JP3812164B2 - タンデム車軸懸架装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バスやトラック等の大型車両に用いて好適の、タンデム車軸懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、バス，トラック等の大型車では、後輪車軸（リヤアクスル）を２軸としたタンデム車軸が採用されつつある。このようにリヤアクスルをタンデム車軸とした車両では、荷重を２つの車軸に分散させることがき、全体の積載荷重を向上させることができるのである。
【０００３】
ここで、図４は上述のようなタンデム車軸を支持するサスペンション（懸架装置）の一例を示す模式的な側面図であり、図中左側が車両前方である。
図４に示すように、車両の前後方向には、２つの車軸（アクスルシャフト）１０１，１０２が設けられており、各シャフト１０１，１０２は、それぞれアクスルシャフトハウジング１１１，１１２内に収納されている。このうち、前方のアクスルシャフト（後前軸）１０１は、図示しないエンジンにより駆動される駆動軸（ドライブ軸）であって、プロペラシャフト１０５及び作動機構（ディファレンシャルギア機構）１０６が接続されている。また、後方のアクスルシャフト（後々軸）１０２は、図示しないベアリングに支持されて自由に回転しうる非駆動軸（デッド軸）である。また、各アクスルシャフト１０１，１０２には、それぞれタイヤ１０３ｆ，１０３ｒが取り付けられている。なお、以下では、符号１０３ｆ，１０３ｒのように、同一の部材であって前方（ドライブ軸１０１側）に配設されたものには数字の後に文字ｆを付し、後方（デッド軸１０２側）に配設されたものには数字の後に文字ｒを付し、特に区別する必要がない場合には、例えば「タイヤ１０３」のように英文字を省略して数字のみで示す。
【０００４】
また、各アクスルシャフト１０１，１０２は、懸架装置を介して車体（車体フレーム）１０４に接続されており、このサスペンションにより路面からの衝撃の吸収や振動の減衰が行なわれる。
ここで、上記懸架装置は、主に、リーフスプリング１０７，イコライザビーム１０８，ラバースプリング１０９及びショックアブソーバ１１０等から構成されている。このうち、イコライザビーム１０８は、断面形状が略コ字状に形成されており、下方に開口するように配設されている。
【０００５】
また、イコライザビーム１０８には、リーフスプリング１０７が取り付けられている。ここで、このリーフスプリング１０７は、イコライザビーム１０８内に格納されるような状態で取り付けられており、イコライザビーム１０８の中央部において、Ｕボルト等により固定されている。また、リーフスプリング１０７の両端部は、図示しないブラケットを介して各アクスルシャフトハウジング１１１，１１２に接続されている。なお、リーフスプリング１０７とアクスルシャフトハウジング１１１，１１２との接続部は、リーフスプリング１０７が撓んだ時のスプリング長の変化を吸収できるように構成されている。
【０００６】
また、イコライザビーム１０８は、ラバースプリング１０９ｆ，１０９ｒによりフレーム１０４に吊設されている。これらのラバースプリング１０９は、図４に示すように、側面視で略Ｖ字形状となるように取り付けられており、ラバースプリング１０９の下端がスプリングサドル１１３を介してイコライザビーム１０８に接続されている。ここで、このラバースプリング１０９は、ラバーパッドと鋼板とを交互に積層させて一体に形成したものであり、剪断方向と圧縮方向とでバネ特性が異なるように構成されている。そして、ラバースプリング１０９を上述のように構成するとともにＶ字状に配設することで、バネ特性を圧縮方向，引っ張り方向及び剪断方向でそれぞれ個別に設定することができる。
【０００７】
一方、各アクスルシャフトハウジング１１１，１１２とフレーム１０４との間にはそれぞれショックアブソーバ１１０ｆ，１１０ｒが介装されている。ここで、ショックアブソーバ１１０の上端及び下端は、それぞれ回動可能にフレーム１０４及びアクスルシャフトハウジング１１１，１１２に取り付けられており、タイヤ１０３が上下動した場合には、これらのショックアブソーバ１１０の作用により振動の減衰が行なわれる。
【０００８】
また、リーフスプリング１０７とラバースプリング１０９とは、直列に配設されており、空車時又は軽負荷時には、バネとして主にリーフスプリング１０７が作用する。すなわち、空車時又は軽負荷時には、リーフスプリング１０７の両端部が上下方向にストロークすることにより衝撃を吸収する。また、積車時（中高負荷時）には、リーフスプリング１０７の両端がイコライザビーム１０８に当接して、リーフスプリング１０７のこれ以上の変形が規制される。このときには、タイヤ１０３の上下動がイコライザビーム１０８に伝達されるが、バネとして主にラバースプリング１０９が作用して衝撃が吸収されるのである。そして、これにより、積載量の影響を極力受けることなく乗り心地や操安性を図ることができる。
【０００９】
また、上述したように、リアアクスルを２軸にすることにより、積載荷重を前側アクスルシャフト１０１と後側アクスルシャフト１０２とに分散させて一軸当たりの荷重を低減することができ、全体の積載総重量を高めることができるのである。
なお、図４中において、符号１１４ｆ，１１４ｒは、サスペンションのバウンドストロークを規制するためのバンプラバー（バウンドストッパ）である。
【００１０】
また、タンデム車軸懸架装置としては、上述のようにリーフスプリング（板バネ）１０７を用いて構成されたもの以外にも、エアスプリング（空気バネ）を用いたものがあるが、ここでは説明を省略する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような駆動軸と非駆動軸とをそなえたタンデム車軸懸架装置では、車軸に作用する荷重が分散されるため、この分だけ駆動軸に作用する接地荷重が減少してしまい、空車時（軽負荷時）には、車両の発進性が低下するという課題があった。
【００１２】
すなわち、発進時には、非駆動輪（前輪の車軸を含む）の全静止摩擦力に打ち勝つだけの力が駆動輪に必要となるが、タンデム軸をそなえた車両では非駆動輪の数が増加するので、その分非駆動輪と路面との接地面積も増加して、非駆動輪の全静止摩擦力が増加することになる。さらに駆動軸に作用する接地荷重の減少にともない、駆動輪の摩擦力が、非駆動輪の全静止摩擦力よりも小さくなって、特に空車時（軽負荷時）の発進時には駆動輪が空転することが考えられるのである。なお、積載時（中高負荷時）には、駆動輪に対して十分な接地荷重が作用して十分なグリップ力が生じるので、上述のような課題はほとんど生じない。
【００１３】
このような課題を解決する技術としては、例えばバネとしてエアスプリングを用い、積載荷重に応じてエアスプリングのエア圧をコントロールすることが考えられる。このような技術では、空車時（軽負荷時）に、例えばデッド軸（非駆動軸）側を持ち上げるようにエアスプリングのエア圧を制御して、ドライブ軸（駆動軸）に作用する接地荷重を増加させ、発進性の向上を図るのである。
【００１４】
しかしながら、このような技術では、エアスプリングを用いた懸架装置に適用されるものであって、上述したようなリーフスプリングやコイルスプリング等のメカニカルなバネを用いた懸架装置には適用することはできない。
なお、特開平９−１３６５２１号公報には、タンデム車軸懸架装置に関する技術が開示されているが、この技術は、懸架装置の軽量化や乗り心地の向上を図るものであって、上述の技術を解決するようなものではなかった。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、空車時又は軽負荷時における車両の発進性の改善を図るようにした、タンデム車軸懸架装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のタンデム車軸懸架装置では、駆動軸及び非駆動軸を下方へ付勢する弾性部材を設け、予め駆動軸に作用する弾性部材の付勢力の方が、非駆動軸に作用する弾性部材の付勢力よりも大きくなるように設定する。これにより、非駆動軸よりも駆動軸に作用する荷重の方が大きくなり、駆動軸に十分な接地荷重が作用して、発進性が向上する。
【００１７】
また、弾性部材としてのリーフスプリングの一端を駆動軸側に連結するとともに他端を非駆動軸側に連結する。ここで、リーフスプリングの自由状態時に、リーフスプリングの駆動軸側のキャンバの方が非駆動軸側のキャンバよりも大きくなるように予め上記リーフスプリングを形成する。これにより、接地状態においては、非駆動軸側よりも駆動軸側の方がリーフスプリングの撓み量が大きくなり、駆動軸に作用するリーフスプリングの付勢力が非駆動軸よりも大きくなって、非駆動軸よりも駆動軸の方が接地荷重が大きくなる。これにより、駆動軸に十分な接地荷重が作用して発進性が向上する。
【００１８】
また、請求項２記載の本発明のタンデム車軸懸架装置では、駆動軸及び非駆動軸を下方へ付勢する弾性部材を設け、予め駆動軸に作用する弾性部材の付勢力の方が、非駆動軸に作用する弾性部材の付勢力よりも大きくなるように設定する。また、弾性部材としてのリーフスプリングの中央部分を車体フレームに接続された剛性部材に取り付けるとともに、このリーフスプリングの一端を駆動軸側に連結し、他端を非駆動軸側に連結する。そして、このとき、リーフスプリングの一端側の方が他端側よりも下方へ傾くような楔状板部材をリーフスプリングと剛性部材との間に介装することにより、接地状態においては、非駆動軸側よりも駆動軸側の方がリーフスプリングの撓み量が大きくなり、駆動軸に作用する弾性部材の付勢力が非駆動軸に作用する付勢力よりも大きくなって、駆動軸の接地荷重が増大する。これにより、駆動軸に十分な接地荷重が作用して発進性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としてのタンデム車軸懸架装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的な側面図、図２はその要部構成を示す模式的な側面図である。
図１において、１はドライブ軸（駆動軸）、２はデッド軸（非駆動軸）、３ｆ，３ｒはタイヤ、４はフレーム（車体フレーム）、５はプロペラシャフト、６ディファレンシャルギア機構、７は弾性部材としてのリーフスプリング、８はイコライザビーム、９ｆ，９ｒはラバースプリング、１０ｆ，１０ｒはショックアブソーバ、１１，１２はアクスルシャフトハウジング、１３はスプリングサドル、１４ｆ，１４ｒはバンプラバー（バウンドストッパ）であり、それぞれ図４を用いて説明した従来技術のものと略同様のものである。なお、従来技術で説明した場合と同様に、「タイヤ３ｆ，３ｒ」のように符号にｆやｒを付したものは部材の前後方向の配設位置を区別するものであって、特に区別する必要がない場合には、例えば「タイヤ３」のように英文字を省略して数字のみで示す。
【００２０】
ところで、本発明のタンデム車軸懸架装置では、従来技術に対してリーフスプリング７の構成が主に異なっており、これ以外は従来のものと略同様に構成されている。
すなわち、本装置では、予め上記リーフスプリング７によりドライブ軸１に作用する付勢力の方が、デッド軸２に作用する付勢力よりも大きくなるように設定されており、これにより、ドライブ軸１側の接地荷重がデッド軸２側の接地荷重よりも大きくなるように構成されているのである。
【００２１】
図１はタイヤ３が接地していない無負荷状態（又は自由状態という）にあるときのサスペンション（懸架装置）の状態を示しているが、本発明のタンデム車軸懸架装置では、このような自由状態時には、リーフスプリング７の作用によりデッド軸２側が持ち上げられて、路面に対して所定角度αだけ傾くように設定されている。
【００２２】
ここで、リーフスプリング７の構成について具体的に説明すると、図２に示すように、このリーフスプリング７は、少なくとも自由状態時において、両端のキャンバ（図２の寸法Ｘｆ，Ｘｒ参照）が前後で不均等になるように形成されている。なお、キャンバとは、リーフスプリング端部の反り量を示すものであり、コイルスプリングの自由長に相当するものである。
【００２３】
そして、図２に示すように、このリーフスプリング７は、ドライブ軸１側に連結される前端側（一端側）のキャンバＸｆの方が、デッド軸２側に連結される後端側（他端側）のキャンバＸｒよりも大きくなるように構成されているのである。
ところで、一般にバネの付勢力はストロークに比例して大きくなる特性がある。したがって、リーフスプリング７の両端のキャンバＸｆ，Ｘｒを、上述のように設定することにより、タイヤ３ｆ，３ｒが接地した状態ではデッド軸２よりもドライブ軸１側のストロークが大きくなって、ドライブ軸１に作用する付勢力の方が大きくなり、結果的に、ドライブ軸１側に十分な接地荷重を与えることができるのである。
【００２４】
なお、上述以外の構成については、すでに説明した従来技術と略同様であり、詳細な説明は省略する。
本発明の一実施形態としてのタンデム車軸懸架装置は、上述のように構成されているので、例えば空車時（軽負荷時）には、リーフスプリング７とラバースプリング９とが協働して振動が吸収され、ショックアブソーバ１０により振動の減衰が行なわれる。また、積載時（中高負荷時）には、リーフスプリング７が撓んでイコライザビーム８に接触し、コライザビーム８によりリーフスプリング７のさらなる変形が規制される。そして、この場合には、ラバースプリング９により走行中の振動が吸収されるとともに、ショックアブソーバ１０により振動の減衰が行なわれる。
【００２５】
また、リーフスプリング７のドライブ軸１側のキャンバをデッド軸２側よりも大きく設定することにより、常にドライブ軸１側に作用する付勢力が大きくなり、この分だけデッド軸２側よりもドライブ軸１側の接地荷重が増加する。
そして、上述のようにドライブ軸１側の接地荷重が増加することにより、発進時等における駆動輪３ｆの空転を抑制することができ、車両の発進性（特に、軽負荷時の発進性）を改善することができるのである。
【００２６】
また、本装置では、上述のように極めて簡素な構成で車両の発進性の向上を図ることができ、コストや重量の増加がほとんどないという利点も有している。
なお、本実施形態では、弾性部材としてリーフスプリング７を用いた場合を説明したが、弾性部材はリーフスプリング７に限定されるものではなく、ドライブ軸１側に作用する付勢力をデッド軸２側に作用する付勢力よりも大きく設定することができれば、リーフスプリング７以外にもコイルスプリング等種々の弾性部材を適用することができる。
【００２７】
次に、本発明の変形例について説明すると、図３はその要部構成を示す模式的な側面図であって、図２に対応する図である。
さて、図３に示すように、この変形例においても弾性部材としてリーフスプリング７′が適用されているが、このリーフスプリング７′は、上述の実施形態のものとは異なり、前後のキャンバ自体は等しく設定されている。
【００２８】
また、この変形例では、イコライザビーム８とリーフスプリング７′との間に楔状板部材１５が介装されており、この楔状板部材１５により、上記リーフスプリング７′が車体フレームに４及びイコライザビーム８に対して傾斜して取り付けられるようになっている。
そして、楔状板部材１５をイコライザビーム８とリーフスプリング７′との間に介装してリーフスプリング７′を傾けて取り付けることにより、少なくともタイヤ３が接地していない状態（自由状態）において、リーフスプリング７′の前端側（ドライブ軸１側）と後端側（デッド軸２側）側とで寸法Ｈだけオフセットが生じるようになっているのである。なお、このオフセットＨは、上述の実施形態における前後のキャンバ差（Ｘｆ−Ｘｒ）と同等のものである。
【００２９】
そして、このように構成することにより、タイヤ３が接地していない状態ではリーフスプリング７′の前端側の方が後端側よりも下方に位置することになるので、タイヤ３が接地した状態では、ドライブ軸１側に作用する付勢力の方がデッド軸２側よりも大きくなり、軸重がドライブ軸１側に移動する。したがって、両端のキャンバが等しい一般的なリーフスプリング７′を用いながら、ドライブ軸１の接地荷重を高めることができ、上述の実施形態と同様に、車両の発進性（特に空車時の発進性）を向上させることができるのである。
【００３０】
また、この変形例では、リーフスプリング７′のキャンバを前後端で別々に設定する必要がなく、一般的なリーフスプリングを用いることができるので、コストの上昇をさらに抑制できるという利点がある。
なお、本発明の実施形態は、上述のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、懸架装置の細部の構成や部品の配置は必要に応じて適宜変更することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のタンデム車軸懸架装置によれば、駆動軸に作用する弾性部材の付勢力の方が、非駆動軸に作用する弾性部材の付勢力よりも大きくなるように予め設定されているので、駆動軸に作用する接地荷重を増大させることができ、特に空車時の発進性を高めることができるという利点がある。
【００３２】
また、弾性部材をリーフスプリングにより形成し、リーフスプリングの自由状態時において、リーフスプリングの反り量が、予め非駆動軸側よりも駆動軸側の方が大きくなるように形成されているので、コストや重量の増加をほとんど招くことがないという利点も有している。
【００３３】
また、請求項２記載の本発明のタンデム車軸懸架装置によれば、駆動軸に作用するリーフスプリングの付勢力の方が、非駆動軸に作用するリーフスプリングの付勢力よりも大きくなるように予め設定されているので、駆動軸に作用する接地荷重を増大させることができ、特に空車時の発進性を高めることができるという利点がある。また、リーフスプリングと剛性部材との間に、駆動軸に連結されるリーフスプリングの一端側を他端側よりも下方へ傾けるような楔状板部材が介装されているので、コストの増加をさらに抑制することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのタンデム車軸懸架装置における全体構成を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのタンデム車軸懸架装置における要部構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのタンデム車軸懸架装置における変形例を示す図であって、その要部構成を示す模式的な断面図である。
【図４】従来のタンデム車軸懸架装置の一例を示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
１ ドライブ軸（駆動軸）
２ デッド軸（非駆動軸）
４ フレーム（車体フレーム）
７，７′ 弾性部材としてのリーフスプリング
８ イコライザビーム（剛性部材）
１５ 楔状板部材

Claims (2)

1. 車体フレームと、駆動軸及び非駆動軸からなる一対のタンデム車軸との間に介装されたタンデム車軸懸架装置において、
   少なくとも該駆動軸及び該非駆動軸を下方へ付勢する弾性部材をそなえ、
   該弾性部材が、一端が該駆動軸側に連結されるとともに他端が該非駆動軸側に連結されるリーフスプリングにより構成され、
   該駆動軸に作用する該リーフスプリングの付勢力の方が、該非駆動軸に作用する該リーフスプリングの付勢力よりも大きくなるように、予め該リーフスプリングの自由状態時における反り量が、該非駆動軸側よりも該駆動軸側の方が大きく設定されていることを特徴とする、タンデム車軸懸架装置。
2. 車体フレームと、駆動軸及び非駆動軸からなる一対のタンデム車軸との間に介装されたタンデム車軸懸架装置において、
   少なくとも該駆動軸及び該非駆動軸を下方へ付勢する弾性部材をそなえ、
   該弾性部材が、一端が該駆動軸側に連結されるとともに他端が該非駆動軸側に連結されるリーフスプリングにより構成され、
   該リーフスプリングの中央部分が、該車体フレームに接続された剛性部材に取り付けられるとともに、
   該駆動軸に作用する該リーフスプリングの付勢力の方が、該非駆動軸に作用する該リーフスプリングの付勢力よりも大きくなるように、該リーフスプリングと該剛性部材との間に、該リーフスプリングの該一端側を他端側よりも下方へ傾ける楔状板部材が介装されていることを特徴とする、タンデム車軸懸架装置。

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