(57)【要約】【課題】ナックルアームの強度を十分に保ちながら合理的な軽量化が可能なステアリングナックルを提供する。【解決手段】車両の操舵車輪を軸支する筒状支持部と、ステアリング装置のタイロッド２２に連結されるナックルアーム７とを備え、ナックルアーム７が、タイロッド２２を連結するための入力部７ａを一端に備えた本体部７Ｂと、本体部７Ｂの横幅方向での両端部からタイロッド２２の取り付け側と反対側に延設された一対の脚部７Ｃとを有する断面形状を備えたステアリングナックル４とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵車輪を軸支する筒状支持部と、ステアリング装置のタイロッドに連結されるナックルアームとを備えたステアリングナックルであって、
前記ナックルアームが、前記タイロッドを連結するための入力部を一端に備えた本体部と、前記本体部の横幅方向での両端部から前記タイロッドの取り付け側と反対側に延設された一対の脚部とを有する断面形状を備えたステアリングナックル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵車輪を軸支する筒状支持部と、ステアリング装置のタイロッドに連結されるナックルアームとを備えたステアリングナックルに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のステアリングナックルに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１にも記されるように、一般にステアリングナックルは、車輪のハブを軸支する筒状支持部の他に、車両のストラットを取り付けるための上部アームと、車両のロアアームを取り付けるための下部アームと、ボールジョイントなどを介してステアリング装置のタイロッドが連結されるナックルアームとを有する。ナックルアームは一種の長尺部材からなり、その長手方向の一端にステアリング装置のタイロッドを連結するための入力部を備えている。
【０００３】
一般に、ナックルアームの入力部とタイロッドとはボールジョイントによって揺動自在に連結されている。ステアリングナックルに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献２に例示されるように、ボールジョイントは、ナックルアームの入力部から上下のいずれかに延出された支持軸を備え、この支持軸のボール状の先端にタイロッドが揺動可能に連結されている。したがって、ナックルアームとタイロッドとはボールジョイントを介して略上下方向にオフセットされた状態で連結されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２７２４１７号公報（０００９段落、図２）
【特許文献２】特開平０６−３２８９２５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、今般、車両の燃費向上などの要請から車両の各部位に対して軽量化が求められているが、ナックルアームには特に操舵時において相当大きな曲げ応力が作用するため、ナックルアームに軽量化を適用する場合、特許文献１に記されたステアリングナックルの断面形状を単純により小さな矩形にしただけの構成では、ナックルアームの強度を十分に保つことが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるステアリングナックルが与える課題に鑑み、ナックルアームの強度を十分に保ちながら合理的な軽量化が可能なステアリングナックルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるステアリングナックルの特徴構成は、
車両の操舵車輪を軸支する筒状支持部と、ステアリング装置のタイロッドに連結されるナックルアームとを備えたステアリングナックルであって、
前記ナックルアームが、前記タイロッドを連結するための入力部を一端に備えた本体部と、前記本体部の横幅方向での両端部から前記タイロッドの取り付け側と反対側に延設された一対の脚部とを有する断面形状を備えた点にある。
【０００８】
ナックルアームとタイロッドとは互いに上下方向のいずれかにオフセットされた状態で連結されるため、操舵時においてナックルアームに掛けられる大きな曲げ応力はナックルアームの内部構造に対して捻り応力として作用する傾向がある。したがって、単なる曲げ応力が作用する部材に適用するように、単純に矩形断面を縮小化した軽量化を施したのでは、捻り応力に対する耐久性が得られない。
【０００９】
しかし、本発明の特徴構成によるステアリングナックルでは、ナックルアームの長手方向を横断する断面の形状が、タイロッドを連結するための入力部を一端に備えた本体部と、本体部の横幅方向での両端部からタイロッドの取り付け側と反対側に延設された一対の脚部とを有するため、矩形断面の構成に比して、断面上でのナックルアームのせん断中心が上下方向でタイロッドに近付くことになり、タイロッドからナックルアームの入力部に揺動操作力が加えられた際の上下方向のモーメントアーム長が短くなる。その結果、ナックルアームに掛かる捻り応力が小さくなるため、本体部と一対の脚部とを薄肉化しても、捻り応力に対する耐久性、言い換えれば必要な捻り剛性が確保できるという効果が得られる。また、本発明の特徴構成を備えていれば、矩形断面の構成に比して断面係数も高くなるので、前後方向や上下方向の曲げ剛性も確保できる。
【００１０】
因みに、上記の説明で用いた「せん断中心」とは、上記の例でタイロッド等からナックルアームにせん断力が作用した際に、任意の向きに作用する荷重に対してナックルアームの断面にねじれが生じない特定の点を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るステアリングナックルを車両内側から見た正面図である。
【図２】本発明に係るステアリングナックルの平面図である。
【図３】本発明に係るステアリングナックルの要部を示す一部破断正面図である。
【図４】図３に示されるナックルアームの横断面を示す図である。
【図５】タイロッドからナックルアームに応力伝達される際のモーメントアームを従来構成と本発明との間で比較した略図である。
【図６】別実施形態に係るナックルアームを示す底面図である。
【図７】図６に示すナックルアームの各部位における横断面を示す略図である。
【図８】更に別の実施形態に係るナックルアームを示す正面図である。
【図９】図８に示すナックルアームの縦断面を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本発明に係る前輪用の車輪支持装置は、車輪（不図示）のハブ２を軸支するステアリングナックル４を有する。
ステアリングナックル４は、ハブ２を軸心Ｘ回りで軸支する筒状支持部４ａの他に、車両のストラット（不図示）を取り付けるための上部アーム５と、車両のロアアーム２１を取り付けるための下部アーム６と、ボールジョイント２４を介してステアリング装置のタイロッド２２が連結されるナックルアーム７とを有する。
【００１３】
ナックルアーム７は筒状支持部４ａから車両の前方などに延出した長尺部材からなり、その先端には、ボールジョイント２４を介してタイロッド２２を連結するための入力部７ａが設けられている。入力部７ａには上下方向に貫通した貫通孔７Ｈがある。
図３に示すように、ボールジョイント２４は雄ネジを備えた基端部２４ａと、自在継手を構成するための球状先端部２４ｂとを有し、この実施形態では、球状先端部２４ｂを下に向けた姿勢で、ボールジョイント２４の基端部２４ａが貫通孔７ＨにナットＮで締結されている。
【００１４】
図３及び図４に示すように、タイロッド２２の左右の先端には、ボールジョイント２４の球状先端部２４ｂを回転自在に収納保持するソケット部２２ｓが形成されている。
車両の操舵の際には、図２の２本の矢印で示すように、ステアリング装置によってタイロッド２２が左右に駆動され、このタイロッド２２の動きは、ソケット部２２ｓ、ボールジョイント２４の球状先端部２４ｂ及び基端部２４ａを経て、ナックルアーム７の入力部７ａに伝えられ、ステアリングナックル４をストラット回りで左右に揺動操作する。
【００１５】
図４に示すように、本発明に係るナックルアーム７の長手方向を横断するように切った断面形状は、概して横向きに延びた矩形の本体部７Ｂと、本体部７Ｂの横幅方向での両端部から上向きに延設された一対の脚部７Ｃとを有する。ボールジョイント２４の基端部２４ａを締結するための貫通孔７Ｈは、本体部７Ｂの長手方向の端部付近で幅方向の中央に形成されている。ボールジョイント２４は、雄ネジを備えた基端部２４ａを上に向けた姿勢で貫通孔７Ｈに締結されているので、基端部２４ａを締結しているナットＮは、本体部７Ｂの上面と一対の脚部７Ｃとが形成する矩形溝状の空間Ｓ内に収納されている。
【００１６】
図２に示すように、入力部７ａの付近においては、本体部７Ｂは平面視でナックルアーム７の長手方向における中心部よりも大きな外径の円板状を呈し、一対の脚部７Ｃどうしは、この円板状の本体部７Ｂの外周から上向きに立設した円弧状の脚部７Ｄによって連結されている。
より具体的には、一対の脚部７Ｃ及び円弧状の脚部７Ｄは、更なる軽量化の目的で、本体部７Ｂとの連結部から上方に向かって概して次第に厚みの減少する断面形状を備えている。
【００１７】
本実施形態では、タイロッド２２がナックルアーム７の下方に取り付けられるため、一対の脚部７Ｃは本体部７Ｂの横幅方向での両端部から上向きに延設されている。もしも、タイロッド２２がナックルアーム７の上方に取り付けられる構成であれば、一対の脚部７Ｃが本体部７Ｂの横幅方向での両端部から下向きに延設されたナックルアーム７とする必要がある。
【００１８】
本発明に係るナックルアーム７がこのような断面形状を備えている結果、図５（ａ）に示すように、断面上でのナックルアーム７のせん断中心Ｃ１がタイロッド２２の出力部（ボールジョイント２４の球状先端部２４ｂの中心Ｃ２と同位置）に近付くことになる。したがって、図５（ｂ）に例示するような単純な矩形断面の構成に比して、タイロッド２２から入力部７ａに揺動操作力が加えられた際の上下方向のモーメントアーム長が短くなるため（Ｌａ＜Ｌｂ）、ナックルアーム７に掛かる捻り応力が小さくなる。その結果、本体部７Ｂと一対の脚部７Ｃとを薄肉化しても、必要な捻り剛性が確保される。また、このような断面形状を備えている結果として断面係数が高くなるため、ナックルアーム７を薄肉化しても曲げ剛性を確保できる。
【００１９】
〔別実施形態〕
〈１〉図６と図７に例示するように、ステアリングナックル４の筒状支持部４ａに近接した基端部１７ｐから先端に近い入力部１７ａに向かって本体部７Ｂの横幅寸法が次第に減少する形状のナックルアーム１７としても良い。この構成では、基端部１７ｐから貫通孔１７Ｈが設けられた入力部１７ａに向かって、一対の脚部１７Ｃの長さも次第に減少しているが、同時に、基端部１７ｐから入力部１７ａに向かって、本体部１７Ｂと脚部１７Ｃの厚さが増している。このような形態とすることで、必要な捻り剛性を確保しながら、より効果的に軽量化が図られている。また、断面係数が高くなるため、ナックルアーム１７を薄肉化しても曲げ剛性を確保できる。尚、図６と図７は、上記の実施形態と異なり、タイロッド２２が入力部１７ａの上部に配置される形態を示しているので、図７に示すように、ナックルアーム１７の断面形状は本体部１７Ｂから一対の脚部１７Ｃが下向きに延出されたものとなっている。図６はナックルアーム１７を下方から見上げた底面図である。但し、一対の脚部１７Ｃが上向きに延出されるように変形し、タイロッド２２が入力部１７ａの下方に配置される形態で実施してもよい。
【００２０】
〈２〉図８と図９に例示するように、基端部２７ｐから貫通孔２７Ｈが設けられた入力部２７ａに向かって、一対の脚部２７Ｃどうしを連結する概して矩形の仕切り壁部２７Ｅが設けられたナックルアーム２７としても良い。このように一対の脚部２７Ｃどうしのずれ変形を阻止する仕切り壁部２７Ｅを備えた形態とすることで、捻り剛性をより十分に確保しながら効果的に軽量化が図られる。また、断面係数が高くなるため、ナックルアーム２７を薄肉化しても曲げ剛性を確保できる。図では単一の仕切り壁部２７Ｅが示されているが、長手方向で互いに離間配置された複数の仕切り壁部２７Ｅとしても良い。
尚、図８と図９はタイロッド２２が入力部２７ａの下部に配置される形態を示しているが、一対の脚部２７Ｃが下向きに延出されるように変形して、タイロッド２２が入力部１７ａの上方に配置される形態で実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
車両の操舵車輪を軸支する筒状支持部と、ステアリング装置のタイロッドに連結されるナックルアームとを備えたステアリングナックルの構成に関する技術として、乗用車および商用車、並びに、トラックおよびバスに利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
２      ハブ
４      ステアリングナックル
４ａ    筒状支持部
５      上部アーム
６      下部アーム
７      ナックルアーム
７ａ    入力部
７Ｂ    本体部
７Ｃ    脚部
７Ｈ    貫通孔
２１    ロアアーム
２２    タイロッド
２４    ボールジョイント
２４ａ  基端部
２４ｂ  球状先端部
Ｌａ    モーメントアーム長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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