JP2008222219A - 車両の車輪懸架装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで必要スペースの少ないばね脚１０を実現するため緩衝器１４と支持ばね１６とで構成されたばね脚１０を有する車両の車輪懸架装置を提供する。
【解決手段】支持ばね１６はばねシート２６，３６を介して車両の構造１２と緩衝器１４の緩衝器シリンダ２０とで支持され、ばねシート３６は構造１２に相対的に移動可能に導かれアクチュエータ４４によって緩衝器シリンダ２０に相対的に軸方向に移動可能であり、かつ、ばね脚１０は支持ばね１６と反対方向にばね力が作用するプリロードばね１８を備え、プリロードばね１８は一方側で車両の構造１２を支持し、他方側で移動可能な支持ばね１６のばねシート３６を支持する。本発明により、アクチュエータ４４は外部に、特にばね脚１０の径方向の外部に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は特許請求の範囲の請求項１または請求項１３の前提部に記載された車両の車輪懸架装置に関する。

この種の車輪懸架装置は例えば特許文献１に示され、これによると自動車が２つのレベル姿勢に調整可能である。この場合、アクチュエータあるいは油圧シリンダおよび伝達装置によって支持ばねの緩衝器側ばねシートが車体に相対的に移動可能である。動的な車輪負荷変動を含む支持ばねのばね力がこの構造では常にアクチュエータおよびその伝達装置に負荷をかけるので、それに応じて高硬度に耐磨耗性にしなければならない。またアクチュエータは大きい作動力で設計する必要がある。

これに対し、ばね脚を有するこの種の車輪懸架装置が特許文献２で知られ、この車輪懸架装置は支持ばねのほかそれに一列に接続されたプリロードばねを備える。支持ばねは、ばね脚緩衝器の緩衝器シリンダのばねシートおよび調節ばねシートで支持され、調整ばねシートはアクチュエータによってばね脚の緩衝器シリンダに相対的に移動可能に案内される。支持ばねに一列に接続するプリロードばねは支持ばねのばね力に対抗して作用し、一方側は車両構造で支持され、他方側は移動可能に案内される支持ばねのばねシートで支持される。

この種の車輪懸架装置においては移動可能なばねシートの調整はボールねじに関連して電動機のロータを使用して行っている。この場合、回転駆動装置はばね脚内に組み込まれる。組み込まれた回転駆動装置のために、ばね脚の必要スペースは車輪懸架装置の構造スペースに非常に制限を加える。
特開昭６３−１０１１１５ ＤＥ１０２００５００１７３９Ａ１

本発明の課題はコンパクトで必要スペースの少ないばね脚が実現できる車輪懸架装置を提供することにある。

この課題は請求項１または１３に記載した特徴によって解決される。発明の有利なさらなる展開はその他の従属請求項によって明らかになる。
請求項１に記載の特徴部分によると、アクチュエータは外部に、特にばね脚の径方向の外部に配置する。アクチュエータを外部に配置することによって駆動装置はばね脚内から外される。それによって、一方ではばね脚がコンパクトに配置でき、また他方ではアクチュエータが構造スペース的に有利にばね脚から離れて車両構造に固定され、伝達装置を介して移動可能に案内されるばねシートに作用する。

この場合、アクチュエータは移動可能なばねシートに対し直線昇降運動で引く力および／または押す力を与えるので、回転駆動なしで済ますことができる。
移動可能に案内されるばねシートは、支持ばねまたはプリロードばねのばね支持面の径方向外側にアクチュエータ用のジョイントを備えることが好ましい。この場合、移動可能に案内されるばねシートのジョイントはプリロードばねまたは支持ばね用のばね支持面に向って軸方向に配置する。

発明によると、緩衝器の周りに支持ばねと反対方向のばね力を有するプリロードばねが第２のコイル圧縮ばねとして配置される。プリロードばねの一方側は車両構造に支持され、他方側は支持ばねの移動可能なばねシートに支持される。したがって、プリロードばねは構造と支持ばねの間で緩衝器の周りに構造的に有利な方法で接続され、支持ばねのばね力に対抗して作用するいわば内力として作用する。

無積載車両（例えば空構造状態）の場合、プリロードばねのばね力は支持ばねの必要なばね力にほぼ相当するのが好ましい。それに対応して、この荷重においては移動可能なばねシートに力が加わらない。すなわち、支持ばねとプリロードばねとは平衡状態にある。車両車体のレベル調整の際にアクチュエータを介して生じる調整力と車輪荷重変動のみが取り上げられることになる。ばね脚に取り付けられていない外部のアクチュエータは例えば車両の４つの単独車輪懸架装置すべてに対し同一部品にすることができる。

発明の有利な構造方法では、支持ばねとプリロードばねとはほぼ重なり合って配置され、支持ばねは緩衝器の緩衝管に直接または間接的に、プリロードばねは構造に支持され、移動可能なばねシートは機能的に２つのばね間に接続される。

さらに、一方のばねの直径は他方のばねの直径よりも大きく形成され、２つのばねは少なくとも部分的に伸縮自在に互いに入り込んで交互配置される。それによって車輪懸架装置の実状が構造上増加したことに相当する。例えば、２つのばねの構造長さが短縮され、また半径方向の構造スペースは車輪懸架装置要素の運動領域に必要な自由スペースに適合する。

特にこの場合、上のプリロードばねはその下に配置された支持ばねよりも直径を大きく形成する。
緩衝器の緩衝器シリンダおよびピストンロッドの周りに配置され、プリロードばねの上方の構造側ばねシートに固定されたガイドスリーブ上に移動可能なばねシートを案内することによって、特に頑丈で製造技術的に有利なばね脚構造が達成される。

容易に移動でき摩擦のない案内を行うために、移動可能なばねシートはリニア転がり軸受を介してスリーブガイド上に配置する。
支持ばねのばね率の変更を目指して、周知の方法でガイドスリーブ内にプリロードばねのばねシートに支持された弾性ゴムの補助ばねを配置する。この補助ばねは車輪懸架装置のばね歪みが増加した際に緩衝器の緩衝器シリンダに当接することによって、車両の荷重が大きい際の車輪懸架装置の許容できないばね歪みに対して作用する。

さらに発明の好ましい展開において提案されるように、構造に固定されたアクチュエータは電気機械的に電動機および歯車で形成し、ほぼ水平に配置されたレバーおよびほぼ緩衝器の軸に平行に配置された連接棒を介して移動可能なばねシートに連結する。これによって、構造上好ましく車輪懸架装置に組み立てられ、力の導入を可能にする確実な構造となる。この場合、安定した固着を達成するため、アクチュエータは緩衝器の緩衝器シリンダの高さにほぼ配置された車両構造の縦桁および／または横桁に固定することができる。

また、発明の課題は請求項１３に記載した特徴によって解決される。請求項１３に記載の特徴部分の趣旨により、緩衝器側のばねシートは単一材料で一体に緩衝器支柱に形成し、緩衝器支柱でばね脚を車輪懸架装置要素に結合する。緩衝器側のばねシートはそこから直接緩衝器支柱に形成される。この対策はプリロードばねおよび支持ばねを備えたばね脚の構造長さのさらなる短縮に有利となり、緩衝器側のばねシートの固定手段が省略できる。

それに対して技術の現状においては、緩衝器側のばねシートは緩衝器支柱から軸方向に離して緩衝器シリンダに設けている。この場合、緩衝器側のばねシートの鍔は最初に緩衝器シリンダの軸方向高さに取り付ける。この場合、従来使用された緩衝器支柱の挟み爪の挟みタブはもはや妨害されず、その間に緩衝管が挟まれる。したがって、技術の現状では緩衝器側のばねシートと緩衝器支柱との間の構造空所は利用できない。

最後に、緩衝器の緩衝器シリンダは緩衝器中心軸にそろった同軸のねじ結合によって緩衝器支柱にねじ込むことにより、構造上組み立て上でさらなる簡略化ができる。

本発明により、アクチュエータを外部に配置することによって駆動装置はばね脚内から外され、コンパクトで必要スペースの少ないばね脚が実現できる車輪懸架装置を提供することができる。

以下、発明の実施形態を概略図に基づき詳細に説明する。
図１に車両の車輪懸架装置のばね脚１０を示す。例えば車両前輪用の車輪懸架装置は専門家に周知の構造方法により車両構造１２（輪郭のみ示す）および車輪支持装置にリンクで連結される上部および下部の単独リンクで実施することができる。

車両構造１２と車輪懸架装置（または車輪支持装置）の下部リンクとの間にばね脚１０が挿入され、このばね脚１０はほぼ伸縮式緩衝器１４と、支持ばね１６としてのコイル圧縮ばねと、プリロードばね１８としてのさらなるコイル圧縮ばねとで構成される。

緩衝器１４は緩衝器シリンダ２０と、それに対して移動可能なピストンロッド２２と、下方に突き出した緩衝器支柱２４（図２参照）とを備える。緩衝器支柱２４はフォーク状接続部２４ａを介して車両の車輪懸架装置の図示しないリンクにリンク連結される。

緩衝器１４のピストンロッド２２は上部ばねシート２６および緩衝器取付台２８を介して車両構造１２に連結される。ばねシート２６には支持ばね１６の上方に配置されたプリロードばね１８の構造側がさらに支持される。

さらに下部支持ばね１６の緩衝器支柱側は下部ばねシート３０で支持される。図２で明らかなようにばねシート３０は緩衝器支柱２４に直接形成される。ばねシート３０とフォーク状接続部２４ａの間で緩衝器支柱２４は横断面がＨ型に形成される。

さらに緩衝器シリンダ２０は緩衝器の中心軸３２にそろった同軸のねじ結合３４によって緩衝器支柱２４にねじで固定される。そのため緩衝器シリンダ２０は外ねじを備え、緩衝器支柱２４の対応する内ねじが緩衝器シリンダ２０の環状当たり止め２０ａに当たるまでねじ込まれる。

図１に示すように、支持ばね１６とプリロードばね１８との間に軸方向に移動可能なばねシート３６が設けられ、このばねシート３６は下方に作用する支持ばね１６用環状支持面３６ａおよび上方に向くプリロードばね１８用環状支持面３６ｂを備える。前記支持面３６ａ，３６ｂは大きい直径のプリロードばね１８あるいは小さい直径の支持ばね１６に適合し、ばね１６，１８それぞれの巻き端は相互に入り込んで交互配置されほぼ同一の高さに配置される。構造上必要な場合は複数のばね巻線に延ばすこともできる。

ばねシート３６は径方向内側にボス部３６ｃを備え、リニア転がり軸受３８を介して周囲に置かれた多数のボール列によってガイドスリーブ４０上を軸方向に移動可能に案内される。リニア軸受の場合、ボールは周知の方法でボス部３６ｃに軸方向に平行に、かつガイドスリーブ４０に形成されたボール軌道（符号はない）はまり込んで案内される。

ガイドスリーブ４０は基部４０ａでばねシート２６に固定される。さらに基部４０ａにはピストンロッド２２上に配置された弾性ゴムの補助ばね４２が支持され、このばね４２は車両の車輪懸架装置のはね上がりが強いときに、場合によっては対向する緩衝器シリンダ２０の端面に大きい負荷がかかったときに端面に当接し、支持ばね１６のばね係数が増加する補助ばねとして作用する。

緩衝器１４の中心軸３２に沿って移動可能なばねシート３６に、詳細には図示しない電気機械式アクチュエータ４４が、対応するジョイント５０上の略垂直に延びる連接棒４６と略水平に延びるレバー４８を介して連結される。

アクチュエータ４４は中空軸電動機５２と歯車装置５４とで構成され、ほぼ緩衝器１４の緩衝器シリンダ２０の高さで構造１２に配置された縦桁５６（または適当な横桁）に強固に固定される。歯車装置５４は自動ロック式とし、および／または電動機５２には非作動状態で作用するブレーキを設ける。さらに公知の方法で車両の瞬間レベル姿勢用の測定装置を設けることができる。

レバー４８および連接棒４６を有するアクチュエータ４４をばね脚１０の外部で構造１２，５６に取り付けることによって、アクチェータ４４は図１および２に示すように車両の前車軸車輪懸架装置の場合も後車軸車輪懸架装置の場合も同一部品として使用することができ、その概略を図３に示す。

プリロードばね１８の配置は、無積載の場合の車両姿勢において支持ばね１６とプリロードばね１８のばね力が略平衡状態になるようにするのが好ましい。したがって、移動可能なばねシート３６にはアクチェータ４４からの力が作用しなく、すなわち、アクチェータには支持力が作用しない。

レバー４８を下に回動させることで連接棒４６を介してばねシート３６も同様に下に移動し、そのため車両レベルが上昇し（地面上高さが大きくなる）、また逆の操作の場合は下降する。その場合、アクチュエータ４４によって支持ばね１６と対抗作用するプリロードばね１８との差力および車輪負荷変動による力（荷重、車道の凹凸度など）のみが生じる。

図１に概略示すように、ばねシート２６と移動可能なばねシート３６との間、およびばねシート３６のボス部３６ｃと下部固定ばねシート３０との間に、特にリニア転がり軸受３８に塵や湿気の侵入を防ぐ弾性ゴムの保護蛇腹５８，６０が設けられる。

図３に車両の後車軸の概略図を示すが、その動的調整はアクチュエータ４４で行う。このアクチュエータ４４は図１に示すアクチュエータ４４と同一構造であり、後車軸部品６１に例えば台形リンク６２で作用する。アクチュエータ４４は、すでに図１に基づいて記載したように、中空軸電動機５２および歯車装置５４を備え、歯車装置５４は例えば遊星歯車装置またはハーモニックドライブ歯車装置である。

図３で明らかなように、アクチュエータ４４にトーションバー６３がフランジで取り付けられ、トーションバー６３の端部領域の側方にレバー４８が固定され、レバー４８が連接棒４６に、あるいは連接棒４６に連結された台形リンク６２に回動運動を伝達する。発明によると、そのことから、前車軸にも後車軸にもそれぞれ基本実施において同一のアクチュエータ４４が使用できる。それによって与えられる相乗効果でコストが削減される。

プリロードばねと、支持ばねと、移動可能なばねシートに作用する電気機械式アクチュエータとを有する車両の前車軸車輪懸架装置のばね脚を示す。 変形したばねシートを有しショックアビゾーバの緩衝器シリンダと中心ねじ結合する図１に示すばね脚の緩衝器支柱を示す。 基本的に実施が同一の後車軸車輪懸架装置用アクチュエータの概略を示す。

符号の説明

１０ ばね脚
１２ 構造
１４ 緩衝器
１６ 支持ばね
１８ プリロードばね
２０ 緩衝器シリンダ
２２ ピストンロッド
２４ 緩衝器支柱
２６ ばねシート
２８ 緩衝器取付台
３０ ばねシート
３２ 中心軸
３４ ねじ結合
３６ ばねシート
３８ リニア転がり軸受
４０ ガイドスリーブ
４２ 補助ばね
４４ アクチュエータ
４６ 連接棒
４８ レバー
５０ ジョイント
５２ 中空軸電動機
５４ 歯車装置
５６ 保護蛇腹
５８ 保護蛇腹
６１ 後車軸部品
６２ 台形リンク
６３ トーションバー

Claims (15)

1. 緩衝器（１４）と支持ばね（１６）とで構成されたばね脚（１０）を有する車両の車輪懸架装置であって、支持ばね（１６）はばねシート（２６，３６）を介して車両の構造（１２）と緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）とで支持し、ばねシート（３６）は構造（１２）に相対的に移動可能に案内しアクチュエータ（４４）によって緩衝器シリンダ（２０）に相対的に軸方向に移動可能にし、かつ、ばね脚（１０）は支持ばね（１６）と反対方向にばね力が作用するプリロードばね（１８）を備え、プリロードばね（１８）は一方側で車両の構造（１２）を支持し、他方側で移動可能な支持ばね（１６）のばねシート（３６）を支持する車輪懸架装置において、
   アクチュエータ（４４）は外部に、特にばね脚（１０）の径方向の外部に配置することを特徴とする車輪懸架装置。
2. アクチュエータ（４４）は、ばね脚中心軸に沿って直線的な昇降運動で移動可能なばねシート（３６）を調整することを特徴とする請求項１に記載の車輪懸架装置。
3. 移動可能なばねシート（３６）は、ばね脚（１０）の外部にアクチュエータ（４４）用のジョイント（５０）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪懸架装置。
4. 移動可能なばねシート（３６）のジョイント（５０）はプリロードばね（１８）または支持ばね（１６）のばね支持面（３６ｂ）に向って軸方向に設けることを特徴とする請求項３に記載の車輪懸架装置。
5. 移動可能なばねシート（３６）は、緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）およびピストンロッド（２２）の周りに配置されたガイドスリーブ（４０）上で案内し、ガイドスリーブ（４０）は特にプリロードばね（１８）上部の構造側ばねシート（２６）に固定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
6. 移動可能なばねシート（３６）はリニア転がり軸受（３８）を介してガイドスリーブ（４０）上に配置することを特徴とする請求項５に記載の車輪懸架装置。
7. 支持ばね（１６）とプリロードばね（１８）とはほぼ重なり合って配置し、支持ばね（１６）は直接または間接的に緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）で支持し、プリロードばね（１８）は構造（１２）で支持し、かつ移動可能なばねシート（３６）は機能的に２つのばね（１６，１８）間に接続することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
8. 一方のばね（１８）の直径は他方のばね（１６）のものよりも大きく形成し、２つのばね（１６，１８）は少なくとも部分的に伸縮自在に互いに入り込んで交互配置することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
9. 上のプリロードばね（１８）はその下に配置された支持ばね（１６）よりも直径が大きいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
10. 構造に固定されたアクチュエータ（４４）は電気機械的に電動機（５２）および歯車（５４）を備え、伝達装置（４６，４８，５０）を介して移動可能なばねシート（３６）に連結することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
11. アクチュエータ（４４）はほぼ緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）の高さに配置された車両の構造（１２）の縦桁（５６）および／または横桁に固定することを特徴とする請求項１０に記載の車輪懸架装置。
12. ガイドスリーブ（４０）内に、プリロードばね（１８）の固定ばねシート（２６）に支持された弾性ゴムの補助ばね（４２）を配置し、補助ばね（４２）は車輪懸架装置のばねたわみが増加するとき緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）に当接することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
13. 緩衝器支柱（２４）を介して車輪懸架装置の要素に結合された緩衝器（１４）と、緩衝器側のばねシート（３０）を介して緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）で支持された少なくとも１つの支持ばね（１６，１８）とを備えたばね脚（１０）を有する請求項１ないし１２のいずれか１項に特に記載された車両の車輪懸架装置において、
    緩衝器側のばねシート（３０）は単一材料で一体に緩衝器支柱に形成することを特徴とする車輪懸架装置。
14. 緩衝器（１４）の緩衝器シリンダ（２０）は緩衝器中心軸（３２）にそろった同軸のねじ結合（３４）によって緩衝器支柱（２４）にねじ込むことを特徴とする請求項１３に記載の車輪懸架装置。
15. 緩衝器支柱（２４）のばねシート（３０）は環状に形成し、その内側に緩衝器（１４）にねじ込む内ねじを設けることを特徴とする請求項１４に記載の車輪懸架装置。

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