(57)【要約】  車両サスペンションのためのコントロールアームが提供される。コントロールアームはコントロールアーム本体を含み、コントロールアーム本体は、ホイールアセンブリに装着するためのコネクタと、コントロールアームを車両フレームと結合するための水平ブッシングと、これもコントロールアームを車両フレームと結合するための鉛直ソケットとを有する。鉛直ソケットは、コントロールアーム本体の開口に圧入されるハウジングと、ハウジング内部を通って延在し車両フレームと係合するためのスタッドとを有する。軸受が、ハウジングの内部においてハウジングとスタッドとの間に配置される。スタッドは丸い外面を有し、軸受は、スタッドに対して軸受およびハウジングが回転運動できるようにするための丸い内面を有する。保持部材が、ハウジングの内部ボアの中で軸受を保持するためにハウジングと軸受に係合している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両サスペンションのためのコントロールアームであって、
コントロールアーム本体を備え、前記コントロールアーム本体は、ホイールアセンブリに装着するためのコネクタと、長手方向に延在し前記コントロールアーム本体を車両フレームと結合するための水平ブッシングとを有し、
前記コントロールアーム本体の開口に圧入されたハウジングを備え、前記ハウジングは鉛直軸に沿って第１の開放端と第２の開放端との間に延在し、前記ハウジングは前記第１の開放端と前記第２の開放端との間に延在する内部ボアを有し、
前記ハウジングの前記内部ボアの中に配置された軸受を備え、前記軸受は湾曲した内面を有し、
前記軸受および前記ハウジングと係合し前記軸受を前記ハウジングの前記内部ボアの中で保持する保持部材と、
前記ハウジングの前記内部ボアの中を通って前記第１の開放端と第２の開放端を超えて延在し前記ハウジングの両側において前記車両フレームと係合するためのスタッドとを備え、前記スタッドは、前記スタッドおよび前記車両フレームに対して前記ハウジングおよび前記コントロールアーム本体が回転運動できるよう、前記軸受の前記湾曲した内面と滑り係合する湾曲した外面を有する、コントロールアーム。
【請求項２】
軸方向において前記軸受と前記保持部材との間に配置されたばねをさらに備える、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項３】
前記ハウジングの一端は径方向内側に曲げられて前記保持部材と係合する、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項４】
前記スタッドの前記湾曲した外面は半球形状である、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項５】
前記スタッドは通路を有し、前記通路は、前記スタッドの中を軸方向に延在し、前記スタッドを前記車両フレームと結合するための固定具を収容する、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項６】
前記固定具はボルトである、請求項５に記載のコントロールアーム。
【請求項７】
前記ハウジングは金属からなる、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項８】
前記金属のハウジングを実質的に周方向に囲むエラストマー材料のクッションと、前記ラバークッションを実質的に周方向に囲む金属のケーシングとをさらに備える、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項９】
前記保持部材は、前記スタッドに対する前記ハウジングの前記回転運動を促進するために前記軸受の反対側における側面が面取りされ、前記保持部材の反対側にある、前記ハウジングの前記開放端のうちの一方が、前記スタッドに対する前記ハウジングの前記回転運動をさらに促進するために面取りされる、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項１０】
前記ハウジングは、少なくとも部分的に湾曲しかつ前記スタッドの前記湾曲した外面と滑り接触する内面を有する、請求項１に記載のコントロールアーム。
【請求項１１】
車両サスペンションのためのコントロールアームの製造方法であって、
軸受の湾曲した内面を、軸方向に延在するスタッドの湾曲した外面と滑動可能に結合することによって前記スタッドに対して前記軸受が回転運動できるようにすることと、
軸方向において間隔を開けられた開放端を有するハウジングの内部ボアの中に前記軸受を位置決めして、前記スタッドが、対向する前記開放端を通って前記ハウジングを超えて延在することにより、前記スタッドに対して前記ハウジングが回転運動できるようにすることと、
保持部材を前記ハウジングと前記軸受に係合させて前記軸受を前記ハウジングの内部ボアの中で保持することと、
前記ハウジングを、コントロールアーム本体の開口に圧入することにより前記スタッドに対して前記コントロールアーム本体が回転運動できるようにすることとを含む、方法。
【請求項１２】
前記ハウジングの前記内部ボアの中において前記軸受と前記保持部材との間にばねを配置するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ハウジングの一部を変形させて前記保持部材と係合させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年６月４日に出願された出願番号第６１／６５６，０９４号の利益を主張する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は概してコントロールアームおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
現在多くの自動車両は、マクファーソン・ストラット（MacPherson strut）システムまたはダブルウィッシュボーン（double-wishbone）システムとして一般的に知られているサスペンションシステムを用いている。このようなシステムは通常、ロワ（lower）コントロールアーム（Ａアームとも呼ばれている）を含む。このアームは、コーナリング中、または、路面のポットホール等の異物に反応して、車両フレームに対して旋回することにより、ホイールおよびタイヤがフレームに対して上方向および下方向に動くことができるようにするものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１において、マクファーソン・ストラット型のサスペンションシステム用のロワコントロールアーム１０が全体的に示されている。ロワコントロールアーム１０は、ハブアセンブリのステアリングナックル（図示せず）と接続するためのボールジョイント１２と、車両フレーム（図示せず）に対するロワコントロールアーム１０の旋回運動をガイドするための一対のブッシング１４、１６とを含む。これらブッシングのうちの一方は、長手方向に延在するボルト（図示せず）を中心として車両フレームに対して旋回するように構成された水平ブッシング１４である。他方のブッシング１６は、鉛直方向に延在するボルト（図示せず）を中心として車両フレームに対して旋回するように構成された鉛直ブッシングである。
【０００５】
次に図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、従来の鉛直ブッシング１６が全体的に示されている。図２Ｃに最もよく示されているように、従来の鉛直ブッシング１６は、ロワコントロールアーム１０の開口に圧入される外側金属スリーブ１８と、ラバークッション２０と、内側金属スリーブ２２とを有する。ラバークッション２０は、外側金属スリーブ１８と内側金属スリーブ２２との間で径方向に延在しこれらスリーブを相互接続する。動作時、車両が路面のポットホールに遭遇したときなどにおいて、車両サスペンションが動いている間、内側金属スリーブ２２は、外側金属スリーブ１８に対して旋回するまたはねじれる。ラバークッション２０は、弾性変形することによってこれらスリーブ１８、２２間の旋回運動を可能にするとともに、ラジアル荷重を吸収するかまたはラジアル荷重が原因で変形する。このため、車両の運転中、ラバークッション２０は、ラジアル荷重の影響もねじり荷重運動の影響も受ける。ラジアル荷重およびねじり運動の影響を受けると、ラバークッション２０が劣化することによって、車両ブッシング１６の寿命が短縮される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
本発明のある局面は、他の周知のコントロールアームと比較して耐久性が改善され寿命がより長い車両サスペンション用の改善されたコントロールアームを提供する。このコントロールアームはコントロールアーム本体を含み、コントロールアーム本体は、ホイールアセンブリに装着するためのコネクタと、長手方向に延在しコントロールアーム本体を車両フレームと結合するための水平ブッシングと、鉛直方向に延在しこれもコントロールアーム本体を車両フレームと結合するための鉛直ソケットとを有する。コントロールアーム本体の開口にハウジングが圧入される。ハウジングは、鉛直軸に沿って第１の開放端と第２の開放端との間に延在し、これら開放端の間で延在する内部ボアを有する。軸受がハウジングの内部ボアの中に配置され、軸受は湾曲した内面を有する。保持部材が、ハウジングおよび軸受と係合し、ハウジングの内部ボアの中で軸受を保持する。スタッドが、ハウジングの両側において車両フレームと係合するために、ハウジングの内部ボアの中を通って第１および第２の開放端を超えて延在する。スタッドおよび車両フレームに対してハウジングおよびコントロールアーム本体が回転運動できるようにするために、スタッドは、軸受の湾曲した内面と滑り係合する湾曲した外面を有する。動作時において、スタッドに対するハウジングおよびコントロールアーム本体の回転運動は、鉛直ソケットに対して殆ど乃至全くダメージを与えないので、コントロールアームの耐久性および動作寿命が改善される。
【０００７】
本発明の上記およびその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明が添付の図面との関連で考慮されることによってより深く理解されるようになったときに、容易に認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の鉛直ブッシングを有する従来のコントロールアームの立面斜視図である。
【図２Ａ】図１の従来の鉛直ブッシングの斜視図である。
【図２Ｂ】図１の従来の鉛直ブッシングの平面図である。
【図２Ｃ】図１の従来の鉛直ブッシングの側面断面図である。
【図３】鉛直ソケットの第１の代表的な実施の形態を含むコントロールアームの立面斜視図である。
【図４】車両フレームおよびコントロールアーム本体に結合された鉛直ソケットの第１の代表的な実施の形態の断面図である。
【図５】鉛直ソケットの第１の代表的な実施の形態の別の断面図であり、一方向に旋回してまたはねじれているコントロールアーム本体を示す。
【図６】鉛直ソケットの第１の代表的な実施の形態のさらに他の断面図であり、反対方向に旋回してまたはねじれているコントロールアーム本体を示す。
【図７】鉛直ソケットの第１の代表的な実施の形態の分解図である。
【図８】従来の鉛直ブッシングとの比較における第１の代表的な実施の形態の性能を示す図である。
【図９】鉛直ソケットの第２の代表的な実施の形態の断面図である。
【図１０】鉛直ソケットの第２の代表的な実施の形態の断面図である。
【図１１】鉛直ソケットの第３の代表的な実施の形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
可能な実施の形態の説明
図面を参照して、いくつかの図において同様の番号は対応する部品を示しており、図３に、車両サスペンションにおいて使用される代表的なコントロールアーム２４が全体的に示されている。コントロールアーム２４は、たとえばマクファーソン・ストラットサスペンションまたはダブルウィッシュボーンサスペンションを含む、ある範囲のさまざまな種類の車両サスペンションでの使用のために構成されている。この代表的なコントロールアーム２４は、コントロールアーム本体２６と、ホイールアセンブリ（図示せず）に装着するための（ボールジョイント等の）コネクタ２８と、長手方向に延在しコントロールアーム本体２６を（図４に示される）車両フレーム３２に接合するための水平ブッシング３０と、鉛直方向に延在し、これもコントロールアーム本体２６を車両フレーム３２に接合するための鉛直ソケット３４とを含む。図４〜図６を参照して、車両サスペンションの動作中、たとえばホイールアセンブリが路面のポットホールまたは異物に遭遇したとき、（図３に示される）鉛直ソケット３４および水平ブッシング３０は、コントロールアーム本体２６を車両フレーム３２に対して回転させることにより、ホイールアセンブリ上のタイヤと道路との接触を維持するとともに車両内の搭乗者の乗り心地を高める。
【００１０】
引続き図４〜図６を参照して、コントロールアーム本体２６と車両フレーム３２とに係合している鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態が示されている。この代表的な鉛直ソケット３４は、コントロールアーム本体２６の開口に圧入されたハウジング３６を含む。ハウジング３６は、たとえば鋼鉄またはアルミニウム合金を含む任意の所望の金属から形成されたものであればよい。ハウジング３６は、鉛直軸Ａに沿い開放上端３８と開放下端４０の間に延在する内部ボアを有する。鉛直ソケット３４はまた、ハウジング３６の内部ボアの中を通りハウジング３６の上端および下端４０を超えて軸方向に延在するスタッド４２を含む。示されているように、スタッド４２は、ハウジング３６の上および下双方で車両フレーム３２と係合している。より正確には、第１の代表的な実施の形態において、スタッド４２はボルト４４を通して車両フレーム３２に接合される。ボルト４４は、スタッド４２の中およびボルト４４に接合されたナット４８の中の、軸方向に延在する通路４６を通って延在する。しかしながら、これに代えて、スタッド４２を任意の適切な固定手段を通してフレーム３２に装着してもよいことが理解されるはずである。サスペンションシステムの通常動作中において、コントロールアーム本体２６および金属ハウジング３６がフレーム３２およびスタッド４２に対して上方向および下方向に旋回している間、ボルト４４は、スタッド４２を車両フレーム３２に対して固定する。コントロールアーム本体２６および金属ハウジング３６のこの動きは、図５および図６に示される。スタッド４２は、（耐摩耗性改善のために）熱処理されたＳＡＥ合金鋼等の任意の適切な金属から形成されたものであればよい。
【００１１】
代表的なスタッド４２は、丸い中央部５０と、丸い中央部５０の軸方向両側に配置された、概ね円錐台形状の一対の端部５２とを含む。丸い中央部５０の外面は概ね半球形である。軸受５４が、ハウジング３６の内部ボアの中に配置され、スタッド４２の丸い中央部５０と滑動可能に係合することによって、ハウジング３６およびコントロールアーム本体２６がスタッド４２に対して回転運動できるようにする。具体的に、軸受５４は、スタッド４２の中央部５０の曲率と概ね一致する曲率を有する湾曲した内面を有することによって、これら構成部品間に滑動可能な界面を与える。軸受５４は、金属、炭素繊維ポリマー、エンジニアリングポリマー、またはスタッド４２と軸受５４の間に低摩擦界面を与える任意の適切な材料から形成されたものであればよい。グリースまたは任意の他の潤滑剤をハウジング３６の内部ボアの中に含めることによって、スタッド４２と軸受５４の間の摩擦をさらに低下させてもよい。
【００１２】
鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態において、軸受５４は、一体型のスナップオン方式の軸受５４であり、スタッド４２の丸い中央部と、その赤道部分の鉛直方向上下双方で係合する。図７に最もよく示されるように、第１の代表的な実施の形態の軸受５４は、スタッド４２の丸い中央部５０の上に軸受５４をスナップオン式で嵌められるようにする複数のスロット５６を含む。スロット５６は、グリースを運んでスタッド４２と軸受５４の間の接触面を潤滑するための流路の役割も果たす。
【００１３】
再び図４〜図６を参照して、第１の代表的な実施の形態の鉛直ソケット３４はさらに、ハウジング３６の開放上端３８の隣に配置されハウジング３６の内部ボアの中で軸受５４を保持する保持部材５８またはカバープレートを含む。具体的には、鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態において、軸受５４は、軸方向の一方側ではハウジング３６自体の湾曲形状によって捕えられ、軸方向の他方側では保持部材５８によって捕えられる。ハウジング３６上の突起６０が内向きに曲げられて保持部材５８のフランジと係合することにより、保持部材５８および軸受５４をハウジング３６の内部ボアの中で保持する。保持部材５８を、スピン、クリンプ、またはねじ接続を含む任意の適切な接続によってハウジング３６と係合させてもよいことが、理解されるはずである。
【００１４】
第１の代表的な実施の形態において、ばね６２が、軸方向において保持部材５８と軸受５４の間に配置されることによって、軸受５４をハウジング３６の下端４０に向けて付勢する。ばね６２は、好ましくは皿ばね６２（ワッシャーばね６２としても知られている）であるが、その代わりに、たとえばＯ−リングまたはラバークッションを含む任意の適切な種類のばね６２を用いてもよい。ばね６２により、製造中の交差および鉛直ソケット３４の組立ての改善が可能になる。
【００１５】
保持部材５８と、保持部材５８の反対側の端部であるハウジング３６の開放下端４０は、いずれも面取りされて、内部ボアの各端部の開口が概ね円錐台形状となるようにしている。スタッド４２の円錐台形状の端部５２と、ハウジング３６および保持部材５８の面取りされた面によって、ハウジング３６およびコントロールアーム本体２６の、スタッド４２および車両フレーム３２に対する旋回運動が可能になる。
【００１６】
鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態はさらに、エラストマー材料からなる一対のブーツ６４を含む。ブーツ６４のうちの一方は、スタッド４２の一方端に隣接する溝６６に対して、かつ、ハウジング３６の下端４０の軸方向に延在するフランジ６８に対して封止される。他方のブーツ６４は、スタッド４２の他方端の溝６６に対して、かつ、保持部材５８の外面に対して封止される。各ブーツ６４は、自身が封止される各構成部品に対し圧入係合するために少なくとも部分的にオーバーモールドされた一対の金属インサート７０を有する。ブーツ６４は、スタッド４２の丸い中央部５０および軸受５４と、グリースまたは潤滑剤との接触が維持されるようにし、かつ、破片およびその他の汚染物質が鉛直ソケット３４の内部構成部品に近付かないようにする。
【００１７】
動作時、スタッド４２に対するハウジング３６の回転運動およびラジアル荷重は、鉛直ソケット３４にダメージを殆ど乃至全く与えないので、他の周知の鉛直ブッシングと比較して、鉛直ソケット３４の耐久性および動作寿命が改善される。鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態は、性能における損失が殆ど乃至全くない状態で、従来の鉛直ソケットよりもおよそ１０倍長持ちすることがわかっている。たとえば、図８に示されるテスト結果は、第１の代表的な実施の形態の鉛直ソケット３４が、１００万サイクル以上故障することなく別格の動作性能を提供し得るのに対し、図１および図２Ａ〜図２Ｃの従来の鉛直ブッシングは通常、約１００，０００サイクルで故障する。鉛直ソケット３４によって、コントロールアーム本体２６から車両フレーム３２に対して径方向の力を伝達することも可能になる。
【００１８】
鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態を組立てるには、好ましくは軸受５４を先ずスタッド４２の丸い中央部５０と係合させ、次に、これら構成部品をハウジング３６の内部ボアの中に挿入する。次に、軸受５４が適所にある状態で、皿ばね６２を軸受５４の上面上に配置する。その後、皿ばね６２が軸方向において保持部材５８と軸受５４の間に挟まれるように、保持部材５８を皿ばね６２の上面上に配置する。その代わりに、皿ばね６２が含まれていない場合は保持部材５８を軸受５４の上面上に直接配置すればよい。次に、ハウジング３６上の突起６０を径方向内側に曲げるかまたは機械的に変形させて、保持部材５８、（含まれているならば）皿ばね６２、および軸受５４すべてをハウジング３６の内部ボアの中に固定する。次に、ブーツ６４を対応するそれぞれの構成部品に対して封止する。その後、鉛直ソケット３４を、コントロールアーム本体２６の開口に圧入し、車両フレーム３２およびホイールアセンブリに装着すればよい。
【００１９】
図９に、鉛直ソケット１３４の第２の代表的な実施の形態が全体的に示されており、同様の番号に１００を加えたものを用いることによって上記第１の代表的な実施の形態に対応する特徴を示す。第２の代表的な実施の形態は、上記鉛直ソケット３４の第１の代表的な実施の形態と同様であるが、皿ばね６２がない。第２の代表的な実施の形態では、保持部材１５８が軸受１４２の上面と直接係合する。
【００２０】
図１０に、鉛直ソケット２３４の第３の代表的な実施の形態が全体的に示されており、同様の番号に２００を加えたものを用いることによって上記第１の代表的な実施の形態に対応する特徴を示す。この代表的な実施の形態において、概ね円筒形のラバークッション２７２が、金属ハウジング２３６の周りに配置されこれを実質的に囲んでおり、外部ケーシング部２７４がラバークッション２７２を実質的に囲んでいる。このため、第３の代表的な実施の形態では、外部ケーシング２７４が、鉛直ソケット２３４の径方向最も外側にある部品である。外部ケーシング２７４の大きさは、（図３のコントロールアーム本体２６等の）コントロールアーム本体の開口に圧入される大きさにされる。動作時、ラバークッション２７２は、コントロールアーム本体と車両フレームの間の径方向の力を吸収する。ブーツ２６４各々の一端は、スタッド２４２の溝２６６と係合し、各ブーツ２６４の他端は外部ケーシング２７４上のリップとラバークッション２７２の間に挟まれる。加えて、外部ケーシング２７４は、その中に形成されたビード２７６を含み、このビードは、コントロールアーム本体の開口に鉛直ソケット２３４を挿入したときの停止点として機能する。ラバークッション２７２は、ウレタンゴム等の任意の適切なエラストマー材料で形成すればよく、外部ケーシング２７４は低炭素鋼１０１０等の任意の適切な金属で形成すればよい。
【００２１】
図１１に、鉛直ソケット３３４の第４の代表的な実施の形態が全体的に示されており、同様の番号に３００を加えたものを用いることによって上記第１の代表的な実施の形態に対応する特徴を示す。上記第３の代表的な実施の形態と同様、第４の代表的な実施の形態は、ラバークッション３７２と外部ケーシング３７４とを含む。しかしながら、この代表的な実施の形態では、軸受３５４のみが、スタッド３４２上の湾曲した中央部３５０の上側領域と係合し、ハウジング３３６は、湾曲した中央部３５０の下側領域と滑動可能に係合する湾曲面を有する。このため、軸受３５４およびハウジング３３６双方が、スタッド３４２と滑り接触している。よって、ばね３６２は、予荷重を軸受３５４に与え、この軸受は予荷重をスタッド３５４に伝達する。この代表的な実施の形態において、ワッシャ３７８が外部ケーシング３７４の一端の隣に配置される。加えて、この代表的な実施の形態において、スタッド３４２の端部３５２は、概ね円筒形であって、円錐台形状ではない。
【００２２】
上記教示に照らして、本発明の多くの変更および変形が、可能であり、本発明の範囲の中で、具体的に記載されているやり方以外のやり方で実施し得ることが、明らかである。
【図１】
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【図２Ａ】
2015526325.tif 000004
【図２Ｂ】
2015526325.tif 000005
【図２Ｃ】
2015526325.tif 000006
【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】
2015526325.tif 000011
【図８】
2015526325.tif 000012
【図９】
2015526325.tif 000013
【図１０】
2015526325.tif 000014
【図１１】
2015526325.tif 000015
【国際調査報告】
2015526325.tif 000016
2015526325.tif 000017