JP2012512096A - 自動車用のセミトレーリングアーム車軸 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用のセミトレーリングアーム車軸に関する。当該セミトレーリングアーム車軸は、当該車軸の各ホイール（４）用の鉛直軸に関して可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）を備えている。当該セミトレーリングアーム（１）は、少なくとも一つの軸受（２、３）を介して、本体部または支持フレームに支持されている。当該車軸の各ホイール（４）は、少なくともホイール軸受（５）を介して、それぞれの可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）に結合されている。これにより、可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）は、単独のホイール案内機能を担う。

Description

本発明は、自動車用のセミトレーリングアーム車軸に関する。

従来技術から、自動車用のセミトレーリングアーム車軸が知られている。当該車軸においては、ホイールキャリヤが、可撓性のないセミトレーリングアームに一体化されていて、当該セミトレーリングアームは、全体的に、２つのゴム軸受を介して車体または支持フレームに回転可能に軸支されている。当該車軸のホイールは、少なくともホイール軸受を介して、セミトレーリングアームに軸支されている。サスペンション（懸架）行程に亘る姿勢過程ないしキャンバー（ホイール傾斜）過程は、Ｖ字角度（Pfeilungswinkel）及びルーフ角度（Dachwinkel）によって調整可能である。単独のホイール案内要素として機能するセミトレーリングアームの他に、セミトレーリングアーム車軸は、ホイール毎に、車体スプリングと揺動ダンパ装置とを有している。車体スプリングは、通常は、コイルバネとして形成されており、揺動ダンパ装置は、それぞれセミトレーリングアームに固定されている。セミトレーリングアームは、支持フレームにも固定され得る。当該支持フレームは、車両本体または車両シャシへの接続部材である。

例えば、ＥＰ０７５４５７５Ｂ１から、自動車ホイールを車両本体に結合するためのセミトレーリングアーム懸架装置が知られている。この場合、当該懸架装置は、ホイールの回転可能な支持のためのホイールキャリヤと、車両本体に関して下向きに延びる方向でホイールキャリヤに張力を与えるスプリング（バネ）手段と、車両本体に対するホイールキャリヤの移動制御のためのジョイント機構と、を有している。ジョイント機構は、内方に向けられた端部を有する第１アームを有しており、当該端部は、車両本体の一部と、当該一部に対して全体的に水平な回転軸回りに回転（回動）するように、結合されている。ジョイント機構は、また、ホイールキャリヤに結合された外側端部をも有している。車両本体に対して、第１アームは、内方側に向けられた端部から外方側に向けられた端部まで、後方に向かうように且つ外方に向かうように延びている。

この公知のセミトレーリングアーム懸架装置は、第２アームとの結合手段を有している。第２アームは、第１端部を有しており、当該第１端部は、車両本体の一部と、当該一部に対して全体的に水平な軸回りに回転（回動）するように、結合されている。前記結合手段は、また、ホイールキャリヤに結合された第２端部をも有している。ホイールキャリヤは、本質的に鉛直方向に延びる軸回りに、第１アームに対して回転可能である。前記結合手段は、更に別のジョイント機構を有しており、当該別のジョイント機構は、車両本体の一部と、ある位置で結合されている。当該位置は、第２アームが車両本体と結合されている位置よりも、外方であって、第１アームの車両本体への結合位置と第２アームの車両本体への結合位置との間で延びる仮想線よりも、後方である。この場合、第１アームは全体的に横方向に延びており、第２アームは第１アームよりも前方に配置されており、第１アーム及び第２アームは以下のように融合されている。すなわち、当該第１アーム及び第２アームのホイールキャリヤ及び車両本体との各結合位置を通って延びる各仮想線が、ホイールの中央の外側であってホイールの回転軸の後方にある点において、交差するようになっており、前記別のジョイント機構は、車両本体に対するホイールの鉛直運動の反作用としてホイールキャリヤが本質的に鉛直方向に延びる軸回りに回転（回動）する、ということをもたらすために傾斜している。好ましくは、前記別のジョイント機構は、第２アームを介してホイールキャリヤに結合されている。

さらに、ＥＰ１２８８０２８Ａ２から、少なくとも２つの自由度を有するセミトレーリングアーム車軸の個別ホイール懸架装置が知られている。当該装置は、少なくとも２つの可撓性のあるアームを有しており、当該アームは、それぞれのホイールキャリヤと車体とに結合されている。前記２つのアームは、可撓性のあるそれらの形態ないし幾何形状によって制限されつつ、所与の方向を有する軸回りの個別ホイール懸架装置の第３の自由度を可能にする。当該軸は、前記２つのアームを含む面の一部から生じる。

ＥＰ１８３１０３７Ａ１から、自動車用のスプリング懸架された車軸が知られている。当該車軸は、各ホイール毎に１つのアームを有している。当該アームは、自動車の車体に結合されており、ホイールのサスペンション（懸架）行程を可能にしている。また、当該車軸は、各ホイール毎に１つの横置きされたトーション要素を有しており、当該トーション要素の各端部は、対応するホイールに割り当てられたアームと、堅固に結合されていて、車軸の堅固部を形成している。車軸の当該両方の堅固部は、トーション部を介して、互いに結合されており、ホイールキャリヤは、第１アーム及び第２アームを介して、それぞれ車軸の１つの堅固部と結合されている。この場合、ホイールキャリヤと第１及び第２アームとの間の柔軟な（gelenkigen）結合と、第１及び第２アームと車軸の堅固部との間の柔軟な（gelenkigen）結合とによって、本質的に鉛直な車軸が規定される。

本発明の課題は、その利用によって、従来のセミトレーリングアーム車軸と比較して、横荷重や制動力の存在下でのトーアウト（Nachspur：toe-out）が回避される、というような自動車用のセミトレーリングアーム車軸を提供することである。さらには、横荷重や制動力の存在下では、車軸のホイールがトーイン（Vorspur：toe-in）となる効果が達成されるべきである。これは、結果としてアンダーステア制御（untersteuern）されてニュートラルに至る走行過程に帰結する。

本発明の課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴によって解決される。本発明の更なる実施の形態と利点とが、下位請求項から明らかである。

本発明によれば、堅固なアームの代わりに、当該車軸の各ホイール用に、鉛直軸に関して可撓性のあるアームを備えた自動車用のセミトレーリングアーム車軸が提供される。前記アームが、ホイール案内の機能を担う。この場合、可撓性のある当該セミトレーリングアームは、少なくとも一つの好適にはゴム軸受として形成される軸受を介して、車体または支持フレームに軸支されており、当該車軸の各ホイールは、少なくとも一つのホイール軸受を介して、可撓性のあるセミトレーリングアームに結合されており、これにより、可撓性のあるセミトレーリングアームは、単独のホイール案内の機能を担っている。この場合、ホイールは、個別のタイヤまたは複数の直接隣接配置されたタイヤ、例えばデュアルタイヤ、を有している。

可撓性のあるセミトレーリングアームは、本発明によれば、特に好適には、シート複合部またはファイバ複合部として形成され得る。そのような複合部（複合材料）は、成形性が良好であり、従ってその剛性を極めて良好に調整可能である。

可撓性のあるセミトレーリングアームは、仮想回転点を有しており、それは、横荷重や制動力の存在下で、各ホイールをトーイン状態とするようになっている。これにより、有利な態様では、自動車の横荷重オーバーステア制御が抑制される。仮想回転点が前進走行方向に見て横荷重適用部の後方に存在する時、横荷重の存在時に特に有利である。更に、仮想回転点は、車両横方向に見て制動力適用部の外方に存在することができる。これは、制動力の存在時に、姿勢（Spur）に有利に影響する。

本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部の概略平面図である。 本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部の概略背面図である。 図１に示された本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部のスペアモデル図である。 横荷重の存在時の、本発明によるセミトレーリングアーム車軸の姿勢（Spur）の変化を示す概略図である。 制動力の存在時の、本発明によるセミトレーリングアーム車軸の姿勢（Spur）の変化を示す概略図である。

本発明は、添付の図面に基づいて、以下に例示的に詳しく説明される。

図１は、本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部の概略平面図である。

図２は、本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部の概略背面図である。

図３は、図１に示された本発明によるセミトレーリングアーム車軸のホイール懸架部のスペアモデル図である。

図４は、横荷重の存在時の、本発明によるセミトレーリングアーム車軸の姿勢（Spur）の変化を示す概略図である。

図５は、制動力の存在時の、本発明によるセミトレーリングアーム車軸の姿勢（Spur）の変化を示す概略図である。

本発明に従って、図１及び図２に示された、本発明によるセミトレーリングアーム車軸は、堅固なアームの代わりに、当該車軸の各ホイール４用に、鉛直軸に関して可撓性のあるセミトレーリングアーム１を備えている。当該セミトレーリングアーム１は、ホイール案内の機能を担い、２つの軸受２、３、好適にはゴム軸受として形成される、を介して、車体または支持フレームに軸支されている。

図１及び図２から分かるように、車軸の各ホイール４は、ホイール軸受５とホイールキャリヤ７とを介して、それぞれの可撓性のあるセミトレーリングアーム１に結合されており、これにより、可撓性のあるセミトレーリングアーム１は、単独のホイール案内の機能を担っている。可撓性のあるセミトレーリングアーム１の仮想回転点は、図１においては符号９で示されている。また、図１及び図２において、符号６は、それ自体公知のスタビライザを示している。スタビライザは、特には、ダンパ装置に結合され得るし、ホイールキャリヤ７に結合され得るし、あるいは、図示例のように可撓性のあるセミトレーリングアーム１に結合され得る。前進走行方向は、図１では、左側の領域に縦矢印で示されている。図１の実施形態では、可撓性のあるセミトレーリングアーム１は、一体的に形成されており、各端部で隣接する互いの要素（リム）がネジ結合されている。結合ネジ１４の少なくとも一つは、偏心器（Exzenter）を有していて、それによって（図１の）両矢印に沿って端部が互いに対してシフト移動可能である。これにより、セミトレーリングアーム１の姿勢が簡単な態様で調整可能となっている。

本発明による車軸は、図２に従う場合、各ホイール懸架部において、ホイールキャリヤ７に結合されたスプリングダンパ装置８を有している。当該スプリングダンパ装置８は、車体サスペンション装置ないし車体ダンパ装置として機能する。この場合、スプリングダンパ装置８というのは、車体サスペンション装置ないし車体ダンパ装置のための機能的なモジュールを形成するような、少なくとも一つのスプリングとダンパ装置とが分離している構造も含むものと理解される。不図示の実施の形態の場合、スプリングダンパ装置８は、可撓性のあるセミトレーリングアーム１に固定され得る。車体サスペンション装置ないし車体ダンパ装置のためには、とりわけ、少なくとも一つの横リーブスプリングが設けられ得るし、各ホイール懸架のために少なくとも一つのダンパ装置が設けられ得る。当該ダンパ装置は、それぞれ、ホイールキャリヤ７または可撓性のあるセミトレーリングアーム１に結合され得る。横リーブスプリングは、この場合、機能的な一体性の観点で有利である。というのは、車体サスペンション装置、アーム、及び／または、スタビライザが、簡単な態様で、横リーブスプリングに一体化され得るからである。

図３に示されるように、可撓性があるように形成されるセミトレーリングアーム１は、特に好適には、結合機構的に、同一面内で四角形を形成する本質的に４つのリム１０、１１、１２、１３から形成される。それらのリム１０、１１、１２、１３は、結合領域を介して互いに結合されている。この場合、セミトレーリングアーム１は、第１リム１１を介して車体または支持フレームに固定されている。一方、セミトレーリングアーム１は、第２リム１３を介してホイール４に結合されている。この場合、第１リム１１及び第２リム１３は、更なるリム１０及び１２を介して、互いに結合されている。各リム１０、１１、１２、１３を結合するジョイントとして図示された可撓性のあるセミトレーリングアーム１の結合領域は、目標値にもたらされた剛性を有しており、本発明に従うセミトレーリングアーム１の可撓性を実現している。

第１リム１１は、少なくとも一つの軸受を介して、車体または支持フレームに固定されている。当該軸受は、好適には、ゴム軸受として形成されている。一方、セミトレーリングアーム１の第２リム１３は、ここでは不図示の少なくとも一つのホイール軸受を介して、ホイール４に結合されている。仮想回転点９の位置は、２つの直線の交差点によって規定されている。２つの直線は、それぞれ、リム１０、１２の第１リム１１及び第２リム１３との結合領域を通る直線である。可撓性のあるセミトレーリングアーム１の構造的形態によってもたらされる仮想回転点９の位置は、可撓性のあるセミトレーリングアーム１の結合領域の剛性と共に、所定の横荷重作用時ないし制動力作用時のトーイン（Vorspur：toe-in）の変化の量を決定する。

各リム１０、１１、１２、１３を結合する結合領域と同様に、各リム１０、１１、１２、１３自体についても、目標値にもたらされる剛性が設けられ得る。これにより、本発明に従うセミトレーリングアーム１の可撓性が実現される。剛性というのは、材料によっても、リム１０、１１、１２、１３ないし結合領域の形成態様によっても、影響され得る。特には、リム１０、１１、１２、１３は、シート複合部またはファイバ複合部から形成されることが、前述の理由から、大いに有利である。

図１に示されるように、リム１０、１１、１２、１３及び結合領域が、一体的なセミトレーリングアーム１を形成し得る。この場合、リム１０、１１、１２、１３及び結合領域が、セミトレーリングアーム１の単一の部分である。セミトレーリングアーム１の１つのリム１０、１１、１２、１３または１つの結合領域にというのは、排他的でなく、それぞれ個別の構成部材として理解される。特に、第１リム１１または第２リム１３は、別のリム１０、１２の一方または両方及び対応する結合領域と共に、セミトレーリングアーム１の一体的な部位を形成できる。本発明による仮想回転点９の位置が横荷重適用部の後方及び／または制動力適用部の外方にあれば、横荷重や制動力の存在下で、各ホイール４をトーイン状態にもたらすようになっている。これにより、有利な態様では、自動車の横荷重オーバーステア制御が抑制され、制動力の存在時に、姿勢（Spur）が有利に影響される 横荷重時の姿勢（Spur）の変化が、図４に示されている。この場合、横荷重がＦ_ｓ で示され、姿勢変化がΔδで示されている。横荷重が適用されるタイヤ接触中心は、ＲＡＰで示されている。図４から明らかなように、可撓性のあるセミトレーリングアーム１は、仮想回転点９が前進走行方向に見て横荷重適用部の後方にある、というように形成されている。当該前進走行方向は、縦矢印によって示されている。前進走行方向に沿っての横荷重適用部と仮想回転点９との間の差が、ａで示されている。

本発明によれば、可撓性のあるセミトレーリングアーム１は、さらに、仮想回転点９が車両横方向に見て制動力適用部の外方にある、というように形成されている。ホイール４に対してセミトレーリングアーム１から離れる側、という意味である。このことは、制動力の存在時に、姿勢（Spur）に有利に影響する。これは、図５によって示される。ここでは、制動力がＦ_Ｂ で示され、姿勢変化がΔδで示されている。制動力は、ＲＡＰで示されたタイヤ接触中心にて同様に適用される。図５において、車両横方向に沿っての仮想回転点９の制動力適用部からの差が、ｂで示されている。

本発明の更なる利点は、平坦な外形の車軸コンセプトが実現されることである。というのは、スプリングダンパ装置８がホイール案内機能を担う必要がないからであり、また、ソードアーム車軸（Schwertlenkerachse）またはツイン横アーム車軸（Doppelquerlenkerachse）から知られているような上方のアーム平面部が不要となるからである。

１ 可撓性のあるセミトレーリングアーム
２ 軸受
３ 軸受
４ ホイール
５ ホイール軸受
６ スタビライザ
７ ホイールキャリヤ
８ スプリングダンパ装置
９ 仮想回転点（回転中心）
１０ 可撓性のあるセミトレーリングアーム１の第１リム
１１ 可撓性のあるセミトレーリングアーム１の更なるリム
１２ 可撓性のあるセミトレーリングアーム１の更なるリム
１３ 可撓性のあるセミトレーリングアーム１の第２リム
１４ 結合ねじ
ＲＡＰ タイヤ接触中心
Δδ 姿勢変化
Ｆ_ｓ 横荷重
Ｆ_Ｂ 制動力
ａ 前進走行方向に沿っての仮想回転点９の横荷重適用部からの差
ｂ 車両横方向での仮想回転点９の制動力適用部からの差

Claims (11)

1. 自動車用のセミトレーリングアーム車軸であって、
   当該車軸の各ホイール（４）用に、鉛直軸に関して可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）を備えており、
   当該セミトレーリングアーム（１）は、少なくとも一つの軸受（２、３）を介して、車体または支持フレームに支持されており、
   当該車軸の各ホイール（４）は、少なくとも一つのホイール軸受（５）を介して、それぞれの可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）に結合されており、
   これにより、可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）は、単独のホイール案内の機能を担う
   ことを特徴とする自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
2. セミトレーリングアーム（１）は、結合部によって結合されて四角形を形成する４本のリム（１０、１１、１２、１３）から構成されており、
   当該結合部は、所定値にもたらされた剛性を有しており、
   第１リム（１１）は、少なくとも一つの軸受を介して、車体または支持フレームに固定されており、
   第２リム（１３）は、少なくとも一つのホイール軸受（５）を介して、ホイール（４）に結合されており、
   第１リム（１１）と第２リム（１３）とは、更なる２本のリム（１０、１２）を介して互いに接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
3. 前記４本のリム（１０、１１、１２、１３）は、一つの面内で四角形を形成している
   ことを特徴とする請求項２に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
4. セミトレーリングアーム（１）の仮想回転点（９）が、前進走行方向に見て、横荷重適用部の後方に存在する
   ことを特徴とする請求項２に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
5. セミトレーリングアーム（１）の仮想回転点（９）が、車両横方向に見て、制動力適用部の外方に存在する
   ことを特徴とする請求項２に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
6. セミトレーリングアーム（１）は、シート複合部またはファイバ複合部として形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
7. 各ホイール懸架のためにスプリングダンパ装置（８）が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
8. スプリングダンパ装置（８）は、セミトレーリングアーム（１）またはホイールキャリヤ（７）に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
9. セミトレーリングアーム（１）またはホイールキャリヤ（７）に結合された少なくとも一つの横リーブスプリングと、
   各ホイール懸架のために、可撓性のあるセミトレーリングアーム（１）またはホイールキャリヤ（７）に結合された少なくとも一つのダンパ装置と、
   が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
10. セミトレーリングアーム（１）は、一体的に形成されており、
    その端部は、互いにネジ止めされており、
    結合ネジ（１４）の少なくとも一つは、偏心器を有していて、それによってセミトレーリングアーム（１）の姿勢が調整可能となっている
    ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。
11. スタビライザ（６）が、当該セミトレーリングアーム車軸のダンパ装置に、あるいは、可倒性のあるセミトレーリングアーム（１）に、あるいは、ホイールキャリヤ（７）に、取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用のセミトレーリングアーム車軸。

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