JP2016094971A - 締結装置、車両のハブベアリング取り付け装置 - Google Patents

締結装置、車両のハブベアリング取り付け装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ボルト等の締結部材により被締結体を取り付け体に固定する際に、被締結体の取り付け角度を任意に調節可能とする。【解決手段】第1の軸線方向に沿って延びる締結部材により、前記締結部材の一端側の当接部と取り付け体との間に挿通された被締結体を締結する締結装置であって、前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記取り付け体との間に配置された第1球面座金対と、前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記当接部との間に配置された第2球面座金対と、を有し、前記被締結体を前記第1の軸線に対して任意の角度に傾けた位置で、前記締結部材の軸力で、前記被締結体を前記第1球面座金対と前記第2球面座金対に挟持して固定する。【選択図】図2

Description

本発明は、ボルト等の締結部材により被締結体を取り付け体に固定する際に、被締結体の取り付け角度を調節可能とする技術に関する。
従来、自動車の後輪の懸架装置において、車軸式懸架装置がコンパクトカーを中心に採用されている。車軸式懸架装置は、トーションビーム式、トレーリングアーム式、ツイストビーム式等がある。例えば、トレーリングアーム式の懸架装置は、ピポッド軸により軸支されたトレーリングアームの後端部に、ハブベアリングが固定される。ハブベアリングは、ボルトにより、トレーリングアームの後端部に設けられた取り付け部に取り付ける(特許文献1、図1、図3)。
一般に、自動車の後輪の懸架装置は、キャンバー角、トーイン角が付与されていないため、ハブベアリングは、車軸の軸心方向と、取り付けボルトの軸心とを平行にして取り付けられる。
したがって、ハブベアリングの軸線を車軸の軸線に対して傾け、キャンバー角やトーイン角といった角度を付与しようとしても、キャンバー角やトーイン角といった角度を任意に付与することができなかった。
特開2013−056657号公報
本発明の目的は、ボルト等の締結部材により被締結体を取り付け体に固定する際に、被締結体の取り付け角度を任意に調節可能とする締結装置、およびこの締結装置を用いた車両のハブベアリング取り付け装置を提供しようとするものである。
本発明による締結装置の第1の構成は、第1の軸線方向に沿って延びる締結部材により、前記締結部材の一端側の当接部と取り付け体との間に挿通された被締結体を締結する締結装置であって、前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記取り付け体との間に配置された第1球面座金対と、前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記当接部との間に配置された第2球面座金対と、を有し、前記被締結体を前記第1の軸線に対して任意の角度に傾けた位置で、前記締結部材の軸力で、前記被締結体を前記第1球面座金対と前記第2球面座金対に挟持して固定することを特徴とする。
本発明による締結装置の第2の構成は、上記した第1の構成において、前記締結部材は、前記当接部としての頭部を有するボルトであって、前記取り付け体に設けたねじ孔に前記ボルトのねじ部をねじ込む構成であることを特徴とする。
本発明による締結装置の第3の構成は、上記した第1の構成において、前記締結部材は、前記当接部としての頭部を有するボルトであって、前記取り付け体に設けたボルト挿通孔に前記ボルトのねじ部を挿通し、挿通部のねじ部にナットが螺合する構成であることを特徴とする。
本発明による締結装置の第4の構成は、上記したいずれかの構成において、前記第1球面座金対と前記第2球面座金対は、円盤状の部材の第1面を平坦面に形成し、第2面を凹状の球面に形成した凹状球面カラーと、円盤状の部材の第1面を平坦面に形成し、第2面を前記凹状球面カラーの内周面に面接触する凸状の球面に形成した凸状球面カラーとにより構成したことを特徴とする。
本発明による締結装置の第5の構成は、上記したいずれかの構成の締結装置における前記締結部材と、前記第1球面座金対と、前記第2球面座金対で構成される第1の締結ユニット、前記第1の締結ユニットと離隔して前記取り付け体に取り付けられると共に前記被締結体が挿通される、前記第1締結ユニットと同構成の第2締結ユニットと、を有することを特徴とする。
本発明による締結装置の第6の構成は、上記した第5の構成において、前記第1締結ユニットと前記第2締結ユニットにおける前記取り付け体と前記第1球面座金対との間の距離を異ならせる調整シムを有することを特徴とする。
本発明による締結装置の第7の構成は、上記した第6の構成において、前記調整シムは、前記第1締結ユニットと前記第2締結ユニットのいずれかに配置したことを特徴とする。
本発明による車両のハブベアリング取り付け装置の第1の構成は、ハブベアリングと、前記ハブベアリングが取り付けられる取り付け体と、前記ハブベアリングの上下に2つずつ形成された締結部材挿通孔と、前記上下の各締結部材挿通孔に対応してそれぞれ配置された上記した第5の締結装置の構成における第1締結ユニットおよび前記第2締結ユニットと、を有し、前記上下の第1締結ユニットと前記上下の第2締結ユニットにより、ハブベアリングの両面側に前記第1球面座金対と前記第2球面座金対を配置し、各締結部材により、前記ハブベアリングを前記取り付け体に固定することを特徴とする。
本発明による車両のハブベアリング取り付け装置の第2の構成は、上記した第1の構成において、前記上下の第1締結ユニット、または前記上方または下方の第1締結ユニットおよび第2締結ユニットのハブベアリングと取り付け体との間に、厚みを有する調整シムを配置したことを特徴とする。
本発明による車両のハブベアリング取り付け装置の第3の構成は、上記した第1または第2の構成において、前記ハブベアリングには、前記取り付け体側にキャリパーを取り付けるためのキャリパー取り付け体が配置されていることを特徴とする。
本発明の締結装置によれば、被締結体をボルト等の締結部材の軸線方向に対して任意の角度に傾けて取り付け体に固定することができる。
また、被締結体を2点間で固定する場合も、調整シムを用いるだけで、被締結体を任意の角度に傾けて取り付け体に固定することができる。
さらに、車軸式後輪懸架装置に採用されるハブベアリング取り付け装置によれば、トーイン角やキャンバー角を容易に付与することができる。特に、従来のハブベアリング取り付け装置をそのまま使用して、トーイン角やキャンバー角を容易に付与することができる。
本発明の第1実施形態を示す締結装置の断面図で、被締結体の傾きが0度の場合を示す。 図1の締結装置の被締結体の傾きがα(α>0度)の場合を示す断面図。 図1に示す凹状の球面座金(球面カラー)と凸状の球面座金(球面カラー)の斜視図。 本発明の第2実施形態の締結装置を示す断面図で、被締結体の傾きが0度の場合を示す。 図4の締結装置の被締結体の傾きがα(α>0度)の場合を示す断面図。 本発明の第3実施形態を示す車両のハブベアリング取り付け装置の横断面図で、車軸の軸線とハブベアリングの軸線が平行の場合を示す。 図6に示す車軸の軸線とハブベアリングの軸線とが傾きがα(α>0度)の場合を示す断面図。 図6に示す車両のハブベアリング取り付け装置の分解斜視図。 従来のトレーリングアーム式懸架装置の車両のハブベアリング取り付け装置の横断面図。
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態を示す締結装置の断面図で、被締結体の傾きが0度の場合を示す。図2は図1の締結装置の被締結体の傾きがα(α>0度)の場合を示す断面図、図3は図1に示す凹状の球面座金(球面カラー)と凸状の球面座金(球面カラー)の斜視図である。
図1〜図3において、締結装置1は、ボルト2と、ナット3と、第1の球面座金対4と、第2の球面座金対5と、被締結体6と、取り付け体7を有する。締結装置1は、被締結体6を取り付け体7にボルト2とナット3により、第1の球面座金対4と第2の球面座金対5を介して固定する。本実施形態において、ボルト2と、ナット3と、第1の球面座金対4と、第2の球面座金対5とを締結ユニット8と称す。
ボルト2は頭部21に六角穴22が形成された六角穴付きボルトで、軸部23の先端部にねじ部24が形成されている。頭部21の座面211は、軸部23の軸線L1に対して直交する平面に形成されている。ナット3は、ボルト2のねじ部24に螺合する。ナット3の座面31は、ナット3の軸線L1に対して直交する平面に形成されている。
第1球面座金対4は、図3に示すように、第1凹状球面カラー41と、第1凸状球面カラー42とにより構成する。第2球面座金対5も、第1球面座金対4と同様に第2凹状球面カラー51と、第2凸状球面カラー52とにより構成する。本実施形態において、第1球面座金対4と第2球面座金対5は同じ凹状、凸状球面カラーを用いているので、第1球面座金対4の構成について説明し、第2球面座金対5の説明は省略する。
第1凹状球面カラー41は、円盤部材411の第1面412を平坦面とし、第2面413を凹形状の球面とする。また、中心部にはボルト挿通孔414が形成される。ボルト挿通孔414の軸心を通る軸線は軸線L1と平行であり、座面をなす第1面412は軸線L1に対して直交する平面に形成される。
第1凸状球面カラー42は、円盤部材421の第1面422を平坦面とし、第2面423を凸形状の球面とする。また、中心部にはボルト挿通孔424が形成される。ボルト挿通孔424の軸心を通る軸線は軸線L1と平行であり、座面をなす第1面422は軸線L1に対して直交する平面に形成される。第1凹状球面カラー41と第1凸状球面カラー42は、凹面の第1面413と、凸面の第1面423を向かい合わせにし、凹面内に凸部を嵌合させる。凹状の第1面413を構成する凹状球面の曲率と、凸状の第1面423を構成する凸状球面の曲率とは等しく設定している。
したがって、第1凹状球面カラー41と第1凸状球面カラー42は、凹面と凸面を面接触させた状態で任意の向きに向きを変更することができる。軸線L1に対し、例えば第1凸状球面カラー42の軸線の傾きを変更することができる。
被締結体6は、ボルト2の軸部23が挿通するボルト挿通孔61を有し、第1面62および第2面63において、ボルト挿通孔61の周囲は平坦面な座面611に形成される。
取り付け体7は、ボルト2の軸部23が挿通するボルト挿通孔71を有し、第1面72および第2面73において、ボルト挿通孔71の周囲は平坦な座面711に形成される。
第1球面座金対4は、第1凹状球面カラー41の第1面412を取り付け体7に当接させ、第1凸状球面カラー42の第1面422を被締結体6に当接させる。また、第2球面座金対5は、第2凹状球面カラー51の第1面512をボルト2の頭部21の座面211に当接させ、第2凸状球面カラー52の第1面522を被締結体6に当接させる。
すなわち、被締結体6は、その両面に第1凸状球面カラー42の第1面422と、第2凸状球面カラー52の第1面522を対向して配置する。
本実施形態において、締結ユニット8は、被締結体6を取り付け体7にボルト2とナット3により固定する際、ボルト2の軸線L1と、被締結体6のボルト挿通孔61の軸線とを平行(一致)とするには、図1に示すように、第1球面座金対4と第2球面座金対5における各第1凸状球面カラー42と第2凸状球面カラー52の軸線をボルト2の軸線L1に一致させる。この場合、ボルト2に螺合するナット3を締め付けると、第1球面座金対4と第2球面座金対5における各第1凸状球面カラー42と第2凸状球面カラー52は、各第1凹状球面カラー41と第2凹状球面カラー51に湾曲した凹凸の球面同士が加圧接触する。締付力は、ボルト2の軸部23の軸線L1方向に作用する軸力である。
ここで、第1球面座金対4(第2球面座金対5)は、第1凹状球面カラー41と第1凸状球面カラー42とに締付力が作用した場合、凹面と凸面との面接触の向き、すなわち第1凹状球面カラー41に対する第1凸状球面カラー42の傾きに関係なく、その傾いた状態を維持して締め付けられるという特徴を有する。
したがって、図1に示すように、被締結体6をボルト2の軸線L1に対して傾けない状態で、被締結体6を取り付け体7に固定することができる。
次に、被締結体6をボルト2の軸線L1(取り付け体7の水平面)に対して角度α傾けて、取り付け体7に取り付ける場合を図2に示す。
図2において、ナット3をボルト2に対して緩く締め付けた状態で被締結体6の傾きを取り付け角度αに調整し、傾きの調整が終了後、ナット3をボルト2に緩みなく締め付ける。被締結体6の両面に当接する第1凸状球面カラー42と第2凸状球面カラー52は、傾き調整の際に、被締結体6の傾きに追従して対をなす第1凹状球面カラー41と第2凹状球面カラー51に対して湾曲面同士の接触を維持した状態で向きを変える。そして、ナット3をボルト2に対して強く締め付けると、第1球面座金対4と第2球面座金対5は、対をなす第1凹状球面カラー41と第1凸状球面カラー42、および対をなす第2凹状球面カラー42と第2凸状球面カラー52とが傾き調整された状態で締め付けられる。
したがって、被締結体6は、傾きαを維持して取り付け体7に固定される。
なお、被締結体6のボルト挿通孔61、第1凸状球面カラー42のボルト挿通孔424、第2凸状球面カラー52のボルト挿通孔524の内径は、ボルト2の軸部23の外径よりも大径とし、被締結体6、第1凸状球面カラー42および第2凸状球面カラー52の傾きを許容できるようにする。
なお、本実施形態において、ボルト2はナット3により締め付けられるが、取り付け体7のボルト挿通孔71に代えてねじ孔を形成し、ボルト2を取り付け体7のねじ孔にねじ込んで被締結体6を固定するようにしても良い。
第2実施形態
図4および図5は本発明による締結装置の第2実施形態を示す。図4および図5において、図1および図2に示す部材と同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
図1、図2に示す第1実施形態では、一つの被締結体6を一つの締結ユニット8で取り付け体7に傾き調整可能に取り付ける場合を示している。これに対し、本第2実施形態は、一つの被締結体6を2つの締結ユニット8(8A、8B)により取り付け体7に傾き調整可能に取り付ける場合を示す。
本実施形態において、取り付け体7には、第1締結ユニット8Aと第2締結ユニット8Bの各ボルト2が挿通するボルト挿通孔71(71A、71B)がそれぞれ形成されている。被締結体6には、第1締結ユニット8Aと第2締結ユニット8Bの各ボルト2が挿通するボルト挿通孔61(61A、61B)がそれぞれ形成されている。
図4は、被締結体6を取り付け体7に対し、離隔配置した第1締結ユニット8Aと第2締結ユニット8Bにより平行に固定した締結装置10を示す。図4に示す平行取り付け状態は、第1締結ユニット8Aの第1球面座金対4と、第2締結ユニット8Bの第1球面座金対4が被締結体6と取り付け体7との間に配置され、各第1球面座金対4は厚み(軸線L1方向の長さ)が等しい。したがって、被締結体6の長手方向の軸線L2は、ボルト2の軸線L1に対して直角(傾き0)に固定される。
図5は、図4に示す傾き0の状態に対し、被締結体6の長手方向の軸線L2をボルト2の軸線L1に対して角度α傾けた固定状態を示す。傾きは、第1締結ユニット8Aの第1座金対4と、取り付け体7との間に1枚または複数枚の調整シム9を配置することで角度αに対応する厚さtを得る。
なお、取り付け体7のボルト挿通孔71に代えて、ボルト2がねじ込まれるねじ孔を形成し、ボルト2を取り付け体7のねじ孔にねじ込むことで、被取り付け体6を取り付け体7に第1締結ユニット8Aと第2締結ユニット8Bにより固定するようにしても良い。また、ボルト2は、六角穴付ボルト以外に、六角ボルト、フランジボルト、スタッドボルト/ナットでも良く、ナットは取り付け体7に溶接した構成であっても良い。
被締結体6が傾くと、取り付け体7に対する被締結体6の投影距離は変化する。したがって、被締結体6の一対のボルト挿通孔61の位置が一対のボルト2の軸線L1に対してずれる。
ところで、被締結体6のボルト挿通孔61の内径はボルト2の軸部23の外径に対してクリアランスを有しているので、ボルト2とボルト挿通孔61とのずれが少なければ前記ずれは前記クリアランスが吸収でき、被締結体6を傾けることができる。
しかし、ボルト2とボルト挿通孔61とのずれが大きく、このずれを前記クリアランスが吸収できない場合には、被締結体6を所定の角度に傾けることができない。そこで、取り付け体7のボルト挿通孔71を長手方向に沿って長孔に形成し、ボルト2の軸線L1の位置を調整可能とする。このため、被締結体6が大きく傾いても、ボルト2の取り付け位置を調整することで、被締結体6のボルト挿通孔61にボルト2の軸部23を挿通させることができる。
また、取り付け体7にボルト挿通孔ではなく、ねじ孔を形成した場合、被締結体6のボルト挿通孔61を長穴にすることで、被締結体6を所定の角度に確実に傾けることができる。
第3実施形態
図6、図7および図8は、本発明の第3実施形態を示す。
図6はトレーリングアーム式の懸架装置のトレーリングアームの後端部(ハブ側)にハブベアリングを取り付けた状態を示し、車軸の軸線とハブベアリングの軸線が平行の場合を示す。図7は、図6に示す車軸の軸線とハブベアリングの軸線とが平行な状態から傾きがα(α>0度)に角度調整した状態を示し、例えばトーイン角を設定した場合を示す。図8は、図6に示す平行状態におけるハブベアリングの取り付け部分の分解斜視図を示す。なお、図1〜図5に示す部材と同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。また、締結ユニット8は、ボルト2がトレーリングアーム100のハブ側端部に設けた取り付け体をなす取り付け部101に設けたねじ孔23にねじ込まれる。
図6および図8において、ハブベアリング25は、本体部26とフランジ部27とを不図示の軸受を介して同軸に配置し、本体部26に対してフランジ部27が回転自在に取り付けられる。フランジ部27には、ディスクブレーキのブレーキロータ29が取り付けられる。
ハブベアリング25の本体部26と、キャリパー取り付け板24は合わさった状態で配置される。キャリパー取り付け板24には、ブレーキキャリパー28が固定される。ブレーキキャリパー28には、ピストン(不図示)とブレーキパッド30が配置される。ハブベアリング25の本体部26と、キャリパー取り付け板24には、ボルト挿通孔261、241が軸回りの4か所に設けられている。
ボルト挿通孔261、241は、上下に2つずつ形成される。そして、上側のボルト挿通孔261、241には上第1締結ユニット8Aと上第2締結ユニット8Bの各ボルト2を挿通する。また、下側のボルト挿通孔261、241には下第1締結ユニット8Cと下第2締結ユニット8Dの各ボルト2を挿通する。また、これらのボルト挿通孔261、241に合わせて、取り付け部101にねじ孔23が形成される。なお、ハブベアリング25をトレーリングアーム100の取り付け部101に第1球面座金対4を介して取り付けるようにしても良い。
上第1締結ユニット8Aと上第2締結ユニット8B、下第1締結ユニット8Cと下第2締結ユニット8Dは、第1球面座金対4をトレーリングアーム100の取り付け部101と、キャリパー取り付け板24との間に配置し、第2球面座金対5をハブベアリング25の本体部26とボルト2の頭部22との間に配置する。
図6に示す取り付け状態は、被締結体であるハブベアリング25の軸線L2がボルト2の軸線L1(車軸方向)と平行である。ハブベアリング25の平行状態は、従来では図9に示すように、単にボルト2のみにより、ハブベアリング25とキャリパー取付板24をトレーリングアーム100の取り付け部101のねじ孔23にねじ込んで固定することで得ていた。
図9に示す従来の締結方式において、ハブベアリング25の軸線L2を車軸の軸線L1に対して傾けた状態で固定することはできない。
これに対し、本実施形態では、調整用シム9をキャリパー取付板24と、トレーリングアーム100の取り付け部22との間に配置することで、車軸の軸線L1に対しハブベアリング25の軸線L2を角度α傾けることが可能となる。
したがって、上第1締結ユニット8Aと下第1締結ユニット8Cに調整用シム9を配置するとトーイン角を設定することができる。また、上第1締結ユニット8Aと上第2締結ユニット8Bに調整用シム9を配置すればキャンバー角を設定することができる。
本実施形態において、調整用シム9は単に平板形状で、しかも厚みが一定のものを使用することができる。また、図9に示す従来のハブベアリング25の取付構造において、4本のボルト2に第1球面座金対4と第2球面座金対5を取り付けるだけで、本実施形態の上第1締結ユニット8Aと上第2締結ユニット8B、下第1締結ユニット8Cと下第2締結ユニット8Dを得ることができる。
1、10 締結装置
2 ボルト
3 ナット
4 第1球面座金対
5 第2球面座金対
6 被締結体
7 取り付け体
8(8A、8B、8C、8D) 締結ユニット
9 調整シム
21 トレーリングアーム
22 取り付け部
23 ねじ孔
24 キャリパー取り付け板
25 ハブベアリング
26 本体
27フランジ
28 キャリパー
29 ブレーキロータ
30 ブレーキパッド

Claims (10)

  1. 第1の軸線方向に沿って延びる締結部材により、前記締結部材の一端側の当接部と取り付け体との間に挿通された被締結体を締結する締結装置であって、
    前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記取り付け体との間に配置された第1球面座金対と、
    前記締結部材に挿通され、前記被締結体と前記当接部との間に配置された第2球面座金対と、
    を有し、
    前記被締結体を前記第1の軸線に対して任意の角度に傾けた位置で、前記締結部材の軸力で、前記被締結体を前記第1球面座金対と前記第2球面座金対に挟持して固定する締結装置。
  2. 前記締結部材は、前記当接部としての頭部を有するボルトであって、前記取り付け体に設けたねじ孔に前記ボルトのねじ部をねじ込む構成であることを特徴とする請求項1に記載の締結装置。
  3. 前記締結部材は、前記当接部としての頭部を有するボルトであって、前記取り付け体に設けたボルト挿通孔に前記ボルトのねじ部を挿通し、挿通部のねじ部にナットが螺合する構成であることを特徴とする請求項1に記載の締結装置。
  4. 前記第1球面座金対と前記第2球面座金対は、円盤状の部材の第1面を平坦面に形成し、第2面を凹状の球面に形成した凹状球面カラーと、円盤状の部材の第1面を平坦面に形成し、第2面を前記凹状球面カラーの内周面に面接触する凸状の球面に形成した凸状球面カラーとにより構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の締結装置。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の締結装置における前記締結部材と、前記第1球面座金対と、前記第2球面座金対で構成される第1の締結ユニット、
    前記第1の締結ユニットと離隔して前記取り付け体に取り付けられると共に前記被締結体が挿通される、前記第1締結ユニットと同構成の第2締結ユニットと、
    を有する締結装置。
  6. 前記第1締結ユニットと前記第2締結ユニットにおける前記取り付け体と前記第1球面座金対との間の距離を異ならせる調整シムを有することを特徴とする請求項5に記載の締結装置。
  7. 前記調整シムは、前記第1締結ユニットと前記第2締結ユニットのいずれかに配置したことを特徴とする請求項6に記載の締結装置。
  8. ハブベアリングと、
    前記ハブベアリングが取り付けられる取り付け体と、
    前記ハブベアリングの上下に2つずつ形成された締結部材挿通孔と、
    前記上下の各締結部材挿通孔に対応してそれぞれ配置された請求項5に記載の第1締結ユニットおよび前記第2締結ユニットと、
    を有し、前記上下の第1締結ユニットと前記上下の第2締結ユニットにより、ハブベアリングの両面側に前記第1球面座金対と前記第2球面座金対を配置し、各締結部材により、前記ハブベアリングを前記取り付け体に固定することを特徴とする車両のハブベアリング取り付け装置。
  9. 前記上下の第1締結ユニット、または前記上方または下方の第1締結ユニットおよび第2締結ユニットのハブベアリングと取り付け体との間に、厚みを有する調整シムを配置したことを特徴とする請求項8に記載の車両のハブベアリング取り付け装置。
  10. 前記ハブベアリングには、前記取り付け体側にキャリパーを取り付けるためのキャリパー取り付け体が配置されていることを特徴とする請求項8または9に記載の車両のハブベアリング取り付け装置。
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