JP3961114B2 - エアサスペンション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばトラックやバスなどの大型車両に好適に使用されるエアサスペンション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、空気ばねとサポートビームを用いたエアサスペンションが知られている。例えば実開平3−78614号公報や特開平9−99720号公報等に記載されているエアサスペンション装置は、車体のフレームに配置された前後一対の空気ばねと、これら空気ばね間にかけ渡されかつ前後方向に延びる帯状の板ばねからなるサポートビームと、アクスルに入力された前後方向の荷重を支持するためのトルクロッドなどを備えている。前記サポートビームの長手方向中間部はボルト等によってアクスルに締結されている。空気ばねは、空気ばねブラケットの簡略化や軽量化等を図るために、フレームの真下に配置するのが好ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
フレームの真下に空気ばねを配置した従来のエアサスペンション装置は、フレームの真下に帯状のサポートビームが全長にわたって位置することになるため、サポートビームの長手方向中間部がフレームの真下においてアクスルに締結される。このため、トルクロッドのアクスル側の端部(トルクロッドブラケット)をフレームの真下に配置することができない。
【0004】
このように従来装置では、アクスル側のトルクロッドブラケットはサポートビームとアクスルとの締結部を避けるようにしてフレームの外側の位置にてアクスル側のトルクロッドブラケットに締結されていた。このためトルクロッドの取付部としてのトルクロッドブラケットの位置が、フレームに対して車幅方向にずれてしまう。
【0005】
このため従来装置では、トルクロッドに前後方向の荷重が入力したときにブラケット(トルクロッドブラケット)にねじりが作用する。このためブラケットをフレームの真下に配置した場合に比較して、ねじりの応力相当分だけブラケットの肉厚を厚くしたり別途に補強部材を用いるなどの強度対策が必要となり、重量増となってしまう。
【0006】
また、サポートビームがフレームの真下に位置していると、アクスルの端部からサポートビームまでの距離がかなり大きくなり、アクスルの端部に上下方向の荷重が入力されたときにサポートビームとアクスル端部との間に曲げモーメントが作用することになる。このためアクスルの曲げ強度を高くする必要があり、このことも重量の増加をまねく原因となる。
【0007】
したがってこの発明の目的は、トルクロッドを取付けるブラケットやアクスル等のねじり剛性を高めることなく必要強度を確保できるようなエアサスペンション装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすために開発された請求項1に記載の本発明のエアサスペンション装置は、車体のフレームの直下に互いに前後方向に離間して配置される前側の空気ばねおよび後側の空気ばねと、前記前側の空気ばねと後側の空気ばねとにわたってかけ渡されかつ前端部が前側の空気ばねの直下に配されるとともに後端部が後側の空気ばねの直下に配されしかも長手方向の中間部が前記フレームよりも車体外側に位置するように曲がった形状をなしていてこの中間部がアクスルに締結される板ばねからなるサポートビームと、一端側が前記フレームの下面に設けたブラケットに連結されかつ他端側が前記フレームの直下においてアクスル側のトルクロッドブラケットに連結されるトルクロッドとを具備し、かつ前記トルクロッドブラケットを、前記フレームの真下において前記サポートビームの前記前端部と前記後端部との間で前記アクスルの下方に配置したものである。
【0009】
上記のように構成された本発明のエアサスペンション装置は、フレームの直下にトルクロッドが位置し、トルクロッドブラケットもフレームの直下に位置するとともに、空気ばねブラケットもフレームの直下に位置するから、前後方向の入力に対してこれらブラケットにねじりが作用することが回避される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1の底面図に示すように、例えば大型トラック等に使用される車体10は、その前後方向に延びる左右一対のフレーム11,12を備えている。図2に示すように各フレーム11,12の下方に、車体10の幅方向(以下、車幅方向と言う)に沿うアクスル13が設けられている。アクスル13の両端に、車輪14,15が設けられている。
【0012】
アクスル13は、一方の車輪14側に位置するエアサスペンション装置20と他方の車輪15側に位置するエアサスペンション装置21とによって、フレーム11,12に支持されている。アクスル13の中央に、差動機の歯車箱22がある。左右のエアサスペンション装置20,21は、互いに左右対象形状である点を除いて実質的に同一の構成であるため、以下に一方のエアサスペンション装置20を代表して説明する。
【0013】
このエアサスペンション装置20は、図2等に示すようにフレーム11の真下に、前後方向に互いに離間した位置に設けた前後一対の空気ばね25,26を備えている。これら空気ばね25,26は、空気ばねブラケット27,28を介してフレーム11に取付けられている。前側の空気ばね25はアクスル13の前側に位置し、後側の空気ばね26はアクスル13の後側に位置している。
【0014】
フレーム11の下面には、前側の空気ばね25の前方に位置するトルクロッドブラケット30が設けられている。トルクロッドブラケット30はフレーム11の真下から下方に延びている。
【0015】
前側の空気ばね25と後側の空気ばね26とにわたって、板ばねからなるサポートビーム40がかけ渡されている。このサポートビーム40は、図1に示すようにフレーム11の前後方向に延びる長手方向の中間部41と、車体中央側に向って曲がった形状の前端部42および後端部43を有している。
【0016】
サポートビーム40の前端部42は、前側の空気ばね25の下面に締結されている。サポートビーム40の後端部43は、後側の空気ばね26の下面に締結されている。すなわちサポートビーム40の両端部42,43はフレーム11の真下に位置している。
【0017】
サポートビーム40の中間部41は、フレーム11に対して車体10の外側、すなわち車輪14側に偏倚(オフセット)した位置にあり、その締結部41aにおいて、Uボルト等の固定用部材45によってアクスル13に締結されている。従ってこのサポートビーム40とアクスル13との締結部41aは、後述するトルクロッドブラケット55に対して車体外側に位置している。
【0018】
フレーム11の真下に、ロアトルクロッドとして機能するトルクロッド50が設けられている。このトルクロッド50は、フレーム11に沿って前後方向に延びている。トルクロッド50の一端部50aは、フレーム11の真下に設けたトルクロッドブラケット30とゴムブッシュ(図示せず)を介してフレーム11に連結される。トルクロッド50の他端部50bすなわちアクスル側の端部は、フレーム11の真下に位置するトルクロッドブラケット55とゴムブッシュ(図示せず)を介してアクスル13に連結される。
【0019】
図2に示すように、フレーム11とアクスル13との間にショックアブソーバ60が設けられている。図示例の場合、ショックアブソーバ60の上端がブラケット61を介してフレーム11に連結され、ショックアブソーバ60の下端がブラケット62を介してアクスル13側に連結され、車両走行中に生じるフレーム11とアクスル13との上下方向の相対変位を抑制できるようになっている。
【0020】
アクスル13の上方にアッパトルクロッドとして機能するVロッド70が設けられている。図示例のVロッド70は、左右方向に分かれた前端部71,72がそれぞれVロッドブラケット73,74とゴムブッシュを介してフレーム11,12に連結される。Vロッド70の後端部75は、センターブラケット76とゴムブッシュを介してアクスル13に締結される。このVロッド70と前記トルクロッド50により、前後方向の入力荷重がフレーム11,12に支持される。
【0021】
左右のエアサスペンション装置20,21はスタビライザ80を介して互いに連結され、コーナリング走行時等において車体のロール剛性を高めることができるようになっている。図示例の場合、スタビライザ80の両端アーム部80a,80bがアクスル13側の部材(例えばサポートビーム40の近傍部)に連結され、車幅方向に沿うスタビライザ本体部80cが左右一対のスタビライザリンク81を介してフレーム11,12のスタビライザ取付部82に支持される。
【0022】
次に、上記構成のエアサスペンション装置20,21の作用等について説明する。
車体10に入力する上下方向の荷重は、空気ばね25,26を介してサポートビーム40の両端部42,43に作用し、このサポートビーム40によって支持される。車両走行中に路面の凹凸等によって車体10が上下方向に動くと、主に空気ばね25,26が上下方向の振動を吸収するとともに、板ばねからなるサポートビーム40も上下方向にある程度撓むことにより、フレーム11,12側に振動が伝達することが抑制される。また、ショックアブソーバ60の減衰作用によって上下方向の振動の揺り返しが抑制される。
【0023】
この実施形態は、トルクロッド50がフレーム11,12の真下に配置され、トルクロッドブラケット30,55もフレーム11,12の真下に配置されるため、トルクロッド50に前後方向の荷重が入力したときにトルクロッドブラケット30,55には基本的に前後方向の荷重のみが作用し、ねじり荷重は入力されない。また、空気ばねブラケット27,28もフレーム11,12の真下に位置するため、上下方向の荷重に対し空気ばねブラケット27,28には主に圧縮荷重が加わることになり、ねじりモーメントは入力されない。
【0024】
すなわちこのサポートビーム40は、前端部42が前側の空気ばね25の直下に配されるとともに後端部43が後側の空気ばね26の直下に配され、サポートビーム40の中間部41をフレーム11,12よりも車体外側にオフセットさせた形状としてこの中間部41をアクスル13に締結するため、空気ばねブラケット27,28とトルクロッドブラケット30,55の入力条件がゆるやかになり軽量化が図れる。
【0025】
一例として、従来のエアサスペンション装置(空気ばねがフレームの真下にあり、トルクロッドがフレームの外側にあるもの)では、トルクロッドブラケットの重量が35kg、空気ばねブラケットの重量が3kgで合計38kgであったのに対し、本実施形態のエアサスペンション装置20では、トルクロッドブラケットの重量が15kg、空気ばねブラケットの重量が3kg、サポートビーム重量が3kgで合計21kgとなり、従来装置に比較して17kgの重量減となった。
【0026】
しかもこの実施形態のサポートビーム40を用いた場合、フレーム幅B(図1に示す)が異なる車種に対しても、サポートビーム40の曲げ幅Cを変更することにより、サポートビーム40のみの変更で、空気ばねブラケット27,28およびトルクロッドブラケット30,55は共通のものを使用できることにより、コスト低減が可能となる。
【0027】
また、この実施形態において、アクスル13に働く上下方向のモーメントは、図3に示すように、車体の上下方向の入力Fのある車輪側の端部からサポートビーム40までの距離L1と入力Fとの積L1×Fである。これに対し従来のエアサスペンション装置は、2点鎖線で示すようにサポートビーム40′がフレームの真下に位置するため車輪側の端部からの距離L2は前記L1よりもかなり大きくなり、従ってモーメントL2×Fは、前記モーメントL1×Fに比べて大きくなり、アクスル13に大きな曲げが働くことになる。言い換えると、本発明の実施形態では、従来装置に比較してアクスル13に作用する曲げモーメントが小さいため、アクスル13の強度を特に高める必要がなく、アクスル13の重量増加を回避できる。
【0028】
なお、サポートビーム40の具体的形状はフレーム11,12の態様に応じて適宜に選定すればよく、例えばサポートビーム40の前端部と後端部の一方のみが曲がった形状であってもよい。またこの明細書で言う「フレームの直下」とはフレームを下方に投影した領域を意味し、フレームの真下を含む概念であるが、両者のセンターが必ずしも一致していることを要求するものではない。
【0029】
【発明の効果】
請求項1に記載した本発明のエアサスペンション装置によれば、トルクロッドに前後方向の荷重が入力されたときにトルクロッドを支持するブラケット等にねじりが生じることを回避できる。従ってブラケットのねじり剛性を特に高くしなくても必要強度が確保されるため、ブラケットの簡略化と軽量化が図れるとともに、空気ばねもフレームの直下に配されるため、空気ばねブラケットの簡略化と軽量化も図れる。またアクスルとサポートビームとの締結部が車輪寄りのフレーム外側領域に位置するため、アクスルに作用する曲げモーメントが小さくなり、アクスルの強度を特に高める必要がないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すエアサスペンション装置を備えた車両の一部の底面図。
【図2】 図1に示された車両の一部の側面図。
【図3】 図1に示された車両の一部を模式的に示す正面図。
【符号の説明】
11,12…フレーム
13…アクスル
20,21…エアサスペンション装置
25,26…空気ばね
40…サポートビーム
50…トルクロッド
Claims (1)
- 車体のフレームの直下に互いに前後方向に離間して配置される前側の空気ばねおよび後側の空気ばねと、
前記前側の空気ばねと後側の空気ばねとにわたってかけ渡されかつ前端部が前側の空気ばねの直下に配されるとともに後端部が後側の空気ばねの直下に配されしかも長手方向の中間部が前記フレームよりも車体外側に位置するように曲がった形状をなしていてこの中間部がアクスルに締結される板ばねからなるサポートビームと、
一端側が前記フレームの下面に設けたブラケットに連結されかつ他端側が前記フレームの直下においてアクスル側のトルクロッドブラケットに連結されるトルクロッドとを具備し、前記トルクロッドブラケットを、前記フレームの真下において前記サポートビームの前記前端部と前記後端部との間で前記アクスルの下方に配置したことを特徴とするエアサスペンション装置。
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