JP3672344B2

JP3672344B2 - 車輪懸架装置

Info

Publication number: JP3672344B2
Application number: JP29180294A
Authority: JP
Inventors: ゲオルク・ヴアール; マッテイアス・デイーツ; ノルベルト・シヨーテ; ロベルト・クロスターフーバー; カール・ゾムメラー; ラインハルト・クンネルト
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: DE4340557A1; JPH07205626A; DE59405254D1; KR950013753A; EP0656270B1; EP0656270A1; KR100374951B1; DE4340557C2; US5498018A

Description

【０００１】
この発明は、ウィッシュボーンと、このウィッシュボーンに枢着された斜材を有し、ウィッシュボーンはナックルを介して車輪支持体に保持され、ウィッシュボーンと斜材の車体側の軸受並びにウィッシュボーンと斜材の間の連結軸受は車輪に作用する周方向力の作用を受けて車輪の弾性運動学的転位を限定し、ウィッシュボーンは前記連結軸受を介して斜材にほぼ水平面上で連結され且つ車輪回転軸の下側でほぼ車輪中央横断平面に延在しており、斜材は自動車の長手中心軸に対して斜めに角を作って延在し、前記車輪回転軸はこの車輪回転軸の下側で走行方向に関してウィッシュボーンの前方に配設されたかじ取装置のタイロッドに対して長さ方向に間隔を空けて配置され、ウィッシュボーンと斜材はそれぞれ弾性軸受を介して副枠に保持されている、自動車の軸用の車輪懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＥ36 16 005 Ｃ２から知られる車輪懸架装置では、下部ウィッシュボーンが一端で揺動可能に車両フレームに、そして他端で揺動可能にナックルアームに連結されている。ウィッシュボーンにはほぼ長手方向に延在するロッドが剛固に連結されていて、ロッドの自由端は車体に弾力的に支承されている。更にＤＥ32 00 855 A1から知られる車輪懸架装置ではロッドがウィッシュボーンに枢着連結されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、マック・ファーソン式緩衝器付動力車の軸のための車輪懸架装置であって、車輪に作用する周方向力が曲線走行及び直線走行の際の走行態様を目指した弾性運動学的車輪位置変化を保証するものの提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の課題はこの発明により、ウィッシュボーンをタイロッドに対して長手方向と高さ方向とに間隔を空けて配設してあり、軸受の少なくとも一方が長手中心軸に対して角を作っている主荷重方向では主荷重方向と交差する荷重方向におけるより柔軟であり、ウィッシュボーンの横型軸受は荷重方向では斜材の縦型軸受より剛性が大きく、斜材とウィッシュボーンの間の連結軸受は斜材とウィッシュボーンの動きを可能にして半径方向で軸受より柔軟な特性を有し、マック・ファーソン式緩衝器の車体側の上部支承点と車輪支持体のウィッシュボーンのボール継手との間にはかじ取回転軸を形成し、かじ取回転軸は車輪内側で車輪回転軸と交差して車輪中央長手平面に至る垂直レバーアームを有し、輪距の外側で車輪接地面に貫通点を有するかじ取回転軸から正方向のレバーアームが車輪接地面に形成されることにより解決される。
【０００５】
この発明により得られる主な効果は、車輪懸架装置とかじ取装置のタイロッドに至る斜材を有するウィッシュボーンの位置及びウィッシュボーンに対するマック・ファーソン式緩衝器の位置決装置の位置とにより車輪への力の作用を受けて目指した弾性運動学的車輪位置変更が達成される点にある。これによって制動力及び駆動力並びに長手方向弾力が生じる際の走行態様に有利な影響を及ぼす。この発明による車輪懸架装置によって、曲線で制動するとき車輪がトーイン方向に転向するのが有利である。
【０００６】
こうして斜材に連結したウィッシュボーンがほぼ水平面上にあり、ウィッシュボーンは車輪回転軸の下側でほぼ車輪中心横断平面に延在する。斜材は弾性軸受を介してウィッシュボーンに連結され、或る角度で自動車の長手中心軸に対して傾斜して設けられる。ウィッシュボーンはタイロッドに対して高さ方向及び長さ方向に間隔をおいて支承される。
【０００７】
ウィッシュボーンの偏向を行うために、ウィッシュボーンと斜材はそれぞれ副枠に保持された弾性軸受を介して枢着される。斜材の軸受は半径方向の切欠部を有し、これらの切欠部は斜材の軸方向に配設されている。これにより斜材の軸方向と一致する荷重方向で軸受の柔軟な特性が得られる。半径方向の切欠部を有する斜材の弾性軸受はウィッシュボーンにも設けることができる。ウィッシュボーンの車体側の軸受はそれに反して全体的に半径方向に剛に形成される。
【０００８】
車両懸架装置のほぼ同じてこ比を得るためにウィッシュボーンと斜材の両方の車体側の軸受の間の間隔は両方の軸受の間のウィッシュボーンの長さと一致させる。斜材とウィッシュボーンの間の連結軸受は或る運動を可能にし、半径方向にはウィッシュボーンの軸受より柔軟な特性を示す。斜材はウィッシュボーンの連結軸受と連結されてフォーク状頭部を有し、フォーク状頭部は軸受を両側から端面側で捕捉し且つ間に支承するように収容する。
【０００９】
長手方向弾力を得るために本質的に半径方向の切欠部を有する斜材の車体側軸受が役にたつ。車輪は長手方向弾力が生じるときには、走行方向に関して下方及び前方へ観念上の補正極を中心に運動することができる。この補正極は平面図にしてみると斜材に至るウィッシュボーンの運動によって形成される。極は車輪の内側にあり、これにより車輪は運動するとき後方のトーアウト方向に転位することができる。前方へ長手方向弾力が生じるとき、車輪はトーイン方向へ移動する。ウィッシュボーンの回転支承点としては車体側の軸受が機能する。
【００１０】
マック・ファーソン式緩衝器の車体側支承点と車輪支持体のウィッシュボーンの支承点との間にはかじ取回転軸が形成される。このかじ取回転軸は輪距の外側で車輪接地面に貫通点を有する。このかじ取回転軸の貫通点は、走行方向に関して、車輪中心横断平面の前方にあり、かじ取回転軸は車輪内側の車輪回転軸と交差する。垂直の車輪中心長手平面に対するかじ取回転軸の位置により車輪回転軸の高さにレバーアームが形成される。駆動力が加わるときかじ取回転軸のこの位置により車輪中央にモーメントが生じ、これによりタイロッドは圧力負荷を受け、ウィッシュボーンは引張負荷を受ける。こうしてウィッシュボーンの車体側の弾性軸受の半径方向の限定された弾力に応じて駆動力が加わるとき車輪はトーイン方向に移動する。
【００１１】
車輪に制動力が加わるときトーイン方向の車輪位置変更が実現される。それには一方ではかじ取回転軸が負のロール半径を有し、他方ではタイロッドが、後方から見て、かじ取装置の枢着点から車輪支持体側軸受に至るまである角度で走行路の方へ傾斜していて、ウィッシュボーンより短くする。これにより、制動力の作用を受けてかじ取回転軸のキャスタ角度が減少する場合にはトーイン方向に車輪位置の変更が行われる。
【００１２】
車輪に対するかじ取回転軸の位置は、車輪中央に車輪接地面でより大きいてこができるようにきめられるので、副枠または車体の限定された弾性のある軸受との関連で駆動力によるトーイン方向の車輪位置変更が長手方向弾性部材によるトーイン方向の車輪位置変更に追加して重なる。トーイン変化が限界で保持されるように、斜材の車体側軸受は、長手方向弾性部材が走行方向前方で小さいままであるような特徴をもつ。これにより車両の直線走行態様は改善される。かじ取回転軸のキャスタ角度は自動かじ取装置または手動かじ取装置の使用に合わせて変更することができる。このためには緩衝器の上部支承点が走行方向にずらされ、その結果自動かじ取装置ではキャスタ角度を大きく設定し、手動かじ取装置ではキャスタ角度を小さく設定することができる。
【００１３】
自動車の軸受保持も簡単化し、車輪懸架装置の費用も最低限にするために自動車の前車軸にも後車軸にもウィッシュボーン、車輪支持体、支承部並びに斜材は同じ寸法のものを使用する。
【００１４】
【実施例】
一実施例を示した図をもとに詳記する。
前車軸用或いは後車軸用の車輪懸架装置は斜めに設けられた斜材３、マック・ファーソン式緩衝器１、かじ取装置５のタイロッド４とを備えたウィッシュボーン２を有する。
【００１５】
ウィッシュボーン２はボール継手７を介して車輪支持体６に支承され、副枠８或いは補助枠を介在して車体に弾性軸受９で支承されている。ウィッシュボーン２には弾性軸受１０に斜材３が保持され、この斜材は副枠８に別の弾性軸受１１で固定されている。
【００１６】
ウィッシュボーン２と斜材３は車輪回転軸Ｒの下側のほぼ水平な平面ｘ−ｘに配設されている。斜材３は走行方向Ｆと反対方向に鋭角ベータをなしてウィッシュボーン２まで延在しており、ウィッシュボーン２はほぼ車輪中心横断平面ａ−ａを通る。タイロッド４は、走行方向Ｆに関して、ウィッシュボーン２の前方で且つ車輪回転軸Ｒの直下に配設され、それより低位のウィッシュボーン２に対して間隔ａを空けている。ウィッシュボーンは横に間隔ｂを空けて、走行方向Ｆに関して、タイロッド４の後方にある。
【００１７】
懸架装置の弾性軸受９、１０、１１は次に説明するような弾性特性を備えている。即ちたとえば駆動力と制動力、縦衝撃等のような車輪に作用する諸々の力が加わるときに走行態様に有利な影響を及ぼす車輪位置変化が達成されるような特性を備えている。
【００１８】
ウィッシュボーン２の長さｄはほぼ両方の車体側の軸受９と１１の間隔ｃに一致し、ウィッシュボーン２にある斜材３の軸受１０は副枠８の軸受９より車輪支持体６の継手７に近い所にある。
【００１９】
マック・ファーソン式緩衝器１はその上端部１２の軸受１３で車体に支承されている。下端部は車輪支持体６に保持されている。上部軸受１３と継手７との間の連結線はかじ取回転軸Ｌｄになっている。かじ取回転軸は輪距ｓの外側で且つ走行方向Ｆに関して車輪中心横断平面ａ−ａの前方で車輪接地面１４に貫通点Ｄを有する。かじ取回転軸は車輪内側で車輪回転軸Ｒと交差し且つ車輪中心縦断面ｂ−ｂに対して間隔（レバーアームh）を有する。かじ取回転軸Ｌ_dはキャスタ角エプシロンが形成されるように配置される。
【００２０】
斜材３は副材８に沿って竪型ブシュ軸受１１に保持されていて、竪型ブシュ軸受１１は斜材３の長手方向の主負荷方向に半径方向の切欠部１５、１６を有し、これによりこの方向で走行縦方向及び走行高さ方向でより柔軟に形成されている。ウィッシュボーン２の横型の車体側のブシュ軸受９は全方向に同じ弾性を有し、全体で斜材の軸受１１より半径方向に大きい剛性を有する。
【００２１】
斜材３とウィッシュボーン２の間の連結軸受１０は竪型ブシュ軸受として形成してあり、ウィッシュボーンへの斜材３のカルダン方式運動を可能にし且つ半径方向に軸受９より柔軟に形成されている。斜材３は軸受１０との連結端部に脚部２８、２９を有するフォーク状部材１７を有し、脚部２８及び２９は竪型ブシュ軸受１０を上下から捕捉する。
【００２２】
制動力、駆動力の作用の下にトーイン方向の車輪位置変更またはトーイン変更或いは縦弾性を得るために斜材３とウィッシュボーン２並びにタイロッド４はそれらの軸受１０、１１と７、９及び１８を介して対応して回動可能である。
【００２３】
制動力Ｆｂｒが加わるときのトーイン方向の車輪位置変化を起こすタイロッド4は、後方から見て、かじ取装置５の枢着点１９から車輪支持体６の軸受１８まで車輪接地平面１４に対して角デルタをなして配設される（図９）。タイロッド４はウィッシュボーン２より短いのでタイロッド４の軸受１８は制動力Ｆｂｒが加わるとき車輪支持体６の旋回とそこから生じるキャスタ角度エプシロン（図１１）の縮小とにより軸受１８は矢印２０の方向に移動する。このキャスタ角度の縮小の結果、タイロッド４の軸受１８は継手７より大きく後方へ移動する。その他タイロッド４の位置が角デルタをなして傾斜して（図９）、軸受１８は内側へ移動して、車輪はトーインに転位させられる。加えて車輪接地平面１４に形成された、導輪半径ＬＲに対応するレバーアームＺ（図５）によってかじ取回転軸Ｌｄと垂直の車輪中心長手横断平面ｂ−ｂの間にベクトル積のモーメントＦｂｒ×Ｚが生じる。その場合タイロッド４には圧力負荷が、ウィッシュボーン２には引張負荷が加わり、これにより車輪のトーインが設定される。
【００２４】
駆動力Ｆ_antrが働くときはかじ取回転軸Ｌｄによって形成されたレバーアームｈによって駆動力Ｆ_antrのｈ倍のモーメントが車輪に作用し、これによりトーイン設定が達成される。これにより、図１５に詳細に示すように、タイロッド４には圧力Ｋが、ウィッシュボーン２には引張力が加わる。
【００２５】
半径方向に柔軟な軸受１１が駆動力を受けて撓む場合には、車輪は走行方向Ｆ前方へ弾み、その際補正極Ｋを中心に回転する。この極Ｋは車輪の内側にあり、ウィッシュボーン２とタイロッド４の方向（延在方向）の交点により形成される。これらの方向は内側へ角ガンマを作って揃う。軸受９はその硬い半径方向の特性のためにウィッシュボーンのための回転極を形成し、その結果車輪はトーイン方向の移動を行うことができる。車輪のトーイン方向のこの移動によって車輪のトーインには駆動力が重ねられる。このトーインの大きさを制限するために、軸受１１は対応してその前方への運動が制限される。
【００２６】
マック・ファーソン式緩衝器１の上部支承点１３は自動かじ取装置と手動かじ取装置とに押圧可能である。即ち軸受は、自動かじ取装置について手動かじ取装置の場合より大きいキャスタ角度エータが設定可能である。
【００２７】
ウィッシュボーン２と斜材３の支承とは前車軸についても後車軸についても、そしてまた支承部を有する車輪支持体６についても同じ構造にできる。こうして左の前車輪のウィッシュボーン２を有する車輪支持体６は同時に右の後車輪にも使用可能で、対応して右前車輪の応用を左後車輪に当てはめることができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明により得られる主な効果は、車輪懸架装置がかじ取装置のタイロッドに至る斜材を有するウィッシュボーンの位置とウィッシュボーンに連結されたマック・ファーソン式緩衝器の位置決装置の位置とにより車輪への力の作用を受けて目指した弾性運動学的車輪位置変更が達成される点にある。これによって制動力及び駆動力並びに長手方向の弾力が生じる際の走行態様が有利な影響を受ける。この発明による車輪懸架装置によって、曲線で制動するとき車輪がトーイン方向に転向するのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】前車軸の車輪懸架装置の概観図である。
【図２】前車軸の車輪懸架装置の正面図である。
【図３】図２の車輪懸架装置の側面図である。
【図４】図２と３の車輪懸架装置の正面図である。
【図５】前車軸の所のかじ取回転軸の正面図である。
【図６】前車軸の所のかじ取回転軸の側面図である。
【図７】静止状態にあるかじ取回転軸を有する車輪懸架装置の平面図である。
【図８】制動力の作用下で鎖線で示した位置にある図６のかじ取装置の平面図である。
【図９】制動力の作用下で鎖線で示した位置にあるタイロッドを有する車輪懸架装置の正面図である。
【図１０】図９の車輪懸架装置の側面図である。
【図１１】図９の車輪懸架装置の側面図である。
【図１２】縦方向弾力発生の際の補正極を有する車輪懸架装置の平面図である。
【図１３】垂直の車輪中心縦平面と車輪中心のかじ取回転軸の間にてこを有する車輪懸架装置の正面図である。
【図１４】図１３の側面図である。
【図１５】車輪に駆動力が作用する際の車輪懸架装置が鎖線で示した位置にある場合の正面図である。
【図１６】平面図と側面図で示した各弾性軸受を有する懸架装置の概略平面図である。
１６ａは図１６のａ−ａ線に沿う軸受の断面図である。
１６ｂは図１６のｂ−ｂ線に沿う軸受の断面図である。
１６ｃは図１６のｃ−ｃ線に沿う軸受の断面図である。
【図１７】斜材の側面図である。
【符号の説明】
１マック・ファーソン式緩衝器
２ウィッシュボーン
３斜材
４タイロッド
５かじ取装置
６車輪支持体
７ボール継手
８副枠
９弾性軸
１０弾性軸
１１弾性軸
１２１の上端部
１３軸受
１４車輪接地平面
１５切欠部
１６切欠部
１７フォーク上部材
１８脚部
１９枢着点
２０矢印

Claims

自動車の軸用の車輪懸架装置であって、ウィッシュボーン（２）と、このウィッシュボーンに枢着された斜材（３）を有し、ウィッシュボーン（２）はナックル（７）を介して車輪支持体（６）に保持され、ウィッシュボーン（２）と斜材（３）の車体側の軸受（９，１１）並びにウィッシュボーン（２）と斜材（３）の間の連結軸受（１０）は車輪に作用する周方向力の作用を受けて車輪の弾性運動学的転位を限定し、
ウィッシュボーン（２）は前記連結軸受（１０）を介して斜材（３）にほぼ水平面（ｘ−ｘ）上で連結され且つ車輪回転軸（Ｒ）の下側でほぼ車輪中央横断平面（ａ−ａ）に延在しており、斜材（３）は自動車の長手中心軸（Ｌｏ）に対して斜めに角（アルファ）を作って延在し、ウィッシュボーン（２）は車輪回転軸（Ｒ）の下側で走行方向（Ｆ）に関してウィッシュボーン（２）の前方に配設されたかじ取装置（５）のタイロッド（４）に対して長さ方向に間隔（ｂ）を空けて配置され、ウィッシュボーン（２）と斜材（３）はそれぞれ弾性軸受（９，１１）を介して副枠（８）に保持されている懸架装置において、ウィッシュボーン（２）をタイロッド（４）に対して長手方向に間隔（ｂ）と高さ方向に間隔（ａ）とを空けて配設してあり、軸受（１０）または（１１）の少なくとも一方が長手中心軸（Ｌｏ）に対して角を作っている主荷重方向（ｘ）では主荷重方向（ｘ）と交差する荷重方向（ｙ）におけるより柔軟であり、ウィッシュボーン（２）の横型軸受（９）は荷重方向（ｘ₁）では斜材（３）の縦型軸受（１１）より剛性が大きく、斜材（３）とウィッシュボーン（２）の間の連結軸受（１０）は斜材（３）とウィッシュボーン（２）の動きを可能にして半径方向で軸受（９）より柔軟な特性を有し、マック・ファーソン式緩衝器（１）の車体側の上部支承点（１３）と車輪支持体（６）のウィッシュボーン（２）のボール継手（７）との間にはかじ取回転軸（Ｌ_d）を形成し、かじ取回転軸（Ｌ_d）は車輪内側で車輪回転軸（Ｒ）と交差して車輪中央長手平面（ｂ−ｂ）に至る垂直レバーアーム（h）を有し、輪距（ｓ）の外側で車輪接地面（１４）に貫通点(D)を有するかじ取回転軸（Ｌ_d）から正方向のレバーアーム（Ｚ）が車輪接地面に形成されることを特徴とする
懸架装置。
請求項１の車輪懸架装置において、斜材（３）はウィッシュボーン（２）に対して鋭角(ベータ)を作って走行方向（Ｆ）の方向に延在し、ウィッシュボーン（２）の連結軸受（１０）は副枠（８）の所の軸受（９）によりも車輪支持体（６）の方に近く配設され、副枠（８）の所の両方の軸受（９と１１）の基線（ｃ）は両方の軸受（７と９）の間のウィッシュボーン（２）の長さ（ｄ）にほぼ一致することを特徴とする装置。
請求項１または２の車輪懸架装置において、連結軸受（１０）が斜材（３）のフォーク状部材（１７）中に保持され、フォーク状部材は軸受（１０）を両側から端部で捕捉し且つ間に支承して収容することを特徴とする装置。
請求項１〜３のいずれか一の車輪懸架装置において、タイロッド（４）とウィッシュボーン（２）が、平面図にして見ると、相互に鋭角(ガンマ)を作って、車輪内側面に補正極（Ｋ）を有する仮想旋回軸を形成して接近するように構成したことを特徴とする装置。
請求項１〜４のいずれか一の車輪懸架装置において、かじ取回転軸(L_d)が輪距（ｓ）の外側で且つ走行方向（Ｆ）に関しては車輪中央横断平面（ａ−ａ）の前方で車輪接地面（１４）内に貫通点（Ｄ）を有し、車輪内側面で車輪回転軸（Ｒ）と交差していることを特徴とする装置。
請求項１または５の車輪懸架装置において、駆動力（Ｆ_Antr.）が働くときウィッシュボーン（２）の車体側の弾性軸受（９）が車両に加わる横からの荷重方向で、かじ取回転軸（Ｌ_d）によって形成されたレバーアーム（h）を介して車輪位置を車輪中心の高さでトーイン方向に変更する弾性運動を設定できる特性を有することを特徴とする装置。
請求項1〜6のいずれか一の車輪懸架装置において、タイロッド(4)が後方から見てかじ取機構(5)の枢着点(19)から車輪支持体側の軸受(18)まで角(デルタ)を作って車輪接地面（１４）まで延びていて、ウィッシュボーン（２）より短くしてあり、制動力(Fbr)及び/或いは車輪荷重変更の作用でかじ取回転軸（Ｌｄ）のキャスタ角(エプシロン)が縮小され、車輪位置がトーイン方向に変更されることを特徴とする装置。
請求項1〜7のいずれか一の車輪懸架装置において、ウィッシュボーン（２）と斜材（３）とから成る懸架装置の副枠（８）の所の車体側の軸受(9, 11)により、
かじ取回転軸（Ｌ_d）に至る正方向レバーアーム(Z)によって車輪位置変更の駆動力（Ｆ_Antr.．）によるトーイン方向の車輪位置変更を長手方向弾性力(L_F)によるトーイン方向の車輪位置変更に重ねることができ、軸受(11)は主荷重方向(X)では前方への運動が制限されていることを特徴とする装置。
請求項1〜8のいずれか一の車輪懸架装置において、懸架装置の長手方向弾性力(Lf)の生成のために斜材(3)の車体側の軸受(11)を斜材(3)の主荷重方向(X)でウィッシュボーン（２）の車体側の軸受(9)より柔軟性を大きくして、軸受(9)がウィッシュボーン（２）の回転支承点を形成し、補正極(K)は走行方向(F)と反対方向のトーアウト方向の車輪位置変更を来たす車輪旋回点を形成することを特徴とする装置。
請求項1〜9のいずれか一の車輪懸架装置において、かじ取回転軸（Ｌｄ）のキャスタ角(エプシロン)が動力かじ取装置或いは手動かじ取装置の使用に合わせて変更可能で、緩衝器（１）の車体側の上部支承点（１３）が走行方向（Ｆ）に転位可能で且つ動力かじ取装置では手動かじ取装置でより大きなキャスタ角度（エプシロン）が設定可能であることを特徴とする装置。
請求項１〜１0のいずれか一の車輪懸架装置において、自動車の前車軸及び後車軸のウィッシュボーン（２）、車輪支持体（６）及び斜材（３）並びにウィッシュボーン（２）と斜材(3)の支承部が同じ形状と大きさを有し、同一部品として使用可能であることを特徴とする装置。
請求項１〜１1のいずれか一の車輪懸架装置において、斜材（３）とウィッシュボーン（２）の間に半径方向の切欠部を有する軸受（１１）を配設し、斜材（３）を玉継手を介して車体に保持してあることを特徴とする装置。