JP5480267B2

JP5480267B2 - キャブサスペンションユニット及び同キャブサスペンションユニットを少なくとも２つ含む車両

Info

Publication number: JP5480267B2
Application number: JP2011527414A
Authority: JP
Inventors: モシチッキ，クリスティアン
Original assignee: ルノー・トラックス
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: ES2478271T3; EP2337729B8; EP2337729A1; JP2012502849A; EP2337729B1; WO2010032090A1

Description

本発明は、キャブ（運転台）を支持するシャーシを有する車両のためのキャブサスペンションユニットに関する。本発明は、キャブを支持するシャーシを有し、かつ、該キャブサスペンションユニットを少なくとも２つ含む車両にも関する。

キャブを支持するシャーシを有する従来の車両、特に従来のトラックは、通常、一つ以上のキャブサスペンションユニットを含む。このようなキャブサスペンションユニットは、車両の走行方向を基準としたキャブの後方位置と前方位置の少なくともいずれかにおいて、キャブとシャーシの間に配置される。

特許文献１には、キャブを支持するシャーシを有する車両用のキャブサスペンションユニットが記載されており、このキャブサスペンションユニットは、該キャブに対する回転部及び静止部を含む。一方の静止部、すなわちキャブに対して静止しているトーションバーは、２つのレバーを利用する、キャブとの結合手段を有する。他方の回転部、すなわちキャブに対して回転する四角形ハウジングは、シャーシとの結合手段を有する。

回転部は、キャブの横断方向に沿って延びる水平軸を中心に回転することができる。単一の弾性構成要素は、回転部と静止部の間の容積全体に延びる。この弾性構成要素は、回転部と静止部それぞれの表面に固定される。このため、弾性構成要素は、高い領域では引っ張り、低い領域では圧縮を伴う、せん断捩じり力を受ける。引っ張りを伴う捩じり力によって生じるせん断変形は、弾性構成要素、ひいてはキャブサスペンションユニットの有効寿命を短縮する傾向がある。また、このキャブサスペンションユニットの構造のせいで、弾性構成要素は完全に線形性の剛性を有し、その結果、約±５０ｍｍである、実現可能な最大のキャブの変位、又はストロークに対応するために、非常に寸法の大きいキャブサスペンションユニットが必要になる。

また、弾性構成要素は単体であるため、垂直方向の剛性を調整できない。このため、キャブの垂直方向の振動の減衰は、両方向において比較的制限的である。更に、キャブの全幅に対して一つのキャブサスペンションユニットしか存在しない。従って、このキャブサスペンションユニットは、横方向が非常に幅広である。

米国特許第５，９６７，５９７号明細書

本発明の一つの目的は、キャブの大きい変位に適合する非線形性の剛性を有し、有効寿命の長い構成要素を備え、全体寸法が比較的小さく、優れた横揺れ防止特性を備えるキャブサスペンションユニットを提供することである。

この目的は、キャブを支持するシャーシを有する車両のためのキャブサスペンションユニットであって、該キャブに対する回転部及び静止部を含み、該回転部と該静止部のうちの一方は、該キャブとの結合手段を有し、該回転部と該静止部のうちの他方は、該シャーシとの結合手段を有し、該回転部は、該シャーシに対する該キャブの垂直方向の移動によって、概して水平な軸を中心に該静止部に対して回転するように配置され、該静止部は、該キャブに対して固定される、キャブサスペンションユニットによって達成され、該キャブサスペンションユニットは更に、
−該回転部と該静止部の間に設けられて、該キャブの荷重によって生じる、主に垂直方向の力を伝達する、少なくとも一つの第１構成要素と、
−弾性特性を有し、該回転部と該静止部の間に設けられて、主に圧縮応力を受けると共に、該回転部の回転移動を減衰させる、少なくとも一つの第２構成要素とを含む。

本発明の、有利であるが省略可能な他の特徴によれば、単独又は技術的に可能な任意の組み合わせで考えられることは、
−該第１構成要素、又は各第１構成要素は弾性特性を有し、該第１構成要素、又は各第１構成要素は、該回転部と該静止部とに取り付けられ、
−キャブサスペンションユニットは、２つの第２弾性構成要素を含み、該第２弾性構成要素は、該水平な軸に対して略対称に配置及び方向決めされ、
−キャブサスペンションユニットは、弾性特性を有する少なくとも一つの第３構成要素を更に含み、該第３構成要素は、該回転部と該静止部の間に配置されて、該キャブが該シャーシから離れる方向に第１所定距離を超えて移動するときに、主に圧縮応力を受けると共に、該回転部の回転移動を減衰させ、
−キャブサスペンションユニットは、該水平な軸に対して対称に配置及び方向決めされる２つの第３弾性構成要素を有し、
−該第２弾性構成要素、及び第３弾性構成要素は、個別の構成要素であり、
−該第２弾性構成要素、及び第３弾性構成要素は、該キャブサスペンションユニットの剛性が、一方において、該シャーシに対する該キャブの小さい変位に対しては低く、他方において、該シャーシに対する該キャブの大きい変位に対しては高くなるように選択され、
−該回転部と該静止部のうちの一方は、外側部分を画定し、該回転部と該静止部のうちの他方は、内側部分を画定し、該外側部分は、該内側部分を概ね取り囲み、
−該回転部、及び該静止部は、それぞれ該シャーシとの結合手段、及び該キャブとの結合手段を有し、該回転部、及び該静止部は、それぞれ該内側部分、及び該外側部分を画定し、
−該第１構成要素、又は各第１構成要素は、該水平な軸の垂直方向上部に配置され、
−該第１構成要素、又は各第１構成要素は、該水平な軸の垂直方向下部に配置され、
−該第２弾性構成要素、又は各第２弾性構成要素は、各平坦面に沿って該回転部及び該静止部と協働し、該平坦面は、該静止部と該回転部の少なくとも一つの相対動作位置において、実質的に平行であり、
−該回転部は、該第３弾性構成要素と協働するように配置される副平坦面を有し、該副平坦面は互いに略平行であり、
−該第３弾性構成要素、又は各第３弾性構成要素は、該回転部と該静止部のうちの一方にのみ取り付けられ、
−該第２弾性構成要素、及び第３弾性構成要素は、弾性材料、例えばゴムで形成され、
−該回転部と該静止部のうちの一方は、レバーを用いて該シャーシに結合され、該レバーは、該シャーシに関節式に連結される。

本発明の他の目的は、乗員の快適さが向上し、キャブの垂直方向の変位に沿った振動を減衰させる可変剛性と、優れた横揺れ防止挙動を有する車両を提供することである。

この目的は、キャブを支持するシャーシを有する車両において、先行するいずれかの請求項に係るキャブサスペンションユニットを少なくとも２つ含み、該サスペンションユニットが、該車両の右側及び左側にそれぞれ配置される車両によって達成される。

本発明及びその利点は、付属の図面を参照した下記の説明に基づいて十分に理解されるであろう。この説明は、本発明の範囲を限定するものではなく、説明のための例として提示される。図面は次のとおりである。
本発明に係る車両に搭載される、本発明に係るキャブサスペンションユニットの第１実施形態の第１位置における模式的側面図である。図１のキャブサスペンションユニットの第２位置における、図１と同様の図である。図１のキャブサスペンションユニットの第３位置における、図１と同様の図である。本発明に係るキャブサスペンションユニットに対して、キャブによって付与される垂直荷重を、キャブの垂直方向の変位と対比して示すグラフである。製造工程中の中間段階における、図１のキャブサスペンションユニットを、規模を縮小して示す図である。本発明の第２実施形態に係るキャブサスペンションユニットの斜視図である。図６のキャブサスペンションユニットの分解斜視図である。本発明に係るキャブサスペンションユニットの第３実施形態を、規模を縮小して示す図である。図１の位置と同様の位置における、本発明の第４実施形態に係るキャブサスペンションユニットの図である。

図１に、トラックなどの、本発明に係る車両のキャブ１とシャーシ５１の間に配置されるキャブサスペンションユニット１００を示す。キャブサスペンションユニット１００は、回転部１５１及び静止部１０１を含む。回転部１５１は、軸Ｙ_１５１を中心に、静止部１０１に対して、及びキャブ１に対して回転可能であるため「回転」と称され、静止部１０１は、キャブ１に対して移動しないため「静止」と称される。回転部１５１のこの回転移動は、シャーシ５１に対するキャブ１の垂直方向の移動に由来し、ひいては、車両が走行している道路の凹凸によって生じる。回転部１５１の軸Ｙ_１５１を中心とした回転幅は、３０°を超えないように規制される。すなわち、回転部１５１は、規定の幅で、静止部１０１に対して回転できる。

回転部１５１と静止部１０１のこの回転移動は、レバー式サスペンションとして設計されるサスペンションによるものである。回転部１５１は、レバー５２の一端に設けられるシャフト５２１に固定される。シャフト５２１は、軸Ｙ_１５１に沿って延びる。軸Ｙ_１５１は、水平方向に対して僅かに傾斜していても、又は僅かに傾いていてもよいため、「略」水平であると表される。レバー５２は、長手方向の垂直な平面に延びるほぼ直線状の形状を有し、その第２の端部によってブラケット５３に回動可能に連結されており、Ｙ軸と平行な軸Ｙ_５２を中心に回動する。ブラケット５３は、シャーシ５１に固定される。このため、レバー５２は、シャーシ５１に関節式に連結される。従って、シャフト５２１、レバー５２、及びブラケット５３は、シャーシ５１に回転部１５１を連結する手段を構成する。レバー５２は、キャブ１の底部前方に向かって傾斜している。すなわち、レバー５２の軸Ｙ_５２は、軸Ｙ_１５１の下方で若干前方に位置して、車両の加速又は減速によって生じる長手方向の力の影響を緩和する。

キャブサスペンションユニット１００は、キャブ１の前方領域の下に搭載されて、キャブ１とシャーシ５１の垂直方向の相対移動を実現するように設計される。上に向かう垂直方向は、図１に、ＸＹＺ基準座標系の軸Ｚによって示されている。Ｘ軸は、車両の走行の前方方向を表す。Ｙ軸は、車両の横方向を表す。軸Ｘ及び軸Ｙは、両方とも、車両が水平面に位置しているときに略水平である。長さ、幅、及び高さは、基準軸Ｘ、Ｙ、及びＺに沿って定義される。キャブ１の前方端部は、キャブ１が軸Ｙ_５２を中心に回動できるように、シャーシ５１に回動可能に固定される。キャブサスペンションユニット１００は、キャブ１の前方端部の左右両側に一つずつ存在する。これに代えて、キャブの各角部、すなわち、前方及び後方の両側各端部に一つずつ、４つのキャブサスペンションユニットが存在してもよい。

この第１実施形態において、静止部１０１は、概して、その内部に中央空洞部を備え、基本的に円形の円筒形状の外面を持つ筒の形状である。静止部１０１の外面は、任意の既知の手段、例えば、溶接、接着、又はキーによって静止フレーム１４１に強固に固定される。静止フレーム１４１は、静止部１０１を取り囲む筒部と、固定板１４２とを含み、この固定板１４２は、任意の既知の手段、例えば、リベット、溶接、又はボルトによってキャブ１に固定される。従って、静止フレーム１４１とその固定板１４２とで、キャブ１に静止部１０１を連結する手段を構成する。

本発明に係る車両は、そのシャーシ５１にキャブ１を支持させるために、キャブサスペンションユニット１００のようなキャブサスペンションユニットを少なくとも２つ含む。一実施形態において、第１のキャブサスペンションユニットは、キャブ１の前方領域の右側に配置され、もう一方のキャブサスペンションユニットは、キャブ１の前方領域の左側に配置される。これら２つのキャブサスペンションユニット１００は、いずれも、シャーシ５１に対して弾性的かつ可撓的にキャブ１を支持するように機能する。

軸Ｙ_１５１によって示される横方向に沿って見たときのキャブサスペンションユニット１００の全幅は、５０ｍｍから１５０ｍｍである。いずれにおいても好ましいのは、１１０ｍｍより小さいことである。従って、キャブサスペンションユニット１００は、極めて小型である。また、２つの平行なキャブサスペンションユニット１００を利用することで、キャブ１の横揺れ動作を許容しながら、その横揺れ動作を良好にフィルタリング又は減衰させることができる。

本実施形態において、回転部１５１は、２つの比較的薄い上側腕部と、比較的厚い足部とを備える「Ｙ」形の全体形状を有する。この比較的複雑な形状は、回転部１５１が実施するように意図される、後述の機能によって決定される。回転部１５１は、静止部１０１に完全に取り囲まれている。従って、回転部１５１は、キャブサスペンションユニット１００の内側部分を構成し、静止部１０１は、キャブサスペンションユニット１００の外側部分を構成する。

キャブサスペンションユニット１００は、第１構成要素１１１、２つの第２構成要素１２１及び１２５、並びに２つの第３構成要素１３１及び１３５を更に含む。ここに記載した全ての構成要素は、弾性特性を有し、この弾性特性はほぼ等方的であるため、特に圧縮状態において等方的である。本実施形態において、第１、第２、及び第３弾性構成要素１１１、１２１、１２５、１３１、及び１３５は、互いに異なる、すなわち、単体ではなく、また、本例ではゴムなどの弾性材料で形成されるため、機械的荷重がかけられたときに弾性変形することができる。これに代えて、第１弾性構成要素と第２弾性構成要素とを単体に形成して、一つの一体型の構成要素を形成してもよい。ただし、第２弾性構成要素と第３弾性構成要素は、それぞれ個別の構成要素である。

第１弾性構成要素１１１は、回転部１５１と静止部１０１の間に配設される。具体的には、第１弾性構成要素１１１は、平行六面体の全体形状を有する。図１に示す第１実施形態において、第１弾性構成要素１１１は、上向きのＺ軸を基準として、軸Ｙ_１５１の垂直方向上方に配置される。

その上面及び下面は、それぞれ対応する面１０２及び１５２に接着され、これらの面１０２及び１５２は静止部１０１及び回転部１５１にそれぞれ所属する。両方の接着面１０２及び１５２は、円筒の一区画の形状を有し、互いにほぼ平行である。接着面１０２は、静止部１０１から軸Ｙ_１５１に向かって剛体として突出するスタッド１０７によって画定される。接着面１５２は、回転部１５１の上部において、回転部１５１の上側腕部の間に延びる表面によって画定される。

第１弾性構成要素１１１は、ベクトルＦ_１によって示される、主に垂直方向の力を伝達でき、この力は、キャブ１によって回転部１５１に付与される荷重Ｌによって生じる力である。実際、第１弾性構成要素１１１は、略垂直、すなわちＺ軸に平行で、径方向、すなわち軸Ｙ_１５１の割線の方向に伸長する。換言すると、第１弾性構成要素１１１は、シャフト５２１の垂直方向上部に配置される。また、接着面１０２及び１５２は、いずれも軸Ｙ_１５１に略平行である。従って、第１弾性構成要素１１１は、主として、スタッド１０７からシャフト５２１、ひいてはレバー５２に力Ｆ_１を伝達する。第１弾性構成要素１１１は、面１０２及び１５２に固定されたときに、圧縮時には、垂直な軸Ｚに沿って剛性を有するが、せん断方向、すなわち軸Ｘ又はＹに沿った方向においてはむしろ軟性であることが好ましい。

第２弾性構成要素１２１及び１２５は、いずれも回転部１５１と静止部１０１の間に配置される。第１弾性構成要素１１１と同様に、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、両方とも平行六面体の形状を有する。図１を見ると判るように、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、軸Ｙ_１５１に対して略対称に配置及び方向決めされる。実際、第２弾性構成要素１２１は、軸Ｙ_１５１の上部右側に配置されるのに対し、第２弾性構成要素１２５は、軸Ｙ_１５１の下部左側に配置される。第２弾性構成要素１２１及び１２５は、回転部１５１と静止部１０１の一方、又は両方に固定できる。これらの要素は、接着、又は同等の任意の手段で固定されてよい。下記の説明から判るように、第２構成要素は、基本的に、回転部と静止部の間で圧縮応力を受けることになるため、これらの構成要素は、前述の回転部と静止部のうちの一方に固定されるだけで十分である。

第２弾性構成要素１２１の一方の面は、静止部１０１に属する平坦面１０３と協働し、第２弾性構成要素１２１の反対側の面は、回転部１５１に属する平坦面１５３と協働する。同様に、第２弾性構成要素１２５の互いに反対側の面は、静止部１０１の平坦面１０５、及び回転部１５１の平坦面１５５とそれぞれ協働する。

その各形状及び配置により、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、主に圧縮応力を受けることになる。この構成によって、各第２弾性構成要素１２１又は１２５は、軸Ｙ_１５１を中心とした力、下記においてＴ_１及びＴ_２、又はＴ_３及びＴ_４と記す力を伝達できる。この力は、主に、静止部１０１によって回転部１５１に付与される荷重に起因するものである。力Ｔ_１及びＴ_２、又はＴ_３及びＴ_４は、回転部１５１の回転を規制又は妨害するトルクを生成する。従って、各第２弾性構成要素１２１又は１２５は、回転部１５１が、付属の図１〜図３に示した位置から時計回りに回転するときに、回転部１５１の回転移動を減衰させるために配設される。

また、２つの第３弾性構成要素１３１及び１３５は、回転部１５１及び静止部１０１の間に配置される。第３弾性構成要素１３１及び１３５は、半分の円筒形であるが、球、平行六面体等の半分の形状であってもよい。第３弾性構成要素１３５は、軸Ｙ_１５１を中心として、第３弾性構成要素１３１と略対称に配置及び方向決めされる。図１から判るように、第３構成要素１３１は左下を向いているのに対し、第３弾性構成要素１３５は右上を向いている。

第３弾性構成要素１３１は、静止部１０１に属する三角形突起１０８によって画定される平坦面１０４に接着されて固定される。同様に、第３弾性構成要素１３５は、静止部１０１に属する三角形突起１０９によって画定される平坦面１０６に接着されて固定される。第１及び第２弾性構成要素１１１、１２１、及び１２５とは異なり、第３弾性構成要素１３１及び１３５は、回転部１５１には固定されない。従って、各第３弾性構成要素１３１又は１３５は、静止部１０１にのみ取り付けられる。これに代えて、第３弾性構成要素１３１及び１３５は、いずれか他の同等の手段で静止部１０１に固定されてもよい。

図５に、製造工程中の中間ステップにおける、図１のキャブサスペンションユニットを示す。これまでに、第１及び第２弾性構成要素１１１、１２１、及び１２５が、静止部１０１及び回転部１５１に成形されているか、又は静止部１０１と回転部１５１のうちの少なくとも一方に固定されているため、第３弾性構成要素１３１及び１３５が存在しない中間部品になっている。図５に示したこの位置において、第１又は第２弾性構成要素１１１、１２１、又は１２５に対する応力は存在しない。この結果のキャブサスペンションユニット１００は、図２の中間位置とは異なる、第１取り付け位置にある。

第３弾性構成要素１３１及び１３５は、将来の配置場所に点線で図示されており、これらの第３弾性構成要素は、第２弾性構成要素が「無荷重」であるときに、回転部と干渉することが判る。ここで、中間ステップは、静止部１０１に第３弾性構成要素１３１及び１３５を固定することで構成される。このステップでは、第２構成要素が圧縮される第２取り付け位置（図示されてないが、例えば、図１と同様の位置）まで回転部を回転させる必要がある。第３の構成要素が定位置にあると、２つの部品は解放されて無荷重の位置につく。この位置において、両方の第２及び第３弾性構成要素は、車両に搭載される前であっても圧縮応力を受ける。

次に、キャブサスペンションユニット１００の動作について、図１、図２、及び図３と比較しながらより厳密に説明する。キャブサスペンションユニット１００について、図２は、中間すなわち「中立」位置を表し、図１は下側すなわち「下部」位置、図３は上側すなわち「反発」位置を表している。軸Ｙ_５２を中心としたレバー５２の反時計回りの回動、及び軸Ｙ_１５１を中心とした回転部１５１の反時計回りの回転は、図１の位置から図２の位置を通って図３の位置に至る。

図２は、図１及び図３にそれぞれ図示した位置の間の中間位置に相当する。キャブ１は、シャーシ５１の基準面に対して高さＨ_２に位置し、この高さＨ_２は、図１及び図３の各位置のキャブ１の高さＨ_１とＨ_３の間に構成される。図２の中間位置において、レバー５２の軸Ｘ_５２は、シャーシ５１の方向Ｘ_５１との間に中間角度Ａ_２を形成する。この位置は、キャブサスペンションユニット１００が、キャブ１の重量に相当する静荷重のみを伝達することから「中立」と称される。このような静荷重は、キャブ１がシャーシ５１に懸架されていれば必ず存在する。

図２の位置において、第１及び第２弾性構成要素１１１、１２１、及び１２５は、前記静荷重によって生じる圧縮応力のみを受ける。また、第３弾性構成要素１３１及び１３５は、この「中立」位置においていずれの応力も受けない。実際、第３弾性構成要素１３１及び１３５は、回転部１５１からそれぞれ距離ｄ_１３１及びｄ_１３５の位置にあるため、いずれも回転部１５１には接触していない。第３弾性構成要素１３１及び１３５は、キャブ１が、所定の距離Ｈ_３より短い距離でシャーシ５１から離れて位置する限り、回転部１５１からそれぞれ距離ｄ_１３１及びｄ_１３５の位置にある。

図１の位置は「下部」と呼ばれるが、これは、図１に該当する位置は、キャブ１が低くなる位置、すなわちキャブ１がシャーシ５１に向かって下方に移動して、静荷重に動荷重が追加される位置に対応するためである。このような動荷重は、例えば、シャーシ５１が、急に、キャブに対して上方に移動したとき、すなわち、車両の車輪が隆起と衝突したときに生じる。このような位置において、キャブ１は、シャーシ５１の基準面に対して高さＨ_１の位置にある。また、レバー５２の長手方向の軸Ｘ_５２は、シャーシ５１を表す水平方向Ｘ_５１との間に小さい角度Ａ_１を形成する。角度Ａ_１は、図２の「中立」位置を基準にすると、約−１５°に相当する。図１の位置において、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、圧縮応力を受け、第１弾性構成要素１１１は、圧縮及びせん断の両方の応力を受けるのに対し、第３弾性構成要素１３１及び１３５には、いずれの応力もかからない。

図３の位置は「反発」位置と呼ばれるが、これは、キャブ１がキャブサスペンションユニット１００に反発しているためである。図３は、キャブ１が高くなる位置、すなわち、キャブ１がシャーシ５１から離れて上方に移動して、静荷重に動荷重が追加される位置に対応する。このような動荷重は、例えば、シャーシ５１が、急に、キャブに対して下方に移動するとき、すなわち、車両の車輪が道路の穴を通過するときに生じる。図３に示した位置は、キャブ１が所定の距離を超えてシャーシ５１から離れる場合、すなわち回転部１５１の足部及び左上腕部が、それぞれ第３弾性構成要素１３１及び１３５との接触位置に到達したときに顕現する。

図３の位置において、キャブ１は、シャーシ５１の基準面に対して高さＨ_３の位置にある。また、軸Ｘ_５２は、シャーシ５１の方向Ｘ_５１との間に大きい角度Ａ_３を形成する。角度Ａ_３は、図２の「中立」位置を基準にすると、約＋１５°に相当する。図３は、第３弾性構成要素１３１及び１３５が、主に圧縮応力を受けて、シャーシ５１に対するキャブ１の垂直方向の移動によってもたらされる動荷重のほとんどを伝達する位置を表している。このため、第３弾性構成要素１３１及び１３５は、回転部１５１が、図３に示した位置から反時計回りに回転する際の回転部１５１の回転移動を減衰させることができる。

この図３の位置において、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、若干の圧縮応力に曝されたままであるか、又は応力を受けないことが好ましい。第２構成要素１２１及び１２５が、静止部１０１と回転部１５１の両方に固定されている場合、極限の位置において、第２構成要素１２１及び１２５は、若干の引っ張り応力に曝され得る。第１弾性構成要素１１１は、圧縮及びせん断の両方の応力を受ける。第１弾性構成要素１１１は、Ｙ方向に沿って摺動して、静止部１０１と回転部１５１の間の回動接続部として概ね機能する。

回転部１５１が、静止部１０１に対して規定の幅で回転するとき、回転部の上側腕部及び足部の変位は、レバーの腕との関連において、すなわち、レバー５２の長さ、及び上側腕部及び足部それぞれの半径によって、キャブ１の垂直方向の変位に対応する。これらレバーの腕は、キャブ１の最大の垂直方向の変位と、第１、第２、及び第３の弾性構成要素１１１、１２１、１２５、１３１、及び１３５の許容可能な圧縮量とに応じて選択される。

「中立」の位置とは異なり、図１の「下部」位置、及び図３の「反発」位置は、キャブ１とシャーシ５１の相対移動によって生じる高荷重Ｌの伝達状態に該当する。一方の、図１の「下部」位置において、第１弾性構成要素１１１は、静荷重と動荷重の組み合わせに対応する力Ｆ_１を伝達し、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、トルクを生成する、大きい動的な力Ｔ_１及びＴ_２を伝達する。他方の、図３の「反発」位置において、第１弾性構成要素１１１は、依然として、静荷重と動荷重の組み合わせに相当する力Ｆ_１を伝達し、第２弾性構成要素１２１及び１２５は、トルクを生成する、大きい動的な力Ｔ_３及びＴ_４を伝達するが、この力Ｔ_３及びＴ_４は、力Ｔ_１及びＴ_２によって生成されるトルクと方向が逆である。

また、キャブサスペンションユニット１００には、第２と第３両方の弾性構成要素１２１、１２５、１３１、及び１３５が圧縮状態にある、図示しない位置が存在する。このような位置は、「反発」位置と、第２弾性構成要素１２１及び１２５が再び圧縮される位置の間の移行状態を表す。

図４に、キャブ１によってシャーシ５１に付与される荷重Ｌと、シャーシ５１に対するキャブ１の変位ΔＨとを対比したグラフを示す。この変位ΔＨは、現在の高さＨを引いた「中立」高さＨ_２に相当する。すなわち、ΔＨ＝Ｈ_２−Ｈである。キャブ１の変位ΔＨは、荷重Ｌが静荷重のみである場所のキャブ１の高さから、キャブ１の現在の高さを引くことによって得られる。キャブサスペンション１００への動荷重は、力Ｔ_１及びＴ_２、もしくは力Ｔ_３及びＴ_４、又はその両方を増加又は減少させ、軸Ｙ_１５１を中心としたリアクショントルクを発生させる。図４のグラフにおいて、荷重Ｌは、デカニュートン（ｄａＮ）で表され、変位ΔＨは、ミリメートル（ｍｍ）で表されている。

この曲線は、直線形状の中央部分２を有し、この中央部分２では、変位ΔＨの大幅な増加、例えば２５ｍｍの増加が、荷重Ｌの僅かな増加、例えば、３００ｄａＮに対応するため、勾配は微弱である。この中央部分２は、第２弾性構成要素１２１及び１２５の圧縮量が小さい静荷重Ｌに対応する。一方、回転部１５１は、図２に示した「中立」位置から時計回りに僅かに回転している。車両には、本例において４つのキャブサスペンションユニットが搭載されていることに加え、約８００ｄａＮのキャブの重量がかかることから、変位ΔＨ=０、すなわち図２の「中立」位置における静荷重Ｌは約２００ｄａＮである。

従って、中央のライン２は、乗員にとって非常に快適な、キャブサスペンションユニット１００の振る舞いを表している。このため、第２弾性構成要素１２１及び１２５、並びに第１弾性構成要素１１１の寸法及び弾性率は、「中立」すなわち中間位置の廻りでの大きい変位に対するキャブサスペンションユニット１００の剛性が比較的低くなるように選択される。また、第１弾性構成要素１１１の弾性率は、第１弾性構成要素１１１が比較的高い圧縮剛性を示すように選択される。これにより、第２及び第３弾性構成要素１２１、１２５、１３１、及び１３５に伝達される垂直方向の力が低減されるため、これらの弾性構成要素にせん断モードの過剰な応力がかかることが防止される。

更に、中央のライン２の右には、移行領域２３の先に湾曲したライン３が延びている。右のライン３は、シャーシ５１に向かう方向のキャブ１の極端な変位ΔＨに対応する高荷重Ｌを表している。右のライン３の勾配は、変位ΔＨが急激に増加すると、より急傾斜になる。この状態は、回転部１５１が時計回りに回転して、第２弾性構成要素１２１及び１２５を大幅に圧縮する、図１の「下部」位置に対応する。第２弾性構成要素１２１及び１２５は、大きく圧縮されても僅かの変形しか生じないが、これは、第２弾性構成要素１２１及び１２５の弾性率の上昇に起因する。この状態は、キャブサスペンションユニット１００の高い剛性に対応する。

右のライン３の反対側の、中央のライン２の左に、図４は、湾曲したライン４を示している。このライン４において、回転部１５１は、図３の「反発」位置に向かって反時計回りに回転して、第３弾性構成要素１３１及び１３５との接触位置に達している。移行領域２４の先で、左のライン４は、変位ΔＨの絶対値が大きくなるに従ってより急傾斜になる。この左のライン４に沿って、圧縮状態で動作している第３弾性構成要素１３１及び１３５は、高い弾性率を示す。この状態も、キャブサスペンションユニット１００の高い剛性に対応し、変位ΔＨが小さいにも関わらず高い荷重Ｌが伝達される。

図１の位置は、図４のグラフの移行領域２３に対応し、図３の位置は、図４のグラフの移行領域２４に対応する。

非線形性の剛性を有するキャブサスペンションユニット１００のこのような振る舞いは、キャブの乗員に多くの状況で快適な状態を提供するだけでなく、キャブ１が極めて大きく変位する条件を回避する。実際、キャブ１が「下部」又は「反発」のいずれかである高荷重Ｌは、小さい極端な変位と共に、弾性構成要素の高い弾性率によって、シャーシ５１に伝達される。

また、第１、第２、及び第３弾性構成要素１１１、１２１、１２５、１３１、及び１３５は、引っ張り状態、及びせん断状態で動作することはほとんどない。実際、これらの弾性構成要素が、ゴムなどの弾性材料で形成されている場合、これらの弾性構成要素は、引っ張りと比べて遥かに大きい圧縮力に耐えることができる。従って、第１、第２、及び第３弾性構成要素１１１、１２１、１２５、１３１、及び１３５は、より長い有効寿命を持ち得る。

更に、本発明に係るキャブサスペンションユニットの設計では、キャブの上方への移動と下方への移動、すなわち、キャブがシャーシに向かって移動する、又はシャーシから離れる場合について、それぞれ異なる剛性係数を選択できる。

図６及び図７に、本発明の他の実施形態に係るキャブサスペンションユニット３００を示す。キャブサスペンションユニット３００の主要部品は、図１〜図３のキャブサスペンションユニット１００の対応する部品の構造と極めて類似した構造を有する。ほとんどの場合、キャブサスペンションユニット３００の部品の参照番号は、２００を加算することによって、対応する構造を有するキャブサスペンションユニット１００の部品の参照番号から、直接導出できる。

従って、キャブ２０１、シャーシ２５１、ブラケット２５３、及び横方向の軸Ｙ_２５２を有するレバー２５２を定義できる。図６及び図７は、水平面がＸＹである、図１〜図３と同一のＸＹＺ基準座標系を有する。キャブサスペンションユニット３００は、静止部３０１及び回転部３５１を含む。図７からより具体的に判るように、外側である回転部３５１は、キャブサスペンションユニット１００の外側の静止部１０１と同じ形状又は設計を有する。同様に、内側である静止部３０１は、キャブサスペンションユニット１００の内側の回転部１５１と同じ形状又は設計を有する。

静止部３０１は、２つのフランジ１１及び１２を介してキャブ２０１に連結される。フランジ１１及び１２は、キャブサスペンションユニット３００の両側に延びて、ボルト１３を用いてキャブ２０１に固定される。２つのボルト１４は、フランジ１１及び１２を静止部３０１に固定する。従って、静止部３０１は、キャブ２０１に対して静止していると言える。

回転部３５１は、静止部３０１に対して、及びキャブ２０１に対して回転できる。回転部３５１は、その外側表面に、レバー２５２の内側円筒面に設けられた溝２５２０と係合するキー３５１０を有する。これにより、回転部３５１は、レバー２５２に固定され、このレバー２５２が、ブラケット２５３に回動可能に連結される。ブラケット２５３は、シャーシ２５１と同様の、部分的に図示したシャーシに取り付けられる。

図１〜図３に示した実施形態との他の違いは、回転部３５１及び静止部３０１が、回転部１５１及び静止部１０１と上下が逆に配置されていることである。例えば、図７を見ると判るように、静止部３０１の足部は上側に位置し、静止部３０１の腕部は下側に位置している。

キャブサスペンションユニット３００は、更に、第１弾性構成要素３１１、２つの第２弾性構成要素３２１及び３２５、並びに２つの第３弾性構成要素３３１及び３３５を含む。これらの弾性構成要素は、キャブサスペンションユニット１００の対応する弾性構成要素と同一の形状を有し、かつ同一の配置である。ただし、回転部３５１及び静止部３０１は上下が逆であるため、第１弾性構成要素３１１は、回転部３５１の下側に位置している。第１弾性構成要素は、スタッド１０７と同様のスタッド３５７に固定される。各第２弾性構成要素３２１及び３２５の一方の面は、静止部３０１に固定され、他方の面は、回転部３５１によって画定される三角形突起３５９及び３５８にそれぞれ固定される。第３弾性構成要素３３１及び３３５は、回転部３５１には固定されるが、静止部３０１には固定されない。

キャブサスペンションユニット１００及び３００は、概して同一の方式で動作する。従って、キャブサスペンションユニット３００の動作について、本明細書では更なる説明を行わない。

図８に、本発明に係る、第３実施形態のキャブサスペンションユニット４００を示す。このキャブサスペンションユニット４００は、図１〜図３のキャブサスペンションユニット１００とほとんど同一である。キャブサスペンションユニット４００の部品の参照番号は、３００を追加することによって、キャブサスペンションユニット１００の対応する部品の参照番号から直接派生したものである。従って、静止部４０１、回転部４５１、第１弾性構成要素４１１、第２弾性構成要素４２１及び４２５、並びに第３弾性構成要素４３１及び４３５を定義できる。

上記に列挙した部品は、キャブサスペンションユニット１００の対応する部品と同一の構造及び機能を有する。キャブサスペンションユニット４００とキャブサスペンションユニット１００の唯一の違いは、第１及び第２弾性構成要素４１１、４２１、及び４２５が、ゴムなどの弾性材料と、鋼材などの金属とから成る複数の交代層を含むことである。各層は、弾性材又は金属のいずれであっても、各弾性構成要素４１１、４２１、又は４２５の接着面に略平行に延びる。弾性構成要素４１１、４２１、及び４２５のこのような多層構造は、主に、圧縮剛性に対するせん断剛性の比を変化させる。より厳密には、これにより、機能的要件に応じて、Ｙ軸に沿った剛性を変えることができる。

図９に、本発明に係る第４実施形態のキャブサスペンションユニット５００を示す。このキャブサスペンションユニット５００は、図１〜図３のキャブサスペンションユニット１００とほぼ同様である。キャブサスペンションユニット５００の部品の参照番号は、４００を追加することによって、キャブサスペンションユニット１００の対応する部品の参照番号から直接得たものである。従って、静止部５０１、回転部５５１、第１弾性構成要素５１１、第２弾性構成要素５２１及び５２５、並びに第３弾性構成要素５３１及び５３５、スタッド５０７、並びに平坦面５０３、５０４、５０５、５０６、及び５５３、５５４、５５５、及び５５６を定義できる。

上記に列挙した部品は、キャブサスペンションユニット１００の対応する部品と同一の構造及び機能を有する。キャブサスペンションユニット５００とキャブサスペンションユニット１００の構造の主な違いは、回転部５５１が、比較的薄い上側腕部と厚い足部とを有する、全般的に「Ｘ」の形状を有するのに対し、回転部１５１は、全般的に「Ｙ」の形状を有することである。回転部５５１の足部は、回転部１５１の足部よりも厚い。

換言すると、一方において反対側を成す平坦面５５３及び５５５、並びに他方において反対側を成す副平坦面５５４及び５５６は、互いに平行で、軸Ｙ_５５１から同一の距離で位置する。一方において、軸Ｙ_５５１に対する平坦面５５３及び５５５、並びに他方における副平坦面５５４及び５５６は、軸Ｙ_５５１に対して対称である。副平坦面５５４及び５５６は、第３弾性構成要素５３１及び５３５とそれぞれ協働するように配設される。

このため、キャブサスペンションユニット５００とキャブサスペンションユニット１００の他の違いは、副平坦面５０４及び５０６が、平坦面５０３及び５０５に対して反時計回りに、キャブサスペンションユニット１００の１３０°ではなく、約１１０°で位置する方向に沿ってそれぞれ延びることである。図９を見ると判るように、図１、図２、及び図３と比較すると、平坦面５０３−５５３間、及び５０５−５５５間の各角度Ｂ_３及びＢ_５は、もちろん静止部と回転部の相対位置によって変化するが、ほぼ０°と４０°の間に構成される。従って、角度Ｂ_３及びＢ_５は、４５°よりも小さい。

このような「Ｘ」形状は、全く同じ２つの力Ｔ_１を伝達するため、軸Ｙ_５５１を中心とした純粋なトルクを生成できることから、キャブサスペンションユニット５００の減衰効率、又はフィルタリング効率を向上させる。このトルクは、完全に軸Ｙ_５５１を中心としたものであるため「純粋」と呼ばれる。両方の力Ｔ_１は、互いに平行であり、半径直交方向（orthoradial）、すなわち軸Ｙ_５５１を中心とする円の径方向と直交する方向である。このような回転部により、障害となるあらゆる力が回避される。

同様に、回転部５５１が反時計回りに回転して、第３弾性構成要素１３１及び１３５との接触部に到達すると、回転部５５１は、同一かつ平行な２つの力を伝達して、軸Ｙ_５５１を中心とした純粋なトルクを発生させる。

本発明に係るキャブサスペンションユニットの、図示しない実施形態によれば、第３弾性構成要素は、１５１又は３０１のいずれかである内側部分にのみ取り付けられ、１０１又は３５１のいずれかである外側部分には取り付けられない。この実施形態において、内側部分は、回転部又は静止部のいずれであってもよく、逆に言うと、外側部分が、静止部又は回転部のいずれであってもよい。

本発明に係る車両の、図示しない実施形態によれば、２つのキャブサスペンションユニットは、キャブの後部領域の下に設けることができ、その一方で、キャブの前方端部をシャーシに回動可能に固定することで、キャブは、横方向の軸を中心に回動することができる。

図示しない他の実施形態によれば、回転部及び静止部は、第１弾性構成要素によって連結されるのではなく、直接接触していてもよい。このような実施形態において、回転部と静止部の各接触面は、略円筒状で、互いに摺動することができる。ここで、第１構成要素は、スタッド１０７よりも高さのあるスタッドによって構成され、外側部分から立ち上がって内側部分に接触する。更に他の図示しない実施形態において、フランジ１１及び１２と同様に、静止部に２つの側面フランジを取り付けて中心のシャフトを支承し、回転部が、静止部に対して規定の幅で回転できるようにすることで、最初の３つの実施形態に記載した第１弾性構成要素の代替とすることができる。

Claims

キャブ（１；２０１）を支持するシャーシ（５１；２５１）を有する車両のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）であって、前記キャブ（１；２０１）に対する回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）及び静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）を含み、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの一方は、前記キャブ（１；２０１）との結合手段を有し、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの他方は、前記シャーシ（５１；２５１）との結合手段を有し、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）は、前記シャーシ（５１；２５１）に対する前記キャブ（１；２０１）の垂直方向の移動によって、略水平な軸（Ｙ_１５１；Ｙ_５５１）を中心に前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）に対して回転するように設けられ、前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）は、前記キャブ（１；２０１）に対して固定され、前記キャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）は、
−前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）の間に配置されて、前記キャブ（１；２０１）の荷重（Ｌ）によってもたらされる、主に垂直方向の力（Ｆ_１）を伝達する、少なくとも一つの第１構成要素（１１１；３１１；４１１；５１１）と、
−弾性特性を有し、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）の間に配置されて、主に圧縮応力を受けると共に、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）の回転移動を減衰させる、少なくとも一つの第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）と、
−弾性特性を有し、かつ、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）の間に配置されて、前記キャブ（１；２０１）が、第１所定距離（Ｈ _３）を超えて移動したときに、主に圧縮応力を受けると共に、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）の回転移動を減衰させる、少なくとも一つの第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）と、
を更に含み、
前記第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）及び前記第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）は、互いに独立した構成要素であり、前記第３構成要素、又は各第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）は、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの一方にのみ取り付けられる、キャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記第１構成要素、又は各第１構成要素（１１１；３１１；４１１；５１１）は弾性特性を有し、前記第１構成要素、又は各第１構成要素（１１１；３１１；４１１；５１１）は、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）及び前記静止部（１０１；３０１；４０１；５１０）に取り付けられる、請求項１に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記キャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）は、２つの第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）を含み、前記第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）は、前記水平な軸（Ｙ_１５１；Ｙ_５５１）に対して略対称に配置及び方向決めされる、請求項１または２に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記キャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）は、前記水平な軸（Ｙ_１５１；Ｙ_５５１）に対して対称に配置及び方向決めされる、２つの第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）及び第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）は、前記キャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）の剛性が、一方において、前記シャーシ（５１；２５１）に対する前記キャブ（１；２０１）の変位（Ｈ_２）が小さい場合に低く、他方において、前記シャーシ（５１；２５１）に対する前記キャブ（１；２０１）の変位（Ｈ_１；Ｈ_３）が大きい場合に高くなるように選択され、及び／又は前記回転部及び前記静止部との間に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの一方が外側部分を画定し、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの他方が内側部分を画定し、前記外側部分は前記内側部分を概ね取り囲む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記回転部（１５１；４５１）、及び前記静止部（１０１；４０１；５０１）は、前記シャーシ（５１；２５１）との結合手段、及び前記キャブ（１；２０１）との結合手段をそれぞれ有し、前記回転部（１５１；４５１；５５１）、及び前記静止部（１０１；４０１；５０１）は、前記内側部分、及び前記外側部分をそれぞれ画定する、請求項６に記載のキャブサスペンションユニット（１００；４００；５００）。
前記第１構成要素、又は各第１構成要素（１１１；４１１；５１１）は、前記水平な軸（Ｙ_１５１；Ｙ_５５１）の垂直方向上部に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；４００；５００）。
前記第１構成要素、又は各第１構成要素（３１１）は、前記水平な軸（Ｙ_１５１）の垂直方向下部に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（３００）。
前記第２構成要素、又は各第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）は、各平坦面（１０３，１５３，１０５，１５５；５０３，５５３，５０５，５５５）に沿って、前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）及び前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）と協働し、前記平坦面（１０３，１５３，１０５，１５５；５０３，５５３，５０５，５５５）は、前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）と前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）の少なくとも一つの相対動作位置において、実質的に平行である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記回転部（５５１）は、前記第３構成要素（５３１，５３５）と協働するように配置される副平坦面（５５４，５５６）を有し、前記副平坦面（５５４，５５６）は互いに略平行である、請求項４に記載のキャブサスペンションユニット（５００）。
前記第２構成要素（１２１，１２５；３２１，３２５；４２１，４２５；５２１，５２５）、及び第３構成要素（１３１，１３５；３３１，３３５；４３１，４３５；５３１，５３５）は、弾性材料、例えば、ゴムで形成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
前記回転部（１５１；３５１；４５１；５５１）と前記静止部（１０１；３０１；４０１；５０１）のうちの一方は、レバー（５２）を用いて前記シャーシ（５１；２５１）に連結され、前記レバー（５２）は、前記シャーシ（５１；２５１）に関節式に転結される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）。
キャブ（１；２０１）を支持するシャーシ（５１；２５１）を有する車両であって、前記車両は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のキャブサスペンションユニット（１００；３００；４００；５００）を少なくとも２つ含み、前記サスペンションユニットは、前記車両の右側及び左側にそれぞれ配置される、車両。