JP2011514277A

JP2011514277A - トーションバー式車両サスペンション装置

Info

Publication number: JP2011514277A
Application number: JP2010547031A
Authority: JP
Inventors: 李志▲東▼; 李欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-23
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2011-05-06
Also published as: CN101229764B; WO2009103241A1; CN101229764A; EP2255981A4; US20110001301A1; EP2255981A1; US8387999B2

Abstract

車両のフロントサスペンションに取り付けられたフロントトーションバー・スプリング（３）と車両のリアサスペンションに取り付けられたリアトーションバー・スプリング（１１）とを含むトーションバー式車両サスペンション装置。同一側のフロント及びリアのトーションバー・スプリングの対向端は、コネクション機構（７、８）によって互いに連結されるとともに、ポジショニング装置（６、９）によって車両のフレーム（４）に連結される。コネクション機構（７、８）は、同一側のフロント及びリアのトーションバー・スプリングの間に取り付けられ、フロント及びリアのトーションバー・スプリングの間のリンクが形成される。この装置により、平坦でない地面を車両が走行するときの車両の振動状況が改善し、ねじれ力による車両フレーム及び車両本体スケルトンの変形を抑制することができる。結果として車両を長寿命化させることができる。

Description

本発明は車両のサスペンション装置とかかわり、特にトーションバー式車両サスペンション装置である。

今現在、車両のサスペンションシステムは主に二種類がある。１つは非独立式のサスペンションであり、もう１つは独立式サスペンションである。独立懸架の車軸は二つの部分に分けられ、タイヤ毎にコイルスプリングで独立にフレームのロアに取り付けることによって、片方のタイヤが躍る時、もう片方のタイヤには影響がなく、ボディの震動も大幅減少され、車両の乗り心地も格段に向上し、特に高速路面を走行する時、車両の走行安定性を向上できる。しかし、このサスペンションは構造が複雑で、積載能力は小さいし、車両の駆動システム、ステアリングシステムも巻き添えで複雑になる。今現在多数乗用車のフロント・リアサスペンションは独立懸架の方式を採用されることが多く、すでに主流になっている。

独立懸架の構造はスライディングピラー式、マクファーソン、クランクコネクティング式等の多種に分けられ、これらの独立懸架の金属スプリングは三種類あり、コイルスプリング、リーフスプリングとトーションバー・スプリングがある。コイルスプリングは渦巻き状に似ていることから名付けられ、重量が軽くて、スペースもとらないメリットがあり、路面からタイヤに衝撃を伝われた場合、コイルスプリングが変形して、タイヤのカイネティックエネルギーを吸収してコイルスプリングのポテンシャルエネルギーに転換して、路面からのショックがボディに対する影響を緩和する。リーフスプリングの中部をＵボルトで車軸に固定し、両側のアイをピンでフレームのブラケットにヒンジ結合し、リーフスプリングによって車軸とボディを連結し、路面からタイヤに衝撃を伝えてきた時、鋼板が変形して、衝撃吸収の役割を果たす。トーションバー・スプリングの一端をフレームに結合し、他端をサスペンション制御アームに連結して、トーションバーのネジレによって衝撃吸収の役割を果たす。切断面から見ると、トーションバー・スプリングには丸状、管状、長方形、細長い板状鋼の重ね合わせ及びユニット式等がある。一番多く使われているのは丸形トーションバーであり、長棒状となって、両側をスプライン、六角形等に加工して、一端をフレームに結合し、他端を制御アームによってタイヤに結合する。トーションバーは合金スプリングスチールで造られたもので、バネ性が高くて、ネジレ変形、又は復元ともでき、実際にはコイルスプリングと同じ役割を果たすが、表現方式が違うだけである。車両走行時、タイヤは地面の凸凹の影響で上下運動し、制御アームも従ってアップ、ダウンする。タイヤが上向く時、制御アームはアップし、トーションバーをネジレ変形させ、ショックを吸収する。ショックが低減した場合、バーの自然復帰能力で速やかに元の位置に復帰して、タイヤが地面に接地し、フレームの揺れを防止する。

トーションバー・スプリングは全部シャーリング応力によって、同じ重量のコイル状スプリングが等重量鋼板の２倍以上のエネルギーを吸収できる。トーションバー・スプリングの車両での使い方は縦方向装置と横方向装置の二種類がある。そのうち、横方向装置が多く使われている。縦方向装置の方式はトーションバーをスペースをとるリーフスプリングとコイルスプリングの替わりに使われたもので、例えば、ＴｏｙａｔａＨｉａｃｅ，Ｚａｃｅ，Ｓｕｒｆ機種のフロントサスペンションはトーションバー・スプリングにダブルＡアームを取り組んだサスペンションシステムである。横方向装置のトーションバーは個別の機種でコイルスプリングの替わりに使われている以外、他の横方向装置のトーションバーは全部左右タイヤの動きバランスに使い、傾き防止バランスバーとして使う。

今現在、車両のサスペンション装置の、トーションバー・スプリングは一般的に車両のフロントサスペンション装置に取り付け、且つフロント・リアのバネ性パーツはそれぞれ独立して、影響しないし、いかなる繋がりもない。もし、車両のフロント、リアタイヤの振動方向が逆の場合、車両が受ける衝撃は大きくなり、ボディがフロントアップ、リアダウン運動する。又、四つのタイヤが同じ平面にない、又はある対角タイヤの受けた動きが大きい場合、フレーム及びボディのスケルトンが一定のトルクを受ける。だから、今現在のサスペンション構造はバネ性パーツが壊れ易い、フレーム及びボディのスケルトンが変形し易い等の問題が存在する。同時に荷物にダメージをつけたり、又は乗員の乗り心地が悪くなる。

本発明の目的は既存サスペンション装置の欠点を克服して、車両のフロント、リアサスペンション装置のトーションバー・スプリングに良好な全体のバネ性性能を持たせ、且つ衝撃吸収の効果が格段であるトーションバー式車両サスペンション装置を提供することである。

本発明の技術案は、トーションバー式車両サスペンション装置であり、車両のフロントサスペンションに取り付けているフロントトーションバー・スプリングを含める。その特徴として、車両のリアサスペンションにリアトーションバー・スプリングを取り付けてあり、同一側のフロント、リアの二つのトーションバー・スプリングの対向端をコネクション装置によって結合し、ポジショニング装置によってフレームに結合する。

上記のコネクション装置はそれぞれフロント、リアトーションバー・スプリングの対向端のギアに取り付け、車両の同一側のフロント、リアのトーションバー・スプリングのギアは相互噛み合う。

二つの復帰トーションバー・スプリングの一端をフレームに結合し、他端を復帰ギアを取り付け、その復帰ギアは同一側のフロント、リアの二つのトーションバー・スプリングの二つの相互に噛み合うギアのうちの一つのギアと噛み合う。

上記の車両のフロント、リアサスペンションがダブル・ウィッシュボーン機構の場合、フロント、リアトーションバー・スプリングの一端をフロント、リアサスペンション制御アームのアッパー、又はロアのウィッシュボーンに取り付け、フロント、リアの二つの復帰トーションバー・スプリングの一端をそれぞれフロント、リアのサスペンション制御アームのロア、又はアッパーのウィッシュボーンに結合し、フロント、リアの二つの復帰トーションバー・スプリングの他端をフレームに結合する。

上記のポジショニング装置はギアボックスであって、相互噛み合うギアをギアボックスの内に取り付け、ギアボックスをフレームに取り付ける。

上記コネクション機構は車両の同一側のフロント、リアの二つのトーションバー・スプリングの間に取り付けてある差動装置であり、ポジショニング装置は差動装置のケースであり、そのケースをフレームに結合する。

上記の差動装置の中の対向する二つの円錐形ギアをそれぞれフロント、リアトーションバー・スプリングに結合し、上記の二つの円錐形ギアに隣接する円錐形ギアを復帰トーションバー・スプリングの一端に結合し、復帰トーションバー・スプリングの他端をフレームに結合する。

本発明のサスペンション装置は、同一側のフロント、リアトーションバー・スプリングの間にコネクション装置を設けられ、二つのトーションバー・スプリングの端部にギアを取り付けると、同一側のフロント、リアトーションバー・スプリングの間に連動ができ、有効的に車両の走行中凸凹路面での震動状況を改善できる。もし、フロントタイヤが上向きの動きを受けた場合、フロントタイヤと結合しているサスペンション制御アームによって、フロントタイヤの動きをフロントトーションバー・スプリングに伝達し、この時、フロントトーションバー・スプリングはネジレ変形し、その端部に取り付けてある、リアトーションバー・スプリングの端部に取り付けてある相互噛み合うギアによって、リアトーションバー・スプリングをネジレ変形させ、その変形方向がフロントトーションバー・スプリングの方向と逆であって、リアトーションバー・スプリングに結合しているサスペンション制御アームによって、力をリアタイヤへ伝達し、フロント、リアタイヤが受けたトーションバー・スプリングの動きが逆になり、衝撃吸収の役割を果たし、約１／２の振幅を相殺でき、ボディの水平震動を低減する。もし、フロントタイヤが下向きの動き、又はリアタイヤが上向き又は下向きの動きを受けた場合、動きの伝達プロセスはフロントタイヤが受けた上向きの動きと同じであり、フロント、リアトーションバー・スプリングの役割によって、車両の衝撃吸収の役割を果たし、約１／２の振幅を相殺できる。フロント、リアタイヤの震動方向が逆で、振幅が同じの場合、フロント、リアトーションバー・スプリングのネジレ変形はゼロであり、ボディ全体の震動がゼロに近くなり、この時、本発明のサスペンション装置の衝撃吸収の効果は一番良くて、車両は水平走行状態を維持できる。四つのタイヤが同じ平面にない場合、フロント、リアトーションバー・スプリングの逆方向力によって、フロント、リアタイヤが同じ動きを受け、対角タイヤも同じ動きを受け、この時のフレームとボディはトルクを受けなく、車両の使用寿命が延長される。

本発明の実施例一の構造略図本発明の実施例二の構造略図本発明の実施例三の構造略図本発明の図３のＡ方向図面本発明のギア構造の略図本発明の実施例四の構造略図本発明の実施例五の構造略図本発明の実施例四の差動装置の構造略図

実施例一：
図１のように、フロントトーションバー・スプリング３の上部を車両のフロントサスペンションの制御アーム１に結合し、フロントサスペンションの制御アームをタイヤ２に結合し、リアトーションバー・スプリング１１の下部をリアサスペンションの制御アーム１２に結合し、左側と右側のフロントトーションバー・スプリングの下部とリアトーションバー・スプリングの上部にそれぞれギア７、８を取り付けてあり、上記の同一側のフロント、リアトーションバー・スプリングの２組のギアは相互噛み合う。二つの復帰トーションバー・スプリング５の上部をフレーム４に結合し、下部に復帰ギア１０を取り付けてあり、その復帰ギア１０は同一側のリアトーションバー・スプリングのギア８と噛み合い、上記の左側と右側の三つのトーションバー・スプリングをそれぞれフロントトーションバー・スプリングベアリング６、リアトーションバー・スプリングベアリング９、復帰トーションバー・スプリングベアリング１３によって、フレームに結合する。フロント、リアトーションバー・スプリングの両側をスプライン、又はキー接続方式でサスペンションの制御アーム、及びギアに結合し、フロントタイヤ、又はリアタイヤが動きを受ける時、相互噛み合う２組のギアによって、同一側のフロント、リアトーションバー・スプリングの間のネジレ方向を逆にさせ、フロント、リアタイヤの動きを相殺し、車両の震動を減少する。

復帰トーションバー・スプリング５の役割は、フロント、リアトーションバー・スプリングがネジレ変形した後、速やかに復帰変形させ、車両の震動と振幅を減少する。

車両のブレーキを踏む時の振幅を減少するために、相互噛み合う三つのギアの間にブレーキシステムと連動する装置を取り付けてあり、その連動装置によってブレーキを踏む同時に、相互噛み合う三つのギアに相対運動をしないようにする。その装置は既存ブレーキ装置を採用しても可能であり、例えば、三つのギアのうちの一つのギアにキャリパー式ブレーキ、又はその他のブレーキを取り付けた場合。

実施例二：
実施例一の構造をベースに相互噛み合うギアが各不純物に汚染されて、使用寿命に影響することを防止するために、図２のように、同一側の相互噛み合う三つのギアをギアボックス１４に入れて、ギアの作業状況を変える一方、ギアボックス１４をフレーム４に固定した後、同一側の三つのトーションバー・スプリングはギアボックスの位置固定によって、三つのギアの相互噛み合い状況を確保し、且つ３組のベアリングも要らない。同時にフロント、リアトーションバー・スプリングがネジレ変形した後速やかに復帰変形させる為に、二つの復帰トーションバー・スプリングを取り付けてあり、即ち、フロント復帰トーションバー・スプリング５−１とリア復帰トーションバー・スプリング５−２である。

実施例三：
実施例二の構造をベースに、フロント、リアサスペンションの制御アームがダブル・ウィッシュボーン機構の場合、図３、４のように、左右両側のフロントトーションバー・スプリング３の上部を左右両側のフロントサスペンション制御アーム１の上部ウィッシュボーン１−１に取り付け、左右両側のリアトーションバー・スプリング１１の下部を左右両側のリアサスペンション制御アーム１２の上部ウィッシュボーンに取り付け、復帰トーションバー・スプリング５は２本のフロント復帰トーションバー・スプリング５−１と２本のリア復帰トーションバー・スプリング５−２で構成され、フロント復帰トーションバー・スプリング５−１の上部をフロントサスペンション制御アーム１のダブル・ウィッシュボーンの下ウィッシュボーン１−２に結合し、リア復帰トーションバー・スプリング５−２の下部をリアサスペンション制御アーム１２の下ウィッシュボーンに結合し、フロント復帰トーションバー・スプリングの下部とリア復帰トーションバー・スプリングの上部をフレーム４に結合すると、フロント、リアトーションバー・スプリングがネジレ変形した後、フロント、リア復帰トーションバー・スプリングの役割で、フロント、リア制御アームが速やかに復帰する。

上記の三つの実施例で、材料を節約するためには、ギアを扇子状に作り、図５のようにする。同一側の相互噛み合うギアは、それのスペース分布状況によって排列し、例えば、三角形又は上下排列等。

実施例四：
本実施例は実施例二の構造をベースに、同一側の三つのギアを差動装置１５に替え、図６、８のように、差動装置を今現在車両で使用している差動装置を採用し、ケース１５−１内の相互噛み合う四つの円錐形ギアで構成され、差動装置のケースをフレーム４に固定し、位置固定として使う。左右両側のフロントトーションバー・スプリング３の下部を第一円錐形ギア１５−２に結合し、左右両側のリアトーションバー・スプリング１１の上部を第三円錐ギア１５−４に結合し、左右両側の二つの復帰トーションバー・スプリング５の右、左側をそれぞれフレーム４に結合し、左、右両側の二つの復帰トーションバー・スプリング５の他端を第四円錐形ギア１５−５に結合し、第二円錐形ギア１５−３を短軸でケース内に位置固定する。

フロントタイヤ、又はリアタイヤが上向きの動きを受けた時、フロントサスペンション制御アーム１、又はリアサスペンション制御アーム１２を上向きさせ、フロント、リアトーションバー・スプリングをネジレ変形させ、変形力を差動装置の中の円錐形ギアによって、左右復帰トーションバー・スプリングに伝達し、復帰トーションバー・スプリングをネジレ変形させ、差動装置の役割によって、フロント、リアトーションバー・スプリングのネジレ変形方向が逆になって、フロント、リアタイヤの動きを相殺でき、車両の振動を減少する。

実施例五：
本実施例は実施例四の構造をベースとして改造したもので、フロント、リアサスペンション制御アームが図４のようなダブル・ウィッシュボーン機構の場合、左、右両側のフロント、トーションバー・スプリング３の下部を第一円錐形ギア１５−２に結合し、左、右両側のリアトーションバー・スプリング１１の上部を第三円錐形ギア１５−４に結合し、左、右両側の上部復帰トーションバー・スプリング５−１の下部をそれぞれフレーム４に結合し、その上部をそれぞれ左、右両側のフロントサスペンションの制御アーム１の下部ウィッシュボーン１−２に取り付け、左、右両側の下部復帰トーションバー・スプリング５−２の上部をそれぞれフレーム４に結合し、その下部を左、右両側のリアサスペンション制御アーム１２の下部ウィッシュボーンに取り付ける。

Claims

車両のフロントサスペンションに取り付けられたフロントトーションバー・スプリングと車両のリアサスペンションに取り付けられたリアトーションバー・スプリング（１１）とを含み、同一側のフロント及びリアの二つのトーションバー・スプリングの対向端は、コネクション装置によって互いに連結されるとともに、ポジショニング装置によってフレーム（４）に連結されることを特徴とする、トーションバー式車両サスペンション装置。
前記コネクション装置はフロント及びリアトーションバー・スプリングの対向端のギアにそれぞれ固定して取り付けられ、車両の同一側のフロント及びリアの二つのトーションバー・スプリングのギアは相互に噛み合うことを特徴とする、請求項１に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
二つの復帰トーションバー・スプリング（５）の一端はフレーム（４）に固定して連結され、他端には復帰ギア（１０）が固定して取り付けられ、当該復帰ギア（１０）は、同一側のフロント及びリアの二つのトーションバー・スプリングにおいて相互に噛み合う二つのギアのうちの一つのギアと噛み合うことを特徴とする、請求項２に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
前記車両のフロント及びリアサスペンションがダブル・ウィッシュボーン構造の場合、フロント及びリアトーションバー・スプリングの一端はフロント及びリアサスペンション制御アームの上端又は下端のウィッシュボーンに取り付けられ、フロント及びリアの二つの復帰トーションバー・スプリングの一端はフロント及びリアサスペンション制御アームの下端又は上端のウィッシュボーンにそれぞれ連結され、フロント及びリアの二つの復帰トーションバー・スプリングの他端はフレームに固定して連結されることを特徴とする、請求項２に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
前記ポジショニング装置はギアボックス（１４）であって、相互に噛み合うギアはギアボックス（１４）内に取り付けられ、ギアボックスはフレーム（４）に固定して連結されることを特徴とする、請求項２又は３又は４に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
前記コネクション装置は車両の同一側のフロント及びリアの二つのトーションバー・スプリングの間に取り付けられた差動装置（１５）であって、ポジショニング装置は差動装置（１５）のケース（１５-１）であり、当該ケース（１５-１）はフレーム（４）と固定して連結されることを特徴とする、請求項１に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
前記差動装置（１５）内の対向する二つの円錐形ギアはフロント及びリアの二つのトーションバー・スプリングにそれぞれ固定して連結され、前記二つの円錐形ギアに隣接する一つの円錐形ギアは復帰トーションバー・スプリング（５）の一端と固定して連結され、復帰トーションバー・スプリングの他端はフレーム（４）と固定して連結されることを特徴とする、請求項６に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。
前記車両のフロント及びリアサスペンションがダブル・ウィッシュボーン構造の場合、フロント及びリアトーションバー・スプリングの一端はフロント及びリアサスペンション制御アームの上端又は下端のウィッシュボーンに取り付けられ、他端は差動装置（１５）内の対向する二つの円錐形ギアにそれぞれ固定して連結され、フロント及びリアの二つの復帰トーションバー・スプリングの一端はフロント及びリアサスペンション制御アームの下端又は上端のウィッシュボーンにそれぞれ連結され、他端はフレームにそれぞれ固定して連結されることを特徴とする、請求項６に記載のトーションバー式車両サスペンション装置。