JP6401506B2 - 車両のリヤサスペンション構造 - Google Patents

Description

本発明は、トラニオン式サスペンション等を有する車両において、簡単な構造で板ばねの寿命を向上し得る車両のリヤサスペンション構造に関する。

従来、大型トラックのリヤアクスルでは、一軸あたりの軸重の軽減を図るため、車軸を後前軸と後後軸の二軸としたものが知られており、このような後二軸車における後前軸と後後軸を懸架するサスペンションとして、トラニオン式サスペンションが広く用いられている。

図３、図４はこのようなトラニオン式サスペンションの一例を示すもので、トラニオンブラケット１によってフレーム２に固定されたトラニオンシャフト３と、該トラニオンシャフト３上にＵボルト４，４とスプリングパッド４ａによって束ねられた複数枚の板ばね５ａ〜５ｅからなるリーフスプリング５とを備えており、該リーフスプリング５の長手方向両端には、後前軸と後後軸をなすアクスル６，６がゴム板と金属板を交互に積層してなる積層体７，７を介して懸架支持される。

リーフスプリング５に積層体７，７を取り付けるために、リーフスプリング５の両端には、リーフスプリング５を構成する板ばね５ａ〜５ｅのうち、最も下側の板ばね５ａと、該板ばね５ａの上の板ばね５ｂとの間に、パッド部材８，８が挟み込まれ、板ばね５ａと５ｂの間の長手方向中間部には、パッド部材８，８を挟み込む隙間を確保するためのスペーサ９が挟み込まれる。

パッド部材８は、図５に示す如く、板ばね５ａ、５ｂの幅方向（左右方向）外側に張り出した張出部８ａを有しており、この張出部８ａには、ボルト１０が貫通する貫通孔８ｂが形成されている。この貫通孔８ｂにボルト１０を貫通させ、該ボルト１０にナット１１を取り付けて締め付けることにより、パッド部材８が積層体７の取付板７ａに取り付けられ、パッド部材８と積層体７の取付板７ａとの間に板ばね５ａが挟持される。このとき、積層体７の取付板７ａとパッド部材８の張出部８ａとの間には、前記ボルト１０に嵌合するカラー１２を設けており、このカラー１２によって、板ばね５ａが締め付けられることなくパッド部材８を積層体７の取付板７ａに固定できるようになっている。

また、リーフスプリング５の両端部には、図５に破線で示す如く、板ばね５ａ、５ｂの幅方向両端を切り欠いて板幅を小さくした幅落とし部５１が形成されており、該幅落とし部５１が積層体７の取付板７ａの上に載置される。

このようにして、車両の荷重がリーフスプリング５によって支えられ、リーフスプリング５を構成する板ばね５ａ〜５ｅが撓むことにより路面の凹凸に起因する路面とフレーム２の間隔の変化が吸収されるようになっている。

しかしながら、こうした構造のトラニオン式サスペンションにおいては、リーフスプリング５を構成する板ばね５ａ〜５ｅのうち最も下側の板ばね５ａと、その上の板ばね５ｂとの間に隙間があるため、板ばね５ａが他の板ばね５ｂ〜５ｅと重なり合わず一枚の板ばねとして独立して作用することになり、結果として板ばね５ａに発生する応力に偏りが生じ、板ばね５ａの寿命が短くなってしまう問題があった。

すなわち、リーフスプリング５を構成する板ばね５ａ〜５ｅには、すべて板厚および断面積がほぼ一定な平板状の板ばねが用いられているが、これら板ばね５ａ〜５ｅのうち、板ばね５ａ以外の板ばね５ｂ〜５ｅは、互いに密着するように束ねられ、且つ板ばね５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅの順にばね全長が小さくなるように重ねられている。このため、板ばね５ｂ〜５ｅは、互いに重なり合った部分においては、各板ばね５ｂ〜５ｅ同士の間で荷重を分担しあうようにして協働する。言い換えると、板ばね５ｂ〜５ｅ全体として、長手方向中間部から両端に向かって断面積が段階的に小さくなる一つのマルチリーフスプリングとして機能する。このため、リーフスプリング５に荷重がかかった場合、各板ばね５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅに発生する応力は、例えば、図６のグラフに破線で示すような形で分布する。

また同時に、マルチリーフスプリングとして協働する板ばね５ｂ〜５ｅは、板ばね５ｂ〜５ｅが撓む際、密着した状態で束ねられた板ばね５ｂ〜５ｅ同士の間に板間摩擦が発生することにより、サスペンションに入力される衝撃力を減衰させる機能も果たしている。

一方、板ばね５ａは、他の板ばね５ｂ〜５ｅと密着していないため、断面積がほぼ均一な一枚の板ばねとして、他の板ばね５ｂ〜５ｅとは独立して作用することになる。すなわち、リーフスプリング５に荷重がかかった場合、板ばね５ａには、長手方向中間部を支点とし、両端部を力点とする一種の片持ち梁の形で曲げモーメントが作用するが、板ばね５ａは断面積がほぼ均一な板ばねであるため、板ばね５ａには、例えば図６のグラフに実線で示すような形で応力が発生する。したがって、板ばね５ａの長手方向中間部に応力が集中し、結果として板ばね５ａの寿命が短くなる虞がある。特に、荷重が過積載の状態で使用されることが多い条件下では、このような問題が顕在化しやすい。

また、リーフスプリング５を構成する板ばね５ａ〜５ｅのうちでも最も下側にある板ばね５ａは通常、板厚が大きく設計されるため、リーフスプリング５の両端に幅落とし部５１（図５参照）を形成するにあたり、通常のプレス加工で板ばね５ａを切り抜くことは困難である。このため、リーフスプリング５の両端に幅落とし部５１を設けるためには板ばね５ａの切削加工を行う必要があるが、この切削加工にかかるコストが非常に高いという問題も有していた。

尚、この種のトラニオン式サスペンションの技術的水準を示す文献としては、例えば、特許文献１がある。

特開２０１０−１７３５２８号公報

上記した応力の偏りの問題は、例えば、図７に示す如く、リーフスプリング５'を構成する各板ばね５ａ'〜５ｅ 'を、長手方向中間部から両端に向かって断面積が連続的に小さくなるテーパばねとし、リーフスプリング５'をテーパリーフスプリングとして構成することで回避できる。このようにすれば、板ばね５ａ'の両端における板厚が薄くなるため、プレス加工によって幅落とし部を形成することが可能であり、切削加工にかかるコストの問題もあわせて解決できる。ただし、このようにした場合には、各板ばね５ａ'〜５ｅ '同士が密着せず、板ばね５ａ'〜５ｅ '同士の間に板間摩擦が発生しないので、リーフスプリング５'自体に衝撃力を減衰させる機能を持たせることができない。このため、サスペンション装置にリーフスプリング５'とは別に図示しないショックアブソーバを設置する必要があるが、油圧ダンパ機構を用いるショックアブソーバは高価であるため、コストが嵩んでしまう問題がある。

上記問題に対処する別の方法としては、例えば、図８に示す如く、リーフスプリング５"にスペーサを用いず、最も下側の板ばね５ａ"の端部を折り曲げることによって、パッド部材８を取り付ける隙間を確保する方法がある。このようにすれば、板ばね５ａ"を板ばね５ｂ"と密着させることができ、板ばね５ａ"〜５ｅ"が一つのマルチリーフスプリングとして協働することになるため、応力の偏りの問題は発生しない。しかしながら、板ばね５ａ"の端部に曲げ加工を施すための設備が別途必要となるほか、板ばね５ａ"端部の板厚は大きいままであるため、リーフスプリング５"に幅落とし部を形成するにあたってはやはり切削加工に依らざるを得ないなど、コスト面で問題を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構造で板ばねの寿命を向上し、且つ加工にかかるコストも削減し得る車両のリヤサスペンション構造を提供しようとするものである。

本発明は、複数の板ばねを備えたリーフスプリングと、ゴム板と金属板が交互に積層され上側に取付板を備えた積層体と、前記リーフスプリングを構成する複数の板ばねのうち、最も下側の板ばねとその上の板ばねとの間に配置され、前記最も下側の板ばねを前記積層体の取付板との間に挟持して前記リーフスプリングと前記積層体とを連結するパッド部材とを有し、前記最も下側の板ばねは、長手方向中間部から両端に向かって断面が小さくなるテーパばねとして構成されており、前記リーフスプリングを構成する板ばねのうち、前記最も下側の板ばね以外の板ばねは、各々が板厚および断面積がほぼ一定な平板状の板ばねであり、且つ互いに密着するように束ねられ、上側の板ばねほどばね全長が小さくなるように重ねられていることを特徴とする車両のリヤサスペンション構造にかかるものである。

本発明の車両のリヤサスペンション構造において、前記最も下側の板ばねであるテーパばねは、前記リーフスプリングに荷重が加わった際に前記最も下側の板ばねに発生する応力が均一に分布するよう構成されていることが好ましい。

而して、このようにすれば、前記リーフスプリングの下側の板ばねの長手方向中間部に応力が集中することがなく、応力の集中により前記リーフスプリングの下側の板ばねが短寿命化する虞はなくなる。且つ、前記リーフスプリングの下側の板ばねの両端に幅落とし部を形成するにあたっては該板ばねを通常のプレス加工によって切り抜けば良く、切削加工に伴うコストを削減することができる。また、板ばね同士の間に発生する板間摩擦によって衝撃力を減衰させることができるため、ショックアブソーバを取り付ける必要がなく、ショックアブソーバを採用することによるコストの上昇を抑えることができる。

本発明の車両のリヤサスペンション構造によれば、簡単な構造で板ばねの寿命を向上し、且つ加工にかかるコストも削減し得るという種々の優れた効果を奏し得る。

本発明の実施による車両のリヤサスペンション構造の形態を示す側面図である。 本発明の実施による車両のリヤサスペンション構造の作用を示す概念図である。 従来の車両のリヤサスペンション構造の一例を示す側面図である。 トラニオン式サスペンション装置におけるリーフスプリングの端部支持構造を示す拡大図である。 パッド部材の平面図である。 従来の車両のリヤサスペンション構造の作用を示す概念図である。 従来の車両のリヤサスペンション構造の別の例を示す概念図である。 従来の車両のリヤサスペンション構造の更に別の例を示す概念図である。

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、図２は本発明の実施による車両のリヤサスペンション構造の形態の一例を示すものであり、図中、図３〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。本実施態例の基本的な構成は図３に示す従来のリヤサスペンション構造と同様で、トラニオンブラケット１によってフレーム２に固定されたトラニオンシャフト３と、該トラニオンシャフト３上にＵボルト４，４とスプリングパッド４ａによって束ねられた複数枚の板ばね１３ａ〜１３ｅからなるリーフスプリング１３とを備えている。尚、リーフスプリング１３を構成する板ばねは、説明の便宜上、本実施例では１３ａ〜１３ｅの５枚としているが、板ばねの枚数は実際にはこれより多くても少なくても良いことは勿論である。

本実施例の特徴とするところは、リーフスプリング１３を構成する板ばね１３ａ〜１３ｅのうち、最も下側の板ばね１３ａを、長手方向中間部において最も厚い板厚を有し、そこから両端に向かって板厚が連続的に薄くなるテーパばねとして構成した点にある。

従来のものと同様、リーフスプリング１３の両端には、後前軸と後後軸をなすアクスル６，６がゴム板と金属板を交互に積層してなる積層体７，７を介して懸架支持される。リーフスプリング１３の両端には、最も下側の板ばね１３ａと、該板ばね１３ａの上の板ばね１３ｂとの間にパッド部材８，８が配置されるが、本実施例においては、パッド部材８，８を挟み込むための隙間は上記した板ばね１３ａのテーパ構造によって確保されるため、従来例のような、最も下側の板ばねとその上の板ばねの間の長手方向中間部に挟み込むスペーサは不要である。

パッド部材８は、図５に示す如く、従来例と同様、板ばね１３ａ、１３ｂの幅方向（左右方向）外側に張り出した張出部８ａを有し、張出部８ａには、ボルト１０が貫通する貫通孔８ｂが形成されている。この貫通孔８ｂにボルト１０を貫通させ、該ボルト１０にナット１１を取り付けて締め付けることにより、パッド部材８が積層体７の取付板７ａに取り付けられ、パッド部材８と積層体７の取付板７ａとの間に板ばね１３ａが挟持され、これにより、リーフスプリング１３と積層体７が連結される。積層体７の取付板７ａとパッド部材８の張出部８ａとの間には、前記ボルト１０に嵌合するカラー１２を設けられている。

リーフスプリング１３の両端には、図５に破線で示す如く、板ばね１３ａ、１３ｂの幅方向両端を切り欠いて板幅を小さくした幅落とし部１３１が形成されており、該幅落とし部１３１が積層体７の取付板７ａの上に載置される。

次に、上記した実施例の作動を説明する。

リーフスプリング１３を構成する板ばね１３ａ〜１３ｅのうち、板ばね１３ａ以外の板ばね１３ｂ〜１３ｅについては、図３や図６に示した従来例の板ばね５ｂ〜５ｅと同様、すべて板厚および断面積がほぼ一定な平板状の板ばねが用いられている。これらの板ばね１３ｂ〜１３ｅは互いに密着するように束ねられ、且つ板ばね１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの順に上側の板ばねほどばね全長が小さくなるように重ねられているため、板ばね１３ｂ〜１３ｅ全体として、長手方向中間部から両端に向かって断面積が段階的に小さくなる一つのマルチリーフスプリングとして機能する。すなわち、板ばね１３ｂ〜１３ｅは、互いに重なり合った部分においては、各板ばね１３ｂ〜１３ｅ同士の間で荷重を分担するようにして協働するため、リーフスプリング１３に荷重がかかった場合、各板ばね１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに発生する応力は、図２のグラフに破線で示すような形で分布する。

一方、板ばね１３ａについては、上記した通り、長手方向中間部において最も厚い板厚（最も大きい断面積）を有し、そこから両端に向かって板厚が連続的に薄くなる（断面積が小さくなる）テーパばねとして構成されている。リーフスプリング１３への荷重により板ばね１３ａにかかる曲げモーメントは、板ばね１３ａの長手方向中間部において最も大きく、前後両端において最も小さくなるように作用するが、本実施例の板ばね１３ａにおいては、上記テーパ構造をとっているために、板ばね１３ａに発生する応力は、図２のグラフに実線で示す如く、板ばね１３ａの各部に均一に分布する。したがって、長手方向中間部に応力が集中することがなく、応力の集中により板ばね１３ａが短寿命化する虞はなくなる。

しかも、板ばね１３ａの板厚は両端において薄くなっているため、幅落とし部１３１を形成するにあたっては通常のプレス加工によって板ばね１３ａを切り抜くことができ、切削加工を行う必要はない。このため、切削加工に伴うコストも削減することができる。

尚、本実施例においては、リーフスプリング１３を構成する板ばね１３ａ〜１３ｅのうち、板ばね１３ａ以外の板ばね１３ｂ〜１３ｅは従来例と同様、互いに密着して束ねられているため、板ばね１３ｂ〜１３ｅ同士の間に板間摩擦が発生し、これによってサスペンション装置に入力される衝撃力を減衰させることができる。したがって、高価なショックアブソーバを取り付ける必要がなく、ショックアブソーバを採用することによるコストの上昇を抑えることができる。

また、本実施例において使用しているテーパばねである板ばね１３ａには、例えば図７に示すような既存のテーパリーフスプリングに用いられているものを流用することができるため、新たに専用のテーパばねを製造する必要はない。且つ、図３に示すような従来のトラニオン式サスペンションから、リーフスプリング５の最も下側の板ばね５ａとともにスペーサ９を取り外し、代わりにテーパばねである板ばね１３ａを取り付けることにより、本発明によるトラニオン式サスペンションとすることも可能である。このように、従来の板ばね等の材料をそのまま利用して、コストをかけず簡単に本発明の車両のリヤサスペンション構造を実施することができる。

而して、上記した本実施例によれば、簡単な構造で板ばねの寿命を向上し、且つ加工にかかるコストも削減し得る。

尚、本発明の車両のリヤサスペンション構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、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。

７ 積層体
７ａ 取付板
８ パッド部材
１３ リーフスプリング
１３ａ〜１３ｅ 板ばね

Claims (2)

1. 複数の板ばねを備えたリーフスプリングと、
   ゴム板と金属板が交互に積層され上側に取付板を備えた積層体と、
   前記リーフスプリングを構成する複数の板ばねのうち、最も下側の板ばねとその上の板ばねとの間に配置され、前記最も下側の板ばねを前記積層体の取付板との間に挟持して前記リーフスプリングと前記積層体とを連結するパッド部材とを有し、
   前記最も下側の板ばねは、長手方向中間部から両端に向かって断面が小さくなるテーパばねとして構成されており、
   前記リーフスプリングを構成する板ばねのうち、前記最も下側の板ばね以外の板ばねは、各々が板厚および断面積がほぼ一定な平板状の板ばねであり、且つ互いに密着するように束ねられ、上側の板ばねほどばね全長が小さくなるように重ねられていることを特徴とする車両のリヤサスペンション構造。
2. 前記最も下側の板ばねであるテーパばねは、前記リーフスプリングに荷重が加わった際に前記最も下側の板ばねに発生する応力が均一に分布するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のリヤサスペンション構造。

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