JPH05172170A - 車両用懸架装置 - Google Patents

車両用懸架装置

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JPH05172170A
JPH05172170A JP4072775A JP7277592A JPH05172170A JP H05172170 A JPH05172170 A JP H05172170A JP 4072775 A JP4072775 A JP 4072775A JP 7277592 A JP7277592 A JP 7277592A JP H05172170 A JPH05172170 A JP H05172170A
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leaf
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アレン ヘッケンライアブル マーク
Dewayne B Williams
ブレントン ウィリアムス ディウェーン
Robert J Dooley
ジャクソン ドゥーリィ ロバート
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WINAMAC SPRING CO Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 懸架装置の２段階のばね定数を有する板ばね
を、軽量であり且つ滑らかなばね定数推移を得させるも
のとする。 【構成】 低負荷時には互に係合せず高負荷時には両端
部同士で係合する第１ばね板３６と第２ばね板４０とで
２枚重ね板ばね２６Ｂを形成し、第１ばね板の両端部を
車両フレーム３０の懸吊手段４８，５２に摺接させた。
各ばね板を、一連の直線状テーパ区画により放物線近似
の縦断面形状を含むものとした。負荷の増大に伴い両ば
ね板間の係合により第２ばね板の有効長さが、そして懸
吊手段への係合により第１ばね板の有効長さが、減少さ
れるように図った。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は商業車用の懸架装置、
特にトラクタ・トレーラ用の懸架装置に用いられる二段
階テーパ板ばねに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にほとんどのトレーラ（特に運搬
車、タンカー車、貨物車等）は駆動を受けない単軸型、
タンデム型、或は多軸型の車軸機構を装備している。各
車軸とトレーラ車体フレーム間の相対運動について緩衝
を行なうために設けられる懸架装置は普通、単段式の重
ね板ばね、空気ばね、或はこれらのばねの組合せを含む
ものに構成されている。トレーラの大多数は、「負荷」
状態で積荷を保護すると共に適度のローリング剛さを与
えるためトレーラを機械的に緩衝するように設計された
単一段重ね板ばねを装備している。重ね板ばねは一定ば
ね定数の板ばね機構を形成するように重ね合された、３
枚或はそれより多い枚数の厚さ一定で段階付けされた長
さを有するばね板をもつ型式の板ばねである。したがっ
て単一段重ね板ばねはトレーラの「負荷」状態と「負荷
解除」状態とを区別するようには設計されず、負荷稼働
時に合された硬い或は「剛い」乗心地を常時与える。こ
の「剛い」乗心地ないし緩衝特性によってはトレーラの
「負荷解除」状態での走行中に過度の懸架振動が生じる
と共に車輪コントロール性能が減らされ、車両運転者に
不快でごつごつした乗心地が与えられる一方、トレーラ
の寿命が大きく短縮される。
【０００３】可変ないし非線形のばね定数（すなわち負
荷解除状態では「軟かく（ｓｏｆｔ）」、負荷状態では
「硬い（ｓｔｉｆｆ）」ばね定数）を与える二段階板ば
ねを備えるトレーラ用懸架装置は通常、空気ばね機構が
利用可能であることからして使用されることがほとんど
無い。そして二段階板ばねが使用されるときは、重く且
つ能率悪い第１段階重ね板ばねに追加の第２段階ばね板
を附設したものを使用するのが普通である。一般に第１
段階重ね板ばねを、トレーラの負荷解除（すなわち「空
車」）時に第２段階板ばねの不活性状態で低ばね定数の
「軟い」乗心地を与えるように寸法設定している。トレ
ーラの負荷時（すなわち設計荷重時）には第２段階ばね
板が、全体としてのばね定数を増してより剛い乗心地を
生じさせるように負荷され活性化される。一つの方法に
よると「補助（ｈｅｌｐｅｒ）」ばねを第１段階重ね板
ばねの主ばねの上方に、それが第１段階重ね板ばねのた
わみを制限するためのカムパッドに対し係合するに至る
まで何らの荷重も支持しないように、設置する。そのた
めばね定数の変化、したがって乗り剛さの変化は急激で
ごつごつしたものとなる。他の方法では二段階板ばねに
１枚或は複数枚の比較的薄い第２段階ばね板を、重ね板
ばねの「第１段階」部分の最短ばね板に下方側で隣接さ
せて装備させる。たわみが生じると第２段階ばね板と第
１段階ばねとの間に巻き込み接触が起き、ばね定数が増
大する。しかしこの場合にもばね定数の推移は極く急激
である。
【０００４】二段階板ばねは様々な軽量トラックにおい
て用いられてはいるが、重量トレーラにおいては使用さ
れていない。このことは主に重量トレーラ用の懸架装置
が、一般の軽量自動車が要求するよりもずっと大きな荷
重積載範囲で機能するように設計されなければならない
といった事実に、原因している。二段階重ね板ばねは重
く、また望ましいばね定数推移を与えるために大きなた
わみ範囲を必要とする。このような設計上の制約によっ
て、従来の二段階重ね板ばねを多くのトレーラ懸架機構
中で利用することが実際的でないこととなっている。
【０００５】現在トレーラ中に空気ばね懸架機構が、ト
レーラによって運ばれる荷重の変化に応じばね定数を変
更調整するための手段として組込まれている。しかし空
気ばね懸架機構は極く高価であり、またほとんどの商用
重量トレーラにおいて十分なローリング剛さ及びワイン
ドアップ剛さを附与するのに追加の部品を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明の
主たる目的とするところはトレーラとかトラクタ等の重
量車両の懸架機構で使用される、軽量であり且つ滑らか
なばね定数推移を与える二段階テーパ板ばねを、提供す
るにある。
【０００７】
【発明の要約】この発明は第１段階のばね定数を附与す
るところのテーパ付けされた主ないし第１ばね板、及び
同第１ばね板と協力して第２段階のばね定数を決定する
ように機能するところのテーパ付けされた第２ばね板を
備えた、改良された２枚重ねテーパ板ばねに係る。第１
及び第２ばね板はそれぞれ、真の修整放物線形状を密に
近似したテーパ付け縦断面形状を含むものに形成され
る。
【０００８】車両の懸架装置中で主ばね板の両端部は、
車体フレームから懸垂する懸吊手段上のカムに対し係合
する。第２ばね板は主ばね板の下方で、板ばねのたわみ
に応じて主ばね板に対し係合しない位置と係合する位置
との間で変位するように、支持されている。主及び第２
板ばねの修整放物線近似の縦断面形状はそれぞれ、第１
段階ばね定数と第２段階ばね定数間（つまり「空車」荷
重状態と「設計」荷重状態間）でのばね定数の推移が、
従来の二段階重ね板ばねにおける過度に急激な直線状推
移とは対称的に円滑な非線形状のものとなるように、設
定されている。特にこの円滑な非線形状推移はほぼ放物
線状であり、第１及び第２のアーチ状の推移領域を含ん
でいる。第１のアーチ状推移領域は比較的広く、テーパ
付けされた第２ばね板の両端湾曲部が車軸の変位に伴い
主ばね板に対し係合し第２ばね板のモーメントアーム長
を短縮するように巻き込み状に重なることで生ぜしめら
れる。第２のアーチ状推移領域は、引続いての板ばねの
たわみに応じて主ばね板の両端部が懸吊手段上のカム面
に対し該主ばね板のモーメントアーム長を短縮するよう
に巻き込み状に重なることで生ぜしめられる。ばね定数
推移曲線の第１及び第２のアーチ状領域は、第２ばね板
の係合後に主ばね板の有効ばね長さの短縮が生じるまで
の間の比較的直線状の荷重特性線によって互に接続され
る。したがって改良されたテーパ付け縦断面形状と独特
の２段階カム作用の相乗効果によって第１段階低ばね定
数と第２段階高ばね定数間の円滑な非線形推移が、改良
されたばね定数可変型の板ばね機構を得させるように達
成される。
【０００９】この発明に係る二段階２枚重ね板ばねのテ
ーパ付けされた第１ないし主ばね板は、テーパ付けされ
た第２ばね板よりも高い作業応力（つまり曲げ応力）を
もつものに形成される。また主及び第２ばね板の各々の
作業応力は、これらの各ばね板の修整放物線に「近似さ
せた」縦断面形状に基いてばね板全長にわたり均一に分
散される。したがってこの発明に係る軽量で高応力のテ
ーパ板ばねにより得られるばね寿命と乗心地は、従来の
非テーパ板ばね及び直線状テーパ板ばねにより得られる
ものより優れており、また真の放物線状縦断面形状によ
ってのみ与えられるような均一な応力分散が得られる。
さらにこの発明に係る板ばねは、素材量を有効利用する
と共に車軸のたわみの全範囲にわたって過度のばね板間
接触ないし摩擦をひき起こすことなしに第２ばね板が主
ばね板に対し円滑な係合を行なうよう、十分なばね板間
空隙を維持するものに形成される。ばね板間摩擦を無く
すことによってはそれ自体で摩擦損失が減らされること
となる一方、利用可能な位置エネルギー（つまり緩衝
能）が実質的に増大せしめられる。
【００１０】第１及び第２ばね板の縦断面形状はそれぞ
れ、修整放物線形状を近似する連続した一連の直線状テ
ーパ区画を含む。これらの連続した一連の直線状テーパ
区画は順次的な複数の推移点を有し、これらの推移点は
それぞれ、素材使用量を効果的に減らすのと同時に均一
な応力分散を得させるように単位長さ当りの板厚さを異
ならせて行く点に設定されている。これにより修整放物
線形状に近似させた縦断面形状が真の放物線形の板ばね
縦断面形状を有効に復製したものとなり、現実的な製作
コストで最大限のばね効率を得させるように機能するこ
ととなる。
【００１１】またこの発明に係る二段階２枚重ね板ばね
は実質的にどのような単軸型、タンデム型、或は多軸型
の車軸機構を備える商用車両に対しても新設の懸架要素
として、或は従来品に代わる代替品として組込むことが
できる。
【００１２】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行なう以下の実施例についての説明から明確に
理解される。
【００１３】
【実施例】一般にこの発明は、トラクタ・トレーラ等の
重量車両懸架機構中で使用される可変ないしプログレッ
シブばね定数板ばね機構に係る。この発明に係る軽量で
高応力のテーパ板ばねは車体フレームと各車軸間の相対
運動についての支持及び緩衝を行なわせるため、実質的
に全ての単軸型、タンデム型、及び多軸型の車両用懸架
機構中に容易に組込めるものに形成される。
【００１４】この発明に係る二段階２枚重ね板ばねは
「修整放物線（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐａｒａｂｏｌｉ
ｃ）」形状に近似させたテーパ付け厚さ輪郭ないし縦断
面形状を含む。車両用懸架装置の主な機能特性は、板ば
ねの「ばね定数（ｒａｔｅ）」と静たわみ（ｓｔａｔｉ
ｃ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」により表わせる。ばね定
数は板ばねの単位量のたわみ当りの荷重変化（ポンド／
インチ）である。静たわみ（インチ）は懸架装置の「剛
さ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）」と車両の乗り振動を決定す
るため、静止荷重時のばね定数を静止荷重で割ることに
よって求められる。「軟い（ｓｏｆｔ）」乗心地のため
には車両懸架系の比較的大きな静たわみが必要であり、
「硬い（ｆｉｒｍ）」乗心地のためには一般に比較的少
量の静たわみが必要である。この発明に係るテーパ付け
２枚重ね板ばねは主として、積載荷重を広範囲で変更し
て用いられる重量車両用の懸架機構中で負荷状態の全範
囲にわたり望ましい乗り及び荷重処理特性を得るのに用
いるのに適応させてある。
【００１５】図１はトラクタ・トレーラ結合車両１０を
例示的に示している。この結合車両１０はトラクタ１２
を公知の方法で荷物（すなわちガス、建築材料、機械
類、セメント等）を輸送するためのトレーラ１４に対
し、連結してなる。トラクタ・トレーラ１０は例示のた
めのものであって、この発明を適用可能である重量輸送
車両の一例に過ぎない。
【００１６】図示のトレーラ１４はタンデム車軸型のも
の、つまりトラクタ１２反対側のトレーラ１４端部を、
互に前後に並置してある前後の車軸２０，２２上に回転
自在に設けてある１組または複数組宛の前後の車輪１
６，１８によって支持させてあるものと、されている。
機械式の懸架装置２４を、トレーラ１４と車軸２０，２
２間の相対運動の緩衝を得るために設けてある。図１で
は機械式の懸架装置２４を見易くするためトレーラ１４
を、運転者側の懸架機構と車輪とを取除いた状態で図示
してある。後で詳しく述べるようにこの発明は、重ね板
ばね組立体を用いる型式の、実際上どのような従来のト
レーラ懸架装置ないしアクスル装置にも利用可能として
ある独特な２枚重ねテーパ板ばね機構に係る。懸架装置
２４は１対の前方側の板ばね２６Ａ（トレーラ１４の各
側に１組宛）と１対の後方側の板ばね２６Ｂ（トレーラ
１４の各側に１組宛）とを、前後に並置して設けてある
ものとされている。前後の板ばね２６Ａ，２６Ｂは、形
状及び動作特性が実質上互に等しいものとするのが望ま
しい。一般にこれらの前後２対の板ばね２６Ａ，２６Ｂ
はフレーム横梁３０（フレーム横梁３０はトレーラ１４
の両側に設置されている。）と前後の各車軸２０，２２
間に、その間の相対運動を支え緩衝するために組込みう
るものに形成されている。
【００１７】図２に示すように各板ばね２６Ａ，２６Ｂ
はその各中央点で前後の各車軸２０，２２に対し、通例
のクランプ手段３２を用いて「吊り上げ」状に接続され
ている。前後の板ばね２６Ａ，２６Ｂ用の各接続手段は
互に等しくするのが望ましく、各クランプ手段３２は各
板ばね２６Ａ，２６Ｂの主ばね板３６の上「伸張（ｔｅ
ｎｓｉｏｎ）」面の不活性部分を抱持する形状を有する
上部クランプ部材３４を備えている。下方の車軸受け３
８の上面を、第２のばね板４０の下「圧縮（ｃｏｍｐｒ
ｅｓｓｉｏｎ）」面３９の略平坦な不活性部分に対し係
合させてある。車軸受け３８の下面は各車軸と相補的な
形状を有し、各車軸に対し係合可能とされている。類似
して下方のクランプサドル４２を各車軸の下方に配置
し、各車軸に対し係合させてある。Ｕボルト４４及びト
ルクナット４５により前後の車軸２０，２２をそれぞれ
公知の方法で前後の各対の板ばね２６Ａ，２６Ｂに対
し、車軸のどのような動きによっても各板ばね２６Ａ，
２６Ｂの対応するたわみが生じるように、しっかりと取
付けてある。
【００１８】前方側の各板ばね２６Ａは、それぞれフレ
ーム横梁３０に取付けられている前部懸吊ブラケット４
６と中央懸吊ブラケット４８間で支持されている。同様
に後方側の各板ばね２６Ｂは、中央懸吊ブラケット４８
と後部懸吊ブラケット５０間で支持されている。前部及
び後部懸吊ブラケット４６，５０はそれぞれ当て金ない
しカムパッド５２を含んでおり、これらのカムパッド５
２に対し前後の板ばね２６Ａ，２６Ｂの主ばね板３６
の、互に隣接していない側の端を係合させることとして
ある。したがって前部懸吊ブラケット４６と後部懸吊ブ
ラケット５０はトレーラ車体フレームの横梁３０に対
し、前後の板ばね２６Ａ，２６Ｂの互に離隔している側
の端に対応する位置で取付けられている。中央懸吊ブラ
ケット４８にはイコライザ部材５６を支持させてあり、
このイコライザ部材５６は互に類似の斜面を有する１対
の当て金５８を有し、これらの当て金５８に対し前後の
板ばね２６Ａ，２６Ｂの互に隣接する内端部をそれぞれ
係合させることとしてある。前部，中央及び後部の各懸
吊ブラケット４６，４８，５０はそれぞれ、下方向きの
側板を有する略Ｕ字形の強度部材であって、ばね板２６
Ａ，２６Ｂ及びイコライザ部材５６は対応する懸吊ブラ
ケットの両側板間に配置されている。さらに前部及び後
部の懸吊ブラケット４６，５０はトレーラ１４の両側に
設けられていて、両側のブラケット間は構造強度を高め
るための横向き支持パイプ６２によって互に連結固定さ
れている。同様に各イコライザ部材５６は各中央懸吊ブ
ラケット４８の両側板間で支持され、両側のブラケット
４８及びイコライザ部材５６は両側のフレーム横梁３０
間にまたがらせてある横向き支持パイプ６４によって互
に連結固定されている。さらに前部及び後部の各懸吊ブ
ラケット４６，５０とイコライザ部材５６の両側板間に
は前後の各板ばね２６Ａ，２６Ｂの位置を規制するた
め、各第２ばね板４０の下方に配置のリテーナ管６６，
６８を架渡してある。
【００１９】前述のように、またほとんどのタンデム車
軸懸架装置においてそうであるように、前後の板ばね２
６Ａ，２６Ｂの互に隣接する内端部に加わる不均一な荷
重はイコライザ部材５６により均等化される。前部懸吊
ブラケット４６の側板と前方側板ばね２６Ａ用の車軸受
け３８間は前部トルクロッド６７により接続され、中央
懸吊ブラケット４８の側板と後方側板ばね２６Ｂ用の車
軸受け３８間は第２トルクロッド６９により接続されて
いる。この発明に係る板ばね２６をタンデム車軸機構中
で用いる例を示したが、前述したように同板ばね２６は
他の適当した機械式懸架装置及び車軸機構中にも組込み
可能である。
【００２０】図３は後方側の板ばね２６Ｂを、図をさら
に見易くするため中央のクランプ部材のいくつかを取除
いて、詳細に示している。前方側の板ばね２６Ａは後方
側の板ばね２６Ｂと実質的に等しいので、以下の説明は
前方側の板ばね２６Ａについても同様に当てはまる。図
３に明瞭に示すように板ばね２６Ｂは第１ないし主テー
パ付けばね板３６を備え、この主ばね板３６はその上
「伸張」面６９の両端部分でカムパッド５２及び当て金
５８の傾斜カム面７０に対しそれぞれ、「巻き込み（ｒ
ｏｌｌ−ｉｎ）」中心線７２，７４の外方位置において
係合している。したがって主ばね板３６の有効「作用
（ａｃｔｉｖｅ）」長さは、トレーラ１４が「空車負荷
（ｃｕｒｂ）」状態にあるときに最大である。またこの
空車負荷（つまりトレーラ１４が実質的にから荷）時に
板ばね２６Ｂは、図示の第１段階「空車」負荷位置にた
わんでいる。「空車」時にトレーラ１４が「負荷解除
（ｕｎｌｏａｄｅｄ）」状態で移送されつつあるとき
は、「軟い」乗心地特性が得られるように比較的低いば
ね定数であるのが望ましい。このときには第２ばね板４
０の両端８０が主ばね板３６の下方に位置し該ばね板３
６と係合しない状態の下で、カムパッド５２及び当て金
５８の面７０に対し主ばね板３６が制限された接触をす
ることにより「第１段階（ｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅ）」
ばね定数が附与される。第２ばね板４０の各端８０は、
車軸のたわみにより主ばね板３６の下「圧縮」面８２に
対し係合して行く巻き込み「接触（ｃｏｎｔａｃｔ）」
領域を附与するように湾曲もしくは僅かに下向き傾斜さ
せてある。なお第２ばね板４０の一湾曲端８０は、下向
きのフック部８３を最外端に有している。両湾曲端８０
は、両ばね板の「不活性」中央クランプ部分と該湾曲端
８０による接触領域との間で比較的一定したばね板間空
隙８４が維持されるように形成されている。後で詳しく
述べるように第１及び第２ばね板３６，４０はそれぞ
れ、真の修整放物面を有効に「近似」しばね板間空隙８
４の維持を確実とするところのテーパ付け縦断面形状を
含むように、形成されている。ばね板間空隙８４は、第
２ばね板４０が主ばね板３６に対し過度のばね板間接触
ないし摩擦を生じさせることなく円滑に巻き込み係合し
て行くのに必要である間隙を提供する。したがってこの
発明によると、負荷及び負荷解除状態の所望範囲内で位
置エネルギー（つまり有効緩衝能）を保つための低摩擦
損失が維持される。
【００２１】第１及び第２ばね板３６，４０はそれぞれ
後述するテーパ付け工程に引続いて、通常の熱間成形及
び急冷法を利用して図示のほぼ半だ円形の湾曲形状を附
与するようにキヤンバリングされる。前述したように各
ばね板３６，４０はそれぞれ、予定した長さの「不活
性」中央クランプ領域を有し、同領域にはスペーサ８６
が配置されている。各ばね板３６，４０に穿設した中心
ボルト穴９０に中心ボルト８８を通し、それにロックナ
ット９２を螺合してばね板３６，４０を、二重板ばね２
６Ｂを附与するように緊固に締付けてある。
【００２２】図４，５には板ばね２６Ｂの別のたわみ位
置を示してある。これらの図は図３に類似しているが、
引続いての車軸変位時の両ばね板の「カム」作用を説明
するためのものである。トレーラ１４に加わる負荷が
「空車」負荷レベルを越えて行くにつれ第２ばね板４０
が、その上伸張面９４上の両端湾曲部８０の接触領域で
主ばね板３６の下「圧縮」面８２に対し係合しばね定数
を低第１段階から高第２段階の乗心地特性の値へと推移
させ始めるように、たわむ。この発明によると従来の二
段階重ね板ばねにおいて顕著にみられていた急激でごつ
ごつした直線状の負荷推移点に代わり、本質的に放物線
状である円滑な非線形推移が提供される。より詳しく言
うと第２ばね板４０の両湾曲端８０は引続いての懸架装
置のたわみによって、図３に示す「空車」位置から中心
線７２，７４に関して図４に示す初期接触位置へと「巻
き込み」変位して比較的長い最初の放物線状推移区画１
００（図６参照）を与えるものに形成されている。この
摺動ないし巻き込み作用により第２ばね板４０の「有
効」長さないしモーメントアームが効果的に短縮され
る。しかし板ばね２６Ｂの引続いてのたわみにより負荷
荷重が「設計荷重」へと近付き、そこで主ばね板３６の
伸張面６９が懸吊カム５２，５８の面７０上に「巻き込
み」変位し、「有効」長さを効果的に短縮して第２の放
物線状推移部１０６（図６）を生成する。図５に示すよ
うに「設計荷重」時に主ばね板３６と第２ばね板４０と
の両者は、中心線７２，７４に関して有効に巻き込みし
終っている。実際に各ばね板のテーパ付け縦断面形状と
有効長さの変化とにより、図６に符号１０４で示すよう
な可変ばね定数が生ぜしめられる。それぞれのばね定数
推移領域は、たわみ量とばね定数との関係を例示的に示
す図６の曲線から明瞭に見てとれる。本図は板ばね２６
Ｂの比較的長い累積的なばね定数推移曲線１０６を、従
来の単一段重ね板ばねの一定した推移曲線１０８と対比
して画いたものである。
【００２３】第１及び第２ばね板３６，４０の「近似」
双曲線テーパ縦断面形状に具現されている原理を、図７
−１０を参照して説明する。一般にテーパ付け板ばね
は、類似の動作特性を与えるように設計された通常の一
定厚さの重ね板ばねと対比してより優れた材料体積効率
を有することが知られている。この体積効率は板ばね２
６Ｂがその「活性」材料体積との対比で、特定の応力レ
ベルにおいてたくわえることができる位置エネルギー量
を表わす。したがってテーパ付け板ばねの利用は、それ
がより効率的であり封入線（「クランプ」領域端でのテ
ーパ出発点１１０）から荷重作用点まで比較的一定した
応力分布を有することからして、望ましいことである。
【００２４】図７には単一直線状縦断面形状１１２と真
の修整放物線状テーパ付け縦断面形状１１４とを、模式
的に対比して示してある。各縦断面形状とも点１１０で
の出発厚さｔs から傾斜し始めて予定した端厚さｔf で
端を終えている。テーパ形状１１４は、「真の」放物線
形状であるとすれば荷重負荷点でｔf が零となるように
零厚さまで厚さを減少することからして、「修整」放物
線形状と呼ぶ。したがって修整放物線形状は荷重の負荷
を容易とするための、既知厚さｔf の端部を含む。しか
し修整放物線形状は法外な製作コスト及び製作上の制約
からして、実用的なものでない。そこでこの発明は実際
的な製作コストを狙って、最大材料効率を与える修整放
物線形状を「近似」したテーパ付け形状を利用するもの
である。本形状は図７に、符号１１６で指して模式的に
示してある。また第１及び第２ばね板３６，４０の両者
に利用されるタイプの代表的な近似修整放物線テーパ形
状を、図７に示した真の放物線形状を実質的に復製した
形で図８，９に示してある。
【００２５】図８，９から明瞭に見てとれるように第１
及び第２ばね板３６，４０のテーパ付け縦断面形状はそ
れぞれ、明確で異別の推移点を有する、順次的な複数個
の直線状傾斜の増分区画を挿入することにより修整放物
線形状を近似ないし「追跡（ｔｒａｃｋ）」したもので
ある。すなわち図示の場合には各ばね板の半部について
予定した傾斜変化（インチ／インチ）をもつ５つの推移
点Ｔ1 −Ｔ5 を設定しており、これらの推移点は材料体
積を最大限に減らすと共にばね板全長にわたりより高く
てより一様である応力分散が得られるように選択されて
いる。初端の急傾斜（Ｔ1 −Ｔ2 間）によっては中央ク
ランプ領域に対し応力に基因する尚早な破損を防止する
ように、各ばね板からの作業応力がより一様に伝えられ
る。
【００２６】表１−４には、板ばね２６Ｂの各ばね板３
６，４０についてのテーパ推移及び各点の厚さを、例示
上のためのみの目的で掲げてある。これらの表から理解
されるように第２ばね板４０の修整放物線テーパ形状
は、第１ないし主ばね板３６の修整放物線テーパ形状と
無関係で異なっている。これは主ばね板３６中により高
い作業応力レベルを得るよう、意図したためである。
【００２７】図８に関連して次の表１は、主ばね板３６
の半部についての各区画の傾斜を示している（他の半部
はこれと同じ）。
【表１】 推移データ───主ばね板 推移点 区画傾斜（インチ／インチ） Ｔ1 −Ｔ2 ．３１４ Ｔ2 −Ｔ3 ．０３７ Ｔ3 −Ｔ4 ．０４７ Ｔ4 −Ｔ5 ．０４３
【００２８】同様に次の表２は、図９に示した第２ばね
板４０の半部についての区画傾斜を示している。
【表２】 推移データ───第２ばね板 推移点 区画傾斜（インチ／インチ） Ｔ1 −Ｔ2 ．２２０ Ｔ2 −Ｔ3 ．０３９ Ｔ3 −Ｔ4 ．０４５ Ｔ4 −Ｔ5 ．０５３
【００２９】表３，４に関連して図１０には、種々の形
状比較曲線を示してある。図１０において曲線１２０は
主ばね板３６の修整放物線形状を示し、曲線１２２は対
応する直線状の傾斜形状を比較のために示している。ま
た曲線１２４は第２ばね板４０の修整放物線形状を示
し、曲線１２６は対応する直線状の傾斜形状を比較のた
めに示している。明らかに曲線１２０，１２４はそれぞ
れ、図７に示した真の修整放物線形状を極く近似的に
「ならった」ものとなっている。表３，４に掲げられま
た図１０にプロット１２８，１３０で示されている厚さ
の差は、一定した直線状傾斜形状と対比しての修整放物
線近似形状の材料利用性及び作業応力に対する効果を如
実に示している。
【表３】 厚さからみた形状比較───主ばね板（３６）（単位：インチ） 参照点 放物線近似形状 単一傾斜形状 差 Ａ １．３００（ｔs ） １．３００ ０．０００ Ｂ １．３００ １．３００ ０．０００ Ｃ １．２６２ １．２６４ −０．００２ Ｄ ０．９４８ ０．９６４ −０．０１６ Ｅ ０．８７５ ０．８９０ −０．０１５ Ｆ ０．８３７ ０．８４９ −０．０１２ Ｇ ０．８００ ０．８０８ −０．００８ Ｈ ０．７６２ ０．７６７ −０．００５ Ｉ ０．７２５ ０．７２６ −０．００１ Ｊ ０．６７８ ０．６８５ −０．００７ Ｋ ０．６３２ ０．６４４ −０．０１２ Ｌ ０．５８５ ０．６０３ −０．０１８ Ｍ ０．５４３ ０．５６２ −０．０１９ Ｎ ０．５００（ｔf ） ０．５２１ −０．０２１ Ｏ ０．５００ ０．５００ ０．０００ Ｐ ０．５００ ０．５００ ０．０００
【表４】 厚さからみた形状比較───第２ばね板（４０）（単位：インチ） 参照点 放物線近似形状 単一傾斜形状 差 Ａ １．３００（ｔs ） １．３００ ０．０００ Ｂ １．３００ １．３００ ０．０００ Ｃ １．２７４ １．２７７ −０．００３ Ｄ １．０５３ １．０８１ −０．０２８ Ｅ ０．９９１ １．０１７ −０．０２６ Ｆ ０．９５２ ０．９７２ −０．０２０ Ｇ ０．９１３ ０．９２７ −０．０１４ Ｈ ０．８７４ ０．８８２ −０．００８ Ｉ ０．８３５ ０．８３７ −０．００２ Ｊ ０．７８９ ０．７９２ −０．００３ Ｋ ０．７４４ ０．７４７ −０．００３ Ｌ ０．６９８ ０．７０２ −０．００４ Ｍ ０．６４６ ０．６５７ −０．０１１ Ｎ ０．５９３ ０．６１２ −０．０１９ Ｏ ０．５４０ ０．５６７ −０．０２７ Ｐ ０．５００（ｔf ） ０．５２２ −０．０２２ Ｑ ０．５００ ０．５００ ０．０００
【００３０】図１１には第１及び第２ばね板３６，４０
の「近似」の修整放物線状縦断面形状をそれぞれ形成す
るための方法と装置を、模式的に示してある。図１１に
示すテーパロール装置２００は、鉛直移動可能なロール
２０２と水平移動可能なキャリッジ２０４とを備えてい
る。左右のカム形ダイス２０６（一方のみを図示）が、
その間に１または複数の一定厚さの棒材２１０を配置可
能とするように互に予定した間隔をあけ、キャリッジ２
０４の上面２０８に取付け固定されている。カム形ダイ
ス２０６は切欠いて、所望の修整放物線近似形状に対応
するローリング面２１２を含むものに形成されている。
なおこのカム形ダイス２０６は、熱間テーパローリング
工程後の棒材２１０の熱収縮を補償するものに設計され
ている。
【００３１】好ましい形成法に従い一定厚の棒材２１０
は予定した温度にまで加熱され、左右のカム形ダイス２
０６間に置かれる。次にキャリッジ２０４を、カム形ダ
イス２０６の略直線状のローリング出発面２１４に対し
ロール２０２を係合させるように該ロール２０２を下降
させることができる位置へと、移動させる。ロール２０
２を、好ましくはキャリッジ２０４の水平移動時に同時
に回転駆動してカム形ダイス２０６の輪郭に追従させ
る。このようにすることで主たる素材流れが棒材２１０
の長さ方向で生じる。ロール２０２が全カム形ダイス面
２１２に対し完全に追従することとなるのに必要な「通
過（ｐａｓｓｉｎｇ）」ないしローリング過程の回数
は、所望形状の形成困難性と長さに依存する。その後に
棒材２１０の他の半部を、同様にテーパ付け加工（ロー
リング加工）する。テーパ付け工程に引続いてテーパ付
け後のばね板３６，４０を再加熱し、次に所望の半だ円
状湾曲形状のものへと急冷する。熱間成形工程は、第２
ばね板４０について前述の湾曲端８０及びフック部８３
の形成を含むものとされる。
【００３２】以上の説明は図示の実施例についての例示
的なものであり、当業者であれば容易に理解できるよう
にこの発明は、特許請求の範囲に記載の概念と範囲を逸
脱することなしに数多くの修正及び変形を加えて実施で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った前後２対の二段階２枚重ね板
ばねを装備するタンデム車軸の車輪により支持されたト
レーラを有するトラクタ・トレーラ結合車両を例示す
る、模式的な側面図である。
【図２】図１のタンデム車軸式の懸架装置の一部切欠き
側面図である。
【図３】図２の後側の二段階２枚重ね板ばねを、空車負
荷時の第１段階位置で示す拡大側面図である。
【図４】図３に類似の側面図で、二段階２枚重ね板ばね
を中間負荷時の推移段階位置で示してある。
【図５】図３に類似の側面図で、二段階２枚重ね板ばね
を設計荷重時の第２段階位置で示してある。
【図６】図３−５の板ばねのばね定数−たわみ特性を、
従来の単一段板ばねと対比して例示的に示すグラフであ
る。
【図７】修整放物線形状と直線状テーパ付け形状とを示
す模式図である。
【図８】図７に示した修整放物線形状に近似させてある
複数の連続した直線状テーパ区画を有する主ばね板の一
部分の縦断面形状を示すものである。
【図９】図８に類似の図で、第２ばね板の一部分の縦断
面形状を示している。
【図１０】図８及び図９の縦断面形状を、従来の直線状
テーパ付け板ばねと対比しグラフ化して示したものであ
る。
【図１１】この発明に係る修整放物線近似の縦断面形状
を有するばね板を形成する方法と装置を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
１４ トレーラ ２０，２２ 車軸 ２４ 懸架装置 ２６Ａ，２６Ｂ 板ばね ３０ フレーム横梁 ３２ クランプ手段 ３６ 主ばね板（第１ばね板） ４０ 第２ばね板 ４６ 前部懸吊ブラケット ４８ 中央懸吊ブラケット ５０ 後部懸吊ブラケット ５２ カムパッド ５６ イコライザ部材 ５８ 当て金 ７０ カム面 ８４ ばね板間空隙
フロントページの続き (72)発明者 ディウェーン ブレントン ウィリアムス アメリカ合衆国、46939インディアナ州、 ケワンナ、ルーラル ルート １ ボック ス 180 (72)発明者 ロバート ジャクソン ドゥーリィ アメリカ合衆国、46203インディアナ州、 インディアナポリス、イースト トロイ アベニュウ 6329

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車体フレームの各側に設置された第１及
    び第２の懸吊手段、及び車軸手段に連結して第１及び第
    ２の懸吊手段間に配置され、車軸手段と車体フレーム間
    の相対運動について緩衝を行なう板ばね手段を備えた、
    車両用の懸架装置において、上記板ばね手段が、 上記第１及び第２の懸吊手段上のカム面に対し両端部上
    面で摺接する第１ばね板部材であって、第１のテーパ付
    け縦断面形状を有する第１ばね板部材、及びこの第１ば
    ね板部材の下方に配設され該第１ばね板部材に対し、板
    ばね手段のたわみに応動して第１ばね板部材の両端部下
    面に対し両端部上面を係合しない位置と係合する位置と
    の間で変位するように連結されている第２ばね板部材で
    あって、第２のテーパ付け縦断面形状を有する第２ばね
    板部材、を備えており、上記した第１及び第２のテーパ
    付け縦断面形状がそれぞれ、単位長さ当りの傾斜量を互
    に異にしている連続した一連の直線状テーパ区画であっ
    て修整放物線形状にならうように形状を設定してある一
    連の直線状テーパ区画を有する懸架装置。
  2. 【請求項２】 車両が第１の負荷状態にあるとき前記第
    ２ばね板部材の両端部上面が前記第１ばね板部材の両端
    部下面に対し係合せず、前記第１ばね板部材の両端部上
    面が前記カム面に対し係合することにより前記板ばね手
    段が軟い緩衝特性を与える一方、車両が第２の負荷状態
    にあるとき前記第２ばね板部材の両端部上面が前記第１
    ばね板部材の両端部下面に対し係合して、前記板ばね手
    段がより剛い緩衝特性を附与するように構成してある請
    求項１の懸架装置。
  3. 【請求項３】 前記した第１ばね板部材及び第２ばね板
    部材を、車両が前記第２の負荷状態にあるときに前記板
    ばね手段の中央クランプ部と両ばね板部材の互に係合し
    合う両端部面との間で両ばね板部材間に空隙が残され、
    車両の前記第１の負荷状態及び第２の負荷状態の何れの
    状態においても第１ばね板部材と第２ばね板部材がその
    間でのばね板間摩擦を実質的に生じることなくたわむよ
    うに、湾曲させてある請求項２の懸架装置。
  4. 【請求項４】 前記第２ばね板部材が前記第１ばね板部
    材に対し係合する位置から車両の前記第２の負荷状態に
    対応する位置に向けてたわむとき、前記した第１及び第
    ２のテーパ付け縦断面形状と第１ばね板部材に対する第
    ２ばね板部材の摺動係合による該第２ばね板部材の有効
    長さの短縮とによってほぼ放物線状のばね定数推移領域
    が得られるように構成してある請求項３の懸架装置。
  5. 【請求項５】 車両の前記第２の負荷状態において前記
    板ばね手段が前記ばね定数推移領域から前記両ばね板部
    材のたわみ量増大に対応してさらにたわむとき、前記し
    た第１及び第２のテーパ付け縦断面形状と前記カム面に
    対する前記第１ばね板部材の巻き込み係合とによってほ
    ぼ放物線状の第２のばね定数推移領域が得られるように
    構成してある請求項４の懸架装置。
  6. 【請求項６】 前記第１ばね板部材が前記第２ばね板部
    材よりも大きな作業応力を有するものとされ、前記した
    第１及び第２のテーパ付け縦断面形状をそれぞれ、第１
    及び第２ばね板部材の有効長さの実質的に全体にわたり
    作業応力が一様に分散するように設定してある請求項５
    の懸架装置。
  7. 【請求項７】 前記車軸手段を車体フレームの各側に前
    後にタンデム配置された前記板ばね手段を有する、前後
    の車軸を備えたタンデム型のものに構成してあり、上記
    各板ばね手段が、その前記第１ばね板部材及び第２ばね
    板部材の各中央部を上記した前後の各車軸に対し、前後
    の板ばね手段の内端部が互に隣接する配置で連結するク
    ランプ手段を含んでおり、前記第１及び第２の懸吊手段
    間にイコライザ手段を設けて、このイコライザ手段上に
    形成した第２のカム面に対し前後の板ばね手段の内端部
    上面を摺接させる一方、該前後の板ばね手段の外端部上
    面をそれぞれ前記第１及び第２の懸吊手段上の前記カム
    面に対し摺接させてあり、上記したタンデム配置の前後
    の板ばね手段を互に実質上等しいものに形成してある請
    求項４の懸架装置。
  8. 【請求項８】 前記板ばね手段が二段階２枚重ねテーパ
    板ばねであって、前記第１のテーパ付け縦断面形状を車
    両の実質的な負荷解除状態で軟い緩衝特性を与えるよう
    に設定してあり、前記第２のテーパ付け縦断面形状を、
    前記両ばね板部材のたわみ量の増加に応じ第１ばね板部
    材と共に緩衝特性を変化率可変に増大させるように設定
    してある請求項２の懸架装置。
  9. 【請求項９】 車体フレームの各側に前後に配置して設
    けられた第１及び第２の懸吊手段、及び車軸手段に連結
    して第１及び第２の懸吊手段間に配置され、車軸手段と
    車体フレーム間の相対運動について緩衝を行なうばね定
    数可変の２枚重ね板ばね手段を備えた、車両用の懸架装
    置において、上記板ばね手段が、 上記第１及び第２の懸吊手段上にそれぞれ設けたカム面
    に対し両端部上面で摺接する細長い第１のばね板部材で
    あって、第１のテーパ付け縦断面形状を有する第１のば
    ね板部材、及びこの第１ばね板部材の下方に配設され該
    第１ばね板部材に対し、板ばね手段のたわみに応動して
    第１ばね板部材の両端部下面に対し両端部上面を係合し
    ない位置と係合する位置との間で変位するように連結さ
    れている細長い第２ばね板部材であって、第２のテーパ
    付け縦断面形状を有する第２ばね板部材、を備えてお
    り、上記した第１及び第２のテーパ付け縦断面形状がそ
    れぞれ、単位長さ当りの傾斜量を互に異にしており修整
    放物線形状に近似させてある連続した一連の直線状テー
    パ区画を有し、車両が第１の負荷状態にあるとき上記第
    ２ばね板部材の両端部上面が上記第１ばね板部材の両端
    部下面に対し係合しない状態の下で第１ばね板部材の両
    端部上面が上記カム面に対し係合することにより軟い緩
    衝特性を附与する一方、車両が第２の負荷状態にあると
    き上記第２ばね板部材の両端部上面が上記第１ばね板部
    材の両端部下面に対し係合してより剛い緩衝特性を附与
    するように、構成してなる懸架装置。
  10. 【請求項１０】 前記した第１ばね板部材及び第２ばね
    板部材を、車両が前記第２の負荷状態にあるときに前記
    板ばね手段の中央クランプ部と両板ばね部材の互に係合
    し合う両端部面との間で両ばね板部材間に空隙が残さ
    れ、車両の前記第１の負荷状態及び第２の負荷状態の何
    れの状態においても第１ばね板部材と第２ばね板部材が
    その間でのばね板間摩擦を極減した状態でたわむよう
    に、構成してある請求項９の懸架装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２ばね板部材が前記第１ばね板
    部材に対し係合しない位置から車両の前記第２の負荷状
    態に対応する位置に向けてたわむとき、前記した第１及
    び第２のテーパ付け縦断面形状と第１ばね板部材に対す
    る第２ばね板部材の摺動係合による該第２ばね板部材の
    有効長さの短縮とによってほぼ放物線状のばね定数推移
    領域が得られるように構成してある請求項９の懸架装
    置。
  12. 【請求項１２】 車両の前記第２の負荷状態において前
    記板ばね手段が前記ばね定数推移領域から前記両ばね板
    部材のたわみ量増大に対応してさらにたわむとき、前記
    した第１及び第２のテーパ付け縦断面形状と前記カム面
    に対する前記第１ばね板部材の巻き込み係合とによって
    ほぼ放物線状の第２のばね定数推移領域が得られるよう
    に構成してある請求項１１の懸架装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１ばね板部材が前記第２ばね板
    部材よりも大きな作業応力を有するものとされ、前記し
    た第１及び第２のテーパ付け縦断面形状をそれぞれ、第
    １及び第２ばね板部材の有効長さの実質的に全体にわた
    り作業応力が一様に分散されるように設定してある請求
    項１０の懸架装置。
  14. 【請求項１４】 前記車軸手段を車体フレームの各側に
    前後にタンデム配置された前記板ばね手段を有する、前
    後の車軸を備えたタンデム型のものに構成してあり、上
    記各板ばね手段が、その前記第１ばね板部材及び第２ば
    ね板部材の各中央部を上記した前後の各車軸に対し、前
    後の板ばね手段の内端部が互に隣接する配置で連結する
    クランプ手段を含んでおり、前記第１及び第２の懸吊手
    段間にイコライザ手段を設けて、このイコライザ手段上
    に形成した第２のカム面に対し前後の板ばね手段の内端
    部上面を摺接させる一方、該前後の板ばね手段の外端部
    上面をそれぞれ前記第１及び第２の懸吊手段上の前記カ
    ム面に対し摺接させてあり、上記したタンデム配置の前
    後の板ばね手段を互に実質上等しいものに形成してある
    請求項１０の懸架装置。
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