JP4464271B2 - 車輪をステアリング可能に懸架するための装置 - Google Patents

Description

（本発明の分野および従来技術）
本発明は、枢動軸を形成するように支持ユニット内に配置された第１ベアリングと第２ベアリングとを備え、車輪が前記支持ユニットに対してステアリング可能に前記ベアリング内で前記枢動軸を中心としてジャーナル支持されており、前記支持ユニットが少なくとも１つの支持表面を有する、車輪をステアリング（操舵）可能に懸架するための装置に関する。

本発明は、異なるタイプの車輪、特に駆動されない車輪、例えば、トラックのような車両をステアリング（操舵）する車輪に適用できる。

トラックにおけるステアリング可能な車輪のために最も一般に使用されているサスペンション（懸架）装置は、車両の車軸ビームに対して車輪を枢動できるようにするステアリングナックルを形成するように、ナックルピンを利用するタイプのものである。「キングピン」とも称されることが多いこのナックルピンは、円錐形カップリングによりほぼ垂直に配置され、車軸ビームに取り付けられている。車輪は、ナックルピンの２つの自由端に配置されたベアリングを介して車軸ビームから懸架される。ナックルピンの上端部では、径方向の力および軸方向の力の双方を吸収するように、円錐形ローラベアリングを使用することができ、他方、下方ベアリングは径方向の力だけを吸収するためのスライドベアリングとなっていることが多い。

これまで公知の懸架装置（例えばスウェーデン特許第５１０８９５号およびスウェーデン特許出願第９９０４７３１−８号を参照）は、ほとんどのケースで優れた機能を提供しているが、これら装置は、製造および組み立てコストを比較的高くするような特性を有する。ナックルピン自身も製造コストが比較的高く、車軸ビームに円錐形ボアを機械加工するのに注意を払わなければならない。車軸ビーム内の円錐形ボアと同様に、円錐形のナックルピンは円錐形の摩擦カップリングを形成している。このことは、ナックルピンと車軸ビームの構造は、ナックルピンを車軸ビームに取り付ける際に、ナックルピンの長手方向におけるこれら２つの部品の相対的な位置を定めることを意味している。更に、車軸ビームにナックルピンを取り付けるために特殊な機器が必要であり、かかる機器を使用したとしても、車軸ビームに対するナックルピンの最終位置を高い精度で予測し、組み立て中にナックルピンを車軸ビームに対して意図する位置に配置することを保証することは困難である。このため、ナックルピンにベアリングを取り付けることは更に複雑となっている。その理由は、ナックルピンの位置に関する不確実性がある結果、軸方向の遊びを調節しなければならないからである。

（発明の目的および発明の概要）
本発明の目的は、当該タイプの従来のサスペンション（懸架）装置の上記欠点の少なくとも一部を実質的に少なくした、従来のナックルピンを使用しないで車輪を枢動でき、よって、かかる車輪が装備された車両のステアリングを可能にする、冒頭に記載したタイプの装置を提供することにある。

この目的は、請求項１記載の、車輪をステアリング可能に懸架するための装置を提供することによって達成される。

第１ベアリングが、支持ユニットの支持表面に当接し、これに載り枢動軸に対して径方向に作用する力を吸収するようになっている内側リングを有するという特徴事項は、少なくとも第１ベアリングの装置に関する限り、この目的のためにナックルピンを使用することなく、支持ユニットにこれら径方向の力を伝達できる特性を有する懸架装置を提供できることを意味する。従って、例えば第２ベアリングを配置するためにしか使用されない短いナックルピンを有する懸架装置を設計するか、または、ベアリングの１つだけで径方向の力を吸収することが認められればナックルピンを完全に省略することが可能となる。

本発明に係わる装置に好ましい実施例では、第２ベアリングは、支持ユニットの前記少なくとも１つの支持表面または第２支持表面に当接し、これに載り、よって前記枢動軸に対して径方向に作用する力を吸収するようになっている内側リングを有する。このように、装置が双方のベアリングで径方向の力を吸収できるのと同時に、従来のナックルピンを完全に省略できる。

本発明に係わる装置の好ましい別の実施例では、枢動軸に平行であって、支持ユニットに向いた方向に前記第１ベアリングの前記内側リングを固定するための第１ランド表面、および前記枢動軸に平行であって、前記支持ユニットに向いた方向に前記第２ベアリングの前記内側リングを固定するための第２ランド表面が前記支持ユニットに設けられる。車輪が枢動するときの中心となる枢動軸を生じさせるように、支持ユニットに対する２つのベアリングの位置に関して、これら２つのベアリングを簡単かつ高精度でこれらショルダによって支持ユニットに取り付けることができる。

本発明に係わる装置の好ましい更に別の実施例では、前記第１ランド表面に対して、前記第１ベアリングの前記内側リングを押圧するのと同時に、前記第２ランド表面に対して、前記第２ベアリングの前記内側リングを押圧するための部材が配置される。この同時の押圧は、例えば、ネジ切りされたロッドおよびそれに対応する２つのベアリングの内側リングのうちの１つの雌ネジによって達成でき、ロッドによりこれら２つのベアリングはネジ切りされた接続部を締め付けると、互いに接近する方向かつ支持ユニットのそれぞれのショルダに対して押圧される。この結果、所定のトルクで当該ネジ切りされたカップリングを締め付けるだけで２つのベアリングの、特に簡単でかつ信頼できる取り付けを行うことができ、よって意図する位置にこれらベアリングを位置決めし、ベアリングを支持ユニットに強固に係止することを保証できる。

次の説明および特許請求の範囲の従属項から、本発明に係わる車輪をサスペンションするための装置の異なる実施例の、上記以外の有利な特徴および機能が明らかとなろう。

（発明の好ましい実施例の詳細な説明）
図１は、従来技術に従って構成された車軸ステアリング装置を示す。車輪（図示せず）をステアリング可能に懸架するために、この装置は両端にベアリングが設けられたナックルピン３０を有する。このナックルピンは円錐形摩擦カップリングによって車軸ビーム３１に強固に取り付けられている。車軸ビームから２つのベアリングを介してアーム３２が懸架されており、このアーム３２には車輪が装備されるようになっている。このアーム３２は、ほぼ垂直に配置された枢動軸３３を中心として車軸ビームに対して枢動できる。上方ベアリングは、軸方向の力および径方向の力を吸収するための円錐形ローラベアリングとなっており、下方のベアリングは、径方向の力だけを吸収するためのスライドベアリングとなっている。

図２は、本発明に従って構成された車輪をステアリング可能に懸架するための装置を示す。この装置は、枢動軸４を形成するように支持ユニット３内に配置されたロッド１４に第１ベアリング１と、第２ベアリング２とを備え、車輪（図示せず）が設けられたアーム５が支持ユニットに対してステアリング可能に枢動軸４を中心としてベアリング内にジャーナル支持されている。第１ベアリング１は、径方向の力および軸方向の力を吸収するための円錐形ローラベアリングであることが好ましく、第２ベアリング２は、径方向の力を吸収するための、または径方向の力および軸方向の力を吸収するためのスライドベアリングとすることができる。図示されている実施例では、第１ベアリングは第２ベアリングの上方に配置されている。サスペンション（懸架）装置において、所定の利点を有する円錐形ローラベアリングは上方ベアリングとして配置されており、スライドベアリングは下方ベアリングとして配置されているが、第２ベアリング、例えばスライドベアリングを上方ベアリングとして配置し、第１ベアリング、例えば円錐形ローラベアリングを下方ベアリングとして配置することも可能である。

従って、ナックルピンのまわりに配置されたベアリングの内側リングによってナックルピンを介して径方向の力を吸収するようになっており、ナックルピンが車軸ビーム内に配置されている従来のナックルピンを使用することは、本発明に係わる解決案ではやめている。その代わりに、２つのベアリングの各々には自己の内側リング６、７が設けられており、このリングは支持ユニット３、例えば車軸ビームの支持表面８に対して直接またはインサートを介して当接しかつこれに載り、枢動軸４に対して径方向に作用する力を吸収するようになっている。このように、いわゆるナックルピンまたは同等部品の使用が省略されているので、かかるナックルピンを使用することに関連する問題も解消されている。

上記少なくとも１つの支持表面８は、支持ユニット３内に、好ましくは円形の横断面を有する円筒形キャビティ１０を適当に形成している。このキャビティは、その長手方向軸線が枢動軸４に平行となるように位置している。図２に示される実施例では、キャビティの長手方向軸線は、枢動軸４に実質的に一致している。更に、２つのベアリング１、２の各々は、支持ユニット３を貫通するキャビティ１０自体の端部に配置されており、異なる位置で支持表面８に載り、枢動軸４に対して径方向に作用する力を吸収するようになっている。この目的のために、それぞれのベアリングの内側リングはキャビティ１０内に配置されたネック部分２０、２１を有し、このネック部分には支持表面８に当接するための径方向に向いた外側表面２２、２３が設けられている。キャビティ１０とそれぞれのベアリングの内側リングとは、支持ユニット３内にベアリングを固定するように所定のグリップ嵌合がなされている。所定のケースでは、例えばベアリングを軸方向の所定位置に維持するために特殊な部材を使用する場合、ベアリングを支持ユニット内に取り付ける際に、それぞれの内側リングとキャビティの支持表面との間に小さい遊嵌が生じるように、ベアリングとキャビティとを設計することができる。しかしながら、ネジ切りされたカップリング、スプラインまたは同等品により、支持ユニット内にベアリングを取り付けることが完全に可能でなければならない。

貫通ボアによりベアリングに対する必要な支持体を設ける代わりに、当然ながら、２つのキャビティのリセスを設けることにより２つの支持表面を有する支持ユニットを設けることによって、この支持体を設けることが可能である。これら２つのキャビティは支持ユニットを貫通せず、好ましくは支持ユニット内の自己の側面に同軸状に配置される。

支持ユニット３には、枢動軸４に沿って支持ユニット３に向かう方向に第１ベアリング１の内側リング６を固定するための第１ランド表面１１が設けられ、この支持ユニットには更に、枢動軸４に沿う反対方向に支持ユニットに向う第２ベアリング２の内側リング７を固定するための第２ランド表面１２が設けられている。これらランド表面１１、１２により、ベアリングを互いに、かつ支持ユニット３に対して信頼できる位置決めをすることができる。この結果、ベアリングを取り付ける際の軸方向の遊びの調節が不要となり、支持ユニット３、アーム５およびベアリング要素に対する機械加工の許容度を適当に選択することにより、ベアリングにあらかじめ負荷を加えることができる。

図３は、ベアリング１、２の２つの内側リング６、７に対する２つの支持表面８ａ、９を有する、本発明に係わる装置の一実施例を示す。２つのベアリング１、２の内側リング６、７のためのランド表面１１ａ、１２ａを設け、枢動軸４に平行な方向にベアリングを支持ユニット３に対して位置決めするために、支持ユニット３内のキャビティまたはいわゆるボアを利用することもできる。その他に関しては、図２を参照して説明した実施例を参照されたい。本発明の説明全体では、同様な参照番号は類似または対応する部品を示す。

図示された２つの実施例では、本発明に係わる装置は、第１ランド表面１１、１１ａに対して第１ベアリング１の内側リング６を押圧し、第２ベアリング２の内側リング７を第２ランド表面１２、１２ａに対して押圧するようになっている部材１３を更に含む。この押圧部材１３はロッド１４、例えばボルトまたは同等品を含み、このロッドは第１ベアリングから支持ユニットを貫通して第２ベアリングまで、枢動軸線とほぼ平行に延びている。このロッドにはネジ切りされたカップリングにより所望する押圧力を生じさせるためのネジが設けられている。それにより、第１ベアリング１の内側リングを第１ランド表面に押圧し、これと同時に第２ベアリング２の内側リングを第２ランド表面に押圧することが可能である。ベアリング１の一方の内側リング６にはロッドのネジに対応する雌ネジを設け、他方、第２ベアリング２の内側リングがロッドの自由に貫通できるキャビティを有することが好ましい。好ましくは所定のトルクによりロッド１４とネジ切りされたベアリング１との間のネジ切りされたカップリングを締め付けることにより、２つのベアリング１、２を支持ユニット３のそれぞれのランド表面に押圧し、よってベアリングを意図する位置で支持ユニットに固定することができる。ロッド１４は一端においてベアリング２の一方の内側リング７に対して当接するためのヘッド２４を有し、他端においてロッドが第２ベアリング１からネジが外れないように保証するための締め付けナット１５が配置されている。別の解決案では、双方のベアリングは、ネジがなく、ロッドが自由に走行できるキャビティを有することができ、この場合、ベアリングを所定位置に維持するのに必要な締め付けを得るためにナット１５または対応する部品が使用され、この場合、ナットを固定するのにある種のロッキング部材を使用することも好ましい。

前記ロッド１４を利用する解決案の主な利点は、ネジ切りされたカップリングを締め付ける際に、従来のナックルピンに比例した長い伸びが得られるようにロッドを設計できることである。構造体の好ましくない幾何学的形状および降伏が生じる結果、上方ベアリングを取り付ける際に十分な締め付けトルクを得るために（図１に示されるような）従来のナックルピンを使用する場合、問題が生じ得る。その理由は、ナックルピンの構造によって対応する力で比較的小さい伸びが生じるからである。

潤滑の観点から、実質的にメンテナンス不要である装置を得るために、それぞれのベアリング１、２には、支持ユニット３とベアリング１、２の外側リング１８、１９が配置されたアーム５の部分との間をシールするように配置されているシール１６、１７、１７ａが設けられ、よって環境へリークが生じることなく、または環境からベアリングまたは潤滑剤に悪影響が及ぶことなく、必要な潤滑剤を使用し、収容することができる。

当然ながら、本発明の範囲内では、本明細書に記載した以外の発明に係わる装置を設計するのにその他の方法がある。本発明は添付された特許請求の範囲に記載された保護範囲にしか限定されないことを強調したい。例えば、下方ベアリングは２つの別個のベアリングユニット、例えば径方向の力を吸収するためのスライドベアリング状の第１ベアリングユニットと、軸方向の力を吸収するためのスライドベアリング状の第２ベアリングユニットとを含むことができる。

従来技術に従って構成された、車輪のためのステアリング車軸装置を示す横断面図である。 本発明に従って構成された、車輪のステアリング可能なサスペンションのための装置を示す横断面図である。 図２に示された装置の変形例を示す図である。

Claims (14)

1. 枢動軸（４）を形成するように支持ユニット（３）内に配置されたロッド（１４）に第１ベアリング（１）と第２ベアリング（２）とを備え、車輪が前記支持ユニットに対してステアリング可能に前記ベアリング内で前記枢動軸を中心としてジャーナル支持されており、前記支持ユニットが前記ロッド１４に接していない少なくとも１つの支持表面（８）を有する、車輪をステアリング可能に懸架するための装置において、
   前記第１ベアリング（１）が、前記支持ユニットに向いた方向に前記枢動軸に沿って延設されかつ径方向に向いた外側表面（２２）を備えた内側リング（６）を有し、前記外側表面が、前記枢動軸（４）に対して径方向に作用する力を吸収するよう、前記少なくとも１つの支持表面（８）に当接しかつこれに載るようになっていることを特徴とする、車輪をステアリング可能に懸架するための装置。
2. 前記第２ベアリング（２）が、前記支持ユニット（３）の前記少なくとも１つの支持表面（８）または第２支持表面（９）に当接しかつこれに載り、よって、前記枢動軸（４）に対して径方向に作用する力を吸収するようになっている内側リング（７）を有することを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記枢動軸（４）に平行であって、前記支持ユニット（３）に向いた方向に、前記第１ベアリング（１）の前記内側リング（６）を固定するための第１ランド表面（１１）が前記支持ユニット（３）に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記枢動軸（４）に平行であって、前記支持ユニット（３）に向いた方向に、前記第２ベアリング（２）の前記内側リング（７）を固定するための第２ランド表面（１２）が前記支持ユニット（３）に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記第１ランド表面（１１）に対し、前記第１ベアリング（１）の前記内側リング（６）を押圧するようになっている部材（１３）を含むことを特徴とする、請求項３記載の装置。
6. 前記押圧部材（１３）が、前記第１ランド表面（１１）に対して前記第１ベアリング（１）の前記内側リング（６）を押圧するのと同時に、前記第２ランド表面（１２）に対して前記第２ベアリング（２）の前記内側リング（７）を押圧するようになっていることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記押圧部材（１３）がロッド（１４）を含み、該ロッドが前記枢動軸（４）とほぼ平行に、前記第１ベアリング（１）から前記支持ユニット（３）を貫通して前記第２ベアリング（２）まで延び、前記押圧力を前記第１ベアリングの内側リング（６）および前記第２ベアリングの内側リング（７）に伝達するようになっていることを特徴とする、請求項６記載の装置。
8. 前記押圧部材（１３）が、押圧力を生じさせるようにネジ切りされたカップリングを含むことを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の装置。
9. 前記第１ベアリング（１）が、円錐形ローラベアリングであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
10. 前記第１ベアリング（１）が、前記第２ベアリング（２）の上方に配置されていることを特徴とする、請求項９記載の装置。
11. 前記第２ベアリング（２）が、スライドベアリングであることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記第２ベアリングが、前記枢動軸に対して径方向にしか作用しない力を吸収するようになっていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記第２ベアリング（２）が、前記枢動軸（４）に対して軸方向および径方向に作用する力の双方を吸収するようになっていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
14. 前記第２ベアリングが、２つの別個のベアリングユニット、すなわち径方向の力を吸収するための第１ベアリングユニットと、軸方向の力を吸収するための第２ベアリングユニットとを含むことを特徴とする、請求項１２記載の装置。

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