JP2020097386A - 軽量ナックル - Google Patents

Abstract

【課題】容易に組立可能で、または、樹脂かつ強化繊維のシートを入れ込むことが可能で、かつさらなる軽量化を図ることが可能な軽量ナックルを提供する。【解決手段】軽量ナックルは、板金又は樹脂製の板状部材を主として形成される。軽量ナックルは、切り欠き部１１５又は軸孔１５を有するベース板状部材１０と、ベース板状部材上に配置され、切り欠き部又は軸孔に合わせて、開口を形成するように湾曲した第１外周半体板状部材２０及び第２外周半体板状部材３０と、を備える。第１外周半体板状部材２０及び前記第２外周半体板状部材３０は、各々結合されるフランジ部２２，２１とフランジ部３１，３２、またはこれらの部材を一体化させた形状を備える。【選択図】図１

Description

本発明は軽量ナックルに関する。

自動車のナックル部、特にマクファーソンストラット式サスペンションのナックル及びダブルウィッシュボーン式ザスペンションのナックルの製造は鋳造でおこなっていた。従来法の鋳造／鍛造では、ナックルの強度は確保することができるが、中実部分が残ってしまうので軽量化には限界が有り、重量の増加が免れなかった。更に、鋳造/鍛造では、後工程で切削等の作業が発生することにより工数増が問題となっていた。

このような問題を解決するため、板金剛板を使ってナックルを製造する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、少なくとも１つの板金部材から形成され、ベアリングケースを具備した板金製ナックルにおいて、前記板金部材の内側及び／又は外側の一部分に減衰部材を配設した板金製ナックルが開示されている。これにより、少なくとも1つの板金部材から形成された板金製ナックルにおいて、重量増をできるだけ抑えて軽量化を図ると同時に、減衰能を高めることの可能となっている。また、特許文献２には、第１及び第２のナックル構成部品を組み合わせた状態で少なくとも第１のナックル構成部品の一部を折り曲げることにより、第１及び第２のナックル構成部品を相互離脱不能に一体化したナックルが開示されている。

特開２００５−１３２２５５号公報 特開２００５−１４５３５５号公報

特許文献１では、他の部品との結合部などにパイプを使用しなければならない。また、鋳造で作られた減衰部材を用いているため、その分重量が増している。更に、パイプや減衰部を用いていることにより、板厚は１０ｍｍ以上に設定しなければならず、やはり軽量化には限界がある。また、これは、板状を主として、構成されていないために、強化繊維のシートを入り込んだ樹脂を用いた軽量化を行うことができなかった。

また、特許文献２ではパイプ材を使うことはないが、その代わりに、多数の係合突片を設け、それに対応する凹部に折り曲げて、互いに接合している。そのため、煩雑な組付け工程が発生し、その分の工数が余計にかかってしまう。更に係合片の折り曲げに強度が必要とされるので板厚は１０ｍｍ以上とする必要がある。そのため、軽量化には限界があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、容易に組立可能で、または、樹脂かつ強化繊維のシートを入れ込むことが可能で、かつさらなる軽量化を実現可能な軽量ナックルを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる軽量ナックルは、切り欠き部又は軸孔を有するベース板状部材と、前記ベース板状部材上に配置され、前記切り欠き部又は前記軸孔に合わせて、開口を形成するように湾曲した第１外周半体板状部材及び第２外周半体板状部材と、を備え、前記第１外周半体板状部材及び前記第２外周半体板状部材には、各々結合されるフランジ部を備えるものである。または、これらの部材を一体化させた形状を備えるものである。

本発明により、容易に組立可能で、または樹脂や強化繊維のシートを入り込むことが可能で、かつさらなる軽量化を実現可能な軽量ナックルを提供することができる。

実施の形態１にかかる軽量ナックルの分解図である。 実施の形態１にかかる軽量ナックルの組立図である。 実施の形態２にかかる軽量ナックルの分解図である。 実施の形態２にかかる軽量ナックルの組立図である。 実施の形態３にかかる軽量ナックルの分解図である。 実施の形態３にかかる軽量ナックルの組立図である。 実施の形態３にかかる軽量ナックルの６面図である。 実施の形態４にかかる軽量ナックルの斜視図である。 実施の形態４にかかる軽量ナックルの６面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

本発明の実施の形態について説明する前に、まず、本発明の概要を簡単に説明する。本発明は、自動車のナックルに関し、特にマクファーソンストラット式サスペンションと、ダブルウィッシュボーン式サスペンションのナックルに関する。本発明にかかるナックルは、マクファーソンストラット式の他の部品の構造を変更せずに、有限要素法により算出された強度の確保と、部品連結機能を両立させるものである。また、本発明にかかるナックルは鋳造工程を必要とせず、組立が容易で、素材の選定及び組み合わせの自由度の高い、軽量ナックルを提供することを目的とする。

［実施の形態１］
図１及び図２を参照して、実施の形態１にかかる軽量ナックルの構造を説明する。
図１は、実施の形態１にかかる軽量ナックルの分解図である。図２は、実施の形態１にかかる軽量ナックルの組立図である。

本実施の形態にかかる軽量ナックルは、ベース板状部材１０と、ベース板状部材１０上に配置され、互いに結合された第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０とを備えている。ベース板状部材１０と第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０は、３次元方向に湾曲している。また、取付部材２１０と取付部材３２０は、３次元方向に湾曲しており、使用する素材等を考慮の上、強度を向上させるために、追加してもよい。このように、負荷の高い箇所において、取付部材２１０と取付部材３２０を追加したり、あるいは、板厚を厚くしたりすることで、強度を増大させることができる。すなわち、本実施の形態によれば、従来法の鋳造、鍛造よりも自由度が高く、ナックルの所望の箇所の強度を自由に変更することができ、強度設定の自由度を向上させることができる。

これらのナックルの構成部品は、一般鋼板、ステンレスチール、マグネシウム、高強度樹脂、繊維強化樹脂などの高強度素材からなる板状部材とすることができる。また、板金又は樹脂製の板状部材の厚さは、金属製の場合は、１０ｍｍ未満（例えば、５ｍｍ以下、より好ましくは２．５ｍｍ〜５ｍｍ）とすることができ、樹脂製の場合は２０ｍｍ未満を主とした厚みで構成することができる。よって、ナックルのさらなる軽量化を図ることができる。

ベース板状部材１０は、平板状の本体部１２の略中央に、ハブベアリングなどの部品を収容するための略円状の軸孔１５を有する。

第１外周半体板状部材２０は、略平板状の本体部２５の両端において、屈曲した締結用フランジ部２１，２２を有する。第２外周半体板状部材３０は、略Ｕ字状に湾曲した本体部３５の両先端において、外側に屈曲した締結用フランジ部３１、３２を有する。

図２は、これらの構成部材を組み付けたナックルの斜視図である。図２に示すように、第１外周半体板状部材２０の締結用フランジ部２１と、第２外周半体板状部材３０の締結用フランジ部３１が重ね合わされ、フランジ合わせによる結合（溶接による接合）が行われる。同様に、第１外周半体板状部材２０の締結用フランジ部２２と、第２外周半体板状部材３０の締結用フランジ部３２が重ね合わされ、フランジ合わせによる結合（溶接による接合）が行われる。これらの締結用フランジ部２１と、締結用フランジ部３１との間、かつ、締結用フランジ部２２と締結用フランジ部３２との間は、中空になっているので、鋳造／鍛造によるナックルに比べて、軽量化を実現することができる。なお、締結用フランジ部２１と、締結用フランジ部３１との間のフランジ合わせの間に、取付部材２１０を追加して、強度を確保してもよい。締結用フランジ部２２と締結用フランジ部３２との間のフランジ合わせの間に、取付部材３２０を追加して、強度を確保してもよい。このように、中空構造のナックルに、用途に応じて、取付部材を追加することで、必要箇所にのみ強度を増強することで、強度設定の自由度を向上させることができる。

また、図２に示すように、第２外周半体板状部材３０は、略Ｕ字状の本体部３５の上端部全体において、内側に向かって屈曲した内周フランジ部３６を有する。同様に、第１外周半体板状部材２０も、略平板状の本体部２５の上端部全体において、内側に向かって屈曲した内周フランジ部２６を有する。すなわち、第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０を組み付けた状態では、第２外周半体板状部材３０の略Ｕ字状の本体部３５と第１外周半体板状部材２０の略平板状の本体部２５により開口を形成し、当該開口の全体にわたって内側に向かって屈曲したフランジ（内周フランジ部２６、３６）が形成される。これにより、軽量化された板厚の薄い板状部材を使用しつつ、必要箇所のナックルの強度を確保することができる。なお、図２に示すように、ナックルの構成部品が組み付けられた状態では、ベース板状部材１０の軸孔１５と第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０による当該開口は、ハブベアリングなどの部品を収容できるように位置合わせされる。

更に第２外周半体板状部材３０は、図２に示すように、略Ｕ字状の本体部３５の下端部において、ベース板状部材１０の本体部１２に着座する部分に、外側に向かって屈曲した外周フランジ部３７を有する。これにより、軽量化された板厚の薄い板状部材を使用しつつ、ナックルの強度を確保することができる。ベース板状部材１０と、第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０の組立体は、溶接により接合される。

以上のように構成されたナックルは、複数の取付孔１２ａ、１２ｄ，３５ａ、３１ａ、３２ａ等にショックアブソーバアセンブリ、キャリパマウントアセンブリ、タイロッド、アーム等の他の構成部品（図示せず）をボルトによって接続することができる。

［実施の形態２］
図３及び図４を参照して、実施の形態２にかかる軽量ナックルの構造を説明する。
図３は、実施の形態２にかかる軽量ナックルの分解図である。図４は、実施の形態２にかかる軽量ナックルの組立図である。図３及び図４では、実施の形態１と同一の構成要素は、図１及び図２と同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態のベース板状部材１０は、平板状の本体部１２の略中央に、軸孔１５の代わりに、軸用切り欠き部１１５が形成されている。

図４に示すように、ナックルの構成部品がすべて組み付けられた状態では、ベース板状部材１０の軸用切り欠き部１１５と第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０による当該開口は、ハブベアリングなどの部品を収容できるように位置合わせされる。

本実施の形態によっても、軽量化された板厚の薄い板状部材を使用しつつ、必要箇所において、ナックルの強度を確保することができる。

［実施の形態３］
図５〜図７を参照して、実施の形態３にかかる軽量ナックルの構造を説明する。
図５は、実施の形態３にかかる軽量ナックルの分解図である。図６は、実施の形態３にかかる軽量ナックルの組立図である。図７は、実施の形態３にかかる軽量ナックルの６面図である。図７において、図７（ａ）の矢印を向いた状態で見たとき、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は背面図、図７（ｄ）は右側面図、図７（ｅ）は左側面図、図７（ｆ）は底面図をそれぞれ示す。なお、図６の矢印方向と、図７（ａ）の矢印方向は同一方向を示している。図５〜図７では、実施の形態１と同一の構成要素は、図１及び図２と同一の符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態にかかるベース板状部材１０は、上部ベース板状部材１００と底部ベース板状部材１２０とを有する。上部ベース板状部材１００及び底部ベース板状部材１２０はいずれも３次元方向に湾曲している。上部ベース板状部材１００は、本体部１１２の略中央部に、軸用切り欠き部１１５を有する。底部ベース板状部材１２０は、本体部１２２の略中央部に、軸用切り欠き部１２５を有する。底部ベース板状部材１２０は、本体部１２２の外縁部には、上部ベース板状部材１００に向かって延びた外縁フランジ部１２６が設けられている。これにより、ベース板状部材１０自体を更に軽量化することができる。

図６に示すように、上部ベース板状部材１００と底部ベース板状部材１２０は、溶接により接合された後、軸用切り欠き部１１５と軸用切り欠き部１２５がちょうど整合する。上部ベース板状部材１００と底部ベース板状部材１２０は、組み付けられた状態で、互いの間において、部分的に中空構造となっている。ナックルの構成部品が組み付けられた状態では、上部ベース板状部材１００の軸用切り欠き部１１５と、底部ベース板状部材１２０の軸用切り欠き部１２５と、第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０による当該開口は、ハブベアリングなどの部品を収容できるように位置合わせされる。

図７（ａ）に示すように、ベース板状部材１０の軸用切り欠き部１１５は、第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０による当該開口よりも小さい略円形状となっている。ハブベアリングなどの部品をナックルの上部から挿入し、当該開口及び軸用切り欠き部１１５に嵌め込むことができる。

［実施の形態４］
図８及び図９を参照して、実施の形態４にかかる軽量ナックルの構造を説明する。図８は、実施の形態４にかかる軽量ナックルの斜視図である。本実施の形態にかかるナックルは、樹脂材料により一体に構成されている。一体型軽量ナックル４０の中央本体部において、ハブベアリングなどの部品を収容可能な軸孔１５が設けられている。また、ナックルの中央本体部から外側に向かって、フランジ部４１、４２、４３、４５が設けられている。また、フランジ部４１、４２、４３には、取付孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４３ａ、４３ｂ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃが設けられている。なお、これらの取付孔の数が、限定されるものではなく、ユーザにより適宜設定することができる。一体型軽量ナックル４０は、これらの取付孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４３ａ、４３ｂ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ等に、他の構成部品（図示せず）をボルトによって接続することができる。

図９は、実施の形態４にかかる一体型軽量ナックルの６面図である。図９において、図９（ａ）の矢印を向いた状態で見たとき、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は正面図、図９（ｃ）は背面図、図９（ｄ）は右側面図、図９（ｅ）は左側面図、図９（ｆ）は底面図をそれぞれ示す。

本実施の形態によれば、共振対策などのために、素材を自由に組み合わせてナックルを製造することができ、設計の自由度を向上させることができる。また、高強度樹脂素材を用いることで、強度と軽量化を両立することができる。

以上、本発明の各実施の形態によれば、鋳造と鍛造による製造時の問題点を解消し、製品設計・構造・製造方法について、下記の効果が見込まれる。足回り付近（第１外周半体板状部材２０と第２外周半体板状部材３０の周囲）の小空間へ強度を損なわないナックルを製造することができる。また、鋳造材よりも高強度な板金（板厚２．５〜５ｍｍ程度）や樹脂素材や、複合鋼板材もしくは鋼板と樹脂の複合板材、若しくは、強化繊維で強化された樹脂の複合板材（板厚２０ｍｍ未満を主とした厚み）を用いることで、必要強度に合わせた板厚や素材組合せが可能となり、設計自由度が向上する。また必要質量の低減により、ナックルの重量を低減することができる。更に、プレス成形など量産工程での成形となった場合、機械加工仕上げや塗装を必要としないことで、製造コストを低減させることができる。鋳造工程が不要となることで、(環境対策を含む)鋳造設備投資及び管理費を削減することができ、生産性向上とコスト低減、作業環境改善を図ることができる。

また、以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１０ ベース板状部材
１２ 本体部
１５ 軸孔
２０ 第１外周半体板状部材
２１ 締結用フランジ部
２１ａ 取付孔
２１ｂ 取付孔
２２ 締結用フランジ部
２５ 本体部
２６ 内周フランジ部
３０ 第２外周半体板状部材
３１ 締結用フランジ部
３２ 締結用フランジ部
３５ 本体部
３６ 内周フランジ部
３７ 外周フランジ部
４０ 一体型軽量ナックル
４１ フランジ部
４２ フランジ部
４３ フランジ部
４５ フランジ部
１００ 上部ベース板状部材
１２０ 底部ベース板状部材
１１５ 軸用切り欠き部
１２２ 本体部
１２５ 軸用切り欠き部
１２６ 外縁フランジ部
２１０ 取付部材
２００ａ 取付孔
３２０ 取付部材
３００ａ 取付孔

Claims (1)

1. 自動車部品の一部としての軽量ナックルであって、
   切り欠き部又は軸孔を有するベース板状部材と、
   前記ベース板状部材上に配置され、前記切り欠き部又は前記軸孔に合わせて、開口を形成するように湾曲した第１外周半体板状部材及び第２外周半体板状部材と、を備え、
   前記第１外周半体板状部材及び前記第２外周半体板状部材は、互いに結合されるフランジ部、またはこれらの部材を一体化させた形状を備える、軽量ナックル。

Images