JP3602377B2 - トルクロッド軸受組立体の改良 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、トラック、バス等の懸架装置に使用する軸受関節組立体またはトルクロッド組立体に関し、より詳細には該組立体の車軸関節の改良に関する。
【０００２】
【発明の背景】
トラック及びバスのサスペンションには少なくとも１つのトルクロッドが駆動車軸を車枠に固定するのに使用されている。トルクロッドを使用して駆動車軸を車枠に固定することで駆動車軸の車枠に対する整列を維持し、車両に対するサスペンションジオメトリを適切に維持し、且つ、あらゆる地形、道路及び運転状況下における上下揺動及びはね返し時のサスペンションの自由動を可能にしている。トラック及びバス、特にヘビーデューティトラックの動的操作状況は広範に及ぶことから、懸架装置には激しい衝撃荷重と道路誘発振動が組合わさってかかり、トルクロッドを含んだ個々のサスペンション部品に悪影響を及ぼすと共に、運転者の身体疲労状況にも不快な影響を与えることとなる。これらの苛酷な動的状況により懸架装置のトルクロッドの摩耗が加速されてトルクロッドが早期に破損することにつながる。
【０００３】
大型車両に備えるトルクロッドの目的は車軸を安定させることである。トルクロッドは車軸が軸線を中心に回動するのを防止し、車両の制動及び加速中に車軸が前後に移動するのを防止し、且つ、車軸がヨーイングするのを防止する。サスペンションの設計は様々なものがあるが、一般的には車軸を安定させるのに２つの方法がある。第１の方法はどちらかの端に車軸関節を備えた直棒を使用することである。これらの直棒の２本を、一方の端で車軸に他方の端で車枠に取り付けるようにして、車両の前後に取付ける。第３の直棒を同様に横方向に概ね前記他の２本の直棒に垂直となるように車両に取り付る。第２の方法はＶ形状のトルクロッド組立体を使用することである。このタイプのトルクロッドはＶ形状の脚部端部及び頂点に車軸関節を有している。該Ｖの頂点を車軸に、脚部を車枠に取り付ける。Ｖ形状は横方向及び前後方向の動きの双方を規制する。斯かるＶ形状のトルクロッド組立体の大きな利点は、車軸を安定させることが可能なことである。
【０００４】
典型的な従来技術による単一またはＶ形状ロッドは２つまたは３つの車軸関節目穴鍛造品を備えており、該鍛造品は管または棒と堅牢に連結されて機械的な一体性をもたらしている。目穴及び管または棒はショック及び振動エネルギーの自然な通路を形成してショック及び振動を懸架装置から車枠、運転台及び車両のばね上質量のその他の区域へ伝達する。斯かる通路を遮断するために車軸関節の設計に隔離機能を組み込む試みが幾つかなされてきている。この隔離機能故に車軸関節が懸架装置全体のみならずトルクロッド組立体にとっても重要な多機能部品となっている。
【０００５】
現在の車軸関節は少なくとも２つの製品原理に基づいて設計されている。第１は、可撓性のエラストマーブッシュを組み入れること、第２は、金属と金属または金属とプラスチックを合わせた部品を組み入れることである。これらの双方ともそれぞれの利点を備えているが、それぞれの性能能力限界のため騒音、振動及びハーシュネス（ＮＶＨ）の分離能力、捩れまたは揺動自由度及び横方向ばねレート制御の３項目を一体に組み合わせて考慮した時の必要な要件を満たすまでに至っていない。これら３つの特性の各々は、必要な車両の操向特性及び車両安定性を維持しつつ、最適な隔離を成すためには必要不可欠のものである。これら３つの特性の全てがＮＶＨ及び操向特性に著しく影響を及ぼし、従って、運転者の身体状況に著しい影響を及ぼすこととなる。可撓性のエラストマーブッシュを組み込んだ車軸関節は良好な隔離能力を有するものとして公知であるが、その固有の可撓性のためにＶ形状のロッドの頂点における剛節がもたらす安定性を弱める可能性がある。更に、可撓性のエラストマーブッシュの限界捩れ揺動角度能力及び捩りばねの固有の零点が上記のタイプの車軸関節を有したトルクロッドの設置を複雑にしている。剛性のある金属または金属とプラスチックから成る球状継手ピボットを組み込んだ車軸関節は滑り軸受の製品原理に基づいている。滑り軸受原理は垂直平面におけるサスペンション自由度をもたらすと共に、設置工程も簡単なものに過ぎないが、軸受の剛性が分離能力を制限することとなる。従って、軸受が道路に誘発された衝撃及び振動を車枠及び最後には運転台へ伝達する導管となってしまう。その他の剛性金属または金属とプラスチックを備えた設計の弱点はそれらが多数のコストの高い半精密軸受部品から成り、該軸受部品が摩耗、破断、外部切断等で傷つき易い高価なブーツシールを必要とすることである。更に、斯かる滑り軸受では定期的なメンテナンス及び潤滑が必要とされることである。
【０００６】
Ｖ形状（３つの車軸関節）の設計において最も重要な部品は通常駆動車軸に位置決めされる頂点車軸関節である。頂点車軸関節が個々のアームまたは車枠連結ピボットの荷重の倍の荷重を受けること、頂点車軸関節が車枠連結ピボットより大きな円錐状変位を受けること、頂点車軸関節が道路に誘発された衝撃、タイヤノイズ及び一般的な振動の源に最も近いこと、且つ、前後及び横方向モードのばね比が頂点車軸関節の隔離効果及び車両安定性に影響を及ぼすことからこの頂点車軸関節設計は非常に重要となる。
【０００７】
様々なトルクロッドに組み込んだ２つまたは３つの車軸関節に加えて、車軸関節をその他のサスペンション部品に組み入れることが可能である。これにより１２個以上もの車軸関節が単一の懸架装置に組み入れることが可能となり、従って、車軸関節の設計が車両のＮＶＨ及び操向特性に及ぼす影響が増幅されることとなる。
【０００８】
サスペンション部品用の車軸関節の開発は継続されており、斯かる開発は隔離能力を最大にできると共に同時に最大の安定性をもたらす車軸関節の実現を目指し、その構造の改良にあたって簡便な組立ての実現も課題となっていた。
【０００９】
【発明の概要】
これと併せて、軸軸関節の枢軸組立体の組立作業性を大幅に改善することが望まれており、この組立体の構成部品に中間スリーブを設けたうえでこの中間スリーブ、軸受ソケット、止め輪（スナップリング）で保持され横方向の運動抑止に機能する側圧受け座金を一体のカートリッジ組立体の姿で目穴部材の孔すなわち腔部に押嵌し得る構成とすることで、組立作業性に対する課題を解決しようとするものである。
【００１０】
本発明は、高荷重支承能力を有すると共に性能と組立作業性を改善した車軸関節を設けたものである。本発明の斯かる車軸関節は従来のものより経済的であり且つ振動を隔離する点でより効果的である。本発明のコンパクトな車軸関節は自由な垂直方向のスペンションの動き及び車軸連結を可能にする滑り軸受原理に基づいてなされている。斯かる車軸関節は、２重軸部バー・ピンジャーナル及び永久潤滑されると共に全寿命に亘って密封されたエラストマー軸受ソケットを含んだ２つの基本部品を備えている。
【００１１】
本発明のその他の利点及び目的は以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲及び図面から当業者には明白となる。
【００１２】
【好適な実施例の詳細な説明】
幾つかの図において同一の符号が同一または対応する部品を示す図面を参照すると、図１には従来の技術のトラックまたはバスのリヤサスペンションが全体として符号１０で図示されている。リヤサスペンション１０は車枠１２、駆動車軸１４、一対のばね１６及びＶ形状トルクロッド１８を備えている。車枠１２は車体（図示なし）及びばね上質量と呼ばれる車両のその他の構成部品を支持する。駆動車軸１４はプロペラシャフト（図示なし）を介して原動機（図示なし）からトルクを受ける差動歯車装置２０を含んでいる。駆動車軸１４は、また、一対の中空管２２を含んでおり、該管はそれぞれの車輪組立体（図示なし）に向かって外側へ伸長している。各管２２内には駆動軸２４が配置されており、該駆動軸はハブ（図示なし）まで伸長し、該ハブが車輪（図示なし）に取り付けられる。原動機はプロペラシャフトを介してトルクを差動歯車装置２０へ伝達する。差動歯車装置２０はプロペラシャフトからのトルクを駆動軸２４へ伝達して車輪を回転駆動する。ばね１６は車枠１２と駆動車軸１４との間に従来の技術で公知如く配置されている。更に、ショックアブソーバ（図示なし）を車枠１２と駆動車軸１４との間に配置して該車枠及び駆動車軸間の動きを緩衝させることができる。また、トルクロッド１８を車枠１２と駆動車軸１４との間に配置して車枠１２に対する駆動車軸１４の動きを規制することができる。
【００１３】
図２を参照すると、Ｖ形状トルクロッド１８は頂点車軸関節組立体３０、一対の端部車軸関節組立体３２及び一対の管３４を備えている。各管３４は頂点車軸関節組立体３０とそれぞれの端部車軸関節組立体３２との間に伸長している。頂点車軸関節組立体３０及び端部車軸関節組立体３２は溶接または当該技術分野で公知のその他の手段で管３４に固着される。
【００１４】
図３を参照すると、頂点車軸関節組立体３０は鍛造目穴４０、バー・ピンジャーナル４２、軸受ソケット４４、一対の側圧受け座金（スラストワッシャ）４６及び一対の止め輪（スナップリング）４８を備えている。端部車軸関節組立体３２の構造は頂点車軸関節組立体３０と同一であるが、鍛造目穴４０が鍛造目穴４０'に置換されている点が異なる（図２）。バー・ピンジャーナル４２は軸受ソケットの中心孔内に挿入され、この組立体が目穴４０を貫通して伸長した孔５２内へ挿入される。軸受ソケット４４の固有の弾性がバー・ピンジャーナル４２を軸受ソケット４４内へ組み付けるのを可能にしている。該ジャーナル４２及びソケット４４を孔５２内へ挿入するとソケット４４が事前に指定した圧縮パーセントに圧縮される。１つの側圧受け座金４６がソケット４４の各側に挿入され、孔５２の各端に配置した溝５４内に１つの止め輪４８を挿入するとジャーナル４２及びソケット４４の組立体が保持される。軸受ソケット４４は、駆動車軸１４が車枠１２に対して移動している間に頂点車軸関節組立体３０を隔離する。側圧受け座金４６は駆動車軸１４が車枠１２に対して移動している間にジャーナル４２及びソケット４４が横方向に移動するのを制限する。バー・ピンジャーナル４２が必要な円錐状移動をできるようにするためにソケット４４及び側圧受け座金４６の双方は適切なサイズの中心開口部を有している。これにより駆動車軸１４があらゆる方向へ回転運動することが可能となる。
【００１５】
図４を参照すると、トラックまたはバスのリヤサスペンションが例示されており、該リヤサスペンションは本発明による独自の車軸関節構造を組み込んでおり、全体として符号１１０で示されている。リヤサスペンション１１０は車枠１２、駆動車軸１４、一対のばね１６及びＶ形状トルクロッド１１８を備えている。従って、該リヤサスペンション１１０は、トルクロッド１８をトルクロッド１１８に置換した以外はリヤサスペンション１０と同一である。
【００１６】
図５を参照すると、Ｖ形状トルクロッド１１８は頂点車軸関節組立体１３０、一対の端部車軸関節組立体１３２及び一対の管３４を備えている。各管３４は頂点車軸関節組立体１３０及び各端部車軸関節組立体１３２の間で伸長している。頂点車軸関節組立体１３０及び端部車軸関節組立体１３２は溶接または当該技術で公知のその他の手段で管３４に固着されている。
【００１７】
図６及び図７を参照すると、頂点車軸関節組立体１３０は一対の鍛造目穴１４０、バー・ピンジャーナル１４２、軸受ソケット１４４、一対の側圧受け座金１４６、一対の止め輪１４８及び中間スリーブ１５０を備えている。端部車軸関節組立体１３２の構造は、鍛造目穴１４０を鍛造目穴１４０'に置換した以外は頂点車軸関節組立体１３０と同一である。バー・ピンジャーナル１４２は軸受ソケット１４４の中心孔内へ挿入され、この組立体が中間スリーブ１５０を貫通して伸長する孔１５２内へ挿入される。軸受ソケット１４４の固有の弾性によりバー・ピンジャーナルがソケット１４４内へ挿入されるのが可能となる。好適には、軸受ソケット１４４は、適当な物性（即ち、低摩擦、耐摩耗性、弾性等）を有したウレタンまたは天然ゴム配合物等のエラストマー配合物から形成される。ジャーナル１４２及びソケット１４４を孔１５２内へ挿入するとソケット１４４が事前に指定した圧縮パーセントに圧縮される。１つの側圧受け座金１４６をソケット１４４の各側に挿入し、孔１５２の各端に配置した溝１５４内に１つの止め輪１４８を挿入するとバー・ピンジャーナルとソケットの組立体が保持される。従って、この全組立体は目穴を除いた車軸関節組立体部品の全てを含むカートリッジ組立体を備えていることになる。このカートリッジ組立体は、該カートリッジ組立体が頂点車軸関節として使用されるか、または、端部車軸関節として使用されるかに拘わらず、その製造及び組立を簡単なものにしている。該カートリッジ組立体は、頂部組立体１３０の製造中に双方の鍛造目穴１４０を貫通して伸長する孔１５６内へ挿入され、端部車軸関節組立体１３２の製造中に鍛造目穴を貫通して伸長する孔１５６'内へ挿入される。中間スリーブ１５０は孔１５６及び１５６'とプレス嵌めして該中間スリーブ１５０と一対の鍛造目穴１４０及び鍛造目穴１４０'それぞれを堅牢に接合するサイズにされている。肩部１６２が前記中間スリーブ１５０上に形成されて、目穴１４０及び１４０'のそれぞれの孔１５６及び１５６'内に該スリーブ１５０を位置決めしている。止め輪１６４が目穴１４０及び１４０'の対向する側の溝１６６内に挿入されて、中間スリーブ１５０をそれぞれの孔１５６及び１５６'内に固定する。軸受ソケット１４４は、駆動車軸１４が車枠１２に対して移動している間に頂点車軸関節１３０を隔離する。側圧受け座金１４６が駆動車軸１４が車枠１２に対して移動している間にジャーナル１４２及びソケット１４４が横方向へ移動するのを制限する。バー・ピンジャーナル１４２が必要な円錐状移動をするのを可能にするために軸受ソケット１４４及び側圧受け座金１４６の双方が適切なサイズの開口部を有する。これにより駆動車軸１４があらゆる方向に回転運動するのが可能になる。
【００１８】
図７乃至図９を参照すると、バー・ピン１４２は部分球状表面の半球状ボールまたは滑り面１７０及び非金属で低摩擦（即ち、プラスチック）軸受材料被膜１７２を含んでいる。該被膜１７２は経済的な半精密製造射出成形法により塗布される。この方法では厳密な公差及び円滑な表面仕上げの制御が可能となる。コストのかかる機械加工または２次仕上げ作業を無くす一方で、これらの要件の双方とも高品質、高性能車軸関節には必須である。被膜１７２は機械的及び／または化学的に表面１７０へ固着され、従って、表面１７０及び被膜１７２の間で相対移動が起きるのを防止するようにされている。被膜１７２及び表面１７０の間の機械的繋がりは、表面１７０に被膜１７２が成形される溝を形成するかまたは当該技術分野で公知のその他の手段により達成することが可能である。従って、滑り運動は被膜１７２の外側表面と支持ソケット１４４上の内側表面１７４との間で制限されると共に発生することとなる。滑り運動の位置決めを制御するために、支持ソケット１４４の外側表面が機械的及び／または化学的に中間スリーブ１５０の孔１５２へ接着される。被膜１７２及び表面１７４間に潤滑剤を配置するためには、支持ソケット１４４の表面１７４が複数の潤滑剤ポケットまたは溜め１７６を画成する。溜め１７６には適当な潤滑剤がバー・ピンジャーナル１４２を支持ソケット１４４に組み付ける前に充填される。この潤滑剤を保持して滑り表面を保護するために、支持ソケット１４４が該ソケット１４４の各端に配置された一体成形された内側シールリング１７８を組み込んでいる。該シールリング１７８は内部表面１７４（図９）を超えて伸長している。ジャーナル１４２がソケット１４４内にパチンと入ると、ソケット１４４の両端が図８の符号１８０に図示する如く若干広がる。このジャーナル及びソケット組立体がスリーブ１５０の孔１５２内へ挿入されると、シールリング１７８が圧縮されて被膜１７２の外部表面に合わせ面を画成し、内部環状圧縮シールリングが形成される。
【００１９】
図１０及び図１１を参照すると、本発明の別の実施例によるＶ字をしたトルクロッド２１８が例示されている。このＶ形状トルクロッド２１８は頂点車軸関節組立体２３０、一対の端部車軸関節組立体１３２及び一対の管３４を備えている。各管３４は頂点車軸関節組立体２３０とそれぞれの端部車軸関節組立体１３２との間に伸長している。頂点車軸関節組立体２３０及び端部車軸関節組立体１３２は溶接または当該技術分野で公知のその他の手段により管３４に固着されている。
【００２０】
図１１を参照すると、頂点車軸関節組立体２３０は鍛造目穴２４０、バー・ピンジャーナル１４２、軸受ソケット１４、一対の側圧受け座金１４６、一対の止め輪１４８及び中間スリーブ１５０を備えている。従って、車軸関節組立体２３０は、一対の鍛造目穴１４０が単一片鍛造目穴２４０に置換されていること以外は車軸関節組立体１５０と同一である。車軸関節組立体２３０の作動及び機能は車軸関節組立体１３６と同一である。
【００２１】
上記の詳細な説明は本発明の好適な実施例を説明したものであるが、本発明は添付の特許請求の範囲の範囲及び公正な意味を逸脱しなければ修正、変形及び変更可能なことは承知のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の技術のＶ形状トルクロッドを有した典型的なトラックまたはバスのリヤサスペンションの部分斜視図である。
【図２】図２は、図１に図示した従来の技術のＶ形状トルクロッドを例示した部分断面平面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に図示した頂点車軸関節の部分断面拡大平面図である。
【図４】図４は、本発明による独自の車軸関節を組み込んだ従来の技術のＶ形状トルクロッドを有した典型的なトラックまたはバスのリヤサスペンションの部分斜視図である。
【図５】図５は、本発明による独自のＶ形状トルクロッドを例示した部分断面平面図である。
【図６】図６は、図４及び図５に図示したトルクロッドの頂点車軸関節の部分断面拡大平面図である。
【図７】図７は、図４乃至図６に図示した滑りエラストマー隔離軸受ピボット組立体の部分断面側面図である。
【図８】図８は、図７に図示したバー・ピンジャーナル及びエラストマーソケットの部分断面側面図である。
【図９】図９は、図７及び図８に図示したエラストマーソケットの断面側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施例による独自のＶ形状トルクロッドを例示した部分断面平面図である。
【図１１】図１１は、図１０に図示したトルクロッドの頂点車軸関節の部分断面拡大図である。

Claims (20)

1. 第１の目穴及び該第１の目穴に隣接して配置された第２の目穴を備えており、孔を画成する目穴部材と、
   前記目穴部材の前記孔を貫通して伸長すると共に開口部を画成する中間スリーブと、
   前記中間スリーブの前記開口部内に配置されると共にポケットを画成するエラストマー軸受ソケットと、
   前記エラストマー軸受ソケットに隣接して配置された側圧受け座金と、
   前記中間スリーブに形成された溝内に、前記側圧受け座金に隣接して配置された止め輪と、
   前記エラストマー軸受ソケット内に摺動自在に配置されたバー・ピンジャーナルと、を備えていることを特徴とする車軸関節組立体。
2. 前記中間スリーブが、前記目穴部材と係合する肩部を画成することを特徴とする請求項１に記載の車軸関節組立体。
3. 前記中間スリーブが、前記肩部に対向する端に配置された溝を画成し、且つ、前記車軸関節組立体が、更に前記溝内に配置された止め輪を備えていることを特徴とする請求項２に記載の車軸関節組立体。
4. 前記中間スリーブが、プレス嵌めにより前記目穴部材に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の車軸関節組立体。
5. 前記エラストマー軸受ソケットの前記ポケットが、第１の部分球状表面を画成し、且つ、前記バー・ピンジャーナルが、前記第１の部分球状表面と滑り接触する第２の部分球状表面を画成することを特徴とする請求項１に記載の車軸関節組立体。
6. 前記ポケットの前記第１の部分球状表面及び前記バー・ピンジャーナルの前記第２の部分球状表面の一方が、複数の潤滑溜めを画成することを特徴とする請求項５に記載の車軸関節組立体。
7. 前記第１の部分球状表面が、前記第２の部分球状表面と嵌め合う一体シールリングを画成することを特徴とする請求項５に記載の車軸関節組立体。
8. 前記バー・ピンジャーナルが、前記第２の部分球状表面を画成するプラスチック被膜を備えていることを特徴とする請求項５に記載の車軸関節組立体。
9. 前記バー・ピンジャーナルが、前記ポケットに滑り係合するプラスチック被膜を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車軸関節組立体。
10. 第１の端部関節組立体と、
    該第１の端部関節組立体に固着された第１の細長い部材と、
    第２の端部関節組立体と、
    該第２の端部関節組立体に固着された第２の細長い部材と、
    前記第１の細長い部材及び第２の細長い部材に固着された頂点車軸関節組立体であって、
    第１の孔を画成する第１の目穴と、
    第２の孔を画成する第２の目穴と、
    前記第１の孔及び第２の孔を貫通して伸長すると共に、開口部を画成する中間スリーブと、
    該開口部内に配置されると共に、ポケットを画成するエラストマー軸受ソケットと、
    該エラストマー軸受ソケットの前記ポケット内に滑り自在に配置されたバー・ピンジャーナルとを備えた頂点車軸関節組立体とを備えていることを特徴とするトルクロッド。
11. 前記中間スリーブが、前記第１の目穴と係合する肩部を画成することを特徴とする請求項１０に記載のトルクロッド。
12. 前記中間スリーブが、前記肩部に対向する端に配置された溝を画成し、且つ、前記車軸関節組立体が、更に前記溝内に配置された止め輪を備えていることを特徴とする請求項１１に記載のトルクロッド。
13. 前記中間スリーブが、プレス嵌めにより前記第１の目穴及び第２の目穴に固着されていることを特徴とする請求項１０に記載のトルクロッド。
14. 前記ポケットが、第１の部分球状表面を画成し、且つ、前記バー・ピンジャーナルが、前記第１の部分球状表面と滑り接触する第２の部分球状表面を画成することを特徴とする請求項１０に記載のトルクロッド。
15. 前記第１の部分球状表面及び第２の部分球状表面の一方が、複数の潤滑溜めを画成することを特徴とする請求項１４に記載のトルクロッド。
16. 前記第１の部分球状表面が、前記第２の部分球状表面と嵌め合う一体シールリングを画成することを特徴とする請求項１４に記載のトルクロッド。
17. 前記バー・ピンジャーナルが、前記第２の部分球状表面を画成するプラスチック被膜を備えていることを特徴とする請求項１４に記載のトルクロッド。
18. 更に、前記エラストマー軸受ソケットに隣接して配置された側圧受け座金を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のトルクロッド。
19. 更に、前記側圧受け座金に隣接した前記中間スリーブに形成された溝内に配置された止め輪を備えていることを特徴とする請求項１８に記載のトルクロッド。
20. 前記バー・ピンジャーナルが、前記ポケットに滑り係合するプラスチック被膜を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のトルクロッド。

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