JP2019172026A - Steering knuckle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵される車輪を回転可能に支持するステアリングナックルに関する。 The present invention relates to a steering knuckle that rotatably supports a steered wheel.
ステアリングナックルは、車体を支える懸架装置、および車体に支持されたロアアームにより、車両上下方向において支持されている。ステアリングナックルは、操舵される車輪が回転可能に支持される支持体と、ロアアームが取り付けられる下部アームとを備える。下部アームは、支持体の下端から下垂している。特許文献1には、車幅方向の内方に突出する一対の突条部が下部アームに設けられたステアリングナックルの一例が開示されている。一対の突条部は、下部アームが下垂する方向に沿って延びている。一対の突条部を設けることにより、下部アームの車両前後方向回りの断面二次モーメントが向上する。これにより、下部アームの質量の増加を抑えつつ、下部アームの強度を向上させることができる。 The steering knuckle is supported in the vehicle vertical direction by a suspension device that supports the vehicle body and a lower arm supported by the vehicle body. The steering knuckle includes a support body on which a steered wheel is rotatably supported, and a lower arm to which a lower arm is attached. The lower arm hangs from the lower end of the support. Patent Document 1 discloses an example of a steering knuckle in which a pair of protrusions protruding inward in the vehicle width direction are provided on a lower arm. The pair of protrusions extend along the direction in which the lower arm hangs down. By providing the pair of ridges, the secondary moment of inertia of the lower arm around the vehicle longitudinal direction is improved. Thereby, the intensity | strength of a lower arm can be improved, suppressing the increase in the mass of a lower arm.
車両走行中において、縁石衝突などにより車輪に車幅方向の衝撃力が作用したとき、ステアリングナックルの下部アームは、ロアアームからの反力を受ける。当該反力は、車幅方向の外方を向く。これにより、下部アームに設けられた一対の突条部には、引張応力が作用する。一対の突条部は、その形状から引張応力が集中しやすい部分である。このため、当該衝撃力により、下部アームが破断するおそれがある。 While the vehicle is running, when an impact force in the vehicle width direction acts on the wheels due to a curb collision or the like, the lower arm of the steering knuckle receives a reaction force from the lower arm. The reaction force is directed outward in the vehicle width direction. Thereby, a tensile stress acts on a pair of protrusion part provided in the lower arm. The pair of protrusions are portions where tensile stress tends to concentrate due to the shape. For this reason, the lower arm may be broken by the impact force.
本発明は、上述の事情に鑑み、質量の増加を抑えつつ、下部アームに作用する引張応力の集中を緩和することが可能なステアリングナックルを提供することをその課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a steering knuckle capable of reducing concentration of tensile stress acting on a lower arm while suppressing an increase in mass.
本発明によれば、操舵される車輪が回転可能に支持される支持体と、前記支持体の下端につながり、かつ車体に支持されるロアアームが取り付けられる下部アームと、を備え、前記下部アームは、前記支持体から下垂する連結部と、前記連結部の下端から車幅方向の内方に向けて突出し、かつ前記ロアアームが取り付けられるアーム取付け部と、を有し、前記連結部は、前記車幅方向の内方を向く内面と、車両前後方向における前記内面の両端から前記車幅方向の内方に向けて突出する一対の突条部と、を有し、一対の前記突条部の各々は、前記車幅方向の内方を向き、かつ前記内面よりも前記車幅方向の内方に位置する頂面と、前記車両前後方向を向き、かつ前記車幅方向において前記頂面と前記内面との間に位置する内側面と、前記内面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の内方に向けて凹状である第1曲面と、前記頂面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の外方に向けて凸状である第2曲面と、を有し、前記第1曲面および前記第2曲面の各々の曲率半径が、少なくとも前記アーム取付け部の近傍において前記支持体から前記アーム取付け部にかけて徐々に大となることを特徴とするステアリングナックルが提供される。 According to the present invention, a support body rotatably supported by a steered wheel, and a lower arm connected to a lower end of the support body and attached to a lower arm supported by a vehicle body, the lower arm includes A connecting portion that hangs down from the support, and an arm mounting portion that protrudes inward in the vehicle width direction from the lower end of the connecting portion and to which the lower arm is attached. An inner surface facing inward in the width direction, and a pair of protrusions projecting inward in the vehicle width direction from both ends of the inner surface in the vehicle longitudinal direction, each of the pair of protrusions Are directed inwardly in the vehicle width direction and located inward of the vehicle width direction relative to the inner surface, and directed in the vehicle longitudinal direction, and in the vehicle width direction, the top surface and the inner surface An inner surface located between the inner surface and the inner surface And a first curved surface that is connected to the inner surface and is concave toward the inside of the ridge, and is connected to the top surface and the inner surface and is convex toward the outside of the ridge. A radius of curvature of each of the first curved surface and the second curved surface is gradually increased from the support to the arm mounting portion at least in the vicinity of the arm mounting portion. A featured steering knuckle is provided.
本発明にかかるステアリングナックルによれば、質量の増加を抑えつつ、下部アームに作用する引張応力の集中を緩和することが可能となる。 According to the steering knuckle according to the present invention, it is possible to alleviate the concentration of tensile stress acting on the lower arm while suppressing an increase in mass.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について、添付図面に基づいて説明する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図7に基づき、本発明の一実施形態にかかるステアリングナックルAについて説明する。ステアリングナックルAは、操舵される車輪を取り付けるためのホイールハブ(図示略)を回転可能に支持している。ステアリングナックルAの説明では、当該車輪が右側前輪である場合を対象とする。ステアリングナックルAは、マクファーソンストラット式の懸架装置に支持されている。ステアリングナックルAは、支持体10、上部アーム20、下部アーム30、タイロッドアーム40および一対のブレーキキャリパアーム50を備える。ステアリングナックルAは、たとえば鋳鉄製である。
A steering knuckle A according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The steering knuckle A rotatably supports a wheel hub (not shown) for attaching a wheel to be steered. In the description of the steering knuckle A, the case where the wheel is the right front wheel is targeted. The steering knuckle A is supported by a McPherson strut suspension system. The steering knuckle A includes a
ここで、説明の便宜上、これらの図において示されるuprを車両上方向、dwを車両下方向、frを車両前方向、rrを車両後方向、rhを車両右方向、lhを車両左方向とする。以下の説明で、特記なく上下を用いる場合は、車両上下方向の上下を指し、特記なく前後を用いる場合は、車両前後方向の前後を指す。車幅方向の内方とは、車幅方向(車両左右方向)のうち車内側(車室側)を向く方向を指す。車幅方向の外方とは、車幅方向のうち車外側を向く方向を指す。 Here, for convenience of explanation, upr shown in these drawings is the vehicle upward direction, dw is the vehicle downward direction, fr is the vehicle forward direction, rr is the vehicle rearward direction, rh is the vehicle rightward direction, and lh is the vehicle leftward direction. . In the following description, when using the top and bottom without any special mention, it indicates the top and bottom in the vertical direction of the vehicle. The inner side in the vehicle width direction refers to the direction facing the vehicle inner side (vehicle compartment side) in the vehicle width direction (vehicle left-right direction). The outward direction in the vehicle width direction refers to the direction facing the vehicle outer side in the vehicle width direction.
支持体10は、図1および図2に示すように、車幅方向に貫通した開口部11を有する円筒状の部材である。開口部11には、ハブベアリング(図示略)が取り付けられている。ホイールハブは、ハブベアリングに取り付けられている。これにより、ホイールハブは、ハブベアリングを介して開口部11において回転可能に支持されている。ホイールハブには、車幅方向の外方に向けて突出する複数のハブボルト(図示略)が設けられている。複数のハブボルトを用いることにより、操舵される車輪がホイールハブに取り付けられる。これにより、操舵される車輪が支持体10に回転可能に支持される構成をなす。ホイールハブの車幅方向の内方には、車輪を回転させるためのドライブシャフト(図示略)が連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上部アーム20は、図1および図2に示すように、支持体10の上端につながる部材である。上部アーム20は、車両上方に向けて延びている。上部アーム20の上端には、懸架装置の一部を構成するストラット60が取り付けられている。これにより、ステアリングナックルAは、懸架装置に支持される構成をなす。
The
下部アーム30は、図1および図2に示すように、支持体10の下端につながる部材である。下部アーム30は、連結部31およびアーム取付け部32を有する。連結部31は、支持体10の下端から下垂している。アーム取付け部32は、連結部31の下端から車幅方向の内方に向けて突出している。アーム取付け部32には、車両上下方向に貫通する取付け孔321が設けられている。アーム取付け部32には、車体に支持されるロアアーム70が車両下方から取り付けられている。ロアアーム70は、ボールジョイント(図示略)を介してアーム取付け部32に取り付けられている。当該ボールジョイントは、取付け孔321に取り付けられている。これにより、ステアリングナックルAは、ロアアーム70に回転可能に支持される構成をなす。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3および図4に示すように、連結部31は、内面31A、外面31B、一対の第1突条部311および一対の第2突条部312を有する。内面31Aは、車幅方向の内方を向く。外面31Bは、車幅方向の外方を向く。一対の第1突条部311は、車両前後方向における内面31Aの両端から車幅方向の内方に向けて突出している。一対の第2突条部312は、車両前後方向における外面31Bの両端から車幅方向の外方に向けて突出している。一対の第1突条部311および一対の第2突条部312は、いずれも連結部31が下垂する方向に沿って延びている。これにより、図5〜図7に示すように、連結部31の下垂する方向に対する横断面は、H形をなしている。なお、本発明にかかる特許請求の範囲に記載の「一対の突条部」は、一対の第1突条部311に相当する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the connecting
図5〜図7に示すように、一対の第1突条部311の各々は、頂面311A、内側面311B、第1曲面311C、第2曲面311Dおよび外側面311Eを有する。頂面311Aは、車幅方向の内方を向く。頂面311Aは、内面31Aよりも車幅方向の内方に位置する。内側面311Bは、車両前後方向を向く。内側面311Bは、車幅方向において頂面311Aと内面31Aとの間に位置する。一方の第1突条部311の内側面311Bと、他方の第1突条部311の内側面311Bは、車両前後方向において互いに向き合っている。第1曲面311Cは、内面31Aおよび内側面311Bにつながっている。第1曲面311Cは、第1突条部311の内方に向けて凹状であり、かつ曲率半径R1の円曲面をなす。第2曲面311Dは、頂面311Aおよび内側面311Bにつながっている。第2曲面311Dは、第1突条部311の外方に向けて凸状であり、かつ曲率半径R2の円曲面をなす。外側面311Eは、車両前後方向において内側面311Bとは反対側を向く。外側面311Eは、頂面311Aにつながっている。
As shown in FIGS. 5 to 7, each of the pair of
図5〜図7に示すように、第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2は、少なくともアーム取付け部32の近傍において支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に大となるようにされている。アーム取付け部32の近傍とは、連結部31において、その下方に位置し、かつアーム取付け部32につながる部分である。図3および図4には、当該部分の区間Lを示している。図4に示すように、当該部分は、車両前後方向から視て略直角に屈曲している。第1突条部311の区間Lに示す部分における第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2の変化に伴い、一対の第1突条部311の最大幅Bは、支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に大となる。最大幅Bは、内面31Aと第1曲面311Cとの境界から外側面311Eまでの車両前後方向における一対の第1突条部311の寸法である。これに対して、一対の第1突条部311の高さH(内面31Aから頂面311Aまでの距離)は、支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に小となる。なお、第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2は、一対の第1突条部311の全体にわたって変化してもよい。
As shown in FIGS. 5 to 7, the curvature radius R1 of the first
タイロッドアーム40は、図1および図2に示すように、支持体10の後端につながる部材である。タイロッドアーム40は、車両後方に向けて延びている。タイロッドアーム40の後端には、操舵装置の一部を構成するタイロッド80がボールジョイント(図示略)を介して取り付けられている。操舵輪(ハンドル)を回転させると、ラック・アンド・ピニオン機構によりタイロッド80が車幅方向に沿って動作する。タイロッド80の動作に伴い、ステアリングナックルAは、ストラット60とともに図2に示すキングピン軸Nの回りに回転する。これにより、車輪の操舵がなされる。
The
一対のブレーキキャリパアーム50は、図1に示すように、支持体10の前端につながる部材である。一対のブレーキキャリパアーム50には、ブレーキキャリパが取り付けられる。ホイールハブの車幅方向の外方において、ホイールハブにディスクロータ(図示略)が取り付けられている。ディスクロータは、ホイールハブと一体となって回転する。ブレーキキャリパは、ディスクロータを車幅方向に挟み得る構成となっている。ブレーキペダルを踏むと、油圧などによりブレーキキャリパがディスクロータを車幅方向に挟み込む。これにより、ホイールハブの回転方向とは逆方向の摩擦力がディスクロータに作用して車輪が制動される。一対のブレーキキャリパアーム50は、第1アーム51および第2アーム52を含む。第1アーム51は、支持体10および上部アーム20の双方の前端につながっている。第2アーム52は、第1アーム51よりも車両下方に位置し、かつ支持体10および下部アーム30の双方の前端につながっている。第1アーム51および第2アーム52は、車両前方に向けて突出している。ブレーキキャリパは、第1アーム51および第2アーム52の双方の前端に取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the pair of
次に、ステアリングナックルAの作用効果について説明する。 Next, the function and effect of the steering knuckle A will be described.
ステアリングナックルAの下部アーム30の連結部31は、車両前後方向における内面31Aの両端から車幅方向の内方に向けて突出する一対の第1突条部311を有する。一対の第1突条部311の各々は、第1曲面311Cおよび第2曲面311Dを有する。第1曲面311Cは、内面31A、および第1突条部311の内側面311Bにつながり、かつ第1突条部311の内方に向けて凹状である。第2曲面311Dは、第1突条部311の頂面311A、および内側面311Bにつながり、かつ第1突条部311の外方に向けて凸状である。第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2は、少なくともアーム取付け部32の近傍において支持体10から下部アーム30のアーム取付け部32にかけて徐々に大となる。これにより、ロアアーム70から受ける反力によって一対の第1突条部311に作用する引張応力が分散され、連結部31においてより広範囲に伝達される。このため、一対の第1突条部311に作用する引張応力の集中が緩和される。
The connecting
第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2が変化する連結部31の区間Lにおいて、一対の第1突条部311の最大幅Bは、支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に大となる。これに対して、一対の第1突条部311の高さHは、支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に小となる。これにより、下部アーム30の質量の増加を抑えることができる。したがって、ステアリングナックルAによれば、質量の増加を抑えつつ、下部アーム30に作用する引張応力の集中を緩和することが可能となる。
In the section L of the connecting
第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2が変化する連結部31の区間Lにおいて、一対の第1突条部311の最大幅Bは、支持体10からアーム取付け部32にかけて徐々に大となる。これにより、一対の第1突条部311に作用する引張応力をより効果的に分散させることができる。
In the section L of the connecting
第1曲面311Cの曲率半径R1、および第2曲面311Dの曲率半径R2が変化する連結部31の区間Lにおいて、一対の第1突条部311の横断面(図5〜図7に示す断面)の面積は、急変ではなく、徐々に変化している。これにより、一対の第1突条部311が延びる方向における引張応力の変化が緩やかなものとなるため、下部アーム30に作用する引張応力の集中の緩和に好適となる。
In the section L of the connecting
連結部31は、車両前後方向における外面31Bの両端から車幅方向に向けて突出する一対の第2突条部312を有する。一対の第1突条部311および一対の第2突条部312により、連結部31の下垂する方向に対する横断面はH形をなしている。これにより、連結部31の車両前後方向回りの断面二次モーメントが増加するため、質量の増加を抑えつつ、下部アーム30の強度の向上を図ることができる。
The
本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the present invention can be changed in various ways.
A:ステアリングナックル
10:支持体
11:開口部
20:上部アーム
30:下部アーム
31:連結部
31A:内面
31B:外面
311:第1突条部
311A:頂面
311B:内側面
311C:第1曲面
311D:第2曲面
32:アーム取付け部
321:取付け孔
40:タイロッドアーム
50:ブレーキキャリパアーム
51:第1アーム
52:第2アーム
60:ストラット
70:ロアアーム
80:タイロッド
R1,R2:曲率半径
H:高さ
B:最大幅
L:区間
N:キングピン軸
A: Steering knuckle 10: Support body 11: Opening part 20: Upper arm 30: Lower arm 31:
Claims (1)
前記支持体の下端につながり、かつ車体に支持されるロアアームが取り付けられる下部アームと、を備え、
前記下部アームは、前記支持体から下垂する連結部と、前記連結部の下端から車幅方向の内方に向けて突出し、かつ前記ロアアームが取り付けられるアーム取付け部と、を有し、
前記連結部は、前記車幅方向の内方を向く内面と、車両前後方向における前記内面の両端から前記車幅方向の内方に向けて突出する一対の突条部と、を有し、
一対の前記突条部の各々は、前記車幅方向の内方を向き、かつ前記内面よりも前記車幅方向の内方に位置する頂面と、前記車両前後方向を向き、かつ前記車幅方向において前記頂面と前記内面との間に位置する内側面と、前記内面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の内方に向けて凹状である第1曲面と、前記頂面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の外方に向けて凸状である第2曲面と、を有し、
前記第1曲面および前記第2曲面の各々の曲率半径が、少なくとも前記アーム取付け部の近傍において前記支持体から前記アーム取付け部にかけて徐々に大となることを特徴とする、ステアリングナックル。 A support on which a steered wheel is rotatably supported;
A lower arm connected to the lower end of the support and to which a lower arm supported by the vehicle body is attached;
The lower arm has a connecting portion that hangs down from the support, and an arm mounting portion that protrudes inward in the vehicle width direction from the lower end of the connecting portion and to which the lower arm is attached,
The connecting portion includes an inner surface facing inward in the vehicle width direction, and a pair of ridge portions protruding from both ends of the inner surface in the vehicle front-rear direction toward the inner side in the vehicle width direction,
Each of the pair of ridges faces inward in the vehicle width direction, and has a top surface positioned inward in the vehicle width direction with respect to the inner surface, faces in the vehicle longitudinal direction, and extends in the vehicle width. An inner surface located between the top surface and the inner surface in a direction, a first curved surface connected to the inner surface and the inner surface and concave toward the inside of the protrusion, and the top surface A second curved surface connected to the inner side surface and convex toward the outside of the ridge,
A steering knuckle, wherein a radius of curvature of each of the first curved surface and the second curved surface gradually increases from the support to the arm mounting portion at least in the vicinity of the arm mounting portion.
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