JP6012482B2 - 旋削されるダンパクランプを備える旋回軸受 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールベアリング収容部と、ステアリングアームと、ダンパクランプを有するスプリングストラット収容部と、支持リブと、を備える、ホイールサスペンション用、特に自動車のフロントアクスルに用いられるホイールサスペンション用の旋回軸受に関する。

さらに本発明は、このような旋回軸受を製造する方法に関する。

旋回軸受（Ｓｃｈｗｅｎｋｌａｇｅｒ）又はステアリングナックル若しくはハブキャリアは、ショックアブソーバ若しくはダンパ又はスプリングストラットと、ホイールベアリングと、操舵機構と、横方向リンクとの間の結合を、自動車のフロントアクスルにおいて形成する。

下記の特許文献１に開示される旋回軸受では、スプリングストラットの下側の自由端が、旋回軸受に設けられたクランプリング内に挿入されている。クランプリングは、ねじ‐ナット‐結合により締め付けられ、旋回軸受は、確実にスプリングストラットの下端に保持されている。このような旋回軸受における欠点は、車両内側に向けられた重厚なクランプ手段により高い重量を有する重々しい構造形態にあって、このことは、今日の車両においては、燃費改善が所望されるため、望ましいことではない。

下記の特許文献２に開示される旋回軸受では、クランプ手段が、上下に配置された両クランプリングによって形成されている。このクランプ手段の重量は、軽減されてはいるものの、スプリングストラットの最適な収容を保証するための、クランプリング内の円錐形の正確な製造には、極めて手間がかかる。

下記の特許文献３に開示される旋回軸受は、ダンパクランプを車両外側に向けて配置している。しかし、ねじは、スプリングストラットのチューブに弓形に交わるように配置されている。このことは、スプリングストラットの付加的な変形の欠点を必然的に伴う。

ドイツ特許第１０２１２８７３号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００５０４０１０１号明細書 スイス特許第６５９４４２号明細書

したがって本発明の課題は、最適なダンパクランプを可能にするとともに、発生する負荷に耐える旋回軸受及びこれに関連する方法を提案することである。バイオニックデザイン（ｂｉｏｎｉｓｃｈｅ Ｆｏｒｍｇｅｓｔａｌｔｕｎｇ）により、重量削減も達成されることが望ましい。さらに本発明の課題は、旋回軸受の組み付け準備が整うまでに必要とされる作業工程ができるかぎり少なく済む方法で、旋回軸受を製造することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る、ホイールベアリング収容部と、ステアリングアームと、ダンパクランプを有するスプリングストラット収容部と、支持リブと、を備える、ホイールサスペンション用、特に自動車のフロントアクスルに用いられるホイールサスペンション用の旋回軸受では、スプリングストラット収容部のダンパクランプが、車両外側を向いており、かつ旋回軸受が、ホイールベアリング収容部とダンパクランプとの間の領域に開口を有するようにした。

好ましい態様は、従属請求項に係る発明である。

好ましい態様において、支持リブは、ダンパクランプの締付け要素のための受け面を形成する。

好ましい態様において、スプリングストラット収容部の、車両内側を向いた側に、少なくとも１つのウェブが設けられ、好ましくは、スプリングストラット収容部は、２つのウェブを有する。

好ましい態様において、ウェブは、スプリングストラットの中心軸線の周方向で延びる。

好ましい態様において、ウェブは、それぞれ、スプリングストラット収容部の上端部及び下端部に配置されている。

好ましい態様において、旋回軸受は、鋳造部品であり、好ましくはダクタイル鋳鉄（Ｓｐｈａｅｒｏｇｕｓｓ）又はアルミニウムからなる。

好ましい態様において、旋回軸受は、支持構造を有し、支持構造は、スプリングストラット収容部の外径部に、支持構造の２つの結合点により配置されている。

好ましい態様において、支持構造の２つの結合点は、スプリングストラット収容部の中心軸線の方向で見て上下に配置されている。

さらに上記課題を解決するために、本発明に係る旋回軸受を製造する方法では、ダンパクランプのスリットを、スプリングストラット収容部を旋削することにより開通させるようにした。

スプリングストラット収容部のダンパクランプが車両外側に配置されていることによって、支持リブは、ダンパクランプのためにも使用可能である。これにより、ダンパクランプのためのねじを配置するための付加的な付設部（Ｂｕｔｚｅｎ）又は材料肉厚化部若しくは材料集積部は回避可能である。このことは、より軽量の旋回軸受を実現する。それにもかかわらず、本発明に係る旋回軸受は、その最適化された構造形態により強度についての要求を充足する。安定性のために役立つ支持リブは、締付け要素に対して直角に延びる。これにより、支持リブは、締付け要素の受け面として利用可能である。ダンパクランプを備えるスプリングストラット収容部が締め合わせ可能となるように、旋回軸受の、ホイールベアリング収容部とダンパクランプとの間の領域に開口が設けられている。この開口は、ダンパクランプの両クランプ面相互の相対運動のために役立つ。開口は、旋回軸受が耐荷量の要求を充足し、それにもかかわらず可及的多くの材料あるいは重量を削減することができる大きさに形成されている。開口の最適な輪郭は、構成部材に負荷がかかったとき、例えば制動モーメントが生じたときに誘起される、早期の疲労破損につながりかねない応力ピークを防止する。既に前述したように、締付け要素の受け面は、支持リブにより形成される。したがって、基本機能として旋回軸受の補強のために役立つ支持リブが、付加的に利用され、これにより、ダンパクランプの付加的な付設部のための材料が節減可能である。加えて、このような構造形態は、ダンパクランプの対向して位置する側で、あるいは旋回軸受の車両内側で、スプリングストラット収容部のための一貫したスリーブの代わりにウェブだけが設けられていること、好ましくは、スプリングストラット収容部が２つのウェブを有していることによって、さらなる材料の節減が可能である。ウェブは、穴あるいは切欠きにより互いに間隔を置いている。好ましくは、穴あるいは切欠きは、楕円形又は長孔形の形状を有している。ウェブの別の有利な作用効果は、材料集積が減じられるか、あるいは付設部の省略により回避されることができ、これにより鋳造技術的な特性が明らかに改善されることにある。旋回軸受は、鋳造により製造され、好ましくはダクタイル鋳鉄又はアルミニウムが使用される。旋回軸受を製造するために使用される可能な鋳造方法は、砂型鋳造、金型鋳造又はダイカストである。

旋回軸受に設けられたスプリングストラット収容部のさらなる安定化のために、支持構造が設けられている。この支持構造の、スプリングストラット収容部の周囲に配置され、好ましくはスプリングストラット収容部の中心軸線の方向で見て上下に位置する２つの結合点により、旋回軸受のより高い耐荷量が、特に大きな重量の増加なしに実現される。生体工学的な観点で骨組状あるいは網目状（ｆｉｌｉｇｒａｎ）に設計された支持構造によって、ダンパクランプは、付加的に強化されるか、あるいは支持構造の形状によって、制動モーメント下あるいは高い負荷下での大きな変形は回避される。

旋回軸受の鋳造時、スプリングストラット収容部は、内径部が鋳造後にスプリングストラット収容部を収容するために必要な寸法に旋削されることにより、同時に、一貫したスリットも生じるように鋳造される。切削による後加工前、ダンパクランプの両クランプ面は、まだ互いに内径部において結合されており、スリットはまだ開いておらず、鋳造工程が終了した段階では溝である。この溝の深さは、スプリングストラット収容部の外径部から、旋削によって除去すべき、溝底をなした鋳造材料まで及んでいる。旋削によって、内径部の材料は、溝あるいは将来のスリットに代えて、材料がなくなり、スリットが開通するようになるまで、除去される。これにより、ダンパクランプは、使用準備の整った状態となる。

最適なダンパクランプを可能にするとともに、発生する負荷に耐えることができる。以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る旋回軸受の斜視図である。 本発明に係る旋回軸受の斜視図である。 締付け要素を組み付けた本発明に係る旋回軸受の側面図である。 本発明に係る旋回軸受の側面図である。 締付け要素を組み付けた本発明に係る旋回軸受の平面図である。 旋削による後加工前の本発明に係る旋回軸受の平面図である。

図１は、本発明に係る旋回軸受１を示している。ホイールベアリング収容部１１は、ホイールベアリング（図示せず）を組み付けるために用いられる。図に記入した矢印方向ＦＡ及びＦＩは、それぞれ、旋回軸受１を車両に組み付けた状態での車両外側ＦＡ及び車両内側ＦＩを示している。旋回軸受１に配置されたスプリングストラット収容部２は、スプリングストラットあるいはダンパ（図示せず）を取り付けるために用いられる。ダンパクランプ３は、本発明に係る旋回軸受１では、スプリングストラット収容部２に、車両外側ＦＡに向かって配置されている。従来慣用の旋回軸受では、クランプは、一般に旋回軸受の車両内側に存在している。旋回軸受１を可及的軽量に形成するために、不要な材料は省略されている。このため、存在する構造が複数の機能を果たすように用いられる。したがって、支持リブあるいは補強リブ６は、締付け要素１３のための受け面（載置面）１４としても機能する。これにより、一方では、従来技術において公知であるような、車両内側ＦＩに向かって延びる、スプリングストラット収容部２に締付け要素１３を固定するために付加的に設けられる付設部は回避可能であり、他方では、旋回軸受１あるいはスプリングストラット収容部２を安定化し、これを補強するための既存の支持リブ６は、それ以外の機能のためにも使用される。支持リブ６あるいは受け面１４は、好ましくはスプリングストラット収容部２の外径部に対して接線方向で延びている。支持リブ６は、締付け要素１３に対して直角に配置されている。このことは、スプリングストラットクランプに対して均等な力分布を生じる。締付け要素１３として、図３及び図５に看取可能であるように、好ましくはねじが使用されるが、別の締付け要素が使用されても構わない。本発明に係る旋回軸受１のダンパクランプ３は、旋回軸受１内でのスプリングストラットの締付け固定を可能にするスリット５を有している。締付け要素１３を用いた締付けによって、クランプ面４は互いに接近する。これにより、スプリングストラット収容部２の内径は狭められ、これにより、スプリングストラットは締付け固定される。ホイールベアリング収容部１１とダンパクランプ３との間の領域に配置されている開口８は、両クランプ面４の相対運動のために働く。すなわち、開口８は締付けを可能にする。これにより、両クランプ面４は、互いに接近可能である。開口８は、旋回軸受１における不要な重量を回避するために、好ましくは可及的大きく、ただし旋回軸受１が負荷に耐えるだけの大きさに形成されている。開口８の形状あるいは輪郭は、制動時あるいは負荷発生時に、旋回軸受１の過負荷を惹起しかねない旋回軸受１内に誘起される応力ピークが生じないように設計されている。図５には、開口８及びばね収容部２の最適化された延びが看取可能である。旋回軸受１あるいはスプリングストラット収容部２の負荷発生時あるいは制動モーメント下での高い変形を回避するために、補強として、支持構造９がスプリングストラット収容部２に設けられている。支持構造９は、スプリングストラット収容部２の外径部に、支持構造９の２つの結合点１０により配置されている。支持構造９の結合点１０は、好ましくは、スプリングストラット収容部２の中心軸線の延び方向で見て上下に位置している。支持構造９は、支持構造９の両結合点１０を起点として、ステアリングアーム１２に向かって合流するように延びている。支持構造９のこの形状あるいはこの構造により、旋回軸受１の重量は、やはり強い変形を回避するための補強を有する従来技術から公知の旋回軸受と比較して、本発明に係る旋回軸受１の支持構造９の骨組構造あるいは網目構造（ｆｉｌｉｇｒａｎｅｒ Ａｕｆｂａｕ）が重量削減を必然的に伴うので、著しく減じられる。スプリングストラット収容部２は、ダンパクランプ３の反対側に、あるいは車両内側ＦＩに向かって、スプリングストラットの中心軸線を中心とする周方向で一貫して延びる２つのウェブ７を有している。ウェブ７は、ダンパ（図示せず）のスプリングストラットを包囲する。好ましくは、ウェブ７間に、楕円形又は長孔形の穴１５が形成されている。穴１５あるいは２つのウェブ７によっても、旋回軸受１の重量が減じられる。図２には、好ましくはスプリングストラット収容部２の上縁部及び下縁部に配置されているウェブ７が看取可能である。ウェブ７の数は、２以外であってもよい。ウェブ７間に位置する穴１５の形状は、この領域においても、負荷発生時に誘起される応力ピークが生じないように最適化されている。

図３は、締付け要素１３が装着されている本発明に係る旋回軸受１の側面図である。好ましくは、このために、ねじが使用される。締付け要素１３の頭部は、支持リブ６の受け面１４に当接している。これにより、支持リブ６は、ダンパクランプ３のためにも、旋回軸受１あるいはスプリングストラット収容部２の安定化あるいは強度のためにも役立つ。

支持構造９の延び及び支持構造９の結合点１０の配置は、図４に再度看取可能である。

図６は、内径部の旋削によるスプリングストラット収容部２の後加工前の旋回軸受１を示している。内径部を旋削することにより、内径は拡径される。これにより、壁厚さは減じられる。溝１６の領域において、スプリングストラット収容部２の壁材は、完全に除去される。これにより、溝１６から、連続したスリット５が生じる。これにより、クランプ面４の締め合わせが可能となる。

１ 旋回軸受、 ２ スプリングストラット収容部、 ３ ダンパクランプ、 ４ クランプ面、 ５ スリット、 ６ 支持リブ、 ７ ウェブ、 ８ 開口、 ９ 支持構造、 １０ 結合点、 １１ ホイールベアリング収容部、 １２ ステアリングアーム、 １３ 締付け要素、 １４ 受け面、 １５ 穴、 １６ 溝、 ＦＡ 車両外側、 ＦＩ 車両内側

Claims (12)

1. ホイールベアリング収容部（１１）と、
   ステアリングアーム（１２）と、
   ダンパクランプ（３）を有するスプリングストラット収容部（２）と、
   支持リブ（６）と、
   を備える、ホイールサスペンション用の旋回軸受（１）であって、
   前記スプリングストラット収容部（２）のダンパクランプ（３）は、車両外側（ＦＡ）を向いており、かつ前記旋回軸受（１）は、前記ホイールベアリング収容部（１１）と前記ダンパクランプ（３）との間の領域に開口（８）を有することを特徴とする旋回軸受。
2. 前記支持リブ（６）は、前記ダンパクランプ（３）の締付け要素（１３）のための受け面（１４）を形成する、請求項１記載の旋回軸受。
3. 前記スプリングストラット収容部（２）の、車両内側（ＦＩ）を向いた側に、少なくとも１つのウェブ（７）が設けられている、請求項１又は２記載の旋回軸受。
4. 前記スプリングストラット収容部（２）は、２つのウェブ（７）を有する、請求項３記載の旋回軸受。
5. 前記ウェブ（７）は、スプリングストラットの中心軸線の周方向で延びる、請求項３又は４記載の旋回軸受。
6. 前記ウェブ（７）は、それぞれ、前記スプリングストラット収容部（２）の上端部及び下端部に配置されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の旋回軸受。
7. 前記旋回軸受（１）は、鋳造部品である、請求項１から６までのいずれか１項記載の旋回軸受。
8. 前記旋回軸受（１）は、ダクタイル鋳鉄又はアルミニウムからなる、請求項７記載の旋回軸受。
9. 前記旋回軸受（１）は、支持構造（９）を有し、該支持構造（９）は、前記スプリングストラット収容部（２）の外径部に、前記支持構造（９）の２つの結合点（１０）により配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の旋回軸受。
10. 前記支持構造（９）の２つの結合点（１０）は、前記スプリングストラット収容部（２）の中心軸線の方向で見て上下に配置されている、請求項９記載の旋回軸受。
11. 前記旋回軸受（１）は、自動車のフロントアクスルに用いられるホイールサスペンション用の旋回軸受（１）である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の旋回軸受。
12. 請求項１記載の旋回軸受（１）を製造する方法であって、前記ダンパクランプ（３）のスリット（５）を、前記スプリングストラット収容部（２）を旋削することにより開通させることを特徴とする、旋回軸受を製造する方法。

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