JP5250865B2 - 車輪懸架装置の車体側ばね支柱軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前提部に記載された車両の車輪懸架装置用の車体側ばね支柱軸受装置に関する。

この種のばね支柱懸架装置は特許文献１に示される。この装置においては、ばね支柱の伸縮式ショック緩衝器のピストンロッドはボール継手を介して緩衝器軸受に連結され、緩衝器軸受は車体に連結される。ボール継手はピストンロッド側のボールヘッドで構成され、ボールヘッドは緩衝器側の球状凹部に支持される。このボール継手によって、車輪懸架要素、例えばショック緩衝器に連結された横リンクの揺動運動によって生じショック緩衝器のピストンロッドに作用する横方向力は回避できる。

しかし、このボール継手は圧縮引張方向で特別の動的荷重に対抗できるようにするため、構造条件として比較的大きな容積を占める必要がある。さらに、ボール継手に隣接するばね受けをショック緩衝器のピストンロッドに連結し支持することには問題がある。

このボール継手による解決においては運転中に圧縮荷重の際の支持力はボールヘッドの大きい投影面に導入される。しかし、ボール継手に引張荷重が作用する際には球状凹部からボールヘッドの「ボタン外れ」の危険が存在する。すなわち、閉鎖形状によって２つの荷重方向において力を受け止めるボール継手の性能が異なる。引張荷重の場合、伝達すべき力の大きさが非常に限定される。さらに、ボール回転点がラバーメタル製軸受の面重心に一致しないという欠点が存在する。

また、別の車体側ばね支柱軸受装置が特許文献２に記載され、ショック緩衝器のピストンロッドは車体側緩衝器軸受内で分離され、少ないばね割合で連結される。この解決は振動技術面では有利であるが、前述のばね支柱の横方向力および拘束力は排除されない。
ＤＥ１０２００５００１７４２Ａ１ ＤＥ１０２００５００１７４４Ｂ３

本発明の課題はこの種の技術において、特に頑丈で製造および組み立てにおいて有利な車体側ばね支柱軸受装置を提供することである。

この課題は独立請求項１に記載された特徴を有する発明により解決される。発明の有利なさらなる展開は従属請求項に含まれる。
発明によると継手は交差する２つの軸を有する自在継手で構成される。この自在継手は圧縮および引張方向に対し同一の荷重性能があるので特に頑丈なものになる。さらに、製造が簡単で、特にばね支柱の軸方向の取付けスペースが少なくて済む。
さらに、発明によると、ばね支柱軸受装置は車両車体のレベル調節装置が組み込まれたばね支柱に使用する。調節装置は、伸縮式ショック緩衝器の周りに配置されたボールねじ伝動装置を備える。この伝動装置は、回転可能に軸受で支持されたねじスピンドルおよび軸方向に移動可能に軸受で支持されたボールナットを介して電動機で支持ばねのばね受けを車体に相対的に調節する。この場合、横方向力および拘束力はショック緩衝器のピストンロッドに対してもボールねじ伝動装置を備えた調節装置に対しても除去される。

さらなる有利な展開においては、自在継手は車体と緩衝器軸受との間に挿入される。その結果、上部ばね受け、ショック緩衝器のピストンロッド、および場合によっては補助ばねとしての当たり緩衝器の連結および支持の構造に変化がもたらされることがなく、また問題のある妥協を強いられることもない。

自在継手は車体側の環状収容板あるいは収容環および緩衝器軸受のハウジング環に一体化するのが取付け上および製造上好ましい。特に、環状収容板と緩衝器軸受のハウジング環との間に環状の継手クロス部材が配置され、この継手クロス部材は収容環およびハウジング環とそれぞれ直径上で向かい合った回転軸受を介して連結される。自在継手を環状形状にすることで、自在継手の実施形態は特に低く組み立てることができる。

そのため、収容環およびハウジング環の回転軸受は単一の継手面に配置するのが好ましい。これによって自在継手の取付け高さがさらに減少できる。
自在継手は、その一方の回転軸が車輪懸架要素の揺動軸に平行に整列するように配置するのが好ましい。

また、自在継手の回転軸受は、収容環および／または継手クロス部材にねじ込まれ対応する軸受収容部に案内される揺動ボルトあるいは軸受ボルトによって形成するのが好ましい方法である。軸受収容部は軸受ブッシュまたは嵌め込んだ転がり軸受によって形成するのが好ましい。

技術の現状で知られたボール継手による解決とは対照的に、本発明による自在継手では揺動ボルトは回転対称に取り囲まれてそれぞれ収容環、継手クロス部材および／またはハウジング環に突き出る。それによって自在継手は、ボール継手の解決とは異なり、自在継手部分の「ボタン外れ」の危険がなく、引張荷重にも簡単に持ちこたえることができる。

自在継手を簡単に組み立て可能なように、継手クロス部材とハウジング環との間の回転軸受の軸受ボルトは継手クロス部材に、また収容環と継手クロス部材との間の回転軸受の軸受ボルトは収容環にそれぞれ外側から内側に向ってねじ込まれる。それに対応して、最初に継手クロス部材をハウジング環に組み立て、次に収容環を継手クロス部材に組み立てる。

発明によるばね支柱軸受装置における交差する２つの軸を有する自在継手は圧縮および引張方向に対し同一の荷重性能を有するので特に頑丈なものになり、さらに、製造が簡単で、特にばね支柱の軸方向の取付けスペースが少なくて済む。

以下に発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
図１に伸縮式ショック緩衝器１２、コイル圧縮ばねで形成された支持ばね１４、補償ばね１６および車高調節装置１８を備えた特許文献２による技術の現状に対応するばね支柱１０を示す。

ばね支柱１０は車両の懸架装置の一部として、一方側は緩衝器軸受２２を介して車体２０に連結され、他方側はラバーメタル製スリーブ軸受２４を介して車輪懸架装置の車輪懸架要素としての横リンク２６に連結される。

支持ばね１４の下端はばね受け２８を介してショック緩衝器の緩衝器シリンダ３０に固定支持され、上端は軸方向に移動可能なばね受け３２に接して配置される。
同様にコイル圧縮ばねで形成された補償ばね１６は、ばね受け３２と上部ばね受け３４との間に圧縮挿入される。ばね受け３４は軸受コア３６を介して緩衝器軸受２２に支持される。軸受コア３６にはショック緩衝器１２のピストンロッド３８も固定される。

緩衝器軸受２２は車体２０に固定される収容板４０を備え、収容板４０と軸受コア３６との間には緩衝器軸受２２の環状の緩衝体４２がはめ込まれる。
緩衝器軸受２２の役割は特に路面から走行機構を介して車体２０に達する高振動数の振動を大幅に除去することにある。さらに、例えば障害物上を走行するとき、凹凸のある路面を走行するとき、または穴の上を走行するとき、緩衝器軸受２２によって路面衝撃が軽減される。すなわち、緩衝器軸受２２は特に漸進的に進む特性曲線に応じて形成され、この特性曲線はばねの移動範囲が増加すると軸受２２の硬さが増加するよう変化することが知られている。したがって基本的に緩衝器軸受２２は車両を運転すると、強制されて硬くなる。

車高調節装置１８は主としてショック緩衝器１２のピストンロッド３８の周りで、補償ばね１６の内側に配置された電動機４４で構成され、電動機４４のロータ４６は固定の内部スリーブ５２上に回転可能に軸受で支持されたねじスピンドル５０を駆動する。

ねじスピンドル５０は車高調節装置１８のボールナット４８と共同で伝動動作をするので、電動機によりねじスピンドル５０が回転すると、ばね受け３２に固定連結されたボールナット４８は軸方向ａに動かされる。それによって支持ばね１４の初期応力は車体のレベル調節の達成度合に応じて調節される。

図１に示すばね支柱１０の詳細な記述は本発明の範囲外のものである。
次に図１に基づいて運転中にばね支柱１０に作用する動的な荷重について述べる。運転中、ばね支柱１０には、横リンク２６の運動（矢印５４）によってばねの移動範囲および／またはリンク運動を介して、回転モーメント（矢印５６）を伴う自在運動および横方向力成分（矢印５７）が押し付けられ、それによって緩衝器軸受２２は強制され硬くなる。

図１において緩衝器シリンダ３０はボール回転スピンドル５０に達しないので、緩衝器軸受２２のこの拘束力から強制的に横方向に作用する支持力５８がピストンロッド３８あるいは緩衝器シリンダ３０のそれぞれのガイドに一対の力として生じる。その結果、ガイドに対する垂直力は好ましくない摩擦を引き起こし、それによって不可避の不都合なスティックスリップ効果が発生し、これが欠点のない緩衝器機能に負の影響を及ぼす。もし、ばね支柱１０が横方向力を受けず、したがって摩擦を発生することなく作動できれば、この欠点のない緩衝器機能が生じることになる。

また、ばね支柱構造部の弾性変形が運転中に現れたとき、回転するねじスピンドル５０は振動する緩衝器に触れることがある。
図２から５によれば、記載していない限りでは図１によって実施でき同一符号を付けたばね支柱１０’が自在継手６０を介して車体２０（図示しない）に連結される。

この場合、自在継手６０は上部緩衝器軸受２２’と車体２０との間に挿入される（図４および５を参照）。
自在継手６０は径方向外側に配置された収容環６２で形成され、車体２０に固定するためにボルト６２ａを備える。収容板６２の径方向内側には環状の継手クロス部材６４が配置される。さらに継手クロス部材６４の径方向内側には緩衝器軸受２２’のハウジング環６６が配置される。

自在継手６０の継手クロス部材６４は、図５に示すように、それぞれ直径方向に対向する回転軸受（まとめて符号６８を付す）を介して収容環６２およびハウジング環６６に連結され、回転軸７０、７２（図３参照）は互いに９０度ずれて配置されている。回転軸７０は上から見て車輪懸架要素あるいは横リンク２６の揺動軸（図示しない）に平行になるように整列される。

さらに、図４および５で明らかなように、回転軸受６８はハウジング環６６、継手クロス部材６４および収容環６２が相互に入り込んで分散配置されるよう単一の継手面７０，７２に配置される（車高の減少）。

回転軸受６８はそれぞれハウジング環６６（図４参照）または継手クロス部材６４（図５参照）にねじ込まれ、直径の大きいねじ部７４ａ，組立て工具用の六角穴（符号なし）および円筒状軸受部分７４ｂを有する揺動ボルト７４で形成される。円筒状軸受部分７４ｂはそれぞれ継手クロス部材６４または収容板６２の軸受収容部７６に挿入される。図示する実施形態では軸受収容部７６は継手クロス部材６４（図４）または収容板６２に圧入されたブッシュである。

図４および５によると、揺動ボルト７４の円筒状軸受部分７４ｂに軸受スリーブ７５が押し込まれる。軸受スリーブ７５は揺動ボルト７４とともに矢印７７で示すように図示する組み立て状態にセットされる。自在運動の際には、揺動ボルト７４に固定された軸受スリーブ７５は圧入されたブッシュ７６内で周方向にスライドする。

技術の現状で知られるボール継手による解決とは対照的に、発明による自在継手６０では、揺動ボルト７４は収容環６２、継手クロス部材６４およびハウジング環６６により回転対称に取り囲まれる。

そのことから自在継手６０は、ボール継手による解決とは対照的に、圧縮荷重とまったく同じように引張荷重に耐えることができ、引張荷重の際には自在継手の「ボタン外れ」の危険が存在することもない。

さらに図４および５に示すように、軸受ボルト７４はそれぞれ径方向外側から内側に向ってはめ込まれる。自在継手６０を組み立てるとき、最初に継手クロス部材６４を緩衝器軸受２２’のハウジング環６６に連結し、次に収容環６２を継手クロス部材６４に連結する。

このように、ばね支柱１０’に予め組み立てられた構造ユニットは収容環６２を介して車体２０にねじ込まれる。
ばね支柱１０’には図１による補償ばね１６および車高調節装置１８を備えるのが好ましい。しかし、本発明は支持ばね１４および伸縮式ショック緩衝器のみを備えたばね支柱においても使用できる。

車体と車輪懸架装置の横リンクとに連結されたばね支柱を示し、さらに伸び縮みするばね運動および重畳するリンク運動によって生じる横方向力および拘束力を示す。 図１のばね支柱の一部であるが、車体とばね支柱の緩衝器軸受との間に自在継手を備えたものを示す。 ばね支柱の収容板および緩衝器軸受を図２の矢印Ｘから見た上面図を示す。 図３の線ＩＶ−ＩＶで切断した自在継手および収容板を有する緩衝器軸受の断面図を示す。 図３の線Ｖ−Ｖで切断した自在継手および収容板を有する緩衝器軸受の断面図を示す。

符号の説明

１０、１０’ばね支柱
１２ 伸縮式ショック緩衝器
１４ 支持ばね
１６ 補償ばね
１８ 車高調節装置
２０ 車体
２２、２２’緩衝器軸受
２４ ラバーメタル製スリーブ軸受
２６ 横リンク
２８、３２、３４ ばね受け
３０ 緩衝器シリンダ
３６ 軸受コア
３８ ピストンロッド
４０ 収容板
４２ 緩衝体
４４ 電動機
４６ ロータ
４８ ボールナット
５０ ねじスピンドル
５２ 内部スリーブ
６０ 自在継手
６２ 収容環
６４ 継手クロス部材
６６ ハウジング環
６８ 回転軸受
７０、７２ 回転軸
７４ 揺動ボルト
７５ 軸受スリーブ
７６ 軸受収容部

Claims (9)

1. 少なくとも伸縮式ショック緩衝器（１２）および支持ばね（１４）からなり、緩衝器軸受（２２）を介して車両の車体（２０）に支持され、さらなる軸受（２４）を介して車両の車輪懸架要素（２６）に支持されるばね支柱（１０）を備え、車体（２０）とばね支柱（１０）との間に継手（６０）が設けられた車両の車輪懸架装置用の車体側ばね支柱軸受装置であって、
   継手は交差する２つの回転軸（７０，７２）を有する自在継手（６０）で構成され、
   ばね支柱（１０）には車両車体のレベル調節装置が組み込まれ、レベル調節装置において伸縮式ショック緩衝器（１２）の周りにボールねじ伝動装置が配置された調節装置（１８）が設けられ、ボールねじ伝動装置は回転可能に軸受で支持されたねじスピンドル（５０）および軸受で支持されたボールナット（４８）を介して電動機により支持ばね（１４）のばね受け（３２）を車体（２０）に相対的に調節する
   ことを特徴とするばね支柱軸受装置。
2. 自在継手（６０）は車体（２０）と緩衝器軸受（２２’）との間に挿入されたことを特徴とする請求項１に記載のばね支柱軸受装置。
3. 自在継手（６０）は車体側収容環（６２）および緩衝器軸受（２２’）のハウジング環（６６）に一体化されたことを特徴とする請求項１または２に記載のばね支柱軸受装置。
4. 環状の継手クロス部材（６４）が収容環（６２）と緩衝器軸受（２２’）のハウジング環（６６）との間に配置され、収容環（６２）およびハウジング環（６６）とそれぞれ直径上で向かい合った回転軸受（６８）を介して連結されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のばね支柱軸受装置。
5. 収容環（６２）およびハウジング環（６６）の回転軸受（６８）は単一の継手面（７０，７２）に配置されたことを特徴とする請求項４に記載のばね支柱軸受装置。
6. 自在継手（６０）の一方の回転軸（７０）は、ばね支柱（１０’）が連結された車輪懸架要素（２６）の揺動軸に平行に整列されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のばね支柱軸受装置。
7. 回転軸受（６８）は、収容環（６２）および／または継手クロス部材（６４）にねじ込まれ対応する軸受収容部（７６）に案内される軸受ボルト（７４）で形成されたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のばね支柱軸受装置。
8. 軸受収容部（７６）は軸受ブッシュまたは転がり軸受によって形成されたことを特徴とする請求項７に記載のばね支柱軸受装置。
9. 継手クロス部材（６４）とハウジング環（６６）との間の回転軸受（６８）の軸受ボルト（７４）は継手クロス部材（６４）に、収容環（６２）と継手クロス部材（６４）との間の回転軸受（６８）の軸受ボルト（６２）は収容環（６２）に、それぞれ外側から内側に向ってねじ込まれたことを特徴とする請求項７または８に記載のばね支柱軸受装置。

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