JP6691131B2 - 自動車車軸用ステアリングナックル - Google Patents

Description

本発明は、自動車車軸用ステアリングナックルに関する。

自動車の分野では、スピンドルは、自動車の車輪のハブが係合する車軸の一方の先端部と一体である機械要素である。従って、車輪が受ける振動および衝撃は、スピンドルにより車軸に伝達される。

乗員の乗り心地をよりよくするためには、スピンドルにより車軸に伝達される振動および衝撃を抑えることが目標となる。

ショックアブソーバにより、車軸方向に垂直な車輪からの衝撃の伝達を抑えることが可能である。

ステアリングナックルを介して車軸に取り付けられるエネルギー吸収スピンドルの使用も知られている。自動車の横断方向軸周りの回転の自由度を有するよう構成される枢動リンク機構により、ステアリングナックルは車軸と協働し、これによって、自動車走行中、長手方向の衝撃を受けた場合に、自動車が前方または後方に動いているかにそれぞれ応じて、車輪は後方または前方に動くことが可能になる。自動車の横断方向に取り付けられ、ステアリングナックルと車軸とを通るエネルギー吸収ブロックにより、ステアリングナックルが車軸に対して車両の横断方向軸周りに回転することが抑えられ、またステアリングナックルが衝撃を受けた後に休止位置に戻ることが可能となる。

しかし、このタイプのエネルギー吸収スピンドルでは、ステアリングナックルと車軸とのリンク機構の特性から、操舵可能な４輪を有する自動車などの場合、旋回可能なエネルギー吸収スピンドルを得ることは不可能である。

本出願人により出願された文献ＦＲ２８５３２８１は、旋回可能なステアリングナックルを備える可撓性車軸について記述している。しかし、本文献はエネルギー吸収スピンドルとの一体化が不可能な構造についての記述である。

可撓性車軸を有する、４輪操舵または２輪操舵の自動車のタイプに応じて、ステアリングナックルは、自動車のそれぞれのタイプに特定的に適合することを必要とする異なる構造を示すことになる。

操舵可能な車軸を獲得するために、エネルギー吸収スピンドルを備え、自動車の車軸に対して複数の方向に向きを変えることが可能な、可撓性車軸に取り付け可能なステアリングナックルに対する需要もまた存在する。

このため、本発明の目的は、固定支持部と自動車車輪支持用のスピンドルを担持する可動部とを備える、自動車車軸用ステアリングナックルに関する。固定支持部は第１のスイベルジョイントと第２のスイベルジョイントとを備え、可動部は、前記第１のスイベルジョイントにより固定支持部と関節式に連結しており、また可動部は、固定支持部の第２のスイベルジョイントと連接部材により連結される第３のスイベルジョイントを備え、スイベルジョイント間の連接部材は、第２のスイベルジョイントと第３のスイベルジョイントとの間隔を一定に保つように配置されている。

このような配置により、スピンドルは、ステアリングナックルの固定支持部に対して、従って車軸に対して、許容される旋回の大きさは制限されるものの、複数の軸の周りに、特に垂直軸周り、横断方向軸周り、またはこれらの軸の組合せの周りに、回転することが可能となる。このようにして、可動スピンドルが可撓性車軸に取り付けられるよう適切な構成に計画されている限り、車軸に部分的に関節式に連結し、長手方向の衝撃を受けた際に旋回し、後方へ動くことが可能な可動スピンドルを有することが可能である。従って、例えば４輪操舵または２輪操舵の車両に適合可能な構成や、例えば可撓性車軸上でスピンドルが長手方向の衝撃を吸収可能なように付加的に構成されているなど、異なる構成に適合可能なステアリングナックルを設計することが可能である。

有利には、また限定するわけではないが、ステアリングナックルの可動部と固定支持部は、例えば前後方向の運動や、例えば固定支持部に対する可動部の車両のほぼ横断方向軸周りの回転運動によってもたらされる運動など、可動部と固定支持部との間の相対的な運動を減衰させる弾性部材により連結することができる。

有利には、また限定するわけではないが、弾性部材はほぼ長手方向の運動または力を減衰または吸収することが可能であり、また他の横および垂直方向においても比較的柔軟であることが可能である。

弾性部材は、例えばエネルギー吸収ブロック、流体弾性装置、ばね、または固定支持部に対する可動部の相対的な運動をもたらす衝撃または力を吸収または減衰するその他の手段などの、エネルギー吸収機械要素とすることができる。

弾性部材は、例えば天然または合成ゴム製など、振動吸収高分子材料のブロックとすることができる。例えば流体弾性の関節式連結具などの流体弾性装置は、エラストマー製のばねおよび一体型液圧式衝撃吸収システムを備えることができる。

このようにして、車輪またはスピンドルが受ける車両のほぼ長手方向の衝撃は、車軸への伝達を抑えるように吸収可能であり、これにより自動車の乗員の乗り心地が向上する。

有利には、また限定するわけではないが、弾性部材は、可動部が衝撃後に休止位置に戻ることを可能にしている。言い換えれば、長手方向の衝撃が発生した際に、弾性部材は回転運動を抑え、衝撃の力を吸収し、スピンドルが衝撃前の初期位置に戻るよう配置されているので、スピンドルは、ステアリングナックルの可動部が横断方向軸周りに回転することにより、戻ることが可能である。このようにして、特に、例えば自動車が道路の継ぎ目上を通過する際など、車輪が長手方向の衝撃を受ける際に、可動部がその休止位置に戻ることができることにより、乗り心地を車両の挙動の質と結び付けることができる。

有利には、また限定するわけではないが、スピンドルおよび弾性部材は互いに近接して、例えば５ｃｍから１０ｃｍの間隔で、配設することができる。具体的には、スピンドルおよび弾性部材は互いにほぼ垂直な一直線上に配置することができる。例えばスピンドルは、初期位置において、弾性部材の垂直上方に配置することができる。

具体的には、弾性部材は、スピンドルが車両の長手方向の後方および／または前方に約３ｍｍから１０ｍｍの距離を動くことを許容している。

有利には、また限定するわけではないが、弾性部材は、一方の第１のスイベルジョイントと他方のスピンドルとの間に配設することができる。このようにして、ステアリングナックルを比較的コンパクトに省スペースにすることができる。さらに、スピンドルの戻り能力は、例えば衝撃を受けた際などにおける弾性部材の変形能力に応じて、簡単に寸法化することができる。

有利には、また限定するわけではないが、第２と第３のスイベルジョイントの連接部材は、例えば堅い、変形しない、例えば金属やその他の適切な材料でできた棒などの、タイロッドとすることができる。

本発明はまた、クロスメンバにより連結される２つのアームを備え、各アームが前述のようにステアリングナックルの固定支持部と一体である、自動車車軸、特に後車軸に関する。

具体的には、車軸は可撓性車軸とすることができる。

このようにして、具体的に車両が車輪に長手方向の衝撃を受ける際に、スピンドルが車軸に対して位置と角度を変えることができることにより、良好な挙動を提供する能力を維持しながら、車軸が晒される長手方向の衝撃はより小さいものになる。

有利には、また限定するわけではないが、車軸は、各ステアリングナックルに対して、例えば車軸をステアリングナックルの可動部の突出部に連結する連接棒などの連接部材を備えることができる。ここで、連接部材は、例えばボールジョイントリンク機構または固定支持部に対する可動部の動きを妨げないその他のタイプの適切なリンク機構により突出部と一体化しており、このようにして、可動部の突出部、特に前記突出部の自由先端部と車軸のアームとの間隔を制御している。この間隔を制御することにより、車輪を可能な範囲で旋回させながら、ステアリングナックルの可動部、したがって車輪をよりよく維持することが可能となる。このようにして、まったく同一のステアリングナックルで、操舵可能車輪つき車軸または非操舵車輪付き車軸を実現することが可能である。

有利には、また限定するわけではないが、各連接部材は、例えばボールジョイントリンク機構または固定支持部に対する可動部の動きを妨げないその他のタイプの適切なリンク機構により、ステアリングナックルの可動部の前記突出部をステアリングナックルを支持する車軸のアームに連結することができる。これによって、可動部の突出部、特に前記突出部の自由先端部と車軸のアームとの間隔が、可動部と固定支持部との相対的位置関係に関わらず一定となる。それにより、車軸は操舵時に車輪の方向が変わらないようにすることができる。

有利には、また限定するわけではないが、車軸は、クロスメンバへ横断方向に延在し、かつ、ほぼ垂直の関節軸によりクロスメンバの中央部に連結するクロスバーを形成するアームを備えることができる。各連接部材は、ステアリングナックルの可動部の前記突出部をクロスバーを形成するアームに連結しており、これにより、可動部の突出部、特に前記突出部の自由先端部と車軸のアームとの間隔を、クロスバーを形成するアームのクロスメンバに対する方向に応じて変えることができる。

このようにして、エネルギー吸収スピンドルを有し、操舵可能な可撓性車軸を得ることができる。このステアリングナックルは、車軸が可撓性かそうでないか、操舵に関して制御されているかそうでないかに関わらず、いかなるタイプの車軸にも適合可能である。

本発明はまた、前述のような車軸、例えば後車軸、前車軸、または前車軸および後車軸などを備える自動車、例えばエネルギー吸収スピンドルを有する可撓性車軸を備え、操舵可能な４輪を有する自動車など、に関する。

ここで、本発明を添付の非限定の図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施形態によるステアリングナックルの斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるステアリングナックルの詳細図である。 図１および図２の実施形態に共通なステアリングナックルの側面図である。 本発明の第１の実施形態によるステアリングナックルを２式備える自動車車軸の概略図である。

本説明では、前方、後方、上方、下方の表現は、車軸が車両に取り付けられる場合の、車両の前方方向および後方方向を指している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ車両の（前方から後方への）長手方向軸、横断方向軸および垂直軸に対応している。

ほぼ水平、ほぼ長手方向またはほぼ垂直の表現は、水平、長手方向または垂直の方向／面に対して、±２０°未満の角度、またはさらには１０°未満の角度、または５°未満の角度を形成する方向／面を意味するよう意図している。

ほぼ平行、ほぼ直立またはほぼ直角の表現は、平行もしくは直立の方向から、または直角から、±２０°未満、またはさらには１０°未満、または５°未満の差分がある方向／角度を意味するよう意図している。

図４を参照すると、自動車は車軸１、この場合は後車軸１を備える。

車軸１は、クロスメンバ４０、この場合は、弾性的なねじれ変形が可能で、２つのアーム１ａ、１ｂを横断方向に連結しているクロスメンバ４０を備える。

各アーム１ａ、１ｂは、クロスメンバ４０と一体化され、自動車のほぼ長手方向Ｘに延在する。

各アーム１ａ、１ｂは、ステアリングナックル３０を支持する。この場合は、ステアリングナックル３０は、クロスメンバ４０のほぼ前方の対応するアーム１ａ、１ｂ上に、長手方向軸Ｘに沿って取り付けられている。

図１および図３を参照すると、各ステアリングナックル３０は、固定支持部２０と自動車の車輪４２を支持するよう意図されたスピンドル１２を担持する可動部２とを備える。図４では、車輪４２は楕円で表わされている。

固定支持部２０は、第１のスイベルジョイント３と第２のスイベルジョイント５とを備える。ここで、固定支持部２０は、ほぼＬ字型の形状を有し、これによりほぼ水平の底部２０ａおよびほぼ垂直の部分２０ｂを画定する。しかし、本発明は固定支持部２０の特定の形状に限定されるものではなく、固定支持部２０の形状は、固定支持部２０と可動部２との間の相対的な運動を少しも制限するものではない。

第１のスイベルジョイント３は、固定支持部２０の底部２０ａの自由先端部に取り付けられる。

第１のスイベルジョイント３は、可動部２を固定支持部２０に直接的に連結する。言い換えれば、第１のスイベルジョイント３は固定支持部２０および可動部２に共通である。

このようにして、第１のスイベルジョイント３は、固定支持部２０と可動部２との間のスイベルジョイントリンク機構を形成し、これにより、３つの自由度、即ち長手方向Ｘ、横断方向Ｙおよび垂直方向Ｚの並進運動を妨げ、また、２つの機械要素が、すべての回転軸、即ち、長手方向軸Ｘ周り、横断方向軸Ｙ周りおよび垂直軸Ｚ周りに自由に回転するようにしている。

第２のスイベルジョイント５は、固定支持部２０のほぼ垂直の部分２０ｂの自由先端部に取り付けられる。

可動部２は、第３のスイベルジョイント８を備える。ここで、可動部２は、第３のスイベルジョイント８を受ける、ほぼフォークの形状の上部２ａを有する、しかしながら、本発明は、上部２ａのこの特定の形状に限定されるものではない。

可動部２および固定支持部２０は、ステアリングナックル３０の休止位置に位置合わせされる。

ステアリングナックル３０の休止位置は、スピンドル１２が長手方向の力を受けていない際の、特に自動車が平面かつ水平な表面に静止している際の、可動部２の固定支持部２０との相対位置に対応する。言い換えれば、休止位置は、ステアリングナックル３０の自然な位置または設計位置である。

第３のスイベルジョイント８は、連接部材７により、固定支持部２０の第２のスイベルジョイント５に連結される。連接部材７、この場合はタイロッド７は、第２のスイベルジョイント５と第３のスイベルジョイント８との間隔を一定に維持する。言い換えれば、タイロッド７は、キャンバ運動と呼ばれる可動部２の長手方向軸Ｘ周りの回転運動を妨げる。

第１のスイベルジョイント３、第２のスイベルジョイント５および第３のスイベルジョイント８により、固定支持部２０と可動部２との間に連接が形成されることにより、可動部２がほぼ横断方向軸Ｙ周りおよびほぼ垂直軸Ｚ周りに回転運動することを可能にし、また、連接部材７が存在することにより、回転運動の大きさは制限される。言い換えれば、長手方向軸Ｘ、横断方向軸Ｙおよび垂直軸Ｚに沿った並進運動ならびに長手方向軸Ｘ周りの回転運動の自由度は妨げられている。

このようにして、可動部２に取り付けられたスピンドル１２は、可動部２の固定支持部２０に対する、横断方向軸Ｙ周りの回転運動の影響で、戻り運動を行うことが可能である、ここで、この回転運動は垂直軸Ｚ周りのわずかな回転運動を伴っている。例としては、タイロッド７の長さは５ｃｍから１０ｃｍとすることができる。長さは、車軸１が取り付けられる自動車のタイプに応じて決めることができる。

ステアリングナックル３０はまた、ステアリングナックル３０の可動部２が固定支持部２０に対して横断方向軸Ｙ周りに回転運動することを抑える弾性部材１１、この場合はエネルギー吸収ブロック１１を備える。このエネルギー吸収ブロック１１は、可動部２と固定支持部２０との間に配設される。エネルギー吸収ブロック１１は、スピンドル１２の軸にほぼ平行な軸を有する、弾性の関節、例えば流体弾性の関節とすることができる。エネルギー吸収ブロック１１の設計は、この弾性の関節に限定されるものではなく、可動部２と固定支持部２０との間の長手方向の衝撃を吸収可能なすべての手段により得ることができる。

ステアリングナックル３０の休止位置では、タイロッド７はエネルギー吸収ブロック１１の軸、この場合はほぼ横断方向軸Ｙに向いている、にほぼ平行である。

エネルギー吸収ブロック１１は、可動部２の固定支持部２０に対する長手方向の運動を吸収するように配置され、それによって、車輪またはスピンドルが受ける長手方向の力が車軸に伝達されることを抑え、それによって、自動車の乗員の乗り心地を向上させる。

エネルギー吸収ブロック１１はまた、可動部２が戻ることを可能にし、それによって、ステアリングナックルが休止位置に戻ることを可能にする。言い換えれば、可動部２が衝撃を受ける間に、固定支持部２０に対して旋回する場合、エネルギー吸収ブロック１１は、衝撃を吸収した後で、可動部２に反対方向の運動をもたらす。このようにして、車輪４２がその休止位置に素早く戻ることを可能にすることにより、地面上の車輪４２の密着および挙動の質が確保される。

このようにして、例えば可動部２のスピンドル１２に取り付けられた車輪が受けるであろう長手方向の衝撃の力は、衝撃の力により可動部２が、固定支持部２０に対して、回転運動をしている間に、エネルギー吸収ブロック１１により吸収される。これによって、車軸１に伝達される衝撃を抑えることが可能になり、それにより自動車の乗員の乗り心地が向上する。

この場合、エネルギー吸収ブロック１１およびスピンドル１２は、可動部２の表面２ｃの領域に、互いに近接して配設される。この場合、スピンドル１２は、エネルギー吸収ブロック１１に対してほぼ垂直な一直線上で、上方に置かれる。この場合、エネルギー吸収ブロック１１は、スピンドル１２から、ほぼ垂直に、約５ｃｍから１０ｃｍ離れている。

この場合、スピンドル１２は、エネルギー吸収ブロック１１の上方に置かれる。

表面２ｃは、車輪４２がスピンドル１２に取り付いている時に、車輪４２の方向を向いている表面である。従って、衝撃を受けた際のスピンドル１２の戻り距離を、エネルギー吸収ブロック１１によって可動部２の固定支持部２０に対する回転運動が抑えられている範囲の長手方向の距離にほぼ対応する程度に制御することは比較的簡単である。この場合、エネルギー吸収パッド１１は、スピンドル１２から約５ｃｍから１０ｃｍあけて、ほぼ垂直に置かれ、エネルギー吸収ブロック１１が長手方向の衝撃を吸収するため、長手方向に長さ３ｍｍから６ｍｍ変形することが可能な場合、スピンドルは約５ｍｍから１０ｍｍ戻ることが可能である。

この場合、エネルギー吸収ブロック１１およびスピンドル１２は第１のスイベルジョイント３と第３のスイベルジョイント８との間に配設される。

エネルギー吸収ブロック１１は、第１のスイベルジョイント３とスピンドル１２とからほぼ等距離にある。この配置により、特に、比較的コンパクトな可動部２を得ることが可能になる。

可動部２は、自動車の前部に向かう車軸１のアーム１ａにほぼ平行に延在する突出部２ｄを有する。

突出部２ｄは、自由先端部２ｅにスイベルジョイント２２を備える。このスイベルジョイント２２は、連接棒６の先端部と一体である。

この場合、突出部２ｄは、可動部２の前部に向けて延在する。

図１および図４に示される実施形態において、連接棒６はもう一方の先端部で、車軸１のクロスメンバ４０に横断方向に取り付けられるクロスバー２６を形成するアームと一体である。

クロスバー２６または前記クロスバー２６を形成するアームは、ほぼ垂直な関節軸４６により、クロスメンバ４０の中央部に連結している。車両の後部へ向かうクロスバー２６の先端部は、連接棒６により、上記のように、ステアリングナックル３０の可動部２に連結している。このようにして、連接棒６はクロスメンバ４０とほぼ平行に延在する。この連接棒６は、クロスバー２６の軸４６周りの回転運動により制御される。このクロスバー２６の回転運動は、車両の前部へ向かうクロスバー２６の先端部を車両のボディシェルまたは車軸のアームの一方に連結するコントロールメンバ４４により制御することができる。このコントロールメンバ４４は、ピストンまたはタイロッドとすることができる。例として、車軸１のクロスバー２６およびコントロールメンバ４４は、文献ＦＲ２８５３２８１に記述されているようにすることができる。

クロスバー２６の回転運動により、自由先端部２ｅが、車軸１のアーム１ａから離れたり、向かったりするように動くことが可能となる。このようにして、ステアリングナックル３０の可動部２の車軸１に対する旋回を制御することが可能である。

図２に関して、一代替実施形態によれば、連接棒６は、車軸１のアーム１ａと一体化したスイベルジョイント２４と、連接棒６の一方の先端部で一体化している。

休止位置では、連接棒６を可動部２に連結するスイベルジョイント２２および連接棒６をアーム１ａに連結するスイベルジョイント２４は、自動車のほぼ横断方向に一直線に並べられる。

本実施形態では、連接棒６は、スピンドル１２が自動車のほぼ横断方向Ｙを向くように定められた長さを有する。ここで、連接棒６の長さは、スピンドル１２が比較的一定の方向、ほぼ横断方向Ｙを向いていることを確実にするような、タイロッド７の長さによって定められ、それによって、具体的に後車軸１の車輪４２が非操舵車輪の場合に、車輪の正確なアライメントを確実にすることができる。

Claims (8)

1. 自動車車軸（１）用ステアリングナックル（３０）であって、固定支持部（２０）と、前記自動車の車輪（４２）を支持するよう意図されたスピンドル（１２）を担持する可動部（２）とを備え、前記固定支持部（２０）は第１のスイベルジョイント（３）および第２のスイベルジョイント（５）を備え、前記可動部（２）は前記第１のスイベルジョイント（３）により前記固定支持部（２０）と関節式に連結され、
   前記可動部（２）が、連接部材（７）により前記固定支持部（２０）の前記第２のスイベルジョイント（５）に連結される第３のスイベルジョイント（８）を備え、前記スイベルジョイント間の前記連接部材が、前記第２のスイベルジョイント（５）と前記第３のスイベルジョイント（８）との間隔を一定に保つように配置されており、
   前記ステアリングナックル（３０）の前記可動部（２）および前記固定支持部（２０）が、前記可動部（２）と前記固定支持部（２０）との間の相対的な運動を減衰させる弾性部材（１１）により連結されており、
   前記スピンドル（１２）および前記弾性部材（１１）が、可動部２の表面２ｃの領域に、互いに近接して配設されることを特徴とする、ステアリングナックル（３０）。
2. 前記弾性部材（１１）が、一方の前記第１のスイベルジョイント（３）と他方のスピンドル（１２）との間に配設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ナックル（３０）。
3. 前記第２と第３のスイベルジョイントの前記連接部材がタイロッドであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のステアリングナックル（３０）。
4. 自動車の車軸（１）、特に後車軸であって、クロスメンバ（４０）により連結される２つのアーム（１ａ、１ｂ）を備え、各アーム（１ａ、１ｂ）が、請求項１から３のいずれか一項に記載のステアリングナックル（３０）の固定支持部（２０）と一体であることを特徴とする、車軸（１）。
5. 前記車軸（１）が、各ステアリングナックル（３０）に対して、前記車軸（１）を前記ステアリングナックル（３０）の前記可動部（２）の突出部（２ｄ）に連結する連接部材（６）を備え、それによって前記可動部（２）の前記突出部（２ｄ）、特に前記突出部の自由先端部と前記車軸（１）の前記アーム（１ａ）との間隔を制御することを特徴とする、請求項４に記載の車軸（１）。
6. 各連接部材（６）が、ステアリングナックル（３０）の前記可動部の前記突出部を前記ステアリングナックル（３０）を支持する前記車軸（１）の前記アーム（１ａ、１ｂ）に連結し、これによって、前記可動部（２）の前記突出部（２ｄ）、特に前記突出部の前記自由先端部と前記車軸（１）の前記アーム（１ａ、１ｂ）との間隔が、前記可動部（２）と前記固定支持部（２０）との相対的な位置関係にかかわらず一定となることを特徴とする、請求項５に記載の車軸（１）。
7. 前記車軸（１）が、前記クロスメンバ（４０）へ横断方向に延在し、かつ、ほぼ垂直の関節軸（４６）により前記クロスメンバ（４０）の中央部に連結するクロスバー（２６）を形成するアームを備え、各連接部材（６）がステアリングナックル（３０）の前記可動部の前記突出部をクロスバー（２６）を形成する前記アームに連結し、これによって、前記可動部（２）の前記突出部（２ｄ）、特に前記突出部の前記自由先端部と前記車軸（１）の前記アーム（１ａ、１ｂ）との間隔が、クロスバー（２６）を形成する前記アームの前記クロスメンバ（４０）に対する向きに応じて変わり得ることを特徴とする、請求項５に記載の車軸（１）。
8. 請求項４から７のいずれか一項に記載の車軸（１）を備えることを特徴とする自動車。

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