JP6268280B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に係り、とりわけ、車両のアクスルキャリアの構造に関する。車両は、特に四つのホイールを具備した自動車として構成されている。

特許文献１は、従来技術によるアクスルキャリアを例示している。通常は、アクスルキャリア、それも特にリアアクスルキャリアは、完全一体型（ｖｏｌｌ ｓｅｌｂｓｔｔｒａｇｅｎｄ）に形成され、複数のラバーマウントを介して車両に接続される。これにより、内燃機関駆動型の車両における後軸ギア（Ｈｉｎｔｅｒａｃｈｓｇｅｔｒｉｅｂｅ）が音響学的に切り離される。このとき、ボディもアクスルキャリアもいずれも、これらを接続するゴム製部材にもかかわらず十分な剛性と構造耐久性があるように、完全一体型に作られていなければならない。これには、相当の重量が要る。

独国特許出願公開第１０２００５０１７０３１号明細書

本発明の課題は、コストのかからない構成とし且つ整備をあまりしないで使用しながら、できるだけ軽量な構成で、しかも同時に十分な構造耐久性を具備した車両を提供することにある。

この課題は、独立請求項の特徴により解決される。従属請求項は、主題に対する本発明の有利な構成を有する。

従って、この課題は、ボディと、ボディの下側に設けられた面状構成部材と、少なくとも一つのアクスルキャリア機構とを備えた車両、それも特には自動車により解決される。アクスルキャリア機構は、二つのフロントホイールサスペンションのためか、あるいは、二つのリアホイールサスペンションのために設けられている。特に、アクスルキャリア機構は、リアシャフト（Ｈｉｎｔｅｒａｃｈｓｅ）のために構成されている。アクスルキャリア機構は、左側サスペンションアームブラケット（左側サスペンションアーム受部）及び右側サスペンションアームブラケット（右側サスペンションアーム受部）を有している。これら両方のサスペンションアームブラケット（サスペンションアーム受部）（Ｌｅｎｋｅｒａｕｆｎａｈｍｅ）は、それぞれがホイールサスペンションの少なくとも一つのサスペンションアームを接続するのに用いられる。左側ホイールサスペンション及び右側ホイールサスペンションには、それぞれホイールが取付可能とされている。本発明によれば、二つのサスペンションアームブラケットは、それぞれボディに固定されているとともに面状構成部材に固定されている。その結果、二つのサスペンションアームブラケットは、ボディと面状構成部材との間に位置している。さらに、二つのサスペンションアームブラケットは、別々の二つの構成部材である。別々の二つのサスペンションアームブラケットは、直接には互いに接続されていない。二つのサスペンションアームブラケットは、それら自身は何の一体型構造をも呈さない。二つのサスペンションアームブラケットをボディに接続しさらに面状構成部材に接続してはじめて一体型構造が出来上がり、この構造にサスペンションアームを介してホイールサスペンションを接続することができる。二つのサスペンションアームブラケットの間には、クロスビームのようなものは何も設けられていない。ボディを介し、また、面状構成部材を介してのみ、サスペンションアームブラケットが間接的に接続されるに過ぎない。

面状構成部材は、本発明によれば、アンダーボディとして構成されている。特に、このアンダーボディは、空気力学的な下側車両閉鎖体を形成する。従って、面状構成部材は、せん断パネルであるというだけでなく、同時に、アンダーボディとして、それも特に、車両の空気力学を向上させるためのものとしての機能を果たす。本発明によれば、面状構成部材は、サスペンションアームブラケットやボディと一体となって一つの支持構造体を構成するために必要不可欠なものであるから、アンダーボディ無しでは車両を稼働できない。空気力学的な車両閉塞体としてのアンダーボディの構成により、エネルギー効率のよい車両の運転と、特にそれに伴う航続距離の延長が可能になる。従来技術では、アクスルサスペンション（Ａｃｈｓａｕｆｈａｅｎｇｕｎｇ）は、ゴム弾性接続部を介してボディに対し相対的に動けるようになっている。そのため、従来技術では、車両に固定された閉鎖型のアンダーボディをアクスルキャリアに固定することは、簡単なやり方ではできない。ところが、このことが本発明によれば可能である。それは、サスペンションアームブラケット並びにそれに伴い面状構成部材もまたボディに対して動かないように接続できるからである。

本発明によれば、一つのボディと一つの一体型リアアクスルキャリアといったような個別の一体型構造がない。本発明により、相応の面状構成部材が、全体で一体的な構造に一緒に包括されれば、一体型のアクスルキャリアは不要であることが分かった。これにより、車両において重量とコストが著しく節約されることになる。

さらに、好ましくは、中央サスペンションアームブラケットが設けられている。この中央サスペンションアームブラケットは、クロス構造体（Ｑｕｅｒｓｔｒｕｋｔｕｒ）でもある。特に、中央サスペンションアームブラケットは、走行方向に視て、左側及び右側サスペンションアームブラケットの後方に位置している。中央サスペンションアームブラケットは、左側ホイールサスペンションの少なくとも一つのサスペンションアームと右側ホイールサスペンションの少なくとも一つのサスペンションアームを接続するためのものである。中央サスペンションアームブラケットもボディに固定されているとともに面状構成部材に固定されており、そのため、ボディと面状構成部材との間に位置している。三つのサスペンションアームブラケット、つまり、左側サスペンションアームブラケット、右側サスペンションアームブラケット及び中央サスペンションアームブラケットは、三つの別々の直接には接続されていない構成部材である。

以下に、サスペンションアームブラケットの有利な構成について説明する。その場合において、その構成は、それぞれ、三つのサスペンションアームブラケットの少なくとも一つについてのものである。

好ましくは、サスペンションアームブラケットの少なくとも一つは、ボディにしっかりと（硬く）接続されている。さらに、サスペンションアームブラケットの少なくとも一つは、面状構成部材にしっかりと（硬く）接続されている。この場合、好ましくはネジ止めによってしっかりとした接続が行われる。このしっかりとした硬い接続には、特にゴム製弾性マウントは用いられない。サスペンションアームとサスペンションアームブラケットとの間に相応に優れたラバーマウントを用いれば、サスペンションアームブラケットを面状構成部材及び／又はボディに接続することができる。

さらに、サスペンションアームブラケットの少なくとも一つが、車両を動かす電気機械のためのマウントを備えていることが好ましい。特に、三つのサスペンションアームブラケットのそれぞれがマウントを備えることにより、電気機械が三つのサスペンションアームブラケットの間に三点で収容されることになる。本発明の決定的に有利な点は、三つのサスペンションアームブラケットの間に比較的大きな組立スペースが残されていることである。この組立スペース内には、トランスミッション及びディファレンシャル・ギヤを有したものも含めて相応の電気機械を難なく配置することができる。それに対応して、車両は、ハイブリッドカーや電気自動車として構成されていることが好ましい。

面状構成部材は、破壊を伴うことなく三つのサスペンションアームブラケットの全てと分離できるように接続されていることが好ましい。壊さないまま分離できる接続は、特にネジ止めによるものである。このようにして、アンダーボディとして構成された面状構成部材は、整備目的のために低コストで取り外すことができ、さらに再び取り付けることができる。とりわけ、動力機関、それも好ましくは電気モータを、サスペンションアームブラケットの間に配置すると、アンダーボディを取り外せば動力機関に直接アクセスできる。

さらに、ボディは、破壊を伴うことなく三つのサスペンションアームブラケットの全てと分離できるように接続され、好ましくは、ネジ止めされていることが好ましい。この分離可能な接続により、簡単な取り付けと取り外しができる。さらに、ネジ止めにより、異なる材料でも難なく相互に接続することができる。

アンダーボディとして構成された面状構成部材は、好ましくは、少なくとも一つのボディ接続ポイントにおいて、破壊を伴うことなく外せるようにボディに接続され、それも好ましくはネジ止めされている。取り外しができることと、それに伴い動力機関へアクセスできることとを最善の形で実現するには、アンダーボディが、破壊を伴うことなくボディからも外せるようになっていなければならない。

面状構成部材は、好ましくは構造が補強される（構造の剛性を高める）ようにして構成されている。つまり、サスペンションアームブラケットが面状構成部材に固定され且つボディに固定されることによりはじめてアクスルキャリア機構が耐荷重性を具備するものになる。全体的な構造は、個々の構成部材が互いにネジ止めされかつボディにネジ止めされることで初めて耐荷重性を具備するものになる。

面状構成部材は、アンダーボディとして構成されており、好ましくは、ホイールを部分的に囲む程度の大きさとされている。それに対応して、面状構成部材には、車両のホイールのための切欠部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）が設けられている。

面状構成部材は、特に、アクスルキャリア内における小型のせん断パネルであるだけでなく、車両を垂直に射影した面積の少なくとも１０％以上、好ましくは少なくとも２０％以上、特に好ましくは少なくとも３０％以上に亘って拡がっていることが好ましい。

面状構成部材は、プレート部材と、当該プレート部材を補強する補強構造体とから構成されていることが好ましい。補強構造体は、プレート部材上に載設されているか又はプレート部材内に組み込まれている。とりわけ、プレート部材は、ところどころ厚めに構成され、この厚めの部分が補強構造体を形成する。

特に好ましくは、プレート部材はサンドウィッチ構造とされている。バブルやハニカム等の異なる厚さのコア材料を用いることで、補強構造体をそのままプレート部材内に組み込むことができる。

特に、完全な面状構成部材は、最大厚が１５０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ、特に好ましくは２０ｍｍであり、これにより、面状構成部材上における十分な組み立てスペースと面状構成部材下における十分な地面との間の空きスペースが得られる。

中央サスペンションアームブラケットは、好ましくは、二か所の接続部で面状構成部材に接続されているとともに、二か所のボディ接続ポイントでボディに接続されており、このとき、中央サスペンションアームブラケットは、これら四か所の力伝達点（二か所の接続部と二か所のボディ接続ポイント）に関して、少なくとも殆ど曲げモーメントがかからないような形状とされている。曲げモーメントがかからない形状は、先ず第一に、車両長手方向に垂直方向の力に対して有効である。このことは、二本の想像線（補助線）が、力線に対応して、それぞれボディ接続ポイントと、対角線方向の反対位置にある接続部とを通って延びるようにすることで実現される。これらの二つの線に沿って、中央サスペンションアームブラケットが中実とされ（材料が存在し）ており、つまりは、この線上では、一切の中抜きがないか、あるいはあるとしてもほんの僅かの中抜きしか設けられていない。少なくとも略曲げモーメントがかからない形状とするため、これらの線の全長の少なくとも５０％以上、好ましくは少なくとも６０％以上に亘って中実とされている。さらに、二本の線の交点で中実とされていることが好ましい。

ここに挙げた車両の様々な構成部材は、金属から製造することができる。代替的には、好ましくは、圧力が加えられて一体となった材料（Ｐｒｅｓｓｖｅｒｂｕｎｄｍａｔｅｒｉａｌ）又は繊維により一体となった材料（Ｆａｓｅｒｖｅｒｂｕｎｄｗｅｒｋｓｔｏｆｆ）からサスペンションアームブラケットの少なくとも一つ及び／又は面状構成部材を製造することとされている。繊維により一体となった材料としては、特に繊維強化プラスチックが用いられる。さらに、繊維により一体となった材料と圧力が加えられて一体となった材料とを互いに組み合わせることとされている。

本発明の個別具体的な点、特徴及び長所は、以下の記載と図から明らかとなる。

一実施形態による本発明に係る車両を概略的に簡潔に示す図である。 本実施形態による本発明に係る車両の第一の詳細を示す図である。 本実施形態による本発明に係る車両の第二の詳細を示す図である。 本実施形態による本発明に係る車両の中央サスペンションアームブラケットを示す図である。

図１は、車両１を示す。簡略化して概略的にのみ示されているのは、ボディ２、二つのフロントホイール３及び二つのリアホイール４である。リアホイール４は、アクスルキャリア機構５に設けられている。さらに、車両１は、アンダーボディとして構成された面状構成部材６を備えている。アンダーボディは、空気力学的に最適化された、車両１下側の閉塞体を形成している。

図２は、車両１の後方部分を詳細に示す図である。左側サスペンションアームブラケット７、右側サスペンションアームブラケット８及び中央サスペンションアームブラケット９が看取できる。これら三つのサスペンションアームブラケット７，８，９は、アクスルキャリア機構５を構成する。これら三つのサスペンションアームブラケット７，８，９は、直接には互いに接続されていない個別の構成部材であり、特にアルミダイカスト又は繊維強化プラスチックからなる。

さらに、図２は、左側ホイールサスペンション１０と右側ホイールサスペンション１１を示している。これら両側のホイールサスペンション１０，１１は、両側のリアホイール４を取り付けるためのものである。

左側ホイールサスペンション１０は、サスペンションアーム１２を介して左側サスペンションアームブラケット７に接続されているとともに中央サスペンションアームブラケット９に接続されている。右側ホイールサスペンション１１は、サスペンションアーム１２を介して右側サスペンションアームブラケット８に接続されているとともに中央サスペンションアームブラケット９に接続されている。

さらに、両側のホイールサスペンション１０，１１は、さらに別のサスペンションアーム１３を備え、このサスペンションアーム１３がホイールサスペンション１０，１１を直接的にボディに接続している。

さらに、図２は、アンダーボディとして構成された面状構成部材６の一部を示している。この面状構成部材６は、少なくともプレート部材１４及び補強構造体１５から構成されている。プレート部材１４も補強構造体１５もいずれも略水平面内に拡がっている。それに対して垂直な面内では、面状構成部材６は、極めて薄い厚さしか有していない。面状構成部材６は、若干湾曲していてもよく、また、空気力学的な要請に適った複雑な形状に形成されていてもよい。

プレート部材１４には、好ましくは両側に切欠部１９（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）が設けられている。この切欠部１９は、部分的にリアホイール４を取り囲む。これにより、面状構成部材６は、空気力学的に最適化された状態で車両１を下側部分で閉塞する。

図２は、さらに、三つのサスペンションアームブラケット７，８，９の間に配置されている電気機械１７を示している。サスペンションアームブラケット７，８，９は、それぞれマウント１８を備えている。これらのマウント１８を介して電気機械１７が三点で固定されている。

図３は、図２と同じく詳細を示すものであるが、図３では、見易いように、電気機械１７と両側のホイールサスペンション１０，１１は見えないようにしている。特に、図３には、ボディ接続ポイント１６が示されている。このボディ接続ポイント１６を介して三つのサスペンションアームブラケット７，８，９及び面状構成部材６、それも特に補強構造体１５が、直接的にボディ２に接続されている。

ボディ接続ポイント１６は、ネジ接合部として構成されている。この場合は特に、ラバーマウントを用いないリジッドなネジ止めと（動かないようにしっかり硬くネジ止め）されている。

三つのサスペンションアームブラケット７，８，９を有する本発明によるアクスルキャリア機構５は、三つのサスペンションアームブラケット７，８，９が別々の構成部材であることから、それら自身はしっかりとした耐荷重構造とはされていない。面状構成部材６にネジ止めされ且つボディ２にネジ止めされて初めて、ホイールサスペンション１０，１１を取り付けることができるような一体の支持構造体になるのである。このような構造体のコンセプトは、一切の無駄がないということである。全体がひとまとめになってようやく、稼働中に発生する負荷を引き受けることができる。負荷の大部分は、せん断パネル及びアンダーボディとして構成された面状部材６により片付けられるので、三つのサスペンションアームブラケット７，８，９は極めて軽量構造に構成することができる。

アンダーボディ及びせん断パネルとして構成された面状構成部材６は、残った車両１の部分に硬くネジ止めされており、それに伴い空気力学的に理想的な形状にできるので、車両１の空気抵抗値がかなり低減される。

支持構造体における湾曲部分を減らすことは、組立スペースを小さくするのに役立つ。これにより、特に、トランスミッションとディファレンシャル・ギヤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を有するものも含めて、電気機械１７をサスペンションアームブラケット７，８，９の間に配置することができる。

図４は、中央サスペンションアームブラケット９を詳細に示している。両側のボディ接続ポイント１６を介して、中央サスペンションアームブラケット９はボディ２にネジ止めされている。二つの接続部２０を介して、中央サスペンションアームブラケット９は面状構成部材６にネジ止めされている。一方のボディ接続ポイント１６から対角位置にある接続部２０にかけて、それぞれ補助線２１が延びている。曲げ応力がかからない中央サスペンションアームブラケット９の形状となるように、補助線２１の全長の大半に亘って材料が配置されている。中央サスペンションアームブラケット９は、さらに一体に構成されていることが好ましい。電気機械１７のためのマウント１８の部分では、中央サスペンションアームブラケット９は、補助線２１沿いで中抜きされている。

１…車両
２…ボディ
３…フロントホイール
４…リアホイール
５…アクスルキャリア機構
６…アンダーボディとしての面状構成部材
７…左側サスペンションアームブラケット
８…右側サスペンションアームブラケット
９…中央サスペンションアームブラケット
１０…左側ホイールサスペンション
１１…右側ホイールサスペンション
１２…サスペンションアーム
１３…他のサスペンションアーム
１４…プレート部材
１５…補強構造体
１６…ボディ接続ポイント
１７…電気機械
１８…マウント
１９…切欠部
２０…接続部
２１…補助線

Claims (13)

1. ボディ（２）と、
   前記ボディ（２）の下側に設けられた面状構成部材（６）と、
   二つのフロントホイールサスペンション又は二つのリアホイールサスペンション（１０，１１）のための少なくとも一つのアクスルキャリア機構（５）と、
   を備えた車両（１）であって、
   前記アクスルキャリア機構（５）は、
   左側ホイールサスペンション（１０）の少なくとも一つのサスペンションアーム（１２）を接続するための左側サスペンションアームブラケット（７）と、
   右側ホイールサスペンション（１１）の少なくとも一つのサスペンションアーム（１２）を接続するための右側サスペンションアームブラケット（８）とを有し、
   二つの前記サスペンションアームブラケット（７，８）は、それぞれ前記ボディ（２）に固定されているとともに前記面状構成部材（６）に固定されており、
   前記面状構成部材（６）は、車両のアンダーボディの部分として構成されている車両において、
   前記左側ホイールサスペンション（１０）の少なくとも一つのサスペンションアーム（１２）を接続するとともに、前記右側ホイールサスペンション（１１）の少なくとも一つのサスペンションアーム（１２）を接続するための中央サスペンションアームブラケット（９）がさらに設けられており、当該中央サスペンションアームブラケット（９）は、前記ボディ（２）に固定されているとともに前記面状構成部材（６）に固定されており、 三つの前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）が、前記アクスルキャリア機構（５）を構成し、直接には互いに接続されていない別々の三つの構成部材であることを特徴とする車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）の少なくとも一つは、硬く、特には弾性的なマウントを用いることなく前記ボディ（２）に接続され、とりわけネジ止めされていることを特徴とする車両。
3. 請求項１又は２に記載の車両において、
   前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）の少なくとも一つは、硬く、特には弾性的なマウントを用いることなく前記面状構成部材に接続され、とりわけネジ止めされていることを特徴とする車両。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両において、
   前記面状構成部材（６）は、破壊を伴うことなく三つのサスペンションアームブラケット（７，８，９）の全てと分離可能に接続され、とりわけネジ止めされていることを特徴とする車両。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両において、
   前記ボディ（２）は、破壊を伴うことなく三つのサスペンションアームブラケット（７，８，９）の全てと分離可能に接続され、とりわけネジ止めされていることを特徴とする車両。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両において、
   前記面状構成部材（６）は、少なくとも一つのボディ接続ポイント（１６）で、破壊を伴うことなく前記ボディ（２）と分離可能に接続され、とりわけネジ止めされていることを特徴とする車両。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両において、
   前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）の少なくとも一つは、当該車両（１）を駆動する電気機械（１７）のためのマウント（１８）を備えていることを特徴とする車両。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両において、
   前記面状構成部材（６）は、構造を補強するように構成されていることで、前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）を当該面状構成部材（６）及び前記ボディ（２）に固定することによりはじめて前記アクスルキャリア機構（５）が耐荷重性能を備えるようになることを特徴とする車両。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の車両において、
   前記面状構成部材（６）は、当該車両（１）のホイール（４）のための切欠部（１９）を両側に備えていることを特徴とする車両。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の車両において、
    前記面状構成部材（６）は、当該車両の垂直方向の射影面積の少なくとも１０％以上、好ましくは少なくとも２０％以上、とりわけ好ましくは少なくとも３０％以上に亘って拡がっていることを特徴とする車両。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の車両において、
    前記面状構成部材（６）は、最大で１５０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ、特に好ましくは２０ｍｍの厚さを有していることを特徴とする車両。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の車両において、
    前記面状構成部材（６）は、プレート部材（１４）と、当該プレート部材（１４）上に載設され且つ／又は当該プレート部材（１４）内に組み込まれた補強構造体（１５）とを備えていることを特徴とする車両。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の車両において、
    前記サスペンションアームブラケット（７，８，９）の少なくとも一つ及び／又は前記面状構成部材（６）は、圧力で一体化された材料又は繊維で一体化された材料から、それも好ましくは繊維強化プラスチックから製造されていることを特徴とする車両。

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