(57)【要約】  自由スプリング（６）、補償スプリング（３）、補償スプリングプリローダー（２）、防振ブロック（４）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、案内機構（５）を備え、自由スプリング（６）、補償スプリング（３）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）はフレーム（１）と案内機構（５）の間に設置され、補償スプリング（３）はフレーム（１）又は案内機構（５）に接続され、補償スプリング（３）の上端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、案内機構（５）は車輪と車体を接続し、車両のサスペンション装置における弾性部品は自由スプリング（６）と補償スプリング（３）で構成され、サスペンション荷重がサスペンションの静たわみストローク付近に補償区間があり、サスペンションの負荷する荷重がこの補償区間内で変化する場合、そのストロークには変化がなく又は変化が小さく、サスペンション荷重が補償区間を超える場合にのみ、サスペンションのストロークが変化する、車両用の複合スプリング補償式サスペンション装置。このような設計を用いた車両は、車両の操縦性と乗り心地を同時に向上できる。
2018514440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合スプリング補償式サスペンション装置であって、
自由スプリング、補償スプリング、補償スプリングプリローダー（２）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）及び案内機構（５）を備え、前記自由スプリング、補償スプリング、軽量型減衰用ショックアブソーバーはフレーム（１）と案内機構（５）の間に設置され、前記補償スプリングはフレーム（１）又は案内機構（５）に接続され、補償スプリングの一端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、案内機構（５）は車輪と車体を接続して、自由スプリング（６）、補償スプリング（３）及び軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の位置決め・取り付けに用いることを特徴とする複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項２】
前記自由スプリング（６）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が案内機構（５）に接続され、
前記軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が案内機構（５）に接続され、
前記補償スプリング（３）は上端がフレーム（１）に接続され又は下端が案内機構（５）に固定して接続され、且つ接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、
該補償スプリング（３）は下端又は上端に防振ブロックが取り付けられ、
該軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、自由スプリング（６）及び補償スプリング（３）はフレーム（１）と案内機構（５）の間に並列接続されるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項３】
前記自由スプリング（６）は下端が案内機構（５）に接続されて、上端が軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の下端に接続され、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の外壁の下端にガイドシリンダ（１１）が接続され、前記補償スプリング（３）の下端は軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の上端に接続され、該補償スプリング（３）の上端はフレーム（１）に接続され、且つ、接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、該補償スプリング（３）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、自由スプリング（６）は順にフレーム（１）と案内機構（５）の間に直列接続されるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項４】
前記自由スプリング（６）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の上端に接続され、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の外壁の上端にガイドシリンダ（１１）が接続され、前記補償スプリング（３）の上端は軽量型減衰用ショックアブソーバーの下端に接続され、該補償スプリング（３）の下端は案内機構（５）に接続され、且つ、接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、該自由スプリング（６）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、補償スプリング（３）は順にフレーム（１）と案内機構（５）の間に直列接続されるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項５】
前記自由スプリング（６）は中心下端が案内機構（５）に接続されて、両側上端がフレーム（１）に接続され、前記補償スプリング（３）の上端はフレーム（１）に接続され、該補償スプリング（３）の下端には防振ブロック（４）が取り付けられ、該防振ブロック（４）と自由スプリング（６）は中心揃えするように設置されることを特徴とする請求項１に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項６】
自由スプリング（６）と補償スプリング（３）が並列接続されるように取り付けられている時、車両の無負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧ０、負荷時にサスペンションンの負荷する荷重をＧとして、サスペンションの補償スプリング（３）のプリロード力Ｆを＞Ｇ−Ｇ０にして、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力ｆが＜Ｇ０であることを特徴とする請求項２に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項７】
自由スプリング（６）と補償スプリング（３）が直列接続されるように取り付けられている時、車両の無負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとして、サスペンションの補償スプリング（３）のプリロード力をＦ＞Ｇにして、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜Ｇ０を満たすことを特徴とする請求項３−４に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項８】
サスペンションを構成する補償スプリング（３）のプリロード力Ｆが＞１．１（Ｇ−Ｇ０）であり、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜０．９Ｇ０を満たすことを特徴とする請求項６に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項９】
サスペンションを構成する補償スプリング（３）のプリロード力Ｆが＞１．１Ｇであり、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜０．９Ｇ０を満たすことを特徴とする請求項７に記載の複合スプリング補償式サスペンション装置。
【請求項１０】
前記軽量型減衰用ショックアブソーバーの減衰係数は伸びストロークにおいて０．２５より小さく、圧縮ストロークにおいて０．１５より小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の複合スプリング補償式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、自由スプリング、補償スプリング、プリローダー、防振ブロック、軽量型減衰用ショックアブソーバー、案内機構からなる車両のサスペンション装置に関する。本発明は、車両の静たわみストローク付近に荷重補償機能を設計するものであり、車両のサスペンション装置の好ましくないストローク変化を効果的に減少させ、車両の乗り心地と操縦性を向上できる。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両は正常に走行している時に、路面又はレールの突き上げを受けて、これら突き上げが車輪やサスペンション装置を介して車体又はボディーに直接伝達されると、車体及びパーツを損傷し、乗客の乗心地に悪影響を与える。従って、普通、車両に車輪からの突き上げを緩和させるための弾性サスペンションシステムが設置される反面、サスペンション自体の弾性により車体又はボディーの振動を引き起こして、突き上げや自動車の運動状態の変化によりサスペンション荷重が変化して、さらに車体のピッチング、ローリング振動及び車輪姿態を変化引き起こし、さらに車両の安定性と操縦性を低下させる。
【０００３】
周知のように、従来技術によって設計された車両では、サスペンション装置は弾性部品、案内機構、ショックアブソーバー及びスタビライザーからなる。弾性部品は主に垂直荷重を負荷して伝達し、路面の凹凸による車体への突き上げを緩和させる役割を果たす。弾性部品の中では最も重要な部品はスプリングであり、リーフスプリング、コイルスプリング、トーションバースプリング、ハイドロニューマチックスプリング、エアスプリングやゴムスプリング等を含む。ショックアブソーバーは弾性システムによる振動を減衰させるものであり、単筒式ショックアブソーバー、車高調整式ショックアブソーバー、複筒式ショックアブソーバーのタイプに分類される。案内機構は車輪と車体の間の力とトルクを伝達するとともに、車輪が所定運動軌跡に従って車体に対して上下動することを確保するものであり、通常、制御アーム式ロッドで構成され、シングルロッド式又はマルチロッド式がある。リーフスプリングを弾性部品とする場合、リーフスプリング自体はガイド作用を果たすために案内機構を設置しなくてもよい。一部のセダンやバスでは、車体が転舵等の場合に過度に横方向へ傾斜することを防止するために、サスペンションシステムにスタビライザーを増設して、横剛性を増加して、自動車にアンダーステア特性を付与して、自動車の操縦安定性や走行円滑性を改善する。
【０００４】
従来技術により設計されたサスペンションの弾性部品と振動減衰部材に、優れた乗り心地と操縦安定性の２つの主な特性が要求される。普通の車両では、サスペンションは主に車両の垂直振動に影響する。従来のサスペンションは調整ができず、走行中の車体高度の変化がスプリングの変形に左右される。そのため、車両の無負荷時と負荷時に、車体から地面までの隙間は異なる。特に柔らかいコイルスプリングを用いたセダンは、負荷後のスプリングの変形ストロークが大きいことにより、無負荷時と負荷時の自動車の地面からの隙間には数十ミリメートルの差異があり、自動車の通過性に悪影響を及ぼす。さらに、車両の異なる走行状態では、サスペンションに対する要件が異なる。正常に走行している場合は、乗り心地をよくするために柔らかいサスペンションが求められ、急カーブやブレーキの場合は、安定性を確保するように硬いサスペンションが必要であり、この２つの主な性能についての要件は矛盾している。一般的に使用されたパッシブサスペンションは、一定のサスペンション剛性と減衰係数を有するため、乗り心地と操縦安定性を両立できない。
【０００５】
乗り心地と操縦安定性の間の矛盾を解決するために、電子制御サスペンション技術が開発されており、現在、周知の電気制御サスペンションの制御形式には、油圧制御形式と空気圧制御形式の２種がある。電気制御サスペンションの油圧制御形式は、先進的な形式と考えられ、アクティブサスペンションに該当形式が使用され、アクティブ方式を利用して路面による車体への衝撃力及び車体の傾斜力を制御するものである。電気制御サスペンションの空気圧制御形式は、アダプティブサスペンションとも呼ばれ、所定の範囲内で調整することで路面の変化に対応する。アクティブサスペンションもアダプティブサスペンションも、電子制御素子（ＥＣＵ）を備え、そのため必ずセンサを備える。センサは電気制御サスペンションにおける重要な部品であり、一旦故障したら、サスペンションシステム全体の作動に異常が発生してしまう。そのため、従来の電気制御サスペンションシステムは構造が複雑で、技術に対する要求が高く、高価で、パワーが大きい等の欠点が存在し、高性能サスペンションの車両への普及が制限される。
【０００６】
本発明に最も近い知られている特許は、「剛性曲線を改善するために可撓性骨組を組み込んだスプリングを用いた車輪取付装置」（ＣＮ９７１８１６１５．８）であり、該当発明に係る車輪サスペンション装置は、コイルスプリングと保持・接続用可撓性骨組を用い、正常走行位置では一部のスプリングを圧縮させて圧縮状態に保持し、２種の異なる剛性曲線を取得し、ターニングポイントが正常走行位置付近にあり、圧縮時に全てのコイルスプリングが圧縮されるのに対して、解放時に、スプリングの解放部分だけが解放され、それによって、サスペンション装置は非対称になり、解放時の剛性が圧縮時の剛性より大きい。骨組はそれぞれ２つの締め具を含み、一方の締め具はコイルスプリングの一つのコイルの全部又は一部と嵌め合いし、他方の締め具はスプリングの別のコイルの全部又は一部と嵌め合いするか、又はショックアブソーバーのハウジングと嵌め合いする一方、骨組はそれぞれ、圧縮時に変形して解放時に変形せず且つ２つの締め具に接続される縦方向部材を含み、骨組はコイルスプリングの少なくとも２つのコイルを制限して圧縮させる。ただし、この発明は小範囲内でスプリングの剛性を変化するに過ぎず、スラブライザーを使用することなく車両の走行性能を改善できるが、同一スプリング増設装置については剛性の変化に限りがあり、さらに、ショックアブソーバーの減衰について言及されていないため、サスペンション装置の操縦性と乗り心地を根本的に改善できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、車両が正常に走行する、及び安全性を確保できる範囲内で加減速したりカーブしたりする前提下で、サスペンションシステムが車両のローリング、ピッチング、ヨーイング、上下動や車体高度を効果的に制御でき、地面からの突き上げ又は車体が生じたアンバランスを効果的に吸収して、車輪の接地力を最大限に保持して、車輪の駆動・ブレーキ作用を十分に発揮させ、高速走行やカーブ時の車両安定性を大幅に向上させる、複合スプリング補償式サスペンション装置を提供することにある。また、車両の積載量が変化する場合、車両は所定の車体高度を保持できるため、サスペンションの幾何学的関係も一定に保持でき、このように車体と路面又はレール平面とを所望した平行状態に維持することにより、現在の一般的なアクティブサスペンションに相当し又はその以上の使用効果を実現できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、サスペンションシステムの弾性部品、すなわちスプリングの組み合わせ及び荷重補償を通じて達成させる。水平面にバランスよく静止している負荷車両のサスペンションのストロークを静たわみ、平面に静止している無負荷車両のサスペンションの負荷する荷重を無負荷Ｇ０として、平面に静止している負荷車両のサスペンションの負荷する荷重をＧ、最大圧縮時のサスペンションのストロークを動的たわみとする。異なるスプリングを組み合わせることによって、サスペンションの静たわみ付近において、サスペンションの負荷する荷重が所定範囲内で変化する場合、サスペンションのストロークには変化がなく又は変化が小さく、サスペンションのストロークが変化しない荷重範囲は補償区間（最小値をＡ、最大値をＢとして、Ａ＜Ｇ０＜Ｇ＜Ｂ）と呼称され、サスペンションの荷重が補償区間内で変化する場合、サスペンションのストロークが変化せず又は変化が極めて小さく、サスペンションの荷重が補償区間を超える場合にのみ、サスペンションのストロークが変化する。
【０００９】
本発明の前記サスペンションの弾性部品は自由スプリングと補償スプリングからなり、車両のサスペンションのストロークが静たわみより長い時、自由スプリングは弾性支持力を提供し、車両のサスペンションのストロークが静たわみと動的たわみの間で変化する時、補償スプリングと自由スプリングは共に弾性支持力を提供し、又は補償スプリングは独立に弾性支持力を提供するようになり、このような技術は、補償スプリングの最大ストロークがプリローダーにより制限されて、サスペンションの静たわみと動的たわみの範囲内にのみ作動することを主な特徴とする。
【００１０】
以上の設計方法によれば、サスペンションシステムの弾性部品は、荷重変化が小さい車両に対し好ましい剛性特性を有し、すなわち、サスペンションの静たわみ付近に荷重自動補償機能を有し、サスペンションの荷重が補償区間の範囲内で変化する場合、サスペンションの荷重変化が増減するが、サスペンションの補償スプリングはプリローダーの作用下で、長さを一定に維持する一方、サスペンション荷重がこの補償区間の範囲を超え、すなわちＡより小さい場合、自由スプリングの長さは変化し、補償スプリングの長さは変化せず、Ｂより大きい場合、自由スプリングと補償スプリングの長さは同時に変化する。つまり、サスペンションのストロークは、無負荷時にも負荷時にも変化せず又は変化が極めて小さく、この場合、補償スプリングのプリロード力がサスペンションの弾性部品にこのストロークにおいて荷重自動補償機能を付与するため、サスペンションの静たわみ付近では、サスペンション全体の弾性部品の剛性が大幅に変化して、スプリング自体の剛性より遥かに高くなり、車両に良好な操縦性を持たせ、同時に、サスペンションのストロークが静たわみから離れた時、自由スプリングと補償スプリングは元の剛性に復元して、サスペンションのストロークは荷重変化に伴って変化し、車両の乗り心地を保持できる。
【００１１】
一般的な車両は、四個又は四個以上のサスペンション装置を備え、一つのサスペンション装置の接続する車輪が地面やレールからの突き上げを受ける時、該当サスペンションの負荷する荷重がサスペンション荷重の補償区間を超えて、サスペンションのストロークが変化し、該当サスペンション装置による車体への荷重も変化して、車体を介してほかのサスペンション装置の接続部へ伝達され、このとき、ほかのサスペンション装置は静たわみ付近にある補償区間で作用し、負荷する荷重変化が補償区間の荷重範囲より小さければ、この変化した荷重が補償され、影響を受けるサスペンションはストロークに変化がなく又は変化が極めて小さく、それにより車体全体を固定に保持し、補償区間の荷重範囲を超えれば、サスペンション装置のストロークが変化するが、荷重補償区間が存在するため、サスペンション装置のストロークは静たわみストロークに戻る傾向が発生し且つ迅速に静たわみ付近に戻り、車両の操縦性も最適な状態に迅速に回復する。
【００１２】
このような設計を採用したサスペンションは、優れた幾何変形能力を有し、このような弾性ユニットがメインストロークにおいて剛性が小さいため、中間の少ない部分の剛性が大きいが、この範囲を車両の乗り心が許可可能なパラメータ範囲に減少させるように設計することができ、突き上げがこの範囲を超える場合、サスペンションの弾性部品は必要な変形を行い、この変形に起因する弾性支持力の変化がほかの高剛性作動状態にあるサスペンションにより吸収されて、車体への影響を最小化させるという役割と、サスペンションの弾性部品が自動的に高剛性区間で作動する傾向があり、この傾向の作用下で、サスペンションは一般的に高剛性状態で作動し、このとき、高剛性の作用により、車体のローリング、ピッチングや荷重変化等がすべて高剛性サスペンションに効果的に吸収され、または横方向スダブライザーや縦方向スダブライザーを使用することなく良好なバランスを取ることができ、普通の運転状態では、車両のカーブ時のローリング、ブレーキ時の上下動や加速時の仰け反りの現象が大幅に緩和されるという役割を果たす。以上は、従来の最新のサスペンション技術によって実現されにくいことであり、さらにサスペンションは弾性部品の補償スプリングの作用を利用して好適な特性を実現し、車体の振動を減少させて、サスペンションのショックアブソーバーによる車体姿態保持作用を弱め、このため、軽量型減衰用ショックアブソーバーを使用してもよく、コストダウンを効果的に実現して、サスペンションのショックアブソーバーの構造簡略化やサスペンションのコスト削減に有用である。
【００１３】
本発明はこのように達成される。
【００１４】
複合スプリング補償式サスペンション装置であって、
自由スプリング、補償スプリング、補償スプリングプリローダー（２）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）及び案内機構（５）を備え、前記自由スプリング、補償スプリング、軽量型減衰用ショックアブソーバーはフレーム（１）と案内機構（５）の間に設置され、前記補償スプリングはフレーム（１）又は案内機構（５）に接続され、補償スプリングの一端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、案内機構（５）は車輪と車体を接続して、自由スプリング（６）、補償スプリング（３）及び軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の位置決め・取り付けに用いることを特徴とする。
【００１５】
前記自由スプリング（６）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が案内機構（５）に接続され、前記軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が案内機構（５）に接続され、前記補償スプリング（３）は上端がフレーム（１）に接続され又は下端が案内機構（５）に固定して接続され、且つ接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、該補償スプリング（３）は下端又は上端に防振ブロックが取り付けられ、該軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、自由スプリング（６）及び補償スプリング（３）はフレーム（１）と案内機構（５）の間に並列接続されるように取り付けられている。
【００１６】
前記自由スプリング（６）は下端が案内機構（５）に接続されて、上端が軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の下端に接続され、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の外壁の下端にガイドシリンダ（１１）が接続され、前記補償スプリング（３）の下端は軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の上端に接続され、該補償スプリング（３）の上端はフレーム（１）に接続され、且つ、接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、該補償スプリング（３）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、自由スプリング（６）は順にフレーム（１）と案内機構（５）の間に直列接続されるように取り付けられている。この取り付け態様では、逆にして取り付けられてもよい。前記自由スプリング（６）は上端がフレーム（１）に接続されて、下端が軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の上端に接続され、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）の外壁の上端にガイドシリンダ（１１）が接続され、前記補償スプリング（３）の上端は軽量型減衰用ショックアブソーバーの下端に接続され、該補償スプリング（３）の下端は案内機構（５）に接続され、且つ、接続端に補償スプリングプリローダー（２）が取り付けられ、該自由スプリング（６）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、補償スプリング（３）は順にフレーム（１）と案内機構（５）の間に直列接続されるように取り付けられている。
【００１７】
前記自由スプリング（６）は中心下端が案内機構（５）に接続されて、両側上端がフレーム（１）に接続され、前記補償スプリング（３）の上端はフレーム（１）に接続され、該補償スプリング（３）の下端には防振ブロック（４）が取り付けられ、該防振ブロック（４）と自由スプリング（６）は中心揃えするように設置される。
【００１８】
自由スプリング（６）と補償スプリング（３）が並列接続されるように取り付けられている時、車両の無負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとして、サスペンションの補償スプリング（３）のプリロード力Ｆを＞Ｇ−Ｇ０にして、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力ｆが＜Ｇ０である。車両の操縦性を向上させるために、設計時、サスペンションの補償コイルスプリングのプリロード力Ｆを≧１．１（Ｇ−Ｇ０）にし、自由コイルスプリングが車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力ｆを≦０．９Ｇ０にする。高い操縦性が求められる車両の場合、高い倍数がセッテイング可能であり、たとえば、レーシングカーについては、Ｆ≧２（Ｇ−Ｇ０）、ｆ≦０．５Ｇ０とすることができる。
【００１９】
自由スプリング（６）と補償スプリング（３）が直列接続されるように取り付けられている時、車両の無負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとして、サスペンションの補償スプリング（３）のプリロード力をＦ＞Ｇにして、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜Ｇ０を満たす。
【００２０】
サスペンションを構成する補償スプリング（３）のプリロード力Ｆが＞１．１（Ｇ−Ｇ０）であり、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜０．９Ｇ０である。このようなサスペンションは一般的に、自動バイク等のサスペンションストロークが長い車両に用いられ、レーシングカーに用いる場合が少なく、勿論、並列接続倍数に応じて設計しても構わない。
【００２１】
勿論、車両の乗り心地を向上させるために、必要に応じて荷重の大きさ及び運転要求に基づき補償区間の範囲の大きさを調整することができ、具体的に、調整手段を用いて補償スプリングのプリロード力を動的に調整でき、一般的な調整手段として、電子自動調整又は手動調整方式が挙げられる。
【００２２】
サスペンションを構成する補償スプリング（３）のプリロード力Ｆが＞１．１Ｇ、自由スプリング（６）が車両の静たわみ値付近にある時、車両に提供する弾性支持力がｆ＜０．９Ｇ０である。
【００２３】
前記軽量型減衰用ショックアブソーバーの減衰係数は伸びストロークにおいて０．２５より小さく、圧縮ストロークにおいて０．１５より小さい。車体のバランスが補償スプリングで保持されるとともに、車体の振動が軽減されるため、減衰係数がより小さいショックアブソーバーを用いて車両の走行性能を保持できるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
サスペンションの弾性部品の組み合わせ及び補償作用によって、アクティブサスペンションよりも優れた特性を実現し、大部分の高速道路やレール車両に適用でき、特に荷重変化が小さいバスに適用でき、製造コストを削減させるだけでなく、操縦性及び乗り心地を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１におけるサスペンションが最大ストロークにある時の複合スプリング補償サスペンションの模式図であり、この時、サスペンションの荷重は補償区間より小さく、自由スプリングは伸びた状態にあり、補償スプリングには荷重がない。
【図２】本発明の実施例１におけるサスペンションが静たわみにある時の複合スプリング補償サスペンションの模式図であり、このとき、サスペンションの荷重は補償区間内にあり、自由スプリングは一部の荷重を分担し、補償スプリングはプリロード力より小さい一部分の荷重を分担し、このとき、サスペンションは負荷時のバランス静止状態にある。
【図３】本発明の実施例１におけるサスペンションが動的たわみにある時の複合スプリング補償サスペンションの模式図であり、このとき、サスペンションの荷重は補償区間より大きく、自由スプリングは続けて圧縮され、補償スプリングが分担する荷重はプリロード力より大きいため、続けて圧縮され、このとき、サスペンションは大きな圧縮状態にある。
【図４】本発明の実施例２におけるサスペンションが最大ストロークにある時のエアスプリング補償サスペンションの模式図であり、このとき、サスペンションの荷重は補償区間より小さく、自由スプリングは解放状態のリーフスプリングであり、補償スプリングは荷重のないエアスプリングである。
【図５】本発明の実施例２におけるサスペンションが静たわみにある時のガススプリング補償サスペンションの模式図であり、このとき、サスペンションの荷重は補償区間内にあり、自由スプリングはリーフスプリングであって一部分の荷重を分担し、補償スプリングはエアスプリングであって一部分の荷重を分担するが、圧縮されておらず、このとき、サスペンションは負荷時のバランス静止状態にある。
【図６】本発明の実施例２におけるサスペンションが動的たわみにある時のガススプリング補償サスペンションの模式図であり、このとき、サスペンションの荷重は補償区間より大きく、リーフスプリングは続けて圧縮され、ガススプリングは続けて圧縮され、このとき、サスペンションは大きな圧縮状態にある。
【図７】本発明の実施例３におけるサスペンションが最大ストロークにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間より小さく、自由スプリングは解放状態にあり、補償スプリングには荷重がない。
【図８】本発明の実施例３におけるサスペンションが静たわみにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間内にあり、自由スプリングは全体として圧縮され、補償スプリングはすべての荷重を負荷するが、プレロードされる以上に圧縮されておらず、このとき、サスペンションは負荷時のバランス静止状態にある。
【図９】本発明の実施例３におけるサスペンションが動的たわみにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間より大きく、自由スプリングは最大圧縮状態であり、補償スプリングは続けて圧縮され、このとき、サスペンションは大きな圧縮状態である。
【図１０】本発明の実施例４におけるサスペンションが最大ストロークにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間より小さく、自由スプリングは解放状態であり、補償スプリングには荷重がない。
【図１１】本発明の実施例４におけるサスペンションが静たわみにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間内にあり、自由スプリングは全体として圧縮され、補償スプリングはすべての荷重を負荷するが、プリロード以外に圧縮されておらず、このとき、サスペンションは負荷時のバランス静止状態にある。
【図１２】本発明の実施例４におけるサスペンションが動的たわみにある時の自由スプリング補償サスペンションの模式図であり、自由スプリングと補償スプリングは直列接続されるように設計される。このとき、サスペンションの荷重は補償区間より大きく、自由スプリングは最大圧縮状態にあり、補償スプリングは続けて圧縮され、このとき、サスペンションは大きな圧縮状態にある。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１、図２、図３に示すように、実施例１において、図中、フレーム（１）、補償スプリングプリローダー（２）、補償スプリング（３）、防振ブロック（４）、案内機構（５）、自由スプリング（６）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、車輪（８）である。
【００２７】
本発明の前記サスペンションは、フレーム１、補償スプリングプリローダー２、補償スプリング３、防振ブロック４、案内機構５、自由スプリング６、軽量型減衰用ショックアブソーバー７、車輪８を備える。弾性部品は、自由スプリング６（自由スプリング６はコイルスプリングである）と補償スプリング３（補償スプリング３はコイルスプリングである）が並列接続されてなり、車両が静止又はバランス状態にある場合、車輪によるサスペンションへの荷重が、自由スプリング６と補償スプリング３の両方により負荷され、サスペンションの荷重が補償区間（補償区間の最小値をＡ、最大値をＢ、車両の無負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとして、Ａ＜Ｇ０＜Ｇ＜Ｂでり、この数値は設計可能な最小範囲であり、一般的にはこの範囲を超えるように設計される）にある場合、自由スプリング６と補償スプリング３の長さはいずれも変化せず、防振ブロック４だけは一定の変形を発生させ、つまり、荷重変化に伴うサスペンションのストロークの変化が小さい。
【００２８】
このサスペンションでは、サスペンションを構成する補償スプリングのプリロード力Ｆは＞１．１（Ｇ−Ｇ０）であり、自由スプリングが車両に提供する弾性支持力はｆ＜Ｇ０である。
【００２９】
サスペンションの荷重が０．９Ｇ０より小さい時、サスペンションの自由スプリング６は伸びて、全ての荷重を負荷し、補償スプリング３は長さが変わらず、荷重を分担しない。
【００３０】
サスペンションの荷重が１．１（Ｇ−Ｇ０）を超える時、サスペンションの自由スプリング６は続けて圧縮されて、一部分の荷重を負荷し、補償スプリング３は圧縮されて、残りの荷重を分担する。
【００３１】
この技術は、補償スプリング３の最大ストロークがプリローダー２により制限されて、サスペンションの静たわみから動的たわみまでの範囲にのみ作動していることを主な特徴とする。
【００３２】
サスペンションの静たわみ付近では、サスペンションの無負荷をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとすれば、サスペンションの自由スプリング６が提供する支持力ｆと補償スプリング３のプリロード力Ｆは下記関係を満たす必要がある。
【００３３】
2018514440.tif 000003
【００３４】
つまり、このとき、自由スプリング６が提供する支持力はサスペンションの負荷する静的荷重より小さく、一部の荷重はプリロード力が制限された補償スプリング３で負荷し、サスペンションの荷重が上記要件を満たす場合、サスペンションの荷重がその静たわみ値付近にある所定範囲内で変化する時、補償スプリング３のプリロード力による補償作用のため、自由スプリング６と補償スプリング３の長さはいずれも変化せず、サスペンションのストロークが変化しても、防振ブロックだけが圧縮されて変形を発生させ、且つ変形係数が小さく、総合的な効果としてサスペンションのストロークの変化が極めて小さく、この荷重範囲では、サスペンションの剛性は非常に高い。サスペンションの荷重変化がこの範囲を超える場合、２つのスプリングは対応したストローク変化を発生させ、車両の走行要件を満たす。
【００３５】
合理的に設計することによって、車両のサスペンション荷重を所定範囲内で変化させるとき、サスペンションのストロークは変化せず又は変化が小さく、それは車両のサスペンションに要求される特性である。たとえば、一つの車輪が突き上げを受ける場合、該当サスペンションもそれと同時に突き上げを受け、その荷重変化も車体に対し振動による突き上げを与え、この突き上げがフレームを介してほかのサスペンションに伝達されるものの、ほかのサスペンションが補償区間内で作動していることから、突き上げによる荷重変化がほかのサスペンションの補償区間内であれば、ほかのサスペンションのストロークも変化せず又は変化が小さく、車体全体はバランス状態を維持し、同様に、車両が速度、方向や積重の変化によって補償区間の範囲内で変化する場合、サスペンションの荷重変化もサスペンションの補償スプリング３により補償され、サスペンションのストロークは依然として所望した安定状態を維持し、車両が優れた操縦性と安定性を保持できるとともに、車両の乗り心に影響を及ぼさない。
【００３６】
図、４、図５、図６に示すように、実施例２において、補償スプリング（３）、防振ブロック（４）、自由スプリング（６）、車輪（８）である。
【００３７】
実施例２において、本発明の車両サスペンションの弾性部品は同様に自由スプリング６と補償スプリング３を備え、補償スプリング３はエアスプリング、自由スプリング６はリーフスプリングである。
【００３８】
本実施例では、補償ガススプリング３は実施例１の前記補償スプリング３と同様な役割を果たし、リーフスプリングは実施例１の前記自由スプリング６と同様な役割を果たす。相違点は、エアスプリング自体がスプリングをプレロードする特性を有するため、プリローダーを増設する必要がなく、リーフスプリングは同時にガイド接続の役割を果たすことにある。サスペンションはより簡略化された構造を設計することができ、さらにエアスプリングの防振性能に優れる上、増設された防振ブロック４によりノイズをより低減させ、リーフスプリング自体には一定の制振作用を有するため、制振要求が低い場合、ショックアブソーバーを省略する設計としてもよい。このようなサスペンションでは、サスペンションを構成するエアスプリングのプリロード力Ｆは＞１．１（Ｇ−Ｇ０）、自由スプリングが車両に提供する弾性支持力ｆは＜Ｇ０である。
【００３９】
図７、図８、図９に示すように、実施例３において、自由スプリング（６）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、ガイドシリンダ（１１）、補償スプリング（３）、車輪（８）である。
【００４０】
実施例３において、本発明の車両サスペンションの弾性部品は同様に自由スプリング６と補償スプリング３を備え、補償スプリング３はコイルスプリング、自由スプリング６はコイルスプリングである。
【００４１】
本実施例において、補償スプリング３は実施例１の前記補償スプリング３と同様な役割を果たし、自由スプリング６は実施例１の前記自由スプリング６と同様な役割を果たす。相違点は、本実施例では、補償スプリング３と自由スプリング６が直列接続されており、軽量型減衰用ショックアブソーバー７に自由スプリング６のガイドシリンダ１１が接続され、スプリングをガイドする役割だけでなく、自由スプリング６のストロークを制限して、提供する弾性支持力がｆ＜Ｇ０を満たすようにすると同時に、補償スプリングのプリロード力をＦ＞Ｇに設計することにある。
【００４２】
サスペンションの静たわみ付近では、サスペンションの無負荷をＧ０、負荷時にサスペンションの負荷する荷重をＧとして、サスペンションの自由スプリング６が提供する支持力ｆと補償スプリング３のプリロード力Ｆは下記関係を有する。
【００４３】
2018514440.tif 000004
【００４４】
このようなサスペンションでは、車両の操縦性を向上させるために、通常、サスペンションを構成する補償スプリング３のプリロード力Ｆは＞１．１Ｇ、自由スプリング６が車両に提供する弾性支持力ｆは＜０．９Ｇ０である。
【００４５】
図１０、図１１、図１２に示すように、実施例４において、自由スプリング（６）、軽量型減衰用ショックアブソーバー（７）、ガイドシリンダ（１１）、補償スプリング（３）、車輪（８）である。
【００４６】
実施例４において、本発明の車両サスペンションの弾性部品は同様に自由スプリング６と補償スプリング３を備え、補償スプリング３はコイルスプリング３、自由スプリング６はコイルスプリング６である。
【００４７】
本実施例において、補償スプリング３は実施例３の前記補償スプリング３と同様な役割を果たし、自由スプリング６は実施例３の前記自由スプリング６と同様な役割を果たす。相違点は、本実施例において、補償スプリング３を下、自由スプリング６を上にして、軽量型減衰用ショックアブソーバー７に自由スプリング６のガイドシリンダ１１が接続され、スプリングをガイドする役割だけでなく、自由スプリング６の提供する弾性支持力がｆ＜Ｇ０を満たすように制限し、同時に補償スプリング３のプリロード力をＦ＞Ｇに設計することができることにある。
【００４８】
具体的な構造としては、自由スプリング６は上端がフレーム１に接続されて、下端が軽量型減衰用ショックアブソーバー７の上端に接続され、軽量型減衰用ショックアブソーバー７の外壁の上端にガイドシリンダ１１が接続され、前記補償スプリング３の上端は軽量型減衰用ショックアブソーバー７の下端に接続され、該補償スプリング３の下端は案内機構５に接続され、且つ、接続端に補償スプリングプリローダー２が取り付けられ、該自由スプリング６、軽量型減衰用ショックアブソーバー７、補償スプリング３は順にフレーム１と案内機構５の間に直列接続されるように取り付けられている。
【００４９】
以上の説明及び実施例によれば、本発明の前記車両サスペンションの設計方法及び構造は、従来の車両サスペンション装置と異なり、このようなサスペンション装置はサスペンションの２つ以上の弾性部品の組み合わせ及び補償を利用して、車両の複数のサスペンションの互いの自動的な補償特性を実現し、サスペンションの操縦性と乗り心地に対する要件を満たすのに新しい設計方法を提供する。
【００５０】
以上の実施例は本発明の設計原理について例を挙げて説明したものに過ぎず、実際の設計や構造には多数の変化が可能であり、たとえば、補償区間がＡ＜Ｇ０＜Ｇ＜Ｂを満たす以外、Ｂ−Ａが（Ｇ−Ｇ０）５０％以上を超える設計もあり、特種車両の場合は１倍超える可能性もあり、また、荷重の大きさを検出して調整装置によりＢ−Ａ値の大きさを調整することで動的に調整することもでき、乗り心地に対するより高い要求を満たし、要するに、本特許は、補償区間を設計することによって、単一サスペンションによる車体への影響をほかのサスペンションで補償したり修正したりして、車体の振動を保持又は低減させ、同時に操縦性と乗り心地を向上できる。このような設計及び装置はいずれも補償スプリングへのプレロードによって実現され、スプリングプレロードによってサスペンションの自動補償機能を実現する設計及び構造はいずれも特許保護範囲に属する。
【００５１】
このような設計を採用したサスペンションは、優れた幾何学的変形能力を有し、路面からの突き上げに対する吸収能力を有し、車体の振動を効果的に低減又は回避できる一方、サスペンションが静たわみにある時、サスペンションの荷重に対し自動補償機能を有し、車両の速度、方向や積重に変化が発生する場合、サスペンションのストロークの過度の変化を効果的に減少又は回避させ、車両の乗り心地と操縦安定性の矛盾を効果的に解決し、一般的な車両の電子制御アクティブサスペンションに相当し又はそれより高い使用効果を遂げる。
【００５２】
以上は本発明の好適な実施例及び使用される技術原理であり、当業者にとって自明なように、本発明の精神と範囲を脱逸することなく本発明の技術案に基づく等価変化、簡単な置換等の簡単な変化はいずれも本発明の保護範囲に属する。
【図１】
2018514440.tif 000005
【図２】
2018514440.tif 000006
【図３】
2018514440.tif 000007
【図４】
2018514440.tif 000008
【図５】
2018514440.tif 000009
【図６】
2018514440.tif 000010
【図７】
2018514440.tif 000011
【図８】
2018514440.tif 000012
【図９】
2018514440.tif 000013
【図１０】
2018514440.tif 000014
【図１１】
2018514440.tif 000015
【図１２】
2018514440.tif 000016
【国際調査報告】
2018514440.tif 000017
2018514440.tif 000018
2018514440.tif 000019
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