JP2005254953A - エアリーフサスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性を損なうことなく制動時におけるワインドアップの発生を確実に抑制し且つリーフスプリングのばね定数を低く抑えて良好な乗心地を維持し得るようにしたエアリーフサスペンションを提供する。
【解決手段】アクスル３を長手方向中間部下面に連結して車両前後方向に延び且つその前後端部をサイドレール１に枢着したリーフスプリング２と、該リーフスプリング２とサイドレール１との間に介装したエアスプリング４とを備えたエアリーフサスペンションに関し、リーフスプリング２の上下面何れかの長手方向中間部に基端部を固定して該リーフスプリング２に対し所要のクリアランスを隔てながら車両前方側へ延在し且つその先端部がリーフスプリング２の所定以上の撓み変形時にのみ該リーフスプリング２の前端部（アイ２ａ）に掛止されるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアリーフサスペンションに関するものである。

車両のアクスルをサイドレールに懸架するために用いられるサスペンションには、各種の形式を採用したものがあるが、それらのうちで複数枚のリーフスプリングを積層して成るリーフサスペンションは、構造が簡単でコストが安く済む上に強度が大きくて耐久性も高いという特徴を有しており、従来よりトラック等の車両に広く用いられている。

ただし、従来のリーフサスペンションにおいては、その乗心地が現状のエアサスペンションと比較して劣るものであることが否めず、リーフスプリングとエアスプリングとを併用することでコストを安価に抑えながら乗心地を向上し得るようにしたエアリーフサスペンションの研究開発が進められている。

図７は従来におけるエアリーフサスペンションの一例を示すもので、図中１は車両前後方向に延びてシャシフレームの一部を成す左右一対のサイドレール、２は該サイドレール１に沿わせて車両前後方向に架設されたリーフスプリング、３はＩビームから成るアクスルを示し、該アクスル３はリーフスプリング２の長手方向における前寄りの中途部下面にボルト等で結合されており、各リーフスプリング２におけるアクスル３の支持位置の上面と各サイドレール１との間にエアスプリング４が介装されている。

前記リーフスプリング２の前端部は、上向きに巻かれてアイ２ａとして形成されており、該アイ２ａをサイドレール１側のフロントブラケット５に装備された水平ピン６に対し傾動自在に巻き掛けられている。

他方、前記リーフスプリング２の後端部は、前端部側と同様に上向きに巻かれてアイ２ｂとして形成され、該アイ２ｂをサイドレール１側のリヤブラケット７に装備されたシャックル８の水平ピン９に対し傾動自在に巻き掛けられており、リーフスプリング２が弓状に撓むことによる前後方向の伸び縮みが前記シャックル８の揺動で吸収されるようにしてある。

また、リーフスプリング２によりアクスル３が担持されている箇所には、後方側へ張り出すブラケット１０も一緒に固定されており、このブラケット１０の先端部と、その直上のサイドレール１との間がショックアブソーバ１１により連結されている。

尚、本出願人は、リーフスプリング２とエアスプリング４とを併用したエアリーフサスペンションに関連する先行技術として未公開の先行出願（特願２００２−２６３９９８号）を既に出願している。

以上に述べた如きリーフスプリング２とエアスプリング４とを併用したエアリーフサスペンションにおいて、その乗心地を既存の高価なエアサスペンションに近づけるためには、リーフスプリング２を靭性を伴う高強度の鋼材により形成して該リーフスプリング２を左右各一枚とし且つその板厚を極力薄くして低ばね定数化を図る必要がある。

ただし、板厚を薄くして低ばね定数化を図ることでリーフスプリング２があまり柔らかくなってしまうと、制動時にアクスル３に生じる軸回りの回転モーメントが抑え込めなくなって、リーフスプリング２にワインドアップ（アクスル３より前方側のリーフスプリング２が下方向きに湾曲し且つ後方側のリーフスプリング２が上方向きに湾曲してしまうＳ字形の変形：図中の一点鎖線参照）が起こり易くなり、このワインドアップを要因として、制動時におけるフィーリングの悪化（ブレーキの効き具合が悪い感触）、過大応力の発生によるリーフスプリング２の塑性変形や早期破損を招く虞れが生じる。

このため、従来にあっては、前述の如きワインドアップを抑制する目的でリーフスプリング２の前半部分を厚板に形成して剛性を高める一方、後半部分を薄板に形成し且つその長さを大きくとることでばね定数を低く抑えて乗心地の悪化を極力回避するようにしている。

尚、図７中における１２はエアスプリング４の下端部をリーフスプリング２上面に装着するための下部ブラケット、１３はエアスプリング４の上端部をサイドレール１下面に装着するための上部ブラケット、１４はエアスプリング４に作動空気を給排するためのエアチューブを示す。

しかしながら、このようなリーフスプリング２を採用した場合、アクスル３がリーフスプリング２の長手方向中間部より前方側に配置されることになるので、旋回時等に横荷重を受けた時のリーフスプリング２の横変位により車両直進方向に対するアクスル３の向きが変化して操縦安定性に悪影響を及ぼす虞れがあった。

即ち、旋回時等に横荷重を受けた時のリーフスプリング２の横変位は、該リーフスプリング２の長手方向前後端部を起点として概ね長手方向中間部付近で最大の振れ幅となり、この中間部付近でアクスル３が支持されていれば、該アクスル３は車幅方向に変位するだけで車両直進方向に対し特に向きが変わらないのであるが、アクスル３の支持位置が前方寄りにずれている場合には、該アクスル３の支持位置が平面的に見てリーフスプリング２の前端部を起点とする振り子状に変位することになる。

このため、左右のリーフスプリング２の横変位時に、一方のリーフスプリング２によるアクスル３の支持位置が前方に変位し且つ他方のリーフスプリング２によるアクスル３の支持位置が後方に変位することになり、結果的にアクスル３に運転者が意図しない舵角が生じてしまうことになる。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、操縦安定性を損なうことなく制動時におけるワインドアップの発生を確実に抑制し且つリーフスプリングのばね定数を低く抑えて良好な乗心地を維持し得るようにしたエアリーフサスペンションを提供することを目的としている。

本発明は、アクスルを長手方向中間部下面に連結して車両前後方向に延び且つその前後端部をサイドレールに枢着したリーフスプリングと、該リーフスプリングとサイドレールとの間に介装したエアスプリングとを備えたエアリーフサスペンションにおいて、リーフスプリングの上下面何れかの長手方向中間部に基端部を固定して該リーフスプリングに対し所要のクリアランスを隔てながら車両前方側へ延在し且つその先端部がリーフスプリングの所定以上の撓み変形時にのみ該リーフスプリングの前端部に掛止されるように構成したことを特徴とするものである。

このようにすれば、制動時にアクスルに軸回りの回転モーメントが生じても、該アクスルより前方側のリーフスプリングが下方向きに湾曲しようとした際に、ハーフスパンリーフの先端部がリーフスプリングの前端部に掛止され、このハーフスパンリーフが撓んで反力を生じることにより湾曲が抑え込まれるので、制動時におけるリーフスプリングのワインドアップが抑制されることになり、これによって、制動時のフィーリングの悪化（ブレーキの効き具合が悪い感触）、過大応力の発生によるリーフスプリングの塑性変形や早期破損が防止されることになる。

また、リーフスプリングが軽負荷を受けて小さく撓んでいる間はリーフスプリングのみが作用し、リーフスプリングが所定以上の重負荷を受けて大きく撓んだ時に、ハーフスパンリーフの先端部がリーフスプリングの前端部に掛止されてハーフスパンリーフがリーフスプリングと一緒に作用することになるので、重負荷でのみばね定数が大きくなるような非線形のばね特性が実現されることになり、リーフスプリングのばね定数を低く抑えて通常走行時における良好な乗心地を維持することも可能となる。

しかも、このようにワインドアップを抑制し且つ通常走行時における良好な乗心地を維持するにあたり、アクスルがリーフスプリングの長手方向中間部で支持されていることにより、リーフスプリングが横変位しても、アクスルは車幅方向に変位するだけで車両直進方向に対し特に向きが変わらないので、操縦安定性に悪影響が及ぶ心配がない。

また、リーフスプリングが所定以上の重負荷を受けて大きく撓んだ時に、ハーフスパンリーフがリーフスプリングと一緒に作用してばね定数を大きくするので、左右のハーフスパンリーフが車体のローリングを抑制するスタビライザとして機能し、これによりリーフスプリングの低ばね定数化によるロール剛性の低下が回避されることになる。

更に、本発明においては、リーフスプリングの長手方向中間部より車両後方側にずれた位置にエアスプリングをオフセット配置すると共に、リーフスプリングの長手方向中間部より車両前方側にずれた位置でリーフスプリングとサイドレールとの間をショックアブソーバにより連結することが好ましい。

このようにすれば、制動時にアクスルに軸回りの回転モーメントが生じても、アクスルの前側でショックアブソーバが引き伸ばされることで減衰作用が働くと共に、アクスルの後側でエアスプリングが圧縮されて反力を生じることによりアクスル自体の軸回りの回転が抑え込まれるので、制動時におけるリーフスプリングのワインドアップがより一層確実に抑制されることになる。

また、本発明においては、サイドレールよりも車幅方向外側に張り出したエアスプリングの上面部分に、サイドレールの外側面に沿って起立するサージタンクを設け、該サージタンクを直下のエアスプリングに対し連通せしめると良い。

このようにすれば、従来において何ら利用されていなかった余剰空間を有効に活用してサージタンクをコンパクトに配置し、このサージタンクをエアスプリングと連通させて該エアスプリングの容積を補うことにより作動空気量を増やし、そのばね定数を低下させて更なる乗心地の向上を図ることが可能となる。

上記した本発明のエアリーフサスペンションによれば、操縦安定性を損なうことなく制動時におけるワインドアップの発生を確実に抑制することができ、しかも、リーフスプリングを全長に亘り薄板とすることで該リーフスプリングのばね定数を低く抑えて良好な乗心地を維持することができ、更には、ハーフスパンリーフのスタビライザとしての機能によりリーフスプリングの低ばね定数化によるロール剛性の低下を回避することもできる等種々の優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１及び図２に示す如く、本形態例においては、前述した図７と略同様のリーフスプリング２とエアスプリング４とを併用したエアリーフサスペンションに関し、リーフスプリング２を全長に亘り薄板として低ばね定数化を図り、これにより車両前後方向の配置スパンを先の図７のリーフスプリング２より短縮してサイドレール１に装備してある。

そして、このように全長に亘り薄板としたリーフスプリング２の長手方向中間部下面にアクスル３が連結されている一方、このリーフスプリング２の長手方向中間部上面には、該リーフスプリング２の前半部分の上面に沿うハーフスパンリーフ１５の基端部が一緒に連結されて固定されるようになっている。

ここで、このハーフスパンリーフ１５は、比較的剛性の高い厚板として形成されてリーフスプリング２の上面に対し所要のクリアランスを隔てながら車両前方側へ延在しており、その先端部がリーフスプリング２の前端部を成すアイ２ａまで延びて、該アイ２ａの外周囲に対し所要のクリアランスを隔てて下向きに巻き回されている。

即ち、リーフスプリング２の所定以上の撓み変形時にのみ該リーフスプリング２のアイ２ａにハーフスパンリーフ１５の先端部が掛止されるようになっており、リーフスプリング２の撓み変形が小さいうちは、ハーフスパンリーフ１５がサスペンションとして何も機能しないようになっている。

また、リーフスプリング２によりアクスル３が担持されている箇所には、前方側へ張り出すブラケット１０も一緒に固定されており、このブラケット１０の先端部と、その直上のサイドレール１との間がショックアブソーバ１１により連結されている。

一方、エアスプリング４は、ハーフスパンリーフ１５の基端部の上面に下部ブラケット１２を介して下端部が装着され、その上端部が上部ブラケット１３を介してサイドレール１の下面に装着されているが、リーフスプリング２の長手方向中間部より車両後方側にずれた位置にオフセット配置されるようになっている。

而して、このようにエアリーフサスペンションを構成すれば、制動時にアクスル３に軸回りの回転モーメントが生じても、該アクスル３より前方側のリーフスプリング２が下方向きに湾曲しようとした際に、ハーフスパンリーフ１５の先端部がリーフスプリング２の前端部のアイ２ａに掛止され、このハーフスパンリーフ１５が撓んで反力を生じることにより湾曲が抑え込まれるので、制動時におけるリーフスプリング２のワインドアップが抑制されることになり、これによって、制動時のフィーリングの悪化（ブレーキの効き具合が悪い感触）、過大応力の発生によるリーフスプリング２の塑性変形や早期破損が防止されることになる。

この際、特に本形態例の場合には、リーフスプリング２の長手方向中間部より車両後方側にずれた位置にエアスプリング４がオフセット配置されていると共に、リーフスプリング２の長手方向中間部より車両前方側にずれた位置でリーフスプリング２とサイドレール１との間がショックアブソーバ１１により連結されているので、制動時にアクスル３に軸回りの回転モーメントが生じても、アクスル３の前側でショックアブソーバ１１が引き伸ばされて減衰作用が働くと共に、アクスル３の後側でエアスプリング４が圧縮されて反力を生じることによりアクスル３自体の軸回りの回転が抑え込まれるので、制動時におけるリーフスプリング２のワインドアップがより一層確実に抑制されることになる。

また、リーフスプリング２が軽負荷を受けて小さく撓んでいる間はリーフスプリング２のみが作用し、リーフスプリング２が所定以上の重負荷を受けて大きく撓んだ時に、ハーフスパンリーフ１５の先端部がリーフスプリング２の前端部のアイ２ａに掛止されてハーフスパンリーフ１５がリーフスプリング２と一緒に作用することになるので、重負荷でのみばね定数が大きくなるような非線形のばね特性が実現されることになり、リーフスプリング２のばね定数を低く抑えて通常走行時における良好な乗心地を維持することも可能となる。

しかも、このようにワインドアップを抑制し且つ通常走行時における良好な乗心地を維持するにあたり、アクスル３がリーフスプリング２の長手方向中間部で支持されていることにより、リーフスプリング２が横変位しても、アクスル３は車幅方向に変位するだけで車両直進方向に対し特に向きが変わらないので、操縦安定性に悪影響が及ぶ心配がない。

また、リーフスプリング２が所定以上の重負荷を受けて大きく撓んだ時に、ハーフスパンリーフ１５がリーフスプリング２と一緒に作用してばね定数を大きくするので、左右のハーフスパンリーフ１５が車体のローリングを抑制するスタビライザとして機能し、これによりリーフスプリング２の低ばね定数化によるロール剛性の低下が回避されることになる。

従って、上記形態例によれば、操縦安定性を損なうことなく制動時におけるワインドアップの発生を確実に抑制することができ、しかも、リーフスプリング２を全長に亘り薄板とすることで該リーフスプリング２のばね定数を低く抑えて良好な乗心地を維持することができ、更には、ハーフスパンリーフ１５のスタビライザとしての機能によりリーフスプリング２の低ばね定数化によるロール剛性の低下を回避することもできる。

図３〜図５は本発明の別の形態例を示すもので、エアスプリング４の上端部をサイドレール１の下面に装着する上部ブラケット１３を図示の如き上部ブラケット１６に変更し、この上部ブラケット１６の一部にサージタンク１７を設け、該サージタンク１７を直下のエアスプリング４に対し連通パイプ１８を介して連通させたものとなっている。

ここで、前記上部ブラケット１６に設けたサージタンク１７は、特に図４や図５に示してある通り、サイドレール１よりも車幅方向外側に張り出したエアスプリング４の上面部分でサイドレール１の外側面に沿い起立しており、エアスプリング４よりも車幅方向外側に張り出さないようにしてある。

このようにすれば、従来において何ら利用されていなかった余剰空間を有効に活用してサージタンク１７をコンパクトに配置し、このサージタンク１７をエアスプリング４と連通させて該エアスプリング４の容積を補うことにより作動空気量を増やし、そのばね定数を低下させて更なる乗心地の向上を図ることができる。

図６は本発明の更に別の形態例を示すもので、図１におけるハーフスパンリーフ１５をリーフスプリング２の前半部分の下面側に配置したものとなっており、このハーフスパンリーフ１５の基端部は、ショックアブソーバ１１のブラケット１０と一緒にリーフスプリング２の長手方向中間部下面とアクスル３との間に連結されている。

このハーフスパンリーフ１５は、図１の場合と同様に比較的剛性の高い厚板として形成されてリーフスプリング２の下面に対し所要のクリアランスを隔てながら車両前方側へ延在しており、その先端部がリーフスプリング２の前端部を成すアイ２ａまで延びて、該アイ２ａの外周囲に対し所要のクリアランスを隔てて上向きに巻き回されている。

そして、このようにハーフスパンリーフ１５をリーフスプリング２の前半部分の下面側に配置しても、前述した図１のものと同じ作用効果を得ることができるが、リーフスプリング２の上面に対しハーフスパンリーフ１５の厚み分が嵩上げされなくなってしまうので、図示の如くエアスプリング４を車両後方側へオフセット配置する場合には、リーフスプリング２の撓み時にエアスプリング４の下端部が干渉しないようスペーサ１９を介装しなければならなくなり、エアスプリング４の容積を稼ぐ上で若干不利であることは否めない。

ただし、先に図３〜図５で説明した如きサージタンク１７を必要に応じて併用するようにすれば、エアスプリング４の容積を補って図１のものと変わらない低ばね定数化を図ることができる。

尚、本発明のエアリーフサスペンションは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視図である。 本発明の別の形態例を示す側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ方向の矢視図である。 図３のＶ−Ｖ方向の矢視図である。 本発明の更に別の形態例を示す側面図である。 従来例を示す側面図である。

符号の説明

１ サイドレール
２ リーフスプリング
２ａ アイ（リーフスプリングの前端部）
２ｂ アイ（リーフスプリングの後端部）
３ アクスル
４ エアスプリング
１１ ショックアブソーバ
１５ ハーフスパンリーフ
１７ サージタンク

Claims (3)

1. アクスルを長手方向中間部下面に連結して車両前後方向に延び且つその前後端部をサイドレールに枢着したリーフスプリングと、該リーフスプリングとサイドレールとの間に介装したエアスプリングとを備えたエアリーフサスペンションにおいて、リーフスプリングの上下面何れかの長手方向中間部に基端部を固定して該リーフスプリングに対し所要のクリアランスを隔てながら車両前方側へ延在し且つその先端部がリーフスプリングの所定以上の撓み変形時にのみ該リーフスプリングの前端部に掛止されるように構成したことを特徴とするエアリーフサスペンション。
2. リーフスプリングの長手方向中間部より車両後方側にずれた位置にエアスプリングをオフセット配置すると共に、リーフスプリングの長手方向中間部より車両前方側にずれた位置でリーフスプリングとサイドレールとの間をショックアブソーバにより連結したことを特徴とする請求項１に記載のエアリーフサスペンション。
3. サイドレールよりも車幅方向外側に張り出したエアスプリングの上面部分に、サイドレールの外側面に沿って起立するサージタンクを設け、該サージタンクを直下のエアスプリングに対し連通せしめたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアリーフサスペンション。

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