(57)【要約】  本発明は、車軸整列および／または負荷反応機構を車軸に取り付けるためのアタッチメント装置を含む、車両サスペンションシステムおよびその構成部分に関する。本明細書には、トルクボックスを車軸に連結するために使用される車軸タワーが開示されている。本発明の車軸タワーは、車軸への負荷を吸収し分散させるための１つまたは複数の特色を含むことができる。車軸タワーは、圧縮力を受けるサイドプレート上に、引張り力を受けるサイドプレート上の同様な縁部よりも大きく輪郭付けされまたは湾曲した縁部を有する。さらにまた、車軸タワーはサイドプレートから外に延在する付加物を有し、車軸ハウジングの上に大きなフートプリントをもたらす。圧縮力を受けるサイドプレートから延在する付加物の少なくとも１つは、湾曲するか丸みを付けた隅部を有する。さらに、車軸タワーは、トルクボックスが連結される中心を外れたスロットを有する内側プレートを含む。中心を外れたスロットによって、内側プレートの片側に作用する圧縮力を吸収するための追加の材料が得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線を有する車両車軸に車両サスペンション構成部分を取り付けるための車軸タワーであって、
引張りサイドプレートに概して平行に配置された圧縮サイドプレートであって、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートの各々は上部分と下部分とを有し、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの前記上部分と下部分の各々は、遠位縁部よりも前記中心線に近くに位置付けられた近位縁部を有する、圧縮サイドプレートと、
前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部からそれぞれ延在する第１付加物および第２付加物と、
前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部からそれぞれ延在する第３付加物および第４付加物と
を含み、
前記圧縮サイドプレートと前記引張りサイドプレートの下部分の前記近位縁部と遠位縁部は、弧状部分を有し、
さらに、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートを接合し、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに直角に位置付けられ、上部分と下部分とを有し、前記上部分は、前記車軸タワーを前記車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有する内側プレート
を含む車軸タワー。
【請求項２】
前記第１付加物が、前記遠位縁部から前記車軸に沿って延在する第１区画と、前記第１区画から前記車軸に沿って延在し、前記引張りサイドプレートに向って湾曲する第２区画と、前記第２区画から前記車軸に沿って延在する第３区画とを含み、前記第３区画は前記第２付加物にその一端部に隣接して連結され、前記第１区画と前記第２付加物とにほぼ直角である請求項１に記載の車軸タワー。
【請求項３】
前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの近位縁部の前記弧状部分が、実質的に同じ曲率を有し、前記圧縮サイドプレートの遠位縁部の前記弧状部分が、前記圧縮サイドプレートの近位縁部から第１距離だけ離隔し、前記引張りサイドプレートの遠位縁部の前記弧状部分は、前記引張りサイドプレートの近位縁部から第２距離だけ離隔し、前記第１距離は前記第２距離より小さい請求項２に記載の車軸タワー。
【請求項４】
前記第３付加物が、近位縁部から延在する第１区画と、前記第３付加物の第１区画から前記車軸に沿って延在し、前記引張りサイドプレートに向って湾曲する第２区画と、前記第３付加物の第２区画から前記車軸に沿って延在する第３区画とを含み、前記第３区画は前記第４付加物にその一端部に隣接して連結され、前記第３付加物の第１区画と前記第４付加物とにほぼ直角である請求項３に記載の車軸タワー。
【請求項５】
前記内側プレートの上部分がスロットを画定する叉状端部を含み、前記スロットは開端部と閉端部とを有し、前記閉端部は前記圧縮サイドプレートよりも前記引張りサイドプレートの方に近く配置されている請求項３に記載の車軸タワー。
【請求項６】
前記内側プレートの上部分が、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートに、前記引張りサイドプレートと圧縮サイドプレートの上部分の近位縁部に隣接して取り付けられている請求項５に記載の車軸タワー。
【請求項７】
前記内側プレートの下部分が前記上部分に対して傾斜している請求項６に記載の車軸タワー。
【請求項８】
中心線を有するディファレンシャルハウジングを含む非対称車軸にサスペンション構成部分を取り付けるための取付けアセンブリであって、
ａ）前記中心線の対向する両側で前記非対称車軸に取り付けられた第１車軸タワーおよび第２車軸タワーであって、前記第１車軸タワーおよび第２車軸タワーの各々は、
ｉ）互いに平行に配置されて、各々が上部分と下部分とを有し、前記上部分と下部分の各々は、前記中心線に向って面する近位縁部と前記中心線に反する方向に面する遠位縁部とを含む、圧縮サイドプレートおよび引張りサイドプレートと、
ｉｉ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部からそれぞれ延在する第１付加物および第２付加物と、
ｉｉｉ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部からそれぞれ延在する第３付加物および第４付加物と、
ｉｖ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとを接合し、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに直角に位置付けられた内側プレートであって、内側プレートは各々、前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとを前記車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有し、各スロットは車軸の中心から等間隔で離隔している、内側プレートと
を含む第１車軸タワーおよび第２車軸タワー
を備える取付けアセンブリ。
【請求項９】
ａ）前記第２車軸タワーの圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部の各々が、弧状部分を有し、前記第２車軸タワーの圧縮サイドプレートの弧状部分は、前記第２車軸タワーの引張りサイドプレートの弧状部分の曲率半径と同じ曲率半径を有し、
ｂ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の各遠位縁部は弧状部分を有し、
ｃ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの圧縮サイドプレートの各弧状部分が、それぞれ前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの圧縮サイドプレートの近位縁部から、第１距離だけ離隔し、
ｄ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの引張りサイドプレートの遠位縁部の各弧状部分が、それぞれ前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの引張りサイドプレートの近位縁部から、第２距離だけ離隔し、
ｅ）前記第１距離は前記第２距離より小さい、
請求項８に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの第１付加物の各々が、その各圧縮サイドプレートの下部分の遠位縁部から延在する第１区画と、その各第１区画から延在して、その各第２付加物に向って湾曲する第２区画と、その各第２区画から延在する第３区画とを含み、前記第３区画は、その各第２付加物にその一端部に隣接して連結され、その各第１区画とその各第２付加物にほぼ直角である請求項９に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１１】
前記第２車軸タワーの第３付加物が、前記第２車軸タワーの圧縮サイドプレートの下部分の近位縁部から延在する第１区画と、前記第２車軸タワーの第３付加物の第１区画から延在し、前記第２車軸タワーの引張りサイドプレートに向って湾曲する第２区画と、前記第２車軸タワーの第３付加物の第２区画から延在する第３区画とを含み、前記第３付加物の第３区画は、前記第２車軸タワーの第４付加物にその一端部に隣接して連結され、前記第２車軸タワーの第３付加物の第１区画と前記第２車軸タワーの第４付加物とにほぼ直角であり、第１車軸タワーの第３付加物と第４付加物とは互いに平行に延在する請求項１０に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１２】
前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの各内側プレートが上部分と下部分とを有し、各上部分はスロットを画定する叉状端部を含み、各スロットは開端部と閉端部とを有し、各閉端部は、その各圧縮サイドプレートよりも、その各引張りサイドプレートに近く配置されている請求項１１に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１３】
内側プレートの前記上部分の各々が、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートに、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートの上部分の近位縁部に隣接して取り付けられ、前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの各スロットは車軸の中心から等間隔で離隔している請求項１２に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１車軸タワーの内側プレートの下部分が、前記第１車軸タワーの内側プレートの上部分に対して傾斜している請求項１３に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１車軸タワーの第１付加物と第２付加物は車軸に沿って第３距離だけ延在し、前記第２車軸タワーの第１付加物と第２付加物は車軸に沿って第４距離だけ延在し、前記第３距離は前記第４距離より小さく、前記第１車軸タワーの第３付加物と第４付加物は車軸に沿って第５距離だけ延在し、前記第２車軸タワーの第３付加物と第４付加物は車軸に沿って第６距離だけ延在し、前記第５距離は前記第６距離より小さい請求項１４に記載の取付けアセンブリ。
【請求項１６】
中心線を含む横断方向に延在する車軸の上に縦方向に離隔する第１フレームレールと第２フレームレールとを含む、車両シャシーを支持するためのサスペンションシステムであって、
ａ）前記第１フレームレールと第２フレームレールとの間を横断方向に延在して、これらに連結されたクロスメンバーと、
ｂ）一端部においてクロスメンバーに連結され、他端部において第１車軸タワーと第２車軸タワーとに連結された多機能サスペンション構成部分と
を含み、
ｃ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーは、前記中心線の対向する両側において横断方向に互いに離隔し、車軸に固定され、前記第１車軸タワーと第２車軸タワーは各々、
ｉ）互いに縦方向に平行に離隔しており、各々が上部分と下部分とを有し、前記上部分と下部分の各々は、前記中心線に向って面する近位縁部と前記中心線に反する方向に面する遠位縁部とを含む、圧縮サイドプレートおよび引張りサイドプレートと、
ｉｉ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部からそれぞれ延在する第１付加物および第２付加物と、
ｉｉｉ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部からそれぞれ延在する第３付加物および第４付加物と、
ｉｖ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとを接合し、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに直角に位置付けられた内側プレートであって、内側プレートは各々、前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとを前記多機能車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有し、前記第１および第２の車軸タワーのスロットは中心線から等間隔で離隔している、内側プレートと
を含む第１車軸タワーおよび第２車軸タワー
を備えるサスペンションシステム。
【請求項１７】
ａ）前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の各遠位縁部は弧状部分を有し、
ｂ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの圧縮サイドプレートの各弧状部分が、それぞれ前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの圧縮サイドプレートの近位縁部から、第１距離だけ離隔し、
ｃ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの引張りサイドプレートの遠位縁部の各弧状部分が、それぞれ前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの引張りサイドプレートの近位縁部から、第２距離だけ離隔し、
ｄ）前記第１距離は前記第２距離より小さい、
請求項１６に記載のサスペンションシステム。
【請求項１８】
前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの第１付加物の各々が、第１、第２、および第３区画を含み、前記第１区画の各々はその各遠位縁部から延在し、前記第２区画の各々はその各第１区画から延在し、その各引張りサイドプレートに向って湾曲し、前記第３区画の各々はその各第２区画から延在し、その各第２付加物にその一端部に隣接して連結され、前記第３区画の各々はその各第１区画とその各第２付加物にほぼ直角に位置付けられている請求項１７に記載のサスペンションシステム。
【請求項１９】
前記第２車軸タワーの第３付加物が、前記第２車軸タワーの圧縮サイドプレートの下部分の近位縁部から延在する第１区画と、前記第２車軸タワーの第３付加物の第１区画から延在して、前記第２車軸タワーの引張りサイドプレートに向って湾曲する第２区画と、前記第２車軸タワーの第３付加物の第２区画から延在する第３区画とを含み、前記第２車軸タワーの第３付加物の第３区画は、前記第２車軸タワーの第４付加物にその一端部に隣接して連結され、前記第２車軸タワーの第３付加物の第１区画と前記第２車軸タワーの第４付加物とにほぼ直角に位置付けられている請求項１８に記載のサスペンションシステム。
【請求項２０】
ａ）前記各内側プレートが上部分と下部分とを有し、各上部分はスロットを画定する叉状端部を含み、各スロットは開端部と閉端部とを有し、各閉端部は、その各圧縮サイドプレートよりも、その各引張りサイドプレートに近く配置され、
ｂ）前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの内側プレートの上部分の各々が、前記第１車軸タワーと第２車軸タワーとの圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに、前記圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートの上部分の近位縁部に隣接して取り付けられている、
請求項１９に記載のサスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年３月１６日に出願された米国仮出願第６０／６６２２３３号と、「Ａｘｌｅ  Ｔｏｗｅｒ」と題し、代理人ドケット番号０７１５−０１７１．０１によって識別される２００６年３月１５日に出願の米国非仮出願との便益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、車軸整列装置および／または負荷反応機構などのサスペンションシステム構成部分を車軸ハウジングに取り付けるための装置に関する。特に本発明は、トルクボックスなどの多機能車軸整列および／または負荷反応装置を車軸ハウジングに取り付ける車軸タワーに関する。
【背景技術】
【０００３】
車両のサスペンションシステムは、車両の乗客のために快適な乗り心地を提供し、車両が搬送していることもある貨物を過度の振動から保護する。同時にまた、振動がさらに大きくない場合には、サスペンションシステムはまた、車軸に作用するさまざまな力を制御することによって車両に安定性を提供し、この制御がなければ、車両フレームに対する車軸の位置の望ましくない変化を引き起こすかもしれない。具体的には、このような力は、車両フレームに対する車軸の垂直位置、横位置、および／または縦位置を変えるように作動し、さらにまた横揺れ、偏揺れ、およびワインドアップを引き起こすことが可能である。サスペンションシステムの構成部分の各々が反応して、これらの力の１つまたは複数を制御する。サスペンションシステムの複雑さと重量とを軽減するために、サスペンションシステムの構成部分は、複数の力を制御するように設計されている。
【０００４】
トルクボックス組立体は１つのこのような多機能構成部分である。これは垂直ばね負荷に反応し、制動／加速度負荷に抵抗し、コアロール抵抗特性として作用し、コーナリング負荷または横負荷に抵抗し、フレームレールに対する車軸の位置を維持し、さらに過度の横揺れおよび車軸ワインドアップの防止を助ける。
【０００５】
一般に、トルクボックス組立体は通常、溶接された鋼製の長方形ボックス構造から成る。前端部および後端部は丸い鋼製管に溶接されている。組立てによって、接着されたゴムブッシュがこれらの管の中に挿入され、これらの丸い金属柱／棒はブッシングの中に置かれる。トルクボックスの一端部の上では、ロッドがクロスメンバーに連結され、クロスメンバーは車両フレームのフレームレールの間にわたっている。トルクボックスの他端部の上では、内部円筒形金属管の各端部が車軸タワーに取り付けられ、車軸タワーはトルクボックスを車軸に車軸ハウジングを通じて連接する。トルクボックス組立体のさらなる詳細は、米国特許第６５２７２８６号に開示されている。米国特許第６５２７２８６号の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車軸ハウジングとトルクボックスとの間の負荷経路が主として重要であることは明白である。取付け装置すなわち本明細書では車軸タワーと呼ばれるものが、これらの負荷を車軸ハウジングに伝達する手段を提供することが意図されている。これらの車軸タワーは、縦方向、横揺れ入力、横方向、および垂直方向の負荷を伝達する。好ましくは、車軸タワーはこの負荷の伝達を車軸ハウジングに過負荷をかけることなくおよび／または車軸ハウジングを壊すことなく行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
北アメリカでは非対称車軸が標準型である。非対称とは、ディファレンシャルハウジングが車軸の中心線から片寄っていることを言う。非対称車軸は、車軸整列装置および／またはトルクボックスなどの負荷反応装置を車軸ハウジングに取り付けるアタッチメント装置の設計における難題を示す。トルクボックスまたは他の装置は通常、車両のフレームレールの間の中心にあり、したがって車軸の対向端部間の中心にある。トルクボックスまたは他の装置を中心に置くために、複数の車軸タワーなどの取付け装置が車軸の中心線から等間隔に離隔して配置される。この結果、ディファレンシャルハウジングは車軸上の中心にないので、車軸タワーは一般的に、ディファレンシャルハウジングの中心線のいずれの側からも異なる距離でディファレンシャルハウジングに取り付けられる。言い換えれば、車軸タワーはディファレンシャルハウジングの中心線の周りの非対称点に取り付けられ、この結果、取付け点を連結する翼弦は水平ではない。
【０００８】
したがって、車軸タワーは一般的に互いに異なって設計され、ディファレンシャルハウジングの周りのこれらの非対称位置付けに順応する。ディファレンシャルハウジング上の取付け位置に順応することによって異なる基部構成を有する他に、各車軸タワーはまた、静止中の車軸に平行にトルクボックスの横断範囲を維持するために、異なる高さを有する。言い換えれば、ある車軸タワーが他の車軸タワーより高いディファレンシャルハウジング上の位置に置かれることもあるので、この高い方の車軸タワーは他の車軸タワーより短くなり、そうでなければトルクボックスは静止中の車軸に対してゆがむことになる。
【０００９】
車軸タワーは、トルクボックスまたは他のこのような装置によって行使される応力の力に耐え得るものでなければならず、応力タワーは、車軸および／またはディファレンシャルハウジングの起こり得る破損を防止するために、車軸ハウジングに沿って力を吸収および／分散させることができなければならない。
【００１０】
当技術分野で知られている別の取付け装置はおそらく、ハイウェイサスペンションで最もよく見られる縦および横断トルクロッドタワー、または「Ｖロッド」を車軸ハウジングの頂部に連結するタワーである。しかし、これらの装置は、本発明の車軸タワーによる場合のように元来多機能性を意図するものではない。本発明の車軸タワーは、これらが多面的な多機能構造の構成部分、すなわち各装置がこれらの機能において一次元的である複数軸上の負荷に反応する構造、すなわち単一軸上の負荷に反応する構造であるという点で独特である。上に挙げた機能を提供するために、従来の技術の構造に勝る改善点であるいくつかの特長を、本発明の車軸タワーに含めることができる。
【００１１】
後でさらに詳細に説明するように、トルクボックスは引張り状態にあり、空気ばねに垂直負荷が加えられると、車軸タワーを引くことによって反応する。車軸タワーへのこの片持ち梁式の負荷によって、車軸タワーの上には圧縮側（トルクボックスに最も近い）と引張り側（トルクボックスから最も遠い）が存在する。したがって、車軸タワーのこれらの２つの側を、負荷を運ぶことができる効率的な設計を提供するために、異なって設計することができる。
【００１２】
本発明の車軸タワーの一実施形態では、車軸タワーはいくつかの特徴を含むことができる。これらの性質を後でさらに詳しく論述するが、これらの性質は次のように要約される。含めることができる１つの性質は、車軸タワーの圧縮側がタワー引張り側とは異なる形状を有することである。形状が異なることは、タワーの各側の剛性に影響し、応力分布を改善し、車軸ハウジングの上の応力負荷を低減させる。タワー側部の形状の１つの相違は、より高い圧縮力を経験する車軸タワーの側が、車軸タワーの他の側すなわち引張り側よりも大きな範囲で扇形にされ、すなわち輪郭付けられる。
【００１３】
含めることができる別の性質は、内部連結板のスロットが非対称に形状化されていることである。この非対称性は、材料の集中を通じてスロットの一方の側における応力の集中に対処し、より高い応力レベルを片寄らせる。言い換えれば、より大きな応力の力を受ける側により多くの材料が存在する。
【００１４】
含めることができるさらに別の性質は、車軸タワーを車軸ハウジングに取り付ける非対称フートプリントである。車軸タワーの圧縮側すなわちより大きな切欠き度または曲率度を有する側は、少なくとも１つの丸みを与えたまたは丸い隅部を有する。車軸タワーの圧縮側上の丸いまたは丸みを与えたフートプリントは、応力負荷を分布させることによって車軸ハウジングに対する鋭利な隅部の影響を減衰させる。さらに、フートプリントは車軸ハウジングに沿ってかなり大きい範囲を有する。これは、車軸およびディファレンシャルハウジングの大きな面積に沿った応力を分散させる助けになる。
【００１５】
含めることができるさらに別の性質は、車軸タワーの圧縮側における扇形化または輪郭付けによって、取付け溶接に過剰負荷をかけることなく負荷の下で車軸が変形するとたわみ、かつ従うことができることである。扇形化または輪郭付けのない構造はより剛性になり、車軸がゆがむときにたわまないことになり、これが溶接物に過負荷をかけることもある。
【００１６】
さらに別の性質は、車軸タワーの溶接物である。溶接部はより軽く、費用効果が高く、通常の鋳鋼物に勝ることが好ましい。そのうえ、溶接部は鋳造物のような次に続く機械加工を必要としない。しかし、車軸タワーを、本発明の範囲から逸脱することなく本明細書に記載の製作に対して、鋳造の形で製造することができよう。本発明の車軸タワーを、トルクロッドアタッチメントとして働くように変えることもできよう。
【００１７】
本発明の一態様では、車軸タワーは、車両のサスペンション構成部分を、中心線を有する車両車軸に取り付けるために備えられる。車軸タワーは、引張りサイドプレートに概して平行に配置された圧縮サイドプレートを含み、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの各々は上部分と下部分とを有する。圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの上部分と下部分とは各々、遠位縁部よりも中心線に近い近位縁部を有する。圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部から、それぞれ第１付加物および第２付加物が延在し、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部から、それぞれ第３付加物および第４付加物が延在している。圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部および遠位縁部は、弧状部分を有する。内側プレートが圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートを接合し、これらに直角に位置付けられている。内側プレートは上部分と下部分とを有し、内側プレートの上部分は、車軸タワーを車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有する。
【００１８】
本発明の別の態様では、サスペンション構成部分を、中心線を有するディファレンシャルハウジングを含む非対称車軸に取り付けるための、取付けアセンブリが備えられている。取付けアセンブリは、非対称車軸の中心線の対向する両側にそれぞれ取り付けられた第１車軸タワーと第２車軸タワーとを含む。第１車軸タワーと第２車軸タワーは各々、互いに平行に配置された圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとを含み、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートの各々は、上部分と下部分とを有する。上部分と下部分の各々は、中心線に向って面する近位縁部と、中心線に反する方向に面する遠位縁部とを含む。第１付加物および第２付加物は、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部からそれぞれ延在し、第３付加物および第４付加物は、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部からそれぞれ延在する。内側プレートが圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに接合し、これらに直角に位置付けられている。各内側プレートは、第１車軸タワーと第２車軸タワーを車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有し、各スロットは、車軸の中心から等間隔に離隔している。
【００１９】
本発明のさらに別の態様では、車両シャシーを支持するためのサスペンションシステムが備えられ、このサスペンションシステムは、中心線を含む横断方向に延在する車軸の上に、横断方向に離隔して縦方向に延在する第１フレームレールと第２フレームレールとを含む。サスペンションシステムは、第１フレームレールと第２フレームレールとの間に横断方向に延在しかつこれらのフレームレールに連結されたクロスメンバーと、一端部においてクロスメンバーに連結され、他端部においては第１車軸タワーと第２車軸タワーとに連結された多機能サスペンション構成部分とを含む。第１車軸タワーおよび第２車軸タワーは、横断方向に離隔し、中心線の対向する両側で車軸に固定されている。第１車軸タワーと第２車軸タワーは各々、互いに縦方向に離隔して互いに平行な圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとを含む。圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートの各々は、上部分と下部分とを有し、上部分と下部分の各々は、中心線に向って面する近位縁部と、中心線に反する方向に面する遠位縁部とを含む。第１付加物および第２付加物は、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の遠位縁部からそれぞれ延在し、第３付加物および第４付加物は、圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとの下部分の近位縁部からそれぞれ延在する。内側プレートが圧縮サイドプレートと引張りサイドプレートとに接合し、これらに直角に位置付けられている。各内側プレートは、第１車軸タワーと第２車軸タワーを多機能車両サスペンション構成部分に取り付けるためのスロットを有し、各スロットは車軸の中心から等間隔に離隔している。
【発明を解決するための最良の形態】
【００２０】
本発明の車軸タワーの実施形態を説明する前に、サスペンションシステム、車両車軸、および車両フレームを概略的に説明する。本発明の車軸タワーは、本発明の全体的概念に影響することなく、他のサスペンションシステム、車両車軸、および車両フレームとともに使用可能である。
【００２１】
図１では、タンデム車軸、車両サスペンションシステム、および車両フレームを全体的に１０で示す。各車軸は本発明の車軸タワーを組み込んでいる。車軸およびサスペンションシステム１２は前アーム車軸形式であり、１４は後アーム形式である。各車軸およびサスペンションシステム１２、１４は、縦方向に延在するフレームレール１８、２０を含むフレーム１６の上に取り付けた状態で示されている。フレームレール１８、２０は、一対の縦方向に離隔して横断方向に延在する平行なクロスメンバー２１、２３によって剛性連結されている。クロスメンバー２１、２３はどのような適当な手段によっても、通常は取付けブラケットによって、各フレーム１８、２０に連結することができる。
【００２２】
前アームサスペンションシステム２２および後アームサスペンションシステム２４は、フレーム１６をそれぞれ車軸２６、２８の上に支持する。後アームサスペンションシステム２４の主要構成部分のみを簡単に論述するが、これらは前アームサスペンションシステム２２の場合と重複する。空気ばね３０が、これらの頂端部においてフレームレール１８、２０に取り付けられ、これらの底端部において車軸シート３４のパッド３２に連結されている。車軸シート３４は車軸２６、２８の各端部に取り付けられている。パッド３２に対向する各車軸シート３４の端部には、トルクロッド３６がピンおよびブッシング装置を使用して枢動式に連結されている。トルクロッド３６の他端部もまた、ピンおよびブッシング装置を使用して、フレームレール１８、２０に取り付けられたＶ形ハンガー３８に枢動式に連結されている。
【００２３】
ショックアブソーバ４０が、一端部においてブラケットを介してフレームレール１８に取り付けられ、他端部においてトルクロッド３６に枢動式に連結されている。トルクボックス４２が、一端部においてフレームレール１８、２０に、クロスメンバー２３まで横断方向に延在するロッド（図示せず）の両端における枢動連結部を介して取り付けられている。トルクボックス４２の他端部では、横断方向に延在するロッド４４の一端部が車軸タワー４６に連結され、ロッド４４の他端部では車軸タワー４８に連結されている。ロッド４４はクランプ端部５０の間に挟まれ、ボルトによって適所に保持されている。ロッドを他の手段によって車軸タワーに連結してもよい。
【００２４】
図２Ａおよび２Ｂに示す車軸２６、２８は、車軸が前アーム構成であるか後アーム構成であるかに応じて１８０°回転したほぼ同一の非対称車軸である。車軸は、各車軸２６、２８のディファレンシャルハウジング部分５２が各車軸２６、２８の中心線Ａから片寄っていることから、非対称と呼ばれる。ディファレンシャルハウジングが車軸の中心線から片寄っているので、また整列装置および／または負荷反応装置が一般的に車軸に対して中心にあるので、車軸タワー４６、４８は、ディファレンシャルハウジング５２に沿った非対称位置で車軸ハウジング５４に固定されている。言い換えれば、ディファレンシャルハウジングの中心線Ｄからさらに遠く離隔する車軸タワー４６は、中心線Ｄにより近く離隔する車軸タワー４８よりも、ディファレンシャルハウジング５２と接触しているそのフートプリントが少なく、また車軸タワー４８よりもディファレンシャルハウジング５２上では低い位置にあり、車軸タワー４８の、ディファレンシャルハウジング５２と接触しているそのフートプリントはより多く、ディファレンシャルハウジング５２上ではより高い位置にある。ディファレンシャルハウジング５２に沿ったこの非対称位置付けによって、図４Ａおよび４Ｂに示すような車軸タワー４６、４８は、トルクボックス取付け点を水平に整列して維持するために、（ハウジングと接触するフートプリントまたは面積の他に）異なる設計外形および高さを有してもよい。しかし、特に車軸タワーがディファレンシャルハウジングに接触することなく車軸ハウジングに固定される場合、または車軸タワーが対称位置でディファレンシャルハウジングに接触している場合には、車軸タワーが異なる外形を有する必要はない。実際、対称車軸については、互いに鏡像である２つの車軸タワーを利用することができ、特に車軸タワー４６および車軸タワー４６の鏡像を使用してトルクボックスを対称車軸に結合することができよう。
【００２５】
図３は、車軸２６と車軸タワー４６とに作用する力／負荷の一部を示す。矢印ＡＬは、空気ばね（図示せず）によって加えられる負荷を表し、ＳＬはスピンドル５６によって加えられる負荷を表し、ＴＲはトルクロッド（図示せず）によって加えられる負荷を表し、ＴＢはトルクボックス（図示せず）によって加えられる負荷を表す。図３に示すように、トルクボックス（図示せず）は引張り状態にあり、矢印ＴＢの方向に負荷を加える。したがって、この負荷は、トルクボックスに近い車軸タワー４６のサイドプレート５８を圧縮状態に置き、トルクボックスから遠い車軸タワーのサイドプレート６０を引張り状態に置く。
【００２６】
図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、および５Ｂに示すように、車軸タワー４６は、圧縮サイドプレート５８と引張りサイドプレート６０とを含み、車軸タワー４８は、圧縮サイドプレート６２と引張りサイドプレート６４とを含む。各サイドプレート５８、６０、６２、６４は、それぞれ２つの付加物６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０と、それぞれ上部分および下部分８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６を有することができる。代替案として、サイドプレート５８、６０と共に一体的に形成された２つの付加物６６、７０の代りに、６６と７０とを組み込んだ単一の付加物をサイドプレート５８、６０に溶接することができよう。この代替構造をまた付加物７４、７８、および７６、８０と、サイドプレート６２、６４とに適用することができる。
【００２７】
サイドプレート５８、６０は各々、それぞれ２つの開口部８９、９１、９３、９５を有する。開口部８９、９１はそれぞれ開口部９３、９５と同心であり、トルクボックス４２のロッド４４を車軸タワー４６に取り付けるために使用される。サイドプレート６２、６４はまたそれぞれ一対の開口部９７、９９、１０１、１０３を有し、同じ目的のために同じ方式で配置されている。
【００２８】
サイドプレート５８、６０、６２、６４を、それぞれ内側プレート９８、１００によって連結してもよい。内側プレート９８，１００はまたそれぞれ上部分と下部分１０２、１０４、１０６、１０８を有する。サイドプレート５８、６０、６２、６４と内側プレート９８、１００を鋼などの硬化された高強度材料で構築してもよく、共に溶接することができ、これは付加物６６の付加物７０への溶接および付加物７４の付加物７８への溶接を含む。代替案として、車軸タワー構造全体を鋳造物として形成することもできよう。
【００２９】
下部分８４、８８、９２、９６はそれぞれ、中心線Ａに反する方向に面するかまたは最も近いスピンドルに向って面する縁部１１０、１１２、１１４、１１６を有する。上に論述したように、サイドプレート５８、６２は、トルクボックスまたは他の負荷反応／車軸整列装置によって加えられる圧縮力を受けるが、サイドプレート６０、６４は引張り力を受ける。この圧縮力を適切に吸収し分散させるために、縁部１１０および１１４を輪郭付け、または扇形化してもよい。縁部１１２、１１６もまた輪郭付けすることができ、または曲率を有することができる。縁部１１０、１１４がそれぞれ縁部１１２、１１６より大きな輪郭または扇形を有することもまた望ましい。言い換えれば、図８Ａ、８Ｂ、９Ａ、および９Ｂに示すように、縁部１１０、１１４はそれぞれ縁部１３８、１４６に対して、縁部１１２、１１６がそれぞれ縁部１４２、１５０に対するよりも近く離隔している。
【００３０】
縁部１１０、１１４からそれぞれ延在している付加物６６および７６は、それぞれサイドプレート６０、６４に向って湾曲してもよく、丸みを付けた隅部を有してもよい。サイドプレート５８、６２が圧縮力を受けると、これらの丸みを付けた隅部は車軸とディファレンシャルハウジングの上の負荷を低減し散開させ、そうでなければ負荷は鋭利な隅部によって集中することになろう。その他、丸みを付けた隅部は、車軸タワーを車軸ハウジングに取り付ける溶接部への応力集中を軽減する。
【００３１】
図６および７にさらに明確に示すように、付加物６６、７６は約９０°の角度で曲がっている。言い換えれば、第１区画１１８、１２０は、それぞれ第３区画１２２、１２４に対して約９０°で方向付けられ、湾曲した第２区画１２６、１２８が第１区画１１８、１２０と第３区画１２２、１２４とをそれぞれ接合する。付加物６６、７６を、それぞれの付加物７０、８０に相接してこれらに溶接されるように十分に長くすることができる。さらに、第３区画１２２、１２４は付加物７０、８０に約９０°の角度で相接し、第１区画１１８、１２０は付加物７０、８０に平行に延在する。実際、図８Ｂおよび９Ｂには、曲げまたは湾曲を加える前の付加物６６、７４、および７６が示されている。
【００３２】
車軸タワー４８がディファレンシャルハウジングにおいて高く位置付けられ、一般的に付加物７４、７８の区域においてより高い応力を受けるので、付加物７４は付加物７８に向って曲がり、これに相接して溶接されるように十分な長さを有することもできる。付加物７４はまた、第１区画１３０が第３区画１３２に対して約９０°になるように約９０°に曲がり、湾曲した第２区画１３４が第１区画１３０と第３区画１３２とを接合する。第３区画１３２はまた約９０°の角度で付加物７８に相接してもよく、第１区画１３０は付加物７８に平行に延在する。さらに、付加物６８および７２は図４Ａに示すように互いに平行に延在してもよく、別の対の付加物によって説明したように、互いに連結されることが可能である。
【００３３】
上部分および下部分８２、８４、８６、８８はまた、図８Ａおよび８Ｂに最もよく示されているように、中心線Ａに向って面する縁部１３６、１３８、１４０、１４２を有する。同様に、上部分および下部分９０、９２、９４、９６は、中心線Ａに向って面する縁部１４４、１４６、１４８、１５０を有する。縁部１３６、１４０、１４４、１４８は実質的に直線であってもよいが、縁部１３８、１４２、１４６、１５０はいくらか曲率を有する。縁部１３８の曲率または曲率半径は縁部１４２のそれと実質的に同じであってもよく、縁部１４６の曲率または曲率半径は縁部１５０のそれと実質的に同じであってもよい。
【００３４】
図１０Ａおよび１０Ｂに示す車軸タワー４６の内側プレート９８は、それぞれ上部分と下部分１０２、１０４を有する。車軸タワー４８の内側プレート１００は、図１１に示すように、上部分と下部分１０６、１０８を有する。上部分と下部分１０２、１０４は互いに対して傾斜してもよく、約１６０°〜約１７０°の角度にあってもよい。図１０Ａおよび１０Ｂに示す実施形態では、上部分と下部分は約１６５°の角度で相接している。これは、図５Ａに示すように、内側プレート９８の下部分１０４から付加物６８、７２の端部までのサイドプレート５８、６２の区域を剛性化する助けとなる。上部分と下部分１０６、１０８を、図５Ｂに示すように、特に内側プレート１００の下部分１７４から付加物７４、７８の端部までのサイドプレート６２、６４の区域から、直線に配置することができる。
【００３５】
トルクボックス４２を車軸タワー４６、４８に連結するために、内側プレート９８、１００は、図１および３に示すように、ロッド４４を受け入れるためのスロット１６０、１６２（図１０および１１を参照）を含んでもよい。負荷反応機構／車軸整列装置を、本発明の範囲から逸脱することなく当技術分野で知られている他の方法で車軸タワーに連結してもよいことが理解されよう。
【００３６】
上部分１０２、１０６の叉状外形は、スロット１６０、１６２を作り出し、これらのスロットはＶ形であり、開端部１６４、１６６と閉端部１６８、１７０とを有する。Ｖ形スロット１６０、１６２の閉端部１６８、１７０を片寄ってもよい。これは増加した材料の区域１７２、１７４を作り出す。内側プレート９８、１００はそれぞれサイドプレート５８、６０、６２、６４に連結され、この結果、増加した材料はサイドプレート６０、６４に最も近く、図３に示すように圧縮力の下にある内側プレートの側部の強度を増す。さらに、トルクボックス４２を車軸タワー４６、４８に取り付けたときにトルクボックスの横断範囲が地面または静止中の車軸に平行に維持されるように、スロット１６０、１６２を同じサイズと形状にしてもよい。
【００３７】
内側プレート９８の上部分１０２は、縁部１３６、１４０に隣接して上部分８２、８６に取り付けられ、内側プレート９８は車軸タワー４６の基部１７２まで延在している。同様に、図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、および５Ｂに示すように、内側プレート１００の上部分１０６は、縁部１４４、１４８に隣接して上部分９０、９４に取り付けられ、内側プレート１００は基部１７４まで延在している。車軸タワー４６はディファレンシャルハウジング５２の上でより低く、車軸タワー４８はディファレンシャルハウジング５２の上でより高く位置しているために、内側プレート９８は内側プレート１００よりも長いかまたは高い。そのうえ、内側プレート９８はまた、上部分１０２が下部分１０４に対して傾斜しているのでより長い。車軸の上で（およびフレームレールの間で）トルクボックスを心合わせするために、内側プレートの上部分、特にスロットを車軸の中心線から等間隔に置かなければならない。
【００３８】
車軸タワー４６、４８を、車軸２６、２８の各車軸ハウジングに溶接してもよい。溶接は各サイドプレート、付加物、および内側プレートの基部に沿って行われる。車軸タワー４６、４８を車軸ハウジングに溶接してもよく、付加物６６、７６を付加物７０、８０にそれぞれ溶接してもよいので、車軸ハウジングと車軸タワーは、水を集めることができる閉容積を形成する。したがって、余剰の水を排出する助けになるように、図４Ａおよび４Ｂに示すように、付加物６６、７６の中にそれぞれ切欠き１７５、１７７を含んでもよい。そのうえ、図１０Ｂおよび１１に示すように、あらゆる過剰の水も排出する助けになるように、内側プレート１０４、１０８はそれぞれ孔１７９、１８１を含んでもよい。
【００３９】
上述の実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その他の変更および修正をさらに行ってもよい。本発明が本明細書に記載の実施形態によって制限されるものではないことは理解されよう。実際、本発明の範囲の真の尺度は、各請求項の各要素に与えられた等価物の全範囲を含む添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】車両フレームをタンデム車軸に取り付けた本発明のサスペンションシステムの斜視図である。
【図２】図２Ａは本発明の２つの車軸タワーをその上に有する、図１に示すタンデム車軸の前アーム非対称車軸の立面図である。図２Ｂは本発明の２つの車軸タワーをその上に有する、図１に示すタンデム車軸の後アーム非対称車軸の立面図である。
【図３】図２Ａに示す前アーム車軸の側面図である。
【図４】図４Ａは本発明の車軸タワーの一実施形態の斜視図である。図４Ｂは本発明の車軸タワーの別の実施形態の斜視図である。
【図５】図５Ａは図４Ａに示す車軸タワーの立面図である。図５Ｂは図４Ｂに示す車軸タワーの立面図である。
【図６】図５Ａの線６−６に沿って取った断面図である。
【図７】図５Ｂの線７−７に沿って取った断面図である。
【図８】図８Ａは引張りを受ける図５Ａに示す車軸タワーのサイドプレートの立面図である。図８Ｂは圧縮を受け、曲がっていない付加物を有する、図５Ａに示す車軸タワーのサイドプレートの立面図である。
【図９】図９Ａは引張りを受ける図５Ａに示す車軸タワーのサイドプレートの立面図である。図９Ｂは圧縮を受け、曲がっていない付加物を有する、図５Ａに示す車軸タワーのサイドプレートの立面図である。
【図１０】図１０Ａは図５Ａに示す車軸タワーの内側プレートの側面図である。図１０Ｂは９０°回転した図１０Ａに示す内側プレートの立面図である。
【図１１】図５Ｂに示す車軸タワーの内側プレートの立面図である。
【図１】
2008537523.tif 000002
【図２Ａ】
2008537523.tif 000003
【図２Ｂ】
2008537523.tif 000004
【図３】
2008537523.tif 000005
【図４Ａ】
2008537523.tif 000006
【図４Ｂ】
2008537523.tif 000007
【図５Ａ】
2008537523.tif 000008
【図５Ｂ】
2008537523.tif 000009
【図６】
2008537523.tif 000010
【図７】
2008537523.tif 000011
【図８Ａ】
2008537523.tif 000012
【図８Ｂ】
2008537523.tif 000013
【図９Ａ】
2008537523.tif 000014
【図９Ｂ】
2008537523.tif 000015
【図１０Ａ】
2008537523.tif 000016
【図１０Ｂ】
2008537523.tif 000017
【図１１】
2008537523.tif 000018