JP2004505839A - ステア車軸アセンブリ - Google Patents
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Abstract
第1の穴28を持つ第1のボス26の形成した車軸ビーム12を備えたステア車軸アセンブリ10を提供する。本発明アセンブリ10はさらに、第2のボス40を形成したナックル本体30を備える。第2のボス40は、タイ・ロッド・アーム34及びステアリング・アーム32が延びる単一のスリーブに形成してある。第2ボス40は第2の穴42を備える。本アセンブリ10はさらに第1及び第2の穴28、40の一方に配置した1組の軸受18を備える。本発明の1実施例では各軸受は車軸ビーム穴内に配置してある。本発明の別の実施例では各軸受はナックル本体に形成した穴内に配置してある。本発明はなおキングピン16を備える。キングピン16は、軸受を持つ穴内に回転できるように受入れられ軸受を含まない穴内に固定して結合してある。キングピン16はその所要の仕様にこのキングピン16の一端部に座金及びナットの使用によって締付けてある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステア車軸アセンブリ(steer axle assembly)、ことにキングピンを回転させる軸受を協働させる、2個のボス付きステア車軸アセンブリに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のステア車軸アセンブリでは、ステアリング・ナックルは、車輪ハブ、軸受及び車輪アセンブリ用のスピンドル又は軸受支持体を形成する。ステアリング・ナックルは、キングピンを使いステア車軸に接続してある。典型的にはアテアリング・ナックルは、互いに整合した穴を持つ第1及び第2のボスを形成した二又ヨークを持つ。このヨークはステア車軸の一端部を囲む。この車軸端部は、ナックル・ヨークの各穴に整合する別の穴を持つ第3のボスを形成する。キングピンは、ナックル穴の一方を貫き、車軸穴を貫きまた残りのナックル穴を貫いて延びナックル及びステア車軸を互いに結合する。
【0003】
これ等の従来のステア車軸アセンブリでは、キングピンは車軸ボスに固定して結合されこのキングピンが車軸ボスに対して回軸しないようにする。ナックルは上下方向軸線でキングピンのまわりに枢動する。典型的には各ブシュはナックルの整合穴内に配置されナックルをキングピンに対し回転させるようにする。
【0004】
従来のステア車軸アセンブリはいくつかの欠点がある。第1に従来のかじ取車軸アセンブリではキングピンが軸線方向及び半径方向に比較的大きく動く。この軸線方向及び半径方向の運動によって、キングピン・ジョイントは一層大きく摩耗することにより一層大きいすきまを生じ、キングピンをナックル穴内で移動させ又振動させ各アセンブリ部品の有用寿命を減らす。キングピンの軸線方向及び半径方向の運動を制限するようにステア車軸アセンブリ部材にシムを設け精密機械加工を行う必要のあることが多い。第2にヨーク(すなわち2個のボス)を持つナックルの使用により、(i)比較的多数のシールを必要とし、(ii)比較的複雑な構造により工具費、製造費、及び組立て費が増大し、(iii)スピンドルからのステア車軸のドロップを調節できる能力を最小にし、(iv)アセンブリの寸法及び重量を増し、(v)軸受予荷重/軸方向遊びの予知できる比較的狭い公差範囲を防ぐ。その理由は、アセンブリ及び自動車の荷重により、ボス内に配置した軸受のたわみを生ずる。第3に従来のかじ取車軸アセンブリのブシュの使用により比較的大きい公差が得られブシュのブローチ削り又はリーマ加工を必要とすることが多い。
【0005】
すなわち前記した欠陥の1つ又は複数を最少にし又はなくしたステア車軸アセンブリが必要である。
【0006】
本発明はステア車軸アセンブリにある。
【0007】
本発明によるステア車軸アセンブリは、第1の穴を持つ第1のケースを形成する車軸ビームを備える。このアセンブリはさらに、第2及び第3のボスを形成する従来のナックルに比べて、第2のボスだけを形成する本体を持つナックルを備える。第2ボスは、タイロッド・アーム及びステアリング・アームが延びる一体のスリーブの形を持つ。第2ボスは第2の穴を備える。このアセンブリはさらに第1及び第2の穴の一方に配置した1組の軸受を備える。本発明の1実施例では各軸受は車軸ビーム穴内に配置してある。本発明の別の実施例では各軸受はナックル本体により形成した穴内に配置してある。このアセンブリはなおキングピンを備える。このキングピンは、軸受を持つ穴内に回転できるように受入れられ軸受を含まない穴内に固定して結合してある。このキングピンは、座金の使用によって軸受の一端部のナットに所要の仕様に締付けてある。
【0008】
本発明によるステア車軸アセンブリは従来のステア車軸アセンブリに比べて著しく改良されている。第1にキングピンの軸線方向及び半径方向の運動は、このような運動がシムを使わないで又は精密な機械加工を行わないで容易に一貫して監視し調節できるから減小する。3個のボスでなくて2個のボスを使うと又、(i)シールの個数と所要の調節の減少と(ii)工具費、製造費及び組立費の減少と(iii)車軸ビームの降下を変えるようにキングピン長さ及び/又はスペーサ寸法を容易に変え車軸ビームの降下を変えることによりスピンドルからビームばねパッド又は中央区分への互いに異なるグーズネック降下(gooseneck drop)を持つ多重グーズネック・ビーム(multiple gooseneck beam)鍛造の必要を減らす能力と(iv)種種のブレーキ形式及び位置を受入れることができることによってこのアセンブリの全寸法及び重量の減少と(v)予知できる狭い公差範囲又は軸受予荷重/軸線方向遊びを得ることができることと(vi)鍛造ビームのほかに種種の断面寸法を持つ構造を使用できることとが得られる。最後にボス穴内にブシュとは異なって軸受の使用によって、(i)一層精密な公差が得られ、(ii)接合運動の変動の減少と(iii)保守費及び製造費の減少とが得られる。
【0009】
本発明のこれ等の又その他の特徴は添付図面による以下の説明から明らかである。
【0010】
【実地例】
添付図面において各図面を通じて同じ部品に同じ参照数字を使ってある。図1は本発明の第1の実地例によるステア車軸アセンブリ10を示す。ステア車軸アセンブリ10は大形トラックに使うように構成してあるが、広範囲の種類の自動車に適用できる。本発明によればステア車軸アセンブリ10は、車軸ビーム12、ナックル14、キングピン16及び1組の軸受18を備える。アセンブリ10はスペーサ20、ナット22及び座金24を備える。
【0011】
車軸ビーム12はビーム12のいずれかの端部に近接して配置した車輪(図示してない)に車体(図示してない)を支えるように設けてある。ビーム12は、鋼で作られ鍛造し又は機械加工してある。ビーム12の各端部(図1には一方の端部だけを示してある)は第1のボス26を形成する。図示の実施例ではボス26は2ボス・アセンブリ10の下方のボス(すなわち地面に近い方のボス)を形成する。この構造により、普通の鍛造I−ビーム(一般にグーズネックを持つ)のほかに種種の横断面の構造鋼から作ったまっすぐなビームの使用を容易にする。その理由は、車軸ビームの降下は、後述のように車軸ビームでなくてキングピン16及び/又はスペーサ20の寸法によって変えられるからである。ボス26は、ビーム12の縦方向軸線に実質的に直交して大体において上下方向に延びる穴28を備える。ボス28はキングピン16を受入れるように形成してある。
【0012】
ナックル14は、自動車の車輪(図示してない)の取付けのために又自動車の車軸ビーム及びステアリング部品の接続のために設けてある。ナックル14は鋼から作られ鍛造又は機械加工する。ナックル14は、本体30、ステアリング・アーム32及びタイ・ロッド・アーム34、スピンドル36及びブレーキ取付板38を備える。
【0013】
本体30は、ナックル14の他の部品の構造支持体となりキングピン16を受入れる第2のボス40を形成する。ボス40は単一のスリーブの形状であり、このボスからステアリング及びタイ・ロッドの各アーム32、34が延び出している。ボス40は、キングピン16を受入れるように形成した穴42を備えている。車軸穴28及びナックル穴42の角度は、キングピン16を大体において上下方向に、ステアリングを補助するようになるべくは上下方向位置から内方に或る角度をなしてキングピン16を位置決めするような値である。
【0014】
各アーム32、34は、ナックル14を自動車のステアリング機構に又ビーム12に大体において平行に延びる支持棒(図示してない)に結合するように設けてある。各アーム32、34は、当業界には普通のもので図1に示すように本体30に一体である。或はアーム32、34は、本体30にボルト締めされ又はテーパ付きの部分、又はその他の普通の構造を介して接続してもよい。各アーム32、34は本体30に一体に作る場合には、ナックル14の形成の際にスピンドル36に直接平行に初めに延びるようにし次いでそれぞれの最終位置に付勢する。
【0015】
スピンドル36は、自動車の車輪(図示してない)を車輪軸受(図示してない)に取付けるように設けてある。スピンドル36は当業界には普通のもので本体30と一体に形成してある。
【0016】
ブレーキ取付板38は車輪用ブレーキ(図示してない)を支えるように設ける。取付板38はナックル14の本体30に一体に取付けてもよく、又はナックル14に種種の普通の方法で取付ければよい。本発明アセンブリ10は広範囲の種類のブレーキの使用を容易にする。たとえば取付板38は普通の丸いフランジを備えればよい。或は取付板38は、種種の空気ディスク又は、流体ブレーキを受けるように形成すればよい。
【0017】
キングピン16は、ナックル14をビーム12に結合するように設けてある。キングピン16は鋼又はその他の普通の金属或は金属合金から作る。キングピン16は、ナックル本体30の穴42内の軸受18に回転できるように支えた第1の部分と、ビーム12の穴28内に固定して結合した第2の部分とを持つ。図2に示すように本発明の第2の実施例によるステア車軸アセンブリ10’ではキングピン16は、ビーム12の穴28内の軸受け18により回転できるように支えた第1の部分とナックル本体30の穴42内に固定して結合した第2の部分とを持つ。キングピン16は、1個又は複数のドローキーの使用により普通の方法でビーム12の穴28(又はアセンブリの10’の場合にはナックル本体30の穴42)内に固定して結合してある。
【0018】
図1に示すようにキングピン16は、端部フランジ48を形成する第1の軸線方向端部と部分的ねじ付きシャンク(shank)50を形成する第2の軸線方向端部とを持ち軸線46のまわりに配置した縦方向本体44を備える。フランジ48は、本体44から半径方向外方に延び地面に最も近い穴28の端部52に隣接してビーム12に当てがっている。シャンク50は、本体44から軸線46の方向に延び、本体44の直径より小さい直径を持つ。シャンク50は、ナックル本体30の穴42の端部54から外方に延びる。図3に示すように本発明によるステア車軸アセンブリ10’’の別の実施例ではフランジ48は穴42の端部54に隣接して軸受18に当てがわれ、又シャンク50はビーム12の穴28の端部52から外方に延びる。
【0019】
軸受18は、キングピン16とナックル14(アセンブリ10の)又はビーム12(アセンブリ10’)との間の相対回転ができるようにしてある。アセンブリ10’の場合に‐‐‐この場合軸受18が下部ボス26(すなわち地面に近い方のボス内に配置してある‐‐‐軸受18は、軸受18及び地面間の短い距離が従来のステア車軸アセンブリに比べて自動車の制動中に必要な荷重を減らすから従来の車輪軸受を備えてもよい。軸受18は種種の形のうちの1種類でよい。図1に示すように軸受18は現用の軸受又はテイムケン・コーポレーション(Timken Corp.)から商品名ユニパック(UNIPAC)として市販されている一体化された又はカートリッジ軸受から成る。各軸受18は、互いに隣接するコーンを持つ第1及び第2の軸受コーン(bearing cone)56、58を備える。各軸受コーン56、58は、軸受内レースを形成しキングピン16用の軸受面になる。軸受18は、両軸受コーン56、58の半径方向外側に配置され1対の軸受外レースを形成する軸受カップ60を備える。カップ60は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。或はカップ60はナックル本体30と一体にしてもよい。
【0020】
図4には本発明ステア車軸アセンブリに使う他の実施例の軸受18’を示す。軸受18’は図1に例示した一体化した又はカートリッジ形の軸受セット18’の1例である。軸受セット18’はスペーサ66により互いに間隔を隔てた第1及び第2の軸受コーン(bearing cone)62、64を備える。各軸受コーン62、64は、軸受内レースを形成し、キングピン16用の軸受面になる。各軸受け18’はさらに、両軸受コーン62、64及びスペーサ66の半径方向外方に配置され1対の軸受外レースを形成する一体の軸受カップ68を備える。カップ68は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。或はカップ68はナックル本体30と一体にしてもよい。
【0021】
図5には本発明ステア車軸アセンブリに使う他の実施による軸受18’’’を例示してある。軸受18’’’のセットは、モデル番号2T−Sを持つテイムケン・コーポレイション製の手動調整軸受を備える。軸受18’’’は、軸線46に沿い相互に間隔を隔てた第1及び第2の軸受コーン70、72を備える。各コーン70、72は、軸受外レースを形成しキングピン16用の軸受面になる。軸受18’’はさらに軸受内レースを形成しキングピン16用の軸受レースになる。軸受18’’はさらに、それぞれコーン70、72の半径方向外方に配置され1対の対応する軸受外レースを形成する軸受カップ74、76を備える。各カップ74、76は、ナックル本体30の穴42(又は第2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。
【0022】
図6には本発明ステア車軸内に使う別の実施による軸受18’’’を例示してある。軸受18’’’は、モデル番号2T−Sを持つテイムケン・コーポレイション製のプリセット軸受である。軸受18’’’は軸線46に沿い相互に隔離した第1及び第2の軸受コーン78、80を備える。スペーサ82は各コーン78、80間に配置してある。各コーン78、80は、軸受内レースを形成しキングピン16の軸受面になる。軸受18’’’はさらに、それぞれコーン78、80の半径方向外方に配置され1対の対応する軸受外レースを形成する軸受カップ84、86を形成するを備える。各カップ84、86は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内受入れるように寸法を定めてある。
【0023】
図7には本発明ステア車軸アセンブリ内に使うなお別の実施例による軸受18’’’’を例示してある。軸受18’’’’はテイムケン社から商品名ホイールパック(WHEELPAC)として市販されている軸受を備える。軸受18’’’’は、それぞれ相互に隣接するコーン88、90を持つ第1及び第2の軸受コーン88、90を備える。各コーン88、90は、軸受内レースを形成しキングピン16の軸受面になる。軸受18’’’’はさらに、それぞれコーン88、90の半径方向外方に配置され対応する1対の軸受外レースを形成する軸受カップ92、94を備える。各カップ92、94は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。図4ないし7はナックル本体30の穴42内に配置した種種の軸受の組を示すが、例示した軸受が図2に示すようにビーム12の穴28内に代りに配置できるのはもちろんである。
【0024】
図1に示すようにビーム12及びナックル14間に所定の距離を保つようにスペーサ20を設けてある。スペーサ20は、当業界には普通のもので普通の金属又はその他の固体材料から作られキングピン16を受入れる寸法にしてある。スペーサ20は環状で内径はナックル16を受入れる寸法にしてある。スペーサ20の寸法はビーム12(又は図2のアセンブリ10’の場合にはナックル本体30に対し)に衝合するように形成してある。スペーサ20の軸線方向長さはビーム12のドロップを変えるように変えてもよい。
【0025】
ナット22及び座金24は初期軸受予荷重キングピン・ジョイントに加えることができるように設けてある。ナット22及び座金24は、普通の金属から作られキングピン16のシャンク50を受入れるように寸法を定めてある。ナット22及び座金24は組合せて一体のフランジ付きナットにしてもよい。座金24はシャンク50のねじなし部分のまわりに配置してある。回転ナット22は、座金24と軸受18(使用軸受セットに従って1個又は複数の軸受コーン及び/又はスペーサを備える)とスペーサ20とビーム12(又は図2のアセンブリ10’の場合にはナックル本体30)と端部フランジ48とを介して作用する。前もって定めた軸受予荷重を生ずる。前記したようにこの場合述べる各軸受18、18’、18’’、18’’’、18’’’’では両軸受列はナックル14の単一のボス40(又はアセンブリ10’の場合にはビーム12のボス26)内に配置してある。従って軸受の予荷重/軸線方向遊びの予知できる狭い公差範囲は締付けナット22により得られる。従来の3ボス・ステア車軸アセンブリでは軸受列はナックル本体の各別のボス内に配置され、組立て中に自動車の静的及び動的の荷重のもとにたわみが生ずることにより、狭い公差を得て保持することができなくなる。ナット22及び座金24は、ナックル14に結合した囲いキャップ(図示してない)内に配置できる。
【0026】
前記したように本発明によるステア車軸アセンブリは、従来のステア車軸アセンブリに比べて著しく改良される。第1にこの構造により締付けナット22によって初期軸受予荷重の適用が容易になる。従ってキングピン16の軸線方向及び半径方向の移動は、シムを使ったり精密機械加工を行なわなくても減らすことができる。第2に単一ボス・ナックル14は(i)単一の組のシールを必要とするだけであるからキングピン・ジョイントの寿命を向上し、(ii)ナックルの構造が簡単なので工具費、製造費及び組立て費が減少し、(iii)キングピン16及び/又はスペーサ20の長さの変更によって車軸ビーム・ドロップの比較的容易な調節ができることによりスピンドルからビーム12のばねパッド又は中心区分までの種種のグースネック・ドロップによって多重ビーム鍛造を行なう必要が減り又はなくなり、(iv)アセンブリの全寸法及び重量が減り、(v)種種の形式のブレーキ及びブレーキ位置に適応し、(vi)軸受予荷重/軸線方向すきまの予知できる狭い公差範囲が得られ、(vii)鍛造ビームのほかに種種の横断面を持つ構造鋼ビームの使用が容易にできる。最後にボス穴28、42内にブシュ18を使用することにより、(i)一層精密な公差が得られ、(ii)ジョイント運動の変動が減少し、(iii)保守費及び製造費が減少する。
【0027】
以上の説明は単に例示しただけで本発明を限定するものではない。なお本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の第1の実施例によるステア車軸アセンブリを一部を軸断面して示す側面図である。
【図2】
本発明の第2の実施例によるステア車軸アセンブリを一部を軸断面にして示す側面図である。
【図3】
本発明の異なる構造のキングピンを持つ前記第1実施例のステア車軸アセンブリを一部を軸断面にして示す側面図である。
【図4】
或る軸受構造を使う本発明の第1実施例のステア車軸アセンブリを一部を軸面にして示す側面図である。
【図5】
図4において異なる軸受構造を使った図4と同様な側面図である。
【図6】
図5において異なる軸受構造を使った図5と同様な側面図である。
【図7】
図6において異なる軸受構造を使った図6と同様な側面図である。
【符号の説明】
10 ステア車軸アセンブリ
12 車軸ビーム
16 キングピン
18 軸受
26 第1ボス
28 第1穴
30 ナックル本体
32 ステアリング・アーム
34 タイ・ロッド・アーム
40 第2ボス
【産業上の利用分野】
本発明は、ステア車軸アセンブリ(steer axle assembly)、ことにキングピンを回転させる軸受を協働させる、2個のボス付きステア車軸アセンブリに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のステア車軸アセンブリでは、ステアリング・ナックルは、車輪ハブ、軸受及び車輪アセンブリ用のスピンドル又は軸受支持体を形成する。ステアリング・ナックルは、キングピンを使いステア車軸に接続してある。典型的にはアテアリング・ナックルは、互いに整合した穴を持つ第1及び第2のボスを形成した二又ヨークを持つ。このヨークはステア車軸の一端部を囲む。この車軸端部は、ナックル・ヨークの各穴に整合する別の穴を持つ第3のボスを形成する。キングピンは、ナックル穴の一方を貫き、車軸穴を貫きまた残りのナックル穴を貫いて延びナックル及びステア車軸を互いに結合する。
【0003】
これ等の従来のステア車軸アセンブリでは、キングピンは車軸ボスに固定して結合されこのキングピンが車軸ボスに対して回軸しないようにする。ナックルは上下方向軸線でキングピンのまわりに枢動する。典型的には各ブシュはナックルの整合穴内に配置されナックルをキングピンに対し回転させるようにする。
【0004】
従来のステア車軸アセンブリはいくつかの欠点がある。第1に従来のかじ取車軸アセンブリではキングピンが軸線方向及び半径方向に比較的大きく動く。この軸線方向及び半径方向の運動によって、キングピン・ジョイントは一層大きく摩耗することにより一層大きいすきまを生じ、キングピンをナックル穴内で移動させ又振動させ各アセンブリ部品の有用寿命を減らす。キングピンの軸線方向及び半径方向の運動を制限するようにステア車軸アセンブリ部材にシムを設け精密機械加工を行う必要のあることが多い。第2にヨーク(すなわち2個のボス)を持つナックルの使用により、(i)比較的多数のシールを必要とし、(ii)比較的複雑な構造により工具費、製造費、及び組立て費が増大し、(iii)スピンドルからのステア車軸のドロップを調節できる能力を最小にし、(iv)アセンブリの寸法及び重量を増し、(v)軸受予荷重/軸方向遊びの予知できる比較的狭い公差範囲を防ぐ。その理由は、アセンブリ及び自動車の荷重により、ボス内に配置した軸受のたわみを生ずる。第3に従来のかじ取車軸アセンブリのブシュの使用により比較的大きい公差が得られブシュのブローチ削り又はリーマ加工を必要とすることが多い。
【0005】
すなわち前記した欠陥の1つ又は複数を最少にし又はなくしたステア車軸アセンブリが必要である。
【0006】
本発明はステア車軸アセンブリにある。
【0007】
本発明によるステア車軸アセンブリは、第1の穴を持つ第1のケースを形成する車軸ビームを備える。このアセンブリはさらに、第2及び第3のボスを形成する従来のナックルに比べて、第2のボスだけを形成する本体を持つナックルを備える。第2ボスは、タイロッド・アーム及びステアリング・アームが延びる一体のスリーブの形を持つ。第2ボスは第2の穴を備える。このアセンブリはさらに第1及び第2の穴の一方に配置した1組の軸受を備える。本発明の1実施例では各軸受は車軸ビーム穴内に配置してある。本発明の別の実施例では各軸受はナックル本体により形成した穴内に配置してある。このアセンブリはなおキングピンを備える。このキングピンは、軸受を持つ穴内に回転できるように受入れられ軸受を含まない穴内に固定して結合してある。このキングピンは、座金の使用によって軸受の一端部のナットに所要の仕様に締付けてある。
【0008】
本発明によるステア車軸アセンブリは従来のステア車軸アセンブリに比べて著しく改良されている。第1にキングピンの軸線方向及び半径方向の運動は、このような運動がシムを使わないで又は精密な機械加工を行わないで容易に一貫して監視し調節できるから減小する。3個のボスでなくて2個のボスを使うと又、(i)シールの個数と所要の調節の減少と(ii)工具費、製造費及び組立費の減少と(iii)車軸ビームの降下を変えるようにキングピン長さ及び/又はスペーサ寸法を容易に変え車軸ビームの降下を変えることによりスピンドルからビームばねパッド又は中央区分への互いに異なるグーズネック降下(gooseneck drop)を持つ多重グーズネック・ビーム(multiple gooseneck beam)鍛造の必要を減らす能力と(iv)種種のブレーキ形式及び位置を受入れることができることによってこのアセンブリの全寸法及び重量の減少と(v)予知できる狭い公差範囲又は軸受予荷重/軸線方向遊びを得ることができることと(vi)鍛造ビームのほかに種種の断面寸法を持つ構造を使用できることとが得られる。最後にボス穴内にブシュとは異なって軸受の使用によって、(i)一層精密な公差が得られ、(ii)接合運動の変動の減少と(iii)保守費及び製造費の減少とが得られる。
【0009】
本発明のこれ等の又その他の特徴は添付図面による以下の説明から明らかである。
【0010】
【実地例】
添付図面において各図面を通じて同じ部品に同じ参照数字を使ってある。図1は本発明の第1の実地例によるステア車軸アセンブリ10を示す。ステア車軸アセンブリ10は大形トラックに使うように構成してあるが、広範囲の種類の自動車に適用できる。本発明によればステア車軸アセンブリ10は、車軸ビーム12、ナックル14、キングピン16及び1組の軸受18を備える。アセンブリ10はスペーサ20、ナット22及び座金24を備える。
【0011】
車軸ビーム12はビーム12のいずれかの端部に近接して配置した車輪(図示してない)に車体(図示してない)を支えるように設けてある。ビーム12は、鋼で作られ鍛造し又は機械加工してある。ビーム12の各端部(図1には一方の端部だけを示してある)は第1のボス26を形成する。図示の実施例ではボス26は2ボス・アセンブリ10の下方のボス(すなわち地面に近い方のボス)を形成する。この構造により、普通の鍛造I−ビーム(一般にグーズネックを持つ)のほかに種種の横断面の構造鋼から作ったまっすぐなビームの使用を容易にする。その理由は、車軸ビームの降下は、後述のように車軸ビームでなくてキングピン16及び/又はスペーサ20の寸法によって変えられるからである。ボス26は、ビーム12の縦方向軸線に実質的に直交して大体において上下方向に延びる穴28を備える。ボス28はキングピン16を受入れるように形成してある。
【0012】
ナックル14は、自動車の車輪(図示してない)の取付けのために又自動車の車軸ビーム及びステアリング部品の接続のために設けてある。ナックル14は鋼から作られ鍛造又は機械加工する。ナックル14は、本体30、ステアリング・アーム32及びタイ・ロッド・アーム34、スピンドル36及びブレーキ取付板38を備える。
【0013】
本体30は、ナックル14の他の部品の構造支持体となりキングピン16を受入れる第2のボス40を形成する。ボス40は単一のスリーブの形状であり、このボスからステアリング及びタイ・ロッドの各アーム32、34が延び出している。ボス40は、キングピン16を受入れるように形成した穴42を備えている。車軸穴28及びナックル穴42の角度は、キングピン16を大体において上下方向に、ステアリングを補助するようになるべくは上下方向位置から内方に或る角度をなしてキングピン16を位置決めするような値である。
【0014】
各アーム32、34は、ナックル14を自動車のステアリング機構に又ビーム12に大体において平行に延びる支持棒(図示してない)に結合するように設けてある。各アーム32、34は、当業界には普通のもので図1に示すように本体30に一体である。或はアーム32、34は、本体30にボルト締めされ又はテーパ付きの部分、又はその他の普通の構造を介して接続してもよい。各アーム32、34は本体30に一体に作る場合には、ナックル14の形成の際にスピンドル36に直接平行に初めに延びるようにし次いでそれぞれの最終位置に付勢する。
【0015】
スピンドル36は、自動車の車輪(図示してない)を車輪軸受(図示してない)に取付けるように設けてある。スピンドル36は当業界には普通のもので本体30と一体に形成してある。
【0016】
ブレーキ取付板38は車輪用ブレーキ(図示してない)を支えるように設ける。取付板38はナックル14の本体30に一体に取付けてもよく、又はナックル14に種種の普通の方法で取付ければよい。本発明アセンブリ10は広範囲の種類のブレーキの使用を容易にする。たとえば取付板38は普通の丸いフランジを備えればよい。或は取付板38は、種種の空気ディスク又は、流体ブレーキを受けるように形成すればよい。
【0017】
キングピン16は、ナックル14をビーム12に結合するように設けてある。キングピン16は鋼又はその他の普通の金属或は金属合金から作る。キングピン16は、ナックル本体30の穴42内の軸受18に回転できるように支えた第1の部分と、ビーム12の穴28内に固定して結合した第2の部分とを持つ。図2に示すように本発明の第2の実施例によるステア車軸アセンブリ10’ではキングピン16は、ビーム12の穴28内の軸受け18により回転できるように支えた第1の部分とナックル本体30の穴42内に固定して結合した第2の部分とを持つ。キングピン16は、1個又は複数のドローキーの使用により普通の方法でビーム12の穴28(又はアセンブリの10’の場合にはナックル本体30の穴42)内に固定して結合してある。
【0018】
図1に示すようにキングピン16は、端部フランジ48を形成する第1の軸線方向端部と部分的ねじ付きシャンク(shank)50を形成する第2の軸線方向端部とを持ち軸線46のまわりに配置した縦方向本体44を備える。フランジ48は、本体44から半径方向外方に延び地面に最も近い穴28の端部52に隣接してビーム12に当てがっている。シャンク50は、本体44から軸線46の方向に延び、本体44の直径より小さい直径を持つ。シャンク50は、ナックル本体30の穴42の端部54から外方に延びる。図3に示すように本発明によるステア車軸アセンブリ10’’の別の実施例ではフランジ48は穴42の端部54に隣接して軸受18に当てがわれ、又シャンク50はビーム12の穴28の端部52から外方に延びる。
【0019】
軸受18は、キングピン16とナックル14(アセンブリ10の)又はビーム12(アセンブリ10’)との間の相対回転ができるようにしてある。アセンブリ10’の場合に‐‐‐この場合軸受18が下部ボス26(すなわち地面に近い方のボス内に配置してある‐‐‐軸受18は、軸受18及び地面間の短い距離が従来のステア車軸アセンブリに比べて自動車の制動中に必要な荷重を減らすから従来の車輪軸受を備えてもよい。軸受18は種種の形のうちの1種類でよい。図1に示すように軸受18は現用の軸受又はテイムケン・コーポレーション(Timken Corp.)から商品名ユニパック(UNIPAC)として市販されている一体化された又はカートリッジ軸受から成る。各軸受18は、互いに隣接するコーンを持つ第1及び第2の軸受コーン(bearing cone)56、58を備える。各軸受コーン56、58は、軸受内レースを形成しキングピン16用の軸受面になる。軸受18は、両軸受コーン56、58の半径方向外側に配置され1対の軸受外レースを形成する軸受カップ60を備える。カップ60は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。或はカップ60はナックル本体30と一体にしてもよい。
【0020】
図4には本発明ステア車軸アセンブリに使う他の実施例の軸受18’を示す。軸受18’は図1に例示した一体化した又はカートリッジ形の軸受セット18’の1例である。軸受セット18’はスペーサ66により互いに間隔を隔てた第1及び第2の軸受コーン(bearing cone)62、64を備える。各軸受コーン62、64は、軸受内レースを形成し、キングピン16用の軸受面になる。各軸受け18’はさらに、両軸受コーン62、64及びスペーサ66の半径方向外方に配置され1対の軸受外レースを形成する一体の軸受カップ68を備える。カップ68は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。或はカップ68はナックル本体30と一体にしてもよい。
【0021】
図5には本発明ステア車軸アセンブリに使う他の実施による軸受18’’’を例示してある。軸受18’’’のセットは、モデル番号2T−Sを持つテイムケン・コーポレイション製の手動調整軸受を備える。軸受18’’’は、軸線46に沿い相互に間隔を隔てた第1及び第2の軸受コーン70、72を備える。各コーン70、72は、軸受外レースを形成しキングピン16用の軸受面になる。軸受18’’はさらに軸受内レースを形成しキングピン16用の軸受レースになる。軸受18’’はさらに、それぞれコーン70、72の半径方向外方に配置され1対の対応する軸受外レースを形成する軸受カップ74、76を備える。各カップ74、76は、ナックル本体30の穴42(又は第2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。
【0022】
図6には本発明ステア車軸内に使う別の実施による軸受18’’’を例示してある。軸受18’’’は、モデル番号2T−Sを持つテイムケン・コーポレイション製のプリセット軸受である。軸受18’’’は軸線46に沿い相互に隔離した第1及び第2の軸受コーン78、80を備える。スペーサ82は各コーン78、80間に配置してある。各コーン78、80は、軸受内レースを形成しキングピン16の軸受面になる。軸受18’’’はさらに、それぞれコーン78、80の半径方向外方に配置され1対の対応する軸受外レースを形成する軸受カップ84、86を形成するを備える。各カップ84、86は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内受入れるように寸法を定めてある。
【0023】
図7には本発明ステア車軸アセンブリ内に使うなお別の実施例による軸受18’’’’を例示してある。軸受18’’’’はテイムケン社から商品名ホイールパック(WHEELPAC)として市販されている軸受を備える。軸受18’’’’は、それぞれ相互に隣接するコーン88、90を持つ第1及び第2の軸受コーン88、90を備える。各コーン88、90は、軸受内レースを形成しキングピン16の軸受面になる。軸受18’’’’はさらに、それぞれコーン88、90の半径方向外方に配置され対応する1対の軸受外レースを形成する軸受カップ92、94を備える。各カップ92、94は、ナックル本体30の穴42(又は図2のアセンブリ10’の場合にはビーム12の穴28)内に受入れるように寸法を定めてある。図4ないし7はナックル本体30の穴42内に配置した種種の軸受の組を示すが、例示した軸受が図2に示すようにビーム12の穴28内に代りに配置できるのはもちろんである。
【0024】
図1に示すようにビーム12及びナックル14間に所定の距離を保つようにスペーサ20を設けてある。スペーサ20は、当業界には普通のもので普通の金属又はその他の固体材料から作られキングピン16を受入れる寸法にしてある。スペーサ20は環状で内径はナックル16を受入れる寸法にしてある。スペーサ20の寸法はビーム12(又は図2のアセンブリ10’の場合にはナックル本体30に対し)に衝合するように形成してある。スペーサ20の軸線方向長さはビーム12のドロップを変えるように変えてもよい。
【0025】
ナット22及び座金24は初期軸受予荷重キングピン・ジョイントに加えることができるように設けてある。ナット22及び座金24は、普通の金属から作られキングピン16のシャンク50を受入れるように寸法を定めてある。ナット22及び座金24は組合せて一体のフランジ付きナットにしてもよい。座金24はシャンク50のねじなし部分のまわりに配置してある。回転ナット22は、座金24と軸受18(使用軸受セットに従って1個又は複数の軸受コーン及び/又はスペーサを備える)とスペーサ20とビーム12(又は図2のアセンブリ10’の場合にはナックル本体30)と端部フランジ48とを介して作用する。前もって定めた軸受予荷重を生ずる。前記したようにこの場合述べる各軸受18、18’、18’’、18’’’、18’’’’では両軸受列はナックル14の単一のボス40(又はアセンブリ10’の場合にはビーム12のボス26)内に配置してある。従って軸受の予荷重/軸線方向遊びの予知できる狭い公差範囲は締付けナット22により得られる。従来の3ボス・ステア車軸アセンブリでは軸受列はナックル本体の各別のボス内に配置され、組立て中に自動車の静的及び動的の荷重のもとにたわみが生ずることにより、狭い公差を得て保持することができなくなる。ナット22及び座金24は、ナックル14に結合した囲いキャップ(図示してない)内に配置できる。
【0026】
前記したように本発明によるステア車軸アセンブリは、従来のステア車軸アセンブリに比べて著しく改良される。第1にこの構造により締付けナット22によって初期軸受予荷重の適用が容易になる。従ってキングピン16の軸線方向及び半径方向の移動は、シムを使ったり精密機械加工を行なわなくても減らすことができる。第2に単一ボス・ナックル14は(i)単一の組のシールを必要とするだけであるからキングピン・ジョイントの寿命を向上し、(ii)ナックルの構造が簡単なので工具費、製造費及び組立て費が減少し、(iii)キングピン16及び/又はスペーサ20の長さの変更によって車軸ビーム・ドロップの比較的容易な調節ができることによりスピンドルからビーム12のばねパッド又は中心区分までの種種のグースネック・ドロップによって多重ビーム鍛造を行なう必要が減り又はなくなり、(iv)アセンブリの全寸法及び重量が減り、(v)種種の形式のブレーキ及びブレーキ位置に適応し、(vi)軸受予荷重/軸線方向すきまの予知できる狭い公差範囲が得られ、(vii)鍛造ビームのほかに種種の横断面を持つ構造鋼ビームの使用が容易にできる。最後にボス穴28、42内にブシュ18を使用することにより、(i)一層精密な公差が得られ、(ii)ジョイント運動の変動が減少し、(iii)保守費及び製造費が減少する。
【0027】
以上の説明は単に例示しただけで本発明を限定するものではない。なお本発明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の第1の実施例によるステア車軸アセンブリを一部を軸断面して示す側面図である。
【図2】
本発明の第2の実施例によるステア車軸アセンブリを一部を軸断面にして示す側面図である。
【図3】
本発明の異なる構造のキングピンを持つ前記第1実施例のステア車軸アセンブリを一部を軸断面にして示す側面図である。
【図4】
或る軸受構造を使う本発明の第1実施例のステア車軸アセンブリを一部を軸面にして示す側面図である。
【図5】
図4において異なる軸受構造を使った図4と同様な側面図である。
【図6】
図5において異なる軸受構造を使った図5と同様な側面図である。
【図7】
図6において異なる軸受構造を使った図6と同様な側面図である。
【符号の説明】
10 ステア車軸アセンブリ
12 車軸ビーム
16 キングピン
18 軸受
26 第1ボス
28 第1穴
30 ナックル本体
32 ステアリング・アーム
34 タイ・ロッド・アーム
40 第2ボス
Claims (20)
- 第1の穴を持つ第1のボスを画定するステア車軸ビームと、
単一のスリーブの形状であり、第2の穴を持つ第2のボスを画定する本体を備えたナックルであって、ステアリング・アームと、タイ・ロッド・アームとが前記第2のボスから延び出しているナックルと、
前記第1及び第2の穴のうちの一方内に配置した一組の軸受と、
前記一方の穴内に前記各軸受により支えられた第1の部分と、前記第1及び第2の穴のうちの他方内に固定して結合した第2の部分とを持つキングピンと、
を包含するステア車軸アセンブリ。 - 前記一組の軸受に、第1及び第2の組の軸受のコーンと、前記第1及び第2の軸受コーンの間に配置したスペーサとを設けた請求項1のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、第1及び第2の軸受コーンと、これ等の第1及び第2の軸受コーンの半径方向外方に配置した単一の軸受カップとを設けた請求項1のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、相互に隣接する第1及び第2の軸受コーンを設けた請求項1のステア車軸アセンブリ。
- 第1の穴を持つ第1のボスを画定するステア車軸ビームと、
単一のスリーブの形状であり、第2の穴を持つボスを画定する本体を備えたナックルであって、ステアリング・アームとタイ・ロッド・アームとが前記第2のボスから延び出しているナックルと、
前記第1の穴内に配置された一組の軸受と、
これ等の軸受により前記第1の穴内に支えられた第1の部分と、前記第2の穴内に固定して結合した第2の部分とを持つキングピンと、
を包含するステア車軸アセンブリ。 - 前記各軸受に、第1及び第2の軸受コーンと、前記第1及び第2の軸受コーンの間に配置したスペーサとを設けた請求項5のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、第1及び第2の軸受コーンと、前記第1及び第2の軸受コーンの半径方向外方に配置した単一の軸受カップとを設けた請求項5のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、互いに隣接する第1及び第2の軸受コーンを設けた請求項5のステア車軸アセンブリ。
- さらに、前記軸受と前記ナックルとの間に配置したスペーサを設けた請求項5のステア車軸アセンブリ。
- さらに、
ナットと、
座金とを備え、
前記キングピンが、フランジを画定する第1の端部と、シャンクを画定する第2の端部とを備え、前記ナット及び座金を前記シャンクのまわりに配置した、
請求項5のステア車軸アセンブリ。 - 前記フランジを前記ナックルに接触して配置し、前記座金を前記軸受に接触して配置した請求項10のステア車軸アセンブリ。
- 前記フランジを軸受に接触して配置し、前記座金を前記ナックルに接触して配置した請求項10のステア車軸アセンブリ。
- 第1の穴を持つ第1のボスを画定するステア車軸ビームと、
単一のスリーブの形状であり、第2の穴を持つ第2のボスを形成する本体を備えたナックルであって、ステアリング・アームと、タイ・ロッド・アームとが前記第2のボスから延び出しているナックルと、
前記第2の穴内に配置した一組の軸受と、
前記第2の穴内に前記各軸受により支えられた第1の部分と、前記第1の穴内に固定して結合した第2の部分とを持つキングピンと、
を包含するステア車軸アセンブリ。 - 前記軸受に、第1及び第2の軸受コーンと、前記第1及び第2の軸受コーンの間に配置したスペーサとを設けた請求項13のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、第1及び第2の軸受コーンと、前記第1及び第2の軸受コーンの半径方向外方に配置した単一の軸受カップとを設けた請求項13のステア車軸アセンブリ。
- 前記一組の軸受に、互いに隣接する第1及び第2の軸受コーンを設けた請求項13のステア車軸アセンブリ。
- 前記軸受と、前記ステア車軸ビームの間に配置したスペーサを設けた請求項13のステア車軸アセンブリ。
- さらに、
ナットと、
座金とを備え、
前記キングピンが、フランジを画定する第1の端部と、シャンクを形成する第2の端部とを備え、前記ナット及び座金を前記シャンクのまわりに配置した、
請求項13のステア車軸アセンブリ。 - 前記フランジを、前記車軸ビームに接触して配置し、前記座金を前記各軸受に接触して配置した請求項18のステア車軸アセンブリ。
- 前記フランジを前記軸受に接触して配置し、前記座金を前記ステア車軸ビームに接触して配置した請求項18のステア車軸アセンブリ。
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