JPH032094B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、独立懸架装置に関するものであり、
更に詳しくいえば、スラスト荷重を支持するため
の車輪支持部材として等速継手が用いられる独立
懸架装置に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明は、エンジン、トランスミツシヨンおよ
び差動ハウジングを通常含む伝動装置から半軸
（ハーフ・シヤフト）駆動車軸を介して駆動車輪
へ動力を伝えるために自在継手が使用される、前
輪独立懸架装置および後輪独立懸架装置に、特に
用いられる。車両が路面に沿つて走行するにつれ
て、車輪は、走行面に対して上下運動を行うのが
普通である。この運動は、上下揺動（ジアウン
ス）およびはね返えり（リバウンド）と呼ばれ、
それに応じて車両の種々の部品の最低地上高が変
化する。走行面に対してほぼ垂直な平面内で車輪
が動けるようにされているとすると、そのような
上下運動のために、伝動装置の差動機構と車輪と
の間のスイング長がその上下運動に対応して変化
することがこれまでは求められていた。スイング
長のそのような変化は、駆動部材を車輪に対し
て、または駆動部材の一方を他方に対して、軸線
方向に調整できるようにすることにより、通常行
われている。車輪のそれらの上下運動に伴つて変
化する荷重と、車輪が受ける荷重および路面の状
況変動に伴う懸架部材の構造上の動きとを考慮し
て、従来の懸架装置の設計は、車両の伝動装置す
なわちトルク伝達部品に支持荷重が加わることを
阻止するために、駆動装置の構造部分を懸架装置
の構造部分から完全に分離させる方針をとつてい
た。そのような方針の結果としての従来の車両の
構造設計基準は、車両のトルク伝達構造部分を車
両推進用のトルク荷重だけを伝えることに限定
し、荷重と路面状態との少くとも一方の変化によ
つて生ずる車両の上下運動に伴う荷重を支持する
ために別体の懸架装置を設計することであつた。

独立車輪懸架装置には、カルダン型継手および
等速型継手の２種類の一般的な型式の自在駆動継
手の使用が一般に考えられている。カルダン型継
手は、カルダン十字形部材すなわち十字架形部材
の端部上のすべり軸受または転り軸受で連結され
る２個のヨークから成る。十字形部材は、１個の
ブロツクと２本のピンで構成される。１方のピン
は、他方のピンよりも細く、他方のピンの中に通
される。十字形部材全体を熱処理された合金鋼で
構成するが、細い方のピンの直径がスラスト荷重
を支える継手の強度を決定する。そのスラスト荷
重は、通常の駆動トルクにより発生される応力の
何倍にもなる応力をピンに与えるのが普通であ
る。更に、ベクトル加算によつてそれらの応力は
互いに強め合うから有害である。しかし、後輪独
立懸架装置に１個のカルダン継手を使用すること
を阻害する主な要因は、高トルク荷重の下では継
手の関節の許容曲り角度が厳しく制限されること
にある。その理由は、駆動軸と従動軸との回転速
度比が、それらの軸の間の関節曲り角度の増大に
伴う振幅増大とともに脈動する、すなわち「変
動」するからである。駆動継手部材と従動継手部
材の間の曲りが大きくなるにつれて、周期的な速
度脈動が非常に大きくなる。有意の慣性の荷重は
この継手を介して伝えられるから、そのような速
度脈動のためにカルダン十字ピンにそれに対応す
る大きな動的応力が加えられ、かつそれに応じて
車両が振動させられ、騒音を生ずることになる。
大きな動的応力は、継手の構造体を摩耗させて速
度変動を更に大きくし、高いトルク荷重を伝える
カルダン継手の能力を一層制限することになる。
更に、スラスト荷重の下では、フツク継手または
カルダン継手の正常な製作誤差自体が許容できな
い震動を生ずる。

カルダン自在継手における応力および荷重の伝
達に基づく前述の弊害を避けるために、カルダン
自在継手の車両への使用は、駆動部材と従動部材
の間の正常な関節状曲り角度が10度より大幅に小
さい用途、通常は３度以下であるような用途に一
般的に限定される。

カルダン継手の前記の周期的な速力変動の影響
を無くし、駆動軸に対する車輪の関節状曲り角
度、または伝動装置の差動機構に対する駆動軸の
関節状曲り角度を十分に大きくするために、独立
車輪懸架装置に等速自在継手が従来用いられてい
る。駆動部材と従動部材の間で連結角度のいかん
によらず一様な速度を伝える種類の等速自在継手
が、米国特許第2046584号、第3162026号、ならび
に、本願出願人の所有に係る米国特許第3688521
号、第3928985号、第4240680号、第4231533号に
示されている。しかし、そのような公知の等速自
在継手は、継手の球状玉部材を介して伝えられる
駆動トルクのみを伝えるために使用されていた。
球状玉部材は、部分的に球面状の内側継手部材
と、部分的に球面状の外側継手部材とに形成され
ている向き合う軸線方向溝の中に入れられてい
る。球を捕えて、それらの球の中心が駆動軸と従
動軸の間の関節状に曲る角度をほぼ二等分する等
速回転平面を通つてそれらの玉部材すなわち球を
案内するために、かご形の球案内手段が位置させ
られ、その結果として回転運動が等速で伝えられ
ることになる。そのかご形案内手段は、継手部材
の部分的に球面状の内面および外面上でそれぞれ
案内される部分的に球面状の上面および下面を通
常有するが、それらの表面の潤滑を行つて過度の
温度上昇を避けるために、球案内手段は両者間に
半径方向の遊び即ち間隙を持つように構成され
る。

いずれにしても、駆動トルクを伝えるために等
速自在継手の球および軸線方向の溝がこれまで使
用されているが、内側および外側の継手部材の球
面部分が内部に生じた荷重を受け、それらの荷重
は、内側および外側の継手部材の間の直接接触に
より、またはかご形案内手段の球面を介して伝え
られる。米国特許第3789626号明細書に開示され
ているように、後輪駆動自動車の駆動軸における
ように、１つの等速自在継手が固定継手として使
用される場合の目的は、少くともトルク伝達に関
連する力を吸収するように継手が構成されていた
としても、継手の要素に軸線方向の内部発生力が
加えられないようにすることである。実際にその
継手は、軸線方向の力が制御要素を介して伝えら
れることを避けるように作られている。したがつ
て、その軸受が駆動半軸の両端それぞれで使用さ
れる場合には、そのような等速自在継手の一方は
軸線方向に滑る、すなわち移動する種類のもので
あり、それにより従動継手が駆動継手に対して動
くことができるようにされ、他端部に設けられた
等速自在継手はそのような軸線方向の動きを行わ
せない種類のものであつた。

車両の前方または後方から見た車輪のキヤンバ
ーすなわち、車輪を通る長手方向平面が鉛直線と
成す角度を所定の限度以内に保つことにより、希
望の操縦特性と操向特性を得ることができること
も知られていた。しかし、差動装置の側にピボツ
トを有するスイング軸線を中心として独立懸架装
置が車輪を動かすにつれて、車輪がその揺動とと
もに変化する量だけ車輪のキヤンバも変化する。
キヤンバの変化を最少限にするために、車輪の実
効揺動半径を長くするための各種の構造がこれま
で用いられていた。しかし、そのような付加構造
は比較的複雑で、経費がかさむ。

〔発明の概要〕

駆動トルクに伝えることに加えて、スラスト荷
重を支持する車輪懸架部材として等速自在継手を
用いることにより、その等速自在継手を車輪アセ
ンブリおよび差動装置に関して適切に位置させる
ことによつて、車輪の実効スイング半径を大きく
できることを本発明は認識している。更に、本発
明では、軸線方向のスラスト荷重のうちのいくら
かを支持する支持部材として機能させることによ
り、内側等速継手を、車輪のスイング半径を大き
くするようにして、車輪軸線からずらせることが
できるようにする一層大きい関節角すなわち関節
のように曲る角度を生じさせるために、使用する
こともできる。

本発明に従つて、車輪の車輪軸線と差動装置の
差動出力軸線の間に少くとも５度の車輪軸線オフ
セツト角を形成するように、内側等速自在継手が
差動装置ハウジングの横方向側面に差動装置内に
装置される。内側等速自在継手は、差動装置の入
力軸線から、内側等速自在継手の外側継手部材の
外径にほぼ等しい距離だけずらされて位置させら
れる。

懸架部材として等速自在継手が用いられると、
車輪のキヤンバを最小にし、かつスイング軸線が
車輪軸線に対して成す角度を30度未満にするよう
に、車輪軸線と等速自在継手の駆動軸線との間の
車輪軸線−駆動軸線オフセツト角を、駆動軸線と
スイング軸線との間の角度に組合わせると有利で
あることを本発明は更に認識している。

本発明に従つて、差動装置の両側の差動装置ハ
ウジングの入力軸線が貫通している各横方向側面
内に内側等速自在継手が装置される。各内側等速
自在継手の内側継手関節は、外側継手部材の直径
にほぼ等しい距離だけ差動装置の入力軸線から隔
てられる。継手関節すなわち駆動軸線は、その駆
動軸線と車輪の出力軸線の間に少くとも５度の角
度を形成させる距離だけ、車輪の出力軸線から長
手方向にもずらされる。外側等速自在継手の外側
継手関節が各車輪の中心平面に位置しまたはその
中心平面から外側に位置するように、外側等速自
在継手は、各車輪アセンブリ内に位置させられ
る。内側継手関節軸線は、スイング軸線の貫通す
るピボツト軸線も含む。車輪アセンブリを車両の
フレームに結合するアームにより、他のピボツト
軸線が形成される。このようにして内側等速自在
継手は、独立懸架装置のためのスイング軸を構成
する２本ピボツト軸線のうち１つとして機能す
る。各種継手オフセツトまたはいずれが選択さ
れ、それらのオフセツトは組合わされてスイング
軸線と車輪軸線との間に30度未満の角度を成し
て、車輪がスイング軸線を中心として揺れ動く時
のキヤンバを最少にする。

したがつて、本発明の主な目的は新規かつ改良
した独立懸架装置を得ることである。

本発明の他の目的は、懸架装置のスイング軸線
と独立懸架装置の車輪軸線の間に30度より小さい
角度を成すように等速自在継手を配置し、かつ等
速自在継手を軸線方向スラスト荷重を支持する懸
架部材として用いる独立懸架装置を得ることであ
る。

本発明の更に他の目的は、車輪軸線と駆動軸線
の間の角度が駆動軸線とスイング軸線の間の角度
に組合わされて、スイング軸線を車輪軸線の間の
角度を30度より小さくする、前記してような種類
の独立懸架装置を得ることである。

本発明の別の目的は、差動装置の出力軸線と車
輪軸線の間の角度を５度より大きい角度とするよ
うに、内側等速自在継手が車輪軸線に対して位置
させられている、前記したような種類の独立懸架
装置を得ることである。

本発明の更に別の目的は、各内側等速自在継手
がある外径を有する外側部材を有し、その外側継
手部材の外径にほぼ等しい距離だけ内側継手軸線
は差動装置入力軸線からずらされている、前記し
たような種類の独立懸架装置を得ることである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。第１図〜第３図には、四輪自動車が示されて
いる。この四輪自動車は、シヤシー１０に装置さ
れた車体５を含む。車体５は、車両のフレームで
構成されている車両支持装置に対してばね即わち
緩衝器１２などにより公知のやり方で支持され
る。車両のフレームは、第１の長手方向フレーム
部材１４と、第２の長手方向フレーム部材１６
と、少くとも２つの横方向部材１８，２０とから
構成される。それらの横方向部材は、長手方向フ
レーム部材１４と１６の間で隔てられ、かつそれ
らの長手方向フレーム部材に適切に連結される。
シヤシーとシヤシー支持装置の少くとも一方は、
シヤシー部品のうちのいくつかが車体内に設けら
れる一体構造で作られる車両を含むことを意図す
るものである。車両は、駆動トルクをプロペラシ
ヤフトの一端に与えるエンジン（図示せず）も含
む。プロペラシヤフトの他端は、差動装置２６の
差動入力部２４に連結される。

差動装置２６には、差動装置入力軸線２８が貫
通する。その入力軸線２８を中心としてエンジン
により発生された駆動トルクがプロペラシヤフト
２７を介して伝えられる。差動装置２６は差動装
置ハウジング３０も含む。この差動装置ハウジン
グ３０は、ボルト２３のような公知の固定部材に
より１方の横方向支持部材２０にとりつけられ、
長手方向の差動入力軸線２８からのトルクをその
差動入力軸線２８にほぼ直角に位置させられてい
る横方向の差動出力軸線３２へ伝える差動歯車
（第２図）を回転可能に支持する。横方向の差動
出力軸線３２は、差動装置ハウジング３０の両側
の横方向側面３４，３６を貫通して延びる。

差動装置ハウジング３０の内部には、内側等速
自在継手４０が適切に固定される。この内側等速
自在継手４０の外側継手部材４２が、差動出力軸
線３２を中心とした回転をするためにそれぞれの
歯車に結合される。内側等速自在継手４０は、内
側継手部材４４も含む。この内側継手部材４４
は、駆動軸線４８を中心とする回転のために駆動
軸４６の内側端部に連結される。内側継手部材４
４は、差動出力軸線３２と駆動軸線４８との間
で、継手の等速平面（kinetic plane）に沿つた
内側継手関節点５０において関節角度Ａだけ関節
状に曲ることができるようにする。内側継手関節
点５０は、外側継手部材４２の外径Ｄに等しい距
離Ｄだけ、差動入力軸線２８からずらされている
長手方向平面内に配置される。

駆動軸４６の外端部は、外側等速自在継手５４
の外側継手部材５６に連結される。外側継手部材
５６は、車輪アセンブリ６２の車輪６０の車輪軸
線５８を中心とする回転のために連結される。内
側等速自在継手４０と、駆動軸４６と、外側等速
自在継手５４とは、軸線方向スラスト荷重を支持
する懸架部材を構成し、エンジンにより発生され
て差動装置２６を介して受けた駆動トルクを車輪
アセンブリ６２に結合する。外側等速自在継手５
４により、車両の前方または後方から見て車輪６
０の真中を通る長手方向の中心平面６６に配置さ
れ、または、走行面６８に沿つて見て車輪６０の
外側へ向つてずらされている位置に配置されてい
る、継手の等速平面に沿う外側継手関節点６４に
おいて、駆動軸線４８と車輪軸線５８との間で関
節角度Ａだけ曲ることができる。このようにし
て、内側等速自在継手４０に対して車輪６０が中
心平面６６から揺動する時の車輪６０のキヤンバ
の変化を最小にするために、内側継手関節点５０
と外側継手関節点６４の間の懸架スイングアーム
７０の長さが最大にされる。

内側等速自在継手４０および外側等速自在継手
５４は、第３図にその外側継手として詳しく示さ
れているような固定型すなわち非軸線方向運動形
でなるべく構成する。しかし、ある種の用途で
は、それらの等速自在継手の一方または両方を、
第２図に内側継手として示されている軸線方向運
動形、または米国特許第3688521号明細書に示さ
れているような入れ子型、またはスプライン型と
することができる。尤も、それらの種類の継手
が、その軸線方向の限界位置で、固定等速自在継
手と同様にして独立懸架装置の懸架部材として機
能する場合においてそうである。更に、ある用途
では、内側継手だけを等速自在継手とし、外側継
手は、他の種類たとえば自在継手などとすること
を要することもある。

車輪アセンブリ６２は、スイングアーム７０に
より他の横方向支持部材１８に枢着される。スイ
ングアーム７０の車輪端部７２は、車輪アセンブ
リ６２にとりつけられているピボツトピンすなわ
ちナツクル７４に枢着される。スイングアーム７
０のフレーム端部７６が、横方向部材に固定され
ているブラケツト８０により支持されているピボ
ツトピン７８に枢着される。そのピボツトピン７
８の枢軸８２は、内側継手関節点５０と交差する
スイング軸線８４と同軸である。内側等速自在継
手４０とピボツトピン７８は、スイング軸線８４
を定めるただ２つの支持点を成す。

駆動軸線と車輪軸線５８の間に少くとも５度の
駆動軸線−車輪軸線オフセツト角Ｂを成すよう
に、内側等速自在継手４０は車輪軸線５８から差
動装置入力軸線２８に沿つてずらされている車輪
軸線上に位置させられる。スイング軸線８４と駆
動軸線４８の間に24度より小さいスイング軸線−
駆動軸線間オフセツト角Ｃをスイング軸線８４が
成すように、ピボツトピン７８がスイングアーム
７０の上に位置させられる。駆動軸線−車輪軸線
間のオフセツト角Ｂと駆動軸線−スイング軸線間
のオフセツト角Ｃとの組合わせにより29度のスイ
ング軸線−車輪軸線間オフセツト角Ｄが形成され
る。29度では、スイング軸線−車輪軸線間のオフ
セツト角は、運転特性、取り扱い特性、操向特性
を向上させるように、車輪６０がスイング軸線に
対して上部位置と下部位置の間を動く時の車輪６
０の長手方向中心平面６６からの車輪６０のキヤ
ンバの変化を最小にする。

以上説明した懸架装置は、らせんばね、板ば
ね、緩衝器、およびその他の周知の緩衝懸架装置
の種々の組合わせを含むことができることも、当
業者にはわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は差動装置を車輪に連結する駆動軸の内
側端部と外側端部に等速自在継手を含む第１の部
分と、車輪アセンブリを車両のフレームに結合す
るスイングアームを含む第２の部分との少くとも
２つの懸架部材を備える独立懸架装置の略図、第
２図は本発明の独立懸架装置の平面図、第３図は
外側継手として従来の固定等速自在継手と、かつ
独立懸架装置の第１の部分に使用するのに適当な
差動装置内に装置されるプランジヤ状に動く等速
自在継手とを示す部分断面図である。 １４，１６……長手方向フレーム部材、１８，
２０……横方向部材、２６……差動装置、２８…
…差動入力軸線、３２……差動出力軸線、４０…
…内側等速自在継手、４２……外側継手部材、４
４……内側継手部材、５０……内側継手関節点、
４６……駆動軸、４８……駆動軸線、５４……外
側等速自在継手、５６……外側継手部材、５８…
…車輪軸線、６４……外側継手関節点、６６……
中心平面、７０……スイングアーム、８４……ス
イング軸線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動トルクを発生するエンジンと、シヤシー
   と、このシヤシーを走行面に対して移動させるた
   めにそのシヤシーを弾力的に支持する車両支持手
   段と、各車輪の中心を通る中心垂直平面およびこ
   の中心垂直平面にほぼ垂直な車輪軸線を有する各
   車輪のための車輪アセンブリにして、前記中心垂
   直平面に対してこの車輪アセンブリが動いた時に
   キヤンバが変化する相関性をもつ車輪アセンブリ
   とを有する車両の独立懸架装置であつて； 差動装置ハウジングと、前記エンジンに結合さ
   れてそれからの差動入力軸線を中心とする前記駆
   動トルクを受けるように前記差動装置ハウジング
   のエンジン端部に設けられた差動装置入力軸とを
   含む差動装置にして、前記差動装置ハウジングは
   前記差動入力軸線の両側の一対の横方向側面を含
   み、これらの横方向側面はそれらを貫通する差動
   出力軸線を含み、前記差動装置は前記差動入力軸
   線からの前記駆動トルクを前記差動出力軸線へ向
   け直すとともに前記車両支持手段により前記差動
   入力軸線が前記車輪軸線に対してほぼ直交するよ
   うにして支持されている差動装置と； 前記各横方向側面を貫通する差動出力軸線を中
   心として回転できる外側継手部材を有し、前記差
   動装置ハウジングの各横方向側面内で連結される
   内側等速自在継手と、前記車輪の軸線を中心とし
   て回転できる継手部材を有し、前記車輪アセンブ
   リに連結される外側等速自在継手と、前記内側等
   速自在継手および前記外側等速自在継手を相互に
   連結してトルクを駆動軸線に沿つて両方の継手の
   間で伝え、かつ横方向スラスト荷重および駆動ト
   ルクを結合する駆動軸と； 前記車輪アセンブリおよび前記車両支持手段を
   連結するアーム手段とを備え； 前記内側および外側の各等速自在継手は内側継
   手関節点および外側継手関節点をそれぞれ有し、
   それらの関節軸線は前記駆動軸線に交差し、前記
   内側継手関節点は前記差動出力軸線に交差し、前
   記外側継手関節点は前記車輪軸線に交差し、それ
   らの内側と外側の関節点の間にスイングアーム長
   が形成され、前記内側継手関節点は前記差動入力
   軸から内側継手ずれをもつて前記差動出力軸線に
   沿つて位置し、それを通る前記スイング軸線の第
   １のピボツト支持点を成し、前記外側継手関節軸
   線は前記中心平面から外側継手ずれをもつて前記
   車輪軸線に沿う所定位置に位置しており； 前記アーム手段は、前記スイング軸線の第２の
   ピボツト支持点を形成するアームピボツト手段を
   有して、前記車輪アセンブリを前記シヤーシに連
   結してスイング軸線を形成し、該アーム手段は該
   車輪アセンブリを該スイング軸線を中心として車
   輌支持手段に対して回動できるようになし、前記
   スイング軸線および前記駆動軸線がそれらの軸線
   間に所定の駆動軸線−スイング軸線オフセツト角
   度を定めるように、かつ、前記スイング軸線およ
   び前記車輪軸線がそれらの軸線間に所定の車輪軸
   線−スイング軸線オフセツト角度を定めるよう
   に、前記アームピボツト手段は前記車両支持装置
   上に配置され； それにより前記スイングアーム長が最大にされ
   ることにより、所定の車両運転特性、所定の操向
   特性、および所定の取扱い特性を生ずるようにキ
   ヤンバの変化を最小にすることを特徴とする車両
   の独立懸架装置。