(57)【要約】【課題】操縦安定性の低下を招くことなく乗心地の大幅な改善を図り得るようにした軽量安価なサスペンション装置を提供する。【解決手段】アクスル１をその前後に配置したばね特性の異なる弾性支持手段（リーフスプリング２，エアスプリング３）により車体側（サイドレール４）に懸架し、前記前後の弾性支持手段（リーフスプリング２，エアスプリング３）のばね特性の違いにより生じるアクスル１の回転運動を許容し得るように構成する。【選択図】　　　　図１
2004142709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルをその前後に配置したばね特性の異なる弾性支持手段により車体側に懸架し、前記前後の弾性支持手段のばね特性の違いにより生じるアクスルの回転運動を許容し得るように構成したことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
アクスルに基端部を装着して車両前方に延び且つその先端部を車両前方に膨らむ湾曲部を介して車体側に取り付けたリーフスプリングを前側の弾性支持手段とし、アクスルに車両後方に向け張り出すように装備されたブラケットとその上方の車体側との間に介装されたエアスプリングを後側の弾性支持手段としたことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
アクスルのアッパ側のみをサスペンションリンクにより車両前後方向に拘束した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装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サスペンション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のアクスルをフレームに懸架するために用いられるサスペンション装置には、各種の形式を採用したものがあるが、それらのうちで複数枚のリーフスプリングを積層して成るリーフサスペンションは、構造が簡単でコストが安く済む上に強度が大きくて耐久性も高いという特徴を有しており、従来よりトラック等の車両に広く用いられている。
【０００３】
ただし、従来のリーフサスペンションにおいては、その乗心地が現状のエアサスペンションと比較して劣るものであることが否めず、リーフスプリングとエアスプリングとを併用することでコストを安価に抑えながら乗心地を向上し得るようにしたエアリーフサスペンションの研究開発が進められている。
【０００４】
即ち、リーフスプリング及びエアスプリングを夫々一つずつ組み合わせてエアリーフサスペンションとすれば、アクスルを支えるにあたり左右で二つのエアスプリングを装備するだけで済み、しかも、リーフスプリングがスタビライザの機能を果たすことからスタビライザを省略することもできて全体構成を簡略化できるので、アクスルの前後左右の計四箇所でエアスプリングにより支える形式の４バッグエアサスペンションと比較してコストが安くあがり且つ車両重量の増加が少なくて済むというメリットがある。尚、本出願人は、この種のエアリーフサスペンションに関する先行技術として未公開の特許文献１等を既に出願している。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００１−２２４５２９号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した如きエアリーフサスペンションに限らず、従来における既存のサスペンション装置に関する基本的な設計思想は、アクスルにかかる軸回りの回転モーメント（制動力や駆動力）及び横方向への変位モーメントをサスペンションリンク等により確実に抑え込んでアクスルの上下変位のみを許容し得るようにするというものであったため、このような設計思想に立脚したままエアリーフサスペンションの乗心地を改善するには自ずから限界があった。
【０００７】
なぜなら、既成の設計思想に基づいてエアリーフサスペンションの乗心地を向上するには、リーフスプリングを靭性を伴う高強度の鋼材により形成して該リーフスプリングを左右各一枚とし且つその板厚を極力薄くして低ばね定数化を実現する一方、エアスプリングを大型化して該エアスプリングの機能面での比重を増やすといった手段を講じるほかないが、このように低ばね定数化を図ることでスプリング機能があまり柔らかくなってしまうと、車体にローリング等の現象を起こし易くなって操縦安定性の低下を招く虞れがあるからである。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、操縦安定性の低下を招くことなく乗心地の大幅な改善を図り得るようにした軽量安価なサスペンション装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクスルをその前後に配置したばね特性の異なる弾性支持手段により車体側に懸架し、前記前後の弾性支持手段のばね特性の違いにより生じるアクスルの回転運動を許容し得るように構成したことを特徴とするサスペンション装置、に係るものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、前後の弾性支持手段のばね特性の違いにより、路面からの衝撃入力時にアクスルの回転運動が起こり、このアクスルの回転運動により路面からの衝撃入力が車体側に伝達されないように後方へ逃がされて緩和される結果、既存の高価な４バッグエアサスペンションに劣らない優れた路面振動遮断効果が得られることになる。
【００１１】
また、アクスルの回転運動による優れた路面振動遮断効果が得られることでスプリング機能を柔らかくしすぎてしまうような大幅な低ばね定数化が不要となり、しかも、その回転運動を許容したことでアクスル自体の上下方向における相対変位が小さくなるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなって操縦安定性の低下を招いてしまうといった事態が未然に回避される。
【００１２】
更に、本発明をより具体的に実施するに際しては、アクスルに基端部を装着して車両前方に延び且つその先端部を車両前方に膨らむ湾曲部を介して車体側に取り付けたリーフスプリングを前側の弾性支持手段とし、アクスルに車両後方に向け張り出すように装備されたブラケットとその上方の車体側との間に介装されたエアスプリングを後側の弾性支持手段とすると良い。
【００１３】
このようにすれば、リーフスプリングが湾曲部で撓み易くなって該湾曲部によりアクスルから車両前方へ所要間隔を隔てた箇所に比較的低いばね定数の弾性支持部が形成され、他方、ブラケットによりアクスルから車両後方へ所要間隔を隔てた箇所に前記湾曲部より更にばね定数の低いエアスプリングによる弾性支持部が形成されるので、これら前後の弾性支持部を成すリーフスプリング及びエアスプリングのばね特性の違いにより、路面からの衝撃入力時にアクスルの回転運動が起こり、このアクスルの回転運動により路面からの衝撃入力が車体側に伝達されないように後方へ逃がされて緩和される結果、既存の高価な４バッグエアサスペンションに劣らない優れた路面振動遮断効果が得られることになる。
【００１４】
ここで、リーフスプリングの湾曲部におけるばね定数は、後側のエアスプリングのばね定数とのバランスを考慮して比較的低く設定しておく必要があるが、アクスルの回転運動による優れた路面振動遮断効果が得られることでスプリング機能を柔らかくしすぎてしまうような大幅な低ばね定数化は不要であり、しかも、その回転運動を許容したことでアクスル自体の上下方向における相対変位が小さくなるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなって操縦安定性の低下を招いてしまうといった事態が未然に回避される。
【００１５】
また、本発明において、アクスルの回転運動を許容し得るように構成するにあたっては、アクスルのアッパ側のみをサスペンションリンクにより車両前後方向に拘束すると良く、このようにすれば、アクスルの回転運動の中心位置を該アクスルに対するサスペンションリンクの連結箇所に特定することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１及び図２に示す如く、本形態例のサスペンション装置においては、アクスル１を車両前方側（図１及び図２中の左側）のリーフスプリング２と車両後方側（図１及び図２中の右側）のエアスプリング３とにより左右のサイドレール４に懸架するようにしており、リーフスプリング２が前側の弾性支持手段を成し、エアスプリング３が後側の弾性支持手段を成している。
【００１８】
ここで、車両前方側のリーフスプリング２は、アクスル１の両端部上面に基端部を装着して車両前方に延び且つその先端部のアイ６を各サイドレール４外側面のブラケット７の水平ピン８に対し傾動自在に巻き掛けられており、しかも、このリーフスプリング２の前方部分は、前記アイ６の取り付け位置から車両前方側へ張り出しつつ下降した後に車両後方側へ向けＪ字形に折り返して上昇する湾曲部９を成すように形成されている。
【００１９】
他方、前記リーフスプリング２の基端部が装着されているアクスル１の両端部下面には、車両後方に向け張り出すブラケット１０が装備されており、該ブラケット１０の後方部分が車幅方向内側に曲折されて各サイドレール４の直下に配置され、この位置のブラケット１０とサイドレール４との間にエアスプリング３が介装されるようになっている。
【００２０】
また、このブラケット１０とサイドレール４との間はショックアブソーバ１１により連結されており、該ショックアブソーバ１１によりリーフスプリング２及びエアスプリング３の撥ね返しを和らげて振動の減衰を早め得るようにしてある。
【００２１】
そして、アクスル１より車両前方の左右のサイドレール４の内側から左右一対のアッパロッド１２（サスペンションリンク）を車両後方に向かうにつれ相互に近接するようにハの字状に配置し、これら各アッパロッド１２をアクスル１の中央部上面に対しブラケット１３を介して連結するようにしており、このようにアクスル１のアッパ側のみを車両前後方向に拘束することで、リーフスプリング２及びエアスプリング３のばね特性の違いにより生じるアクスル１の回転運動が許容され、しかも、アクスル１の回転運動の中心ＰＣがアクスル１側のブラケット１３に対するアッパロッド１２の連結箇所に特定されるようになっている。
【００２２】
尚、ここに図示しているようなハの字状に配置したアッパロッド１２を採用すれば、車体の前後方向と左右方向の両方の向きの入力に対して対応することが可能となるが、平行リンク式のアッパロッドを採用した上で左右方向の入力対策としてラテラルロッドを別途並設するようにしても良い。また、図中における１４はタイヤを示している。
【００２３】
而して、このようにサスペンション装置を構成すれば、リーフスプリング２が前方部分に形成した湾曲部９で撓み易くなって、該湾曲部９によりアクスル１から車両前方へ所要間隔を隔てた箇所に比較的低いばね定数の弾性支持部が形成され、他方、ブラケット１０によりアクスル１から車両後方へ所要間隔を隔てた箇所に前記湾曲部９より更にばね定数の低いエアスプリング３による弾性支持部が形成されるので、これら前後の弾性支持部を成すリーフスプリング２及びエアスプリング３のばね特性の違いにより、路面からの衝撃入力時にアクスル１の中心ＰＣを支点とする回転運動が起こり、このアクスル１の回転運動により路面からの衝撃入力が車体側に伝達されないように後方へ逃がされて緩和される結果、既存の高価な４バッグエアサスペンションに劣らない優れた路面振動遮断効果が得られることになる。
【００２４】
ここで、リーフスプリング２の湾曲部９におけるばね定数は、後側のエアスプリング３のばね定数とのバランスを考慮して比較的低く設定しておく必要があるが、アクスル１の回転運動による優れた路面振動遮断効果が得られることでスプリング機能を柔らかくしすぎてしまうような大幅な低ばね定数化は不要であり、しかも、その回転運動を許容したことでアクスル１自体の上下方向における相対変位が小さくなるので、車体にローリング等の現象が起こり易くなって操縦安定性の低下を招いてしまうといった事態が未然に回避される。
【００２５】
図３は前述した図１及び図２のサスペンション装置をモデル化したものである。
ＭＳ：ばね上質量（車体側の質量）
ＭＵ：ばね下質量（サスペンション側の質量）
ＩＵ：回転慣性モーメント
ＫＴ：タイヤのばね定数
ＫＬ：リーフスプリングのばね定数
Ｋａ：エアスプリングのばね定数
Ｃａ：ショックアブソーバのばね定数
ｌＬ：アクスルの回転運動の中心から前方側の弾性支持部までの距離
ｌＬ：アクスルの回転運動の中心から後方側の弾性支持部までの距離
ＺＴ：釣り合い位置からのタイヤ側の変位量
ＺＳ：釣り合い位置からのばね上剛体（車体）側の変位量
ＺＵ：釣り合い位置からのばね下剛体（サスペンション）側の変位量
【００２６】
この図３のモデルの計算解析のための運動方程式は下記の通りであり、［数１］はばね上剛体（車体）の上下の釣り合い式、［数２］はばね下剛体（サスペンション）の上下の釣り合い式、［数３］はばね下剛体（サスペンション）の回転の釣り合い式である。
【００２７】
【数１】
2004142709.tif 000003
【００２８】
【数２】
2004142709.tif 000004
【００２９】
【数３】
2004142709.tif 000005
【００３０】
そして、これら三つの連立運動方程式を解くと、図４にグラフで示す如き結果が得られる。尚、このグラフの横軸は振動の周波数を、縦軸は振動の大きさを示しており、グラフ中の実線の曲線がアクスル１の回転運動を許容しない場合を示し、鎖線の曲線がアクスル１の回転運動を許容した場合を示している。
【００３１】
この図４のグラフから判るように、横軸の周波数における１Ｈｚ付近と１０Ｈｚ付近に振動のピークが夫々存在しているが、何れのピークにおいてもアクスル１の回転運動を許容した場合の方が最大値が小さくなっており、アクスル１の回転運動を許容することで乗心地を改善できることが確認された。
【００３２】
従って、上記形態例によれば、既成の設計思想にとらわれることなくアクスル１の回転運動を許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、リーフスプリング２及びエアスプリング３のばね特性の違いによるアクスル１の回転運動を意図的に起こすようにしているので、このアクスル１の回転運動により路面からの衝撃入力を車体側に伝達されないように後方へ逃がして緩和することができると共に、大幅な低ばね定数化を図らなくても既存の高価な４バッグエアサスペンションに劣らない乗心地の良さを実現することができて操縦安定性の低下を回避でき、しかも、リーフスプリング２とエアスプリング３との併用形式により既存の４バッグエアサスペンションよりも軽量安価に実施することが可能となる。
【００３３】
尚、本発明のサスペンション装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、アクスルの前後の弾性支持手段は必ずしも図示の如きリーフスプリングとエアスプリングの組み合わせに限定されないこと、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。
【００３４】
【発明の効果】
上記した本発明のサスペンション装置によれば、既成の設計思想にとらわれることなくアクスルの回転運動を許容し得るようにした新規な設計思想を採用し、前後の弾性支持手段のばね特性の違いによるアクスルの回転運動を意図的に起こすようにしたことによって、路面からの衝撃入力を車体側に伝達されないように後方へ逃がして緩和することができると共に、大幅な低ばね定数化を図らなくても既存の高価な４バッグエアサスペンションに劣らない乗心地の良さを実現することができて操縦安定性の低下を回避でき、しかも、リーフスプリングとエアスプリングとの併用形式等といった軽量安価な構造で実施することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視図である。
【図３】図１のサスペンション装置をモデル化した説明図である。
【図４】図３のモデルに基づく計算解析の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　アクスル
２　　リーフスプリング（前側の弾性支持手段）
３　　エアスプリング（後側の弾性支持手段）
４　　サイドレール（車体側）
６　　アイ（リーフスプリングの先端部）
９　　湾曲部
１０　　ブラケット
１２　　アッパロッド（サスペンションリンク）
【図１】
2004142709.tif 000006
【図２】
2004142709.tif 000007
【図３】
2004142709.tif 000008
【図４】
2004142709.tif 000009