(57)【要約】【課題】リーフスプリング等が上下にストロークしてもアクスルの傾斜角が略零になるようにする。【解決手段】車輪３を支持するアクスル２に支持されて車両前後方向へ延在するリーフスプリング４と、アクスル２よりも車両前後方向後方側へオフセットされてリーフスプリング４を介しアクスル２に支持されたエアスプリング６を備えたエアサスペンション装置において、アクスル２から水平ピン１３までの水平方向距離Ｌｂとエアスプリング６のアクスル２からのオフセット量Ｌｏとの比であるオフセット比、及びアクスル２から車両前方向におけるリーフスプリング４のバネ定数とアクスル２から車両後方向におけるリーフスプリング４のバネ定数との比であるバネ特性比を所定の値に設定するよう構成する。【選択図】図１
2006007953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を支持するアクスルに支持されて車両前後方向へ延在するリーフスプリングと、前記アクスルよりも車両前後方向後方側、或は前方側へオフセットされてシャーシフレームを支持すると共にアクスルに支持されたエアスプリングを備えたエアサスペンション装置において、前記アクスルから前記エアスプリングがオフセットされた側におけるリーフスプリング枢支点までの水平方向距離と、エアスプリングのアクスルからのオフセット量との比であるオフセット比、及びアクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされている側のリーフスプリングのバネ定数と、アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされていない側のリーフスプリングのバネ定数との比であるバネ特性比を所定の値に設定するよう構成したことを特徴とするエアサスペンション装置。
【請求項２】
アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされていない側のリーフスプリングのバネ定数を、アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされている側のリーフスプリングのバネ定数よりも大きく構成した請求項１記載のエアサスペンション装置。
【請求項３】
エアスプリングはアクスルよりも車両後方側へオフセットされた請求項１、２記載のエアサスペンション装置。
【請求項４】
リーフスプリングにおけるアクスルから車両前方側の部分のバネ定数を、アクスルから車両後方側の部分のバネ定数よりも大きく構成した請求項３記載のエアサスペンション装置。
【請求項５】
オフセット比が略０．２７〜０．４０の場合に、バネ特性比を０．６０〜０．８０とした請求項３又は４記載のエアサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアサスペンション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両走行時には、できるだけ車両の上下、前後、左右の極端な揺れや傾きを防止し、運転者が操縦性良く快適に運転できるよう、又、運転者や同乗者の乗心地が良好となるよう、従来から種々のエアサスペンション装置が用いられている。而して、斯かるエアサスペンション装置の従来の一例としては、図２に示すように、リーフスプリングとエアスプリングを併用したものがある。なお、図２に示すエアサスペンション装置はフロントのものを示している。
【０００３】
図中、１は車両のシャーシフレーム、２はシャーシフレーム１の下部に車両幅方向へ延在するよう配置されたアクスルである。アクスル２の車幅方向両側には、左右一対の車輪３が装着されている。
【０００４】
アクスル２の左右上面には、アクスル２を基準として車両前後方向へ延在するリーフスプリング４が取付けられていると共に、リーフスプリング４のアクスル２上方部には、リーフスプリング４と共にアクスル２に対し締結されるよう、エアスプリング取付け部材５が装着されている。而して、エアスプリング取付け部材５上には、アクスル２の中心位置から車両後方側へオフセットされて、シャーシフレーム１を支持するエアスプリング６が搭載されている。又リーフスプリング４の車両前後方向両端部は、円筒状に折曲げ加工されていわゆる目玉４ａ，４ｂが形成されている。
【０００５】
シャーシフレーム１に取付けられたブラケット７に設けた水平ピン８にはブッシュ９が外嵌され、ブッシュ９には目玉４ａを介して、リーフスプリング４の車両前方側端部が枢支されている。又、シャーシフレーム１に取付けられたブラケット１０には、水平ピン１１を介してシャックル１２が枢支され、シャックル１２の下端に取付けた水平ピン１３には、ブッシュ１４が外嵌され、ブッシュ１４には目玉４ｂを介して、リーフスプリング４の車両後方側端部が枢支されている。リーフスプリング４は、水平ピン８の中心から水平ピン１３の中心に至る水平方向において、板厚、板幅とも略等しく形成されており、アクスル２及び水平ピン８，１３に取付けた状態で、アクスル２中心から水平ピン８中心までの水平方向距離と、アクスル２中心から水平ピン１３中心までの水平方向距離は略等しく形成されている。
【０００６】
シャーシフレーム１に搭載したステアリングボックス１５の出力軸１６には、ピットマンアーム１７が取付けられ、ピットマンアーム１７の下端には、玉継手１８を介してドラッグリンク１９の車両前方側端部が連結され、エアスプリング取付け部材５上に固設されたナックルアーム２０には、玉継手２１を介してドラッグリンク１９の車両後方側端部が連結されている。
【０００７】
なお、図２におけるリーフスプリング４のアクスル２中心から車両前方側の部分のバネ定数Ｋａは[数１]で表され、リーフスプリング４のアクスル２中心から車両後方側の部分のバネ定数Ｋｂは[数２]で表される。ここで、Ｌａはアクスル２中心から水平ピン８中心までの水平方向距離、Ｌｂはアクスル２中心から水平ピン１３中心までの水平方向距離、ｔａは水平方向距離Ｌａの部分におけるリーフスプリング４の板厚、ｔｂは水平方向距離Ｌｂの部分におけるリーフスプリング４の板厚、ｗａは水平方向距離Ｌａの部分におけるリーフスプリング４の板幅、ｗｂは水平方向距離Ｌｂの部分におけるリーフスプリング４の板幅、Ｅはヤング率とする。
［数１］
Ｋａ＝（Ｅ×ｗａ×ｔａ３）／（４Ｌａ３）
［数２］
Ｋｂ＝（Ｅ×ｗｂ×ｔｂ３）／（４Ｌｂ３）
【０００８】
而して、図２の場合は、Ｌａ＝Ｌｂ、ｔａ＝ｔｂ、ｗａ＝ｗｂであるため、バネ定数Ｋａ、Ｋｂは等しくなる。
【０００９】
エアサスペンション装置の先行技術文献としては、特許文献１がある。この特許文献１に示すエアサスペンション装置は図２に示すものと略同一構成で、エアスプリングは車両後方側にオフセットされている。
【特許文献１】特開２００４−５８８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すエアサスペンション装置の場合に、走行時に車輪３からの入力Ｆによりリーフスプリング４及びエアスプリング６が上下にストロークすると、リーフスプリング４のアクスル２中心から水平ピン８までのバネ定数Ｋａと、リーフスプリング４のアクスル２中心から水平ピン１３までのバネ定数Ｋｂとが等しいため、エアスプリング６のオフセット量Ｌｏにエアスプリング６のバネ定数Ｋａｉｒに基きリーフスプリング４に作用する反力を掛けた大きさのモーメントＭが図２の時計方向へ向けてアクスル２の周りに生じる。
【００１１】
その結果、入力Ｆが大きい場合には、図２の太点線イに示すように、リーフスプリング４はアクスル２の中心から車両前方側で上方へ向け大きく撓み、リーフスプリング４延いてはアクスル２はエアスプリング取付け部材５の位置においても角度変化が生じて傾斜角θで傾斜し、このため、ドラッグリンク１９は玉継手１８を支点として上下に回動する。
【００１２】
而して、この場合、リーフスプリング４、エアスプリング６、エアスプリング取付け部材５等のエアサスペンション系の各部品と、ドラッグリンク１９、ナックルアーム２０等のステアリング系の部品の回動時の軌跡の差により、いわゆるリンク干渉が生じ、その結果、ピットマンアーム１７、ステアリングボックス１５のギヤを介しハンドルの実舵角が変化して車両直進時の進路保持特性が悪化するという問題がある。又、特許文献１に示すものにおいても、図２の装置と同様の問題がある。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑み、車輪に対する入力によりアクスルを介しリーフスプリング等が上下にストロークしてもアクスルの傾斜角が略零になるようにすることを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１のエアサスペンション装置は、車輪を支持するアクスルに支持されて車両前後方向へ延在するリーフスプリングと、前記アクスルよりも車両前後方向後方側、或は前方側へオフセットされてシャーシフレームを支持すると共にアクスルに支持されたエアスプリングを備えたエアサスペンション装置において、前記アクスルから前記エアスプリングがオフセットされた側におけるリーフスプリング枢支点までの水平方向距離と、エアスプリングのアクスルからのオフセット量との比であるオフセット比、及びアクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされている側のリーフスプリングのバネ定数と、アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされていない側のリーフスプリングのバネ定数との比であるバネ特性比を所定の値に設定するよう構成したものである。
【００１５】
請求項２のエアサスペンション装置は、アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされていない側のリーフスプリングのバネ定数を、アクスルを基準としてエアスプリングがオフセットされている側のリーフスプリングのバネ定数よりも大きく構成したものである。
【００１６】
請求項３のエアサスペンション装置においては、エアスプリングはアクスルよりも車両後方側へオフセットされており、請求項４のエアサスペンション装置においては、リーフスプリングにおけるアクスルから車両前方側の部分のバネ定数を、アクスルから車両後方側の部分のバネ定数よりも大きくしており、請求項５のエアサスペンション装置においては、オフセット比が略０．２７〜０．４０の場合に、バネ特性比を０．６０〜０．８０としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエアサスペンション装置によれば、アクスルの傾斜角を略零とすることができるため、ステアリング系の部品とサスペンション系の部品のいわゆるリンク干渉を防止することができ、ハンドルの実舵角を一定に保持することができるため、車両直進時の進路保持特性が良好となる、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例であって、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしており、基本的な構成は図２に示す従来のものと同様である。
【００１９】
而して、本実施例の特長とするところは、アクスル２中心から車両前後方向後方側の水平ピン１３中心までのリーフスプリング４の水平方向距離Ｌｂとオフセット量Ｌｏの比であるオフセット比Ｒｏ（＝Ｌｏ／Ｌｂ）が０．２７〜０．４０の範囲内である場合に、アクスル２中心から車両前後方向前方側の水平ピン８中心までのリーフスプリング４のバネ定数Ｋａと、アクスル２中心から車両前後方向後方側の水平ピン１３中心までのリーフスプリング４のバネ定数Ｋｂとの比であるバネ特性比Ｓｏ（＝Ｋｂ／Ｋａ）を約０．６０〜０．８０の範囲内の数値とするようにしている点である。
【００２０】
このようなバネ特性比Ｓｏを得るためには、リーフスプリング４のアクスル２中心から車両前後方向後方側所定位置を基準として車両前方側に向かうリーフスプリング４の板厚をｔａとし、リーフスプリング４のアクスル２中心から車両前後方向後方側所定位置を基準として車両後方側に向かうリーフスプリング４の板厚をｔｂとした場合に、板厚ｔａを板厚ｔｂよりも厚く（ｔａ＞ｔｂ）する。
【００２１】
上述のように、オフセット比Ｒｏ（＝Ｌｏ／Ｌｂ）が０．２７〜０．４０の場合に、バネ特性比Ｓｏ（＝Ｋｂ／Ｋａ）を約０．６０〜０．８０とすると、エアスプリング６のバネ定数が前述の値の場合において、アクスル２に対してモーメントＭが作用することはないが、この数値は発明者等の研究、試作、実験により判明したものである。
【００２２】
本図示例においては、オフセット比Ｒｏとバネ特性比Ｓｏとの間に前述の関係が成立するようにしたため、走行時に車輪３からの入力Ｆによりリーフスプリング４及びエアスプリング６が上下にストロークした場合に、アクスル２の周りに図２に示すようなモーメントＭが生じることはない。そのため、リーフスプリング４は撓んでもその撓みは図１の太点線ロに示すように、水平ピン８，１３からアクスル２側に向けて所定位置までは傾斜するが、アクスル２側では、エアスプリング取付け部材５においても角度変化が生じず、略水平状態を維持して撓み、その結果、アクスル２は傾斜することはない。
【００２３】
従って、リーフスプリング４及びエアスプリング６が上下にストロークしても、エアサスペンション系の各部品と、ステアリング系の部品にいわゆるリンク干渉が生じることはなく、従って、車輪３の実舵角が変化せず、車両直進時の進路保持特性を良好に保持することができる。
【００２４】
本発明者は図１において、アクスル２中心から水平ピン８中心までのリーフスプリング４の水平方向距離Ｌａと、アクスル２中心から水平ピン１３中心までのリーフスプリング４の水平方向距離Ｌｂを、Ｌａ＝Ｌｂとし、オフセット量Ｌｏ、リーフスプリング４のアクスル２中心から車両後方側所定位置を基準として車両前方側に向かうリーフスプリング４の板厚ｔａ、リーフスプリング４のアクスル２中心から車両後方側所定位置を基準として車両後方側に向かうリーフスプリング４の板厚ｔｂ、エアスプリング６のバネ定数Ｋａｉｒを夫々所定の値に採り実設計を行った。
【００２５】
この場合、リーフスプリング４のアクスル２中心から水平ピン８中心までの部分のバネ定数Ｋａ、リーフスプリング４のアクスル２中心から水平ピン１３中心までの部分のバネ定数Ｋｂは夫々所定の値となり、アクスル２の傾斜角は略零となった。又、オフセット比Ｒｏは０．２７〜０．４０の間であり、この場合、バネ特性比Ｓｏは０．６０〜０．８０の間に収まった。
【００２６】
更に、走行時における直進性の安定性を表すバンプステア角はリーフスプリング４が４０ｍｍだけ上方にストロークした場合に０．０７ｄｅｇ．であり、目標値０．２１ｄｅｇ．よりも充分低い値であった。更に、操舵応答特性であるロールステア角は０．３６ｄｅｇ．／４度ロール以下であり、目標値０．３６ｄｅｇ．／４度ロール以下を満足する結果が得られた。
【００２７】
なお、バンプステア角は、リーフスプリング４が４０ｍｍだけ上方にストロークした場合の車輪３の切れ角であり、又、ロールステア角は、車体の車幅方向における傾斜角が４度となるよう車両が平面視で円を描くよう走行した場合の車輪３の切れ角である。
【００２８】
上記図示例によれば、アクスル２の傾斜角を略零とすることができるため、ステアリング系とサスペンション系のいわゆるリンク干渉を防止することができ、ハンドルの実舵角を一定に保持することができるため、車両直進時の進路保持特性が良好となる。
【００２９】
なお、本発明のエアサスペンション装置は、エアスプリングをアクスルに対し車両後方側へオフセットする場合について説明したが、車両前方側へオフセットしても実施可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のエアサスペンション装置の実施の形態の一例を示す側面図である。
【図２】従来のエアサスペンション装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  シャーシフレーム
２  アクスル
３  車輪
４  リーフスプリング
６  エアスプリング
Ｋａ  バネ定数
Ｋｂ  バネ定数
Ｌａ  水平方向距離
Ｌｂ  水平方向距離
Ｌｏ  オフセット量
Ｒｏ  オフセット比
Ｓｏ  バネ特性比
【図１】
2006007953.tif 000003
【図２】
2006007953.tif 000004