JP2005519247A - ホイール取付機構 - Google Patents

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Abstract

自動車車両のロードホイール(B)のための装置(A、C、D)は、半径方向部(20、152、162)と、半径方向部の前面及び後面(26、28)を越えて突出するスリーブ状の軸方向部(22、156、164)を備えた、鋳造されたハウジング(2、150、160)を含んでいる。取付機構は、ハウジングの軸方向部内に延びる軸、及び半径方向部の前面から軸方向にオフセットされたハウジングの外側に設けられたフランジを備えたハブをも具備している。ハブは、軸の周りでかつハウジングの軸方向部内にある軸受(6)内にて回転する。ブレーキロータ(8)はハブフランジに取り付けられ、かつ、ドラム(100)、及びドラムから外側に延びるディスク(102)を含んでいる。パーキングブレーキはドラムの内側にあり、かつハウジングの軸方向部の周りに湾曲する少なくとも一つの弧状のシューを含んでいる。常用ブレーキ(10)は、半径方向部に取り付けられ、かつブレーキロータのディスクを挟み込むパッド(132)を備えている。

Description

この発明は、一般には自動車のロードホイール(road wheel)のための取付機構に関し、より詳しくはドラムブレーキとディスクブレーキとを組み入れた取付機構に関する。
現在製造されている多くの自動車は、四つ全てのホイールにディスクブレーキを備えている。これらのブレーキは、車両を止めるための、あるいはそれらの動きを制動するための常用ブレーキとしてよく機能し、その点でドラムブレーキよりも好まれている。しかしそれらはパーキングブレーキとして有効ではない。四つ全てのホイールにディスクブレーキを持つ自動車は、パーキングブレーキとして機能するドラムブレーキをそれらの後輪にまた備えている。
ディスクブレーキ及びドラムブレーキの両者を備えた典型的なリアホイール取付機構は、フランジと、そのフランジからハウジング内に突出しかつハウジングに内蔵された軸受上で回転するスピンドル又は軸とが設けられたハブを備えている(図6及び7)。ハウジングはフランジを有し、そのフランジに沿って、ハウジングはディスクブレーキ及びドラムブレーキの両者が取り付けられるサスペンションアップライト又は何か別の構造に対して固定される。両ブレーキは、ロードホイールとともにハブのフランジに取り付けられたブレーキロータに対して作用する。ブレーキロータはディスク及びドラムを当然に備え、そのディスクはドラムから半径方向に突出して「ドラムインハット(drum-in-hut)」形状をもたらしている。内部でハブが回転するハウジングと、特にそのフランジとは、ドラムブレーキのための小さい空間を残している。実際に、ドラムブレーキを収容するため、ハウジング、またその内部の軸受は、最小の大きさに縮小される必要がある。
これらの車両の多くは、また、アンチロックブレーキシステムも備えており、いくつかはさらにトラクションコントロールシステムさえ備えている。これらのシステムは、制御できない滑りを阻止しかつ最良の摩擦を有する駆動輪にエンジントルクを伝えるようにホイール間で制動作用を分配するために車両のホイールの回転を監視する。一般に使われるシステム(図6)において、プローブは、ハブの回転を監視するために、ハブアセンブリのハウジングを貫いて突出している。ブレーキドラムの領域内でかつドラムブレーキにてプローブはハウジングから出てきており、ハブの内部をしてプローブケーブルの閉じ込みと引き出しをより一層困難にさせる。
発明の概要
本発明はロードホイールのための取付機構に関し、その取付機構は半径方向部と軸方向部とを備えた一体のハウジングを含んでいる。取付機構は、ハウジングの軸方向部内に延びる軸と、ハウジングの外側に位置しかつ半径方向部及び軸方向部から軸方向にオフセットされたフランジとを備えたハブをも含んでいる。加えて、取付機構は、ハウジングの軸方向部とハブの軸との間に軸受を含んでいる。取付機構は、ハウジング上に取り付けられ、かつハウジングの軸方向部の周りに湾曲する弧状のシューを備えたブレーキを含んでいてもよい。本発明はさらにハウジングそれ自体に関する。
図面を参照するに、自動車の独立懸架式のロードホイールBのためのホイール取付機構Aは、垂直方向に間隔をおかれた概略水平のリンク、又はロアリンク及びショックアブソーバ(マクファーソンストラット)に連結されたサスペンションアップライトの形式をとることがあるハウジング2を含んでいる。加えて、取付機構Aは、ロードホイールBが取り付けられるハブ4と、最小の摩擦で軸線Xの回りにハブ4を回転させるべくハウジング2とハブ4との間に位置する軸受6とを含んでいる。取付機構Aは、ロードホイールBとともにハブ4に支持されたブレーキロータ8と、ロータ8の外部からハウジング2に取り付けられ、そのロータ8を締め付けてその回転を制動する常用ブレーキ10と、ロータ8の内側にてハウジング2に取り付けられ、ロータ8に対して拡張してその回転を阻止するパーキングブレーキ12(図3)とをさらに備えている。
まずハウジング2について検討すると、それはプレート状の半径方向部20と、スリーブ状の軸方向部22とを含み(図2及び図3)、後者は半径方向部20の中心にて半径方向部20から前後に突出している。半径方向部20及び軸方向部22は、好ましくは単一の鋳物として一体に形成され、しかる後に軸受6、常用ブレーキ10及びパーキングブレーキ12が設置される表面に沿って機械加工される。半径方向部20は、一組の水平リンク、又は一つの水平リンク及びショックアブソーバのような自動車のサスペンションシステムの構成要素に連結され、かつそれらのリンクに関しては、ハウジング2に対してそれらのリンクが回転するように連結がなされる。
ハウジング2の半径方向部20は、車両のサスペンションシステムから外側に離れて位置する前面26と、内側に位置する後面28とを備えている。従って、前面26は外側面となり、後面28は内側面となる。半径方向部20は、その周縁に沿って、前方に突き出る軸方向に向けられたリップ30を備えているが、その縁30それ自体は閉じていない。代わりに、縁30は半径方向部20の切り抜き32により分断されており、その切り抜き32は半径方向部20内に延び、そこでパーキングブレーキ12に接近する。半径方向部20は、その後面において、切り抜き32の裏側に位置する突出部34を備えている。半径方向部20は、切り抜き32の端部にて後面28から前後に突出する裏当てリブ36も備えている。突出部34及び裏当てリブ36の両者は半径方向部20と一体に形成されている。半径方向部20は、その前面26において、半径方向部20と一体に形成されてパーキングブレーキ12のアンカーとして機能するブレーキポスト38を備えている。
ハウジング2は、概略円筒形の形状を有し、かつ半径方向部20の前面26及び後面28の両者から突出している。各面の端において、軸方向部22はショルダ46へ通じるボア44を備え、二つのショルダ46の間には介在面48が設けられている。ボア44は、それらの反対向きの端部において、軸方向部22の端部の外側に同様に開口するカウンタボア50内に開口している。
ハブ4は、ハウジング2の軸方向部22内に突出するスピンドル56と、軸方向部22の一端にてその軸方向部22の外側の端部を越えて半径方向に突出し、かつ半径方向部20の前面26からオフセットされたフランジ58とを含んでいる(図2)。フランジ58は、軸線Xに対して直交するように機械加工され、かつ半径方向部20から離れて位置する前面60を備えている。フランジ58は、軸方向に前面60を貫いて延びかつその突出部部分にラグナット64がねじ込まれるいくつかのねじ付きスタッド62を保持する。スピンドル56及びフランジ58に加えて、ハブ4は、フランジ58の前面60を越えて前方に突出するホイール案内66(wheel pilot)を備えている。スピンドル56、実際にはスタブシャフト(stub shaft)は、フランジ58に沿って設けられたショルダ70と成形端部72との間に位置する円筒形の軸受座68を提供する。ショルダ70及び成形端部72の両者は、スピンドル56に軸受6を止めるための受け面を形成する。
軸受6(図2)は、スピンドル58を取り囲む二つのコーン80を形成する内輪と、ハウジング2の軸方向部22に設けられたカップ82を形成してコーン80を取り囲む外輪と、二列に並べられたテーパーローラ84を形成する転動体とを含んでおり、一方の列は内側のコーン80とカップ82との間にあり、他方の列は外側のコーン80とカップ82との間にある。
各コーン80は、テーパ付き軌道面86と、その軌道面86の大端部におけるスラストリブ88とを備えている。スラストリブ88は後面90に連なっている。二つのコーン80は、締まりばめによりスピンドル56の軸受座68にはめ合わされている。内側のコーン80は、スピンドル22の成形端部72に対向して後面90を備えており、それに対して外側のコーン80はハブフランジ58にあるショルダ70に対向して後面90を備えている。いずれか一つのコーン80は、軌道面86の小端部を越えて突出する拡張部92を備えており、その拡張部92に沿ってコーン80は他方のコーン80と接している。軸方向部22の介在面48は拡張部92を取り囲んでいる。
各カップ80は、テーパ付き軌道面94と、軌道面94の小端部における後面96とを備えている(図2)。カップ82は、ボア44の端のショルダ46に対向する後面96とともに、軸方向部22のボア44に締まりばめによりはめ合わされている。内側のカップ82のテーパ付き軌道面96は、内側のコーン80のテーパ付き軌道面86と同一方向に傾けられ、かつ軌道面86に向けられている。外側のカップ82のテーパ付き軌道面94は、外側のコーン80のテーパ付き軌道面86と同一方向に傾けられ、かつ軌道面86に向けられている。ただし、内側の軌道面86、94と、外側の軌道面86、94とは互いに反対方向に傾けられている。
テーパローラ84は、軌道面86、94の間に二列、内側の軌道面86、94の間の内側列及び外側の軌道面86、94の間の外側列、に並べて設けられている。ローラ84のテーパ側面はテーパ付き軌道面86、94と接触し、その一方で大端部の端面はスラストリブ88に支えられている。一対の軌道面86、94は、二列のローラ84の小端部が互いに向かい合うように方向付けられている。さらに、各列のローラ84は頂点上にあり、このことは、一列の各ローラ84の側面によって形成される円錐形の包絡面(envelope)、さらにはその列における軌道面86、94による円錐形の包絡面が軸線Xに沿った共通点上にそれぞれの頂点を有していることを意味している。さらに、軸受6は、軌道面86、94とローラ84との間には軸方向又は半径方向のすき間が存在しないように、予圧された状態にあることが好ましい。
軸受6とハウジング2とをスピンドル22上に取り付けることができるように、円筒形の軸受座68は、当初、スピンドル56の内側の端まで延びている。しかし、軸受6が正しい位置に一旦置かれると、スピンドル56の端は成形端部72を設けるために膨径される。国際公開番号WO98/58762として公表されたPCT国際出願GB98/01823 は、スピンドル56の当初延ばされている端を膨径させてそれを軸受6の内側コーン80に対する受け面として機能する成形端部72に転換するためのロータリー成形工程を開示している。成形端部72はその他の受け面に置き換えられてもよい。例えば、スピンドル56の端にナットがねじ込まれてもよいし、スピンドル56に係合する止め輪でもよい。
軸方向部22のカウンタボア50は、二つのコーン80のスラストリブ88の周りに流体バリアを確立するシール98を含んでいる。
ブレーキロータ8は、ドラム100と、そのドラム100から半径方向に突出するディスク102とを含んでいる(図2及び3)。ドラム100は、ハブ4のフランジ58の前面60によって支えられる後壁104をその端に備え、スタッド62上にねじ込まれるラグナット64によりホイールBとともにフランジ58に対して強固に保持されている。ドラム100は、内向きでかつ軸線Xと平行な円筒形の摩擦面106を備えている。ディスク102は、ハウジング2に対して半径方向部20の表面26と対向して回転し、かつX軸と直交する平坦な摩擦面108を備えている。
軸受6の内側のコーン80は、そのコーン拡張部92に締まりばめにてはめ合わされたターゲットホイール114を備えている(図2)。ターゲットホイール114は、その週縁に均等かつ狭い間隔で並べられた歯116を含んでいる。それらの歯は、ハウジング2の軸方向部22における介在面48の内側の領域に向けて設けられている。ここで、斜めのボア118が軸方向部22の内側に開口しており、その反対側の端は半径方向部20の後面28に近接した軸方向部22の外面に設けられている。斜めのボア118は、ターゲットホイール114上の歯116の直ぐ近くでかつそれらに向けられた内側の端を備えたセンサ120を含んでいる。センサ120は、ターゲットホイール114の回転を検出してハブ4の角運動速度を反映した電気信号を生成し、その信号はセンサ120の外側の端から引き出されたケーブル122を介して伝送される。
常用ブレーキ10は、切り抜き32の各端におけるリブ36間において、ハウジング2の半径方向部20の切り抜き32にはめ込まれ、かつ半径方向部20の突出部34に固定されたキャリパアセンブリ130を備えている(図3)。キャリパアセンブリ130は、ブレーキロータ8のディスク102上にある二つの平坦な摩擦面に対向して設けられたブレーキパッド132を備えている。加えて、常用ブレーキ10は、キャリパーアセンブリ130に取り付けられて、パッド132を同時に付勢するアクチュエータ134を備えている。通常、パッド132は、それらのパッド132が摩擦面102に接しない状態でパッド132間をディスク108が回転するように、互いに離されている。しかしながら、作動時には、アクチュエータ134がパッド132を同時に付勢し、それによりパッド132はディスク102の平坦な摩擦面108を挟み込み、ハブ4とロードホイールBとともにブレーキロータ8の回転を制動させる。
パーキングブレーキ12は、ブレーキロータ8のドラム100の領域内に設けられた弧状の一対のブレーキシュー140を含んでいる(図2及び3)。そのため、ブレーキシュー140は、プレート20の前面26に沿って、かつ概ねハウジング22の外側部分を取り巻くように設けられている。ブレーキシュー104は、ドラム100の円筒形の摩擦面106の輪郭を概ね追従し、かつ円筒形の摩擦面106を向くように設けられている。各シュー140は、プレート20の前面26を越えて突出するブレーキポスト38に対向する一端を備えている。シュー140の他端は、調節可能なスペーサ142によって接続されている。二つのシュー140は、ポスト38及びスペーサ142に対してシュー140の端を付勢するスプリング144により一体に付勢されている。シュー140は、ドラム100の円筒形の摩擦面106からわずかに移動された状態でポスト38上に多少浮いている。最後に、パーキングブレーキ12は、スプリング144の歪みに対抗してシュー140を別々に付勢するアクチュエータ146を備えており、そのために、シュー140はドラム100の摩擦面106にて支えられ、かつハブ4及びロードホイールBの回転を妨げる。二つのブレーキシュー140に代えて、ハウジング2に取り付けられたアクチュエータによって区分された端部を備える単一のブレーキシューが設けられていてもよい。
ハウジング2の軸方向部20及び半径方向部22が一体に鋳造されているため、ハウジング2は、従来のホイール取付機構のハウジングに基づくフランジのタイプに妨げられず、すなわちサスペンションアップライトに軸受アッセンブリを固定するためのフランジの必要性は排除される。そのフランジがなくなることにより、パーキングブレーキ12の構成要素のためのさらなる空間が確保され、かつ軸方向部22をして、典型的なホイール取付機構のハウジングよりも幾らか大きなサイズをとることが可能となる。勿論、拡大された軸方向部22は、軸受6を従来のホイール取付機構の軸受よりも大きいサイズとすることを許容する。最後に、軸方向部22と半径方向部20との一体化は、速度センサ120のための空間をさらに確保し、かつパーキングブレーキ12を邪魔することなくプレート28の内側にてハウジング22からワイヤを取り出すことを可能とする。
変形されたホイールアッセンブリC(図4)はホイール取付機構Aと非常に似ているが、ホイール取付機構Aのハウジング2といくつかの点で異なるハウジング150を備えている。他の点では、ホイール取付機構Cはホイール取付機構と本質的に同一である。より具体的に言えば、ハウジング150はステアリングナックルの形状であり、それ自体は、半径方向部152に加えてアッパ及びロアアーム154を含み、ハウジング150全体はそれらに沿って回転可能である。ハウジング150は、半径方向部152から前後に突出する軸方向部156も備えている。半径方向部152、アーム154、及び軸方向部156は、好ましくは単一の鋳物として、一体に形成される。
他の変形例のホイール取付機構D(図5)は、取付機構Aのハウジング2と多くの点で類似したハウジング160を備えている。それ自体は、半径方向部162と、軸方向部164とを含んでいるが、しかしハウジング2はチューブ164の端にてフランジ168に沿ってフランジ2にボルト止めされたアクスルチューブ166を備えている。取付機構Dは、取付機構Aのハブ4といくらか異なるハブ170をも備えている。ハブ170は、ブレーキロータ8及びロードホイールBが取り付けられるフランジ172と、フランジ172から延ばされて軸受6を貫くアクスルシャフト174とを備えており、そのシャフト174はスピンドル56よりも相当に長い(図2)。実際に、アクスルシャフト174はアクスルチューブ166を貫通してそれを越え、ハブ170にトルクを伝達するためのデファレンシャルに連結されている。シャフト174は、シャフト174の軸受6を保持するカラー176にはめ合わされている。
種々変形が可能である。例えば、二つのカップ82はハウジング22に取り付けられる一つのダブルカップに統合されてもよい。また、カップ82それ自体はハウジング22と一体化されてもよく、それによれば外側の軌道面94はハウジング22それ自体を機械加工した表面とされる。また、外側コーン80は、ハブ4のスピンドル56と一体化されてもよく、それによれば外側の軌道面86は、スピンドル56上の機械加工された表面とされる。さらに、テーパローラ軸受6は複列アンギュラコンタクト玉軸受に置き換えられてもよい。さらにまた、内側の取付機構A及びCのハブ4に対するスピンドル56の内部には、ハブ4にトルクを伝達するようにアクスルシャフトと順次連結された等速ジョイントと連結するためにスプラインが設けられてもよい。ハウジング2、150及び160は、鋳造物に代えて鍛造物であってもよいし、さらには溶接物でもよい。
本発明に従って構成された一形態に係るホイール取付機構、及びその取付機構から脱着されたホイールの斜視図。 図1の2−2線に沿った取付機構の断面図。 取付機構の分解斜視図。 取付機構の変形例の断面図。 取付機構の他の変形例の断面図。 従来技術に係るホイール取付機構の断面図。 図6の7−7線に沿った断面図。

Claims (24)

  1. 自動車のロードホイールのための取付機構であって、
    前面及び後面を備えた半径方向部、及び前記半径方向部と一体に形成されかつ前記半径方向部の前記前面を越えて突出する軸方向部とを含むハウジングと、
    前記ハウジングの前記軸方向部内に設けられた軸受と、
    前記ハウジング内にて軸線周りに回転できるように前記軸受内に延びる軸を備えるとともに、前記軸から外側に突出しかつ前記ハウジングの前記半径方向部の前記前面から間隔をあけられたフランジをも備えたハブと、
    前記ハブの前記フランジに取り付けられ、前記ハウジングの前記軸方向部を取り囲むドラム、及び前記半径方向部に沿って設けられたディスクを備えたブレーキロータと、
    前記ハウジングの前記半径方向部に取り付けられ、キャリパを備えた常用ブレーキと、
    前記ドラム内にて前記ハウジングに取り付けられ、シューを備えたパーキングブレーキと、
    を具備してなる取付機構。
  2. 前記ハウジングの前記軸方向部が、前記半径方向部の前記後面からも突出している請求項1に記載の取付機構。
  3. 前記ハウジングの前記半径方向部が、前記軸方向部よりも外側に設けられた切り抜きを含み、前記常用ブレーキが、前記切り抜き内にある請求項2に記載の取付機構。
  4. 前記半径方向部の前記前面に沿った前記ハウジングの前記半径方向部が、前記ブレーキロータの前記ドラムに対して前記ブレーキシューを付勢する機構を支えている請求項3に記載の取付機構。
  5. 前記軸受は、前記ハウジングの前記軸方向部によって支えられた内側及び外側の外軌道面と、前記ハブの前記軸によって支えられた内側及び外側の内軌道面と、内側の列及び外側の列に配置された転動体とを含み、前記軌道面は、前記内軌道面が一方向に傾けられ、前記外軌道面が反対方向に傾けられるようにして前記軸線に対して傾けられ、前記内側の列の前記転動体は前記内軌道面間にあり、前記外側の列の転動体は前記外軌道面間にある、請求項2に記載の取付機構。
  6. 前記ハブの前記スピンドルによって支えられたターゲットホイールと、前記ターゲットホイールの角運動速度を反映した信号を生成するために前記ターゲットホイールに向けられた前記ハウジング内のセンサと、をさらに具備する請求項5に記載の取付機構。
  7. 前記ターゲットホイールが、前記軸受の前記軌道面間に設けられるとともに、前記ハウジングの前記半径方向部の前記後面から接近可能である請求項6に記載の取付機構。
  8. 前記ハウジングが鋳物である請求項1に記載の取付機構。
  9. 自動車のロードホイールのための取付機構であって、
    前面及び後面が設けられた半径方向部、及び前記半径方向部と一体に鋳造され、前記半径方向部の前記前面及び前記後面の両者から突出するスリーブ状の軸方向部を備えたハウジングと、
    前記ハウジングの前記軸方向部内の軸、及び前記軸に取り付けられかつ前記半径方向部の前記前面から間隔をあけて前記ハウジングの外に設けられたフランジを備えたハブと、
    前記ハブの前記軸と前記ハウジングの前記軸方向部との間の軸受と、
    を具備してなる取付機構。
  10. 前記軸受は、前記ハウジングの前記軸方向部によって支えられた内側及び外側の外軌道面と、前記ハブの前記軸によって支えられた内側及び外側の内軌道面と、内側の列及び外側の列に配置された転動体とを含み、前記軌道面は、前記内軌道面が一方向に傾けられ、前記外軌道面が反対方向に傾けられるようにして前記軸線に対して傾けられ、前記内側の列の前記転動体は前記内軌道面間にあり、前記外側の列の転動体は前記外軌道面間にある、請求項2に記載の取付機構。
  11. 前記ハブの前記軸によって支えられたターゲットホイールと、前記ターゲットホイールの角運動速度を表す信号を示すために前記ターゲットホイールに向かって設けられた、前記ハウジングの前記軸方向部内のセンサと、をさらに具備している請求項10に記載の取付機構。
  12. 前記ターゲットホイールが前記軸受の前記軌道面間に設けられ、前記ハウジングの前記半径方向部の前記後面にて前記センサからケーブルが延びている請求項11に記載の取付機構。
  13. 前記半径方向部の前記前面に沿って、かつ前記前面を越えて突出する前記軸方向部のセグメントから半径方向外側に取り付けられた弧状のブレーキシューをさらに具備し、前記ブレーキシューは半径方向外側に移動可能である請求項9に記載の取付機構。
  14. 前記ハブの前記フランジに設けられ、かつ前記弧状のブレーキシューの周りに設けられたドラムを備えたブレーキロータをさらに具備している請求項13に記載の軸受。
  15. 前記ブレーキロータが、前記ハウジングの前記半径方向部の前記前面に沿った前記ドラムから半径方向外側に延びているディスクをさらに備えている請求項14に記載の軸受。
  16. 前記ハウジングの前記半径方向部に取り付けられ、前記ブレーキロータの前記ディスクが間を回転するパッドを備えた常用ブレーキをさらに具備する請求項15に記載の取付機構。
  17. 前記ハウジングがステアリングナックルとして機能するように、前記ハウジングの前記半径方向部と一体に形成されたアームを備えている請求項9に記載の取付機構。
  18. 前記ハウジングがアクスルチューブに取り付けられ、前記ハブの前記軸が前記チューブを貫いて延びている請求項9に記載の取付機構。
  19. 自動車のロードホイールのためのハウジングであって、
    前面及び後面を備えるとともに、概略円形の周縁、及び前記周縁の外側に開口する切り抜きをも備えた半径方向部と、
    前記半径方向部と一体に形成され、かつ前記半径方向部の前記前面及び前記後面を越えて突出し、軸受を保持するように構成されたスリーブ状の軸方向部と、
    を具備してなるハウジング。
  20. 前記半径方向部と一体に形成されたパーキングブレーキポストをさらに具備する請求項29に記載のハウジング。
  21. 前記ハウジングが回転してステアリングナックルとして機能し得るように前記半径方向部と一体に形成されたアームをさらに具備する請求項19に記載のハウジング。
  22. 鋳物として形成されている請求項21に記載のハウジング。
  23. 鍛造物として形成されている請求項21に記載のハウジング。
  24. 溶接物として形成されている請求項21に記載のハウジング。

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