(57)【要約】      （修正有）【課題】軽合金製の基体と、この基体に設けられた、ベアリングが装着される孔部が形成されたベアリング装着部を有する自動車用ナックルにおいて、基体とベアリング装着部とが異金属で構成されている場合であっても、電食の発生が抑制可能な構成の自動車用ナックルを提供する。【解決手段】軽合金製の基体１１と、基体１１に設けられ、ベアリングが装着される孔部１２が形成されたベアリング装着部１８とを有する自動車用ナックル１０であって、ベアリング装着部１８は基体１１とは異なる金属で構成されており、孔部１２の中心軸に沿う方向における孔部１２の長さが、ベアリングの長さよりも小さいことを特徴とする自動車用ナックル１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽合金製の基体と、前記基体に設けられた、ベアリングが装着される孔部が形成されたベアリング装着部とを有する自動車用ナックルであって、前記ベアリング装着部は前記基体とは異なる金属で構成されており、前記孔部の中心軸に沿う方向における当該孔部の長さが、前記ベアリングの長さよりも小さいことを特徴とする自動車用ナックル。
【請求項２】
前記ベアリング装着部は、その孔部の内周面を除き前記基体で包囲されて当該基体に固定されている請求項１に記載の自動車用ナックル。
【請求項３】
前記孔部は、その中心軸に沿う方向において、当該孔部の一方側に配置された、前記ベアリングが装入される一方開口と、前記一方開口の他方側に配置された他方開口とを有し、前記基体は、前記孔部の他方開口の外側に配置された、内方へ向け突起する突起部を有する請求項１または２のいずれかに記載の自動車用ナックル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ナックルに係り、特に軽量化のため軽合金を適用した自動車用ナックルに係る発明である。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に関連する発明が、下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された自動車用ナックルは、「車輪を回転支持するベアリングを支持するベアリング支持部に、母材と異なる材質からなるベアリングブッシュをインサート成形して設けたことを特徴とする自動車用ナックル」、である。具体的には、軽量化のため、「前記母材は、アルミニウムまたはその合金から」なり、また、ベアリングが圧入され、装着されるベアリングブッシュは、「鋳鉄、鋼材、ステンレス、チタン合金、または繊維強化金属など」の母材よりも強度の高い材質からなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５１５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の自動車用ナックルは、母材（本願における基体）がアルミニウム等で構成されているので自動車用ナックルの軽量化が図られ、かつ母材に対して強度の高い鋼材などで構成されたベアリングブッシュ（本願におけるベアリング装着部）がインサート成形されているので、ベアリングを支持することが可能となる。しかしながら、本願発明者らが鋭意検討した結果、特許文献１の自動車用ナックルでは、母材とベアリングブッシュとが異金属であることに起因し、外界からもたらされた水分が双方の接合（接触）界面に介在する状況になると、両者のイオン化傾向の差に基づく異種金属接触腐食（一般には電気化学的腐食、つまり電食と呼称される腐食現象である。以下この腐食を電食と言う場合がある。）が進行し、その結果、走行などで作用する応力により自動車用ナックルが破損する可能性があることを知見した。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題について本願発明者らが鋭意検討してなした発明であり、軽合金製の基体と、この基体に設けられた、ベアリングが装着される孔部が形成されたベアリング装着部を有する自動車用ナックルにおいて、基体とベアリング装着部とが異金属で構成されている場合であっても、電食の発生が抑制可能な構成の自動車用ナックルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一つの形態は、軽合金製の基体と、前記基体に設けられた、ベアリングが装着される孔部が形成されたベアリング装着部とを有する自動車用ナックルであって、前記ベアリング装着部は前記基体とは異なる金属で構成されており、前記孔部の中心軸に沿う方向における当該孔部の長さが、前記ベアリングの長さよりも小さいことを特徴とする自動車用ナックルである。
【０００７】
上記形態の自動車用ナックルにおいて、前記ベアリング装着部は、その孔部の内周面を除き前記基体で包囲されて当該基体に固定されていることが好ましい
【０００８】
さらに、前記孔部は、その中心軸に沿う方向において、当該孔部の一方側に配置された、前記ベアリングが装入される一方開口と、前記一方開口の他方側に配置された他方開口とを有し、前記基体は、前記孔部の他方開口の外側に配置された、内方へ向け突起する突起部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記説明した本発明に係る一形態の自動車用ナックルによれば、基体とベアリング装着部が異金属で構成されている場合であっても、電食の発生が抑制可能な構成の自動車用ナックルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の自動車用ナックルの正面図および断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１の自動車用ナックルの変形例のナックルの部分拡大断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の自動車用ナックルの部分拡大断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の自動車用ナックルの一部断面を示す正面図である。
【図６】図１および２に示す第１の実施形態の自動車用ナックルの製造方法を説明するための金型の断面図である。
【図７】図６のＤ部拡大図である。
【図８】図４に示す第２実施形態の自動車用ナックルの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、その実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、その具体的な実施形態に限定されることはなく、また各実施形態の構成要素は、当該実施形態のみに限定されず、本発明の作用・効果を奏する範囲で、適宜組み合わせて実施することができる。
【００１２】
図１〜５に示すように、本発明に係る各実施形態の自動車用ナックル１０〜４０は、各実施形態のいずれにも共通する構成として、軽合金製の基体１１と、この基体１１に設けられた、ベアリング９０が装着される孔部１２が形成されたベアリング装着部１８（４８）とを有している。そして、ベアリング装着部１８（４８）は、基体１１とは異なる金属で構成されており、孔部１２の中心軸Ｈに沿う方向（以下、この方向を中心軸方向と言う場合がある。また、中心軸Ｈに直交する方向を半径方向、中心軸Ｈ周りの方向を円周方向と言う場合がある。）における当該孔部１２の長さＬ１が、ベアリング９０の長さＬ２よりも小さいことを特徴としている。
【００１３】
かかる構成の自動車用ナックル１０〜４０によれば、基体１１とは異金属のベアリング装着部１８（４８）は、基体１１に設けられており、図２〜４に示すように、両者の間には接合（接触）界面１８ｅおよび１８ｆが存在する。ここで、中心軸方向における孔部１２の長さＬ１は、当該孔部１２に装着されるベアリングの長さＬ２よりも小さくなるよう構成されている。その結果、ベアリング９０を孔部１２に装着すると、基体１１とベアリング装着部１８（４８）との接合（接触）界面１８ｅおよび１８ｆはベアリング９０の外周面に接した状態となる。このため、当該接合（接触）界面１８ｅおよび１８ｆは、ベアリング９０の外周面でほぼカバーされた状態となるため、当該接合（接触）界面１８ｅおよび１８ｆへ外界の水分が及び難く、電食を抑制することが可能となる。なお、水分の侵入をより抑制するためには、ベアリング装着部１８（４８）とベアリング９０の間にシール剤Ｇを塗布したり、またはシール部材を介在させると、電食抑制の効果が高まるので好ましい。
【００１４】
以下、上記形態の自動車用ナックル（以下、単にナックルと言う場合がある。）について、その具体的な例である第１〜第３の実施形態に基づき具体的に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
第１実施形態のナックルについて図１および２を参照しつつ説明する。なお、図１（ａ）は、第１実施形態のナックルの車輪側から見た正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図２は、図１のＡ部拡大図である。
【００１６】
本実施形態のナックル１０は、図１に示すように、基体１１と、基体１１に設けられたベアリング装着部１８とを有している。以下、基体１１およびベアリング装着部１８の各々の構成について説明する。
【００１７】
基体１１は、筒部１３と、当該筒部１３から放射状に伸びる複数のアーム１４、１５、１６、１７−１、１７−２を有しており、ベアリング装着部１８は、筒部１３の内周部に配置されている。アーム１４は、車両の内側に湾曲するように設けられた、サスペンションのストラットを取付部に連結するためのストラット取付アームである。筒部１３に対してアーム１４と反対側にはロアア−ム取付アーム１５が形成されている。アーム１４とアーム１５との間には、ナックルアーム１６が筒部１３から突設しており、ナックルアーム１６の先端に形成したテーパ孔１６ｄにボールスタッド（図示せず）が取り付けられる。このボールスタッドに操向用のステアリングロッドの端部が連結される。なお、アーム１４〜１７−２に中空部を設けると、ナックル１０をより軽量化できるので好ましい。
【００１８】
基体１１を構成する軽合金としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）などを主体とした軽合金を使用することができ、自動車用ナックルのように動的強度を要する場合には、代表的にはＡｌ−Ｓｉ―Ｍｇ系合金であるＪＩＳ−ＡＣ４Ａ、ＡＣ４ＣまたはＡＣ４ＣＨで基体１１を構成することが好ましい。
【００１９】
筒状、より具体的には略円筒形状のベアリング装着部１８は、図２に示すように、ベアリング９０が装着される孔部１２を有している。孔部１２には、その内周面１８ａに、例えばボールベアリング又はベアリングユニットなどのベアリング９０の外周面が接するように矢印Ｂの方向から圧入（装入）され、固定される。固定されたベアリング９０には、車輪の軸部が挿通され、保持される。なお、ベアリング装着部１８の形状は、本形態に限定されず、所望のベアリング９０が装着可能な形状であればよい。別の例については、後述する第３の実施形態で詳述する。
【００２０】
基体１１へのベアリング装着部１８の配置の形態は特段限定されないが、ベアリング装着部１８を基体１１に確実に保持させるためには、図２に示すように、ベアリング装着部１８は、その孔部１２の内周面１８ａを除き基体１１で包囲されて基体１１に固定されていることが望ましい。つまり、ベアリング９０が装着される内周面１８ａを除き、筒状のベアリング装着部１８の外周面１８ｂ、上面１８ｃおよび底面１８ｄに、より望ましくは全ての面に、基体１１が接触するように構成することが望ましい。これにより、例えばベアリング９０の圧入時の負荷や走行時の負荷が作用した場合でも、ベアリング装着部１８の基体１１からの離脱を防止し、また基体１１との熱膨張差に起因するベアリング装着部１８の回り止めをすることが可能となる。なお、この離脱防止および回り止めの面から、ベアリング装着部１８の外周面１８ｂ、上面１８ｃおよび底面１８ｄのいずれかを粗面としたり、いずれかの面に凹凸を設けたりしてもよい。
【００２１】
さらに、図１および２のナックルの変形例である図３に示すナックル３０のように、ベアリング装着部１８の内周面１８ａの内径が、筒部（基体）１３の内周面１１ｂの内径よりも小さく、両者の間には半径方向における段差が生じていてもよい。この場合には、筒部１３の内周面１１ｂとベアリング９０の外周面との間には間隙３１が生じるため、この間隙３１から水分が侵入しないように、上記したシール剤Ｇやシール部材を配置すればよい。しかしながら、電食を防止する面からは、図２に示すように、ベアリング装着部１８の内周面１８ａの内径と筒部１３の内周面１１ｂの内径がほぼ同一であり、両者の間に半径方向における段差がほぼ無い形態とすることが水分侵入の抑制の点で有利である。
【００２２】
ベアリング装着部１８を構成する金属材料としては、基体１１よりも強度が高く、ベアリング９０の圧入時や走行時に作用する負荷に耐えうる材料を使用でき、例えば鋳鉄、鋼材、ステンレス、チタン合金、または繊維強化金属その他各種の金属材料でベアリン装着部１８を構成することができる。
【００２３】
ここで、本実施形態の孔部１２は、その中心軸方向において、孔部１２の上方（一方）側に配置された、ベアリング９０が装入される上方（一方）開口１８ｇと、上方開口１８ｇの下方（他方）側に配置された下方（他方）開口１８ｈとを有している。そして、好ましい例である本実施形態では、筒部（基体）１３には、孔部１２の下方開口１８ｈの下（外）側に配置された、半径方向において、内方へ向け突起する突起部１１ａが形成されている。具体的には、半径方向において、突起部１１ａは、孔部１２の内周面１８ａを超えるように突起するよう形成されている。
【００２４】
この筒部（基体）１３に設けられた突起部１１ａは、その上面に、上方（一方）開口１８ｇから装入されたベアリング９０の底面が接触することにより、中心軸方向におけるベアリング９０の位置決めおよびスラスト荷重を受ける機能をもっている。ここで、この突起部１１ａをベアリング装着部１８に設けてもよいが、ベアリング装着部１８は強度が高いために加工性が悪くコストが高くになるため、ベアリング装着部１８に突起部１１ａを設けることは工業生産上好ましくない。一方で、本形態の突起部１１ａは軽合金で構成された筒部（基体）１３に設けられているので、加工性がよくコストの面で工業生産上好ましい。なお、中心軸方向において、ベアリング装着部１８の下面１８ｄと突起部１１ａの上面とが接するように配置してもよい。しかしながら、水分侵入の抑制という点からは、図示するように両者が離隔した状態で配置することが望ましい。また、図１に示すように、本形態の突起部１１ａは略円環形状をなすよう形成されているが、これに限定されず、例えば楕円形状でもよく、円周方向において等間隔または不等間隔に凸部を配置して突起部としてもよい。
【００２５】
なお、上記筒部１３およびベアリング装着部１８には、防塵や潤滑油の保油のためのシール部材、スナップリングなどの係止部材を嵌合又は係合してもよい。
【００２６】
［第２の実施形態］
本発明に係る第２の実施形態のナックルについて、図２と同様に表示された筒部の拡大断面図である図４を参照して説明する。なお、図４において、上記説明した第１の実施形態と同一の構成要素については同一符号を付しており、詳細な説明を省略する（第３の実施形態について同じ）。
【００２７】
第２実施形態のナックル２０は、図４に示すように、基本的に第１実施形態のナックルと同様に構成されているが、ベアリング９０を下方（一方）から装入するため、中心軸方向において突起部２１ａが上方に配置されている点で相違している。すなわち、本形態のナックル２０では、中心軸方向において、孔部１２の下方（一方）側に配置された下方（一方）開口２８ｇからベアリング９０が装入される点で、第１実施形態とはベアリング９０の装入方向が逆になっている。このため、基体２１の突起部２１ａは、下方開口の上方（他方）側に配置された上方（他方）開口２８ｈの上（外）側に、内方へ向け突起するよう配置されることとなる。
【００２８】
このように突起部２１ａが上方に配置されたナックル２０でも、当該突起部２１ａの底面に、下方（一方）開口２８ｇから装入されたベアリング９０の上面が接触することにより、上記第１実施形態のナックルと同様に、中心軸方向におけるベアリング９０の位置決めおよびスラスト荷重を受けることができる。さらに、本形態のナックル２０では、下記するその製造方法で説明するように突起部２１ａを第１実施形態の突起部１１ａとは上下逆に配置することにより、製品であるナックルに対し鋳造後の中間体に付加される余肉の量を低減することが基体およびベアリング装着部いずれでも可能となり、低コストでナックルを製造することが可能となる。
【００２９】
［第３の実施形態］
本発明に係る第３の実施形態のナックルについて、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態のナックルの正面図であり、筒部１３は断面図となっている。
【００３０】
第３実施形態のナックル４０は、図５に示すように、基本的に第１実施形態のナックルと同様に構成されているが、セグメント状の支持片４８ａ〜４８ｄを複数個（本形態の場合には４個）組み合わせてベアリング装着部４８を構成している点で相違している。すなわち、半径方向における個々の支持片４８ａ〜４８ｄの断面はアーチ形状をなしており、ほぼ同一曲率となるよう形成された内周面が内側を向く姿勢となるよう、円周方向において一定の間隔をあけながら等ピッチ（角度）で配置されている。これにより、４個の支持片４８ａ〜４８ｄの内周面が協働してベアリングが装着される孔部１２を形成することとなる。なお、各支持片４８ａ〜４８ｄの間には筒部（基体）１３を構成している軽合金が介在している。かかる構成のナックル４０によれば、基体１１を構成する軽合金よりも比重の大きな材料で構成されたベアリング装着部４８の重量を軽減することができ、ナックル４０をより軽量化することが可能となる。
【００３１】
上記ナックルの製造方法としては、基体を象った鋳型のキャビティー内の所定位置にベアリング装着部の素材を配置しておき、基体を構成する軽合金を溶融した溶湯をキャビティーに注湯し、ベアリング装着部素材を鋳包む製造方法がある。以下、低圧鋳造法を用いて上記第１実施形態のナックルを製造する製造方法の一例について、図６および７を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本例の製造方法で使用する金型（鋳型）の断面図であり、図７は、図６のＤ部拡大図である。
【００３２】
図６に示すように、第１実施形態のナックルを製造するため本例で用いる金型５０は、上型５０ａと下型５０ｂとで構成され、上型５０ａと下型５０ｂとが型合わせされることでキャビティーが形成される。ここで、鋳型５０のキャビティーの形状は、最終製品であるナックル１０（図１参照）に対し、必要に応じ設定される余肉などが付加された形状の中間体５０ｃが形成されるよう象られている。つまり、この鋳型５０のキャビティーは、中間体５０ｃにおいて、アーム１４〜１７−２等に対応する部分５０ｅと、筒部１３に対応する部分５０ｄが形成されるよう象られている。そして、下型５０ｂには、キャビティーに連通するように配置された湯道１０ｆが形成されており、この湯道１０ｆを通じ矢印Ｆで示すように溶湯がキャビティーに供給される。
【００３３】
ここで、本例の製造方法では、キャビティー内の所定位置にベアリング装着部素材を配置するため、図７に示すように、上記した鋳型５０の上型５０ａに所望の材料で構成されたベアリング装着部素材５８が固定されている。具体的には、下方に伸びる凸部５０ｇを上型５０ａに設けておき、略円筒形状のベアリング装着部素材５８を凸部５０ｇに通し、当該凸部５０ｇに固定せしめている。ここで、ベアリング装着部素材５８の固定方法は特に限定されないが、凸部５０ｇを略円錐台形状とし、この凸部５０ｇの外周面の傾斜角度αに合わせ、ベアリング装着部素材５８の内周面も傾斜させておくことが好ましい。これにより、両者の芯合わせが容易になり、かつベアリング装着部素材５８の押し込みにより生じる弾性変形に伴い矢印Ｅ方向に作用する力で、ベアリング装着部素材５８は凸部５０ｇに押圧され、固定される。
【００３４】
ベアリング装着部素材５８を凸部（金型）５０ｇに固定する方法としては、上記に限定されず、例えば凸部５０ｇの中に磁気回路を設けておき、この磁気回路が生じる磁力で固定する方法、凸部５０ｇの中にその外周面に開口する流路を設け、この流路に減圧装置を接続しておき、減圧して固定する方法、高温の溶湯で分解してガス化する樹脂などで固定する方法、中子を介して固定する方法その他各種の固定方法を利用することができる。
【００３５】
上記のようにベアリング装着部素材５８が配置されたキャビティーに溶湯を注湯し、筒部となる部分５０ｄで当該ベアリング装着部素材５８が鋳包まれた中間体５０ｃが形成される。そして、この中間体５０ｃに加工を施して余肉などを除去することにより、図７において２点鎖線で示す、基体１１、ベアリング装着部１８および好ましくは突起部１１ａを有する最終製品であるナックル１０を得ることができる。なお、ニアネットシェープのため余肉を設けず、ほぼ最終製品の形状で象ったキャビティーに溶湯を注湯し、中間体に対する加工を基本的に施さずにナックルを製造してもよい。しかしながら、この場合でも、ベアリングが装着されるベアリング装着部の内周面には少なくとも加工を施し、寸法精度および面粗さを調整しておくことが望ましい。
【００３６】
次に、第２実施形態のナックルの製造方法について、図８を参照しつつ説明する。図８は、図７と同様に表示された、第２実施形態のナックルを製造するために使用する金型６０の部分拡大断面図である。
【００３７】
この例の製造方法は、基本的に上記第１実施形態のナックルの製造方法と同様であるが、第２実施形態の突起部２１ａは下方に設けられており、上方に設けられた第１実施形態の突起部１１ａとは逆の位置に設けられている点に起因し、特にベアリング装着部素材６８を含み筒部６０ｄの余肉が削減された金型６０であるという点で相違している。すなわち、上記したようにベアリング装着部素材６８が固定される上型５０ａの凸部５０ｇは、略円錐台形状をしおり、その外周面は傾斜面となっている。このため、凸部５０ｇの傾斜角度αが同一であっても、第１実施形態のように上方に突起部１１ａが設ける場合には、この突起部１１ａを形成するため必然的に余肉の量が多くなる。一方で、第２実施形態の突起部２１ａは下方に設けるので、第１実施形態の金型に比べ余肉の量を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０〜４０              自動車用ナックル
１１（２１）            基体
１１ａ（２１ａ）        突起部
１２                    孔部
１３                    筒部
１３ａ                  筒部の内周面
１４（１５〜１７−２）  アーム
１８（４８）            ベアリング装着部
１８ａ                  ベアリング装着部の内周面
１８ｅ（１８ｆ）        ベアリング装着部と基体との接合（接触）界面
１８ｇ（２８ｇ）        一方開口
１８ｈ（２８Ｈ）        他方開口
５０（６０）            金型（鋳型）
５０ａ                  上型
５０ｂ                  下型
５０ｃ                  中間体
５０ｄ                  中間体の筒部に対応する部分
５０ｅ                  中間体のアームに対応する部分
５８（６８）            ベアリング装着部素材
９０                    ベアリング
【図１】
2015164830.tif 000003
【図２】
2015164830.tif 000004
【図３】
2015164830.tif 000005
【図４】
2015164830.tif 000006
【図５】
2015164830.tif 000007
【図６】
2015164830.tif 000008
【図７】
2015164830.tif 000009
【図８】
2015164830.tif 000010