JP2009531212A - アクティブな走行装置に用いられるホイールガイドリンク - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車のアクスルに用いられるホイールガイドリンク（１）に関する。当該ホイールガイドリンク（１）は２つの端範囲（２，５）を有しており、該端範囲（２，５）は、それぞれ少なくとも１つの支承装置（３，４，６，７）を備えている。両端範囲（２，５）の少なくともいずれか一方の端範囲の支承装置はエラストマ支承装置を有している。
本発明によるホイールガイドリンク（１）は、ホイール側の支承装置（６，７）がエラストマベアリング（７）を有していることによりすぐれている。
本発明によるホイールガイドリンクは、アクティブな走行装置のために、かつ乗り心地を重視したコンフォート支承とホイールガイドの精度との間の二律背反を解消するために特に適している。
本発明によるホイールガイドリンクはさらに、著しい弾性変形が誘発されることなく、ホイールサスペンションへのアクチュエータ力もしくはアクチュエータモーメントの導入を可能にする。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、自動車のアクスル（車軸）に用いられるホイールガイドリンク（Radfuehrungslenker）、当該ホイールガイドリンクが２つの端範囲を有しており、該端範囲が、それぞれ少なくとも１つの支承装置を備えており、両端範囲の少なくともいずれか一方の端範囲の支承装置が、エラストマ支承装置を有している形式のホイールガイドリンクに関する。

ホイールガイドリンク、たとえば横方向リンク（トランスバースリンク）、長手方向リンク（トレーリングアーム）または抗張ステーは、自動車の実際に全てのホイールサスペンションおよびアクスルにおいて使用され、そして車両シャーシに対してホイールを可動に結合するため、もしくは車両シャーシに対するホイールの運動自由度を制限するために働く。汎用のホイールガイドリンクはホイールの範囲では、たとえばホイールキャリヤに、一般に非弾性的ではあるが、しかしジョイント式に枢着されている。それに対して、公知のホイールガイドリンクのシャーシ側の枢着は通常、エラストマジョイントもしくはゴムベアリングの形で行われる。

エラストマベアリングを用いたシャーシ側の枢着は、一方では公差を受け止めるために、もしくは静的および動的なホイール荷重に基づいてアクスルシステムに生じる変形を受け止めるために役立ち、他方では乗り心地を重視したコンフォート支承のために微小振動の減衰および分離の目的のために、もしくはホイールキャリヤから車両シャーシへの固体伝搬音伝達の低減のために役立つ。

したがって、効果的な音響分離、つまり遮音の機能を備えた有効なコンフォート支承のためには、ホイールガイドリンクのシャーシ側の枢着部の範囲にできるだけ軟らかいエラストマベアリングを使用することが望ましい。しかしこの場合、走行動的特性（Fahrdynamik）の観点から望ましい正確なホイールガイドもしくは発生するできるだけ全ての走行条件の下での、構造的に設定されたアクスル運動特性（Achskinematik）、たとえばトー、キャンバ、キングピン角度、キャスタ等の維持に対する二律背反が生ぜしめられる。

言い換えれば、アクスル運動特性および走行動的特性のためには、ホイール側だけでなく、シャーシ側でも、ホイールガイドリンクのできるだけ硬い、つまり非弾性的な結合を設定することが望まれるのに対して、コンフォート支承の目的は、車両シャーシにおけるホイールガイドリンクのできるだけ軟らかい、つまり弾性的な結合を求める、全く正反対の要求を課している。このような２つの正反対な要求は、これまでほぼ中間で折り合いを付けた構造的な妥協の形でしか満たされ得なかった。

これに加えて、ホイールガイドリンクにシャーシ側で配置されたエラストマベアリングは全ホイール力によって負荷されるだけでなく、このエラストマベアリングは、ホイールガイドリンクにより形成されるレバーアームに基づいて付加的に事情によってはかなりのモーメント負荷を受ける。この付加的なモーメント負荷も、シャーシ側のエラストマベアリングの望ましくない一層の変形を招き、ひいてはアクスルジオメトリにおける負荷に関連した欠陥もしくは自動車の不正確なトラックガイドを招く傾向となる。

公知先行技術に基づき公知のホイールガイドリンクのエラストマベアリングはさらに、アクティブな走行装置の使用時でも、かなりの構造的な二律背反を生ぜしめる。アクティブな走行装置、たとえばアクティブなローリング安定化装置においては（ただしこれに限らない）、アクチュエータの側から生ぜしめられた著しい力もしくはモーメントが個々のホイールもしくは個々のアクスルのホイールサスペンションに導入され、これによりホイールの特定のバウンド・リバウンド運動が抑制される。しかしこの場合、やはりこの力が原因となって、ホイールガイドリンクに場合によってはシャーシ側で配置されたエラストマベアリングの著しい変形が生じる恐れがある。このような変形は、一方では上で説明したようなアクスルジオメトリの望ましくない変化を招き、他方ではホイールのバウンド運動に対する所望のアクティブな影響付与をも困難にするか、または不可能にしてしまう。

このような背景に鑑み、本発明の課題は、上で挙げた公知先行技術において認められる不都合を克服することのできる、特にアクティブな走行装置において使用するためのホイールガイドリンクを提供することである。この場合、該ホイールガイドリンクは特に乗り心地を重視したコンフォート支承とホイールガイドの精度との間の二律背反を解消するために寄与することが望ましい。アクティブな走行装置における使用事例では、ホイールガイドリンクがさらに、ホイールサスペンションの個々の構成要素の間に著しい弾性変形もしくは望ましくなく大きな弾性変形が誘発されることなく、ホイールサスペンションへのアクチュエータ力の信頼性の良い導入を可能にすることが望ましい。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するホイールガイドリンクにより解決される。

本発明の有利な構成は請求項２以下の対象である。

それ自体さしあたり公知であるように、本発明によるホイールガイドリンクは２つの端範囲を有しており、この場合、各端範囲はそれぞれ少なくとも１つの支承装置を支持している。この場合、両端範囲の少なくともいずれか一方の端範囲の支承装置が、自体公知の形式でエラストマ支承装置を有している。

しかし本発明によるホイールガイドリンクは、ホイール側の支承装置が、エラストマベアリングを有していることによりすぐれている。

これによって、本発明によるホイールガイドリンクは第１に、本発明によりホイール側もしくはホイールキャリヤ側に配置されたエラストマベアリングに基づき、特に硬いもしくは非弾性的なシャーシ側の枢着の場合のためにも、相変わらず音響特性および固体伝搬音に関してコンフォート支承のために望ましい分離を行うことができる点で有利である。それと同時に、ホイール側に配置されたエラストマベアリングにより、次のような利点がもたらされる。すなわち、エラストマベアリングがホイールキャリヤの範囲における力導入点に直接に配置されていることにより、公知先行技術においてはホイールガイドリンクのレバーアーム（てこ腕）に基づいて存在する二次モーメントおよび相応する変形なしに、最適な力導入を行うことができる。

さらに、本発明によるホイールガイドリンクは、コンフォート（乗り心地）損失なしにシャーシ側でホイールガイドリンクの比較的硬い枢着結合を設けることが可能となることに基づき、アクチュエータ力もしくは作動モーメントの損失少ない導入、ひいてはホイールのバウンド運動に対する正確にコントロール可能な所望の影響付与を理想的に行うことができる点で、アクティブな走行装置における使用のためにも適している。

特にこのような背景によって、本発明の特に有利な構成では、当該ホイールガイドリンクのシャーシ側の端範囲に設けられた支承装置が、非弾性的に形成されている。

こうして、第１にホイールサスペンションにおけるできるだけ僅かな変形しか生ぜしめない特に正確なホイールガイドを得ることができる。なぜならば、公知先行技術においてはホイールサスペンションにおいて必然的に軟らかく形成されているシャーシ側の支承装置における二次モーメントに基づき与えられている、場合によってはかなりの大きさとなる変形が生じないからである。さらに、こうしてアクティブな走行装置における当該ホイールガイドリンクの使用時には、それどころかアクチュエータ力もしくは作動モーメントの事実上損失なしの導入を行うことができる。

本発明の別の有利な構成では、ホイール側の支承装置が１つのボ―ルジョイントを有している。この場合、このボールジョイントはエラストマベアリングによって当該ホイールガイドリンクのホイール側の端部に結合されている。第１に、ボールジョイントが自動車のホイールサスペンションにおいて十分に有利であることが判っている点で、この個所にボールジョイントを設けることは有利である。さらに、こうして一方では、ホイールの操舵運動の吸収とバウンド運動の吸収との間の機能分離を行うことができ、他方では微小運動もしくは望ましくない振動をエラストマベアリングによって受け止めることができる。

この場合、エラストマベアリングとボールジョイントとは、エラストマベアリングのエラストマが、ボールジョイントの少なくとも所定の範囲を取り囲むように配置されていると有利である。エラストマベアリングとボールジョイントとのこのようなほぼ同心的な配置は、特にスペース節約的でかつ頑丈であることが判った。このことは、自動車のホイールキャリヤの範囲において大きな利点となる。さらに、本発明のこの構成によれば、場合によっては、ボールジョイントがエラストマによって付加的に有害な作用または異種媒体に対して保護されるようにエラストマベアリングを形成することができる。

このような背景によって、本発明のさらに別の有利な構成では、ボールジョイントを取り囲むエラストマベアリングが、ほぼ半径方向でボールジョイントの支承シェルとジョイントハウジングとの間に配置されているエラストマ層の形で提供されているか、もしくはボールジョイントが、内側のジョイントハウジングと外側のジョイントハウジングとを有しており、ほぼ半径方向でボールジョイントの内側のジョイントハウジングと外側のジョイントハウジングとの間にエラストマ層が配置されている。これら両構成は特に、特にコンパクトでかつ頑丈となり、しかもモジュール構造を高い組立て好適性に結びつけるという利点を有している。この場合、後者の構成は、プラスチック支承シェルの形状付与支持のために、支承シェルを直接に取り囲む金属ハウジングが必要となるようなプラスチック支承シェルを備えたボールジョイントにおいて特に好都合となる。

本発明のさらに別の有利な構成では、ボールジョイントを取り囲むエラストマ層が、互いに直交して位置する２つのジョイントハウジング半径方向で見て、互いに異なる大きさの横断面を有している。このことは、ボールジョイントを取り囲むエラストマベアリングに、こうして互いに異なる半径方向に関して種々のばね剛性を施与することができるという点で有利である。これによって、力作用方向に関連してエラストマベアリングのフレキシブル性の改善された構造的なコントロールが与えられている。

本発明のさらに別の有利な構成では、ジョイントハウジングが２シェル式に形成されていて、かつ２つのシェルの間にエラストマ層が位置決めされている場合に、内側のジョイントハウジングに軸方向ストッパが配置されている。この場合、該軸方向ストッパは外側のジョイントハウジングによって取り囲まれる。この場合、軸方向ストッパの少なくとも所定の範囲が、エラストマによって取り囲まれて被覆されていると有利である。こうして、構造的には、ばねストロークの付加的な別個の独立したコントロールおよび場合によっては外側のジョイントハウジングと内側のジョイントハウジングとの間での、ジョイントハウジング軸方向の第３の空間方向における固有のばね剛性も可能となる。軸方向ストッパはこの場合、有利には環状に形成されていて、内側のジョイントハウジングカバーの範囲で内側のジョイントハウジングとプレス締結されていると有利である。

本発明のさらに別の特に有利な構成では、ボールジョイントが、当該ホイールガイドリンクのホイール側の端範囲に設けられた切欠きもしくは孔内に配置されている。こうして、ホイールガイドリンクとボールジョイントとから成るスペース節約的でかつコンパクトなアッセンブリが得られると同時に、ホイールガイドリンクからボールジョイントへの均一な力伝達経路が得られる。この場合、ボールジョイントのジョイントハウジングもしくは２シェル式に形成されたジョイントハウジングの場合には外側のジョイントハウジングが、当該ホイールガイドリンクのホイール側の端範囲に設けられた切欠きにより形成されている。こうして達成された機能統合は特にホイールガイドリンクとボールジョイントとから成るアッセンブリの重量および所要構成スペースの低減に関して有利である。

ホイールガイドリンクによるホイールサスペンションへの（アクティブな走行装置のための）操作力もしくは作動モーメントの導入および伝達の背景を考慮して、本発明のさらに別の有利な構成では、シャーシ側の支承装置が、互いに間隔を置いて配置された２つのボールジョイントを有している。こうして、たとえばホイールのバウンド運動に影響を与えるための力およびモーメントをホイールガイドリンクに簡単かつ有効に導入することができる。この場合、ホイールガイドリンクのシャーシ側の端部に配置された両ボールジョイントの間の間隔は、当該ホイールガイドリンクに所要の力もしくはモーメントを導入するためのレバーアーム（てこ腕）として働く。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、本発明によるホイールガイドリンクのための１実施例を示す等角図であり；
図２は、図１に示したホイールガイドリンクのホイール側のボールジョイントを示す、図１に対応した拡大図であり；
図３は、図２に示したボールジョイントを下から見た拡大等角図であり；
図４は、図１〜図３に示したホイールガイドリンクのボールジョイントを、ホイールガイドリンクおよびボールジョイントの長手方向に沿って断面した図であり；
図５は、図１〜図４に示したホイールガイドリンクのためのボールジョイントのジョイントハウジングを組み立てられた状態で示す等角図であり；
図６は、図５に示したジョイントハウジングを上から見た図であり；
図７は、図５および図６に示したジョイントハウジングを図６のＡ−Ａ線に沿って断面した縦断面図であり；
図８は、図５〜図７に示したジョイントハウジングを図６のＢ−Ｂ線に沿って断面した縦断面図である。

図１には、本発明によるホイールガイドリンクのための１実施態様が概略的に図示されている。

まず図１から判るように、本実施態様においてホイールガイドリンク１は端部２のフォーク形の二股端に形成されている。このホイールガイドリンク１のシャーシ側の端部２は図面で見て左側に２つのボールジョイント３，４を備えている。図示のホイールガイドリンク１のホイール側の端部５は図面で見て右側に別の単独のボールジョイント６を支持している。

シャーシ側のボールジョイント３，４はホイールガイドリンク１の両フォーク端部２に非弾性的に収容されている。ホイール側のボールジョイント６は間挿されたエラストマベアリング７によってホイールガイドリンク１の相応する端部５に結合されている。ホイール側のボールジョイント６を取り囲むエラストマ層７の配置は、図２および図３に示した拡大図から判る。エラストマ層７の配置については、さらに下で図４〜図８につき詳しく説明する。

図示のホイールガイドリンク１は、アクティブな走行装置の枠内で、たとえば自動車のアクティブなローリング安定化のために使用するために設けられたリンクである。相応する作動力もしくは作動モーメントをホイールガイドリンク１に導入し、ひいては影響を与えたいホイールのホイールサスペンションに導入する目的で、図１に示したホイールガイドリンク１はシャーシ側に１つのサスペンションを有するだけでなく、互いに間隔を置いて配置された２つのボールジョイント３，４をも有している。こうして、シャーシ側の両ボールジョイント３，４の間の間隔をレバーアーム（てこ腕）として使用して、規定された力もしくはモーメントをホイールサスペンションに導入し、そして公知先行技術とは異なり非弾性的なシャーシ側の支承点を成すボールジョイント３，４によって有効にかつ損失少なく、ホイールガイドリンク１のホイール側の端部５に設けられたホイールキャリヤ（図示しない）に伝達することができる。

それにもかかわらず、乗り心地を重視したコンフォート支承のために、本発明によれば、ホイールキャリヤと車両シャーシとの間の効果的な振動減衰が相変わらず与えられている。この場合、この振動減衰は、本発明によれば、ホイール側のボールジョイント６がエラストマベアリング７を挟んでホイールガイドリンク１のホイール側の端部５に結合されていることにより与えられている。

特に図３から良く判るように、エラストマベアリング７はボールジョイント６をその全周に沿って取り囲んでおり、これによりボールジョイント６とホイールガイドリンク１のホイール側の端部５との間に、微小振動および固体伝搬音伝達に関して完全な有効な分離が与えられている。

図４には、ホイールガイドリンク１のホイール側の端部５およびこの端部５に存在するボールジョイント６の縦断面図が示されている。図４からも、特にホイールガイドリンク１とボールジョイント６との間に、支承装置であるエラストマベアリング７によって微小振動および固体伝搬音伝達に関する完全な分離が与えられていることが判る。

図４においてホイールガイドリンク１の長手方向軸線と整合する断面線、つまり図６および図７に示した断面線Ａ−Ａとも合致する断面線の方向に沿って、エラストマベアリング７は特に小さな横断面を有していることが判る。したがって、エラストマベアリング７は図４および図７に示した断面線の方向に特に軟らかいばね特性線を有している。

図４からさらに判るように、図示のボールジョイント６は２シェル形のジョイントハウジングを有している。この場合、ジョイントハウジングの内側のシェル８はボールジョイント６の、プラスチックから成る支承シェル９を収容している。この内側のシェル８はさらにシールベローズ１０とハウジングカバー１１とを取り付けるために役立つ。ジョイントハウジングの外側のシェル１２は、ホイールガイドリンク１のホイール側の端部５に設けられた対応する円筒状の切欠きもしくは孔内にボールジョイント６を収容するために働く。ジョイントハウジングの内側外側の両シェル８，１２の間に、エラストマベアリング７が配置されており、有利には加硫固定されている。

図５〜図８には、それぞれホイールガイドリンク１のホイール側の端部５に弾性的に結合されたボールジョイント６のジョイントハウジングのための組立て図が示されている。図７もしくは図８に示した断面図からは、ジョイントハウジングの外側のシェル１２と内側のシェル８との間に配置されたエラストマ層７の、断面方向に関連して種々異なる大きさの横断面が特に明瞭に図示されている。このような種々異なる大きさの横断面は、図６に示した断面線Ａ−ＡもしくはＢ−Ｂによる、互いに直角に位置する両方向における、相応して互いに異なるばね硬さのために役立つ。

さらに特に図７と図８とを一緒に見ると、この実施態様において付加的に存在するボールジョイントの軸方向ストッパ１３の構成が判る。軸方向ストッパ１３は、ほぼ環状のプレート１３により形成されており、このプレート１３は内側のハウジングカバー１１の範囲でボールジョイント６の内側のジョイントハウジングシェル８とプレス締結されている。環状のプレート１３を取り囲んで埋め込むようにエラストマ１４が射出成形されており、こうして環状のプレート１３は、ジョイントハウジング軸方向における内側のジョイントハウジングシェル８と外側のジョイントハウジングシェル１２との間の相対運動時におけるストッパとして働く。この場合に、射出成形されたエラストマ１４によって取り囲まれた環状のプレートにより形成された軸方向ストッパ１３は、内側のジョイントハウジングシェル８の、図面で見て下方へ向かう相対運動時には外側のジョイントハウジングシェル１２に設けられた、全周にわたって環状に延びる段部１５に当接し、内側のジョイントハウジングシェル８の、図面で見て上方へ向かう相対運動時には外側のジョイントハウジングシェル１２に設けられたプレート状のカバー１６に当接する。

軸方向ストッパ１３の別の有利な機能は、シールリップ１７によって周辺環境影響因子に対するボールジョイントのいわば付加的な保護にある。シールリップ１７の形状は、特に図７に示した断面図から判る。

ようするに、本発明によれば、乗り心地重視のコンフォート支承とホイールガイド精度との間の二律背反の克服に関して、公知先行技術に比べて著しい利点を有する、たとえばアクティブな走行装置において使用するためのホイールガイドリンクが提供されることが判る。特に、本発明によるホイールガイドリンクは、ホイールサスペンションにおける著しい弾性変形を誘発させることなしに、ホイールガイドリンクもしくはホイールサスペンションへのアクチュエータ力もしくはアクチュエータモーメントの効果的な導入を可能にする。

したがって、本発明は、特に要求の多いアクスルシステムや、アクティブな走行装置の新しい領域における使用事例のために、走行装置のコンフォート特性（乗り心地）の改善の点でも、ホイールサスペンションの走行動的特性の改善されたコントロールの点でも、重要な役割を果たす。

本発明によるホイールガイドリンクのための１実施例を示す等角図である。 図１に示したホイールガイドリンクのホイール側のボールジョイントを示す、図１に対応した拡大図である。 図２に示したボールジョイントを下から見た拡大等角図である。 図１〜図３に示したホイールガイドリンクのボールジョイントを、ホイールガイドリンクおよびボールジョイントの長手方向に沿って断面した図である。 図１〜図４に示したホイールガイドリンクのためのボールジョイントのジョイントハウジングを組み立てられた状態で示す等角図である。 図５に示したジョイントハウジングを上から見た図である。 図５および図６に示したジョイントハウジングを図６のＡ−Ａ線に沿って断面した縦断面図である。 図５〜図７に示したジョイントハウジングを図６のＢ−Ｂ線に沿って断面した縦断面図である。

符号の説明

１ ホイールガイドリンク
２ シャーシ側のリンク端部
３，４ ボールジョイント
５ ホイール側のリンク端部
６ ボールジョイント
７ エラストマベアリング
８ 内側のジョイントハウジングシェル
９ 支承シェル
１０ シールベローズ
１１ ジョイントハウジングカバー
１２ 外側のジョイントハウジングシェル
１３ 軸方向ストッパ
１４ エラストマ射出成形被覆体
１５ 環状の段部
１６ プレート状のカバー
１７ シールリップ

Claims (13)

1. 自動車のアクスルに用いられるホイールガイドリンク（１）であって、当該ホイールガイドリンク（１）が２つの端範囲（２，５）を有しており、該端範囲（２，５）が、それぞれ少なくとも１つの支承装置（３，４，６，７）を備えており、両端範囲（２，５）の少なくともいずれか一方の端範囲の支承装置が、エラストマ支承装置を有している形式のものにおいて、ホイール側の支承装置（６，７）が、エラストマベアリング（７）を有していることを特徴とする、自動車のアクスルに用いられるホイールガイドリンク。
2. 当該ホイールガイドリンク（１）のシャーシ側の端範囲（２）に設けられた支承装置（３，４）が、非弾性的に形成されている、請求項１記載のホイールガイドリンク。
3. ホイール側の支承装置（６，７）が１つのボ―ルジョイント（６）を有しており、該ボールジョイント（６）が、エラストマベアリング（７）によって当該ホイールガイドリンク（１）のホイール側の端部（５）に結合されている、請求項１または２記載のホイールガイドリンク。
4. エラストマベアリング（７）が、ボールジョイント（６）の少なくとも所定の範囲をエラストマ層として取り囲んでいる、請求項３記載のホイールガイドリンク。
5. ほぼ半径方向でボールジョイントの支承シェル（９）とジョイントハウジングとの間にエラストマ層（７）が配置されている、請求項３または４記載のホイールガイドリンク。
6. ボールジョイントが、内側のジョイントハウジング（８）と外側のジョイントハウジング（１２）とを有しており、ほぼ半径方向でボールジョイント（６）の内側のジョイントハウジング（８）と外側のジョイントハウジング（１２）との間にエラストマ層（７）が配置されている、請求項３または４記載のホイールガイドリンク。
7. エラストマ層（７）が、互いに直交して位置する２つのジョイントハウジング半径方向（Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ）で見て、互いに異なる大きさの横断面を有している、請求項４から６までのいずれか１項記載のホイールガイドリンク。
8. 内側のジョイントハウジング（８）に軸方向ストッパ（１３，１４）が配置されており、該軸方向ストッパ（１３，１４）が、外側のジョイントハウジング（１２，１５，１６）によって取り囲まれている、請求項６記載のホイールガイドリンク。
9. 軸方向ストッパ（１３，１４）の少なくとも所定の範囲が、エラストマ（１４）によって取り囲まれて被覆されている、請求項８記載のホイールガイドリンク。
10. 軸方向ストッパ（１３，１４）が、環状に形成されていて、内側のジョイントハウジングカバー（１１）の範囲で内側のジョイントハウジング（８）とプレス締結されている、請求項８または９記載のホイールガイドリンク。
11. ボールジョイント（６）が、当該ホイールガイドリンク（１）のホイール側の端部（５）に設けられた切欠き内に配置されている、請求項３から１０までのいずれか１項記載のホイールガイドリンク。
12. ボールジョイント（６）のジョイントハウジングもしくは外側のジョイントハウジング（１２）が、当該ホイールガイドリンク（１）のホイール側の端範囲（５）に設けられた切欠きにより形成されている、請求項３から１１までのいずれか１項記載のホイールガイドリンク。
13. シャーシ側の支承装置が２つのボールジョイント（３，４）を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のホイールガイドリンク。

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