JP2007501728A - Flexible axle for cars - Google Patents
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Abstract
本発明の自動車用の柔軟な車軸は、少なくとも1つの横梁(4)とアンチロールバー(5)によって横方向に連結された2つの縦アーム(2、3)を有し、アンチロールバー(5)が、柔軟な車軸(1)に、アンチロールバー(5)に概ね平行な軸の周りの捩り剛性を付与するように、アンチロールバー(5)の第1の端部(51)は第1の縦アーム(2)の面(21i、21e、22i、22e)に連結され、アンチロールバーの第2の端部は第2の縦アーム(3)の面に連結される。本発明は、アンチロールバー(5)の端部(51)は、アンチロールバー(5)の端部が取り付けられる縦アーム(2)に概ね平行な軸の周りの捩りを可能にするように、弾性変形可能な薄板(10)を介して、関連する縦アーム(2)に連結され、弾性変形可能な薄板(10)は、縦アーム(2)の面(21i、21e、22i、22e)の、弱体化領域(11)によって範囲を限定された部分であることを特徴とする。
The flexible axle for an automobile of the present invention has at least one transverse beam (4) and two vertical arms (2, 3) connected laterally by an anti-roll bar (5), and the anti-roll bar (5 ) Provides the flexible axle (1) with a torsional stiffness about an axis generally parallel to the anti-roll bar (5), the first end (51) of the anti-roll bar (5) It is connected to the surface (21i, 21e, 22i, 22e) of one vertical arm (2), and the second end of the anti-roll bar is connected to the surface of the second vertical arm (3). The present invention is such that the end (51) of the anti-roll bar (5) allows torsion about an axis generally parallel to the longitudinal arm (2) to which the end of the anti-roll bar (5) is attached. The elastically deformable thin plate (10) is connected to the related vertical arm (2) via the elastically deformable thin plate (10), and the elastically deformable thin plate (10) is a surface (21i, 21e, 22i, 22e). This is a portion whose range is limited by the weakened region (11).
Description
本発明は、自動車用の「柔軟な」車軸に関する。 The present invention relates to “flexible” axles for automobiles.
このような車軸は、少なくとも1つの横梁とアンチロールバーによって横方向に連結された2つの縦アームを有し、上記アンチロールバーが、柔軟な車軸に、上記アンチロールバーに概ね平行な軸の周りの捩り剛性を付与するように、上記アンチロールバーの第1の端部は第1の上記縦アームの面に連結され、上記アンチロールバーの第2の端部は第2の上記縦アームの面に連結される。 Such an axle has two longitudinal arms connected laterally by at least one transverse beam and an anti-roll bar, the anti-roll bar having a flexible axle and an axis generally parallel to the anti-roll bar. The first end of the anti-roll bar is connected to the surface of the first vertical arm so as to impart torsional rigidity around the second arm, and the second end of the anti-roll bar is the second vertical arm. It is connected to the surface.
H字状の外形を有するこの種の柔軟な車軸は、マルチアーム型の車軸が占める空間よりも小さい占有空間の割には、極めて充分なレベルの、良好なロードホールディングを提供する。占有空間が小さいので、主として機械溶接タイプの組み立てによって、あらゆるタイプの後部懸架装置に容易に適応させることができ、適用コストを安価にすることができる。このため、自動車メーカによる柔軟な車軸の技術の大きな拡充がもたらされてきている。 This type of flexible axle having an H-shaped profile provides a good load holding at a very sufficient level for an occupied space smaller than the space occupied by a multi-armed axle. Because the occupied space is small, it can be easily adapted to any type of rear suspension, mainly by mechanical welding type assembly, and the application cost can be reduced. This has led to a significant expansion of flexible axle technology by automakers.
このように、柔軟な車軸は、あらゆるタイプの自動車、及び以前はマルチアームの懸架装置を優先していた大型の自動車に益々用いられている。このタイプの自動車(大型セダン、ワンボックス車、さらに営業用車)においては、アンチロールバーの幾つかの部品は、車両の質量が大きいことと最適な機能に対する配慮のために、使用上の絶対的な限界に近い状態で用いられる。ところで、アンチロールバーは、特に耐久性の面で、開発するのが最もデリケートな構成部分をなす。アンチロールバー本体の品質に加えて、アンチロールバーの端部がアームへ一般に溶接によって連結される接合領域は、特に高応力を受け、連結が早期に破断しないようにする設計上の充分な配慮を要する。 Thus, flexible axles are increasingly used in all types of vehicles and large vehicles that previously favored multi-arm suspensions. In this type of vehicle (large sedan, one-box vehicle, and even a commercial vehicle), some parts of the anti-roll bar are absolutely in use due to the high vehicle mass and consideration for optimal function. It is used in a state close to the limit. By the way, the anti-roll bar is the most sensitive component to be developed especially in terms of durability. In addition to the quality of the anti-roll bar body, the joint area where the end of the anti-roll bar is generally connected to the arm by welding is especially designed to ensure that the connection does not break prematurely under high stress. Cost.
この接合領域の耐久性を改良するために、幾つかの解決策が柔軟な車軸に対して過去に適用されている。これらの解決策は、車両が傾斜したときに期待される捩り力のほかに、アンチロールバーは、垂直面内でS字状に変形させる傾向を有する大きな曲げ力も受けるという事実を巡ってなされている。この曲げ力は、機能上の価値を有するものではないが、アンチロールバーと縦アームとの間の溶接ビードの強度に重大な影響を及ぼす。文献FR−A−2795681には、全体的な外力における傾斜による曲げの部分を減少させるために、細長い断面のアンチロールバーが開示されている。しかしながら、この技術は、製造上の拘束によって制限され、また、アンチロールバーを平たくしても、それを越えるとバーの内部に亀裂が始まり、耐久性を明らかに低下させる臨界値以上に強度を実際に高めることはできない。
従って、本発明の目的の1つは、自動車の横方向の軸の周りの捩りの作用を減少させることなく、自動車の横方向の軸に対するアンチロールバーの傾斜による曲げ力の部分を減少させることを可能にする柔軟な車軸を提供することである。また、各メーカに固有の目的に応じて、柔軟な車軸は、占有空間が小さく、低コストで、自動車環境の中への組み込みが容易である必要がある。 Accordingly, one object of the present invention is to reduce the portion of bending force due to the anti-roll bar tilt relative to the vehicle's lateral axis without reducing the effect of torsion around the vehicle's lateral axis. It is to provide a flexible axle that makes possible. Also, according to the purpose specific to each manufacturer, the flexible axle needs to occupy a small space, be low cost, and be easily incorporated into the automobile environment.
上記目的を達成するため、本発明は、本明細書の「背景技術」の冒頭に記載した自動車用の柔軟な車軸において、上記アンチロールバーの端部は、上記アンチロールバーの上記端部が取り付けられる上記縦アームに概ね平行な軸の周りの捩りを可能にするように、弾性変形可能な薄板を介して、関連する上記縦アームに連結されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a flexible axle for an automobile described at the beginning of "Background Art" of the present specification, wherein the end of the anti-roll bar is the same as the end of the anti-roll bar. It is characterized in that it is connected to the associated longitudinal arm via an elastically deformable sheet so as to allow twisting about an axis generally parallel to the longitudinal arm to be attached.
上記弾性変形可能な薄板は、介在する部品、従って重量を付加することなく、これらの物理的な特性を得るように、上記縦アームの上記面の、弱体化領域によって範囲を限定された部分によって設けることができる。さらに、上記弾性変形可能な薄板が上記縦アームの上記面の部分であるという事実によって、自動車に取り付けられる懸架装置の全体的構造に係わりなく、上記弾性変形可能な薄板を、あらゆるタイプの縦アームに設けることが可能になる。 The elastically deformable lamella is formed by intervening parts, and therefore by the part of the surface of the longitudinal arm, limited in scope by the weakened area, so as to obtain these physical properties without adding weight. Can be provided. Furthermore, due to the fact that the elastically deformable thin plate is part of the face of the vertical arm, the elastically deformable thin plate can be attached to any type of vertical arm, regardless of the overall structure of the suspension device attached to the automobile. Can be provided.
本発明の第1の実施の形態によれば、上記縦アームは中空で、上記自動車の中央面に概ね平行な少なくとも2つの側壁を有し、上記弱体化領域は、上記縦アームの上記面の対応する上記側壁の厚さ減少領域によって作成される。上記厚さ減少領域は、上記側壁の内面に設けることができる。 According to a first embodiment of the present invention, the vertical arm is hollow and has at least two side walls generally parallel to the center plane of the automobile, and the weakened region is formed on the surface of the vertical arm. Created by the corresponding side wall thickness reduction region. The thickness reduction region can be provided on the inner surface of the side wall.
本発明の第2の実施の形態によれば、上記弱体化領域は、開口によって構成される。 According to the second embodiment of the present invention, the weakened region is constituted by an opening.
本発明の1特徴によれば、上記アンチロールバーが連結される上記縦アームの面に設けられる上記弱体化領域は、上記縦アームの連続する面上を伸びる。 According to one feature of the invention, the weakened region provided on the surface of the vertical arm to which the anti-roll bar is connected extends on a continuous surface of the vertical arm.
本発明の1特徴によれば、上記アンチロールバーの上記端部は、もう1つの上記縦アームの方に向けられた上記縦アームの内側の上記側壁に連結され、上記弱体化領域は、内側の上記側壁に設けられる。 According to a feature of the invention, the end of the anti-roll bar is connected to the side wall inside the vertical arm directed towards the other vertical arm, the weakened area Provided on the side wall.
上記横梁は、U字形の断面を有することができ、上記横梁の中に上記アンチロールバーは収容され、上記弱体化領域は、上記横梁の断面によって範囲を限定された領域内の、上記縦アームの上記側壁に設けられる。 The transverse beam may have a U-shaped cross section, the anti-roll bar is accommodated in the transverse beam, and the weakened area is in the longitudinal arm in an area limited by the cross section of the transverse beam. Provided on the side wall.
本発明の1特徴によれば、上記アンチロールバーの上記端部は、もう1つの上記縦アームと反対側の方に向けられた上記縦アームの外側の上記側壁に連結され、上記弱体化領域は外側の上記側壁に設けられ、直径が上記アンチロールバーの直径よりも大きい開口が、上記縦アームの内側の上記側壁に設けられる。 According to one feature of the invention, the end of the anti-roll bar is connected to the side wall outside the vertical arm directed towards the opposite side of the other vertical arm, and the weakened area Is provided on the outer side wall, and an opening having a diameter larger than the diameter of the anti-roll bar is provided on the inner side wall of the vertical arm.
本発明の1特徴によれば、上記柔軟な車軸は、各上記縦アームにそれぞれ設けられた上記弾性変形可能な薄板を有し、上記車両の縦方向の垂直な中央面に対して全般的に対称な構成を有する。 According to one characteristic of the invention, the flexible axle has the elastically deformable thin plate provided on each longitudinal arm, and generally with respect to the vertical vertical center plane of the vehicle. It has a symmetric configuration.
本発明のその他の特徴及び利点は、理解のために添付図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことによって明らかとなるであろう。添付図面において:
−図1は、本発明による柔軟な車軸の模式図であり;
−図2は、本発明の原理の模式図であり;
−図3は、本発明の第1の実施の形態による柔軟な車軸の斜視図であり;
−図3Aは、アンチロールバーの軸を通る垂直面に沿って切断した、図3に示す柔軟な車軸の断面図であり;
−図4は、本発明の第2の実施の形態による柔軟な車軸の斜視図であり;
−図4Aは、アンチロールバーの軸を通る垂直面に沿って切断した、図4に示す柔軟な車軸の断面図であり;
−図4Bは、本発明の実施の1変形による柔軟な車軸の、図4aに類似の断面図であり;
−図5は、第2の実施の形態の第1の変形による柔軟な車軸の、アンチロールバーの軸を通る垂直面に沿って切断した断面図であり;
−図6は、第2の実施の形態の第2の変形による柔軟な車軸の斜視図であり;
−図7は、第2の実施の形態の第3の変形による柔軟な車軸の斜視図であり;
−図8A、8B、8Cおよび8Dは、本発明による弱体化領域の構想の様々な変形の模式図である。
Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description, with reference to the accompanying drawings for understanding. In the attached drawing:
FIG. 1 is a schematic diagram of a flexible axle according to the invention;
-Figure 2 is a schematic diagram of the principle of the present invention;
-Fig. 3 is a perspective view of a flexible axle according to a first embodiment of the invention;
FIG. 3A is a cross-sectional view of the flexible axle shown in FIG. 3 cut along a vertical plane through the axis of the anti-roll bar;
-Fig. 4 is a perspective view of a flexible axle according to a second embodiment of the invention;
FIG. 4A is a cross-sectional view of the flexible axle shown in FIG. 4 taken along a vertical plane through the axis of the anti-roll bar;
-Fig. 4B is a cross-sectional view similar to Fig. 4a of a flexible axle according to one variant of implementation of the invention;
FIG. 5 is a sectional view of a flexible axle according to a first variant of the second embodiment, cut along a vertical plane passing through the axis of the anti-roll bar;
-Fig. 6 is a perspective view of a flexible axle according to a second variant of the second embodiment;
-Fig. 7 is a perspective view of a flexible axle according to a third variant of the second embodiment;
-Figures 8A, 8B, 8C and 8D are schematic illustrations of various variants of the weakened area concept according to the invention.
以下の記述において、伝統的に自動車において用いられ、様々な図面の3面体L、V、Tによって示される縦、垂直、横方向を、否限定的に採用する。 In the following description, the vertical, vertical, and horizontal directions traditionally used in automobiles and indicated by the trihedrons L, V, and T of the various drawings are employed in a non-limiting manner.
図1に示すように、柔軟な後部車軸1は、横梁4によって連結された2つの縦アーム2、3から構成される。有利には、縦アームは、自動車の中央の垂直面に概ね平行な少なくとも2つの側壁21、22を有する、中空の管の形状をなす。しかしながら、本発明は、他の形状のアームにも適用可能である。横梁4と平行に、後部のアンチロールバー5が、一方の縦アーム2から他方の縦アームへ向けて伸びる。このような柔軟な車軸1は、自動車の中央の垂直面、すなわち縦方向の中心軸X−X’と垂直軸を含む面に関して対称であるので、以下、柔軟なアームの右半分のみが説明され、図2〜8に図示される。この説明と図示は、対称性によって、本発明の柔軟な車軸の左半分にも適用される。
As shown in FIG. 1, the flexible rear axle 1 is composed of two vertical arms 2 and 3 connected by a cross beam 4. Advantageously, the longitudinal arm is in the form of a hollow tube having at least two
縦アーム2の前端は、軸受け6を介して車体に回動可能に連結され、縦アーム2の後端は、車輪支持7に連結される。車輪支持7からと軸受け6からの距離が概ね等しい位置に、アンチロールバー5の端部51が、縦アーム2の内側の側壁21に溶接される。自動車の懸架装置の構造とアンチロールバー5に望まれる性能に応じて、図5に図示されたような、縦アーム2の外側の側壁22、すなわち、もう一方の縦アーム3の反対側に向けられた側壁に端部が溶接される長さを有するアンチロールバーを想定することも可能である。
The front end of the vertical arm 2 is rotatably connected to the vehicle body via a bearing 6, and the rear end of the vertical arm 2 is connected to a wheel support 7. The
本発明によれば、アンチロールバー5を取り付けるための、弾性変形可能な薄板10を得るために、アンチロールバー5が溶接される縦アーム2の内側の側壁21に弱体化領域11が設けられる。弱体化領域11は、この領域に、概ね縦方向の軸の周りの捩りに関する幾らかの柔軟性を付与するように、概ね縦方向に内側の側壁21の厚さを減少させることによって設けられる。自動車が傾けられたときの、この弾性変形可能な薄板10の挙動の原理図を図2に示す。
According to the present invention, the weakened
図3に示すタイプの第1の実施の形態によれば、弱体化領域11は、アンチロールバー5が溶接される内側の側壁21の中に局部化された開口12である。図4に示すタイプのこの弱体化領域11の第2の実施の形態は、内側の側壁21の厚さ減少領域13によって得られる。例として、図4Aは、内側の側壁21の外面21eに設けられたこのような厚さ減少領域13を示す。このような厚さ減少領域13による実施の形態は、縦アーム2の中に開口12を設けないことと、防水すなわち腐食防止のために開口12を塞ぐ費用を負担しないですむことを可能にする。弱体化領域11が開口12によって得られる実施の形態においては、アンチロールバー5の一端51を縦アーム2へ溶接した後で、例えば図示しない変形可能な材料とプラスチックのキャップの少なくとも一方によって、開口12にカバーを取り付けることが望ましいことに留意する必要がある。縦アーム2の製作の際に、厚さ減少領域13を、内側の側壁21の内面21iに設けることが可能である。図4Bに示されたこの実施の形態の変形は、アンチロールバー5の周りの溶接ビードをより厚くすることを可能にするという利点を更に呈する。図示しない実施の変形においては、より厚い溶接ビードを得るために、厚さ減少領域13を内側の側壁21の外面21eに設け、アンチロールバー5を内面21iに溶接する。この場合、縦アーム2は、アンチロールバー5の内面21iへの溶接を可能にするために、後に溶接によって一体化される2つの部分から作成される。
According to a first embodiment of the type shown in FIG. 3, the weakened
アンチロールバー5が縦アーム2の外側の側壁22に溶接される場合、従ってアンチロールバー5が縦アーム2を横方向に「貫通する」場合には、弱体化領域11は外側の側壁22に設けられる。しかしながら、内側の側壁21は、アンチロールバー5の概ね縦方向の軸の周りの捩り運動を可能にする必要がある。この捩り運動は、外側の側壁22に形成された弾性変形可能な薄板10によって可能にされる。従って、図5に示すように、内側の側壁21は、直径がアンチロールバー5の運動を可能にするのに充分、すなわちアンチロールバー5の直径を少なくとも上回る、開口を有する必要がある。
When the
アンチロールバー5の各端部51は、横梁4と同様に、縦アーム2に連結される。自動車の後車軸・車輪部の配置と、横梁4の形状に応じて、アンチロールバー5は横梁4の内部に収容されることがある(図6は、U字形の断面を有する横梁が設けられたこのような懸架装置の構造を示す。)。この場合、弾性変形可能な薄板10は、アンチロールバー5が内側の側壁21に溶接されるなら、内側の側壁21のみに、アンチロールバー5が外側の側壁22に溶接されるなら、外側の側壁22のみに設けるべきである。アンチロールバー5の端部51が溶接される縦アーム2の部分が、前方の横梁4の中に位置しない場合には、弾性変形可能な薄板10は、連続する複数の面に設けられた弱体化領域11によって得ることが可能である。この場合、図7に示すように、弱体化領域11の主方向は、アンチロールバー5の概ね縦方向の軸の周りの捩りを可能にするように、概ね縦方向にとどまる必要がある。
Each
弱体化領域11の間に含まれる機能領域は、自動車の縦軸の回りの捩りに関する良好な柔軟性と、自動車の横軸の周りの捩りに関する大きい剛性とを組み合わせる。従って、弱体化領域11の間に含まれる機能領域は、実質的に全部伝達されるアンチロールバー5の捩りに影響を及ぼすことなく、曲げの有害な効果を著しく制限するので、先に述べた本発明の様々な目的に直接合致する。本発明の様々な実施の形態は、柔軟な車軸の概念に対して全般的な構造上の拘束を課することなく、質量およびコストに関する利益を得ること可能にする。
The functional area contained between the weakened
弱体化領域11の間に含まれる材料の領域は、本発明によれば、アンチロールバー5の捩り応力を縦アーム2へ伝達する材料の量が減らされているので、高応力領域である。図8A〜8Cは、主要なパラメータを考慮に入れて最適化された弱体化領域11の形状を否限定的に示す。これらの主要なパラメータには、例えば、弱体化領域11の端部の曲率半径、弱体化領域11の長さ、弱体化領域11の形状(端部において開いているか閉じているか)がある。さらに、弱体化領域11とアンチロールバー5が固定される領域との間の距離は、アンチロールバー5から縦アーム2へ伝わる応力に耐えるのに適した溶接ビードが、アンチロールバー5の端部の周りの縦アーム2に張り付けられるのに充分な大きさである。より容易な溶接を可能にするために、アンチロールバー5の側方の端部51を、縦アーム2の側壁21の厚さの中へ貫通させてもよい。
According to the present invention, the material region included between the weakened
図8Dに示すように、アンチロールバー5の前における弱体化領域11の形状と、アンチロールバー5の後における弱体化領域11の形状との間の、例えば構造上の拘束に起因する非対称性は、例えば、弱体化領域11の前後(アンチロールバー5に対して)の部分の異なる長さと、異なる隙間を適当に選択することによって補償することができる。
As shown in FIG. 8D, the asymmetry between the shape of the weakened
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