JP2009040190A - Axle unit structure for air suspension - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バスや大型トラック等に使用される空気ばねを備えたエアサスペンション用アクスルユニット構造に関するものである。 The present invention relates to an axle unit structure for an air suspension provided with an air spring used for buses, large trucks and the like.
図11は、従来の4バックエアサスペンション用アクスルユニット構造を有する車体(シャシー)を示す斜視図である(特許文献1参照)。 FIG. 11 is a perspective view showing a vehicle body (chassis) having a conventional 4-back air suspension axle unit structure (see Patent Document 1).
図11に示すように、車体90は、車体90の前後方向に延びる一対のサイドメンバ(車枠)91と車幅方向に延びる後輪用の2本の車軸とを備える。各車軸(図示せず)は、車枠91にトルクロッド97により支持される車軸ケース93内で回転自在に支持されている。車軸ケース93の下側には、両端で空気ばね94を保持するばね受け(ビーム)95が設けられる。空気ばね(エアスプリング)94は、ばね受け95の両端上側に固定されると共に、その一部がそれぞれサイドメンバ91にその下側で固定されている。
As shown in FIG. 11, the
また、図12は、特許文献2に開示される車両(バス)を示す平面図である。 FIG. 12 is a plan view showing a vehicle (bus) disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.
図12に示される車両100は、前車軸側101が独立懸架式、後輪軸側が1軸の車軸懸架式(リジッド式)の空気ばね107を備える。後輪軸側の一対の空気ばね107は、一対のサイドメンバ102に掛かるクロスメンバ103に取り付けられると共に、車軸ケース104上のばね受け106上に固定され、後輪105の前後に配置されている。
A
図13(a)及び図13(b)に示される車両110が備える懸架装置は、板ばね117と空気ばね115とを併用したタイプのものである。板ばね117は、サイドメンバ111の車輪113の前後の位置にそれぞれ設けられた一対のブラケット118に両端が支持され、中央部が車軸ケース112に固定されている。空気ばね115は、板ばね117毎に1つ、サイドメンバ111と車輪113との間に設けられている。図中、114は空気ばね115の下部を車軸ケース112に固定する固定部材であり、116は空気ばね115の上部をサイドメンバ111に固定する固定部材である。
The suspension device provided in the
しかしながら、図11の車両90は、空気ばね94がサイドメンバ91の下側に配置されている。図11には示されていないが、大型トラック等の車両ではエアブレーキ作動用のブレーキ用チャンバがタイヤの近くに設けられるため、タイヤの近くにブレーキ用チャンバを設けるスペースを確保するべく、タイヤの前後に間隔を空けて一対の空気ばね94を配置する必要がある。このため、空気ばね94を搭載するばね受け95の長さは長くなる。ばね受け95の長さLが長いと、ばね受け95の両端に加わる曲げモーメントも大きくなり、ばね受け95の強度を大きく、すなわち断面積を大きくする必要がある。これらのことから、空気ばね94を支持するばね受け95の重量が大きくなってしまう。
However, in the
また、図11の車両90は、その左右のエアスプリング(空気ばね)95中心間の距離が、一般のリーフサスペンション(板ばね)を備える車両と比べて小さい。左右のスプリング間の距離が小さいと、タイヤ幅の中心位置(トレッド、接地面)とスプリングとの距離が大きくなる。そのため、車軸ケースに掛かる荷重がリーフサスペンション備える車両と図11の車両90とで等しいとすると、図11の車両90の方が車軸ケース93に掛かる曲げモーメントが大きくなる。この曲げモーメントは、車軸ケースとサスペンションとの接続点と、車軸ケースと車輪(トレッド)との接続点との間の距離Wが大きい程大きい。したがって、車軸ケース93の強度を確保するべく、車軸ケース93の断面の寸法や板厚を大きくする必要がある。
Further, the
一方、積荷の保護のため、空気ばねを柔らかく、すなわち空気ばねのばね定数を小さくする方法がある。しかしながら、左右のスプリング94間の距離が小さいと、ばね定数とスプリング中心間距離との積に比例するロールばね定数(左右回転に対するばね定数)はさらに小さくなり、車体が左右に傾きやすくなる。したがって、これを補うため高剛性を有するスタビライザ99を一対のサイドメンバ91間に取り付ける必要がある。
On the other hand, there is a method of softening the air spring, that is, reducing the spring constant of the air spring for protecting the load. However, if the distance between the left and
また、図12の車両においては、前車軸101が独立懸架方式であるため、上記のロールばね定数は、左右のスプリング107の中心間距離と直接関係なく、ロールばね定数が低下する問題がない。また、前車軸101は操舵輪軸であるため、タイヤ101aが動きやすいように一般のタイヤをシングル(車軸の両側に一本ずつ配置)で使用し、ダブルタイヤ(車軸の両側に二本ずつ配置)を装着する後車軸104に比べて軸重が小さい。そのため、前車軸101に設けられるエアスプリング101bは小型のものとなっている。したがって、前車軸101に設けられるエアスプリング101bの配置を、ダブルタイヤ(後輪105)が装着されるリジット型の後車軸104側にそのまま適用することは困難である。
In the vehicle of FIG. 12, since the
他方、後車軸104側に設けられる空気ばね107は、後輪105の前後にそれぞれ配置されている。しかしながら、このような配置では、上述の車軸ケース104に作用する曲げモーメント及びロールばね定数を改善することができるが、空気ばね107を後輪105の前後に配置することから、空気ばね107の前後の間隔Lが大きくなってしまい、ばね受け106に作用する曲げモーメントが大きくなってしまう。よって、空気ばね107を支持するばね受け106の強度を大きくすべく、その重量が大きくなってしまう。
On the other hand, the
また、図12の車両100は後車軸104が1つの後1軸型であるが、この配置を後2軸型の車両に適用すると、2軸間の距離(車輪間の前後の距離)が大きくなってしまい、旋回時の路面抵抗増加に伴う騒音やタイヤの早期摩耗、燃費の悪化等の問題が発生する。
In addition, the
図13に示される車両110のサスペンションは、板ばね117と空気ばね115とを併用したものであり、空気ばね115は板ばね117に掛かる荷重を補助する(一部請け負う)ためのものである。したがって、完全なエアサスペンションと比べて同一の性能を実現することは難しい。また、図13の車両110において、板ばね117を省略して空気ばね115のみでサスペンションを構成することは、空気ばね115のサイズが非常に大きくなるので現実的でない。
The suspension of the
すなわち、図11〜図13に示されるような、従来のサスペンションユニットの構造を備える車両では、ばね受け、車軸ケース及びスタビライザの強度を高くしなければならず、そのためこれら各部材が、重くかつコストのかかるものとなっていた。 That is, in a vehicle having a conventional suspension unit structure as shown in FIGS. 11 to 13, the strength of the spring receiver, the axle case, and the stabilizer must be increased. Therefore, these members are heavy and costly. It was something like that.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車軸ケース、ばね受け及びスタビライザを軽量かつ安価にすることができるエアサスペンション用アクスルユニット構造を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an axle unit structure for an air suspension capable of solving the above-described problems and making the axle case, the spring receiver and the stabilizer lightweight and inexpensive.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバを有する車枠と、車枠にトルクロッドを介して支持されリジッド式の車軸を収容する車軸ケースと、その車軸ケースと上記サイドメンバとの間に設けられ車軸ケースと車枠間の上下方向の衝撃を緩和するための空気ばねとを備えたエアサスペンション用アクスルユニット構造において、空気ばねを、サイドメンバの車幅方向外側、かつ車軸ケースを前後に近接して挟む位置に一対配置し、一対の空気ばねをサイドメンバの車幅方向外側面にそれぞれ固定し、他方、車軸ケースの上面に、前後に延びて上記一対の空気ばねを下方から受けるばね受けを設け、そのばね受けを介して上記一対の空気ばねを車軸ケースに連結したエアサスペンション用アクスルユニット構造である。
To achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、車軸の両端に設けられる車輪はそれぞれダブルタイヤであり、車軸ケースが位置する一対のサイドメンバ間の間隔を狭く形成して、空気ばねを配置するためのスペースを形成した請求項1記載のエアサスペンション用アクスルユニット構造である。
In the invention of claim 2, the wheels provided at both ends of the axle are double tires, and the space between the pair of side members where the axle case is located is narrowed to form a space for arranging the air spring. The air suspension axle unit structure according to
請求項3の発明は、車軸の両端に設けられる車輪はそれぞれ、車輪の幅をダブルタイヤと同許容荷重を有する程度に広く、かつ空気ばねを配置するためのスペースを形成する程度に狭いシングルタイヤである請求項1記載のエアサスペンション用アクスルユニット構造である。
According to a third aspect of the present invention, each of the wheels provided at both ends of the axle has a single tire that is wide enough to have the same allowable load as that of the double tire and narrow enough to form a space for disposing an air spring. The air suspension axle unit structure according to
本発明によれば、軽量かつ安価な車軸ケース、ばね受けを使用することができ、スタビライザを省略或いは軽量かつ安価なものを使用することができるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, it is possible to use a lightweight and inexpensive axle case and spring receiver, and to exhibit an excellent effect that a stabilizer can be omitted or a lightweight and inexpensive one can be used.
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係るエアサスペンション用アクスルユニット構造の好適な実施形態を示した斜視図、図2はその平面図、図3はその後方正面図である。 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of an axle unit structure for an air suspension according to the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a rear front view thereof.
図1〜図3に示すように、本実施の形態に係るエアサスペンションアクスルユニット構造は、車体10の前後方向に延びる一対のサイドメンバ12を有する車枠11と、車枠11にトルクロッド24、26を介して支持されリジッド式の車軸を収容する車軸ケース15と、その車軸ケース15とサイドメンバ12との間に設けられ車軸ケース15と車枠11間の上下方向の衝撃を緩和するための空気ばね18とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the air suspension axle unit structure according to the present embodiment includes a vehicle frame 11 having a pair of
車枠11は、車体10の前後方向(進行方向)に延び、断面コ字状の一対のサイドメンバ12と、一対のサイドメンバ12間に介設され車幅方向に延びるクロスメンバ13とから構成される。
The vehicle frame 11 extends in the front-rear direction (traveling direction) of the
クロスメンバ13の両端部がサイドメンバ12と交差する交差部には、V字状のトルクロッド(Vロッド)24の両基端がそれぞれブラケット22を介して取り付けられる。また、Vロッド24は、その先端が、車軸ケース15の中央部に形成されたハウジング15aの上部でブラケット23を介して取り付けられ、回動自在に軸支される。クロスメンバ13が設けられる位置において、サイドメンバ12の車幅方向外側面には、下方に延びるブラケット25が設けられ、ブラケット25の下端にトルクロッド(サイドトルクロッド)26の一端が回動自在に連結される。トルクロッド25の他端は車軸ケース15に対して回動自在なリンク部材35を介して車軸ケース15に連結される。Vロッド24及びトルクロッド26が車軸ケース15を上下方向のみに移動可能に支持している。また、車軸ケース15近傍には、車軸ケース15に並行してスタビライザ29が一対のサイドメンバ12に掛け渡されている。
Both base ends of V-shaped torque rods (V rods) 24 are attached via
さて、本実施形態のエアサスペンション用アクスルユニット構造は、空気ばね18を、サイドメンバ12の車幅方向外側、かつ車軸ケース15を前後に近接して挟む位置に一対配置し、一対の空気ばね18をサイドメンバ12の車幅方向外側面にそれぞれ固定し、他方、車軸ケース15の上面に、前後に延びて一対の空気ばね18を下方から受けるばね受け19を設け、そのばね受け19を介して一対の空気ばね18を車軸ケースに連結した。
In the air suspension axle unit structure according to the present embodiment, a pair of air springs 18 are arranged at positions on the outer side of the
具体的には、サイドメンバ12の外側において、車軸ケース15の上部に車体前後方向に長尺なばね受け19をその中央部で固定し、そのばね受け19の両端の上側にそれぞれ空気ばね18を固定している。各空気ばね18は、円筒形で上下に伸縮するものである。一対の空気ばね18は、その圧縮時の大きさ(高さ)がサイドメンバ12の高さ(上下方向の幅)より小さいものであり、その上部が空気ばね固定部材20を介してサイドメンバの12外側面に固定されている。すなわち、空気ばね18は、車幅方向において車輪17とサイドメンバ12との間に位置し、車体上下方向においてサイドメンバ12の上面と車軸ケース15との間に位置する。
Specifically, on the outside of the
また、本実施形態では、車軸ケース15が位置する一対のサイドメンバ12間の間隔を狭く形成して、空気ばね18を配置するためのスペースを形成している。具体的には、一対のサイドメンバ12間の後部34の間隔をその前部33の間隔より狭くしている。ここでいう後部34とは後輪用の2本の車軸(後2軸)が設けられる部分であり、前部34とは、前輪用の車軸が設けられる部分である。サイドメンバ12の後部34の間隔を前部34の間隔より狭くすることで、左右の車輪17の間隔を変えることなく、空気ばね18を車幅方向において車輪17とサイドメンバ12との間に配設している。
In the present embodiment, the space between the pair of
本実施形態では、各車軸の両端に設けられる車輪17は、車軸の両端にそれぞれ2つのタイヤを取り付けたダブルタイヤとした。
In the present embodiment, the
図4〜図6は、図1〜図3の車体10において、それぞれ車輪17を省略した図であり、図4はその斜視図、図5はその平面図、図6はその側面図である。ただし、一対のサイドメンバ12の間隔は一様となっている。
FIGS. 4 to 6 are views in which the
図4〜図6に示すように、車軸ケース15の車輪近傍かつサイドメンバ12の車幅方向外側には、ウェッジブレーキ31が設けられ、車軸後方かつサイドメンバ12の下面には、ウェッジブレーキ31のアクチュエータとなるブレーキ用チャンバ(エアチャンバ)32が設けられる。
As shown in FIGS. 4 to 6, a
車軸ケース15上方のサイドメンバ12の内側には、ダンパー28が取り付けられ、ダンパー28は、車軸ケース15とも固定されている。
A
次に、本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
本実施形態のエアサスペンション用アクスルユニット構造は、空気ばね18を、サイドメンバ12の車幅方向外側、かつ車軸ケース15を前後に近接して挟む位置に一対配置することにより、一対の空気ばね18間の距離を小さくしている。ばね受け19は、その両端(入力点)で空気ばね18から掛かる衝撃を受け、車軸ケース15との連結部(支持点)で支持されているので、ばね受け19の車体前後方向の長さが長い程、すなわち入力点と支持点との距離が長い程ばね受け19の強度(耐衝撃)は大きくしなければならない。本実施形態では、入力点と支持点との距離L1を小さく、すなわち、空気ばね18を搭載するばね受け19の長さL1を従来より小さくしている。したがって、ばね受け19に掛かる曲げモーメントは小さくなり、その曲げモーメントに耐えうる強度を有するべくばね受け19の断面積を大きくする必要がなくなる。よって、ばね受け19の長さ及び断面積を小さくすることができ、軽量で安価なばけ受け19を使用することができる。
The axle unit structure for an air suspension of the present embodiment is configured such that a pair of air springs 18 are disposed at positions on the outer side in the vehicle width direction of the
次に、他の実施形態のエアサスペンション用アクスルユニット構造について説明する。 Next, an axle unit structure for an air suspension according to another embodiment will be described.
図7〜図9に示すように、本実施形態のエアサスペンション用アクスルユニット構造の基本的な構成部分は、上述した図1〜図3のアサスペンション用アクスルユニット構造とほぼ同様であり、同一構成部分には、図1〜図3と同一の符号を付してあるが、車枠41を構成する一対のサイドメンバ42の間隔を、前部と後部で変えることなく一様にすると共に、車輪43の幅をダブルタイヤと同許容荷重を有する程度に広く、かつ空気ばね18を配置するためのスペースを形成する程度に狭いシングルタイヤとした点において前実施形態と異なる。
As shown in FIGS. 7 to 9, the basic components of the air suspension axle unit structure of the present embodiment are substantially the same as the above-described suspension unit structure for the suspension of FIGS. The same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 are attached to the parts, but the distance between the pair of
本実施形態では、一対のサイドメンバ42間の間隔を前後で変えずに、かつ車輪43をシングルタイヤとすることにより、車幅(左右の車輪外側の間隔)を維持すると共に、空気ばね18を、車幅方向において車輪43とサイドメンバ42との間、車体上下方向においてサイドメンバ42の上面と車軸ケース15との間に配置している。
In the present embodiment, the distance between the pair of
ただし、図10(a)に示すように、本実施形態のシングルタイヤは、前実施形態の車輪17であるダブルタイヤの幅(2本のタイヤの合計)とくらべてその幅は狭いものであるが、ダブルタイヤと同許容荷重を有する程度に広幅のシングルタイヤである。なお、図10(b)は前実施の形態のものであり、車輪の幅の比較のため並記した(図10(b)中、W1は車輪17の幅の中心位置と空気ばね18の車幅方向中心位置との距離)。
However, as shown to Fig.10 (a), the width | variety of the single tire of this embodiment is narrow compared with the width | variety (total of two tires) of the double tire which is the
本実施形態では、前実施形態と同様、軽量で安価なばね受け19を使用することができる効果に加えて、同一許容荷重・同径のシングルタイヤを用いることにより、車輪43の幅の中心位置と空気ばね18の車幅方向中心位置との距離W2を従来よりも小さくすることができる。よって、従来と同一荷重が作用したとすると、車輪43の幅の中心位置と空気ばね18の車幅方向中心位置との距離W2が小さい本実施形態は、車軸ケース15に作用する曲げモーメントをより小さくすることができる。すなわち、より軽量・安価な車軸ケース15を使用することができる。
In the present embodiment, as in the previous embodiment, in addition to the effect that the light and
例えば、軸重7.5トンの車軸に265/70R19.5のタイヤ2本を車軸の一方に取り付けるダブルタイヤ構造ではタイヤ2本の合計幅が約575mmである。これに対し、445/45R19.5のタイヤ一本を車軸の一方に取り付けるシングルタイヤ構造とする場合、タイヤの幅は445mmとなり、ダブルタイヤ構造に比べて車輪43の幅が約130mm小さくなる。左右の車輪外側の間隔(車幅)を同一とすれば、本実施形態では、車輪43の中心間距離は約130mm大きくなるが、サイドメンバ42の間隔を変えることなく空気ばね18をサイドメンバ12の車幅方向外側面に配置しているため、左右の空気ばね18の中心間の距離W3が約300mm大きくなる。したがって、トレッドと空気ばね中心間との距離W2は(300−130)÷2=85mm小さくなり、車軸ケース15に作用する曲げモーメントを約20%低減することができる。
For example, in a double tire structure in which two 265 / 70R19.5 tires are attached to one axle of an axle having a shaft weight of 7.5 tons, the total width of the two tires is about 575 mm. On the other hand, in the case of a single tire structure in which one tire of 445 / 45R19.5 is attached to one axle, the width of the tire is 445 mm, and the width of the
また、本実施形態では、一対のサイドメンバ12間の間隔を狭く形成して、空気ばね18を配置するためのスペースを形成するのではなく、車輪43の幅を狭く形成して空気ばね18を配置するためのスペースを形成しているので、従来の車枠を使用することができ、低コスト化が図れる。
Further, in the present embodiment, the space between the pair of
さらに、本実施形態では、サイドメンバ42間の間隔を変えずに、空気ばね18を完全にサイドメンバ12の外側(車幅方向において車輪43とサイドメンバ42との間)に配置しているので、左右の空気ばね18間の距離を前実施形態に対して約40%大きくすることができる。したがって、左右の空気ばね18間の距離とばね定数の積に比例するロールばね定数も大きくなり、スタビライザ29を省略或いは小型(軽量・安価)化することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、各車輪43を1本のシングルタイヤで構成することにより、車輪43の重量及びコストを低減することができる。また、各車輪43を1本の広幅のシングルタイヤで構成することで車輪全体の幅が小さくなり、走行時の転がり摩擦損失を低減でき、ひいてはタイヤ音(騒音)の低減、燃費の向上が図れる。
Moreover, the weight and cost of the
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではない。 As described above, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment.
10 車体
11 車枠
12 サイドメンバ
15 車軸ケース
17 車輪
18 空気ばね
19 ばね受け
24、26 トルクロッド
41 車枠
42 サイドメンバ
43 車輪
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記空気ばねを、上記サイドメンバの車幅方向外側、かつ上記車軸ケースを前後に近接して挟む位置に一対配置し、
上記一対の空気ばねを上記サイドメンバの車幅方向外側面にそれぞれ固定し、他方、上記車軸ケースの上面に、前後に延びて上記一対の空気ばねを下方から受けるばね受けを設け、そのばね受けを介して上記一対の空気ばねを車軸ケースに連結したことを特徴とするエアサスペンション用アクスルユニット構造。 A vehicle frame having a pair of side members extending in the front-rear direction of the vehicle body, an axle case supported on the vehicle frame via a torque rod and containing a rigid axle, and an axle case provided between the axle case and the side member And an air suspension axle unit structure comprising an air spring for reducing the vertical impact between the vehicle frame and the vehicle frame,
A pair of the air springs are arranged at positions outside the side members in the vehicle width direction and sandwiching the axle case close to the front and rear,
The pair of air springs are respectively fixed to the outer lateral surfaces of the side members in the vehicle width direction, and on the other hand, spring receivers are provided on the upper surface of the axle case so as to extend forward and backward to receive the pair of air springs from below. An axle unit structure for an air suspension, characterized in that the pair of air springs are connected to an axle case via a hub.
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