JP5236633B2 - 車両駆動装置の2リーフサスペンション - Google Patents

車両駆動装置の2リーフサスペンション Download PDF

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Description

本出願は、2006年6月16日に出願された米国仮特許出願シリアルナンバ60/814,518、2007年2月7日に出願された米国仮特許出願シリアルナンバ60/900,796、2007年4月3日に出願された米国仮特許出願シリアルナンバ60/921,881の出願日の利益を主張する。これらの仮特許出願の開示は、ここに参照によって組み込まれている。
本発明は、車両のサスペンションシステムに関するものであり、特に、独立及び半独立サスペンションシステムで使用可能なリーフサスペンション装置に関する。
リーフスプリングシステムは、長年にわたって車両用サスペンションに使用されてきた。車両用のリーフスプリングサスペンションシステムの中心的な部材は、四角形の断面を有する弓形の長さのバネ鋼として構成される「半楕円」スプリングと呼ばれる。この弓形の中心に、車両の車軸に連結するための装置が設けられる。この端部に、バネを車両の本体部に取り付けるための連結穴が設けられる。大型車両では、リーフスプリングが積み重ねられて、異なる長さのスプリング層を形成している。リーフスプリングは、さらに大型の商用車や客車に使用される。非常に大型の車両の場合、リーフスプリングは、車両の車体のより大きな部分へ荷重を分散させるという利点を提供する。一方、コイルバネは一点に荷重を伝達する。
公知のホチキス駆動は、この名前がフランスの自動車会社オチキス (Hotchkiss)に由来しており、半楕円リーフスプリングそれぞれの中央に端部で連結されている固体車軸を用いる。この形式の駆動装置は多くの問題を有する。第1にこの駆動システムは、大きなバネ下重量を特徴とする。さらに、固体車軸を用いることによって、連結した左/右のホイール運動をもたらす。かなりのコーナリングであるとともに早い加速中、この既知のシステムは、垂直方向の撓みやワインドアップを受ける。
ホチキスシステムに関する問題に対処しようとするある従来技術の取り組みは、固体車軸の各端部に平行リーフスプリング装置を用いる。この既知の装置は、パワーホップの減少という形で車軸制御の向上を提供する。この既知の装置の他の利点は、ロールアンダーステア、自動負荷平準化、及び車両総重量を含み、ホチキスシステムから転換するためにフレームの変更を必要としない。しかしながら、既知の平行リーフスプリング装置は固体車軸を用いており、従って、独立サスペンションの利益を提供しない。さらに、この既知の装置は、バネ下重量が大きいという不利点を有する。
ド・ディオン(de Dion )チューブ車両サスペンション装置は、半独立サスペンション形式であり、ホチキス駆動以上の改良を構成する。この種のサスペンションにおいて、自在継手がホイールハブやその作動装置に用いられており、さらに、対向するホイールを平行に維持する固体管梁を設ける。ド・ディオンチューブは、シャーシに直接連結されず、撓まないようにされている。
ド・ディオンサスペンションの利点は、ホチキス駆動と比較してバネ下重量が減少することである。これは、作動装置をシャーシに連結することによって達成される。さらに、サスペンションに荷重がかけられていない間はキャンバに変化がない。両方のホイールのキャンバがゼロ度に調節されるので、幅広いタイヤの牽引力が改良され、高パワー操作におけるホイールホップは、独立サスペンションと比較して減少する。しかしながら、ド・ディオンチューブがバネ下重量に加わる。
従って、本発明の目的は、リーフスプリング技術を使用しつつ独立サスペンションの利益を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明の別の目的は、リーフスプリング技術を使用し、さらに、慣性作用を減少し車両のハンドリング応答を改良するためにバネ下重量の減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明の一の目的は、リーフスプリング技術を使用し、サスペンションの慣性の減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、リーフスプリング技術を使用し、ノイズ、振動、ハーシュネス(NVH)の減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、リーフスプリング技術を使用し、ホイールの横揺れの減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、リーフスプリング技術を使用し、車軸ブラケットの側面ワインドアップの減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のまた別の目的は、リーフスプリング技術を使用し、前後運動の減少を提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、リーフスプリング技術を使用し、非対称のホイールの動作中に半独立サスペンションを提供する車両サスペンション装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、コイルバネ部材と組み合わせたリーフスプリング技術を使用した車両サスペンション装置を提供することである。
前述及び他の目的が、長手方向に延在するシャーシと、シャーシに沿って長手方向に延在するロータリパワーシャフトとを具えるタイプの車両の車両駆動装置を提供する本発明によって達成される。ロータリパワーシャフトはその後端部で、ロータリパワーシャフトの回転運動をロータリパワーシャフトに実質的に直交配置された第1及び第2の駆動シャフトの回転運動に変換する差動パワートランスミッション装置に連結されている。各第1及び第2の駆動シャフトは、それぞれ長手軸を有する。本発明に従って、差動装置をシャーシに固定的に連結する差動連結装置と、第1及び第2の駆動シャフトそれぞれを差動装置に連結する第1及び第2のユニバーサル連結装置であって、これによって第1及び第2の駆動シャフトは軸交差(transaxially)して配置可能となる第1及び第2のユニバーサル連結装置が設けられる。第1及び第2のスプリング部材は、第1及び第2の駆動シャフトのうちのそれぞれ一方に第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及びシャーシに連結されている。さらに、第1及び第2の補助リーフスプリングは、それぞれの第1の端部で第1及び第2の駆動シャフトに第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及びそれぞれの第2端部でシャーシに連結されている。さらに、第1及び第2の端部を有する梁が設けられる。梁は、当該第1及び第2の端部で第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で連結されている。
本発明の一実施例において、梁の第1及び第2の端部が、所定の軸交差距離で第1及び第2の駆動シャフトに連結されている。
さらに有益な実施例において、第1及び第2のスプリング部材が、それぞれ第1及び第2の主リーフスプリングである。第1及び第2の主リーフスプリングのそれぞれが、それらの第1の端部でシャーシに、及びそれらの実質的に中央で第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に連結されている。本実施例において、第1及び第2の補助リーフスプリングが、それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングにほぼ平行に配置されている。
梁連結装置が、梁をシャーシに連結するために設けられる。梁連結装置が、梁に軸支された回動可能な梁連結部材を具える。第1の梁連結アームが、一端部で回動可能な梁連結部材に、第1の駆動シャフトの実質的に長手軸方向の遠位端部でシャーシに連結される。さらに、一端部で回動可能な梁連結部材に、第2の駆動シャフトの実質的に長手軸方向の遠位端部でシャーシに連結された第2の梁連結アームが設けられる。
本発明の実施可能な実施例において、第1及び第2の補助リーフスプリングが、それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングの下に配置される。しかしながら、他の実施例において、第1及び第2の補助リーフスプリングが、それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングの上に配置される。このような他の実施例のいくつかにおいて、第1及び第2の補助リーフスプリングが、シャーシを通って延在するよう配置される。
本発明のさらに有益な実施例において、第1及び第2の補助リーフスプリングのそれぞれの第2端部をシャーシに連結する第1及び第2の変位可能な回動連結装置をさらに設ける。変位可能な回動連結装置は、補助リーフスプリングの有効バネ定数の調整をしやすくする。
他の実施例において、第1及び第2の補助リーフスプリングのそれぞれのバネ定数を変化させやすくする第1及び第2の変位可能な支持台装置をさらに設ける。
本発明のさらなる態様に従って、長手方向に延在するシャーシと、シャーシに沿って長手方向に延在するロータリパワーシャフトとを具えるタイプの車両の車両駆動装置が設けられる。ロータリパワーシャフトはその後端部で、ロータリパワーシャフトの回転運動をロータリパワーシャフトに実質的に直交配置された第1及び第2の駆動シャフトの回転運動に変換する差動パワートランスミッション装置に連結されている。各第1及び第2の駆動シャフトは、それぞれ長手軸を有する。本発明に従って、差動装置をシャーシに固定的に連結する差動連結装置と、第1及び第2の駆動シャフトそれぞれを差動装置に連結するための第1及び第2のユニバーサル連結装置であって、これによって第1及び第2の駆動シャフトは軸交差して配置可能となる第1及び第2のユニバーサル連結装置を提供する。第1及び第2の主リーフスプリングが、それぞれ第1及び第2の端部でシャーシに、及びそれらの実質的に中央で第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれに第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位の駆動シャフトのそれぞれの端部でそれぞれ連結されている。さらに、第1及び第2の補助リーフスプリングは、それぞれの第1の端部で第1及び第2の駆動シャフトに第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及びそれぞれの第2端部でシャーシに連結されている。さらに、第1及び第2の端部を有する梁が設けられる。梁は、当該第1及び第2の端部で第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で連結されている。
本発明のさらに有益な実施例において、シャーシと、駆動車軸とを具える車両の車両サスペンション装置を提供する。車両サスペンション装置は、実質的に長手形状と、車両のシャーシに連結するための第1及び第2の端部とを具える主リーフスプリングを設けている。補助リーフスプリングは、実質的に長手形状と、シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える。連結部材は、駆動車軸に連結するために設けられる。さらに、第1の回動ジョイントは、連結部材に連結するために、主リーフスプリングの第1及び第2の端部の中間のほぼ中央に回動可能に連結する。最後に、第2の回動ジョイントは、補助リーフスプリングの第2端部を連結部材に回動可能に連結する。
一実施例において、第1の回動ジョイントを主リーフスプリングのほぼ中央に固定する主リーフ連結具をさらに設ける。第1の回動ジョイントが、第1及び第2の回動部分から形成されており、第1の回動部分が、主リーフ連結具に固定的に連結されており、第2の回動部分が、連結部材に固定的に連結されている。第1及び第2の回動部分が互いに回動可能に構成されている
さらなる実施例において、第1の回動ジョイントが、主リーフスプリングと連結部材との間で制限された回動運動を可能にするように構成される。従って、本実施例における回動運動が、主リーフスプリングに対してシーソー状に長手方向に向けられる。
本発明のさらなる装置の態様に従って、シャーシと、駆動車軸とを具える車両の車両サスペンション装置を提供する。車両サスペンション装置は、実質的に螺旋型の形状を有しており、車両のシャーシに連結するための第1の端部と、車両の車軸に連結するための第2の端部とを具える主スプリングを設けている。実質的に長手形状を具える補助リーフスプリングがさらに設けられる。補助リーフスプリングは、シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える。さらに、連結部材は、補助リーフスプリングの第2端部を駆動車軸に連結する。
車両サスペンション装置の一実施例において、連結部材が、補助リーフスプリングの第2端部を駆動車軸に回動可能に連結する回動ジョイントを具える。
本発明のさらなる実施例において、シャシーに連結された第1及び第2の端部をそれぞれ具えるさらなる主スプリングを設ける。さらなる主スプリングは、駆動シャフトに及び主スプリングの第2の端部にほぼ中央で連結される。さらに有益な実施例において、さらなる主スプリングが平坦な位置決めプレートを具える。平坦な位置決めプレートは、いくつかの実施例において、単一プレートの主リーフスプリングである。
本発明は、添付した図面と併せて、以下の詳細な記述を読むことによって理解しやすい。
図1は、本発明の詳細な実施例の斜視図である。 図2は、図1の実施例の側部平面図である。 図3は、本発明のさらなる詳細な実施例の斜視図である。 図4a及び4bは、各側面図であり、本発明の原理に従って構成されたロータリジョイント装置の簡略化した部分断面正面図である。 図5a及び5bは、本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステム(図5a)及び従来式の平行リーフサスペンションを説明する従来技術のサスペンション装置(図5b)の簡略化した図であり、両方ともシミュレートされたスタティック加速状態で示されている。 図6a及び6bは、図5aの原理に従って構成されたサスペンションシステム及び図5bの従来技術のサスペンション装置300の簡略化した図であり、両方ともシミュレートされたスタティック減速(braking)状態で示されている。 図7は、第1ステージのリーフスプリングを具える本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステムの簡略化した側面図であり、さらに、支持台が第2ステージの下側リーフと連結するように配置された状態で、ホイールの中心の軌道を示している。 図8は、本発明の原理にしたがって構成されたサスペンションシステムの簡略化した概略側面図であり、第1ステージは、実質的に均等なコイルバネ、又は空気バネから構成され、第2ステージの下側リーフの支持台は取り去られている。 図9は、本発明の原理にしたがって構成されたサスペンションシステムの簡略化した概略側面図であり、第1ステージはコイルバネ又は空気バネから構成され、任意の支持台が第2のステージの下側リーフと連結されており、第1のステージにおける任意の位置決めバネ板をさらに示している。 図10は、主スプリング又は第2のステージを押すか、引くために使用するクリップブラケットの簡略化した図である。 図11a、11b、及び11cは、静止した車両の載荷及び除荷に有用な本発明の原理に従って構成された高度制御装置の簡略化した側面図であり、図11aは、ブロック及び線で簡略化されたシステム制御装置を示す 図12は、本発明に従って構成された末広がり(splayed)サスペンション装置の簡単な概略上面図であり、補助リーフスプリングが、主リーフスプリングのそれぞれに対して角度をつけて取り付けられて示されている。 図13は、補助スプリングのバネ定数を変化させる制御手段によって回転する能動的又は受動的な本発明に従って構成された可変位置支持台バンパの簡略化した斜視図である。 図14は、図13の可変位置支持台バンパの簡略化した平面図である。 図15は、特に車両(図示せず)が静止しているときに、達成可能な車両高度の変化を説明するために有用な図14の可変位置支持台バンパの簡略化した概略図である。
図1は、本発明の詳細な実施例の斜視図である。この図に示すように、車両サスペンションシステム110は、シャーシ110として一般的に構成されるシャーシを具える。シャーシは、クロスブレース116及び118によって互いに連結される一対のほぼ平行なシャーシレール112a及び112bを具える。
差動駆動装置120は、シャーシに固定的に連結されており、駆動シャフト122の回転運動をハーフシャフト125a及び125bでほぼ直交する回転運動へ変換する。各ハーフシャフトは、差動駆動装置に対して近位及び遠位に配置された関係する一対のユニバーサルジョイント(図示せず)を具える。従って、ハーフシャフトはそれぞれ、関係する長手軸(図示せず)を有し、特に近位のユニバーサルジョイントの動作による軸公差(transaxial)運動に適応する。
ハーフシャフト125a及び125bは、これらの遠位端部でそれぞれリーフスプリング130a及び130bに連結して示されている。リーフスプリング130aを参照すると、例えば、このリーフスプリングは、本発明のこの詳細な実施例において、その前端部でブラケット132aに回動可能に連結されている。リーフスプリング130aは、後端部でリンク134aに回動可能に連結されている。この図に示すように、さらにハーフリーフスプリング136aが設けられており、本発明のこの詳細な実施例においてその前端部でブラケット132aに連結されている。ハーフリーフスプリング136aは、後端部でハーフシャフト125aの遠位端部に連結される。ハーフリーフスプリング136aは、本発明のこの詳細な実施例において支持台133aに当接するように示されている。
さらに、ダンパ142によってクロスブレース116、及びダンパ144によってクロスブレース118に連結される横梁140を設けている。横梁140は、リンク部材152及び154に取り付けられている回動部材150に取り付けられている。リンク部材は、ブラケット(詳細を示さず)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の実施例の側面図である。前述した構造の部材が同様に示されている。この図に示すように、リーフスプリング130a及びハーフリーフスプリング136aが、それぞれ前方端部でブラケット132aに連結されている。リーフスプリング130aは、回動点160で回動可能に連結されており、ハーフリーフスプリング136aは、回動点162、ブラケット132aに回動可能に連結されている。本発明のこの詳細な実施例において、回動点160及び162はブラケット132aに固定されており、これはシャーシレール112aに対して固定されている。他の実施例において、後述するように、シャーシレール112aに対してブラケット132aを、いくつかの実施例においては、回動点162のみを変位させる機構(図示せず)を設ける。回動点のこの変位は、リーフスプリング130a及びハーフリーフスプリング136aを組み合わせたバネ定数の有益な調整を提供できる。さらに、この変位は、例えば、荷物や乗客(図示せず)を載荷したり除荷しやすいように止めている間、車両(図示せず)の高さの調整に有用である。
図3は、本発明のさらに特定の実施例を説明する斜視図である。前述した構造の部材が同様に示されている。この図に示すように、車両サスペンションシステム170は、リーフスプリング171と、ハーフリーフスプリング172とを具える。図1及び2の実施例と対照的に、リーフスプリング171は、ハーフシャフト125bの下側に連結されて配置されている。ハーフリーフスプリング172は、ハーフシャフト125bの上側に連結されている。
本発明のこの特定の実施例において、リーフスプリング171はブラケット175に連結される。ハーフリーフスプリング172は、ブラケット180でシャーシレール177に連結されている。ブラケット180は、シャーシレール177内に配置されて図示されている。特に、本実施例において、ハーフリーフスプリング172は、支持台位置182でシャーシレール177を介して延在するように配置されていることに注意すべきである。本実施例の配置は、車両に取り付けらたときにリーフサスペンションシステムの見える延在部を減らすために有益である。
図4a及び4bはそれぞれ、本発明の原理に従って構成されたロータリジョイント装置200の側面及び部分的な断面正面の簡略化した図である。前述した構造の部材に対応する均等物を支持する構造の部材が同様に本図に示されている。図4aを参照すると、本発明のこの特定の実施例において、前述したように前端部及び後端部で回動可能に連結されたリーフスプリング130aが設けられていることが分かる。さらに、本発明のこの特定の実施例において、連結部材214の離れた回動可能取付具213に対して遠位端部で回動取付具212に回動可能に連結されたハーフリーフスプリング210を設けている。連結部材は、それ自体が車軸シャフト215に連結されている。本発明のこの特定の実施例において、ハーフリーフスプリング210は支持台216に当接して示されている。
図4aはさらに、リーフスプリング130aが固定部材222と224の間にしっかりと固定されている回動リンク取付装置220を示しており、図4bと関連づけて後述する。図4aを再び参照すると、固定部材224は回動ジョイント226に連結されており、それ自体が連結部材214と連結している。この装置は、回動ジョイント装置及びリーフスプリング部材に加わるシステムの内部荷重を減らす一定の動きを可能にする。
図4bは、本発明の原理に従って構成されたロータリジョイント装置200の簡略化した部分的な断面正面図である。前述した構造の部材に対応する均等物を支持する構造の部材が同様にこの図に示されている。この図において、リーフスプリング130a(断面を示す)は、ボルト230の作用によって固定部材222と224の間にしっかりと固定されている。
回動ジョイント226が、2つの回動部分214a及び224aを形成して図4bに示されている。より具体的には、回動部分214aは連結部材214(本図において詳細は示さず)に連結されており、回動部分224aは固定部材224に連結されている。本発明のこの特定の実施例における回動部分は、本発明のこの実施例においてヒンジ状手段で回動可能に連結している。従って、本実施例において、回動運動はリーフスプリング130aのシーソーの態様で長手方向である。
図5a及び5bは、本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステム200(図5a)及び従来式の平行リーフサスペンションを説明する従来技術のサスペンション装置300(図5b)の簡略化した図であり、両方ともコンピュータシミュレートしたスタティック加速状態で示されている。前述した構造の部材がこの図において同様に示されている。図5a及び5bは、加速作用を比較しやすくするために、並べて示されている。図5bの従来技術の実施例は、図5aに示されるハーフリーフスプリング210の構造的な均等物を具えていない。
図5aから分かるように、車両(図示せず)が矢印201の方向に移動するように車両加速をシミュレート中、リーフスプリング130aは基本的に歪みのない状態である。他方、従来技術のサスペンション装置300は、矢印301aの方向に車両加速をシミュレート中、リーフスプリング302の領域313が下方に歪み、領域314が上方に歪むリーフスプリング302の歪みを示す。この状態は一般に、「側面ワインドアップ」と呼ばれ、加速中の容認できないパワーホップ状態と、車軸制御の低下という不利益をもたらす。
図6a及び6bは、図5aのサスペンションシステム200及び図5bの従来技術のサスペンション装置300の簡略化した図であり、両方ともコンピュータシミュレートしたスタティック減速(braking)状態で示されている。前述した構造の部材がこの図において同様に示されている。図6aに示すように、リーフスプリング130aはほぼ、矢印201の方向の加速をシミュレート中のそのベースライン状態のままである。他方、図6bは、かなりの側面ワインドアップを受けているリーフスプリング302を示している。リーフスプリング302の領域313は上方にかなり歪んでおり、一方、領域314は下方に歪んでいる。リーフスプリング302がこのシミュレーションに示すようにワインドアップするとき、そのバネ定数は他のサスペンションパラメータと同様に著しく変化して、特に、非平坦又は凸凹面(図示せず)上で減速するときに制御を低下させる。
図7は、第1ステージのリーフスプリング410を具える本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステム400の簡略化した側面図であり、さらに、支持台414が第2ステージの下側リーフスプリング416と連結するように配置された状態で、湾曲した矢印412によって示される車軸411の中心の軌道を示している。この図に示される本発明の実施例は、回動連結部材414で第1ステージのリーフスプリング410に回動可能に連結されている。
図8は、本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステム430の簡略化した側面図である。前述した構造の部材がこの図において同様に示されている。この図において、コイルバネ435から構成される第1ステージを示しており、ある実施例において、従来の空気バネ(図示せず)でもよい。本発明のさらなる実施例において、コイルバネ435は、コイルバネと空気バネの組合せから構成してもよい。コイルバネ435は、図7の実施例の第1ステージのリーフスプリング410と機能的にほぼ均等である。しかしながら以下に指摘するように、コイルバネを使用することによって車軸の軌道が変化する。
第2ステージの下側リーフの支持台414は取り去られたが、それにもかかわらず、本発明の特定の実施例において、その使用が任意的であることが分かるように擬似的に示している。その使用は、車両の幾何学形状の必要性に依存しうる(図示せず)。
本実施例において、車軸411の中心の軌道は、湾曲した矢印437によって示されている。湾曲した矢印412は図7の実施例の車軸の中心の軌道を示しており、比較のためにこの図に示す。
本発明のこの特定の実施例の重要な態様は、下側リーフスプリング440がコンプライアンスの調整可能な下側リンクの従属部品として構成されていることである。それは、剛体リンクではない。
図9は、本発明のいくつかの実施例において、実質的に均等なコイルバネ455を具える第1ステージの本発明の原理に従って構成されたサスペンションシステム450の簡略化した側面図であり、コイルバネ455は空気バネ又はコイルバネと空気バネの組合せにしうる。コイルバネ455は、図7に示される第1ステージのリーフスプリング410の位置で垂直荷重の支持を提供する。しかしながら、本発明のこの特定の実施例において、コイルバネ455を具える第1ステージの部品として任意の単一プレートのメインリーフスプリング457を使用することで追加的な制御が達成される。第2ステージの下側リーフ460を用いて追加の制御を行う。本実施例において、下側リーフ460はコンプライアンスの調整を行うことができ、剛体リンクではない。
再び、第2ステージの下側リーフの支持台414は取り去られたが、本発明の特定の実施例においてその使用が任意的であることが分かるように擬似的に示している。その使用は、車両の幾何学形状の必要性に依存しうる(図示せず)。
本発明の特定の実施例において、車軸411の中心は、この側面図に示すように湾曲した矢印462に従う軌道に沿って動く。
図10は、バネ板502のスタックを押すか、引くために使用するクリップブラケット500の簡略化した図である。バネ板502は、本発明の実施に際してメインスプリング又は補助ステージにしてもよい。使用時、クリップブラケット500は、矢印504及び506の方向にそれぞれ上方及び下方に押圧される。バネ板502は、バネ板を傷つけないようにゴム製ブッシュ510と512の間に収容されている。クリップブラケット500の動作は、図11a、11b、及び11cに関連させて後述している。
図11a、11b、及び11cは、静止した車両の載荷及び除荷に有用な本発明の原理に従って構成された高度制御装置520の簡略化した側面図であり、図11aは、ブロック及び線で簡略化してシステム制御装置を示す。前述した構造の部材がこれらの図に同様に示されている。
図11aに示すように、主リーフスプリング130aは、図1及び2で上述したように、シャーシレール(詳細は示さず)にその端部で連結されている。リーフスプリング130a、及び上述したようにハーフリーフスプリング136aの均等物にしうる補助スプリング502は、車軸(この図に詳細に示さず)に連結される。さらに、クリップブラケット500は、本発明の特定の実施例において補助スプリングシステムを動作させるように示されているが、他の実施例は、主スプリング、すなわち主リーフスプリング130aにクリップブラケット500を用いることができる。本原理は、一時的にキャンバを変化させるように局部でスプリングアセンブリを実際に押すか引っ張る方法を提供する。これは、図に全体で530として示されている高度制御システムの動作に応じて選択的に用いることができる車両高度「Z」を変化させる(図15及びその対応する以下の記述を参照)。
高度制御システム530は、高度センサ534から車両の高さの情報を受信する高度制御システム532を具える。所望される車両の高さが、ユーザ(図示せず)によってユーザ入力536で入力される。本発明の簡単な実施例において、ユーザ入力536は、ユーザが、所望する車両の高度に上下することができる簡単な一対のスイッチ(図示せず)から構成してもよい。他の実施例において、ユーザ入力536は、プログラム可能な装置(図示せず)から構成してもよく、いくつかの車両の高さ及び他の状態を予めプログラムすることができる。ユーザ入力536で受信されたデータ及び高度センサ534から受信した高さに対応するデータに応答して、高度制御システム532は、クリップブラケット500に力を及ぼす電気又は液圧システム(図示せず)を動作させ、これによって、クリップブラケットをシャーシレールに対して場合によって矢印504及び506の方向にそれぞれ上方又は下方に押圧する。本発明のこの実施例において、クリップブラケット500は、静止状態で補助スプリング502に力を及ぼすことだけ可能であり、車両の使用時には、スプリングを損傷することを防ぐようにベースライン状態に戻さなければならない。より具体的には、スプリングの圧縮面は、動的又は疲労荷重中に荷重をかけられるべきではなく、従って、補助スプリング502は、車両の載荷及び除荷などの静止状態でのみ用いられるべきである。この理由によって、本発明のこの特定の実施例は、車両の動きが検出されたときに高度制御システム532が動作しないようにする車両インターフェース538を他の機能との間に設ける。
車両が軽く荷重をかけられた場合、高度センサ534は、車両の外装(trim)位置が下がるようにクリップブラケット500が補助スプリング502を引っ張ることを示す車両高度データを提供する。これによって、ユーザは、車両により簡単に載荷することができる。本発明のいくつかの実施例において、車両が「ドライブ」位置に変えられると、車両インターフェース538は、補助スプリング502に加わる機能的な応力の増加を避けるよう所定のベースライン位置へ車両の高さを戻すように高度制御システム532に指示する。
図11bを参照すると、クリップブラケット(この図に詳細は示さず)が、矢印504の方向に上方に押圧されると、車両の高さはベースラインZからZ’へ下がり、ここでZ’<Zであることを示している。クリップブラケットが補助スプリング502を上方に押圧すると、下方向の力542が補助スプリング502の遠位端部に加わる。
図11cにおいて、クリップブラケット(この図に詳細は示さず)が矢印506の方向に下方に押圧されて車両の高さはベースラインZからZ”へと上昇し、ここでZ”>Zである。クリップブラケットが補助スプリング502を上方に押圧すると、上方向の力544が補助スプリング502の遠位端部に加わる。
図12は、本発明に従って構成された末広がり(splayed)サスペンション装置560の簡略化した上面図であり、補助リーフスプリング562a及び562bが、主リーフスプリング130a及び130bのそれぞれに対して角度をつけて取り付けられて示されている。前述した構造の部材がこの図に同様に示されている。補助リーフスプリングは、図1及び2の実施例の場合のようにそれぞれの主リーフスプリングに平行ではない。本発明の実際の実施例において、補助リーフスプリングに対する角度のずれは、5°乃至10°の範囲にしうる。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、後述するように限定された部材及び動的分析に対応して決定することができる。
さらに、図12の実施例に関して、主リーフスプリング130a及び130bに対しある角度でシステムに取り付けた補助リーフスプリング562a及び562bを追加することによって、この非平行装置は、剛体4リンク後部車軸システム(図示せず)を模倣するように車軸の制御を高める。しかしながら、キーになる違いは、このシステムのリーフスプリング562a及び562bが、剛体リンクとしてだけではなくスプリングとして機能することである。この有意な違いによって、車軸のワインドアップ及びロール応答を含む動的及び運動学的応答の全ての態様に作用しうるコンプライアンスを可能にする。本発明のこの実施例における角度付で配置された補助スプリングは、ロール剛性を有意に増加させる。この配置によって取付板(詳細は示さず)に加えられ得られる応力は、限定されたエレメント分析(「FEA」)など、一般的な分析システムを使用するケースバイケースの原則でバランスを保つことができる。さらに、ADAMSソフトウェアなど商業的に利用可能なソフトウェアを使用して行われる運動学的分析は、ケースバイケースの原則でロール入力への車両応答のための正確な値を識別する。ホイールの横滑り及びアクスルステアの制御がこれによって改良される。
図13は、補助スプリングのバネ定数を変化させる制御手段によって回転する能動的又は受動的な本発明に従って構成された可変位置支持台バンパ570の簡略化した斜視図である。支持台バンパを制御手段でフレームブラケットの設置(ground)点を中心に(能動的又は受動的いずれかで)回転することができることによって、補助プレートの剛性を変化させる。基本的に、シャーシレール112bのバンパの設置点は、補助スプリングの接触点が移動するように回転する。得られる剛性と運動学作用は著しく影響を受ける。特定の値の剛性及び運動学作用量は、運動モデリングを用いてケースバイケースの原則で決定される。さらに、バネ定数の得られる変化はこれによって計算される。
本発明のこの態様の実施において、電気モータ(図示せず)が、フレームブラケット(詳細を示さず)に取り付けられ、高度トランスデューサから送信される信号がどのくらいの回転量が必要とされるかを特定した後に動作し、所望される回転をもたらす。簡単な高度分析システムが、図11aに関して記述されている。ここに記述されている変位可能な支持台バンパは、可変剛性を有するバンパと組み合わせて使用することができ、これによって、最終の剛性及び運動学的軌道の多数の組合せが得られる。本発明のいくつかの実施例において、可変位置支持台バンパ570は、電気エネルギの適用に応じて粘性又は剛性が変化する流体力学的材料から構成される。可変位置支持台バンパ570の剛性は、集束する。支持台バンパをより大きい(又は小さい)固さになるように動作させることによって、支持スプリング剛性の所望される変化がもたらされ、対応してサスペンションシステムの幾何学的形状及び運動学的特性が影響をうける。
支持台バンパは、流体力学的材料と組み合わせて使用することに限定されず、空気バネや第2ステージのリーフの連結をもたらす他の機械的手段を用いることができる。本発明のこの実施例において、「能動的な」車両の再調整(retrim)はなく、システムは、受動的にレートを変化させることができ、結果として関連する運動学的な幾何学形状作用が、ロール、加速、減速、又はコーナリング運動において車両の動的挙動に影響を与える。サスペンションの変位動作によって車両姿勢が影響を受けると、支持台バンパと補助プレートとの接触が反作用の力をかけはじめる。可変レートバンパは、ゴム、ウレタン、又は中空のあるいは、例えそれが能動システムよりも小さい場合でも加重下では、補助プレートの撓み特性に影響する非線形圧縮作用をもたらすような同様の材料で作ることができる。
図14は、図13の可変位置支持台バンパの簡略化した平面図であり、その動作の特定の詳細を説明しやすくするために拡大されている。可変位置支持台バンパ570が、主リーフスプリング130aに連結されている回動連結部材580を中心に回動するように構成されるキャリア575に取り付けられていることがこの図から分かる。キャリアは、回動連結部材582でハーフリーフスプリング136aに連結されている。電気駆動装置590(概略的に示す)が、例えば、図11aと併せて記述されたシステムに応じて動作可能であり、矢印596の方向に回動連結部材580を中心にキャリア575を回転させる。電気駆動装置590は、本発明の詳細な実施例において、両方向矢印593の方向に押圧される駆動連結具592によってキャリア575に連結されている。電気駆動装置590によるキャリアの動作は、可変位置支持台バンパ570のハーフリーフスプリング136aと連結する位置を範囲c以上に変化させ、これによって、ハーフリーフスプリング136aが位置136a’に配置され、主リーフスプリング130aが位置130a’に配置される。
図15は、特に車両(図示せず)が静止しているときに、達成可能な車両高度の変化を説明するために有用な図14の可変位置支持台バンパの簡略化した図である。前述した構造の部材がこの図において同様に示されている。この図に示すように、可変位置支持台バンパ570は、前述したように、ハーフリーフスプリング136aを位置136a’へ変位させる。この変位は、ライン600によって特定される位置のz’の変位に対応する。車両の高さの変位は、実質的に、機械的な利点nx/x、又はnによって増加する変位z’に対応する。典型的な車両において、nの値は次数6にしてもよく、従って車両の高度は約6z’下がりうる。
本発明は、特定の実施例及びアプリケーションに関して記述しているが、当業者は、この教示を考慮して、ここに請求された本発明の範囲を越えるか意図から外れることなくさらなる実施例を作り出してもよい。従って、この開示において図面や記述は本発明の理解を促すために好適であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことが理解される。

Claims (31)

  1. 長手方向に延在するシャーシと、前記シャーシに沿って長手方向に延在するロータリパワーシャフトとを具え、当該ロータリパワーシャフトはその後端部で、ロータリパワーシャフトの回転運動をロータリパワーシャフトに直交配置された第1及び第2の駆動シャフトの回転運動に変換する差動装置に連結され、各前記第1及び第2の駆動シャフトがそれぞれ長手軸を有するタイプの車両の車両駆動装置において、当該車両駆動装置が:
    前記差動装置を前記シャーシに固定的に連結する差動連結装置と;
    前記第1及び第2の駆動シャフトそれぞれを前記差動装置に連結するための第1及び第2のユニバーサル連結装置であって、これによって前記第1及び第2の駆動シャフトは軸交差して配置可能となる第1及び第2のユニバーサル連結装置と;
    前記第1及び第2の駆動シャフトのうちのそれぞれ一方に前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及び前記シャーシに連結される第1及び第2のスプリング部材と;
    それぞれの第1の端部で前記第1及び第2の駆動シャフトに前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及びそれぞれの第2端部で前記シャーシに連結される第1及び第2の補助リーフスプリングと;
    第1及び第2の端部を有し、当該第1及び第2の端部で前記第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記第1の駆動シャフトの長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両駆動装置。
  2. 請求項1に記載の車両駆動装置において、前記梁の第1及び第2の端部が、所定の軸交差距離で前記第1及び第2の駆動シャフトに連結されることを特徴とする車両駆動装置。
  3. 請求項1に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2のスプリング部材が、それぞれ第1及び第2の主リーフスプリングであり、それぞれが、それらの第1の端部で前記シャーシに、及びそれらの中央で前記第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に連結されることを特徴とする車両駆動装置。
  4. 請求項3に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングが、前記それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングに平行に配置されることを特徴とする車両駆動装置。
  5. 請求項に記載の車両駆動装置において、一端部で前記回動可能な梁連結部材に、遠位端部で前記第2の駆動シャフトの長手軸方向に前記シャーシに連結された第2の梁連結アームがさらに設けられていることを特徴とする車両駆動装置。
  6. 請求項4に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングが、前記それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングの下に配置されることを特徴とする車両駆動装置。
  7. 請求項4に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングが、前記それぞれの第1及び第2の主リーフスプリングの上に配置されることを特徴とする車両駆動装置。
  8. 請求項に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングが、前記シャーシを通って延在するよう配置されることを特徴とする車両駆動装置。
  9. 請求項1に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングのそれぞれの第2端部を前記シャーシに連結する第1及び第2の変位可能な回動連結装置がさらに設けられていることを特徴とする車両駆動装置。
  10. 請求項1に記載の車両駆動装置において、前記第1及び第2の補助リーフスプリングのそれぞれのバネ定数を変化させる第1及び第2の変位可能な支持台装置がさらに設けられていることを特徴とする車両駆動装置。
  11. 長手方向に延在するシャーシと、前記シャーシに沿って長手方向に延在するロータリパワーシャフトとを具え、当該ロータリパワーシャフトはその後端部で、ロータリパワーシャフトの回転運動をロータリパワーシャフトに直交配置された第1及び第2の駆動シャフトの回転運動に変換する差動装置に連結され、各前記第1及び第2の駆動シャフトがそれぞれ長手軸を有するタイプの車両の車両駆動装置において、当該車両駆動装置が:
    前記差動装置を前記シャーシに固定的に連結する差動連結装置と;
    前記第1及び第2の駆動シャフトそれぞれを前記差動装置に連結するための第1及び第2のユニバーサル連結装置であって、これによって前記第1及び第2の駆動シャフトは軸交差して配置可能となる第1及び第2のユニバーサル連結装置と;
    それぞれ第1及び第2の端部で前記シャーシに、及びそれらの中央で前記第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれに前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位の前記駆動シャフトのそれぞれの端部でそれぞれ連結される第1及び第2の主リーフスプリングと;
    それぞれの第1の端部で前記第1及び第2の駆動シャフトに前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で、及びそれぞれの第2端部で前記シャーシに連結される第1及び第2の補助リーフスプリングと;
    第1及び第2の端部を有し、当該第1及び第2の端部で前記第1及び第2の駆動シャフトのそれぞれ一方に前記第1及び第2のユニバーサル連結装置に対して遠位のそれぞれの端部で連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記第1の駆動シャフトの長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両駆動装置。
  12. シャーシと、駆動車軸とを具える車両の車両サスペンション装置において、当該車両サスペンション装置が:
    長手形状と、前記車両のシャーシに連結するための第1及び第2の端部とを具える主リーフスプリングと;
    長手形状と、前記シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える補助リーフスプリングと;
    前記駆動車軸に連結するための連結部材と;
    前記連結部材に連結するために、前記主リーフスプリングの第1及び第2の端部の中間のほぼ中央に回動可能に連結する第1の回動ジョイントと;
    前記補助リーフスプリングの第2端部を前記連結部材に回動可能に連結する第2の回動ジョイントと;
    前記駆動車軸に連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記駆動車軸の長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  13. 請求項12に記載の車両サスペンション装置において、前記第1の回動ジョイントを前記主リーフスプリングのほぼ中央に固定する主リーフ連結具がさらに設けられていることを特徴とする車両サスペンション装置。
  14. 請求項12に記載の車両サスペンション装置において、前記第1の回動ジョイントが、第1及び第2の回動部分から形成されており、前記第1の回動部分が、前記主リーフ連結具に固定的に連結されており、前記第2の回動部分が、前記連結部材に固定的に連結されており、前記第1及び第2の回動部分が互いに回動可能に構成されることを特徴とする車両サスペンション装置。
  15. 請求項13に記載の車両サスペンション装置において、前記第1の回動ジョイントが、前記主リーフスプリングと前記連結部材との間で制限された回動運動を可能にするように構成されており、前記回動運動が、前記主リーフスプリングに対してシーソー状で長手方向に向けられることを特徴とする車両サスペンション装置。
  16. シャーシと、駆動車軸とを具える車両の車両サスペンション装置において、当該車両サスペンション装置が:
    螺旋型の形状を有しており、前記車両のシャーシに連結するための第1の端部と、前記車両の車軸に連結するための第2の端部とを具える主スプリングと;
    長手形状を有しており、前記シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える補助リーフスプリングと;
    前記補助リーフスプリングの第2端部を前記駆動車軸に連結するための連結部材と;
    前記駆動車軸に連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記駆動車軸の長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  17. 請求項16に記載の車両サスペンション装置において、前記連結部材が、前記補助リーフスプリングの第2端部を前記駆動車軸に回動可能に連結する回動ジョイントを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  18. 請求項16に記載の車両サスペンション装置において、前記シャシーに連結された第1及び第2の端部をそれぞれ具えるとともに、前記駆動シャフトに及び前記主スプリングの第2の端部にほぼ中央で連結されるさらなる主スプリングを設けることを特徴とする車両サスペンション装置。
  19. 請求項18に記載の車両サスペンション装置において、前記さらなる主スプリングが平坦な位置決めプレートを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  20. 請求項19に記載の車両サスペンション装置において、前記さらなる主スプリングが単一プレートの主リーフスプリングを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  21. 車両サスペンション装置において:
    平面が長手形状であり、前記車両のシャーシに連結するための第1及び第2の端部とを具える主リーフスプリングと;
    平面が長手形状であり、前記シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える補助リーフスプリングと;
    を具え、前記補助リーフスプリングの平面長手形状が、前記主リーフスプリングの平面長手形状に対して角度をつけて配置され
    駆動車軸に連結される梁を具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記駆動車軸の長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  22. 請求項21に記載の車両サスペンション装置において、前記補助リーフスプリングの平面長手形状及び前記主リーフスプリングの平面長手形状が、互いに対して約5°乃至10°の間の角度で配置されることを特徴とする車両サスペンション装置。
  23. 請求項22に記載の車両サスペンション装置において、前記主リーフスプリングの平面長手形状が、前記車両のシャーシフレームレールにほぼ平行に配置されることを特徴とする車両サスペンション装置。
  24. 車両サスペンション装置において:
    前記車両のシャーシに連結するための第1及び第2の端部とを具える主リーフスプリングと;
    前記シャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える補助リーフスプリングと;
    前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つと連結する支持台であって、変更可能な弾性特性を有する能動材料から形成される支持台と;
    駆動車軸に連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記駆動車軸の長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  25. 請求項24に記載の車両サスペンション装置において、前記支持台の弾性特性が、これへの電気エネルギの適用に応じて構成可能であることを特徴とする車両サスペンション装置。
  26. 車両サスペンション装置において:
    前記車両のシャーシに連結するための第1及び第2の端部とを具える主リーフスプリングと;
    前記車両のシャーシに連結するための第1の端部と、第2の端部とを具える補助リーフスプリングと;
    前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つと連結する支持台であって、前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つに沿って能動的に変位可能な支持台と;
    駆動車軸に連結される梁とを具え、
    前記梁を前記シャーシに連結する梁連結装置がさらに設けられ、
    前記梁連結装置が:
    前記梁に軸支された回動可能な梁連結部材と;
    一端部で前記回動可能な梁連結部材に、前記駆動車軸の長手軸方向の遠位端部で前記シャーシに連結された第1の梁連結アームとを具えることを特徴とする車両サスペンション装置。
  27. 請求項26に記載の車両サスペンション装置において、前記支持台を前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つに沿って配置する電気駆動装置がさらに設けられていることを特徴とする車両サスペンション装置。
  28. 請求項26に記載の車両サスペンション装置において、前記支持台を前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つに沿って配置する液圧駆動装置がさらに設けられていることを特徴とする車両サスペンション装置。
  29. 請求項26に記載の車両サスペンション装置において、前記支持台を支持し、前記車両のシャーシに回動可能に連結される支持台キャリアがさらに設けられていることを特徴とする車両サスペンション装置。
  30. 請求項26に記載の車両サスペンション装置において、前記主及び補助リーフスプリングのうちの一つに沿った前記支持台の変位に応じて、前記車両の高さが変化することを特徴とする車両サスペンション装置。
  31. 請求項30に記載の車両サスペンション装置において、前記対応する車両の高さの変化が、ユーザ入力及び車両高度センサから入力データを受信する車両高度制御システムに対応することを特徴とする車両サスペンション装置。
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