JP2008506571A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車の振動を減衰させる装置に関する。前記装置は車体（３）及び、車輪（２）を支持しリンク（４、５）を用いてピン・ジョイントの方式で車体（３）に接続されている車輪支持部（１）を含む。本発明によれば、該振動減衰装置においてカップリング要素（１３）が、リンク（４、５）の一つとアセンブリ（８）の間に配置されている。本発明はまた自動車、特に乗用車におけるその使用に関する。

Description

本発明は、請求項１の前段による自動車の振動減衰装置に関する。

サブフレームと、ばね−ダンパ・ストラット又はダンパのマウントとの間にカップリングを備える、サブフレーム上の装置は特許文献１から知られている。その結果、サブフレームは実質的に固定された方式で保持され、車輪のバンプ方向の逆には動かない。これはサブフレームマウントに取り付けられたアセンブリ及び構成部品の加振を防止する。

独国特許出願公開第１０２ ４４ ３６１ Ａ１号明細書

これと対照的に、本発明は、全ての車軸設計に関して、アセンブリの振動を効果的に減衰させるために使用可能な装置を提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１の特徴を有する装置を用いて達成される。

本発明による装置は、リンクとアセンブリの間に配置されたカップリング要素により区別される。車輪を支持する車輪支持部はピン・ジョイントの方式で車体に接続されているリンクを用いてガイドされる。リンクと車体の間に配置されるばね要素は、例えば平坦でない路面を運転走行している時に車輪のバンプを許容する。ばね要素は望ましくはコイルばね、ねじりばね、又は空気ばねとして具体化される。車輪がバンプし、そしてリバウンドする際、リンクも同様に車体に対して移動する。「アセンブリ」という用語は、例えば駆動機関及び関連する全ての補機ユニット、様々な変速比を設定するトランスミッション、全輪駆動用のトランスファボックス、操舵装置及び／又は差動歯車装置を含む。急速なバンプの場合、衝撃すなわち弾みが車体に作用し、そして車体が車輪と同様に上昇する。慣性力の結果、アセンブリを車体に弾性的に搭載するために役立つばね要素は圧縮され、該アセンブリは加振される。関連する接続点を有するカップリングは圧縮及び／又は引張りに関して剛体として設計されるか、又は圧縮及び／又は引張りに関して弾性体として設計されることができる。同様に、カップリング要素は例えば摩擦又は流体を用いて力を伝達する装置を含むことができる。更に、該カップリング要素はリンク機構又は機構装置を用いて互いに接続される、複数の個々の部品を備えることが可能である。リンクの一つに接続されているカップリング要素はリンクの運動の結果としてアセンブリに衝撃を及ぼし、該衝撃は加振が有利に回避されるように、ばね要素の変位を防止するか又は少なくとも減少させる。

本発明の一つの実施形態において、車体はその上にアセンブリが搭載されている支持部材及びボディを含む。アセンブリを弾性的に接続するためのマウントが支持部材に備えられる。該支持部材は変形が殆ど生じないように、力を均一にボディへと導く。

本発明の一つの実施形態において、支持部材は動かないように（固定して）ボディに接続される。該支持部材は車体に接続されている一体式支持部材として具体化される。該一体式支持部材はドライブトレインを保持し、操舵システム及び前輪の軸配置を保持するために役立つ。一体式支持部材は溶接、ろう付け、又は接着プロセスを用いてボディに接続されることができる。前記接続は同様に、例えばねじを用いた取り外し可能な接続によって提供され得る。該一体式支持部材の使用は車体の安定性を増加させる。

本発明の更なる実施形態において、支持部材はマウントによりボディに接続される。支持部材は、その上にドライブトレイン、操舵用構成部品、及び車軸サスペンションの部品類が取り付けられているサブフレームとして具体化される。該サブフレーム自体は弾性マウントによりボディに接続される。これは有利なことに、路面及びドライブトレインにより加振される振動がボディから遮断される結果を有する。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素は剛体のロッドとして具体化される。該剛体のロッドはリンクの一つ及びアセンブリの両方にピン・ジョイントの方式で配置される。本発明による装置は剛体のロッドにより費用効率が良く形成され得る。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素は振動ダンパとして具体化される。振動ダンパは摩擦により振動エネルギーを熱に変換する。カップリング要素は例えば油入り伸縮式ダンパとして具体化されることができる。伸縮式振動ダンパは車輪のバンプ速度に応じた力をアセンブリに伝達する。振動ダンパの特性曲線及びその取付けを変えることにより、効果的な振動減衰を提供するために該装置を調整可能であることは有利である。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素はボディに取り付けられたリンクに接続される。例えば、車輪サスペンション配置の上部Ａアームは車輪支持部とボディの間に取り付けられる。カップリング要素はいずれの場合にも前記リンク及びアセンブリにピン・ジョイントの方式で取り付けられる。リンクの動きはアセンブリに対する加振が制限され又は除去されるような方法で、有利にアセンブリへ伝達されることができる。前記配置はボディの領域における設置スペースをカップリング要素のために利用することを可能にする。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素は支持部材に取り付けられたリンクに接続される。車輪サスペンション配置の下側Ａアームは車輪支持部とボディの間に取り付けられる。カップリング要素はＡアームとアセンブリの間に配置され、車輪のバンプ及びリバウンド中の該アセンブリへの加振を減少させる。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素はスタビライザ・ロッドとして具体化されるリンクに接続される。該スタビライザ・ロッドは進行方向に対して横方向に配置されたトーションバーから成るねじり要素、及び下部と上部のトランスバースリンク又は車輪支持部に連結される二つの端であることが望ましい。車輪がバンプすると、トーションバーは捩られる。カップリング要素のための接続点は、直角に曲げられた部分の形又は溶接されたレバーの形のトーションバー上に設けられる必要がある。該接続点は次に車輪がバンプし、そしてリバウンドするにつれて上向き又は下向きに移動する。接続点とアセンブリ間に配置されたカップリング要素は、それにより該アセンブリに衝撃を及ぼし、その結果アセンブリの振動が除去されるか又は少なくとも制限されることが可能である。同様に、カップリング要素はスタビライザ・ロッドの複数の端に接続されることができる。カップリング要素をスタビライザ・ロッドに連結することは、更なる設置位置を自由にし、設置スペースをより良く利用出来るようにする。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素はリンクの運動中にアセンブリに対し車両の垂直軸方向へ力を及ぼす。垂直軸ｚ、長手方向軸ｘ、及び横方向軸ｙは車両の重心における座標システムに基づいて画定される。車輪がバンプ又はリバウンドする際、リンクはそれと共に動かされる。カップリング要素はリンクの運動中はアセンブリに対し車両の垂直軸方向に力が作用するように配置される。リンクの運動方向によって、力は引張り又は圧縮力であり、すなわち力は垂直軸の両方向に作用する。カップリング要素の中心軸が垂直軸と平行に走る場合、リンクの運動中は力の成分がアセンブリに対し垂直軸方向に作用する。垂直軸方向のアセンブリの振動は本発明による装置を用いて大幅に低減される。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素はリンクの運動中にアセンブリに対し長手軸方向に力を及ぼす。カップリング要素が長手方向に対して９０°以外の角度をとる平面内に位置する場合、該カップリング要素はリンクの運動中にアセンブリに対して長手方向に力を及ぼす。前記力は車輪がバンプするか又はリバウンドするかによって長手方向軸の両方向に作用する。前記配置は路面からの加振により生じるアセンブリの長手方向の振動回避を可能にする。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素はリンクの運動中にアセンブリに対し横軸方向に力を及ぼす。カップリング要素が長手方向軸に対し直角な平面内に位置し、カップリング要素の中心軸が垂直軸に対して平行に走らない場合、力の成分はアセンブリに対し横軸方向に作用する。横軸方向の力の成分は前記力がアセンブリの両側に作用するため、一つの軸の車輪が同時にバンプ又はリバウンド場合に補償される。しかしながら、一つの車輪がバンプする場合、アセンブリに対する横方向へのカップリング要素の衝撃により、アセンブリの加振は除去され又は少なくとも低減される。車両の長手軸、横軸、及び垂直軸方向へのカップリング要素の衝撃成分は、該カップリング要素の空間配置により決定可能である。

本発明の更なる実施形態において、カップリング要素の長手方向軸はアセンブリの重心を通過する。この配置は該カップリング要素によりアセンブリに及ぼされる衝撃によって、エンジンマウントへの追加的負荷をもたらすであろう回転方向の衝撃を回避する。

更なる特徴及び、特徴の組合せは説明及び図面から推測することができる。本発明の具体的な例示的実施形態は、図面において単純化された形で図解され、以下の記載においてより詳細に説明される。

図１〜７における同一の構成部品は以下に同じ参照記号で示される。

図１は車輪２が取り付けられている車輪支持部１を含む左側前輪のサスペンション配置を概略的に例示している。明確化のため、左側の車輪サスペンション配置のみが示されている。右側の車輪サスペンション配置はそれに相応して鏡面対称の設計である。車輪支持部１と車体３の間には、上部及び下部のトランスバースリンク４、５がリンクマウント２３に接続されている。車体は固定式にボディ７に接続された一体式支持部材６を含む。上部及び下部のトランスバースリンク４、５はいずれの場合にもピン・ジョイントの方式で車体３及び車輪支持部１に接続されている。付随したブラケット１７を伴う内燃機関２４を含むアセンブリ８は一体式支持部材６に搭載されている。内燃機関２４は従来通りに小さな減衰部品しか持たないエンジンマウント９上のブラケット１７によって支持されている。しかしながら、油圧で減衰されるエンジンマウント９を用いることにより、要求に応じて減衰部品を調整することが可能である。ばね１０及びダンパ要素１１は下部のトランスバースリンク４とボディ７の間に配置されている。ダンパ要素１１は先端取付部１２を用いてボディ７に接続されている。同様に、ばね−ダンパ・ストラットをリンク４とボディ７の間に配置することも可能である。ばね１０は例えば空気ばね又は鋼のスプリングとして実現できる。

平坦でない路面の上を走行する際にバンプする車輪２’は点線で表わされる。同様に、上部及び下部リンク４’、５’もまた車輪のバンプの結果として移動する。しかしながら、平坦でない路面は車輪サスペンション配置により完全には緩衝されず、ボディ７’及び一体式支持部材６’は比例して上昇する。これは車体振動の低周波域における場合である。更に、ボディ７への衝撃の作用は駆動ユニット８の固有振動数における振動をもたらす。衝撃は主としてダンパ要素を経由してボディ７及び車体３に伝達される。アセンブリ８の大きな慣性質量及び一体式支持部材６に対する弾性取付けの結果、アセンブリ８は一体式支持部材６に対して移動し、エンジンマウント９が縮んで、アセンブリ８と一体式支持部材６の間のスペースがａからａ’に減少する。より明確にするため、ばね１０及びダンパ要素１１は圧縮した状態では示されていない。

アセンブリ８の偏位の結果、それは加振される。アセンブリ８の「激しい揺れ」（ｊｕｄｄｅｒｉｎｇ）とも呼ばれる前記振動は車両の乗員に伝達され、著しく運転快適性を損なう。

図２は振動ダンパとして具体化されるカップリング要素１３を含むために拡張された、図１からの車輪サスペンション配置を例示している。該カップリング要素１３は連結点１５において、ピン・ジョイントの方式で下部のトランスバースリンク４及びブラケット１７に接続されている。連結点１５は例えばボール・ソケット継手及び／又はゴム組込みアイ型継手として具体化され得る。車輪バンプの間のカップリング要素１３の動作モードは以下に説明される。該プロセスは車輪がリバウンドする際には類似した様式で逆の方向に生じる。上記のように車輪がバンプした際に上昇する一体式支持部材は６’で示される。車輪がバンプする時に移動する下部のトランスバースリンクは４’で示される。カップリング要素１３はアセンブリ８及び下部のトランスバースリンク４’に支持され、従って圧縮荷重を受ける。車輪２がバンプすると、力１４がカップリング要素を経由してアセンブリ８に作用し、その力１４はエンジンマウント９の圧縮を減少させる。車輪２がバンプする際に上方に変位するアセンブリは８’で示される。アセンブリ８、８’と一体式支持部材６、６’の間のスペースａは従って実質的に一定の値である。連結点１５とそれらの弾性の程度、及び必要に応じて異なる引張り及び圧縮の局面を有するカップリング要素１３の減衰特性曲線を適切に選ぶことにより、アセンブリ８への加振が発生しないか、又は小さい程度でしか発生しないような方法で、前記力１４を調整可能である。

車輪２がより速くバンプすると一体式支持部材６はより速く上昇し、エンジンマウント９に作用するアセンブリ８の慣性力はより大きくなる。しかしながら、振動ダンパの特性曲線の結果として、カップリング要素１３によりアセンブリ８に作用する力もまた車輪２のバンプ速度と共に増加する。同時に、ダンパ要素１１を経由して車体３へと作用する衝撃は、車輪２のバンプ速度が増加するとともに影響を及ぼす。しかしながらカップリング要素１３が下部のトランスバースリンク４に、そして連結点１５においてブラケット１７に接続されている結果、ダンパ要素１１によりアセンブリ８へ作用する衝撃の影響を低減する、更なる衝撃がアセンブリ８に作用する。一体式支持部材６に対するアセンブリ８の隙間は、従って車輪の全てのバンプ速度において略一定に保たれ得る。これは又エンジンマウント９の荷重を軽減し、車輪のバンプを減少させ、アセンブリ８への加振を効果的に回避する。

車輪のいかなるバンプでもカップリング要素１３のストローク運動を生じ、従ってアセンブリ８に作用する力を発生させる。アセンブリ８とボディ７もしくは一体式支持部材６との間の相対運動は、しかしながら車両の全ての運転状態において避けられない。前記相対運動は振動ダンパとして具体化されるカップリング要素１３により緩衝される。エンジンマウント９の減衰作用は従ってカップリング要素１３によって有利に支援される。

車輪２がリバウンドする際にも勿論同様にアセンブリ８への加振を避けることが可能である。

図３は本発明による装置の修正された実施形態を例示している。カップリング要素１３は上部のトランスバースリンク５とアセンブリ８の間に配置されている。図２と反対に、カップリング要素１３は車輪２がバンプする際に引張り荷重を受ける。エンジンマウント９の圧縮は、カップリング要素１３が慣性力に対抗する力１４をアセンブリ８に及ぼすことにより避けられる。そのような力は車輪２がバンプし、そしてリバウンドする際にアセンブリ８と一体式支持部材６の間に一定のスペースａの維持を提供する。

図４はサブフレームを有する、本発明による装置を例示している。サブフレーム１４は弾性のサブフレームマウント１６を用いてボディに取付けられている。サブフレーム自体の上に、アセンブリ８もしくは内燃機関２４がエンジンマウント９の上部でブラケット１７に取り付けられている。下部のトランスバースリンク４はピン・ジョイントの方式でサブフレーム１５に接続され、そして上部のトランスバースリンクはボディ７に接続されている。カップリング要素１３はアセンブリ８と下部のトランスバースリンク４の間に配置されている。バンプする際に上昇した車輪は２’で示され、同時に上昇したサブフレームは１４’で示される。アセンブリ８の大きな慣性の結果としてのエンジンマウント９の全体的な圧縮は、カップリング要素１３により回避される。カップリング要素はアセンブリ８がアセンブリ８’の位置へと変位するように、アセンブリ８に力を及ぼす。カップリング要素１３はアセンブリ８、８’とサブフレーム１４、１４’の間のスペースａを実質的に一定に保つ。車輪２がバンプし、そしてリバウンドする際のアセンブリ８への加振はそれにより効果的に打ち消される。

図５は内燃機関２４及びトランスミッション１８を含むアセンブリ８の側面図を例示している。内燃機関２４及びトランスミッション１８の重心１９、２０は、アセンブリ８の合計としての重心２１を決定する。エンジンマウント９は内燃機関２４に接続されたブラケット１７と、一体式支持部材６又はサブフレーム１６の間に配置されている。下部のトランスバースリンク４はリンクマウント２３にで回転可能に取り付けられ、カップリング要素１３によりブラケット１７に接続されている。カップリング要素１３の中心軸は合計された重心２１を通るように調整される。下部のトランスバースリンク４の運動の間に、カップリング要素１３はアセンブリ８に力を伝達する。合計された重心２１に作用する前記力又は衝撃力の結果、例えばトランスミッションマウント２２などのマウントに、追加的に負荷をかけるであろうトルク又は回転衝撃力は発生しない。カップリング要素１３の結果としての、激しい揺れが減少する傾向に関連して、前記配置はまた良好なノイズの遮断を確保するために、トランスミッションマウント２２を柔らかく設計することを可能にする。

図６に例示されている実施形態において、リンク４とアセンブリ８の間のカップリングは油圧式の設計である。ピストン及びシリンダを備えた油圧マスターユニット２５はリンク４と一体式支持部材６の間に配置され、同様にピストン及びシリンダを備えた油圧スレーブユニット２６はアセンブリ８と一体式支持部材６の間に配置されている。マスター及びスレーブユニット２５、２６は油圧ライン２８ａ、ｂにより互いに接続されている。ガスばね２７が油圧回路２８ａ内へ接続され、該ガスばね２７は回路内にある作動液が一定圧力になるよう作用する。作動液がそれを通って流れることが出来る隙間がマスター及び／又はスレーブユニット２５、２６のピストンとシリンダの間に用意されている。車輪がバンプする際にマスターユニット２５は収縮し、該マスターユニット２５内で圧縮された作動液は、隙間のサイズに応じて少なくとも部分的にスレーブユニット２６内へ移動する。該スレーブユニット２６は衝撃をアセンブリ８に及ぼし、前の実施形態における作動モードに対応してアセンブリ８の激しい揺れを低減する。該カップリングシステムは漏出の隙間を変えることにより有利に調整することができる。スレーブユニット２６はまたアセンブリ８の振動を減衰させるために役立つ。単純化された実施形態においては、勿論ガスばね２７及び油圧ライン２８ａを省略することが可能である。前記実施形態は必要に応じてアセンブリ８とリンク４の間に位置し得る油圧ラインの配置のみを必要とするため、マスター及びスレーブユニット２５、２６は、バーやシリンダなどの機械的接続要素の設置スペースへの対応を考慮する必要がなく、高価な出費なしで互いに離れた位置に配置することができる。

図７はカップリング要素が摩擦ヘッド３０を有するバー２９として具体化される実施形態を示す。車輪２が車輪２’の位置へとバンプする際に、バー２９はアセンブリと摩擦接触している摩擦ヘッド３０を上向きに移動させる。摩擦力の結果として衝撃がアセンブリ８に作用し、前の実施形態における動作モードに対応してアセンブリ８の激しい揺れを低減する。

本発明による上記の装置はまた振動ダンパとして具体化されるカップリング要素１３を用いてアセンブリ８の振動を有利に減衰させ、特に低い減衰特性を有するエンジンマウント９の場合に運転快適性を大幅に増加させる。カップリング要素１３としての振動ダンパの使用は、従ってまたエンジンマウント９における減衰装置の省略をも可能にする。

例示されていない修正の例示的実施形態において、カップリング要素１３は車輪２がバンプし、そしてリバウンドする際に、アセンブリ８へ垂直軸ｚ方向の力に加えて長手軸ｘ方向にもまた力が作用するように配置される。それによりｘ軸方向におけるアセンブリ８の長手方向の振動を回避することが可能である。長手軸ｘ方向の力は図２〜４において横軸ｙまわりに回転したカップリング要素１３の配置によって得られる。アセンブリ８へ長手軸ｘ方向に作用する力の大きさは回転角度の大きさによって調整できる。

車輪サスペンション配置の略図である。 本発明による装置を有する、図１による車輪サスペンション配置の略図である。 本発明による装置の第二の実施形態を有する、図１による車輪サスペンション配置の略図である。 本発明による装置の第三の実施形態を有する、図１による車輪サスペンション配置の略図である。 カップリング要素を有するアセンブリの概略側面図である。 本発明による装置の第四の実施形態を有する、図１による車輪サスペンション配置の略図である。 本発明による装置の第五の実施形態を有する、図１による車輪サスペンション配置の略図である。

符号の説明

１ 車輪支持部
２ 車輪
２’バンプした車輪
３ 車体
４ 下部のトランスバースリンク
４’バンプした下部のトランスバースリンク
５ 上部のトランスバースリンク
５’バンプした上部のトランスバースリンク
６ 一体式支持部材、支持部材
６’上昇した一体式支持部材
７ ボディ
７’上昇したボディ
８ アセンブリ
８’移動したアセンブリ
９ エンジンマウント
１０ ばね
１１ ダンパ要素
１２ 先端取付部
１３ カップリング要素
１４ サブフレーム、支持部材
１４’上昇したサブフレーム
１５ 連結点
１６ サブフレームマウント
１７ ブラケット
１８ トランスミッション
１９ 内燃機関の重心
２０ トランスミッションの重心
２１ 合計された重心
２２ トランスミッションマウント
２３ リンクマウント
２４ 内燃機関
２５ マスターユニット
２６ スレーブユニット
２７ ガスばね
２８ａ 油圧ライン
２８ｂ 油圧ライン
２９ バー
３０ 摩擦ヘッド

Claims (13)

1. −アセンブリが弾性的に搭載される車体と、
   −車輪を支持しリンクを用いて前記車体にピン・ジョイントの方式で接続される車輪支持部とを有する、自動車の振動減衰装置であって、
   カップリング要素（１３）を前記リンク（４、５）の一つと前記アセンブリ（８）との間に配置することを特徴とする装置。
2. 前記車体（３）はアセンブリ（８）が搭載される支持部材（６）及びボディ（７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記支持部材（６）が前記ボディ（７）に固定して接続されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 支持部材（１４）がマウントを用いて移動可能に前記ボディ（７）に接続されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記カップリング要素（１３）が剛体のロッドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記カップリング要素（１３）が振動ダンパであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記カップリング要素（１３）が前記ボディに取り付けられたリンク（４、５）に接続されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記カップリング要素（１３）が支持部材（６、１４）に取り付けられたリンクに接続されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記カップリング要素（１３）がスタビライザ・ロッドとして具体化されるリンクに接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記カップリング要素（１３）が前記アセンブリ（８）に対し、前記リンクの運動中に車両の垂直軸ｚの方向に力を及ぼすことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記カップリング要素（１３）が前記アセンブリ（８）に対し、前記リンクの運動中に長手軸ｘの方向に力を及ぼすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記カップリング要素（１３）が前記アセンブリ（８）に対し、前記リンクの運動中に横軸ｙの方向に力を及ぼすことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記カップリング要素（１３）の長手方向軸が前記アセンブリ（８）の重心を通ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。

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