JP4717217B2 - 乗物のサスペンション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、垂直に方向決めされ、更に、乗物の車台の長手方向軸線（中心線）に対して垂直に方向決めされ且つ乗物の車輪、スキッド又は軌道の内部に隣接して車軸線の下方に配置された平面内にアウトリガ（ｏｕｔｒｉｇｇｅｒ）の一次レバー（ベルクランク７）を配置することに関する。該一次レバー（７）は、垂直に方向決めしたリンク部材（プルロッド５）により関節式に接続される（４、６）。このリンク部材は、一次レバーから車輪アセンブリ（４）に近くの上方ヒンジ（２１）式制御アーム（３）（Ａ−アーム／ウィッュボーン／位置決めアーム）の外端まで伸びている。この関係は、走行する車輪アセンブリの垂直距離及び発生された力が直立体（１）を介して、次に、間接接続式継手（２）を介して、上方制御アーム（３）内に、また、一次レバーに供給する垂直リンク部材（５）まで直線状に伝達されることを可能にする。この垂直リンク部材は、力を伝達し且つ一次レバー（アウトリガベルクランク）から車台に取り付けた（１８）ばね作用（コイルばね／空圧、電気液圧等の衝撃吸収装置）アセンブリ（１７）まで水平に方向決めされた関節接続式リンク内に走行する（図面の番号３を参照）。この垂直リンク部材は、これと代替的に、水平リンク部材を使用せずに、一次レバー（７）から車台取付け型の（１２）ばね作用アセンブリ（１０）内に走行するようにしてもよい（図面の番号２を参照）。
【０００２】
ばね作用の圧縮及び伸長状態に対する乗物の動揺及び跳ね返り走行状態の改良された直線状の関係を実現する本発明の特徴は、一次レバー（ベルクランク）の枢動点を車台の中心線すなわち学術用語にてアウトリガから遥かに外方にする新規な位置決め及びその構造体（１９）により実現される。かかる配置により、リンク部材が４５°の角度にある場合よりも、垂直リンク部材（プッシュロッド５）の端部における車輪の垂直方向への走行関係をより正確に設定することができる。一次レバー（アウトリガベルクランク７）は、垂直平面内に配置されているから、車輪アセンブリ及びその直立体（１）の力及び走行量は、関節接続式継手（２）を介して、上方制御カム（３）に伝達され、次に、垂直リンク部材（プッシュロッド５）により一次レバーに伝達され、次に、一次レバーの反対側部により水平経路内を伝達される。上述したように、力及び走行量は、水平に方向決めされたばね作用部材（１０）内に直接、伝達され、又は、水平に方向決めしたリンク部材（１１）により車台の中心線に向けて更に伝達される。水平方向に水平に方向決めされたリンク部材が走行量及び力を車台内により深く、二次レバー（内部ベルクランク１４）まで伝達したとき、ばね作用装置（１７）を任意の所望の最大の角度で取り付けることが可能となる。この二次レバー（１４）は、アウトリガベルクランク（７）により確立された直線状の関係の正確さを保ちつつ、ばね作用部材（１７）を車軸線の正面、後方、上方又は下方に配置するといった選択を可能にする。
【０００３】
一次レバー（アウトリガベルクランク）の関係は、車台の長手方向軸線に対して略垂直に配置する以外に、僅かに角度を付けることが可能であるが、かかる方向決めは、自動車のエンジニアに与えられる多くの実装の変更例の１つとしなくてもよい。しかし、対象とする質量体から直ぐ横方向に配置されていない車台の位置までハブ及び車輪アセンブリが走行する荷重経路及び距離を向けることが望ましい場合、アウトリガベルクランクは、依然として、その機能を効率的に果たすであろう。
【０００４】
上方制御アーム（車輪アセンブリの直立体の頂部分）を一次レバーに接続する関節接続式の垂直リンク部材（プルロッド）、一次レバー自体（アウトリガベルクランク）、水平に方向決めされたリンク部材（同様に、関節接続式）、及び二次レバー（内部ベルクランク）（この場合、ばね作用装置と関係する）は、全て、新規且つ有用な乗物のサスペンション装置の基礎となる構成要素である。
【０００５】
このサスペンション装置に対する上述した作用方法の１つは、水平リンク部材又は二次レバー（内部ベルクランク）を使用する必要はないが、これらは、依然として本発明の重要な要素である。エンジニアの目的に依存して、１つの方法が他の方法よりも適しているかも知れない。
【０００６】
乗物のサスペンション装置は、搭乗者又は貨物のより平滑な乗り心地を実現する、車輪を独立的にばね懸架するため、回転する車輪を保持する板ばね中実ビーム車軸方法（この方法により、乗物は道路又はラフな荒地上を移動する）により製造されるが、本発明は従来の装置を更に改良することを可能にするものである。
【０００７】
中実ビーム車軸に対し、単一の板ばねを横方向に位置決めするか、又は２つの板ばねを長手方向に取り付けることに代えて、今日、最も一般的に使用されるサスペンション装置は、独立的に取り付けた車輪に対し配置された衝撃吸収装置を取り巻くコイルばねである。この方法によれば、道路又はラフな荒地の突起物は、中実ビーム車軸の他端の場合のように、他の車輪に直接、影響を与えずに、主として１つの車輪にのみ影響を与える。
【０００８】
車輪を取り付ける独立的な方法は、通常、ヒンジ式の制御アーム（その形状のため、Ａ−アーム又はウィシュボーンと称される）、又は単一のヒンジ式アーム及びマクファーソン型の摺動ストラットによって行われる。独立的な車輪の取付け方法は車台と個々のアセンブリとの間に取り付けて行われる。
【０００９】
車輪アセンブリは、車輪がその周りを回転するベアリングを保持するスピンドル（副車軸２５）を有する直立体（１）に取り付けられる。本発明は、ステアリング車輪又は非ステアリング車輪に、及び被駆動車輪又は非被駆動車輪に適用可能である。車輪に対するブレーキ装置のディスク又はドラムは、車輪アセンブリと共に回転するが、ディスクブレーキ用のキャリパ又はバッキングプレート及びドラムブレーキのシューは、直立体に固定状態に取り付けられよう。ステアリングの条件がある場合、ステアリング車輪は、その直立体の一部として、ステアリングアームを含むことになろう。
【００１０】
説明の明確化のため、図１及び２には、直立体（１）の底部に対するヒンジ式（２２）下方制御アーム（２０）の取付け部分（２３）は示されていない。乗物のサスペンション装置用の本発明の図面は、その適用が前側、後側、中間車軸に対するものか且つ車輪がステアリング型／非ステアリング型であるか、又は被駆動／非被駆動型であるかどうかを問わずに、新規な懸架方法の原理を示すことを主眼とするものである。本発明は、また、軌道及びスキッドにも適用可能である。
【００１１】
従来、コイルばね／衝撃吸収装置又はその他のばね作用装置は、少なくとも車台から途中の距離にてヒンジ止め式制御アームの下側に直接取り付けることが最もしばしばであった。場合により、これらは、車輪アセンブリにより近い位置にてより外方に取り付けることもあった。コイルばね／衝撃吸収装置の一端は下方制御アームに取り付けられる一方、コイル／衝撃装置（ストラット）の他端は車輪アセンブリからよりも上方の位置にて且つ内方（車台の中心線に向けて）の位置にて車台に直接取り付けていた。コイルばね／衝撃吸収装置アセンブリの内方への傾斜角度は、垂直範囲から４０乃至４５°の範囲にある。一部のレーシング用乗物は、そのコイルばね／衝撃装置又は該ばね作用装置に達するプッシュ／プルロッドに対し５０乃至６０°の範囲のより急激な傾斜角度としていた。
【００１２】
車輪が突出物に乗り上げると（又はコーナリングする外車輪）、その車輪は車台に対して持ち上がり、このため、ばね／衝撃吸収装置アセンブリは圧縮される。しかし、車輪アセンブリは略垂直状態に持ち上がるため、コイルばね／衝撃吸収装置の組み合わせ体は、垂直から４０乃至６０°の範囲の角度にて圧縮される。この角度の結果、真の直接的な関係は存在せず、それは、ばね作用装置は、車輪が走行するのと同一の実際の距離を圧縮状態にて走行しないからである。ばねの正味力の一部は垂直方向ではなくて横方向に作用して消費され、車輪の垂直方向への動きに抗して付与されるばね力が減少する。ばね圧力対車輪の走行距離との比は、車輪の走行範囲の全体に亙って変化する。
【００１３】
ある角度にて取り付けられたとき、ばねは車輪の垂直（略垂直）な走行方向に対し直接的な関係で作用しないため、ばねはより大きい定格値（圧縮に対する抵抗力）を持つ必要はない。当然に、ばね及び／又は衝撃吸収装置又は連結機構が取り付けられる位置が車輪アセンブリに近ければ近いほど、より効率的となる。しかし、衝撃／ばね装置が傾斜しているならば、走行に対する直線的な圧縮関係は存在しない。ばね／衝撃装置が下方制御アーム上で更に外方に取り付けられるならば、更に大きい傾斜角度とする必要があり、このことは、一層大きいばね定格値を必要とし、その結果、搭乗者又は貨物にとってより酷な走行状態となる。
【００１４】
この新規の解決策の利点を実現する上で、コイルばね／衝撃吸収装置の従来の位置を傾斜した姿勢にて実現することが重要であり、すなわち略垂直のサスペンションストラット（マクファーソン型）を使用することは、車軸線の上方か．又はしばしば、上方制御アーム（Ａ−アーム／ウィシュボーン）の上方の約途中の位置に、ばね作用装置の物理的な装置類を配置することが必要となる。
【００１５】
本体（車体）の外部の狭小部分内にてコイル／衝撃吸収装置、ストラット、空気サスペンション、液圧、電子機械的又はその他のサスペンション装置を配置するために車軸線の上方のスペース及び上方制御アームの上方のスペースを使用することが必要であることは、外面を設計するスタイルデザイナーの自由度をサスペンションアセンブリの最上方箇所よりも上方の位置に制限することになる。
【００１６】
サスペンションアセンブリの高さを低くすることが可能であるならば、スタイルデザイナーはこの領域内の外面の高さを低くし、このため、新たなデザインを造り出すのみならず、乗物の前側又は前端縁面に適用されたとき、正面面積を小さくし且つ抗力（風の抵抗力）を少なくする。かかる正面面積を小さくすることは、走行距離の燃料経済性を向上させ、より少ない推進エネルギにて同程度の推進力又は同一の一速速度を保つことを可能にする。
【００１７】
本発明は、乗物のサスペンションの新規な方法を提供し、これにより、燃料経済性、より大きいデザインの自由度、正面面積の縮小化、重心の低下、ハンドリング性の改良に起因する安全性の向上及びばね圧力対車輪速度のより直線的な関係が外部一次レバー（アウトリガベルクランク７）及び関連する連結機構（５、１１）により達成されるようにするものである。
【００１８】
本発明は、ばね作用装置を車台のスプラング質量の完全な一部（２４）とすることができ、これにより、ばね下重量を軽減する実際的な構造を導入するものである。従来、制御アームに取り付けられたコイルばね／衝撃吸収装置又はマクファーソン型ストラットの重量の半分は、ばね下重量であった。ばね下重量が減少することは、安全性を向上させ且つ搭乗者又は貨物の走行状態の質を向上させることになる。任意の被駆動又は非被駆動車輪が地面との接触状態を保つ能力は重量が軽くなれば向上する。小さい質量は制御をより容易にし、また、車輪はばね重量を軽るくすることを必要とし、このため、より柔軟な走行状態を実現する。車輪が軽ければ軽いほど、すなわち道路との接触に費やす時間が長ければ長い程、乗物の制御及び安全性は向上する。
【００１９】
ばね下重量が４５３．５９５ｇ（１ポンド）軽くなることは、乗物の快適さ及びハンドリング性を評価するとき、乗物のばね上質量を６８０３．８９ｇ（１５ポンド）だけ軽くすることに相当するといわれている。
【００２０】
本発明の一次レバー（アウトリガベルクランク７）は、かなり外部に取り付けられるが、その枢動点（１９）を保持する構造体を介して車台に取り付けられ、この構造体はばね上重量である一方、一次レバーは５０％ばね上重量と分類される。二次レバー（ベルクランク１４）は、その関係した衝撃／コイル（１７）又はその他のばね作用装置におけるように、内部に車台に取り付けられ、これにより、これら要素を完全なばね上重量と分類する。
【００２１】
当該発明者による従来の技術の調査にて発見されず、このため、特許されていないように思われるが、当該発明者は、レーシングカーのような乗物の場合、コイルばね及び空圧、液圧又はその他のばね装置のような衝撃吸収装置の位置は、一般に永年に亙って車台内のばね上重量とされてきたことを知っている。かかるレーシングカーがコイルばね／衝撃吸収装置／スウェイバー又はその他のばね作用装置を作動させる方法は、Ａ−アーム／ウィシュボーン／制御アームから（車輪アセンブリの直立体へのその取付け領域内で）伸びる単一のプッシュロッド又はプルロッドを使用するものである。制御アームは、プッシュロッドに対して上方に又はプロロッドに対して下方に伸びて車台取付け型ばね作用装置に直接、達している。しかし、プッシュロッド又はプルロッドの角度は、ヒンジ式Ａ−アーム／ウィシュボーン／制御アームから車台まで伸びる、製造車アセンブリの４０又は４５°のコイル／衝撃／ストラット配置勾配よりも遥かに急角度である。レーシングカーがプッシュロッド又はプルロッドの急角度（水平角度に対して２５乃至３０°）を補償するため、サスペンションのばね圧力は、３倍だけ大きくする。かかるレーシングカーの場合、車台取付け型ばね作用装置に接続された内部車台取付け型ベルクランクの部分は、プッシュロッド又はプルロッドに接続された側と反対側におけるよりも枢動点から約３倍より長い。極めて硬い走行状態となるが、レーシングカーの場合、この状態は望ましく且つ受容可能である。搭乗者又は貨物を輸送する乗物は、車台がより柔らかくより柔軟性のある走行状態であることを必要とするため、レーシング乗物の極端な硬さは受容し得ない。
【００２２】
当該発明者のアウトリガベルクランク（７）の新規な解決策は、ばね作用装置（コイルばね、捩れバー、電気−液圧、空圧等１７又は１０）の圧縮移動距離に対し垂直（略垂直）車輪の走行距離及び力がより直接的な関係となることを確実にし、これにより、独立的サスペンションによるより柔らかで且つより順応的な走行状態を実現可能にする。アウトリガベルクランクの適用例は、１対１の比のレバーを使用し、これにより、車輪アセンブリの真の垂直方向（略垂直方向）への走行を完全に且つ快適に車台取付け型ばね作用装置（１０又は１７）に伝達することを可能にする。独立的な車輪アセンブリの上方への走行及び力は、一次レバーのみを介して等しい（固着を解消する（ｎｅｇａｔｉｎｇ ｓｔｉｃｔｉｏｎ））水平方向への走行及び力に変換され（ばね作用装置１０内に）、又は水平リンク部材（１１）により二次レバー（１４）に更に伝達され、次に、ばね作用装置（１７）に伝達される。アウトリガベルクランク装置は、中実なビーム車軸に対して装置類を配置することをも助けることができる。
【００２３】
ハンドリング特性又は貨物を運ぶ能力を調節することが望ましいならば、本発明は、アウトリガベルクランク（７）又は内部ベルクランク（１４）の何れに対しても１対１の比に制限されない。ばね率を変化させること、リンク部材（５又は１１）の何れかに対する取付け点の枢動点（８又は１５）からベルクランクまでの距離を変化させること、すなわち、特定の比に対して９０°以外の関係を使用することにより、調節が更に可能であり、リンク部材に対する取付け点（６、９、１３、１６）は、そのそれぞれの枢動点からより急角度にし又は鈍角にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車台の内部に入る水平リンク部材を示す、地面レベルから見た図であり、水平リンク部材（１１）が利用される実施の形態におけるアウトリガ一次レバーを示す図である。
【図２】 衝撃吸収装置のばね作用装置の上方でコイルに直接的に接続されたアウトリガ一次レバーを示す図である。
【図３】 水平リンク部材（１１）が利用される実施の形態におけるアウトリガ一次レバーの図であり且つ衝撃吸収ばね作用装置の上方でコイルを作動させる二次内部レバーに接続された水平リンク部材を示す軸方向図である。
【図４】 衝撃吸収装置のばね作用装置の上方でコイルに直接接続されたアウトリガ一次レバーを示す、軸方向図である。これらの何れの図面においても水平リンク部材は使用されていない。

Claims (13)

1. 車軸線を有する車輪、スキッド又は軌道のアセンブリを車台に取り付けるための乗物のサスペンション装置において、
   ａ）互いに反対側に配置された第１端と第２端を有し、前記第１端は、前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリに枢動可能に取り付けられ、前記第２端は、前記車台に枢動可能に取り付けられた制御アームと、
   ｂ）前記車軸線の下方且つ前記前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリに隣接する位置において前記車台に備えられた支点を有し、第１のレバーアームと第２のレバーアームを備え、前記第１のレバーアームと前記第２のレバーアームは、略垂直な平面を形成する方向を向く第１のベルクランクと、
   ｃ）略垂直に取り付けられ、且つ前記制御アームに枢動可能に連結された第１端と前記第１のベルクランクの第１のレバーアームに枢動可能に連結された第２端とを有する第１のリンク部材と、
   ｄ）前記車台に取り付けられ、且つ前記ベルクランクに連結されたばね作用アセンブリと、
   ｅ）車両に取り付けられた支点を有し且つ第１のレバーアームと第２のレバーアームとを有する第２のベルクランクと、
   ｆ）前記第１のベルクランクの第２のレバーアームに枢動可能に連結された第１端と前記第２のベルクランクの第１のレバーアームに枢動可能に連結された第２端とを有する第２のリンク部材であって、略水平に取り付けられている第２のリンク部材と
   を備えた乗物のサスペンション装置。
2. 請求項１に記載の乗物のサスペンション装置において、前記第２のベルクランクの第１のレバーアーム及び第２のレバーアームは、第２の平面を形成し、前記第２のベルクランクは、前記第２の平面が前記垂直な平面に対して前記第２のリンク部材の長さ方向に延びる線に沿って交差するように取り付けられている乗物のサスペンション装置。
3. 請求項１に記載の乗物のサスペンション装置において、前記第１のベルクランクの第１のレバーアームと第２のレバーアームは、略同一の長さを有し、前記第２のベルクランクの第１のレバーアーム及び第２のレバーアームは、略同一の長さを有する乗物のサスペンション装置。
4. 請求項１に記載の乗物のサスペンション装置において、前記ばね作用アセンブリは、前記第２のリンク部材に対して略垂直な方向に取り付けられている乗物のサスペンション装置。
5. 請求項４に記載の乗物のサスペンション装置において、前記第１のリンク部材は、前記第２のリンク部材に対して略垂直な方向に取り付けられている乗物のサスペンション装置。
6. 請求項２に記載の乗物のサスペンション装置において、前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリは、車軸線を有し、前記第１のベルクランクの支点は、前記車軸線の下方で前記乗物に取り付けられている乗物のサスペンション装置。
7. 請求項１に記載の乗物のサスペンション装置において、更に、前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリに隣接して前記乗物の車台から延び出すアウトリガーを備え、前記第１のベルクランクは、前記アウトリガーに取り付けられている乗物のサスペンション装置。
8. 車軸線を有する車輪、スキッド又は軌道のアセンブリを乗物の車台に取り付けるための乗物のサスペンション装置において
   ａ）前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリと前記車台の間に延びる上方制御アームと、
   ｂ）前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリに隣接して前記車台から延びるアウトリガーと、
   ｃ）前記上方制御アームの下方且つ前記車軸線の下方において前記アウトリガーに取り付けられた枢動点を有し、第１のレバーアームと第２のレバーアームを有する一次レバーと、
   ｄ）前記上方制御アーム及び前記一次レバーの前記第１のレバーアームに連結された略垂直なロッドと
   ｅ）前記車台に取り付けられた枢動点を有し且つ第１のレバーアーム及び第２のレバーアームを有する二次レバーと、
   ｆ）前記一次レバーの第２のレバーアーム及び前記二次レバーの第１のレバーアームに連結された略水平なロッドと、
   ｇ）前記車台に取り付けられ且つ前記二次レバーの第２のレバーアームに連結されたばね作用アセンブリと
   を備えた乗物のサスペンション装置。
9. 請求項８に記載の乗物のサスペンション装置において、前記ばね作用アセンブリは、前記略水平なロッドに対して略垂直な方向に取り付けられている乗物のサスペンション装置。
10. 車輪、スキッド又は軌道のアセンブリを乗物の車台に懸架する方法において、
    ａ）乗物の車台用の車輪、スキッド又は軌道のアセンブリにして、制御アームが前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリから前記車台に向けて延び出し、且つ車軸線を有する前記車輪、スキッド又は軌道のアセンブリを用意する工程と、
    ｂ）前記制御アームから、前記車軸線の下方において前記車台に取り付けられた一次ベルクランクの１つの取り付け点に向けて、略垂直な第１のロッドを延在させる工程と、
    ｃ）ばね作用アセンブリを、前記一次ベルクランクと前記車台との間に配置する工程と
    ｄ）前記一次ベルクランクの第２の取り付け点から、前記車台に取り付けられた二次ベルクランクの第１の取り付け点に向けて、略水平な方向に、第２のロッドを延在させる工程と
    を備えた方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、前記一次ベルクランクが略垂直な平面を形成し、前記二次ベルクランクが第２の平面を形成し、前記垂直な平面と前記第２の平面が前記第２のロッドの長手方向線において交差するように、前記二次ベルクランクを前記乗物に取り付ける工程を更に備えた方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、前記一次ベルクランクを、前記制御アームの下方において前記乗物に取り付ける工程を更に備えた方法。
13. 請求項１０に記載の方法において、前記ばね作用アセンブリを、前記第２のロッドに略垂直な線に沿って取り付ける工程を更に備えた方法。

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