JP6733517B2 - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の乗員が着座する着座部の上面である着座面に入力される荷重に対して当該着座面が非線形に変位するシートを備える車両のサスペンション装置に関する。

従来から、入力荷重（Ｘ）に対してストローク量（Ｙ）が線形的に変化する（即ち、ｋを一定の定数とするとき、Ｙ＝ｋ・Ｘである。）サスペンション装置が知られている。即ち、従来のサスペンション装置（以下、「従来装置」と称呼する。）は、実際のストローク量が「所定の入力荷重があるときのストローク量」よりも小さくなっている場合と、実際のストローク量が「所定の入力荷重があるときのストローク量」よりも大きくなっている場合と、において、互いに同じ「入力荷重−ストローク特性」を有している（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１３−１１６６４１号公報（図３）

ところで、車両のシート（座席）の着座面（着座部の上面）の変位量（以下、「撓み量」とも称呼する。）は、当該着座面に加わる荷重（以下、「シート荷重」と称呼する。）が大きいほど大きくなる。より具体的に述べると、図１４の曲線Ｃ１により示したように、一般に車両に採用されているシートは、シート荷重が大きくなるほど、「シート荷重の単位変化量、に対する、着座面の撓み量の変化量、の比（曲線Ｃ１の傾きに対応する値。）」が小さくなるという特性を有する。例えば、図１４に示した例において、シート荷重が基本荷重５Ａから単位荷重Ａだけ増加した場合の着座面の撓み量の変化量の大きさｄｐは、シート荷重が基本荷重５Ａから単位荷重Ａだけ減少した場合の着座面の撓み量の変化量の大きさｄｍより、小さい（ｄｐ＜ｄｍ）。換言すると、シートは、撓み量が大きくなるほど大きくなる「ばね定数」を有するばね装置の一種であると考えることができる。

一方、乗員は最終的には着座面を通して振動を感じるが、路面から着座面までにはタイヤ、サスペンション装置及びシートが介在している。従って、車両の乗り心地について検討する場合、車両のタイヤ及びサスペンション装置の特性のみならず、シートの特性も考慮する必要がある。しかしながら、従来装置は、シートの特性をも考慮して設計されたサスペンション装置を有していない。

本発明は上記問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、車両のシートの特性を考慮することによって、車両の乗り心地を更に向上させることが可能な車両のサスペンション装置を提供することにある。

本発明の車両のサスペンション装置の態様（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、着座面に入力される荷重であるシート荷重が大きくなるほど当該シート荷重の単位変化量に対する当該着座面の変位量が小さくなるシート（４２）であって前記着座面と車両（１００）のばね上部材（４０）との間に介装され且つ前記着座面を前記ばね上部材に対して弾性的に支持するシートを備える前記車両（１００）に適用される。本発明装置は、前記ばね上部材と前記車両のばね下部材（５０）との間に介装され且つ前記ばね上部材を前記ばね下部材に対して弾性的に支持するばね装置（３０、３０Ａ）を備えている。

本発明装置を特定するにあたり、
基準ストローク量は、乗員がシートに着座したときの前記ばね装置のストローク量であると規定され、
前記ばね装置のストローク量は、前記ばね装置が縮む方向に変位するほど正方向に大きくなると規定される。

この規定を用いた場合、前記ばね装置は、次に述べる特性を有する。
［条件Ａ］前記ストローク量が前記基準ストローク量よりも大きいときの前記ばね装置のばね定数（ｋ２ｃ）が、前記ストローク量が前記基準ストローク量よりも小さいときの前記ばね装置のばね定数（ｋ２ｅ）以下であり（即ち、ｋ２ｃ≦ｋ２ｅ）、且つ、
［条件Ｂ］ストローク量が基準ストローク量に対して正の所定量（α）だけ大きいストローク量以上であるときのばね定数が、ストローク量が基準ストローク量に対して正の所定量（α）だけ小さいストローク量以下であるときのばね定数よりも小さい。

以下、本発明装置の一例を用いて、本発明装置の作用について説明する。図１５（Ａ）乃至（Ｃ）に示したグラフの横軸は、ばね装置のストローク量ｚｓである。縦軸は、ばね装置のばね力Ｆｓｓである。これらの各グラフには、本発明装置の一例の「ストローク量と、ばね力と、の関係」が示されている。この関係を示した「直線Ｓ１及び直線Ｓ２」の傾きは、ばね装置のばね定数を表している。

図１５（Ａ）に示したように、この一例のばね装置においては、乗員の体重が標準体重である場合、基準ストローク量がストローク量ｚｓ０となる。このばね装置のばね定数は、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ０よりも大きいか否かに応じて変化する。より具体的に述べると、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ０より大きい場合（縮み側に変位している場合）、直線Ｓ１により示されているように、ばね定数は「相対的に小さい値ｋ２ｃ」である。ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ０より小さい場合（伸び側に変位している場合）、直線Ｓ２により示されているように、ばね定数は「相対的に大きい値ｋ２ｅ」である。値ｋ２ｃは値ｋ２ｅよりも小さいので（即ち、ｋ２ｃ＜ｋ２ｅ）、このばね装置は、上記［条件Ａ］を満たしている。

更に、図１５（Ａ）から理解されるように、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ０に対して正の所定量（α）だけ大きいストローク量（ｚｓ０＋α）以上であるときのばね定数は値ｋ２ｃであり（領域Ｒ１１を参照。）、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ０に対して正の所定量（α）だけ小さいストローク量（ｚｓ０−α）以下であるときのばね定数は値ｋ２ｅである（領域Ｒ１２を参照。）。従って、このばね装置は、上記［条件Ｂ］を満たしている。
図１５（Ｂ）には、乗員の体重が標準体重よりも軽い場合における「ストローク量と、ばね力と、の関係」が示されている。この場合、基準ストローク量は、ストローク量ｚｓ０よりも小さいストローク量ｚｓ１となる。この図から明らかなように、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ１より大きい場合（縮み側に変位している場合）、ばね定数は「値ｋ２ｅ又は値ｋ２ｃ」である。ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ１より小さい場合（伸び側に変位している場合）、ばね定数は「値ｋ２ｅ」である。よって、このばね装置は、上記［条件Ａ］を満たしている。
更に、図１５（Ｂ）から理解されるように、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ１に対して正の所定量（α）だけ大きいストローク量（ｚｓ１＋α）以上であるときのばね定数は値ｋ２ｃであり（領域Ｒ２１を参照。）、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ１に対して正の所定量（α）だけ小さいストローク量（ｚｓ１−α）以下であるときのばね定数は値ｋ２ｅである（領域Ｒ２２を参照。）。従って、このばね装置は、上記［条件Ｂ］を満たしている。

図１５（Ｃ）には、乗員の体重が標準体重よりも重い場合における「ストローク量と、ばね力と、の関係」が示されている。この場合、基準ストローク量は、ストローク量ｚｓ０よりも大きいストローク量ｚｓ２となる。この図から明らかなように、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ２より大きい場合（縮み側に変位している場合）、ばね定数は「値ｋ２ｃ」である。ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ２より小さい場合（伸び側に変位している場合）、ばね定数は「値ｋ２ｃ又は値ｋ２ｅ」である。よって、このばね装置は、上記［条件Ａ］を満たしている。
更に、図１５（Ｃ）から理解されるように、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ２に対して正の所定量（α）だけ大きいストローク量（ｚｓ２＋α）以上であるときのばね定数は値ｋ２ｃであり（領域Ｒ３１を参照。）、ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓ２に対して正の所定量（α）だけ小さいストローク量（ｚｓ２−α）以下であるときのばね定数は値ｋ２ｅである（領域Ｒ３２を参照。）。従って、このばね装置は、上記［条件Ｂ］を満たしている。

そして、このように「ばね定数」が変化するばね装置を用いると、後に「路面の凹凸による振動が乗員に伝達される状態を表す伝達特性」のゲインを用いて説明するように、車両の乗り心地が改善されることが判明した。

この理由は必ずしも明らかではないが、次のように推定される。
即ち、本発明装置によれば、ばね装置のストローク量がある程度縮み側の値になっているとき、ばね装置のばね定数は、ばね装置のストローク量がある程度伸び側の値になっているときに比べ、小さくなる。これに対し、概して言えば、図１４において直線によって近似した破線Ｂ１及びＢ２にて示したように、ばね装置が縮むほどシートの着座面の変位量（撓み量）がより大きくなる場合が多いので、ばね装置が縮むほどシートのばね定数は大きくなる。この結果、乗員の乗り心地に影響を与える「サスペンション装置及びシート」の全体のばね特性がより線形に近付く。その結果、乗り心地が改善される。なお、一般的にタイヤのばね特性は線形であり、且つタイヤのばね定数はシートのばね定数及びサスペンション装置のばね定数にくらべて１桁程度大きい。従って、タイヤのばね特性が車両の乗り心地に与える影響は小さいと考えられる。

本発明装置の一態様に係る車両のサスペンション装置は、前記ばね装置が、前記ばね上部材と前記ばね下部材との間に配設された第１ばね（３１）と、前記ばね上部材と前記ばね下部材との間に配設された第２ばね（３２）と、を備える。
更に、前記第１ばねは、前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって常時圧縮されるように配設されている。
前記第２ばねは、前記ストローク量が閾値ストローク量よりも小さい場合に前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって圧縮され、前記ストローク量が前記閾値ストローク量よりも大きい場合に前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって圧縮も伸長もされないように配設されている。

この態様によれば、ストローク量が閾値ストローク量よりも小さい場合、第１ばねは、ばね上部材とばね下部材との間において圧縮されるので、ばね装置に第１ばねのばね力が作用する。更に、この場合、第２ばねも、ばね上部材とばね下部材との間において圧縮されるので、ばね装置に第２ばねのばね力が作用する。よって、この場合におけるばね装置のばね定数は第１ばねのばね定数（ｋ１）と第２ばねのばね定数（ｋ２）との和（ｋ１＋ｋ２）と等しくなる。
一方、ストローク量が閾値ストローク量よりも大きい場合、第１ばねは、ばね上部材とばね下部材との間において圧縮されるので、ばね装置に第１のばね力が作用する。ところが、この場合、第２ばねは、ばね上部材とばね下部材との間において圧縮も伸長もされないので、第２ばねのばね力は発生しない。よって、この場合のばね装置のばね定数は第１ばねのばね定数（ｋ１）と等しくなる。

従って、この態様は、第１ばねと第２ばねとを用いる簡単な構成により上記の［条件Ａ］及び［条件Ｂ］を満たす「乗り心地に優れたサスペンション装置」となっている。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両のサスペンション装置が適用される車両の概略構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る車両のサスペンション装置の中心軸に沿った断面図である。 図３は、図２に示したサスペンション装置の作動を説明するための断面図である。 図４は、ばねの変位と発生するばね力との関係を示した図であり、図４（Ａ）はシートの発生するばね力、図４（Ｂ）はサスペンション装置の発生するばね力を示した図である。 図５は、図１に示した車両の３自由度単輪モデルを説明するための図である。 図６は、図５に示したモデルに基づいて計算した、路面速度に対する乗員加速度の伝達特性を示した図である。 図７は、図５に示したモデルに基づいて計算した、路面速度に対する乗員加速度の伝達特性を示した図である。 図８は、本発明の第１実施形態の変形例に係る車両のサスペンション装置の中心軸に沿った断面図である。 図９は、図８に示したサスペンション装置の作動を説明するための断面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る車両のサスペンション装置の中心軸に沿った断面図である。 図１１は、図１０に示したサスペンション装置の作動を説明するための断面図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る車両のサスペンション装置の概略構成図である。 図１３は、図１２に示したエアサスペンションＥＣＵのＣＰＵが実行する「ばね定数変更ルーチン」を示したフローチャートである。 図１４は、シートの荷重と撓み量との関係を示した図である。 図１５は、本発明の実施形態に係るばね装置のストローク量に対するばね力の関係を示した図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る車両のサスペンション装置は、図１に示したように、車両１０に適用される。車両１０は、サスペンション装置２０、ばね上部材４０及びばね下部材５０を含んでいる。ばね上部材４０は、車体４１、乗員ＨＭが着座するシート４２及びマウント部４３を含んでいる。ばね下部材５０は車輪ＷＨを含んでいる。

サスペンション装置２０は、図２に示したように、上部リテーナ２１、下部リテーナ２２、シリンダハウジング２３、ピストンロッド２４、インナーチューブ２５、ピストン２６、環状プレート２７、ベースバルブ２８及びばね装置３０を含んでいる。

上部リテーナ２１は円板形状を有する部材であり、ばね上部材４０のマウント部４３に固定されている。下部リテーナ２２は円環形状を有する部材である。シリンダハウジング２３は底面を有する円筒形状の部材である。下部リテーナ２２は、シリンダハウジング２３の径方向外側においてシリンダハウジング２３に固定されている。下部リテーナ２２の上面及び下面は、シリンダハウジング２３の軸に垂直な面と平行である。

ピストンロッド２４は円柱形状を有する部材であり、その軸が上部リテーナ２１の軸と一致するように配置されるとともに、その一端が上部リテーナ２１に固定されている。ピストンロッド２４の他端を含む一部はシリンダハウジング２３内に挿入されている。

シリンダハウジング２３内には、インナーチューブ２５が配設されている。インナーチューブ２５は円筒形状を有する部材であり、その軸がシリンダハウジング２３の軸と一致するように配置されている。インナーチューブ２５の外径は、シリンダハウジング２３の内径よりも小さい。インナーチューブ２５の上端はシリンダハウジング２３の上部内壁面２３ａと当接して固定されている。インナーチューブ２５の下端はシリンダハウジング２３の底部内壁面２３ｃと軸方向において離間している。インナーチューブ２５内は、作動液（例えば、オイル）ＷＡにより満たされている。

ピストン２６は円板形状を有する部材であり、その軸がピストンロッド２４の軸と一致するように配置されるとともに、シリンダハウジング２３（インナーチューブ２５）内に挿入されたピストンロッド２４の他端に固定されている。ピストン２６の外径はインナーチューブ２５の内径と等しく、ピストン２６の外周面はインナーチューブ２５の内周面に接している。従って、ピストン２６は軸方向（上下方向）に移動するとき、インナーチューブ２５の内周面に沿って摺動する。ピストン２６は、インナーチューブ２５内に画成される液室を上方液室Ｒ１と下方液室Ｒ２とに区切っている。ピストン２６は上方液室Ｒ１及び下方液室Ｒ２の間において上下方向に摺動する。ピストン２６は、ピストン２６の上下動時に上方液室Ｒ１と下方液室Ｒ２との間の作動液ＷＡの流れに抵抗を付与するためのオリフィスを備え、減衰力を発生させるピストンバルブとしての機能を有している。以下、ピストン２６を「ピストンバルブ２６」とも称呼する。

環状プレート２７は円環形状を有する部材であり、インナーチューブ２５内において所定の位置にてピストンロッド２４に固定されている。環状プレート２７の上面及び下面は、ピストンロッド２４の軸に垂直な面と平行である。環状プレート２７の外径はインナーチューブ２５の内径よりも小さい。

シリンダハウジング２３及びインナーチューブ２５によりリザーバ室Ｒ３が画成されている。リザーバ室Ｒ３には作動液ＷＡと大気圧の空気とが封入されている。インナーチューブ２５下端の内周面にはベースバルブ２８が固定されている。

ベースバルブ２８はピストン２６の上下動時に下方液室Ｒ２とリザーバ室Ｒ３との間の作動液ＷＡの流れに抵抗を付与するオリフィスを備え、減衰力を発生させるようになっている。

以上、説明したように、シリンダハウジング２３、インナーチューブ２５、ピストン２６、液室ＯＲ内のオイル及びリザーバＲＳ内の作動液ＷＡ等により、減衰力を発生するショックアブソーバが構成されている。

ばね装置３０は、第１コイルばね３１、第２コイルばね３２及び第３コイルばね３３を含んでいる。図２は、標準体重の乗員（１名）ＨＭがシート４２に着座し、車両１０が水平面上にて静止している状態におけるばね装置３０の状態を表している。以下、この状態を「中立状態」とも称呼する。なお、この中立状態の定義は、後述する他のばね装置にも適用される。更に、「中立状態」にあるときのばね装置３０の長さ（上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離）を「基準長」とも称呼する。以下、「中立状態」におけるばね装置３０について説明する。

第１コイルばね３１は、第１コイルばね３１の軸と上部リテーナ２１の軸とが一致するように配置されている。第１コイルばね３１の内径はシリンダハウジング２３の外径よりも大きい。第１コイルばね３１は上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との間に上下に常時圧縮されて備えられている。

「常時圧縮」されている状態とは、上部リテーナ２１の下面２１ａと下部リテーナ２２の上面２２ａとの間の距離が最大となる状態（以下、「フルリバウンド状態」とも称呼する。）においても、下面２１ａと上面２２ａとの間においてばねが圧縮されている状態を言う。言い換えると、フルリバウンド状態における下面２１ａと上面２２ａとの間の距離は第１コイルばね３１の自然長よりも小さい。つまり、サスペンション装置２０の可動範囲において、第１コイルばね３１は常に圧縮された状態となっている。

第２コイルばね３２は、第２コイルバネ３２の軸と環状プレート２７の軸とが一致するように配置されている。第２コイルばね３２の外径はインナーチューブ２５の内径よりも小さい。第２コイルばね３２の一端は環状プレート２７の上面２７ａに固定されている。第２コイルばね３２の他端は、第２コイルばね３２が圧縮させられることなくシリンダハウジング２３の上部内壁面２３ａに当接している。言い換えると、図２に示した中立状態において、環状プレート２７の上面２７ａとシリンダハウジング２３の上部内壁面２３ａとの間の距離は第２コイルばね３２の自然長に等しい。つまり、環状プレート２７が固定される「所定の位置」とは、中立状態において、環状プレート２７の上面２７ａとシリンダハウジング２３の上部内壁面２３ａとの間の距離が第２コイルばね３２の自然長と等しくなる位置である。

第３コイルばね３３は、第３コイルばね３３の軸と上部リテーナ２１の軸とが一致するように配置されている。第３コイルばね３３の外径は第１コイルばね３１の内径及びシリンダハウジング２３の内径の何れよりも小さい。第３コイルばね３３はその一端が上部リテーナ２１の下面２１ａに固定されている。第３コイルばね３３の他端はシリンダハウジング２３の上部外壁面２３ｂと軸方向において離間している。従って、この状態において第３コイルばね３３の長さは自然長である。この状態において第３コイルばね３３は、ばねとして作用（機能）しない。第３コイルばね３３はバウンドストッパとして機能し、フルバウンド時に上部外壁面２３ｂが上部リテーナ２１の下部に接触することを防ぐ。

シリンダハウジング２３の下部は、ばね下部材５０のロアアーム５２に固定されている。つまり、サスペンション装置２０は、ばね上部材４０とばね下部材５０との間に配設され、ばね上部材４０をばね下部材５０に対して弾性的に支持するばね装置３０を備えていると言える。

次に、図３を参照しながらサスペンション装置２０の作動を説明する。図３（Ａ）は、ばね装置３０の長さが基準長である場合（ばね装置３０が中立状態にある場合）のばね装置３０の状態を示す。図３（Ｂ）は、ばね装置３０の長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも縮んでいる場合、つまり、バウンド状態にある場合）のばね装置３０の状態を示す。図３（Ｃ）は、ばね装置３０の長さが基準長よりも長くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも伸びている場合、つまり、リバウンド状態にある場合）のばね装置３０の状態を示す。なお、以下においては、第３コイルばね３３がバウンドストッパとして機能するフルバウンド時の状態の説明は省略される。

ここで、第１コイルばね３１のばね定数をｋｓ１、第２コイルばね３２のばね定数をｋｓ２、第３コイルばね３３のばね定数をｋｓ３として説明を続ける。

サスペンション装置２０が図３（Ｂ）に示した状態となる場合、上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離はばね装置３０の基準長よりも短くなる。従って、第１コイルばね３１は中立状態にある場合に比べて更に圧縮される。この場合、ピストンロッド２４に固定された環状プレート２７はシリンダハウジング２３の下方に相対的に移動するので、シリンダハウジング２３の上部（上部内壁面２３ａ）と環状プレート２７（環状プレート２７の上面２７ａ）との距離は大きくなる。

その結果、第２コイルばね３２は、上部内壁面２３ａからその軸方向において離間する。従って、ばね装置３０の長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置３０が中立状態に対して更に縮んでいる場合）、第２コイルばね３２はばねとして作用（機能）しない。よって、この場合のばね装置３０のばね定数ｋ２ｃは、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と等しい。

これに対し、サスペンション装置２０が図３（Ｃ）に示した状態となる場合、上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離はばね装置３０の基準長よりも長くなる。従って、第１コイルばね３１は、圧縮状態にあるものの、中立状態にある場合に比べて長くなる。言い換えると、第１コイルばね３１の長さが自然長に更に近付く。この場合、ピストンロッド２４に固定された環状プレート２７は相対的にシリンダハウジング２３の上部に近付くので、シリンダハウジング２３の上部（上部内壁面２３ａ）と環状プレート２７（環状プレート２７の上面２７ａ）との距離は小さくなる。

その結果、第２コイルばね３２は、上部内壁面２３ａと環状プレート２７の上面２７ａとの間で圧縮される。つまり、ばね装置３０の長さが基準長よりも長くなっている場合（ばね装置３０が中立状態に対して伸びている場合）、第２コイルばね３２がばねとして作用（機能）する。従って、この場合のばね装置３０のばね定数ｋ２ｅは、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と第２コイルばね３２のばね定数ｋｓ２との和（＝ｋｓ１＋ｋｓ２）と等しい。

このように、ばね装置３０のばね定数は、ばね装置３０の長さが基準長である状態を境として、バウンド状態におけるばね定数ｋ２ｃ（＝ｋｓ１）と、リバウンド状態におけるばね定数ｋ２ｅ（＝ｋｓ１＋ｋｓ２）と、に切り替わる。

図４（Ａ）には、ばね装置３０の基準長からの変位量ｚｓとばね装置３０のばね力Ｆｓｓとの関係が示されている。図４（Ａ）における変位量ｚｓは、ばね装置３０の長さが基準長よりも短くなっている状態（バウンド状態）にあるとき正の値となり、ばね装置３０の長さが基準長よりも長くなっている状態（リバウンド状態）にあるとき負の値となる。図４（Ａ）からも理解されるように、ばね装置３０は、ばね装置３０の長さが基準長よりも短くなっている状態においてばね定数ｋ２ｃ（直線Ｓ１の傾き）を有し、ばね装置３０の長さが基準長よりも長くなっている状態においてばね定数ｋ２ｅ（直線Ｓ２の傾き）を有する、特性を備えている。即ち、直線Ｓ１は式Ｆｓｓ＝ｋ２ｃ・ｚｓにより表され、直線Ｓ２は式Ｆｓｓ＝ｋ２ｅ・ｚｓにより表される。

ところで、図４（Ｂ）には、シート４２に標準体重の乗員（１名）ＨＭが着座したときのシート４２の着座面（着座部の上面）の変位量（即ち、撓み量）を基準撓み量として、基準撓み量からの変位量ｚｓｔとシート４２の着座部のばね力Ｆｃｓとの関係が示されている。図４（Ｂ）における撓み量ｚｓｔは、着座面の変位量が基準撓み量よりも大きい状態にあるとき正の値となり、着座面の変位量が基準撓み量よりも小さい状態にあるとき負の値となる。図４（Ｂ）から理解されるように、シート４２の着座部は、着座面の変位量ｚｓｔが正の値であるとき、ばね定数ｋ３ｃ（直線Ｓ３の傾き）を有し、着座面の変位量ｚｓｔが負の値であるとき、ばね定数ｋ３ｅ（直線Ｓ４の傾き）を有する、特性を備えるばね装置と扱うことができる。即ち、直線Ｓ３は式Ｆｃｓ＝ｋ３ｃ・ｚｓｔにより表され、直線Ｓ４は式Ｆｃｓ＝ｋ３ｃ・ｚｓｔにより表される。ばね定数ｋ３ｃは、ばね定数ｋ３ｅよりも大きい（ｋ３ｃ＞ｋ３ｅ）。このことは、図１４を用いて説明した通りである。

一方、ばね装置３０の長さが基準長よりも短くなっている場合（バウンド状態にある場合）、シート４２の着座部も大きく撓むので、着座面の変位量は正の値になると考えることができる。他方、ばね装置３０の長さが基準長よりも長くなっている場合（リバウンド状態にある場合）、シート４２の着座部の撓みの程度は小さくなり、着座面の変位量は負の値になると考えることができる。このことから、ばね装置３０のばね定数の特性と、シート４２のばね定数の特性とは、ばね装置３０の長さが基準長より長いか短いかに応じて「反対の関係」を有していると言うことができる。

次に、サスペンション装置２０による効果について、図５及び図６を参照しながら説明する。先ず、車両１０のシート４２に着座した乗員ＨＭが受ける振動を解析するために、図５に示したような３自由度単輪モデルを考える。

図５中に現れる記号は以下の通りである。
ｘ０：路面上下変位入力［ｍｍ］，
ｘ１：ばね下部材上下変位［ｍｍ］，
ｘ２：ばね上部材（車体及びシート）上下変位［ｍｍ］，
ｘ３：乗員上下変位［ｍｍ］
ｍ１：ばね下部材質量［ｋｇ］，
ｍ２：ばね上部材（車体及びシート）質量［ｋｇ］，
ｍ３：乗員質量［ｋｇ］
ｋ１：タイヤばね定数［Ｎ／ｍｍ］，
ｋ２：ばね装置ばね定数［Ｎ／ｍｍ］，
ｋ３：シートばね定数［Ｎ／ｍｍ］，
ｃ１：タイヤ減衰係数［Ｎｓ／ｍ］，
ｃ２：ショックアブソーバ減衰係数［Ｎｓ／ｍ］，
ｃ３：シート減衰係数［Ｎｓ／ｍ］

上記モデルの運動方程式は以下の（１）乃至（６）式により表される。ところで、乗員が路面から受ける振動（路面振動）の影響は、路面速度ｖ０（路面鉛直方向変位ｘ０の１階微分）［ｍ／ｓ］を入力とし、乗員加速度ａ３（乗員上下変位ｘ３の２階微分）［ｍ／ｓ²］ を出力とする伝達特性Ｇ３から把握される。

そこで、（１）乃至（６）式の運動方程式に基づいて、以下の表１及び表２にそれぞれ示した２つの条件にて、伝達特性Ｇ３の周波数特性を算出する。算出された伝達特性Ｇ３の周波数特性の一例が図６に示される。

（条件１）

表１に示したように、条件１において、ばね装置３０のばね定数ｋ２はバウンド状態において２０［Ｎ／ｍｍ］、リバウンド状態において４０［Ｎ／ｍｍ］に設定されている。前述したように、サスペンション装置２０のバウンド状態におけるばね定数ｋｓｃは第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と等しい。一方、サスペンション装置２０のリバウンド状態におけるばね定数ｋｓｅは第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と第２コイルばね３２のばね定数ｋｓ２との和（ｋｓ１＋ｋｓ２）と等しい。従って、表１に示した条件は、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１の値が２０［Ｎ／ｍｍ］、第２コイルばね３１のばね定数ｋｓ２の値が２０［Ｎ／ｍｍ］の場合に相当する。

（条件２）

表２に示した条件２は、サスペンション装置２０の比較対象として従来技術に基づくサスペンション装置の特性を算出するための条件である。条件１の下で車両が走行しているとき、バウンドとリバウンドとを繰り返す第２コイルばね３２のばね定数ｋ２の時間平均値は３０［Ｎ／ｍｍ］と概ね等しい。そこで、条件２においてばね装置３０のばね定数ｋ２は、バウンド状態においてもリバウンド状態においても同じ３０［Ｎ／ｍｍ］に設定されている。これにより、条件１のばね定数ｋ２と条件２のばね定数ｋ２は等価となり、ばね定数の相違がシミュレーションへ与える影響が排除される。

図６の実線は、路面速度ｖ０［ｍ／ｓ］を入力とし、乗員加速度ａ３［ｍ／ｓ²］ を出力とする伝達特性ゲインであって条件１に基づく伝達特性ゲインＧ３１の周波数特性を示す。更に、図６の破線は、路面速度ｖ０［ｍ／ｓ］を入力とし、乗員加速度ａ３［ｍ／ｓ²］ を出力とする伝達特性ゲインであって条件２に基づく伝達特性ゲインＧ３２の周波数特性を示す。

図６から理解されるように、１〜２Ｈｚ程度の低周波領域（ばね上部材共振領域）にて、伝達特性ゲインＧ３１は伝達特性ゲインＧ３２よりも小さい。より詳細には、伝達特性ゲインＧ３１のピーク周波数は伝達特性ゲインＧ３２のピーク周波数と略等しいが、伝達特性ゲインＧ３１のピークの大きさが伝達特性ゲインＧ３２のピークの大きさよりも小さい。つまり、ばね上部材共振領域においてサスペンション装置２０（条件１）のゲイン（振動振幅）は従来装置（条件２）のゲインよりも低下している。即ち、図６に示した結果は、サスペンション装置の構成を従来装置からサスペンション装置２０のように変えることにより、乗員ＨＭに伝達される路面振動が低減されることを示している。

ところで、図６に示したシミュレーション結果は、乗員ＨＭの体重が標準体重（５０ｋｇ）であり、従って、乗員ＨＭによるシート荷重が５０ｋｇｆの場合において、第２コイルばね３２の長さが自然長と等しくなり、第２コイルばね３２の上端がシリンダハウジング２３の上部内壁面２３ａに当接しているばね装置３０を有するサスペンション装置２０に基づいて計算された結果である。

しかしながら、実際には、乗員ＨＭの体重は標準体重と異なる場合が殆どである。即ち、乗員ＨＭによるシート荷重は常に５０ｋｇｆとなるわけではない。そこで、乗員ＨＭによるシート荷重が３０ｋｇｆ（ｍ３＝３０ｋｇ）である場合及び乗員ＨＭによるシート荷重が８０ｋｇｆ（ｍ３＝８０ｋｇｆ）である場合についても、上記と同様のシミュレーションを行った。図７（Ａ）の実線は、シート荷重が３０ｋｇｆである場合のシミュレーション結果を示す。図７（Ｂ）の実線は、シート荷重が８０ｋｇｆである場合のシミュレーション結果を示す。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）においても、図６と同様、第２コイルばね３２のばね定数が全ストローク範囲にて一定である装置（従来装置）のシミュレーション結果が破線により示されている。

図７（Ａ）及び（Ｂ）から理解されるように、シート荷重が３０ｋｇｆである場合及びシート荷重が８０ｋｇｆである場合の何れの場合であっても、図６に示した結果と同様、サスペンション装置２０を用いた場合には、乗員ＨＭに伝達される路面振動が従来装置に比べて低減される。即ち、サスペンション装置２０によれば、ばね上部材共振周波数領域（約１〜２Ｈｚ）の伝達特性ゲインのピークが従来装置に比較して低下していることが分かる。従って、サスペンション装置２０は、体重の異なる乗員ＨＭがシート４２に着座した場合であっても、乗員ＨＭに伝達される路面振動を低減することができる。

ここで、所定の基準長からのばね装置３０の長さを減じた値をばね装置３０のストローク量と規定し、且つ、「任意の体重の乗員ＨＭがシート４２に着座し、車両１０が水平面上にて静止している場合」のばね装置３０のストローク量を基準ストローク量と規定する。この場合、ばね装置３０が短くなるほどストローク量が正方向に大きくなる。この規定よれば、サスペンション装置２０は、図１５（Ａ）乃至（Ｃ）の直線Ｓ１及び直線Ｓ２により表される特性を有する。図１５（Ａ）乃至（Ｃ）から、サスペンション装置２０は、以下の［条件ａ］及び［条件ｂ］を満たす装置であると言える。なお、図１５（Ａ）は乗員ＨＭの体重が標準体重である場合の特性を示す。この場合、基準ストローク量は値ｚｓ０である。図１５（Ｂ）は乗員ＨＭの体重が標準体重よりも軽い場合の特性を示す。この場合、基準ストローク量は値ｚｓ０よりも小さい値ｚｓ１である。図１５（Ｃ）は乗員ＨＭの体重が標準体重よりも重い場合の特性を示す。この場合、基準ストローク量は値ｚｓ０よりも大きい値ｚｓ２である。

［条件ａ］ストローク量ｚｓが基準ストローク量よりも大きいときのばね定数ＫＬは、ストローク量ｚｓが基準ストローク量よりも小さいときのばね定数ＫＳと等しいか又は小さい。
［条件ｂ］ストローク量ｚｓが基準ストローク量ｚｓに対して正の所定量（α）だけ大きいストローク量以上であるときのばね定数（ｋ２ｃ＝ｋｓ１）が、ストローク量が基準ストローク量に対して前記正の所定量（α）だけ小さいストローク量以下であるときのばね定数（ｋ２ｅ＝ｋｓ１＋ｋｓ２）よりも小さい。

より具体的に述べると、サスペンション装置２０は、ばね上部材４０とばね下部材５０との間において常時圧縮されている第１ばね（第１コイルばね）３１を備える。更に、サスペンション装置２０は、ストローク量が所定の閾値ストローク量（例えば、ばね装置３０の長さが基準長であるときの基準ストローク量ｚｓ０）よりも小さいとき「ばね上部材４０とばね下部材５０との間において圧縮され」、ストローク量が所定の閾値ストローク量よりも大きいとき「ばね上部材４０とばね下部材５０との間において収縮も伸長もされずにばねとして作用しない」第２ばね（第２コイルばね）３２と、を含む。

これにより、サスペンション装置２０は、シート４２のばね特性を考慮して路面から乗員へ伝わる路面振動を低減することができる。その結果、サスペンション装置２０は車両１０の乗り心地を向上させることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
本発明の第１実施形態の変形例に係る車両のサスペンション装置２０Ａについて説明する。サスペンション装置２０Ａは、第２コイルばね３２がシリンダハウジング２３の外部に備えられているという点において、サスペンション装置２０と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。

図８に示したように、サスペンション装置２０Ａは、上部リテーナ２１、下部リテーナ２２、シリンダハウジング２３、鍔部２３ｆ、ピストンロッド２４、ピストン２６、環状プレート２７、ブラケット２９及びばね装置３０Ａを含んでいる。

ブラケット２９は、円筒部２９ａと円環部２９ｂとを有する。円筒部２９ａは、円筒形状を有する。円筒部２９ａの内径はシリンダハウジング２３の外径（実際には、上述する鍔部２３ｆの外径）よりも大きい。円筒部２９ａの外径は第１コイルばね３１の内径よりも小さい。円環部２９ｂは、円筒部２９ａと一体化していて、円筒部２９ａの下端から径方向内側に突出している部分である。円環部２９ｂの径方向内側の端部の径は、シリンダハウジング２３の外径よりも大きい。円環部２９ｂは、円筒部２９ａの軸に垂直な面と平行な上面及び下面を形成している。
ブラケット２９は、円筒部２９ａの軸と上部リテーナ２１の軸とが一致するように配置されている。ブラケット２９の上端（即ち、円筒部２９ａの上端）は上部リテーナ２１の下面２１ａに固定されている。ブラケット２９の下端（即ち、円環部２９ｂの下面）は下部リテーナ２２と軸方向において離間している。

ブラケット２９の円環部２９ｂの下面２９ｃには円環形状を有するバウンドストッパ３５が固定されている。バウンドストッパ３５により、バウンド状態におけるブラケット２９の円環部２９ｂと下部リテーナ２２との接触が回避される。

鍔部２３ｆは、円環形状を有し、シリンダハウジング２３と一体化されている。鍔部２３ｆは、シリンダハウジング２３の上端においてシリンダハウジング２３の径方向外側に延出している。鍔部２３ｆの外径はブラケット２９の内径よりも僅かに小さい。鍔部２３ｆの上面及び下面は、シリンダハウジング２３の軸に垂直な面と平行となっている。

ばね装置３０Ａは、第１コイルばね３１、第２コイルばね３２Ａ及び第３コイルばね３３を含んでいる。第１コイルばね３１及び第３コイルばね３３は、前述したとおりの構成を備える。

第２コイルばね３２Ａは第２コイルばね３２Ａの軸とブラケット２９の軸とが一致するように配置されている。第２コイルばね３２Ａの内径はシリンダハウジング２３の外径より大きく、第２コイルばね３２Ａの外径は鍔部２３ｆの外径より小さい。第２コイルばね３２Ａの一端（下端）は円環部２９ｂの上面２９ｄに固定されている。第２コイルばね３２Ａの他端（上端）は、ばね装置３０Ａが中立状態にある場合、第２コイルばね３２Ａが圧縮させられることなく鍔部２３ｆの下面２３ｇに当接している。言い換えると、図８に示した中立状態において円環部２９ｂの上面２９ｄと鍔部２３ｆの下面２３ｇとの間の距離は第２コイルばね３２Ａの自然長と等しい。

次に、図９を参照してサスペンション装置２０Ａの作動を説明する。図９（Ａ）は、ばね装置３０Ａの長さが基準長である場合（ばね装置３０Ａが中立状態にある場合）のばね装置３０Ａの状態を示す。図９（Ｂ）は、ばね装置３０Ａの長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも縮んでいる場合、つまり、バウンド状態にある場合）のばね装置３０Ａの状態を示す。図９（Ｃ）は、ばね装置３０Ａの長さが基準長よりも長くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも伸びている場合、つまり、リバウンド状態にある場合）のばね装置３０Ａの状態を示す。なお、以下においては、第３コイルばね３３がバウンドストッパとして機能するフルバウンド時の状態の説明は省略される。

以下、第１コイルばね３１のばね定数をｋｓ１、第２コイルばね３２Ａのばね定数をｋｓ２Ａ、第３コイルばね３３のばね定数をｋｓ３として説明を続ける。

サスペンション装置２０Ａが図９（Ｂ）に示した状態となる場合、上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離はばね装置３０Ａの基準長よりも短くなる。従って、第１コイルばね３１は中立状態にある場合に比べて更に圧縮される。この場合、上部リテーナ２１に固定されたブラケット２９は相対的にシリンダハウジング２３の下方に移動するので、シリンダハウジング２３の上部に形成された鍔部２３ｆとブラケット２９の円環部２９ｂとの距離は大きくなる。

その結果、第２コイルばね３２Ａは、鍔部２３ｆの下面２３ｇから軸方向において離間する。従って、ばね装置３０Ａの長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置３０Ａが中立状態に対して更に縮んでいる場合）、第２コイルばね３２Ａはばねとして作用（機能）しない。よって、この場合のばね装置３０Ａのばね定数ｋ２ｃＡは第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と等しい。

これに対し、サスペンション装置２０Ａが図９（Ｃ）に示した状態となる場合、上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離はばね装置３０Ａの基準長よりも大きくなる。従って、第１コイルばね３１は、圧縮状態にあるものの、中立状態にある場合に比べて長くなる。言い換えると、第１コイルばね３１の長さが自然長に更に近付く。この場合、ブラケット２９は相対的にシリンダハウジング２３の上部に近付くので、鍔部２３ｆとブラケット２９の円環部２９ｂとの距離は小さくなる。

その結果、第２コイルばね３２Ａは、鍔部２３ｆの下面２３ｇと円環部２９ｂとの間で圧縮される。つまり、ばね装置３０Ａの長さが基準長よりも長くなっている場合（ばね装置３０Ａが中立状態に対して伸びている場合）のばね定数ｋ２ｅＡは、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と第２コイルばね３２Ａのばね定数ｋｓ２Ａとの和（ｋｓ１＋ｋｓ２Ａ）と等しい。

このように、ばね装置３０Ａのばね定数は、ばね装置３０Ａの長さが基準長である状態を境として、バウンド状態におけるばね定数ｋ２ｃＡ（＝ｋｓ１）と、リバウンド状態におけるばね定数ｋ２ｅＡ（＝ｋｓ１＋ｋｓ２Ａ）と、に切り替わる。

従って、ばね装置３０Ａは、ばね装置３０と同様、上記［条件ａ］及び上記［条件ｂ］を満たす装置である。よって、サスペンション装置２０Ａはサスペンション装置２０と同様の作用効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る車両のサスペンション装置２０Ｂについて説明する。サスペンション装置２０Ｂは、サスペンション装置２０における第３コイルばねが、ばね装置３０が中立状態にある場合にシリンダハウジング２３に当接しているという点のみにおいて、サスペンション装置２０と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。

図１０に示したように、サスペンション装置２０Ｂは、上部リテーナ２１、下部リテーナ２２、シリンダハウジング２３、ピストンロッド２４、インナーチューブ２５、ピストン２６、環状プレート２７、ベースバルブ２８及びばね装置３０Ｂを含んでいる。

ばね装置３０Ｂは、第１コイルばね３１、第２コイルばね３２及び第３コイルばね３３Ａを含んでいる。第１コイルばね３１及び第２コイルばね３２は、前述したとおりの構成を備える。

第３コイルばね３３Ａは、第３コイルばね３３Ａの軸と上部リテーナ２１の軸とが一致するように配置されている。第３コイルばね３３Ａの外径は第１コイルばね３１の内径より小さい。第３コイルばね３３Ａの一端（上端）は上部リテーナ２１の下面２１ａに固定されている。第３コイルばね３３Ａの他端（下端）は、ばね装置３０Ｂが中立状態にある場合、第３コイルばね３３Ａが圧縮させられることなくシリンダハウジング２３の上部外壁面２３ｂに当接している。言い換えると、図１０に示した中立状態において、上部リテーナ２１の下面２１ａとシリンダハウジング２３の上部外壁面２３ｂとの間の距離は第３コイルばね３３Ａの自然長と等しい。

次に、図１１を参照してサスペンション装置２０Ｂの作動を説明する。図１１（Ａ）は、ばね装置３０Ｂの長さが基準長である場合（ばね装置３０Ａが中立状態にある場合）のばね装置３０Ｂの状態を示す。図１１（Ｂ）は、ばね装置３０Ｂの長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも縮んでいる場合、つまり、バウンド状態にある場合）のばね装置３０Ｂの状態を示す。図１１（Ｃ）は、ばね装置３０Ｂの長さが基準長よりも長くなっている場合（ばね装置が中立状態にある場合よりも伸びている場合、つまり、リバウンド状態にある場合）のばね装置３０Ｂの状態を示す。

以下、第１コイルばね３１のばね定数をｋｓ１、第２コイルばね３２のばね定数をｋｓ２、第３コイルばね３３Ａのばね定数をｋｓ３Ａとして説明を続ける。

サスペンション装置２０Ｂが図１１（Ｂ）に示した状態となる場合、第１コイルばね３１は更に圧縮され、第２コイルばね３２は上部内壁面２３ａと軸方向において離間し、更に、第３コイルばね３３Ａは上部リテーナ２１とシリンダハウジング２３との間にて軸方向に圧縮される。

つまり、ばね装置３０Ｂの長さが基準長よりも短くなっている場合（ばね装置３０Ｂが中立状態に対して縮んでいる場合）、第１コイルばね３１及び第３コイルばね３３Ａの両方がばねとして作用し、第２コイルばね３２はばねとして作用しない。よって、この場合のばね装置３０Ｂのばね定数ｋ２ｃＢは、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と第３コイルばね３３Ａのばね定数ｋｓ３Ａとの和（ｋｓ１＋ｋｓ３Ａ）と等しくなる。

これに対し、サスペンション装置２０Ｂが図１１（ｃ）に示した状態となる場合、上部リテーナ２１と下部リテーナ２２との距離はばね装置３０Ｂが基準長よりも大きくなる。従って、第１コイルばね３１は、圧縮状態にあるものの、中立状態にある場合に比べて長くなる。言い換えると、第１コイルばね３１の長さが自然長に更に近付く。この場合、ピストンロッド２４に固定された環状プレート２７は相対的にシリンダハウジング２３の上部に近付くので、シリンダハウジング２３の上部と環状プレート２７との距離は小さくなる。その結果、第２コイルばね３２は、上部内壁面２３ａと環状プレート２７との間で圧縮される。

更に、この場合、上部リテーナ２１とシリンダハウジング２３の外壁面２３ｂとの距離が大きくなる。従って、第３コイルばね３３Ａは、上部外壁面２３ｂから軸方向に離間する。

つまり、ばね装置３０Ｂの長さが基準長よりも長くなっている場合、第１コイルばね３１及び第２コイルばね３２がばねとして作用し、ばね装置３０Ｂのばね定数ｋ２ｅＢは、第１コイルばね３１のばね定数ｋｓ１と第２コイルばね３２のばね定数ｋｓ２との和（ｋｓ１＋ｋｓ２）と等しくなる。

ところで、第２コイルばね３２のばね定数ｋｓ２及び第３コイルばね３３Ａのばね定数ｋｓ３Ａは、第２コイルばね３２のばね定数ｋｓ２が第３コイルばね３３Ａのばね定数ｋｓ３Ａよりも大きいという関係が成立するように設定される（ｋｓ３Ａ＜ｋｓ２）。これにより、ばね定数ｋ２ｃＢ（＝ｋｓ１＋ｋｓ３Ａ）をリバウンド状態におけるばね定数ｋ２ｅＢ（＝ｋｓ１＋ｋｓ２）よりも小さくすることができる。

このように、ばね装置３０Ｂのばね定数は、ばね装置３０Ｂの長さが基準長である状態を境として、バウンド状態におけるばね定数ｋ２ｃＢと、リバウンド状態におけるばね定数ｋ２ｅＢ（＞ｋ２ｃＢ）と、に切り替わる。

従って、ばね装置３０Ｂは、ばね装置３０と同様、上記［条件ａ］及び上記［条件ｂ］を満たす装置である。よって、サスペンション装置２０Ｂはサスペンション装置２０と同様の作用効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る車両のサスペンション装置２００について説明する。サスペンション装置２００は、ばね装置３０が空気ばねにより構成されているという点において、サスペンション装置２０と相違している。

（構成）
図１２に示したように、サスペンション装置２００は、エアサスペンションアクチュエータ２１０、エアサスペンション２３０、車高センサ２４０及びエアサスペンションＥＣＵ２５０を含んでいる。サスペンション装置２００は、所謂「エアサスペンション装置」である。

エアサスペンションＥＣＵ２５０は、エアサスペンションアクチュエータ２１０に電気的に接続されている。エアサスペンション２３０は、車両のフロント右、フロント左、リア右及びリア左の各車輪をそれぞれ懸架している。エアサスペンションアクチュエータ２１０は各エアサスペンション２３０に接続されている。

より具体的に述べると、エアサスペンション２３０は、フロント右サスペンション２３１、フロント左サスペンション２３２、リア右サスペンション２３３及びリア左サスペンション２３４を含む。

フロント右サスペンション２３１は、ダイヤフラムを含むエアスプリング（以下、「メインチャンバ」とも称呼する。）２１１、サブチャンバ２１１ｓ及びショックアブソーバ２３１ａを含んでいる。

ショックアブソーバ２３１ａは、ピストンロッドとオイルを封入したシリンダとにより構成され、ピストンロッドが伸縮すると、オイルがシリンダ内を移動する際の抵抗により減衰力を発生するようになっている。

フロント左サスペンション２３２、リア右サスペンション２３３及びリア左サスペンション２３４のそれぞれは、フロント右サスペンション２３１と実質的に同じ構造を有するので説明を省略する。なお、図面に付された符号のみをもって対応関係を記述すると、２１２、２１３及び２１４のそれぞれは２１１に対応するメインチャンバであり、２１２ｓ、２１３ｓ及び２１４ｓのそれぞれは２１１ｓに対応するサブチャンバであり、２３２ａ、２３３ａ及び２３４ａのそれぞれは２３１ａに対応するショックアブソーバである。

エアサスペンションアクチュエータ２１０は、モータ２１５ａ、コンプレッサ２１５ｂ、逆止弁２１５ｃ、フロント車高調整バルブ２１６、リア車高調整バルブ２１７、排気バルブ２１８、フロントチャンバ容積変更バルブ２１９及びリアチャンバ容積変更バルブ２２０（及びエアドライヤ２２５）を含んでいる。

モータ２１５ａはコンプレッサ２１５ｂを駆動する。モータ２１５ａはエアサスペンションＥＣＵ２５０により制御される。コンプレッサ２１５ｂはエアサスペンションＥＣＵ２５０からの指示によって駆動されたとき空気を圧縮し、その圧縮された空気を空気配管ＰＡに供給する。逆止弁２１５ｃは、コンプレッサ２１５ｂから空気配管ＰＡへの空気の流れのみを許容し、その逆方向の空気の流れを阻止する。

フロント車高調整バルブ２１６は、フロント右用制御バルブ２１６Ｒと、フロント左用制御バルブ２１６Ｌと、を備える。フロント右用制御バルブ２１６Ｒは、連通位置及び遮断位置の何れか一方を択一的に選択する２位置電磁弁である。フロント右用制御バルブ２１６Ｒが連通位置にあるとき、空気配管ＰＡと空気配管ＰＦｒ及びメインチャンバ２１１（及びサブチャンバ２１１ｓ）とが連通される。一方、フロント右用制御バルブ２１６Ｒが遮断位置にあるとき、空気配管ＰＡと空気配管ＰＦｒ及びメインチャンバ２１１とは遮断される。フロント右用制御バルブ２１６Ｒは、エアサスペンションＥＣＵ２５０により制御される。フロント左用制御バルブ２１６Ｌは、フロント右用制御バルブ２１６Ｒと同じ構造及び機能を有するので、説明を省略する。

リア車高調整バルブ２１７は、リア右用制御バルブ２１７Ｒと、リア左用制御バルブ２１７Ｌと、を備える。リア右用制御バルブ２１７Ｒはフロント右用制御バルブ２１６Ｒと同じ構造及び機能を有し、リア左用制御バルブ２１７Ｌはリア右用制御バルブ２１７Ｒと同じ構造及び機能を有するので、説明を省略する。

排気バルブ２１８は、連通位置及び遮断位置の何れか一方を択一的に選択する２位置電磁弁である。排気バルブ２１８が連通位置にあるとき、空気配管ＰＡが大気に開放される。一方、排気バルブ２１８が遮断位置にあるとき、空気配管ＰＡは大気に開放されない。排気バルブ２１８は、エアサスペンションＥＣＵ２５０により制御される。

フロントチャンバ容積変更バルブ２１９は、フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒと、フロント左チャンバ容積変更バルブ２１９Ｌと、を備える。フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒは、連通位置及び遮断位置の何れか一方を択一的に選択する２位置電磁弁である。フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒはメインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとを連通する連通路ＰＢに介装されている。フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒが連通位置にあるとき、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとが連通状態とされる。一方、フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒが遮断位置にあるとき、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとが遮断状態とされる。フロント左チャンバ容積変更バルブ２１９Ｌはフロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒと同じ構造及び機能を有しているので、説明を省略する。

リアチャンバ容積変更バルブ２２０は、リア右チャンバ容積変更バルブ２２０Ｒと、リア左チャンバ容積変更バルブ２２０Ｌと、を備える。リア右チャンバ容積変更バルブ２２０Ｒはフロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒと同じ構造及び機能を有し、リア左チャンバ容積変更バルブ２２０Ｌはリア右チャンバ容積変更バルブ２２０Ｒと同じ構造及び機能を有しているので、説明を省略する。

エアドライヤ２２５はエアサスペンションアクチュエータ２１０内の湿度を所定値以下の値に維持する。

エアサスペンションＥＣＵ２５０は、車高センサ２４０と電気的に接続されている。車高センサ２４０は、フロント右車高センサ２４１、フロント左車高センサ２４２、リア右車高センサ２４３及びリア左車高センサ２４４を含んでいる。

フロント右車高センサ２４１は、ショックアブソーバ２３１ａの底面が固定されるロアアーム５２の上面とエアサスペンション２３１の図示しないトッププレートが固定される車体４１のマウント部４３の下面との距離Ｘ（以下、「二点間の距離Ｘ」とも称呼する。）を測定する。フロント右車高センサ２４１は、例えば、レーザの反射を利用して二点間の距離Ｘを測定する。

即ち、フロント右車高センサ２４１は、ばね上部材４０とばね下部材５０との距離を検出する。二点間の距離Ｘと前述したストローク量との関係は以下のように説明される。例えば、ばね装置３００のストローク量が基準ストローク量であるときの二点間の距離ＸをＸ０とすると、ばね装置３００が基準ストローク量からＸ１だけストロークした（縮んだ）ときの二点間の距離Ｘは、Ｘ０−Ｘ１と表される。フロント左車高センサ２４２はフロント右車高センサ２４１と同じ構造及び機能を有しているので、説明を省略する。リア右車高センサ２４３はフロント右車高センサ２４１と同じ構造及び機能を有し、リア左車高センサ２４４はリア右車高センサ２４３と同じ構造及び機能を有しているので、説明を省略する。

エアサスペンションＥＣＵ２５０は、車高センサ２４０が検出した二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈ（ストローク量が「閾値ストローク量」であるときの二点間の距離Ｘ）以下である場合、バウンド状態（即ち、エアサスペンション２３０が縮んでいる状態）にあると判定する。一方、車高センサ２４０が検出した二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈより大きい場合、エアサスペンションＥＣＵ２５０は、リバウンド状態（即ち、エアサスペンション２３０が伸びている状態）にあると判定する。

メインチャンバ２１１乃至２１４のそれぞれは「主室」とも称呼される。サブチャンバ２１１ｓ乃至２１４ｓのそれぞれは「副室」とも称呼される。メインチャンバ２１１及びサブチャンバ２１１ｓ乃至メインチャンバ２１４及びサブチャンバ２１４ｓはそれぞれ「空気ばね」とも称呼される。

フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒ、フロント左チャンバ容積変更バルブ２１９Ｌ、リア右チャンバ容積変更バルブ２２０Ｒ及びリア左チャンバ容積変更バルブ２２０Ｌのそれぞれは「切替弁」とも称呼される。更に、空気ばね（メインチャンバ２１１及びサブチャンバ２１１ｓ乃至メインチャンバ２１４及びサブチャンバ２１４ｓ）及びエアサスペンションアクチュエータ２１０は「ばね装置３００」とも称呼される。

従って、車高センサ２４０が検出した二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈ以下である場合、ばね装置３００が「メインチャンバ（主室）２１１の容積Ｖｍがばね装置３００の基準値Ｘｔｈにおける容積Ｖｍｃから減少する」方向に変形している場合であると言える。一方、車高センサ２４０が検出した二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈより大きい場合、ばね装置３００が「メインチャンバ（主室）２１１の容積Ｖｍがばね装置３００の基準値Ｘｔｈにおける容積Ｖｍｃから増大する」方向に変形している場合であると言える。

従って、エアサスペンションＥＣＵ２５０は、ばね装置３００がメインチャンバ２１１の容積Ｖｍが容積Ｖｍｃから減少する方向に変形しているとき、バウンド状態にあると判定する。一方、エアサスペンションＥＣＵ２５０は、ばね装置３００がメインチャンバ２１１の容積Ｖｍが容積Ｖｍｃから増大する方向に変形しているとき、リバウンド状態にあると判定する。

エアサスペンションＥＣＵ２５０は、所定の閾値ストローク量に対してばね装置３００がメインチャンバ２１１の容積Ｖｍが減少する方向に変形しているとき、即ち、ストローク量が閾値ストローク量よりも大きいとき、フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒ（切替弁）を連通状態とする。これにより、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとが連通され、空気ばね全体の容積が増大する。この場合、空気ばね全体の容積は、メインチャンバ２１１の容積Ｖｍとサブチャンバ２１１ｓの容積Ｖｓとの和となる。

一方、エアサスペンションＥＣＵ２５０は、所定の閾値ストローク量に対してばね装置３００がメインチャンバ２１１の容積Ｖｍが増大する方向に変形しているとき、即ち、ストローク量が閾値ストローク量よりも小さいとき、フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒ（切替弁）を遮断状態とする。つまり、エアサスペンションＥＣＵ２５０は、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとを遮断する。これにより、空気ばね全体の容積はメインチャンバ２１１の容積Ｖｍとなる。

ところで、サスペンション装置２００のばね定数ｋａｓは、一般的なエアサスペンション装置と同様に次式により求められる。

ｋａｓ＝ｎ・Ｐ・Ａ² ／Ｖ …（７）

上式において、ｎはポリトロープ指数、Ｐはエア圧力、Ａはメインチャンバの有効受圧面積、Ｖは空気室の容積をそれぞれ表している。サスペンション装置２００がバウンド状態となり、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとの間が連通している（フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒが連通位置にある）場合を考える。この場合、空気室の容積Ｖはメインチャンバ２１１の容積Ｖｍとサブチャンバ２１１ｓの容積Ｖｓとの和（Ｖｍ＋Ｖｓ）となる。一方、サスペンション装置２００がリバウンド状態となり、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとの間が遮断している（フロント右チャンバ容積変更バルブ２１９Ｒが遮断位置にある）場合、空気室の容積Ｖはメインチャンバ２１１の容積Ｖｍとなる。

従って、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとの間が連通しているときのばね定数をｋａｓ１、メインチャンバ２１１とサブチャンバ２１１ｓとの間が遮断しているときのばね定数をｋａｓ２とすると、ｋａｓ１はｋａｓ２よりも小さくなる。このように、サスペンション装置２００は、バウンド状態となるときとリバウンド状態となるときとの間においてばね装置３００のばね定数を変更することができる。

（具体的作動）
サスペンション装置２００の具体的作動について図１３を参照しながら説明する。エアサスペンションＥＣＵ２５０のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図１３にフローチャートにより示したばね定数変更ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１３のステップ１３００から処理を開始してステップ１３１０に進み、二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈ以下であるか否かを判定する。

二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈ以下である場合、ＣＰＵはステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３２０に進み、フロントチャンバ容積変更バルブ２１９及びリアチャンバ容積変更バルブ２２０を連通位置とし、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、二点間の距離Ｘが基準値Ｘｔｈよりも大きい場合、ＣＰＵはステップ１３１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３３０に進み、フロントチャンバ容積変更バルブ２１９及びリアチャンバ容積変更バルブ２２０を遮断位置とし、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、サスペンション装置２００は、ばね装置３００のストローク量が閾値ストローク量よりも大きいときフロントチャンバ容積変更バルブ２１９及びリアチャンバ容積変更バルブ２２０（切替弁）を連通状態に設定し、ストローク量が閾値ストローク量よりも小さいときフロントチャンバ容積変更バルブ２１９及びリアチャンバ容積変更バルブ２２０（切替弁）を遮断状態に設定する。上記説明から理解されるように、サスペンション装置２００はサスペンション装置２０、サスペンション装置２０Ａ及びサスペンション装置２０Ｂと同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

サスペンション装置２０において、第２コイルばね３２の上端は固定されておらず、第２コイルばね３２の下端は環状プレート２７の上面２７ａに固定されていたが、第２コイルばね３２は、そのどちらか一端が固定され、他端が固定されないように構成されればよい。例えば、第２コイルばね３２は、その一端（上端）が上部内壁面２３ａに固定され、他端（下端）が環状プレート２７の上面２７ａに当接していてもよい。

サスペンション装置２０において、第３コイルばね３３の上端は上部リテーナ２１の下面２１ａに固定され、第３コイルばね３３の下端は固定されていなかったが、第３コイルばね３３は、そのどちらか一端が固定され、他端が固定されないように構成されればよい。例えば、第３コイルばね３３は、その一端（下端）がシリンダハウジング２３の上部外壁面２３ｂに固定されていてもよい。

サスペンション装置２０Ａにおいて、第２コイルばね３２Ａの上端は固定されておらず、第２コイルばね３２Ａの下端は円環部２９ｂの上面２９ｄに固定されていたが、第２コイルばね３２Ａは、そのどちらか一端が固定され、他端が固定されないように構成されればよい。例えば、第２コイルばね３２Ａは、その一端（上端）が鍔部２３ｆの下面２３ｇに固定され、他端（下端）が円環部２９ｂの上面２９ｄに当接していてもよい。

サスペンション装置２０Ｂにおいて、第３コイルばね３３Ａの上端は上部リテーナ２１の下面２１ａに固定され、第３コイルばね３３Ａの下端は固定されていなかったが、第３コイルばね３３Ａは、そのどちらか一端が固定され、他端が固定されないように構成されればよい。例えば、第３コイルばね３３Ａは、その一端（下端）がシリンダハウジング２３の上部外壁面２３ｂに固定され、他端（上端）が上部リテーナ２１の下面２１ａに当接していてもよい。

１０…車両、２０…サスペンション装置、２１…上部リテーナ、２２…下部リテーナ、２３…シリンダハウジング、２５…インナーチューブ、２６…ピストン、２７…環状プレート、２８…ベースバルブ、３０…ばね装置、３１…第１コイルばね、３２…第２コイルばね、３３…第３コイルばね、４０…ばね上部材、４１…車体、４２…シート、４３…マウント部、５０…ばね下部材、２００…エアサスペンション装置、２１０…エアサスペンションアクチュエータ、２３０…エアサスペンション、２４０…変位センサ、２５０…エアサスペンションＥＣＵ。

Claims (1)

1. 着座面に入力される荷重であるシート荷重が大きくなるほど当該シート荷重の単位変化量に対する当該着座面の変位量が小さくなるシートであって前記着座面と車両のばね上部材との間に介装され且つ前記着座面を前記ばね上部材に対して弾性的に支持するシートを備える前記車両に適用され、
   前記ばね上部材と前記車両のばね下部材との間に介装され且つ前記ばね上部材を前記ばね下部材に対して弾性的に支持するばね装置を備える、車両のサスペンション装置において、
   乗員が前記シートに着座したときの前記ばね装置のストローク量を基準ストローク量と規定し、
   前記ばね装置が縮む方向に変位するほど前記ストローク量が正方向に大きくなると規定した場合、
   前記ばね装置は、
   前記ストローク量が前記基準ストローク量よりも大きいときの前記ばね装置のばね定数が、前記ストローク量が前記基準ストローク量よりも小さいときの前記ばね装置のばね定数以下であるという特性を有するように、
   前記ばね上部材と前記ばね下部材との間に配設され且つバネ定数が第１の値ｋ１のコイルばねである第１ばねと、
   前記ばね上部材と前記ばね下部材との間に配設され且つバネ定数が第２の値ｋ２のコイルばねである第２ばねと、
   を備え、
   前記第１ばねは、
   前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって常時圧縮されるように配設されており、
   前記第２ばねは、
   前記ストローク量が閾値ストローク量よりも小さい場合に前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって圧縮され、前記ストローク量が前記閾値ストローク量よりも大きい場合に前記ばね上部材と前記ばね下部材とによって圧縮も伸長もされないように配設されていて、
   前記ばね装置が、
   前記ストローク量が前記基準ストローク量に対して正の所定量だけ大きいストローク量以上であるときのばね定数が前記第１の値ｋ１に維持され、前記ストローク量が前記基準ストローク量に対して前記正の所定量だけ小さいストローク量以下であるときのばね定数が前記第１の値ｋ１と前記第２の値ｋ２との和（ｋ１＋ｋ２）に維持され、前記ストローク量が前記基準ストローク量に対して前記正の所定量だけ大きいストローク量以上であるときのばね定数（ｋ１）が前記ストローク量が前記基準ストローク量に対して前記正の所定量だけ小さいストローク量以下であるときのばね定数（ｋ１＋ｋ２）よりも小さいという特性を有する、
   車両のサスペンション装置。

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