JP2021091355A - サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】機械的な動作によって車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和できるサスペンションを提供すること。【解決手段】車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と車体とを繋ぐサスペンションは、車輪支持部材に対して前記車体を下方から弾性支持すると共に気体室を有する気圧ばねと、相対的に軸方向に運動する第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材との間に形成された副気体室とを有する気圧シリンダと、気体室と副気体室とを連通する気体路と、車体と第１部材とを連結する第１連結部と、車輪支持部材と第２部材とを連結する第２連結部と、を備え、第１連結部に対して第２連結部が上方へ変位するときの第１部材と第２部材との相対運動に伴って副気体室の体積が増加する。【選択図】図１

Description

本発明はサスペンションに関し、特に機械的な動作によって車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和できるサスペンションに関するものである。

自動車などの車両のサスペンションには、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と車体との間に気圧ばねを配置し、その気圧ばねにより車体を下方から弾性支持するものがある。特許文献１には、路面の突起物などに車輪が乗り上げて車輪が急に上方変位したことを車高センサにより検知した場合、気圧ばねの気体室から気体を排出して気圧ばねのばね定数を低下させることにより、車輪の上方変位に伴って車輪から車体へ伝達される衝撃を緩和することが開示されている。

特開平０１−０４４３１０号公報

しかしながら、上記特許文献１は、車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和するために、電気的制御により気圧ばねのばね定数を変化させている。そのため、車輪の上方変位を検知するセンサや、気圧ばねの気体室を開閉する電磁弁、センサの出力値に対して電磁弁を開閉させる制御プログラム等が必要になり、サスペンションの構造が複雑化するという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、機械的な動作によって車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和できるサスペンションを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のサスペンションは、車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と車体とを繋ぐものであって、車輪支持部材に対して車体を下方から弾性支持すると共に気体室を有する気圧ばねと、相対的に軸方向に運動する第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材との間に形成された副気体室とを有する気圧シリンダと、気体室と副気体室とを連通する気体路と、車体と第１部材とを連結する第１連結部と、車輪支持部材と第２部材とを連結する第２連結部と、を備え、第１連結部に対して第２連結部が上方へ変位するときの第１部材と第２部材との相対運動に伴って副気体室の体積が増加する。

請求項１記載のサスペンションによれば、車輪が路面の突起物に乗り上げる等により車体に対して車輪支持部材が上方へ変位すると、車体に連結された第１連結部に対して、車輪支持部材に連結された第２連結部が上方へ変位する。気圧シリンダの第１部材は第１連結部に連結され、気圧シリンダの第２部材は第２連結部に連結されているので、第１連結部に対して第２連結部が上方へ変位するときに、第１部材と第２部材とが軸方向に相対運動する。この相対運動に伴って副気体室の体積は増加する。副気体室は、車体を下方から弾性支持する気圧ばねの気体室に気体路を介して連通しているので、車体に対して車輪支持部材や車輪が上方に変位したときに、副気体室の体積の増加分に応じて気体室内の気体が副気体室へ逃げる。よって、気圧ばねのばね定数を低下させることができる。その結果、サスペンションは、機械的な動作によって車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和できる。

請求項２記載のサスペンションによれば、気圧シリンダは軸方向が上下を向くように配置されているので、車体に対して車輪支持部材が上方へ変位するとき、車体に第１連結部を介して連結された第１部材に対し、車輪支持部材に第２連結部を介して連結された第２部材を上方へ大きく変位させ易い。第１部材の下壁部が副気体室の下側の壁面を形成し、第２部材の上壁部が副気体室の上側の壁面を形成しているので、車体に対する車輪支持部材や車輪の上方変位に伴う副気体室の体積の増加の応答性を良くできる。これにより、車輪の上方変位に伴う気圧ばねのばね定数の低下の応答性を良くできるので、請求項１の効果に加え、車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和し易くできる。

請求項３記載のサスペンションによれば、第１連結部は第１部材に接続される第１自在継手を備え、第２連結部は第２部材に接続される第２自在継手を備えている。そのため、上下に延びる転舵軸を中心に車輪および車輪支持部材を転舵させる場合に、第１連結部と第２連結部とが前後方向にずれても、そのずれを第１自在継手や第２自在継手によって許容できる。よって、サスペンションは、請求項１又は２の効果に加え、車輪および車輪支持部材が転舵可能に構成されている場合でも機械的な動作によって車輪の上方変位に伴う衝撃を緩和できる。

第１実施形態におけるサスペンションを有する車両の正面視を模式的に示した模式図である。 車輪が路面の突起物に乗り上げたときの車両の正面視を模式的に示した模式図である。 第２実施形態におけるサスペンションを有する車両の正面視を模式的に示した模式図である。 第３実施形態におけるサスペンションを有する車両の正面視を模式的に示した模式図である。 車輪が路面の突起物に乗り上げたときの車両の正面視を模式的に示した模式図である。 第４実施形態におけるサスペンションを有する車両の左右方向に垂直な断面を模式的に示した模式図である。

以下、好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は第１実施形態におけるサスペンション１０を有する車両１の正面視を模式的に示した模式図である。なお、各図面の矢印Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ，Ｆ，Ｂは、車両１の上方、下方、左方、右方、前方、後方をそれぞれ示している。また、図１では、右前方の車輪３の周囲の車両１を図示し、気圧ばね１５や気圧シリンダ１６の軸方向断面を図示している（図２から図５も同様）。

図１に示すように、車両１は、車体２と、路面８に接地する車輪３と、車輪３を支持する車輪支持部材５と、車輪３を転舵させる転舵機構６と、車輪支持部材５と車体２とを繋ぐサスペンション１０と、を主に備えている。車輪３及び車輪支持部材５は、車体２に左右対称に設けられると共に、前後方向に複数配置される。車輪支持部材５は、車輪３を回転可能に支持するナックルである。

本実施形態では、最も前方の車輪３を支持する車輪支持部材５と車体２とがサスペンション１０により繋がっている。以下、右前方の車輪３の近傍におけるサスペンション１０等の構造について説明し、左右対称に設けられる左側の車輪３の近傍におけるサスペンション１０等の説明を省略する。

転舵機構６は、運転手によるステアリング操作に応じて車両１の進行方向を変更するために、車輪３を転舵させる機構である。転舵機構６は、車体２に取り付けられるステアリングギアボックス６ａと、ステアリングギアボックス６ａと車輪支持部材５とを連結するタイロッド６ｂと、を備えている。運転手によるステアリング操作に応じて、ステアリングギアボックス６ａがタイロッド６ｂを左右方向に押し引きすることで、上下に延びた転舵軸（図示せず）を中心に車輪支持部材５を回転（転舵）させ、車輪３を転舵させる。

サスペンション１０は、車体２に対して車輪３の上下動を可能にしつつ車体２を下方から支え、車輪３から車体２へ伝達しようとする振動や衝撃を緩衝するストラット式の独立懸架装置である。サスペンション１０は、車輪支持部材５の下部と車体２とを左右方向に繋ぐアーム１１と、車輪支持部材５の上部と車体２とを上下方向に繋ぐショックアブソーバ１４と、ショックアブソーバ１４の周囲に設けられて車体２を下方から弾性支持する気圧ばね１５と、軸方向に伸縮可能な気圧シリンダ１６と、気圧ばね１５と気圧シリンダ１６とを連通する気体路２５と、を備えている。なお、気体路２５は、各図面に二点鎖線で示している。

アーム１１は、基端接続部１２を介して車体２に接続される基端部１１ａと、先端接続部１３を介して車輪支持部材５に接続される先端部１１ｂと、を備えている。基端接続部１２は、前後方向に延びた軸であり、車体２に対してアーム１１を上下方向に揺動可能に保持している。先端接続部１３は、ボールジョイントであり、先端接続部１３とショックアブソーバ１４の上端とを結ぶ転舵軸を中心に車輪支持部材５を転舵可能にしつつ、車輪支持部材５に対してアーム１１を上下方向に揺動可能に保持している。

ショックアブソーバ１４は、振動を減衰させる装置であり、液体が封入されたアブソーバ本体１４ａからロッド１４ｂが軸方向に突出している。アブソーバ本体１４ａの下端部が車輪支持部材５に複数のボルト（図示せず）で結合され、アブソーバ本体１４ａと車輪支持部材５とが一体化されている。ロッド１４ｂは、アブソーバ本体１４ａから離れた先端が車体２に取り付けられる。

気圧ばね１５は、車輪支持部材５に対して車体２を下方から支持するベローズ型の気圧ばねであり、アブソーバ本体１４ａと車体２との間に挟まれている。車輪支持部材５に対して車体２が上下動すると、気圧ばね１５の伸縮によって車輪３から車体２へ伝達される衝撃や振動などが緩衝される。

気圧ばね１５は、ロッド１４ｂが貫通して車体２に接する上面板１５ａと、ロッド１４ｂが貫通してアブソーバ本体１４ａの上端に接する下面板１５ｂと、上面板１５ａの外周部と下面板１５ｂの外周部とを全周に亘って連結するゴム製の弾性膜１５ｃと、上面板１５ａと下面板１５ｂと弾性膜１５ｃとに囲まれて空気や窒素ガス等の気体が封入された気体室１５ｄと、を備えている。なお、弾性膜１５ｃを熱可塑性エラストマにより形成しても良い。

気圧シリンダ１６は、軸方向の第１端部１６ａ及び第２端部１６ｂを有して軸方向に伸縮（運動）可能な装置である。本実施形態では、気圧シリンダ１６の軸方向は車両１の上下方向と略同一であり、第１端部１６ａが気圧シリンダ１６の下端であり、第２端部１６ｂが気圧シリンダ１６の上端である。

第１端部１６ａは、第１連結部２０を介して車体２に連結されている。第１連結部２０は、第１端部１６ａ及びアーム１１にそれぞれ接続される第１自在継手２１と、第１自在継手２１から基端部１１ａまでのアーム１１の一部とによって形成されている。第１自在継手２１は、ボールジョイントであり、アーム１１に対して気圧シリンダ１６を前後方向および左右方向に揺動可能に保持している。

第２端部１６ｂは、第２連結部２２を介して車輪支持部材５に連結されている。第２連結部２２は、車輪支持部材５から車体２へ向かって左右方向に延びる固定部２３と、固定部２３及び第２端部１６ｂにそれぞれ接続される第２自在継手２４と、を備え、第１連結部２０の上方に位置する。固定部２３は、車輪支持部材５に一体化されている。第２自在継手２４は、ボールジョイントであり、固定部２３に対して気圧シリンダ１６を前後方向および左右方向に揺動可能に保持している。

気圧シリンダ１６は、第１端部１６ａから上方へ延びる筒体（第１部材）１７と、第２端部１６ｂから下方へ延びる筒体（第２部材）１８と、筒体１７と筒体１８との間に形成された副気体室１９と、を備えている。筒体１７は、第１端部１６ａが閉塞され、第２端部１６ｂ側の端部が開口している。筒体１８は第２端部１６ｂが閉塞され、第１端部１６ａ側の端部が開口している。筒体１７の外周面が筒体１８の内周面に接触するよう組み付けられ、筒体１７が筒体１８の内部を軸方向へ摺動する。

副気体室１９は、互いに組み付けられた筒体１７及び筒体１８の内部空間によって形成され、空気などの気体が封入されている。副気体室１９の下側の壁面が第１端部（下壁部）１６ａにより形成され、副気体室１９の上側の壁面が第２端部（上壁部）１６ｂにより形成されている。筒体１７が筒体１８の内部を摺動して気圧シリンダ１６が伸長したときに副気体室１９の体積が増加し、気圧シリンダ１６が短縮したときに副気体室１９の体積が減少する。

気体路２５は、気圧ばね１５の気体室１５ｄと気圧シリンダ１６の副気体室１９とを連通するチューブである。副気体室１９の体積が増加するときには、その体積の増加分に応じて気体室１５ｄ内の気体が気体路２５を通って副気体室１９へ逃げる。これにより、気圧ばね１５のばね定数が低下する。一方、副気体室１９の体積が減少するときには、その体積の減少分に応じて副気体室１９内の気体が気体路２５を通って気体室１５ｄへ逃げる。これにより、気圧ばね１５のばね定数が高くなる。

次に図２を参照し、車輪３が路面８の突起物９に乗り上げたときのサスペンション１０の動作について説明する。図２は車輪３が路面８の突起物９に乗り上げたときの車両１の正面視を模式的に示した模式図である。なお、突起物９とは、路面８の凹凸や、路面８に落ちている小石、車道と歩道との間の段差などである。

図２に示すように、走行中の車両１の車輪３が突起物９に乗り上げると、気圧ばね１５は圧縮され、車体２に対して車輪３及び車輪支持部材５が上方へ変位し、車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム１１は車輪支持部材５へ向かって上昇傾斜する。圧縮された気圧ばね１５により車体２に対する車輪３の上方変位を規制しつつ、車輪３から車体２への衝撃を気圧ばね１５により緩衝する。なお、気圧ばね１５のばね定数が高すぎると、車輪３の上方変位に伴う衝撃を気圧ばね１５により十分に緩和できないため、気圧ばね１５のばね定数を適切に調整する必要がある。

車体２に対して車輪３及び車輪支持部材５が上方へ変位すると、車体２に連結された第１連結部２０に対して、車輪支持部材５に連結された第２連結部２２が上方へ変位する。そうすると、第２連結部２２に接続された気圧シリンダ１６の筒体１８は上方へ引っ張られ、第１連結部２０に接続された気圧シリンダ１６の筒体１７は相対的に下方へ引っ張られるので、気圧シリンダ１６は伸長する。

気圧シリンダ１６の伸長に伴って副気体室１９の体積が増加し、気体室１５ｄ内の気体が気体路２５を通って副気体室１９へ逃げることにより、気圧ばね１５のばね定数を低下させることができる。その結果、サスペンション１０は、電気的制御を用いることなく機械的な動作によって、車輪３が上方変位するときに気圧ばね１５のばね定数を低下させることができるので、車輪３の上方変位に伴う衝撃を気圧ばね１５により緩和できる。

なお、車両１が左方へ旋回するときには、左右方向中央に位置する前後軸まわりに車体２が右方へ倒れるようにロールし、車体２から右側の車輪３へ下方に向かう荷重が加わる。その荷重に応じて気圧ばね１５が圧縮されるため、車体２に対して車輪支持部材５や車輪３が相対的に上方へ変位しようとする。しかし、車体２のロール時には車体２が右方へ倒れようとするため、圧縮される気圧ばね１５から下方に離れた車体２と車輪３との上下方向の相対位置が変化し難い。これにより、車体２のロール時には、気圧シリンダ１６の副気体室１９の体積が増加し難いため、気圧ばね１５のばね定数を低下させ難くできると共に気圧ばね１５の体積を減少させ難くできる。その結果、車体２のロール時の気圧ばね１５の緩衝特性を確保しつつ、気圧ばね１５近傍の車高を低くなり難くできるので、車両１の操縦安定性を確保できる。

気圧シリンダ１６は軸方向が上下を向くように配置されているので、車体２に対して車輪支持部材５が上方へ変位するとき、車体２に第１連結部２０を介して連結された筒体１７に対し、車輪支持部材５に第２連結部２２を介して連結された筒体１８を上方へ大きく変位させ易い。筒体１７の第１端部１６ａが副気体室１９の下側の壁面を形成し、筒体１８の第２端部１６ｂが副気体室１９の上側の壁面を形成しているので、車体２に対する車輪支持部材５や車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性を良くでき、気圧ばね１５のばね定数の低下の応答性を良くできる。これにより、サスペンション１０は、車輪３の上方変位に伴う衝撃を緩和し易くできる。

気圧シリンダ１６の軸方向が鉛直方向に近づく程、車体２に対する車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性が良くなる。鉛直方向に対する気圧シリンダ１６の軸方向の傾斜角度が３０°未満であれば、車体２に対する車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性をより良くできる。その結果、車輪３の上方変位に伴う気圧ばね１５のばね定数の低下の応答性をより良くでき、車輪３の上方変位に伴う衝撃をより緩和し易くできる。

第１連結部２０及び第２連結部２２は、正面視において上下方向に対向するように離れて配置されているので、気圧シリンダ１６の軸方向を上下方向と略同一にした状態で、気圧シリンダ１６を第１連結部２０及び第２連結部２２に接続することができる。これにより、車体２に対する車輪支持部材５や車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性をより良くできる。その結果、サスペンション１０は、車輪３の上方変位に伴う衝撃をより緩和し易くできる。

車両１の車輪３が突起物９に乗り上げることで図１に示した通常位置から車体２に対して車輪支持部材５が上方へ変位した後、圧縮された気圧ばね１５が元に戻ろうとする反動によって、通常位置から車体２に対して車輪支持部材５が下方へ変位する。この場合、副気体室１９の下側の壁面を形成する第１端部１６ａと、副気体室１９の上側の壁面を形成する第２端部１６ｂとの間が狭まって副気体室１９の体積が減少する。この状態から再び反動により車体２に対して車輪支持部材５が上方へ変位していく。このとき、副気体室１９の体積が減少した状態から徐々に副気体室１９の体積が増加するため、気圧ばね１５のばね定数を徐々に低下させることができる。よって、サスペンション１０は、車輪３が突起物９に乗り上げた後の反動に伴う衝撃を気圧ばね１５により緩和し易くできる。

第１連結部２０は筒体１７に接続される第１自在継手２１を備え、第２連結部２２は筒体１８に接続される第２自在継手２４を備えている。そのため、転舵機構６によりアーム１１に対して車輪支持部材５を回転させて車輪３及び車輪支持部材５を転舵させる場合に、第１連結部２０と第２連結部２２とが前後方向にずれても、そのずれを第１自在継手２１や第２自在継手２４によって許容できる。よって、サスペンション１０は、車輪３及び車輪支持部材５が転舵可能に構成されている場合でも、機械的な動作によって車輪３の上方変位に伴う衝撃を緩和できる。

車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム１１は、基本的なストラット式の独立懸架装置に用いられる部品である。アーム１１の一部を利用して第１連結部２０が形成されているので、第１連結部２０を設けるための部品点数を削減できる。

第２連結部２２は、車輪支持部材５に固定された固定部２３と、固定部２３及び筒体１８にそれぞれ接続される第２自在継手２４と、を備えている。これにより、車体２に対する車輪支持部材５の上方変位時、第２自在継手２４まわりに筒体１８が揺れることがあっても、車輪支持部材５と筒体１８との上下方向の相対位置を変動しないようにできる。その結果、車体２に対する車輪支持部材５や車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性をより良くできるので、サスペンション１０は車輪３の上方変位に伴う衝撃をより緩和し易くできる。

次に図３を参照して第２実施形態について説明する。第１実施形態では、車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム１１の一部を利用して、筒体１７と車体２とを連結する第１連結部２０が形成されている場合について説明した。これに対して第２実施形態では、アーム１１とは別に設けた第１連結部３２によって筒体１７と車体２とを連結する場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図３は、第２実施形態におけるサスペンション３１を有する車両３０の正面視を模式的に示した模式図である。車両３０は、車体２と、路面８に接地する車輪３と、車輪３を回転可能に支持する車輪支持部材５と、車輪支持部材５と車体２とを繋ぐサスペンション３１と、を主に備えている。

サスペンション３１は、車体２を下方から支えつつ、車輪３から車体２へ伝達しようとする振動や衝撃を緩衝するストラット式の独立懸架装置である。サスペンション３１は、アーム１１と、ショックアブソーバ１４と、気圧ばね１５と、気圧シリンダ１６と、気体路２５と、気圧シリンダ１６の筒体１７と車体２とを連結する第１連結部３２と、気圧シリンダ１６の筒体１８と車輪支持部材５とを連結する第２連結部２２と、を備えている。

第１連結部３２は、車体２から車輪支持部材５へ向かって左右方向に延びる固定部３３と、筒体１７の第１端部１６ａ及び固定部３３にそれぞれ接続される第１自在継手２１と、を備えている。固定部２３は、車体２に一体化されている。これにより、車体２に対する車輪支持部材５の上方変位時に、第１自在継手２１まわりに筒体１７が揺れることがあっても、車体２と筒体１７との上下方向の相対位置を変動しないようにできる。その結果、車体２に対する車輪支持部材５や車輪３の上方変位に伴う副気体室１９の体積の増加の応答性をより良くできるので、サスペンション３１は車輪３の上方変位に伴う衝撃をより緩和し易くできる。

次に図４及び図５を参照して第３実施形態について説明する。第１，２実施形態では、車体２に対する車輪支持部材５の上方変位時に気圧シリンダ１６が伸長する場合について説明した。これに対して第３実施形態では、車体２に対する車輪支持部材５の上方変位時に気圧シリンダ４２が短縮する場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図４は、第３実施形態におけるサスペンション４１を有する車両４０の正面視を模式的に示した模式図である。図５は、車輪３が路面８の突起物９に乗り上げたときの車両４０の正面視を模式的に示した模式図である。図４に示すように、車両４０は、車体２と、路面８に接地する車輪３と、車輪３を回転可能に支持する車輪支持部材５と、車輪支持部材５と車体２とを繋ぐサスペンション４１と、を主に備えている。

サスペンション４１は、車体２に対して車輪３の上下動を可能にしつつ車体２を下方から支え、車輪３から車体２へ伝達しようとする振動や衝撃を緩衝するストラット式の独立懸架装置である。サスペンション４１は、アーム１１と、ショックアブソーバ１４と、気圧ばね１５と、軸方向に伸縮可能な気圧シリンダ４２と、気体路２５と、気圧シリンダ４２と車体２とを連結する第１連結部４８と、気圧シリンダ４２と車輪支持部材５とを連結する第２連結部４９と、を備えている。

気圧シリンダ４２は、軸方向の第１端部４２ａ及び第２端部４２ｂを有して軸方向に伸縮可能な装置である。本実施形態では、気圧シリンダ４２の軸方向は車両４０の上下方向と略同一であり、第１端部４２ａが気圧シリンダ４２の上端であり、第２端部４２ｂが気圧シリンダ４２の下端である。

気圧シリンダ４２は、第１端部４２ａから下方へ延びる筒体（第１部材）４３と、筒体４３の内部を軸方向に摺動するピストン（第２部材の一部）４４と、第２端部４２ｂから上方へ延びて先端がピストン４４に固定されるロッド（第２部材の一部）４５と、を備えている。筒体４３は、閉塞された第１端部４２ａと、第１端部４２ａとは反対側の軸方向の端部であって閉塞された閉塞端部４３ａとを備えている。閉塞端部４３ａをロッド４５が貫通している。

ピストン４４は、筒体４３の内部を軸方向に区画する摺動部である。ピストン４４と閉塞端部４３ａとの間の空間が副気体室４６であり、ピストン４４と第１端部４２ａとの間の空間が大気圧室４７である。大気圧室４７は、図示しない貫通孔が第１端部４２ａに設けられて、気圧シリンダ４２の外部に連通している。

副気体室４６には、空気などの気体が封入されている。副気体室４６の下側の壁面が閉塞端部（下壁部）４３ａにより形成され、副気体室４６の上側の壁面がピストン（上壁部）４４により形成されている。気圧シリンダ４２が伸長するときには、筒体４３の内部をピストン４４が閉塞端部４３ａ側へ摺動し、副気体室４６の体積が減少して大気圧室４７の体積が増加する。一方、気圧シリンダ４２が短縮するときには、筒体４３の内部をピストン４４が第２端部４２ｂ側へ摺動し、副気体室４６の体積が増加して大気圧室４７の体積が減少する。

第１連結部４８は、車体２から車輪支持部材５へ向かって左右方向に延びる固定部４８ａと、筒体４３の第１端部４２ａ及び固定部４８ａにそれぞれ接続される第１継手４８ｂと、を備えている。固定部４８ａは、車体２に一体化されている。第１継手４８ｂは、固定部４８ａに対して気圧シリンダ４２の筒体４３を左右方向に揺動可能に保持する部材である。

第２連結部４９は、第１連結部４８の下方に位置する。第２連結部４９は、ロッド４５の第２端部４２ｂ及びアーム１１にそれぞれ接続される第２継手４９ａと、第２継手４９ａから先端部１１ｂまでのアーム１１の一部とによって形成されている。基本的なストラット式の独立懸架装置に用いられるアーム１１の一部を利用して第２連結部４９が形成されているので、第２連結部４９を設けるための部品点数を削減できる。第２継手４９ａは、アーム１１に対して気圧シリンダ４２のロッド４５及びピストン４４を左右方向に揺動可能に保持する部材である。

図５に示すように、走行中の車両４０の車輪３が突起物９に乗り上げると、車体２に対して車輪３及び車輪支持部材５が上方へ変位し、車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム１１が車輪支持部材５へ向かって上昇傾斜する。さらに、車体２に連結された第１連結部４８に対して、車輪支持部材５に連結された第２連結部４９が上方へ変位し、第１連結部４８と、その第１連結部４８の下方に位置する第２連結部４９との間隔が狭まる。そうすると、第１連結部４８に接続された筒体４３の内部へ、第２連結部４９に接続されたロッド４５が入り込み、気圧シリンダ４２が短縮する。

気圧シリンダ４２の短縮に伴って副気体室４６の体積が増加し、気体室１５ｄ内の気体が気体路２５を通って副気体室４６へ逃げることにより、気圧ばね１５のばね定数を低下させることができる。その結果、サスペンション４１は、第１実施形態と同様に、電気的制御を用いることなく機械的な動作によって車輪３の上方変位に伴う衝撃を気圧ばね１５により緩和できる。

車体２に固定された固定部４８ａに第１継手４８ｂを介して気圧シリンダ４２が連結されると共に、ボールジョイントである先端接続部１３により車輪支持部材５に連結されたアーム１１に第２継手４９ａを介して気圧シリンダ４２が連結されている。これにより、転舵機構６（図１参照）によって先端接続部１３を通る転舵軸まわりに車輪支持部材５が転舵しても、アーム１１（第２連結部４９）と固定部４８ａ（第１連結部４８）とを前後方向にずれないようにできる。これにより、気圧シリンダ４２が接続される第１連結部４８と第２連結部４９とが前後方向にずれることに起因して気圧シリンダ４２が伸縮することを防止できる。よって、車輪３及び車輪支持部材５が転舵されるときに気圧シリンダ４２の副気体室４６の体積が増減することに起因して、気圧ばね１５のばね定数や体積が変化することを防止できる。その結果、転舵時の車両４０の走行安定性を確保できる。

次に図６を参照して第４実施形態について説明する。第１，２，３実施形態では、気圧シリンダ１６，４２や気体路２５を設けたストラット式のサスペンション４１について説明した。これに対して第４実施形態では、気圧シリンダ４２や気体路２５を設けたトーションビーム式のサスペンション５１について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図６は第４実施形態におけるサスペンション５１を有する車両５０の左右方向に垂直な断面を模式的に示した模式図である。なお、図６では、右後方の車輪３の周囲の車両５０を図示している。車両５０は、車体２と、路面８に接地する車輪３と、車輪３を回転可能に支持する車輪支持部材５と、車輪支持部材５と車体２とを繋ぐサスペンション５１と、を主に備えている。車両５０の後方側の車輪３と車体２とがサスペンション５１によって繋がっている。

サスペンション５１は、車体２に対して車輪３の上下動を可能にしつつ車体２を下方から支え、車輪３から車体２へ伝達しようとする振動や衝撃を緩衝するトーションビーム式の懸架装置である。サスペンション５１は、車輪支持部材５と車体２とを前後方向に繋ぐアーム５２と、左右両側に位置するアーム５２同士を繋ぐクロスビーム５３と、アーム５２と車体２とを上下方向に繋ぐショックアブソーバ１４と、車体２を下方から弾性支持する気圧ばね１５と、軸方向に伸縮可能な気圧シリンダ４２と、気圧ばね１５と気圧シリンダ４２とを連通する気体路２５と、気圧シリンダ４２と車体２とを連結する第１連結部５８と、気圧シリンダ４２と車輪支持部材５とを連結する第２連結部５９と、を備えている。

アーム５２は、基端接続部５２ｂを介して車体２に接続される基端部５２ａと、車輪支持部材５に接合された先端部５２ｃと、を備えている。アーム５２の基端部５２ａと先端部５２ｃとの間にショックアブソーバ１４及び気圧ばね１５が配置されている。基端接続部５２ｂは、軸状部材の外周面と外筒の内周面とを弾性体により連結したブッシュであり、アーム５２の基端部５２ａが外筒に接合されている。基端接続部５２ｂは、車体２に対してアーム５２を上下方向に揺動可能に保持している。

クロスビーム５３は、両端が左右両側のアーム５２にそれぞれ接合された横梁である。車体２のロール時など、左右いずれか一方のアーム５２が車体２に対して上方へ変位したときにクロスビーム５３がねじれ、そのねじれが元に戻ろうとする力によって車体２のロールを抑制する。

第１連結部５８は、気圧シリンダ４２の筒体４３と車体２とを連結する部材である。第１連結部５８は、車体２に対して気圧シリンダ４２を前後方向に揺動可能に保持している。第２連結部５９は、気圧シリンダ４２のロッド４５と車輪支持部材５とを連結する部材である。第２連結部５９は、車輪支持部材５に対して気圧シリンダ４２を前後方向に揺動可能に保持している。

第４実施形態におけるサスペンション５１を有する車両５０は、第３実施形態と同様に、走行中の車両５０の車輪３が突起物９（図５参照）に乗り上げると、車体２に対して車輪３及び車輪支持部材５が上方へ変位し、車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム５２が車輪支持部材５へ向かって上昇傾斜する。さらに、車体２に連結された第１連結部５８に対して、車輪支持部材５に連結された第２連結部５９が上方へ変位するため、第１連結部５８と、その第１連結部５８の下方に位置する第２連結部５９との間隔が狭まる。これにより気圧シリンダ４２が短縮されて副気体室４６の体積が増加し、気体室１５ｄ内の気体が気体路２５を通って副気体室４６へ逃げることにより、気圧ばね１５のばね定数を低下させることができる。その結果、サスペンション５１は、電気的制御を用いることなく機械的な動作によって車輪３の上方変位に伴う衝撃を気圧ばね１５により緩和できる。

トーションビーム式の懸架装置であるサスペンション５１は、車体２と車輪支持部材５とを連結するアーム５２の長さ方向の途中に気圧ばね１５を設けているので、アーム５２の先端部５２ｃ近傍や車輪支持部材５の上部に第２連結部５９を介して気圧シリンダ４２を取り付け易い。車体２に対する車輪支持部材５の上方変位時にアーム５２が車輪支持部材５へ向かって上昇傾斜するので、先端部５２ｃ近傍や車輪支持部材５に気圧シリンダ４２を取り付けることによって、車体２に対する車輪支持部材５や車輪３の上方変位に伴う副気体室４６の体積の増加の応答性をより良くできる。これにより、サスペンション５１は、車輪３の上方変位に伴う衝撃を緩和し易くできる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、気圧シリンダ１６，４２や気体路２５を設けたストラット式やトーションビーム式のサスペンション１０，３１，４１，５１に限らず、ダブルウィッシュボーン式やマルチリンク式の独立懸架装置、車軸式懸架装置などのサスペンションに気圧シリンダ１６，４２や気体路２５を設けても良い。また、車両の前後の車輪にそれぞれ異なるサスペンションを設けても良い。サスペンションの形式に応じて、アブソーバ本体１４ａと車体２との間に気圧ばね１５を挟み込む場合に限らず、車体２と車輪支持部材５との間に気圧ばね１５を挟み込んでも良い。気圧ばね１５は、ベローズ型に限らずダイヤフラム型にしても良い。

上記第１，２実施形態では、第２連結部２２の固定部２３が車輪支持部材５に固定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。アブソーバ本体１４ａに固定部２３を固定しても良い。この場合、アブソーバ本体１４ａが第２連結部の一部となる。サスペンションの形式などに応じて、車輪３の動きを規制しないよう、車輪支持部材５と気圧シリンダ１６，４２とを連結する第２連結部の形状を適宜変更しても良く、車体２と気圧シリンダ１６，４２とを連結する第１連結部の形状を適宜変更しても良い。

上記第１，２実施形態では、第２連結部２２に接続された筒体１８の内部を、第１連結部２０，３２に接続された筒体１７が摺動する気圧シリンダ１６について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。気圧シリンダは、上記形態の第１連結部２０，３２，４８，５８に接続される第１部材と、上記形態の第２連結部２２，４９，５９に接続される第２部材とが相対的に軸方向に運動するものであれば、形状などを適宜変更しても良い。例えば、気圧シリンダ１６，４２をロッドレスシリンダによって形成しても良い。ロッドレスシリンダは、第１部材と第２部材とが相対運動してもロッドレスシリンダの軸方向の長さが変化しないので、ロッドレスシリンダを配置するためのスペースを小さくできる。

第１連結部２０，３２に接続された筒体１７の内部を、第２連結部２２に接続された筒体１８が摺動するように、筒体１７，１８の寸法を設定しても良い。また、筒体１７，１８の一方を、筒体１７，１８の他方の内部を摺動するピストンにロッドが固定されたものや軸状部材に代えて、その筒体１７，１８の他方とピストンや軸状部材との間に副気体室１９を形成しても良い。

また、上記第３実施形態における気圧シリンダ４２の筒体（第２部材）４３を上記第１，２実施形態の第２連結部２２に接続し、気圧シリンダ４２のロッド（第１部材の一部）４５を第１連結部２０，３２に接続しても良い。この場合、ピストン（第１部材の一部）４４と閉塞端部４３ａとの間の空間を大気圧室とし、ピストン（下壁部）４４と第１端部（上壁部）４２ａとの間の空間を副気体室とし、その副気体室を気体路２５に繋ぐ。上記第３実施形態の気圧シリンダ４２を上下逆転し、気圧シリンダ４２の筒体（第１部材）４３を上記第１，２実施形態の第１連結部２０，３２に接続し、気圧シリンダ４２のロッド（第２部材の一部）４５を第２連結部２２に接続しても良い。この場合、ピストン（第２部材の一部、上壁部）４４と第１端部（下壁部）４２ａとの間の空間が副気体室である。

上記第３実施形態において、気圧シリンダ４２を上下逆転して、筒体（第２部材）４３を第２連結部４９に接続し、ロッド（第１部材の一部）４５を第１連結部４８に接続しても良い。この場合は、ピストン（第１部材の一部、下壁部）４４と閉塞端部（上壁部）４３ａとの間の空間が副気体室４６である。

上記形態では、気圧シリンダ１６，４２の軸方向が上下方向と略同一である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。気圧シリンダ１６，４２の軸方向を上下方向に対して傾けても良い。また、気圧シリンダ１６，４２の軸方向を左右方向と略同一にしても良い。

上記形態では、先端接続部１３、第１自在継手２１及び第２自在継手２４がそれぞれボールジョイントである場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ボールジョイント以外の自在継手により先端接続部１３や第１自在継手２１、第２自在継手２４を形成しても良い。ボールジョイント以外の自在継手としては、カルダンジョイントが例示される。また、車輪支持部材５が転舵しない場合には、車輪支持部材５に対してアーム１１が上下方向に揺動するよう、前後方向に延びる軸などによって先端接続部１３を形成しても良い。

２ 車体
３ 車輪
５ 車輪支持部材
１０，３１，４１，５１ サスペンション
１５ 気圧ばね
１６，４２ 気圧シリンダ
１６ａ 第１端部（下壁部）
１６ｂ 第２端部（上壁部）
１７，４３ 筒体（第１部材）
１８ 筒体（第２部材）
１９，４６ 副気体室
２０，３２，４８，５８ 第１連結部
２１ 第１自在継手
２２，４９，５９ 第２連結部
２４ 第２自在継手
２５ 気体路
４３ａ 閉塞端部（下壁部）
４４ ピストン（第２部材の一部、上壁部）
４５ ロッド（第２部材の一部）

Claims (3)

1. 車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と車体とを繋ぐサスペンションであって、
   前記車輪支持部材に対して前記車体を下方から弾性支持すると共に気体室を有する気圧ばねと、
   相対的に軸方向に運動する第１部材および第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に形成された副気体室とを有する気圧シリンダと、
   前記気体室と前記副気体室とを連通する気体路と、
   前記車体と前記第１部材とを連結する第１連結部と、
   前記車輪支持部材と前記第２部材とを連結する第２連結部と、を備え、
   前記第１連結部に対して前記第２連結部が上方へ変位するときの前記第１部材と前記第２部材との相対運動に伴って前記副気体室の体積が増加することを特徴とするサスペンション。
2. 前記気圧シリンダは、前記軸方向が上下を向くように配置され、
   前記第１部材は、前記副気体室の下側の壁面を形成する下壁部を備え、
   前記第２部材は、前記副気体室の上側の壁面を形成する上壁部を備えていることを特徴とする請求項１記載のサスペンション。
3. 前記第１連結部は、前記第１部材に接続される第１自在継手を備え、
   前記第２連結部は、前記第２部材に接続される第２自在継手を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション。

Images