(57)【要約】逆Ｕ字形の形態を有する単一体の主本体を備えた、ファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸が提供される。主本体の端部は、上方に湾曲して１対のグースネック部分を規定する。キングピン穴を有する第一のキングピン保持具は、グースネック部分の１つに固定される一方、キングピン穴を有する第二のキングピン保持具は、他方のグースネック部分に固定される。底部板が主本体に固定され、また、グースネック部分を超えて延びてキングピン保持具に対する座部を提供する端部を有している。【選択図】図２
2011516320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、
逆Ｕ字形の形態を有する単一体の主本体を備え、該単一体の主本体は、
中間部分と、
前記中間部分の一端において設けられた第一のグースネック部分にして、該中間部分と一体的に形成されて上方に湾曲した前記第一のグースネック部分と、
前記中間部分の他端において設けられた第二のグースネック部分にして、該中間部分と一体的に形成されて上方に湾曲した前記第二のグースネック部分と、を備え、
前記主本体に取り付けられた底部板にして、前記第一のグースネック部分に隣接する第一の端部と、前記第二のグースネック部分に隣接する第二の端部とを有する前記底部板と、
前記第一のグースネック部分に取り付けられた第一のキングピン保持具にして、該第一のキングピン保持具を貫通して延びる第一のキングピン穴を有する前記第一のキングピン保持具と、
前記第二のグースネック部分に取り付けられた第二のキングピン保持具にして、該第二のキングピン保持具を貫通して延びる第二のキングピン穴を有する前記第二のキングピン保持具と、をさらに備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項２】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記第一のキングピン保持具は、前記底部板の前記第一の端部に取り付けられ、前記第二のキングピン保持具は、前記底部板の前記第二の端部に取り付けられる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３】
請求項２に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記底部板の前記第一の端部は、前記第一のグースネック部分を超えて延び、前記底部板の前記第二の端部は、前記第二のグースネック部分を超えて延びる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項４】
請求項３に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記底部板の前記第一の端部は、前記第一のキングピン保持具に対する座部を提供する寸法及び形態とされ、前記底部板の前記第二の端部は、前記第二のキングピン保持具に対する座部を提供する寸法及び形態とされる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項５】
請求項４に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記底部板の前記第一の端部は、前記第一のキングピン穴と実質的に整合した、該第一の端部を貫通する第三のキングピン穴を含み、前記底部板の前記第二の端部は、前記第二のキングピン穴と実質的に整合した、該第二の端部を貫通する第四のキングピン穴を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項６】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記第一及び第二のグースネック部分の各々の後側部は、内方に向けてテーパーを付けた部分から成る、タイロッドアームが入り込むための隙間を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項７】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記第一及び第二のグースネック部分の各々の後側部は、切欠いた部分から成る、タイロッドアームが入り込むための隙間を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項８】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、キングピン保持具の各々は、前記主本体の、該キングピン保持具の各々に関係したグースネック部分内に受け入れられた、くびれた部分と、該関係したグースネック部分の外側を延びるヘッド部分とを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項９】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、乗物の懸架システムの車軸ブラケットを更に備え、該車軸ブラケットは、前記グースネック部分の一方に少なくとも部分的に取り付けられる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１０】
請求項９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記車軸ブラケットは、前記主本体の中間部分と、前記グースネック部分の１つとを跨ぐ、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１１】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、頂部半径と、底部半径とを有し、該底部半径は、該頂部半径よりも小さいか又は該頂部半径と等しい、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１２】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、キングピン保持具の各々は、前記関係したグースネック部分の一端と当接するリップ部を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１３】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記主本体の前記中間部分及び前記グースネック部分は、実質的に互いに等しい幅を有する、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１４】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、複数の小さい曲り部から成る複合的曲り部により一部分を規定される、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１５】
請求項１４に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記複合的曲り部の、互いに隣接する前記小さい曲り部間に、実質的に真直ぐな部分が設けられている、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１６】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記キングピン保持具の少なくとも１つは、全体としてＬ字形であり、且つ、該キングピン保持具の少なくとも１つに関係したグースネック部分の外側部分に取り付けられたフランジを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１７】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記キングピン保持具の少なくとも１つは、全体としてＬ字形であり、且つ、該キングピン保持具の少なくとも１つに関係したグースネック部分の内側部分に取り付けられたフランジを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１８】
請求項１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、約１０°から約５０°の間の曲り角度を有する上方の曲り部によってその一部分を規定される、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項１９】
ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、
逆Ｕ字形の形態を有する単一体の主本体を備え、該単一体の主本体は、
中間部分と、
前記中間部分の一端において設けられた第一のグースネック部分にして、該中間部分と一体的に形成されて上方に湾曲した前記第一のグースネック部分と、
前記中間部分の他端において設けられた第二のグースネック部分にして、該中間部分と一体的に形成されて上方に湾曲した前記第二のグースネック部分と、を備え、
前記主本体に取り付けられた底部板をさらに備え、該底部板は、
前記第一のグースネック部分に隣接し且つ該第一のグースネック部分を超えて延びる第一の端部にして、該第一の端部を貫通して延びる第一のキングピン穴を含む前記第一の端部と、
前記第二のグースネック部分に隣接し且つ該第二のグースネック部分を超えて延びる第二の端部にして、該第二の端部を貫通して延びる第二のキングピン穴を含む前記第二の端部と、を有し、
前記第一のグースネック部分及び前記底部板の前記第一の端部に取り付けられた第一のキングピン保持具にして、該第一のキングピン保持具を貫通して延びると共に前記第一のキングピン穴と実質的に整合した第三のキングピン穴を有する、前記第一のキングピン保持具と、
前記第二のグースネック部分及び前記底部板の前記第二の端部に取り付けられた第二のキングピン保持具にして、該第二のキングピン保持具を貫通して延びると共に、前記第二のキングピン穴と実質的に整合した第四のキングピン穴を有する、前記第二のキングピン保持具と、
前記第一及び第三のキングピン穴内に受け入れられた第一のキングピンと、
前記第二及び第四のキングピン穴内に受け入れられた第二のキングピンと、
前記第一のキングピンと接続されると共に第一のタイロッドアームを含む、第一のステアリングナックルと、
前記第二のキングピンと接続されると共に第二のタイロッドアームを含む、第二のステアリングナックルと、
前記第一のタイロッドアームと接続した一端と、前記第二のタイロッドアームと接続した他端とを有するタイロッドと、をさらに備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２０】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記底部板の前記第一の端部は、前記第一のキングピン保持具に対する座部を提供する寸法及び形態とされ、前記底部板の前記第二の端部は、前記第二のキングピン保持具に対する座部を提供する寸法及び形態とされる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２１】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記第一及び第二のグースネック部分の各々の後側部は、内方に向けてテーパーを付けられた部分から成る、タイロッドが入り込むための隙間を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２２】
請求項２１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記第一のステアリングナックルは、前記第一のグースネック部分に対して回転可能であり、前記タイロッドアームは、前記第一のステアリングナックルが真直ぐな位置から約５５°回転したとき、前記第一のグースネック部分の前記タイロッドが入り込むための隙間と出会うようにされる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２３】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記第一及び第二のグースネック部分の各々の後側部は、切欠いた部分から成る、タイロッドが入り込むための隙間を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２４】
請求項２３に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記第一のステアリングナックルは、前記第一のグースネック部分に対して回転可能であり、前記タイロッドアームは、前記第一のステアリングナックルが真直ぐな位置から約５５°回転したとき、前記第一のグースネック部分の前記タイロッドが入り込むための隙間と出会うようにされる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２５】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、前記キングピン保持具の各々は、前記主本体の、該キングピン保持具の各々に関係したグースネック部分内に受け入れられた、くびれた部分と、該関係したグースネック部分の外側を延びるヘッド部分とを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２６】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体において、乗物の懸架システムの車軸ブラケットを更に備え、該車軸ブラケットは、前記グースネック部分の一方に少なくとも部分的に取り付けられる、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸とステアリング組立体。
【請求項２７】
請求項２６に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記車軸ブラケットは、前記主本体の中間部分と、前記グースネック部分の１つとを跨ぐ、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項２８】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、頂部半径と、底部半径とを有し、該底部半径は、該頂部半径よりも小さいか又は該頂部半径と等しい、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項２９】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記キングピン保持具の各々は、前記関係したグースネック部分の一端と当接するリップ部を含む、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３０】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記主本体の中間部分及び前記グースネック部分は、実質的に互いに等しい幅を有する、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３１】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、複数の小さい曲り部から成る複合的曲り部により一部分を規定される、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３２】
請求項３１に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記複合的曲り部の、互いに隣接する前記小さい曲り部間に、実質的に真直ぐな部分が設けられている、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３３】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記キングピン保持具の少なくとも１つは、全体としてＬ字形であり、且つ、該キングピン保持具の少なくとも１つに関係したグースネック部分の外側部分に取り付けられたフランジを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３４】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記キングピン保持具の少なくとも１つは、全体としてＬ字形であり、且つ、該キングピン保持具の少なくとも１つに関係したグースネック部分の内側部分に取り付けられたフランジを備える、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【請求項３５】
請求項１９に記載のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸において、前記グースネック部分の各々は、約１０°から約５０°の間の曲り角度を有する上方の曲り部によってその一部分を規定される、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［００１］  本発明の主題は、全体として乗物用の車軸に関し、特に、ファブリケーテッド（fabricated）構造の乗物用の車軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
［００２］  乗物用の通常のステア車軸組立体は、鍛造Ｉビーム車軸と、キングピンを介して車軸の両端に回動可能に装着した１対のステアリングナックルとを含む。これらは、全体として堅牢で且つ信頼性が高いが、かかる鍛造Ｉビーム車軸は、その形状が制限され、比較的重く且つ比較的多数の切削加工を必要とする。これらは全て製造コスト及び有償荷重（ペイロード）コストの増大につながる。
【０００３】
［００３］  上記のことに鑑みて、ファブリケーテッド構造を有する車軸が開発されている。かかる車軸は、通常、スチール薄板にて製造されており、そのスチール薄板を切断し、その後互いに溶接している。ファブリケーテッド構造を有する車軸は、全体として鍛造Ｉビーム車軸よりも軽量である。少なくとも１つの既知の用途のため、重荷重トラックに対して使用される鍛造Ｉビームステアリング車軸の重量は、約８８キログラム（約１９５ポンド）である一方、同等の通常のファブリケーテッド構造を有する車軸の重量は約５６キログラム（約１２５ポンド）である。重荷重トラックのような商業用乗物を含む、商業用乗物の場合、このことは、実質的に有償荷重の能力の増大につながる。
【０００４】
［００４］  ファブリケーテッド構造を有する車軸の別の利点は、使用する材料（例えば、スチール）は、その材料をより効率良く分配し得るように、巻き拡げることができる点である。このことは、ファブリケーテッド構造を有する車軸をより軽量にし、また、曲げ応力及び捩れ応力の双方に対してより剛性であるようにするのに役立つ。その最たるものとして、ファブリケーテッド構造を有する車軸は、通常、鍛造Ｉビーム車軸よりも切削加工が少なく済む。従って、これらは製造が容易で且つ低コストである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［００５］  既知のファブリケーテッド構造を有する車軸の一例は、その内容を参考として引用し、本明細書に含めた、米国特許第５，８１０，３７７号明細書に示され且つ記載されている。この明細書に開示されたファブリケーテッド構造を有する車軸は、そのときの先行技術に優る顕著な改良であり、また、殆どの目的にとって有用である。しかし、これは、ある不具合を有することが判明している。主として、該ファブリケーテッド構造を有する車軸は、材料を効率良く利用せず、製造時のコスト及び材料の無駄を増大させることになる。
【０００６】
［００６］  この不利益のため、更なる改良された設計の開発が為されるのに到った。例えば、その内容を参考として引用し本明細書に含めた米国特許第６，６０９，７６４号明細書に示し且つ説明したファブリケーテッド構造を有する車軸は、上記の不具合の多くに対処するものである。特に、米国特許第６，６０９，７６４号明細書に記載した車軸は、矩形のブランクから形成した主本体を採用し、無駄になるブランク量は極めて少ない。
【０００７】
［００７］  米国特許第６，６０９，７６４号明細書に記載した車軸は、無駄となる材料の量を成功裏に少なくしたが、それ自体の不利益な点がない訳ではない。例えば、車軸の主本体は、比較的短く、このため、１対の頂部キングピン板及びグースネック部品のような、比較的重い構成要素を多数装着することを必要とする。更に、多数の構成要素は、製造コスト及び複雑さを増すことになる。例えば、１回の製造過程は、各種の構成要素を互いに固定するため、３パスの溶接を採用するものと説明されている。
【０００８】
［００８］  図１は、更に別の既知のファブリケーテッド構造の乗物用の車軸Ａの一部分を示す。車軸Ａは、Ｃ字形の断面を有する真直ぐな主本体Ｂと、該本体に固定した連続的な底部板Ｐとを含む。別個のグースネックＧ（その１つのみを図示）は、主本体Ｂ及び底部板Ｐの端部に溶接する。グースネックＧは、分岐部分Ｆを有する鋳造構成要素として提供され、該鋳造構成要素は、グースネックＧを主本体Ｂに溶接するため追加的な位置を提供する。この既に重い組成であることに加えて、鋳造グースネックＧは、主本体Ｂの端部に比較的急激な遷移部を提供し、この遷移部は、グースネックＧ及び主本体Ｂの一部分を底部板Ｐに固定するため３パス溶接を必要とし、また、グースネックＧの下方の材料Ｍを冗長的に且つ無駄にすることにより車軸Ａの重量を更に増すことになる。
【０００９】
［００９］  従って、上述した欠点の１つ又はより多くを解決し、又はこれと代替的と、本明細書に記載していないが、先行のファブリケーテッド構造を有する車軸に関係したその他の欠点を解決することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，８１０，３７７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６０９，７６４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［００１０］  本明細書に記載し且つ権利請求した装置及びシステムにて具体化することのできる、本発明の主題の幾つかの特徴がある。これらの特徴は、単独にて又は本明細書に記載した主題のその他の特徴と組み合わせて採用することができる。
【００１２】
［００１１］  １つの特徴において、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸は、逆Ｕ字形の形態を有し、また、その各端部に上方に湾曲したグースネック部分を有する中間部分を含む単一体の主本体を備えている。グースネック部分は、主本体の中間部分と一体的に形成されている。底部板は、主本体に固定され、一端は、グースネック部分の一方に隣接し、他端は、他方のグースネック部分に隣接している。車軸は、第一のグースネック部分に固定され且つ貫通して延びる第一のキングピン穴を有する第一のキングピン保持具を更に含む。第二のキングピン保持具は、第二のグースネック部分に固定され且つ、貫通して延びる第二のキングピン穴を有している。
【００１３】
［００１２］  別の異なる特徴において、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸及びステアリング組立体は、逆Ｕ字形の形態を有する単一体の主本体を備えており、該主本体は、中間部分と、その各端に上方に湾曲したグースネック部分とを含む。グースネック部分は、主本体の中間部分と一体的に形成されている。車軸は、上記主本体に固定した底部板を更に含み、該底部板は、グースネック部分の１つに隣接し且つ該１つのグースネック部分を超えて延びる一端と、その他のグースネック部分に隣接し且つ該他のグースネック部分を超えて延びる他端とを有している。第一のキングピン保持具がグースネック部分及び底部板の関係した端部に固定されている。第一のキングピン保持具及び底部板の関係した端部は、貫通して延びる実質的に整合したキングピン穴を含む。第二のキングピン保持具は、その他の第二のグースネック部分及び底部板の関係した端部に固定されている。第二のキングピン保持具及び底部板の関係した端部は、貫通して延びる実質的に整合したキングピン穴を含む。キングピンは、キングピン穴内に受け入れられ、キングピンの各々には、タイロッドアームを含むステアリングナックルが接続されている。タイロッドアームの各々は、タイロッドの一端と接続され、これによりステアリングナックルを互いに関係付ける。
【００１４】
［００１３］  更に異なる特徴において、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸は、単一体の主本体にして、中間部分と、前記主本体の各端にて上方に湾曲したグースネック部分とを有する単一体の主本体を含む。各グースネック部分の後側部は、内方に向けて細くなるようにテーパーを付けた部分を含む、タイロッドアームが入り込むための隙間を与える部分を備えている。タイロッドアーム用の隙間を与える部分の形状は、関連するステアリング組立体と協働してステアリング組立体の回転の度合いを最大にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
［００１４］  以下の詳細な説明において、同様の構成要素は同様の参照番号にて表示されている、以下の図面を繰り返して参照する。
【図１】既知の設計に従って製造したファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の斜視図である。
【図２】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の正面図である。  ２Ａは、図２のファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の後方図である。
【図３】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造した、異なるファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸の頂面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った、図３に示したファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の断面図である。
【図５】本発明に従って提供したファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の主本体を形成するため使用した、矩形の材料片の頂面図である。
【図６】逆Ｕ字形の断面を有するように形成した、図５の矩形の材料片の端面図である。
【図７】上方に湾曲した１対のグースネック部分を有する主本体を規定するように形成した、図６の矩形の材料片の正面図である。
【図８】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造した、異なるファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の正面図である。  ８Ａは、図８のファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の後方図である。
【図９】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造した、代替的なファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の断面図である。
【図１０】テーパー付き部分を有するグースネック部分を提供するように形成した、図７の主本体の後方図である。
【図１１】図１０の線１１−１１に沿った、図１０のグースネック部分の断面図である。
【図１２】図１０の線１２−１２に沿った、図１０のグースネック部分の別の断面図である。
【図１３】図１０の線１３−１３に沿った、図１０のグースネック部分の端面図である。
【図１４】グースネック部分の一部分を縁処理し又は除去した、図１０の主本体の後方図である。
【図１５】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸内に組み込むのに適した底部板の正面図である。
【図１６】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸内に組み込むのに適した、キングピン保持具の斜視図である。
【図１７】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸内に組み込むのに適した、キングピン保持具の斜視図である。
【図１８】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸内に組み込むのに適した、代替的なキングピン保持具及びグースネック部分の斜視図である。
【図１９】１９Ａは、本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸内に組み込むのに適した、別のキングピン保持具及びグースネック部分の後方図である。  １９Ｂは、図１９Ａの線１９Ｂ−１９Ｂに沿った、図１９Ａのキングピン保持具及びグースネック部分の頂面図である。  １９Ｃは、図１９Ａの線１９Ｃ−１９Ｃに沿った、図１９Ａのキングピン保持具及びグースネック部分の端面図である。
【図２０】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造したファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸内に組み込むのに適した、別の代替的なキングピン保持具及びグースネック部分の後方図である。
【図２１】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造し、また、キングピン及び車軸ブラケットを含む、ファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸の端面図である。
【図２２】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造し、また、ステアリング組立体の構成要素を含む、ファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸の斜視図である。
【図２３】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造し、また、ステアリング組立体の構成要素を含む、ファブリケーテッド構造を有する乗物用の車軸の斜視図である。
【図２４】本明細書に記載した原理及び教示に従って製造した代替的なファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の後方図である。
【図２５】ステアリング組立体の構成要素を含む、図２４のファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の斜視図である。
【図２６】ステアリング組立体の構成要素を含む、図２４のファブリケーテッド構造を有する、乗物用の車軸の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［００４１］  本明細書にて開示した実施の形態は、本発明の主題の詳細な説明を提供する目的のためのものである。これらの実施の形態は、更に一例であり、他にいろいろな形態にて実施することができる。このため、本明細書に開示した特定の詳細事項は、特許請求の項に規定された主題を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１７】
［００４２］  図２及び図２Ａは、本明細書に掲げた原理に従って製造した、全体に参照番号１０を付したファブリケーテッド構造の乗物用の車軸を示す。図示した車軸１０は、主本体１２と、底部板１４と、主本体１２の両端に配置された２つのキングピン保持具１６とを含む。車軸１０のこれらの構成要素は、例えば、それらのそれぞれの交差点及び交差線に沿って溶接作業により互いに固定される。
【００１８】
［００４３］  図３及び図４は、同様のファブリケーテッド構造を有する車軸１０ａを示し、より特定的には、本明細書にて以下により詳細に説明するように、その１つがキングピン保持具１６の各々と関係した１対のキングピン１８を含む、いろいろな構成要素の位置を示す。
【００１９】
［００４４］  図５は、主本体１２を形成するため使用される矩形の材料片２０を示す。材料片２０は、最初に、図６に示したような逆Ｕ字形の形態を有するように形成される。本明細書にて使用するように、「Ｕ字形」という語は、広義に使用され、頂部壁に対して垂直な１対の下方に延びる脚部を有する図示した形態に限定されるものではない。その他の形態は、例えば、頂部壁に対して傾斜し又は全体としてＣ字形の断面を提供するように湾曲した下方の脚部を含むことができる。
【００２０】
［００４５］  図５の破線は、図６のＵ字形の形態を形成するように曲げることのできる矩形の材料片２０の部分を示す。本発明の範囲から逸脱せずに、Ｕ字形の主本体を提供するその他の方法を採用することもできる。
【００２１】
［００４６］  次に、主本体１２の端部は上方に湾曲したグースネック部分２２（図７）を規定するよう形成される。図示したグースネック部分２２は、互いに実質的に同一であり、また、主本体１２の中間部分２４により互いに分離されている。中間部分２４は、実質的に真直ぐとして示されているが、これは、本発明の範囲から逸脱することなく、曲線部を含むようにしてもよい。
【００２２】
［００４７］  既知の設計とは対照的に、グースネック部分２２は、主本体に取り付けられた別個の構成要素ではなく、単一体の主本体１２の一体的な部分であることが理解されよう。更に、中間部分２４からの遷移部は平滑であり、米国特許第６，６０９，７６４号明細書に記載されたファブリケーテッド構造を有する車軸及び本願添付の図１に示したファブリケーテッド構造を有する車軸とは対照的に、グースネック部分２２の付近に重なり合う材料すなわち冗長な材料は存在しない。
【００２３】
［００４８］  湾曲したグースネック部分２２は、多数の既知のビーム曲げ又はロール巻き技術の任意のもの、又はその他の成形方法により形成することができる。使用することのできる方法は、（１）最終形状に合うような輪郭形状とした雄型／雌型ダイセット内での押抜き成形方法、（２）側壁の変形を阻止する側部ボルスタを有するプレスブレーキを使用する方法、（３）流体セル（バッグ）プレス法、（４）ロール成形法、（５）引伸ばし成形法、（６）ハイドロフォーミング法（後で矩形のブランクの底部分を除去する）を含む。
【００２４】
［００４９］  グースネック部分を形成する一例としての方法において、多数片マンドレルを主本体の開放した通路内に挿入する。該マンドレルは、３つの片を含んでおり、そのうちの２つの片は、比較的短い端部片であり（グースネック部分に相応する）、また、第３の片は、長い中央片である（主本体の中間部分に相応する）。マンドレル片は、端部を合わせた状態に配置され、また、全体として、成形過程中、主本体が内方に変形するのを防止する。
【００２５】
［００５０］  マンドレルの端部片の各外端は、静止型支持体により支承されており、その内端の各々は、関係した弾性的な支持体により支承されている。弾性的な支持体の各々は、また、マンドレルの中央片の一端を支承している。弾性的な支持体は、変形可能なパッド又は液圧シリンダ等のような、いろいろな形態のものとして提供され、マンドレルの端部片が回動（すなわち、マンドレルの端部片の外端に対する、マンドレルの端部片の内端の相対的な下方への運動）するのを許容することができる。回動機構をマンドレルの端部片の各々と関係させることにより、かかる回動動作を更に促進させることができる。この回動動作は、マンドレルの端部片が、成形過程の間に全体としてグースネック部分の形状に倣うのを許容する。
【００２６】
［００５１］  主本体、マンドレル片及び支持体の上方に、成形ダイ又はラジアスダイが設けられる。成形ダイは、主本体を受け入れる通路を規定する逆Ｕ字形の断面を有している。通路の側部は、側部ボルスタにより規定され、該側部ボルスタは、主本体の下方に延びる脚部に対し全体として倣い、加工工程中に曲げ作用領域内にて脚部が外方に弓なりに曲がるのを防止し、これにより主本体に沿って実質的に均一な幅を保持する。通路の頂部分は、パンチングにより主本体の頂部分と接触するように押し下げられ、また、主本体の最終的な曲がりと同様の形状とされている。材料のバネ性のため、グースネック部分の実際の曲がりは、通常、通路の頂部分の曲率半径よりも僅かに大きい曲率半径を有し、このことは、通路を設計する際に考慮に入れてもよい。
【００２７】
［００５２］  使用時、マンドレル片は支持体上に載置され、また、主本体は、マンドレル片上に配置される。次に、成形ダイを下方に動かして主本体と接触させる。成形ダイの通路の所要外形の頂部分は、弾性的な支持体が下方に動くとき、主本体の中心を下方に押し、かかる運動を許容する。静止型の支持体は、主本体の端部をより上方の位置に維持し、これにより主本体を静止型支持体と隣接する弾性的な支持体との間の領域内にて強制的に曲げる。マンドレルの端部片は、関係した回動機構の回りにて回動し、主本体のこの曲がりを許容する。マンドレル及び側部ボルスタが存在することは、主本体の曲げ部分が内方に又は外方に変形するのを防止し、これにより成形中及び成形後、曲がったグースネック部分にて主本体のＵ字形の断面を維持する。
【００２８】
［００５３］  各グースネック部分２２の頂部及び底部は、互いに異なる半径を有するようにし、例えば、底部半径は図２及び図２Ａの実施の形態にて示したように、頂部半径よりも小さいようにする。これと代替的に、頂部及び底部半径は、１つの代替的なファブリケーテッド構造を有する車軸１０ｂを示す図８及び図８Ａにおけるように、実質的に同一であるようにしてもよい。底部半径は、頂部半径よりも大きくないことが有益であり、それは、さもなければ、グースネックが関係したキングピン保持具１６に向けて延びるとき、グースネックの頂部及び底部は拡がるからである。
【００２９】
［００５４］  本発明の範囲から逸脱せずに、グースネック部分２２の半径は変更することもできる。半径が異なる結果、車軸の特徴は相違するものとなろう。例えば、より大きい半径（例えば、図８及び図８Ａに示したように）の結果、グースネック部分の断面はより大きくなり、このことは、車軸をより堅牢にする傾向となる。しかし、より小さい半径（例えば、図２及び図２Ａに示したもののような）は、グースネック部分が主本体の中心から遠方にて開始するのを許容し、これにより中間部分の長さを増し且つ、関係した懸架システムの車軸ブラケットを適正に配置し且つ方向決めをより容易にする。
【００３０】
［００５５］  関係した乗物の幾何学的形態は、また、グースネック部分２２の半径の因子でもある。例えば、頂部の曲げ角度（すなわち、グースネック部分の頂面の曲げ角度）は、水平線から約１０°から約５０°の範囲とすることができる。国産の乗物と組み合わせて使用したとき、約３０°から約４０°の範囲の頂部曲げ角度が通常、適当である一方、ヨーロッパ製の乗物は、通常、約１０°から約３０°の範囲の小さい頂部曲げ角度を必要とする。これらの曲げ角度は、特定の用途には適当であることが判明しているが、本発明の範囲から逸脱せずに、１０°以下又は５０°以上の曲げ角度を採用することもできる。
【００３１】
［００５６］  更に、主本体を形成するため使用される曲げ半径及び材料に依存して、所望の上昇角度を実現し得るよう、多数の小さい曲げの組み合わせとして曲げ部の各々を提供することが有益である。例えば、図９は、小さい曲げ部Ｔ１、Ｔ２から成る複合的曲げ部Ｔを有するグースネック部分含む車軸を示す。単一の曲げ部ではなく、小さい曲げ部Ｔ１、Ｔ２の組み合わせとして複合的曲げ部Ｔを提供することは、材料に不当な応力を加えることなく、所望の上昇角度を実現することを許容する。小さい曲げ部Ｔ１、Ｔ２は、真直ぐな部分すなわち非曲げ部分Ｓによって分離し、曲げ過程中、フランジ端部の応力を最小にし且つ、複合的曲げ部Ｔに安定性を提供することができる。
【００３２】
［００５７］  １つの実施の形態において、グースネック部分２２は、主本体１２の後側部（図２Ａ、図８Ａ及び図１０）にてテーパー付き部分２６を提供するよう更に形成される。テーパー付き部分２６は、グースネック部分２２と同時に又は逐次的に形成することができる。図示したテーパー付き部分２６の所要外形は、いろいろな位置におけるグースネック部分２２の１つの断面形状を示す、図１１−図１３を参照することで理解することができる。特に、テーパー付き部分２６の角度は、実質的に同一のままであるが、その拡がり程度（すなわち、テーパーを付けたグースネック部分の後脚部の部分）は、グースネック部分２２の外端に向けて増大することが理解されよう。更に、図１０に示したように、テーパー付き部分２６は、グースネック部分２２を超えて主本体１２の中間部分２４内に延びている。テーパー付き部分２６の機能については、本明細書にてより詳細に説明する。
【００３３】
［００５８］  このようにしてグースネック部分２２及びテーパー付き部分２６が形成された場合、主本体１２の脚部の底部は縁処理し（図１４）、比較的平滑な曲線部２８を提供することができ、このことは、本明細書にて以下により詳細に説明するように、底部板１４を主本体１２に固定するとき有益である。これと代替的に、余剰な材料は、材料２０の矩形の片を主本体１２に形成する前のような成形過程の早期に除去することができる。この材料が除去されるときに関係なく、その結果、材料２０の当初の矩形の片から無駄になる材料の量は少量であることが明らかであろう。
【００３４】
［００５９］  図１５は、ファブリケーテッド構造を有する車軸１０の底部板１４を示す。底部板１４は、主曲げ部分３２及び第二の曲げ部分３４により境が設定され、主本体１２の底部の所要外形に適合する実質的に平坦な本体部分３０を提供するよう形成された（例えば、曲げることにより）矩形の材料片として提供される。底部板１４の幅は、主本体の幅に相応するように変更することができ、例えば、主本体のテーパー付き部分に相応する領域にて比較的狭くすることができる。
【００３５】
［００６０］  グースネック部分２２の縁処理した曲線部２８は、平滑な連続面を提供し、これにより底部板１４を主本体１２により容易に且つ確実に固定することを許容する。底部板１４は、図２及び図２Ａに示したように、主本体１２の底部に固定する。底部板１４は、溶接作業により主本体１２に固定することができ、この場合、底部板１４は、便宜な溶接面を提供するよう主本体１２よりも僅かに広い幅であるようにすることができる。
【００３６】
［００６１］  図４に示したように、底部板１４は、主本体１２よりも長くし、主本体の端部を超えて延びる部分は、キングピン保持具座部３６を規定する寸法及び形態とされている。キングピン保持具座部３６の各々には、キングピン１８を受け入れるキングピン穴４０が設けられている（図４）。キングピン穴４０の各々を取り囲むように可能な限り多量の材料を提供し、最大の構造的一体性を提供し得るようにすることが有益である。
【００３７】
［００６２］  １つの実施の形態において、底部板１４は、一定の厚さであり、また、キングピン穴４０の付近にて十分な構造的一体性を提供するよう一定の部分を有している。底部板１４は、比較的厚くし（例えば、主本体１２を形成するため使用する材料よりも厚くする）、損傷する虞れなしにて本体部分３０の長さに沿った任意の点にて乗物をジャッキアップすることを許容するようにすることが有益である。底部板１４の堅牢な厚さは、また、異物の保護効果を提供し、石、泥等によって車軸が曲がり又は損傷されないようにする。このことは、また、輸送中、デッキを締め付ける効果も提供する。更に、比較的厚い底部板は、ファブリケーテッド構造を有する車軸の断面の中立軸線を低くし、このことは、底部板の引っ張り応力を少なくし、これによりその疲労寿命を引き延ばすことになる。
【００３８】
［００６３］  その他の実施の形態において、底部板は、望ましいように、テーパー付きの構造を有することができる。この構造において、底部板は、依然として連続的であるが、テーパーロール巻きし又は切削加工し、全ての位置にて最適な変化する厚さを有するようにする。本発明の範囲から逸脱せずに、底部板の形態に対しその他の変更を採用することもできる。例えば、その内容を参考として引用し本明細書に含めた、ファブリケーテッド構造を有する車軸の底部板に関する、米国特許第６，６０９，７６４号明細書に記載した原理は、本発明によるファブリケーテッド構造を有する車軸と共に採用することができる。
【００３９】
［００６４］  図１６及び図１７は、ファブリケーテッド構造の乗物用の車軸１０に対するキングピン保持具１６の１つを示す。その他のキングピン保持具は、図示したキングピン保持具の鏡像であり、以下の説明は、双方のキングピン保持具に等しく妥当する。
【００４０】
［００６５］  キングピン保持具１６は、中空であり（図１７にて最も良く理解し得るように）、また、ヘッド部分４２を含み、また、くびれ部分４４を含むこともできる。キングピン穴４６は、キングピン保持具座部３６のキングピン穴４０と実質的に整合する設計とした位置にてヘッド部分４２を通じて切削加工され、該キングピン保持具座部３６上にて、キングピン保持具１６が座し、また、最終的に固定される（図４参照）。関係したキングピン穴４０、４６が適正に整合されることを保証するため、最初に、キングピン保持具１６をキングピン保持具座部３６に固定し、次に、穴４０、４６を同時に切削加工することが有益である。
【００４１】
［００６６］  キングピン保持具１６のくびれ部分４４は、ヘッド部分４２よりも小さい断面を有し（図１７）、このことは、ヘッド部分４２を図４に示したように、主本体１２の隣接するグースネック部分２２内に受け入れることを許容する。図示したくびれ部分４４は、関係は、関係したグースネック部分２２のテーパー付き部分２６に相応する傾斜した側壁４８を有し、主本体１２からキングピン保持具１６までの平滑な遷移部を提供し、これにより車軸１０の疲労寿命を改善する。
【００４２】
［００６７］  ヘッド部分４２とくびれ部分４４との間の境界面はリップ部５０を規定し、該リップ部は、関係したグースネック部分２２の端部に対して当接し、キングピン保持具１６が関係したグースネック部分２２の通路内に過度に挿入されるのを防止する。該リップ部５０は、これにより、キングピン保持具１６が底部板１４及び主本体１２に固定される前に、該キングピン保持具を適正に配置するのを助ける。該リップ部５０は、また、キングピン保持具１６を主本体１２に固定するための面としても作用する。キングピン保持具１６は、溶接のような、多数の手段の任意のものにより底部板１４及び主本体１２に固定することができる。溶接作業を使用してキングピン保持具１６を固定する場合、底部板１４のキングピン保持具座部３６はヘッド部分４２の周縁を超えて延びて便宜な溶接面を提供することが有益である。
【００４３】
［００６８］  図１８は、実質的に円筒状の形状を有する代替的なキングピン保持具１６ａを示し、このキングピン保持具１６ａは、比較的細長いグースネック部分２２ａに固定され、これによりキングピン保持具の寸法を最小にする。図１８の実施の形態は、キングピン保持具は中空ではあるが、車軸のその他と比較して比較的重いため、有益である。キングピン保持具の主要な機能は、キングピンに対して耐久性のある接続点を提供し、このため、キングピン穴に対する支持体及び構造体を提供するため必要ではない全ての材料を解消する点にて有益である。図１８に図示したように、キングピン保持具の寸法は、グースネック部分を含む、主本体の長さを最大にすることにより最小にし、これにより小型のキングピン保持具があればよいようにすることができる。本発明の範囲から逸脱せずに、その他のキングピン保持具の形態を採用することもできる。
【００４４】
［００６９］  図１９Ａ−１９Ｃは、全体としてＬ字形であり、また、立ち上りフランジ５２と、上側フランジ５４とを有する、別の更なる代替的なキングピン保持具１６ｂを示す。グースネック部分２２ｂは、底部板１４の実質的に長さだけ延びて、このため主本体の通路の開放した端部を閉じるため（立ち上りフランジ５２を使用して）、また、グースネック部分２２ｂの頂面の端部を覆うため（上側フランジ５４を使用して）、小型のキングピン保持具１６ｂのみが提供される。上側フランジ５４は、グースネック部分２２ｂの外側にて固定され、キングピン穴４６にて追加的な材料及び強度を提供する。図１９Ｂに示したように、キングピン保持具１６ｂは、提供されるならば、グースネック部分２２ｂのテーパー付き部分２６に全体として順応するようテーパーを付けることができる。
【００４５】
［００７０］  図２０は、更に小型のＬ字形のキングピン保持具１６ｃを提供する、図１９Ａ−１９Ｃのキングピン保持具１６ｂの１つの変更例を示す。図２０のキングピン保持具１６ｃは、主本体の通路内に実質的に受け入れて、これによりプラグとして効果的に作用するような寸法及び形態とされている。キングピン保持具１６ｃは、通路と実質的に同一の幅を有し、立ち上がるフランジ５６は、通路と実質的に同一の高さを有する。下側のフランジ５８は、通路内に嵌り、且つグースネック部分２２ｂの内側に固定される点を除いて、図１９Ａ−１９Ｃのキングピン保持具１６ｂの上側フランジ５４と同等である。
【００４６】
［００７１］  ファブリケーテッド構造を有する車軸１０を完全にファブリケーテッド構造のとき、追加的な構成要素を追加することができる。例えば、図２１は、例えば、機械的締結具により主本体１２に固定した懸架システム用の車軸座部を形成する車軸ブラケット６０を示す。第二の車軸ブラケット（図示せず）が車軸１０の反対側に固定されている。いろいろな図面にて示したように、主本体は、上記の機械的締結具を受け入れる貫通穴３８を含むことができる。
【００４７】
［００７２］  車軸ブラケット６０を適正に整合させるため、車軸ブラケットは、主本体１２の中間部分２４の平坦な部分に固定することが有益であろう。しかし、望まれるように、車軸ブラケット６０は、関係した乗物の形態に依存して、湾曲したグースネック部分２２に少なくとも部分的に固定されるようにしてもよい。例えば、車軸ブラケット６０は、グースネック部分２２及び中間部分２４の双方に同時に固定し、主本体１２の２つの部分を効果的に跨ぐようにしてもよい。グースネック部分２２上に少なくとも部分的に配置することが車軸ブラケット６０の機能を妨げるならば、車軸ブラケット６０の頂部又は下側部は、望ましいように、切削加工し、又はその他の方法にて形態を規定することができる。グースネック部分２２にて主本体１２の脚部の一体性を適正に保つならば（すなわち、成形過程の間又は成形過程の後、変形し又は外方に曲がるのを許容しないことにより）、車軸ブラケットとグースネック部分２２との間の最も容易で且つ最も信頼性の高い接続部を許容することが理解されよう。
【００４８】
［００７３］  図２１は、また、キングピン保持具１６の１つ及び底部板１４の整合した穴内に受け入れられるキングピン１８も示す。ステアリングナックル６２（図２２及び図２３）は、既知の手段によりキングピン１８に接続されている。図２３は、グースネック部分２２のテーパー付き部分２６の機能を示す。特に、テーパー付き部分２６は、ステアリングナックル６２のタイロッドアーム６４に対し、より大きく動けるための隙間（クリアランス）を与え、これによってより大きい回転度を許容する。図示した実施の形態において、ステアリングナックル６２は、タイロッドアーム６４が車軸１０と接触する前に、図２２の真直ぐな位置から約５５°回転させることができる。
【００４９】
［００７４］  図２４−２６は、テーパー付きではなくて、押抜きし又はディンプル成形し又は切り欠いた部分６６を有するグースネック部分２２が設けられた１つの代替的なファブリケーテッド構造を有する車軸１０ｃを示す。切り欠いた部分６６は、グースネック部分２２の後側部の凹部に類似しており、テーパー付き部分と同一の機能を提供し、この凹部は、図２６に示したように、タイロッドアーム６４が車軸と接触する前、真直ぐな位置から約５５°回転するステアリングナックル６２を受け入れるためである。
【００５０】
［００７５］  従来の設計に従ってステアリングナックル６２と関係した、タイロッド６８が図２２及び図２３にも示されている。タイロッド６８に対し追加的な隙間を提供する必要があるならば、主本体１２の中間部分２４の後脚部又は壁は、テーパー付きとし又は内方に傾斜させ、グースネック部分２２のテーパーに適合するか又は、タイロッド６８を受け入れるのに特に適した独立的な所要外形を有するようにすることができる。
【００５１】
［００７６］  本発明は、特定の一例としての特徴に関して説明したが、この説明は、限定的な意味にて解釈されるべきではないことが理解されよう。特許請求の項により規定された本発明の思想及び範囲から逸脱せずに、一例としての実施の形態に対しいろいろな変更及び改変を為すことができる。更に、かかる変更及び改変の全ては、当該技術の当業者により特許請求の範囲の１つ又はより多くの要素と等価的であり、また、法律により許容される全範囲にわたって、かかる請求項に包含されるべきものであることが理解されよう。
【図１】
2011516320.tif 000003
【図２】
2011516320.tif 000004
【図２Ａ】
2011516320.tif 000005
【図３】
2011516320.tif 000006
【図４】
2011516320.tif 000007
【図５】
2011516320.tif 000008
【図６】
2011516320.tif 000009
【図７】
2011516320.tif 000010
【図８】
2011516320.tif 000011
【図８Ａ】
2011516320.tif 000012
【図９】
2011516320.tif 000013
【図１０】
2011516320.tif 000014
【図１１】
2011516320.tif 000015
【図１２】
2011516320.tif 000016
【図１３】
2011516320.tif 000017
【図１４】
2011516320.tif 000018
【図１５】
2011516320.tif 000019
【図１６】
2011516320.tif 000020
【図１７】
2011516320.tif 000021
【図１８】
2011516320.tif 000022
【図１９Ａ】
2011516320.tif 000023
【図１９Ｂ】
2011516320.tif 000024
【図１９Ｃ】
2011516320.tif 000025
【図２０】
2011516320.tif 000026
【図２１】
2011516320.tif 000027
【図２２】
2011516320.tif 000028
【図２３】
2011516320.tif 000029
【図２４】
2011516320.tif 000030
【図２５】
2011516320.tif 000031
【図２６】
2011516320.tif 000032
【国際調査報告】
2011516320.tif 000033