JP4149134B2 - ホイールサスペンションアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、自動車の駆動輪用のホイールサスペンションであって、車両のフレームまたは構造に回動可能に連結されるサスペンションに、少なくとも１個の転がり軸受けによって回転可能に取り付けられるとともに駆動シャフトに連結されるブレーキ要素としてのブレーキドラムやブレーキディスクの接触面にホイールボルトによってそれぞれが着脱可能に取り付けられるホイールサスペンションに関する。
【０００２】
自動車の駆動輪用のこうしたホイールサスペンションとしては様々なものが知られている。ボールカップ、ボールスター、及び、ボールケージ内に配置される複数のボールから構成されるシングルホイールサスペンションのための定速継手が使用される場合、公知の構造のボールカップには、その基部において一体成形されたピンが設けられ、このピンが車輪駆動シャフトとして機能するとともに、車両のフレームや構造に連結されるガイドバーに少なくとも１個の転がり軸受けを介して回転可能に配設されるハブに、回転に対して固定的に連結される。ハブとボールカップの基部上に成形されるピンとの、滑りのない連結は、軸方向の通路歯状形成により可能である。ハブ及びボールカップのピンの両方に対して形成されるこうした通路歯状形成の難点として、製造コストが高いことの他に、互いに滑らないように連結されたこれら２個の部分の間で、全く遊びのない径方向の連結が可能ではない点がある。しかし、駆動トルクを伝達するこの点に作用する極めて大きい動的な負荷のため、軸方向歯状形成領域においては小さな径方向の遊びであっても望ましくない摩耗及び望ましくない雑音や振動が生じる。
【０００３】
本発明の目的は、上述したような自動車の駆動輪用のホイールサスペンションであって、単純な構造を有すると同時に、駆動シャフトとブレーキ要素に取り付けられる車輪とを径方向においても全く遊びのないように連結するホイールサスペンションを提供することにある。これは、ブレーキ要素がブレーキドラムであるかまたはブレーキディスクであるかによらず、また、駆動輪が操舵されない後輪であるか操舵可能な前輪であるかによらない。
【０００４】
本発明によって与えられるこの課題に対する解決策は、車輪側の駆動シャフトの端部が多角形状の外形を有するシャフト部分を介してブレーキ要素に直接連結されることと、この多角形状シャフト部分に連続する駆動シャフトが、転がり軸受けのシートとして機能する円筒状のシャフト部分を有するように構成されることとを特徴とする。
【０００５】
最初に形成されるホイールサスペンションの、本発明に基づくこのような改良により、これまで必要とされてきたハブ、及び、径方向における遊びの全くない構成が可能ではない、軸方向の通路歯状形成を介した車輪駆動シャフトへのハブの滑らない連結は必要とされない。車輪側の駆動シャフトの端部は多角形状の外形を有するシャフト部分を介してブレーキ要素に直接連結され、この多角形状のシャフト部分はブレーキ要素の対応する多角形状の凹部に係合し、この際径方向の遊びはなくなる。多角形状のシャフト部分に連続する駆動シャフトにはその車輪側の端部において転がり軸受けの内側リングのシートとして機能する円筒状シャフト部分が設けられるため、従来使用されてきたホイールハブは必要ではなく、その機能は一部をブレーキ要素によって、また一部を駆動シャフトによって賄われる。したがって、全体として構成部品の数が少ない、より簡単な構造を有するホイールサスペンションが提供され、これまで避けられなかったパワーテイクオフ側の径方向の遊びがなくなることにより更に、耐用寿命が大幅に延びる。
【０００６】
本発明の好ましい実際的な一実施形態に基づけば、このホイールサスペンションは、ブレーキ要素が、ボールカップ、ボールスター、及びボールケージ内に配されるボールからなる定速継手によって駆動シャフトに連結されるシングルホイールサスペンションに適用することが可能である。こうしたホイールサスペンションでは、車輪駆動シャフトとして構成される車輪側のボールカップの端部を、多角形状の外形を有するシャフト部分を介してブレーキ要素に直接連結することが提案される。この特定の実施形態においては、多角形状のシャフト部分とボールカップとの間に、転がり軸受けのシートとして機能する円筒状シャフト部分が設けられる。更にこの実施形態においては、ホイールハブ、及び、ブレーキ要素／駆動シャフトの領域における径方向の遊びがないという利点を有する。
【０００７】
本発明の更なる特徴に基づけば、車輪駆動シャフトを別の構成要素として構成し、多角形状の外形を有するエンドフランジを介してボールカップに連結することが可能である。この場合、ボールラップにはその基部においてエンドフランジの多角形状の外形に対応する凹部が設けられる。このように車輪駆動シャフトが別個の要素として構成されることと、この要素のボールカップへの連結において遊びがないこととにより、本発明に基づくシングルホイールサスペンションの製造において更なるコストの低減が可能である。
【０００８】
本発明の好ましい一実施形態においては、シャフト部分の多角形状の外形、及び、車輪駆動シャフトのエンドフランジの少なくとも一方は軸方向において円錐状に形成され、ブレーキ要素への車輪駆動シャフトの容易な連結を可能とする一方で、ボールカップへの車輪駆動シャフトの容易な連結をも可能とし、この連結では軸方向及び径方向のいずれにおいても遊びがない。
【０００９】
本発明の更なる特徴に基づけば、駆動シャフトまたは車輪駆動シャフトにはブレーキ要素を駆動シャフトまたは車輪駆動シャフト上に軸方向に沿って固定する固定要素のための螺刻が形成される。この螺刻は、ボルトとして構成された固定要素の螺刻を有する本体に対する内側螺刻として好ましくは形成され、ボルトのボルトヘッドはブレーキ要素の環状接触面に当接する。これにより、遊びかつ滑りのない、車輪駆動シャフトを介したボールカップへのブレーキ要素の連結のための極めて簡単な構成が与えられる。本発明に基づけば、この連結は、転がり軸受けの内側リングを駆動シャフトまたは車輪駆動シャフトと接触面との間の固定要素によって同時に締結するように更に発展させることが可能である。
【００１０】
このボルトを、駆動シャフトまたは車輪駆動シャフト上へのブレーキ要素の組み付け及び取り外しのための手段として同時に使用するため、本発明の更なる特徴により、スクリューヘッドに特に差込六角形状部として差込キー面を設けてこれを例としてスナップリングなどの保持要素によりブレーキ要素内に保持することにより、回転は可能であるが軸方向には実質的に変位できないように構成することが提案される。このようにしてブレーキ要素上の所定位置に保持されるボルトを用いることにより、ブレーキ要素とともに転がり軸受けを駆動シャフト上に装着することが可能であるばかりでなく、ブレーキ要素を駆動シャフトから外すことが可能でありこのために特別な工具を必要としない。
【００１１】
本発明に基づくホイールサスペンションは、自動車の駆動される後輪のみならず前輪駆動される自動車の操舵可能な前輪に対しても好適である。後者の場合、定速継手のボールカップ及びボールスターは、ボールのための円弧状のボールレースを有するように構成され、転がり軸受けの外側リングは、その一部においてガイドロッドに取り付けられることにより操舵機構によって回動可能である操舵ナックルに固定される。
【００１２】
本発明に基づくホイールサスペンションが、駆動される後輪用のサスペンションであるか操舵される前輪用であるかに関わらず、ブレーキ要素はブレーキディスクまたはブレーキドラムとして構成することが可能である。
【００１３】
（発明の詳細な説明）
図に示された例示的実施形態は、定速継手を備えたシングルホイールサスペンションに限定されているが、図に示されるようなホイールサスペンションは全ての駆動輪の車輪サスペンションに使用することが可能である。
【００１４】
図１〜３に基づく例示的実施形態では、自動車の駆動輪のためのこうしたシングルホイールサスペンションの関連する部分のみが示されている。車輪駆動シャフト１は、車輪側の端部において、例示的実施形態ではブレーキディスク２として構成されたブレーキ要素に対して滑らないように連結され、他端においては定速継手のボールカップ３にやはり滑らないように連結されている。定速継手のその他の部分は示されていない。この定速継手は、図に示されたボールカップ３の他に、駆動軸上に滑らないように配されるとともにボールケージ内に配置されるボールを介してボールカップ３と滑らないように協働するボールスターを有し、一方でボールカップ３内に、また他方でボールスター上に置かれるボールは、定速継手が、軸方向に変位可能なものであるか、またはホモキネティック固定継手であるかに応じて直線状または円弧状のボールレース上で転がる。こうした定速継手は、自動車の操舵されない後輪、及び操舵される前輪のいずれに対しても用いられる。
【００１５】
図には示されていないが、駆動シャフトによってボールカップ３に伝達される駆動トルクは車輪駆動シャフト１を介して車輪に与えられる。車輪は車輪ボルト４によってブレーキディスク２の接触面２．１に着脱可能に取り付けられる。図には示されていない車輪は、ブレーキディスク２上の心出しフランジ２．２によってホイールパンに形成された中央ボア内において心出しされる。図に示された例示的実施形態では、ブレーキディスク２はベンチレーテッド型ブレーキディスクである。
【００１６】
ボールカップ３からブレーキディスク２に駆動トルクを伝達する車輪駆動シャフト１は例示的実施形態においては別の要素として示されているが、ボールカップ３と一体に形成することも可能である。車輪駆動シャフト１には車輪側の端部において、多角形状の外形１．３を有するシャフト部分１．２が形成される。シャフト部分１．２の多角形状の外形１．３は図２の断面図において最も分かりやすく示されている。ブレーキディスク２には、対応する多角形状の凹部が設けられ、図１に示される組み立てられた状態において、車輪駆動シャフト１とブレーキディスク２との間において、滑りのない、トルクを伝達する連結が与えられる。図２に示される、多角形状としての丸みを帯びた正三角形の構成の代りに、他の任意の多角形状の外形を選択することが可能である。
【００１７】
ボールカップ３と車輪駆動シャフト１の駆動側の端部との間の滑らない連結もやはりエンドフランジ１．４の側部領域に形成される多角形状の外形１．５を介して可能である。図３に示される車輪駆動シャフト１のエンドフランジ１．４の多角形状外形１．５は、ボールカップ３の基部に設けられる、対応する多角形状凹部３．１に一致し、この点においても車輪駆動シャフト１とボールカップ３との滑りのない連結が与えられる。
【００１８】
この例示的実施形態に示されるように、シャフト部分１．２の多角形状の外形１．３、及びエンドフランジ１．４の多角形状の外形１．５は軸方向に沿って若干円錐状に形成され、軸方向の力を作用させることにより、車輪駆動シャフト１と、ブレーキディスク２またはボールカップ３との間に、軸方向及び径方向のいずれにおいても遊びのない連結を容易に実現することが可能である。
【００１９】
エンドフランジ１．４と車輪駆動シャフトのシャフト部分１．２との間には、この例示的実施形態では複式玉軸受けとして示される転がり軸受けの内側リングのシートとして機能する円筒状外側面１．７を有するシャフト部分１．６が設けられる。この転がり軸受け５の内側リングは、車輪駆動シャフト１のエンドフランジ１．４と接触面との間においてブレーキディスク２に支持される。この転がり軸受け５の外側リングにより、車輪駆動シャフト１及びブレーキディスク２がガイドロッド上に回転可能に取り付けられる。ガイドロッドは図に示されておらず、自動車のフレームまたは構造に回動可能に取り付けられる。このシングルホイールサスペンションが操舵される前輪用のサスペンションである場合、転がり軸受け５の外側リングは、旋回軸を中心として回動可能であるように自動車のガイドロッド上にその一部において取り付けられる操舵ナックル内に配される。
【００２０】
図１に示される構成部品の位置を固定するため、車輪駆動シャフト１には内側に螺刻１．１が形成され、ボルト６の螺刻された本体６．１がこれに螺入される。ボルト６のボルトヘッド６．２は、図１においてブレーキフランジ２の心出しフランジ２．２の内部に形成される環状の接触面２．３に当接する。図１では、例示的実施形態において、ボルトヘッド６．２に差込六角形状部６．３として形成されるキー面が設けられ、ボルトヘッド６．２は、スナップリング７として形成された保持要素によって回転可能ではあるが軸方向には実質的に変位できないようにブレーキディスク２内に保持されていることが更に分かる。
【００２１】
この構成により、ブレーキディスク２を、ボルト６のみによって、必要な場合には転がり軸受け５とともに車輪駆動シャフト１上に引き出すことが可能であり、その際、同時に、車輪駆動シャフト１と、ブレーキディスク２及びボールカップ３との間において、軸方向及び径方向に遊びのない連結を確立することが可能である。ボルト６はスナップリング７を介して車輪駆動シャフト１の内側の螺刻１．１から螺脱される際にブレーキディスク２とともに外れるため、ボルト６のみを用いてブレーキディスク２を車輪駆動シャフト１から引き離すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキ要素及び定速継手のボールカップに滑らないように連結された車輪駆動シャフトの縦断面図。
【図２】図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図。
【図３】図１の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図。
【符号の説明】
１…車輪駆動シャフト、１．１…内側スレッド、１．２…シャフト部分、１．３…多角形状の外形、１．４…エンドフランジ、１．５…多角形状の外形、１．６…シャフト部分、１．７…円筒状面領域、２…ブレーキディスク、２．１…接触面、２．２…心出しフランジ、２．３…接触面、３…ボールカップ、３．１…多角形状の凹部、４…車輪ボルト、５…転がり軸受け、６…ボルト、６．１…螺刻を有する本体、６．２…ボルトヘッド、６．３…差込六角形状部、７…スナップリング。

Claims (8)

1. 接触面（２．１）を有するブレーキ要素（２）と、
   車両のフレームまたは構造に回動可能に取り付けられたサスペンションと、
   ボールカップ（３）、ボールスター、及びボールケージ内に配されるボールからなる定速継手と、
   車輪駆動シャフト（１）と
   を備える自動車用ホイールサスペンションであって、
   前記ブレーキ要素（２）の接触面（２．１）には車輪ボルト（４）により車輪が着脱可能に固定され、前記ブレーキ要素（２）は、少なくとも１個の転がり軸受け（５）によって前記サスペンションに回転可能に取り付けられるとともに前記定速継手によって前記車輪駆動シャフト（１）に連結され、前記車輪駆動シャフト（１）は、多角形状の外形（１．３）を有するシャフト部分（１．２）及び多角形状の外形（１．５）を有するエンドフランジ（１．４）を備え、前記シャフト部分（１．２）は、前記車輪駆動シャフト（１）の車輪側の端部に位置して前記ブレーキ要素（２）に直接連結され、前記エンドフランジ（１．４）は前記ボールカップ（３）に連結され、前記ボールカップ（３）の基部には前記エンドフランジ（１．４）の多角形状の外形（１．５）に対応する凹部（３．１）が設けられ、前記車輪駆動シャフト（１）は、前記シャフト部分（１．２）と前記エンドフランジ（１．４）の間に位置して前記転がり軸受け（５）のためのシートとして機能する円筒状シャフト部分（１．６）をさらに備え、前記シャフト部分（１．２）の多角形状の外形（１．３）及び前記エンドフランジ（１．４）の多角形状の外形（１．５）がいずれも軸方向に沿った錐体状に構成されることを特徴とするホイールサスペンション。
2. 前記車輪駆動シャフト（１）には前記ブレーキ要素（２）を車輪駆動シャフト（１）上に軸方向に沿って固定する固定要素のための螺刻（１．１）が形成されることを特徴とする請求項１に記載のホイールサスペンション。
3. 前記螺刻はボルト（６）として構成された固定要素の螺刻を有する本体（６．１）に対する内側螺刻（１．１）として形成され、ボルト（６）のボルトヘッド（６．２）はブレーキ要素（２）の環状接触面（２．３）に当接することを特徴とする請求項２に記載のホイールサスペンション。
4. 転がり軸受け（５）の内側リングは、車輪駆動シャフト（１）のエンドフランジ（１．４）とブレーキ要素（２）の接触面との間の固定要素によって同時に締結されることを特徴とする請求項２または３に記載のホイールサスペンション。
5. 前記ボルトヘッド（６．２）は、差込キー面（６．３）がこれに形成されるとともに、回転は可能であるが、保持要素（７）によって軸方向には実質的に変位できないようにブレーキ要素（２）内に保持されることを特徴とする請求項３または４に記載のホイールサスペンション。
6. 前記定速継手のボールカップ（３）及びボールスターはボールのための円弧状ボールレースを有するように構成され、前記転がり軸受け（５）の外側リングは、操舵ナックルであってガイドロッド上にその一部において取り付けられることにより操舵機構によって回動可能である操舵ナックルに固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホイールサスペンション。
7. 前記ブレーキ要素はブレーキディスク（２）として構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホイールサスペンション。
8. 前記ブレーキ要素はブレーキドラムとして構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホイールサスペンション。

Images