JP6407025B2 - 懸架システムを伴うホイール及び懸架システムを有する中央集結ユニット - Google Patents

Description

本発明は、懸架システムを伴うホイールに言及する。そのようなホイールは、車椅子及び自転車などの自己推進車両に特に用いられる。また、これらのホイールは、電動あるいは他の動力付きの車両のホイールを含む任意の回転可能体の懸架に用いることもできる。さらに、本発明は、懸架システムを備える中央集結ユニットに言及し、この中央集結ユニットは、本発明によれば、ホイールの一部であって良い。

回転体は、内力且つ／又は外力並びに、接触する面からの衝撃によるショック及び振動に適応する傾向がある。一例として、完全に滑らかではない面をホイールがある距離移動するときのホイールの振動運動がある。電動及び他の車両は、一般に、乗客に不快な状況を避けるためだけでなく、シャーシ又は他の関連部品を早期の故障から防ぐため、扱いにくい懸架システムを含む。

懸架システムは、概ねバネ及びバネ要素を含んでおり、一般に、一端が機械又は車両の静的部品に接続されかつ安定した回転軸を回転体又は回転子に提供する他の要素又は車軸に直接に接続されている。たとえば、荒れた表面上を移動するホイールは、軸力、垂直力及び他の力（たとえば、衝撃且つ／又は振動）を車軸に伝達する。それらの力は、車軸とシャーシとの間に位置し得る懸架手段を用いて部分的に吸収され、低減される。ホイールの内側に懸架システムを装着する幾つかの試みが知られている。

近年、エネルギー損失が最小になるように人により投入された力を車両の動きに伝達する、より効率の良い自己推進車両に向けた動向が強まりつつある。現代の車椅子及び自転車には、軽量構造部品、強度−重量比が改良されたホイール構造、転がり抵抗最小化のために設計されたタイヤなど、が組み込まれている。また、ほぼ滑らかな表面を走行する場合且つ／又は上り坂を上る場合、また加速したり減速したり操作したりする場合には特に、大抵の乗り手は、柔らかいというよりもむしろ、しっかりした又は反応の良い乗り心地が感じられるのを好む。懸架を装着する際、製造者は、通常、改善された生理的な快適さのニーズとユーザの変わりやすい好みとの間で幾つかの妥協を受け入れている。

英国公開公報GB 2 188 596から、弾力性のあるスポークを伴う車椅子のホイールが提供されることが知られている。これらのスポークは、衝撃により曲がり得るように非放射状に位置する。このホイールには、スポークの大きな力によりスポークが破損しかねないという難点の可能性がある。

ホイール内に装着される懸架機構を有する他のホイールが、ドイツ公開公報DE10 2005 032 537号から知られている。この車輪は、油圧緩衝器を備える放射状に位置するスポークを有する。そのような緩衝器を使用する場合にあり得る難点は、緩衝器を圧縮することによる緩衝特性が、緩衝器を引き延ばすことによる緩衝特性と異なることにある。ホイールは、一定の間隔で放射状に位置する多くの緩衝器を有しているため、圧縮されている緩衝器と反対側に位置する緩衝器は引き延ばされることとなる。緩衝特性が異なると、ホイールの回転は不均一になる。さらに、ドイツ公開公報DE10 2005 032 537号に述べられている緩衝器には予め負荷を加えることができない。

したがって、本発明の１つの目的は、滑らかで均一な緩衝システムを有する、特に車椅子及び自転車のような自己推進車両のホイールを提供することにある。

この目的及び他の目的は、本開示の態様によるホイール、かつ本開示の態様による中央集結ユニットにより達成される。

本開示は、名目状態にあるときは、リムと同心関係にあるハブを有するホイールを含む任意の回転可能体に関連し、又は装着され得る。

本発明によるホイールは、車両に、特に自己推進車両に、車椅子などに、又は車及びバイクなどの車両に接続される又は接続可能である。ホイールは、車軸を備える又は車軸と接続可能なハブを有する。このハブは軸受を備えて良く、特に、軸受の内側リングを車軸に接続することができる。また、ホイールは、車軸を中心に回転可能なリムを備える。リムは、特に、ホイールリム、タイヤ、ハブ、軸受の外側リングなどを備える。ハブとリムとの間には、少なくとも１つの、特には複数の支持部材が位置する。支持部材は、通常、ステーション部材とリムとの間に一定の間隔を提供する。本発明によれば、支持部材は、しきい値以下の力がかかるときに、この間隔を維持し、このしきい値を超える力がかかるときに、この間隔を回復可能に変化させるように構成されている。本発明の実施の形態によれば、支持部材のこの機能は、支持部材の一部である又は支持部材を構成するバネ部材により得られる。バネ部材は、圧縮時には機械的エネルギーを貯蔵し、好適な例示的な実施の形態においては、バネ部材には所定のしきい値にまで予め負荷が加えられており、このしきい値より大きい圧縮力に対してのみ圧縮される。実施の形態の幾つかにおいては、バネ部材は、バネ部材のサイズが変化する間だけ、又は任意には圧縮される間だけ、効果的に動作可能な（たとえば、運動エネルギーを吸収する又は消散させる）緩衝器を含み、又は緩衝器に連結され、あるいは機能的に結合される。実施の形態の幾つかにおいて、バネ部材は、支持部材が圧縮される場合及び引き延ばされる場合に、衝撃により両方向に圧縮される。支持部材を圧縮するか又は引き延ばすかに関わりなくバネ部材を圧縮することで同一の緩衝特性が任意に与えられる。したがって、本発明は、特に、ハブとリムとの間に位置する多くの支持部材を有するホイールが、好ましくは所定のしきい値を超える大きさの衝撃又はショックの際にだけ、滑らかに減衰され得るという効果を有している。本発明の好適な実施の形態のなかでは、支持部材は、摺動自在に互いに接続される２つの長手要素を備える。２つの長手要素は、一方が他方の内側に位置するシリンダー及びロッド、又は２つのシリンダーを任意に備える。バネ要素且つ／又は緩衝器は、長手要素の互いに対する相対的な動きによりバネ部材且つ／又は緩衝器が圧縮されるように２つの長手要素に、且つ／又は２つの長手要素の間に位置することができる。

実施の形態の幾つかにおいては、バネ要素且つ／又は緩衝器の両端部は２つの長手要素の一方に接続され、バネ要素の両端部は内側長手要素に接続されていてもよい。この好適な実施の形態においては、バネ要素は外側長手要素を囲んでいる。他の好適な実施の形態においては、逆に、その接続は、バネ要素の両端部が外側長手要素に接続され、バネ要素は、内側長手要素の内側に位置することが好ましい。

そのような任意の実施の形態の幾つかにおいては、固定要素が、バネ要素の端部と内側又は外側長手要素とに接続される。好ましくは、これらの軌道上を動く（tracked）摺動要素は、長手スロットを通過することが好ましい。その長手スロットは、双方の長手要素に位置することが好ましい。これらの長手スロットの外端は、緩衝器の緩衝方向又は移動方向に向けられており、緩衝器のストッパーになる。好ましくは緩衝器に予め負荷が加えられている場合、軌道上を動く（tracked）双方の摺動要素は、予め負荷が加えられることにより生じる緩衝力により、長手スロットの外端に対して押し付けられる。

軌道上を動く（tracked）摺動要素は、バネ要素を内側又は外側長手要素に接続し、好ましくはピン様の形状を有している。

バネ要素は、バネ、任意にはコイル圧縮バネ、あるいは空圧の又は油圧のピストンバネを含んで良い。ピストン型のバネの場合、バネ要素は、たとえば、ピストン部材が少なくとも１つの微小な開口を備え、衝撃を受けているときにそこを通過する流動性媒体の移動が可能な場合、流体摩擦により運動エネルギーを熱に変換するような方法による緩衝機能を含んでも良い。緩衝器は、別個の部材として提供されて良く、任意に線形又は回転型の油圧シリンダー型（たとえば、「ダッシュポット」）、又は固体部品間の乾燥摩擦で機能する機械式緩衝器、ヒステリシス型緩衝器（たとえば、金属又はポリマーの圧縮構造）などであって良い。

また、複数の支持部材は、任意に、ハブに対し非放射状に接続される。したがって、ホイールの下部に位置する支持部材に対する衝撃により生じる圧縮力は、ホイールの車軸に直接に伝達されることはないが、少なくとも部分的にはホイールの車軸の周りに案内され、上部位置に位置する支持部材が引き延ばされる。そのような非放射状の構成は、支持部材及び内側バネ要素且つ／又は緩衝器のストローク長が長いこと並びに全体的な安定性且つ／又は全体の構造の強度が上がるなど、幾つかの利点を有している。さらに、リムとの同心性からハブが離れて、懸架が作動する場合、内部接続する支持部材の非放射状の構成により、ハブがその軸を中心にリムに対して回転する。そのため、特にピストン型のバネ要素且つ／又は緩衝器は、たとえば、衝撃の初期において、変化する力がそれにたいして直交する場合の潜在的な「固着」現象が回避される。

したがって、実施の形態においては、ハブは、特に放射状に配置されるアームを備え、支持部材は、これらのアームの外端部に接続される。

任意には、支持部材は、ホイールの回転可能部材且つ／又はハブに回動可能に接続される。

一実施の形態においては、支持部材は、隣接する支持部材との距離が等しくなるようにハブの周りに対称的に配置される。

他の実施の形態においては、２つの支持部材が一対の支持部材を構成し、複数対の支持部材が配置されると好ましく、それらの組はハブの周りに対称的に位置する。この実施の形態においては、ハブのアームの端部が２つの突起を有し、支持部材が、その突起のそれぞれ１つに接続される。異なるアームの端部に接続される２つの支持部材は一対の支持部材を形成する。この対の支持部材の２つの支持部材は、ハブの車軸とリムとの間の放射線に対し対称的に位置する。

本発明の実施の形態の幾つかにおいて、車両は自己推進車両、たとえば、車椅子又は自転車である。実施の形態の幾つかにおいては、ホイールは車椅子のリアホイールである。他の実施の形態の幾つかにおいては、ホイールは、車両から突き出た少なくとも２つの軸を中心に回転可能に取り付けられたキャスターを含む。本発明の実施の形態の幾つかにおいて、ハブは、車軸、キャスターハウジング、及び軸受内側リングの少なくとも１つを含む。実施の形態の幾つかにおいて、リムは、タイヤ、ホイールリム、ハブシェル、フォーク、及び軸受外側リングの少なくとも１つを含む。

本発明の幾つかの実施の形態において、しきい値は、ホイールにより吸収される最小ショックの大きさに関係する。代わりに又は追加として、しきい値は、ホイールにより吸収される最小振動の大きさに関係する。代わりに又は追加として、しきい値は、ホイールにより吸収される最大振動の大きさに相互に（reciprocally）関係する。代わりに又は追加として、しきい値は、ホイールにより吸収される最大振動周波数に相互に（reciprocally）関係する。

また、他の実施の形態の幾つかの態様において、本発明は、懸架システムを任意に備える中央集結ユニットに言及する。懸架システムは少なくとも１つの支持部材を備える。この支持部材は、ホイールの好適な実施の形態を考慮しつつ上述したように、外側長手要素及び内側長手要素を有している。特に、外側長手要素は、内腔を含み、２つのスロット、頂部外側スロット及び底部外側スロットを備える。また、内側長手要素は、外側長手要素の内腔で摺動自在であり、２つのスロット、頂部内側スロット及び底部内側スロットを有する。２つの頂部スロット及び２つの底部スロットの各々に摺動ピンが位置する。２つの摺動ピンの間において、双方のピンに接続するようにバネ要素が位置する。スロットは、２つの長手要素の間の相対的中央位置に、頂部ピン及び底部ピンがバネにより最大距離まで押されるような大きさに形成され、配置されている。長手要素の間の任意の相対的非中央位置において、ピンは、最大距離より近い距離にまで互いに近づくように強制され、これら２つのピンの間に位置するバネを圧縮する。

バネ要素は、好ましくは、力が加わっていないバネの長さよりも呼び長さが短くなるように予め負荷が加わっている。

中央集結ユニットの開示の好適な実施の形態において、中央集結ユニットは、中央部材を備え、上記中央部材は、その第１の部分で第１の支持部材に、その均一にずらされた第２の部分で第２の支持部材に接続している。好ましくは、第３の支持部材が中央部材に接続され、支持部材の数が均一にずらされている。これらの支持部材は好ましくは同一である。２つの支持部材を有する中央部材に負荷をかけると、一方の支持部材は引き延ばされ、他方の支持部材は圧縮され、２つの支持部材のバネ部材の双方が、その累積圧縮力で負荷に抵抗するように圧縮される。多数の支持部材が特に中心部材の周りに対称的に位置するなら、たとえ支持部材が引き延ばされる場合にも、バネ要素が圧縮されるのと同じ原理が生じる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１Ａ及びＢは、本発明の実施の形態による、移動中に、異なる障害物を前にしているホイールと車椅子の側面図である。 図２ＡからＣは、本発明の第１の好適な実施の形態による、複数スポーク型の選択的支持部材を備える例示のホイールを示す。 図３は、本発明の第２の実施の形態の透視図である。 図４Ａは、ある緩衝状況における、図３に示すホイール内に使用されるバネ要素の側面図である。 図４Ｂは、ある緩衝状況における、図３に示すホイール内に使用されるバネ要素の側面図である。 図４Ｃは、ある緩衝状況における、図３に示すホイール内に使用されるバネ要素の側面図である。 図５ＡからＣは、両側バネ機構図を示している。

以下の好適な実施の形態は、説明及び理解をし易くするため、車椅子または別の種類の自己推進型車両の例示的な懸架機構に関して説明される。しかし、本発明は、詳細に説明されるデバイスに限定されることなく、本発明の全般的な要旨から逸脱することなく、種々の応用に適合し得る。例えば、ここで記述される概念を含むデバイスは、モータ駆動または他の動力車両のホイールを含む回転体の懸架に使用しても良い。

一般的な懸架システムは、減速且つ／又は望ましくない振動を車両に発生させる妨害物及び障害物を吸収し、且つ／又は、ホイールが地形に従い、それとの接触又はグリップを失うのを避けるのを助けるために造られる。そうする際、懸架システムは、実効運動エネルギーに変換できることを含むエネルギー吸収且つ／又は消散のために造られる。さらに、一般的な懸架システム（たとえば、金属バネクッション材料及びエラストーマなどの部品を含む）は、ぜいたくな又は柔らかな感触を生じさせ、多くのユーザに望まれない不安定な感覚を生じさせるかもしれない。

これらの及び他の考慮に応えるため、本発明は、吸収される障害又は動揺の大きさ且つ／又は種類に応じて選択的に応答する（又は応答しない）手段を提供し、又は含む。

ここで図面を参照すると、図１Ａ及びＢは、本発明の実施形態による、移動中に、障害物を予期しているリアホイール１１及び車椅子１０の側面図を模式的に示す。ホイール１１のようなリアホイールを２つ組み合わせることに加えて、車椅子１０は、シート１２と一組のキャスター１３とを更に含む。図１Ａにおいて、車椅子１０は、舗装面の小さな溝又はタイルの隙間などの複数の窪み２２だけでなく、高さｘを伴う段差又は縁石降下２１を含む小道２０に沿って移動する。

高さｘは、歩道の縁石の場合は１０ｃｍ程度以上であってよく、標準的な階段の段差の場合は１５ｃｍ以上であって良い。一方、窪み２２は、３ｃｍよりも低い高さであり、大抵、約１ｃｍである。実施の形態の幾つかにおいては、本発明の懸架システムは、種々の高さの落差、たとえば１ｃｍ以下、任意には３ｃｍ以下の落差と、１ｃｍ以上、任意には３ｃｍ、任意には５ｃｍ以上、又はこれよりも高くても低くても中間でも良い落差で選択的に差動する手段を含む。また、選択的差動は、たとえば３ｃｍを超えるような又は１０ｃｍ未満のような摂動又は落差の範囲に対して適用可能であって良い。

車椅子１０は、リアホイール１１を中心に回動し、前端を上向きに傾いている（一般的に後輪走行を行っているとして知られている）−これは段差を乗り越えるときの一般的な行為であり、補助者又は車椅子の利用者自身により行われる−そのような状態で進行方向に面を向けた段差２１の近くを動いているように示されている。傾き角度αは０から４０°の間であって良く、任意にはそれより大きくて良い。そのような傾斜操作は、地面に対する車椅子の衝撃角度を変更するものであり、効果的な懸架機構を設計する際に考慮すべきものである。実施の形態の幾つかにおいては、本発明の懸架システムは、任意には、少なくとも−１０°から１０°、任意には−３０°から３０°、また任意には−６０°から６０°の角度範囲における種々の衝撃角度での落下を効果的に懸架するために構成される。また、落下の順番が逆に起こる、つまりリアホイールが先を行く幾つかの場合には、フロントキャスターが依然として壇上にある間、一般には２０°未満だが、任意にはそれよりも大きい、緩やかな「ノーズが上を向く」角度を生じる。

図１Ｂは、ホイール１１（図示の便宜のためだけに独立して示されている）が、有意な高さの***３１と、これに続く実質的に浅く粗い道路３２とを含む小道３０に沿って移動している第２の例証的な状況を示す。実施の形態の幾つかでは、本発明の懸架システムは、種々の高さの***間で選択的に差動する手段を含み、たとえば０．５ｃｍ以上、任意には１ｃｍ以上、任意には３ｃｍ以上の***の懸架を許容しても良い。代わりに又は追加として、そのような又は他の手段は、ホイールの半径よりも高さが低い、任意にはその半径の３／４より低い、任意にはその半径の１／２より低い***の懸架を許容しても良い。代わりに又は追加として、そのような又は他の手段は、任意に車両の速度にも依存し、加速衝撃の大きさ且つ／又は頻度による差によって生じる車両且つ／又はホイールの振動を引き起こす（道路３２のような粗い道路間のような）道路のタイプ間で差動しても良い。そのような実施の形態の幾つかにおいては、懸架選択性は、規定される許容負荷（たとえば、車椅子と利用者の合計重量）又は規定される許容負荷範囲にも依存し、そのような条件が満たされる場合にのみ、懸架システムは、そのような所定の落下高さで正確に差動することができる。たとえば、本開示による懸架システムは、車椅子の２つのリアホイールに提供され、車椅子と車椅子の利用者の合計重量が、たとえば、４０Ｋｇから１２０Ｋｇまでの間、任意には５０Ｋｇから１００Ｋｇまでの間、任意には６０Ｋｇから８０Ｋｇまでの間、任意には約７０Ｋｇ、又はそれよりも重い又は軽い又は中間の値である場合に、４０ｍｍ以下、任意には２０ｍｍ以下、任意には１０ｍｍ以下、任意には５ｍｍ以下、任意には２．５ｍｍ以下の高さ、又はそれよりも高い又は低い又は中間の値の落下から生じるショックでは、本懸架システムは動作しないように予め設定され、提供されることができる。

ここで、本発明の第１の実施の形態による、複数のスポーク型の選択的な懸架部材７４０（又は７６０）を備える例示的なホイール７００を示す図２ＡからＣを参照する。ホイール７００は、タイヤ７２０が付いたリム７１０と、ハブ７３０と、対称的にかつ均一に分配されリム７１０とハブ７３０との間を接続する複数の部材７４０とを含む。実施の形態の幾つかにおいては、部材７４０は、ハブ７３０とリム７１０の接触領域（すなわち、フランジ７１５）との間に、しきい値の大きさよりも弱い圧縮力の下で、一定の距離を支持する。部材７４０は、リム７１０の真円度を維持しないか、部分的にだけ支持してもよい。よって後者は、先に示したリムに対し強度を提供するために提供されてもよい。

実施の形態の幾つかにおいて、ハブ７３０は、そこを貫通し、車軸を用いて（例えば、車椅子の）シャーシに搭載可能な軸受（図示せず）を収容する穴７３８を有する中央円形部７３６を含む。３つの外向きの放射状延長部７３４はハブ中心７３６を起源とし、各放射状延長部７３４は角度延長ヘッド７３２で終端し、各角度延長ヘッド７３２は２つの側部を含む。ここで、各側部を支点として、部材７４０の内側接続部７４２が回転自由に接続されている。部材７４０は、フランジ７１５を支点としてリム７１０に回転自由に接続される外側接続部７４６を含む。各部材７４０は、円筒ハウジング７４５内で摺動自在である。ピストン７４１及びハウジング７４５の双方は、その長手軸に沿い且つその軸に対して平行に設けられるリニアスロット（それぞれ７４８及び７４４）を含み、各々が可動ピン（それぞれ７４３及び７４７）を含み、これらは、対応するスロット（スロット７４８内のピン７４３及びスロット７４４内のピン７４７）内で摺動自在に可動である。予め負荷が加えられた圧縮バネ７５０は、ピン７４３及び７４７の間に接続されるように設けられている。バネ７５０は、（予め加えられた負荷に応じた）所定のしきい値の下で圧縮されている、又は十分に緩んでいるとき、ピン７４３及び７４７を通常の一定の間隔に維持する。ピストン７４１及びハウジング７４５に所定のしきい値を超える延長力又は圧縮力がかかるとき、ピンは最終的に一方が他方に向かって移動し、バネ７５０を圧縮する。緩衝部材（図示せず）を設け、バネ７５０の収縮動に平行に動作するよう構成しても良い。部材７６０は、部材７４０に置き換えることができる代替構造であり、同等の品質を保持すれば、コイルバネ７５０の代わりにガスバネ７７０に基づいても良い。同様に、部材７６０がしきい値を超える力により、引き延ばされたり、短くなったりするとき、ガスバネ７７０は圧縮されるように強制される。実施の形態の幾つかにおいては、ガスバネ７７０は、この技術分野で知られるように、緩衝能力を含んで良い。

図３及び４ＡからＣに、車両、特に車椅子に接続可能なホイールの第２の好適な実施の形態を示す。ホイール１０は、タイヤ３６を担持するリム３４を備える。リム３４は、３つの支持部材４０によりハブ３８に接続されている。車軸４２がハブ３８に提供されるように示されており、本実施の形態では、軸受４４に囲まれている。軸受４４の内側リングは車軸４２に固定され、軸受４４の外側リングは、３つのアーム４８を有する接続部材４６に固定されている。アーム４８は、特に、車軸４２に対して放射状に配置されている。支持部材４０は、支持部材４０がホイールに放射状に配置されないようにアーム４８の外端部に接続されている。

衝撃などを緩衝するため、支持部材４０の長さは衝撃の緩衝に従って変化する。

図４ＡからＣに、種々の緩衝状況にある支持部材４０を示す。

正規の、通常の状況（すなわちハブ３８とリム３４が同心状にある状況）では、支持部材４０の各々は中央に集結されて、圧縮されても引き延ばされてもいない。そこに設けられているバネ５０は、実質的に予め負荷が加えられている（たとえば、力が加わっていない長さよりも実質的に短い長さに圧縮されている）。

支持部材は、２つの長手要素５２及び５４を備えている。ここで、円筒要素５４は、内側円筒要素５２を囲んでいる。したがって、２つの長手要素５２、５４は、長手方向５６に互いに相対的に動くことができる。内側長手要素５２内には緩衝器５０が位置する。バネ５０は、円筒６０内に位置するピストン５８を備えている。円筒６０は、たとえば、圧縮ガス又はオイルで満たされている。バネ５０は、名目位置にあるときから予め負荷が加えられており、ピン６２は、バネがしきい値まで既に縮んでいるように距離を置いている。しきい値を超えるときのみ、それは更に圧縮されることができる。バネ５０の端部、すなわち円筒６０及びロッド５８の端部は、軌道上を動く（tracked）ピン様の摺動要素６２にそれぞれ接続されている。軌道上を動く（tracked）ピン様の摺動要素は、内側長手要素５２のスロット６４と外側長手要素５４のスロット６６とを通過する。スロット６４及び６６により、２つの長手要素５２、５４の長手方向５６の動きが可能となる。スロットの長さにより、そのような相対運動限度が提供され、その上をピン６２が動くように強制される。

図４Ｂに示すように、合計作用力Ｆ及び−Ｆにより支持部材４０が圧縮される。この力は、ロッド５８が円筒６０に押し付けられ、円筒６０内の空気を圧縮するという事実により、バネ５０を作動させ、圧縮する。任意に且つ加えて、バネ５０は、力作業により投入された運動エネルギーのいくらかを消散させ、衝撃を吸収するように緩衝器として働く。また、軌道上を動く（tracked）左側の摺動要素６２は左側のスロット６４、６６内で移動される。軌道上を動く（tracked）右側の摺動要素６２は定位置に留まる。

実施の形態の幾つかにおいては、自己懸架ホイール又は中央集結ユニットにおける少なくとも１つの支持部材が本発明によるものである場合、少なくとも第２の支持部材があり、これは任意には同じ程度に、任意には異なる程度に引き延ばされている。そのような実施の形態の幾つかにおいては、双方のバネ且つ／又は緩衝器がそれぞれ全体としての機械的なエネルギー貯蔵且つ／又は緩衝に寄与するように、第１の支持部材が圧縮され、第２の支持部材が引き延ばされている間に、双方の支持部材に搭載される緩衝器且つ／又はバネが縮む。ここで、支持部材４０が、力Ｆにより、現状、引き延ばされていることを示す図４Ｃを参照する。本発明によれば、たとえ支持部材４０が引き延ばされていても、バネ５０は圧縮され、すなわちロッド５８は、たとえば円筒６０内に提供されるガスを圧縮する。これは、この場合、軌道上を動く（tracked）左側の摺動要素６２が、通常の位置（図４Ａ）に比べ定位置に保持され、そのため、軌道上を動く（tracked）右側の摺動要素６２が図４Ｃの左側に動かされるという事実により可能となる。この動きは、軌道上を動く（tracked）右側の摺動要素６２が外側長手要素５４のスロット６６内側で左側に動くことができるため可能となり、そのため、この動きは、内側長手要素５２を図４Ｃの左側に動かすことにより生じる。

本発明による中央集結ユニットは、３つの支持部材４０に接続される中央部材４８を備える。そのため、中央部材３８は必ずしもハブに接続される必要はなく、しかも、支持部材４０は必ずしもリムに接続される必要はない（たとえば、図３参照）。

主要な機構である両側バネ機構の背景について、図５Ａから５Ｃを考慮しつつ以下に説明する。

事実上、線形弾性規則に忠実なコイルばねのような無限バネでは、所要の力と延びの比は、所要の力と縮みの比（通常、バネ定数又は「ｋ」と表される）であるかのように、ほぼ同一の比を示す。

したがって、そのようなバネが、延伸バネ及び圧縮バネの双方として使われる場合、その振る舞いは図５Ａのグラフに示すとおりである。

大抵の懸架システムにおいては、バネが任意の点で自由になるのを防ぎ、よって圧縮力の下にないときのバネの不要な動きを低減するため、圧縮性の負荷が予め幾分加わって取り付けられる（図５Ｂのグラフ参照）。

予め負荷が加わったバネは、本来的に、一方向に力を受けている（たとえば、圧縮されている）ので、逆の方向に移動し易くもあり（たとえば、延びている）、そのため、予め負荷を加える機能が効率的でなくなる。

したがって、システムをある距離（たとえば、２ｃｍ）だけ圧縮するのに、ある程度の力が必要となる一方、そのシステムを同じ距離だけ引き延ばすには、より小さい力が必要となる。

本明細書に提供される開示は、両側懸架または中央集結ユニットを可能とし、図５Ｂに示すグラフの鏡像のために、そのような２つの機構（または、サブシステム）を反対方向に取り付ける必要性を取り除くものである。

対称的に予め負荷が加えられたサスペンションシステムが装着される場合、双方向に予め負荷が加えられる機能を許す間は、図５Ｃに示すように、圧縮と延伸の双方がそれぞれの方向に同じ力を生成する。

そのような「鏡像」サスペンションシステムは、周期的な又は定期的な摂動を扱う他の応用では反対方向に取り付けられる２つのシステムを使わなければならない一方で、単一のバネ付きの要素を用いた双方向しきい値及び対称懸架応答のような一方向バネでは不可能な幾つかの恩恵をもたらす。

双方向しきい値の原理は、Ｆｍｉｎなどのある大きさを超える力がシステムに働かない限り、任意の方向の動きを防止するものとして説明される。この設定では、Ｆｍｉｎより小さい、任意の方向の任意の力は、バネのいかなる動きも引き出さない。Ｆｍｉｎより大きい力のみが、（任意の特別な押し/引き接続なしに）いずれかの方向にバネを比ｋで移動させる。

Claims (11)

1. 頂部外側スロット（６６）及び底部外側スロット（６６）を備え、内腔を取り囲む外側長手要素（５４）と、
   頂部内側スロット（６４）及び底部内側スロット（６４）を備え、前記内腔にて摺動自在な内側長手要素（５２）と、
   前記頂部外側スロット（６６）及び頂部内側スロット（６４）に提供される頂部摺動ピン（６２）と、
   前記底部外側スロット（６６）及び底部内側スロット（６４）に提供される底部摺動ピン（６２）と、
   前記頂部摺動ピン（６２）と上端で接続され、前記底部摺動ピン（６２）と下端で接続されるバネ要素（５０）と
   を備える少なくとも１つの支持部材（４０、７４０）を伴う懸架システムを備える中央集結ユニットであって、
   前記スロット（６４、６６）は、前記支持部材が圧縮されても引き延ばされてもいない状況において、前記頂部摺動ピン（６２）及び前記底部摺動ピン（６２）が前記バネ要素（５０）により最大距離まで押されるような長さで配置され、
   前記支持部材が圧縮又は引き延ばされている状況において、前記頂部摺動ピン（６２）及び前記底部摺動ピン（６２）が前記最大距離より短い距離まで互いに近づくよう強制され、これらの間のバネ要素（５０）が圧縮され、
   前記スロット（６４、６６）の長さは、前記長手要素（５２、５４）の長手方向の動きを制限する長さであり、
   前記ピン（６２）は、前記スロット（６４、６６）の長さの範囲内を移動する、当該中央集結ユニット。
2. 前記内側及び外側長手要素は、所定のしきい値を超える延長力又は圧縮力がかかるとき、前記頂部及び底部摺動ピンは互いの方向に移動し、前記バネ要素を圧縮するように構成される、請求項１に記載の中央集結ユニット。
3. 前記内側及び外側長手要素は、所定の閾値未満の延長力又は圧縮力がかかるとき、前記頂部及び底部摺動ピンが互いに対して一定の距離を維持するように構成される、請求項１に記載の中央集結ユニット。
4. 第１の支持部材（４０）に接続された第１の部分と、
   前記第１の支持部材（４０）と実質的に同一な第２の支持部材（４０）に接続された第２の部分と、を具備する中央部材（３８）を備え、
   前記中央部材（３８）は、前記外側及び内側長手要素において且つその長手方向に向かって、所定のしきい値よりも大きい大きさの負荷を加えられると、前記第１の支持部材（４０）が引き延ばされ、前記第２の支持部材（４０）が圧縮され、前記第１の支持部材（４０）の第１のバネ要素（５０）と前記第２の支持部材の第２のバネ要素（５０）の両方が、前記中央部材に加えられた大きさの負荷に抵抗する累積圧縮力で圧縮される、請求項１から３のいずれか一項に記載の中央集結ユニット。
5. 前記懸架システムは、ハブ及びリムを備え且つ車両に接続可能なホイールに提供され、
   前記少なくとも１つの支持部材は、前記ハブと前記リムとの間に位置し、前記ハブと前記リムとの間に通常時に一定の距離を提供する、請求項１から４のいずれか一項に記載の中央集結ユニット。
6. 前記支持部材は、前記しきい値以下の力が加わるときに前記距離を維持し、前記しきい値を超える力が加わるときに前記距離を回復可能に変化させるように構成される、請求項５に記載の中央集結ユニット。
7. 前記少なくとも１つの支持部材は、放射状に前記ハブに接続されず、その結果、前記少なくとも１つの支持部材は、前記ホイールに放射状に配置されない、請求項５又は６に記載の中央集結ユニット。
8. 前記ハブは、放射状に配置されるアームを備え、前記少なくとも１つの支持部材は、前記アームの外端部に接続する、請求項７に記載の中央集結ユニット。
9. 前記少なくとも１つの支持部材は、前記ハブ及び/又は前記リムに回動可能に接続する、請求項５から８のいずれか一項に記載の中央集結ユニット。
10. 前記懸架システムは、ホイールに提供され、
    前記所定のしきい値は、前記ホイールにより吸収される最小ショックの大きさに関連する、請求項４に記載の中央集結ユニット。
11. 前記懸架システムは、ホイールに提供され、
    前記所定のしきい値は、前記ホイールにより吸収される最小振動の大きさに関連する、請求項４に記載の中央集結ユニット。