JP6000115B2 - アクスル - Google Patents

Description

本発明は、車輪を回転自在に支持する金属製のスピンドルを、金属製のアクスル本体の端部に溶接により固着したアクスルに関する。

車輪を回転自在に支持する金属製のスピンドルを、金属製のアクスル本体の端部に溶接により固着したアクスル（リアアクスル）は、例えば特許文献１に見られるように、車輪を取り付ける軸着ピンの軸線をアクスル本体の端部（開口端部）の軸線に対して傾けた状態で、スピンドルに設けられた連結ピン（連結軸部）を前記開口に圧入し、スピンドルの外周面とアクスル本体の端部とを溶接により固着される（特許文献１・請求項１）。アクスル本体は、単一のパイプ（パイプ部材）であり（特許文献１・請求項２）、前記パイプの開口された端部にスピンドルの連結ピンを傾けた状態で圧入する。

特許文献１が開示するアクスルは、アクスル本体の軸線に対して軸線を傾けたスピンドルの連結ピンを、前記軸線に沿って平行移動（位置変更）させることにより、前記アクスル本体の端部に圧入して製造する（特許文献１・請求項４）。アクスル本体に対するスピンドルは、アクスル本体の軸線周りにアクスル本体及びスピンドルを一体に回転させながら、スピンドルの外周面とアクスル本体の端部とを溶接により固着して一体化する（特許文献１・請求項５）。特許文献１が開示するアクスルは、車輪にキャンバー角やトゥ角を付与できる構造でありながら、生産性を上げ、製造コストを低減できる効果を有する（特許文献１・［0017］）。

特開2008-087612号公報

特許文献１が開示するアクスルは、アクスル本体の端部の軸線に対してスピンドルの軸着ピンの軸線を傾けた状態で、前記軸着ピンの軸線に沿って延びる連結ピンを前記アクスル本体の開口された端部に圧入する。連結ピンの圧入が終われば、アクスル本体に対するスピンドルの姿勢は保持される。これに対し、連結ピンの圧入が終わるまで、アクスル本体の軸線に対してスピンドルの軸着ピンの軸線を傾けた状態に保持する必要がある。特許文献１は、スピンドルを包み込む型枠（チャック）により、スピンドルの姿勢を保持している。

しかし、スピンドルの軸着ピンの傾きは、アクスル本体の端部に対する相対的なものなので、アクスル本体も同様に姿勢保持する必要があるところ、特許文献１はどのようにアクスル本体の姿勢を保持するかを明示していない。これでは、いくらスピンドルの姿勢を正しく保持できたとしても、圧入による負荷がアクスル本体に加わり、前記アクスル本体の姿勢が変化する虞があり、スピンドルの軸着ピンの正しい傾きを実現できなくなる。

特許文献１が挙げている従来技術（特開平08-294796号）は、アクスル本体の端部を予め曲げておき、スピンドルの軸線と曲げた端部の軸線とを揃えておくため、スピンドルの連結ピンをアクスル本体の端部に無理なく挿入できるため、特に傾けたスピンドルの姿勢の保持が問題になる虞がない。しかし、特許文献１も指摘するように、アクスル本体となるパイプの端部を正確に曲げることが難しく、前記パイプの加工に要するコスト及び労力が多大になる問題がある（特許文献１・［0004］［0005］）。

このように、アクスル本体の端部を予め曲げるアクスル（特開平08-294796号）は、スピンドルの連結ピンをアクスル本体の端部に挿入する際、スピンドル及びアクスル本体の姿勢保持が問題になる虞がないが、高コストになりがちで、生産性に劣り、傾けた状態のスピンドルの連結ピンをアクスル本体の端部に圧入するアクスル（特許文献１）は、低コストで生産性も向上するが、スピンドルの連結ピンをアクスル本体の端部に圧入する際、スピンドル及びアクスル本体をどのように姿勢保持するかが問題となる。そこで、スピンドルの連結ピンをアクスル本体の端部に固着するにあたり、スピンドル及びアクスル本体の姿勢保持が問題にならず、しかも低コストで生産性に優れたアクスルを開発するため、検討した。

検討の結果開発したものが、車輪を回転自在に支持する金属製のスピンドルを、金属製のアクスル本体の端部に溶接により固着したアクスルであって、スピンドルは、車輪を取り付ける軸着ピンと、アクスル本体に挿入する連結ピンと、外側端面から前記軸着ピン、内側端面から前記連結ピンを突出させる取付ブロックとから構成され、軸着ピンは、取付ブロックの内側端面の法線方向に外側端面から突出させ、連結ピンは、取付ブロックの内側端面の法線方向に前記内側端面から突出させ、アクスル本体は、端部の軸線に対する軸着ピンの軸線の傾き角度で前記端部の開口端面を切除し、アクスル本体の開口された端部に連結ピンを挿入し、端部の開口端面に取付ブロックの内側端面を接面させて前記取付ブロックと端部とを溶接により固着したアクスルである。

本発明は、アクスル本体が左右に連続して一体であるリアアクスルに好適であるが、アクスル本体が左右に分割されるフロントアクスルにも利用できる。スピンドルは、軸着ピン、連結ピン及び取付ブロックが一体の鋳造品又は切削品を基本とするが、一体性が確保されれば、前記軸着ピン、連結ピン及び取付ブロックが別体で組み付けられる構成でもよい。アクスル本体は、端部が開口されていれば中実でもよいが、リアアクスルの場合、軽量化の観点から左右に連続した一体の中空パイプが用いられる。

本発明のアクスルは、アクスル本体の端部の軸線に対する軸着ピンの軸線の傾き角度で端部の開口端面を切除することにより、前記端部の開口端面にスピンドルの取付ブロックの内側端面を接面させれば、前記内側端面の法線方向に取付ブロックの外側端面から突出する軸着ピンをアクセル本体の端部の軸線に対して傾せることができる。アクスル本体の端部の軸線に対する軸着ピンの軸線の傾き角度は、要求されるキャンバー角及びトゥ角に基づいて決定される軸着ピンの軸線の傾き角度である。

連結ピンは、取付ブロックの内側端面から法線方向に突出させているため、アクスル本体の端部の内径に等しい円柱であると、挿入できない。これから、連結ピンは、開口されたアクスル本体の端部の内径より外径の小さな円柱で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させる構成にする。これにより、スピンドルは、傾けた開口端面に取付ブロックの内側端面を接面させながら、アクスル本体の端部に連結ピンを遊嵌状態で挿入でき、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させて姿勢保持を図ることができる。端部の内周面に当接する連結ピンの先端面の外周縁は、前記内周面に倣って面取りしてもよい。

また、連結ピンは、開口されたアクスル本体の端部の内径より最大外径が小さく、側面が湾曲した円錐台で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、前記側面の一部を端部の内周面に当接させる構成にしてもよい。最大外径は、円錐台の中心軸を中心とする最も大きな円形の直径を意味し、通常、円錐台の底面＝端面であるが、側面の湾曲具合によって前記端面から離れた側面上に最大外径が表れる場合もある。これにより、スピンドルは、傾けた開口端面に取付ブロックの内側端面を接面させながら、アクスル本体の端部に連結ピンを遊嵌状態で挿入でき、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させて姿勢保持を図ることができる。

本発明のアクスルは、アクスル本体の端部の軸線に対する軸着ピンの軸線の傾き角度で端部の開口端面を切除することにより、前記アクスル本体の端部を予め曲げることなく、連結ピンをアクスル本体の端部に挿入するだけで、要求されるキャンバー角及びトゥ角に基づいて決定される軸着ピンの軸線の傾き角度を容易かつ正確に実現する。また、軸着ピンの軸線の傾き角度を実現するためにアクスル本体を加工する必要がない又は加工しても簡単な加工で済むことから、加工に掛かるコストを増加させない。そして、スピンドルをアクスル本体に溶接により固着する際、取付ブロックの内端面がアクスル本体の端部の開口端面に接面しているため、スピンドルの姿勢保持が容易である。

開口されたアクスル本体の端部の内径より外径の小さな円柱で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させる連結ピンは、アクスル本体の端部に対して容易かつ確実に挿入できるようにしながら、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させて、スピンドルをアクスル本体に溶接する際の姿勢保持を容易にする。また、開口されたアクスル本体の端部の内径より最大外径が小さく、側面が湾曲した円錐台で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、前記側面の一部を端部の内周面に当接させる連結ピンは、前述同様、アクスル本体の端部に対して容易かつ確実に挿入できるようにしながら、側面を端部の内周面に当接させて、スピンドルをアクスル本体に溶接する際の姿勢保持を容易にする。

本発明を適用したリアアクスルの平面図である。 本例のスピンドルとアクスル本体との関係を表すリアアクスルの部分平面図である。 本例のスピンドルをアクスル本体に溶接している途中を表すリアアクスルの部分平面図である。 連結ピンが半割された楕円回転体であるスピンドルを用いたリアアクスルの図２相当平面図である。 連結ピンが半割された楕円回転体であるスピンドルを用いたリアアクスルをアクスル本体に溶接している途中を表すリアアクスルの図３相当平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明を適用したリアアクスルは、図１に見られるように、直線状の金属製中空パイプであるアクスル本体２の両端に、トゥ角をアクスル本体２の端部21の軸線Ｌaに対する軸着ピン11の軸線Ｌsの傾き角度αとして設定したスピンドル１をそれぞれ溶接により固着して構成される。本例は、説明の便宜上、傾き角度αを、後輪を前方に向けて傾かせるトゥ角のみで設定している（傾き角度α＝要求するトゥ角）が、上下方向（図１中紙面直交方向）に軸着ピン11を傾けてキャンバー角も併せて設定できる。

スピンドル１は、図２に見られるように、取付ブロック13の外側端面131から軸着ピン11を突出させ、前記取付ブロック13の内側端面132から連結ピン12を突出させた鋳造品を表面研磨して製造される一体物である。スピンドル１は、アクスル本体２に対して後輪を傾き角度αで取り付け、前記傾き角度αを維持する目的を有することから、本例のような一体物として製造される。これから、傾き角度αを維持する目的を達成できれば、軸着ピン11、連結ピン12及び取付ブロック13は別体で、従来公知の各種固着手段（ボルト止めや溶接等）で連結した構成にしてもよい。

取付ブロック13は、外側端面131及び内側端面132が平行な関係にある円盤である。軸着ピン11は、後輪（図示略）の取付構造に合わせて外径の異なる円盤又は円柱を多段に重ねた構造で、各段の中心を軸着ピン11の軸線Ｌsが貫いている。本例の軸着ピン11は、取付ブロック13の内側端面132の法線方向に、前記取付ブロック13の外側端面131の中心から突出している。本例の取付ブロック13は、外側端面131及び内側端面132が平行だから、軸着ピン11は前記外側端面131の法線方向に突出している。

連結ピン12は、開口されたアクスル本体２の端部21の内径より外径の小さな円柱である。本例の連結ピン12は、取付ブロック13の内側端面132の法線方向に、前記内側端面132の中心から突出している。これから、本例のスピンドル１は、軸着ピン11及び連結ピン12の軸線Ｌs,Ｌcが一直線に揃っている。本発明のアクスルは、取付ブロック13の内側端面132の傾きに応じて軸着ピン11を傾けることができるため、軸着ピン11及び連結ピン12の軸線Ｌs,Ｌcは、必ずしも一直線に揃う必要がない。

アクスル本体２は、従来のように、端部21を軸着ピン11の傾き角度αに合わせて折り曲げるのではなく、前記傾き角度αで傾く楕円になるように、前記端部21の開口端面211を切除している。開口端面211の切除は、端部21を折り曲げる場合に比べて、簡易かつ正確にできる。また、端部21を折り曲げる必要がないことから、端部21を折り曲げる従来のアクスル本体に比べて、本発明に用いられるアクスル本体２は、硬い材料を用いることができ、それだけ肉厚を薄くして軽量化を図ることができる利点がある。

スピンドル１は、アクスル本体２の開口された端部21に対し、連結ピン12を傾けて前記連結ピン12に対して遊嵌状態で挿入する（図２参照）。連結ピン12は、アクスル本体２の端部21の内径より外径の小さな円柱であり、がたつく。しかし、図３に見られるように、取付ブロック13の内側端面132を傾き角度αで切除したアクスル本体２の端部21の開口端面211に接面させたとき、連結ピン12の先端面の外周縁を前記端部21の内周面に当接させれば、アクスル本体２に対してスピンドル１を姿勢保持できる。こうして、前記開口端面211と内側端面132との当接状態を維持しながら、スピンドル１とアクスル本体２とを溶接により一体化する。

本発明を適用したリアアクスルは、アクスル本体２の端部21の開口端面211を、アクスル本体２に対するスピンドル１の傾き角度αで切除することにより、前記開口端面211に当接させる取付ブロック13の内側端面132の法線方向に突出する軸着ピン11のトゥ角及びキャンバー角を正確に設定できる（本例は、既述したように、トゥ角のみを設定）。また、連結ピン11の先端面の外周縁をアクスル本体２の端部21の内周面に当接させて姿勢保持しながら、前記開口端面211の全周を前記内側端面132に隅肉溶接できるため、溶接作業が容易で、スピンドル１をアクスル本体２に強固に一体化できる。

スピンドル１の連結ピン13は、図４に見られるように、開口されたアクスル本体２の端部21の内径より最大外径が小さく、側面が湾曲した円錐台で、取付ブロック13の内側端面132を端部21の開口端面211に当接させたとき、前記側面の一部を端部21の内周面に当接させる構成でもよい。別例のスピンドル１は、連結ピン3の構造が異なるものの、軸着ピン11及び取付ブロック13が上記例示と同様で、また同じアクスル本体２に取り付けることができることから、上記例示のスピンドル１に代替して利用できる。

別例のスピンドル１は、上記例示同様、軸着ピン11、連結ピン12及び取付ブロック13が繋がった鋳造品を表面研磨して製造される一体物で、傾き角度αを維持できれば、従来公知の各種固着手段を用いて、別体の軸着ピン11、連結ピン12及び取付ブロック13を連結して構成してもよい。取付ブロック13は、上記例示同様、外側端面131及び内側端面132が平行な関係にある円盤である。軸着ピン11は、上記例示同様、中心を軸着ピン11の軸線Ｌsが貫く円盤又は円柱の多段構造で、取付ブロック13の内側端面132の法線方向に、前記取付ブロック13の外側端面131から突出している。

別例のスピンドル１に設けた連結ピン12は、楕円の長軸を軸線Ｌsに揃え、短軸を含む面を端面とする楕円回転体で、取付ブロック13の内側端面132を端部21の開口端面211に当接させたとき、湾曲する側面を前記端部21の内周面に当接させる（図５参照）。楕円回転体である連結ピン12は、短軸を含む平面を端面としているため、最大外径となる前記端面の外周縁の外径を端部21の内径より小さくする。このような楕円回転体からなる連結ピン21は、端部21の傾斜する開口端面211の傾き角度αが変わっても、湾曲した側面を端部21の内周面に当接させ、姿勢保持できる利点がある。

１ スピンドル
11 軸着ピン
12 連結ピン
13 取付ブロック
131 外側端面
132 内側端面
２ アクスル本体
21 端部
211 開口端面
22 溶接ビード
Ｌa アクスル本体の端部の軸線
Ｌs スピンドルの軸着ピンの軸線
α 傾き角度（トゥ角のみ）

Claims (3)

1. 車輪を回転自在に支持する金属製のスピンドルを、金属製のアクスル本体の端部に溶接により固着したアクスルであって、
   スピンドルは、車輪を取り付ける軸着ピンと、アクスル本体に挿入する連結ピンと、外側端面から前記軸着ピン、内側端面から前記連結ピンを突出させる取付ブロックとから構成され、
   軸着ピンは、取付ブロックの内側端面の法線方向に外側端面から突出させ、
   連結ピンは、取付ブロックの内側端面の法線方向に前記内側端面から突出させ、
   アクスル本体は、端部の軸線に対する軸着ピンの軸線の傾き角度で前記端部の開口端面を切除し、
   アクスル本体の開口された端部に連結ピンを挿入し、端部の開口端面に取付ブロックの内側端面を接面させて前記取付ブロックと端部とを溶接により固着したアクスル。
2. 連結ピンは、開口されたアクスル本体の端部の内径より外径の小さな円柱で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、先端面の外周縁を端部の内周面に当接させる請求項１記載のアクスル。
3. 連結ピンは、開口されたアクスル本体の端部の内径より最大外径が小さく、側面が湾曲した円錐台で、取付ブロックの内側端面を端部の開口端面に当接させたとき、前記側面の一部を端部の内周面に当接させる請求項１記載のアクスル。

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