(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪を有する車両に用いられるエアサスペンション・システムであって、
前記車輪と前記車両のシャーシとの間の相対運動を制御するために、第１のエアバッグと第２のエアバッグとして配置されている少なくても２つのエアバッグと、
前記各エアバッグへエアーを供給するためのエアー供給手段と、
前記第１のエアバッグと前記第２のエアバッグとを連動させる高流量エアチューブと、
前記高流量エアチューブへ加圧されたエアーを供給するための低流量エアチューブと、
前記低流量エアチューブと前記高流量エアチューブとを接続する、前記高流量エアチューブ上に設けられるコネクタと、
前記各エアバッグ内へのエアーの流れを減速させるために前記各エアバッグと前記高流量エアチューブとの間に設けられている複数のエアフロー制御開口と、
を具備し、
前記高流量エアチューブはマニホルドを形成し、
前記エアバッグ内の空気圧の急激な変化により前記エアバッグから前記高流量エアチューブへエアーが送られ、
前記エアフロー制御開口の径が前記高流量エアチューブの径より小であり、
いずれかの前記エアバッグにおける急激な空気圧の変化によって前記高流量エアチューブに送られた前記エアーによる前記コネクタの両側の間の空気圧差が、前記コネクタの一方側から他方側に伝播しないように、前記コネクタの径が前記高流量エアチューブの径より小であり、
前記高流量エアチューブの径が５１ｍｍ（２インチ）であり、前記コネクタの最小の径が６ｍｍ（１／４インチ）である、
エアサスペンション・システム。
【請求項２】
少なくとも２つの車輪が前部車軸上の前輪と後部車軸上の後輪として配置されており、前記第１のエアバッグが前記前部車軸と連動する前部エアバッグであり、前記第２のエアバッグが前記後部車軸と連動する後部エアバッグである請求項１に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項３】
２個のエアバッグが前記前部車軸用に設けられ、また２個のエアバッグが前記後部車軸用に設けられており、前記各エアバッグ対が関連する前記車軸の両側に配置されている請求項２に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項４】
前記高流量エアチューブが第１のフィッティングを有する第１の端部と第２のフィッティングを有する第２の端部を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項５】
前記第１のフィッティング及び／または前記第２のフィッティングが前記エアチューブと対応する前記エアバッグとの間のエアフローの速度を減速させるためにその中に前記制御開口を有する請求項４に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項６】
前記高流量エアチューブ、前記第１のフィッティング、前記第２のフィッティングのうちいずれか１つ以上に、分離されているが一部分をなすエア・マニホルドをさらに含む請求項４に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項７】
前記コネクタが、内部に締め付け部を有する請求項１に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項８】
前記少なくとも２個のエアバッグ間の連動を制御している車高バルブを更に含む請求項１ないし７のいずれか１項に記載のサスペンション・システム。
【請求項９】
前記車高バルブが、前記エアー供給手段に接続している請求項８に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項１０】
前記第１のエアバッグと前記第２のエアバッグ間に配置された車高バルブ・ロッカーにより、前記車高バルブが制御可能である請求項８または請求項９に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項１１】
前記コネクタが、前記高流量エアチューブの略中間点に配置されている請求項１に記載のエアサスペンション・システム。
【請求項１２】
前記第１および第２のフィッティングが各々１９mm（３／４インチ）の直径である請求項４に記載のサスペンション・システム。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のサスペンション・システムを有する車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
《発明の分野》
本発明は、改善された車両サスペンションに関し、特に、エアバッグ（時にエアスプリングと称される）が車両サスペンションの一構成部品として用いられる、改善された車両サスペンションに関する。
【０００２】
《定義》
本明細書を通じて、「車両」という言葉は、バス、自動車、トラック、トレーラー、牽引車、トラクター、または他の好適な車輪付きの車両を含むものとして考慮されるべきである。
【０００３】
《発明の背景》
エアバッグは、長い間、車両のサスペンション・システムに用いられてきた。例えば、長年にわたり、トラック、トレーラー、バス、自動車などに用いられてきた。一般的にこれらは、公道の路面における、に比較的滑らかな路面上での走破性を改善するものである。
【０００４】
多軸エアバッグ・システム、または単軸多数のエアバッグ・システムにおいては、複数のエアバッグが、小径の低流速チューブにより結合され、従ってそれらエアバッグは比較的一様に膨張させることができ、車両サスペンションの地上からの高さを均等にする。
【０００５】
しかしながらこれらのシステムは、特に多輪駆動が用いられる際に、凸凹の地形を越えるのに非常に困難を伴うことが分かっている。例えば、縁石、落下した丸太などを越えようとする自動車において、非常にしばしば後輪より前方部が縁石に乗り上げ、後輪を地面から持ち上げることがある。勿論、全ての駆動が後輪にかかっているので、自動車は立ち往生する。同様な問題が、トラックや他の車両についても、凸凹道を進む、または未開の地形を進む際に、車軸が空転することで生じる。こういった問題は、家畜類を集めようとしたり、大量の干し草、わら、整地機、農機などを集め、および／または運ぶ際に、非常にしばしば発生する。
【０００６】
エアバッグには、エアタンクからエアーが供給されるが、ここでも、小径で低流速のエアチューブが用いられる。その唯一の目的は、エアバッグを膨らませたりしぼませたりして、地面からの車両の高さを変えることである。
【０００７】
低流速のエアチューブでは、エアバッグ内の突然の圧力変化に対応できず、また複数のエアバッグ内およびその間の圧力を素早く均等にすることもできない。
【０００８】
更には、多軸車両のエアバッグ・サスペンションについては、車高バルブにより全てのエアバッグが膨張しようとすると、その結果、傾斜路から一方の車輪セットが持ち上がり、傾斜路を先に進めなくなるので、傾斜路などの路面上での運転が困難になることがある。
【０００９】
エアバッグ・サスペンションについての更なる問題は、踏切などの荒れていたり凸凹の路面に遭遇した際に、車両サスペンションが、その遭遇後かなりの距離の間、振動（トランプ）し続けることである。これは路面の損傷にもつながりうる。
【００１０】
エアバッグ・サスペンションについてのこれらの問題を克服する数多くの提案がなされてきた。例えば、豪州特許第５６７，６６４号には、エアバッグの直上の車両シャーシにエアタンクを搭載し、短管大径のエアダクトがエアバッグをエアタンクに接続するエアバッグ・サスペンションが開示されている。その意図としては、車軸の位置に関わらず、各エアバッグ内の空気圧を比較的一定に維持し、それにより車体の過剰な動きを軽減することであった。また、エアタンクにエアバッグを接続するフロー経路についての制限をなくすという提案もなされている。車両の各側にはそれぞれのエアタンクがあり、エアタンクは任意に接続されている。
【００１１】
路面の凸凹により車軸が上方に動く際、エアバッグとエアタンク内部のエアーは荷重をかけられて圧縮されるので、上に挙げた問題はこのシステムでは解決されなかった。路面の凸凹を通る際に、エアタンク内の圧力により、車軸は荷重をかけられずに下方に下げられてしまう。
【００１２】
エアダクトが何ら制限されていないので、これは非常な速度で起こり、その結果、タイヤは路面と激しい衝撃で接地させられることになる。
【００１３】
空気入りタイヤの持つ復元力のため、この反動によって、荷重をかけられたエアバッグとエアタンクは再度十分に圧縮されることになる。結果として、そのサイクルは連続し、トランプと称される作用となる。ショック・アブソーバーは、より正しくはダンパーと称されるが、このトランプを克服することが求められていた。
【００１４】
豪州特許出願第６９２２０／８７号も、上述の問題のうちのいくつかに向けられたものであるが、特にサスペンション・システムのショック荷重の減衰に関する。ここでエアバッグは、加圧されたエアーをエアバッグに供給する大型エアタンクに直接連通している。このことは、豪州特許第５６７，６６４号についても同様である。この後者の提案では、エアタンク内に搭載されて、制限された開口を介して作動的に連通する二次エアタンクが設けられる。二次エアタンクと制限開口は、協働してサスペンションのショック荷重を減衰する。しかしながら、作動の速度については、エアタンク内のエアーの体積が大きく、エアバッグからエアタンクへの開口寸法が大きいため、トランプの効果的緩和ができないことを意味し、システムは凸凹な地形による不均一な荷重に対応できなかった。
【００１５】
従って、本発明の主要な目的は、これらの問題に取り組んで、車両サスペンションを改善することにある。
【００１６】
《発明の簡単な説明》
上記およびその他の目的を念頭に、本発明は、車両は少なくとも１つの車輪を有し、サスペンション・システムは前部エアバッグと後部エアバッグとして配置される少なくとも２個のエアバッグを含み、前部エアバッグは後部エアバッグに作動的に接続されてその間のエアーの高流速を可能にする改善された車両サスペンションを提供する。
【００１７】
前部エアバッグが前部車軸に作動的に接続されて、後部エアバッグが後部車軸に作動的に接続されている、前部車軸上の前輪と後部車軸上の後輪として配置される少なくとも２つの車輪を備えてよい。
【００１８】
車輪は車両のいずれの側に設置してもよく、車両のいずれの側にエアバッグを備えてもよい。車両の各側のエアバッグ同士も作動的に結合されるのが好ましい。
【００１９】
前部車軸および・または後部車軸は、それぞれの車軸のいずれかの側に１つずつ、つまり２つのエアバッグを有してよい。その場合、各車軸の複数のエアバッグを、他方の車軸のエアバッグへだけでなく、互いにも作動的に結合するのが好ましい。
【００２０】
この作動的な結合はは、高流速かつ大径のエアチューブによることが好ましい。より好ましくは、そのようなエアチューブは、前部フィッティングを有する前部端と、後部フィッティングを有する後部端とを有する。更に有益とするには、前記フィッティングおよび／または後部フィッティングが内部に制御開口部を有して、エアチューブ内の高速なエアフローを制御することである。
【００２１】
エアチューブは、エア・マニホルドとしても機能してよい。代替的または付加的に、分離されているが一部分をなすマニホルドを前部フィッティング、後部フィッティング、エアチューブのうちの１つ以上に設けてよい。
【００２２】
本発明はまた、エアタンクからエアバッグにエアーを供給し、このエアバッグとエアタンクは、低流速エアチューブにより、好ましくは車高制御バルブをもって接続されるエアバッグ・サスペンションを有する単一車軸の車両のための改善されたサスペンションをも提供する。
【００２３】
本発明はまた、前部差動機と後部差動機がその間を延伸する車高バルブ・ロッカーを有し、車高バルブから車高バルブ・ロッカーの長さの略中間位置へ延伸するリンクが設けられている車両サスペンションをも提供する。これは、気圧または液圧手段のいずれかにより制御できる。
【００２４】
本発明が十分に理解されるように、以下に、本発明の主要な特徴を内包する車両サスペンションの改善に関する好適な構造を、何ものも限定しない単なる例として説明する。説明は、添付の図解図面を参照して行われる。
【００２５】
《好適な実施例の説明》
図面を参照すると、同じ参照番号には、該当する実施例を指し示す先頭番号を付されて、同じ構成部品が与えられている。例えば、図２の第２の実施例については、先頭番号２が用いられる。
各例における車両は、上記で定義された車両のうちのいかなるものでもよい。
【００２６】
車両は、シャーシ１０と、前部駆動輪セット１２と後部駆動輪セット１４とを有する。各例において、車両のどちらの側にも車輪があり、各側の車輪は、単一輪でも二重輪でもよい。
【００２７】
車輪１２、１４の各セットに対し、車両の各側に、サスペンション・アーム取付けブラケット１６と、そのブラケットにピボットピン２０により軸回可能に取り着けられたサスペンション・アーム１８とがある。サスペンション・アーム１８は、ある程度「Ｓ」字形状となっており、そのアームに取り着けられている車輪セットの車軸２２上を通る。サスペンション・アーム１８へと同様に、シャーシ１０にも前部エアバッグ２４と後部エアバッグ２５が取付けられている。車両サスペンションにおけるエアバッグの特質と操作は既知のものであり、詳述しない。
【００２８】
本例においては、高流速エア・チューブ２６が、エアバッグ２４、２５の間を通り、それらを作動的に接続している。このようにして、前部エアバッグ２４が下向きに動く車軸２２により動作し、後部エアバッグ２５が上向きに動くその車軸２２により動作する場合、エアーを後部エアバッグ２５から前部エアバッグ２４へ非常に速く移送することができ、その結果サスペンション・アーム１８に適切な下向きの圧力がもたらされ、また、前部車軸２２による前輪セット１２への地面に対する良好なトラクションの付与が可能になる。このようにして、前後両輪のセット１２、１４に、地面に対する好ましいトラクションを保持させることが可能になる。エア・チューブ２６は、大容積の低圧エアーの移送を非常に速く制御することができる高流速チューブであり、車両のショック・アブソーバーへの荷重を軽減させる。
【００２９】
勿論、チューブ２６は、適切な圧力のエアーが通過しうるものであり、かつ適切な耐圧接続がなされる。チューブ２６を通るエアーの流れは、双方向にできる。従って、制御されたエアーの移送で、凸凹な地面により車両のタイヤからシャーシに生じる力の伝播が軽減されるので、車輪セット１２、１４に対し、より安定した走破性が提供される。
【００３０】
次に、図２を参照すると、シャーシ２１０は従前同様であり、車軸と前後車輪セット２１２、２１４、２２２も従前同様である。しかしながら本例では、各車輪セット２１２、２１４毎に、サスペンション・サドル２１８があり、各車輪セット２１２、２１４毎に２個のエアバッグが備えられている。各エアバッグは、各車軸２２２のそれぞれの側にあり、シャーシ２１０とサスペンション・サドル２１８の間で動作する。上記により理解できるように、高流速エア・チューブ２２６は、それぞれのエア・フィッティング２１５と２１７の図示しない開口部を制御することにより、４個のエアバッグ２２４、２２５の全てに作動的に接続されている。従って、前輪セット２１２のエアバッグ２２４同士は、高流速チューブ２２８により接続され、後輪セット２１４のエアバッグ２２５同士は、高流速チューブ２３０により接続されている。高流速チューブ２２８、２３０は、高流速チューブ２３２により接続されている。勿論、高流速チューブ２２８、２３０、２３２は、作動的に接続された個別のチューブでよく、または、そこから垂下するエアバッグ２２４、２２５に作動的に接続されている一本のチューブでもよい。
【００３１】
必要に応じて、車両の一方の側の高流速チューブ２６を、車両の他方の側のチューブ２６に接続してもよい。また、車両の一方の側のチューブ２２６を、車両の他方の側のチューブ２２６に接続してもよい。更に、車両の一方の側から車両の他方の側へ、チューブ２２８および・または２３０および・または２３２を個別に接続してもよい。
【００３２】
必要に応じて、高流速チューブ２６、２２６（更にはチューブ２２８、２３０）に適切なバルブまたは制御機構を設けて、エアフローの速度を制御するようにしてもよい。特定の状況においてはこういったことが望まれることもあろう。このような装置はチューブを完全に閉じることができるようにしてもよく、例えば主要なインターステートハイウエーを走る自動車については、バルブを閉じることができて、エアバッグが通常の状態で作動できるようになる。しかし、凸凹な地形や長く続くオフロードに遭遇した時には、運転者は、上記の説明に従って、単にバルブを開放するか設定を変更して、エアバッグからのエアーの適切な移送を行わせることができる。このようなバルブは、いずれも車両の室内から制御できるようにしても室外で制御するようにしてもよい。
【００３３】
エアバッグ２４、２５、２２４、２２５は、図示しないエア供給源からエアーを供給される。必要に応じて、エア供給源は、エアタンクを含んでもよい。エアタンクが用いられる場合には、エアタンクからエアバッグに（直接、またはチューブ２６、２２６を介して）通じるチューブは、エア経路フィッティング２１５と２１７において上述の制御開口部を有する低流速チューブであって、液圧システムにおける蓄圧器と同様に、エアタンクを蓄圧器として作動させることができるようにすることが好ましい。必要に応じて、チューブ２６、２２６と各エアバッグ２４、２５、２２４、２２５との間に、図示しないマニホルドを設けてもよい。
【００３４】
図３には、図１と図２の実施例に用いるのに適する変形例が示される。ここでは、２本の略平行なレール３１１を有するシャーシ３１０と、横部材３１３が設けられている。駆動シャフト３２３と３２７を用いて、前部差動機３１９は前輪３１２を駆動し、後部差動機３２１は後輪３１４を駆動する。前部差動機３１９の後部３２９と後部差動機３１４の前部３３１に軸回可能に設置され、その間を延伸しているのが、車高バルブ・ロッカー３３３である。
【００３５】
横部材３１３の略中心に設置されるのが車高バルブ３３４であって、前部エアバッグと後部エアバッグ双方の膨張を自動的に制御する。この車高バルブはその略中心で、リンク３３６により車高バルブ・ロッカー３３３と接続される。従って、車輪３１２、３１４が逆進状態で傾斜路を走行する場合、後輪３１４は持ち上がるが前輪３１２は下がる。従ってロッカー３３３の中心はわずかしか、または少しも動かない。ロッカー３３３のいかなる動きによってもリンク３３６は動くことになるが、その量では、バルブ３３４に全てのエアバッグを膨張させるようにバルブ３３４を自動操作するには不十分である。全てのエアバッグが膨張すれば、傾斜路の走行は不可能になる。これを防止することにより、次々にバッグからバッグにエアーを移送することによって、車両は傾斜路を走行することができるようになろう。しかしながら、両方の差動機３１９、３２１が、相対的に一致して上下動する場合、ロッカー３３３により、バルブ３３４は必要および要求に応じて操作される。バルブ３３４は、エア供給源からエアバッグへのエア供給メインチューブの中にある。
【００３６】
図４〜図６の実施例は、車両の操舵軸に取り着けられる本発明のエアバッグ・サスペンションを示すが、いかなる形態の軸に用いてもよい。
【００３７】
ここでは、そこから垂下する板材４３５を有するレール４１１が設けられている。バネ４３７は、ピン４３８により板材４３５に取付けられている。バネ４３７とレール４１１の間には、左エアバッグ４２４と右エアバッグ４２５が取付けられている。バネ４３７は、ある程度くさび形状になっており、その最幅広部で、梁または軸４４０に取り付けられている。このようにして、バネ４３７はかなりの量の張力を緩和して、その結果スタビライザー・バーを設ける必要がなくなる。
【００３８】
加圧されたエアーが、その間を延伸する大径エア・チューブ４２６により、エアバッグ４２４、４２５へ供給され、またそこから受け取られる。更に大径エア・チューブ４２６は、左フィッティング４１５により左エアバッグ４２４に、右フィッティング４１７により右エアバッグ４２５に接続されている。フィッティング４１５、４１７は、チューブ４２６を締め付けるように、チューブ４２６と比較して直径を小さくしてある。例えば、チューブ４２６は直径２インチのチューブとして、フィッティング４１５、４１７は直径で３／４インチとしてよく、そうして制御開口部が設けられ、または設定される。
【００３９】
加圧されたエアーが、チューブ４２６の略中間点で、コネクタ４４１を介して標準エアホース４４６からチューブ４２６へ供給される。コネクタ４４１は、チューブ４２６と同一列上に並び、そこにふさわしい１／４インチの、チューブ４２６より小さな直径を有しており、エアバッグ４２４、４２５の間のチューブ４２６を締め付ける。
【００４０】
コネクタ４４１やフィッティング４１５、４１７より大径のエア・チューブを設けることにより、エア・チューブ４２６はマニホルドとしても作用する。
【００４１】
エア・ホース４４６の、低流速の車高制御バルブ４４２も、エアホース４４６を締め付けるよう作用する。
【００４２】
コネクタ４１５、４１７を締め付けることにより、エアバッグ４２４、４２５のいずれか、または両方を加圧し、その結果加圧されたエアーは、マニホルド・蓄圧器として作用するチューブ４２６に押し込められる。エアバッグ４２４、４２５において圧縮圧力が異なる場合には、コネクタ４４１は、圧力を均等にするように、制御された速度でエアバッグ間のエアフローを許容する。この場合、制御されたエアフローの速度は、いかなる振動をも減衰し、トランピングは最小化されるか、完全になくなる。
【００４３】
フィッティング４１５、４１７により提供される締め付けにより、エアバッグ４２４、４２５へのエアーの還流の速度が遅くなり、加圧されたエアーの急速な供給によって車輪が路面に押し付けられることがなくなるため、トランピングは大幅に緩和されるか、完全になくなる。エアーは、速度を減じられてエアバッグ４２４，４２５に還流される。
【００４４】
本発明によれば、通常のショック・アブソーバーなしにエアバッグ・サスペンションを用いることが可能となる。または、ショック・アブソーバーを用いてもよいが、レートまたは容量を少なくしておいてよい。更に、標準のレートを有するショック・アブソーバーを用いてもよいが、負荷される荷重が軽減されているので、動作寿命は長くなるはずである。これは、本発明が有する、サスペンションの任意の振動（特にトランピングにつながるもの）の減衰効果によるものである。減衰効果は、それに限定されないが、エアフィッティングの制御開口部と、エアフィッティングおよび／またはエアホースにより創出されるマニホルド効果と、任意の個別のマニホルドと、作動可能に接続されるエアバッグ自身に特有の特性と、および摩擦損失のうちの１つ以上を含む、多くの要素による。
【００４５】
本発明の主要な特徴を内包する車両サスペンションの改善に関する実施例を以上説明したが、当業者であれば、本発明の本質的特徴から逸脱しないで、多くの変種または変形、および設計または構造の子細を成し得ることが理解されるであろう。なお、特に気圧および液圧の実施例双方が可能である。
【００４６】
理解すべきは、本明細書に開示され明示された本発明は、以上の本文から述べられるかまたは図面から明らかな、個別の２つ以上の特徴に関する全ての選び得る組み合わせに範囲が及ぶことである。これら全ての異なる組み合わせにより、本発明の代替的な態様が構成される。
【００４７】
また理解すべきは、本明細書に用いられるような用語の「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、またはその文法上の異体）は、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅ）と同意義であって、他の要素や特徴の存在を除外するような解釈をすべきではないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の略側面図である。
【図２】  第２の実施例の略側面図である。
【図３】  図１、２の実施例に用いて好適な変形例である第３の実施例の略側面図である。
【図４】  車両の操舵軸に取り着けられた第４の実施例の側面図である。
【図５】  第４の実施例の上部正面図である。
【図６】  第４の実施例の底部図である。
【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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【図６】
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