の相対的なあらゆる位
置において、あらゆる特定の程度まで、該エネルギー貯
蔵媒体内に開放可能にエネルギーを貯蔵する手段とを有
するホイール付き車両のためのサスペンションシステム
に関し、該エネルギー貯蔵媒体と、該エネルギー貯蔵媒
体内に開放可能にエネルギーを貯蔵する手段とが、自己
充足式のモジュールとして組み立てられたものである。
本発明のさらなる特徴によると、エネルギー貯蔵媒体
は、変位に関係して力を発生させる。
は、変位に関係して力を発生させる。
本発明のさらなる特徴によると、開放可能にエネルギ
ーを貯蔵する手段は、ホイールとハブのアセンブリの鉛
直方向の動作を接続アームの回転動作に変換する手段
と、接続アームの回転動作をエネルギー貯蔵媒体の直線
的な動作に変換する手段とを有する。
ーを貯蔵する手段は、ホイールとハブのアセンブリの鉛
直方向の動作を接続アームの回転動作に変換する手段
と、接続アームの回転動作をエネルギー貯蔵媒体の直線
的な動作に変換する手段とを有する。
本発明のさらなる特徴によると、接続アームの回転動
作を、エネルギー貯蔵媒体の直線的な動作に変換する手
段は、カム面を含む。
作を、エネルギー貯蔵媒体の直線的な動作に変換する手
段は、カム面を含む。
本発明のさらなる特徴によると、サスペンションシス
テムは、ホイールとハブのアセンブリの鉛直方向の動作
に関係なく、独立的にエネルギー貯蔵媒体を圧縮し、車
両のピッチとロールを相殺する手段を含む。
テムは、ホイールとハブのアセンブリの鉛直方向の動作
に関係なく、独立的にエネルギー貯蔵媒体を圧縮し、車
両のピッチとロールを相殺する手段を含む。
さらなる特徴によると、本発明は、ホイールとハブの
アセンブリ、ホイールとハブのアセンブリよりも比較的
にかなり重い車両ボディ、中央の軸上にマウントされ、
「ホイールとハブのアセンブリ」と「車両ボディ」との
間に置かれたエネルギー貯蔵媒体、ホイールとハブのア
センブリの鉛直方向の動作に応答して中央の軸を中心に
ピボットするよう適合された内側端部と外側端部を有す
るサスペンションの幾何学コントロール部材、ホイール
とハブのアセンブリに接続されているコントロール部材
の外側端部、中央の軸を中心にピボットするよう適合さ
れた少なくとも１つのカムフォロアーキャリアに回転可
能に接続されているコントロールアームの内側端部、少
なくとも１つのカムフォロアーを有する各カムフォロア
ーキャリア、傾斜リング（ramp ring）上のカム面に従
動する各カムフォロアー、エネルギー貯蔵媒体台座に固
定されている各傾斜リング、エネルギー貯蔵媒体の端部
を捕らえるよう適合されている各エネルギー貯蔵媒体台
座、カム面上をカムフォロアーとカムフォロアーキャリ
アが回転すると、軸方向に移動しエネルギー貯蔵媒体を
圧縮するように適合されている傾斜リングとエネルギー
貯蔵媒体台座、および、中央の軸を中心とするエネルギ
ー貯蔵媒体台座の回転を妨げるように、エネルギー貯蔵
媒体台座の中に組み入れられたリアクションアームを有
する、ホイール付き車両のためのサスペンションシステ
ムに関する。
アセンブリ、ホイールとハブのアセンブリよりも比較的
にかなり重い車両ボディ、中央の軸上にマウントされ、
「ホイールとハブのアセンブリ」と「車両ボディ」との
間に置かれたエネルギー貯蔵媒体、ホイールとハブのア
センブリの鉛直方向の動作に応答して中央の軸を中心に
ピボットするよう適合された内側端部と外側端部を有す
るサスペンションの幾何学コントロール部材、ホイール
とハブのアセンブリに接続されているコントロール部材
の外側端部、中央の軸を中心にピボットするよう適合さ
れた少なくとも１つのカムフォロアーキャリアに回転可
能に接続されているコントロールアームの内側端部、少
なくとも１つのカムフォロアーを有する各カムフォロア
ーキャリア、傾斜リング（ramp ring）上のカム面に従
動する各カムフォロアー、エネルギー貯蔵媒体台座に固
定されている各傾斜リング、エネルギー貯蔵媒体の端部
を捕らえるよう適合されている各エネルギー貯蔵媒体台
座、カム面上をカムフォロアーとカムフォロアーキャリ
アが回転すると、軸方向に移動しエネルギー貯蔵媒体を
圧縮するように適合されている傾斜リングとエネルギー
貯蔵媒体台座、および、中央の軸を中心とするエネルギ
ー貯蔵媒体台座の回転を妨げるように、エネルギー貯蔵
媒体台座の中に組み入れられたリアクションアームを有
する、ホイール付き車両のためのサスペンションシステ
ムに関する。
本発明のさらなる特徴によると、カムフォロアーはロ
ーラーであって、カムフォロアーキャリアはローラーキ
ャリアである。
ーラーであって、カムフォロアーキャリアはローラーキ
ャリアである。
本発明のさらなる特徴によると、エネルギー貯蔵媒体
は、コイルスプリング、熱硬化性または熱可塑性の材
料、１以上の気体の緩衡装置、またはディスクスプリン
グである。
は、コイルスプリング、熱硬化性または熱可塑性の材
料、１以上の気体の緩衡装置、またはディスクスプリン
グである。
本発明のさらなる特徴によると、傾斜リングとエネル
ギー貯蔵媒体台座とをカムフォロアーキャリアから独立
して回転させることによって、ホイールとハブのアセン
ブリと、エネルギー貯蔵媒体の圧縮との関係がさらに変
えられる。
ギー貯蔵媒体台座とをカムフォロアーキャリアから独立
して回転させることによって、ホイールとハブのアセン
ブリと、エネルギー貯蔵媒体の圧縮との関係がさらに変
えられる。
本発明のさらなる特徴によると、傾斜リングとエネル
ギー貯蔵媒体台座は、リアクションアームに作用するア
クチュエータの手段によって、カムフォロアーキャリア
から独立してさらに、回転させられる。
ギー貯蔵媒体台座は、リアクションアームに作用するア
クチュエータの手段によって、カムフォロアーキャリア
から独立してさらに、回転させられる。
本発明のさらなる特徴によると、ダンパーは、エネル
ギー貯蔵媒体の振動を制御するように、エネルギー貯蔵
媒体と車両ボディとの間に置かれる。
ギー貯蔵媒体の振動を制御するように、エネルギー貯蔵
媒体と車両ボディとの間に置かれる。
本発明のさらなる特徴によると、ダンパーは、エネル
ギー貯蔵媒体と同軸状にマウントされたロータリーダン
パーである。
ギー貯蔵媒体と同軸状にマウントされたロータリーダン
パーである。
図面の簡単な説明
本発明の望ましい態様を説明する添付の図面を参照し
て、本発明をより詳細に説明する。
て、本発明をより詳細に説明する。
図１は、典型的なホイール付車両のサスペンションシ
ステムの概略斜視図である。
ステムの概略斜視図である。
図２は、ドライバーの右へのカーブを通りぬける典型
的なホイール付車両のの概略正面図である。
的なホイール付車両のの概略正面図である。
図３は、コーナリングの負荷を受けたアンチロールバ
ーの従来技術を説明する概略斜視図である。
ーの従来技術を説明する概略斜視図である。
図４は、従来技術であるマックファーソンストラット
とシングル「Ａ」アームを有する典型的なホイールを説
明する概略斜視図である。
とシングル「Ａ」アームを有する典型的なホイールを説
明する概略斜視図である。
図５は、従来技術であるダブル「Ａ」アームを有する
典型的なホイールを説明する概略斜視図である。
典型的なホイールを説明する概略斜視図である。
図６は、典型的なリニアとノンリニア（non−linea
r）のバネ定数のための負荷と変位を説明するグラフで
ある。
r）のバネ定数のための負荷と変位を説明するグラフで
ある。
図７は、ダブル「Ａ」アームの形態を用いた本発明の
サスペンションシステムを備えたホイールの概略斜視図
である。
サスペンションシステムを備えたホイールの概略斜視図
である。
図８は、本発明のサスペンションシステムを備えたハ
ブアセンブリの概略斜視図である。
ブアセンブリの概略斜視図である。
図９は、本発明のサスペンションシステムを備えたホ
イールとハブのアセンブリの正面半断面図である。
イールとハブのアセンブリの正面半断面図である。
図10は、本発明のサスペンションシステムの一部分の
概略斜視図である。
概略斜視図である。
図11は、本発明のサスペンションシステムの一部分の
概略平面図である。
概略平面図である。
図12は、本発明のサスペンションシステムの一部分の
概略正面図である。
概略正面図である。
図13は、図11における本発明のサスペンションシステ
ムの構成部品の動作を示す図である。
ムの構成部品の動作を示す図である。
図14は、図12における本発明のサスペンションシステ
ムの構成部品の動作を示す図である。
ムの構成部品の動作を示す図である。
図15は、本発明のサスペンションモジュールの選択さ
れた構成部品の分解組立図斜視図である。
れた構成部品の分解組立図斜視図である。
図16は、カム面へ同時に従動するときの、本発明のサ
スペンションシステムの選択された構成部品の動作から
生じる、負荷と変位との間の関係を説明する図である。
スペンションシステムの選択された構成部品の動作から
生じる、負荷と変位との間の関係を説明する図である。
図17は、図16での関係に代わる、カム面への同時では
ない従動を伴う関係を説明する図である。
ない従動を伴う関係を説明する図である。
図18は、図16と図17の関係に代わる、複合スロープの
カム面を用いたたときのさらに別の関係を説明する図で
ある。
カム面を用いたたときのさらに別の関係を説明する図で
ある。
図19は、スプリング台座を独立して回転させるアクチ
ュエータを含む、本発明のサスペンションシステムの一
部分を説明する概略斜視図である。
ュエータを含む、本発明のサスペンションシステムの一
部分を説明する概略斜視図である。
図20は、スプリング台座を独立して回転させるアクチ
ュエータを含む、本発明のサスペンションシステムの一
部分を説明する概略正面図である。
ュエータを含む、本発明のサスペンションシステムの一
部分を説明する概略正面図である。
図21は、リニアダンパーを含む、本発明のサスペンシ
ョンシステムの概略斜視図である。
ョンシステムの概略斜視図である。
図22は、ロータリーダンパーを含む、本発明のサスペ
ンションシステムの概略斜視図である。
ンションシステムの概略斜視図である。
好ましい態様の説明
図１は、５つの異なる質量系、つまり主車両ボディ１
と独立したホイールとハブの４つのアセンブリ３とを有
する車両を説明するものである。車両ボディ１は、内部
に配置されたコイルスプリング５の手段によって、ホイ
ールとハブのアセンブリ３に接続されている。スプリン
グ５の代わりに、熱硬化性または熱可塑性の材料、気体
の緩衡装置、またはディスクスプリングのような、適切
なエネルギー貯蔵媒体を用いることができる。
と独立したホイールとハブの４つのアセンブリ３とを有
する車両を説明するものである。車両ボディ１は、内部
に配置されたコイルスプリング５の手段によって、ホイ
ールとハブのアセンブリ３に接続されている。スプリン
グ５の代わりに、熱硬化性または熱可塑性の材料、気体
の緩衡装置、またはディスクスプリングのような、適切
なエネルギー貯蔵媒体を用いることができる。
図２は、ドライバーの右へのカーブを通っている車両
の前面を示している。車両は、その重心に作用する遠心
力のために、そのサスペンション上で外側へ「ロー
ル」、即ち、外側へ回転する傾向がある。
の前面を示している。車両は、その重心に作用する遠心
力のために、そのサスペンション上で外側へ「ロー
ル」、即ち、外側へ回転する傾向がある。
図３は、ホイールとハブの２つのアセンブリ３のサス
ペンションシステム（概要を示す）間に配置された、ア
ンチロールバーの従来技術を示している。
ペンションシステム（概要を示す）間に配置された、ア
ンチロールバーの従来技術を示している。
図４は、スプリング５を含むストラットアセンブリ６
によって制御され、ホイールとハブのアセンブリ３に接
続されたシングル「Ａ」アーム９を示している。
によって制御され、ホイールとハブのアセンブリ３に接
続されたシングル「Ａ」アーム９を示している。
図５は、従来技術であるダブル「Ａ」アームの形態を
示している。
示している。
図６は、典型的な従来技術であるリニアとバイリニア
（bi−linear）のバネ定数のための負荷と変位との間の
関係を示している。
（bi−linear）のバネ定数のための負荷と変位との間の
関係を示している。
図７は、ダブル「Ａ」アームのサスペンション形態の
内部に挿入された本発明の態様のモジュール11の全般的
な位置を概要的に示している。
内部に挿入された本発明の態様のモジュール11の全般的
な位置を概要的に示している。
好ましい態様では、このサスペンションシステムの中
心的な特徴には、特定のプロフィールのカム面を持った
一対のカムプレートが含まれる。カムプレートは、サス
ペンションアームのピボットで生み出された回転運動
を、回転軸に平行な直線運動に変換する。このことによ
って、スプリングが回転軸と同軸状に配置できるように
なり、非常にコンパクトなモジュールが形成される。
心的な特徴には、特定のプロフィールのカム面を持った
一対のカムプレートが含まれる。カムプレートは、サス
ペンションアームのピボットで生み出された回転運動
を、回転軸に平行な直線運動に変換する。このことによ
って、スプリングが回転軸と同軸状に配置できるように
なり、非常にコンパクトなモジュールが形成される。
図８から図15に関して、サスペンションコントロール
アーム101は、中央の軸105を中心に回転する、一対のロ
ーラーキャリア103に直接取り付けられている。そのシ
ステムが隆起部の入力を受けると、サスペンションアー
ム101はローラーキャリア103を中央の軸105の周りに回
転させる。３つのカムフォロアーは、この場合はローラ
ー107であるが、各傾斜リング111上にあるカム板上の３
つのカム面109を引き入れるローラーキャリア103の各々
の中に配置されている。傾斜リング111は、コイルスプ
リング５を端部で捕らえるスプリング台座113に接続さ
れる。ローラーキャリア103が回転するにつれ、ローラ
ー107はカム面109に追従し、一対の共に働く傾斜リング
111とスプリング台座113とを力で軸方向に移動させ、コ
イルスプリング５を圧縮し、求められる復帰力を発生さ
せる。傾斜リング111によって発生したトルクは、スプ
リング台座113に組み入れられているリアクションアー
ム113aの手段によってグラウンド（車両ボディ）に分散
される。リアクションアーム113aは、グラウンドに固定
されたトルクリアクション軸117によって回転動作を制
限される。リアクションアーム113aが、トルクリアクシ
ョン軸117上を軸方向に動くのは自由である。
アーム101は、中央の軸105を中心に回転する、一対のロ
ーラーキャリア103に直接取り付けられている。そのシ
ステムが隆起部の入力を受けると、サスペンションアー
ム101はローラーキャリア103を中央の軸105の周りに回
転させる。３つのカムフォロアーは、この場合はローラ
ー107であるが、各傾斜リング111上にあるカム板上の３
つのカム面109を引き入れるローラーキャリア103の各々
の中に配置されている。傾斜リング111は、コイルスプ
リング５を端部で捕らえるスプリング台座113に接続さ
れる。ローラーキャリア103が回転するにつれ、ローラ
ー107はカム面109に追従し、一対の共に働く傾斜リング
111とスプリング台座113とを力で軸方向に移動させ、コ
イルスプリング５を圧縮し、求められる復帰力を発生さ
せる。傾斜リング111によって発生したトルクは、スプ
リング台座113に組み入れられているリアクションアー
ム113aの手段によってグラウンド（車両ボディ）に分散
される。リアクションアーム113aは、グラウンドに固定
されたトルクリアクション軸117によって回転動作を制
限される。リアクションアーム113aが、トルクリアクシ
ョン軸117上を軸方向に動くのは自由である。
ホイールの動作とスプリングの圧縮との間の関係は、
カム面109のプロフィールによって決定される。好まし
いカム面のプロフィールを選択することによって、リニ
アなレートのスプリングを用いてホイールレートを上げ
ることを達成することができるが、それは、上昇するレ
ートのスプリングよりも、より安価でより容易に製造で
きる。図17は、ノンリニアなバネ定数を達成する１つの
方法を示している。ローラー107は、カム面109に接触し
１番目のバネ定数を形成する。その後、ローラー107a
は、カム面109aに接触し,2番目のより大きいバネ定数を
形成する。図18は、ノンリニアな態様にて連続的に変化
するバネ定数を達成するように、カム面109cと109dのそ
れぞれに従動するよう適合されたローラー107cと107dの
代替可能な配置を示している。
カム面109のプロフィールによって決定される。好まし
いカム面のプロフィールを選択することによって、リニ
アなレートのスプリングを用いてホイールレートを上げ
ることを達成することができるが、それは、上昇するレ
ートのスプリングよりも、より安価でより容易に製造で
きる。図17は、ノンリニアなバネ定数を達成する１つの
方法を示している。ローラー107は、カム面109に接触し
１番目のバネ定数を形成する。その後、ローラー107a
は、カム面109aに接触し,2番目のより大きいバネ定数を
形成する。図18は、ノンリニアな態様にて連続的に変化
するバネ定数を達成するように、カム面109cと109dのそ
れぞれに従動するよう適合されたローラー107cと107dの
代替可能な配置を示している。
本発明のさらなる特徴は、ホイールの動作とスプリン
グの圧縮との間の関係が、ローラーキャリア103に関係
なく、傾斜リング111とスプリング台座113との結合ユニ
ットを回転させることによって変化させることができる
ということである。図19と20に示すように、このこと
は、リアクションアーム113aの上で動作して、サスペン
ションシステムの物理的な構成部品の交替なしに、柔ら
かな乗り心地を調節するアクチュエータ119を用いるこ
とによって達成できる。このテクニックが個々のホイー
ルに適用されれば、アクティブサスペンションシステム
が形成され得る。車両ボディのピッチとロールを検知す
るコンピュータは、「負荷を受けた」１つのホイールや
複数のホイールのサスペンションを堅くするよう適切な
信号を送り出すことができ、それによって、水平な車両
姿勢が得られる。規則的な隆起部の入力は、そのような
アクティブなコントロール無しでも、サスペンションシ
ステムによって対処され続ける。
グの圧縮との間の関係が、ローラーキャリア103に関係
なく、傾斜リング111とスプリング台座113との結合ユニ
ットを回転させることによって変化させることができる
ということである。図19と20に示すように、このこと
は、リアクションアーム113aの上で動作して、サスペン
ションシステムの物理的な構成部品の交替なしに、柔ら
かな乗り心地を調節するアクチュエータ119を用いるこ
とによって達成できる。このテクニックが個々のホイー
ルに適用されれば、アクティブサスペンションシステム
が形成され得る。車両ボディのピッチとロールを検知す
るコンピュータは、「負荷を受けた」１つのホイールや
複数のホイールのサスペンションを堅くするよう適切な
信号を送り出すことができ、それによって、水平な車両
姿勢が得られる。規則的な隆起部の入力は、そのような
アクティブなコントロール無しでも、サスペンションシ
ステムによって対処され続ける。
ダンパーは、スプリングの振動を制御するために、本
発明のサスペンションシステム内に導入され得る。図21
と22は本発明を概要的に示しており、これらの図におい
て、リニアダンパー21またはロータリーダンパー23がサ
スペンションシステムに含まれている。
発明のサスペンションシステム内に導入され得る。図21
と22は本発明を概要的に示しており、これらの図におい
て、リニアダンパー21またはロータリーダンパー23がサ
スペンションシステムに含まれている。
上記説明した本発明の変更は、当業者には自明であ
り、クレームされた本発明の本質から逸脱しないならば
採用してもよい。
り、クレームされた本発明の本質から逸脱しないならば
採用してもよい。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60G 11/14 - 11/16
B60G 13/06 - 13/08
B60G 17/02 - 17/027
Claims (5)
- 【請求項１】ホイールの付いた車両のためのサスペンシ
ョンシステムであって、 （ａ）ホイールとハブのアセンブリを有し、 （ｂ）ホイールとハブのアセンブリよりも比較的充分に
重い車両ボディを有し、 （ｃ）中央の軸上にマウントされ、ホイールとハブのア
センブリと、車両ボディとの間に置かれたエネルギー貯
蔵媒体を有し、 （ｄ）内側端部と外側端部とを有して、ホイールとハブ
のアセンブリの鉛直方向の動作に応答して中央の軸を中
心にピボットするよう適合された、サスペンションの幾
何学的コントロール部材を有し、 （ｅ）コントロール部材の外側端部は、ホイールとハブ
のアセンブリに接続され、そして、コントロール部材の
内側端部は、中央の軸を中心にピボットするよう適合さ
れた少なくとも１つのカムフォロアーキャリアに接続さ
れており、 （ｆ）各カムフォロアーキャリアは、少なくとも１つの
カムフォロアーを有しており、 （ｇ）各カムフォロアーは、傾斜リング上のカム面に従
動するものであり、 （ｈ）各傾斜リングは、エネルギー貯蔵媒体台座に固定
されており、 （ｉ）各エネルギー貯蔵媒体台座は、エネルギー貯蔵媒
体の端部を捕らえるよう適合されており、 （ｊ）各傾斜リングと各エネルギー貯蔵媒体台座は、そ
れぞれのカム面上を、少なくとも１つのカムフォロアー
と少なくとも１つのカムフォロアーキャリアとが回転す
ることによって、軸方向に移動しエネルギー貯蔵媒体を
圧縮するように適合されており、 （ｋ）リアクションアームが、中央の軸を中心とする各
エネルギー貯蔵媒体台座の回転を妨げるように、エネル
ギー貯蔵媒体台座に組み入れられており、 各傾斜リングと各エネルギー貯蔵媒体台座は、それぞれ
のリアクションアームに作用するアクチュエータの手段
によって、少なくとも１つのカムフォロアーキャリアか
ら独立してさらに回転させられるものとなっている、 前記サスペンションシステム。 - 【請求項２】少なくとも１つのカムフォロアーがローラ
ーである請求項１記載のサスペンションシステム。 - 【請求項３】エネルギー貯蔵媒体が、コイルスプリング
である請求項１記載のサスペンションシステム。 - 【請求項４】ダンパーが、エネルギー貯蔵媒体の振動を
制御するように、ホイールとハブのアセンブリと、車両
ボディとの間に置かれたものである、請求項１記載のサ
スペンションシステム。 - 【請求項５】ダンパーが、エネルギー貯蔵媒体と同軸状
にマウントされたロータリーダンパーである、請求項４
記載のサスペンションシステム。
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