JP7221055B2 - 四点リンク - Google Patents

Description

本発明は、車両のホイールサスペンション、特に乗用自動車又は商用自動車のホイールサスペンションのための、四点リンクに関する。さらに、本発明は、四点リンクを製造する方法にも関する。

四点リンクは、特に商用車で、車両フレームにおいてリジッドアクスルを弾性的に導くために使用される。四点リンクは、この場合、軸を横方向及び縦方向に導く役割を果たす。さらに、四点リンクはスタビライザの機能を果たす。

欧州特許出願第１ ７８７ ８３３号からは、１つのトーション要素及び２つのキャリア要素を有する四点リンクが既知である。キャリア要素は、車両長手方向に延びる。また各キャリア要素が、２つの固定ブッシュを備える。キャリア要素の各一方の固定ブッシュが、車両フレームに支承されている。リジッドアクスルは、各他方のブッシュに固定されている。車両横方向に配置されたトーション要素は、両キャリア要素を相互に接続する。このために、トーション要素は２つの連続する中抜き部を備える。中抜き部が、各キャリア要素を包含する。従って、キャリア要素が相互に旋回すると、トーション要素のねじれが生じる。キャリア要素及びトーション要素は、板金又は鋳鉄製であり、溶接されている。

さらに、ドイツ公開特許第１０ ２０１１ ０７９ ６５４号は、繊維プラスチック複合材料で構成された四点リンクを開示する。この四点リンクは、一体構造又はシェル構造で構成されている。これにより、四点リンクが極めて軽くなる。しかしながら、こうした構造には、大量生産に対する適性の観点において、欠点がある。

欧州特許出願公開第１ ７８７ ８３３号 ドイツ公開特許第１０ ２０１１ ０７９ ６５４号

本発明の課題は、車両のホイールサスペンション用の繊維プラスチック複合材料製の四点リンクを発展させることである。特に、大量生産に対する適性を改善し、製造コストを低減することを目的とする。

この課題は、請求項１の主題により解決される。好適な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明による、車両のホイールサスペンション用の四点リンクは、コア要素と、スレッドと、４つのブッシュと、を備える。スレッドは樹脂で予備含浸されている。さらにコア要素は、トーション要素と、トーション要素と一体的に接合された４つのキャリアアームと、を備える。各キャリアアームの各遠位端には、各支承要素を受容する各ブッシュが配置されている。コア要素及び各ブッシュの周りには、各ブッシュとスレッドとを少なくとも摩擦的に相互接合するために、少なくとも部分的にスレッドが巻かれている。「スレッド」とは、強化繊維（フィラメント）、繊維束（マルチフィラメント、ロービング）又は、織物加工されたマルチフィラメント、と理解される。

「ホイールサスペンション」とは、車両の車輪を、車両のボディ及び/又はフレームと、操縦可能に及び/又は弾性的に連結する装置、と理解される。車両は、自動車、特に商用自動車とすることができるが、乗用自動車とすることもできる。

コア要素は、実質的に、四点リンクの形状を構成するために備えられている。従ってコア要素は、負荷を受けるためでなく、専ら、スレッドの収容のため、又は周りにスレッドを巻かれるために備えられている。換言すると、車軸又はホイールキャリアを通って導かれる負荷及び力は、スレッドで構成される四点リンクの外殻のみによって受けられる。従ってスレッドは、少なくとも摩擦的に４つのブッシュと接合されている。特に、スレッドは、形状的にも４つのブッシュと接合されている。

４つのキャリアアームは、車軸又はホイールキャリアを、車両のフレーム及び／又はボディと連結するために備えられている。そのために、２つのキャリアアームは、車軸又はホイールキャリアと関節状に接続されている。一方、他の２つのキャリアアームは、車両のボディ又はフレームと関節状に接続されている。キャリアアームが、トーション要素を介して相互接続されている。「関節状」とは、本明細書中では、少なくとも１つの軸の周りで回転可能であることを意味する。トーション要素は、４つのキャリアアームを、旋回に対して安定させる役割を果たす。キャリアアーム及びトーション要素は、各キャリアアームの旋回、すなわち、ねじれ軸の周りの各キャリアアームの回転が、トーション要素のねじれを伴うように配置されている。各キャリアアームが旋回する際にトーション要素に及ぼすねじりモーメントの結果として、ねじれが生じる。

本発明による四点リンクは、ロール安定性に関して規定されたねじれ剛性、軸を導く高い横剛性、より良好な快適性挙動に関して定められた前後コンプライアンス、及び規定の運動性又はばね経路を経由する規定の弾性運動性の実現を、製造によって、特に巻く際の繊維配向によって、調整可能とする。特に、四点リンク自体によって、可能な限りほぼ全体の運動性を描くことが可能である。従って、ブッシュに受容される支承要素、特にゴム支承部への負担が緩和される。

スレッド又はスレッドのグループは、好適には、多数の連続繊維からなる。連続繊維は、樹脂で浸漬されている。「スレッドのグループ」とは、複数のスレッドを１つの束にしたもの、と理解される。この束が、再度スレッドを表す。特に、スレッドは、コア要素に巻く直前に含浸させることが可能である。または、樹脂で予備含浸されたスレッド、特にいわゆるトウプレグ半製品、又はプリプレグスレッドを使用することが可能である。湿式巻き方式では、スレッドを、巻きの直前に樹脂に浸漬させ、コア要素の周りに巻く。コア要素上へのスレッドの最高載置速度は、巻く間の、例えば遠心力による樹脂損失に起因して、約０．５ｍ／ｓとすることができる。これに対して、載置速度を、予備含浸されたスレッドを使用することによって、著しく高めることが可能である。なぜなら、樹脂が乾燥しており、従って遠心力の影響が無いためである。従って、スレッドは繊維プラスチック複合材料で形成されている。好適には、スレッドが、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、又は他の好適な繊維プラスチック複合材料で形成されている。

構成要素の好適な発展実施形態において、スレッドは引き伸ばされる。つまり、スレッドが、スレッドに張力を引き起こす力で付勢される。その結果、スレッドは、摩擦的に各キャリアアーム及びトーション要素と接合されている。スレッドは、好適には、各キャリアアームが旋回すると、スレッドとキャリアアームとの摩擦接合によって、スレッドに作用する力が誘発されるように走る。この力は、次いで、スレッドとトーション要素との摩擦結合を介して、トーション要素に伝達される。この場合、誘発された力が、スレッドの張力を増加させるよう作用する。

本発明は、厳密に１本のスレッドが、コア要素及び各ブッシュの周りに複数回巻かれている、という技術的教示を含む。特に、スレッドを自動的に巻きシャフトから巻き戻し、ロボットアームを用いて整然と巻き付け、四点リンクを構成する。さらに、２つ以上のロボットアームが同時に、コア要素の周りに各スレッドを巻き、四点リンクを構成することも考えられる。１本の単独スレッドの代わりに、複数の平行するスレッドを使用すると、製造時間が短縮される。

好適には、コア要素は、発泡材料で構成されている。特に、コア要素が、固形で、軽量で、永久的な発泡材料で構成されている。好適には、発砲材料は、例えばポリウレタン又はポリスチロールであるポリマーで構成されている。さらに、コア要素は、インライナコア、ロストコア、又はブローコアとしても構成することができる。特に、コア要素にスレッドが巻かれ、従って形状を与えるシェーパとしての役割を果たす、という特性が、コア要素に不可欠である。

好適には、各ブッシュは、金属材料で構成されている。特に、ブッシュが、鋼合金又は軽金属合金、特にアルミニウム合金又はマグネシウム合金で構成されている。さらにブッシュは、少なくともコア要素と接着されている。コアは、巻きプロセスの間、ブッシュの位置が確保されるようにブッシュを受容する。

好適な実施形態により、スレッドは、各キャリアアームにおいて、各キャリアアームの各長手方向軸線に対して、実質的に平行に導かれている。好適には、スレッドは、各キャリアアーム及びキャリアアームと一体的に接合されたトーション要素の周りに、放射状に巻かれている。特に、両方のフレーム側キャリアアームは、スレッドが連続的な巻きプロセスにおいてコア要素上に収容されるように、トーション要素から角度を付けられている。キャリアアームは、実質的に、撓みを吸収するために備えられている。

好適には、スレッドは、各キャリアアームの各正面において、各キャリアアーム５の各長手方向軸線７に対して、１５度乃至４５度の角度範囲で導かれている。これにより、特に、横方向の力から発生する、せん断応力を受けることが可能になる。好適には、キャリアアームは、各正面において、スレッドで格子状に巻かれる。これにより、各キャリアアームは、軽量構造でありつつ硬化される。代替的に、スレッドを全面に巻き付けることも可能である。

更に好適には、スレッドは、トーション要素において、四点リンクの長手方向軸線に対して、４０度乃至６０度の角度範囲で導かれている。トーション要素が、特に、ねじれから発生するせん断応力によって負荷を受ける。特に、トーション要素の全表面がスレッドで覆われており、周りに特に複数回巻かれている。好適には、コア要素の全表面がスレッドで覆われており、周りに特に複数回巻かれている。

好適な実施形態によれば、コア要素は、多数のスレッド巻を受容する凹部を備える。換言すると、リセス状の凹部がコア要素に構成されている。凹部は、材料が不所望に蓄積することなく、特に四点リンクの外側に材料の隆起を構成することなく、複数のスレッド層を受容するために備えられている。さらに、コア要素が、スレッドのために、特にコアにおける転向点に収容面ができるよう構成されている。収容面は、スレッドを有利にも引き伸ばした状態で張力をかけてコア要素に収容するために、備えられている。

好適な実施形態により、各ブッシュは、各負荷導入要素と、少なくとも部分的に、形状的に接合されている。各負荷導入要素は、スレッドと、少なくとも摩擦的に接合されている。各負荷導入要素は、実質的に、圧縮力を受けるために備えられている。スレッドは、実質的に、引張力を受けるために備えられている。特に、負荷導入要素とブッシュの間、及び／又は負荷導入要素とスレッドの間には、接着層が構成されている。接着層は、負荷導入要素とブッシュの間、又は負荷導入要素とスレッドの間の接着性を高めるために備えられている。さらに、負荷導入要素とスレッドの間の接着を、負荷導入要素の表面を接着に適するよう処理することによって、又は接着剤によって、高めることも考えられる。好適には、各負荷導入要素は、金属材料で構成されている。特に、各負荷導入要素が、鋼合金又は軽金属合金、特にアルミニウム合金又はマグネシウム合金で構成されている。さらに、各負荷導入要素は、鋳造、成形、又は機械加工によって製造されている。例えば、各負荷導入要素は、板金材料で製造されている。代替的に、負荷導入要素は、繊維強化プラスチック（例えばＳＭＣ）で構成される。

本発明による四点リンクを製造する、本発明による方法は、特に以下の方法のステップを含む。まず、コア要素を製造するステップであって、コア要素が、トーション要素と、トーション要素と一体的に接合された４つのキャリアアームと、を備えるステップ。その後、各ブッシュを、各キャリアアームの各遠位端と接続するステップであって、特に、各ブッシュを、各キャリアアームの各遠位端に接着するステップ。最後に、コア要素及び各ブッシュの周りに、少なくとも部分的に、予備含浸されたスレッドを巻き、各ブッシュとスレッドの間を、少なくとも摩擦的に接合するステップであって、特に、四点リンクの実質的に全表面がスレッドで構成されるように、コア要素及び４つのブッシュの周りに、スレッドを巻くステップ。個々の方法のステップを、好適には、上述の順番で実行する。しかしながら、技術的条件が許す限りにおいては、順番を逸脱して実行することも可能である。

好適な実施形態によれば、ロボットアームはコア要素を受ける。スレッドが周りに巻かれる間、ロボットアームがコア要素を導く。好適には、ロボットアームは、三次元で移動可能である。特に、スレッドを巻きシャフトから巻き戻し、コア要素の周りに巻き付ける。好適には、スレッドはトウプレグとして構成されている。代替的な実施形態により、シャフトはコア要素を受ける。ロボットアームは、コア要素の周りにスレッドを巻くために、スレッドを導く。特に、シャフトは回転可能に支承されている。代替的に、巻きプロセスの間に、固定された巻きシャフトを１回以上変化させる（再クランプ）。

以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を参照して詳説する。図面において、同一又は類似の要素には、同一の符号を付記している。

本発明による四点リンクの概略的な平面図である。 図１に示す本発明による四点リンクの、概略的な正面図である。 図１に示す本発明による四点リンクのコア要素の、概略的な平面図である。コア要素には、４つのブッシュが配置されている。 図３に示すコア要素の、概略的な側面図である。 更なる実施形態による、部分的に示された本発明による四点リンクの、概略的な断面図である。 図１に示す本発明による四点リンクを製造する方法を、図解する概略図である。 図１に示す本発明による四点リンクを製造する更なる方法を、図解する概略図である。

図１によれば、本発明による四点リンク１は、図示されていない車両のホイールサスペンション用であり、コア要素２、スレッド３、及び４つのブッシュ６を備える。スレッド３は、例示的に、極めて簡略化されて示されている。特に、スレッド３は、四点リンク１の実質的に全表面を構成する。コア要素２は、トーション要素４及びトーション要素４と一体的に接合された４本のキャリアアーム５からなる。各キャリアアーム５の各遠位端には、各ブッシュ６が配置されている。ブッシュ６が、図示されていない支承要素、特にゴム‐金属製ジョイントを受容する。四点リンク１は、例えば、トラクタユニットにおいて、シャーシ連結部として使用される。その場合、四点リンク１が三角形アーム及びスタビライザの機能を引き受ける。従って、四点リンク１は、軸を横方向及び主として長手方向に導く役割を果たす。さらに、ロール安定性も、四点リンクを介して実現される。

コア要素２及び各ブッシュ６の周りに、少なくとも部分的に、スレッド３が巻かれていることによって、各ブッシュ６及びスレッド３が、少なくとも摩擦的に相互接合されている。コア要素２は、負荷を導くのでなく、スレッド３に対して形状を与えるのみの役割を果たす。スレッド３は、多数の連続繊維からなり、樹脂で予備含浸されている。それに対して、コア要素２は発泡材料で構成されている。さらに、各ブッシュ６は金属材料で構成されている。コア要素２、スレッド３、及びブッシュ６は、本質的な接合を伴う準一体構造を備える。

特に、厳密に１本のスレッド３が、コア要素２及び各ブッシュ６の周りに複数回巻かれている。スレッド３は、この場合、各キャリアアーム５において、各キャリアアーム５の各長手方向軸線７に対して実質的に平行に導かれ、曲げ応力を受ける。さらに、スレッド３は、トーション要素４において、四点リンク１の長手方向軸線９に対して約４０度乃至約６０度、好適には４５度の角度で導かれ、ねじれからのせん断応力を受ける。

図２は、図１に示す四点リンク１を正面図で示す。スレッド３は、各キャリアアーム５の各正面８において、各キャリアアーム５の各長手方向軸線７に対して約２０度の角度で導かれ、横方向の力からのせん断応力を受ける。

図３において、コア要素２は、コア要素２に固定された図１のブッシュ６と共に示される。従って、スレッド３が周りに巻かれる前の、コア要素２が示される。コア要素２は、複数の、好適には２つの凹部１０を備える。凹部１０が、多数のスレッド巻を受容する。両凹部１０は、トーション要素４の厚さを、局所的に限定して低減する。これによって、スレッド３の多数の交点を備えることになるトーション要素４の外側のこの領域に、材料が蓄積することを回避する。さらに、スレッド３の転向点の負荷を適切に受ける４つの収容面１３が、トーション要素４に備えられている。

図４によれば、図３のコア要素２が、側方から示される。図４からは、コア要素２の、特に平坦な構造が見て取れる。コア要素２の平坦な構造に伴い、完成品の四点リンク１は平坦な構造となる。これによって、構造スペースが節約される。さらに図３からは 、各キャリアアーム５の各遠位端が、図３に示される各ブッシュ６に対して、少なくとも部分的に相補的に構成されていることが分かる。

図５により、本発明による四点リンク１の更なる実施形態が、断面図で示される。４つのキャリアアーム５のうちの１つの、特に遠位端が示される。以下に、４つのキャリアアーム５のうちの１つのキャリアアームについて記載する。しかしながら、この記載は、記載するキャリアアームと実質的に同一に構成されている他の３つのキャリアアーム５についても当てはまる。キャリアアーム５に配置されたブッシュ６は、負荷導入要素１１と、少なくとも部分的に、形状的に接合されている。特に負荷導入要素１１は、少なくとも部分的に半円形に構成され、ブッシュ６を部分的に受容する。負荷導入要素１１は、実質的に、圧縮力をブッシュ６から、ブッシュ６と放射状に接続されたスレッド３へと導くために備えられている。スレッド３及び負荷導入要素１１は、摩擦的に相互接合されている。ベアリングブッシュ１１は、板金要素で構成されている。

図６は、本発明による四点リンク１を製造する、好適な方法を示す。コア要素２には、４つのブッシュ６が配置されている。三次元で移動可能なロボットアーム１２は、コア要素２を受ける。さらに、予備含浸されたスレッド３は、回転可能なシャフト１４に巻き付けられている。スレッドを、移動不能に固定されたガイド要素１５を介してシャフト１４から巻き戻し、コア要素２の周りに巻き付ける。コア要素２の周りにスレッド３を巻く間、ロボットアーム１２でコア要素２を導く。

図７は、本発明による四点リンク１を製造する、更なる好適な方法を示す。コア要素２には、４つのブッシュ６が配置されている。好適には、回転可能なシャフト１６がコア要素２を受ける。さらに、予備含浸されたスレッド３も、回転可能なシャフト１４に巻き付けられている。スレッドを、ロボットアーム１２に配置されたガイド要素１５を介してシャフト１４から巻き戻し、コア要素２の周りに巻き付ける。従って、ロボットアーム１２が、コア要素２の周りにスレッド３を巻くために、ガイド要素１５を介してスレッド３を導く。コア要素２に構成されたトーション要素４の周りの、実質的に全面に巻くために、コア要素２を、少なくとも１度はシャフト１６から外し、再クランプさせる。

本発明は、前出の実施形態に限定されない。更なる発展実施形態の可能性を、特に記載から得ることができる。

１ 四点リンク
２ コア要素
３ スレッド
４ トーション要素
５ キャリアアーム
６ ブッシュ
７ キャリアアームの長手方向軸線
８ キャリアアームの正面
９ 四点リンクの長手方向軸線
１０ 凹部
１１ 負荷導入要素
１２ ロボットアーム
１３ 収容面
１４ シャフト
１５ ガイド要素
１６ シャフト

Claims (11)

1. 車両のホイールサスペンション用の四点リンク（１）であって、コア要素（２）と、１本のスレッド又は複数の平行するスレッド（３）と、４つのブッシュ（６）と、を備え、各前記スレッド（３）が樹脂で浸漬され又は予備含浸され、さらに前記コア要素（２）が、トーション要素（４）と、前記トーション要素（４）と一体的に接合された４つのキャリアアーム（５）と、を備え、各前記キャリアアーム（５）の各遠位端には、各支承要素を受容する各ブッシュ（６）が配置され、前記コア要素（２）及び各前記ブッシュ（６）の周りには、各前記ブッシュ（６）と前記スレッド（３）とを少なくとも摩擦的に相互接合するために、少なくとも部分的に前記スレッド（３）が巻かれており、
   各前記ブッシュ（６）が、各前記キャリアアーム（５）の少なくとも一部を覆う各負荷導入要素（１１）と少なくとも部分的に形状的に接合され、
   各前記負荷導入要素（１１）が、前記スレッド（３）と少なくとも摩擦的に接合されており、各前記キャリアアーム（５）及び各前記ブッシュ（６）の外面に沿って設けられたシート状部材である、四点リンク（１）。
2. 請求項１に記載の四点リンク（１）であって、厳密に１本のスレッド又は複数の平行するスレッド（３）が、前記コア要素（２）及び各前記ブッシュ（６）の周りに巻かれていることを特徴とする四点リンク（１）。
3. 請求項１又は２に記載の四点リンク（１）であって、前記コア要素（２）が、発泡材料で構成されていることを特徴とする四点リンク（１）。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の四点リンク（１）であって、各前記ブッシュ（６）が、金属材料又は繊維強化プラスチックで構成されていることを特徴とする四点リンク（１）。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の四点リンク（１）であって、前記スレッド（３）が、各前記キャリアアーム（５）において、各前記キャリアアーム（５）の各長手方向軸線（７）に対して、実質的に平行に導かれていることを特徴とする四点リンク（１）。
6. 請求項１～５の何れか一項に記載の四点リンク（１）であって、前記スレッド（３）が、各前記キャリアアーム（５）の各正面（８）において、各前記キャリアアーム（５）の各長手方向軸線（７）に対して、１５度乃至４５度の角度範囲で導かれていることを特徴とする四点リンク（１）。
7. 請求項１～６の何れか一項に記載の四点リンク（１）であって、前記スレッド（３）が、前記トーション要素（４）において、前記四点リンク（１）の長手方向軸線（９）に対して、４０度乃至６０度の角度範囲で導かれていることを特徴とする四点リンク（１）。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載の四点リンク（１）であって、前記コア要素（２）が、多数のスレッド巻を受容する凹部（１０）を備えることを特徴とする四点リンク（１）。
9. 請求項１～８の何れか一項に記載の四点リンク（１）を製造する方法であって、
   コア要素（２）を製造するステップであって、前記コア要素（２）が、トーション要素（４）と、前記トーション要素（４）と一体的に接合された４つのキャリアアーム（５）と、を備えるステップと、
   各ブッシュ（６）を、各前記キャリアアーム（５）の各遠位端と接続するステップと、
   前記コア要素（２）及び各前記ブッシュ（６）の周りに、少なくとも部分的に、予備含浸されたスレッド（３）を巻き、各前記ブッシュ（６）と前記スレッド（３）の間を、少なくとも摩擦的に接合するステップと、を含む方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、ロボットアーム（１２）は前記コア要素（２）を受け、前記スレッド（３）が周りに巻かれる間、前記ロボットアーム（１２）が前記コア要素（２）を導くことを特徴とする方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、シャフト（１６）は前記コア要素（２）を受け、ロボットアーム（１２）が、前記コア要素（２）の周りに前記スレッド（３）を巻くために、前記スレッド（３）を導くことを特徴とする方法。

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