JP2012523980A - 横向リーフ式サスペンションを備える自動車両用フロント車軸ユニット - Google Patents

Abstract

車両の、特に自動車両のフロント車軸ユニットであって、ナックルスピンドルサポート（４）を介して、車両の操舵輪（１１）の各部を支え、該自動車両のフロント車軸ユニットは、１つのサスペンションを有し、該サスペンションは、複合材製の横向リーフ（１）を備え、自動車両のボディ（５）に固定され、各終端部分（２）が、該ナックルスピンドルサポート（４）と一体をなすように結合され、該横向リーフ（１）の各々の端部（ＢＳ）が、該リーフ（１）の端部（ＢＳ）を挟み込んで支える支持体（６）によって、車両のボディ（５）の下に吊り下げられること、ならびに、制動時の長手方向応力の担荷手段（１２、１７）が、該リーフ（１）の支持体（６）とナックルスピンドルサポート（４）の間に配置され、該リーフ（１）の端部（ＢＳ）、支持体（６）および応力担荷手段（１２、１７）がサスペンションリンクの３辺をそれぞれほぼ画定することを特徴とする自動車両のフロント車軸ユニット。

Description

本発明は、一体型サスペンションとも呼ばれる横向リーフ式サスペンションを備える自動車両用フロント車軸ユニット、およびこのようなユニットが装備された自動車両に関する。

自動車両は、一般に指向性フロント車軸ユニットを有し、該ユニットは、車両本体に結合し、車輪のハブを支持し、サスペンションのストロークを可能にするために車輪の誘導を確実にするのと同時に、その一方で操舵時の車輪の転回も確実にする。

フロント車軸ユニットの各種構造のうち、変形マクファーソン（ＰＭＰ）型フロント車軸ユニットは、コスト対パフォーマンスの折り合いで最も優れた構造である。そのため、
この技術は一般的なメーカーでは大変普及している。

この構造は、基本的に１つのショックアブソーバと、その本体で支えられる１つの螺旋ばねとで構成されるストラットと呼ばれる要素を備える。

ストラットは、車両がその上を動く地上面に対して垂直方向の車輪の移動を、所定の応力／速度の法則に応じて制御する。

ストラットは、基本的に垂直方向の回転を可能にする継手によってその上部が車両のボディに固定され、その下部が、ホイールベアリングを介して車輪を取り付けるナックルスピンドルと呼ばれる部材に固定される。

ナックルスピンドル自体も、ロワアームと呼ばれるプレス鋼板製部品を介して車両のボディに結合される。

ナックルスピンドルは玉継手によって、ロワアーム上に連結され、操舵時に車輪がそのナックルスピンドルとともに転回できる。

ロワアームは、車両の長手方向と平行をなす、基本的に長手の方向に整列させた２つの継手を介して、クレードルと呼ばれる車両のボディ下部に取り付けられる。この２つの継手は、車輪が垂直方向にストロークする際のロワアームの軸回転を確実にする。

フロント車軸ユニットは、また、フロント車軸の２つの車輪のそれぞれに独立して作用し、合成されてフロント車軸でねじり応力となる応力について、それらを打ち消し、または担荷するために２つの車輪をつなぐアンチロールバーも備える。

最後に、車輪の操舵を行うために、ステアリング操作装置（ステアリングホイール）をステアリングラックおよびそのタイロッドによってナックルスピンドルにつなぐ。

この構造の進化型が開発されている。それらは軽量化やコンパクト化を可能にするものである。それらは、ロワアーム、クレードル、ばね、およびアンチロールバーを横向リーフで置き換えることを提案している。

第１構造はフランス特許公開公報ＦＲ２５０３０５４Ａ１に記載されている。この文書は、横向リーフを有するＰＭＰ車軸の設計について完全な形で記述されている。リーフは２箇所でボディに固定され、アンチロールバーのばね機能を果たす。

第２構造は第１構造を進化させたもので、国際公開公報ＷＯ８３０１７５８Ａ１に記載されている。この第２構造は、単方向ガラス繊維とエポキシ樹脂を主体とした複合材料でリーフを実施することによって、横向リーフの設計に改良を加えたもので、さらに、制動中および／または車輪の操舵中に、フロント車軸ユニットの車輪が受ける横方向および長手方向の応力を打ち消すために両端に厚みを持たせている。

欧州特許公開公報４３６４０７Ａ１に記載されている第３構造によれば、横向リーフは、垂直なタイロッドを介して、４箇所で車両のボディに固定される。リーフは発進装置を迂回するためにオメガの文字の形をしている。

フランス特許公開公報２５０３０５４Ａ１

国際公開公報ＷＯ８３０１７５８Ａ１

欧州特許公開公報４３６４０７Ａ１

本発明は、横向リーフ式サスペンションを備えるフロント車軸ユニットの新たな構造を提案し、該構造では、リーフを好ましくは複合材料で実施し、制動による長手方向の応力の担荷機能をリーフから取り払う。

従って、本発明によって、複合材料のリーフの体積及びそのコストを著しく低減させることができる。リーフの実施に使用する材料のコストの高さを考えると、リーフに関するコスト削減はフロント車軸ユニットの構造全体のコストにも影響する。

この利点に加えるに、従来のＰＭＰ車軸ユニットと比べた場合、軽量およびコンパクトである。

そこで、本発明は、ナックルスピンドルサポートを介して車両の操舵輪のそれぞれを支える自動車両、とりわけ自動車両のフロント車軸ユニットであって、車両のボディに固定され、各終端部分が、ナックルスピンドルサポートと一体をなすように結合された複合材料の横向リーフを有するサスペンションを備えるフロント車軸ユニットにおいて、横向リーフの各端部が、リーフのその端部を挟み込んで支える支持体によって車両のボディの下に吊り下げられること、ならびに、制動時の長手方向応力の担荷手段がリーフの支持体とナックルスピンドルサポートの間に配置され、リーフの端部、支持体および応力担荷手段がサスペンションリンクの３辺をそれぞれ、ほぼ画定することを特徴とするフロント車軸ユニットに関する。

１つの特徴によれば、支持体はリーフをまたいで車両の長手方向軸とほぼ平行な向きにリーフに対して横断方向に延び、支持体の二つの端部には、支持体を車両のボディに固定するためにそれぞれ第１および第２固定手段が第１および第２弾性継手を介して配置され、第１の継手は横向リーフに隣接する。

もう１つの特徴によれば、制動時の長手方向応力の担荷手段は、一方が弾性継手を介して軸支部に、もう一方が支持体の第２継手にそれぞれ固定される端部を有する直線状のタイロッドである。

１つの変形形態によれば、制動時の長手方向応力の担荷手段は、横向リーフと平行に延びるアンチロールバーの直線状肘先部であり、アンチロールバーの直線状肘先部の終端部分は弾性固定手段によってナックルスピンドルサポートに固定され、アンチロールバーの肘先でない直線部の終端部分は第２継手の近傍で弾性自在結合によって支持体に固定される。

もう１つの特徴によれば、リーフの支持体はステアリングラックの支承としても利用され、支持体へのラックの固定手段は支持体の第２継手に隣接して配置される。

もう１つの特徴によれば、各々の支持体は、概ねリーフの終端部分と車両の長手方向軸との間に配置される。

もう１つの特徴によれば、リーフの長手方向軸は概ね車軸に中心となる。

本発明は、上述したようなフロント車軸ユニットも目的としている。

添付の図面を参照しながら、以下に例として非限定的に行う説明を読めば、本発明はよりよく理解され、その他の特徴や利点もまたより明らかとなるであろう。

本発明によるフロント車軸ユニット半分の概略的上面図である。 本発明によるフロント車軸ユニット半分の概略的側面図である。 本発明によるフロント車軸ユニット半分の後方から見た模式図である。 本発明によるフロント車軸ユニット半分の一変形形態の上面図である。

各図は、ＸＹＺ座標系によって空間内に関連づけられた車両のフロント車軸ユニット右半分を示している。

フロント車軸ユニットは車両の長手方向軸Ｘ’に対して対称形をなすものであるため、フロント車軸ユニット右半分のみについて図示し、説明する。

車両は、その長手方向軸Ｘ’と、長手方向軸Ｘ’および車両がその上を動く地上面Ｓに対して直角をなす垂直軸Ｚ’とによって記号的に表現されている。

各図において、同じ符号は同じ要素を指すために使用される。

それぞれの図は正確な縮尺に従うものではない。

最後に、図１および図４では、わかりやすくするため、車両のボディは意図的に図示しなかった。

本発明によるフロント車軸ユニットは、好ましくは複合材料で実施され、Ｙ方向に沿って車両の横方向に延びる横向リーフ１を備える。

リーフ１の長手方向軸は概ね車輪の中心軸１１に心合わせされる。

リーフ１の終端部分２は、ナックルスピンドルサポート４を介して、ナックルスピンドル３と接続され、ナックルスピンドルサポート４は、リーフ１の終端部分２を挟み込んで一体に支える。

リーフ１は、支持体６を介して、車両のボディ５の下に吊り下げられ（図２）、支持体６は、リーフ１の終端部２と車両の長手方向軸Ｘ’との間に概ね配置されており、車両の長手方向軸Ｘ’とほぼ平行をなす方向に沿ってリーフ１に対して横断方向に延びる。

支持体６は、例えば、断面が長方形で直線状の２本の棒によって構成され、２本が互いに組み合わされているが、１本は平らで、もう１本はリーフ１を部分的に挟み込めるように折り曲げられている。

支持体６は、例えば、ねじなど、支持体６の両端部にそれぞれ配設された第１および第２固定手段７および８によって車両のボディ５に固定される。第１および第２弾性継手９および１０は、スペーサを形成し、固定手段を通して支持体６とボディ５の間に挿入される。

固定手段７および８と継手９および１０は長手方向Ｘに整列しており、第１固定手段７と第２継手９は横向リーフ１に隣接する。

ボディ５の下にこうして吊り下げられたリーフ１の端部ＢＳは、ボディ５の外側にはみ出して、ボディ５に対して片持ちのサスペンションアームを形成する（図３）。

これにより、方向Ｚ（垂直方向）に沿った車輪１１のストローク時には、リーフ１は、２つの継手９および１０を介して、ボディ５に支えられて屈曲動作をするビームの原理に従って変形する。

リーフ１の厚さはその幅や長さに比べて薄いため、長手方向軸Ｘ’に対して対称をなす両車輪１１の垂直ストローク（ポンピングの場合）に対しては、従って、リーフ１はばね機能を果たす。

両車輪１１が非対称に垂直ストロークする時（ロール時）は、フロント車軸ユニットの両車輪１１をつなぐリーフ１はＹ方向に沿って「Ｓ」字形をとり、それによってロール防止機能を果たす。

制動時の長手方向応力（Ｘ軸に沿った車両の移動と反対向きの応力）の担荷機能は、リーフ１の終端部分２、軸支部４上、及びリーフ１の支持体６との間に固定された直線状のタイロッド１２によって確実なものとなる。（Ｘ軸に沿った車両の移動と反対向きの応力）。

タイロッド１２の両端部は、一方が弾性継手１３を介して軸支部４に、もう一方が支持体６の第２継手１０にそれぞれ固定される。

本発明によるフロント車軸ユニットは、クレードルを使用しないため、ステアリングラック１４は、リーフ１の２つの支持体６の間及び該支持体６上で固定される。

ステアリングロッド１５の自由端は、それ自体公知の弾性自在連結によってナックルスピンドル３に連結される。

このような構造を取ることで、車軸ユニット全体のジオメトリが制御できる。つまり、リーフに対するステアリングの正しい位置取り、従ってナックルスピンドルに対するステアリングの正しい位置取りが保証される。

支持体６へのラック１４の固定手段１６は、第２継手１０に隣接して配置される。

図３に特に示したように、リーフ１は、旋回時に車輪１１基部にかかる横方向応力を「担荷する」。それにより、リーフは、矢印Ｆで示した横方向応力を受けたときの車輪１１平面の十分な剛性を保証し、タイロッド１２は制動時の長手方向応力を「担荷する」。従って、リーフ１は、車輪１１のストローク時には、垂直方向Ｚに屈曲動作を、旋回時には引張り／圧縮動作をする。リーフ１は、制動時に長手方向の屈曲動作をすることはない。

従って、リーフ１の寸法を小さくすることができ、それによってコストの低減が可能となるが、リーフ１が複合材料で実施される場合には、その低減幅は一段と大きくなる。それにより、構造全体のコストは従来の解決方法と比べて安くなる。

リーフ１は、材料を傷つけずに、車輪１１の十分な垂直ストロークが得られるように、好ましくはガラス繊維／エポキシ樹脂の類の複合材料で実施される。また、繊維の向きは本質的に横方向とすることで、その方向における特性を高めることができる。

図４は、本発明によるフロント車軸ユニットの一変形実施形態を示したもので、タイロッド１２によって構成されていた制動時の長手方向応力の担荷手段が、アンチロールバー１７で置き換えられている。

この変形形態では、純マクファーソン型のフロント車軸ユニットの構造のように、アンチロールバー１７が長手方向の応力を「担荷する」。

アンチロールバー１７の直線部１８は、横向リーフ１に平行に延びる。

アンチロールバー１７の端は、その両各端部に、車両前部に向かってほぼ４５°の角度で延びる直線状の肘先部を備える。

直線状の肘先部１９の終端部分２０は、ゴム製継手などの弾性固定手段２１によって、軸支部４に固定され、肘先部１９の直前に位置するアンチロールバー１７の直線部１８は、支持体６上で、第２継手１０の近傍に、例えば、ゴム製の軸受などの弾性自在連結２２によって固定される。

この変形形態は、車軸ユニットのアンチロールバー機能のすべてを単独で果たすわけではないリーフ１から、その寸法設定に関わる制約を取り払うことを可能にする。

従って、本発明によるフロント車軸ユニットでは、リーフ１の端部ＢＳ、支持体６、および応力担荷手段１２または１７が、サスペンションリンクの３辺を、それぞれほぼ画定する。

Claims (8)

1. 車両の、特に自動車両のフロント車軸ユニットであって、ナックルスピンドルサポート（４）を介して、車両の操舵輪（１１）の各部を支え、該自動車両のフロント車軸ユニットは、１つのサスペンションを有し、該サスペンションは複合材製の横向リーフ（１）を備え、自動車両のボディ（５）に固定され、各終端部分（２）が、該ナックルスピンドルサポート（４）と一体をなすように結合され、該横向リーフ（１）の各々の端部（ＢＳ）が、該リーフ（１）の端部（ＢＳ）を挟み込んで支える支持体（６）によって、車両のボディ（５）の下に吊り下げられること、ならびに、制動時の長手方向応力の担荷手段（１２、１７）が、該リーフ（１）の支持体（６）とナックルスピンドルサポート（４）の間に配置され、該リーフ（１）の端部（ＢＳ）、支持体（６）および応力担荷手段（１２、１７）がサスペンションリンクの３辺をそれぞれほぼ画定することを特徴とする自動車両のフロント車軸ユニット。
2. 前記支持体（６）が前記リーフ（１）をまたいで車両の長手方向軸（Ｘ’）とほぼ平行で、前記リーフに対して横断方向に延び、前記支持体（６）の両端部には、前記支持体（６）を車両の前記ボディ（５）に固定するために、第１および第２固定手段（７、８）が第１および第２弾性継手（９、１０）を介してそれぞれ配置され、前記第１継手（９）が横向の前記リーフ（１）に隣接することを特徴とする、請求項１に記載のフロント車軸ユニット。
3. 制動時の長手方向応力の前記担荷手段が、直線状のタイロッド（１２）を有し、タイロッドの両端部は、一方が弾性継手（１３）を介して前記軸支部（４）に、もう一方が前記支持体（６）の前記第２の継手（１０）にそれぞれ固定されることを特徴とする請求項２に記載のフロント車軸ユニット。
4. 制動時の長手方向応力の前記担荷手段が、横向リーフ（１）と平行に延びるアンチロールバー（１７）の直線状肘先部（１９）を有し、前記アンチロールバー（１７）の前記直線状肘先部（１９）の終端部分（２０）は、弾性固定手段（２１）によって前記ナックルスピンドルサポート（４）に固定され、前記アンチロールバー（１７）の肘先でない直線部（１８）の終端部分は、前記第２継手（１０）の近傍で弾性自在連結によって前記支持体（６）に固定されることを特徴とする、請求項２に記載のフロント車軸ユニット。
5. 前記リーフ（１）の支持体（６）がステアリングラック（１４）の支承としても利用され、前記支持体（６）への前記ラック（１４）の固定手段（１６）が、前記支持体（６）の第２継手（１０）に隣接して配置されることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか１つに記載のフロント車軸ユニット。
6. 各々の前記支持体（６）が、概ね前記リーフ（１）の終端部分（２）と車両の長手方向軸（Ｘ’）との間に配置されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のフロント車軸ユニット。
7. 前記リーフ（１）の長手方向軸が、前記車輪（１１）の車軸にほぼ中心となることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のフロント車軸ユニット。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つに記載のフロント車軸ユニットを備える自動車両。

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