JP2003533394A - 非対称の板ばねを内蔵するトラックのサスペンション - Google Patents

非対称の板ばねを内蔵するトラックのサスペンション

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ミラー，ローレンス・エドワード
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Abstract

(57)【要約】 中空車軸７上で車の車台の前後に伸びるフレーム部材６を支持する、図２に図示したサスペンション装置５は、非対称の板ばね８の端部を回動可能に支持し又は該端部を案内するフレームブラケット１８と、板ばねの後端又は後縁端を支持するばね端部支持体１７と、その両端の中間の位置にて板ばねを取り付ける組立体とを備えている。板ばねは、車軸７の中心線から反対方向に伸びる２つの片持ち状延長部２１、２２に分割される。１つの片持ち状延長部は、他方の片持ち状延長部よりも実質的に厚い厚さを有している。非対称の板ばねの少なくとも１つのばね片は板ばねの全長に亙って伸びている。１つの特別な実施の形態において、より短いばね片は、空気ばね１０が車軸に又はその一側部に取り付けられた状態にて車軸の上方に亙って伸びる一端部分を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、全体として、トラック用の車軸サスペンションの新技術及び改良に
関し、特に、車軸が中空であり且つ溶接により組み立てられる、トラックの前側
ステアリング車軸用のサスペンションに関する。しかし、本発明は、後車軸及び
鋳造むく車軸並びに鍛造むく車軸にも適用可能である。本発明の全ての適用例に
おいて、車の横揺れ安定性は著しく向上する。
【０００２】 本発明のサスペンションは、前後に伸びて、その一端が車台のほぼ前後に伸び
る側部フレーム部材上の取り付けブラケットに回動可能に取り付けられ、その他
端がフレーム部材に適宜に固着された非対称の板ばねを内蔵している。本明細書
で使用するように、「非対称」という用語は、板ばねの片持ち状の延長部の異な
る長さを意味するのではなくて、その異なるそれぞれのばね率を表わすものとす
る。その両端の間の中間の位置にて、板ばねは、車軸の隣接する端部に適宜に取
り付けられている。所望であるならば、板ばねにより提供される弾性的な支持力
は、サスペンション内に空気ばねを内蔵することにより向上させ、これにより車
に「空中に浮く（ａｉｒ ｒｉｄｅ）」特徴を持たせることができる。
【０００３】 本発明に従ってサスペンション内で使用される非対称の板ばねは、２つの型式
のものがある。１つの型式のものは、一端から一端までばねの全長に亙って伸び
る少なくとも１つのばねとばね取り付けブラケットに回動可能に取り付けられた
端部から車軸まで伸びる少なくとも１つの追加のより短いばね片とを組み合わせ
る。かかる板ばねの例は、その開示内容を参考として引用し本明細書に含めた、
２０００年３月１０日付けで出願された米国特許出願第０９／５２２，５８５号
に開示されている。他の型式の板ばねは、ばねの全長に亙って伸びるテーパー付
きの渦巻き状の単一ばね片から成る板ばねであって、車軸から回動可能に取り付
けられた端部まで一方向に伸びる比較的厚い片持ち状延長部と、車軸からその他
端まで反対方向に伸びる第二の比較的薄い片持ち状延長部とが形成された板ばね
を内蔵している。この片持ち状延長部は、比較的大きいばね率を有し、また、比
較的小さいばね率を有し且つ実質的により剛性でない比較的薄い片持ち状延長部
よりも実質的に剛性である。かかる板ばねの一例は、その開示内容を参考として
引用し本明細書に含めた、１９９９年８月１７日付けでウィルソン（Ｗｉｌｓｏ
ｎ）に対し発行された米国特許第５，９３８，２２１号に開示されている。これ
と代替的に、上記の米国特許出願第０９／５２２，５８５号に開示されたように
、その双方の型式の特徴を使用してもよい。
【０００４】 一側部のフレーム部材を車軸の一端にて支持する車の一側部におけるサスペン
ションの構造は車の反対側でも同じものとされることが理解されよう。 その好ましい実施の形態において、本発明の車軸サスペンションは、比較的軽
量であること、低コストであり且つ横揺れ安定性に優れることとを特徴としてい
る。従って、本発明の目的は、全体的に説明すれば、高い横揺れ安定性を呈し且
つ比較的軽重量であり、また、容易に利用可能な構成要素から比較的低コストに
て商業的に生産可能である車軸サスペンションを提供することである。
【０００５】 本発明のより具体的な目的は、車軸に取り付けられた板ばねにより与えられる
ねじり作用に対する中空車軸本体の高い捩れ剛性と、１つの片持ち状延長部が他
方の片持ち状延長部の剛性よりも実質的に大きい剛性、好ましくは、少なくとも
４対１の比率の剛性を有する片持ち状延長部とを組み合わせることにより、軽重
量で低コストの車軸サスペンションを提供することである。
【０００６】 本発明の特定のその他の目的は、添付図面に関する以下の詳細な説明を参照す
ることにより当該技術分野の当業者に明らかになるであろう。 図１及び図２を参照すると、全体として参照番号７で示した車軸の両端に取り
付けられた、全体として参照番号６−６で示した、前後に伸びる一対の車台側部
フレーム部材を備えるサスペンションが全体として参照番号５で示してある。車
軸７は、例えば、トラックの中空の組み立てた前側ステアリング車軸とすること
ができる。車台は、全体として参照番号８−８で示した前後に伸びる複合的板ば
ねにより一部分支持され、且つ全体として参照番号１０−１０で示した１対の空
気ばねによって支持されている。組み立てた車軸７は、中空断面であり、鋳造又
は鍛造により中実な断面とされずに、溶接により組み立てられる既知の型式のも
のである。組み立てた車軸７は、中空であるため、該車軸は、その比較的軽重量
であることを考慮するならば、捩れ抵抗性が大きいことを特徴としている。後輪
駆動車軸に関して使用できる中空の車軸ハウジングような、その他の形態の車軸
が使用可能であることが理解されよう。
【０００７】 前後に伸びるばね８の各々は、約１０００ポンド以上／平方インチ（約６８９
５０００パスカル）の剛性を有する比較的薄い全長の単一ばね片から成る板ばね
１１によって形成され、この板ばね１１は、約０乃至４００ポンド／平方インチ
（約２７５８０００パスカル）の剛性を有する比較的厚く且つより短い板ばね１
２と組み合わされるが、常に、前側持ち状延長部と後側片持ち状延長部との間に
少なくとも４対１の剛性比を維持する。板ばね１２には、一端に目玉１３が形成
され、空気ばね１０の１つが取り付けられる他端にずらして持ち上がったプラッ
トフォーム１４が形成されている。所望であるならば、プラットフォーム１４は
、車軸固定構造体の頂部パッド１９の一部分として形成することができる。全長
板ばね１１には、一端に目玉１５が形成されており、その一旦は、短い板ばね１
２の目玉１３の周りを取り巻いている。全長板ばね１１の他端には、既知の従来
の仕方にてシャックル１７の一端に回動可能に接続された目玉１６が形成されて
いる。相互に嵌合する目玉１３、１５は、いわゆる「二番巻き」を構成し、この
二番巻きは、その上端がフレーム部材６の側部に取り付けられた、全体として参
照番号１８で示すブラケットの下端に回動可能に接続されている。当該技術分野
にて周知であるように、二番巻き接続部は、相互に嵌合するばねの目玉が何らか
の理由により破損し又は機能しなくなったとき、冗長性を提供する。
【０００８】 プラットフォーム１４が形成されたその末端に隣接して、比較的厚い板ばね１
２及び全長板ばね１１が図１乃至図３に示すように、既知の車軸固定構造体によ
り車軸７に取り付けられている。好ましくは、空気ばね１０の各々は、側部フレ
ーム部材６上に取り付けられたブラケット２０に上端が取り付けられた状態でプ
ラットフォーム１４に既知の仕方にて取り付けられるようにする。これと代替的
に、空気ばね１０は、図３に示した仕方にて車軸７上にて直接、取り付けてもよ
い。しかし、ブラケット１８の反対側の車軸７の側部に対し空気ばね１０をプラ
ットフォーム１４上に取り付けることが好ましく、それは、このことは、垂直荷
重を支えるため空気ばねに対し増大した機械的利点を提供するからである。
【０００９】 図１及び図２に示した構成において、空気ばね１０及び図２に全体として参照
番号２１で示した片持ち状延長部は、共に、車台に対する垂直荷重の支持力の殆
どを提供する一方、図２に全体として参照番号２２で示し且つ全長板ばね１１内
に形成された片持ち状延長部は、垂直荷重に対する支持力の１０％以下を提供す
る。比較的薄い全長板ばね１１の主要な機能は、サスペンションに加わる側部荷
重に抗し且つ冗長性を提供することである。この２つの部分から成る複合的ばね
は、その開示内容を参考として引用し本明細書に含めた、１９９９年８月１７日
付けで発行されたウィルソンの米国特許第５，９３８，２２１号に記載されたも
のと同一の大きいばね率の差を有している。
【００１０】 空気ばね１０がプラットフォーム１４に取り付けられ且つ前側ステアリング車
軸７の中心線からずらした、図１及び図２に図示したサスペンションの構成は、
車軸７が前側ステアリング車軸であるとき、ステアリング運動学的作用の点で有
利な結果を提供する。このように、当該技術分野にて、ばねは、いわゆる「ロス
線（Ｒｏｓｓ Ｌｉｎｅ）」を決定することが全体として既知である、いわゆる
「ロス（Ｒｏｓｓ）」点である空間内の１つの仮想点の周りをアーチ状に曲がる
。ロス点は、図４に参照符号Ｒで表示され、ロス線はＲＬで表示されている。ロ
ス線は可能な限り平坦で且つ長くなければならず、また、ロス線の幾何学的形態
は車のドラッグリンクの幾何学的形態に一致しなければならないことが既知であ
る。
【００１１】 図４に図示するように、複合的ばね８に荷重が加わるとき、空気ばね１０が車
軸の中心点の後方にずらして配置されることにより、延長部１１はキャスタに向
けてより大きく回転する。このことは、長く且つ平坦なロス線（ＲＬ）を形成す
る。図３に図示するように、空気ばね１０を車軸７の上に取り付けたとき、ロス
線は比較的短く且つ急峻となり、ロス点はばね８の目玉の内方に（すなわち、右
側に）配置される。
【００１２】 空気ばね１０が車軸７の中心線の後方で片持ち状にプラットフォーム１４に取
り付けられる、図１及び図２に図示したサスペンションの形態は、前方から後方
に伸びるばね８は既存の車のパッケージ体に取り付け得るような設計とすること
を可能にする。このように、ばねの前側目玉１３、１５は、既存のハンガーに取
り付けることができる。車の既存のステアリング連結装置に合うようにロス線の
特徴を調節できる程度にまで前側片持ち状の延長部２２、後側片持ち状の延長部
２１及び空気ばね１０に作用する荷重を最適化することができる。
【００１３】 複合的ばね８は上述した幾つかの有利な点を提供するものの、これら複合的ば
ねは、図６及び図７に全体として参照番号２５で示したテーパー付きの渦巻き単
一ばね片から成る板ばねと置換することができる。ばね２５の構造及び機能は、
その開示内容を参考として引用し本明細書に含めた、１９９９年８月１７日付け
で発行された米国特許第５，９３８，２２１号に図示し且つ詳細に記載されてい
る。ばね２５には、取り付けブラケット１８に取り付けることのできる一端に目
玉２６が形成されている（図２及び図３）。ばね２５の前側片持ち状の延長部は
、全体として参照番号２７で示され且つ目玉２６からばねの中間部分内に配置さ
れた開口２８まで伸びている。図示するように、片持ち状の延長部２７は、目玉
２６から点２８までほぼ連続的な方向に向けて伸びており、このため延長部内に
波状部分は形成されない。点２８から参照番号３０で示したばねの端部まで伸び
る片持ち状延長部は参照番号３１で示してある。片持ち状延長部３１は、波状部
分が形成されずに、点２８からその端部３０まで、ほぼ連続的な方向に伸びてい
る。
【００１４】 片持ち状の延長部２７は、全体として参照番号３２で示した車軸領域を含む。
この着座領域は、板ばねが車の車台フレームに接続されたとき、テーパー付きの
渦巻き板ばね２５の最下端点２８を含む。
【００１５】 片持ち状の延長部３１の逆アーチ状部分は、全体として参照番号３３で示して
ある。ばね２５の厚さは、片持ち状の延長部２７にて最大であり、片持ち状の延
長部３１のより薄い厚さまでテーパーが付けられることが理解されよう。ばね２
５は、図７に図示するように、端部３０を除いて、均一な幅を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 １対の車台側部フレーム部材が空気ばねと組み合わせて前後に伸びる板ばねに
より車軸上に支持された状態を示す、本発明の１つの好ましい実施の形態の等角
図である。
【図２】 図１に示したサスペンションの側面図である。
【図３】 空気ばねが車軸に直接、取り付けられた、図１に示したサスペンション装置の
側面図である。
【図４】 図１乃至図３のサスペンション内に内蔵させた前後への板ばねのステアリング
運動学的作用を示す概略図である。
【図５】 図１乃至図３に示したサスペンション内に内蔵させた前後への板ばねの側面図
である。
【図６】 図１乃至図５の複合的な前後への板ばねに代えて、図１乃至図３のサスペンシ
ョンにて使用できるテーパー付きの渦巻き型単一ばね片から成る板ばねの側面図
である。
【図７】 図６に図示したばねの頂面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ウィルソン，ウィリアム アメリカ合衆国イリノイ州60515，ダウナ ーズ・グロウヴ，ウォールバンク・アベニ ュー 4923 Ｆターム(参考） 3D001 AA17 BA56 CA03 DA01 DA02 DA05 3J059 AA10 AE04 BA17 BB04 BB08 CA06 CB11 DA16 GA02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中空で且つ捩れ剛性である車の車軸の隣接する端部上で車の
    車台の一側部にて前後に伸びるフレーム部材を支持するサスペンション装置であ
    って、 ばねの一端を支持し得るように前記フレーム部材に取り付けられたフレームブ
    ラケットと、 ばねの他端を支持し得るように前記フレームブラケットから隔てた関係にて該
    フレーム部材上に取り付けられたばねの端部支持体と、 前記フレームブラケットに回動可能に取り付けられた一端と、前記ばねの端部
    支持体に取り付けられたその他端とを有する非対称の板ばねと、 その両端の中間の位置にて前記板ばねを前記中空車軸の端部に取り付け、これ
    により、前記非対称の板ばねが前記中空車軸の中心線の一側部における第一の片
    持ち状延長部と、前記中空車軸の中心線の反対側部における第二の片持ち状延長
    部とに分割されるようにする手段とを備え、車の反対側に同一のものが設けられ
    るサスペンション装置において、 前記片持ち状延長部の１つが、他方の片持ち状延長部の剛性よりも実質的に大
    きい剛性を有するように改良した、サスペンション装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のサスペンションにおいて、前記片持ち状延
    長部が、他方の片持ち状延長部の剛性よりも少なくとも４倍以上のより大きい剛
    性を有するように改良した、サスペンション。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のサスペンションにおいて、前記非対称のば
    ねが、該ばねの全長に亙って伸びる少なくとも１つのばね片と、前記より大きい
    剛性を有する前記片持ち状延長部の１つのばね片を形成する少なくとも１つのよ
    り短いばね片とを備えるように改良した、サスペンション。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のサスペンションにおいて、前記より剛性な
    片持ち状延長部の端部が前記フレームブラケットに対する二番巻き型の回動可能
    な取り付け部を有するように改良した、サスペンション。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載のサスペンションにおいて、前記より短いば
    ね片が、前記車軸に隣接して前記全長ばね片の上方に亙り且つ前記フレームブラ
    ケットと反対側のその側部に一端部分を有し、該端部分に取り付けられた空気ば
    ねが該端部分と前記フレーム部材との間を車台を支持する関係にて伸びるように
    改良した、サスペンション。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載のサスペンションにおいて、空気ばねが、前
    記より短いばね片上に且つ前記車軸の端部の上方に亙って取り付けられ、前記非
    対称ばねと前記フレーム部材との間を車台を支持する関係にて伸びるように改良
    した、サスペンション。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載のサスペンションにおいて、前記非対称の板
    ばねが、前記ブラケットに回動可能に取り付けられた前記端部に目玉を有するテ
    ーパー付きの渦巻き単一のばね片から成る板ばねであり且つより大きい剛性を有
    する前記片持ち状延長部の一端であり、該片持ち状延長部が、その内部に波形部
    分が形成されずに、前記目玉から前記車軸までほぼ連続的な方向に向けて伸び、
    前記片持ち状延長部の他方が、その内部に波状部分が形成されずに、逆アーチ状
    部分を有して、前記車軸から前記ばね端部の支持体までほぼ連続的な方向に向け
    て伸び、前記片持ち状延長部が、比較的大きいばね率を有し且つより大きい剛性
    を有し、また、比較的小さいばね率を有する他方の片持ち状延長部よりも実質的
    により厚いように改良した、サスペンション。
  8. 【請求項８】 車の車軸の隣接する端部上で車の車台の一側部にて前後に伸
    びるフレーム部材を支持するサスペンション装置であって、 ばねの一端を支持し得るように前記フレーム部材に取り付けられたフレームブ
    ラケットと、 前記フレームブラケットから隔てた関係にて該フレーム部材上に取り付けられ
    たばねの端部支持体と、 前記フレームブラケットに回動可能に取り付けられた一端と、前記ばねの端部
    支持体に取り付けられたその他端とを有する非対称の板ばねと、 その両端の中間の位置にて前記板ばねを前記車軸の端部に取り付け、これによ
    り、前記非対称の板ばねが前記車軸の中心線の一側部における第一の片持ち状延
    長部と、前記車軸の中心線の反対側部における第二の片持ち状延長部とに分割さ
    れるようにする手段とを備え、車の反対側に同一のものが設けられるサスペンシ
    ョン装置において、 前記非対称のばねが、該ばねの全長に亙って伸びる少なくとも１つのばね片と
    、前記片持ち状延長部の１つのばね片を形成する少なくとも１つのより短いばね
    片とを備え、前記より短いばね片を含む前記片持ち状延長部が他方の延長部の剛
    性よりも少なくとも４倍以上大きい剛性を有するように改良した、サスペンショ
    ン装置。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載のサスペンションにおいて、前記ばねから相
    当な距離に配置され且つ前記非対称の板ばねから反対方向に向けて前記フレーム
    ブラケット上に支持されたロス点を有し、また、比較的長く且つ平坦なロス線を
    有する、サスペンション。
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