JP4703305B2

JP4703305B2 - タンデム車軸懸架装置

Info

Publication number: JP4703305B2
Application number: JP2005216106A
Authority: JP
Inventors: 貴司望月
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007030670A

Description

本発明は、タンデム車軸懸架装置に関するものである。

バスやトラック等の大型車両では、後輪車軸（リヤアクスル）を駆動軸と従動軸の二軸としたタンデム車軸が一般的であるが、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、荷重を二つの車軸に分散させることができ、全体の積載荷重を向上させることができる。

図６は前述の如きタンデム車軸を支持するサスペンション（懸架装置）の従来例を示すものであって、１は車両の前後方向へ延びる車体フレームであり、該車体フレーム１に取り付けられたトラニオンブラケット２と、イコライザビーム３の前後方向中央部に取り付けられたセンターブラケット４との間に、弾性部材５とプレート６とを交互に積層した積層弾性体７をＶ字状に傾斜配置されるよう介装し、前記イコライザビーム３の前端に駆動側アクスル８を連結配置し、該駆動側アクスル８に駆動軸９を回転自在に支持せしめると共に、前記イコライザビーム３の後端に従動側アクスル１０を連結配置し、該従動側アクスル１０に従動軸１１を回転自在に支持せしめたものである。

前記積層弾性体７は、一般に、弾性部材５としてゴムを用い、プレート６として金属板を用い、その積層方向両端に配設されたプレート６を、トラニオンブラケット２の傾斜面（傾斜角度θ₀）とセンターブラケット４の傾斜面（傾斜角度θ₀）とに対し、図示していないボルト・ナット等の締結部材を用いて取り付けるようになっている。

尚、図６中、１２は駆動軸９を中心に回転する駆動車輪、１３は従動軸１１を中心に回転する従動車輪である。

そして、図６に示されるようなタンデム車軸懸架装置においては、前記車体フレーム１側から印加される荷重は、前記積層弾性体７の圧縮及び剪断変形により負担されるようになっている。

尚、前述の如きタンデム車軸懸架装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１や特許文献２がある。
特開２０００−６２４２３号公報特開平９−１３６５２１号公報

しかしながら、図６に示されるような駆動軸９と従動軸１１とを有するタンデム車軸懸架装置では、駆動軸９に作用する荷重（軸重）が分散されるため、その分だけ駆動車輪１２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問題を有していた。

こうした問題を解消するためには、駆動軸９と従動軸１１とに作用する軸重配分を、駆動軸９側が大きくなるよう、例えば、イコライザビーム３の前後の長さを変えたり、或いは前後に配設される積層弾性体７のバネ定数を変えてやることが考えられる。

しかしながら、前述の如く、イコライザビーム３の前後の長さを変えるのでは、それに伴って、ほとんど全てのレイアウトや部品を変更しなければならなくなり、車種毎にそれぞれ全く異なる部品を設計して製造する必要が生じ、汎用性が低くなるという欠点を有していた。

一方、前記積層弾性体７の圧縮方向のバネ定数を単純に上げるためには、その断面積を増やしたり全長を短くすることがごく一般的に知られおり、又、前記積層弾性体７の剪断方向のバネ定数を単純に上げるためには、そのプレート６の枚数を増やすことがごく一般的に知られているが、前記積層弾性体７の全長等が変化した場合、やはり、それに関連する部品の寸法やレイアウトを変更しなければならず、前述と同様、車種毎にそれぞれ全く異なる部品を設計して製造する必要が生じ、汎用性が低くなることは避けられなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、駆動軸と従動軸とに作用する軸重配分を、関連部品の変更を伴わずに積層弾性体の変更のみで調整することができ、車両の走行性能を向上し得ると共に、汎用性をも高め得るタンデム車軸懸架装置を提供しようとするものである。

本発明は、車体フレームと駆動軸及び従動軸を有するタンデム車軸との間に、弾性部材とプレートとを交互に積層した積層弾性体を、駆動軸及び従動軸に対応させて前後一対傾斜配置されるよう介装し、車体フレーム側から印加される荷重を前記積層弾性体の圧縮及び剪断変形により負担するよう構成したタンデム車軸懸架装置において、
少なくとも一方の積層弾性体の積層方向両端に配設されたプレートの厚さを車両前方側から車両後方側へ向け漸次変化させて楔状に形成し且つ該各プレートの向きを互い違いとして前記積層弾性体における弾性部材とプレートの傾斜角度を、両端取付面の傾斜角度を保持したまま、前記前後一対の積層弾性体における弾性部材とプレートの傾斜角度が互いに異なるよう、変化させると共に、前記少なくとも一方の積層弾性体における弾性部材とプレートの積層数を、両端取付面の全長を保持したまま、前記前後一対の積層弾性体における弾性部材とプレートの積層数が互いに異なるよう、変化させることにより、駆動軸に対応する側の積層弾性体の鉛直方向のバネ定数を、従動軸に対応する側の積層弾性体の鉛直方向のバネ定数より高くし、且つ駆動軸に対応する側の積層弾性体の水平方向のバネ定数を、従動軸に対応する側の積層弾性体の水平方向のバネ定数と略等しくし、駆動軸及び従動軸に対する軸重制御を行うよう構成したことを特徴とするタンデム車軸懸架装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

前述の如く構成すると、積層弾性体のバネ定数の変更による駆動軸及び従動軸に対する軸重制御により、駆動車輪に作用する接地荷重が減少してしまうことが避けられ、空車時（軽負荷時）における車両の発進性を高めることが可能となり、しかも、積層弾性体を変更するだけで、それに関連する部品の寸法やレイアウトを変更しなくて済み、車種毎にそれぞれ全く異なる部品を設計して製造する必要がなくなり、汎用性を大幅に高めることが可能となる。

前記タンデム車軸懸架装置においては、積層弾性体を、ゴムと金属板とを交互に積層した積層ゴムとすることができる。

本発明のタンデム車軸懸架装置によれば、駆動軸と従動軸とに作用する軸重配分を、関連部品の変更を伴わずに積層弾性体の変更のみで調整することができ、車両の走行性能を向上し得ると共に、汎用性をも高め得るという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、駆動軸９に対応する側（前側）の積層弾性体７における弾性部材５とプレート６の傾斜角度θ₁並びに積層数を、両端取付面の傾斜角度θ₀並びに全長Ｈを保持したまま変化させることにより、駆動軸９に対応する側の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数を、従動軸１１に対応する側（後側）の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数より高くし、且つ駆動軸９に対応する側の積層弾性体７の水平方向のバネ定数を、従動軸１１に対応する側の積層弾性体７の水平方向のバネ定数と略等しくし、駆動軸９及び従動軸１１に対する軸重制御を行うよう構成した点にある。

本図示例の場合、前記積層弾性体７の積層方向両端に配設されたプレート６の厚さを車両前方側から車両後方側へ向け漸次変化させて楔状に形成し、且つ各プレート６の向きを互い違いとすることにより、前記積層弾性体７の両端取付面の傾斜角度θ₀を変化させずに、弾性部材５とプレート６の傾斜角度がθ₁となるようにしてある。

ここで、図１に示す例を模式的に表すと図２のようになり、バネ定数ｋ₁，ｋ₂の二つのバネ（積層弾性体７に相当）に支持された部材（イコライザビーム３に相当）の両端（駆動軸９と従動軸１１に相当）に荷重ｆ₁，ｆ₂が作用し、撓み量がδである場合の釣り合い式は、
［数１］
ｆ₁＋ｆ₂＝δ・（ｋ₁＋ｋ₂）
［数２］
（Ｌ−ｘ）・ｋ₁・δ＋（Ｌ＋ｘ）・ｋ₂・δ＝２・Ｌ・ｆ₂
となり、［数１］より
［数３］
δ＝（ｆ₁＋ｆ₂）／（ｋ₁＋ｋ₂）
となり、この［数３］と［数２］より
［数４］
（Ｌ−ｘ）・ｋ₁＋（Ｌ＋ｘ）・ｋ₂＝２・Ｌ・（ｋ₁＋ｋ₂）・ｆ₂／（ｆ₁＋ｆ₂）
となり、［数４］より、バネ定数ｋ₁，ｋ₂の関係は、
［数５］
ｋ₁＝ｋ₂・｛Ｌ・（ｆ₁−ｆ₂）＋ｘ・（ｆ₁＋ｆ₂）｝／｛Ｌ・（−ｆ₁＋ｆ₂）＋ｘ・（ｆ₁＋ｆ₂）｝
となる。

このとき、荷重配分（軸重配分）を例えばｆ₁：ｆ₂＝１０：７即ちｆ₁＝１、ｆ₂＝０．７に設定しようとすると、［数５］より、バネ定数ｋ₁，ｋ₂の間には、
［数６］
ｋ₁＝ｋ₂・（０．３・Ｌ＋１．７・ｘ）／（−０．３・Ｌ＋１．７・ｘ）
という関係が成立すれば良いことになる。

一方、前記積層弾性体７を構成する一個の弾性部材５の圧縮方向バネ定数ｋ_c ^*及び剪断方向バネ定数ｋ_s ^*は、図３に示すように、前記一個の弾性部材５の縦、横、高さ寸法が、ａ、ｂ、ｈである場合、
［数７］
ｋ_c ^*＝（３＋６．５８０・Ｓ²）・Ｇ・（ａ・ｂ／ｈ）
（但し、Ｓは形状率であって、Ｓ＝ａ・ｂ／｛２・（ａ＋ｂ）・ｈ｝であり、
Ｇは積層弾性体７の弾性部材５としてのゴムの横弾性係数である。）
［数８］
ｋ_s ^*＝１／（１＋１／３×ｈ²／ａ²）×Ｇ・（ａ・ｂ／ｈ）
となり、積層弾性体７を構成する積層ゴムの積層数をｎとした場合、積層弾性体７の圧縮方向バネ定数ｋ_c ^*及び剪断方向バネ定数ｋ_s ^*は、
［数９］
ｋ_c＝ｋ_c ^*／ｎ
［数１０］
ｋ_s＝ｋ_s ^*／ｎ
となる。

そして、前記積層弾性体７を図４に示す如く傾斜角度θで傾斜配置した場合の鉛直方向バネ定数ｋ_y及び水平方向バネ定数ｋ_xは、
［数１１］
ｋ_y＝ｋ_c・ｃｏｓ²θ＋ｋ_s・ｓｉｎ²θ
［数１２］
ｋ_x＝ｋ_c・ｃｏｓ²（９０−θ）＋ｋ_s・ｓｉｎ²（９０−θ）
となる。

今、前記積層弾性体７を構成する一個の弾性部材５の縦寸法ａ、横寸法ｂ、高さ寸法ｈ、横弾性係数Ｇ、積層数ｎ、傾斜角度θ（θ₀、θ₁）を所要値に設定し、前記［数７］〜［数１２］より、形状率Ｓ、鉛直方向バネ定数ｋ_y及び水平方向バネ定数ｋ_x等を求めると、図５に示すようになり、この場合、［数６］において、
Ｌ＝６６０［ｍｍ］
ｘ＝２８２［ｍｍ］
のレイアウトであれば、
ｋ₁：ｋ₂＝２．４：１
となり、前記鉛直方向バネ定数ｋ_yの前後の比率、即ち、
１３８２７：５８１７≒２．４：１
を満足する形となり、荷重配分（軸重配分）を
ｆ₁：ｆ₂＝１０：７
に設定することが可能となる。

このように、前述の如く構成すると、駆動軸９に対応する側（前側）の積層弾性体７のバネ定数を変更することによって駆動軸９及び従動軸１１に対する軸重制御を行えるようになるため、駆動車輪１２に作用する接地荷重が減少してしまうことが避けられ、空車時（軽負荷時）における車両の発進性を高めることが可能となり、しかも、積層弾性体７を変更するだけで、それに関連するイコライザビーム３やセンターブラケット４等の部品の寸法やレイアウトを変更しなくて済み、車種毎にそれぞれ全く異なる部品を設計して製造する必要がなくなり、汎用性を大幅に高めることが可能となる。

こうして、駆動軸９と従動軸１１とに作用する軸重配分を、イコライザビーム３やセンターブラケット４等の関連部品の変更を伴わずに積層弾性体７の変更のみで調整することができ、車両の走行性能を向上し得ると共に、汎用性をも高め得る。

尚、本発明のタンデム車軸懸架装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、従動軸１１に対応する側の積層弾性体７における弾性部材５とプレート６の傾斜角度並びに積層数を、両端取付面の傾斜角度θ₀並びに全長Ｈを保持したまま変化させることにより、駆動軸９に対応する側の積層弾性体７の水平方向のバネ定数と、従動軸１１に対応する側の積層弾性体７の水平方向のバネ定数とを略等しくしたまま、従動軸１１に対応する側の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数を、駆動軸９に対応する側の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数より低くすることにより、相対的に、駆動軸９に対応する側の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数を、従動軸１１に対応する側の積層弾性体７の鉛直方向のバネ定数より高くしても良いこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。本発明を実施する形態の一例を模式的に示す概略図である。本発明を実施する形態の一例における積層弾性体を構成する一個の弾性部材の圧縮方向バネ定数ｋ_c ^*及び剪断方向バネ定数ｋ_s ^*を示す斜視図である。本発明を実施する形態の一例における積層弾性体を傾斜配置した場合の鉛直方向バネ定数ｋ_y及び水平方向バネ定数ｋ_xを示す模式図である。本発明を実施する形態の一例における積層弾性体の各部寸法、鉛直方向バネ定数ｋ_y及び水平方向バネ定数ｋ_x等の具体的数値を表形式で示す図である。従来例を示す側面図である。

符号の説明

１車体フレーム
２トラニオンブラケット
３イコライザビーム
４センターブラケット
５弾性部材
６プレート
７積層弾性体
９駆動軸
１１従動軸
１２駆動車輪
１３従動車輪
Ｈ全長
ｋ_y 鉛直方向バネ定数
ｋ_x 水平方向バネ定数
θ₀ 傾斜角度
θ₁ 傾斜角度

Claims

車体フレームと駆動軸及び従動軸を有するタンデム車軸との間に、弾性部材とプレートとを交互に積層した積層弾性体を、駆動軸及び従動軸に対応させて前後一対傾斜配置されるよう介装し、車体フレーム側から印加される荷重を前記積層弾性体の圧縮及び剪断変形により負担するよう構成したタンデム車軸懸架装置において、
少なくとも一方の積層弾性体の積層方向両端に配設されたプレートの厚さを車両前方側から車両後方側へ向け漸次変化させて楔状に形成し且つ該各プレートの向きを互い違いとして前記積層弾性体における弾性部材とプレートの傾斜角度を、両端取付面の傾斜角度を保持したまま、前記前後一対の積層弾性体における弾性部材とプレートの傾斜角度が互いに異なるよう、変化させると共に、前記少なくとも一方の積層弾性体における弾性部材とプレートの積層数を、両端取付面の全長を保持したまま、前記前後一対の積層弾性体における弾性部材とプレートの積層数が互いに異なるよう、変化させることにより、駆動軸に対応する側の積層弾性体の鉛直方向のバネ定数を、従動軸に対応する側の積層弾性体の鉛直方向のバネ定数より高くし、且つ駆動軸に対応する側の積層弾性体の水平方向のバネ定数を、従動軸に対応する側の積層弾性体の水平方向のバネ定数と略等しくし、駆動軸及び従動軸に対する軸重制御を行うよう構成したことを特徴とするタンデム車軸懸架装置。
積層弾性体を、ゴムと金属板とを交互に積層した積層ゴムとした請求項１記載のタンデム車軸懸架装置。