JP2021091355A - サスペンション - Google Patents
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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。
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。
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)
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)
- 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019224491A JP2021091355A (ja) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | サスペンション |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019224491A JP2021091355A (ja) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | サスペンション |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021091355A true JP2021091355A (ja) | 2021-06-17 |
Family
ID=76311607
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2019224491A Pending JP2021091355A (ja) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | サスペンション |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021091355A (ja) |
-
2019
- 2019-12-12 JP JP2019224491A patent/JP2021091355A/ja active Pending
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