JP6672578B2 - ステアリングナックル - Google Patents

Description

本発明は、操舵される車輪を回転可能に支持するステアリングナックルに関する。

ステアリングナックルは、車体を支える懸架装置、および車体に支持されたロアアームにより、車両上下方向において支持されている。ステアリングナックルは、操舵される車輪が回転可能に支持される支持体と、ロアアームが取り付けられる下部アームとを備える。下部アームは、支持体の下端から下垂している。特許文献１には、車幅方向の内方に突出する一対の突条部が下部アームに設けられたステアリングナックルの一例が開示されている。一対の突条部は、下部アームが下垂する方向に沿って延びている。一対の突条部を設けることにより、下部アームの車両前後方向回りの断面二次モーメントが向上する。これにより、下部アームの質量の増加を抑えつつ、下部アームの強度を向上させることができる。

車両走行中において、縁石衝突などにより車輪に車幅方向の衝撃力が作用したとき、ステアリングナックルの下部アームは、ロアアームからの反力を受ける。当該反力は、車幅方向の外方を向く。これにより、下部アームに設けられた一対の突条部には、引張応力が作用する。一対の突条部は、その形状から引張応力が集中しやすい部分である。このため、当該衝撃力により、下部アームが破断するおそれがある。

特開２０１１−７３５１２号公報

本発明は、上述の事情に鑑み、質量の増加を抑えつつ、下部アームに作用する引張応力の集中を緩和することが可能なステアリングナックルを提供することをその課題とする。

本発明によれば、操舵される車輪が回転可能に支持される支持体と、前記支持体の下端につながり、かつ車体に支持されるロアアームが取り付けられる下部アームと、を備え、前記下部アームは、前記支持体から下垂する連結部と、前記連結部の下端から車幅方向の内方に向けて突出し、かつ前記ロアアームが取り付けられるアーム取付け部と、を有し、前記連結部は、前記車幅方向の内方を向く内面と、車両前後方向における前記内面の両端から前記車幅方向の内方に向けて突出する一対の突条部と、を有し、一対の前記突条部の各々は、前記車幅方向の内方を向き、かつ前記内面よりも前記車幅方向の内方に位置する頂面と、前記車両前後方向を向き、かつ前記車幅方向において前記頂面と前記内面との間に位置する内側面と、前記内面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の内方に向けて凹状である第１曲面と、前記頂面および前記内側面につながり、かつ前記突条部の外方に向けて凸状である第２曲面と、を有し、前記第１曲面および前記第２曲面の各々の曲率半径が、少なくとも前記アーム取付け部の近傍において前記支持体から前記アーム取付け部にかけて徐々に大となることを特徴とするステアリングナックルが提供される。

本発明にかかるステアリングナックルによれば、質量の増加を抑えつつ、下部アームに作用する引張応力の集中を緩和することが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の一実施形態にかかるステアリングナックルの車幅方向の内方から視た正面図である。 図１に示すステアリングナックルの右側面図（車両後方から見た図）である。 図１の部分拡大図である。 図２の部分拡大図である。 図３および図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図３および図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図３および図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、添付図面に基づいて説明する。

図１〜図７に基づき、本発明の一実施形態にかかるステアリングナックルＡについて説明する。ステアリングナックルＡは、操舵される車輪を取り付けるためのホイールハブ（図示略）を回転可能に支持している。ステアリングナックルＡの説明では、当該車輪が右側前輪である場合を対象とする。ステアリングナックルＡは、マクファーソンストラット式の懸架装置に支持されている。ステアリングナックルＡは、支持体１０、上部アーム２０、下部アーム３０、タイロッドアーム４０および一対のブレーキキャリパアーム５０を備える。ステアリングナックルＡは、たとえば鋳鉄製である。

ここで、説明の便宜上、これらの図において示されるｕｐｒを車両上方向、ｄｗを車両下方向、ｆｒを車両前方向、ｒｒを車両後方向、ｒｈを車両右方向、ｌｈを車両左方向とする。以下の説明で、特記なく上下を用いる場合は、車両上下方向の上下を指し、特記なく前後を用いる場合は、車両前後方向の前後を指す。車幅方向の内方とは、車幅方向（車両左右方向）のうち車内側（車室側）を向く方向を指す。車幅方向の外方とは、車幅方向のうち車外側を向く方向を指す。

支持体１０は、図１および図２に示すように、車幅方向に貫通した開口部１１を有する円筒状の部材である。開口部１１には、ハブベアリング（図示略）が取り付けられている。ホイールハブは、ハブベアリングに取り付けられている。これにより、ホイールハブは、ハブベアリングを介して開口部１１において回転可能に支持されている。ホイールハブには、車幅方向の外方に向けて突出する複数のハブボルト（図示略）が設けられている。複数のハブボルトを用いることにより、操舵される車輪がホイールハブに取り付けられる。これにより、操舵される車輪が支持体１０に回転可能に支持される構成をなす。ホイールハブの車幅方向の内方には、車輪を回転させるためのドライブシャフト（図示略）が連結されている。

上部アーム２０は、図１および図２に示すように、支持体１０の上端につながる部材である。上部アーム２０は、車両上方に向けて延びている。上部アーム２０の上端には、懸架装置の一部を構成するストラット６０が取り付けられている。これにより、ステアリングナックルＡは、懸架装置に支持される構成をなす。

下部アーム３０は、図１および図２に示すように、支持体１０の下端につながる部材である。下部アーム３０は、連結部３１およびアーム取付け部３２を有する。連結部３１は、支持体１０の下端から下垂している。アーム取付け部３２は、連結部３１の下端から車幅方向の内方に向けて突出している。アーム取付け部３２には、車両上下方向に貫通する取付け孔３２１が設けられている。アーム取付け部３２には、車体に支持されるロアアーム７０が車両下方から取り付けられている。ロアアーム７０は、ボールジョイント（図示略）を介してアーム取付け部３２に取り付けられている。当該ボールジョイントは、取付け孔３２１に取り付けられている。これにより、ステアリングナックルＡは、ロアアーム７０に回転可能に支持される構成をなす。

図３および図４に示すように、連結部３１は、内面３１Ａ、外面３１Ｂ、一対の第１突条部３１１および一対の第２突条部３１２を有する。内面３１Ａは、車幅方向の内方を向く。外面３１Ｂは、車幅方向の外方を向く。一対の第１突条部３１１は、車両前後方向における内面３１Ａの両端から車幅方向の内方に向けて突出している。一対の第２突条部３１２は、車両前後方向における外面３１Ｂの両端から車幅方向の外方に向けて突出している。一対の第１突条部３１１および一対の第２突条部３１２は、いずれも連結部３１が下垂する方向に沿って延びている。これにより、図５〜図７に示すように、連結部３１の下垂する方向に対する横断面は、Ｈ形をなしている。なお、本発明にかかる特許請求の範囲に記載の「一対の突条部」は、一対の第１突条部３１１に相当する。

図５〜図７に示すように、一対の第１突条部３１１の各々は、頂面３１１Ａ、内側面３１１Ｂ、第１曲面３１１Ｃ、第２曲面３１１Ｄおよび外側面３１１Ｅを有する。頂面３１１Ａは、車幅方向の内方を向く。頂面３１１Ａは、内面３１Ａよりも車幅方向の内方に位置する。内側面３１１Ｂは、車両前後方向を向く。内側面３１１Ｂは、車幅方向において頂面３１１Ａと内面３１Ａとの間に位置する。一方の第１突条部３１１の内側面３１１Ｂと、他方の第１突条部３１１の内側面３１１Ｂは、車両前後方向において互いに向き合っている。第１曲面３１１Ｃは、内面３１Ａおよび内側面３１１Ｂにつながっている。第１曲面３１１Ｃは、第１突条部３１１の内方に向けて凹状であり、かつ曲率半径Ｒ１の円曲面をなす。第２曲面３１１Ｄは、頂面３１１Ａおよび内側面３１１Ｂにつながっている。第２曲面３１１Ｄは、第１突条部３１１の外方に向けて凸状であり、かつ曲率半径Ｒ２の円曲面をなす。外側面３１１Ｅは、車両前後方向において内側面３１１Ｂとは反対側を向く。外側面３１１Ｅは、頂面３１１Ａにつながっている。

図５〜図７に示すように、第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２は、少なくともアーム取付け部３２の近傍において支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に大となるようにされている。アーム取付け部３２の近傍とは、連結部３１において、その下方に位置し、かつアーム取付け部３２につながる部分である。図３および図４には、当該部分の区間Ｌを示している。図４に示すように、当該部分は、車両前後方向から視て略直角に屈曲している。第１突条部３１１の区間Ｌに示す部分における第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２の変化に伴い、一対の第１突条部３１１の最大幅Ｂは、支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に大となる。最大幅Ｂは、内面３１Ａと第１曲面３１１Ｃとの境界から外側面３１１Ｅまでの車両前後方向における一対の第１突条部３１１の寸法である。これに対して、一対の第１突条部３１１の高さＨ（内面３１Ａから頂面３１１Ａまでの距離）は、支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に小となる。なお、第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２は、一対の第１突条部３１１の全体にわたって変化してもよい。

タイロッドアーム４０は、図１および図２に示すように、支持体１０の後端につながる部材である。タイロッドアーム４０は、車両後方に向けて延びている。タイロッドアーム４０の後端には、操舵装置の一部を構成するタイロッド８０がボールジョイント（図示略）を介して取り付けられている。操舵輪（ハンドル）を回転させると、ラック・アンド・ピニオン機構によりタイロッド８０が車幅方向に沿って動作する。タイロッド８０の動作に伴い、ステアリングナックルＡは、ストラット６０とともに図２に示すキングピン軸Ｎの回りに回転する。これにより、車輪の操舵がなされる。

一対のブレーキキャリパアーム５０は、図１に示すように、支持体１０の前端につながる部材である。一対のブレーキキャリパアーム５０には、ブレーキキャリパが取り付けられる。ホイールハブの車幅方向の外方において、ホイールハブにディスクロータ（図示略）が取り付けられている。ディスクロータは、ホイールハブと一体となって回転する。ブレーキキャリパは、ディスクロータを車幅方向に挟み得る構成となっている。ブレーキペダルを踏むと、油圧などによりブレーキキャリパがディスクロータを車幅方向に挟み込む。これにより、ホイールハブの回転方向とは逆方向の摩擦力がディスクロータに作用して車輪が制動される。一対のブレーキキャリパアーム５０は、第１アーム５１および第２アーム５２を含む。第１アーム５１は、支持体１０および上部アーム２０の双方の前端につながっている。第２アーム５２は、第１アーム５１よりも車両下方に位置し、かつ支持体１０および下部アーム３０の双方の前端につながっている。第１アーム５１および第２アーム５２は、車両前方に向けて突出している。ブレーキキャリパは、第１アーム５１および第２アーム５２の双方の前端に取り付けられる。

次に、ステアリングナックルＡの作用効果について説明する。

ステアリングナックルＡの下部アーム３０の連結部３１は、車両前後方向における内面３１Ａの両端から車幅方向の内方に向けて突出する一対の第１突条部３１１を有する。一対の第１突条部３１１の各々は、第１曲面３１１Ｃおよび第２曲面３１１Ｄを有する。第１曲面３１１Ｃは、内面３１Ａ、および第１突条部３１１の内側面３１１Ｂにつながり、かつ第１突条部３１１の内方に向けて凹状である。第２曲面３１１Ｄは、第１突条部３１１の頂面３１１Ａ、および内側面３１１Ｂにつながり、かつ第１突条部３１１の外方に向けて凸状である。第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２は、少なくともアーム取付け部３２の近傍において支持体１０から下部アーム３０のアーム取付け部３２にかけて徐々に大となる。これにより、ロアアーム７０から受ける反力によって一対の第１突条部３１１に作用する引張応力が分散され、連結部３１においてより広範囲に伝達される。このため、一対の第１突条部３１１に作用する引張応力の集中が緩和される。

第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２が変化する連結部３１の区間Ｌにおいて、一対の第１突条部３１１の最大幅Ｂは、支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に大となる。これに対して、一対の第１突条部３１１の高さＨは、支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に小となる。これにより、下部アーム３０の質量の増加を抑えることができる。したがって、ステアリングナックルＡによれば、質量の増加を抑えつつ、下部アーム３０に作用する引張応力の集中を緩和することが可能となる。

第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２が変化する連結部３１の区間Ｌにおいて、一対の第１突条部３１１の最大幅Ｂは、支持体１０からアーム取付け部３２にかけて徐々に大となる。これにより、一対の第１突条部３１１に作用する引張応力をより効果的に分散させることができる。

第１曲面３１１Ｃの曲率半径Ｒ１、および第２曲面３１１Ｄの曲率半径Ｒ２が変化する連結部３１の区間Ｌにおいて、一対の第１突条部３１１の横断面（図５〜図７に示す断面）の面積は、急変ではなく、徐々に変化している。これにより、一対の第１突条部３１１が延びる方向における引張応力の変化が緩やかなものとなるため、下部アーム３０に作用する引張応力の集中の緩和に好適となる。

連結部３１は、車両前後方向における外面３１Ｂの両端から車幅方向に向けて突出する一対の第２突条部３１２を有する。一対の第１突条部３１１および一対の第２突条部３１２により、連結部３１の下垂する方向に対する横断面はＨ形をなしている。これにより、連結部３１の車両前後方向回りの断面二次モーメントが増加するため、質量の増加を抑えつつ、下部アーム３０の強度の向上を図ることができる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ：ステアリングナックル
１０：支持体
１１：開口部
２０：上部アーム
３０：下部アーム
３１：連結部
３１Ａ：内面
３１Ｂ：外面
３１１：第１突条部
３１１Ａ：頂面
３１１Ｂ：内側面
３１１Ｃ：第１曲面
３１１Ｄ：第２曲面
３２：アーム取付け部
３２１：取付け孔
４０：タイロッドアーム
５０：ブレーキキャリパアーム
５１：第１アーム
５２：第２アーム
６０：ストラット
７０：ロアアーム
８０：タイロッド
Ｒ１，Ｒ２：曲率半径
Ｈ：高さ
Ｂ：最大幅
Ｌ：区間
Ｎ：キングピン軸

Claims (1)

1. 操舵される車輪が回転可能に支持される支持体と、
   前記支持体の下端につながり、かつ車体に支持されるロアアームが取り付けられる下部アームと、を備え、
   前記下部アームは、前記支持体から下垂する連結部と、前記連結部の下端から車幅方向の内方に向けて突出し、かつ前記ロアアームが取り付けられるアーム取付け部と、を有し、
   前記連結部は、前記車幅方向の内方を向く内面と、車両前後方向における前記内面の両端から前記車幅方向の内方に向けて突出する一対の突条部と、を有し、
   前記一対の突条部の各々は、前記車幅方向の内方を向き、かつ前記内面よりも前記車幅方向の内方に位置する頂面と、前記車両前後方向を向き、かつ前記車幅方向において前記頂面と前記内面との間に位置する内側面と、前記内面および前記内側面につながり、かつ前記一対の突条部のいずれかの内方に向けて凹状である第１曲面と、前記頂面および前記内側面につながり、かつ前記一対の突条部のいずれかの外方に向けて凸状である第２曲面と、を有し、
   前記第１曲面および前記第２曲面の各々の曲率半径が、少なくとも前記アーム取付け部の近傍において前記支持体から前記アーム取付け部にかけて徐々に大となり、
   前記一対の突条部の各々の高さが、少なくとも前記アーム取付け部の近傍において前記支持体から前記アーム取付け部にかけて徐々に小となることを特徴とする、ステアリングナックル。

Images