JP2006507969A - 車両シャシ - Google Patents

Abstract

２つのばねリテーナの間に緊定されたコイルばねを支持するためのばね支持体と振動ダンパとを備えた車両シャシであって、ピストンロッド及び／又はダンパチューブの一領域が、コイルばねの内側に配置されており、少なくとも１つのばねリテーナが、ステータとロータとを有したリング電動モータと、ねじ山付きスピンドルとねじ山付きナットとを有した伝動装置とから成る駆動ユニットによって軸方向調節可能である形式のものであって、ねじ山付きナットと、ねじ山付きスピンドルの少なくとも一部とは、一方ではコイルばねの半径方向内側で、他方ではリング電動モータの軸方向延在範囲において半径方向で設けられている。

Description

本発明は、２つのばねリテーナの間に緊定されたコイルばねを支持するためのばね支持体と振動ダンパとを備えた車両シャシであって、ピストンロッド及び／又はダンパチューブの一領域が、コイルばねの内側に配置されており、少なくとも１つのばねリテーナが、ステータとロータとを有したリング電動モータと、ねじ山付きスピンドルとねじ山付きナットとを有した伝動装置とから成る駆動ユニットによって軸方向調節可能である形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５１００３２号明細書により車両シャシ内部のばね支持体が公知である。この公知のばね支持体は、２つのばねリテーナの間に緊定されたコイルばねを支持するために働き、少なくとも１つの軸方向調節可能なばねリテーナと、車両シャシと車両ボディへの固定部を有する。この場合、ばねリテーナは駆動ユニットによって軸方向で位置決めされる。駆動ユニットとしてはこの場合、電動モータが使用される。この場合、電動モータの回転軸とばねリテーナとの間に伝動装置が配置されている。このようなばね支持体における欠点は、車両ボディと上方のばねリテーナとの間に大きな構成高さが必要であり、これにより振動ダンパまたはばね脚のピストンロッドが特に長く、ひいては屈曲し易く形成されなければならないことであり、もしくはこのようなばね支持体をばね脚のために使用することが困難であることにある。さらにここに記載したばね支持体は多数の機械的な構成部品を必要とし、これにより高い製造コストを伴う。

ＷＯ−Ａ０２／０８００１号特許明細書では、自動車のボディの運動を制御するための装置が記載されている。この場合ボディは、アクティブな作動部材と支持ばねとから成る直列接続体を介して少なくとも１つの車軸に直接的または間接的に支持されている。作動部材は電気機械的な駆動装置により形成されていて、この駆動装置はコイルばねの軸方向外側に設けられていて、軸方向でその下方に位置するスピンドルナットを備えたボールねじ伝動装置に作用結合している。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５１００３２号明細書と同様にこの場合も比較的大きな軸方向の構成スペースが必要であり、従ってこの先行技術のものにも同じ欠点がある。

ＤＥ−Ｃ１０１０１６９４号特許明細書には、２つのばねリテーナの間に緊定されたコイルばねを支持するためのばね支持体と振動ダンパとを有する車両シャシが記載されている。この車両シャシでは、ピストンロッド及び／又はダンパチューブの領域がコイルばねの内側に配置されていて、この場合、少なくとも１つのばねリテーナが、電動モータと伝動装置とから成る駆動ユニットによって軸方向に調節可能である。電動モータは、外側に位置するステータと内側に位置するロータとを有するリングモータとして形成されている。ロータは内側で運動ナットを支持していて、該運動ナットは外側で、ねじ山付きスピンドルとして形成された、ばねリテーナに結合されたばね支持体を軸方向で調節する。運動ナットとばねリテーナとはこの場合、ボールねじスピンドルとして形成されている。このような手段によって、確かに既に、軸方向の構成高さは減じられているが、伝動装置の大きな軸方向の直径により、高い駆動モータが必要である。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の車両シャシを改良して、電動モータを大きくすることなしに大きな軸方向力を付与することができるようにすることである。

この課題は、請求項１の特徴部により解決される。

本発明の有利な別の構成は、請求項２から１５までに記載されている。

先行技術とは異なり、本発明によるばね支持体を有する車両シャシは、構成高さをさらに減じることができるという利点を有している。これにより特に構造的な変更をしなくても通常のばね脚構造にこのばね支持体を使用することができる。通常のばね・衝撃ダンパ組み合わせにおいて使用する場合にも、通常のばね支持体に対して選択的に軸方向で調節可能なばね支持体が使用される場合、別の振動ダンパも別のばねも使用されない。さらに有利には、本発明によるばね支持体は僅かな構成部分しか有しておらず、従って安価に製造することができる。先行技術に対するさらなる利点は、電子リングモータの大きな直径により生じる大きなレバーアームは比較的大きな作動モーメントを生ぜしめることである。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図１〜図３には、種々異なる構成のばね支持体が、ばねと振動ダンパとともに縦断面図で示されていて、全図において同じ構成部分には同じ符号が付与されている。

図１に示したばね支持体は、コイルばね１を受容するために働く。このコイルばねはこの実施例では、コイルばね１の一方の端部がばねリテーナ２に支持されるように形成されている。コイルばね１の内側の中央には振動ダンパ３が配置されており、この振動ダンパ３は、軸方向で振動ダンパチューブ４内に振動運動可能に挿入されるピストンロッド５を有している。この振動ダンパ３は、構造的に規定された所定の減衰を行うように形成することができる。しかしながら、変更可能な減衰力を有するダンパを使用することもできる。ホイールサスペンションの結合は下方領域でフランジ（図示せず）を介して行われる。ピストンロッド５の結合は公知のように車両のボディの構成部分６を介して行われる。このためにピストンロッド５はナット７によって、所定の角度範囲で弾性的にかつ衝撃弾性的に形成された接続部分８にねじ締結されている。この接続部分８もねじ山付きボルト９によってボディの構成部分６に作用結合している。ばね支持体は調整装置１０と協働する。この調整装置は、ステータ１１とロータ１２とから成るリング電動モータ（誘導モータ）から成っていて、ステータとロータにはケーシング１４の内側にエアギャップ１３を形成するように配置されている。リングモータは主として電気的なコイルから成っていて、このコイルは積層体とともに電磁界を形成する。電気的なコイル、積層体パッケージ、場合によってはセンサと、制御・評価電子機器の電気的または電子的な構成部分とは必要とあらば、後に硬化するプラスチック材料によって外側ケーシング１４内に鋳込むことができる。ロータ１２はステータ１１を支持するケーシング１４に対してボールベアリング１５によって支持されている。リング電動モータの軸方向構成高さの内側の半径方向には、片側で、ピストンロッド５に、例えばニードルベアリング１６を介して支承されているねじ山付きスピンドル１７とねじ山付きナット１８とが位置している。この場合、ねじ山付きナット１８は完全に、ねじ山付きスピンドル１７は少なくとも部分的に、リング電動モータのケーシング１４の軸方向構成高さの内側に配置されている。ニードルベアリング１６の代わりに滑り軸受を使用することもできる。このような手段により、調整装置１０の軸方向構成高さを、コストのかかるさらなる構成部分を使用せずに著しく減じることができる。ニードルベアリング１６はこの場合、ねじ山付きスピンドル１７の下方部分に配置されていて、必要とあらば上方部分にも別のニードルベアリング１６を設けることができる。ねじ山付きスピンドル１７の内径が、振動ダンパケーシングの直径よりも大きいならば、軸方向構成高さをさらに減じることができる。この場合、ねじ山付きスピンドル１７が振動ダンパケーシングに被せ嵌められる。ロータ１２を支持する内側のケーシング部分１４′には半径方向の付加部１９が設けられている。この付加部１９は摩擦接続的にねじ山付きスピンドル１７の上方の端部領域２０に結合されている。ケーシング１４の上方部分と内側のケーシング部分１４′との間には、付加部側で転がり軸受２１が延びている。ロータ１２の側から、従ってケーシング部分１４′の側から加えられる回転運動により、ねじ山付きスピンドル１７が同様に回転させられる。これによりねじ山付きナット１８は、ねじ山付きスピンドル１７とねじ山付きナット１８との間に設けられたボール２２を介して昇降運動することができ、これによりばねリテーナ２の軸方向の調整が行われる。ばねリテーナ２はこの例では、ねじ山付きナット１８のラジアルリテーナ２′に支承されていて、リング電動モータまたはロータ１２の半径方向内側に設けられている。

図２には、図１に示したばね支持体の選択的な実施例が示されている。図１とは異なり、調整装置１０はコイルばね１の軸方向外側に設けられていて、リング電動モータは寸法的に、コイルばね１の半径方向の延びのほぼ内側に位置している。この場合も、リング電動モータはステータ１１とロータ１２とから成っている。ばねリテーナ２もしくは同じく支持するラジアルリテーナ２′は、この実施例ではケーシング１４の軸方向下側に位置していて、これにより調整装置１０のコンパクトな構成形式が得られる。この場合も、転がり軸受２１が使用され、図１のものとは異なり、ケーシング内側部分１４′とねじ山付きスピンドル１７との間にはフレキシブルな薄板ダイヤフラム２３が設けられている。この薄板ダイヤフラム２３は溶接部２４，２５により一方ではケーシング部分１４′に、他方ではねじ山付きスピンドル１７に堅固に結合されている。その他の点では、図１の構成と同じである。

図３の構成は図２の構成に対して、ロータ１２に結合されたケーシング部分１４が、ボールねじ伝動装置のねじ山付きスピンドル１７にねじれ的に直接的には結合されていないという点で異なっている。

これら両構成部分の間には遊星歯車伝動装置が設けられている。この場合、リング電動モータのケーシング１４は、図１および図２に示した構成と同様に、ピストンロッド５の上端部と、車両ボディに支持される接続部分８とに直接的とに支持されている。

ピストンロッド５の端部を取り囲むケーシング１４のスリーブの下方に向かって延びる部分２６が、ギヤ歯列２７を有するように形成されている。ケーシング部分１４′の上方部には同様にギヤ歯列２８が設けられているが、内側歯列として形成されている。両ギヤ歯列２７，２８の間ではプラネタリギヤ２９が転動する。プラネタリギヤ２９は軸３０を介してねじ山付きスピンドル１７に結合されている。このような構造により、軸受は相応に適合される。ねじ山付きスピンドル１７は軸受３１を介してリング電動モータのケーシング１４に支持されているが、この場合、この軸受３１は遊星歯車伝動装置の外側に位置しており、従って遊星歯車伝動も案内する。ケーシング部分１４′の上方部分３２は、図３の構成では、別の軸受３３を介してケーシング１４に対して支持されている。これにより、この上方部分３３に配置されたギヤ歯列２８も支持されている。

図３に示した遊星歯車伝動装置をロータ１２とボールねじ伝動装置との間に介在させることによりさらに大きな変速比が得られるので、リング電動モータにより付与されるトルクをさらに大きく減じることができる。調整装置１０のその他の部分は機能的に変更ない。

技術的に必要であるならば、調整装置には特別に、リング電動モータの領域に電磁的または機械的なブレーキを設けることができる。このようなブレーキは、車両電子機器の故障またはモータの停止後に、の意図しない調節が行われるのを阻止する。このブレーキは通常のものとして形成されているので詳しくは示さない。

搭載電源の負荷を最適にするためにはさらに、リング電動モータがジェネレータとして接続されていて、車両ボディの傾動または振動運動の際にエネルギ回復を行うことができる。公知のように、本発明の調節可能なばね支持体の組み込みにより、前車軸及び／又は後車軸において、スタビラザを使用する必要がなくなる。記載した装置は特に、ばねの制御のためのセンサ、調節装置、データ伝達装置を収容するためにも働く。ボールねじスピンドルとリング電動モータのための適当な材料の選択によりさらなる利点が得られる。従って、ロータと、ロータのねじ山付きスピンドルへの結合のための結合材料の使用の際には、動力学的な改善が得られる。加圧ゲル化技術においてステータとケーシングを形成すると、良好な熱排出と製造コストの削減が得られる。

本発明のばね支持体をばねと振動ダンパとともに縦断面図で示した図である。 図１のばね支持体の変化実施例を示した縦断面図である。 さらに別の実施例を示した縦断面図である。

符号の説明

１ コイルばね、 ２ ばね支持体、 ２´ ばねリテーナ、 ３ 振動ダンパ、 ４ 振動ダンパチューブ、 ５ ピストンロッド、 ６ ボディの構成部分、 ７ ナット、 ８ 接続部分、 ９ ねじボルト、 １０ 調整装置、 １１ ステータ、 １２ ロータ、 １３ エアギャップ、 １４ ケーシング、 １４´ ケーシング内部、 １５ ボールベアリング、 １６ ニードルベアリング、 １７ ねじ山付きスピンドル、 １８ ねじ山付きナット、 １９ 付加部、 ２０ 上方端部領域、 ２１ 転がり軸受、 ２２ ボール、 ２３ 薄板ダイヤフラム、 ２４，２５ 溶接点、 ２６ 部分、 ２７，２８ ギヤ歯列、 ２９ プラネタリギヤ、 ３０ 軸線、 ３１ 軸受、 ３２ 上方部分、 ３３ 軸受

Claims (15)

1. ２つのばねリテーナ（２）の間に緊定されたコイルばね（１）を支持するためのばね支持体と振動ダンパ（３）とを備えた車両シャシであって、ピストンロッド（５）及び／又はダンパチューブ（４）の一領域が、コイルばね（１）の内側に配置されており、少なくとも１つのばねリテーナ（２）が、ステータ（１３）とロータ（１２）とを有したリング電動モータと、ねじ山付きスピンドル（１７）とねじ山付きナット（１８）とを有した伝動装置とから成る駆動ユニットによって軸方向調節可能である形式のものにおいて、
   ねじ山付きナット（１８）と、ねじ山付きスピンドル（１７）の少なくとも一部とは、一方ではコイルばね（１）の半径方向内側で、他方ではリング電動モータの軸方向延在範囲において半径方向で設けられていることを特徴とする車両シャシ。
2. ねじ山付きナット（１８）がリング電動モータの領域でラジアルリテーナ（２′）を支持しており、該ラジアルリテーナが、コイルばね（１）の一方の端部領域を支承するために設けられている、請求項１記載の車両シャシ。
3. リング電動モータが、特に転がり軸受として形成された軸受（２１）を介してねじ山付きスピンドル（１７）に作用結合している、請求項１または２記載の車両シャシ。
4. リング電動モータのロータ（１２）がねじ山付きスピンドル（１７）に、軸受（２１）を支持する半径方向付加部（１９）を介して作用結合している、請求項１から３までのいずれか１項記載の車両シャシ。
5. ロータ（１２）が、半径方向剛性的および回転剛性的で、軸方向およびカルダン的に柔軟な構成部分を介して、ねじ山付きスピンドル（１７）に作用結合している、請求項１から４までのいずれか１項記載の車両シャシ。
6. ロータ（１２）がフレキシブルな薄板ダイヤフラム（２３）を介してねじ山付きスピンドル（１７）に作用結合している、請求項５記載の車両シャシ。
7. リング電動モータが軸方向でコイルばね（１）の上方に配置されていて、半径方向の寸法に関しては、コイルばね（１）のほぼ直径範囲内にとどまっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の車両シャシ。
8. リング電動モータが上方のばねリテーナ（２）の領域に設けられていて、コイルばね（１）を設定可能な半径方向の間隔もって取り囲んでいる、請求項１から７までのいずれか１項記載の車両シャシ。
9. リング電動モータとボールねじ伝動装置との間に遊星歯車伝動装置が接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の車両シャシ。
10. サンギヤのギヤ歯列（２７）が、ピストンロッドを取り囲むケーシング（１４）のスリーブに設けられており、外側ギヤのギヤ歯列（２８）がロータ（１２）のケーシング部分（１４）に設けられており、プラネタリギヤ（２９）の軸受がボールねじ伝動装置のねじ山付きスピンドル（１７）に結合されている、請求項９記載の車両シャシ。
11. 互いに相対的に回転する部分の１つがブレーキ装置を備えるように形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の車両シャシ。
12. リング電動モータのロータ（１２）がブレーキ装置を備えるように形成されている、請求項１１記載の車両シャシ。
13. ブレーキ装置が電気的または電子的に操作される、請求項１１または１２記載の車両シャシ。
14. ねじ山付きスピンドル（１７）の、リング電動モータのロータ（１２）への取付部とは反対側の端部が、ピストンロッド（５）に回転可能に支承されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の車両シャシ。
15. ねじ山付きスピンドル（１７）の内径が、振動ダンパケーシングの外径よりも大きくて、ねじ山付きスピンドル（１７）が振動ダンパケーシングに少なくとも所定の区分で被さっている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の車両シャシ。

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