JPH08507014A - 車両の剛性車軸用の板ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は車両での剛性車軸の懸架用の板ばねに関する。ばねは一端において車両のフレームに対して、ほぼ車軸に平行な枢軸の周りに枢軸運動を許容する連結手段によって連結され、かつ他端においてフレームに対して、ほぼ車軸に平行な枢軸の周りに枢軸運動とばねの長さ方向での変位を許容する連結手段とによって連結され、ここで上記のばねはそれの末端の中間で車軸に対してかたく連結され、かつまたばねの長さ方向に変化する横断面慣性モーメントとともに製造される。この発明は、ばねが一端と車軸との連結部の間に延びる第一の部分（１９）において一端での出発値から車軸との連結部での最大値へ放物線に沿って増大する厚さを有し、かつ車軸との連結部と他端の間に延びる第二の部分（２０）において他端での出発値から車軸との連結部での最大値へ放物線に沿って増大する厚さを有し、ここで第一の部分（１９）での最大値は第二の部分（２０）での対応する値よりも大きいか、またはほぼ等しいことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 車両の剛性車軸用の板ばね この発明は車両の剛性車軸の懸架用の板ばねに関し、上記の板ばねは一端にお いて車両フレームなどに対してほぼ車軸に平行な枢軸の周りに枢軸運動を許容す る連結手段によって連結され、かつ他端においてフレームに対して、ほぼ車軸に 平行な枢軸の周りに枢軸運動とばねの長さ方向での変位を許容する連結手段とに よって連結され、ここでばねはそれの末端の中間で車軸に対してかたく連結され る。 上記の形式の板ばねは各種の形式の車両、主としてトラックなどの重量車両に おいて剛性車軸を懸架するために広く使用される。ばねは車軸の末端近くで車両 のいずれかの側の一つのばねと一対的に使用される。上記の用途領域に対してば ねの普通の形式は、いわゆるテーパ板ばねである。このばねは一枚以上のばね板 から成り、これらのばね板の少なくとも主要なばね板は、ばね板の横断面慣性モ ーメントがばねの長さ方向で変化する結果、ばね板内の曲げ応力がばね板の長さ の大部分にわたってほぼ等しいように設計される。車軸とのばねの連結部方向へ ばね板の末端から見て、ばね板の曲げ抵抗が直線的に増大する場合、曲げ応力の このような分布が得られる。 しかし、上記の形式のすべての板ばねの欠点は、荷重を吸収するとき、車軸は 直線に沿って上下運動せず、曲線経路に沿って運動することである。これは、荷 重が変化するとき、 車軸が垂直方向運動のほかに車両の長さ方向にも運動することを意味する。ばね の運動が車両の一つの側で他の側と異なるとき、車両の長さ方向運動での車軸の 変位は二つの側の間で異なる。これは、車軸が斜めに設置されて、車両へステア リング効果を有することを意味する。この、いわゆるロールステアリングは車両 の運転特性に影響し、かつこの影響をできるだけ減殺することが望ましい。 発明の目的は、序論で記述した形式の板ばねを準備するために車両の運転特性 へ非常に小さいロールステアリングとその他の効果を生み出し、同時に比較的大 きい変位と、したがって良好な安楽性を維持可能にすることである。 上述のことは特許請求の範囲１の特徴項に開示される特徴で記述される板ばね によって達成される。 発明を、添付の図面を参照して、以下でより詳細に述べる。このうち、 図１は車両内の剛性車軸とそれの懸架要素の斜視図、 図２はばねとそれの運動パターンの略側面図、 図３は発明の一実施例によるばねの略側面図、 図４は図３によるばね内の応力分布図、 図５は発明の第二実施例によるばねの略側面図、 図６は図５によるばね内の応力分布図である。 図１は重量車両、例えばトラックに対して普通の形式の前端構造を示す。それ は二つの車輪３を支持する剛性の車軸２を懸架すべく設計された二本のばね１を 含む。二本のばね１はほぼ同じであり、かつばね１はそれぞれ、それの第一の末 端４において車両などのフレームに対して、ほぼ車軸２に平 行な枢軸の周りにばねの枢軸運動を許容し、かつばね１の第一の末端４内の横穴 ５によって図１内に示される、（図示されない）連結手段によって連結される。 連結手段は横穴５を通して挿入されかつ車両フレームによって支持されるボルト から構成することができる。図１の６に示すのはそれの小部分だけであるのに対 して、その部分の残りは関係部分をはっきりと見えるようにするために省略され る。 各ばねの他端７はフレーム６に対して、ほぼ車軸２に平行な枢軸の周りにばね １の枢軸運動を許容し、かつばね１の長さ方向で末端７の変位を許容する、（図 示されない）連結手段によって連結される。連結手段はばね１の末端７内の穴８ を通して延びるボルトを含む、従来形式のばね金具から構成することができ、か つフレーム６に対して枢軸的に連結される。 図１はまた、フレーム６に対して固定されたステアリング歯車１０を操作する 操舵ハンドル輪９付きのステアリング装置を示す。ステアリング歯車１０は、リ ンク棒１２によって、同じものを操舵すべき車輪３に対して固定されるステアリ ングアーム１３に対して連結された連接棒アーム１１を支持する出力軸を備える 。さらにまた、操舵運動を車両の他の側で車輪３へ伝えるタイロッド１４がある 。 図１はまた、車両の前端内に含まれる他の部分をも示すが、これらの部分は発 明にとってあまり重要でないから、ここで詳細には説明しない。 図１に示すばね１はそれぞれ二枚のばね板から構成されるが、発明の原理は一 枚または二枚以上のばね板を有するばね に対しても適用することができる。 図２は荷重を吸収するときのばね１の運動パターンを略示する。線１ａは中間 位置内でのばね１を示すのに対して、線１ｂは全荷重下のばね１を示し、かつ線 １ｃは荷重されないばねを示す。先に述べたように、ばね１の第一の末端４はフ レーム６に対して非変位的に連結されるのに対して、ばね１の他端７はフレーム ６に対してばねの長さ方向変位を許容するように連結される。これは、ばね１の 中間部分に固定される車軸２は、ばねが運動するとき、曲線経路１５に従うこと を意味する。上記の曲線経路１５の曲率中心１６はばね１の第一の末端４から比 較的大きい間隔に位置決めされる。経路１５の曲率がするどいほど、車軸２の長 さ方向変位の結果として、いわゆるロールステアリングは大きい。 経路１５の曲率６の減少、すなわちばね１の第一の末端方向への曲率中心１６ の変位は、車両ロールステアリングでの減少を与える。これは、発明によれば、 こわさがばねの異なる部分において変化する板ばねによって得られる。 この発明による板ばね１の第一実施例を略図的に図３に示す。簡単さのために 図示されるのは一枚のばね板１７だけであり、これの厚さが図３では大きく誇張 され、かつこれの下側は平坦な状態で示される。車軸 ２が取り付けられるべき ばね板１７の中央部分はより厚い部分１８を有し、この部分はばね板１７にこの 部分内で一定の厚さを与える。より厚い部分１８は純粋に実際的理由に対して設 計され、かつ発明の部分を構成しない。 ばね板１７は第一の末端４と車軸２との連結部の間に延び る第一の部分１９と、車軸２との連結部と第二の末端７の間に延びる部分２０と を有する。第一の部分１９でのばね板１７の厚さは、第一の末端４から車軸２と の連結部方向へ有意に、第二の部分２０の厚さが第二の末端７から車軸２との連 結部方向へ増大するよりもするどく増大する。ばね板１７の中央での部分１９と ２０の希望される設計は、それぞれ、仮想線１９ａと２０ａで示されるのに対し て、実際の設計は実線で示される。同じく、末端４と７での希望される設計は仮 想線１９ｂと２０ｂで示される。実際的理由のために、末端４と７の厚さは同じ につくられ、かつばね板１７の厚さが増大する出発値である。この方法で、ばね 板１７の慣性モーメントは末端４と７から車軸２との連結部方向へ増大する。 図３に示すばね板１７が荷重されるとき、図４の応力曲線２１で示される、ば ね板１７内の応力分布が得られる。それから明らかなように、ばね板１７の二つ の部分１９と２０の厚さ寸法を適当に定めることによって、これらの部分でほぼ 一定の応力を与える慣性モーメントが得られる。これのために、第一の部分１９ と第二の部分２０の厚さは放物線に沿って増大しなければならない。図４から明 らかなように、図３によるばね板１７の設計で得られるものは、第一の部分１９ では第二の部分２０でのよりも低い応力である。これは、ばね板１７が第一の部 分１９では第二の部分２０でのよりもこわいことを意味する。これはまた、第一 の部分１９は、ばねが第二の部分２０と同程度に運動するとき、その形状を変え ないことをも意味し、このことは曲率中心１６（図２）が第一の末端４に対して 、両方で同じこわさを有する放物線テー パ板ばねでの場合よりも接近していることを意味する。 経路１５の曲率半径、すなわち経路１５と曲率中心１６の間の間隔が１５〜２ ０％だけ増大すると、車両ロールステアリングは完全に明白に減少するが、５〜 ７％程度の僅かな増大も良好な効果を与える。 図５は発明の第二実施例によるばね板２２を示す。ばね板２２はそれの中央部 分内で車軸２との連結部において、より厚い部分１８を有する。このより厚い部 分は発明のなんの部分をも構成しない。部分１９と２０の希望される設計を、車 軸２との連結部において仮想線１９ａと２０ａで、かつ末端４と７において仮想 線１９ｂと２０ｂでそれぞれ示す。ばね板２２の第一の部分１９とそれの第二の 部分２０は変化する厚さで製造され、ここで二つの部分の厚さはおそらく放物線 である同じ曲線に沿って変化する。第一の部分１９において増大するこわさは、 矢印１９ｃで示すように、第一の末端４での材料の厚さを第二の末端７での材料 の厚さよりも大きくすることによって得られる。これは、第一の部分１９での厚 さの増大は最初、第一の末端４からより大きい間隔で始まるのに対して、第二の 部分２０の厚さの増大は第二の末端７からより短い間隔で始まることを意味する 。ばね板２２のこの設計は図６の応力曲線２３で示すような応力分布を与える慣 性モーメントを準備する。第一の末端４にもっとも近い第一の部分１９でより低 い応力は、第一の部分１９が第二の部分２０よりも大きいこわさを有することを 意味する。 図３によるばね板１７と図５によるばね板２２の上記の説明はもちろん、ばね 板が一定の幅を有するならば、ばね板の 横断面積は、荷重されるとき、ばね板の慣性モーメントと運動パターンに影響を 及ぼすから、成り立つ。したがって、厚さの代わりに、または厚さの変化と組み 合わせて、ばね板の幅を変化させることも考えられる。 発明による板ばねを用いて、ばねの他の特性をほぼ維持しつつ、不利なロール ステアリングを減少させることができる。発明による板ばねで得られる付加的な 利点は、車軸２がそれのばね運動において従う曲線１５は、ステアリング歯車１ ０から遠いリンク棒１２の末端が車軸２の荷重吸収運動中に従う曲線１２ａに接 近することである。曲線１５と曲線１２ａは公知の放物線テーパ板ばねの場合よ りも互いに接近しているという事実によって、ステアリング歯車１０の同じ配置 を有する車両のステアリングに及ぼす影響はより小さい。例えば空間の不足に起 因して、しばしば、ステアリング歯車１０の配置を自由に選択することはできな いから、ステアリングに及ぼすこの減少した影響は有利である。 発明はもちろん、上述の例に限定されず、以下の特許請求の範囲の範囲内で変 更することができる。例えば、図３と図５による実施例の組み合わせ、すなわち 、二つの部分の末端で厚さの異なる出発値と、車軸との連結部で二つの部分の厚 さの異なる最大値とを両方ともに有するばね板の製造が可能である。さらに、車 軸との連結部を図示されるものとは別の方法で設置することもでき、これはばね の二つの部分が異なる長さを有することを意味する。このようなばねでは、ばね の二つの部分の長い方が、ばねを取り付ける車両の前方へ向けて設置されること が望ましい。発明によるばねを一枚以上 のばね板で製造することもできる。この場合、ばね板の全部を発明にしたがって 製造することが適当であるが、従来形式、すなわちテーパ板ばね形式の他のばね 板を有することにより、一枚以上のばね板を発明にしたがって製造することもで きる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年２月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １．ばねが第一の末端において車両のフレームなどに対して、ほぼ車軸に平行な 枢軸の周りに枢軸運動を許容する連結手段によって連結され、かつ他の第二の末 端においてフレームに対して、ほぼ車軸に平行な枢軸の周りに枢軸運動とばねの 長さ方向での変位を許容する連結手段とによって連結され、ここで上記のばねは それの末端の中間で車軸に対してかたく連結され、かつまたばねの長さ方向に変 化する横断面慣性モーメントとともに製造され、上記のばねが第一の末端と車軸 との連結部の間に延びる第一の部分（１９）において第一の末端での出発値から 車軸との連結部での最大値へ増大する厚さを有し、かつ車軸との連結部と第二の 末端の間に延びる第二の部分（２０）において第二の末端での出発値から車軸と の連結部での最大値へ増大する厚さを有する、車両の剛性車軸の懸架用の板ばね において、ばねの厚さは第一と第二の部分（１９，２０）のおのおのにおいて放 物線に沿って増大すること、かつ第一の部分（１９）での出発値および、または 最大値は第二の部分（２０）での対応する値よりも大きい結果、第一の部分（１ ９）のこわさは第二の部分（２０）のこわさよりも、ばねのたわみ中に車軸の運 動を許容する経路（１５）の曲率半径が二つの部分内でほぼ同じ出発値と最大値 とを有する、対応するばねに比較して少なくとも５％だけ増大するような程度に 大きいことを特徴とする、車両の剛性車軸の懸架用の板ばね。 ２．ばねは第一の末端から第二の末端へほぼ一定の幅で製造されることを特徴と する、請求項１に記載の板ばね。 ３．ばねが一枚以上のばね板を構成することを特徴とする、請求項１または２に 記載の板ばね。 ４．ばねの第一の部分（１９）は車両の前方へ向けて取り付けられることを特徴 とする、請求項１から３までのいずれかに記載の板ばね。 ５．ばねの第一の部分（１９）は第二の部分（２０）よりも長いことを特徴とす る、請求項１から４までのいずれかに記載の板ばね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ばねが第一の末端において車両のフレームなどに対して、ほぼ車軸に平行な 枢軸の周りに枢軸運動を許容する連結手段によって連結され、かつ他の第二の末 端においてフレームに対して、ほぼ車軸に平行な枢軸の周りに枢軸運動とばねの 長さ方向での変位を許容する連結手段とによって連結され、ここで上記のばねは それの末端の中間で車軸に対してかたく連結され、かつまたばねの長さ方向で変 化する横断面慣性モーメントとともに製造される、車両の剛性車軸の懸架用の板 ばねにおいて、 ばねが第一の末端と車軸との連結部の間に延びる第一の部分（１９）におい て第一の 末端での出発値から車軸との連結部での最大値へ放物線に沿って増大する厚さを 有し、かつ車軸との連結部と第二の末端の間に延びる第二の部分（２０）におい て第二の末端での出発値から車軸との連結部での最大値へ増大する厚さを有し、 ここで第一の部分（１９）での上記の出発値および、または最大値は第二の部分 （２０）での対応する値よりも大きいか、それにほぼ等しいことを特徴とする、 車両の剛性車軸の懸架用の板ばね。 ２．ばねは第一の末端から第二の末端へほぼ一定の幅で製造されることを特徴と する、請求項１に記載の板ばね。 ３．ばねが少なくとも二枚のばね板を構成することを特徴とする、請求項１また は２に記載の板ばね。 ４．ばねの第一の部分（１９）は車両の前方へ向けて取り付 けられることを特徴とする、請求項１から３までのいずれかに記載の板ばね。 ５．ばねの第一の部分（１９）は第二の部分（２０）よりも長いことを特徴とす る、請求項１から４までのいずれかに記載の板ばね。