JP2008524069A - 車両の懸架アクスル - Google Patents

Abstract

本発明は、車両用の懸架アクスルであって、各ホイール（２）について、ホイールの懸架行程を可能にするよう車体に対して関節連結された長手方向アーム（５）を有し、アクスルは横方向トーション要素（１０）を有し、その各末端部（１１）はアクスルの剛性部を形成するよう長手方向アームに剛結され、アクスルの２つの剛性部はトーション部（１３）により互いに接合され、剛性部にそれぞれ連結されるホイールキャリヤ（３）を有し、ホイールキャリヤは各々、フロントアーム（７）及びリヤアーム（９）によって剛性部の各々にそれぞれ連結され、ホイールキャリヤとフロント及びリヤのアームとの連結部並びにフロント及びリヤのアームと剛性部とのリンクは垂直なピボット（１４）を構成する。アクスルは垂直であり、外部且つホイールベース（ＢＲ）の後ろに位置するロック軸線（ＡＢ）回りの剛性部に対するホイールロック自由度を定めるように構成される。

Description

本発明は、自動車と地面の連結手段に関し、特に、懸架及びホイール支持装置、より具体的には、ツーリング車（乗用車）のリヤアクスル（車軸）に関する。

「地面連結手段」という用語は、車両の車体と車両が走行する地面との間の関係において存在する、能動的な（アクティブな）、又は関与する全ての要素及び機能を含む。かくして、次の要素、即ち、タイヤ、ホイール、ホイール軸受、ハブキャリヤ、制動コンポーネント、懸架要素（リンク、ウイッシュボーン、ストラット等）ばね、ダンパ、継手、防振コンポーネント、アンチロールシステム、アンチロックシステム、アンチホイールスピンシステム、かじ取り（ステアリング）システム、及び進路制御システムは、地面連結手段の一部をなしている。

懸架装置は、同時に且つ操作全体を通じて常時実行されなければならない２つの主要な機能を有する。これら機能のうちの一方は、車両の懸架機能、即ち、各ホイールに加えられた荷重に従って各ホイールの実質的に垂直の振幅運動を可能にする機能である。これら装置の他方の機能は、ホイールの案内機能、即ち、ホイール平面の角度位置を制御する機能である。

「ホイール平面」は、ホイールと関連していて、ホイールの軸線に垂直であり且つホイールが垂直であるときに地面と静的に接触する領域の中心を通る平面を説明するために用いられる用語である。したがって、このように定義されたホイール平面は、ホイール軸線と一体であり、その向きは、ホイールの向きにつれて変わる。

車両の車体に対するホイール平面の角度位置は、２つの角度、即ち、キャンバ角とかじ取り（ステアリング）角によって定められる。ホイールのキャンバ角は、地面に垂直な横方向平面内において、ホイール平面と車両の中間平面との間の角度である。車両のかじ取り角は、地面に平行な水平面において、ホイール平面と車両の中間平面との間の角度である。

「ホイールベース」は、ホイール平面、地面の平面、及びホイールの軸線を含む垂直平面（鉛直面）の相互間の交差箇所を説明するために用いられる用語である。

自動車の分野において、特にリヤホイールを懸架する多種多様な懸架システムが提案された。「多リンク」アクスルと呼ばれているアクスルにより、かじ取り（ステアリング）、懸架、及び防振の点で良好な性能を得ることができるということが現在認められている。しかしながら、これらアクスルは、比較的複雑であり、非常に多くの部品及び車体への非常に多くの連結箇所を用いている。それ故、これらアクスルは、嵩張っていて邪魔になり、しかも高価であり、このことは、これらアクスルが優れた動的品質を備えていると認識されているにもかかわらず、小形又は中形の車両にそれほど広くは用いられていない理由である。

本発明の一目的は、上述した欠点のうち少なくとも幾つかを解決できるリヤアクスルを提案することにある。

この目的は、車両用の懸架アクスルであって、各ホイールについて、前記ホイールの懸架行程を可能にするよう前記車両の車体に対して関節連結されるようになった長手方向アームを有し、前記アクスルは、横方向トーション要素を有し、前記横方向トーション要素の各端部は、前記アクスルの剛性部を形成するよう長手方向アームに剛結され、前記アクスルの２つの前記剛性部は、トーション部によって互いに接合され、前記アクスルは、各ホイールについて、前記剛性部にそれぞれ連結されたハブキャリヤを有する、アクスルにおいて、前記ハブキャリヤは各々、フロントリンク及びリヤリンクによって前記剛性部の各々にそれぞれ連結され、前記ハブキャリヤと前記フロントリンク及び前記リヤリンクとの連結部並びに前記フロントリンク及び前記リヤリンクと前記剛性部との連結部は、実質的に垂直なピボットを構成し、前記アクスルは、外部且つホイールベースの後ろに位置する地面と交差する実質的に垂直のかじ取り（ステアリング）軸線回りの前記剛性部に対する前記ホイールのかじ取り（ステアリング）自由度を定めるような仕方で構成されていることを特徴とするアクスルによって達成される。

好ましくは、前記フロントリンク又は前記リヤリンクの前記ピボット連結部のうちの少なくとも一方は、前記ピボット連結部に回転剛性を与える弾性手段を有する。好ましくは、前記ピボット連結部は、エラストマー継手から成る。

変形例によれば、前記フロントリンク又は前記リヤリンクの前記ピボット連結部のうちの少なくとも一方は、好ましくはスチールで作られた可撓性板を有する。

好ましくは、前記横方向トーション要素の前記トーション部の長さは、前記アクスルの左右間隔の１／３よりも長い。

アクスルの好ましい実施形態によれば、前記横方向トーション要素は、第１の長手方向アームに固定された第１の管及び第２の長手方向アームに固定された第２の管を有し、前記第１の管は、前記第２の管内に少なくとも部分的に挿入され、前記２本の管は、互いに対して回転的に案内される。この場合、前記リヤリンクは、好ましくは、前記横方向トーション要素内に設けられた接合部の近くで前記管に連結される。

好ましくは、前記リヤリンクの横方向長さは、前記アクスルの左右間隔の２０％よりも長い。

好ましくは、アクスルは、前記車体と前記ハブキャリヤとの間で働く懸架ばねを更に有し、更により好ましくは、アクスルは、前記車体と前記ハブキャリヤとの間で働く懸架ダンパを更に有する。

好ましくは、アクスルは、前記剛性部に対する前記ホイールのかじ取り（ステアリング）運動を能動的に制御する能動的制御手段を更に有する。

好ましくは、前記車両がその定格荷重を支持しているとき、前記かじ取り（ステアリング）軸線は、０°〜３０°、好ましくは０°〜２０°、より好ましくは５°〜１０°の角度だけ前記車両のリヤに向かって傾けられる。

好ましくは、前記フロントリンクは、前記車両の長手方向と６０°未満、好ましくは５０°未満の角度をなすような仕方で差し向けられている。

本発明は又、上述のアクスルを有する自動車に関する。

本発明は、図に関する説明により一層良く理解されよう。

種々の図において、同一又は類似の要素は、同一の参照符号で示されている。したがって、かかる要素について系統立って繰り返し説明することはしない。

図１は、本発明のリヤアクスルの第１の実施形態の概略平面図である。地面は、図面の平面（紙面）に平行であり、車両のフロントは、図の最上部のところに位置している。アクスルは実質的に対称なので、その説明は、主として、その左側の部分に基づいている。

アクスルは、各ホイールについて、ホイール２の懸架行程を可能にするよう関節連結軸線ＡＳによって車両の車体（図示せず）に対して関節連結されるようになった長手方向アーム５を有している。横方向トーション要素１０が、２本の長手方向アーム５，５′を相互に連結している。横方向トーション要素の各端部１１，１１′は、対応の長手方向アームに剛性的に連結（「埋設」という用語も用いられる）されている。長手方向アーム５及び横方向トーション要素の剛性端部１１を有する組立体は、剛性部１２を構成している。この剛性部は、アクスルの２つのホイールの互いに異なる走行を可能にするよう横方向トーション要素のトーション部１３によってアクスルの他方の剛性部１２′に連結されている。横方向トーション要素は、特にキャンバに関する限り、ホイール平面の案内に寄与する。加うるに、横方向トーション要素は、特にそのトーション部のねじり剛性に依存するアンチロール剛性をアクスルに提供する。横方向トーション要素の重要な一特徴は、そのトーション長さ“Ｌｔ”である。

ホイール軸線ＡＲは、ハブキャリヤ３に連結され、ハブキャリヤは、フロントリンク７及びリヤリンク９によって剛性部１２に対して関節連結されている。連結部は、実質的に垂直ピボット１４を構成している。フロントリンク７及びリヤリンク９並びにこれらの連結部は、ハブキャリヤ３（及びしたがってホイール２）が、ホイール平面ＰＲの外部に且つホイール軸線ＡＲの後ろに位置した実質的に垂直のかじ取り（ステアリング）軸線ＡＢ回りにおける剛性部１２に対する或る特定のかじ取り（ステアリング）自由度を有することができるような仕方で構成されている。この平面図では、ホイールベースＢＲは、ホイールの中間平面ＰＲとホイール軸線ＡＲの交差部のところに見える。かじ取り軸線ＡＢと地面の交差部は、ホイールベースの後ろに距離“ｄｘ”を置き且つホイールベースの外部に距離“ｄｙ”を置いたところに位置している。コンパクトな乗用車の場合、１００ｍｍオーダーの距離ｄｘ及びｄｙが、満足のいく結果をもたらす。

例えば滑り軸受、玉軸受、ころ軸受、若しくはニードル軸受又はエラストマー継手を用いてピボット１４を種々の仕方で作ることができる。ピボットは又、後で理解されるように、平らなプロフィールの撓みを利用していても良い。各リンクについての最も適切な技術を予想回転角度及び加重度に応じて選択できる。

「アクスルの左右間隔」は、一般に、地面の高さ位置における２つのホイール平面相互間の距離（Ｖ）を意味する。それ自体知られた仕方で、ほどほどの重量について満足のいく耐久性を保証するため、この種の横方向トーション要素についてのトーション長さＬｔは、好ましくは、アクスルの左右間隔の１／３よりも長く、それどころか、半分よりも長い。

この図は、一方において、各ホイールの懸架行程が対応の長手方向アームの振幅運動により与えられ、他方において、フロントリンクとリヤリンクの相対運動により、対応の長手方向アームに対するホイールの本質的にかじ取り（ステアリング）運動が可能になる本発明の一原理を明確に示している。

地面によりホイールに及ぼされる力に適合するようかじ取り運動を適用させるため、アクスルは、かじ取り運動に対抗する剛性をもたらす弾性手段を有するのが良い。かくして、本発明のアクスルは、例えば制動力及びカーブで及ぼされる横方向力の関数として純粋に受動的に動作することができる。弾性手段をピボット連結部に組み込むのが良く又はこれらピボット連結部のうちの幾つかだけに組み込んでも良い。純粋に受動的な動作のため、１度当たり１００Ｎ．ｍのオーダーのピボット剛性が、満足のいく挙動を得るためには必要な場合がある。当然のことながら、ピボットによるかじ取り（ステアリング）のこの弾性戻りを、アクスルのピボット全てにより又は制限された数のピボットにより（均等に又は不均等に）及ぼしても良い。

アクスルは、かじ取り（ステアリング）を能動的に制御する能動的制御手段を更に有するのが良い。このオプションは、アクチュエータ１５の形態で概略的に図示されている。能動的かじ取り（ステアリング）制御手段は、実際には、これらを車両走行パラメータの関数として動作させることができる任意の形態を取るのが良い。能動的制御の場合、弾性手段によるかじ取りの弾性戻りを軽減し又は無くすのが良い。これと同様に、動作が純粋に受動的であるアクスルとの比較により距離ｄｙ及びｄｘを減少させるのが良い。

能動的制御手段を種々の車両走行パラメータ（例えば、速度、長手方向又は横方向加速度、制動力、かじ取り（ステアリング）ハンドル位置、かじ取りハンドルの回転速度、かじ取りハンドルに及ぼされるモーメント、ロール、ロール速度、ロール加速度、ヨー、ヨー速度、ヨー加速度、垂直方向荷重を含むホイールへの加重、運転手により望まれる運転スタイル又は挙動）の関数として動作させることができる。

アクチュエータ１５は、均等範囲として、単純な伸縮式ダンパ、即ち、各ハブキャリヤの「自然な」かじ取り運動を制御する受動的手段であっても良い。

図２は、横方向トーション要素１０が欧州特許第０９０４２１１号明細書、欧州特許第１２６５７６３号明細書又は国際公開第０２／２２３８４９７号パンフレットに記載されている原理を採用した本発明の有利な実施形態を示している。第１の管（この例では左側の管）が、部分１８を有し、この部分の断面は、第２の管の断面と比較して減少している。その目的は、第１の管のこの減少部分を第２の管（この例では右側の管）内に挿入することができるようにすることにある。２本の管は、例えば、弾性ブッシュ２０，２２によって互いに対して案内できる。したがって、車体のローリングにより引き起こされる横方向トーション要素のねじり変形は、これら２本の管相互間の弾性連結部により吸収される。したがって、横方向トーション要素のトーション部は、剛性部（この場合、右側の剛性部１２′）内に位置する。この結果、本発明の関連において、剛性部１２，１２′は、実際に、２つの横方向トーション要素半部１６，１６′相互間の接合部２４まで延びるのが良い。この実施形態では、この場合、リヤリンク９，９′をこの接合部の近くで横方向トーション要素半部に関節連結することにより長い距離（ｌａｒ）を与えることが可能である（そして、このことが、特に有利であることが分かる）。リヤリンクの長さがこのように長いことによる結果の１つとして、かじ取り軸線ＡＢの位置の安定性を高くすることができる。

図３は、横方向トーション要素１０が仏国特許出願第２８４０５６１号明細書に記載された原理を採用している本発明の別の実施形態を示している。この種の横方向トーション要素は、２本の同軸管１６，１６′を採用している。管相互間の接合部２４のところに、バー２８の張力は、横方向トーション要素半部１６，１６′の同軸案内を可能にするよう圧力下で玉軸受２６を保持している。バー２８は又、管の相対回転に対して抵抗をもたらすため、即ち、横方向トーション要素１０にねじりを提供するため、ねじり状態で働く。したがって、この場合も又、剛性部１２，１２′は、横方向トーション要素のトーション部が管の内部に位置決めされているので、２つの横方向トーション要素半部相互間の接合部まで延びる。

図４は、図１の横方向トーション要素とほぼ同じ横方向トーション要素１０と図２及び図３のリヤリンク長さと同等のリヤリンク長さ（ｌａｒ）を組み合わせた本発明の特定の一実施形態を概略的に示している。これを達成するため、剛性部１２，１２′の延長部として、オフセット部品３０，３０′が設けられている。かくして、リヤリンク９，９′の長さは、剛性部の短い横方向長さによってもはや制限されることはなく、短い剛性部は、モノブロック横方向トーション要素に特有のものである。

図５〜図９は、本発明のアクスルの例示の実施形態を示している。これら実施形態の実施例は、図２を参照して上述したように互いに入れ子状に回転的に案内される２本の同軸管を含む横方向トーション要素の使用に基づいている。当然のことながら、理解されるように、他形式の横方向トーション要素を使用しても良い。

図５及び図６のアクスルは、鋼板、例えばプレス鋼板で作られたフロントリンク及びリヤリンクを用いている。フロントリンク７と長手方向アーム５との間のピボット１４１は、鋼板の制限された領域の撓みによって得られる。フロントリンクは、ピボット軸線１４２を定めるような仕方で位置決めされた１対のエラストマー継手によってハブキャリヤ３に連結されている。これと同様に、リヤリンク９と横方向トーション要素半部１６との間のピボット１４４は、このリンクの鋼板の制限された領域の撓みによって得られる。リヤリンクとハブキャリヤとの間の連結部は、ピボット軸線１４３を定めるような仕方で位置決めされた１対のエラストマー継手を採用している。

リンク７，９に撓むようになった領域の外部で所要の剛性を与えるためにリンク７，９の鋼板にプレス加工によりリブが形成されている。理解されるように、可撓性領域により、必要な回動作用を達成することができると共にかじ取り運動に対抗する剛性をもたらすことができ、したがって、上述したような制御に有用な弾性手段を組み込むことができる。エラストマー継手も又、かかる剛性をもたらすことができる。

図７の実施例は、図５及び図６の実施例とほぼ同じである。しかしながら、このアクスルは、フロントリンク及びリヤリンクのピボットが全てリンクの鋼板の撓みによって達成されるという点で先に述べたアクスルとは異なっている。リンクの剛性は、プレス加工リブに加えて、隆起した側方部分３４を有するプロフィールを用いることにより高められている。この実施例では、ハブキャリヤ３は、懸架コイルばね（図示せず）の端部を受け入れるようになった支持体３６を有している。リヤアーム９は、かかるばねが通って動くことができるように形作られている。支持体３６は又、伸縮式懸架ダンパの底部アイを受け入れることができる。当然のことながら、懸架ばねは、任意他のタイプのものであって良く、例えば、空気圧ばね、エラストマーばね、又は板ばねであって良い。

この変形例の種々の要素（横方向トーション要素、リンク、ハブキャリヤ）は全て、溶接によって組み立てられるのが良い。アクスル、例えばこのアクスルの利点の１つは、当然のことながら、コンポーネントの数が少ないこと及び工業的コストが低いことである。

図８は、フロントリンク３８が管状のプロフィールを有し、エラストマー軸受により両端部が関節連結されていることを除き、図７のアクスルと同じアクスルを示している。

種々の図は、長手方向アームが水平軸線回りに車体に対して関節連結されている状態を示している。当然のことながら、他の向きが利用可能であり、垂直軸線を備えた関節連結部は、アクスルと車体の工業規模の組み立てを容易にすることができる。加うるに、これら関節連結部の軸線は、長手方向アームにかじ取り（ステアリング）効果を生じさせる目的でそれ自体公知のように車両の横方向に対して傾けられた状態で示されている。しかしながら、本発明によりホイールは長手方向アームのかじ取りとは独立してかじ取り可能なので、長手方向アームのかじ取り効果は、絶対に欠かせないというわけではなく、傾斜していない関節連結部は、快適さの面で好ましいことが分かる。好ましくは、横方向トーション要素の軸線（図中、ＡＴで示されている）は、図示しているような長手方向アームと車体との間の関節連結部に関して、アクスルの後ろに向かってオフセットしているが、これは、本発明にとって必須要件ではない。

本発明により、過度に複雑ではなく、弾性動力学的性能が非常に有利なアクスルを製造することができる。例えば、本発明によれば、１キロニュートン当たり０．０５度（０．００５°／ｋＮ）を超える長手方向加重（制動下）におけるトーインのばらつき、０．１°／ｋＮを超える横方向加重下におけるトーインのばらつき、及び０．５°／ｋＮ未満の横方向加重下におけるキャンバのばらつきを得ることができた。

本発明によれば、かじ取り軸線ＡＢは、実質的に垂直（鉛直）である。実際には、その向きは、懸架行程、即ち、アクスルの長手方向アームの振幅運動につれて変化する。車両がその定格荷重を支持している場合、即ち、車両が（燃料タンクが満杯の状態で）走行準備完了状態にありフロントシートに座った２人の乗員を支持している場合、かじ取り軸線ＡＢは、好ましくは、例えば０°〜３０°、より好ましくは０°〜２０°、更により好ましくは５°〜１０°の角度だけ車両のリヤに向かって傾けられている。かくして、横方向加重によっても、キャンバの有利な変化を生じさせることができる。軸線がリヤに向かって傾けられていると言った場合、このことは、例えば、車両の外部から見て左側のホイールの場合、軸線ＡＢは、鉛直線に対して時計回りの方向に指示された角度だけ傾けられていることを意味している。

本発明の別の好ましい特徴によれば、フロントリンク（図では、符号７，７′で示されている）は、車両の長手方向と６０°未満、より好ましくは５０°未満の角度αをなすように差し向けられている。この好ましい特徴は、図２に示されているが、当然のことながら、本発明の実施形態の全てにも当てはまる。

本発明のアクスルの第１の実施形態の概略平面図である。 本発明のアクスルの第２の実施形態の概略平面図である。 本発明のアクスルの第３の実施形態の概略平面図である。 図１に示す第１の実施形態の変形例の概略平面図である。 本発明の第２の実施形態としてのアクスルの実施例の斜視図である。 図５の実施例の平面図である。 本発明の第２の実施形態としてのアクスルの第２の実施例の斜視図である。 本発明の第２の実施形態としてのアクスルの第３の実施例の部分斜視図である。

Claims (13)

1. 車両用の懸架アクスルであって、各ホイール（２）について、前記ホイールの懸架行程を可能にするよう前記車両の車体に対して関節連結されるようになった長手方向アーム（５）を有し、前記アクスルは、横方向トーション要素（１０）を有し、前記横方向トーション要素の各端部（１１）は、前記アクスルの剛性部を形成するよう長手方向アームに剛結され、前記アクスルの２つの前記剛性部は、トーション部（１３）によって互いに接合され、前記アクスルは、各ホイールについて、前記剛性部にそれぞれ連結されたハブキャリヤ（３）を有する、アクスルにおいて、前記ハブキャリヤは各々、フロントリンク（７）及びリヤリンク（９）によって前記剛性部の各々にそれぞれ連結され、前記ハブキャリヤと前記フロントリンク及び前記リヤリンクとの連結部並びに前記フロントリンク及び前記リヤリンクと前記剛性部との連結部は、実質的に垂直なピボット（１４）を構成し、前記アクスルは、外部且つホイールベース（ＢＲ）の後ろに位置する地面と交差する実質的に垂直のかじ取り軸線（ＡＢ）回りの前記剛性部に対する前記ホイールのかじ取り自由度を定めるような仕方で構成されている、アクスル。
2. 前記フロントリンク又は前記リヤリンクの前記ピボット連結部のうちの少なくとも一方は、前記ピボット連結部に回転剛性を与える弾性手段を有する、請求項１記載のアクスル。
3. 前記ピボット連結部は、エラストマー継手から成る、請求項２記載のアクスル。
4. 前記フロントリンク又は前記リヤリンクの前記ピボット連結部のうちの少なくとも一方（１４１）は、好ましくはスチールで作られた可撓性板を有する、請求項２又は３記載のアクスル。
5. 前記横方向トーション要素の前記トーション部（Ｌｔ）の長さは、前記アクスルの左右間隔（Ｖ）の１／３よりも長い、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のアクスル。
6. 前記横方向トーション要素は、第１の長手方向アームに固定された第１の管及び第２の長手方向アームに固定された第２の管を有し、前記第１の管は、前記第２の管内に少なくとも部分的に挿入され、前記２本の管は、互いに対して回転的に案内される、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のアクスル。
7. 前記リヤリンクは、前記横方向トーション要素内に設けられた接合部（２４）の近くで前記管に連結されている、請求項６記載のアクスル。
8. 前記リヤリンク（ｌａｒ）の横方向長さは、前記アクスルの左右間隔の２０％よりも長い、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のアクスル。
9. 前記車体と前記ハブキャリヤとの間で働く懸架ばねを更に有する、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のアクスル。
10. 前記車体と前記ハブキャリヤとの間で働く懸架ダンパを更に有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のアクスル。
11. 前記剛性部に対する前記ホイールのかじ取り運動を能動的に制御する能動的制御手段（１５）を更に有する、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載のアクスル。
12. 前記車両がその定格荷重を支持しているとき、前記かじ取り軸線（ＡＢ）は、０°〜３０°、好ましくは０°〜２０°、より好ましくは５°〜１０°の角度だけ前記車両のリヤに向かって傾けられる、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載のアクスル。
13. 前記フロントリンク（７，７′）は、前記車両の長手方向と６０°未満、好ましくは５０°未満の角度（α）をなすような仕方で差し向けられている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載のアクスル。

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