JPH1035210A

JPH1035210A - 車軸式懸架装置

Info

Publication number: JPH1035210A
Application number: JP19798196A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamada; 幸一山田; Junichi Miyagi; 淳一宮城; Yutaka Matsuura; 裕松浦; Satoshi Ishikawa; 訓石川; Toshikatsu Kawamori; 敏克河森
Original assignee: CHUO KATAN KOGYO KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: CHUO KATAN KOGYO KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造型の高さを低くするとともに、鋳造成形
であっても切削加工することなく必要形状を確保できる
ようにする。【解決手段】車軸部材２０の中央部２１およびナック
ルスピドル取付部２３Ｒを形成する下型５１と上型５２
との見切面５３および５７を車軸部材２０の前後中心線
Ｃと一致するように形成するとともに、リーフスプリン
グ取付部２２Ｒの見切面５５をその後端部に形成してい
る。これにより、リーフスプリング取付部２２Ｒの上表
面２２ａは所定の平面形状が得られることとなって、切
削等の機械加工をする必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右の車輪を一本
の車軸で結び、その車軸をスプリングを介して車体に取
り付ける車軸式懸架装置いわゆるリジッドアクスルサス
ペンションに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】サスペンションは車輪と車体を結ぶ装置
であって、車体を支えるとともに、自動車の振動、乗り
心地、繰安性に大きな影響を与える重要な装置である。
その構成は、走行中、路面から受ける衝撃を緩和するス
プリング、車体の上下振動を抑制して乗り心地を良くす
るショックアブソーバ、自動車のローリングを抑制する
スタビライザ、そしてこれらを保持して車輪の動きを抑
制するリンク機構からなっている。

【０００３】この装置は、車体を支え、路面からの振動
や衝撃を緩和させるために、望ましいばね特性・減衰特
性を持たせ、車体・乗員・積み荷等を保護するととも
に、加減速時の駆動力・制動力または旋回時の横力等あ
らゆる方向の力に対して、適度な剛性と十分な強度・耐
久性を有し、車体に対して車輪を所定の正しい位置に保
持し、かつ、車体および路面に対する車輪の動きを適切
に制御することにより、その車両に最も適した運動性能
を与える機能が要求されるものである。このため、いろ
いろな種類のサスペンションが考えられている。

【０００４】その１つとして、車軸式懸架装置いわゆる
リジッドアクスルサスペンションがある。これは、左右
の車輪が一本の車軸で結ばれ、その車軸をスプリングを
介して車体に取り付ける形式であって、通常、車体を支
えるサスペンション（懸架装置）と、車輪を支持するア
クスル（走行装置）とから構成される。アクスルはばね
座にかかる上下方向荷重と、旋回時等の横荷重による垂
直曲げモーメントと、制動力および駆動力による水平曲
げモーメント、ねじりモーメントを受ける。この形式の
サスペンションはトラック、バス等の前後軸に多く使用
されている。

【０００５】このリジッドアクスルサスペンションの
内、非駆動輪の場合はアクスルビーム（Ｉビーム）であ
って、鍛造成形によりＩ型断面に形成されている。鍛造
成形によりＩ型断面に形成されたアクスルビームは高い
疲労強度と変形強度と耐衝撃性を有しており、かつ、大
量生産に適した製法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した鍛造成形は製
造設備が大型で、鍛造型も大型であるため、車種毎に対
応した変更がしにくいという問題がある。そこで、強度
および軽量化に優れた鋳造アクスルビームが特開平７−
２１５００４号公報において提案された。このものは、
アクスルビームを矩形断面として鋳造により成形し、見
切り部をアクスルビームの側面に設けることで、鍛造成
形のアクスルビームに匹敵する強度が得られるようにす
るとともに、軽量化を達成しようとするものである。

【０００７】しかしながら、上記した鋳造アクスルビー
ムにおいては、見切り部をアクスルビームの側面に設け
るように鋳造するため、図５に示すように、車軸部材１
の上下中心線１ａが鋳型２の下型２ａと上型２ｂとの見
切面（型割面）３となるようにする必要がある。ここ
で、車軸部材１はその中心部より両端部に至るにつれて
上方に湾曲しているため、車軸部材１の上下中心線１ａ
が鋳型２の見切面（型割面）３となるようにすると、下
型２ａおよび上型２ｂの高さを高く形成する必要がある
ことから、鋳型２の全体の高さが高くなる。これによ
り、鋳型２を型割りする際にはそれに伴って製造設備側
の高さも高くなることから、車軸部材１の生産性が低下
するという問題が生じる。そこで、本発明は上記した問
題点に鑑みてなされたものであり、鋳造型の高さを低く
するとともに、鋳造成形であっても切削加工することな
く必要形状を確保できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は車幅方向に延び
て左右の車輪支持体を連結するとともに車体を懸架する
車軸部材を備えた車軸式懸架装置であって、上記課題を
解決するため、請求項１に記載の発明においては、車軸
部材は鋳造により成形されるとともに、端部において車
輪支持体に向けて上方に湾曲して形成されており、車軸
部材の上下面に鋳型合わせ面に起因する見切り部を設け
るようにしたことにある。

【０００９】請求項２に記載の発明においては、上述の
車軸部材は上下面上にて懸架スプリングを配置する懸架
スプリング取付部を備え、見切り部を懸架スプリング取
付部以外の車軸部材の上下面に設けるようにしたことに
ある。

【００１０】

【発明の作用・効果】請求項１に記載のように車軸部材
の上下面に鋳型合わせ面に起因する見切り部を設けるよ
うにすると、車軸部材の端部が車軸支持体に向けて上方
に湾曲していても、鋳型の高さを高くすることなく鋳型
を形成することができるようになるので、この種の車軸
部材の生産性が向上する。請求項２に記載のように、見
切り部を懸架スプリング取付部以外の車軸部材の上下面
に設けるようにすると、懸架スプリング取付部に見切り
部が形成されなくなるので、同懸架スプリング取付部の
上面の表面形状が平坦に形成されるようになって、切削
加工等の後工程が不必要になり、作業工程を簡略化でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明の車軸式懸架装置をＦ
Ｒ車のフロント側（非駆動輪側）リジッドアクスルサス
ペンションに適用した場合の本実施形態の全体構成を示
す斜視図である。このリジッドアクスルサスペンション
は左車輪支持体１０Ｌと右車輪支持体１０Ｒとを結ぶ車
軸部材２０と、この車軸部材２０に対して前後方向に配
設した一対の重ね板ばね（リーフスプリング）３０Ｌ，
３０Ｒとから構成される。これらのリーフスプリング３
０Ｌ，３０Ｒの一端３１Ｌ，３１Ｒを車体側に固定のス
プリングブラケットにピン結合し、他端はリーフスプリ
ング３０Ｌ，３０Ｒのたわみによるスパンの変化を逃す
ためのシャックル３２Ｌ，３２Ｒを設けている。車軸部
材２０とリーフスプリング３０Ｌ，３０ＲとはＵボルト
３３，３３，３３，３３で結合している。車軸部材２０
の両端部近傍にはショックアブソーバ４０Ｌ，４０Ｒを
取り付けている。

【００１２】図２は車軸部材２０の構造を示す図であ
り、図２（ａ）は車軸部材２０の半部上面図を示し、図
２（ｂ）はその半部側面図を示す。図３は断面図を示
し、図３（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示し、図
３（ｂ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示す。車軸部材
２０は略水平に形成された中央部２１の両端部にリーフ
スプリング（図１参照）を取り付けるリーフスプリング
取付部２２Ｌ（なお、図２は右半部を示しているので２
２Ｌは図示していない），２２Ｒと、その両端部に車輪
を操舵するナックルスピドルを取り付けるナックルスピ
ドル取付部２３Ｌ（なお、図２は右半部を示しているの
で２３Ｌは図示していない），２３Ｒとを設けている。
ここで、ナックルスピドル取付部２３Ｌ，２３Ｒはそれ
ぞれリーフスプリング取付部２２Ｌ，２２Ｒより上方に
湾曲して形成されている。

【００１３】図４は車軸部材２０を鋳造により形成する
ための鋳型５０を示す図である。鋳型５０は下型５１と
上型５２とからなり、車軸部材２０の中央部２１を形成
する下型５１と上型５２との見切面（型割面）５３およ
びナックルスピドル取付部２３Ｒ（なお、２３Ｌについ
ても同様である）を形成する下型５１と上型５２との見
切面５７は車軸部材２０の前後中心線Ｃと一致するよう
に形成している。一方、リーフスプリング取付部２２Ｒ
（なお、２２Ｌについても同様である）における下型５
１と上型５２との見切面５５はその後端部（図４におい
てはリーフスプリング取付部２２Ｒの最下方）に形成し
ている。なお、見切面５３と５５との間は斜め後方（図
４においては斜め下方）の見切面５４が、見切面５５と
５７との間は斜め前方（図４においては斜め上方）の見
切面５６がそれぞれ形成されている。

【００１４】以上の如く、見切面５３を車軸部材２０の
上下面に形成されるようにしたことから、車軸部材２０
が端部にて上方に湾曲していても鋳型の高さを低く抑え
ることができ、型割り作業における製造設備側の高さが
低くなって、作業効率が向上する。また、図２（ａ）に
示すように、車軸部材２０には、見切面５３により見切
り部２１ｘが、見切面５４により見切り部２２ｙが、見
切面５５により見切り部２２ｘが、見切面５６により見
切り部２２ｚが、見切面５７により見切り部２３ｘがそ
れぞれ形成されることとなり、リーフスプリング取付部
２２Ｒ，２２Ｌの上表面２２ａは所定の平面形状が得ら
れることとなって、切削等の機械加工をする必要がなく
なる。

【００１５】また、リーフスプリング取付部２２Ｒ，２
２Ｌの上表面の形成される型抜き勾配はリーフスプリン
グを取り付けるためのテーパ角として活用することがで
きるようになるので、従来、テーパ角を付けるために使
用していたキャスターウェッジを使用する必要がなくな
り、コスト低減を図ることができるようになる。

【００１６】さらに、鋳造方案において、リーフスプリ
ング取付部２２Ｒ，２２Ｌの上部側面側２２ｂにリーフ
スプリングと干渉しないように堰を設けるようにすれ
ば、堰残りを除去する作業が不必要となって、作業性が
向上し、さらにコスト低減を図ることができるようにな
る。

【００１７】なお、上述した実施形態においては、中央
部２１およびナックルスピドル取付部２３Ｒ，２３Ｌの
車軸部材の前後中心線に一致して見切面５３および５７
を形成し、リーフスプリング取付部２２Ｒ，２２Ｌの後
端部に見切面５５を形成する例について説明したが、リ
ーフスプリング取付部２２Ｒ，２２Ｌの後端部あるいは
前端部に見切面を形成するようにすれば、中央部２１お
よびナックルスピドル取付部の見切面はどこに形成する
ようにしてもよい。

【００１８】なお、この車軸部材２０には、タイヤ（図
示せず）から車両の積載状態および走行状態に基づく上
下力と、制動状態に基づく上下力および前後力が同時に
作用する。特に、リーフスプリング取付部２２Ｌと２２
Ｒとの間の中央部２１は積載時および制動時に最も大き
な荷重を受け易く、また、この車軸部材２０の中央部２
１は車両で最も低い位置に配置されるため、路面からの
衝撃荷重も受け易い。そのため、中央部２１にはそれら
の各力に基づく曲げモーメントや捻りモーメントが作用
する。そして、中央部２１には、上下力と前後力によっ
て、左辺部（前部）２１ａおよび下辺部（下部）２１ｂ
には引張応力が発生し、右辺部（後部）２１ｃおよび上
辺部（上部）２１ｄには圧縮応力が発生する。脆性材料
である鋳鉄は許容引張応力<<許容圧縮応力の関係がある
ので、引張応力を受ける部分の応力を緩和する必要があ
る。

【００１９】そこで、本実施形態においては、中央部２
１の引張応力を受ける前部２１ａおよび下部２１ｂの肉
厚を厚肉に形成するとともに、圧縮応力を受ける後部２
１ｃおよび上部２１ｄの肉厚を薄肉に形成する。これに
より、中央部２１の断面の図心（ある面の断面二次モー
メントの値が変化しないように断面積をある点に集めた
とき、その点を図心という）Ｇが、図３（ａ）に示すよ
うに、上下中心線（Ｘ−Ｘ線）より下方でかつ中央部断
面の左右中心線（Ｙ−Ｙ線）より左方（前方）に位置す
るようになり、引張応力を受ける前部２１ａ側および下
部２１ｂ側に近づくこととなる。

【００２０】ここで、下記の数１の数式より明らかなよ
うに、断面内の任意の点の垂直応力σは中立軸（この中
立軸は断面の図心を通る）からの距離ｅに比例すること
となるので、中央部２１の断面の図心Ｇの位置が引張応
力を受ける前部２１ａおよび下部２１ｂ側に近づけば近
づく程、あるいは断面係数Ｚが大きくなればなる程、引
張応力を受ける前部２１ａおよび下部２１ｂの断面内の
任意の点の垂直応力（引張応力）σは小さくなることと
なる。

【００２１】

【数１】σ＝Ｍｅ／Ｉ＝Ｍ／Ｚなお、上記数１において、Ｍは曲げモーメントを表し、
Ｉは中立軸に関する断面二次モーメントを表し、Ｚは断
面係数を表す。

【００２２】一方、中央部２１の断面の図心Ｇの位置が
引張応力を受ける前部２１ａおよび下部２１ｂ側に近づ
ければ、圧縮応力を受ける後部２１ｃおよび上部２１ｄ
は図心Ｇより遠ざかることとなるので、後部２１ｃおよ
び上部２１ｄが受ける圧縮応力は大きくなる。しかしな
がら、上述したように、脆性材料である鋳鉄は許容引張
応力<<許容圧縮応力の関係があるので、引張応力を緩和
した方が断面の小型化が可能となり、軽量化も可能とな
る。

【００２３】このように、本実施形態においては、鍛造
成形に較べて中央部２１の断面形状の自由度が大幅に向
上し、砂中子の使用により大きな断面係数が得られるよ
うになる。これにより、鍛造成形と同等の強度を有する
車軸の場合、コストを低減させることが可能となるとと
もに、軽量化を図ることが可能となる。また、砂中子を
用いて鋳造成形することにより、大きな断面係数が得ら
れるため、理想的な断面形状の車軸が得られるようにな
る。

【００２４】また、鋳造成形は鍛造成形に較べて大規模
な製造設備を必要としないので、多品種少量生産に適
し、車種毎の車軸を安価に製造できるようになるととも
に、製造設備も簡単になる。さらに、鍛造成形と同等の
強度を有する車軸であっても、種々の断面形状のものが
得られるようになるので、車種毎の自由度、設計の自由
度が大幅に向上する。

【００２５】なお、上述の実施形態においては、本発明
の車軸式懸架装置をＦＲ車のフロント側リジッドアクス
ルサスペンションに適用する例について説明したが、本
発明の車軸式懸架装置はＦＲ車のリア側（駆動輪側）リ
ジッドアクスルサスペンションにも適用することができ
る。また、本発明の車軸式懸架装置をＦＦ車のフロント
側リジッドアクスルサスペンションあるいはリア側リジ
ッドアクスルサスペンションにも適用できることも明ら
かである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車軸式懸架装置の非駆動輪側の全体
構成を示す斜視図である。

【図２】図１の車軸部材の構造を示し、図２（ａ）は
上面図を示し、図２（ｂ）は側面図を示す。

【図３】断面図を示し、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断
面を示し、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面を示す。

【図４】鋳型を示す図である。

【図５】従来例の鋳型を示す図である。

【符号の説明】

１０Ｌ，１０Ｒ…車輪支持体、２０…車軸部材、２１…
中央部、２１ｘ…見切り部、２２Ｒ…リーフスプリング
取付部、２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ…見切り部、２３Ｒ…
ナックルスピドル取付部（端部）、２３ｘ…見切り部、
Ｇ…図心、３０Ｌ，３０Ｒ…リーフスプリング、４０
Ｌ，４０Ｒ…ショックアブソーバ、５０…鋳型、５１…
下型、５２…上型、５３〜５７…見切面（型割面）

フロントページの続き (72)発明者宮城淳一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松浦裕愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者石川訓名古屋市中川区富川町３丁目１番地の１中央可鍛工業株式会社内 (72)発明者河森敏克名古屋市中川区富川町３丁目１番地の１中央可鍛工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車幅方向に延びて左右の車輪支持体を連
結するとともに車体を懸架する車軸部材を備えた車軸式
懸架装置であって、前記車軸部材は鋳造により成形されるとともに、端部に
おいて前記車輪支持体に向けて上方に湾曲して形成され
ており、前記車軸部材の上下面に鋳型合わせ面に起因する見切り
部を設けるようにしたことを特徴とする車軸式懸架装
置。
【請求項２】前記車軸部材は前記上下面上にて懸架ス
プリングを配置する懸架スプリング取付部を備え、前記
見切り部を前記懸架スプリング取付部以外の車軸部材の
上下面に設けるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の車軸式懸架装置。