(57)【要約】    【課題】車高を一定に保ちつつ、バネ定数を変更することができる懸架装置の提供。    【解決手段】この懸架装置２０は、車輪２１を車体２２に連結する。懸架装置２０は、ショックアブソーバー２３と、コイルスプリング２４と、エアスプリング２５と、エアスプリング２６とを備えている。エアスプリング２５は、コイルスプリング２４に直列に配置されている。エアスプリング２６は、コイルスプリング２４に並列に配置されている。エアスプリング２５は、エアバッグ式の空気バネ装置として構成されている。エアスプリング２６は、ピストン−シリンダ式の空気バネ装置として構成されている。エアスプリング２５及びエアスプリング２６は、供給されるエアの量に応じてそれぞれのバネ定数が変更される。【選択図】図１
2005280522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショックアブソーバーと、
コイルスプリングと、
コイルスプリングに直列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第１のバネ装置と、
コイルスプリングに並列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第２のバネ装置とを備えた懸架装置。
【請求項２】
上記第１のバネ装置は、
ラバーケーシングに空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置である請求項１に記載の懸架装置。
【請求項３】
上記第２のバネ装置は、
ラバーケーシングに空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置である請求項１又は２に記載の懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を懸架する懸架装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪は、懸架装置によって車体に連結されている。一般に懸架装置は、スプリングとショックアブソーバーとを備えており、スプリングのバネ定数及びショックアブソーバーの減衰係数が適宜設定されることによって、当該自動車の走行性能、乗り心地が決定される。なお、上記バネ定数及び減衰係数は、当該自動車の仕様に応じて設計者が決定するものであって、当該設計の味付けとして評価されるものである。
【０００３】
上記バネ定数及び減衰係数によって自動車の走行性能及び乗り心地が決定されることから、これらバネ定数や減衰係数が調整可能なように懸架装置が設計されるならば、当該自動車の運転者は、好みに応じた走行性能及び乗り心地を設定することができる。このため、従来の懸架装置では、エアスプリングが採用されたものがある（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。ところが、エアスプリングは、主として乗り心地の調整を目的としたものであり、乗り心地の調整に伴って車高の変化が著しく、走行性能にも大きな影響を与えるという問題がある。この問題が解決されるために、従来では、コイルスプリングとエアスプリングとが直列に配置された懸架装置が提供されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２１９３６号
【特許文献２】特開２００３−１４６０４２号
【特許文献３】特開２００１−１７３０号
【特許文献４】特開２００３−８９３０９号
【０００５】
図４は、従来のコイルスプリングとエアスプリングとが直列に配置された懸架装置の模式図である。
【０００６】
同図が示すように、この懸架装置１は、コイルスプリング２及びエアスプリング３と、ショックアブソーバーとを備えている。同図では、ショックアブソーバーは図示されていないが、コイルスプリング２及びエアスプリング３と並列に配置されている。コイルスプリング２の下端部は、車輪４が取り付けられたサスペンションアーム５に連結され、エアスプリング３の上端部は、支軸６を介して車体７側に連結される。コイルスプリング２とエアスプリング３とは直列に配置されており、エアスプリング３は、スプリング保持具８、９によって保持されている。
【０００７】
同図（ａ）〜（ｃ）が示すように、スプリング保持具９の位置は、調整されるようになっている。スプリング保持具９の位置は、調整部材１０が操作されることによって調整される。同図（ａ）は、スプリング保持具９が最下位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング３にはほとんどエアが充填されていない。同図（ｃ）は、スプリング保持具９が最上位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング３には最大量のエアが充填されている。同図（ｂ）は、スプリング保持具９が中間位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング３には中間量のエアが充填されている。エアスプリング４は、充填されるエアの量によってそのバネ定数が変化する。
【０００８】
このように、スプリング保持具９の位置が調整されることによって、懸架装置１の全体の高さ寸法が一定に保たれながらエアスプリング３のバネ定数が変更される。すなわち、車高が一定に保たれながら、懸架装置１のバネ定数（コイルスプリング２のバネ定数とエアスプリング３のバネ定数との合成ばね定数）が調整される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スプリング保持具９の位置を調整する作業は、車両がジャキアップされて車輪が取り外された後に、専用工具によって上記調整部材１０が操作されることによって行われる。このため、懸架装置１のバネ定数を変更する作業は容易ではなく、運転者が所要時に適宜変更することはできかった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、車高を一定に保ちつつ、簡単な操作でバネ定数を変更することができる懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(1) 上記目的が達成されるため、本発明に係る懸架装置は、ショックアブソーバーと、コイルスプリングと、コイルスプリングに直列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第１のバネ装置と、コイルスプリングに並列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第２のバネ装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
コイルスプリングのバネ定数がｋ１に設定され、第１のバネ装置のバネ定数がｋ２に設定されたとすると、コイルスプリングと第１のバネ装置との合成バネ定数ＫＳは、（式１）で表される。
ＫＳ＝ｋ１＊ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）−−−−−−−−−−−−−−−（式１）
（式１）より、合成バネ定数ＫＳは、コイルスプリングのバネ定数ｋ１、第１のバネ装置のバネ定数ｋ２よりも小さくなる。
一方、第２のバネ装置のバネ定数がｋ３に設定されたとすると、コイルスプリングと第２のバネ装置との合成バネ定数ＫＰは、（式２）で表される。
ＫＰ＝ｋ１＋ｋ３  −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（式２）
（式２）より、合成バネ低位数ＫＰは、コイルスプリングのバネ定数ｋ１、第２のバネ装置のバネ定数ｋ３よりも大きくなる。
【００１３】
したがって、第２のバネ装置が作動することによって、当該懸架装置全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる傾向にあり、第１のバネ装置が作動することによって、当該懸架装置全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる傾向にある。
【００１４】
上記第１のバネ装置及び第２のバネ装置は、空圧によって作動されるものであるから、遠隔操作が容易に実現される。つまり、当該懸架装置が搭載された車両では、運転者が容易に第１のバネ装置及び第２のバネ装置を操作することができ、上記バネ定数Ｋが容易に調整される。しかも、第１のバネ装置及び第２のバネ装置は、空圧によって駆動されるものであるから、車高についても自在に調整され得る。
【００１５】
(2) 上記第１のバネ装置又は上記第２のバネ装置は、ラバーケーシングに空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給／排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置が採用され得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コイルスプリングに対して直列に空圧によって駆動される第１のバネ装置が配置され、コイルスプリングに対して並列に空圧によって駆動される第２のバネ装置が配置されるので、当該懸架装置が搭載された車両では、車高の調整及び懸架装置全体としてのバネ定数が容易に調整される。したがって、車高が一定に保たれつつ懸架装置全体としてのバネ定数が任意に設定され、運転者は、当該車両につき所望の走行性能を簡単に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
この懸架装置２０は、自動車の車輪２１を車体２２に連結するための装置であって、本実施形態では、前輪を懸架している。車輪２１には、サスペンションアーム２７が連結されている。このサスペンションアーム２７は、車体２２にも連結されており、車体２２に対する車輪２１のジオメトリーを規定する。したがって、車輪２１は、サスペンションアーム２７によって規定される軌跡上を移動することになる。
【００１９】
なお、本実施形態においては、サスペンションの形式はストラット形式であるが、本発明は、かかる形式のサスペンションにのみ適用されるものではなく、他の様々な形式のサスペンションに適用され得る。また、本実施形態では、懸架装置２０は、前輪を懸架しているが、後輪を懸架するために用いられていてもよいことは勿論である。
【００２０】
懸架装置２０は、ショックアブソーバー２３と、コイルスプリング２４と、エアバッグ式のエアスプリング２５（第１のバネ装置）と、エアシリンダ式のエアスプリング２６（第２のバネ装置）とを備えている。本実施形態に係る懸架装置２０の特徴とするところは、コイルスプリング２４に対してエアスプリング２５が直列に配置され、且つコイルスプリング２４に対してエアスプリング２６が並列に配置されている点である。
【００２１】
ショックアブソーバー２３は、車輪２１の振動を抑制するダンパーである。ショックアブソーバー２３は既知の構成であり、ダンパーチューブ２８に対してダンパーロッド２９が軸方向に沿ってスライドする。このとき、ダンパーロッド２９をスライドさせる力は、ダンパーロッド２９のスライド速度（すなわち、車輪２１の移動速度）に比例する。ダンパーチューブ２８の後端部は、車輪２１に連結されている。両者は、ピン３７を介して連結されている。一方、ダンパーロッド２９は、その先端部が車体２２に連結されている。ダンパーロッド２９は、マウントユニット３０を介して車体２２に固定されている。マウントユニット３０は既知の構成であり、ボルト３１によって車体２２に締結されている。したがって、車輪２１が振動したときは、ダンパーロッド２９に対してダンパーチューブ２８が相対的にスライドすることになる。
【００２２】
エアスプリング２６は、上記ショックアブソーバー２３に固定されている。エアスプリング２６は既知の構成であり、チューブ３２とロッド３３とを備えている。このチューブ３２は、上記ダンパーチューブ２８に固定されている。ロッド３３は、チューブ３２の内部に挿入されており、両者によって区画されるエア室にエアが封入される。つまり、チューブ３２とロッド３３とによって空気バネが構成されており、上記エア室に封入されたエアの量によってエアスプリング２６のバネ定数ｋ３が決定される。ロッド３３の上端は、後述されるスプリング保持部材３６に当接されており、上記エア室のエア圧力に応じた押圧力でスプリング保持部材が押圧されている。もっとも、上記エア室からエアが排出された場合は、エアスプリング２６がスプリング保持部材３６を押圧する力はゼロとなる。なお、チューブ３２は、エアが供給される供給ポート３４と、図示されていないが、エアが排出される排出ポートとを備えている。供給ポート３４にはエア供給配管が接続され、適宜適切な量のエアが供給される。チューブ３２内のエアは、所要時に排出ポートから排出される。
【００２３】
コイルスプリング２４は、ショックアブソーバー２３に取り付けられている。具体的には、コイルスプリング２４は、エアスプリング２６のチューブ３２にスプリングシート３５を介して取り付けられている。コイルスプリング２４の下端部は、スプリングシート３５上に載置され、コイルスプリング２４の上端部は、スプリング保持部材３６によって保持されている。このスプリング保持部材３６は、円形に形成されており、その中心を上記ダンパーロッド２９が貫通している。スプリング保持部材３６は、ダンパーロッド２９に対して相対的にスライド自在である。なお、コイルスプリング２４は、所定の線径のバネ鋼が螺旋状に所定回数巻回されて構成されており、そのバネ定数ｋ１が決定されている。
【００２４】
エアスプリング２５は、既知の構成であり、コイルスプリング２４の上方に配置されている。エアスプリング２５は、エアバッグ３８（ラバーケーシング）を備えている。エアバッグ３８は、上記スプリング保持部材３６と上記マウントユニット３０との間に配置されている。エアバッグ３８に封入されたエアの量によって、エアスプリング２５のバネ定数ｋ２が決定される。このエアバック３８には、図示されていないが、上記エアスプリング２６と同様にエアが供給される供給ポート及びエアが排出される排出ポートが設けられている。この供給ポートにはエア供給配管が接続され、適宜適切な量のエアが供給される。エアバッグ３８内のエアは、所要時に排出ポートから排出される。
【００２５】
前述のように、車輪２１が振動すると、ショックアブソーバー２３のダンパーチューブ２８がダンパーロッド２９に対して振動する。エアスプリング２６は、ショックアブソーバー２３に固定されているから、エアスプリング２６が上記スプリング保持部材３６と当接している限り、ショックアブソーバー２３の振動は、エアスプリング２６の振動を起こさせる。また、ショックアブソーバー２３の振動は、コイルスプリング２４の振動も起こさせる。同図が示すように、この懸架装置２０では、コイルスプリング２４に対してエアスプリング２５が直列に配置されていると共に、コイルスプリング２４に対してエアスプリング２６が並列に配置されている。
【００２６】
この懸架装置２０では、コイルスプリング２４とエアスプリング２５との合成バネ定数ＫＳは、上記（式１）で表される。また、コイルスプリング２４とエアスプリング２６との合成バネ定数ＫＰは、上記（式２）で表される。したがって、エアスプリング２６が作動することによって、懸架装置２０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる傾向にあり、エアスプリング２５が作動することによって、懸架装置２０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる傾向にある。
【００２７】
例えば、エアスプリング２５のエアバッグ３８内のエアが排出されると共に、エアスプリング２６にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置２０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる。また、エアスプリング２５のエアバッグ３８にエアが供給されると共に、エアスプリング２６のチューブ３２からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置２０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる。
【００２８】
しかも、エアスプリング２５及びエアスプリング２６は、空圧制御されるものであるから、沿革操作が簡単である。したがって、この懸架装置２０が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング２５及びエアスプリング２６を車内から操作し、上記バネ定数Ｋを自在に調整することができる。よって、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
【００２９】
本実施形態では、エアスプリング２５がエアバッグ３８を備えた空気バネ装置として構成され、エアスプリング２６がピストン−シリンダ式バネ装置として構成されているが、エアスプリング２６がエアバッグを備えた空気バネ装置として構成され、エアスプリング２５がピストン−シリンダ式バネ装置として構成されていてもよい。また、本実施形態では、エアスプリング２５及びエアスプリング２６は、空圧装置として構成されているが、これに代えて油圧シリンダ及びピストンを備えた油圧装置として構成されていてもよいことは勿論である。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
【００３１】
本実施形態に係る懸架装置４０は、上記第１の実施形態に係る懸架装置２０と同様に、ショックアブソーバー２３と、コイルスプリング２４と、エアバッグ式のエアスプリング２５（第１のバネ装置）と、エアシリンダ式のエアスプリング２６（第２のバネ装置）とを備えており、コイルスプリング２４に対してエアスプリング２５が直列に配置され、且つコイルスプリング２４に対してエアスプリング２６が並列に配置されている。この懸架装置４０が上記懸架装置２０と異なるところは、コイルスプリング２４及びエアスプリング２５は、ショックアブソーバー２３と並列に配置されている点である。なお、その他の構成については、上記第１の実施形態に係る懸架装置２０と同様である。
【００３２】
同図が示すように、コイルスプリング２４とエアスプリング２５とは直列に配置されており、これらは、車体２２とサスペンションアーム２７との間に配置されている。エアスプリング２５は、マウントユニット４１を介して車体２２に固定されている。コイルスプリング２４は、マウントユニット４１のスプリング保持部材４２と上記サスペンションアーム２７との間に配置されている。なお、同図では、エアスプリング２５のエアバッグ３８にエアを供給するための供給ポート４３が図示されている。
【００３３】
この懸架装置４０においても、コイルスプリング２４とエアスプリング２５との合成バネ定数ＫＳは上記（式１）で表され、コイルスプリング２４とエアスプリング２６との合成バネ定数ＫＰは上記（式２）で表される。したがって、エアスプリング２６が作動することによって、懸架装置４０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる傾向にあり、エアスプリング２５が作動することによって、懸架装置４０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる傾向にある。これにより、エアスプリング２５のエアバッグ３８内のエアが排出されると共に、エアスプリング２６にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置４０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる。また、エアスプリング２５のエアバッグ３８にエアが供給されると共に、エアスプリング２６のチューブ３２からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置４０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる。よって、この懸架装置４０が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング２５及びエアスプリング２６を車内から操作し、上記バネ定数Ｋを自在に調整することができ、その結果、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
【００３４】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
【００３５】
本実施形態に係る懸架装置５０は、上記第１の実施形態に係る懸架装置２０と同様に、ショックアブソーバー２３と、コイルスプリング２４と、エアスプリング２５（第１のバネ装置）と、エアスプリング５１（第２のバネ装置）とを備えており、コイルスプリング２４に対してエアスプリング２５が直列に配置され、且つコイルスプリング２４に対してエアスプリング５１が並列に配置されている。この懸架装置５０が上記懸架装置２０と異なるところは、コイルスプリング２４、エアスプリング２５及びエアスプリング５１がショックアブソーバー２３と並列に配置されている点、並びにエアスプリング５１がベローズ式空気バネ装置として構成されている点である。なお、その他の構成については、上記第１の実施形態に係る懸架装置２０と同様である。
【００３６】
同図が示すように、コイルスプリング２４とエアスプリング２５とは直列に配置されており、車体２２とサスペンションアーム２７との間に配置されている。エアスプリング２５は、マウントユニット４１を介して車体２２に固定されている。コイルスプリング２４は、マウントユニット４１のスプリング保持部材４２と上記サスペンションアーム２７との間に配置されている。なお、同図では、エアスプリング２５のエアバッグ３８にエアを供給するための供給ポート４３が図示されている。
【００３７】
また、エアスプリング５１は、ベローズ５２を備えており、図示されていないエア供給ポートからエアが供給されることによって上方に伸び、図示されていないエア排出ポートからエアが排出されることによって下方に縮む。なお、エアスプリング５１は、ベローズ５２内に供給されたエアの量によって、バネ定数ｋ３が決定される。エアスプリング５１は、上記サスペンションアーム２７と上記スプリング保持部材４２との間に配置されているから、コイルスプリング２４と並列に配置されていることになる。
【００３８】
この懸架装置５０においても、コイルスプリング２４とエアスプリング２５との合成バネ定数ＫＳは上記（式１）で表され、コイルスプリング２４とエアスプリング５１との合成バネ定数ＫＰは上記（式２）で表される。したがって、エアスプリング５１が作動することによって、懸架装置５０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる傾向にあり、エアスプリング２５が作動することによって、懸架装置５０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる傾向にある。これにより、エアスプリング２５のエアバッグ３８内のエアが排出されると共に、エアスプリング５１にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置５０全体としての合成バネ定数Ｋは大きくなる。また、エアスプリング２５のエアバッグ３８にエアが供給されると共に、エアスプリング５１のベローズ５２からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置５０全体としての合成バネ定数Ｋは小さくなる。よって、この懸架装置５０が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング２５及びエアスプリング５１を車内から操作し、上記バネ定数Ｋを自在に調整することができ、その結果、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、車輪を懸架する懸架装置に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
【図４】図４は、従来のコイルスプリングとエアスプリングとが直列に配置された懸架装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０・・・懸架装置
２１・・・車輪
２２・・・車体
２３・・・ショックアブソーバー
２４・・・コイルスプリング
２５・・・エアスプリング
２６・・・エアスプリング
２７・・・アーム
２８・・・ダンパーチューブ
２９・・・ダンパーロッド
３２・・・チューブ
３３・・・ロッド
３５・・・スプリングシート
３６・・・スプリング保持部材
３８・・・エアバッグ
４０・・・懸架装置
４２・・・スプリング保持部材
５０・・・懸架装置
５１・・・エアスプリング
５２・・・ベローズ
【図１】
2005280522.tif 000003
【図２】
2005280522.tif 000004
【図３】
2005280522.tif 000005
【図４】
2005280522.tif 000006