(57)【要約】  本発明は、自動車の車輪懸架装置の為のトーションビームアクスルであって、このトーションビームアクスルがねじれを許容する一つの横断プロフィル（１）、および、横断プロフィル（１）の各両端部に横断プロフィル（１）と接続される各一つのトレーリングアーム（２，３）を含み、各トレーリングアーム（２，３）が、操舵軸（１０，１１）を中心として旋回可能な車輪キャリア部（８，９）を有し、その際、車輪キャリア部（８，９）がボールジョイント（１２，１３）を介してタイロッド（１４）によって互いに接続されており、および車輪キャリア部（８，９）の、各操舵軸（１０，１１）を中心とした操舵動作の発生の為のアクチュエータ装置（１５）と連結されている、トーションビームアクスルに関する。  発明に従い、タイロッド（１４）の回転動作自由度（１８）の制限の為に設けられている、タイロッド（１４）への介入を行う連結装置（１７）が提案される。
2014530141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車輪懸架装置の為のトーションビームアクスルであって、このトーションビームアクスルがねじれを許容する一つの横断プロフィル（１）、および、横断プロフィル（１）の各両端部に横断プロフィル（１）と接続される各一つのトレーリングアーム（２，３）を含み、各トレーリングアーム（２，３）が、操舵軸（１０，１１）を中心として旋回可能な車輪キャリア部（８，９）を有し、その際、車輪キャリア部（８，９）がボールジョイント（１２，１３）を介してタイロッド（１４）によって互いに接続されており、および車輪キャリア部（８，９）の、各操舵軸（１０，１１）を中心とした操舵動作の発生の為のアクチュエータ装置（１５）と連結されている、トーションビームアクスルにおいて、
タイロッド（１４）の回転動作自由度（１８）の制限の為に設けられている、タイロッド（１４）への介入を行う連結装置（１７）に特徴を有するトーションビームアクスル。
【請求項２】
連結装置（１７）が、トーションビームアクスルの横断プロフィル（１）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のトーションビームアクスル。
【請求項３】
連結装置（１７）が、車両垂直軸に対して略平行であるか、または、タイロッド（１４）の回転軸に対して接する方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトーションビームアクスル。
【請求項４】
連結装置が、ステアリングロッド（１７）を含んでおり、このステアリングロッドが、タイロッド（１４）の回転自由度（１８）に関して、タイロッド（１４）と横断プロフィル（１）を運動特性的に連結することを特徴とする請求項３に記載のトーションビームアクスル。
【請求項５】
ステアリングロッド（１７）の長手方向軸が、車両長手方向軸に対して略平行であるか、または、タイロッド（１４）の回転軸に対して接する方向に推移していることを特徴とする請求項４に記載のトーションビームアクスル。
【請求項６】
ステアリングロッド（１７）のタイロッド（１４）への介入が、タイロッド（１４）の略中央で行われることを特徴とする請求項４または５に記載のトーションビームアクスル。
【請求項７】
ステアリングロッド（１７）のタイロッド側のジョイントが、トーションビームアクスルの横断プロフィル（１）のせん断中心に配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のトーションビームアクスル。
【請求項８】
アクチュエータ（１５）とタイロッド（１４）の間の接続が、タイロッドの、車両横断方向における中央に配置されるジョイントを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のトーションビームアクスル。
【請求項９】
中央に配置されたジョイントが、二つの自由度を有し、およびボールジョイントであるか、またはスリーブジョイントであることを特徴とする請求項８に記載のトーションビームアクスル。
【請求項１０】
アクチュエータ（１０）が、電気モーターによる制御要素、液圧による制御要素、または空気圧による制御要素であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のトーションビームアクスル。
【請求項１１】
アクチュエータ（１５）が、トーションビームアクスルのトレーリングアーム（３）に固定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のトーションビームアクスル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に係る自動車の車輪懸架装置のためのトーションビームアクスルに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなトーションビームアクスルは、トレーリングアームの特徴も、従来のリジッドアクスルの特徴も有している。これらは通常、容易に製造され、そして基本的に、ねじりおよび曲げに対し堅固な二つの長手方向ビームから成っている。この長手方向ビームは、同様に曲げに対して堅固であるが、しかしねじりに対して柔軟な横断方向ビームを介して互いに接続されている。横断方向ビームのねじりに対して柔軟な実施によって、車輪を担持するトレーリングアームの交差が可能とされる。同時に、トーションビームアクスルの横断方向ビームは、車両の揺れ安定機構としての役目を負う。トーションビームアクスルは、一般的に良好な直進走行を可能とする。これは、両方の長手方向ビームがその車輪を長手方向でしっかりとガイドすることによって保証される。トレーリングアームは、横断方向ビームの同じ側でのばね圧縮および伸長の際に、車両床における旋回軸点（ピボット軸点）を中心として水平な振り子のように揺動するので、車輪軌跡は極めて僅かのみ変化する。交互の圧縮の際に、横断方向ビームはねじ曲がり、および同時に両方の車輪の高さ相違を調整する。
【０００３】
車輌の後輪に対しては、トーションビームアクスルは安価な解決策として有効である、というのは、これらは、およそ二つのゴム支承部を有する溶接アッセンブリからのみ成るからである。この軸方式は、更に、簡単に組付けることができ、自動車においてスペース節約的に配置するこができるので、多くの乗用車は、コンパクトクラスに至るまでこの軸方式を有している。
【０００４】
しかしながら、トーションビームアクスルの車両ダイナミクスにおける制限が知られている。特に、コンセプト上の制限から、側方力の支持が不利であることが知られており、これによって側方力の過上制御の傾向と、振動からの困難な分離が生じる。この方式のトーションビームアクスルは、自動車に対する特許文献１から公知である。トーションビームアクスルは、横断方向ビームを有しており、この横断方向ビームは、長手方向ビームを介して自動車の後輪のばね圧縮を、ねじりに対して柔軟に、互いに連動させる。横断方向ビームは、各車両側面の端部側で、トレーリングアームと接続されており、これに対して各一つの車両輪が固定されている。各車両輪の収容の為に、およびトレーリングアームと車両輪の間の接続の為に、この先行技術では、車輪キャリア部が使用される。この車輪キャリア部は、トレーリングアームとの搖動可能な接続部でもって、各車両輪の操舵動作を可能とする。割り当てられる操舵動作を発生するために、アクチュエータ装置が使用される。このアクチュエータ装置は、タイロッドを介して車輪キャリア部と接続されている。
【０００５】
この文献から公知のトーションビームアクスルは、これによって後輪のトレッド角度に積極的影響を与えることを可能とし、このようにして特にトーションビームアクスルの走行ダイナミクスを改善する。この文献から公知のトーションビームアクスルは、しかしながら、タイロッドの位置決めおよび操舵に応じて、タイロッドおよびアクチュエータ装置の配置の運動特性的な未決定性を与えること可能性があり、このことは、トーションビームアクスルの（場合によっては一方側の）圧縮に応じて、特に軌跡差角度、つまり、操舵された後輪の操舵ロックに関するエラーへと通じるへ可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願第１０  ２００８  ００２  ６３９  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この背景により、本発明の課題は、タイロッドおよびアクチュエータ装置が、内輪差の最少化に関して最適な運動特性上の設計を有するトーションビームアクスルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有するトーションビームアクスルによって解決される。好ましい実施形は下位の請求項の対象である。
【０００９】
本発明は、自動車の車輪懸架装置の為のトーションビームアクスルに関する。その際、トーションビームアクスルは、ねじれを許容する横断プロフィルと、横断プロフィルに接続される各一つのトレーリングアームを、横断プロフィルの両端部に其々有している。横断プロフィルは、横断方向ビームとも称され、そして断面は、丸められたまたは角のあるＵまたはＶまたは組合せの形状を有する。横断プロフィルは、また、上述した形状の組合せから、および一部品としても多部品としても形成されることが可能である。横断プロフィルは、プレス部品として、例えば一つの管から製造されることが可能であるか、または内部高圧成型加工された部材（独語でいうＩｎｎｅｎｈｏｃｈｄｒｕｃｋｕｍｇｅｆｏｒｍｔｅｓ  Ｂａｕｔｅｉｌ）として形成されることが可能である。各トレーリングアームは、操舵軸を中心として旋回可能な車輪キャリア部を担持している。その際、車輪キャリア部は、タイロッドによりボールジョイントを介して互いに接続されており、並びにアクチュエータ装置と連結されている。これによって、車輪キャリア部の操舵動作と、これに伴い車輪キャリア部と接続可能な車両車輪の操舵動作のアクチュエータ的発生の為の可能性が生じる。
【００１０】
この方式のトーションビームアクスルは、本発明により、タイロッドに運動特性的な連結装置が介入し、その際、連結装置が、タイロッドの回転的動作自由度の制限の為に備えられているよう改良される。
【００１１】
上述または以下において車両について話されるとき、トーションビームアクスルが存在している、駆動部を備える自動車も、例えばトレーラーのような駆動されない車両も意味されていることが可能である。「タイロッドの回転的な動作自由度」の概念は、本発明の意味においては、これによって、両方のボールジョイントによって定義される軸を中心とした回転が意味され、これらを介してタイロッドが通常、車輪キャリア部と接続されるというように理解される。タイロッドが屈曲しておらず、一つの管におけるようにまっすぐに実施されているとき、タイロッドのその長手方向軸を中心とした回転が意味されている。
【００１２】
本発明に係るトーションビームアクスルにおいては、運動特性的な連結装置に基づいて、タイロッドの回転的動作自由度が制限される、またはブロックされる。連結装置なしに、この方式のトーションビームアクスルのタイロッドは、（通常はボールジョイントを介して行われる、車輪キャリア部とのその接続に基づいて）一つの回転的自由度を有し、そしてボールジョイントによって定義される軸を中心とした回転を行うか、またはこれを中心として旋回することが可能である。これは、この方式のトーションビームアクスルのタイロッドも、タイロッドに介入するアクチュエータ装置も、運動特性的な未決定性を有することが可能であるということを意味する。これは、冒頭に説明したように、例えば、しかしこれだけではないが、トーションビームアクスルの一方側の圧縮の際に、望ましくない運転状態、特に軌跡エラーや内輪差へと通じる可能性がある。
【００１３】
本発明により与えられる運動特性的な連結に基づいて、連結装置によりタイロッドの回転的動作自由度が、連結装置とタイロッドの、ボールジョイントの形式の別の固定点の相互作用により、車輪キャリア部へと、そして制限される。タイロッドは、これによって長手軸を中心として、または、車輪キャリア部の両方のボールジョイントによって定義される軸を中心として、もはや自由に回転または旋回されることができず、これによって、運動特性的に定められるタイロッドの位置が、有利に生じる。
【００１４】
タイロッドは、この結果、基本的に翻訳的（並進的、独語でいうｔｒａｎｓｌａｔｏｒｉｓｃｈ）動作を、走行方向に対して略横断方向に実施するか、またはトーションビームアクスルの横断プロフィルに対して略平行に実施することができる。よってタイロッドによって、アクチュエータ装置の操作経路が車輪キャリア部へと伝達され、これによって再び、車輪キャリア部または車両輪の望ましい操舵ロックが生じる。
【００１５】
これによって与えられるタイロッドの制限された自由度と、また、タイロッドに連結されたアクチュエータ装置の制限された自由度に基づいて、アクチュエータ装置、タイロッドおよび車輪キャリア部によって形成された、後輪の制御または操舵に関して、より確実な運転状態が生じる。これによって、特にトーションビームアクスルの一方側の圧縮の際に、軌跡エラーまたは内輪差が防止されるか、または最小とさる。
【００１６】
本発明は、第一に、これによってタイロッドの回転的動作自由度の制限が与えられる限り、どこでどのように連結装置が固定されているかに関係なく実現される。本発明の望ましい形態に従い、連結装置はトーションビームアクスルの横断プロフィルに固定されている。このようにして、連結装置のトーションビームアクスルへのスペース節約的な収容が生じ、およびタイロッドはトーションビームアクスルの圧縮動作に追従することが可能であり、これによって逆方向への圧縮の際の内輪差が最小化されるか、または妨げられる。
【００１７】
好ましくは、タイロッドの回転的動作自由度の制限は、更に、連結装置がタイロッドを車両垂直軸に対して略平行、特に車両垂直軸に対して平行によって行われる。代替として連結装置の接続が、タイロッドの回転軸に対して接線の方向に沿って行われることも可能である。よって例えば、車両垂直軸に対して略平行である接続、または車両垂直軸に対して平行である接続もまた可能である。
【００１８】
「タイロッドの回転軸に対して接する方向に沿って」の表現は、本発明の意味においては、（車輪キャリア部のボールジョイントによって定義される長手方向軸を中心としたタイロッドの仮想の回転動作の際に）、タイロッドにおける連結装置の介入点において生じる方向であると理解される。換言すると、タイロッドの操舵は、タイロッドにおける連結装置の介入点中で、垂直軸または車両垂直軸に沿って、または上述の方向に沿って行われるので、よってタイロッドの回転的動作自由度の制限が行われる。
【００１９】
本発明の好ましい形態に従い、連結装置はステアリングロッドを有しいてる。その際、ステアリングロッドは（タイロッドの回転的自由度に関して）トーションビームアクスルの横断プロフィルを運動特性的なにタイロッドと連結する。連結装置のステアリングロッドの形式の形態は、コスト面で安価に実現可能であり、少ない構造空間を必要とし、そして更に、例えばステアリングロッドに対してエラストマー支承部を使用することにより、振動抑制的に実施されることが可能である。好ましくはその際、ステアリングロッドの長手方向軸は、車両垂直軸に対して平行または略平行に推移するか、またはタイロッドの回転軸に対して接線の方向に対して平行に推移する。このようにして、タイロッドは回転に関して効率的に支持可能である。というのは、（ステアリングロッド無しに）残されているタイロッドの自由度の推移が、このようにしてステアリングロッドの長手方向軸と一致するからである。同時に、操舵動作の伝達の為に必要な、タイロッドの翻訳的（並進的）動作自由度が維持される。
【００２０】
本発明の更に有利な形態は、タイロッドにおけるステアリングロッドの介入が、タイロッドの略中央、特にタイロッドの中央で行われることを意図する。
【００２１】
横断プロフィルのせん断中心は、横断プロフィルにおける仮想の点である。この点において、一方側の圧縮動作の瞬間軸が横断プロフィルに近似的に遭遇するまたは交差する。トーションビームアクスルの一方側の圧縮動作の際に、トーションビームアクスルの運動学は、（横断プロフィルのねじれに基づき）セミトレーリングアームアクスルの運動学に近似しているからである、そして圧縮動作の瞬間軸が生じ、この瞬間軸は、一方でトレーリングアームの圧縮の各支承部を通り、および他方で横断プロフィルの仮想のせん断中心を通り推移する。
【００２２】
換言するとこの実施形は、横断プロフィルのせん断中心が（この実施形に従いステアリングロッドのそこに配置された介入点と同様に）圧縮動作の際に、圧縮方向の動作を行わないか、せいぜい極めて少ない動作を行うかということをもたらす。これは、（横断プロフィルまたはタイロッドにおけるステアリングロッドの介入点の中央の配置も一般的にそうであるように）同様に、内輪差の最小化および車輪キャリア部操舵角度の目標値からの逸脱の最小化という利点により役立つ。
【００２３】
本発明は、まず、トーションビームアクスルのタイロッドへのアクチュエータの接続がどのように行われるかに拠らず実現される。内輪差の最小化に関して、または、一方側の圧縮の際の如何なる非対称の挙動の排除に関して、再び、本発明の別の実施形に従い、アクチュエータとタイロッドの間の接続が、車両横断方向においてタイロッドの中央に配置されたジョイントを介して行われることが意図される。
【００２４】
特に振動抑制の為に、トーションビームアクスルの互いに対応する部材の間の相対動作のバランスを取るために、更にその上、アクチュエータとタイロッドの間のジョイント接続が、二つの自由度を有していると有利である。その際それゆえに、好ましくは、ボールジョイント、スリーブジョイントまたはエラストマー支承部が取り扱われる。これは、回転動作と、制限された状況においてはカルダン式の偏位運動を許可する。特に、エラストマー支承部の使用の際には、快適性の改善のみならず、個々の部材の摩耗敏感性の減少も行われ、よって、操舵可能なトーションビームアクスルの寿命の向上が全体として行われる。
【００２５】
本発明の別の有利な解決案は、アクチュエータが、電気モーター的制御要素、液圧的制御要素または空気圧的制御要素であるという点に存在し、これに関係なく、その補助エネルギーが自動車内に存在するか、または簡単にアクチュエータの駆動部として使用されることができるので、追加的な構造的または構造上の出費・労力が大幅に回避される。この境界条件を考慮して、この実施形に従うアクチュエータは理想的にシステムへと統合されることができる。
【００２６】
その際有利には、アクチュエータはトレーリングアームの一方に固定されている。これは、トレーリングアームにおいて、トーションビームアクスルの安定性が高い各一つの領域が存在するという利点を有する。特に、そこで、トーションビームアクスルのねじりまたは変形によって引き起こされる、アクチュエータの動作方式の影響を恐れる必要がなく、これによってトーションビームアクスルはこのようにエラーなく機能することができる。
アクチュエータの取付は、その際、いずれにせよほどほどに変化可能なので、車両に存在する構造空間に適合させることが可能である。
【００２７】
以下に本発明を、単に実施例を表す図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】等測射影による、本発明の一つの実施形に従う操舵可能なトーションビームアクスルの図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図は、本発明の実施形に係る操舵可能なトーションビームアクスルであって、例えば自動車の車輪懸架装置の為のものを示す。ねじりに対して柔軟な横断方向ビーム１、および横断方向ビーム１と接続される二つのトレーリングアーム２，３を有する軸体が見て取れる。トレーリングアーム２，３には、（図示されていない）車両シャシーへの接続のための各エラストマー支承部４，５が設けられている。トレーリングアーム２，３は、（同様に図示されていない）サスペンションスプリングを収容するための各スプリングシート６，７を備えている。
【００３０】
更に、各トレーリングアーム２，３は、一つの車輪キャリア部８，９を担持しており、この車輪キャリア部８，９は、車両に関し（近似的に、ステアリングの傾斜およびキャスタートレールまで）垂直に推移する各操舵軸１０，１１を中心として旋回可能である。車輪キャリア部８，９は、ボールジョイント１２，１３を介してタイロッド１４と接続されており、このタイロッドは、アクチュエータ１５によって矢印方向１６に沿って往復運動可能である。その際アクチュエータ１５は、図の右のトレーリングアーム３に固定されており、このようにしてトーションビームアクスルの運転中に発生する横断プロフィル１のねじれの、アクチュエータ１５の運転への悪影響を回避する。
【００３１】
両ボールジョイント１２，１３を通って定義された仮想軸を中心とする、タイロッド１４の望まれていない回転１８、つまりさもなれけば定義されていない運転状態へと通じる可能性がある、及び／又は車輪キャリア部８，９の操舵ロック（独語でいうＬｅｎｋｅｉｎｓｃｈｌａｇ）の軌跡エラー（独語でいうＳｐｕｒｆｅｈｌｅｒｎ）に通じる可能性がある回転１８を防止するために、トーションビームアクスルは、ステアリングロッド１７として形成された連結装置を備えている。ステアリングロッド１７は、タイロッド１４の矢印方向１８（当該方向は、ボールジョイント１２および１３を通って定義される回転軸を中心としたタイロッドの仮想回転に接する方向に相当する）に沿っての垂直動作を妨げる。このためステアリングロッド１７は、その、図中で見て下方の端部でもってタイロッド１４に介入し、そして、その、図中で見て上方の端部に支持金具１９において、トーションビームアクスルの横断プロフィル１と接続される。
【００３２】
よって、ステアリングロッド１７によってタイロッド１４は、ボールジョイント１２および１３によって定義される回転軸を中心としたその回転１８に関して定められる（固定される）ので、タイロッドは、意図されるように、車輪キャリア部８，９の操舵ロック角度の制御を行うための並進的動作１６のみを未だ実施することが可能である。ステアリングロッド１７の横方向の触れによって誘導される、垂直方向または接線方向１８に沿ったタイロッド１４のわずかな動作は、操舵された後軸の通常少ない操舵ロック角度に基づいて、無視されることができる。さらに、その操舵ロック角度への影響は、車輪キャリア部６の形状設計の際に考慮され、よって大幅に除去されることが可能である。
【００３３】
アクチュエータ１５は、ステアリングロッド１７と同様に、中央でタイロッド１４に介入するので、これに関してもトーションビームアクスルの対称な操舵挙動は、両側での圧縮においても片側での圧縮においても保証される。
【００３４】
破線２０，２１によって、トーションビームアクスルの圧縮動作の仮想の瞬間軸（独語でいうＭｏｍｅｎｔａｎａｃｈｓｅ）が示されている。これらは、トレーリングアーム２，３とこれらに配置された車輪キャリア部８，９の一方側の各圧縮の際に生じる。よって、例えば図で見て左側のトレーリングアーム２は、これに配置された車輪キャリア部８とともに、一方側の圧縮の際に近似的に瞬間軸２０の周りを旋回し、他方、図でみて右側のトレーリングアーム３は、これに配置された車輪キャリア部９と共に、一方側の圧縮の際に近似的に瞬間軸２１の周りを旋回する。よって一方側の圧縮動作は、表されたトーションビームアクスル（このトーションビームアクスルにおいては、横断プロフィルが、トレーリングアーム２，３の略中央に介入する）においては、セミトレーリングアームアクスルの圧縮動作に近似しており、このことは一方側の圧縮の際の固有操舵挙動に関しておよびトレッド角度に関して有利である。
【００３５】
表された実施形における両方の瞬間軸２０，２１は、タイロッド１４におけるステアリングロッド１７の介入点中において交差する。このようにしてトーションビームアクスルの横断プロフィル１の操舵ロックとトレッド相違角度に対するねじれの影響が、（一方側の圧縮の際に）更に最小とされ、このことは、トーションビームアクスルの確実かつ許容できるトレッド案内（独語でいうＳｐｕｒｆuｈｒｕｎｇ）に貢献する。
【符号の説明】
【００３６】
１          横断プロフィル
２，３      トレーリングアーム
４，５      エラストマー支承部
６，７      スプリングシート
８，９      車輪キャリア部
１０，１１  操舵軸
１２，１３  タイロッド・ボールジョイント
１４        タイロッド
１５        アクチュエータ
１６        操舵動作
１７        連結装置、ステアリングロッド
１８        タイロッド・回転動作、回転的自由度
１９        支持金具
２０，２１  一方側の圧縮の際の瞬間軸
2014530141.tif 000003
【国際調査報告】
2014530141.tif 000004
2014530141.tif 000005
2014530141.tif 000006
2014530141.tif 000007
2014530141.tif 000008
2014530141.tif 000009