JP2015054554A - ステアリングナックル - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングナックルにおけるタイロッドが連結されるアーム部の基部付近に生じる応力を低減させるための技術を提供する。
【解決手段】本発明のある態様のステアリングナックル１は、車輪支持体が連結される本体部１０と、本体部１０から延在し、タイロッドの連結部５２を有するアーム部と、本体部１０及びアーム部の少なくとも一方において、タイロッドからの入力によりアーム部にかかる荷重の連結部５２から本体部１０への伝達経路上に設けられ、荷重を分散して本体部１０側へ伝達させる凹部６０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のステアリングナックルに関する。

従来、車輪を回転自在に支持しつつ、ロワアームやタイロッド等と連結されるステアリングナックルが知られている（例えば特許文献１参照）。ステアリングナックルは、車輪支持体が取り付けられる本体部と、本体部から車両前後方向に延びてタイロッドが連結されるアーム部とを備える。

特開２００７−０２２２５０号公報

上述したステアリングナックルでは、タイロッドから車輪を転舵させるための入力があると、アーム部に曲げ荷重がかかる。この曲げ荷重は、アーム部の基部（根元）付近に集中する傾向にあり、このため、アーム部の基部付近に大きな応力が発生する傾向にあった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステアリングナックルにおけるタイロッドが連結されるアーム部の基部付近に生じる応力を低減させるための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリングナックルは、車輪支持体が連結される本体部と、本体部から延在し、タイロッドの連結部を有するアーム部と、本体部及びアーム部の少なくとも一方において、タイロッドからの入力によりアーム部にかかる荷重の連結部から本体部への伝達経路上に設けられ、荷重を分散して本体部側へ伝達させる凹部と、を備える。この態様によれば、ステアリングナックルにおけるタイロッドが連結されるアーム部の基部付近に生じる応力を低減させることができる。

上記態様において、本体部は、車輪支持体を本体部に連結するための締結部材の挿通孔及び締結座面を有し、凹部は、締結座面が設けられた側の表面における締結座面と連結部との間の領域に設けられてもよい。また、上記態様において、凹部は、締結座面の近傍に設けられてもよい。これらの態様によっても、アーム部の基部付近に生じる応力を低減させることができる。

さらに、上記いずれかの態様において、凹部は、連結部側から本体部側に近づくにつれて、アーム部の延在方向に対して直交する方向の長さが大きくなる形状を有してもよい。これにより、アーム部の基部付近に生じる応力をより確実に低減させることができる。

本発明によれば、ステアリングナックルにおけるタイロッドが連結されるアーム部の基部付近に生じる応力を低減させるための技術を提供することができる。

図１（Ａ）は、車幅方向内側から見たときの実施の形態に係るステアリングナックルの概略構造を示す図である。図１（Ｂ）は、車両下側から見たときの実施の形態に係るステアリングナックルの概略構造を示す図である。 図２（Ａ）は、締結座面、タイロッド取付アーム部及び凹部の概略構造を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｃ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、ステアリングナックルの凹部近傍の３次元モデルを示す図である。 図４（Ａ）は、凹部を設けない場合の荷重の伝達を説明するための模式図である。図４（Ｂ）は、凹部を設けた場合の荷重の伝達を説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１（Ａ）は、車幅方向内側から見たときの実施の形態に係るステアリングナックルの概略構造を示す図である。図１（Ｂ）は、車両下側から見たときの実施の形態に係るステアリングナックルの概略構造を示す図である。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、ＦＲは車両前後方向前方、ＩＮは車幅方向内方、ＵＰは車両上方を表す。

ステアリングナックル１は、例えばストラット式のサスペンション装置に用いられ、本体部１０と、サスペンション取付アーム部２０と、ロワアーム取付部３０と、ブレーキキャリパ取付部４０と、タイロッド取付アーム部５０と、凹部６０と、を備える。

本体部１０はその中央部に、車輪を回転自在に支持する車輪支持体が挿入される開口部１２を有する。車輪支持体は、例えばハブベアリングである。また、本体部１０は、車輪支持体を本体部１０に連結するための締結部材の挿通孔１４を、開口部１２の周囲に複数有する。本実施の形態では、本体部１０は３つの挿通孔１４を有し、第１の挿通孔１４が開口部１２よりも上方に配置され、第２の挿通孔１４が開口部１２よりも下方で第１の挿通孔１４よりも車両前方に、第３の挿通孔１４が開口部１２よりも下方で第１の挿通孔１４よりも車両後方に配置される。

各挿通孔１４は、その中心軸１４Ｌが車幅方向に延在するように設けられる。また、各挿通孔１４は、車幅方向内側の開口端の周縁部に締結座面１６を有する。本体部１０へは、例えば以下のようにして車輪支持体が連結される。すなわち、車輪支持体が開口部１２に挿入された状態で、車輪支持体側の締結孔が本体部１０の挿通孔１４と重ね合わされる。そして、締結部材としてのボルトが、車幅方向外側から車輪支持体側の挿通孔及び本体部１０の挿通孔１４に挿通され、締結座面１６に突き当てられた締結部材としてのナットに螺合する。これにより、車輪支持体が本体部１０に連結される。本実施の形態では、締結座面１６は浮きボス形状を有するが（図２（Ｂ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）、特にこれに限定されず、締結座面１６はザグリ形状であってもよい。

サスペンション取付アーム部２０は、本体部１０の上部から、上方且つ車幅方向内方に延びるように形成される。サスペンション取付アーム部２０には、サスペンション装置に連結するためのサスペンション取付部２２が２つ設けられる。

ロワアーム取付部３０は、本体部１０の下部に設けられ、ロワアームが連結される。ブレーキキャリパ取付部４０は、本体部１０の車両前方側に２つ設けられ、ブレーキキャリパが取り付けられる。

タイロッド取付アーム部５０、すなわちナックルアームは、本体部１０の車両後方側に設けられる。タイロッド取付アーム部５０は、本体部１０から車両後方側且つ車両内側に延在する。本実施の形態では、タイロッド取付アーム部５０は、本体部１０に設けられた締結座面１６の近傍から突出する。本体部１０の締結座面１６が設けられた側の表面と、タイロッド取付アーム部５０の同じ側の表面とは、凹部６０が設けられた領域を除いて滑らかに連続する。タイロッド取付アーム部５０は、その先端にステアリング機構のタイロッドが連結される連結部５２を有する。連結部５２は、タイロッドエンドが連結される連結孔５４を有する。連結孔５４は、その中心軸５４Ｌが車両上下方向に延在するように設けられる。

凹部６０は、本体部１０及びタイロッド取付アーム部５０の少なくとも一方の表面に設けられる。凹部６０は、タイロッド取付アーム部５０の表面のみ若しくは本体部１０の表面のみに設けられてもよいし、本体部１０とタイロッド取付アーム部５０とにまたがって設けられてもよい。本実施の形態では、タイロッド取付アーム部５０の基部近傍に凹部６０が設けられる。以下、凹部６０について、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照しながら詳細に説明する。

図２（Ａ）は、締結座面、タイロッド取付アーム部及び凹部の概略構造を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２（Ｃ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、ステアリングナックルの凹部近傍の３次元モデルを示す図である。図４（Ａ）は、凹部を設けない場合の荷重の伝達を説明するための模式図である。図４（Ｂ）は、凹部を設けた場合の荷重の伝達を説明するための模式図である。図４（Ｂ）では、便宜上、凹部６０の延在範囲を網掛けして示している。

凹部６０は、本体部１０及びタイロッド取付アーム部５０の少なくとも一方において、タイロッドからの入力によりタイロッド取付アーム部５０にかかる荷重、例えば曲げ荷重の、連結部５２から本体部１０への伝達経路上に設けられる。当該伝達経路上に設けられた凹部６０は、荷重を分散して本体部１０側へ、すなわち凹部６０よりも下流側へ伝達させる。

本実施の形態では、凹部６０は、締結座面１６が設けられた側、すなわち車幅方向内側のステアリングナックル１の表面における、締結座面１６と連結部５２との間の領域Ｒに設けられる。また、タイロッド取付アーム部５０は、少なくとも基部の断面形状が略矩形状であり、車幅方向内側を向く表面に凹部６０が設けられる。

好ましくは、凹部６０は、車幅方向から見て本体部１０の挿通孔１４とタイロッド取付アーム部５０の連結部５２とを結ぶ線Ｃ（図１（Ａ）参照）と重なる領域に設けられる。この線Ｃは、例えば連結孔５４の中心軸５４Ｌ上の点と挿通孔１４の中心軸１４Ｌ上の点とを結ぶ線であり、さらには中心軸５４Ｌ上で且つ連結孔５４の孔内部の中心に位置する点５４ＬＣと、中心軸１４Ｌ上で且つ挿通孔１４の孔内部の中心に位置する点１４ＬＣとを結ぶ線である。線Ｃは、タイロッド取付アーム部５０にかかる曲げ応力の連結部５２から本体部１０への伝達経路における最短経路に相当する。あるいは、ステアリングナックル１は、タイロッド取付アーム部５０の基部における車両上下方向の中央領域に凹部６０を有する。このような配置により、後述する凹部６０の荷重分散作用による応力低減効果をより確実に発揮させることができる。

また、凹部６０は、締結座面１６の近傍に設けられることが好ましい。前記「近傍に設けられる」とは、例えば凹部６０の締結座面１６側の端部が、タイロッド取付アーム部５０の延在方向における線Ｃの中心よりも締結座面１６側に位置するように、凹部６０が設けられることをいう。本実施の形態では、凹部６０は、その締結座面１６側の端部が、締結座面１６の浮きボスを構成する、本体部１０の表面から車幅方向に延在する側面１６ａの端部に接するように設けられている。凹部６０を締結座面１６の近傍に配置することで、後述する凹部６０の荷重分散作用による応力低減効果をより確実に発揮させることができる。凹部６０の連結部５２側の端部の位置については特に制限はなく、当該端部が連結部５２に接するように凹部６０が設けられてもよいが、後述する荷重分散作用の観点から、当該端部は連結部５２から離間して配置されることが好ましい。すなわち、タイロッド取付アーム部５０の車幅方向内側を向く表面には、連結部５２に隣接して凹部６０の延在しない領域が存在することが好ましい。

凹部６０の深さＥ、言い換えれば凹部６０の車幅方向の長さ、あるいは凹部６０の最深部から凹部６０に隣接するタイロッド取付アーム部５０の表面までの車幅方向距離は、例えば１ｍｍ以上である。また、タイロッド取付アーム部５０の延在方向に対して直交する方向の長さＦは、最大の部分で例えば挿通孔１４の直径以上、あるいは１０ｍｍ以上である。タイロッド取付アーム部５０の延在方向に対して平行する方向の長さＧは、最大の部分で例えば５ｍｍ以上である。凹部６０が設けられた領域におけるタイロッド取付アーム部５０の車幅方向長さと、凹部６０の深さとの比は、例えば１０：１〜２：１である。

また、図４（Ｂ）に示すように、凹部６０は、車幅方向から見て、連結部５２側から本体部１０側に近づくにつれて、タイロッド取付アーム部５０の延在方向に対して直交する方向の長さＦが大きくなる形状を有する。このような形状を有することで、凹部６０の後述する荷重分散作用による応力低減効果をより確実に発揮させることができる。図４（Ｂ）に示す凹部６０は、略半円形状であって、曲線部（弧）が連結部５２側に位置し、直線部（弦）が締結座面１６側に位置するように設けられているが、凹部６０の形状は特にこれに限定されない。例えば、凹部６０は三角形状であって、一つの頂点が連結部５２側に位置し、当該頂点の対辺が締結座面１６側に位置するように設けられてもよい。

凹部６０は、本体部１０とタイロッド取付アーム部５０の接続領域の肉厚を薄くする、すなわち当該接続領域の表面の一部を肉盗みすることで形成することができる。このように、肉盗みにより凹部６０を形成することで、凹部６０の形成によるステアリングナックル１の重量増加を回避することができる。

図４（Ａ）に示すように、タイロッド取付アーム部５０にかかる荷重Ｐの連結部５２から締結座面１６への伝達経路上に凹部６０が設けられていない場合、荷重Ｐは、主に最短の伝達経路（図１（Ａ）の線Ｃ）を通って締結座面１６に伝達される。この場合、タイロッド取付アーム部５０の根元近傍、特に締結座面１６のＲ形状の側面１６ａ（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）のうち連結部５２に近い領域Ｑに荷重が集中し、その結果、領域Ｑに発生する応力が増大する傾向にあった。

これに対し、図４（Ｂ）に示すように、タイロッド取付アーム部５０にかかる荷重Ｐの連結部５２から締結座面１６への伝達経路上に凹部６０が設けられた場合、連結部５２から本体部１０側に最短経路上を進む荷重Ｐは、凹部６０により分散される。そして、荷重Ｐの一部は、タイロッド取付アーム部５０の車幅方向内側の表面のうち凹部６０が延在しない領域、すなわち基部の上下端領域を経由して締結座面１６側に伝達される。すなわち、凹部６０により荷重Ｐが分散され、荷重Ｐの一部が凹部６０を迂回して締結座面１６に伝達される。したがって、荷重Ｐは、凹部６０を設けない場合に比べて、タイロッド取付アーム部５０のより広い範囲に分散されながら本体部１０側へ進行する。これにより、領域Ｑにおける荷重Ｐの集中を緩和できるため、領域Ｑに発生する応力を小さくすることができる。

また、タイロッド取付アーム部５０の基部に発生する応力を低減させる方法としては、タイロッド取付アーム部５０の基部に肉盛りをして、当該部分の断面係数を大きくすることが考えられるが、肉盛りをするとステアリングナックルの重量が増加してしまう。また、肉盛りをする場合、タイロッド取付アーム部５０の基部近傍におけるステアリングナックル１と他部品との間隔や、切削工具等を差し込むスペース等を確保するために、肉盛りできる箇所に制限があった。このため、効率よく肉盛りをすることが困難であった。

例えば、タイロッド取付アーム部５０の基部の中央領域に、タイロッド取付アーム部５０の延在方向に延びるように肉盛りすることで、肉盛り量に対する応力低減効果を高めることができる。しかしながら、上述した他部品との間のクリアランス等を確保するために、タイロッド取付アーム部５０の基部に、上下方向に延びるように肉盛りしなければならない場合があった。この場合、肉盛り量に対する応力低減効果が比較的低く、一定の応力低減効果を得るためには肉盛り量を増やす必要があった。

これに対し、本実施の形態では、凹部６０により荷重Ｐを分散させることで、タイロッド取付アーム部５０の基部近傍に発生する応力の増大を抑制している。そして、凹部６０は、本体部１０及び／又はタイロッド取付アーム部５０の表面の一部を肉盗みすることで形成できる。このため、ステアリングナックル１の重量増加を抑制しながら、タイロッド取付アーム部５０に生じる応力を小さくすることができる。また、凹部６０の形成は、他部品とのクリアランス等を確保する上での制約を受けない。このため、凹部６０は、肉盛りする場合に比べて配置の自由度が大きい。

以上説明したように、本実施の形態に係るステアリングナックル１は、タイロッド取付アーム部５０の基部に、タイロッド取付アーム部５０にかかる曲げ荷重を分散させて本体部１０側へ伝達する凹部６０を有する。凹部６０を設けることで、本体部１０へ向けてタイロッド取付アーム部５０を進行する荷重は分散されるため、タイロッド取付アーム部５０の基部付近に生じる応力を小さくすることができる。

また、本実施の形態では、タイロッド取付アーム部５０が本体部１０の締結座面１６の近傍から突出している。そして、凹部６０は、締結座面１６と連結部５２との間の領域Ｒに設けられる。タイロッド取付アーム部５０の付け根近傍にハブベアリングの締結部が配置される構成では、当該締結部と連結部５２とを結ぶ直線上で且つ締結座面１６の近傍の領域Ｑにおいて応力が増大する傾向にある。これに対し、上述のように凹部６０を設けることで、当該領域Ｑに集中する荷重を分散させることができるため、領域Ｑに生じる応力を小さくすることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態と変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

１ ステアリングナックル、 １０ 本体部、 １４ 挿通孔、 １６ 締結座面、 ５０ タイロッド取付アーム部、 ５２ 連結部、 ６０ 凹部、 Ｃ 線、 Ｐ 荷重、 Ｒ 領域。

Claims (4)

1. 車輪支持体が連結される本体部と、
   前記本体部から延在し、タイロッドの連結部を有するアーム部と、
   前記本体部及び前記アーム部の少なくとも一方において、タイロッドからの入力により前記アーム部にかかる荷重の前記連結部から前記本体部への伝達経路上に設けられ、前記荷重を分散して本体部側へ伝達させる凹部と、
   を備えることを特徴とするステアリングナックル。
2. 前記本体部は、車輪支持体を本体部に連結するための締結部材の挿通孔及び締結座面を有し、
   前記凹部は、前記締結座面が設けられた側の表面における前記締結座面と前記連結部との間の領域に設けられる請求項１に記載のステアリングナックル。
3. 前記凹部は、前記締結座面の近傍に設けられる請求項２に記載のステアリングナックル。
4. 前記凹部は、連結部側から本体部側に近づくにつれて、前記アーム部の延在方向に対して直交する方向の長さが大きくなる形状を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステアリングナックル。