JP6256274B2

JP6256274B2 - ナックル

Info

Publication number: JP6256274B2
Application number: JP2014192581A
Authority: JP
Inventors: 則之篠原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: JP2016060459A

Description

本発明は、車輪を回転可能に支持するナックルに関する。

例えば、ダブルウイッシュボーン式サスペンション等において使用されるナックルは、アッパアームとロアアームとによって車体に連結されて、車輪を回転可能に支持する。ナックルは、鍛造あるいは鋳造によって製造され、上端にはアッパアームを連結する連結部が、下端にはロアアームを連結する連結部が形成されている。

特許文献１に提案されているサスペンションに使用されるナックルは、２本のアッパアームを連結するための連結部が、本体部の上端から車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成されている。図６は、連結部２００を車体幅方向外側で斜め下方から視た斜視図を表している。この連結部２００には、２つの貫通孔２１０ａ，２１０ｂが車体前後方向に所定の間隔をあけて並んで穿設されており、この貫通孔２１０ａ，２１０ｂに図示しないアッパアームを連結する連結ボルト（例えば、ボールジョイントのスタッドボルト）が上方から挿通される。連結部２００の下側面には、連結ボルトをナットで締め付けるための平坦面２２０が切削加工により形成されている。

この平坦面２２０は、図７（連結部２００の下側面を下方から視た図）に示すように、切削加工用の刃具Ｔを回転させながら直線状に移動させることにより形成される。刃具Ｔは、例えば、先端形状が平坦なエンドミルが使用される。これにより、連結部２００の下面は、平坦に形成されるとともに、基部側（ナックルの本体部１００と連結部２００とが繋がる箇所）に、一直線状に切削加工縁２３０が形成される。切削加工縁２３０は、平坦面上で２つの貫通孔２１０ａ，２１０ｂの中心軸を結んだ直線に直交する平面で切断した断面が円弧状に形成された円弧壁面２４０を有する。この円弧壁面２４０が形成されている肉部分を切削Ｒ部２５０と呼ぶ。円弧壁面２４０は、刃具Ｔの形状によって決まる所定の曲率半径ｒの円弧面に形成される。

特開２００７−１２６００５号公報

ナックルには、図８に示すように、タイヤから入力された荷重がアッパアーム１１０を介して伝達される。この荷重によって、切削Ｒ部２５０で矢印方向Ａへの曲げ変形が発生する。このため、ナックルは、切削Ｒ部２５０に応力集中が発生し、強度性能の低下が懸念される。

こうした懸念に対して、一般に、図９に示すように、肉盛り３００によって断面係数を高くするという対策１、および、図１０に示すように、円弧壁面２４０の曲率半径ｒを大きくするという対策２が考えられる。しかし、対策１では、ナックルの質量の増加を招く。また、対策２では、切削Ｒ部２５０が拡がってしまうため、ナックルの本体部１００側も切削されることになり、断面係数を等価にするために、結局、肉盛り３１０が必要となる。このため、これらの対策ではナックルの質量の増加率に対して対策効果が小さい。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、質量増加をできるだけ招かないようにして、連結部の強度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の特徴は、
車輪を回転可能に支持する本体部（１０）と、
前記本体部の上端から車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成され、２本のアッパアームをそれぞれ連結金具で連結するための２つの貫通孔（２１ａ，２１ｂ）が車体前後方向に所定の間隔をあけて並んで穿設された連結部（２０）と
を備えたナックルにおいて、
前記連結部は、下方に向いた下側面における前記２つの貫通孔の周囲に、前記連結金具を締め付けるための平坦面（２２）が切削加工により形成されており、
前記平坦面の切削加工縁（２３）は、前記平坦面上で前記２つの貫通孔の中心軸を結んだ直線に直交する平面で切断した断面が円弧状に形成された円弧壁面（２４）を有し、
前記円弧壁面は、前記連結部の基部側において前記２つの貫通孔が並んでいる方向に沿って形成されるとともに、前記円弧壁面の前記車体前後方向における中央位置で、前記連結部の張り出し方向であって前記２つの貫通孔の間に向かってなだらかに山状に膨らんだ膨出面（２４ａ）を有していることにある。

本発明のナックルは、車輪を回転可能に支持する本体部の上端に、２本のアッパアームをそれぞれ連結するための連結部が形成されている。この連結部は、本体部の上端から車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成され、２本のアッパアームをそれぞれ連結金具で連結するための２つの貫通孔が車体前後方向に所定の間隔をあけて並んで穿設されている。

連結部は、下方に向いた下側面における２つの貫通孔の周囲に、連結金具を締め付けるための平坦面が切削加工により形成されている。例えば、連結金具をボルトとナットとで構成した場合には、２つの貫通孔にそれぞれボルトが挿通されて、平坦面で各ボルトにナットが螺合されて締め付けされる。これにより、２本のアッパアームが連結部に連結される。

平坦面の切削加工縁は、平坦面上で２つの貫通孔の中心軸を結んだ直線に直交する平面で切断した断面が円弧状に形成された円弧壁面を有する。この円弧壁面は、切削加工されている部分と切削加工されていない部分との境界となる。連結部は、本体部の上端に車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成されるため、タイヤから入力された荷重がアッパアームを介して伝達されると、切削加工縁に曲げモーメントが働く。このため、切削加工縁に応力が集中しやすい。

そこで、本発明においては、円弧壁面は、連結部の基部側において２つの貫通孔が並んでいる方向に沿って形成されるとともに、円弧壁面の車体前後方向における中央位置で、連結部の張り出し方向であって２つの貫通孔の間に向かってなだらかに山状に膨らんだ膨出面を有している。このため、アッパアームを介して連結部に荷重が入力されても、山状に膨らんだ膨出面を備えた膨出壁によって、曲げモーメントに対する抵抗力を発生することができる。従って、切削加工縁の剛性を高めることができ、曲げ変形量を低減して切削加工縁に働く応力を低減することができる。また、膨出面が、なだらかに山状に膨らんで形成されているため、局部的な応力集中を緩和することができる。また、膨出面が２つの貫通孔の間に向かって形成されているため、連結金具の締結に必要な領域に膨出面を入れないようにすることができ、締結座面領域を確保することができる。

この結果、本発明によれば、質量増加をできるだけ招かないようにしつつ、連結部の強度を向上させることができる。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係るナックル、および、ナックルに連結されるアーム部材とを示した斜視図である。連結部の斜視図である。刃具の進路を説明する説明図である。連結部の下面を表す図である。刃具により切削加工される連結部の断面図である。従来のナックルの連結部の斜視図である。従来の刃具の進路を説明する説明図である。連結部の曲げ変形を説明する説明図である。一般的な対策１を説明する説明図である。一般的な対策２を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係るナックルについて図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るナックル１と、ナックル１に連結される部材を示した斜視図である。

ナックル１は、車輪を回転可能に支持する本体部１０と、本体部１０の上端に形成され２本のアッパアーム１１ａ，１１ｂを連結するアッパアーム連結部２０とを一体的に備えている。本体部１０は、中央にアクスルハブ（図示略）を回転可能に支持するハブベアリング５０が設けられている。本体部１０は、車両の高さ方向に長く延びており、その上端が車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成されている。この車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成された部分がアッパアーム連結部２０を構成している。

また、本体部１０の下方には、２本のロアアーム１２ａ，１２ｂをそれぞれ連結する図示しないロアアーム連結部と、タイロッド１３を連結するタイロッド連結部１４とが形成されている。ナックル１は、鋳造あるいは鍛造によって形成される。従って、他部品を取り付ける取付面など加工精度が要求される部位には、鋳造または鍛造後に切削加工などの機械加工が施される。

本実施形態のナックル１は、アッパアーム連結部２０に特徴を有するものであるため、以下、アッパアーム連結部２０（単に、連結部２０と呼ぶ）について説明する。

連結部２０は、図１，図２に示すように、車体前後方向視において、本体部１０の上端から逆Ｌ字状に曲折された形状をなしている。連結部２０には、２つの貫通孔２１ａ，２１ｂが車体前後方向に所定の間隔をあけて穿設されている。連結部２０の上側面と下側面とは、切削加工によって平坦に形成される。

２本のアッパアーム１１ａ，１１ｂは、それぞれ先端にボールジョイント１５が設けられている。各アッパアーム１１ａ，１１ｂは、ボールジョイント１５のスタッドボルト１６を貫通孔２１ａ，２１ｂに上から挿通して、連結部２０の下側からナット１７をスタッドボルト１６に螺合して締め付けることにより連結部２０に連結される。

連結部２０の下側面には、図５に示す切削加工用の刃具Ｔによって、ナット１７を締め付けるための平坦面２２が形成される。刃具Ｔは、例えば、先端形状が平坦なエンドミルが使用される。刃具Ｔは、回転軸ＴＳを中心に回転することにより、周囲に形成された刃ＴＢによって連結部２０の肉を切削する。この切削加工によって連結部２０に平坦面２２が形成される。同時に、連結部２０には、刃具Ｔの移動軌跡と平行に切削加工縁２３が形成される。

切削加工縁２３は、平坦面２２上で２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの中心軸を結んだ直線に直交する平面で切断した断面が円弧状に形成された円弧壁面２４を有する。円弧壁面２４は、刃具Ｔの形状によって決まる所定の曲率半径ｒの円弧面に形成される。円弧壁面２４は、切削加工されている部分と切削加工されていない部分との境界壁面となる。以下、円弧壁面２４が形成されている肉部分を切削Ｒ部２５と呼ぶ。

平坦面２２の形成時に、刃具Ｔは、図３の矢印に示す進路に沿って移動するように制御される。つまり、刃具Ｔは、基本的には２つの貫通孔２１ａ，２１ｂが並んでいる方向に沿って直線移動するが、その途中で、僅かに連結部２０の張り出し方向に進路を変更し、その後、元の進路に復帰する。これにより、刃具Ｔの軌跡は、中間位置において、基本移動進路（直線）に対して連結部２０の張り出し方向になだらかに膨らんだ山状となる。

従って、連結部２０の下側面には、切削加工縁２３の連続する切削加工縁ラインＬが、その中央位置で連結部２０の張り出し方向になだらかに膨らんだ山状に形成される。切削加工縁ラインＬは、円弧壁面２４の連続するラインを表している。従って、円弧壁面２４は、車体前後方向における中央位置で、連結部２０の張り出し方向に山状に膨らむように形成される。

円弧壁面２４において山状に膨らんでいる部分を膨出面２４ａと呼び、膨出面２４ａを形成している肉部分を膨出部２５ａ（図４にグレーで示した部分）と呼ぶ。膨出面２４ａ（膨出部２５ａ）は、２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの中間位置（２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの中心から等距離となる位置）に配置されるように形成される。本実施形態においては、膨出面２４ａの張り出し方向の頂点が、２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの中間位置に形成されている。この場合、膨出面２４ａは、図３に示すように、ナットを締め付けるための座として必要な締結座面領域Ｘ（破線円で囲む領域Ｘ）に入らないように形成される。

連結部２０は、本体部１０の上端に車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成されるため、タイヤから入力された荷重がアッパアーム１１ａ，１１ｂを介して伝達されると、切削加工縁２３に曲げモーメントが働く。このため、連結部２０における切削Ｒ部２５に応力が集中しやすい。そこで、本実施形態においては、円弧壁面２４の車体前後方向における中央位置に膨出面２４ａを設けたことによって（つまり、切削Ｒ部２５の車体前後方向における中央位置に膨出部２５ａを設けたことによって）、アッパアーム１１ａ，１１ｂを介して連結部２０に荷重が入力しても、曲げモーメントに対する抵抗力を増加させることができる。これにより、切削Ｒ部２５の剛性を高めることができ、曲げ変形量を低減して切削Ｒ部２５に働く応力を低減することができる。

また、膨出面２４ａが、連結部２０の張り出し方向になだらかに膨らんだ山状に形成されるため、局部的な応力集中を緩和することができる。更に、膨出面２４ａが２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの中間位置に設けられているため、２つの貫通孔２１ａ，２１ｂの周囲に形成すべき締結座面領域Ｘ内に膨出面２４ａが入らないようにしつつ切削Ｒ部２５の剛性を高めることができる。

これらの結果、本実施形態のナックル１によれば、質量増加をできるだけ招かないようにしつつ、連結部２０の強度を向上させることができる。

以上、本実施形態のナックル１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１…ナックル、１０…本体部、１１ａ，１１ｂ…アッパアーム、１５…ボールジョイント、１６…スタッドボルト、１７…ナット、２０…アッパアーム連結部、２１ａ，２１ｂ…貫通孔、２２…平坦面、２３…切削加工縁、２４…円弧壁面、２４ａ…膨出面、２５…切削Ｒ部、２５ａ…膨出部、Ｌ…切削加工縁ライン、Ｔ…刃具、Ｘ…締結座面領域。

Claims

車輪を回転可能に支持する本体部と、
前記本体部の上端から車体幅方向外側に向けて一体的に張り出して形成され、２本のアッパアームをそれぞれ連結金具で連結するための２つの貫通孔が車体前後方向に所定の間隔をあけて並んで穿設された連結部と
を備えたナックルにおいて、
前記連結部は、下方に向いた下側面における前記２つの貫通孔の周囲に、前記連結金具を締め付けるための平坦面が切削加工により形成されており、
前記平坦面の切削加工縁は、前記平坦面上で前記２つの貫通孔の中心軸を結んだ直線に直交する平面で切断した断面が円弧状に形成された円弧壁面を有し、
前記円弧壁面は、前記連結部の基部側において前記２つの貫通孔が並んでいる方向に沿って形成されるとともに、前記円弧壁面の前記車体前後方向における中央位置で、前記連結部の張り出し方向であって前記２つの貫通孔の間に向かってなだらかに山状に膨らんだ膨出面を有しているナックル。