JP2004034857A

JP2004034857A - 車両用懸架装置

Info

Publication number: JP2004034857A
Application number: JP2002195950A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Taniguchi; 谷口　晴之
Original assignee: Araco Co Ltd
Current assignee: Araco Co Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】アブソーバを用いずに所望のばね特性を得る。
【解決手段】懸架装置２５は、片持ち状のメインリーフ２４を備えており、その自由端に後輪１２のアクスル２７が支持されている。メインリーフ２４の上側には、滑らかな凸状面３６Ａを備えた上側補助リーフ３６が取り付けられている。メインリーフ２４は撓み変形時に上側補助リーフ３６の凸状面３６Ａに接触することでその支点が変位してばね定数が変化する。そのため、上側補助リーフ３６の形状等を適宜選定することで、所望のばね特性を得ることができる。従って、アブソーバを省略することが可能となり、コストダウンや、スペースの効率化を図ることができる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車軸を支持する板ばねを備えた車両用懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の懸架装置の一例として、特開平２−２３４８２８号公報に記載のものが知られている。このものは、図１０に示すように、互いに平行に配された左右一対の板ばね１を備えて構成されている。板ばね１は一端側が車体フレーム（図示せず）に固定された片持ち状をなし、その自由端側に後輪２のアクスル（車軸）３が支持されている。一対の板ばね１は、走行中の路面の凹凸等によって、線形のばね特性に従って上下に撓み変形する。ここで、良好な乗り心地を得るためには、板ばねのばね定数を低く設定しておくことが望ましいが、懸架装置全体のばね定数が低い値で一定であると板ばね１のストローク量（撓み変形量）が大きくなってしまうという問題がある。そこで従来では、上記構成にアブソーバを付加することで、懸架装置全体のばね定数を板ばねのストローク量に応じて変化させ、乗り心地とストローク量との兼ね合いを図ることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらアブソーバの使用には、部品コストがかかることに加えて、車体フレームに対する取付位置が高位置になることから、フロアの有効面積が小さくなるなどの欠点があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、アブソーバを用いずに所望の減衰特性を備えるばね特性を得ることの可能な車両用懸架装置を提供するところにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１の発明に係る車両用懸架装置は、車軸を支持する板ばねを備えた車両用懸架装置であって、前記板ばねの撓み変形時にこの板ばねに接触してその支点を変位させる規制部材を設けるとともに、前記板ばねがバウンド側に撓み変形する際の装置全体のばね定数と、リバウンド側へ撓み変形する際のばね定数とが異なる構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記規制部材における前記板ばねに対する接触面が滑らかな凸状をなすとともに、前記支点が前記板ばねの撓み変形量に応じて前記接触面上を変位する構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記板ばねは、一端側が固定された片持ち状をなしており、前記規制部材は、前記板ばねの固定端側に固定されて、前記板ばねに沿って片持ち状に延出する板状をなすところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用および効果】
請求項１及び請求項３の発明によれば、板ばねが撓み変形した時に規制部材に接触することでその支点が変位してばね定数が変化する。そのため、規制部材の形状等を適宜選定することで、所望のばね特性を得ることができる。また、バウンド時とリバウンド時とでばね定数が異なるため、板ばねの共振を減衰させることができる。従って、アブソーバを省略することが可能となり、コストダウンや、スペースの効率化を図ることができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、規制部材の板ばねに対する接触面が滑らかな凸状をなすことで、ばね定数の変化が滑らかになり、乗り心地が良好になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
次に本発明の第１実施形態について図１から図８を参照して説明する。
本実施形態の懸架装置２５は、図１及び図２に示すように、一人乗り用の牽引車両１０に搭載されたものである。この牽引車両１０は、前輪１１を操舵輪、後輪１２を駆動輪とした電動４輪車である。牽引車両１０の前側下部には、前後方向に伸びる梯子状をなした前部フレーム１３が設けられ、その後方に前部フレーム１３よりも高い位置に上下２段の棚状をなす後部フレーム１４が設けられている。後部フレーム１４の下段には、駆動用のバッテリ１５が図示４個載置されている。後部フレーム１４の上段には、前側に座席１６が取り付けられ、その後側のスペースが荷台となっている。後部フレーム１４下段の後端部には、コの字形をなした連結金具１８が取り付けられ、これに上方から下方へピン１９が差し込まれて保持されるようになっている。一方、この牽引車両１０によって牽引される台車２０の前端部からは、貫通孔を備えた連結板２１が突設されており、この連結板２１の先端を連結金具１８の両端部間に差し入れるとともに、ピン１９を連結板２１の貫通孔に貫通させた状態で保持することで、台車２０と牽引車両１０とが連結状態となる。
【００１０】
前部フレーム１３の後端部には、図３及び図４にも示すように、前後一対の横フレーム２３Ａ，２３Ｂが車体の幅方向に張り出して設けられ、その両端部にそれぞれ細長い板状をなすメインリーフ２４（本発明の「板ばね」に相当）の一端部が固定されている（なお、メインリーフ２４は、懸架装置２５の一部を構成しているが、懸架装置２５の詳細な構成については後述する）。一対のメインリーフ２４は、互いに平行をなして後方へ向けて片持ち状に伸びており、その自由端である後端部にゴムブッシュ２６を介して後輪１２のアクスル２７（本発明の「車軸」に相当）を回動可能に支持している。これらの一対のメインリーフ２４の間に挟まれた領域には、電動モータ２９とディファレンシャル３０とを一体に備えた駆動装置３１が配設されている。電動モータ２９は、外形略円柱状をなし、その軸中心とアクスル２７とが平行をなすように、アクスル２７の前側位置に配置されている。ディファレンシャル３０は、電動モータ２９の右端に設けられた出力軸（図示せず）と一対のアクスル２７の端部とを内部に設けられたギア（図示せず）により連結したもので、前後にやや細長い形態をなしている。
【００１１】
後側の横フレーム２３Ｂには、後面側の幅方向のほぼ中央位置にトルクロッド３２が取り付けられており、このトルクロッド３２を介して電動モータ２９の前端側、左右方向の中央よりやや右側（ディファレンシャル３０側）位置が揺動可能に支持されている。トルクロッド３２は、概ね垂直方向に延びており、その上端部がボールジョイント３２Ａを介して横フレーム２３Ｂに転動可能に連結され、下端部がボールジョイント３２Ｂを介して電動モータ２９側に転動可能に連結されている。
【００１２】
続いて懸架装置２５の構造とその動作について説明する。
前後一対の横フレーム２３Ａ，２３Ｂの左右両端部の間には、それぞれ前後方向に沿って取付フレーム３４が架設され、図６にも示すように、その下側にスペーサ３５、上側補助リーフ３６、メインリーフ２４、下側補助リーフ３７が順に重ね合わせられた状態でボルト３８によって互いに固定されている。メインリーフ２４は、アクスル２７を支持した自由端側が上下に撓み変形可能となっている。下側補助リーフ３７は、メインリーフ２４より長さ寸法がやや短い板状をなしており、その一端部がメインリーフ２４の固定端とともに固定され、メインリーフ２４の長手方向に沿って片持ち状に延びて、その自由端側が上下に撓み変形可能となっている。上側補助リーフ３６（本発明の「規制部材」に相当）は、下側補助リーフ３７よりもさらに長さ寸法の短い板状をなし、その一端部がメインリーフ２４の固定端とともに固定されている。上側補助リーフ３６のもう一方の端部は、上向きに（メインリーフ２４から離間する側）に反っており、その下面が滑らかな凸状面３６Ａとなっている。
【００１３】
図７の曲線Ｓ１は、この懸架装置２５のばね特性を示している。乗員の乗っていない空車状態（Ｓａ）では、メインリーフ２４は自由端側が水平姿勢よりも下側に撓んだ姿勢となり、下側補助リーフ３７はメインリーフ２４により下側に撓み変形される。
【００１４】
空車状態より乗員一人が乗車した積車状態（Ｓｂ）においては、メインリーフ２４及び下側補助リーフ３７が概ね水平姿勢をなすとともに、下側補助リーフ３７についてはその自由端に対してメインリーフ２４からの荷重が加わらない自然状態となるように設定されている。このとき、メインリーフ２４は、上側補助リーフ３６の凸状面３６Ａとは非接触の状態であり、上側補助リーフ３６との接触領域の後端が図８のＦ１にある。ここで、図７のＳ２は、メインリーフ２４が上下の補助リーフ３６，３７の作用を受けずにＦ１を支点として上下に撓み変形すると仮定した場合のばね特性を示しており、即ち線形のばね特性（ばね定数がほぼ一定）となっている。
【００１５】
この積車状態（Ｓｂ）から、走行中の路面の凹凸等によって、アクスル２７が上方へバウンドした場合には、メインリーフ２４がまず図８のＦ１を支点として上方へ撓み変形する。このとき、メインリーフ２４の自由端側は、下側補助リーフ３７より離間してその作用を受けないため、前述のばね特性Ｓ２に従って撓み変形する。
【００１６】
メインリーフ２４が図７のＳｃを越えて上方へ撓み変形すると、メインリーフ２４が支点Ｆ１付近から上側補助リーフ３６の凸状面３６Ａに接触して、その接触領域の後端位置に撓み変形の支点が変位する。メインリーフ２４のストローク量（撓み変形量）が大きくなるにつれ、凸状面３６Ａとの接触領域の後端、即ち撓み変形の支点が固定端側から自由端側（図８の右側）へと連続的に変位する。そのため、懸架装置２５のばね定数が徐々に増加し、ばね特性Ｓ１はＳ２から上方へ徐々に離間するような曲線を描くことになる。
【００１７】
メインリーフ２４の撓み変形が最上点に達すると、メインリーフ２４は反動で下側に戻り、上側補助リーフ３６の凸状面３６Ａから離間した後、積車状態（Ｓｂ）に至ると、メインリーフ２４の下面に下側補助リーフ３７の全体が当接する。そして、ここからメインリーフ２４と下側補助リーフ３７とが一体になって下側（リバウンド側）へ撓み変形する。このため、メインリーフ２４がリバウンド側へ撓み変形する場合において、懸架装置２５全体のばね定数はメインリーフ２４単体のばね定数よりも増加し、そのばね特性Ｓ１はＳ２から離間する曲線を描くことになる。
【００１８】
続いて、バウンド時及びリバウンド時における駆動装置３１の動作を説明する。前述したように、駆動装置３１は、電動モータ２９の前端側がトルクロッド３２によって支持されており、ディファレンシャル３０の後部がアクスル２７側に支持されている。アクスル２７が上下に変位したときには、図４又は図５に示すように、駆動装置３１がおおよそトルクロッド３２の下端部付近を中心として回動する。そのため、駆動装置３１の後部側は、アクスル２７とほぼ同じだけ上下に変位するのに対し、駆動装置３１の前部側（電動モータ２９側）の上下の変位量が後部側に比べて小さくなっている。従って、駆動装置３１の前部側については、駆動装置３１を逃がすために必要なスペースが小さくなり、車両の小型化を図ることができる。
【００１９】
以上のように本実施形態によれば、メインリーフ２４は撓み変形時に上側補助リーフ３６に接触することでその支点が変位してばね定数が変化する。そのため、上側補助リーフ３６の形状等を適宜選定することで、所望のばね特性を得ることができる。また、バウンド時とリバウンド時とでばね定数が異なるため、メインリーフ２４の共振を減衰させることができる。従って、アブソーバを省略することが可能となり、コストダウンや、スペースの効率化を図ることができる。
【００２０】
また、上側補助リーフ３６のメインリーフ２４に対する接触面（３６Ａ）が滑らかな凸状をなすことで、ばね定数の変化が滑らかになり、乗り心地が良好になる。
【００２１】
また、車両重量の比較的大きい車両においては、板ばねのばね特性の効果が大きくなるために減衰効果が得にくいが、本実施形態のように車両重量の小さい車両に本発明を適用することで、十分な減衰効果を得ることができる。さらに、乗員の人数によって積車状態（Ｓｂ）における車両重量が大きく変化する車両では、バウンド側とリバウンド側とでばね定数を異なるように設定するのが困難であることから減衰効果が得にくいが、本実施形態のように前記の重量変化が小さい一人乗りの車両に本発明を適用することで、大きな効果を発揮させることができる。
【００２２】
また、積車状態（Ｓｂ）からバウンド側への撓み変形は、所定の範囲内（Ｓｂ〜Ｓｃ）でばね定数が低く抑えられているため、良好な乗り心地を確保できる。また、積車状態（Ｓｂ）からリバウンド側への撓み変形については、全領域でばね定数が高められているため、メインリーフ２４のストローク量を効果的に小さくすることができる。
【００２３】
また、空車状態（Ｓａ）から積車状態（Ｓｂ）までの領域においては、下側補助リーフ３７の作用によってばね定数が高められているため、従来のように板ばねにアブソーバを付加した構成のものに比べて、空車状態と積車状態との車高差を小さく設定することができる。
【００２４】
また、従来では、板ばねがストロークの限界を超えて変形するのを規制するためにバウンドストッパを設けたものがあるが、本実施形態では、上側、下側補助リーフ３６，３７の形状等を選定してばね特性を適宜設定することで、メインリーフ２４の最大ストローク量を小さく規制することができるため、バウンドストッパを設けずに済む。
【００２５】
＜他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、本発明の懸架装置を電動の牽引車両に適用したものを示したが、本発明は、その他の種類の車両に適用しても良く、例えばエンジン車にも適用することができる。
（２）上記実施形態では、片持ちタイプの板ばねを備えた懸架装置を示したが、本発明は、両端を車体フレームに支持した両持ちタイプの板ばねを備えたものにも適用することができる。
（３）規制部材の形状、配置等は、適宜変更することができ、例えば、図９に示すように、横フレーム２３Ｃの下面に接合されたフレーム４０の下面に凸状面４０Ａを形成するようにしても良い。また、規制部材に弾性を持たせても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における牽引車両を示す側面図
【図２】牽引車両の平面図
【図３】懸架装置の平面図
【図４】バウンド時における懸架装置及び駆動装置の動作を示す側面図
【図５】リバウンド時における懸架装置及び駆動装置の動作を示す側面図
【図６】懸架装置の拡大側面図
【図７】懸架装置のばね特性を示す説明図
【図８】バウンド時におけるメインリーフの動作を示す模式図
【図９】他の実施形態における懸架装置を示す拡大側面図
【図１０】従来の懸架装置を示す斜視図
【符号の説明】
１０…牽引車両
２４…メインリーフ（板ばね）
２５…懸架装置
２７…アクスル（車軸）
３６…上側補助リーフ（規制部材）
３６Ａ…凸状面（接触面）
４０…フレーム（規制部材）
４０Ａ…凸状面（接触面）

Claims

車軸を支持する板ばねを備えた車両用懸架装置であって、前記板ばねの撓み変形時にこの板ばねに接触してその支点を変位させる規制部材を設けるとともに、前記板ばねがバウンド側に撓み変形する際の装置全体のばね定数と、リバウンド側へ撓み変形する際のばね定数とが異なる構成としたことを特徴とする車両用懸架装置。
前記規制部材における前記板ばねに対する接触面が滑らかな凸状をなすとともに、前記支点が前記板ばねの撓み変形量に応じて前記接触面上を変位する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用懸架装置。
前記板ばねは、一端側が固定された片持ち状をなしており、前記規制部材は、前記板ばねの固定端側に固定されて、前記板ばねに沿って片持ち状に延出する板状をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用懸架装置。