JP4570782B2 - 車台 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１に記載されているような、車両用の車台またはシャーシに関する。
【０００２】
ずっと以前から、車輪懸架ばねをねじりばねによって形成した、マルチトラック式の自動車のための走行装置が普及し、知られている。その際、基本的には、２つの異なる実施形、すなわちクランクアクスルとカムレバーシャフトがある。 クランクアクスルの場合には、車軸が回転可能な弾性的なアームに配置されている。この場合、アームは車輪荷重の変化により車軸懸架装置に対する角度位置を変更する。戻しトルクが特に角度変化と共に増大するので、慣性力と反対向きに作用する戻しばね力が車軸に生じる。この構造体の運動の唯一の自由度は、ねじりばね要素の回りの弾性的に制限された回転である。従って、構造体を曲がらないように形成すると、他の運動方向において、所定の車輪案内が達成される。ねじりばね要素は自由回転運動の軸線方向に金属棒としてあるいはとりわけ剪断によって変形するエラストマーばね要素として形成可能である。各々の車輪が１個ずつのクランクガイドによって案内されるので、車輪の互いに独立した運動、すなわち独立懸架が達成される。このクランクガイド軸線は特に、比較的にばねの硬い貨物車両で使用される。ねじりばねは大きなねじ剛性を有するので、車輪運動の他の自由度のための案内要素として充分な強度を有する。この実施形の欠点は、人を輸送する車両において、走行快適性の理由から、ばねを柔らかく形成しなければならないことにある。ばねを柔らかく設計すると、ねじりばねはもはや車輪を充分に案内することができない。車輪荷重の変化時の許容されないトーイン変化およびキャンバ変化は、車両の不安定な走行を生じる。
【０００３】
振動レバー軸を形成する際に、ばねエネルギーは同様に、回転モーメントによってねじれる部品に蓄えられる。クランクアクスルと異なる点は、他の運動が特別な要素によって部分的に制限されていることにある。例えば、走行方向における車輪の縦方向案内がばねによって行われる実施形が知られている。側方案内と、トーインとキャンバー角度の維持は、車輪駆動装置のハーフアクスルによって行われる。この構造体によって、懸架ばね圧縮を除くすべての方向において、強固な車輪案内が構造的に容易に達成される。しかも、振動レバーによって、車輪の接地面に対して垂直な懸架ばね圧縮だけを案内することができる。これに対して、他のすべての運動方向は適当な車輪懸架装置によって定められる。この実施形の場合、構造的コストが高くつき、それによって故障しやすいという欠点がある。
【０００４】
本発明の根底をなす課題は、上記の欠点が回避され、クランクアクスルの簡単な構造が利用され、柔らかい懸架ばねの場合に不充分な車輪案内に限定されない、冒頭に述べた種類の車台を提供することである。
【０００５】
本発明のこの課題は請求項１記載の特徴によって解決される。請求項１の特徴部分に記載した特徴によって生じる驚くべき効果は、きわめて簡単な構造によって、車両の安定した走行状態を保証する最適な車輪案内が達成されることにある。
曲がらないようにかつねじれないように互いに連結された中空形材によって、主フレームを形成することにより、車両の上部構造がきわめてねじれにくいという利点がある。更に、ねじりばねを配置したことにより、懸架ばねの弾性的な要素のために材料の利用率が良好であるというほかに、車輪懸架装置の機能をこのばねによって実施することができるという利点がある。車輪懸架要素として、曲がり難い連結軸が設けられる。更に、この曲がりにくい連結軸によって、１本の連結軸の車輪のトーインとキャンバの変化が互いに充分に関連づけられるという利点がある。それによって、トレッド、トーインおよびキャンバ角度は接地面上の車輪接触点を通る平面に対して変化しない。
【０００６】
請求項２記載の実施形が有利である。なぜなら、それによって、場合によっては溶接ロボットによる効率的な製作が可能であるからである。
【０００７】
請求項３記載の有利な実施形では、ねじりばねによって、回転軸の方向と、それに対して垂直な平面内における充分な縦方向強度が達成される。
【０００８】
１つの実施形において、主フレームのために最適な曲げ強度とねじり強度が達成される。
【０００９】
請求項４記載の実施形が有利である。なぜなら、中空形材の両側に補強用板を配置することによって、中空形材がねじれにくいように連結されるからである。補強用板は、少なくとも２個の任意の形材を、任意の接続角度で溶接によって互いに固定連結するために必要である。形材は垂直な切断面を備えている。成形棒が特に引張り力と圧縮力を発生する従来の骨組み構造の補強用板と異なり、本構造では、曲げ力とねじり力が伝達される。
【００１０】
補強用板は、溶接継ぎ目がその都度の接続形材の主曲げ応力の中立面内に位置するように形材の両側に配置されている。その結果、このような応力の場合、溶接継ぎ目のひずみが回避される。この状態は溶接継ぎ目強度に有利に作用する。
【００１１】
接続形材の両側に補強用板を配置したことにより、例えば曲げ、ねじり、引張りまたは圧縮のような一般的な荷重方向を有する負荷が、溶接継ぎ目に不所望な応力を加えずに伝達可能である。集合的な負荷の種類とレベルは、補強用板の形状に構造的に作用する。構造原理自体は影響を受けないままである。
【００１２】
このような補強用板による連結の利点は、複雑な骨組み形状の場合にも、任意の負荷の下で、形材軸線に対して垂直に切断された、ひいては簡単に製作される形材部分を使用することができることにある。
【００１３】
請求項５記載の実施形も有利である。なぜなら、このような形材が大きな曲げ剛性と小さなねじり抵抗を兼ね備えるからである。
【００１４】
請求項１記載の実施形と、請求項６記載の実施形により、連結軸のねじり抵抗が補強部の長さに相応して変化し、前もって計算可能である。形材棒の曲げ剛性とねじ抵抗の間の関係が、壁厚さ、外形寸法およびまたは断面形状のような形材横断面の形状によって、広い範囲で変化し得るので、１本の軸の懸架ばねの圧縮（たわみ）を互いに結合させることができる。連結軸のねじり抵抗の増大が車輪懸架ばねの圧縮の強い結合を生じるので、車両の横揺れ傾向、すなわち縦軸線回りの回転運動を適切に防止することができる。これは特に車両重心が高い上部構造の場合に不可避である。
【００１５】
しかし、請求項７、８記載の実施形も有利である。異なる車輪懸架ばねの圧縮は車両上部構造に対する連結軸のねじ曲げを強制的に生じる。従ってこの場合、一方では連結軸に固定連結され、他方ではもっぱら走行方向に対して横方向の回転運動を行う振動レバーは強制的にねじられる。従って、振動レバーはその縦軸線に沿ってねじれやすく形成すべきである。それによって、必要な車軸のねじ曲げ（Achsverschraenkung）を行うことができる。これは振動レバーの薄壁状の平らな形状によって達成可能である。方向変更の度に車両に作用するようなサイドフォースは、走行方向に対して横方向に振動レバーを許容されないほど変形することになるであろう。
【００１６】
その際、他の実施形が有利であることが判った。なぜなら、この線上に配置する場合、前輪ブレーキのブレーキング中に振動レバーの回転点がブレーキ力に基づくトルクによって付加的に負荷されず、ブレーキ力によるばね反作用が生じないからである。勿論、この構造は前車軸にも後車軸にも適している。
【００１７】
請求項９記載の実施形も有利である。なぜなら、それによって、部品の効率的な製作が保証されるからである。この場合、他の最終加工はもはや不要である。
【００１８】
請求項１記載の実施形が特に有利である。それによって、車両の操舵はこの構造に基づいて懸架ばねの圧縮と無関係である。ステアリングタイロッドは通常はボールジョイントを介してステアリングナックルのステアリングレバーに連結されている。それによって、ステアリングタイロッドがその縦軸線回りに或る程度揺動運動する。ステアリングタイロッドに対して平行な軸の回りに揺動可能に配置された中間レバーは、ステアリングアームと一緒に、間隔変更の補償を行う。ステアリングタイロッドには、ステアリングアームが固定配置されている。このステアリングアームは上端に回転ヒンジを支持している。この回転ヒンジの回転軸線はステアリングタイロッドに対して平行である。ステアリングアームの回転軸には中間レバーが枢着されている。従って、この中間レバーはステアリングタイロッドに対して平行な軸の回りに揺動可能である。中間レバーは偏心軸に枢着連結されている。この構造は偏心軸の運動をステアリングタイロッドに対して平行にステアリングナックルのヒンジに伝達するがしかし、ステアリングタイロッドに対して垂直な偏心軸の変更可能な間隔を補償することができる。
【００１９】
次に、図に示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００２０】
上記の実施の形態において、同じ部品には同じ参照符号または同じ部品名称が用いられている。この場合、明細書全体に含まれる開示内容は、同じ参照符号または同じ部品名称を有する同じ部品に適用可能である。上側、下側、側方等のような、明細書に記載された位置の表示は、そのときに説明および示される図に関して行われ、位置の変化時には新しい位置に適用される。更に、図示した実施の形態の個々の特徴はそれ自体で、本発明による独立した解決策を示す。
【００２１】
図１には、少なくとも１人を輸送するために役立つ、駆動される４輪の車両のための車台１またはシャーシが示してある。この車台はその基本構造体が主フレーム２からなっている。この主フレームは閉じた中空形材のほぼリング状の構造体から形成されている。この主フレーム２は好ましくは２本の側方中空形材３と、対向配置された２本のねじりばね４とによって形成されている。この場合、ねじりばね４の回転軸線は車両の走行方向に対して横方向に配置されている。中空形材を備えた主フレーム２のこの構造によって、車両のねじりに強い上部構造が可能である。これは、主フレーム２の各々の側方中空形材３がねじりばねによって曲げとねじりに対して強くなるように互いに連結されていることによって可能となる。この曲げ強度とねじり強度は、特に平らな補強用板（ガセットプレート）５を介して連結することによって達成される。補強用板５は側方中空形材３の両側に配置されている。この場合、溶接継ぎ目はそれぞれの接続形材（この場合側方中空形材３）の主要な曲げ応力の中立面内に設けられている。このような応力を受けたときに、溶接継ぎ目の伸縮負荷が回避される。それによって、溶接継ぎ目の強度に関する利点が与えられる。更に、ねじりばね４には、曲げ剛性を有する連結軸７が振動レバー（揺動レバー）６を介して設けられている。連結軸７はその端部が車両の車輪のための支承部８を備えている。
【００２２】
側方中空形材３は走行方向に対して横方向に配置された、車体のための取付け部９を備えている。更に、この車体のためのほぼ垂直方向上向きの支柱１０を、走行方向に見て後側のねじりばね４のための補強用板５に設けることができる。他の取付け具または支持フレーム１１は、それが後側のねじりばねから突出しているときにも、補強用板５によって主フレーム２およびまたは支柱１０に固定可能である。
【００２３】
連結軸７は振動レバー６の間の範囲においてねじれやすい開放した形材１２として形成されている。振動レバー６と支承部８の間の範囲には、曲げ剛性およびねじり剛性を有する補強部１３が設けられている。従って、補強部１３の種類によって、場合によっては中空形材が生じる。補強部１３の長さを適切に選定することにより、連結軸７のねじり抵抗が変化する。形材棒（この場合連結軸７）の曲げ強度とねじり抵抗の間の関係が形材横断面の形成によって広い範囲で変更可能であるので、１本の軸の個々の車輪の懸架ばねの圧縮（撓み）を互いに結合することができる。大きなねじり抵抗は車輪懸架ばねの圧縮の強い結合をもたらす。それによって、車両の横揺れが適切に防止される。この構造によって更に、連結軸７の制御されたねじれが達成可能である。
【００２４】
ねじりばね４、すなわち走行方向に見て前側のねじりばね４には、車両の操舵のためのステアリングブラケット１４が設けられている。このステアリングブラケットは２つの部材から形成可能であり、その各々の部材は振動レバー６の近くに配置されている。このステアリングブラケットには、内側に位置するステアリングコムを備えたステアリング管１５が固定されている。このステアリング管１５には、連結部材１６を介してステアリングロッド１７が接続されている。
【００２５】
このような構造の場合、個々の部品のすべての相互の連結が専ら溶接継ぎ目として形成可能であるという全体的な利点を有する。更に、例えば側方中空形材３、ねじりばね４または連結軸７のようなすべての中空形材が垂直な切断面を有することは、技術的に見て最適であり、特に製作の観点から合理的である。
【００２６】
図２に示すように、ねじりばね４は補強用板５を介して側方中空形材３に固定されている。更に、前側と後側の連結軸７のための振動レバー６がねじりばね４に設けられている。更に、例えば車両の収納ケージのための支持フレーム１１が支柱１０または後側のねじり軸４用の補強用板５に設けられている。同様に前側のねじりばね４には、ステアリング管１５とステアリングロッド１７を備えたステアリングブラケット１４が配置されている。
【００２７】
ねじりばね４は同心的に配置された２個の中空形材からなっている。この場合、外側の中空形材はねじりばね管１８であり、内側の中空形材はねじりばね軸１９である。ねじりばね管１８とねじりばね軸１９の間には、少なくとも１個のエラストマー要素２０が配置されている。このようなねじりばね４の構造によって、回転軸の方向とそれに対して垂直な平面内で充分な縦方向剛性が達成される。
【００２８】
振動レバー６は連結軸７に固定連結されている。振動レバー６は更に、その縦軸線に沿って小さなねじり抵抗を有するように形成され、薄壁状の偏平な形を有する。既に述べたように、車輪懸架ばねの異なる圧縮は、車両上部構造体に対する連結軸７のひずみを必然的に生じる。この場合、連結軸７に固定連結され、専ら走行方向に対して横方向に回転運動を行う振動レバー６は、ねじれを強いられる。従って、振動レバー６はその縦軸線に沿って小さなねじり抵抗を有するように形成されている。それによって、必要な軸のひずみが達成される。振動レバー６の回転点２１は走行方向に見て前側の連結軸７において、車両の全体の重心と車輪のタイヤ２４の接地点２３との間の一点鎖線で示した作用線上にある。それによって、ブレーキによるブレーキングの間、振動レバー６の回転点２１は、ブレーキ力に基づいて回転モーメントによって付加的に負荷されず、ブレーキ力によるばね反作用が生じない。
【００２９】
図３において、側方中空形材３とねじりばね４とからなる主フレーム２は、車体のための取付け部９を備えている。支持フレーム１１は走行方向に見て後側のねじりばね４から突出している。
【００３０】
後側のねじりばね４には、連結軸７が振動レバー６を介して配置されている。この連結軸７は例えば駆動装置を配置するために曲げて形成可能である。
【００３１】
前側のねじりばね４には、前側の連結軸７が配置されている。この連結軸は両側の支承部８、特にステアリングナックル支持部２５と、カセット構造体として形成されたステアリング構造体を備えている。ステアリング構造体は実質的に、ステアリングタイロッド２６からなり、このステアリングタイロッドは各々１個のボールジョイントを介して、両側に配置されたステアリングレバー２７に連結されている。ステアリングレバー２７は更に、ステアリングナックル２８に連結されている。このステアリングナックルはステアリングナックル支持部２５を介して連結軸７と共にユニットを形成している。ステアリングタイロッド２６がボールジョイント２９を介してステアリングナックル２８のステアリングレバー２７に連結されているので、ステアリングタイロッド２６はその縦軸線回りに或る程度揺動運動を行う。
【００３２】
ステアリングナックル２８には、車輪支承のための車輪ハブ３０が設けられている。この車輪ハブ３０はブレーキディスク３１を備えている。
【００３３】
図４には、ステアリング構造体が詳細に示してある。ステアリングタイロッド２６には、ステアリングアーム３２が固定配置されている。このステアリングアームの上端には、回転ヒンジ３３が設けられている。この回転ヒンジの回転軸線３４はステアリングタイロッド２６に対して平行である。回転ヒンジ３３には、中間レバー３５が回転軸線３４においてステアリングレバー３２に枢着されている。従って、中間レバーはステアリングタイロッド２６に対して平行な軸線回りに揺動可能である。中間レバー３５はクランクジョイント３６を介して偏心軸３７に枢着連結されている。この偏心軸３７はステアリング管１５に固定されている。
【００３４】
このステアリング構造体は、偏心軸３７の運動を、ステアリングタイロッド２６を経て、ステアリングタイロッドに対して平行に、車輪を調節するためにジョイントに直接伝達する。このステアリング構造体は更に、ステアリングタイロッド２６に対して垂直な偏心軸３７の変化する間隔を補償する。
【００３５】
前述の実施の形態において、本発明による解決策を理解しやすくするために、個々の部品は不釣り合いなほど拡大してまたは概略的に示してある。更に、実施の形態の前述の特徴の組み合わせの個々の部分は、他の個々の特徴と関連して、本発明による独自の解決策を形成する。
【００３６】
特に、図１，２，３，４に示した個々の実施の形態は、本発明による独自の解決策の対象を形成する。これに関する本発明の課題と解決策は、これらの図の詳細な説明から推察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による車台の斜視図である。
【図２】 本発明による車台の側面図である。
【図３】 本発明による車台の平面図である。
【図４】 本発明による車台のステアリング構造体の一部の斜視図である。
【符号の説明】
１ 車台
２ 主フレーム
３ 側方中空形材
４ ねじりばね
５ 補強用板
６ 振動レバー
７ 連結軸
８ 支承部
９ 取付け部
１０ 支柱
１１ 支持フレーム
１２ 形材
１３ 補強部
１４ ステアリングブラケット
１５ ステアリング管
１６ 連結部材
１７ ステアリングロッド
１８ ねじりばね管
１９ ねじりばね軸
２０ エラストマー要素
２１ 回転点
２２ 全体の重心
２３ 接地点
２４ タイヤ
２５ ステアリングナックル支承部
２６ ステアリングタイロッド
２７ ステアリングレバー
２８ ステアリングナックル
２９ ボールジョイント
３０ 車輪ハブ
３１ ブレーキディスク
３２ ステアリングタイロッドレバー
３３ 回転ヒンジ
３４ 回転軸
３５ 中間レバー
３６ クランクジョイント
３７ 偏心軸

Claims (9)

1. 主フレーム（２）が閉鎖された中空形材の構造体として形成されている、少なくとも人一人を輸送するための４輪型の駆動される車両のための車台またはシャーシにおいて、
   主フレーム（２）が、
   ２本の側方中空形材（３）と２個のねじり棒ばね（４）を備え、且つ曲げ剛性とねじり剛性を有するほぼリング状の構造体として形成されており、
   これらねじり棒ばね（４）が、走行方向に対して横方向に回転軸線を有するように対向させて配置され、且つ上記ねじり棒ばね（４）が、外管（１８）、エラストマー要素（２０）およびねじり棒ばね軸（１９）から成っており、
   上記外管（１８）が、補強用板（５）を介して、主フレーム（２）の側方中空形材（３）に連結されており、
   曲げ剛性を有する連結軸（７）が、振動レバー（６）を介して、上記ねじり棒ばね（４）のねじり棒ばね軸（１９）に設けられており、
   上記連結軸（７）が、この連結軸の端部に車輪のための支承部（８）を備え、
   上記連結軸（７）が上記振動レバー（６）と支承部（８）の間の範囲において、曲げ剛性とねじり剛性の補強部（１３）を備えており、
   上記連結軸（７）が、車輪懸架に必要な車軸のねじ曲げを行うことができる程度に、その振動レバーの縦軸線に沿ってねじれやすく形成された該振動レバー（６）の間の範囲において、上記補強部（１３）よりねじれやすい形材として形成されており、
   ステアリングタイロッド（２６）に固定連結されたステアリングタイロッドレバー（３２）と、ステアリングタイロッド（２６）に対して平行な回転軸（３４）を介してステアリングタイロッドレバー（３２）上で揺動可能であり、クランクジョイント（３６）を介して偏心軸（３７）に連結された中間レバー（３５）とからなるステアリングロッドが設けられていることを特徴とする車台。
2. 個々の部品のすべての固定連結部が溶接継ぎ目として形成されていることを特徴とする請求項１記載の車台。
3. ねじり棒ばね（４）が同心的に配置された２個の中空形材からなり、振動レバー（６）の配置範囲においてのみ、少なくとも１個のエラストマー要素（２０）がこれら中空形材の間に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の車台。
4. 支柱（１０）または支持フレーム（１１）のような他の接続形材に対する側方中空形材（３）の連結が、側方中空形材（３）の両側に配置された平らな補強用板（５）を介して行われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の車台。
5. 連結軸（７）が振動レバー（６）の間の範囲において、開放した形材として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の車台。
6. 連結軸（７）が振動レバー（６）と支承部（８）の間の範囲において、中空形材として形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の車台。
7. 振動レバー（６）が連結軸（７）に固定連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の車台。
8. 振動レバー（６）が薄壁の偏平な形を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の車台。
9. すべての中空形材が垂直な切断面を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の車台。

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