JP5972459B2 - ステアリングスピンドル装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前置きによるステアリングスピンドル装置に関する。

原則として、車両における操舵可能なホイールのためのステアリングスピンドル装置は、アクスルビームを固定するための円錐状の部分を有するステアリングスピンドルボルトを備える。ホイールを支持するスタブアクスルは、円錐ころ軸受となり得る上部軸受、および滑り軸受となり得る下部軸受によって、ステアリングスピンドルボルトに回転可能に配置される。この場合、上部軸受は軸方向の力および半径方向の力の両方を吸収し、その一方で下部軸受は半径方向の力を吸収する。しかしながら、ほとんどのころ軸受には、ころ軸受の自由な動きを除去するために、予張力がかけられなければならない。軸受に予張力をかける１つの既知の手段は、シムを使用することである。ころ軸受の内側リング及び外側リングは、軸受の自由な動きが除去されるように、力を用いて適切に配置されたシムにより負荷をかけることができる。しかしながら、シムの設置は複雑であり、常に所望の効果をもたらすとは限らない。

ＷＯ９７／１３６７４は、上端と下端の両方がねじ式であるスピンドルボルトを記載している。上部ナットは上部ねじに固定され、下部ナットは下部ねじに固定される。上部円錐ころ軸受の内側リングは、上部ナットによってアクスルビームの表面に係止することができる。上部円錐ころ軸受および下部円錐ころ軸受は、下部ナットによって予張力をかけることができる。この場合、ころ軸受に予張力をかけるためにシムは使用されない。下部ナットが下部ころ軸受および上部ころ軸受両方に予張力をかけるために使用されるので、力は、軸受ジャーナルにより、ナットから下部アームおよび上部アームの両方に移動する。この軸受ジャーナルのアームへの力の負荷により、軸受ジャーナルの弾性変形が生じる。弾性変形された構成要素によって予張力をころ軸受にかけることは、望ましくない。ころ軸受は、２つの本質的に剛性の面の間で固定され、予張力をかけられるべきである。

適する回転抵抗でスピンドルボルト周囲を回転することが、回転可能なスタブアクスルに配置されている車両ホイールには適している。回転抵抗が低すぎる場合には、車両ステアリングホイールから操舵可能なホイールまでステアリング運動を移動させる運動移動伝達装置に振動が生じる恐れがある。回転抵抗が大きすぎる場合には、車輪を回すために不要に重い力が必要とされる。

本発明の目的は、調節可能な回転抵抗を、スピンドルボルト周囲で回転しているスタブアクスルに提供することができるステアリングスピンドル装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴によって特徴付けられる、上述の種類のステアリングスピンドル装置によって達成される。この場合、したがって、スピンドルボルト周囲を回転する間に、スタブアクスルに対して所望の回転抵抗を設定することができる調節機構が使用される。これにより、スタブアクスルに配置される操舵可能な車両ホイールは、スピンドルボルト周囲を所望の回転抵抗で回転することができる。その結果、車両のステアリングホイールの振動が回避でき、他方で同時に、ホイールを回し車両を操舵するために過度な力が必要とされない。

本発明の１つの実施形態によれば、前記調節機構は、前記スタブアクスルと前記アクスルビームとの間の位置に配置される滑り軸受、および前記スピンドルボルト周囲で回転させると前記スタブアクスルが所望の抵抗を実現するように、前記滑り軸受に向かって前記スタブアクスル及び前記アクスルビームを押圧する可変力を作り出すことが可能である張力デバイスを備える。回転抵抗は、ここでは、スタブアクスルおよびアクスルビームが滑り軸受に押圧される圧縮力に関連する。スタブアクスルおよびアクスルビームが比較的重い圧縮力で滑り軸受に押圧されても、滑り軸受は、確実に、スタブアクスルが本質的に常にスピンドルボルトに対して旋回運動を実現できるようにする。

本発明の１つの実施形態によれば、前記滑り軸受は、環状であり、かつ前記スピンドルボルトの前記第１の部分と前記スピンドルボルトの前記中央部分との間の領域の前記スピンドルボルト周囲に配置される。この領域内で、前記滑り軸受は、前記スタブアクスルおよび前記アクスルビーム両方との接触を実現することができる。前記滑り軸受は、有利には、前記スタブアクスルの第１のアームの接触面と接している第１の側面に第１の滑り面、および前記アクスルビームの接触面と接している第２の側面に第２の滑り面を有する。前記滑り軸受は、有利には、前記スタブアクスルの平坦な接触面と接している平坦な第１の滑り面、および前記アクスルビームの平坦な接触面と接している平坦な第２の滑り面を有する。前記平坦な接触面は、好ましくは、前記スピンドルボルトを通して縦軸に対して垂直な平面に延長部分を有する。

本発明の１つの実施形態によれば、滑り軸受は、剛性金属材料から形成される。滑り要素は、したがてって、前記圧縮力にさらされると、本質的に弾性変形を維持しない。前記滑り要素は、有利には、腐食に強く耐性のある鋼材料から形成される。

本発明の１つの実施形態によれば、張力デバイスは、前記スピンドルボルトの第１端のねじ部分に回転可能に配置されるナットを備える。前記ナットは、前記スタブアクスルの１つの表面と直接的または間接的に接している１つの表面を有することができる。前記アクスルビームは、有利には、前記スピンドルボルトの円錐状の中央部分に固定される。前記ナットを締めると、前記スタブアクスルと接している前記ナットおよび前記アクスルビームと接している前記スピンドルボルトは、前記スタブアクスルの前記接触面および前記アクスルビームの前記接触面が前記滑りリングの前記滑り面に押圧されるように、互いに向かって軸方向に移動するだろう。前記ナットのトルクを調節することにより、前記スタブアクスルの前記接触面および前記アクスルビームの前記接触面は、前記スピンドルボルト周囲で回転させると、前記スタブアクスルの回転抵抗を結果的に付与する可変圧力で、前記滑りリングの対向する滑り面に押圧することができ、この抵抗は、前記ナットの前記トルクに関連している。

本発明の１つの実施形態によると、前記第１の軸受は、ころ軸受であり、前記張力デバイスは、前記ころ軸受を介して前記滑り軸受に対する前記圧縮力を作り出すために配置され、その結果、前記ころ軸受は、前記張力デバイスが前記滑り軸受に作用する前記圧縮力を生成するのと同時に予張力（ｐｒｅ−ｔｅｎｓｉｏｎ）を受ける。ころ軸受、具体的には、円錐形状のころ軸受は、一般的に予張力をかけられなければならない。この場合、前記回転抵抗を付与するために前記張力デバイスにより生成される前記圧縮力はまた、前記軸受に予張力をかけるために用いることもできる。前記ころ軸受は、有利には、半径方向の力および軸方向の力の両方を吸収することができる円錐形状のころ軸受である。

本発明の１つの実施形態によれば、前記ころ軸受は、前記ナットと接触するように配置される内側リング、および前記スタブアクスルのアームの軸受座に配置される外側リングを有する。この場合、前記ナットのトルキングは、前記スタブアクスルの前記接触面が前記滑り軸受の前記第１の滑り面に押圧されるように、前記ナットから前記ころ軸受を介して前記スタブアクスルに移動する力により実行される。前記ナットにトルクが与えられるのと同時に、前記スピンドルボルトの前記中央円錐形状部分は、前記アクスルビームの前記接触面が結果的に前記滑り軸受の対向する側面の前記第２の滑り面に押圧される運動を提供する。この場合、前記ナット及び前記ころ軸受の両方は、滑り軸受が前記スピンドルボルトの前記第１の部分と前記スピンドルボルトの前記中央部分との間の前記領域に配置されるのと同時に、前記スピンドルボルトの前記第１の部分に配置される。前記ナットからの力は、ここでは、前記スタブアクスルの前記第１のアームの一部だけに負荷をかける。前記スタブアクスルは、したがって、前記スタブアクスルの両アームに負荷がかかるときにありうるのだが、本質的には弾性変形を維持しない。この場合、前記ころ軸受は、本質的に剛性の予張力を受ける。

本発明の１つの実施形態によれば、前記スピンドル装置は、前記スピンドルボルト、前記滑り軸受および前記スタブアクスルの前記第１のアームと接して前記スピンドルボルト周囲に配置されるシールを備える。それにより、汚れが、前記滑り軸受につながる前記ころ軸受に入り込むことが防止される。本発明の１つの実施形態によれば、前記第２の軸受は、滑り軸受またはニードル軸受である。それにより、半径方向の力は、前記スピンドルボルトの前記第２の部分により吸収することができる。他の種類の軸受も使用することができる。しかしながら、前記軸受は、有利には、適するシールの前記使用を通して汚れが入り込むことから保護される。

本発明の好ましい実施形態が、添付図面を参照しながら以下で説明される。

本発明によるステアリングスピンドル装置を示す。

図１は、車両のアクスルビーム１の一端を通る断面図を示す。アクスルビーム１は、スピンドルボルト２を固定するための円錐状の穴１ａを装備する。スピンドルボルト２は、スピンドルボルト２がアクスルビームに固定される穴１ａを含む、対応する円錐状の中央部分２ｂを有する。スピンドルボルト２は、円柱形状を有する上部分２ａ、および円筒形状を有する下部分２ｃを有する。上部分２ａは、下部分２ｃよりも小さな直径を有する。スピンドルボルト２の上部分２ａは、ねじ部分３を装備する。溝付きナット４は、ねじ部分３に固定される。車両の操舵可能なかつ非駆動ホイールは、スピンドルボルト２周囲に回転可能に配置されるスタブアクスル５に固定されるように適合される。スタブアクスル５は、スピンドルボルトの上部分２ａを受けるための第１の貫通穴７を有する上部アーム６、およびスピンドルボルトの下部分２ｃを受けるための第２の貫通穴９を有する下部アーム８を有する。

上部アーム６の第１の貫通穴７は、円錐ころ軸受１１を受けるための軸受座１０を装備する。円錐ころ軸受１１は、スピンドルボルトの上部分２ａ周囲に固定される内側リング１２、および軸受座１０に配置される外側リング１３を有する。軸受座１０は、外側リング１３の装着位置を画定する止め面１０ａを有する。第１の弾性シール１４は、円錐ころ軸受１１下方の位置で第１の貫通穴７の下部開口に配置される。第１の弾性シール１４は、汚れが第１の貫通穴７の下部開口を介して円錐ころ軸受１１に入り込むのを防止する。第１の軸受カバー１５は、第１の貫通穴７の上部開口を密閉する。軸受カバー１５は、第１の貫通穴７の上部開口に配置されるねじ山１６によって高速でねじ留めされる。第１のＯリングは、確実に、第１の軸受カバー１５が第１の貫通穴７の上部開口の密閉を作り出し、その結果、汚れがその経路により円錐ころ軸受１１に入り込むことができないようにする。

鋼材料などの剛性金属材料から形成される滑りリング１８の形態の滑り軸受は、第１の弾性シール１４下方の位置でスピンドルボルト２周囲に配置される。滑りリング１８は、スピンドルボルトの中央部分２ｂとスピンドルボルトの上部分２ａとの間の境界領域に配置される。前記滑りリング１８は、ワッシャーとして設計され、スタブアクスル５の平坦な接触面１９と接する第１の平坦な上部滑り面１８ａ、およびアクスルビーム１の平坦な接触面２０と接する第２の平坦な下部滑り面１８ｂを備える。スタブアクスル５の下部アーム８は、第２の貫通穴９を備える。第２の貫通穴９は、滑り軸受２２を受けるための軸受座２１を装備する。第２の弾性シール２３は、第２の貫通穴９に対する上部開口につながる滑り軸受２２上方の位置に配置される。第２の軸受カバー２４は、第２の貫通穴９の下部開口を密閉する。軸受カバー２４は、ねじ山２５によって高速でねじ留めされる。第２のＯリング２６は、確実に、第２の軸受カバー２４が第２の貫通穴８の下部開口で密閉を作り出すようにする。第２の軸受カバー２４および第２の弾性シール２３は、汚れが滑り軸受２２に入り込むのを防止する密閉を作り出す。

溝付きナット４には、第１の軸受カバー１５がステアリングスピンドル装置を設置する工程中のねじ留めされる前に、トルクが与えられる。溝付きナット４は、ころ軸受の内側リング１２の上面と接触するまで、スピンドルボルトの上部分２ａのねじ部分３にねじ留めされる。溝付きナット４は、次いで、適する工具により所定のトルクまで締められる。溝付きナット４にいったんトルクが与えられると、溝付きナット４の下面は、圧縮力で円錐ころ軸受の内側リング１２に負荷を与える。内側リング１２を下方に押圧するように作用するこの圧縮力は、ころ軸受１１の円錐ころを介して外側リング１３に伝達される。圧縮力は、続いて、外側リング１３から、スタブアクスル５の上部アーム６の一部を構成する弁座の止め面１０ａまで移動する。この下方向に向けられた力は、スタブアクスルの接触面１９が滑り軸受１８の上部滑り面１８ａに押圧されるように、最終的にスタブアクスル５に作用する。

溝付きナット４にトルクが与えられると、スピンドルボルト２は、溝付きナット４に対して上に向かって軸方向に短い変位運動を受ける。スピンドルボルトの円錐中央部分２ｂは、この運動をアクスルビーム１まで移動させ、対応する距離だけ上に向かって変位し、その結果、アクスルビームの接触面２０が、溝付きナット４のトルクに関連付けられている力で、滑り軸受１８の低い滑り面１８ｂに押圧される。溝付きナット４にいったんトルクが与えられると、スタブアクスルの接触面１９およびアクスルビームの接触面２０は、溝付きナットのトルクに関連付けられている圧縮力で滑り軸受１８の対向する滑り面１８ａ、１８ｂに押圧される。スタブアクスル５は、したがって、スタブスタブアクスルの接触面１９およびアクスルビームの接触面２０が、溝付きナット４のトルクによって順次決定される滑りリング１８に押圧される圧縮力により画定される回転抵抗でスピンドルボルト２周囲に回転可能に配置される。溝付きナットを適切なトルクに締めることにより、スタブアクスルは、スピンドルボルト２周囲で回転させると、所望の回転抵抗を取得することができる。回転抵抗は、非常に単純な方法で、必要に応じて溝付きナット４により調節することができる。

溝付きナット４から滑りリング１８まで移動した力は、こうしてころ軸受１１を介して滑りリング１８に案内される。ころ軸受１１の内側リング１２および外側リング１３は、溝付きナット４にトルクが与えられると、このように互いに対して予張力を受ける。当該力は、この場合、溝付きナット４から滑りリング１８まで下に向かって本質的に垂直方向に案内される。円錐ころ軸受１１は、溝付きナット４および軸受座の止め面１０ａにより画定される予張力を受ける。溝付きナット４および軸受座の止め面１０ａは、円錐ころ軸受１１の強固な予張力を生じさせる本質的に剛性の表面である。含まれる構成要素の適切な設計を考えると、所望の回転抵抗は、適切な予張力が円錐ころ軸受１１に付与されるのと同時にスピンドルボルト２周囲で回転させると、スタブアクスル５に付与することができる。調節機構は、他の構成要素間で、溝付きナット４および滑りリング１８によって取得され、溝付きナット４および滑りリング１８の機構によって、スピンドルボルト２周囲のスタブアクスルの回転抵抗は、無段階にかつかなりの精度で変化させることができる。先述のステアリングスピンドル装置はまた、比較的簡単な車両への設置を可能にする。

本発明は、図面で説明された実施形態に限定されるものではなく、むしろ特許請求の範囲内で自由に変更することができる。ステアリングスピンドル装置は、当然のことながら、上端および下端の場所を交換するように設置することができる。第２の滑り軸受２２は、ニードル軸受または別の種類の軸受によって置き換えることができる。

Claims (8)

1. スピンドルボルト（２）、前記スピンドルボルト（２）の中央部分（２ｂ）に固定されるアクスルビーム（１）、ころ軸受（１１）を介して前記スピンドルボルト（２）の第１の部分（２ａ）周囲に回転可能に配置される第１のアーム（６）および第２の軸受（２２）を介して前記スピンドルボルト（２）の第２の部分（２ｃ）周囲に回転可能に配置される第２のアーム（８）を有するスタブアクスル（５）を備えるステアリングスピンドル装置であって、前記スピンドル装置は、前記スピンドルボルト（２）周囲で回転させると、前記スタブアクスル（５）に対する可変回転抵抗を調節することができる調節機構（４、１８）を備え、前記調節機構は、前記スタブアクスル（５）と前記アクスルビーム（１）との間の位置に配置される滑り軸受（１８）、ならびに前記スピンドルボルト（２）周囲で回転させると前記スタブアクスル（５）が所望の抵抗を取得するように、前記滑り軸受（１８）の対向する側面から前記スタブアクスル（５）および前記アクスルビーム（１）を押圧する調節可能な力を生成することができる張力デバイス（３、４）を備え、前記滑り軸受（１８）は、前記スタブアクスル（５）の接触面（１９）と接している第１の滑り面（１８ａ）および前記アクスルビーム（１）の接触面（２０）と接している第２の滑り面（１８ｂ）を有することを特徴とする、ステアリングスピンドル装置。
2. 前記滑り軸受（１８）は、環状であり、かつ前記スピンドルボルト（２）の前記第１の部分（２ａ）と前記スピンドルボルトの前記中央部分（２ｂ）との間の領域の前記スピンドルボルト（２）周囲に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングスピンドル装置。
3. 前記滑り軸受（１８）は、剛性金属材料から形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のステアリングスピンドル装置。
4. 前記張力デバイスは、前記スピンドルボルト（２）の前記第１の部分（２ａ）のねじ部分（３）に回転可能に配置されるナット（４）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のステアリングスピンドル装置。
5. 前記張力デバイスは、前記ころ軸受（１１）を介して前記滑り軸受（１８）に対する圧縮力を生成するために適合され、その結果、前記ころ軸受（１１）には、前記張力デバイスが前記スタブアクスル（５）と前記スピンドルボルト（２）との間の前記回転抵抗を生じさせるのと同時に予張力がかけられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のステアリングスピンドル装置。
6. 前記ころ軸受は、前記ナット（４）と接触するように適合される内側リング（１２）、および前記スタブアクスル（５）の前記第１のアーム（６）の軸受座（１０）に配置される外側リング（１３）を有することを特徴とする、請求項５に記載のステアリングスピンドル装置。
7. 前記スピンドルボルト（２）、前記滑り軸受（１８）および前記スタブアクスル（５）の前記第１のアーム（６）と接して前記スピンドルボルト（２）周囲に配置されるシール（１４）を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のステアリングスピンドル装置。
8. 前記第２の軸受は、滑り軸受（２２）またはニードル軸受であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のステアリングスピンドル装置。

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