JP2018507809A

JP2018507809A - 車両用のばね

Info

Publication number: JP2018507809A
Application number: JP2017538301A
Authority: JP
Inventors: マルト−ロラン，セヴェラン; ブログリー，セバスチャン
Original assignee: ヘンドリクソンコマーシャルヴィヒクルシステムスヨーロパゲーエムベーハ
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2018-03-22
Also published as: US20180051763A1; WO2016134810A1; ES2939814T3; AT516932A1; BR112017013987A2; EP3237775B1; EP3237775A1; MX2017010835A; CN107208723A; CA2973616A1

Abstract

車両と接続して使用するための、ばね、特に、板ばね（１）は、中央領域（２）を有し、中央領域（２）は、中心軸（３）並びに２つの縁領域（４）を特徴とし、縁領域（４）はそれぞれ、端領域（５）を有する。空荷時状態において、中央領域（２）に隣接する少なくとも１つの縁領域（４）は、第１の湾曲方向を有する第１の湾曲領域（６）及び第１の頂点（７）を有し、第１の頂点（７）は中心軸（３）の一方の側に存在する。その端領域（５）に向かって、この縁領域（４）は、第２の湾曲方向を有する第２の湾曲領域（８）及び第２の頂点（９）を有し、第２の湾曲方向は第１の湾曲方向と対向し、第２の頂点（９）は第１の頂点（７）に対して中心軸（３）の対向する側に存在する。【選択図】図１

Description

本発明は、ばねに関し、特に、請求項１のプリアンブルの特徴を有する板ばねに関する。

自動車製造において、ホイール及び車両のシャシを互いに対して緩衝させることは、十分に確立されている。特に、特別に大きくかつ重い車両の場合、板ばねが使用される。その理由は、広い範囲の荷重要件が単純な構造形態によってカバーされるからである。更に、板ばねは、容易にサービスされ、破損の場合、容易に修復される可能性がある。

２つの部品で板ばねを構築することであって、第１の部品は、例えば空荷時使用において又は低荷重によってより小さな力を支持し、第２の部品は、例えば板ばねを装備する車両が重い荷重を担う時の支持体として働き、構築することは、現在の技術水準で十分に確立されている。２つの部品のこの組合せによって、ばね特性曲線の有利な変更が達成される。しかし、ばねの第２の部品が作動するときの遷移は急激であり、それは、こうした２部品ばねを装備する車両の運転品質に悪い影響を及ぼす。ばね特性曲線は、車両の運転品質に特に悪い影響を及ぼすニーを示す。

更に、こうした２部品板ばねは、ワンピースデザインよりずっと大きな重量を有し、それは、こうしたばねを装備する車両のエネルギー消費に悪い影響を及ぼす。更に、車両の全体重量が上がり、それが、許容可能最大荷重の減少をもたらす。

遷移をよりスムーズにするため、２部品構造ではなく複数部品板ばねを使用することは、現在の技術水準で十分に確立されている。一方で、真に漸増的なばね特性曲線は、それによって達成されない。他方で、ばねの高い載荷重量に起因する、既知の問題が増幅される。

漸増的特性を有するワンピース板ばねは、ドイツ特許ＤＥ１０２０１３１０７８８９Ａ１から知られている。このばねは、発生する垂直力成分を緩衝させることが可能である。しかし、水平力成分が緩衝されない可能性があることが不利である。これは、車両が制動するときに特に不利である。その理由は、ばねが制動プロセス中に圧縮し、水平力成分が発生し、それにより、ばね破損のリスクが増すためである。

特に制動中に、生じている水平力成分の下で、ばねの長さの変化に対処できるために、ばね（通常、挿入位置においてばねの後端）を、シャシ上に位置決めされた旋回シャックルによってシャシに接続することは、十分に確立されている。ばねの他端は、通常、シャシに不動に接続される。シャックルは、更なる重量を有する更なる部品が組込まれなければならないという欠点をもたらす。

独国特許１０２０１３１０７８８９号明細書

したがって、上述した欠点を克服することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１の特徴を有するばねによる本発明によって解決される。

本発明によるばねの好ましくかつ有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明によるばねは、空荷時状態において、中央領域に境界を接する少なくとも１つの縁領域が、第１の湾曲方向の湾曲部及び第１の頂点を示し（第１の湾曲領域）、第１の頂点が中心軸の一方の側に存在すること、及び、この縁領域が、その端領域に向かって、第２の湾曲方向の湾曲部及び第２の頂点を示し（第２の湾曲領域）、第２の湾曲方向が第１の湾曲方向と対向し、第２の頂点が第１の頂点に対向する中心軸の側に存在することを特徴とする。

ばねの上述の幾何学的形状のために、以下の利点がもたらされる：

本発明に従って構築されるばねは、著しく非線形な、特に漸増的なばね特性曲線を有し、それは、本発明によるばねを装備する車両の運転品質にポジティブな影響を及ぼす。

更に、本発明によるばねは、垂直力成分だけでなく、特に制動プロセス中に発生する水平力成分もまた緩衝する可能性がある。その理由は、第１の湾曲セクションが、ばね内のばねとして効果的に働くからである。そのため、ばね破損のリスクが大幅に減少する。更に、シャックルをなしで済ますことが可能である。その理由は、ばね自身が、普通なら起こる長さの変化に対処するからである。全長、すなわち、ばねの一方の長手方向端と他の長手方向端との間の距離が変化することが、こうして防止される可能性があるため、ばねは、シャシ上で、例えばロールドアイ上で、固定して位置決めされる可能性がある。

更に、サスペンション全体の材料及び重量は、板ばねのワンピース構築を使用すると、節約される可能性があり、それが、構築を費用がかからなくさせると共に、車両の全体重量を減少させる。

本発明の範囲内で、第２の湾曲領域が第１の湾曲領域に直接隣接して位置決めされ、これらの領域が互いに併合することが想定される可能性がある。

本発明の特に好ましい実施形態において、ばねは、上部側面及び下部側面を特徴とし、上部側面は、車両内に設置されると、シャシの方を向くこと、及び、ばねの第１の頂点は、下部側面がその上に存在する中心軸の側に位置決めされることが想定される。

更に、縁領域の端領域が、中央領域がその上に存在する側に向かって第２の頂点から離れて傾斜することが好ましい。そのため、増加する荷重の下でのばねの有効長の機能的減少がサポートされる。

本発明の範囲内で、縁領域は互いに対して対称に又は非対称に形作られる可能性がある。対称に形作られるばねの利点は、縁領域が、比較的平坦な方式で実装される、すなわち、第１の湾曲領域がないか又はほんのわずかに実装され、ばねがシャシに衝当するリスクが小さいことである。そして、水平力成分の発生は、第１の湾曲領域を有する他の縁領域によって緩衝される可能性がある。

本発明の範囲内で、ばねは、ばね鋼及び／又は複合材料を含む可能性がある。複合材料と比較したばね鋼の利点は、ばね破損の低いリスクである。

本発明の好ましい実施形態において、中央領域に隣接する縁領域は、中央領域の端から第１の頂点まで中心軸に向かって角度（α）でティルトし、角度（α）は、１°と８５°との間、好ましくは１０°〜６０°の範囲内、特に好ましくは２０°〜４５°の範囲内、特に２５°に存在することが想定される。

本発明の更なる好ましい実施形態において、角度（β）で中心軸（３）に向かってティルトする頂点軸は、第１の頂点から第２の頂点まで延び、角度（β）は、１°と８５°との間、好ましくは１０°〜７０°の範囲内、特に好ましくは２０°〜６０°の範囲内、特に４５°〜５５°の範囲内に存在することが想定される。

本発明の更なる好ましい実施形態において、少なくとも１つの端領域は、中心軸に向かって角度（γ）でティルトし、角度（γ）は、−９０°と９０°との間、好ましくは−６０°〜６０°の範囲内、特に好ましくは−１０°〜４５°の範囲内、特に１５°に存在することが想定される。

ばねの使用法が推奨され、第１の湾曲領域に加えられる力ベクトルは中心軸に本質的に平行に延び、第２の湾曲領域に加えられる力ベクトルは中心軸に本質的に垂直に延びる。

更に、本発明によるばねを有する車両が推奨される。

本発明の好ましいまた有利な実施形態は、好ましい実施形態がそこに示される、含まれる例証を参照して以下の説明からもたらされる。

本発明によるばねの一実施形態を示す図である。本発明によるばねの一実施形態を示す図である。本発明によるばねの更なる実施形態を示す図である。本発明によるばねの更なる実施形態を示す図である。異なる荷重状態のうちの１つの荷重状態にある、本発明によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。異なる荷重状態のうちの１つの荷重状態にある、本発明によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。異なる荷重状態のうちの１つの荷重状態にある、本発明によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。図５ａに示す荷重状態と同様の、現在の技術水準によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。図５ｂに示す荷重状態と同様の、現在の技術水準によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。図５ｃに示す荷重状態と同様の、現在の技術水準によるばねを示す図であり、車両シャシに対する接続が概略的に示される。図５ａ〜５ｃによるばねのばね特性曲線を示す図である。

図１〜４において、ばね鋼で作られる本発明による板ばね１の実施形態は、本質的に荷重がない状態で示される。板ばね１は、中心軸３並びに２つの縁領域４をそれぞれ有する中央セクション２を特徴とする。縁領域４はそれぞれ、端領域５を特徴とする。図１〜４によれば、中央領域２に隣接する右縁領域４は、第１の湾曲方向を有する第１の湾曲領域６及び第１の頂点７を特徴とし、第１の頂点７は中心軸３の下部側に存在する。その端領域５の方向に、この縁領域４は、第２の湾曲方向を有する第２の湾曲領域８及び第２の頂点９をその次に特徴とし、第２の湾曲方向は第１の湾曲方向と対向し、第２の頂点９は中心軸３の上部側に存在する。右縁領域４の端領域５は、第２の頂点９から、中央領域２がその上に存在する側までティルトする。

図１〜４に示す板ばね１の上部側面は、車両のその組立て済み状態においてシャシに向くその上部側面１０である。

端領域５はそれぞれ、ばね１を車両のシャシに接続するためのデバイス１１を特徴とし、これらのデバイスは、例示的に示す実施形態においてロールドアイである。本発明による板ばねの場合、板ばね１を車両のシャシに接続するためのデバイス１１が同様に想定される可能性がある。いろいろな板ばね１に応じて、両方のデバイス１１がアイである可能性がある。デバイス１１は、同様に、例えば端領域５に挿入される。ロールドアイ又はフォームドアイである可能性がある。一方、他の端領域５は、本質的に平坦に延びる可能性がある。

図３及び４による実施形態において、中央領域２に隣接する縁領域４は、中央領域２の端１２から第１の頂点７まで中心軸３に向かってｃ．２０°の角度（α）で傾斜する。第１の頂点７から第２の頂点９まで頂点軸１３が延び、頂点軸１３は、中心軸３に向かってｃ．５５°の角度（β）で傾斜する。右端領域５は、中央領域２がその上に存在する中心軸３に向かって角度（γ）で傾斜し、角度（γ）はｃ．２５°である。

図５ａ〜５ｃは、板ばねが、図５ａで始まって図５ｃまで、増加する荷重の下でどのように変形するかを示す。図５ａは、本質的に空荷時状態に対応する。図５ｂは、車両が静止している通常荷重の状態に対応する。図５ｃは、車両が移動している重い荷重の状態に対応する。

図５ａにおいて、板ばね１の有効長は、板ばね１の全長に本質的に等しい。その理由は、板ばね１がその全長にわたって認め得るほどに緩衝するからである。荷重が増加するにつれて、右縁領域４、特にその端領域５は、中央領域２に向かってより強くティルトする、すなわち、縁領域４は、中心軸３に向かってより強くティルトする。縁領域における屈曲モーメントは、端領域の長手方向に対して小さな角度でそこに印加される垂直力ベクトルを通して減少するため、縁領域４はより少なく緩衝する。そのため、荷重の増加に関連する板ばね１の有効長の減少は、図７の例に示すような漸進的ばね特性曲線をもたらす。したがって、ばね定数は、荷重の増加と共にかつこの荷重に応じて連続的に増加する。

板ばね１の有効長は、図５ａと図５ｃとの間で減少する場合があるが、板ばね１の全長、すなわち、板ばね１の第１の端と第２の端との間の距離は、第１の湾曲領域６を通して本質的に不変のままである。その結果、板ばね１は、両方の長手方向端において、ばね支持体１４によって固定してシャシ１５に接続される可能性がある。

図５ａと図５ｃとの間で、中央領域２の位置は、増加する荷重の下でシャシ１５に近づくように変化する。板ばね１の形状は、角度（γ）が徐々に小さくなり、角度（β）が徐々に小さくなる状態で、第１の湾曲領域６が、益々平坦に延びるように変化する。

図６ａ〜６ｃは、図５ａ〜５ｃに示す荷重状態と同様の、現在の技術水準による板ばね１６を示し、シャシ１５に対する接続が同様に概略的に示される。見てわかるように、板ばね１６の中央セクション１７は、増加する荷重の下でシャシ１５に近づく。板ばね１６の全長は、それにより、増加する荷重と共に変化し、板ばね１６の第１の端から第２の端までの距離は増加する荷重と共に増加する。そのため、板ばね１６は、両方の長手方向端において、ばね支持体１５によってシャシ１５に固定して接続できない。図６ａ〜６ｃにおいて、板ばね１６の左端だけが、ばね支持体によってシャシ１５に固定して接続される。板ばね１６の右端（通常、挿入位置の後端）は、シャシにスイベル搭載されるシャックル１７に接続される。

図７において、図５ａ〜５ｃによる板ばね１の漸増的ばね特性曲線が示される。これらのばね特性曲線は、屈曲を全く示さず、これは、特に、車両の運転品質に悪い影響を及ぼす。ポイント１７までのばね特性曲線のコースは、本質的に、図５ｂに対応する荷重状態に関連する可能性がある。ポイント１７で始まるばね特性曲線のコースは、本質的に、図５ｃに対応する荷重状態に関連する可能性がある。

要約すると、本発明のサンプルの実施形態が、次の通りに述べられる可能性がある：

車両と接続して使用するための、ばね、特に、板ばねは、中央領域を有し、中央領域は、中心軸並びに２つの縁領域を有し、縁領域はそれぞれ、端領域を有する。空荷時状態において、中央領域に隣接する少なくとも１つの縁領域は、第１の湾曲方向を有する第１の湾曲領域及び第１の頂点を有し、第１の頂点は中心軸の一方の側に存在する。その端領域に向かって、この縁領域は、第２の湾曲方向を有する第２の湾曲領域及び第２の頂点を有し、第２の湾曲方向は第１の湾曲方向と対向し、第２の頂点は第１の頂点に対して中心軸の対向する側に存在する。

Claims

中央領域（２）を有する、車両と接続して使用するための、ばね、特に、板ばね（１）において、前記中央領域（２）は、中心軸（３）並びに２つの縁領域（４）を有し、前記縁領域（４）はそれぞれ、端領域（５）を有する、ばねであって、空荷時状態において、前記中央領域（２）に隣接する少なくとも１つの縁領域（４）は、第１の湾曲方向を有する第１の湾曲領域（６）及び第１の頂点（７）を有し、前記第１の頂点（７）は前記中心軸（３）の一方の側に存在すること、及び、前記端領域（５）に向かって、前記縁領域（４）は、第２の湾曲方向を有する第２の湾曲領域（８）及び第２の頂点（９）を有し、前記第２の湾曲方向は前記第１の湾曲方向と対向し、前記第２の頂点（９）は前記第１の頂点（７）に対して前記中心軸（３）の対向する側に存在することを特徴とする、ばね。
前記第２の湾曲領域（８）は、前記第１の湾曲領域（６）に隣接して位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載のばね。
上部側面（１０）及び下部側面を特徴とし、前記上部側面（１０）は、組み立てられた状態でシャシの方を向くこと、及び、前記第１の頂点（７）は、前記下部側面がその上に存在する前記中心軸（３）の側に位置決めされることを特徴とする、請求項１又は２に記載のばね。
前記縁領域（４）の前記端領域（５）は、前記中央セクション（２）がその上に存在する側に向かって傾斜することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のばね。
前記縁領域（４）は互いに対して対称に又は非対称に形作られることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のばね。
ばね鋼及び／又は複合材料を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のばね。
前記中央領域（２）に隣接する前記縁領域（４）は、前記中央領域（２）の端（１２）から前記第１の頂点（７）まで前記中心軸（３）に向かって角度（α）でティルトし、前記角度（α）は、１°と８５°との間、好ましくは１０°〜６０°の範囲内、特に好ましくは２０°〜４５°の範囲内、特に２５°に存在することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のばね。
角度（β）で前記中心軸（３）に向かってティルトする頂点軸（１３）は、前記第１の頂点（７）から前記第２の頂点（９）まで延び、前記角度（β）は、１°と８５°との間、好ましくは１０°〜７０°の範囲内、特に好ましくは２０°〜６０°の範囲内、特に４５°〜５５°の範囲内に存在することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のばね。
少なくとも１つの端領域（５）は、前記中心軸（３）に向かって角度（γ）でティルトし、前記角度（γ）は、−９０°と９０°との間、好ましくは−６０°〜６０°の範囲内、特に好ましくは−１０°〜４５°の範囲内、特に１５°に存在することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のばね。
請求項１から９に記載のばねの使用法であって、前記第１の湾曲領域（６）に加えられる力ベクトルは前記中心軸（３）に本質的に平行に延び、前記第２の湾曲領域（８）に加えられる力ベクトルは前記中心軸（３）に本質的に垂直に延びることを特徴とする、使用法。
請求項１から９に記載の少なくとも１つのばねを特徴とする車両。