JP3303286B2

JP3303286B2 - キングピンブッシュ試験機

Info

Publication number: JP3303286B2
Application number: JP09889897A
Authority: JP
Inventors: 康晴長岡; 久仁夫花田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10288568A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用操向装置
のキングピンブッシュの耐久性を試験するキングピンブ
ッシュ試験機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】自動車の操向は、かじ
取り装置によって、前車輪をキングピンの回りで回転さ
せることにより行われる。図３は、自動車用操向装置に
おけるキングピン付近の部品構成を示している。なお、
図示の自動車用操向装置は、大型あるいは中型トラック
用のものである。同図において、１はフロントアクスル
で、このフロントアクスル１は、水平なフロントスプリ
ング取り付け部２を一端側に有し、筒状の軸受部３を他
端部に有している。４はナックルで、このナックル４
は、主板部５と、この主板部５の上部および下部から同
一方向へ直角に屈曲した上片部６および下片部７と、前
記主板部５の中央部から上片部６および下片部７と反対
方向へ突出した軸部８とを有しており、この軸部８の先
端部にはねじ部９が形成されている。また、11はベアリ
ング、12はスラストワッシャー、13はキングピン、14は
上下一対あるキングピンブッシュ、15はリング状のオイ
ルシール、16はタイロッドアームである。このタイロッ
ドアーム16は、ナックル取り付け部17を一端側に有して
いるとともに、タイロッド取り付け部18を他端部に有し
ている。以上の部品は、左右の車輪に対応して一対あ
る。なお、従来のキングピンブッシュ14は溶製材の板金
を機械加工してなり、内側に樹脂コーティングを施した
ものである。

【０００３】そして、フロントアクスル１のフロントス
プリング取り付け部２がフロントスプリング（図示して
いない）に取り付けられる。また、フロントアクスル１
の軸受部３が下側にベアリング11、上側にスラストワッ
シャー12を介在させた状態でナックル４の上片部６と下
片部７との間に組み付けられる。また、フロントアクス
ル１の軸受部３内には一対のキングピンブッシュ14およ
びオイルシール15が嵌合され、これらキングピンブッシ
ュ14およびオイルシール15内にはキングピン13が回転摺
動自在に嵌合される。また、ナックル４の下片部７には
タイロッドアーム16のナックル取り付け部17が取り付け
られ、このタイロッドアーム16のタイロッド取り付け部
18にはタイロッド組み立て体（図示していない）が取り
付けられる。さらに、ナックル４の主板部５および軸部
８にはブレーキ組み立て体（図示していない）が取り付
けられ、このブレーキ組み立て体に車輪が取り付けられ
る。なお、キングピンは、車体に組み込んだ状態で、鉛
直線に対し所定角度傾いた状態になる。鉛直線に対する
左右方向の傾きがキングピン角度であり、前後方向の傾
きがキャスタ角度である。

【０００４】前述のように、自動車の操向は、前車輪を
キングピン13の回りで回転させることにより行われるか
ら、このキングピン13およびその周囲の構造、強度およ
び取り付け状態は、前車輪の操向性能と安全性に対して
大きな影響を有する。キングピン13には車軸にかかる荷
重がモーメントとしてかかり、このキングピン13を回転
摺動自在に支えているキングピンブッシュ14も相当の高
荷重を受ける。したがって、安定した操向性能および安
全性を確保するには、キングピンブッシュ14およびキン
グピン13が前記高荷重に耐えて摩耗や焼き付きを生じに
くいものでなければならない。

【０００５】従来、操向装置全体の信頼性試験は行われ
ているにしても、特にキングピンブッシュ14単体を対象
とした試験は行われていなかった。しかし、前述のよう
にキングピンブッシュ14は、大きな荷重を受けながらキ
ングピン13を回転摺動自在に支え、しかも、摩耗や焼き
付きが操向性能や安全性に大きな影響を及ぼすものであ
るから、特にキングピンブッシュ14を対象とした耐久性
試験も行うことが望ましい。

【０００６】そこで、本発明は、キングピンブッシュを
対象とした耐久性試験が容易に、かつ高い信頼性をもっ
て行えるキングピンブッシュ試験機を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、自動車用操向装置のキングピン
ブッシュの耐久性を試験するキングピンブッシュ試験機
であって、自動車用操向装置のフロントアクスルが取り
付けられるフロントアクスル取り付け部を有する本体フ
レームと、前記フロントアクスルにキングピンおよびキ
ングピンブッシュとともに取り付けられたナックルに取
り付けられる受け体と、この受け体を前記キングピンの
軸方向と平行な方向において押圧する押圧用流体圧シリ
ンダーと、前記ナックルを前記キングピンの回りで揺動
させる揺動駆動装置とを備え、前記押圧用流体圧シリン
ダーは、前記キングピンの軸方向と直交する平面からな
り前記受け体に接触する押圧面を形成した押圧体を有
し、前記揺動駆動装置は、前記ナックルに取り付けられ
たタイロッドアームに取り付けられた受け軸が摺動自在
に係合する係合溝を形成した移動体と、この移動体を前
記係合溝と交差する方向へ移動させる揺動用流体圧シリ
ンダーと、これら移動体および揺動用流体圧シリンダー
間に設けられた圧力センサーとを有するものである。

【０００８】試験に際しては、まず自動車用操向装置の
キングピン、キングピンブッシュ、ナックルおよびタイ
ロッドアームを組み付けるとともに、ナックルに受け体
を取り付けたフロントアクスルを本体フレームのフロン
トアクスルに取り付ける。そして、押圧体の押圧面を受
け体に接触させ、押圧用流体圧シリンダーにより所定の
力で押圧する。その押圧方向はキングピンの軸方向と平
行である。この状態で揺動駆動装置によりナックルをキ
ングピンの回りで例えば所定回数揺動させる。揺動駆動
装置においては揺動用流体圧シリンダーにより移動体が
往復移動し、それに伴い、この移動体の係合溝に受け軸
が係合しているタイロッドアームが揺動することにより
ナックルが揺動する。このとき、往復移動から揺動への
変換のために係合溝に対し受け軸が摺動する。そして、
押圧体の押圧面はキングピンの軸方向と直交する平面な
ので、ナックルの揺動の間、このナックルを押圧用流体
圧シリンダーが押圧する力は一定である。このようにし
て荷重をかけた状態で繰り返しナックルを揺動させ、キ
ングピンに対してキングピンブッシュを回転摺動させる
ことにより、これらキングピンとキングピンブッシュと
の間に焼き付きが生じるか、あるいはキングピンブッシ
ュにどの位の摩耗が生じるかなどを試験する。キングピ
ンとキングピンブッシュとの間の抵抗は移動体と揺動用
流体圧シリンダーとの間に設けられた圧力センサーによ
り監視でき、例えば、キングピンとキングピンブッシュ
との間に焼き付きが生じた場合には、圧力センサーの検
出する圧力が高くなる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明のキン
グピンブッシュ試験機において、前記受け体の外面を球
面状にしたものである。

【００１０】キングピンの軸方向はキングピン角度のた
めにナックルの形状の基準方向に対して傾いており、そ
のため、キングピンの軸方向と直交する押圧面とナック
ルに取り付けられた受け体とを平面同士で安定して接触
させることは困難である。これに対して受け体の外面を
球面状にすれば、ナックルが揺動しても押圧面と受け体
とは常に安定して接触する。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明のキングピンブッシュ
試験機の一実施例について、図１および図２を参照しな
がら説明する。なお、本実施例において耐久性試験の対
象としているキングピンブッシュ14は、特に焼結合金か
らなるものである。一般に、焼結部品は、金属を主成分
とする原料粉末を粉末成形プレスで圧縮成形して圧粉体
とし、この圧粉体を焼結炉で加熱、焼結して焼結体と
し、さらに必要に応じて、この焼結体に再圧縮、表面処
理、含油処理などの後処理を施して製造される。しか
し、本試験機は、従来の板金を加工してなるキングピン
ブッシュ14にも、もちろん用いることができる。また、
本実施例で例示している自動車用操向装置は、先に説明
した図３に示すものである。

【００１２】21は本体フレームで、この本体フレーム21
の前面には鉛直な前面板22が設けられており、この前面
板22の下部の一方側にはフロントアクスルホルダー24が
前方へ突出させて固定されている。このフロントアクス
ルホルダー24の平板状の前壁部は、その後側に自動車用
操向装置のフロントアクスル１のフロントスプリング取
り付け部２がボルト25により着脱自在に取り付けられる
フロントアクスル取り付け部26になっている。そして、
このフロントアクスル取り付け部26は、鉛直面に対し上
方へ向かって後退する方向に所定角度αで傾斜してい
る。この角度αは、自動車用操向装置を車体に組み込ん
だ際のキングピン角度に等しい。このフロントアクスル
取り付け部26の傾斜により、フロントアクスル取り付け
部26にフロントアクスル１を立てて取り付けたとき、こ
のフロントアクスル１にナックル４とともに取り付けら
れたキングピン13およびキングピンブッシュ14の軸方向
は水平で前後方向になる。なお、図中、ａはキングピン
13およびキングピンブッシュ14の中心軸を示している。

【００１３】また、31は支持筒で、この支持筒31は、ナ
ックル４の主板部５上に載った状態でこのナックル４の
軸部８に着脱自在に嵌合されるものである。さらに、32
は嵌合リングで、この嵌合リング32は、支持筒31上に載
った状態でナックル４の軸部８に着脱自在に嵌合され、
この軸部８のねじ部９に着脱自在に取り付けられた止め
具33により固定されるものである。そして、嵌合リング
32の外周側には、ベアリングをなす受け体としての受け
リング34が固定されている。この受けリング34の外面34
a は、軸部８の中心軸上に中心が位置する球面状になっ
ている。

【００１４】また、前記本体フレーム21の前面板22の上
部には、ホルダー41により押圧用流体圧シリンダーとし
ての押圧用油圧シリンダー42が取り付けられている。こ
の押圧用油圧シリンダー42は、前方へ突出し水平に前後
方向に移動するピストンロッド43を有しており、このピ
ストンロッド43の前端部には押圧体としての押圧板44が
固定されている。この押圧板44の前面は、前後方向を法
線方向とする鉛直な平面からなる押圧面44a になってお
り、前記受けリング34が摺動自在に接触するものであ
る。なお、前記ピストンロッド43の中心軸と前記キング
ピン13の中心軸とは同一鉛直面上に位置する。また、押
圧用油圧シリンダー42の発生する力は最大15ton であ
る。

【００１５】また、前記本体フレーム21の前面板22の他
方側には、ナックル４をキングピン13の回りで揺動させ
る揺動駆動装置51が設けられている。ここで、この揺動
駆動装置51の構成を説明する。前面板22の上部にはレー
ルベース52が固定されており、このレールベース52の前
方へ屈曲した屈曲片53に移動体54が摺動自在に支持され
ている。この支持のために、屈曲片53の裏側に設けられ
たレール55に、移動体54に設けられたレール受け56が係
合してある。移動体54の移動方向は、ほぼ上下方向であ
るが、上方へ向かって図１における左方へ若干傾斜して
いる。また、移動体54には、その図１における右端縁へ
抜けるスリット状の係合溝57が形成されている。この係
合溝57は、直線状で移動体54の移動方向と直交する方向
性を有しており、ナックル４の下片部７に取り付けられ
たタイロッドアーム16のタイロッド取り付け部18に取り
付けられた受け軸58が摺動自在に係合するものである。
また、前記レールベース52の下方に位置して本体フレー
ム21の前面板22には、前記移動体54を移動させる揺動用
流体圧シリンダーとしての揺動用油圧シリンダー61がホ
ルダー62により取り付けられている。この揺動用油圧シ
リンダー61は、上方へ突出したピストンロッド63を有し
ており、このピストンロッド63の上端部が継手64、圧力
センサーとしてのロードセル65および継手66を介して前
記移動体54に形成された突片67に接続されている。

【００１６】さらに、前記本体フレーム21には、前記両
油圧シリンダー42，61をそれぞれ制御する油圧ユニット
71，72と減圧弁73とが設けられている。この減圧弁73
は、押圧板44が受けリング34を押圧する力を一定に制御
するために用いられる。

【００１７】つぎに、前記の構成について、その作用を
説明する。キングピンブッシュ14の試験に際しては、使
用時と同じ状態で、自動車用操向装置のフロントアクス
ル１、ナックル４、キングピン13、キングピンブッシュ
14およびタイロッドアーム16を組み立てる。これととも
に、ナックル４の軸部８には支持筒31、受けリング34を
有する嵌合リング32および止め具33を取り付け、タイロ
ッドアーム16のタイロッド取り付け部18には受け軸58を
取り付ける。そして、本体フレーム21のフロントアクス
ル取り付け部26にボルト25によりフロントアクスル１を
取り付ける。

【００１８】そして、押圧用油圧シリンダー42の駆動に
より押圧板44を前進させ、この押圧板44の押圧面44a を
受けリング34に所定の力（例えば10ton ）で押圧させ
る。この力は、自動車用操向装置の使用時にかかる荷重
に相当するものである。この状態で、揺動用油圧シリン
ダー61の駆動により移動体54を所定回数（例えば20万
回）往復移動させる。図１に示すように、移動体54が往
復移動すると、この移動体54の係合溝57に、タイロッド
アーム16に取り付けられた受け軸58が係合していること
により、このタイロッドアーム16およびナックル４がキ
ングピン13の回りで揺動する。このとき、往復移動から
揺動への変換のために、移動体54の係合溝57に対して受
け軸58が摺動する。ナックル４の揺動角度βは、例えば
鉛直線を挟んで左右に50°ずつで、計 100°である。ま
た、ナックル４の揺動数は、例えば毎分20回である。押
圧板44の平面からなる押圧面44a とキングピン13の軸方
向とが直交しているために、前述のようにナックル４が
揺動している間、受けリング34を押圧用油圧シリンダー
42が押圧する力は一定である。また、ナックル４の揺動
中、ロードセル65により検出される圧力が連続的にある
いは断続的に記録される。ロードセル65により検出され
る圧力は、キングピン13とキングピンブッシュ14との間
の摩擦抵抗に対応したものになる。

【００１９】このようにして、所定の荷重をかけた状態
で、繰り返しナックル４を揺動させ、キングピン13に対
してキングピンブッシュ14を回転摺動させることによ
り、これらキングピン13とキングピンブッシュ14との間
に焼き付きが生じるか、あるいは、キングピンブッシュ
14にどの位の摩耗が生じるかなどを試験する。例えば、
キングピン13とキングピンブッシュ14との間に焼き付き
が生じた場合には、ロードセル65の検出する圧力が高く
なることにより、焼き付きが生じたことがわかる。場合
によっては、揺動用油圧シリンダー61の力がキングピン
13とキングピンブッシュ14との間の抵抗に負けて、揺動
が停止する。また、所定回数の揺動終了後、キングピン
ブッシュ14を外してこのキングピンブッシュ14の寸法を
測定し、摩耗の度合を調べる。以上のようにして、キン
グピンブッシュ14の耐久性を試験する。このように、本
キングピンブッシュ試験機を利用することにより、キン
グピンブッシュ14の耐久性試験を容易に、かつ高い信頼
性をもって行うことができる。

【００２０】また、キングピン角度αがあるために、キ
ングピン13の軸方向はナックル４の形状の基準方向に対
して傾いており、例えば前記実施例のようにキングピン
13の軸方向を水平にした場合、ナックル４の軸部８の軸
方向は鉛直線に対してキングピン角度αだけ傾く。これ
とともに、押圧用油圧シリンダー42によりナックル４に
高荷重がかけられ、この荷重によりナックル４やフロン
トアクスル１が数mm程度の撓みを生じるので、押圧板44
の鉛直な押圧面44a とナックル４の軸部８に取り付けら
れた受けリング34とを平面同士で安定して接触させるこ
とは困難である。これに対して、前記実施例において
は、受けリング34の外面34a を球面状にしたので、ナッ
クル４が揺動しても、押圧板44の押圧面44a と受けリン
グ34の外面34a とは常に安定して一定の状態で接触す
る。したがって、より確実に信頼性の高い試験を行え
る。

【００２１】また、ナックル４を揺動させる駆動源とし
て電動サーボモータを用いることも考えられるが、ナッ
クル４には高荷重がかけられ、このナックル４を揺動さ
せるのに大きな力が必要であることから、前記実施例の
ように、大きな力を容易に発生させることができる油圧
シリンダー61を揺動のための駆動源として用いるのが有
利である。

【００２２】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例で例示した押圧板による荷重やナックルの揺
動角度や揺動速度や揺動回数は一例にすぎず、試験対象
となるキングピンの相違などにより変わるものである。
また、受けリングの外面は厳密な球面である必要はな
く、この受けリングの中心軸を含む断面による断面形状
がこの中心軸上に中心を有する円弧状になっていればよ
い。さらに、ナックルやフロントアクスルの撓みなどを
監視するために、ナックルを押圧する押圧板の変位を検
出するセンサーを設けてもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明のキングピンブッシュ試
験機によれば、フロントアクスル取り付け部を有する本
体フレームと、ナックルに取り付けられる受け体と、こ
の受け体を押圧する押圧体を有する押圧用流体圧シリン
ダーと、揺動用流体圧シリンダーにより移動する移動体
の係合溝にタイロッドアームに取り付けられた受け軸を
係合してなる揺動駆動装置と、移動体および揺動用流体
圧シリンダー間に設けられた圧力センサーとを備えてい
るので、押圧用流体圧シリンダーにより所定の荷重をか
けた状態で、ナックルをキングピンの回りで揺動させ
て、このキングピンに対してキングピンブッシュを回転
摺動させ、圧力センサーが検出する圧力を監視すること
によって、キングピンブッシュの耐久性試験を容易に、
かつ高い信頼性をもって行える。

【００２４】請求項２の発明のキングピンブッシュ試験
機によれば、請求項１の発明の効果に加えて、受け体の
外面を球面状にしたので、キングピン角度にもかかわら
ず、受け体と押圧体の押圧面とを常に安定した状態で接
触させることができ、したがって、より確実に信頼性の
高い試験を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキングピンブッシュ試験機の一実施例
を示す正面図である。

【図２】同上断面図である。

【図３】キングピンブッシュを含む自動車用操向装置の
一例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１フロントアクスル４ナックル 13 キングピン 14 キングピンブッシュ 16 タイロッドアーム 21 本体フレーム 26 フロントアクスル取り付け部 34 受けリング（受け体） 34a 受けリングの外面 42 押圧用油圧シリンダー（押圧用流体圧シリンダー） 44 押圧体（押圧板） 44a 押圧面 51 揺動駆動装置 54 移動体 57 係合溝 58 受け軸 61 揺動用油圧シリンダー（揺動用流体圧シリンダー） 65 ロードセル（圧力センサー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−212332（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−62341（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−8645（ＪＰ，Ａ) 特開平４−194460（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−57465（ＪＰ，Ａ) 実開平５−87552（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 13/00 G01M 17/06 G01N 17/00 B62D 7/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車用操向装置のキングピンブッシュ
の耐久性を試験するキングピンブッシュ試験機であっ
て、自動車用操向装置のフロントアクスルが取り付けら
れるフロントアクスル取り付け部を有する本体フレーム
と、前記フロントアクスルにキングピンおよびキングピ
ンブッシュとともに取り付けられたナックルに取り付け
られる受け体と、この受け体を前記キングピンの軸方向
と平行な方向において押圧する押圧用流体圧シリンダー
と、前記ナックルを前記キングピンの回りで揺動させる
揺動駆動装置とを備え、前記押圧用流体圧シリンダー
は、前記キングピンの軸方向と直交する平面からなり前
記受け体に接触する押圧面を形成した押圧体を有し、前
記揺動駆動装置は、前記ナックルに取り付けられたタイ
ロッドアームに取り付けられた受け軸が摺動自在に係合
する係合溝を形成した移動体と、この移動体を前記係合
溝と交差する方向へ移動させる揺動用流体圧シリンダー
と、これら移動体および揺動用流体圧シリンダー間に設
けられた圧力センサーとを有することを特徴とするキン
グピンブッシュ試験機。
【請求項２】前記受け体の外面を球面状にしたことを
特徴とする請求項１記載のキングピンブッシュ試験機。