(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシフレームを支持するエアスプリングと、左右両端部に車輪が取付けられて前記エアスプリングの下部に設置するアクスルと、前記エアスプリングとアクスルとの間に設置するリーフスプリングとからなるサスペンション構造のリーフスプリングであって、該リーフスプリングは、後端がアクスルに固定され前端が車両前方に向かい略直線状に延設されて目玉を介しシャーシフレームに取付けられた厚肉の前側リーフと、途中に上下の曲がり部を備えて前端が前側リーフの固定部後方の延長部に連結され後端が車両後方に延設されて目玉を介しシャーシフレームに取付けられた薄肉の後側リーフと、により構成され、前側リーフの固定部後方の延長部と後側リーフの前端の夫々に接触面積を増加した拡幅部を形成し、両拡幅部を複数の固定具により互いに連結して一体に組み立てたことを特徴とするサスペンション構造のリーフスプリング。
【請求項２】
連結される前側リーフと後側リーフは予め別個に熱処理されていることを特徴とする請求項１記載のサスペンション構造のリーフスプリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサスペンション構造のリーフスプリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行時には、できるだけ車両の上下、前後、左右の極端な揺れや傾きを防止し、運転者が操縦性良く快適に運転できるよう、又、運転者や同乗者の乗心地が良好となるよう、従来から種々のサスペンション構造が用いられており、大型の車両に適用する従来のサスペンション構造の一例としては、図８に示すごときものがある。
【０００３】
図８中、ａは車両のシャーシフレーム、ｂはシャーシフレームａの下部に車両幅方向へ延在するよう配置されたアクスルである。又、アクスルｂの長手方向両側端部には、左右一対の車輪ｃが装着されている。更に、左右のシャーシフレームａには夫々エアスプリングｄが取付けられ、エアスプリングｄはアクスルｂに支持されるようになっている。
【０００４】
エアスプリングｄとアクスルｂとの間には、アクスルｂに支持されるようにした長手方向へ厚さが均一な複数枚のリーフスプリングｅ，ｆ，ｇが車両前後方向へ延在するよう上下に組付けて配置されている。而して、アクスルｂよりも車両前方側に位置するよう、左右のシャーシフレームａに取付けたブラケットｈには、軸線が車幅方向へ延びる水平ピンｉが取付けられ、水平ピンｉには、ブッシュｊを介して、リーフスプリングｅの先端部に円筒状に折曲げ形成したいわゆる目玉ｅ１が枢支されている。又、リーフスプリングｅの目玉ｅ１には、リーフスプリングｆの先端部に円形状に折曲げ形成した円筒状の目玉ｆ１が外嵌、枢支されている。
【０００５】
アクスルｂよりも車両後方側に位置するよう、左右のシャーシフレームａに取付けたブラケットｋには、車両前後方向へ揺動し得るようにしたシャックルｌが取付けられ、シャックルｌに取付けた水平ピンｍには、ブッシュｎを介してリーフスプリングｅの後端部に円筒状に折曲げ形成した目玉ｅ２が枢支されている。
【０００６】
図８中、ｏはリーフスプリングｅ，ｆを締結する締結手段、ｐはショックアブソーバ、ｑはスタビライザである。
【０００７】
上記車両においては、リーフスプリングｅ，ｆ，ｇによりアクスルｂの位置決めが行われ、しかも、リーフスプリングｅ，ｆ，ｇによってアクスルｂに作用する上下、前後、左右方向の荷重、及び車両カーブ時におけるローリングによる捩れ方向の荷重の一部が支持されると共に、ブレーキ作動時のワインドアップ剛性が確保され、又、エアスプリングｄによってアクスルｂに作用する上下方向の荷重が支持される。又、走行時にカーブして車両がローリングしようとする場合には、左右のスタビライザｑは上下逆相で回転する際の抵抗となり、車両のカーブ外方への傾きが防止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のサスペンション構造では、リーフスプリングｅ，ｆ，ｇによりアクスルｂの位置決めを行っているため、数枚のリーフスプリングのうち何れかのリーフスプリングが切損してもアクスルｂの位置決めが可能となるよう、リーフスプリングは複数枚必要であり、このため、車両の重量が嵩むという問題がある。
【０００９】
又、リーフスプリングｅ，ｆ，ｇはアクスルｂの上下方向へのストロークに対して上下に撓むが、その際リーフスプリングｅ，ｆ，ｇは車両前後方向への変位を伴うため、その変位を吸収すべくシャックルが必要となり、又、ロール剛性を確保するためにスタビライザｑが必要であり、従って構造が複雑であるという問題がある。更に、リーフスプリングｅ，ｆ，ｇは複数枚であるうえ厚さが全長に亘り厚く略均一で、ばね定数も大きいため、乗心地も良くない。
【００１０】
従って、このような従来の問題に対処するために、本出願人は先に特願２００２−４３６０８を出願した。この先願の発明に開示したサスペンション構造のリーフスプリングは、長手方向両端部には介してシャーシフレーム側に取付けたブラケットの水平ピンに枢支する目玉を備えており、アクスルよりも車両前方側においては車両前方の目玉へ向かい略直線状に形成され、アクスルよりも車両後方側においては車両後方の目玉へ向かい複数の凹凸状の部分を形成している。又、リーフスプリングのアクスルに対する固定部よりも車両後方側においては、車両後方の枢支部側に向かい徐々に板厚が薄くなるよう形成している。
【００１１】
このように形成したリーフスプリングは、車両に上下方向の荷重が作用した場合には、エアスプリングと共に撓んで荷重を吸収し、車両に前後方向の荷重が作用した場合には、大半の荷重はリーフスプリングが撓むことにより吸収し、又、カーブ時のローリングのような車両に対する捩り剛性に対しては、左右のリーフスプリング及びアクスルにより支持して車両の左右への傾きを吸収し、ブレーキ時のワインドアップ剛性は、主としてリーフスプリングのアクスルに対して固定された部分よりも車両前方の部分で確保される。
【００１２】
従って、上記先願の発明によれば、左右のリーフスプリングを夫々１枚としているため、車両の軽量化を図ることができ、又、リーフスプリングの枚数が減少したり、部品点数の多いシャックルを廃止しているためにコストダウンを図ることができ、更に、リーフスプリングのアクスルに対する固定部よりも車両後方において凹凸状の部分を形成したり、車両後方へ向けて厚さを薄くしているために、ばね定数を押えることができて、車両の操縦性、乗心地を向上できる利点がある。
【００１３】
一方、上記したリーフスプリングは、アクスルよりも車両前方側とアクスルよりも車両後方側とでその目的強度が異なり、そのために厚み・剛性強度を変える必要があるが、このように前後で強度が異なるリーフスプリングを一体に構成する際、圧延等により形状を造成することはできても、車両前方の部分と車両後方の部分とが目的強度になるように熱処理することは技術的に非常に困難であり、特別な高い技術が必要である。このために、リーフスプリングが高価になってしまう。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、製造・構造が簡単で大幅なコストダウンが図れ、しかも、ロール剛性やワインドアップ剛性等の基本性能を一般的な技術によって容易に達成でき、上下方向のばね定数を下げて操縦性や乗心地の向上が図れるサスペンション構造のリーフスプリングを提供することを目的としてなしたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シャーシフレームを支持するエアスプリングと、左右両端部に車輪が取付けられて前記エアスプリングの下部に設置するアクスルと、前記エアスプリングとアクスルとの間に設置するリーフスプリングとからなるサスペンション構造のリーフスプリングであって、該リーフスプリングは、後端がアクスルに固定され前端が車両前方に向かい略直線状に延設されて目玉を介しシャーシフレームに取付けられた厚肉の前側リーフと、途中に上下の曲がり部を備えて前端が前側リーフの固定部後方の延長部に連結され後端が車両後方に延設されて目玉を介しシャーシフレームに取付けられた薄肉の後側リーフと、により構成され、前側リーフの固定部後方の延長部と後側リーフの前端の夫々に接触面積を増加した拡幅部を形成し、両拡幅部を複数の固定具により互いに連結して一体に組み立てたことを特徴とするサスペンション構造のリーフスプリング、に係るものである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、連結される前側リーフと後側リーフは予め別個に熱処理されていることを特徴とする請求項１記載のサスペンション構造のリーフスプリング、に係るものである。
【００１８】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００１９】
左右のリーフスプリングが、前側リーフと後側リーフとを連結部で連結した構成としているので、厚み、目的強度が異なる前側リーフと後側リーフを別個に作製して、別個に熱処理することができる。よって、ロール剛性やワインドアップ剛性等の基本性能に優れたリーフスプリングを一般的な技術によって容易に作製することができる。
【００２０】
更に、リーフスプリングが一般的な技術にて作製できるので量産が可能になり、製造・構造が簡単化することによって大幅なコストダウンが図れる。
【００２１】
又、後側リーフは曲り部を備えると共に前側リーフよりも厚さを薄くしているので、上下方向のばね定数を下げて操縦性や乗心地の向上が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例である。図１中、１は車両の前後方向へ延在するシャーシフレーム、２はシャーシフレーム１の下部に車両幅方向へ延在するよう配置されたアクスルであり、アクスル２の長手方向両側端部には、図２に示すように左右一対の車輪３が装着されている。更に、左右のシャーシフレーム１の下面には夫々エアスプリング４が取付けられ、エアスプリング４はアクスル２の上面に支持されるようになっている。
【００２３】
アクスル２の左右端上面とエアスプリング４との間には、アクスル２に固定したリーフスプリング２５が夫々配置されている。
【００２４】
左右のシャーシフレーム１におけるアクスル２よりも車両前方側の位置にはブラケット６が設けられており、該ブラケット６には、軸線が車幅方向へ延びる水平ピン７が取付けられている。又、左右のシャーシフレーム１におけるアクスル２よりも車両後方側の位置にはブラケット８が設けられており、該ブラケット８には、軸線が車幅方向へ延びる水平ピン９が取付けられている。
【００２５】
左右のリーフスプリング２５は、厚肉に形成された前側リーフ２５Ａと、薄肉に形成された後側リーフ２５Ｂとにより構成されている。
【００２６】
前側リーフ２５Ａは、その後端がアクスル２のフランジ部１０を貫通する片側４本の固定ボルト１１によってアクスル２及びエアスプリング４に固定されている。１２は前側リーフ２５Ａをアクスル２に固定した固定部である。前側リーフ２５Ａの前端は、車両前方に向かい略直線状に延設されていて、その先端部には円筒状に折曲げ形成した目玉１３が形成されており、該目玉１３はブッシュ１４を介して前記水平ピン７に枢支されている。
【００２７】
後側リーフ２５Ｂは、その前端が前側リーフ２５Ａの固定部１２の後方に延長された延長部１５に複数の固定具１６（ボルト）により連結されている。図４では４個の固定具１６にて連結した例を示している。２０は前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂの連結部である。後側リーフ２５Ｂの後端は、途中に上下の曲がり部１７を備えて車両後方に延設され、その後端部には円筒状に折曲げ形成した目玉１８が形成されており、該目玉１８がブッシュ１９を介して前記水平ピン９に枢支されている。
【００２８】
前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂは、夫々の目的強度に応じた所定の厚さ、幅寸法に形成されている。更に、図４、図５に示すように、前側リーフ２５Ａの固定部１２後方の延長部１５と、後側リーフ２５Ｂの前端の夫々には、接触面積を増加した拡幅部２１ａ，２１ｂを形成している。この拡幅部２１ａ，２１ｂは、固定具１６にて前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂを連結するための固定孔２２の前後方向及び横方向のスパンＳを大きくできる。
【００２９】
拡幅部２１ａ，２１ｂの形成は、前側リーフ２５Ａの後端延長部１５と後側リーフ２５Ｂの前端とを圧延して、図４、図５のように水平横方向に張出させることにより形成できる。この場合、圧延によって前側リーフ２５Ａの後端延長部１５と後側リーフ２５Ｂの前端が減肉されることになるので、減肉した厚さで所定の強度が得られるように材料の厚さを予め設計しておく。
【００３０】
一方、図６に二点鎖線で示すように、前側リーフ２５Ａの後端延長部１５と後側リーフ２５Ｂの前端の厚みを予め厚く形成しておき、この厚み増加部を圧延により潰して水平横方向に張出させることにより実線で示す所定の厚みの拡幅部２１ａ，２１ｂを形成するようにしてもよい。
【００３１】
前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂとの連結部２０の位置は、アクスル２の車両後方側端部から後方に若干隔てた位置（車輪３の回転中心Ｏから距離Ｌ（約１１０ｍｍ〜１３０ｍｍ）の位置）より後側に設けられる。即ち、前記連結部２０は、アクスル２に対する前側リーフ２５Ａの固定部１２の直近後部で且つ固定部１２に干渉しない位置に設けられる。
【００３２】
なお、図１中、２３は上端を左右のシャーシフレーム１側に枢支され下端をブラケット２４を介してアクスル２に連結された高減衰タイプのショックアブソーバである。
【００３３】
上記した如く形成された前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂは、別な材質の使用が可能であり、又別個に熱処理することができる。その後、前側リーフ２５Ａの固定部１２後方の延長部１５に形成した拡幅部２１ａの固定孔２２と、後側リーフ２５Ｂの前端に形成した拡幅部２１ｂの固定孔２２とに固定具１６を通して締結する。これにより、前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂからなるリーフスプリング２５が組み立てられる。
【００３４】
前側リーフ２５Ａは、図１、図３に示すように、アクスル２に対する固定部１２は水平となっており、この固定部１２を基準として、車両前方の目玉１３（水平ピン７）に向かって真直ぐな昇り勾配に形成されていると共に、アクスル２近傍における板厚をｔ１、水平ピン９側の板厚をｔ２とすると、ｔ１＞ｔ２に形成されている。但し、ｔ１とｔ２の差は僅かである。
【００３５】
又、後側リーフ２５Ｂは、図１、図３に示すように、滑らかに繋がった上下の曲がり部１７を備えている。この上下の曲り部１７は、図３では上方へ曲折された１つの凸状の部分１７ａを備えた場合を示しているが、図７に示すように、連結部２０の後部で下方へ曲折された凹状の部分１７ｂと、更に該部分１７ｂの後部で上方へ曲折された凸状の部分１７ａとを備えるようにしても良い。又、この時、図７の凹状の部分１７ｂの位置に凸状の部分１７ａを形成し、又凸状の部分１７ａの位置に凹状の部分１７ｂを形成するようにしてもよい。
【００３６】
図３に示す後側リーフ２５Ｂの凸状の部分１７ａの最も薄い部分の板厚をｔ３、目玉１８近傍の板厚をｔ４とすると、ｔ３＜ｔ４であり、しかもｔ３、ｔ４≪ｔ１、ｔ２である。なお、ｔ３はｔ４よりも若干薄く形成されている。
【００３７】
前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂとの連結部２０は、アクスル２の車両後方側端部から後方に若干隔てた位置（車輪３の回転中心Ｏから距離Ｌ（約１１０ｍｍ〜１３０ｍｍ）の位置）に設けられる。即ち、前記連結部２０の位置は、アクスル２に対する前側リーフ２５Ａの固定部１２の直近後部で且つ固定部１２に干渉しない位置に設けられる。
【００３８】
本図示例において、後側リーフ２５Ｂが曲り部１７を備え且つ前側リーフ２５Ａよりも板厚を薄くしているのは以下に述べる理由による。すなわち、後側リーフ２５Ｂのばね定数Ｋは、後側リーフ２５Ｂにおけるアクスル２の車輪３の回転中心Ｏから後方の曲り部１７に沿った長さをＬ１、ヤング率をＥ、後側リーフ２５Ｂの断面二次モーメントをＩ（板厚の３乗に比例）とすると、ばね定数Ｋは[数１]で表される。
【００３９】
【数１】
Ｋ＝３ＥＩ／Ｌ１３
【００４０】
従って、後側リーフ２５Ｂの板厚を薄くし、後側リーフ２５Ｂに曲り部１７を設けて長さＬ１を長くして、当該後側リーフ２５Ｂの断面二次モーメントＩを減少させれば、アクスル２への固定部１２後方における後側リーフ２５Ｂのばね定数Ｋは減少し、車両の乗り心地が向上するためである。
【００４１】
車両の乗り心地を向上させる対策としては、アクスル２より前方の前側リーフ２５Ａの板厚や板幅の減少、リーフスプリング２５全体の長さの延長、ラバーの併用等が考えられるが、サスペンション構造のロール剛性、ワインドアップ剛性等の基本性能を達成する観点から、前側リーフ２５Ａの板厚や板幅、長さ等は決定されるため、上記したごとく、後側リーフ２５Ｂのばね定数Ｋを減少させることが有効である。
【００４２】
又、後側リーフ２５Ｂは、車両のカーブ時に図１の紙面と直角な方向の変位を受けることになるが、前記したように、前側リーフ２５Ａの固定部１２後方の延長部１５と、後側リーフ２５Ｂの前端の夫々に拡幅部２１ａ，２１ｂを形成して、固定具１６にて連結する固定孔２２のスパンＳを大きく保持しているので、後側リーフ２５Ｂが受ける横方向の変位による曲げモーメントに対し連結部２０の強度を高めることができる。
【００４３】
次に、上記図示例の作動について説明する。
【００４４】
先ず、リーフスプリング２５を以下のように構成する。後端がアクスル２に固定でき更に固定部１２の後方に延長部１５を備え、前方に延設された先端に目玉１３を有する厚肉の前側リーフ２５Ａと、前端が延長部１５に連結でき、途中に曲り部１７を備えた後端に目玉１８を有する薄肉の後側リーフ２５Ｂを、夫々圧延などにて所定の厚み、幅寸法になるように形成する。更に、前側リーフ２５Ａの後端延長部１５と、後側リーフ２５Ｂの前端とに圧延等を行って図４、図５に示すように水平横方向に張出させて拡幅部２１ａ，２１ｂを形成し、この拡幅部２１ａ，２１ｂに固定具１６のための固定孔２２を大きなスパンＳを有して形成する。
【００４５】
続いて、上記したように形成した前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂは、別個に熱処理を行うことにより各々の目的強度に保持させる。
【００４６】
続いて、前側リーフ２５Ａの固定部１２後方の延長部１５に形成された拡幅部２１ａの固定孔２２と、後側リーフ２５Ｂの前端に形成した拡幅部２１ｂの固定孔２２とに固定具１６を通して締結し、これにより前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂからなるリーフスプリング２５を組み立てる。
【００４７】
上記したように組み立てられたリーフスプリング２５は、図１に示すように、前側リーフ２５Ａの後端を固定ボルト１１によりアクスル２及びエアスプリング４に固定することにより取付け、更に、前側リーフ２５Ａの前端の目玉１３はブッシュ１４を介して水平ピン７に枢支し、一方、後側リーフ２５Ｂの後端の目玉１８はブッシュ１９を介して水平ピン９に枢支する。
【００４８】
上記リーフスプリング２５を備えた図１のサスペンション構造において、車両に上下方向の荷重が作用した場合には、リーフスプリング２５とエアスプリング４が撓んで荷重の吸収が行われる。荷重のシャーシフレーム１に対する伝達は、リーフスプリング２５の前後方向両端部に形成した目玉１３，１８から、ブッシュ１４，１９、水平ピン７，９を介して行われると共に、エアスプリング４を介して行われる。車両に作用する上下方向の振動の減衰はショックアブソーバ２３により行われる。
【００４９】
車両に前後方向の荷重が作用した場合には、荷重の大半はリーフスプリング２５が撓むことにより吸収が行われ、荷重の僅かの分はブッシュ１４，１９が変形することにより行われる。前後方向の荷重のシャーシフレーム１に対する伝達は、リーフスプリング２５の前後方向両端部に形成した目玉１３，１８から、ブッシュ１４，１９、水平ピン７，９を介して行われる。
【００５０】
又、カーブ時のローリングのような車両に対する捩り剛性に対しては、主として、左右のリーフスプリング２５のアクスル２よりも前方の前側リーフ２５Ａ及びアクスル２により支持され、車両の左右への傾きが吸収され、ブレーキ作動時のワインドアップ剛性は、主として前側リーフ２５Ａにより支持され、車両の前後への傾きが吸収される。
【００５１】
万一、リーフスプリング２５が長手方向中途部の１箇所で切損した場合でも、アクスル２すなわち車輪３の回転中心Ｏの位置決め機能は確保される。
【００５２】
本図示例によれば、左右のリーフスプリング２５が、前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂを連結部２０で連結した構成としてあるので、厚み、目的強度が異なる前側リーフ２５Ａと後側リーフ２５Ｂを別個に作製し、別個に熱処理することができる。よって、ロール剛性やワインドアップ剛性等の基本性能に優れたリーフスプリング２５を一般的な技術によって容易に作製することができる。
【００５３】
更に、リーフスプリング２５が一般的な技術にて作製できることにより量産が可能になり、製造・構造が簡単化することによって大幅なコストダウンが図れる。又、部品点数の多いシャックルを廃止しているために、更にコストダウンが図れる。
【００５４】
又、後側リーフ２５Ｂは曲り部１７を備えており且つ前側リーフ２５Ａよりも厚さを薄くしているので、上下方向のばね定数を下げて操縦性や乗心地の向上を図ることができる。
【００５５】
なお、本発明のサスペンション構造のリーフスプリングにおいては、後側リーフに曲り部を形成するための凹状の部分と凸状の部分を設ける数は限定されないこと、前側リーフと後側リーフとを連結する固定具の数、配置には限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５６】
以上、説明したように本発明のサスペンション構造のリーフスプリングによれば、左右のリーフスプリングが、前側リーフと後側リーフとを連結部で連結した構成としているので、厚み、目的強度が異なる前側リーフと後側リーフを別個に作製して、別個に熱処理することができ、よってロール剛性やワインドアップ剛性等の基本性能に優れたリーフスプリングを一般的な技術によって容易に作製でき、更に、前側リーフの固定部後方の延長部と後側リーフの前端の夫々に接触面積を増加した拡幅部を形成して、固定具にて連結する固定孔のスパンを大きく保持しているので、後側リーフが受ける横方向の変位による曲げモーメントに対し連結部の強度を高められる効果がある。
【００５７】
更に、リーフスプリングが一般的な技術にて作製できるので量産が可能になり、製造・構造が簡単化することによって大幅なコストダウンが図れる効果がある。
【００５８】
又、後側リーフは曲り部を備えると共に前側リーフよりも厚さを薄くしているので、上下方向のばね定数を下げて操縦性や乗心地の向上を図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサスペンション構造のリーフスプリングを実施する形態の一例を示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】図１におけるリーフスプリングを取出して示した側面図である。
【図４】前側リーフと後側リーフの連結部の平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】前側リーフと後側リーフの連結部を形成する例を示す断面図である。
【図７】本発明のリーフスプリングを構成する後側リーフの他の形状例を示す側面図である。
【図８】従来のサスペンション構造の一例の側面図である。
【符号の説明】
１  シャーシフレーム
２  アクスル
３  車輪
４  エアスプリング
１２  固定部
１３  目玉
１５  延長部
１６  固定具
１７  曲がり部
１８  目玉
２０  連結部
２１ａ        拡幅部
２１ｂ        拡幅部
２５  リーフスプリング
２５Ａ        前側リーフ
２５Ｂ        後側リーフ
【図１】
0003872719.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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