JP2008506588A - 独立懸架装置式２軌道動力車両の後車軸 - Google Patents

Abstract

本発明は、ホイールキャリヤを案内する下部リンク棒と、実質的に車輪上方の領域へ延びているホイールキャリヤのブラケットに係合している上部案内装置とを備えた、独立懸架式２軌道動力車両の後車軸に関する。上部案内装置は中実の案内軌道により形成され、案内軌道は該案内軌道に沿って変位可能な案内要素を備えている。有利には、案内軌道は動力車両の車体に直接または間接に固定され、案内要素はホイールキャリヤのブラケットに直接または間接に固定されている。案内軌道は直線状に形成され、或いは、一定の曲率を持って、または案内軌道に沿って変化する曲率をもって湾曲して形成されていてよい。補助的に、直線状の案内軌道に調整溝を設けてもよく、該補助的な調整溝を介して、案内軌道に沿って案内要素が運動するときに案内要素に付加運動を与えることができる。有利には、ホイールキャリヤのブラケットと車体との間に支持ばね要素を配置するのがよい。この種の後車軸は、両車輪の間に大きな自由空間を提供することを特徴としており、同時に走行快適性および走行ダイナミックスに対する高度な要求をも満たすものである。

Description

本発明は、ホイールキャリヤを案内する下部リンク棒と、実質的に車輪上方の領域へ延びているホイールキャリヤのブラケットに係合している上部案内装置とを備えた、独立懸架式２軌道動力車両の後車軸に関するものである。

背景技術として、まだ公開されていない特許文献１以外に、特許文献２および特許文献３を指摘する。

走行ダイナミックスおよび走行快適性の点で高度な要求を課せられた動力車両では、運動力学的、弾性動力学的精密調整のうえで最善の前提条件を提供するという理由で、ダブルウィッシュボーン型車軸およびそのバリエーションが一般に認められている。通常、後車軸には、車輪以外に支持ばね装置と緩衝装置とが実装されており、ホイールキャリヤにより直接車両の車体に取り付けられているか、或いは、トランスバースリンク棒により車体に取り付けられるか、或いは、いわゆる後車軸キャリヤに取り付けられることもある。後車軸キャリヤは、防音と良好な縦方向ばね運動を得る目的で、大型の後車軸キャリヤゴム軸受を介して車体と結合されている。このような通常の後車軸構成の場合、いわゆるサスペンションストラットはホイールカバーグラウンド側方の比較的高い位置にあり、したがって車体のこの領域にあるトランクルームの最大荷物積み込み幅をかなり阻害している。

後車軸の領域で動力車両により広い車室（たとえばトランクルームの荷物積み込み幅）を提供するため、基本的には、車輪懸架装置にホイールキャリヤのいわゆるブラケットを備えさせることができる。ブラケットはほぼ車輪上方領域に延在し、上部車輪案内装置に係合している。前記特許文献３に記載の技術水準では、前記上部案内装置は板ばねとして形成され、したがって車体と車輪との間で支持ばねの機能をも兼ね備えている。しかしながら、この配置構成はサスペンションの快適性、走行快適性および走行ダイナミックスの点で高度な要求を満足させるものではない。まだ公開されていない前記特許文献１では、支持ばねはコイルばねまたはエアスプリングとして形成され、このコイルばねまたはエアスプリングと、ほぼ車両横方向に延びている１本または２本の上部トラバースリンク棒とを介して、ホイールキャリヤのいわゆるブラケットが案内されている。

独国特許出願第１０３５５１９８号 独国特許出願公開第１９９０３４３５Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９５２４１０６Ａ１号明細書

本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の後車軸において、前記諸要求に最大限即応した後車軸を提供することである。

この課題の解決手段は、上部案内装置が中実の(koerperlich)案内軌道により形成され、案内軌道が該案内軌道に沿って変位可能な案内要素を備えていることを特徴としている。従属項の内容は有利な他の構成に関わる。

上部トランスバースリンク棒は車室用に提供される車輪間の構成空間を限定し、したがってできるだけ短いトランスバースリンク棒を設けねばならないが、反面車輪懸架装置に対し要求される運動力学的、弾性動力学的特性を実現させる点ではある程度の最短長さを下回るべきではないという認識の下に、本発明は、いわゆる上部案内装置を、運動力学的にトラバースリンク棒と同価値の中実な案内軌道の形態で構成することを提案するものである。すなわち、トラバースリンク棒により定義される仮想上の案内軌道の形態ではなく、機械的な案内軌道の形態で構成し、この案内軌道に沿っていわゆる案内要素を適宜案内させるものである。この場合、案内要素は直接または間接にホイールキャリヤのブラケットに固定されていてよく、或いは該ブラケットに支持されていてよい。これに対し「機械的な」、実体的に(koerperlich)設けられる案内軌道は、直接または間接に車両の車体または上部構造に固定されていてよく、或いは、これに支持されていてよい。もちろん運動力学的に逆の構成も可能である。

案内軌道（案内要素と協働する）のいわゆる案内幾何学は、そのつどの運動力学的要求に対応させることができる。最も簡単なケースでは、直線に沿った直線案内で十分である。しかしながら、より高度な運動力学的要求に対しては、一定の曲率半径の湾曲した案内軌道も可能であり、一般的なケースでは、曲率半径が変化する、空間的に（すなわち３つの軸線のまわりに）湾曲した軌道が可能である。この場合、実体的な案内軌道は、たとえば円形横断面を備えた、適当に成形したロッドとして構成されていてよい。たとえばスリーブ状の案内要素はこのロッドでロッド軸線に沿って変位可能に案内される。案内軌道上での案内要素の支持手段は、その都度の案内幾何学に応じて種々のものが可能である。最も簡単なケースでは、スリーブ状の滑り軸受または市販のリニア軸受が考えられるが、これ以外に、滑り軸受またはころ軸受、或いは、より高価なものではあるが、空間的に湾曲した案内軌道のためのボール循環機構も考えられる。必要な場合には、カルダン式の自由度を実現させる自在継ぎ手またはゴム軸受も可能である。なおゴム軸受は、防音および縦方向ばね運動のような他の機能をも兼ね備えることができる。

次に、本発明の有利な実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。図は、本発明による独立懸架装置を備えた動力車両の左後輪の概略斜視図である。

図中１はホイールキャリヤで、２はこのホイールキャリヤに固定された車輪である。出力軸３はこの車輪２の駆動に用いる。車輪２またはそのホイールキャリヤ１は３個の下部リンク棒４ａ，４ｂ，４ｃ（このうち２個のリンク棒は少なくともほぼ車両横方向に延びている）により案内されている。ホイールキャリヤ１の他の案内はいわゆる上部案内装置５で行なう。上部案内装置５はホイールキャリヤのブラケット１ａに係合し、ブラケット１ａはほぼ車輪２の上方領域のなかへ突入している。ブラケット１ａは、そのホイールキャリヤ１とは逆の側の端部に、動力車両の上部構造または車体（図示せず）を最終的に車輪２で支持するための支持ばね要素６を収容する受容部を備えている。なお、ブラケット１ａとその支持ばね要素６用受容部とは、支持ばね要素６が車輪２の上方の車輪中心のすぐ上にあるように成形されている。

上部案内装置５は、中実に実施されている案内軌道５ａを有している。案内軌道５ａでは、ここではスリーブ状のいわゆる案内要素５ｂが長手方向に移動可能に案内されている。案内要素５ｂが車輪２上方の領域でホイールキャリヤ１のブラケット１ａに固定されているのに対し、案内軌道５ａは、該案内軌道５ａの両端部に係合している保持湾曲体５ｃを介して、動力車両の車体（図示せず）に図示していない態様で固定されている。

簡潔に図示した本実施形態では、支持ばね要素６は車輪２の上方においていわゆるブラケット１ａに固定されているが、本発明は支持ばね要素６のこのような配置構成に限定されるものではない。支持ばねを下部に配置した実施形態も可能であり、すなわち上側にある案内軌道５ａに対しホイールキャリヤ側にあるブラケット１ａがばね力から（および通常は緩衝力からも）荷重を受けないような実施形態も可能である。これによりブラケット１ａのサイズを低コストに且つ軽量に選定することができる。出力軸３を持たない前輪駆動型動力車両の場合も、たとえば支持ばね（場合によってはダンパーも）のトランスバースリンク固定配置（すなわちトランスバースリンク棒４ａ，４ｂへの配置）により、同様にコンパクトな構成と広い室内とを実現させることができる。

次に、図面に図示した実施形態とは直接に関連しないが、いくつかの有利な実施形態を説明しておく。

たとえば、直線案内から空間的案内へ至るいわば中間段階として、案内装置に、スパイラル状の溝（ここでは調整溝と呼ぶことにする）等を備えさせてよい。このスパイラル状の溝等または調整溝は、（たとえばフェザーキーを介して）スリーブ状の案内要素と協働して、ばね運動の間に、すなわち案内軌道に沿った運動の間に、この案内要素に付加的に後者軸のまわりに回転運動を行なわせる。この回転運動または他の付加的な運動は、案内軌道の軸線と案内要素の軸線との間の偏心を介してホイールキャリヤに横運動を生じさせる。この横運動はばね圧縮時の負のキャンバーの増大に相当している。したがって、案内軌道自体は湾曲していないにもかかわらず、ホイールキャリヤは空間的に曲線状に案内され、これはいわゆる上部案内装置の製造および保管に有利である。

なお、空間的な案内を実現するうえで有用なのは、パワーレベルが比較的小さいことである。このパワーレベルは車輪接地点までの距離内で支配的であり、下部トラバースリンク面内の支持力よりもかなり小さな支持力になる。この場合、案内軌道の配置は車輪上方中央部でよいが、車両長手方向において、場合によっては車輪中心ほぼ上方に位置決めされる支持ばね要素（鋼から成るコイルばねまたはエアスプリングとして実施される）の前後にずらしてもよい。支持ばね要素と案内軌道とを多かれ少なかれ同心に配置するためには、エアスプリングを設けるのが有利である。エアスプリングの内部またはエアスプリングのベローズの内部に案内装置の可動要素を配置すれば、エアスプリングは当該可動要素を保護する機能と密封する機能とを同時に兼ねるからである。この場合、上部スプリングシートおよび案内軌道の車体側固定部とは一体の部材として実施してよい。

支持ばね要素といわゆる上部案内装置とを同心に配置するばかりでなく、エアスプリングとして実施した支持ばね要素の取り付け空間内部に緩衝機能をも実現されているならば、非常にコンパクトな構成が達成される。このため、エアスプリングが占めるエアスプリングボリュームをダイヤフラムによって分割し、このダイヤフラムに弁を備えさせてよい。このようにすると、ばね運動時に、弁を通過する空気のスロットルロスを緩衝手段として利用可能である。したがって、内部空間を最大限に活用するため、出力軸上方からホイールカバーグラウンドまでの途中に一切部材が設けられておらず、すなわちリンク棒、支持ばね、ダンパーが設けられていない。

パワーレベルが小さく且つコンパクトな構成であるため、本発明による後車軸には、本発明提案による案内軌道との組み合わせでアクティブなキャンバー調整を実現させることができる。この場合、案内軌道は直接車体に固定されるのではなく、ほぼ車両横方向において、たとえば電気的または液圧的アクチュエータにより直線変位可能に実施されていてよい。

すなわち、基本的には、特に駆動輪懸架装置の本発明による実施態様は、後車輪間に提供される内部空間が平均以上に大きいことと関連して、走行快適性および走行ダイナミックスに対する高度な要求を満たすことができる。なお、ホイールキャリヤを１つの案内軌道で空間的に案内することにより、ダブルウィッシュボーン車軸および５リンク式車軸の高い運動力学的、弾性動力学的ポテンシャルを達成できる。支持ばねをホイールキャリヤと車体との間に配置することにより、後車軸サポートベアリングはプレロードの作用を受けず、これは音の伝達特性に好ましい影響を与える。なお、実施態様によっては、出力軸上方の問題となる取り付け空間内にしてホイールカバーグラウンドの横にホイールガイドの構成部品が配置されず、利用可能な内部空間を限定しないことが達成される。さらに、利用可能な内部空間ボリュームを限定せずにアクティブなキャンバー調整を実現するための好ましい前提が提供される。なお、特許請求の範囲の内容を逸脱しなければ、構成の詳細の多くは上記の説明と異なっていてもよい。

本発明による独立懸架装置を備えた動力車両の左後輪の概略斜視図である。

Claims (11)

1. ホイールキャリヤ（１）を案内する下部リンク棒（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、実質的に車輪（２）上方の領域へ延びているホイールキャリヤ（１）のブラケット（１ａ）に係合している上部案内装置（５）とを備えた、独立懸架式２軌道動力車両の後車軸において、
   上部案内装置（５）が中実の案内軌道（５ａ）により形成され、案内軌道（５ａ）が該案内軌道に沿って変位可能な案内要素（５ｂ）を備えていることを特徴とする後車軸。
2. 案内軌道（５ａ）が動力車両の車体に直接または間接に固定され、案内要素（５ｂ）がホイールキャリヤ（１）のブラケット（１ａ）に直接または間接に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の後車軸。
3. 案内軌道（５ａ）がホイールキャリヤ（１）のブラケット（１ａ）に直接または間接に固定され、案内要素（５ｂ）が動力車両の車体に直接または間接に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の後車軸。
4. 案内軌道（５ａ）が直線状に形成され、或いは、一定の曲率を持って、または案内軌道に沿って変化する曲率をもって湾曲して形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の後車軸。
5. 案内要素（５ｂ）と中実の案内軌道との間に、滑り支持部または転がり支持部が場合によっては自在継ぎ手またはゴム軸受との組み合わせで設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の後車軸。
6. 直線状の案内軌道に補助的な調整溝等が設けられ、該補助的な調整溝等を介して、案内軌道に沿って案内要素が運動するときに案内要素に付加運動が与えられることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の後車軸。
7. ホイールキャリヤ（１）のブラケット（１ａ）で車両の車体用支持ばね要素（６）が支持されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の後車軸。
8. 支持ばね要素（６）がほぼ車輪中心の上方に配置され、鋼製コイルばねまたはエアスプリングとして形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の後車軸。
9. 案内軌道が、案内要素とともに、エアスプリングとして形成された支持ばね要素の内側に配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の後車軸。
10. エアスプリングとして形成された支持ばね要素がダンパーの機能を担い、このため支持ばね要素は、エアスプリングのボリュームを、緩衝弁を介して互いに連通する２つのボリュームに分割されて構成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の後車軸。
11. 案内装置の、車両の車体側の要素が、車体に対し位置調整可能に車体で支持されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の後車軸。

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