JP2005506922A - 車両のホイール・アッセンブリを懸架するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボディを有する車両を懸架するための方法及びサスペンションを提供する。サスペンションは、第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションと第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションとを備える。第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第一ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。この第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、瞬間中心を備える。第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第二ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。この第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、瞬間中心を備える。第一ホイール・アッセンブリと第二ホイールアッセンブリは、各々のホイール・アッセンブリの垂直中心線が、両ホイール・アッセンブリ間を延出する垂直面内に位置するように、整列される。１つの実施例では、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心点は、上記垂直面内に配置され、特に垂直面内に位置するロール・センターよりも下側に配置される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に車両に関し、特に車両のロール及びピッチを制御可能な車両（自動車）用サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンションは、ロール及びピッチ等の車両ライド（ride）特性を決定する。用語「ロール」は、車両の縦軸（長手方向軸）回りに作用する車体の回転運動を指す。ロールは通常、コーナーリング中に生じる。用語「ピッチ」は、車両の横軸（幅方向軸）回りに作用する車体の回転運動を指す。ピッチは通常、加速（アクセル「スカット（squat）」）中、及びブレーキ（制動「ダイブ（dive）」）中に生じる。
【０００３】
車両サスペンションシステムは、アクティブタイプかパッシブタイプかに分類（特徴づけ）できる。「アクティブ」サスペンションシステムでは、通常、その作動中に検出した動作状態に応じてサスペンション要素を調節する。アクティブサスペンションシステムは一般的に、比較的複雑あるいは非常に高価であり、両方の場合もある。これに対して、パッシブサスペンションシステムは一般的に、作動中に調節不可能なアンチロール又はスタビライザバー、又はそれらと同種のものを備える。パッシブサスペンションシステムは通常、比較的シンプルでコストが手頃である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コーナリングロールを減小するために、スプリング及びアンチロールバー等の要素を使用するパッシブサスペンションシステムでは、ロールの減小と乗り心地の滑らかさとにトレードオフの関係が存在する。乗り心地の円滑さに寄与するバネ及びショック率は、通常のロール防止装置（アンチロール装置）の効果をしばしば弱めることになる。また、このようなアンチロール装置は、ローリング特性に大きな影響を与える車両の重量配分のバリエーションを補うものではない。
【０００５】
これらに鑑みて必要とされるのは、良好なロール及びピッチ特性を提供する車両用サスペンションシステムである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、良好なロール及びピッチ特性を提供する車両用サスペンションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ボディを有する車両用のサスペンションが提供される。そのサスペンションは、第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションと第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションとを備えている。第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第一ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは瞬間（即時）中心（instant center）を備える。第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第二ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは瞬間（即時）中心（instant center）を備える。第一及び第二ホイール・アッセンブリは、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が、両ホイール・アッセンブリ間を延出する垂直面内に位置するように、整列される。１つの実施例では、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心点は、上記垂直面内に配置され、特に垂直面内に位置するロール・センターよりも下側に配置される。
【０００８】
他の実施例によれば、ボディを有する車両を懸架（サスペンション）する方法が提供され、その方法は次のステップを備える。（１）第一ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出し、瞬間中心点を備える第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップ、（２）第二ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出し、瞬間中心点を備える第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップ、（３）第一及び第二ホイール・アッセンブリを、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が両ホイール・アッセンブリ間に延出する垂直面内に位置するように整列させるステップ、（４）第一及び第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心が上記垂直面内においてロール・センターよりも下側に位置するように、配置するステップ。
【０００９】
本願のサスペンションの利点とは、現在のサスペンションを利用して、比較的高く、安定したロール・センターを生み出すことができるので、所望の安定した車両用サスペンションを提供できることである。比較的高いロール・センターは、車両の予期される運動の際にほぼ同じ位置に維持することが可能である。
【００１０】
上記記載の目的、他の目的、特徴及び本発明の利点は、以下に添付される図面及び発明の詳細から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下説明する車両用サスペンションは、種々の車両に対して広く適用することが可能である。このサスペンションは、それぞれ独立して懸架（サスペンド）されたホイール・アッセンブリと共に用いられる。ホイール・アッセンブリは、駆動ホイールでも、非駆動（従動）ホイールでも良い。従って、このサスペンションは、後輪駆動（RWD）、前輪駆動（FWD）及び全輪駆動（AWD） 車両に適用することができる。
【００１２】
図１及び２を参照して、車両用ホイール・アッセンブリ２２のためのサスペンション２０，２１は、車両ボディ２８とホイール・アッセンブリ２２との間を延出する一対の支持アーム２４，２６を備える。この中で使用する用語「車両ボディ」又は「車両のボディ」は、フレームとそのフレームに取り付けられたシャシパーツ（例えば、金属板パーツ、フレームレール、ドア、フェンダ、パネル、内装部品、動力伝達系路など）を含めたものを定義する。いくつかの自動車では、一般的なフルフレームの代わりに、サブフレームが、薄板金属パーツと一体化された構成部品に連結される。他の自動車では、独立したフレーム又はサブフレームを有さない「ユニボディ」スタイルのシャシが使用される。厳密にいえば、すべての構成パーツは、車両の金属板パーツに対して直接的に一体化される。本願は、このように様々なタイプの車両ボディ全てに使用でき、上記のいずれか一つに限定されない。
【００１３】
ホイール・アッセンブリ２２の構成要素は、自動車の種類（例えばRWD、FWD、 AWDなど）によって変わり、また大抵の場合、車両におけるホイール・アッセンブリ２２の位置によって決定される。ホイール・アッセンブリ２２は一般的に、スピンドル３０とホイール３２（タイヤとも言われる）とを有する。スピンドル３０は、上部ボールジョイント３４と下部ボールジョイント３６とを有する。リヤサスペンションは通常、一般的なボールジョイントを備えず、ブシュ等のピボット可能な（旋回可能な）マウントを有している。ここでの記述を簡易化するために、この中で用語「ボールジョイント」が記載される場合は、特に言及されない限り、スピンドル３０に支持アーム２４，２６を連結するための軸連結部材（pivotal connection）のあらゆるタイプを意味する。その中には、通常のボールジョイント、ヘイムジョイント（heim joint）、ブシュ等が含まれる（これらに限定はされない）。ホイール３２は、周知の方法によって、スピンドル３０に回転可能に取り付けられる。
【００１４】
図２を参照して、支持アーム２４，２６はそれぞれ、ボールジョイント・マウント３８（ホイール・アッセンブリ・マウントとも言われる）と、第一ボディマウント４０と、第一部材４２と、第二ボディマウント４４と、第二部材４６とを備える。第一部材４２は、ボールジョイント・マウント３８と第一ボディマウント４０との間に延出する。第二部材４６は、ボールジョイント・マウント３８と第二ボディマウント４４との間に延出する。いくつかの実施例では、第一及び第二部材４２，４６間に延出する一つ又は複数の側部材４８をさらに備える。この側部材４８は、支持アーム２４，２６の剛性を向上させ、かつ（又は）追加のサスペンション部材（例えば、スプリング、ショックなど）の取付部を提供するためである。車両ボディ２８は、支持アーム２４，２６の第一及び第二ボディマウント４０，４４に旋回可能に取り付けられる。いくつかの実施例では、ボディマウント４０，４４の一方又は両方が、所定範囲の移動（変位）、及びボディマウント４０，４４間に延出する旋回軸回りの所定範囲の回転運動を提供するための柔軟なブシュを備える。各支持アーム２４，２６においてボールジョイント・マウント３８及びボディマウント４０，４４は、一つの平面を定義する。第一及び第二部材４２，４６（そして側部材４８が設けられる場合は、その側部材４８も含む）は、それらがその一部を形成する支持アーム２４，２６の平面に必ずしも配置する必要はない。しかしながら、いくつかの実施例ではそうすることも可能である。第一及び第二部材４２，４６（及び側部材４８）の正確（細かな）な形状は、様々な応用例に対応するため変化する。
【００１５】
図１及び３を参照して、車両ボディ２８とホイール・アッセンブリ２２との間を延出する一対の支持アーム２４，２６は、ボディ２８及びホイール・アッセンブリ２２に相対して（向かい合って）配置され、一方の支持アーム２４が下部ボールジョイント３６と一対の上部ボディマウント連結ポイント５０との間に延出し、他方の支持アーム２６が、上部ボールジョイント３４と一対の下部ボディマウント連結ポイント５２との間に延出する。一対の上部ボディマウント連結ポイント５０は、一対の下部ボディマウント連結ポイント５２の垂直上方に配置される。しかしながら、それらは、車両ホイール３２が地面に接触、或いは近接する際に、垂直方向に延出する同一平面内に必ずしも位置する必要はない。一方の支持アーム２４（２６）の部材４２，４６は、他方の支持アーム２６（２４）の部材４２，４６間に収容される。従って、支持アーム２４，２６は通常、互いにＸ字状に交差する。これら支持アーム２４，２６は通常互いに接触しない。
【００１６】
上述した支持アーム２４，２６は、本発明の一つの好適実施形態として記載したが、支持アーム２４，２６の全ての可能な実施例は記載していない。別の実施例では、支持アーム２４，２６の一方又は両方が、上述した支持アーム２４，２６と同様の径路に沿って延出する独立したリンクと置き換えられてもよい。例えば、一端にボールジョイントマウント３８を、他端にボディマウント４０，４４をそれぞれ備えた一対の独立リンクでもよい。独立リンクは、支持アーム２４，２６の一方又は両方と置き換えることができる。
【００１７】
図４は、対称的なサスペンション配置を示す概略図である。サスペンションは、図１に示したように車両ボディ２８の側面にそれぞれ配置された一対のホイール・アッセンブリ２２のための一対のホイール・アッセンブリ・サスペンション２０，２１を備える。この図は、両ホイール・アッセンブリ２２の垂直中心線５６を通る垂直面５４に沿って示される。図５は、ホイール・アッセンブリ２２に対する平面５４の位置を詳細に示す斜視図である。垂直面５４と各支持アームの面との交線に形成されるライン５８，６０が図４に示される。平面５４から見ると、支持アーム面交差ライン５８，６０は、各サスペンション２０，２１において互いに交差する。ライン５８，６０の交点６２，６３は、サスペンション２０，２１の正面図における瞬間中心（ＩＣ）として定義される。図４はさらに、車両ボディ２８のロールセンター６８において交差する一対のライン６４，６６を示す。一方のライン６４は、タイヤ・地面接地面（パッチ）７０の中心と車両ボディ２８の一側のＩＣ（瞬間中心）６２とを通る。他方のライン６６は、タイヤ・地面接地面７１の中心と車両ボディ２８の他側のＩＣ６３とを通る。
【００１８】
車両ボディ２８の重心に対するロールセンター６８の垂直方向位置は、車両のロールに影響するので、重要である。ロールセンター６８の位置は、車両の一側又は両側において支持アーム２４，２６の相対位置を変更し、支持アーム２４，２６の面によって定義されるＩＣ６２，６３の位置を変更することにより、調節できる。このサスペンションによって提供される利点は、一対のサスペンションを用いて、比較的高く安定したロールセンター６８を設けることが可能なことである。つまり、比較的高いロールセンターは、車両に予期される動きが生じたときに、ほぼ同位置に維持される。また、図４に示されるロールセンターは、車両ボディ２８の垂直中心線７２と交差する。ロールセンター６８が垂直中心線７２と交差するのは、車両ボディ２８の両側のサスペンションが互いに対称だからである。いくつかの例では、サスペンションを非対称とし、ロールセンター６８を車両中心線７２の一側に配置させることにより、利点が生まれる。また、一定負荷又は一定のボディ運動状況下では、ロールセンター６８が、車両中心線７２のどちらか一側に移動することもある。
【００１９】
図６を参照して、ホイール・サスペンション２０，２１の支持アーム面の方向はまた、アンチダイブ、アンチスカット、及びアンチリフト等の他のサスペンション・パラメーター、つまり、車両の前・後方向におけるサスペンション特性（ピッチとも言う）に対して、重要な意味合いを持つ。図６は、ホイール・アッセンブリ２２の側面を示す概略図である。この図は、車両ボディ２８の一側におけるホイール３２の中心線を通る長手方向垂直面７４，７６（図３参照）に沿って示される。図６では、図面の他の構成部材を配置する（示す）ために、ホイール３２の輪郭（外形）は仮想線で示される。支持アーム面と平面７４，７６（車両ボディ２８の側部のホイール３２の中心線を通る面）との交線に形成されるライン７８，８０が実施例に示されるが、支持アーム面は水平面８２（図３参照）と平行ではない。ライン７８，８０は、側面図におけるサスペンション２０，２１の瞬間中心（ＩＣ）である交軸点８４まで延長することができる。側面ＩＣ８４とタイヤ接地面７０，７１の中心との間を延出するライン８６は、水平線８８に対して角度βを形成する。水平線８８は、ホイール３２の中心線を通る幅方向平面５４を通って延びる。角度βのタンジェント（接線）は、考慮される車両ホイール・アッセンブリ２２のアンチダイブ、アンチリフト又はアンチスカットに直接的に関係する（影響を与える）。角度βの大きさを増加又は減少させることで、アンチダイブ、アンチスカット又はアンチリフトを適用例に合わせて調節できる。このサスペンション２０，２１では、交軸点８４の垂直方向及び水平方向の配置（位置調整）を容易に行うことができる。従って、様々な車両に応用する際に、有利なβ角を種々用いることができる。交軸点８４は、側面スイングアーム（svsa）の高さ及び長さに基づいてその位置を記述することもできる。スイングアーム（svsa）の高さは、１）ホイール接地面と整列された水平線８８とＩＣ（瞬間中心）８４との間の垂直方向距離の差（間隔）、２）ホイール・アッセンブリの中心線を通る水平面とＩＣとの間の垂直方向距離の差（間隔）、のどちらかによって決定する。スイングアーム（svsa）の適切な高さは、ホイール・アッセンブリの位置、駆動輪かどうか、等により決定される。決定に関しての方法は公知であるので、ここでのさらなる議論は省略する。スイングアーム（svsa）の長さは、ホイール・アッセンブリの垂直中心線とＩＣ間の距離である。
【００２０】
図７を参照して、各支持アーム２４，２６のボディマウントライン９０，９２，９４，９６は、長手方向に延出する垂直軸９８に対して角度γ（δ）で傾斜しても良い。ボディマウントライン９０，９２，９４，９６は、支持アーム２４，２６の２つのボディマウント４０，４４間を延出するラインとして定義される。図７は、各サスペンション２０，２１のボディマウントライン９０，９２，９４，９６と、軸９８と平行な長手方向ラインとの間に広がる角度δを示すために、水平面における車両のホイールサスペンション２０，２１を概略的に示したものである。図７に示すサスペンション２０，２１はすべて、角度δによって傾斜される。正確な傾斜の度合いは、応用例に適応するために変化し、各サスペンション２０，２１同士で同じである必要はない。例えば、フロントサスペンション２０，２１とリヤサスペンション２０，２１とが異なる傾斜角度を有するか、若しくは側部のサスペンション２０，２１同士が異なる傾斜角度を有してもよい。車両の長手方向軸９８から傾斜するこのサスペンションの能力は、様々な車両に有利に適応可能である。
【００２１】
図８を参照して、このサスペンションにおける支持アーム２４，２６の交差方向は、ホイール３２に対するボールジョイントマウント３４，３６の配置（位置調整）を容易にする。従来技術では、ホイール・アッセンブリ２２のスピンドル３０は、「キングピン」として知られる固定軸回りに旋回可能であった。改良により、キングピンの代わりにボールジョイントが使用される。しかしながら、２つのピボット・ポイント３４，３６間のライン１００は、依然としてキングピン軸（あるいはホイール・アッセンブリ・マウントライン）と呼ばれる。図８から分かるように、支持アーム２４，２６のボールジョイントマウント３４，３６を通るキングピン軸１００は、ホイール３２の垂直中心線（図３に示されるように、平面７４，７６内に配置される）に対して角度λを形成する。いくつかの例では、キングピン軸１００は、ホイール３２の垂直中心線７４，７６と平行でもよい（傾斜角度ゼロ）。他の例では、キングピン軸１００と垂直中心線７４，７６との間の角度がゼロよりも大きく、キングピン軸１００が垂直中心線７４，７６に向かって（から離れて）延出すると表現できる。垂直中心線７４，７６に対するキングピン軸１００の傾斜角と、キングピン軸１００が垂直中心線７４，７６と交差する位置とは、共に重要である。なぜなら、それらはホイール３２のスクラブ（scrub 、こする）半径及びスピンドル３０の長さに影響を与えるからである。このサスペンション２０，２１における支持アーム２４，２６の交差方向を決めることにより、各支持アーム２４，２６からのボールジョイントマウント３８を、ホイール３２の垂直中心線７４，７６に比較的接近させて配置することができる。
【００２２】
図９を参照して、サスペンション２０，２１における支持アーム２４，２６の交差方向付けによって、キングピン軸１００のキャスター角（caster angle）及びトレール（trail ）に対するボールジョイントマウント３８の好的な配置が可能となる。キャスター角１０２は、ホイール３２の側面においてホイール・アッセンブリ２２（又はホイール３２）の垂直中心線５６に対するキングピン軸１００の傾斜角度を指す。トレール１０４は、ホイール３２の垂直中心線５６と、ホイール３２の接地面７０，７１を含む水平面１０６とキングピン軸１００との交点との間隔（距離）を指す。
【００２３】
図１０〜１２を参照して、このサスペンション２０，２１は、スプリング・アッセンブリ１０８を用いている。このスプリング・アッセンブリ１０８は、支持アーム２４，２６（あるいはスピンドル３０）の一方と車両ボディ２８との間に延出し、またそれらに旋回可能に取り付けられる。図１０では、スプリング・アッセンブリ１０８は、下部ボールジョイント３６に旋回可能に取り付けられた支持アーム２４に取り付けられているが、他の実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は他方の支持アーム２６に取り付けられてもよい。１つの実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は、荷重受けスプリング及びショックアブソーバ（緩衝器）を備えたコイルオーバーショック（coil over shock ）である。コイルスプリングは、ショックアブソーバとは独立して設けてもよい。さらに、トーションバー（ねじれバー）を、コイルスプリングと共に、又はコイルスプリングの代わりに使用してもよい。スプリング・アッセンブリ１０８は、ホイール３２が通常の走行高さに位置したときに、スプリング・アッセンブリ１０８が、垂直線に対して約１５°の角度φで傾斜するように設けられる。このサスペンション２０，２１の形状において、このようにスプリング・アッセンブリ１０８を傾斜させることは、好的なホイール荷重比率特性をもたらす。具体的には、車両ボディ２８に向かう方向において、ホイール３２が上方に移動すると、ホイールの荷重比率（負荷比）が減少する。これは、スプリング・アッセンブリ１０８が、その上部ピボットポイント１１２回りに旋回すると共に、スプリング・アッセンブリ１０８の下部取付ポイント１１０がホイール３２と共に上方へ回転し、スプリング・アッセンブリ１０８を介して伝達される力の垂直成分が減少するためである。いくつかの実施例では、上記記載と同様の方法により、支持アーム２４，２６の一方と車両ボディ２８との間を延出する複数のスプリング・アッセンブリが用いられる。追加されたスプリング・アッセンブリ１０８はショックアブソーバを備えても、備えなくてもよい。
【００２４】
図１１を参照して、いくつかの実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は、ショックアブソーバピストン１３４のロッド端部１３２とハウジング１３６との間で作用するリバウンド（跳ね返り）スプリング１３０を備える。リバウンドスプリング１３０は、ピストン１３４に固定されていない。従って、リバウンドスプリング１３０は、ロッド（ピストン）１３４がハウジング１３６内を移動して所定の係合ポイント１３８を越えたときにのみ圧縮されて作用する。ホイール・アッセンブリ２２の移動（つまりサスペンション２０，２１の移動）によりスプリング・アッセンブリ１０８（ピストン１３４）が係合ポイント１３８を超えて延出する（即ち、「通常走行高さ」以下になる）と、リバウンドスプリング１３０が圧縮され、これによって、サスペンション２０，２１及びそれに取り付けられたホイール・アッセンブリ２２の移動に対向する。一方、ホイール・アッセンブリ２２の移動によりスプリング・アッセンブリ１０８が係合ポイント１３８の上方に押し込まれる（即ち、「通常走行高さ」以上になる）と、リバウンドスプリング１３０は係合せず、サスペンション２０，２１及びそれに取り付けられたホイール・アッセンブリ２２の移動に影響を与えないことになる。
【００２５】
別の実施例では、図１２に示すように、スプリング・アッセンブリ１０８は、センターシャフト１１４と、第一スプリング１１６と、第二スプリング１１８とを有する。スプリング・アッセンブリ１０８はさらに、補足運動ダンパ（モーションダンパー）１２０を有する。センターシャフト１１４は第一及び第二スプリング１１６，１１８内に収容され、モーションダンパー１２０はセンターシャフト１１４に取り付けられる。モーションダンパー１２０としては、気体又は液体タイプのショックアブソーバを用いることができるが、これらに限定はされない。第一スプリング１１６は、第一端部スプリングフランジ１２２と中央スプリングフランジ１２４との間を延出する。第一端部スプリングフランジ１２２は、センターシャフト１１４に固定されるか、あるいはセンターシャフト１１４に設けられた第１ストッパーによりその移動を制限される。いずれの場合も、第一ストッパーは、第一端部スプリングフランジ１２２が、スプリング・アッセンブリ１０８の端部１２６近傍に向かって移動するのを防止する。第二スプリング１１８は、中央スプリングフランジ１２４と第二端部スプリングフランジ１２８との間を延出する。第二ストッパーが、モーションダンパー１２０（あるいは同様に固定された他の部材）の外部ボディに設けられ、中央スプリングフランジ１２４の移動を制限する。これにより、第二スプリング１１８の第一スプリング１１６方向への移動も制限される。図１２に示されるスプリング・アッセンブリ１０８では、第二スプリング１１８はモーションダンパー１２０の周囲に配置される。
【００２６】
取り付け（組み立て）前の状態（あるいは車両が持ち上げられ、ホイール・アッセンブリ２２が、完全な延出位置まで延出することが許容される状態）において、第一端部スプリングフランジ１２２と中央スプリングフランジ１２４との間でそれらに作用する第一スプリング１１６には、軽い負荷が加えられることが望ましい。第二端部スプリングフランジ１２８と中央スプリングフランジ１２４との間でそれらに作用する第二スプリング１１８には、実施例に応じて、適切な圧縮方向の負荷が予めかけられることが望ましい。スプリング・アッセンブリ１０８に負荷が加わると、第一スプリング１１６により発生する力が第二スプリング１１８に予めかけられた負荷と等しいか、それ以上になるまで、第一スプリング１１６のみが圧縮される。第一スプリング１１６のみが圧縮される間は、スプリング・アッセンブリ１０８は、第一スプリング１１６の付勢力のみで作用すると考えられる。言い換えれば、シングル（単一）スプリングシステムと見ることができる。第一スプリング１１６の力が第二スプリング１１８に予めかけられた負荷を超えると、各スプリング１１６，１１８の力が等しくなり、各スプリングがある量だけ圧縮される。各スプリング１１６，１１８の正確な圧縮量は、各スプリングのバネ定数によって決まる。この状態では、スプリング・アッセンブリ１０８は、スプリング１１６，１１８が連続的に作用する、ツインスプリングシステム（２連続スプリングシステム）として作用する。そのため、中央スプリングフランジ１２４は、第一スプリング１１６と第二スプリング１１８との間でフロート（浮動）するといえる。例えば、第一及び第二スプリング１１６，１１８が同一の４００ポンドスプリングであったとすると、スプリング・アッセンブリ１０８はまず、それが単一の４００ポンドスプリングシステムとして作用する。しかしながら、第一スプリング１１６の力が第二スプリング１１８の力と等しくなったならば、スプリング・アッセンブリ１０８は、連続する二つのスプリングから成るシステムとして作用し始めるだろう。結果として、連続して作用する第一及び第二スプリング１１６，１１８のスプリング力の効果（影響）は、独立して作用する一つのスプリングの２分の１（つまり、２００ポンド）とほぼ等しくなる。
【００２７】
スプリング・アッセンブリ１０８は、車両ボディ２８とサスペンション支持アーム２４，２６との間の負荷径路（ロードパス）として作用し、最終的には車両ボディ２８とホイール３２との間の負荷径路として作用する。４つのホイール３２は、車両の総重量を支持するからである。スプリング・アッセンブリ１０８は様々な位置に取り付けることができるが、上述したように、スプリング・アッセンブリ１０８の中心線が、垂直に延出するラインに対して角度φだけ傾斜するように取り付けることが望ましい。スプリング・アッセンブリ１０８の取付ポイント、及び、ボディマウント４０，４４と、スプリング・アッセンブリ１０８が取り付けられる支持アーム２４，２６のボールジョイントマウント３８との相対位置は、ホイール・アッセンブリ２２が移動可能なアーチ形径路を決定（定義）する。このサスペンション支持アーム２４，２６の形状、支持アーム２４，２６及び垂直面に対するスプリング・アッセンブリ１０８の方向、及びスプリング・アッセンブリ１０８のツインスプリング特性（連続スプリング特性）によれば、スプリング・アッセンブリ１０８が平衡点を超えて圧縮されるとき、ホイール・アッセンブリ２２の荷重比を低減でき、地面に対するホイール３２の負荷も低減できる。
【００２８】
図１３〜１５を参照して、ターン中における内側半径経路（軌跡）に沿って配置された車両ホイール３２（概略を示す）と外側半径経路に沿って配置された車両ホイール３２との回転（旋回）半径の差を説明（算出）するためにアッカーマンを使用することが周知である。また、ターンによって、車両ボディ上にリフトが生じる（持ち上げられる）ことも周知である。ステアリング・ホイールが回転されたときに、フロントサスペンションによって生じるアッカーマン量は、ターン中に車両ボディに生じるリフトを減じる（打ち消す）ために用いることができる。例えば、アッカーマンを増加させることで、アンチリフトを生じさせることができる。ホイール・アッセンブリ・サスペンション２０，２１の支持アーム２４，２６は、その車両ボディ２８に対する位置付けにより、アッカーマンの生成を促進できる（容易にできる）。
【００２９】
本発明は詳細な実施例を用いて、図示され、記述されているが、発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、形状及び詳細において様々な変形例を取りうることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、図１は、一対のサスペンション２０，２１を有する車両の正面概略図を示す。これらサスペンションの支持アーム２４，２６は対称的であって、車両の中心線７２と交差しない。しかし、代替実施例では、両方又は一方のサスペンション２０，２１の支持アーム２４，２６が中心線７２と交差してもよく、互いに交差する可能性があってもよい。支持アーム２４，２６を延出することで、ホイール・アッセンブリ２２に好適なキャンバ（camber、そり）特性を供給することができる。
【００３０】
本出願は、２００１年５月２１日に出願された米国の出願第６０/２９２,３５５号の優先権を主張し、それを参照することによってその全体の内容が本願に組み入れられることとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本願のサスペンションを示す車両の概略正面図である。
【図２】図２は、本願サスペンションに使用される支持アームの概略図である。
【図３】図３は、相対的な面の配置を示す概略図である。
【図４】図４は、ホイールの垂直中心線を通る垂直横断（あるいは幅方向）面における支持アーム平面の位置関係を示す概略図である。
【図５】図５は、相対的な面の配置を示す概略図である。
【図６】図６は、ホイールの垂直中心線を通る長手方向延出面における支持アーム面の位置関係を示す概略図である。
【図７】図７は、長手方向に延出するラインに対する本願サスペンションのボディマウントラインの方向を示す、車両の概略平面図である。
【図８】図８は、ホイール・アッセンブリに対するボールジョイントマウントの位置を示す、サスペンションの概略正面図である。
【図９】図９は、キングピン軸が本願サスペンションにおいて有効に配置されたキングピン軸とホイール・アッセンブリとの関係を示す概略図である。
【図１０】図１０は、スプリング・アッセンブリを備えたサスペンションの一実施例を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明のサスペンションに使用できるスプリング・アッセンブリの概略図である。
【図１２】図１２は、本発明のサスペンションに使用できるスプリング・アッセンブリの概略図である。
【図１３】図１３は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、１００パーセントのアッカーマンのホイールを示す。
【図１４】図１４は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、「中間（ニュートラル）」アッカーマン（平行方向付けとも言える）のホイールを示す。
【図１５】図１５は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、逆アッカーマンのホイールを示す。
【符号の説明】
【００３２】
２０，２１ サスペンション
２２ ホイール・アッセンブリ
２４，２６ 支持アーム
２８ 車両ボディ
３０ スピンドル
３２ ホイール
３４ 上部ボールジョイント
３６ 下部ボールジョイント
３８ ボールジョイント・マウント
４０，４４ ボディマウント
５６ 垂直中心線
６２，６３ 瞬間中心点
６８ ロールセンター
７０，７１ タイヤ接地面
７２ 車両中心線
９０，９２，９４，９６ ボディマウントライン
１００ キングピン軸
１０８ スプリング・アッセンブリ
【０００１】
本発明は、一般に車両に関し、特に車両のロール及びピッチを制御可能な車両（自動車）用サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンションは、ロール及びピッチ等の車両ライド（ride）特性を決定する。用語「ロール」は、車両の縦軸（長手方向軸）回りに作用する車体の回転運動を指す。ロールは通常、コーナーリング中に生じる。用語「ピッチ」は、車両の横軸（幅方向軸）回りに作用する車体の回転運動を指す。ピッチは通常、加速（アクセル「スカット（squat）」）中、及びブレーキ（制動「ダイブ（dive）」）中に生じる。
【０００３】
車両サスペンションシステムは、アクティブタイプかパッシブタイプかに分類（特徴づけ）できる。「アクティブ」サスペンションシステムでは、通常、その作動中に検出した動作状態に応じてサスペンション要素を調節する。アクティブサスペンションシステムは一般的に、比較的複雑あるいは非常に高価であり、両方の場合もある。これに対して、パッシブサスペンションシステムは一般的に、作動中に調節不可能なアンチロール又はスタビライザバー、又はそれらと同種のものを備える。パッシブサスペンションシステムは通常、比較的シンプルでコストが手頃である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コーナリングロールを減小するために、スプリング及びアンチロールバー等の要素を使用するパッシブサスペンションシステムでは、ロールの減小と乗り心地の滑らかさとにトレードオフの関係が存在する。乗り心地の円滑さに寄与するバネ及びショック率は、通常のロール防止装置（アンチロール装置）の効果をしばしば弱めることになる。また、このようなアンチロール装置は、ローリング特性に大きな影響を与える車両の重量配分のバリエーションを補うものではない。
【０００５】
これらに鑑みて必要とされるのは、良好なロール及びピッチ特性を提供する車両用サスペンションシステムである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、良好なロール及びピッチ特性を提供する車両用サスペンションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ボディを有する車両用のサスペンションが提供される。そのサスペンションは、第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションと第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションとを備えている。第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第一ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションは瞬間（即時）中心（instant center）を備える。第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは、第二ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出する。第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションは瞬間（即時）中心（instant center）を備える。第一及び第二ホイール・アッセンブリは、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が、両ホイール・アッセンブリ間を延出する垂直面内に位置するように、整列される。１つの実施例では、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心点は、上記垂直面内に配置され、特に垂直面内に位置するロール・センターよりも下側に配置される。
【０００８】
他の実施例によれば、ボディを有する車両を懸架（サスペンション）する方法が提供され、その方法は次のステップを備える。（１）第一ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出し、瞬間中心点を備える第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップ、（２）第二ホイール・アッセンブリとボディとの間に延出し、瞬間中心点を備える第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップ、（３）第一及び第二ホイール・アッセンブリを、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が両ホイール・アッセンブリ間に延出する垂直面内に位置するように整列させるステップ、（４）第一及び第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心が上記垂直面内においてロール・センターよりも下側に位置するように、配置するステップ。
【０００９】
本願のサスペンションの利点とは、現在のサスペンションを利用して、比較的高く、安定したロール・センターを生み出すことができるので、所望の安定した車両用サスペンションを提供できることである。比較的高いロール・センターは、車両の予期される運動の際にほぼ同じ位置に維持することが可能である。
【００１０】
上記記載の目的、他の目的、特徴及び本発明の利点は、以下に添付される図面及び発明の詳細から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下説明する車両用サスペンションは、種々の車両に対して広く適用することが可能である。このサスペンションは、それぞれ独立して懸架（サスペンド）されたホイール・アッセンブリと共に用いられる。ホイール・アッセンブリは、駆動ホイールでも、非駆動（従動）ホイールでも良い。従って、このサスペンションは、後輪駆動（RWD）、前輪駆動（FWD）及び全輪駆動（AWD） 車両に適用することができる。
【００１２】
図１及び２を参照して、車両用ホイール・アッセンブリ２２のためのサスペンション２０，２１は、車両ボディ２８とホイール・アッセンブリ２２との間を延出する一対の支持アーム２４，２６を備える。この中で使用する用語「車両ボディ」又は「車両のボディ」は、フレームとそのフレームに取り付けられたシャシパーツ（例えば、金属板パーツ、フレームレール、ドア、フェンダ、パネル、内装部品、動力伝達系路など）を含めたものを定義する。いくつかの自動車では、一般的なフルフレームの代わりに、サブフレームが、薄板金属パーツと一体化された構成部品に連結される。他の自動車では、独立したフレーム又はサブフレームを有さない「ユニボディ」スタイルのシャシが使用される。厳密にいえば、すべての構成パーツは、車両の金属板パーツに対して直接的に一体化される。本願は、このように様々なタイプの車両ボディ全てに使用でき、上記のいずれか一つに限定されない。
【００１３】
ホイール・アッセンブリ２２の構成要素は、自動車の種類（例えばRWD、FWD、 AWDなど）によって変わり、また大抵の場合、車両におけるホイール・アッセンブリ２２の位置によって決定される。ホイール・アッセンブリ２２は一般的に、スピンドル３０とホイール３２（タイヤとも言われる）とを有する。スピンドル３０は、上部ボールジョイント３４と下部ボールジョイント３６とを有する。リヤサスペンションは通常、一般的なボールジョイントを備えず、ブシュ等のピボット可能な（旋回可能な）マウントを有している。ここでの記述を簡易化するために、この中で用語「ボールジョイント」が記載される場合は、特に言及されない限り、スピンドル３０に支持アーム２４，２６を連結するための軸連結部材（pivotal connection）のあらゆるタイプを意味する。その中には、通常のボールジョイント、ヘイムジョイント（heim joint）、ブシュ等が含まれる（これらに限定はされない）。ホイール３２は、周知の方法によって、スピンドル３０に回転可能に取り付けられる。
【００１４】
図２を参照して、支持アーム２４，２６はそれぞれ、ボールジョイント・マウント３８（ホイール・アッセンブリ・マウントとも言われる）と、第一ボディマウント４０と、第一部材４２と、第二ボディマウント４４と、第二部材４６とを備える。第一部材４２は、ボールジョイント・マウント３８と第一ボディマウント４０との間に延出する。第二部材４６は、ボールジョイント・マウント３８と第二ボディマウント４４との間に延出する。いくつかの実施例では、第一及び第二部材４２，４６間に延出する一つ又は複数の側部材４８をさらに備える。この側部材４８は、支持アーム２４，２６の剛性を向上させ、かつ（又は）追加のサスペンション部材（例えば、スプリング、ショックなど）の取付部を提供するためである。車両ボディ２８は、支持アーム２４，２６の第一及び第二ボディマウント４０，４４に旋回可能に取り付けられる。いくつかの実施例では、ボディマウント４０，４４の一方又は両方が、所定範囲の移動（変位）、及びボディマウント４０，４４間に延出する旋回軸回りの所定範囲の回転運動を提供するための柔軟なブシュを備える。各支持アーム２４，２６においてボールジョイント・マウント３８及びボディマウント４０，４４は、一つの平面を定義する。第一及び第二部材４２，４６（そして側部材４８が設けられる場合は、その側部材４８も含む）は、それらがその一部を形成する支持アーム２４，２６の平面に必ずしも配置する必要はない。しかしながら、いくつかの実施例ではそうすることも可能である。第一及び第二部材４２，４６（及び側部材４８）の正確（細かな）な形状は、様々な応用例に対応するため変化する。
【００１５】
図１及び３を参照して、車両ボディ２８とホイール・アッセンブリ２２との間を延出する一対の支持アーム２４，２６は、ボディ２８及びホイール・アッセンブリ２２に相対して（向かい合って）配置され、一方の支持アーム２４が下部ボールジョイント３６と一対の上部ボディマウント連結ポイント５０との間に延出し、他方の支持アーム２６が、上部ボールジョイント３４と一対の下部ボディマウント連結ポイント５２との間に延出する。一対の上部ボディマウント連結ポイント５０は、一対の下部ボディマウント連結ポイント５２の垂直上方に配置される。しかしながら、それらは、車両ホイール３２が地面に接触、或いは近接する際に、垂直方向に延出する同一平面内に必ずしも位置する必要はない。一方の支持アーム２４（２６）の部材４２，４６は、他方の支持アーム２６（２４）の部材４２，４６間に収容される。従って、支持アーム２４，２６は通常、互いにＸ字状に交差する。これら支持アーム２４，２６は通常互いに接触しない。
【００１６】
上述した支持アーム２４，２６は、本発明の一つの好適実施形態として記載したが、支持アーム２４，２６の全ての可能な実施例は記載していない。別の実施例では、支持アーム２４，２６の一方又は両方が、上述した支持アーム２４，２６と同様の径路に沿って延出する独立したリンクと置き換えられてもよい。例えば、一端にボールジョイントマウント３８を、他端にボディマウント４０，４４をそれぞれ備えた一対の独立リンクでもよい。独立リンクは、支持アーム２４，２６の一方又は両方と置き換えることができる。
【００１７】
図４は、対称的なサスペンション配置を示す概略図である。サスペンションは、図１に示したように車両ボディ２８の側面にそれぞれ配置された一対のホイール・アッセンブリ２２のための一対のホイール・アッセンブリ・サスペンション２０，２１を備える。この図は、両ホイール・アッセンブリ２２の垂直中心線５６を通る垂直面５４に沿って示される。図５は、ホイール・アッセンブリ２２に対する平面５４の位置を詳細に示す斜視図である。垂直面５４と各支持アームの面との交線に形成されるライン５８，６０が図４に示される。平面５４から見ると、支持アーム面交差ライン５８，６０は、各サスペンション２０，２１において互いに交差する。ライン５８，６０の交点６２，６３は、サスペンション２０，２１の正面図における瞬間中心（ＩＣ）として定義される。図４はさらに、車両ボディ２８のロールセンター６８において交差する一対のライン６４，６６を示す。一方のライン６４は、タイヤ・地面接地面（パッチ）７０の中心と車両ボディ２８の一側のＩＣ（瞬間中心）６２とを通る。他方のライン６６は、タイヤ・地面接地面７１の中心と車両ボディ２８の他側のＩＣ６３とを通る。
【００１８】
車両ボディ２８の重心に対するロールセンター６８の垂直方向位置は、車両のロールに影響するので、重要である。ロールセンター６８の位置は、車両の一側又は両側において支持アーム２４，２６の相対位置を変更し、支持アーム２４，２６の面によって定義されるＩＣ６２，６３の位置を変更することにより、調節できる。このサスペンションによって提供される利点は、一対のサスペンションを用いて、比較的高く安定したロールセンター６８を設けることが可能なことである。つまり、比較的高いロールセンターは、車両に予期される動きが生じたときに、ほぼ同位置に維持される。また、図４に示されるロールセンターは、車両ボディ２８の垂直中心線７２と交差する。ロールセンター６８が垂直中心線７２と交差するのは、車両ボディ２８の両側のサスペンションが互いに対称だからである。いくつかの例では、サスペンションを非対称とし、ロールセンター６８を車両中心線７２の一側に配置させることにより、利点が生まれる。また、一定負荷又は一定のボディ運動状況下では、ロールセンター６８が、車両中心線７２のどちらか一側に移動することもある。
【００１９】
図６を参照して、ホイール・サスペンション２０，２１の支持アーム面の方向はまた、アンチダイブ、アンチスカット、及びアンチリフト等の他のサスペンション・パラメーター、つまり、車両の前・後方向におけるサスペンション特性（ピッチとも言う）に対して、重要な意味合いを持つ。図６は、ホイール・アッセンブリ２２の側面を示す概略図である。この図は、車両ボディ２８の一側におけるホイール３２の中心線を通る長手方向垂直面７４，７６（図３参照）に沿って示される。図６では、図面の他の構成部材を配置する（示す）ために、ホイール３２の輪郭（外形）は仮想線で示される。支持アーム面と平面７４，７６（車両ボディ２８の側部のホイール３２の中心線を通る面）との交線に形成されるライン７８，８０が実施例に示されるが、支持アーム面は水平面８２（図３参照）と平行ではない。ライン７８，８０は、側面図におけるサスペンション２０，２１の瞬間中心（ＩＣ）である交軸点８４まで延長することができる。側面ＩＣ８４とタイヤ接地面７０，７１の中心との間を延出するライン８６は、水平線８８に対して角度βを形成する。水平線８８は、ホイール３２の中心線を通る幅方向平面５４を通って延びる。角度βのタンジェント（接線）は、考慮される車両ホイール・アッセンブリ２２のアンチダイブ、アンチリフト又はアンチスカットに直接的に関係する（影響を与える）。角度βの大きさを増加又は減少させることで、アンチダイブ、アンチスカット又はアンチリフトを適用例に合わせて調節できる。このサスペンション２０，２１では、交軸点８４の垂直方向及び水平方向の配置（位置調整）を容易に行うことができる。従って、様々な車両に応用する際に、有利なβ角を種々用いることができる。交軸点８４は、側面スイングアーム（svsa）の高さ及び長さに基づいてその位置を記述することもできる。スイングアーム（svsa）の高さは、１）ホイール接地面と整列された水平線８８とＩＣ（瞬間中心）８４との間の垂直方向距離の差（間隔）、２）ホイール・アッセンブリの中心線を通る水平面とＩＣとの間の垂直方向距離の差（間隔）、のどちらかによって決定する。スイングアーム（svsa）の適切な高さは、ホイール・アッセンブリの位置、駆動輪かどうか、等により決定される。決定に関しての方法は公知であるので、ここでのさらなる議論は省略する。スイングアーム（svsa）の長さは、ホイール・アッセンブリの垂直中心線とＩＣ間の距離である。
【００２０】
図７を参照して、各支持アーム２４，２６のボディマウントライン９０，９２，９４，９６は、長手方向に延出する垂直軸９８に対して角度γ（δ）で傾斜しても良い。ボディマウントライン９０，９２，９４，９６は、支持アーム２４，２６の２つのボディマウント４０，４４間を延出するラインとして定義される。図７は、各サスペンション２０，２１のボディマウントライン９０，９２，９４，９６と、軸９８と平行な長手方向ラインとの間に広がる角度δを示すために、水平面における車両のホイールサスペンション２０，２１を概略的に示したものである。図７に示すサスペンション２０，２１はすべて、角度δによって傾斜される。正確な傾斜の度合いは、応用例に適応するために変化し、各サスペンション２０，２１同士で同じである必要はない。例えば、フロントサスペンション２０，２１とリヤサスペンション２０，２１とが異なる傾斜角度を有するか、若しくは側部のサスペンション２０，２１同士が異なる傾斜角度を有してもよい。車両の長手方向軸９８から傾斜するこのサスペンションの能力は、様々な車両に有利に適応可能である。
【００２１】
図８を参照して、このサスペンションにおける支持アーム２４，２６の交差方向は、ホイール３２に対するボールジョイントマウント３４，３６の配置（位置調整）を容易にする。従来技術では、ホイール・アッセンブリ２２のスピンドル３０は、「キングピン」として知られる固定軸回りに旋回可能であった。改良により、キングピンの代わりにボールジョイントが使用される。しかしながら、２つのピボット・ポイント３４，３６間のライン１００は、依然としてキングピン軸（あるいはホイール・アッセンブリ・マウントライン）と呼ばれる。図８から分かるように、支持アーム２４，２６のボールジョイントマウント３４，３６を通るキングピン軸１００は、ホイール３２の垂直中心線（図３に示されるように、平面７４，７６内に配置される）に対して角度λを形成する。いくつかの例では、キングピン軸１００は、ホイール３２の垂直中心線７４，７６と平行でもよい（傾斜角度ゼロ）。他の例では、キングピン軸１００と垂直中心線７４，７６との間の角度がゼロよりも大きく、キングピン軸１００が垂直中心線７４，７６に向かって（から離れて）延出すると表現できる。垂直中心線７４，７６に対するキングピン軸１００の傾斜角と、キングピン軸１００が垂直中心線７４，７６と交差する位置とは、共に重要である。なぜなら、それらはホイール３２のスクラブ（scrub 、こする）半径及びスピンドル３０の長さに影響を与えるからである。このサスペンション２０，２１における支持アーム２４，２６の交差方向を決めることにより、各支持アーム２４，２６からのボールジョイントマウント３８を、ホイール３２の垂直中心線７４，７６に比較的接近させて配置することができる。
【００２２】
図９を参照して、サスペンション２０，２１における支持アーム２４，２６の交差方向付けによって、キングピン軸１００のキャスター角（caster angle）及びトレール（trail ）に対するボールジョイントマウント３８の好的な配置が可能となる。キャスター角１０２は、ホイール３２の側面においてホイール・アッセンブリ２２（又はホイール３２）の垂直中心線５６に対するキングピン軸１００の傾斜角度を指す。トレール１０４は、ホイール３２の垂直中心線５６と、ホイール３２の接地面７０，７１を含む水平面１０６とキングピン軸１００との交点との間隔（距離）を指す。
【００２３】
図１０〜１２を参照して、このサスペンション２０，２１は、スプリング・アッセンブリ１０８を用いている。このスプリング・アッセンブリ１０８は、支持アーム２４，２６（あるいはスピンドル３０）の一方と車両ボディ２８との間に延出し、またそれらに旋回可能に取り付けられる。図１０では、スプリング・アッセンブリ１０８は、下部ボールジョイント３６に旋回可能に取り付けられた支持アーム２４に取り付けられているが、他の実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は他方の支持アーム２６に取り付けられてもよい。１つの実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は、荷重受けスプリング及びショックアブソーバ（緩衝器）を備えたコイルオーバーショック（coil over shock ）である。コイルスプリングは、ショックアブソーバとは独立して設けてもよい。さらに、トーションバー（ねじれバー）を、コイルスプリングと共に、又はコイルスプリングの代わりに使用してもよい。スプリング・アッセンブリ１０８は、ホイール３２が通常の走行高さに位置したときに、スプリング・アッセンブリ１０８が、垂直線に対して約１５°の角度φで傾斜するように設けられる。このサスペンション２０，２１の形状において、このようにスプリング・アッセンブリ１０８を傾斜させることは、好的なホイール荷重比率特性をもたらす。具体的には、車両ボディ２８に向かう方向において、ホイール３２が上方に移動すると、ホイールの荷重比率（負荷比）が減少する。これは、スプリング・アッセンブリ１０８が、その上部ピボットポイント１１２回りに旋回すると共に、スプリング・アッセンブリ１０８の下部取付ポイント１１０がホイール３２と共に上方へ回転し、スプリング・アッセンブリ１０８を介して伝達される力の垂直成分が減少するためである。いくつかの実施例では、上記記載と同様の方法により、支持アーム２４，２６の一方と車両ボディ２８との間を延出する複数のスプリング・アッセンブリが用いられる。追加されたスプリング・アッセンブリ１０８はショックアブソーバを備えても、備えなくてもよい。
【００２４】
図１１を参照して、いくつかの実施例では、スプリング・アッセンブリ１０８は、ショックアブソーバピストン１３４のロッド端部１３２とハウジング１３６との間で作用するリバウンド（跳ね返り）スプリング１３０を備える。リバウンドスプリング１３０は、ピストン１３４に固定されていない。従って、リバウンドスプリング１３０は、ロッド（ピストン）１３４がハウジング１３６内を移動して所定の係合ポイント１３８を越えたときにのみ圧縮されて作用する。ホイール・アッセンブリ２２の移動（つまりサスペンション２０，２１の移動）によりスプリング・アッセンブリ１０８（ピストン１３４）が係合ポイント１３８を超えて延出する（即ち、「通常走行高さ」以下になる）と、リバウンドスプリング１３０が圧縮され、これによって、サスペンション２０，２１及びそれに取り付けられたホイール・アッセンブリ２２の移動に対向する。一方、ホイール・アッセンブリ２２の移動によりスプリング・アッセンブリ１０８が係合ポイント１３８の上方に押し込まれる（即ち、「通常走行高さ」以上になる）と、リバウンドスプリング１３０は係合せず、サスペンション２０，２１及びそれに取り付けられたホイール・アッセンブリ２２の移動に影響を与えないことになる。
【００２５】
別の実施例では、図１２に示すように、スプリング・アッセンブリ１０８は、センターシャフト１１４と、第一スプリング１１６と、第二スプリング１１８とを有する。スプリング・アッセンブリ１０８はさらに、補足運動ダンパ（モーションダンパー）１２０を有する。センターシャフト１１４は第一及び第二スプリング１１６，１１８内に収容され、モーションダンパー１２０はセンターシャフト１１４に取り付けられる。モーションダンパー１２０としては、気体又は液体タイプのショックアブソーバを用いることができるが、これらに限定はされない。第一スプリング１１６は、第一端部スプリングフランジ１２２と中央スプリングフランジ１２４との間を延出する。第一端部スプリングフランジ１２２は、センターシャフト１１４に固定されるか、あるいはセンターシャフト１１４に設けられた第１ストッパーによりその移動を制限される。いずれの場合も、第一ストッパーは、第一端部スプリングフランジ１２２が、スプリング・アッセンブリ１０８の端部１２６近傍に向かって移動するのを防止する。第二スプリング１１８は、中央スプリングフランジ１２４と第二端部スプリングフランジ１２８との間を延出する。第二ストッパーが、モーションダンパー１２０（あるいは同様に固定された他の部材）の外部ボディに設けられ、中央スプリングフランジ１２４の移動を制限する。これにより、第二スプリング１１８の第一スプリング１１６方向への移動も制限される。図１２に示されるスプリング・アッセンブリ１０８では、第二スプリング１１８はモーションダンパー１２０の周囲に配置される。
【００２６】
取り付け（組み立て）前の状態（あるいは車両が持ち上げられ、ホイール・アッセンブリ２２が、完全な延出位置まで延出することが許容される状態）において、第一端部スプリングフランジ１２２と中央スプリングフランジ１２４との間でそれらに作用する第一スプリング１１６には、軽い負荷が加えられることが望ましい。第二端部スプリングフランジ１２８と中央スプリングフランジ１２４との間でそれらに作用する第二スプリング１１８には、実施例に応じて、適切な圧縮方向の負荷が予めかけられることが望ましい。スプリング・アッセンブリ１０８に負荷が加わると、第一スプリング１１６により発生する力が第二スプリング１１８に予めかけられた負荷と等しいか、それ以上になるまで、第一スプリング１１６のみが圧縮される。第一スプリング１１６のみが圧縮される間は、スプリング・アッセンブリ１０８は、第一スプリング１１６の付勢力のみで作用すると考えられる。言い換えれば、シングル（単一）スプリングシステムと見ることができる。第一スプリング１１６の力が第二スプリング１１８に予めかけられた負荷を超えると、各スプリング１１６，１１８の力が等しくなり、各スプリングがある量だけ圧縮される。各スプリング１１６，１１８の正確な圧縮量は、各スプリングのバネ定数によって決まる。この状態では、スプリング・アッセンブリ１０８は、スプリング１１６，１１８が連続的に作用する、ツインスプリングシステム（２連続スプリングシステム）として作用する。そのため、中央スプリングフランジ１２４は、第一スプリング１１６と第二スプリング１１８との間でフロート（浮動）するといえる。例えば、第一及び第二スプリング１１６，１１８が同一の４００ポンドスプリングであったとすると、スプリング・アッセンブリ１０８はまず、それが単一の４００ポンドスプリングシステムとして作用する。しかしながら、第一スプリング１１６の力が第二スプリング１１８の力と等しくなったならば、スプリング・アッセンブリ１０８は、連続する二つのスプリングから成るシステムとして作用し始めるだろう。結果として、連続して作用する第一及び第二スプリング１１６，１１８のスプリング力の効果（影響）は、独立して作用する一つのスプリングの２分の１（つまり、２００ポンド）とほぼ等しくなる。
【００２７】
スプリング・アッセンブリ１０８は、車両ボディ２８とサスペンション支持アーム２４，２６との間の負荷径路（ロードパス）として作用し、最終的には車両ボディ２８とホイール３２との間の負荷径路として作用する。４つのホイール３２は、車両の総重量を支持するからである。スプリング・アッセンブリ１０８は様々な位置に取り付けることができるが、上述したように、スプリング・アッセンブリ１０８の中心線が、垂直に延出するラインに対して角度φだけ傾斜するように取り付けることが望ましい。スプリング・アッセンブリ１０８の取付ポイント、及び、ボディマウント４０，４４と、スプリング・アッセンブリ１０８が取り付けられる支持アーム２４，２６のボールジョイントマウント３８との相対位置は、ホイール・アッセンブリ２２が移動可能なアーチ形径路を決定（定義）する。このサスペンション支持アーム２４，２６の形状、支持アーム２４，２６及び垂直面に対するスプリング・アッセンブリ１０８の方向、及びスプリング・アッセンブリ１０８のツインスプリング特性（連続スプリング特性）によれば、スプリング・アッセンブリ１０８が平衡点を超えて圧縮されるとき、ホイール・アッセンブリ２２の荷重比を低減でき、地面に対するホイール３２の負荷も低減できる。
【００２８】
図１３〜１５を参照して、ターン中における内側半径経路（軌跡）に沿って配置された車両ホイール３２（概略を示す）と外側半径経路に沿って配置された車両ホイール３２との回転（旋回）半径の差を説明（算出）するためにアッカーマンを使用することが周知である。また、ターンによって、車両ボディ上にリフトが生じる（持ち上げられる）ことも周知である。ステアリング・ホイールが回転されたときに、フロントサスペンションによって生じるアッカーマン量は、ターン中に車両ボディに生じるリフトを減じる（打ち消す）ために用いることができる。例えば、アッカーマンを増加させることで、アンチリフトを生じさせることができる。ホイール・アッセンブリ・サスペンション２０，２１の支持アーム２４，２６は、その車両ボディ２８に対する位置付けにより、アッカーマンの生成を促進できる（容易にできる）。
【００２９】
本発明は詳細な実施例を用いて、図示され、記述されているが、発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、形状及び詳細において様々な変形例を取りうることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、図１は、一対のサスペンション２０，２１を有する車両の正面概略図を示す。これらサスペンションの支持アーム２４，２６は対称的であって、車両の中心線７２と交差しない。しかし、代替実施例では、両方又は一方のサスペンション２０，２１の支持アーム２４，２６が中心線７２と交差してもよく、互いに交差する可能性があってもよい。支持アーム２４，２６を延出することで、ホイール・アッセンブリ２２に好適なキャンバ（camber、そり）特性を供給することができる。
【００３０】
本出願は、２００１年５月２１日に出願された米国の出願第６０/２９２,３５５号の優先権を主張し、それを参照することによってその全体の内容が本願に組み入れられることとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本願のサスペンションを示す車両の概略正面図である。
【図２】図２は、本願サスペンションに使用される支持アームの概略図である。
【図３】図３は、相対的な面の配置を示す概略図である。
【図４】図４は、ホイールの垂直中心線を通る垂直横断（あるいは幅方向）面における支持アーム平面の位置関係を示す概略図である。
【図５】図５は、相対的な面の配置を示す概略図である。
【図６】図６は、ホイールの垂直中心線を通る長手方向延出面における支持アーム面の位置関係を示す概略図である。
【図７】図７は、長手方向に延出するラインに対する本願サスペンションのボディマウントラインの方向を示す、車両の概略平面図である。
【図８】図８は、ホイール・アッセンブリに対するボールジョイントマウントの位置を示す、サスペンションの概略正面図である。
【図９】図９は、キングピン軸が本願サスペンションにおいて有効に配置されたキングピン軸とホイール・アッセンブリとの関係を示す概略図である。
【図１０】図１０は、スプリング・アッセンブリを備えたサスペンションの一実施例を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明のサスペンションに使用できるスプリング・アッセンブリの概略図である。
【図１２】図１２は、本発明のサスペンションに使用できるスプリング・アッセンブリの概略図である。
【図１３】図１３は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、１００パーセントのアッカーマンのホイールを示す。
【図１４】図１４は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、「中間（ニュートラル）」アッカーマン（平行方向付けとも言える）のホイールを示す。
【図１５】図１５は、自動車の前輪間のアッカーマンステアリング形状を示す概略図であり、逆アッカーマンのホイールを示す。
【符号の説明】
【００３２】
２０，２１ サスペンション
２２ ホイール・アッセンブリ
２４，２６ 支持アーム
２８ 車両ボディ
３０ スピンドル
３２ ホイール
３４ 上部ボールジョイント
３６ 下部ボールジョイント
３８ ボールジョイント・マウント
４０，４４ ボディマウント
５６ 垂直中心線
６２，６３ 瞬間中心点
６８ ロールセンター
７０，７１ タイヤ接地面
７２ 車両中心線
９０，９２，９４，９６ ボディマウントライン
１００ キングピン軸
１０８ スプリング・アッセンブリ
Claims (28)
- ボディを有する車両のためのサスペンションであって、該サスペンションは、
第一ホイール・アッセンブリと上記ボディとの間を延出し、瞬間中心を有する第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションと、
第二ホイール・アッセンブリと上記ボディとの間を延出し、瞬間中心を有する第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションとを備え、
上記第一ホイール・アッセンブリと上記第二ホイール・アッセンブリとが、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が第一ホイール・アッセンブリと第二ホイール・アッセンブリとの間を延出する垂直面内に位置するように整列され、
各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記瞬間中心が、上記垂直面内において、その垂直面内に位置するロールセンターよりも下方に配置されることを特徴とするサスペンション。 - 上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンション及び上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションがそれぞれ、
第一ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第一ボディマウントとを有する第一支持アームであって、それら第一ホイール・アッセンブリ・マウントと第一ボディマウントとにより第一支持アーム面が定義される第一支持アームと、
第二ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第二ボディマウントとを有する第二支持アームであって、それら第二ホイール・アッセンブリ・マウントと第二ボディマウントとにより第二支持アーム面が定義される第二支持アームとを備え、
上記第一支持アーム及び上記第二支持アームが、上記第一支持アーム面が上記垂直面と第一ラインに沿って交差し、また上記第二支持アーム面が上記垂直面と第二ラインに沿って交差し、それら第一ラインと第二ラインとが上記瞬間中心で互いに交差するように、配置される請求項１記載のサスペンション。 - 上記各ホイール・アッセンブリは、中心を有する接地面を備えたタイヤを支持し、上記ロールセンターは、上記垂直面内における、所定の第一ラインと第二ラインとの交点に配置され、
上記所定の第一ラインは、上記第一ホイール・アッセンブリによって支持された上記タイヤの上記接地面の上記中心と、上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記瞬間中心とを通って延出するものであり、
上記所定の第二ラインは、上記第二ホイール・アッセンブリによって支持された上記タイヤの上記接地面の上記中心と、上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記瞬間中心とを通って延出するものである請求項２記載のサスペンション。 - 上記第一支持アームが、上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第一ボディマウントの一方との間に延出する第一部材と、
上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第一ボディマウントの他方との間に延出する第二部材とを有する請求項３記載のサスペンション。 - 上記第一支持アームが更に、上記第一部材と上記第二部材との間に延出する側部材を有する請求項４記載のサスペンション。
- 上記第二支持アームが、
上記第二ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ボディマウントの一方との間に延出する第一部材と、
上記第二ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ボディマウントの他方との間に延出する第二部材とを有する請求項４記載のサスペンション。 - 上記第二支持アームが更に、
上記第一部材と上記第二部材との間に延出する側部材を有する請求項６記載のサスペンション。 - 上記第一支持アーム面が、上記第一ホイール・アッセンブリに支持されたタイヤの中心線を通り長手方向に延出する平面と第３のラインに沿って交差し、
上記第二支持アーム面は、上記長手方向延出平面と第４のラインに沿って交差し、
上記第３及び第４ラインは互いに傾斜し、上記長手方向延出平面内のあるポイントに集まる請求項２記載のサスペンション。 - 第一ボディマウント・ラインが上記一対の第一ボディマウントを通って延出し、第二ボディマウント・ラインが上記一対の第二ボディマウントを通って延出し、
上記第一ボディマウントは、上記第一ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第一角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けられる請求項２記載のサスペンション。 - 上記第二ボディマウントは、上記第二ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第二角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けられる請求項９記載のサスペンション。
- 上記第一角度と第二角度とが等しい請求項１０記載のサスペンション。
- 第一ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインが、上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ホイール・アッセンブリマウントとを通って延出し、
第二ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインが、上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ホイール・アッセンブリ・マウントとを通って延出し、
上記第一ホイール・アッセンブリ・マウント・ライン及び第二ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインの少なくとも一方が、対応する第一ホイール・アッセンブリ及び第二ホイール・アッセンブリに取り付けられたタイヤの垂直中心線に対して傾斜する請求項２記載のサスペンション。 - ボディを有する車両のホイール・アッセンブリのためのサスペンションであって、該サスペンションは、
第一ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第一ボディマウントとを有する第一支持アームであって、その第一ホイール・アッセンブリ・マウントと第一ボディマウントとによって第一支持アーム面が定義される第一支持アームと、
第二ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第二ボディマウントとを有する第二支持アームであって、その第二ホイール・アッセンブリマウントと第二ボディマウントとによって第二支持アーム面が定義される第二支持アームとを備え、
上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントは、上記ホイール・アッセンブリの上部ホイール・アッセンブリ・ポイントに回転可能に取り付けられ、上記第二ホイール・アッセンブリ・マウントは、上記ホイール・アッセンブリの下部ホイール・アッセンブリ・ポイントに回転可能に取り付けられ、上記第一ボディマウントは上記ボディの一対の下部ボディポイントに回転可能に取り付けられ、上記第二ボディマウントは、上記ボディの一対の上部ボディポイントに取り付けられ、上記第一支持アームと上記第二支持アームとが互いに交差することを特徴とするサスペンション。 - 上記第一支持アーム面が、上記第一ホイール・アッセンブリによって支持されるタイヤの中心線を通る長手方向延出平面と第一ラインに沿って交差し、上記第二支持アーム面が、上記長手方向延出平面と第二ラインに沿って交差し、
上記第一及び第二ラインは互いに傾斜し、上記長手方向延出平面内のあるポイントに集まる請求項１３記載のサスペンション。 - 第一ボディマウント・ラインが上記一対の第一ボディマウントを通って延出し、第二ボディマウント・ラインが上記一対の第二ボディマウントを通って延出し、
上記第一ボディマウントは、上記第一ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第一角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けられる請求項１３記載のサスペンション。 - 上記第二ボディマウントは、上記第二ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第二角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けられる請求項１５記載のサスペンション。
- 上記第一角度と第二角度とが等しい請求項１６記載のサスペンション。
- ホイール・アッセンブリ・マウントラインが、上記第一ホイール・アッセンブリ・マウント及び第二ホイール・アッセンブリ・マウントを通って延出し、
上記ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインは、上記ホイール・アッセンブリに取り付けられたタイヤの垂直中心線に対して傾斜する請求項１３記載のサスペンション。 - 上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンション及び第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションが更に、
第一支持アーム、第二支持アーム、スピンドルのいずれか一つに回転可能に取り付けられた第一端部と、上記ボディに回転可能に取り付けられた第二端部とを有するスプリング・アッセンブリを備え、
各スプリング・アッセンブリは、該スプリングアッセンブリが圧縮されると、上記ホイール・アッセンブリに対する荷重比を変更する請求項２記載のサスペンション。 - 上記スプリング・アッセンブリが、コイルスプリング内に収容されたショックアブソーバを有する請求項１９記載のサスペンション。
- 上記スプリング・アッセンブリが、リバウンドスプリングを備える請求項１９記載のサスペンション。
- ボディを有する車両を懸架する方法であって、
第一ホイール・アッセンブリと上記ボディとの間を延出し、瞬間中心を有する第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップと、
第二ホイール・アッセンブリと上記ボディとの間を延出し、瞬間中心を有する第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを提供するステップと、
上記第一ホイール・アッセンブリと上記第二ホイール・アッセンブリとを、各ホイール・アッセンブリの垂直中心線が第一ホイール・アッセンブリと第二ホイール・アッセンブリとの間を延出する垂直面内に位置するように整列するステップと、
上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンション及び第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションを、各ホイール・アッセンブリ・サスペンションの瞬間中心が、上記垂直面内において、その垂直面内に位置するロールセンターよりも下方に位置するように配置するステップと、
を備えたことを特徴とする方法。 - 上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンション及び上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションがそれぞれ、
第一ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第一ボディマウントとを有する第一支持アームであって、それら第一ホイール・アッセンブリ・マウントと第一ボディマウントとにより第一支持アーム面が定義される第一支持アームと、
第二ホイール・アッセンブリ・マウントと、一対の第二ボディマウントとを有する第二支持アームであって、それら第二ホイール・アッセンブリ・マウントと第二ボディマウントとにより第二支持アーム面が定義される第二支持アームとを備え、
上記第一支持アーム及び上記第二支持アームが、上記第一支持アーム面が上記垂直面と第一ラインに沿って交差し、また上記第二支持アーム面が上記垂直面と第二ラインに沿って交差し、それら第一ラインと第二ラインとが上記瞬間中心で互いに交差するように、配置される請求項２２記載の方法。 - 各ホイール・アッセンブリにタイヤを提供するステップを更に備え、そのタイヤが、中心を有する接地面を備え、上記ロールセンターは、上記垂直面内における、所定の第一ラインと第二ラインとの交点に配置され、
上記所定の第一ラインは、上記第一ホイール・アッセンブリによって支持された上記タイヤの上記接地面の上記中心と、上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記瞬間中心とを通って延出するものであり、
上記所定の第二ラインは、上記第二ホイール・アッセンブリによって支持された上記タイヤの上記接地面の上記中心と、上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記瞬間中心とを通って延出するものである請求項２３記載の方法。 - 上記第一支持アーム面が、上記第一ホイール・アッセンブリに支持されたタイヤの中心線を通り長手方向に延出する平面と第３のラインに沿って交差し、
上記第二支持アーム面は、上記長手方向延出平面と第４のラインに沿って交差し、
上記第３及び第４ラインは傾斜し、上記長手方向延出平面内のあるポイントに集まる請求項２３記載の方法。 - 第一ボディマウント・ラインが上記一対の第一ボディマウントを通って延出し、第二ボディマウント・ラインが上記一対の第二ボディマウントを通って延出し、
上記第一ボディマウントを、上記第一ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第一角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けるステップを更に備える請求項２３記載の方法。 - 上記第二ボディマウントを、上記第二ボディマウント・ラインが車両の長手方向に延出する中心線に対して第二角度で傾斜するように、上記ボディに取り付けるステップを更に備える請求項２６記載の方法。
- 第一ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインが、上記第一ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ホイール・アッセンブリマウントとを通って延出し、
第二ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインが、上記第二ホイール・アッセンブリ・サスペンションの上記第一ホイール・アッセンブリ・マウントと上記第二ホイール・アッセンブリ・マウントとを通って延出し、
上記第一ホイール・アッセンブリ・マウント・ライン及び第二ホイール・アッセンブリ・マウント・ラインの少なくとも一方が、対応する第一ホイール・アッセンブリ及び第二ホイール・アッセンブリに取り付けられたタイヤの垂直中心線に対して傾斜する請求項２２記載の方法。
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