JP2015526334A - ２本の走跡を残す車両の駆動されるアクスル - Google Patents

Abstract

本発明は、２本の走跡を残す車両の駆動されるアクスルであって、車輪を案内するコントロールアーム（２ｌ，２ｒ）が車両構造部又は該車両構造部に結合されたアクスル支持部（３）において構造部側のコントロールアーム軸受（４）を介してわずかな規模で弾性的かつ空間的に支持されており、右側の車輪の前記コントロールアーム（２ｒ）が追加的に連結棒（８）を介して左側の車輪の前記コントロールアーム（２ｌ）に結合されている、前記アクスルに関するものである。ここで、前記連結棒（８）が、前記左側及び右側のコントロールアーム（２ｌ，２ｒ）においてのみ、好ましくはそれぞれの構造部側かつ対応する車輪支持部（１ｌ，１ｒ）に対して車両長手方向にずらして配置されたコントロールアーム軸受（４）の近傍で支持されており、１つの機械的な低周波フィルタ（９）、好ましくはエラストマ要素が、連結棒（８）において、及び／又は前記連結棒（８）と該連結棒を介して相互に支持された前記コントロールアーム（１ｌ，１ｒ）との間の結合部に設けられている。これにより、車両駆動装置の不規則回転の車両構造部への入力が阻止される。【選択図】図１

Description

本発明は、２本の走跡を残す車両の駆動されるアクスル、特にフロントアクスルであって、車輪を案内するコントロールアームが車両構造部又は該車両構造部に結合されたアクスル支持部において構造部側のコントロールアーム軸受を介してわずかな規模で弾性的かつ空間的に支持されており、右側の車輪の前記コントロールアームが追加的に連結棒を介して左側の車輪の前記コントロールアームに結合されている、前記アクスルに関するものである。

従来技術について例えば特許文献１が挙げられ、この特許文献１には、原動機付き車両用の前輪サスペンションが上側の三角コントロールアーム及び下側の三角コントロールアームと共に示されており、この前輪サスペンションでは、下側後方の左右のコントロールアームが弾性的に共通のいわゆるクロスバー上で支持されていて、このクロスバーは、それ自体の側で車両構造部の側方の長手ビームに弾性的に結合されている。この公知の構造により、いわゆる「車両振動（Ｓｔｕｃｋｅｒｎ）」、すなわち路面の凹凸によって生じ、多くは車両駆動装置の固有振動によって増幅される車両の衝撃的な振動の傾向を大幅に阻止することが可能である。従来技術においては、換言すれば、左側前輪の車輪支持式のコントロールアームが、本発明においては「連結棒」という概念が用いられているクロスバーを介して、対応する右側前輪のコントロールアームに結合されている、このような軸構造が駆動されない前輪について示されている。

原動機付き車両の快適性を強調した開発の別の過程においては、一方では車両振動（Ｓｔｕｃｋｅｒｎ）又はこれに類するものの回避のために、車輪を案内する、車両構造部あるいはアクスル支持部におけるコントロールアームの支持部（＝軸受）における弾性と、アクスル支持部の場合には車両構造部におけるこのアクスル支持部の軸受における弾性とが適当に適合され、車両駆動装置の固有振動によるこのような車両振動の増幅の回避のために、車両駆動装置のいわゆるエンジン軸受である軸受を適当に更に改良した。

独国特許発明第２３５５５８８号明細書

しかしながら、特に駆動される車両アクスルにおける車両駆動装置よりも少ないシリンダ数を有する往復ピストン内燃エンジンの使用時には、車輪において、これまでは追加的なマスダンパ及び関連する弾性的なサスペンションの複雑な調整によってのみ減衰されるか、又は極端に高価なエンジン軸受の使用の下で実質的に防止することが可能な動的な長手振動が生じ得ることが判明した。

そこで、本発明の課題は、改良を示すことにある。

上記課題の解決手段は、請求項１の前文に基づく駆動されるアクスルについて、連結棒が、左側及び右側のコントロールアームにおいてのみ、好ましくはそれぞれの構造部側かつ対応する車輪支持部あるいは前記コントロールアームから部分的に案内された車輪の中心点に対して車両長手方向にずらして配置されたコントロールアーム軸受の近傍で支持されていること、及び好ましくは１つのエラストマ要素で形成された１つの機械的な低周波フィルタが、連結棒に設けられていること、及び／又は前記連結棒と該連結棒を介して相互に支持されたコントロールアームとの間の結合部に設けられていることを特徴としている。有利な形態及び発展形態は、従属請求項の内容である。

周知のように、車両駆動装置の不規則回転あるいはこの不規則回転によって生じる、駆動装置からもたらされるトルクの周期的な変動は、車輪駆動軸を介して、車両の車輪から路面へ伝達される牽引力における対応する変動につながる。結果として、略周期的な変動によって規定される周波数を有する増大する力、いわゆる摂動力が、車輪サスペンションを介して車両構造部へ入力され、この周波数は、車両内室における静粛性を低下させる。そして、駆動される左側及び右側の車輪のサスペンションから車両構造部へ入力される対向したこのような摂動力は実質的に同じ値で相互に相殺され得る、すなわち、左側及び右側の車輪サスペンションの互いに対応するコントロールアームの一対が、摂動力が発生する少なくとも関係する周波数範囲において実質的に強固な部材を介して互いに結合されるか、あるいは結合されている場合に、相互に少なくとも略消滅し得ることが分かった。実質的に強固なこのような部材は、ここでは連結棒と呼ばれるが、これにより純粋に「棒状」の部材への限定を意図するものではない。好ましくは、この連結棒は、構造側のコントロールアーム軸受の近傍で各コントロールアームに結合されており、このコントロールアーム軸受は、車両長手方向に見て、対応する車輪支持部に対して、あるいはこのコントロールアームから部分的に延びる車輪の中心点に対してずれている。これにより、駆動装置の不規則回転により生じる、駆動される車輪又は車輪支持部の長手振動が軸受近傍のコントロールアーム範囲の横振動へ変換され、この横振動は、本発明による連結棒を介して、左側のコントロールアーム及び右側のコントロールアームから相互に作用し、したがって相互に相殺される。

特に効果的には、連結棒は、この点では、通常は車輪支持部との唯一の結合箇所と、車両構造部又は介装されたアクスル支持部における２つの箇所とを有し、かつ、当業者によって知られた三角コントロールアームの場合の構造部側のコントロールアーム部分又はコントロールアーム範囲の横振動への車輪又は車輪支持部の長手振動を介した駆動装置の不規則回転の上述の伝達部又は迂回部である。

その他の点では複数のものが１つのアクスルに設けられ得る本発明による連結棒は、冒頭に説明した従来技術におけるクロスバーとは著しく異なる。つまり、従来技術におけるクロスバーは、その両端部において弾性的な軸受を介して直接車両構造部に結合され、すなわち、直接車両構造部で支持されている。それぞれ左側あるいは右側の（案内）コントロールアームも同様に弾性的な軸受を介してこのクロスバーにおいて支持されており、各コントロールアームは、車体長手方向、車両横方向及び車両高さ軸方向において力をクロスバーへ印加することが可能であり、このクロスバーは、それ自体の側でこの力を車両構造部における３つ全ての次元において伝達するものである。言い換えれば、従来技術においては、クロスバーで支持された各コントロールアームは、空間的に、すなわち全部で３つの次元において、とりわけこのコントロールアームを介して案内される車両のたわみ運動及びホッピング運動に必要な回転自由度を提供しつつクロスバーにおいて支持されている。クロスバーは、それ自体の側で空間的に、すなわち車両構造部における全部で３つの次元において支持されている。

これに対して、本発明においては、本発明による複数あるいは少なくとも１つの連結棒を介して互いに結合された両コントロールアームのいずれもがまずはわずかな規模で弾性的に直接車両構造部において支持されており、しかも、それぞれのコントロールアーム軸受において空間的に、すなわち車両長手方向、車両横方向及び車両高さ軸方向において、たわみ運動及びホッピング運動、すなわちとりわけこのコントロールアームを介して案内される車両のストロークに対する本発明による回転自由度をもって支持されている。好ましくは、通常のようにわずかに弾性を有するコントロールアーム軸受の近傍において、本発明による複数あるいは少なくとも１つの連結棒が各コントロールアームに連結されており、この連結棒は、それ自体他の箇所で支持されていない。この連結棒は、左側の車輪の各コントロールアームを対応する右側の車輪に結合するものであり、したがって、少なくともほぼ車両横方向へ延びている。したがって、連結棒による左側のコントロールアームから右側のコントロールアームへ及びこの逆の力の伝達は、特に連結棒と各コントロールアームの間にボールジョイントが設けられているときに、必然的に同様に車両横方向においてのみ、正確には連結棒の方向においてのみなされる。少なくとも関係する周波数範囲において実質的に強固な上述の両コントロールアームの相互の支持を本発明による連結棒を介して可能とするために、ボールジョイントは、好ましくは少なくともほぼ隙間のないものであるべきである。換言すれば、連結棒と各コントロールアームの間の本発明による結合は、当該結合が実際に連結棒の長手方向に向いた力のみを各コントロールアームから連結棒へ伝達するように形成されており、車両構造部における各コントロールアームの空間的な、すなわち三次元的な支持部は、冒頭で説明した従来技術とは異なり、明確に連結棒を介して案内されていない。

例えばいわゆる連結棒の形態の実質的に強固な部材の少なくとも関係する周波数範囲のちょうどここで使用される概念に該当するものは、この剛性が実質的に比較的高周波の摂動力についてのみ、すなわち駆動装置の不規則回転あるいはこの不規則回転により生じる駆動される車輪から路面へ伝達される牽引力における、車輪と路面の間で伝達されるせん断力、すなわちコーナリングフォースにおける変動よりも必然的に高い周波数を有する変動について効果的である場合には有利である。車輪を介して車輪サスペンションあるいはアクスルへ入力されるコーナリングフォースにおける変動に関しては、車輪の所望の独立懸架を維持するか、あるいは左側の車輪のサスペンションの右側の車輪のサスペンションへの（及びその逆への）直接の影響を回避するために、好ましくは本発明による連結棒が効果的でないか、又は少なくともわずかに有効であり、したがって非常によりわずかに効果的であるべきである。前記直接の影響の回避は、本発明によれば、１つの「機械的な」低周波フィルタが、連結棒において、及び／又は連結棒と該連結棒を介して相互に支持されたコントロールアームとの間の結合部に設けられていることによってなされている。このような機械的な低周波フィルタは、車輪におけるコーナリングフォースが有効な低い周波数範囲において連結棒（又はこれに類するもの）の剛性を実質的に相殺するものであり、その結果、この低い周波数範囲において連結棒を介して力がほぼ伝達されない。したがって、本発明による低周波フィルタにより、本発明による連結棒による低周波の力の伝達を行うことなく、低周波の力を容易に通過させることができる。これに対して、上述の車両駆動装置の不規則回転により生じる摂動力が生じるより高い周波数の範囲においては、本発明による低周波フィルタが遮断する。その結果として、本発明による連結棒が、所望どおりに左側のコントロールアームと右側のコントロールアームの間の摂動力を伝達する。

好ましくは、上述の低周波フィルタは、ちょうどここで詳細に説明した必要な特性に関して適切に形成されたエラストマ要素によって具現化されることが可能であるが、これに代えて、適切に設計されたバネ−ダンパユニットによって具現化されるか、あるいはこのようなものを形成することが可能である。したがって、少なくとも１つの上述の連結棒に設けられたアクスルの右側の車輪と左側の車輪の弾性運動の相互の影響の回避又は少なくとも低減のために、機械的な低周波フィルタとしての作用を有する追加的な部材を連結棒の引張／押圧負荷経路へはめ込むことが提案される。このために、材料特性に根拠づけられた周波数に依存するヒステリシスを備えたエラストマ要素を有する１つのブッシュのほかに、適当な１つのバネ−ダンパユニットを設けることができる。

車両駆動装置からアクスルへ入力される、これまで慣用された（連結棒あるいは「クロスバー」を有さない独立懸架装置の）従来技術における比較的高い周波数の力−振動は、これまで説明したアクスルにおいて、車両構造部へ、すなわち車体へ入力され、本発明による結合部によって、車輪を案内する左側及び右側のコントロールアームのこの結合部の連結棒を介して相互に相殺される。例えば、車両駆動装置としての３気筒内燃エンジンにおける上述のこの周波数は、１．５次のエンジン次数に相当する。この結合部にもかかわらず、車輪を案内するこのコントロールアームは、慣用の（連結棒あるいは「クロスバー」を有さない独立懸架装置の）従来技術と同様に、それ以外の振動割合の通常の除去のために、車両構造部すなわち車体へ弾性的な軸受を介して直接的に又はアクスル支持部を介して間接的に結合される。連結棒に統合された低周波フィルタは、高い周波数においてより大きな剛性を有し、内燃エンジンに由来する不都合な高い周波数の振動をはるかに明確に、より低い周波数を有する力として伝達し、これによりその直接的な構成要素を生じさせる。特にシャーシから入力されて好ましくは各車両側部の弾性運動に作用するコーナリングフォースによる比較的緩慢な力の変化は、他方の車両側部から分離される。なぜなら、低周波フィルタとして作用するエラストマ要素又はすでに挙げたバネ／ダンパユニットによって、このような機械的な低周波フィルタが統合されているか、あるいは連結棒部分間にこのような機械的な低周波フィルタが組み込まれている、連結棒の両部分の比較的緩慢な相対運動が可能であるためである。

乗用車の駆動前輪の独立懸架装置を有する本発明の実施例を示す図である。

以下において説明する添付の原理図は、乗用車の駆動前輪の独立懸架装置を有する本発明の実施例を示すものであり、下側のコントロールアーム平面のみが示されている。このコントロールアーム平面は、本発明によるタイロッドによって互いに接続された左側及び右側のコントロールアームとして、そのほか、通常の三角コントロールアームを備えている。

走行路へ見た平面図において示されたアクスルの左側の車輪支持部には符号１ｌが付されており、右側の車輪支持部には符号１ｒが付されている。下側の左側で車輪を動作させる三角コントロールアームの形態のコントロールアームには符号２ｌが付されており、対応する右側のコントロールアームには符号２ｒが付されている。通例のようにわずかに弾性を有するゴム軸受の形態で形成された、対応する車輪支持部１ｌあるいは１ｒ及び車両の走行方向Ｆに見て前側の範囲におけるアクスル支持部３とのコントロールアーム２ｌあるいは２ｒの結合箇所は図示されていない。しかし、コントロールアームのアクスル支持部との結合箇所は、文字「ｖ」で示された矢印によって向けられている点の近傍、したがって両車輪支持部１ｌ，１ｒの回転中心点を結合し、車両横方向に延在する線の近傍に位置している。（しかしながら、）それぞれ１つのコントロールアーム軸受４が象徴的に示されており、このコントロールアーム軸受によって、コントロールアーム２ｌあるいは２ｒが車輪あるいは車輪支持部１ｌあるいは１ｒのストローク運動の範囲内でなされる旋回運動を行えるよう、各三角コントロールアーム２ｌあるいは２ｒの後端部範囲が、空間的に、すなわち三次元（車両長手方向、車両横方向及び車両の高さ軸線）でわずかな規模で弾性的にフロントアクスル支持部３で支持されている。このとき、後ろの構造側のコントロールアーム軸受４は、走行方向Ｆに見て各車輪支持部１ｌあるいは１ｒに対してずらされている。すなわち、このコントロールアーム軸受は、矢印「ｖ」で示された前方のコントロールアーム軸受の後ろでアクスル支持部３に位置している。このとき、コントロールアーム２ｌあるいは２ｒ上に位置する後述の連結点１０が車輪支持部１ｌあるいは１ｒから離間している場合、より正確には車輪支持部１ｌあるいは１ｒにおけるコントロールアーム２ｌあるいは２ｒの図において視認不可能な連結点から離間している場合には、車両横方向への視点において、各車輪支持部１ｌあるいは１ｒと、コントロールアーム軸受４とが、水平方向に見て互いに離間している。

当該クランクシャフト以外の部分は不図示の、例えば３気筒往復ピストン内燃エンジンとして形成された車両駆動装置のクランクシャフトが符号５によって示されている。このクランクシャフト５にはディファレンシャルを有するトランスミッション６が機能的に接続されており、駆動軸７ｌあるいは７ｒは、このトランスミッションから左側あるいは右側の車輪支持部１ｌあるいは１ｒへ、より正確にはこの車輪支持部内に配置された不図示の各車輪用の駆動ハブへ延びている。

本アクスル及び本発明の実質的な要素は車両横方向へ延在する連結棒８であり、この連結棒は、ここでは、バネ−ダンパユニットと呼ぶことができるか、又はバネ−ダンパユニットとして作用するエラストマ要素を有しつつ単に象徴的にのみ示されたスリーブの形態の統合された機械的な低周波フィルタ９に設けられている。このために、連結棒８は、左側のコントロールアーム１ｌに割り当てられた左側の連結棒半部８ｌと、右側のコントロールアーム１ｒに割り当てられた右側の連結棒半部８ｒによって分割して構成されており、これら左側の連結棒半部と右側の連結棒半部の間には、上記機械的な低周波フィルタ９（これについては図面の説明の前の説明参照）が介装されている。左側の連結棒半部８ｌは少なくともほぼ隙間のない連結点１０において左側のコントロールアーム２ｌに結合されており、右側の連結棒半部８ｒは少なくともほぼ隙間のない連結点１０において右側のコントロールアーム２ｒに結合されている。これら連結点１０は、好ましくはボールジョイントの形態で形成されているとともに、後ろの構造側のコントロールアーム軸受４の近傍に設けられている。これにより、矢印で示され以下に簡単に説明する振動補償が可能となる。

双方向矢印Ｓ５によってクランクシャフト５の回転振動が示されており、この回転振動は、矢印Ｓ７に従い、駆動軸７ｌ，７ｒを介して車輪支持部１ｌ，１ｒで支持された車輪へ伝達される。これにより、各車輪支持部１ｌ，１ｒの双方向矢印Ｓ１に従い長手方向振動が生じ、この長手方向振動は、各コントロールアーム２ｌ，２ｒを介して更に伝達される。しかしながら、この長手方向振動は、本発明により、コントロールアーム軸受４には至らず、コントロールアーム２ｌ，２ｒへ伝達された左側の車輪支持部１ｌ及び右側の車輪支持部１ｒの長手方向振動Ｓ１は、連結点１０を介してコントロールアーム２ｌ，２ｒから連結棒８へ導入された横方向振動の形態で、双方向矢印Ｓ１０に従い、連結棒８を介して少なくとも略双方向に消滅する。

Claims (4)

1. ２本の走跡を残す車両の駆動されるアクスルであって、車輪を案内するコントロールアーム（２ｌ，２ｒ）が車両構造部又は該車両構造部に結合されたアクスル支持部（３）において構造部側のコントロールアーム軸受（４）を介してわずかな規模で弾性的かつ空間的に支持されており、右側の車輪の前記コントロールアーム（２ｒ）が追加的に連結棒（８）を介して左側の車輪の前記コントロールアーム（２ｌ）に結合されているアクスルにおいて、
   前記連結棒（８）が、前記左側及び右側のコントロールアーム（２ｌ，２ｒ）においてのみ、好ましくはそれぞれの構造部側かつ対応する車輪支持部（１ｌ，１ｒ）に対して車両長手方向にずらして配置された前記コントロールアーム軸受（４）の近傍で支持されていること、及び、
   １つの機械的な低周波フィルタ（９）が、連結棒（８）に設けられている、及び／又は前記連結棒（８）と前記連結棒を介して相互に支持された前記コントロールアーム（２ｌ，２ｒ）との間の結合部に設けられていることを特徴とするアクスル。
2. 前記機械的な低周波フィルタ（９）がエラストマ要素で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクスル。
3. 前記連結棒（８）と前記各コントロールアーム（２ｌ，２ｒ）の間の結合部のために、少なくとも１つのほぼ隙間のないボールジョイントが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクスル。
4. 左側及び右側の車輪の前記コントロールアーム（２ｌ，２ｒ）が下側の三角コントロールアームであり、当該三角コントロールアームのコントロールアーム軸受（４）の近傍に前記連結棒（８）との接続部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクスル。

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