JP2008207663A - 車輪取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車輪取付構造に関し、ナックルの疲労強度を十分に確保しつつ、その取付ステー部の大きさを可能な限り小さくすることにある。
【解決手段】車輪１２を回転可能に支持するナックル１４に、ボールジョイント３０，３４が連結される結合部材１６をボルト締結する車輪取付構造１０において、ナックル１４に、結合部材１６とボルト締結する二股形状の取付ステー部４２を設ける。そして、ボルト締結前、その取付ステー部４２の二股部位それぞれに設けられたボルト穴４４ａ，４４ｂ間の距離を、結合部材１６に設けられたボルト貫通穴４６ａ，４６ｂ間の距離よりも長くする。また、その取付ステー部４２と結合部材１６との接触面をそれぞれ、ボルト締結後にその取付ステー部４２の二股部位それぞれに内向きに作用させる力を発生させる形状とする。これにより、取付ステー部４２に、結合部材１６とのボルト締結によって圧縮応力を与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪取付構造に係り、特に、車輪を回転可能に支持するナックルに、ボールジョイントが連結される結合部材をボルト締結する車輪取付構造に関する。

従来、車輪を回転可能に支持するナックルに、ボールジョイントが連結される結合部材をボルト締結する車輪取付構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車輪取付構造において、ボールジョイントは結合部材に連結されており、そのボールジョイントの連結された結合部材はナックルの下部にボルトにより固定される。また、ナックルには、ボールジョイントを介してタイロッドが連結されていると共に、ダンパ機構を介してインホイルモータが連結されている。
特開２００５−３３５６２３号公報

ところで、上記したナックルには、操舵時や車体上下動時にアッパアームやロワアーム，ダイロッドを通じて大きな荷重が作用し、その荷重作用が繰り返し行われる。また、このナックルには、上記の如くインホイルモータが連結されるため、インホイルモータの重量による荷重が常に作用する。従って、ナックルを構成するうえでは、その疲労強度を十分に確保することが必要である。そこで、かかる機能を実現する手法としては、ナックルの、結合部材とボルト締結される取付ステー部を、十分な疲労強度を持ち得る大きな断面積を有するように構成することが考えられる。

しかし、かかる手法では、ナックルの取付ステー部の容積が大きくなるので、サスペンションがストロークしたり車輪が転舵される時にナックル側とロワアームなどとの干渉を回避すべくサスペンションのストロークや車輪の切れ角を制限する必要が生ずるなどの影響が出てしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ナックルの疲労強度を十分に確保しつつ、その取付ステー部の大きさを可能な限り小さくすることが可能な車輪取付構造を提供することを目的とする。

上記の目的は、車輪を回転可能に支持するナックルに、ボールジョイントが連結される結合部材をボルト締結する車輪取付構造であって、前記ナックルは、前記結合部材とボルト締結する二股形状の取付ステー部を有し、該取付ステー部は、前記結合部材とのボルト締結によって圧縮応力を与えられる車輪取付構造により達成される。

この態様の発明において、ナックルは、ボールジョイントが連結される結合部材とボルト締結する二股形状の取付ステー部を有しており、この取付ステー部は、結合部材とのボルト締結によって圧縮応力を受ける。ナックルの取付ステー部に圧縮応力が作用すれば、その圧縮応力が作用しない場合に比べて、その部位の強度は向上する。この場合には、その向上した強度分だけ取付ステー部の大きさ（太さ）を小さくすることが可能である。従って、本発明によれば、ナックルの取付ステー部に結合部材とのボルト締結によって圧縮応力を与えることで、ナックルの疲労強度を十分に確保しつつ、その取付ステー部の大きさを可能な限り小さくすることが可能となる。

尚、上記した車輪取付構造において、前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結前、該取付ステー部の二股部位それぞれに設けられたボルト穴間の距離は、該結合部材に該取付ステー部のボルト穴それぞれに対応して設けられたボルト穴間の距離よりも長いこととすれば、ナックルの取付ステー部と結合部材とのボルト締結後に、その取付ステー部に圧縮応力を与えることができる。

この場合、前記取付ステー部と前記結合部材との接触面はそれぞれ、ボルト締結後に該取付ステー部の二股部位それぞれに内向きに作用させる力を発生させる形状を有していることとすれば、ナックルの取付ステー部と結合部材とのボルト締結後に、その取付ステー部に結合部材から圧縮応力を与えることができる。

また、上記した車輪取付構造において、前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結前、ボルト穴が設けられた該取付ステー部の二股部位の接触面の法線方向と、該取付ステー部のボルト穴に対応してボルト穴が設けられた該結合部材の接触面の法線方向とは、相対的に角度ずれしており、前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結後、該取付ステー部の二股部位はそれぞれ、内向きに作用するモーメントを与えられることとすれば、ナックルの取付ステー部と結合部材とのボルト締結後に、その取付ステー部に圧縮応力を与えることができる。

本発明によれば、ナックルの疲労強度を十分に確保しつつ、その取付ステー部の大きさを可能な限り小さくすることができる。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施例である車輪取付構造１０を有する車両の車輪１２を車両内側から見た際の外観図を示す。尚、図１においては、その一部に車輪取付構造１０の要部断面が表されている。

本実施例において、車輪１２は、ホイールディスク２０と、そのホイールディスク２０がボルト締結により連結されるホイールハブと、ブレーキロータ２４と、ブレーキキャリパ２６と、インホイルモータ２８と、ホイールディスク２０の外縁に固定されるタイヤと、により構成されている。

ホイールディスク２０は、略ハット型の形状を有しており、ホイールハブ、ブレーキロータ２４、ブレーキキャリパ２６、及びインホイルモータ２８を収納している。ホイールハブは、軸受を介してナックル１４に回転可能に支持されている。ブレーキロータ２４は、内周側でホイールハブの外周側に固定されている。また、ブレーキキャリパ２６は、ブレーキロータ２４の外周端を挟み込むパッドを有しており、ナックル１４に固定されている。

インホイルモータ２８のケースは、ナックル１４に連結されている。インホイルモータ２８は、ナックル１４側に固定されたステータと、ホイールハブ側に連結されたロータと、により構成されており、ステータへの電力供給によりステータとロータとの間に電磁力を作用させてホイールハブを回転させる駆動トルクを発生する電動モータである。インホイルモータ２８のロータの軸中心は、ホイールハブの軸中心からオフセットされている。インホイルモータ２８のロータは、減速機を介してホイールハブに連結されている。インホイルモータ２８の発生した駆動トルクは、減速機を通じてホイールハブに伝達される。従って、車輪１２のタイヤは、インホイルモータ２８の駆動により回転される。

ナックル１４は、後に詳述するナックルアームとしての結合部材１６を介してタイロッドボールジョイント３０に連結されている。タイロッドボールジョイント３０には、タイロッドの一端が連結されている。このタイロッドの他端は、車体反対側に設けられているタイロッドボールジョイント３０に連結されている。このタイロッドは、車両のステアリングホイールに加わる回転力に応じて、車体右方向又は左方向に変位する。このようにタイロッドが車体右方向又は左方向に変位すると、その力がナックル１４に伝達されることで、車輪１２が転舵される。

また、ナックル１４は、アッパボールジョイント３２に連結されている。このアッパボールジョイント３２には、アッパアームが連結されている。このアッパアームは、車両の上下方向に回動可能に車体に固定されている。更に、ナックル１４は、結合部材１６を介してロワボールジョイント３４に連結されている。ロワボールジョイント３４には、ロワアームが連結されている。このロワアームは、車両の上下方向に回動可能に車体に固定されていると共に、ショックアブソーバを介して車体に連結されている。これにより、車輪１２は、車体に懸架されている。

このように、本実施例において、車輪１２は、ナックル１４をボールジョイント３２，３４を介してアッパアーム及びロワアームと連結することにより車体に懸架されて、ホイールハブ及びホイールディスク２０の回転が可能となるように支持されると共に、タイロッドとナックル１４とをダイロッドボールジョイント３０を介して連結することにより車体左右方向に転舵可能になる。

次に、図２乃至図４を参照して、本実施例の特徴部について説明する。図２は、本実施例の車輪取付構造１０の有するナックル１４及び結合部材１６それぞれをボルト穴の中心軸に平行に見た際の外観図を示す。図３は、本実施例の車輪取付構造１０の、ナックル１４と結合部材１６とのボルト締結前における断面図を示す。また、図４は、本実施例の車輪取付構造１０の、ナックル１４と結合部材１６とのボルト締結後における断面図を示す。

本実施例において、車輪１２は、以下に示す車輪取付構造１０により車両に取り付けられている。すなわち、本実施例の車輪取付構造１０において、上記したナックル１４と、タイロッドボールジョイント３０及びロワボールジョイント３４が連結される結合部材１６とは、互いにボルト４０ａ，４０ｂにより固定される。

ナックル１４は、ステアリング操舵時すなわち車輪１２の転舵時に常にロワアームとの干渉が生じないように、その下部側が車幅方向から見て二股形状となるように構成されており、結合部材１６とボルト締結する二股形状の取付ステー部４２を有している。この取付ステー部４２は、共に下方（厳密には斜め下方）に延びてかつ互いに車両前後に並ぶ二本の足４２ａ，４２ｂを有している。

取付ステー部４２の二股部位の足４２ａ，４２ｂには、ボルト４０ａ，４０ｂが挿着されるボルト穴４４ａ，４４ｂが設けられている。すなわち、ナックル１４には、２つのボルト穴４４ａ，４４ｂが形成されている。各ボルト穴４４ａ，４４ｂは、ナックル１４の下方に開口しており、その開口部から上方に向けて延在している。尚、このナックル１４のボルト穴４４ａ，４４ｂは、挿入されたボルト４０ａ，４０ｂがその内壁で締着される構成ではそのボルト径と略同径の内壁に雌ネジが切られたものであってもよく、また、挿入されたボルト４０ａ，４０ｂが反対側でナットで締め付けられる構成ではそのボルト径よりも大きい径を有するものであってもよい。

また、結合部材１６は、車両前後に延在するようにプレート状に形成されており、ナックル１４とのボルト締結後はナックルアームとして機能する。結合部材１６には、ナックル１４の足４２ａ，４２ｂそれぞれに対応して具体的には２つのボルト穴４４ａ，４４ｂそれぞれに対応して、ボルト４０ａ，４０ｂが挿通されるボルト貫通穴４６ａ，４６ｂが設けられている。ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂは、結合部材１６においてロワボールジョイント３４の連結部位を車両前後方向で挟み込む位置に配置されている。すなわち、結合部材１６には、ロワボールジョイント３４の連結部位を挟み込む位置に２つのボルト貫通穴４６ａ，４６ｂが形成されている。ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂは、結合部材１６を略上下に貫通するように設けられており、挿入されるボルト４０ａ，４０ｂの径よりも大きい径を有している。

ナックル１４及び結合部材１６はそれぞれ、その製造が行われた段階すなわち両者がボルト締結される前においては、図２及び図３に示す如く、ナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂに空けられた２つのボルト穴４４ａ，４４ｂの中心軸間の距離Ｌｘが、結合部材１６に空けられた２つのボルト貫通穴４６ａ，４６ｂの中心軸間の距離Ｌｙよりも僅かに長くなるように成形されている。

また、ナックル１４及び結合部材１６はそれぞれ、互いに対向して合致し得る接触面を有している。具体的には、ナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂはそれぞれその先端が尖った形状を有しており、その足４２ａ，４２ｂのボルト穴４４ａ，４４ｂ近傍の下面（接触面）はそれぞれその中心が軸方向に向けて尖った山型に形成されている。尚、ナックル１４の足４２ａ，４２ｂの各接触面は、少なくとも車幅方向から見て、その中心が軸方向に向けて尖った山型に形成されていればよい。また、結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂ近傍の上面（接触面）はそれぞれ、上記したナックル１４の足４２ａ，４２ｂの接触面と合致するように、その中心が軸方向に向けて窪んだ谷型に形成されている。尚、結合部材１６の各接触面は、少なくとも車幅方向から見て、その中心が軸方向に向けて窪んだ谷型に形成されていればよい。

上記したナックル１４の足４２ａ，４２ｂの各接触面における山型の頂点は、ボルト穴４４ａ，４４ｂの中心軸上に或いはその中心軸を通るようにあり、また、結合部材１６の各接触面における谷型の底点は、ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂの中心軸上に或いはその中心軸を通るようにある。上記の如く、ナックル１４のボルト穴４４ａ，４４ｂの中心軸間の距離Ｌｘは、結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂの中心軸間の距離Ｌｙよりも長いので、従って、ナックル１４の足４２ａ，４２ｂの各接触面の山型の頂点間の距離（＝上記した距離Ｌｘ）は、ナックル１４と結合部材１６とのボルト締結前は、結合部材１６の各接触面の谷型の底点間の距離（＝上記した距離Ｌｙ）よりも長い。

このような車輪取付構造１０においては、ナックル１４と結合部材１６とがボルト４０ａ，４０ｂによりボルト締結される前は、図３に示す如く、ナックル１４の足４２ａのすべての接触面のうち外側（具体的には、他方の足４２ｂとは反対側）の傾斜部分のみと、結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ近傍のすべての接触面のうち外側（具体的には、他方のボルト貫通穴４６ｂ側とは反対側）の傾斜部分のみとが接し、かつ、ナックル１４の足４２ｂのすべての接触面のうち外側（具体的には、他方の足４２ａとは反対側）の傾斜部分のみと、結合部材１６のボルト貫通穴４６ｂ近傍のすべての接触面のうち外側（具体的には、他方のボルト貫通穴４６ａ側とは反対側）の傾斜部分のみとが接するような状態となり得る。

かかる状態において、ナックル１４の足４２ａのボルト穴４４ａの中心軸と結合部材１６のボルト貫通穴４６ａの中心軸とは、一致しておらず、ボルト穴４４ａの方が外側（具体的には、他方の足４２ｂとは反対側）に位置するようにずれている。すなわち、ナックル１４の足４２ａの接触面における山型の頂点は、結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面における谷型の底点よりも外側にずれている。また、ナックル１４の足４２ｂのボルト穴４４ｂの中心軸と結合部材１６のボルト貫通穴４６ｂの中心軸とは、一致しておらず、ボルト穴４４ｂの方が外側（具体的には、他方の足４２ａとは反対側）に位置するようにずれている。すなわち、ナックル１４の足４２ｂの接触面における山型の頂点は、結合部材１６のボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面における谷型の底点よりも外側にずれている。

但し、このボルト締結前の状態においても、ナックル１４と結合部材１６との接触面同士が接触された際に、ナックル１４のボルト穴４４ａ，４４ｂは、下方から見て結合部材１６に隠れることはなく、ボルト４０ａ，４０ｂが結合部材１６から径方向へのストレスを受けることなく挿着できるように結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂを通して開口している。

かかるボルト締結前の状態からボルト４０ａ，４０ｂが結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂに挿通されてナックル１４のボルト穴４４ａ，４４ｂに挿着される際には、まず、ボルト４０ａ，４０ｂのフランジ部が結合部材１６に接触する。そして、その後は、そのボルト４０ａ，４０ｂの軸力によってナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂと結合部材１６とが、互いに接触する接触面に沿って相対移動する。

具体的には、結合部材１６は剛体であるので、ナックル１４の足４２ａは、上記したボルト４０ａの軸力が作用した際、その接触面が結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面と外側のみで接しつつその接触面から滑り降りるような力（すなわち他方の足４２ｂの方向へ向かう内向きの力）をその下部に受ける。この場合には、ナックル１４の足４２ａが弾性変形して、その下部が、その接触面における山型の頂点を結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面における谷型の底点に一致させるように結合部材１６に対して変位する。

また同様に、ナックル１４の足４２ｂは、上記したボルト４０ｂの軸力が作用した際、その接触面が結合部材１６のボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面と外側のみで接しつつその接触面から滑り降りるような力（すなわち他方の足４２ａの方向へ向かう内向きの力）をその下部に受ける。この場合には、ナックル１４の足４２ｂが弾性変形して、その下部が、その接触面における山型の頂点を結合部材１６のボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面における谷型の底点に一致させるように結合部材１６に対して変位する。

上記したナックル１４の足４２ａ，４２ｂの変位はそれぞれ、足４２ａ，４２ｂの接触面における山型の頂点が結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂ近傍の接触面における谷型の底点に一致するまで可能である。ナックル１４側の山型の頂点が結合部材１６側の谷型の底点に一致すると、以後は、ナックル１４の足４２ａ，４２ｂの接触面全体（内側の傾斜部分を含む）と結合部材１６の接触面全体（内側の傾斜部分を含む）とが接触することとなるので、それ以上の足４２ａ，４２ｂの変位は制限される。

尚、上記したナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂに設けられた２つのボルト穴４４ａ，４４ｂの中心軸間の距離Ｌｘと、結合部材１６に設けられた２つのボルト貫通穴４６ａ，４６ｂの中心軸間の距離Ｌｙとは、ナックル１４側の足４２ａ，４２ｂの接触面における山型の頂点が結合部材１６のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂ近傍の接触面における谷型の底点に一致した際に、その取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂにそれぞれ内向きに所望の力が付与されるように、両者に差を設けて設定されていればよい。

このような車輪取付構造１０においては、ナックル１４と結合部材１６とがボルト４０ａ，４０ｂによりボルト締結されると、ナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂはそれぞれ、両者が接近する方向へ力を受けるので、ボルト締結前よりも両者が接近した状態となる。ナックル１４は、かかる状態で結合部材１６と一体化してボールジョイント３０，３４を介してタイロッド及びロワアームと連結されるので、車輪１２は、ナックル１４と結合部材１６とがボルト締結された後、車体に懸架されて回転可能に支持されかつ転舵可能になる。

また、上記した車輪取付構造１０においては、ナックル１４と結合部材１６とのボルト締結が行われることによって、図４に示す如く、ナックル１４の二股形状の取付ステー部４２（特にその下部）に、結合部材１６からその足４２ａと足４２ｂとが接近する方向に向けて圧縮応力を付与することができる。この点、ナックル１４の取付ステー部４２は、結合部材１６とのボルト締結によって、足４２ａと足４２ｂとの接近方向に向かう圧縮応力を受ける。

ナックル１４の取付ステー部４２に上記の如き圧縮応力が作用すれば、その圧縮応力が作用しない場合に比べて、その取付ステー部４２の強度が向上する。この点、ナックル１４にタイヤ側やタイロッド，ロワアーム側から大きな荷重が作用することによってそのナックル１４の低強度の部位である取付ステー部４２の付け根に外側へ向かう引張応力が加わることはあるが、上記した車輪取付構造１０によれば、ナックル１４と結合部材１６とのボルト締結後は、その取付ステー部４２に常に二股部位内向きに作用する力を発生させることができるので、その取付ステー部４２に加わる上記の引張応力を相対的に低減することができる。

このため、本実施例の車輪取付構造１０によれば、ボルト締結後にナックル１４の取付ステー部４２に圧縮応力が作用しない構造に比べて、ナックル１４を疲労破壊し難いものとすることができ、車両走行中におけるナックル１４の亀裂の伸展を抑止することが可能である。また、逆に、取付ステー部４２の強度が向上する分だけその取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂの大きさ（太さ）を小さくしてその断面積を低減することができるので、ナックル１４側とロワアームなどとの干渉回避のためにサスペンションストロークや車輪切れ角が制限的になるのを抑制してその許容値の拡大を図ることが可能である。

従って、本実施例の車輪取付構造１０によれば、ナックル１４の取付ステー部４２に結合部材１６とのボルト締結によって圧縮応力を与えることで、ナックル１４の疲労強度を十分に確保しつつその取付ステー部４２の大きさを可能な限り小さくすることが可能となっている。

尚、上記の第１実施例においては、タイロッドボールジョイント３０及びロワボールジョイント３４が特許請求の範囲に記載した「ボールジョイント」に、ボルト穴４４ａ，４４ｂが特許請求の範囲に記載した「取付ステー部の二股部位それぞれに設けられたボルト穴」に、ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂが特許請求の範囲に記載した「結合部材に設けられたボルト穴」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の第１実施例においては、ナックル１４の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂの各接触面を軸方向に向けて尖った山型に形成し、かつ、結合部材１６の各接触面を軸方向に向けて窪んだ谷型に形成することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆に、ナックル１４側の各接触面を軸方向に向けて窪んだ谷型に形成し、かつ、結合部材１６の各接触面を軸方向に向けて尖った山型に形成することとしてもよく、すなわち、取付ステー部４２と結合部材１６との接触面をそれぞれ、ボルト締結後にその取付ステー部４２の二股部位である足４２ａ，４２ｂそれぞれに内向きに作用させる力を発生させる形状とすればよい。

図５は、本発明の第２実施例である車輪取付構造１００の、ナックル１０２と結合部材１０４とのボルト締結前における断面図を示す。また、図６は、本実施例の車輪取付構造１００の、ナックル１０２と結合部材１０４とのボルト締結後における断面図を示す。尚、図５及び図６において、上記図１乃至図４に示した構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。

本実施例において、車輪１２は、以下に示す車輪取付構造１００により車両に取り付けられている。すなわち、本実施例の車輪取付構造１００において、ナックル１０２と、タイロッドボールジョイント３０及びロワボールジョイント３４が連結される結合部材１０４とは、互いにボルト４０ａ，４０ｂにより固定される。ナックル１０２は、結合部材１０４と接触する接触面の形状を除いて、上記した第１実施例のナックル１４と異なることがない。また、結合部材１０４は、ナックル１０２と接触する接触面を含むその形状を除いて、上記した第１実施例の結合部材１６と異なることがない。

すなわち、ナックル１０２は、ステアリング操舵時すなわち車輪１２の転舵時に常にロワアームとの干渉が生じないように、その下部側が車幅方向から見て二股形状となるように構成されており、結合部材１０２とボルト締結する二股形状の取付ステー部４２を有している。この取付ステー部４２は、共に下方（厳密には斜め下方）に延びてかつ互いに車両前後に並ぶ二本の足４２ａ，４２ｂを有している。これらの足４２ａ，４２ｂには、下方に開口してその開口部から上方に向けて延在する、ボルト４０ａ，４０ｂが挿着されるボルト穴４４ａ，４４ｂが設けられている。

また、結合部材１０４は、車両前後に延在するようにプレート状に形成されており、ナックル１０２とのボルト締結後はナックルアームとして機能する。結合部材１０４には、ナックル１０２の足４２ａ，４２ｂそれぞれに対応して具体的には２つのボルト穴４４ａ，４４ｂそれぞれに対応して、ボルト４０ａ，４０ｂが挿通されるボルト貫通穴４６ａ，４６ｂが設けられている。ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂは、結合部材１０４においてロワボールジョイント３４の連結部位を車両前後方向で挟み込む位置に配置されている。ボルト貫通穴４６ａ，４６ｂは、結合部材１０４を略上下に貫通するように設けられており、挿入されるボルト４０ａ，４０ｂの径よりも大きい径を有している。

また、ナックル１０２及び結合部材１０４はそれぞれ、互いに対向して合致し得る接触面を有している。具体的には、ナックル１０２の取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂのボルト穴４４ａ，４４ｂ近傍の下面（接触面）はそれぞれ、ボルト４０ａ，４０ｂの中心軸と直交するように平面状に形成されている。また、結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂ近傍の上面（接触面）はそれぞれ、上記したナックル１０２の足４２ａ，４２ｂの接触面と合致するようにすなわちボルト貫通穴４６ａ，４６ｂの中心軸と直交するように平面状に形成されている。

一方、ナックル１０２の足４２ａのボルト穴４４ａ近傍の接触面と足４２ｂのボルト穴４４ｂ近傍の接触面とは、互いに平行となるようにすなわちその法線方向が一致するように形成されているが、結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面とボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面とは、互いに平行となっておらずその法線方向が角度ずれするように形成されている。すなわち、結合部材１０４は、ナックル１０２とのボルト締結前、車幅方向から見て弓形となっており、その中央部を残して前部及び後部がそれぞれ垂れ下がるように形成されている。

従って、このような車輪取付構造１０においては、ナックル１０２と結合部材１０４とがボルト４０ａ，４０ｂによりボルト締結される前は、図５に示す如く、ナックル１０２の足４２ａのボルト穴４４ａ近傍の接触面の法線方向と結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面の法線方向とは、結合部材１０４側の接触面がナックル１０２側の接触面に対して外側（具体的には、他方の足４２ｂとは反対側）を向くように相対的に角度ずれし、かつ、ナックル１０２の足４２ｂのボルト穴４４ｂ近傍の接触面の法線方向と結合部材１０４のボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面の法線方向とは、結合部材１０４側の接触面がナックル１０２側の接触面に対して外側（具体的には、他方の足４２ａとは反対側）を向くように相対的に角度ずれする状態となる。

但し、このボルト締結前の状態においても、ナックル１０２と結合部材１０４との接触面同士が接触された際に、ナックル１０２のボルト穴４４ａ，４４ｂは、下方から見て結合部材１０４に隠れることはなく、ボルト４０ａ，４０ｂが結合部材１０２から径方向へのストレスを受けることなく挿着できるように結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂを通して開口している。

かかるボルト締結前の状態からボルト４０ａ，４０ｂが結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ，４６ｂに挿通されてナックル１０２のボルト穴４４ａ，４４ｂに挿着される際には、まず、ボルト４０ａ，４０ｂのフランジ部が結合部材１０４に接触する。そして、その後は、螺合の進行に従って、そのボルト４０ａ，４０ｂの軸力によって結合部材１０４が両接触面それぞれにおいてナックル１０２の接触面と平行となるようにすなわち互いの法線方向を一致させるように弾性変形する。

具体的には、結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ近傍の前部は、上記したボルト４０ａの軸力が作用した際、ボルト貫通穴４６ａの外側部位（前側部位）が内側部位（後側部位）に比べてその軸方向に押圧されるような力を受けて弾性変形する。また、結合部材１０４のボルト貫通穴４６ｂ近傍の後部は、上記したボルト４０ｂの軸力が作用した際、ボルト貫通穴４６ｂの外側部位（後側部位）が内側部位（前側部位）に比べてその軸方向に押圧されるような力を受けて、弾性変形する。

上記した結合部材１０４の弾性変形は、その接触面がナックル１０２の足４２ａ，４２ｂの接触面と略平行になるまで継続される。結合部材１０４の接触面がナックル１０２の足４２ａ，４２ｂの接触面と略平行になると、以後は、ナックル１０２の足４２ａ，４２ｂの接触面全体と結合部材１０４の接触面全体とが接触することとなるので、それ以上の結合部材１０４の弾性変形は制限される。

このように車輪取付構造１００においては、ナックル１０２と結合部材１０４とがボルト４０ａ，４０ｂによりボルト締結されると、結合部材１０４の前部及び後部がそれぞれ軸方向上方への押圧力を受けて弾性変形するので、その結合部材１０４の接触面の法線方向とナックル１０２の接触面の法線方向とが略一致した状態となる。ナックル１０２は、かかる状態で結合部材１０４と一体化してボールジョイント３０，３４を介してタイロッド及びロワアームと連結されるので、車輪１２は、ナックル１０２と結合部材１０４とがボルト締結された後、車体に懸架されて回転可能に支持されかつ転舵可能になる。

また、図６に示す如く、結合部材１０４が弾性変形してその結合部材１０４の接触面の法線方向とナックル１０２の接触面の法線方向とが略一致した状態になると、その結合部材１０４の弾性変形によって、ナックル１０２の取付ステー部４２の足４２ａに、ボルト穴４４ａの内側部位では結合部材１０４からの大きな押圧力が作用するが、ボルト穴４４ａの外側部位では結合部材１０４からほとんど押圧力が作用せず、また、ナックル１０２の取付ステー部４２の足４２ｂに、ボルト穴４４ｂの内側部位では結合部材１０４からの大きな押圧力が作用するが、ボルト穴４４ｂの外側部位では結合部材１０４からほとんど押圧力が作用しない。この場合には、ナックル１０２の足４２ａ，４２ｂにそれぞれ、その下部（先端側）を上部（付け根側）に対して内向きに曲げるようなモーメントが付与される。

従って、本実施例の車輪取付構造１００においては、ナックル１０２と結合部材１０４とのボルト締結が行われることによって、ナックル１０２の二股形状の取付ステー部４２（特にその下部）に、結合部材１０４からその足４２ａと足４２ｂとが接近する方向に向けて圧縮応力を付与することができる。この点、ナックル１０２の取付ステー部４２は、結合部材１０４とのボルト締結によって、足４２ａと足４２ｂとの接近方向に向かう圧縮応力を受ける。

ナックル１０２の取付ステー部４２に上記の如き圧縮応力が作用すれば、その圧縮応力が作用しない場合に比べて、その取付ステー部４２の強度が向上する。この点、ナックル１０２にタイヤ側やタイロッド，ロワアーム側から大きな荷重が作用することによってそのナックル１０２の低強度の部位である取付ステー部４２の付け根に外側へ向かう引張応力が加わることはあるが、上記した車輪取付構造１００によれば、ナックル１０２と結合部材１０４とのボルト締結後は、その取付ステー部４２に常に二股部位内向きに作用する力を発生させることができるので、その取付ステー部４２に加わる上記の引張応力を相対的に低減することができる。

このため、本実施例の車輪取付構造１００においても、ボルト締結後にナックル１０２の取付ステー部４２に圧縮応力が作用しない構造に比べて、ナックル１０２を疲労破壊し難いものとすることができ、車両走行中におけるナックル１４の亀裂の伸展を抑止することが可能である。また、逆に、取付ステー部４２の強度が向上する分だけその取付ステー部４２の足４２ａ，４２ｂの大きさ（太さ）を小さくしてその断面積を低減することができるので、ナックル１０２側とロワアームなどとの干渉回避のためにサスペンションストロークや車輪切れ角が制限的になるのを抑制してその許容値の拡大を図ることが可能である。従って、本実施例の車輪取付構造１００においても、ナックル１０２の取付ステー部４２に結合部材１０４とのボルト締結によって圧縮応力を与えることで、ナックル１０２の疲労強度を十分に確保しつつその取付ステー部４２の大きさを可能な限り小さくすることが可能となっている。

尚、上記の第２実施例においては、ボルト貫通穴１０４ａ，１０４ｂが特許請求の範囲に記載した「結合部材に設けられたボルト穴」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の第２実施例においては、ナックル１０２の足４２ａの接触面と足４２ｂの接触面とを互いに平行となるように形成し、かつ、結合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面とボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面とをその法線方向が相対的に角度ずれするように形成することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆に、合部材１０４のボルト貫通穴４６ａ近傍の接触面とボルト貫通穴４６ｂ近傍の接触面とを互いに平行となるように形成し、かつ、ナックル１０２の足４２ａの接触面と足４２ｂの接触面とをその法線方向が相対的に角度ずれするように形成することとしてもよい。かかる変形例においても、ナックル１０２と結合部材１０４とのボルト締結によって、結合部材１０４をその接触面とナックル１０２の接触面とが平行となるように弾性変形させることで、そのボルト締結後にナックル１０２の取付ステー部４２に上記と同様の圧縮応力を作用させる。

本発明の第１実施例である車輪取付構造を有する車両の車輪を車両内側から見た際の外観図である。 本実施例の車輪取付構造の有するナックル及び結合部材それぞれをボルト穴の中心軸に平行に見た際の外観図である。 本実施例の車輪取付構造の、ナックルと結合部材とのボルト締結前における断面図である。 本実施例の車輪取付構造の、ナックルと結合部材とのボルト締結後における断面図である。 本発明の第２実施例である車輪取付構造の、ナックルと結合部材とのボルト締結前における断面図である。 本実施例の車輪取付構造の、ナックルと結合部材とのボルト締結後における断面図である。

符号の説明

１０，１００ 車輪取付構造
１２ 車輪
１４，１０２ ナックル
１６，１０４ 結合部材
４０ａ，４０ｂ ボルト
４２ａ，４２ｂ 足
４４ａ，４４ｂ ボルト穴
４６ａ，４６ｂ ボルト貫通穴

Claims (4)

1. 車輪を回転可能に支持するナックルに、ボールジョイントが連結される結合部材をボルト締結する車輪取付構造であって、
   前記ナックルは、前記結合部材とボルト締結する二股形状の取付ステー部を有し、
   該取付ステー部は、前記結合部材とのボルト締結によって圧縮応力を与えられることを特徴とする車輪取付構造。
2. 前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結前、該取付ステー部の二股部位それぞれに設けられたボルト穴間の距離は、該結合部材に該取付ステー部のボルト穴それぞれに対応して設けられたボルト穴間の距離よりも長いことを特徴とする請求項１記載の車輪取付構造。
3. 前記取付ステー部と前記結合部材との接触面はそれぞれ、ボルト締結後に該取付ステー部の二股部位それぞれに内向きに作用させる力を発生させる形状を有していることを特徴とする請求項２記載の車輪取付構造。
4. 前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結前、ボルト穴が設けられた該取付ステー部の二股部位の接触面の法線方向と、該取付ステー部のボルト穴に対応してボルト穴が設けられた該結合部材の接触面の法線方向とは、相対的に角度ずれしており、
   前記取付ステー部と前記結合部材とのボルト締結後、該取付ステー部の二股部位はそれぞれ、内向きに作用するモーメントを与えられることを特徴とする請求項１記載の車輪取付構造。

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