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技術 プリロードされた2重スプリングアセンブリ

出願人 レントンコイルスプリングカンパニー
発明者 ペプカ,チャールズ,エフ.
出願日 2011年3月10日 (10年5ヶ月経過) 出願番号 2013-512615
公開日 2013年6月27日 (8年2ヶ月経過) 公開番号 2013-527405
状態 特許登録済
技術分野 ばね 流体減衰装置
主要キーワード ピストン形シリンダ 正常運転条件 スプリングシステム スプリングアッセンブリ 逆進性 接続ブラケット でこぼこ道 密着高さ
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図面 (6)

課題・解決手段

本発明は、ショックアブソーバーを構成するためにダンパーユニット協力して使用されてよい2重スプリングアセンブリに関する。スプリングの少なくとも1つのスプリング・レートは、ダンパーユニットに関し順に移動可能であるプリロード機構で調整可能である。さらに、2重スプリングアセンブリは、直列に配置され、各々選択され、しかし異なるスプリング・レートを有する2つの圧縮スプリングを含む。第1のスプリングは、負荷荷重の第1の大きさ又はしきい値より下の負荷荷重のエネルギーを主として吸収する。一旦負荷荷重が負荷荷重の第1の大きさを超過すれば、負荷荷重の第1の大きさを超過する負荷荷重のエネルギーを吸収するために、2重スプリングアセンブリは有効なスプリング・レートで作動する。2重スプリングアセンブリの第2のスプリングが所要の量のたわみに達した後、第1のスプリングは負荷荷重からエネルギーを吸収し続ける。

概要

背景

自動車のような車両で使用されるタイプの従来のショックアブソーバーは、一般的に、ショックダンパー及び圧縮スプリングを含む。ショックアブソーバーを設計する場合に検討される少なくとも2つのパラメーターは、車両重量及び運転速度の可能性の高い範囲を含む。一般的に、一旦ショックアブソーバーが完全に組み立てられたならば、ショック・ダンパーの減衰係数及び圧縮スプリングのばね定数は、多くの場合固定され、したがって調整可能ではない。しかしながら、車両重量、運転速度の範囲、地形(例えば凹凸がある荒れた地形)、ステアリング条件及び環境の1つ以上は、ショックアブソーバーの効率及び動作に影響するかもしれない。より堅いスプリング(すなわち、より大きなばね定数又はスプリング・レート)は、たわみの後に、より迅速でより容易に、その最初の状態にスプリングの復帰を可能にすることが十分に理解される一方、さらに、より柔軟なスプリング(すなわち、より小さいかより低いばね定数又はスプリング・レート)は、エネルギーをより容易に吸収することが十分に理解される。車両が、高速でこぼこ道の上で運転されるか、荒いステアリング操作にさらされる場合に、より高い安定性及び快適性を達成しようと、多くの努力が何年にもわたってばね定数を研究することに向けられた。結果として、多くの従来のショックアブソーバーは、特定の車両又は車両のタイプの使用の間に遭遇すると想定される状態である「平均的」道路又は地形状態を操縦するために選択されたばね定数を有するただ一つの圧縮スプリングを有する。

いくつかの従来のサスペンション又はコイルスプリング・システムは、米国特許5,263,695及び7,350,774号、及び米国特許公開2002/0038929及び2008/0099968号に記述される。実施例として、米国特許5,263,695号に記述された従来のバネ装置は、ショックアブソーバーのまわりに直列マウントされた2つのスプリングを使用して、よいレベルの快適さ及びよいレベルの挙動を達成することを試みる。米国特許7,350,774号に記述された従来のバネ装置は、圧縮初期の範囲中の初期の低いスプリング・レートで、1秒、しかし、圧縮のより短い範囲を通じて、高いスプリング力発現する大きいトラベルを有する機械ばねの組み合わせを含む。しかしながら、典型的な2重スプリングショックアブソーバー機構は、大きな衝撃シナリオ中のスプリングの全ストロークを通じての動作を回避するために、単にプログレッシブな組み合わせとして使用される。

概要

本発明は、ショックアブソーバーを構成するためにダンパーユニット協力して使用されてよい2重スプリングアセンブリに関する。スプリングの少なくとも1つのスプリング・レートは、ダンパーユニットに関し順に移動可能であるプリロード機構で調整可能である。さらに、2重スプリングアセンブリは、直列に配置され、各々選択され、しかし異なるスプリング・レートを有する2つの圧縮スプリングを含む。第1のスプリングは、負荷荷重の第1の大きさ又はしきい値より下の負荷荷重のエネルギーを主として吸収する。一旦負荷荷重が負荷荷重の第1の大きさを超過すれば、負荷荷重の第1の大きさを超過する負荷荷重のエネルギーを吸収するために、2重スプリングアセンブリは有効なスプリング・レートで作動する。2重スプリングアセンブリの第2のスプリングが所要の量のたわみに達した後、第1のスプリングは負荷荷重からエネルギーを吸収し続ける。

目的

一旦、分離されたならば、逆進性のスプリング・レート、KEFF(図4)を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ショックアブソーバーのための2重スプリングアセンブリであって、前記2重スプリングアセンブリは、第1の端及び第2の端を有する中心アセンブリと、前記中心アセンブリに配置され、前記中心アセンブリの前記第1の端から伸びる、第1のスプリングレートを有する第1の圧縮スプリングと、前記中心アセンブリに配置され、前記中心アセンブリの前記第2の端から伸びる、第2のスプリング・レートを有する第2の圧縮スプリングと、を含み、前記第2の圧縮スプリングは、プリロードされたたわみを有し、前記第1と第2の圧縮スプリングは、直列に配置され、前記負荷荷重が前記第2の圧縮スプリングの前記プリロードされたたわみを乗り越えるのに十分に大きい後に、負荷荷重からエネルギーを吸収するため、前記第1のスプリング・レートより低い有効なスプリング・レートを有して動作可能であることを特徴とする2重スプリングアセンブリ。

請求項2

前記第1と第2の圧縮スプリングが螺旋状の圧縮スプリングであり、前記中心アセンブリはショックアブソーバー・アセンブリであることを特徴とする請求項1に記載の2重スプリングアセンブリ。

請求項3

前記中心アセンブリに連結する接続部を有し、前記第1と第2の圧縮スプリングの間に配置されたプリロード調整システムをさらに含み、前記接続部は、少なくとも前記第2の圧縮スプリングへ、前記プリロードされたたわみを引き起こすのに移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の2重スプリングアセンブリ。

請求項4

前記第2の圧縮スプリングが所定の量だけたわんだ後に、前記第1の圧縮スプリングは前記負荷荷重から前記エネルギーを吸収し続けることを特徴とする請求項1に記載の2重スプリングアセンブリ。

請求項5

前記第1及び第2の圧縮スプリングの少なくとも1つは非線形のスプリングであることを特徴とする請求項1に記載の2重スプリングアセンブリ。

請求項6

前記中心アセンブリは、部分的に流体で満ちたシリンダー内に、少なくとも1つの移動可能なピストンを備えたピストン形シリンダアセンブリを有するショックアブソーバーを含み、前記第1の圧縮スプリングは第1のコイル軸に関する第1の平均コイル直径を有し、前記第2の圧縮スプリングは、前記第1のコイル軸に平行に実質的に整列された、第2のコイル軸に関する第2の平均コイル直径を有することを特徴とする請求項1に記載の2重スプリングアセンブリ。

請求項7

前記第1及び第2の平均のコイル直径が、前記シリンダーの周囲より大きい大きさに作られ、前記第1の螺旋状の圧縮スプリングは、前記シリンダーの第1の部分のまわりに位置することを特徴とする請求項6に記載のショックアブソーバー。

請求項8

前記第1の圧縮スプリングは、前記シリンダーの第1の部分のまわりに位置し、前記第2の圧縮スプリングは前記シリンダーの第2の部分のまわりに位置することを特徴とする請求項6に記載のショックアブソーバー。

請求項9

少なくとも前記第2の圧縮スプリングのプリロードの量を変更するために前記シリンダーの長さに沿って移動可能である、プリロード調整システムをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のショックアブソーバー。

請求項10

前記プリロード調整システムは、ねじ込式に前記シリンダーを係合するカラーを含むことを特徴とする請求項9に記載のショックアブソーバー。

請求項11

前記プリロード調整システムは、前記第1及び第2の圧縮スプリングの隣接した終端の間に位置した、接続部を備えたブラケットを含むことを特徴とする請求項9に記載のショックアブソーバー。

請求項12

前記カラーは、少なくとも第2の圧縮スプリングの前記プリロードの量を調節するために、前記ブラケットと共に働くことを特徴とする請求項11に記載のショックアブソーバー。

請求項13

前記シリンダーに滑れるように連結された停止リミッターをさらに含み、前記停止リミッターは前記第2の圧縮スプリングが密着高さに達することを妨ぐ大きさに作られることを特徴とする請求項6に記載のショックアブソーバー。

技術分野

0001

本発明は、2重スプリング圧縮されるにつれて、アセンブリの結合した合成スプリング・レートを変えるための2重スプリングアセンブリ、そして、特に、1又は両方のスプリングのプリロードの量の調節のためのシステムを備えた2重スプリングアセンブリを有する緩衝装置ユニットに概して関する。

背景技術

0002

自動車のような車両で使用されるタイプの従来のショックアブソーバーは、一般的に、ショックダンパー及び圧縮スプリングを含む。ショックアブソーバーを設計する場合に検討される少なくとも2つのパラメーターは、車両重量及び運転速度の可能性の高い範囲を含む。一般的に、一旦ショックアブソーバーが完全に組み立てられたならば、ショック・ダンパーの減衰係数及び圧縮スプリングのばね定数は、多くの場合固定され、したがって調整可能ではない。しかしながら、車両重量、運転速度の範囲、地形(例えば凹凸がある荒れた地形)、ステアリング条件及び環境の1つ以上は、ショックアブソーバーの効率及び動作に影響するかもしれない。より堅いスプリング(すなわち、より大きなばね定数又はスプリング・レート)は、たわみの後に、より迅速でより容易に、その最初の状態にスプリングの復帰を可能にすることが十分に理解される一方、さらに、より柔軟なスプリング(すなわち、より小さいかより低いばね定数又はスプリング・レート)は、エネルギーをより容易に吸収することが十分に理解される。車両が、高速でこぼこ道の上で運転されるか、荒いステアリング操作にさらされる場合に、より高い安定性及び快適性を達成しようと、多くの努力が何年にもわたってばね定数を研究することに向けられた。結果として、多くの従来のショックアブソーバーは、特定の車両又は車両のタイプの使用の間に遭遇すると想定される状態である「平均的」道路又は地形状態を操縦するために選択されたばね定数を有するただ一つの圧縮スプリングを有する。

0003

いくつかの従来のサスペンション又はコイルスプリング・システムは、米国特許5,263,695及び7,350,774号、及び米国特許公開2002/0038929及び2008/0099968号に記述される。実施例として、米国特許5,263,695号に記述された従来のバネ装置は、ショックアブソーバーのまわりに直列マウントされた2つのスプリングを使用して、よいレベルの快適さ及びよいレベルの挙動を達成することを試みる。米国特許7,350,774号に記述された従来のバネ装置は、圧縮の初期の範囲中の初期の低いスプリング・レートで、1秒、しかし、圧縮のより短い範囲を通じて、高いスプリング力発現する大きいトラベルを有する機械ばねの組み合わせを含む。しかしながら、典型的な2重スプリングショックアブソーバー機構は、大きな衝撃シナリオ中のスプリングの全ストロークを通じての動作を回避するために、単にプログレッシブな組み合わせとして使用される。

0004

本発明は、ショックアブソーバーを構成するためにダンパーユニット共同して使用される2重スプリングアセンブリに関する。少なくとも1つのスプリングのスプリング・レートはプリロード機構で調整可能であり、それはダンパーユニットに関連して順に移動可能である。さらに、2重スプリングアセンブリは、直列に配置された少なくとも2つの圧縮スプリングを含み、各々、選択されたスプリング・レートを有する。第1のスプリングは、主として第1の負荷荷重の大きさより下である負荷荷重のエネルギーを吸収する。一旦、負荷荷重が第1の負荷荷重の大きさを超過し、一旦、第2のスプリング・レートのスプリングのプリロードの量が乗り越えられれば、第1の負荷荷重の大きさ(例えば前車輪縁石ぶつかるような高い衝撃荷重)を超過する負荷荷重のエネルギーを吸収するために、2重スプリングアセンブリはより低い「有効」スプリング・レートで作動する。

0005

本発明の態様に従って、ショックアブソーバーのための2重スプリングアセンブリは、第1のスプリング・レートを有する第1の圧縮スプリングと、第1のスプリング・レートと、より低い、より高い、あるいは同じ、の第2のスプリング・レートを有する第2の圧縮スプリングと、を含み、第2の圧縮スプリングはプリロードの量を有し、負荷荷重が第2の圧縮スプリングのプリロードの量を乗り越えるのに十分に大きくなった後に、第1と第2の圧縮スプリングは、負荷荷重からエネルギーを吸収するために有効なスプリング・レートを有するために、動作可能に直列に配置される。スプリングの結合した有効なスプリング・レートは、一旦、プリロードが乗り越えられれば(すなわち、両方のスプリングが結合する)、第1のスプリングのスプリング・レートより低い。このより低い有効なスプリング・レートは、完全に高いスプリング・レートのプログレッシブサスペンションに他の方法で非常に破壊的な激しい大きさの衝撃の発生に、よりよく対処する車両を可能にする。

0006

本発明の他の態様に従って、ショックアブソーバーは、部分的に流体で満たされたシリンダー内に移動可能な少なくとも1本のピストンを有するピストン形シリンダアセンブリと、第1と第2の圧縮スプリングが直列に配置された2重スプリングアセンブリと、を含み、第1の圧縮スプリングは、第1のコイル軸に関する第1の平均コイル直径と、第1のスプリング・レート、を有し、第2の圧縮スプリングは、第1のコイル軸と実質的に平行に整列した、第2のコイル軸に関する第2の平均コイル直径を有し、第2の圧縮スプリングは第2のスプリング・レートを含み、第2の圧縮スプリングは、第1のスプリングがある荷重に達した後だけ、それが圧縮するような、プリロードの量をさらに含み、そこで、負荷荷重が第2の圧縮スプリング中のプリロードの量を乗り越えるのに十分な荷重を超過した後に、第1及び第2の圧縮スプリングは、負荷荷重からエネルギーを吸収するために、第1のスプリング単独より低い有効なスプリング・レートで作動する。

0007

さらに本発明の他の態様に従って、2重スプリングアセンブリで負荷荷重を吸収する方法は、(1)ショックアブソーバーの本体に関して直列に第1及び第2の圧縮スプリングを配置し、(2)第1の圧縮スプリングで第1の負荷荷重が負荷荷重の所定の大きさより下の場合に、第1の負荷荷重からエネルギーを主として吸収し、(3)第2の負荷荷重が負荷荷重の所定の大きさより上の場合に、そして、第2の負荷荷重が第2の圧縮スプリング中のプリロードの量を乗り越えた後に、第2の負荷荷重からエネルギーを、直列に作動する第1及び第2の圧縮スプリングで主として吸収するステップを含む。第1と第2のスプリングの結合したスプリング・レートは、第1のスプリングより低い。

図面の簡単な説明

0008

本発明の好ましい他の実施形態は、次の図面に関して詳細に下に記述される。

0009

図1は、本発明の実施形態によるプリロード・システムによって調整可能な2重スプリングアッセンブリを有するショックアブソーバーの概要の図である。
図2は、フリーの状態のスプリングの図1の2重スプリングアセンブリの断面図である。
図3は、図1の2重スプリングアセンブリの少なくとも1つのスプリングのスプリング・レート曲線である。
図4は、本発明の実施形態による2重スプリングアセンブリの動作に関し、様々な領域及び負荷荷重しきい値を示す、図1の2重スプリングアセンブリのためのスプリング・レート曲線である。
図5は、本発明の実施形態による、下部スプリングのたわみをさらに防ぐプリロード・システムの停止リミッターを備えた図1のショックアブソーバー及びプリロード・システムについての概要の図である。

実施例

0010

さらに詳細に下に記述されるように、本発明の少なくとも1つの実施形態は、ショックアブソーバーのダンパーユニットと共に働く2重スプリングアセンブリを含む。さらに、ショックアブソーバーは、少なくとも1つのスプリングをプリロードするための、プリロード・システムを含んでよい。2重のスプリングは直列に配置される。1つの実施形態において、負荷荷重の所要の大きさ未満である負荷荷重からエネルギーを吸収するために、より高いスプリング・レートのスプリングは第1のスプリングとして作動する。負荷荷重の所要の大きさより大きな荷重のために、そして第2のスプリングのプリロードが乗り越えられた後に、スプリングは、例えば、高い大きさの衝撃荷重を吸収するために、より低い有効なスプリング・レートと共に作動する。他の実施形態において、より低い単独のスプリング・レートのスプリングは、プリロードされたより高いレート・スプリングと共に、第1のスプリングとして作動する。しかしながら、この実施形態でさえ、結合した有効なスプリング・レートは、一度、プリロードが乗り越えられ、両方のスプリングが結合された場合には、第一のスプリングより低い。いずれの場合での第1のスプリングにはさらにプリロードを有してよい。しかしながら、第一のスプリングのプリロードは第2のスプリングのそれ未満であり、その結果、第2のスプリングにプリロードを乗り越えるような程度まで、第2のスプリングが第1のスプリングの圧縮の後にだけ圧縮される。プリロード・システムは、スプリング間に位置した接続ブラケットを含んでよい。好ましい実施形態において、接続部は少なくとも1つのスプリングのプリロードを調節するために、直線的に移動可能である。例えば、接続部は、ねじが切られたカラーに結合されてよく、そして、1つの又は両方のスプリングのプリロードを増加させるか減少させるために、ショックアブソーバー本体上で移動してよい。さらに、プリロード・システムは、プリロードされたスプリングの全体の圧縮を制限するためのストッパを含んでよい。

0011

2重スプリングシステムは、に自転車ショックアブソーバーから、車両サスペンションシステムや、惑星航行用着陸のためのサスペンションシステムまで、様々な用途に使用されてよい。プリロード・システムと結合し、補助エネルギー吸収部材と任意に結合した2重スプリングシステムは、有利に、ショックアブソーバーをカスタマイズし調整する多数の方法を有してよい。例として、補助のエネルギー吸収部材と結合する2重スプリングシステムは、ショックアブソーバーが少なくとも3つの異なるスプリング・レート領域上で積極的に作動することを可能にする。さらに、プリロード・システムは、2重スプリングシステムの1又は両方のスプリングのプリロードの調整を可能にする。有利に、プリロードされる1又は両方のスプリングは、取り付けられた場合に、スプリングを安定させるのを促進してよく、スプリングがさらに圧縮し始める初期点を変更してもよい。例えば、100ポンドでプリロードされたスプリングは、負荷荷重が100ポンドを超えるまで、いかなる負荷荷重の下でも圧縮し始めないだろう。任意に、プリロードする1又は両方のスプリングは、さらに、システムの動的な応答周波数に関して改善されたチューニングを備えてよい。

0012

図1は、ピストン形シリンダダンピング・アセンブリ102を有するショックアブソーバー100を示し、それは、ダンパーユニット、2重スプリングアセンブリ104及びプリロード・システム106と関係する。ピストン形シリンダアセンブリ102は、ピストン110を受け取る大きさに作られたシリンダー108を含み、それは、次にはピストンロッド112に連結される。ピストン形シリンダアセンブリ102は、そのすべては、引例によってそれらの全体にここに組み入れられ、米国特許7,478,708号、7,455,154号、7,441,640号、及び、5,263,695号に記述されたもの、及び、米国特許公開2002/0038929号に記述されたような、しかし制限されず、従来のショックアブソーバーの形状をとってよい。1つの実施形態において、上部スプリングシート又は上部支持部材114は、ロッド112及下部スプリングシートに固定され、あるいは、下部支持部材116は、上部支持部材114から末端に位置し、シリンダー108に固定される。1つの実施形態において、下部支持部材116は、シリンダー108に関して調整可能であり、2重スプリングアセンブリ104の1又は両方のスプリングのプリロードの量を調節するためにプリロード・システム106と共に使用されてよい。ここに使用された用語「上部」及び「下部」は、参考の目的のみであることが十分に理解される。さらに、用語「上部」及び「下部」は、図示する実施形態について、読者に方向を単に知らせるだけであり、それらは、任意の特定の空間配置又は構成に本発明を制限しない。

0013

シリンダー108は、ピストンロッド112の縦方向の軸と一致する円筒軸118を定義する。従って、ピストン110の動作が、円筒軸118と実質的に平行な直線の方向に沿って生じる。1つの実施形態において、シリンダー108は、少なくとも作動油(不図示)のような、しかし油に制限されない、で部分的に満たされる。他の実施形態において、シリンダー108は、作動油のエアレーションを最小限にするために空気又は窒素で少なくとも部分的に満たされた、ガスチャージされたシリンダーの形状をとってよい。

0014

2重スプリングアセンブリ104は、直列に配置された2重のスプリング120及び122を含み、より具体的には、本発明の実施形態による2重のスプリング120と122は、上部スプリング120及び下部スプリング122の形式をとる。スプリング120と122は、螺旋状の圧縮スプリングの形式をとり、それは、閉じて磨かれた端部を含んでよい。上部スプリング120は、シリンダー直径126より大きい第1の平均コイル直径124を含む。同様に、下部スプリング122は、第2の平均のコイル直径128を含み、それも、シリンダー直径126より大きい。第1と第2の平均のコイル直径124及び128は、実質的に等しくてよく、しかし要求はされない。2重のスプリング120及び122は、所要のワイヤー直径を有する円形(すなわち環状)のワイヤーから形成されてよい。さらに、円形のワイヤーは、鋼線の形式をとってよく、スプリング120及び122の強さ及び運用年数を高めるために、熱処理され、ピーニングされ、他の方法で処理されてよい。2重スプリングアセンブリ104の取り付け長さ130が、よりさらに詳しく下に説明されるように、プリロードする1又は両方のスプリング120、122によって達せられてよい。簡潔さの目的のために、他の構造の態様、及び螺旋状の圧縮スプリングのような圧縮スプリングの特徴は、詳細に記述されない。

0015

任意に、ショックアブソーバー100は、上部の支持部材114に付けられたエネルギー吸収装置129を含んでよい。エネルギー吸収装置129は、エラストマーバンパースリーブ、堅いスプリング、又は、上部スプリング120が密着高さに達する前に、シリンダー108を係合する動作が可能なカラーの形式をとってよい。それは、「スタック」として他の方法で言及されるかもしれない。密着高さは、圧縮スプリングの追加のたわみが可能でないそのような隣接したコイルとコイルをすべて接触させるために十分な荷重の下でいる場合の圧縮スプリングの長さである。

0016

図2は、第1の自由長130を有する上部スプリング120、及び第2の自由長132を有する下部スプリング122を示す。自由長は、負荷荷重の下にない場合のスプリングの全長である。全体的な自由長136は、単にスプリング120及び122が直列に配置される場合に、ともに合計された自由長130及び132である。さらに、上部スプリング120は、第1のスプリング・レート又はばね定数(K1)を含み、下部スプリング122は、第2のスプリング・レート又はばね定数K2を含む。スプリング・レートは、たわみの単位当りのスプリングへの負荷荷重の変化かグラディエント(例えば傾き又は傾斜のレート)である。圧縮スプリングのスプリング・レートは、距離の単位で割られた力の単位、例えばポンド・パー・インチ(lbf/in)又はキログラム・パー・ミリメートル(kg/mm)、で概して与えられる。スプリング・レートは、スプリングの剛さを反映し、スプリングの自由長、そしてそれから、スプリング上へ加える荷重(例えばおもり)の測定により測定されてよい。追加の荷重の各増加で、スプリングの長さの変化が測定される。線形スプリングは、それらのトラベルの全体にわたる圧縮の一定のレートを維持する。

0017

図3は、プリロードされていない線形のスプリング138を示す。線形スプリング138の図示されたスプリング・レートは、スプリングに負荷された各荷重増加は、スプリングの長さの増加の軽減につながることを示す。例として、スプリング138が、100lbf/inのスプリング・レートを有する場合には、その後、スプリング138がスタックし、密着高さ140に達するまで、スプリング138に負荷された100ポンドの圧縮力は、1インチだけスプリングの長さの縮小をもたらし、スプリング138に印加された200ポンドの圧縮力は、2インチだけスプリングの長さの縮小をもたらす。

0018

図4は、スプリングアッセンブリ104を示し、そこで、上部スプリング120は第1のスプリング・レートK1を含み、下部スプリング122は、第2のスプリング・レートK2を含む。上部スプリングは、組み合わせの所要の有効なスプリング・レートに依存して、下部スプリングより高いか、より低いスプリング・レートを有してよい。1又は両方のスプリング120、122は、さらにプリロードの量を含んでよい。図1へ戻り、簡単に参照すると、取り付け長さ130は、取り付け中に又はその後に、下部スプリング122、上部スプリング120、あるいは両方のスプリング120、122へ、プリロードを引き起こすことにより達成されてよい。プリロードの量は、負荷荷重、又は実際のたわみ(すなわちスプリング長さの変化)によって定義されてよい。さらに、プリロードの量の変更はスプリング・レートを変更せず、プリロードを加えることにより、より堅いスプリングを得ないことを意味する。一旦圧縮スプリングが圧縮し始めれば、それはそのスプリング・レートに従って(線形特性バネのために)、長さを変化させるだろう。

0019

好ましい実施形態において、上部スプリング120の第1のスプリング・レートK1が、下部スプリング122の第2のスプリング・レートK2と、実質的に異なる。具体的には、上部スプリング120の第1のスプリング・レートK1は、下部スプリング122の第2のスプリング・レートK2より高い(すなわち、上部スプリング120は下部スプリング122より堅い)。しかしながら、逆のシチュエーション及び他のシチュエーションは、スプリングアッセンブリ104で使用されるスプリングのタイプによって可能である。例えば、下部(第2の)スプリング122のスプリング・レートは、結合した有効なスプリング・レートが上部スプリングより低い限り、上部(第1の)スプリングより高くてよい。さらに、エネルギー吸収装置129(図1)は、非常に高い衝撃のイベント中に、好ましくは上部スプリング120が、上部スプリング120がその密着高さに達する前に生じるかもしれない最大の設計量によってたわまされた後、エネルギーを吸収するために作動するスプリング・レートK3を有してよい。

0020

動作において、スプリング・レートK1を有する上部スプリング120は、2重スプリングアセンブリ104の負荷荷重が負荷荷重142の第1の大きさより下である場合、例えば、車両の特定型式のための正常な駆動状態中には、第1の又は有効なスプリングとして作動する。図示する実施形態において、負荷荷重142は、下部スプリング122において引き起こされたプリロードと等しい。同時に、上部スプリング120が有効な間、下部スプリング122は、無動作か一定のままかもしれず、そうでなければ、下部スプリング122は、負荷荷重が負荷荷重の第1の大きさより下のままである一方、長さにおいて変化を受けないだろう。その結果、図4は初期のロードする領域144を示し、その中で、下部スプリング122が無動作のままである一方、上部スプリング120が動作中である。領域146において、負荷荷重が負荷荷重142の第1の大きさを超過する場合には、両方のスプリング120及び122は同時に動作し、したがって、有効なスプリング・レート、KEFFで作動する。スプリング120及び122が直列に配置されるので、有効なスプリング・レートKEFFは以下のように定義される。

0021

0022

例として、ショックアブソーバー100が、縁石上を走るフォーミュラ・ワン・レーシングカーのタイヤのようにかなりの衝撃に遭遇する場合には、2重スプリングアセンブリ104は領域146において作動する。衝撃荷重の大きさが負荷荷重142の第1の大きさを超過するので、スプリング120及び122は衝撃からエネルギーを吸収するためにともに作動する。

0023

図示する実施形態において、負荷荷重が負荷荷重148の第2の大きさを超過するまで、スプリング120及び122は有効なスプリング・レートKEFFと共に作動し続ける。このとき、簡潔に図5を参照すると、下部スプリング122はその密着高さ149に達するかもしれず、あるいは、下部スプリング122がその密着高さに達する前に、停止リミッター150は下部支持部材116に係合する。停止リミッター150は、高分子材料ゴム材料、金属及び繊維強化複合材料などのような、しかし制限されずに、様々な材料から作られたバンパー装置の形式をとってよい。同時に、下部スプリング122は、再度無動作になり、上部スプリング120は、図4の中の領域152によって示されるような負荷荷重からエネルギーを吸収する。好ましくは、停止リミッター150が下部支持部材116を係合する場合には、上部スプリング120はスタックしないように構成され、このため、たとえ、下部スプリング122が無動作になったとしても、2重スプリングアセンブリ104がエネルギーを吸収し続けることをこれが可能にする。負荷荷重が負荷荷重154の第3の大きさを超過する場合では、上部スプリング120がスタックした構成又は終了に達する場合には、上部支持部材114に付けられたエネルギー吸収装置129(図1)は、シリンダー108と係合し、そして、図4の領域156によって概して示されるような負荷荷重からエネルギーを吸収し始めることが生じる。図示する実施形態において、エネルギー吸収装置129(図1)はスプリング・レートK3を含み、それは、上部スプリング120のスプリング・レートK1より高く、あるいは、より低くてよい。エネルギー吸収装置も、バンパーの代わりに、直列のスプリングの極端な圧縮下以外は、それが係合しないような、代わりにはるかに堅いスプリングでよく、それは他のスプリングに直列にスタックされてよい。

0024

図5は、それぞれ上部、下部スプリング120、122の間で位置した接続部160で、シリンダー108に固定されたスライドブラケット158を有するプリロード・システム106を備えた2重スプリングアセンブリ104を示す。スライド・ブラケット158はシリンダー108によって受け取られる大きさに作られ、上に説明されたように、停止リミッター150を含んでよい。ブラケット158は、それがシリンダー108に関して滑れるように適合する限り様々な形式及び形状をとってよく、下部スプリング122から上部のスプリング120を分けるために接続部160を含む。

0025

1つの実施形態において、スライド・ブラケット158は、カラー162を備えた設置の間に最初に位置してよく、自由にフローティングするブラケットである。2重スプリングアセンブリ104の設置中に、1又は両方のスプリング120、122の中のプリロードの量を調節するために、カラー162はシリンダー108に沿って移動されてよい。1つの実施形態において、カラー162は、外部的にねじが切られたシリンダー108に螺合するねじが切られたカラーの形状をとってよい。さらに、カラー162はスライド・ブラケット158の上に、又は、そのブラケットより下に位置してよい。

0026

有利に、プリロード・システム106を備えた、又はそのシステムの2重スプリングアセンブリ104は、既存のショックアブソーバーに対して改造されてよい。さらに上に記述されるように、一度、負荷荷重は、所定のしきい値又はレベルを越えた場合には、2重スプリングアセンブリ104は、上部及び下部スプリング120、122が分離する(すなわち両方のスプリングが有効)ことを可能にする。一旦、分離されたならば、逆進性のスプリング・レート、KEFF(図4)を提供するために、上部及び下部スプリング120、122はともに作動し、それは、高い衝撃荷重条件の間にアセンブリ104によるより多くのエネルギー吸収を可能にする。さらに、車両のシャーシ要求に基づいた所要のサスペンションレスポンスを達成するために、2重スプリングアセンブリ104は、取付けの前に、又はその後に有利に調整されてよい。

0027

結論として、2重スプリングアセンブリ104は第1のスプリングだけ、正常運転条件中に有効なことを可能にする。車両が大きな衝撃力に遭遇する場合には、第1のスプリングは所要の量だけたわみ、そして、その後、逆進性かより低い有効なスプリング・レートでショックアブソーバーがエネルギーを吸収することを可能にするために、第2のスプリングと共に働き始める。一度、第2のスプリングが所要の量だけたわんだ場合には、好ましくはスタックする前に、第1のスプリングが負荷荷重からエネルギーを吸収し続ける一方、第2のスプリングは再び不活発になる。

0028

上に言及されるように、本発明の少なくとも1つの実施形態が図示され記述された一方、多くの変更は発明の趣旨及び範囲から外れずに行なうことが可能である。例えば、より低いスプリング・レートの追加のより短いスプリングが、車両のドライバ及び/又は乗客の荷重の下で圧縮する「ライドイン」スプリングとして働くために、第1・第2のスプリングと直列に使用されてよい。従って、本発明の範囲は上に記述された実施形態の開示によって制限されていない。代わりに、本発明は続く請求項の参照によって決定されるべきである。

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