(57)【要約】【課題】  車両のサスペンション装置の占有空間の小型化を図るために、緩衝作用のためのばねの構造として、弦巻ばねや重ね板ばねを用いない新規な構造を提供すること。【解決手段】  本発明のサスペンション装置は、車体２上の第一の軸３を中心として回動可能な第一の部材４と、第二の軸６を中心として回動可能な第二の部材５と、第一の部材上の第一の部位と第二の部材上の第二の部位とを弾性的に連結する弾性体７と、第一の部材又は第二の部材のうちのいずれか一方に於いて第一の軸及び第二の軸とは異なる部位にて装着された車軸８とを含む。【選択図】        図１
2014121929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のサスペンション装置であって、
車体上の第一の軸を中心として回動可能な第一の部材と、
前記第一の軸と異なる部位に位置する前記車体上の第二の軸を中心として回動可能な第二の部材と、
前記第一の軸及び前記第二の軸とは異なる部位にて、前記第一の部材上の第一の部位と前記第二の部材上の第二の部位とを弾性的に連結する弾性体と
前記第一の部材又は前記第二の部材のうちのいずれか一方に於いて前記第一の軸及び前記第二の軸とは異なる部位にて装着された車軸と、
を含む装置。
【請求項２】
請求項１の装置であって、前記第一の部材上の第一の部位と前記第二の部材上の第二の部位とが前記車軸を介して連結され、前記車軸と前記第一の部材上の第一の部位又は前記第二の部材上の第二の部位との間に前記弾性体が装着されて前記車軸が前記第一の部材又は前記第二の部材に対して弾性的に変位可能である装置。
【請求項３】
請求項１又は２の装置であって、前記第一の部材の回動面と前記第二の部材の回動面とが互いに略平行であり、前記弾性体が前記回動面に略平行に弾性的に変形することにより前記第一の部材又は前記第二の部材に対する前記車軸の位置が変位する装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの装置であって、前記車軸が前記第一の部材上の第一の部位にて前記車軸の軸線が前記第一の部材の回動面に対して略垂直に延在するよう支持され、前記弾性体が前記第二の部材の第二の部位にて回動面に延在し、前記車軸がその軸線が前記第二の部材の回動面に対して略垂直に延在するよう前記弾性体に形成された孔に嵌合されている装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの装置であって、前記車軸が、前記第一の部材上の第一の部位にて形成された第一の孔と、前記第二の部材上の第二の部位にて配置された弾性材料から成る前記弾性体に形成された第二の孔とに貫通して嵌合されている装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの装置であって、前記車軸の軸線が前記第一の部材の前記回動面に対して略垂直な方向から前記車両の前後方向に於いて所定の範囲内にて枢動可能になるよう前記車軸が前記第一の部材に支持され、前記車軸の軸線方向に沿って該車軸上の二つの互いに異なる部位にて前記第二の部材が第一及び第二の互いに弾性率の異なる弾性体を介して前記車軸に連結され、前記第二の部材に対する前記車軸の位置が変位する際に前記車軸のトー角が変化する装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの装置であって、前記弾性体が、流体が充填された少なくとも二つの袋体と該袋体を流体的に連通する連通管とを内包し、前記少なくとも二つの袋体の相対的な体積が、前記第一の部材又は前記第二の部材に対する前記車軸の変位による前記弾性体の変形時に前記少なくとも二つの袋体の間にて前記連通管を介して前記流体が流通することにより変化し、前記連通管内の流体の流れを制御することにより前記第一の部材又は前記第二の部材に対する前記車軸の変位に対する前記弾性体の抗力が制御される装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの装置であって、前記弾性体が所定の弾性率を有する弾性材料にて形成され、且つ、前記弾性体が前記第一の部材又は前記第二の部材に対する前記車軸の変位の大きさに対して前記弾性体の抗力が略比例する形状を有している装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの装置であって、前記第一の軸と前記第二の軸との間の前記車体の前後方向の間隔が前記車体の高さ方向の間隔よりも大きい装置。
【請求項１０】
請求項９の装置であって、前記第一の軸と前記第二の軸との前記車体の高さ方向の位置が略等しい装置。
【請求項１１】
車両のサスペンション装置であって、
第一の端が車体上の第一の軸に支持され第二の端が前記第一の軸に中心とし第一の円軌道上にて移動可能な第一の部材と、
第一の端が車体上の第二の軸に支持され第二の端が前記第一の円軌道と交差する前記第二の軸に中心とした第二の円軌道上にて移動可能な第二の部材と、
前記第一の円軌道と前記第二の円軌道との交差点に於いて前記第一の部材の第二の端と前記第二の部材の第二の端とを弾性材料から成る弾性体を介して連結する連結体と、
前記連結体と一体的に変位する車軸と
を含む装置。
【請求項１２】
請求項１１の装置であって、前記連結体が前記車軸である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両のサスペンション装置に係り、より詳細には、緩衝作用のためのばね構造が改良されたサスペンション装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両の分野に於いては、例えば、一人乗り用の移動体などの小型の移動体の開発・研究が進められている。従って、そのような小型の移動体のためのサスペンション装置についても、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献１に於いては、インホイールモータ形式の車両のサスペンションに於いて、モータの出力軸にフレキシブルカップリングを採用して、モータと車軸とが相対的に変位可能にして、ばね下重量にモータの重量が含まれないようにする構成が提案されている。また、特許文献２に於いては、インホイールモータ形式のモータをスイングアームと弦巻きばねとで支持する構成を開示している。更に、特許文献３に於いては、空気ばね形式のサスペンション装置であって、気体漏れにより緩衝作用を失うことなく、軽量化及びコンパクト化が可能な構成の装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８８６０５
【特許文献２】特開２０１２−７１８０１
【特許文献３】特開２０１０−７１３９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車等の車両のサスペンション装置に於ける緩衝作用のためのばね構造としては、典型的には、種々の形式の弦巻ばね（コイルスプリング）や重ね板ばね（リーフスプリング）が採用されている。この点に関し、従前の形式の弦巻ばねや重ね板ばねの場合、その占有する空間が有る程度大きくならざるを得ず、特に、移動体の小型化を図る場合に於いて、有利ではない。例えば、弦巻ばね形式の場合、サスペンション装置として要求されるばね特性を達成するためには、弦巻ばねの長さ、条数又は巻き径を無制限に低減することはできないので、その占有空間の小型化には限界がある。また、重ね板ばねの場合も、撓み変形時の歪みに許容範囲があるので、或る程度の重ね板ばねの長さを確保する必要があり、やはり、その占有空間の小型化には限界がある。
【０００５】
かくして、本発明の一つの目的は、自動車等の車両のサスペンション装置の占有空間の小型化を図るために、サスペンション装置に於ける緩衝作用のためのばね構造として、弦巻ばねや重ね板ばねを用いない新規な構造を提供することである。なお、かかる新規なばね構造に関して、本発明の発明者は、まず、互いに異なる点をピボット軸として旋回可能な二つのアームであって、ピボット軸とは異なる或る一点にて互いに連結されたアームが想定した。その場合、二つのアームの連結点を変位させようとすると、二つのアームのピボット軸がずれていることから、アームの描く円軌道も互いにずれることになり、その結果、二つのアーム上の連結点の軌道にずれが生ずることとなる。かかる構成に於いて、二つのアームを弾性的に連結すると、連結点上の二つのアームの軌道のずれは、弾性的な変位となるので、かかる二つのアームは、ばね構造を形成することとなる。本発明に於いては、この原理が採用される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、一つの態様に於いて、上記の課題は、車両のサスペンション装置であって、車体上の第一の軸を中心として回動可能な第一の部材と、第一の軸と異なる部位に位置する車体上の第二の軸を中心として回動可能な第二の部材と、第一の軸及び第二の軸とは異なる部位にて、第一の部材上の第一の部位と第二の部材上の第二の部位とを弾性的に連結する弾性体と、第一の部材又は前記第二の部材のうちのいずれか一方に於いて第一の軸及び前記第二の軸とは異なる部位にて装着された車軸とを含む装置によって達成される。
【０００７】
上記の構成に於いては、まず、第一及び第二の部材（典型的にはアーム状部材）が車体上にて互いに異なる軸（第一の軸及び第二の軸）を枢軸としてそれぞれ回動若しくは旋回可能に設けられる。そうすると、第一及び第二の部材の回動の中心となる枢軸が異なることから、第一及び第二の部材の枢軸とは反対の側の先端（以下、外方端と称する。）が運動して描く円軌道は、一点又は二点にて互い交差することとなり、その円軌道の交差点から第一及び／又は第二の部材の外方端が離れるほど、外方端間のずれが大きくなる。そこで、第一及び第二の部材を、外方端又はその他の部位にて、弾性体により互いに弾性的に連結し、外方端間のずれを低減する方向にばね力を発生させるようにすることにより、ずれを変位量とした「ばね構造」が形成されることとなる。上記の本発明では、かかる第一及び第二の部材と弾性体からなる「ばね構造」に於いて、第一又は第二の部材に車軸を取り付けることにより、車両のサスペンション装置が構成される。かかる構成によれば、第一及び第二の部材を連結する弾性体としては、円軌道の交差点からのずれを低減する方向にばね力を発生できる任意の弾性率を有する可撓性又は弾性材料、例えば、ゴム、樹脂、金属等、から成る部材を採用できることとなり、弦巻ばね又は重ね板ばねを用いることなく、サスペンション装置の小型化が図られることとなる。
【０００８】
なお、上記の構成に於いて、車軸は、第一の部材又は第二の部材のいずれか一方と連動して変位するよう任意の形式で第一の部材又は第二の部材に取り付けられていてよい。即ち、第一の部材上の第一の部位と第二の部材上の第二の部位とが車軸を介して連結され、車軸と第一の部材上の第一の部位又は第二の部材上の第二の部位との間に弾性体が装着され、これにより、車軸が第一の部材又は第二の部材に対して弾性的に変位可能となっていてよい。即ち、車軸が第一の部材上の第一の部位又は第二の部材上の第二の部位を連結する連結体として構造に組み込まれていてもよい（換言すれば、第一及び第二の部材は、車軸と弾性体とを介して互いに連結されていてよい。）。しかしながら、第一の部材上の第一の部位又は第二の部材上の第二の部位を連結する連結体が車軸とは別体として構成されていてもよい。
【０００９】
上記の本発明のサスペンション装置の具体的な構成に於いては、その構成を簡単化すべく、第一の部材の回動面と第二の部材の回動面とが互いに略平行であり、それらの回動面に略平行に弾性体が弾性的に変形することにより第一の部材又は第二の部材に対する車軸の位置が変位されるようになっていてよい。実施の形態に於いては、サスペンション装置に於いて、車軸が第一の部材上の第一の部位にて車軸の軸線が第一の部材の回動面に対して略垂直に延在するよう支持され、弾性体が第二の部材の第二の部位にて回動面に延在し、車軸がその軸線が第二の部材の回動面に対して略垂直に延在するよう弾性体に形成された孔に嵌合された状態になっていてよい。このように構成することで、車軸の向きと第一及び第二の部材の回動方向とが互いに略垂直となり、車軸に対する車輪の取付・調整が簡便となる。また、サスペンション装置の寸法をより小型化できるように、車軸が、第一の部材上の第一の部位にて形成された第一の孔と、第二の部材上の第二の部位にて配置された弾性材料から成る弾性体に形成された第二の孔とに貫通して嵌合されるようになっていてよい。
【００１０】
また、第一の部材と第二の部材のそれぞれの枢軸から連結点までの距離、即ち、第一の部材と第二の部材の互いに交差する円軌道の半径は、それぞれの部材の剛性を考慮して決定される寸法・幅及び枢着構造の寸法を考慮して、任意に選択されてよい。第一の部材と第二の部材の長さは、等しくてもよいが、互いに異なっていてもよい。特に、第一の軸と第二の軸との間の車体の前後方向の間隔が車体の高さ方向の間隔よりも大きい場合、或いは、更に、第一の軸と第二の軸との車体の高さ方向の位置が略等しい場合、第一の部材と第二の部材に於ける連結点のずれがない状態に於ける車体の高さ方向のサスペンション装置の寸法をより小型化できることとなり有利である。
【００１１】
ところで、上記の互いに異なる枢軸周りに回動可能な第一の部材及び第二の部材を弾性的に連結してなるサスペンション装置に於いては、サスペンション装置の弾性力は、かならずしも、車軸の変位の大きさに対して比例するとは限らない。これは、第一の部材及び第二の部材の寸法と枢着点の位置によって、第一の部材及び第二の部材の連結点に於けるずれの大きさが車軸の変位の大きさと比例しているとは限らないためである。しかしながら、第一の部材及び第二の部材の連結に用いられる弾性体の形状を適宜調整することで、第一の部材及び第二の部材の連結点に於けるずれの大きさに対する弾性体の抗力は調節可能である。かくして、上記の本発明に於いて、更に、弾性体が所定の弾性率を有する弾性材料にて形成され、且つ、弾性体が第一の部材又は第二の部材に対する車軸の変位の大きさに対して弾性体の抗力が略比例する形状を有していてよい。かかる構成は、後に詳細に述べる如く、具体的には、車軸の変位の関数として第一の部材及び第二の部材の連結点に於けるずれの大きさを表した値に反比例して弾性体の寸法（例えば、ずれ方向に垂直な面の面積）が増大するよう弾性体を設計することにより、達成可能である。
【００１２】
更に、上記の本発明のサスペンション装置に於いては、車軸が第一の部材と共に運動し第二の部材に対して弾性的に変位する構成の場合に、車軸と第二の部材との連結構造を改良することにより、車軸の変位と共に車軸のトー角が変化する構成も達成可能である。そのために、具体的には、本発明のサスペンション装置の一つの態様に於いて、車軸の軸線が第一の部材の回動面に対して略垂直な方向から車両の前後方向に於いて所定の範囲内にて枢動可能になるよう車軸が第一の部材に支持され、車軸の軸線方向に沿って該車軸上の二つの互いに異なる部位にて第二の部材が第一及び第二の互いにばね定数の異なる弾性体を介して車軸に連結されてよい。かかる構成によれば、第一の部材と共に車軸が第二の部材に対して変位した際に、車軸は、その軸線方向に於いて互いにばね定数の異なる第一の弾性体と第二の弾性体とに接触している部位に於ける（第二の部材に対する）変位量にずれが生ずることとなり、これにより、第一の部材に対する車軸の向きが変化することとなる。ここで、車軸は、第一の部材の回動面に対して略垂直な方向から車両の前後方向に於いて所定の範囲内にて枢動可能になるように、支持されているので、結局、車軸の向きが、車両の前後方向に於いて変化し、車軸のトー角の変化が達成されることとなる。なお、この場合、トーインを達成するためには、車軸に於いて、車体の外側に接する弾性体のばね定数を車体の内側に接する弾性体のばね定数よりも高くすることにより達成される。
【００１３】
更に、また、上記の本発明のサスペンション装置に於いて、任意の手法によって弾性体の変形可能な程度を適宜制御することにより、サスペンション装置のばね定数の制御が可能となる。具体的には、弾性体が、流体が充填された少なくとも二つの袋体と該袋体を流体的に連通する連通管とを内包し、少なくとも二つの袋体の相対的な体積が、第一の部材又は第二の部材に対する車軸の変位による弾性体の変形時に少なくとも二つの袋体の間にて連通管を介して流体が流通することにより変化し、連通管内の流体の流れを制御することにより第一の部材又は第二の部材に対する車軸の変位に対する弾性体の抗力が制御されるようサスペンション装置を構成することにより達成できる。なお、実施の形態に於いて、袋体に封入される流体は、電気粘性流体、磁性流体等であってよい。かかる構成は、車両の旋回時などのサスペンション装置のばね定数の能動制御に於いて有利に利用されてよい。
【００１４】
上記の本発明のサスペンション装置では、要すれば、互いに異なる枢軸周りに回動可能である第一の部材及び第二の部材に於いて、第一の部材及び第二の部材の円軌道が互いにずれており且つ両者が一点又は二点にて交差する構造に於いて、第一の部材及び第二の部材の間を弾性体により連結することにより、サスペンションの緩衝作用が達成される。かくして、上記の本発明の構成は、端的に述べれば、車両のサスペンション装置であって、第一の端が車体上の第一の軸に支持され第二の端が第一の軸に中心とし第一の円軌道上にて移動可能な第一の部材と、第一の端が車体上の第二の軸に支持され第二の端が第一の円軌道と交差する第二の軸に中心とした第二の円軌道上にて移動可能な第二の部材と、第一の円軌道と第二の円軌道との交差点に於いて第一の部材の第二の端と第二の部材の第二の端とを弾性材料から成る弾性体を介して連結する連結体と、連結体と一体的に変位する車軸とを含む装置であるということができる。また、かかる構成に於いて、連結体が車軸であってもよいことは理解されるべきである。
【発明の効果】
【００１５】
かくして、上記の構成によれば、車両のサスペンション装置に於いて、弦巻ばねや重ね板ばねといった占有容積の比較的大きい部材を用いることなく、車軸と車体との間のばね構造が提供される。特に、本発明の装置の構成に於いては、車体に装着され二つの互いにずれた円軌道を描く部材を弾性体にて連結し、円軌道のずれが低減される方向に弾性力を発生させる構成により、車軸と車体との相対的変位を許す構成であるので、車軸と車体とを連結する弦巻ばねや重ね板ばね等の構造とは異なり、弾性体の寸法の小型化が可能である点で有利である。かかる本発明の構成は、一人乗り用の移動体などの小型の移動体のサスペンション装置として有利に利用できることが期待される。
【００１６】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のサスペンション装置の第一の実施形態の模式的な斜視図と展開斜視図である。図１（Ｃ）は、本発明のサスペンション装置に於ける二つのアーム状部材と弾性体から成るばね構造の原理図であり、図１（Ｄ）は、弾性体に於ける変位を説明する図である。図１（Ｅ）は、弾性体に於けるばね定数の算出を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明のサスペンション装置の第一の実施形態に於ける弾性体を薄肉円管にて構成した例の模式的な側面図である。図２（Ｂ）は、本発明のサスペンション装置の第一の実施形態に於いて、車軸の変位と弾性力とが略比例するよう構成された弾性体の形状の改良例について説明する模式図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のサスペンション装置の第二の実施形態の模式的な展開斜視図と斜視図である。斜視図に於いては、内部の構造を示すべく、水平方向の断面が示されている。図３（Ｃ）は、第二の実施形態の車軸近傍の拡大断面図であり、トー角の調節機構を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のサスペンション装置の第三の実施形態に用いられる弾性体の模式的な斜視図であり、（Ａ）は、車体の外方から見た図であり、（Ｂ）は、車体の内方から見た図である。図４（Ｃ）は、第三の実施形態に於けるばね特性制御の原理を説明する図である。図４（Ｄ）は、第三の実施形態によるばね特性制御を実行しない場合の車体の旋回時の状態を説明する図であり、図４（Ｅ）は、第三の実施形態によるばね特性制御を実行した場合の車体の旋回時の状態を説明する図である。図４（Ｆ）、（Ｇ）は、第三の実施形態に於ける弾性率制御の態様を説明する図である。
【図５】図５は、それぞれ、本発明のサスペンション装置の第一の実施形態による構成を用いた実験結果であり、（Ａ）は、サスペンション装置に与えた変位の時間変化を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の変位を与えた際のサスペンション装置に於けるストロークに対するばね弾性力（試験力）の結果を示している。
【符号の説明】
【００１８】
１…車輪
２…車体
３、６…軸
４…第一のアーム部材
５…第二のアーム部材
７…弾性体
７ｂ…薄肉円管（弾性体）
８…車軸
１０、１１…袋体
１２…流体導管
１３…流路抵抗制御弁（電極）
１４…緩衝材
１７…第二の弾性体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００２０】
第一の実施形態
図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明による車両のサスペンション装置の第一の実施形態に於いては、第一のアーム部材４が、その一方の端に穿たれた孔４ａを車体２に設けられた第一の軸３上に嵌合し、軸止め３ａにて把持されることにより、軸３を枢軸（ピボット軸）として回動可能に装着され、第二のアーム部材５が、その一方の端に穿たれた孔６ａに第二の軸６を貫通させることにより、車体の軸３とは異なる位置に設けられた孔６ｂに対して、軸６を枢軸として回動可能に装着される。また、第二のアーム部材５の他端に於いては、やや直径の大きい孔５ａが形成され、かかる孔５ａに、略円盤状の弾性体７が嵌合される。そして、車軸８が、第一のアーム部材４の他端に於ける孔４ａと弾性体７の略中央に穿たれた孔７ａを貫通し、軸止め５ｂが装着されて、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５とが弾性的に互いに変位可能に連結される。なお、車軸８の孔４ａ、７ａに嵌合する細径部分８ａは、回転可能であっても、そうでなくてもよい。また、弾性体７は、典型的には、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマー、ウレタン、ゴム変性された熱硬化性樹脂等の任意の弾性材料から形成されてよい。更にまた、弾性体７は、図２（Ａ）の如く、例えば、複数個のばね鋼製の薄肉円管７ｂを第二のアーム部材５の孔５ａ内にて配置することにより構成されてもよい。
【００２１】
上記の図１（Ａ）、（Ｂ）に示された構造は、要すれば、第一のアーム部材４が軸３周りに回動可能であり、第二のアーム部材５が軸６周りに回動可能であり、更に、軸３、６とは異なる位置にて、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５とが車軸８を連結体として弾性体７を介して連結された構造となっており、かかる構成によれば、車軸８の上下方向の変位に対するばね構造が形成されることとなる。即ち、図１（Ｃ）を参照して、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５とが互いにずれた円軌道ＣＯ１、ＣＯ２を描くよう構成され、それらの連結点が、円軌道ＣＯ１、ＣＯ２の交差点であるαの位置にある状態に於いて、車軸８に対してその上下方向に力が作用して変位すると、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５との連結点は、位置αから、それぞれ、円軌道ＣＯ１、ＣＯ２に沿って、位置β１、β２へ移動されることとなる。即ち、車軸８の上下方向の変位、即ち、サスペンションのストロークとともに、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５の連結点に於いて軌道差δが増大することとなる。しかしながら、円軌道ＣＯ１、ＣＯ２は、第一のアーム部材４は、実質的に剛体であり、孔４ａと車軸８とは嵌合しているので、車軸８は、第一のアーム部材４に対して実質的に変位しない。従って、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５とが変位すると、これと共に、連結点に位置する車軸８は、位置β２には変位せずに、第二のアーム部材５の孔５ａに嵌合された弾性体７を、図１（Ｄ）に例示されている如く圧縮変形し、車軸８に対しては、弾性体７の変形された部分からそれを押し戻そうとする弾性力Ｔが作用することとなる。かくして、車軸８の上下方向の変位、即ち、サスペンションのストローク、の増大と共に、軌道差δを低減する方向に弾性力が増大するばね構造が構成されることとなる。
【００２２】
上記のばね構造に於いて、サスペンションのばね定数と弾性体の弾性率との関係は、下記の如く導かれる。即ち、まず、連結点位置αからの車軸８の上下方向の変位ζから、サスペンションの弾性エネルギーＪｅは、
Ｊｅ＝ＫＦ∫ζｄζ＝１／２・ＫＦζ２      …（１）
となる。ここに於いて、ＫＦは、サスペンションのばね定数である。一方、車軸８の上下方向の変位ζのときの弾性体７の圧縮歪みδから、弾性体７の圧縮弾性エネルギーＵは、
Ｕ＝ＫＴ∫δｄδ＝１／２・ＫＴδ２      …（２）
となる。ここに於いて、ＫＴは、弾性体のばね定数である。ここで、カスチリアノの定理より、Ｊｅ＝Ｕが成立するので、
ＫＦζ２＝ＫＴδ２      …（３）
となる。そこで、ζ＝ｋδとなるよう設計すれば、サスペンションのばね定数ＫＦは、弾性体のばね定数ＫＴを用いて、
ＫＦ＝（１／ｋ２）ＫＴ      …（４）
と与えられる。例えば、ｋ＝１０であれば、１００ＫＦ＝ＫＴとなる。また、弾性体のばね定数ＫＴは、図１（Ｅ）の如き弾性物質の圧縮弾性率であるので、
ＫＴ＝Ｅap×ａ・ｂ／ｈ      …（５）
により与えられる。ここで、Ｅapは、弾性体のヤング率である。
【００２３】
上記の構成に於いて、第一のアーム部材４の長さ（軸３〜連結点までの距離）と第二のアーム部材５の長さ（軸６〜連結点までの距離）とは、互いに等しくてもよい。重要なことは、第一のアーム部材４の連結点の描く円軌道と、第二のアーム部材５の連結点の描く円軌道とが、互いにずれており、１点又は２点にて交差するよう第一のアーム部材４と第二のアーム部材５が配置されていることである。また、図１（Ｃ）では、図面を明瞭にする目的で、軸６の位置が、軸３の位置より下方に描かれているが、図１（Ａ）、（Ｂ）の如く、実際の構造に於いては、軸６の位置は軸３の位置と略水平の位置にあってよく、軸３と軸６との車体の前後方向の間隔が軸３と軸６との車体の高さ方向の間隔よりも長く設定されていてよい。その場合には、図１（Ａ）の如く、サスペンション装置に於いて無負荷状態のときに、その高さ方向の寸法をコンパクトにすることが可能となる。また、理解されるべきことは、上記の構成に於いては、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５の動作範囲と略同一の空間しか占有しないので、従前の弦巻きばねや重ね板ばねを採用したサスペンション装置に比して、寸法の大幅な小型化が可能となるということである。また、車軸のストロークが、二つのアーム部材の互いにずれた円軌道の軌道差に変換されるという機構は、車軸の変位が大きな比率で低減された変位（円軌道の軌道差）に置換することとなるので、ばね力を奏する部材に於ける変形量が小さくなり、耐久性の向上が期待される。
【００２４】
なお、図１の例に於いて、車軸８は、第一のアーム部材４と一体的に運動するよう装着され、第二のアーム部材５に対して弾性体７を介して装着されているが、車軸８は、第一のアーム部材４に対して弾性体を介して装着され、第二のアーム部材５と一体的に運動するよう装着されてもよい。また、図１の例では、車軸８が第一のアーム部材４と第二のアーム部材５とを弾性的に連結する連結体を兼ねているが、車軸８と別体にて連結体が設けられていてもよいことは理解されるべきである。
【００２５】
ところで、図１の構成のサスペンション装置に於いては、厳密には、車軸８の変位ζと軌道差δとは、線形関係とはならず、サスペンションのばね定数は、非線形である。これは、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５との連結点の軌道（α〜β１、α〜β２）が円弧を描いているためである。そこで、変位ζと軌道差δとが線形関係となるように、弾性体７の形状が改良されてよい。具体的には、まず、軌道差δと車軸８の変位ζとが、下記の式で与えられるとする。
δ＝ｆ（ζ）      …（６）
一方、弾性体７のばね定数は、上記の式（５）の如く、車軸８の軸方向に於ける弾性体７の幅の関数である。従って、図２（Ｂ）にて模式的に描かれている如く、弾性体７の幅が、弾性体７の半径方向ｒに於いて、１／ｆ（ζ）にて変化するように、即ち、弾性体７の厚み幅ｂが
ｂ＝（１／ｆ（ζ））ｄｒ      …（７）
にて変化するように、弾性体７の形状を形成すると、サスペンション装置のばね定数が、車軸８の変位（ストローク）ζに対して略一定となる、即ち、サスペンションのばね定数を、略線形にすることが可能である。
【００２６】
第二の実施形態
図１の第一の実施形態の構造を更に改良した本発明の第二の実施形態に於いては、第一のアーム部材４に於いて車軸８が車体の前後方向に揺動可能に、即ち、車軸８の軸線が第一のアーム部材４の回動面に対して略垂直な方向から車体の前後方向に於いて所定の範囲内にて枢動可能になるよう車軸８が第一のアーム部材４に支持される。そして、第二のアーム部材５に於いて、車軸８の軸線方向にもう一つの弾性体１７が設けられ、車軸８がその軸方向において２箇所にて弾性体により第二のアーム部材５に対して保持される。より詳細には、図３（Ａ）、（Ｂ）を参照して、まず、第一のアーム部材４の孔４ｂが車体の前後方向に於いて車軸８の細径部分８ａよりも拡径して形成され、車軸８の細径部分８ａは、緩衝材１４を装着されて孔４ｂにて支持される。一方、第二のアーム部材５に於いては、第一のアーム部材４に於ける車軸８の貫通部分を挟持するよう延長部５ｃが設けられる。その延長部５ｃには、孔５ａと同様の態様にて孔５ｄが形成され、孔５ｄに第二の弾性体１７が嵌合される。そして、車軸８は、図示の如く、第二の弾性体１７に形成された孔１７ａと、第一のアーム部材４の孔４ｂと、弾性体７に形成された孔７ａを貫通した状態にて保持される。
【００２７】
上記の構成に於いては、車軸８が車体２に対して上下方向に変位すると、第一の実施形態の場合と同様に、第一のアーム部材４と第二のアーム部材５の円軌道に於ける軌道差によって、弾性体７、１７が圧縮変形され、これにより、車軸８の変位を低減する方向の弾性力が作用することとなる。しかしながら、本実施形態の場合には、上記の如く、車軸８が、その軸線方向に於いて、弾性体７、１７の２箇所で弾性的に支持され、且つ、弾性体７、１７が互いに異なるばね定数を有するよう設計されていてよい。弾性体７、１７のばね定数が互いに異なる場合、車軸８の変位による弾性体７、１７の圧縮変形が生じた際に、弾性体７、１７に於ける圧縮変形歪みの大きさδａ、δｂに差が生ずることとなり（車軸８は、第一のアーム部材４の孔４ｂに於いて車体の前後方向に傾斜可能である。）、従って、車軸８の向きである車輪のトー角が変化されることとなる。即ち、図３の構成によれば、車軸８のバウンドストロークに応じて車輪のトー角の自律的な調節が可能となる。なお、図３（Ｃ）を参照して、弾性体７の歪みδａが弾性体１７の歪みδｂより大きくなるとき、即ち、弾性体７のばね定数が弾性体１７のばね定数よりも小さいときには、トーインとなり、弾性体７の歪みδａが弾性体１７の歪みδｂより小さくなるとき、即ち、弾性体７のばね定数が弾性体１７のばね定数よりも大きいときには、トーアウトとなる。かくして、第二の実施形態によれば、車軸８の変位に対するトー角の変化が、弾性体７、１７のばね定数を調節することにより制御可能となっている。
【００２８】
第三の実施形態
本発明の第三の実施形態に於いては、図１又は図３のサスペンション装置の弾性体７に於いて、その圧縮変形歪みの大きさの変化を制御する機構が設けられ、これにより、車軸のストロークに対する弾性力の制御が図られる。具体的には、図４（Ａ）、（Ｂ）に模式的に描かれている如く、弾性体７の内部に、流体導管１２にて流体的に連通された二つの袋体１０、１１が埋設され、かかる袋体及び導管内に流体が充填され、また、流体導管１２に於いて、内部を流通する流体の流れを制御する機構（流路抵抗制御弁）１３が設けられる。なお、二つの袋体のうち、少なくとも一つは、車軸の変位により変形を受ける部位に位置決めされることが好ましい。
【００２９】
上記の構成に於いては、図４（Ｃ）に模式的に示されている如く、弾性体７に於いて車軸８が力Ｆの作用により変位すると、袋体１０が圧縮され、内部の流体が矢印Ｘの方向に押し出されて、導管１２へ流出して、袋体１１へ流入する。その際、導管１２中の流れＹの抵抗を任意の流路抵抗制御弁機構１３にて制御することにより、袋体１０からの流体の流出速度が制御され、これにより、弾性体７の圧縮歪みが制御されることとなる。即ち、本実施形態に於いて、弾性体７のばね特性（弾性、減衰特性）は、弾性体７を形成する材料の弾性率、袋体１０、１１の弾性率、導管１２に於ける流路抵抗の大きさによって決定されることとなる。そして、導管１２に於ける流路抵抗制御弁機構１３の流路抵抗の制御によって、弾性体７のばね特性の制御が可能となる。
【００３０】
なお、導管１２に於ける流路抵抗制御は、任意の手法で為されてよい。例えば、袋体１０、１１に充填される流体として、電気粘性流体や磁性流体を採用した場合、流路抵抗制御弁機構１３として電極が用いられる。この場合、電極にて導管１２に電圧を印加すると、磁力又はクーロン力の作用により、流路抵抗の増減が達成される。また、車軸８の軸線方向に垂直な弾性体７の面（第二のアーム部材５の孔５ａに接触していない面）をプレート等により拘束し、車軸８の軸線方向の弾性体７の面の膨張を制限することにより、袋体１０、１１内の流体の流出入が制限されるので、これにより、弾性体７を実質的に剛体とすることも可能である。
【００３１】
上記の第三の実施形態に於ける弾性体７のばね特性の制御は、例えば、車両の旋回時にサスペンション特性を変更する場合などに有利に用いられる。具体的には、図４（Ｄ）に例示されている如く、車両の旋回時には、乗員の重心が旋回外方へ遠心力を受けるので、第三の実施形態に於ける弾性体７のばね特性の制御機構が設けられていない場合、車両の旋回中に旋回外側のサスペンションのストローク（車軸の変位）が大きくなり、大きな旋回外傾（リーンアウト）を起こすと共に、旋回内方の車輪が浮きやすくなる。一方、第三の実施形態に於ける弾性体７のばね特性の制御機構が設けられている場合には、図４（Ｆ）〜（Ｇ）の如く、旋回外側の流路抵抗を直進時よりも増大することにより、或いは更に、旋回内側の流路抵抗を直進時よりも低減することにより、旋回外側のサスペンションのストロークが抑制され、これにより、図４（Ｅ）の如く、乗員、車体の旋回外傾が抑制され、或いは、旋回内傾（リーンイン）となり、車体の姿勢が安定化されることとなる。
【００３２】
上記に説明した本発明の有効性を検証するために、以下の如き実験を行った。なお、以下の実施例は、本発明の有効性を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではないことは理解されるべきである。
【実施例１】
【００３３】
第一の実施形態の構成において、車軸のストロークに対する車軸に作用する弾性力（試験力）を測定した。実験用のサスペンション装置に於いては、各部材の寸法は、下記の通りとした。
第一のアーム部材４の軸間距離Ｒ１＝１１５ｍｍ；車軸嵌合孔４ｂ径＝８ｍｍ
第二のアーム部材５の軸間距離Ｒ２＝６７ｍｍ；弾性体嵌合孔５ａ径＝８ｍｍ
車軸８外径＝８ｍｍ
弾性体７の外径＝３０ｍｍ；中央孔７ａ径＝８ｍｍ；厚み＝１０ｍｍ
なお、第一及び第二のアーム部材は、ＣＦＲＰ製で、Ｗ３１０１−Ｑ１１２プリプレグを積層し、１３０℃にて硬化させた。そして、上記の部材を図１の例示の如く組み立て、その際、サスペンションストロークの可変長さを０〜５０ｍｍとし、ストローク長さが５０ｍｍのとき、第一のアーム部材と第二のアーム部材との軌道差δが７ｍｍとなるよう設定した。また、弾性体は、弾性材料としてハイトレル６３４７（デュポン社）を用い、サスペンションのばね定数が２０Ｎ／ｍｍとなるようにした。
【００３４】
実験では、上記のサスペンション装置に於いて、車軸のストロークを図５（Ａ）に示す時間変化に従って変化させ、その際の車軸に作用する力を測定した。図５（Ｂ）は、車軸のストロークを三回ストロークさせた際の各回の試験力の変化を示している。図示の如く、車軸のストロークに対する試験力は、概ね設計値に沿って変化した。このことは、第一の実施形態の構成により、車両のサスペンション装置が構成できることを示している。
【実施例２】
【００３５】
第二の実施形態の構成において、車軸の変位に対してトー角が変化することを確認した。実験用の装置では、実施例１の構成に於いて、第一のアーム部材の車軸嵌合孔４ｂを９×１１ｍｍの長円孔に形成し、外径が９×１１ｍｍで中心に孔径８ｍｍの車軸８を受け入れる円孔が形成されたＮＢＲ（ニトリル・ブタジエンゴム）製の弾性体（緩衝材）を長円孔へ嵌合した。また、第二のアーム部材５の延長部５ｃに於いては、内径３０ｍｍの孔５ｄを形成し、その内側に弾性体１７（外径＝３０ｍｍ；中央孔７ａ径＝８ｍｍ；厚み＝８ｍｍ）を嵌合した。実験に於いて、サスペンションストロークが５０ｍｍのとき、車軸が４°外傾し、トーアウトが実現された。
【実施例３】
【００３６】
第三の実施形態の構成において、サスペンションの剛性が変更できることを確認した。実験用の装置では、長さ×幅×高さ＝６ｍｍ×６ｍｍ×８ｍｍ、厚み＝０．１ｍｍの二つの銅製薄膜袋体を、直径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製の導管にて連結し、弾性体７へ埋設した。また、平均粒径１００μｍとなるように粉砕したポリアニリンを重量比が２０％となるようにシリコンオイルに配合した電気粘性流体を調製し、袋体と導管内に充填した。更に、導管内の流路抵抗を制御するために、導管の略中間部分に於いて、２つの直径４ｍｍの銅電極線を電極間距離が６ｍｍとなるように径を挟んで２箇所に配置した。
【００３７】
かくして、構成されたサスペンション装置を移動体に実装し、移動体が旋回する際に左右輪の回転差を検出し、これをトリガーにして、旋回外側のサスペンションの電極にＤＣ１ｋＶを印加した。これにより、電気粘性流体の増粘を惹き起し、流路抵抗を実質的に無限大となる。その結果、旋回外側のサスペンションの上下動が抑制され、移動体がリーンアウト状態となることが抑止された。
【００３８】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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