JPH0634161Y2 - サスペンション装置のボールジョイント取付構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ダブルリンク式サスペンション装置のよう
に車輪を支持するナックル下部と車体に揺動自在に支持
されたロアアームとの間にボールジョイントを配設した
サスペンション装置のボールジョイント取付構造に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のサスペンション装置のボールジョイント取付構造
としては、例えば昭和55年８月20日株式会社山海堂発行
の「自動車工学全書11巻ステアリング，サスペンショ
ン」第114頁の図4.42に記載されているものがある。

この従来例は、ウィッシュボン式フロントサスペンショ
ンのナックル下部とロアアームとの間にボールジョイン
トが配設されており、ボールジョイントのソケットがロ
アアームに、テーパー軸部をナックル下部に形成された
テーパー孔に内嵌し、テーパー軸部の先端に一体に形成
されたねじ部にナックル下部の上面に当接するナットを
螺合させることによってテーパー軸部をナックル下部に
固定するようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のサスペンション装置のボール
ジョイント取付け構造にあっては、テーパー軸部を直接
ナックル下部に形成したテーパー孔に内嵌するようにし
ていたので、テーパー軸部のテーパーを大きくすると、
ナット締めによる楔効果が大きくなって、ナット締めの
際に締め過ぎたときにナックル下部の残留応力が大きく
なって応力割れの原因になるため、テーパーを小さくせ
ざるを得ず、このようにテーパー軸部のテーパーを小さ
くすると、ナックル下部に形成されたテーパー孔に対し
てテーパー軸部を脱着する場合に、テーパー軸部を略直
線状に後退させる必要があり、このテーパー軸部を脱着
するために広いスペースを必要とするため、ボールジョ
イントの取付位置の自由度が制限されるという問題点が
あった。

そこで、この考案は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、ナックル下部のテーパー孔に対する
テーパー軸部の脱着時にテーパー軸部の描く軌跡を湾曲
させて、テーパー軸部を脱着するためのスペースを小さ
くするようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この考案のサスペンション装置のボールジョイント取付
構造は、車輪を支持するナックルの下部と車体に揺動自
在に支持されたロアアームとの間を揺動自在に連結する
ボールジョイントの取付構造であって、前記ボールジョ
イントのソケットを前記ロアアームに着脱自在に取付け
ると共に、ソケットに揺動自在に支持されて当該ソケッ
トと共にボールジョイントを構成するボールスタッドの
テーパー軸部を、内周面が当該テーパー軸部と等しいテ
ーパー面とされ、外周面が内周面のテーパーより大きい
テーパー面とされたテーパーピースを介して、前記ナッ
クル下部に形成したテーパー孔に内嵌したことを特徴と
している。

〔作用〕

ボールジョイントのボールスタッドにおけるテーパー軸
部に、そのテーパーより大きなテーパーの外周面を有す
るテーパーピースを介してナックル下部のテーパー孔に
内嵌するので、テーパーピースをテーパー軸部に外嵌さ
せた状態でテーパー孔に内嵌する場合に、テーパー軸部
のとり得る軌跡を大きく湾曲させることができ、少ない
スペースで容易にテーパー軸部の脱着を行うことができ
る。また、テーパーピースのテーパー軸部とを互いに調
整しながらテーパー孔に対して後退させることにより、
脱着時のテーパー軸部の軌跡をより湾曲させることがで
き、より少ないスペースでテーパー軸部の脱着を行うこ
とができる。

〔実施例〕 第1,2図はこの考案の第１実施例である。

この実施例はウィッシュボーン式フロントサスペンショ
ン装置であり、１は車輪、２はブレーキディスク、３は
アルミニウム合金製のナックル、BKはバックプレートで
ある。ナックル３は車輪１を回転自在に支持していて、
その下部3bはボールジョイント６を介してロアアーム７
に結合され、ロアアーム７の内端はゴムブッシュ８を介
して車体９のブラケット（図示せず）に結合される。こ
こで、ボールジョイント６は、第２図で拡大図示するよ
うに、ロアアーム７の端部に固定された内部にボール受
け6aを固着したソケット6bと、ソケット6bに支持された
球体部6c、テーパー軸部6d及びネジ部6eをその順に一体
に形成したボールスタッド6fと、ねじ部6eに螺合するナ
ット6gとから構成されている。ソケット6bは、第２図に
示す如く、３つのボルト挿通孔6hを有する三叉の取付部
6iが一体に形成され、この取付部6iをボルト挿通孔6hを
ロアアーム７の端部に形成されたボルト挿通孔7aに下方
から対向させた状態で、上方からボルト7bを固着したボ
ルトプレート7cのボルト7bを挿通した後、ボルト7bにナ
ット7dを螺合して締め付けることによりロアアーム７に
固着されている。なお、6jはダストブーツである。

そして、ボールスタッド6fのテーパー軸部6dが、そのテ
ーパーと同一テーパーの内周面6i及びこの内周面6kのテ
ーパーより大きいテーパーの外周面6lを有し、且つ上端
面の外径がナット6gの座面内径より小さく選定されたテ
ーパーピース6mを外嵌してナックル下部3bに穿設された
テーパーピース6mの外周面と同一テーパーを有するテー
パー孔3dに挿入され、ナックル下部3bの上面に突出する
ねじ部6eにナット6gを螺合させて締め付けることによ
り、ナックル下部3aに固定されている。そこで、テーパ
ーピース6mは、ナックル３より硬度の高い調質圧延炭素
鋼で製作され、第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように、
その内周面6k及び外周面6lの一部に回り止め用のセレー
ション6n,6oが形成されていると共に、内周面6k及び6l
に異なる摩擦係数となる鍍金或いはカチオン電着塗装等
の塗装による表面処理が施されている。

一方、ナックルアーム３の上部3aは、延長部材４の下端
に回動連結機構10を介して回動可能に結合され、延長部
材４の上端はアッパアーム５に揺動可能に結合されてい
る。

回動連結機構10は、第２図に示すように、延長部材４の
下端部に形成されたキングピン軸11を中心とする軸筒10
aと、この軸筒10aの軸方向両端部に圧入保持された深み
ぞ玉軸受10b及び10cと、ナックル３の上端部に形成され
たテーパー状挿通孔3cに固定され、深みぞ玉軸受10b及
び10cの内輪内に挿通される上端及び下端に各々ねじ部1
0e及び10e′を形成した調質圧延炭素鋼製の枢軸10fと、
この枢軸10fのねじ部10eに螺合する締めナット10g及び
ワッシャー10hと、枢軸10fのねじ部10e′に螺合する締
めナット10g′及びワッシャー10h′とから構成されてい
る。ここで、深みぞ玉軸受10b及び10cは、上部の深みぞ
玉軸受10bの内径が下部の深みぞ玉軸受10cの内径に比較
して小さく選定され、これに応じて枢軸10fが、ナック
ル３の上部下面に突出するねじ部10e′と、テーパー挿
通孔3cに係合するテーパー軸部10iと、テーパー軸部10i
の上端部に形成されたフランジ部10jと、このフランジ
部10jより小径で深みぞ玉軸受10cの内輪に挿通される軸
部10kと、この軸部10kより僅かに小径の軸部10k′と、
この軸部10k′より小径で深みぞ玉軸受10bの内輪に挿通
される軸部10lと、この軸部10lの上端に形成されたねじ
部10eとで構成されている。

また、軸筒10aの深みぞ玉軸受10c側の端縁内周面にシー
ル10mが圧入されている。このシール10mは、内周面側に
ガータースプリング等の緊締リング10nが装着され且つ
枢軸10fのフランジ部10jの外周面に圧接する圧接リップ
部10oと、その軸方向外方側に配設され同様にフランジ
部10jに摺接する摺接リップ部10pと、ナックル３の上部
上面に摺接するサイドリップ部10qとを備えている。さ
らに、軸筒10aの深みぞ玉軸受10b側の端部内周面には、
シールキャップ10rが嵌合されている。

かくして、ナックル３は、その上部3aと延長部材４とを
結合する回動連結機構10と、ナックル３の下部3bとロア
アーム７との結合部（ボールジョイント６の回転中心）
との、両結合部を通る軸線（すなわちキングピン軸11）
まわりに回動可能となる。そして、軸筒10aと枢軸10fと
の間で転がり接触する軸受10b,10cの部分は、シール10m
の摺接リップ部10q,10p及び圧接リップ部10oとシールキ
ャップ10rとによって閉塞されているため、ここに走行
中の石の噛み込みや水が浸入することが確実に防止され
る。従って石や氷着による操舵不能の危険性がない。同
様に、ナックル３のテーパー状挿通孔3cと枢軸10fとの
結合部もその上部においてシール10mのサイドリップ部1
0qによって閉塞されているので、水，汚泥等の侵入によ
る孔食の発生を防止して結合部の劣化を防止することが
できる。

一方、延長部材４は、上方に延びるに従って車輪１の上
方部分を迂回するように車体外側にカーブしており、そ
の上端は車輪１の上側に位置されてゴムブッシュ12を介
してアッパアーム５の外端に揺動可能に結合される。ア
ッパアーム５の内端は車体９のブラケットに対してゴム
ブッシュ13を介して揺動可能に結合される。アッパアー
ム５と延長部材４との結合は、延長部材４がアッパアー
ム５に対して揺動のみの運動をするため、結合部材とし
ては高さ寸法の小さいゴムブッシュ12による結合で足り
る。

ゴムブッシュ12は、延長部材４上端を、水平面上で貫通
する軸の両端に夫々外嵌され、アッパアーム５の先端が
前記ゴムブッシュ12の外筒をなしていて、ゴムブッシュ
12をなすゴムの捩じれによって、アッパアーム５と延長
部材４とが相対的に揺動する。

また、車体９と延長部材４の下部の間には、該延長部材
４に略並行してショックアブソーバ14bが上下方向に架
設される。ショックアブソーバ14bの下端は前記延長部
材４の下端内部にゴムブッシュ14dを介して連結され、
チューブから突出したピストンロッドの上端部は車体９
にマウントラバー14aを介して連結される。またショッ
クアブソーバ14bの外周にはコイルスプリング14cが同軸
に配置される。

かかるショックアブソーバ14bのチューブ外側とコイル
スプリング14c下半部の外側を延長部材４が覆う。即
ち、延長部材４はプレス成型された板材からなり開断面
をなしていて、その内部にショックアブソーバ14b等の
前記部分を抱き込むようにしていて、延長部材４がショ
ックアブソーバ14bとコイルスプリング14cの周囲の大体
半分を覆っている。延長部材４の前記断面形状によって
延長部材４自体の強度が確保され、且つショックアブソ
ーバ14bと車輪１との間隔を狭くしてこれらがホイール
ハウス内に占めるスペースを小さくすることを可能にし
ている。

而して、この実施例においては、ナックル３とロアアー
ム７とを結合するには、先ずボールジョイント６のボー
ルスタッド6fのテーパー軸部6dにテーパーピース6mを外
嵌させ、この状態でナックル下部3bのテーパー孔3dに下
側から挿入し、挿入後にねじ部6eにナット6gを螺合させ
て締め付けることにより、ボールジョイント６をナック
ル下部3bに固定することができる。このとき、テーパー
ピース6mの外周面6lのテーパーがボールスタッド6fのテ
ーパーピース6dのテーパーより大きいので、テーパー孔
3dの中心軸に沿ってテーパー軸部6dを挿入しなくても、
ボールスタッド6fを水平状態に近い状態としてテーパー
ピース6mの上面側外周面をテーパー孔3dの下端側内周面
に当接させ、この状態からボールスタッド6fをテーパー
孔3dに挿入するに従って徐々にテーパー孔3dの中心軸側
に立てながら挿入することができ、ソケット6bの右下部
の描く軌跡を第２図において鎖線図示の曲線Ｌで示す如
く円弧状とすることができ、ボールジョイント６をナッ
クル下部3bに装着した状態で、ソケット6bの右下縁とバ
ックプレートBKとの間の間隔を近接させても、ナックル
下部3bに対するボールジョイント６の脱着に何ら支障を
生じることはなく、ボールジョイント６の脱着に必要な
スペースを極力小さくすることができる。

そして、ナックル下部3bにボールジョイント６を固着し
た後、ナックル３と延長部材４とを結合する。このと
き、予めナックル３のテーパー状挿通孔3c内に上側から
枢軸10fの軸部10iを挿入し、下端に突出したねじ部10
e′にワッシャー10h′を挿入してから締めナット10g′
を螺合させて締め付けることにより固定しておくと共
に、延長部材４の軸筒10aに深みぞ玉軸受10b及び10cの
外輪を夫々圧入し、且つ下端部内周面にシール10mを圧
入しておく。ここで、深みぞ玉軸受10bの圧入位置は、
その外輪の下面が軸筒10aに形成した段部10xの上面に対
して所定間隙が残り、しかも内輪の締結完了時にも僅か
な間隙が残るように選定されている。

この状態で枢軸10fを深みぞ玉軸受10b及び10cの内輪内
に挿通し、ワッシャー10hを深みぞ玉軸受10bの内輪に当
接させて締めナット10gを締め付けることにより、容易
にナックル３と延長部材４とを回動自在に結合すること
ができる。

一方、ロアアーム７とボールジョイント６のソケット6b
に形成した取付部6iとを対向させ、上述したようにボル
トプレート7cに固定したボルト7bをボルト挿通孔7a,6h
に挿通し、ボルト7bの突出部にナット7dを螺合させて締
め付けることにより、ロアアーム７とボールジョイント
７とを固定することができる。

また、ナックル３及びロアアーム７間に装着したボール
ジョイント６を取り外す場合には、上記と逆に、先ずロ
アアーム７とボールジョイント６の取付部6iとの結合状
態を解放し、次いでナット6eを緩めて外し、ボールジョ
イント６をソケット6bの右下縁が曲線Ｌを描くように抜
き出すことにより、容易に取り外すことができる。

なお、ボールジョイント６の取付時にテーパーピース6m
をボールスタッド6fのテーパー軸部6dに外嵌させずに、
テーパーピース6mとボールスタッド6fのテーパー軸部6d
との両者の挿入量を調整しながら挿入するようにする
と、ソケット6bの右下縁の描く軌跡Ｌを上方側に寄せる
ことができる。

また、テーパーピース6mの内周面及び外周面にセレーシ
ョン6n,6oが形成されているので、ボールジョイント６
をナックル３に取付ける際のナット締め時にボールスタ
ッド6fが共回りすることを防止することができ、締結作
業を容易に行うことができる利点がある。さらに、テー
パーピース6mの内周面及び外周面に鍍金又は塗装による
表面処理が施されているので、テーパーピース6mとナッ
クル３及びボールスタッド6fとが異種金属で製作されて
いる場合に、その電位差による電食を防止することがで
きると共に、テーパーピース6mの内周面と外周面とで鍍
金又は塗装の種類を異ならせることにより、摩擦係数を
異ならせて、ボールジョイント６の取付の際にテーパー
ピース6mの軸方向の移動量をコントロールしたり、テー
パーピース6mに加わる力をコントロールすることがで
き、これと同時にボールジョイント６の締め付け状態を
コントロールすることができる利点がある。

また、この実施例においては、車輪１の幅方向中心線19
とキングピン軸11とが車輪１の接地面20上方において交
叉しており、接地面20とキングピン軸11との交点を車輪
１の幅方向中心線19より車両外側へ位置させて、ネガテ
ィブスクラブとしているが、キングピン軸11の設定は、
前記ナックル３と延長部材４との回転連結機構10（特に
枢軸10aの軸線），そしてナックル３とロアアーム７と
の結合部（ボールジョイント６の回転中心）の両結合部
位置によってなされるものであるから、スクラブをネガ
ティブ，ポジティブ又はゼロに設定することに関して
は、アッパアーム５にはかかわりがない。従ってアッパ
アーム５と延長部材４とを連結するゴムブッシュ12はキ
ングピン軸11に拘束されることなく配置できるため、こ
の実施例ではゴムブッシュ12を車輪１より上位に配置し
て車両外側へ寄せこれらを車両幅方向へオーバラップさ
せることによって、最適なホイールアライメントを得る
ことができるアッパアーム５の長さを確保しつつアッパ
アーム５の車体側連結点も車両の幅方向外側近くに位置
づけている。このことが、ホィールハウスの幅を狭くし
てその内側のエンジンルーム等の幅を拡げ得ることの１
つの理由になっている。

かくして、アッパアーム５の長さを確保することができ
てロアアーム７との長さの差を小さくすることにより最
適なホイールアライメントを得ることができるし、両ア
ーム5,7の上下方向の間隔を拡大し得たから、サスペン
ション構成部材の組付誤差によるキャンバ角やキャスタ
角の変化を小さくすることができるとともに、車輪１の
上下動時におけるキャンバ角の変化が発生しにくくな
り、且つこのキャンバ角の変化に対する両アーム5,7の
剛性は、これらの間隔の自乗に比例して大になるから、
これらの剛性は大となって、キャンバ角変化の限界性能
が向上する。

また、車体重量はマウントラバー14aとコイルスプリン
グ14cとショックアブソーバ14bのチューブと、延長部材
４の下部と、ナックル３の上部3aとを介して車輪１に支
持され、車輪１の上下動はショックアブソーバ14bの伸
縮によって減衰されるとともに、コイルスプリング14c
の撓みによって吸収される。

ここで、車輪１の上下動時には、これと一体にナックル
３と延長部材４とが上下動をしてロアアーム７とアッパ
アーム５とが上下に揺動し、これに伴って、前記ショッ
クアブソーバ14bとコイルスプリング14cとが伸縮する
が、いずれも上下方向の運動であるため、ナックル３の
上部3a及び延長部材４と、ショックアブソーバ14b及び
コイルスプリング14cとの干渉は発生しない。

また、図示しないステアリングリンケージから、ナック
ルアームを介してナックル３に操舵力が入ると、ナック
ル３にキングピン軸11を中心とする回転が発生して車輪
１は操舵される。このときキングピン軸11を中心として
回転するのはナックル３と車輪１と車軸18であって、ナ
ックル３は回転連結機構10の枢軸10fを中心として回転
自在になっているから、延長部材４は回転しない。その
結果、延長部材４には車輪１と一体をなす前記上下動の
みが発生して、アッパアーム５との相対運動は揺動のみ
となるから、延長部材４とアッパアーム５との結合にボ
ールジョイントを用いる必要がなく、ゴムブッシュ12で
足りる。そして、ゴムブッシュ12はボールジョイントよ
りも高さ寸法が小さい（ダブルウィッシュボーン式サス
ペンションのアームに通常使用されるボールジョイント
とゴムブッシュとでは、ゴムブッシュが大体40mm小さ
い。）から、ホィールハウスの高さを小さくすることが
できる。このことは、エンジンルームのフードを低くで
きることにもなる。

また、前記の通り操舵時に延長部材４に回転が発生する
ことがないから、操舵によって延長部材４とショックア
ブソーバ14b及びコイルスプリング14cとに相対移動が生
じないことにもなるから、この間に干渉のおそれがな
い。このため延長部材４の断面形状を前記のように開断
面とし、その内部にショックアブソーバ14b等の前記部
分を抱き込むようにしていて、延長部材４によりショッ
クアブソーバ14b等の周囲の大体半分を覆って、ショッ
クアブソーバ14bと車輪１との間隔を極端に狭くするこ
とを可能にしている。従って、ホィールハウスの幅を小
さくしてエンジンルームを広げることが、前記アッパア
ーム５の配置の自由度が増大したこととも相挨って、充
分に可能になる。

この場合、ショックアブソーバ14bのチューブやコイル
スプリング14c下方が延長部材４により覆われているの
で、飛石などによりショックアブソーバ14bやコイルス
プリング14cが傷つく恐れもない。

さらにまた、車両の発進時及び制動時に車体と車輪１と
の間に発生する前後方向の相対移動力は、アッパアーム
５にはキングピン軸11の延長線上である、アッパアーム
５の中途の点Ｐに入力されることになるため、この入力
がアッパアーム５の先端である場合と比較して車体に近
い位置となり、従って前記入力に起因するアッパアーム
５の車体取付部への負荷が小さくなる。このため、車体
取付部の軽量化、ゴムブッシュ13の小型化及びソフト化
が可能になる。ゴムブッシュ13のソフト化が可能になる
ことは、車輪１側からの振動入力に対する吸収力が増大
することを意味し、その結果、車体の振動やこれに起因
するこもり音を低減することができる。

なお、この実施例においては、ショックアブソーバ14b
の下端をナックル３の上部3aに連結する構成をとってい
て、ロアアーム７には車体重量を支持させていないた
め、ロアアーム７やゴムブッシュ８の剛性を小さくする
ことができるし、場合によってはショックアブソーバ14
bの下端をロアアーム７に支持することもできる。

また、上記実施例においては、テーパーピース6mの内周
面及び外周面にセレーション6n,6oを設けた場合につい
て説明したが、何れか一方に設けるようにしてもよく、
同様に表面処理も内周面及び外周面の何れか一方に施す
ようにしてもよい。

さらに、上記実施例ではサスペンションが延長部材４を
有するダブルリンク式サスペンションである場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、延長部
材を省略した通常のウィッシュボン式サスペンション等
のロアアームとナックルとを揺動自在にボールジョイン
トで結合するようにしたサスペンションにこの考案を適
用し得るものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、ボールジョイ
ントのボールスタッドのテーパー軸部に、テーパーピー
スを外嵌させ、このテーパーピースの外周面のテーパー
をテーパー軸部のテーパーより大きく選定するようにし
たので、ナックル下部に対してボールジョイントを脱着
する際に、ボールジョイントの描く軌跡を湾曲させるこ
とが可能となり、ボールジョイントを脱着するためのス
ペースを小さくすることができ、このため、ボールジョ
イントをロードホィールセンタ側に近接させることがで
き、ボールジョイントの取付の自由度を大幅に向上させ
ることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例を示す一部破断正面図、
第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図（ａ）及び
（ｂ）は夫々テーパーピースの正面図及びＢ−Ｂ線断面
図である。 １……車輪、３……ナックル、3a……上部、3b……下
部、3d……テーパー孔、４……延長部材、５……アッパ
アーム、６……ボールジョイント、6b……ソケット、6c
……球体部、6d……テーパー軸部、6e……ねじ部、6f…
…ボールスタッド、6g……ナット、6i……取付部、6m…
…テーパーピース、6n,6o……セレーション、７……ロ
アアーム、９……車体、10……回動連結機構、11……キ
ングピン軸、14b……ショックアブソーバ、14c……コイ
ルスプリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪を支持するナックルの下部と車体に揺
   動自在に支持されたロアアームとの間を揺動自在に連結
   するボールジョイントの取付構造であって、前記ボール
   ジョイントのソケットを前記ロアアームに着脱自在に取
   付けると共に、ソケットに揺動自在に支持されて当該ソ
   ケットと共にボールジョイントを構成するボールスタッ
   ドのテーパー軸部を、内周面が当該テーパー軸部と等し
   いテーパー面とされ、外周面が内周面のテーパーより大
   きいテーパー面とされたテーパーピースを介して、前記
   ナックル下部に形成したテーパー孔に内嵌したことを特
   徴とするサスペンション装置のボールジョイント取付構
   造。