JP6059733B2 - エアサスペンションを有するリジッドアクスル - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念によるダイレクトエアサスペンションを有するリジッドアクスルに関する。

ダイレクトエアサスペンションを有するリジッドアクスル、例えばトラックのエアサスペンション式のリヤアクスルの場合、エアサスペンションのバネベローズは、直接的に、即ちリジッドアクスルと車両シャーシ（例えばフレームサイドメンバ）のバネベローズ収容部との間に直接的に配置されている。この場合、バネベローズは、その大きい容積及びこれと結びついた大きい外径に基づいて、アクスル本体とフレームサイドメンバの間の著しいスペースを占める。

加えて、エアサスペンションのバネベローズによって構成されるバネ要素以外に、この種のリジッドアクスルは、アクスルとシャーシの間の振動減衰のためにアクスルの各側に少なくとも１つの振動ダンパを必要とする。この場合、それぞれの振動ダンパは、特にアクスルのそれぞれのバネ要素、即ちここではエアサスペンションのバネベローズと同じアクスル本体とシャーシの間の領域に配置されている。この場合、一般的に、振動ダンパの配置は、アクスルもしくはそれぞれの車輪のバウンド運動をできるだけ１：１の比で振動ダンパの相応の減衰運動に変換するために、アクスルの外側のできるだけ遠くであることが望ましい。このため、振動ダンパは、更に理想的には車両の垂直軸に対して平行に配置されている。

しかしながら、振動ダンパのこの望ましい配置は、エアサスペンションのバネベローズの大きい寸法もしくは直径に基づいて問題となるが、それは、それぞれの空気バネが、アクスル本体とシャーシの間のスペースを、既に大部分を単独で要求するからである。従って、この種のエアサスペンション式のリジッドアクスルの場合は、振動ダンパを適切な方法で空気バネの横に案内することが必要である。

このため、振動ダンパを、アクスル本体に固定し、空気バネの斜め横にシャーシの相応の振動ダンパ固定部の方向に案内する解決策が公知である。しかしながら、空気バネの斜め横の振動ダンパの案内は、振動ダンパを強い傾斜状態にし、振動ダンパは、垂直軸に対して平行ではなく鋭角に配置されている。これにより、振動ダンパの効率が悪化させられるが、それは、車輪もしくはアクスルのバウンド運動により誘導される、振動ダンパの減衰ストロークが、（その傾斜状態に基づいて）ジオメトリに条件づけられて強制的に車輪もしくはアクスルのそれぞれのバウンドストロークよりも小さくなるからである。

これは、実質的にバウンドストロークに対して平行もしくは空気バネに対して平行に配設される相対的に細い振動ダンパが提供する同じ減衰効果を得るためには、相対的に堅牢もしくは太い振動ダンパを使用しなければならないことを意味する。

空気バネと振動ダンパの間のスペース問題を解決するための他の公知の提案は、振動ダンパと空気バネのどちらかを平行に位置変更する点にあるので、振動ダンパは、このようにして再びバウンドストロークに対して平行もしくは空気バネに対して平行に配置することができる。しかしながら、空気バネの隣に振動ダンパを平行に配置する措置も、これに対して選択的な空気バネの位置変更も、構造的に費用がかかり、アクスル本体に配置しなければならない位置変更される振動ダンパもしくは位置変更される空気バネのための重量的に不利な付加的な収容部を必要とする。

スイス国特許第３８１ １０２号明細書 独国特許出願公開第１０３ ３４ １５６号明細書 仏国特許出願公開第２ ５２９ ８３８号明細書 独国特許出願公開第１０３ ５１ ４６５号明細書 米国特許出願公開第２００８／０６７７７１号明細書 国際公開第２００９／０５３４９１号パンフレット

この背景により、本発明の課題は、車輪もしくはアクスルのバウンド運動をできるだけ１：１の比で振動ダンパに伝達することにより、振動ダンパの配置が最適な効率を可能にする、ダイレクトエアサスペンションを有するリジッドアクスルを提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有するリジッドアクスルによって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明は、特に業務用車のためのダイレクトエアサスペンションを有するリジッドアクスルに関する。リジッドアクスルは、トレーリングアームに懸架されたアクスル本体と空気バネと振動ダンパを有する。この場合、リジッドアクスルは、振動ダンパのアクスル側の作用箇所がトレーリングアームに配置されていることによって際立っている。

“ダイレクトエアサスペンション”との概念は、本発明の意味では、リジッドアクスルのアクスル本体と車両シャーシの間に直接的に（即ちバウンド方向に応じて一直線に）空気バネを配置すること、換言すれば、リジッドアクスルのアクスル本体の垂直方向真上の車両に空気バネを配置すること、と理解すべきである。

リジッドアクスルは、大抵は、各車両サイドに少なくとも１つのトレーリングアームと空気バネと振動ダンパが配置されているように形成されている。

リジッドアクスルのトレーリングアームに振動ダンパのアクスル側の作用箇所を配置することにより、振動ダンパを空気バネに対して平行に位置変更し、これにより振動ダンパの長手方向軸を車輪もしくはアクスルバウンド方向に対して平行に保持する可能性が得られる。従って、振動ダンパは、その長手方向軸が、車両の垂直軸に対してほぼ平行、特に平行に延在する。

しかしながらこの場合、従来技術とは違い、アクスル本体における振動ダンパのアクスル側の作用箇所のための付加的な保持部は必要ないが、この保持部は、構造的に費用がかかり、アクスルのバネ作用を受けないマスが増大させられる。むしろ、本発明の場合、いずれにしても存在するトレーリングアームは、振動ダンパのアクスル側の作用箇所の収容及び軸受けの課題を引き継ぐ。これにより、振動ダンパを収容するための付加的な部品又はアッセンブリ部品も必要でなく、場合によっては、振動ダンパを収容するために既存のトレーリングアームを改造することにより、アクスルのバネ作用を受けないマスの些細な重量増加が生じる。

本発明は、まず第一に、トレーリングアームにおける振動ダンパのアクスル側の作用が行なわれるところに依存せずに実現される。従って、振動ダンパは、この場合バウンド方向もしくは空気バネに対して実質的に平行な振動ダンパの整向が遵守できる限り、例えばトレーリングアームの両軸受箇所の間に位置するアームの長さ領域内で作用することができる。

しかしながら、本発明の特に好ましい実施形態によれば、トレーリングアームが、そのアクスル側の軸受箇所を超える延長部を備える。この場合、振動ダンパのアクスル側の作用箇所は、トレーリングアームの延長部によって構成されている。

この実施形態は、このようにしてそのアクスル側の軸受箇所を超えるトレーリングアームの延長部により、アクスルのバウンドストロークに対して相対的なダンパにおいて生じる減衰ストロークのジオメトリに条件付けられた比例拡大が生じる点で、特に有利である。このようにしてダンパがバウンド時に空気バネよりも大きいストロークを行なうので、減衰作用が同じ場合には相対的に軽いもしくは細い振動ダンパを使用することができる。

この場合特に、トレーリングアームの延長部は、フォーク状の軸受収容部として形成されている。このようにして、振動ダンパのアクスル側の軸受開口は、トレーリングアームのフォーク状の軸受収容部内に直接的に配置し、例えばボルトによってトレーリングアームに結合することができ、これにより、特に安価で省重量のアクスル側のダンパ収容部の実現が得られる。

本発明の別の実施形態の場合、アクスル本体は、貫通部もしくは切欠きを備え、トレーリングアームが、切欠き内でアクスル本体を貫通する。この実施形態は、特に、アクスル本体が鋳物部品として形成されているリジッドアクスルの場合は考慮に値する。鋳造されたアクスル本体は、走行モード時の負荷を受け止めることができるようにするために、鍛造部品として形成されたアクスル本体に対して、通常は大きい横断面、特にバウンド方向に沿って大きい横断面長さを必要とする。この場合、アクスル本体内の切欠きは、特にアクスル本体の中立面の領域内に配置することができるので、切欠きにより、アクスル本体の曲げ強度の極僅かな侵害しか生じない。

加えて切欠きのおかげで、トレーリングアームのアクスル側の軸受は、アクスル本体のトレーリングアームとは反対の側に配置することができる。これにより、まず第一にシャーシに付加的な場所の必要なしにトレーリングアームの有効長さを拡大することができ、これは、アクスルの平行ガイドにとって有利である。加えて、場合によっては存在するトレーリングアームのそのアクスル側の軸受箇所を超える延長部は、但し軸受箇所は、この場合同時に振動ダンパのアクスル側の作用箇所を構成するが、この実施形態のおかげで、同様に問題なくアクスル本体を超えた側に配置することができ、アクスル本体及び／又はトレーリングアームの複雑で力の流れにとって不利な形成を必要としない。

本発明の別の好ましい形態では、リジッドアクスルが、フロントアクスル又は操舵可能なリーディングアクスルである。後者は、通常は操舵されない駆動されるリヤアクスルと共にタンデムアクスルを構成し、リーディングアクスルは、負荷が少ない時の燃料消費とタイヤ摩耗を更に軽減するために、場合によってはリフトアップ可能に形成することもできる。フロントアクスル又は操舵可能なリーディングアクスルの場合、空気バネ及び振動ダンパの領域内のスペース比が、依然として制限されているが、それは、これらアクスルの場合、ここでは付加的に旋回可能なホイールキャリヤ、ステアリングアーム、油圧パワーステアリングシステム及びタイロッドを配置する必要があるからである。

従ってここでも、振動ダンパのアクスル側の作用箇所が特に省スペースでコンパクトにトレーリングアームに配置され、これにより、加えて振動ダンパも空気バネの非常に近くに、これにより省スペースに配置することができる本発明によるリジッドアクスルによる利点が得られる。

以下で、単に実施例を図示した図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

従来技術による振動ダンパを有するエアサスペンション式のリジッドアクスルの側面図 本発明の一実施形態によるエアサスペンション式のリジッドアクスルのアイソメ図 図２によるリジッドアクスルの図１による側面図

図１は、まず、従来技術によるダイレクトエアサスペンション式の操舵可能なリジッドアクスルを示す。操舵可能な（図示してない）ホイールキャリヤのキングピンのための軸受収容部２が配置されたアクスル本体１と、アクスル本体１を案内するためのトレーリングアーム３とが認められる。アクスル本体１と車両シャーシ４の間に、シャーシ４に対して弾性的にアクスル本体１を支持する空気バネ５が直接的に配置されている。

アクスルのバネ作用を受けないマスと車両の間の振動減衰のため、図示したアクスルは、各車両サイドに振動ダンパ６を備える。図示した従来技術の場合、アクスルとシャーシの間の振動ダンパ６は、空気バネ５と衝突しないように、強く傾斜させて配置しなければならないが、それは、空気バネが原理に条件付けられて大きい直径を備えるからである。

振動ダンパ６の傾斜位置に基づいて、アクスル本体１のバウンド運動は、ダンパ運動８の形態で振動ダンパ６にほぼ比例して伝達される。しかしながらこの場合、ダンパ運動８は、図１に点線で記入した補助線により明らかなように、ジオメトリに条件付けられて振動ダンパ６の傾斜位置αのコサイン分だけアクスルのバウンド運動７よりも小さい。

振動ダンパ６がこのようにして小さいストローク８で必要な減衰作用を得る必要があり、この減衰作用のために、バウンド方向に対して平行に（図面で垂直）配置された振動ダンパには大きいストローク７が使用可能となるので、振動ダンパ６は、これに応じて、垂直に配置された振動ダンパと同じ振動減衰を生じさせるために大きい減衰力を発生させる必要がある。これは、従来技術における振動ダンパ６が、相応により太く、従ってより大きい容積で重くなるように寸法設定する必要があることを意味する。

また、振動ダンパ６の斜め配置に基づいて生じる減衰力の水平成分は、望ましくなく、トレーリングアーム３によるアクスルもしくはその懸架部に不必要に負荷を与える。

図２は、本発明の一実施形態によるダイレクトエアサスペンション式のリジッドアクスルをここではアイソメ図で示す。図示したアクスルは、駆動される（図示してない）リヤアクスルと共にタンデムアクスルを構成する操舵可能なリーディングアクスルである。再び、油圧パワーステアリングシステム９によって操舵可能なホイールキャリヤ１０のための軸受収容部２を有する（ここでは鋳物部品として形成された）アクスル本体１と、ここでも再びアクスル本体１の真上でアクスル本体１とシャーシ４の間に配置された空気バネ５が認められる。

更に、アクスル本体１は、再びトレーリングアーム３によってシャーシ４に結合されている。トレーリングアーム３は、図示した実施形態の場合、相応の切欠き１１内でアクスル本体１を貫通し、これにより、アクスル本体１におけるトレーリングアーム３のアクスル側の軸受箇所１２は、アクスルの案内のために有効なトレーリングアーム３の長さを超えた側に配置することができる（図面でアクスル本体１の左）。このようにして、まず第一に（ほとんど付加的なスペースの必要なしに）トレーリングアーム３の有効長さが拡大され、これは、アクスルガイドの、従ってバウンド特性及び走行特性の役に立つ。

これにより付加的に、トレーリングアーム３に配置された延長部１３の領域内での振動ダンパ６のアクスル側の端部の枢着が可能になる。このため、トレーリングアーム３の延長部１３の端部は、振動ダンパ６のアクスル側の軸受１４を収容するためにフォーク状に形成されている。従って、トレーリングアーム３の延長部１３により、振動ダンパ６のアクスル側の軸受１４を、アクスル本体１（もしくはトレーリングアーム３のアクスル側の軸受１２）から相応の水平間隔１３で配置する可能性が得られるので、振動ダンパ６を、車両に対して垂直もしくはバウンド方向に対して平行に配置し、空気バネ５の配置に対して平行に整向することができる。

これは、振動ダンパの減衰ストローク８が、もはや（従来技術の場合のように）空気バネ５もしくはアクスル１のバウンドストローク７よりも小さいのではなく、アクスルのバウンドストローク７と少なくとも同じ大きさであることを意味する。トレーリングアーム３を介してアクスル本体１がシャーシ４に枢着され、これによりトレーリングアーム３のアクスル側の軸受１２が、バウンド時にトレーリングアーム３のシャーシ側の軸受１５を中心とする円のラインに沿って案内されることに基づいて、振動ダンパ６の減衰ストローク８は、アクスル本体１のシャーシ側の軸受１５とアクスル側の軸受１２の間のトレーリングアーム３の長さに対するトレーリングアーム３の付加的な長さ１３に相当するパーセンテージの分だけ比例して大きい。

これは、本発明によるリジッドアクスルのこの実施形態における振動ダンパ６が、アクスル１のバウンドストローク７に相当するものよりも大きい減衰ストローク８を行なうことを意味する。これにより、ダンパによって調達すべき減衰力が低減され、これにより、相応に細い、従って省スペースで省重量の振動ダンパ６を使用することができる。

図３は、図２によるリジッドアクスルの実施形態をもう一度図１に応じた側面図で示す。再び、アクスル本体１、トレーリングアーム３、シャーシ４、空気バネ５及び振動ダンパ６が認められる。同様に、図３で、どのように、トレーリングアーム３が、アクスル本体１を貫通し（切欠き１１を有する図２も参照のこと）、アクスル本体１を超えた側に振動ダンパ６のアクスル側の軸受箇所１４を収容するための延長部１３を構成するのかがわかる。

アクスル１のバウンド運動７の際にトレーリングアーム３がシャーシ固定の軸受箇所１５を中心とする円状の旋回運動を行なうことにより、トレーリングアーム３の延長部１３に応じた、バウンド運動７の際に振動ダンパ６が行なう減衰ストローク８の比例拡大が得られる。

換言すればこれは、本発明の図示した実施形態における減衰ストローク８が、アクスルのバウンドストローク７よりも著しく大きくなり、これにより、相応に著しく細く寸法設定された振動ダンパ６を使用することができることを意味する。

従って、本発明により、全体としてコンパクトで省スペースのアクスル本体１、トレーリングアーム３、空気バネ５及び振動ダンパ６の配置と、同時に、振動ダンパ６の省スペースで省重量の一層効率的な設計が得られる。加えて、従来技術（図１）において生じる減衰力の水平に作用する力成分がなくなり、これにより特にトレーリングアーム３の軸受箇所１２，１５が付加的に除荷される。

１ アクスル、アクスル本体
２ キングピン軸受収容部
３ トレーリングアーム
４ シャーシ
５ 空気バネ
６ 振動ダンパ
７ バウンドストローク（アクスル）
８ 減衰ストローク（振動ダンパ）
９ 油圧パワーステアリングシステム
１０ ホイールキャリヤ
１１ 切欠き
１２ 軸受箇所（トレーリングアーム）
１３ アーム延長部、水平間隔
１４ 軸受箇所（振動ダンパ）
１５ 軸受箇所（トレーリングアーム）

Claims (6)

1. アクスル本体（１）、トレーリングアーム（３）、空気バネ（５）及び振動ダンパ（６）を有する、業務用車のためのダイレクトエアサスペンションを有するリジッドアクスルであって、空気バネ（５）が、アクスル本体（１）と車両シャーシ（４）の間に直接的に配置され、少なくとも１つの振動ダンパ（６）のアクスル側の作用箇所（１４）がトレーリングアーム（３）に配置されている形式のものにおいて、
   トレーリングアーム（３）が、アクスル本体（１）の切欠き（１１）内で可動にアクスル本体（１）を貫通し、これにより、トレーリングアーム（３）のアクスル側の軸受（１２）が、アクスル本体（１）のトレーリングアームとは反対の側に配置されていること、を特徴とするリジッドアクスル。
2. トレーリングアーム（３）が、そのアクスル側の軸受箇所（１２）を超える延長部（１３）を備え、振動ダンパ（６）のアクスル側の作用箇所（１４）が、トレーリングアーム（３）の延長部（１３）によって構成されていること、を特徴とする請求項１に記載のリジッドアクスル。
3. 振動ダンパと空気バネが、互いにほぼ平行に配置されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載のリジッドアクスル。
4. 振動ダンパと空気バネが、業務用車の垂直軸に対してほぼ平行に配置されていること、を特徴とする請求項３に記載のリジッドアクスル。
5. トレーリングアーム（３）の延長部（１３）が、フォーク状の軸受収容部として形成されていること、を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のリジッドアクスル。
6. リジッドアクスルが、フロントアクスル又は操舵可能なリーディングアクスルであること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリジッドアクスル。

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