JP4321503B2

JP4321503B2 - サスペンション用軸受

Info

Publication number: JP4321503B2
Application number: JP2005211068A
Authority: JP
Inventors: 広矢野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: US7891472B2; EP1745952A1; US20070017762A1; DE602006004261D1; EP1745952B1; JP2007022481A

Description

本発明はサスペンション用軸受、特にストラット式サスペンション用の軸受に関する。

車両のサスペンション形式の一つであるストラット式サスペンションには、ストラット軸の上端部と車体側支持部との間にサスペンション用の軸受が介装されている。一般に、車両のサスペンション装置では、操舵時（ハンドル操作時）において軽快なステアリング操作が求められる一方、直進走行時（ハンドル中立時）においては、路面の凹凸等によって生じる車輪の振れがハンドルに伝達されて走行安定性が損なわれないことが求められる。

従来のストラット式サスペンション用軸受は、操舵時において一対の軌道輪が相対回転することにより、ステアリング操作時の回転トルク（回転抵抗）を小さくする機能を有している。しかしながら、直進走行時においても操舵時と同等の回転抵抗であるため、走行安定性が保てない傾向がある。そのため、これまではステアリング機構そのものに回転トルクの可変構造（例えば、遊星ギアとモータとを用いたバリアブルギアレシオ機構）を組み込んで、直進走行時の回転抵抗を得ているが、構造が複雑でコストが高くなる問題がある。

本発明の課題は、直進走行時の走行安定性を損なわないような回転抵抗を簡単な構造で安価に得ることのできるサスペンション用軸受を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明に係るサスペンション用軸受は、
ストラット軸の上端部に固定されるとともに複数の転動体を支持する環状の第一軌道面を形成する第一軌道輪と、車体側支持部に固定されるとともに前記転動体を挟んで前記第一軌道面に対向する環状の第二軌道面を形成する第二軌道輪とを有するサスペンション用軸受であって、
前記第一軌道輪には、前記第二軌道面側に向って突出する第一係合部が前記第一軌道面の周方向の所定角度範囲にわたって形成される一方、
前記第二軌道輪には、前記第一軌道面側に向って突出するとともに前記第一軌道輪との相対回転の際に前記第一係合部に接触可能な第二係合部が前記第二軌道面の周方向の所定角度範囲にわたって形成され、
これら第一及び第二係合部が接触するときに発生する摩擦力によって、両軌道輪の特定の相対回転角度範囲での回転トルクを増大させることを特徴とする。

このように、第一及び第二係合部が特定の相対回転角度範囲で接触（例えば摺動）するときに摩擦力を発生し、両軌道輪の回転トルクを増大させることができるので、直進走行時（ハンドル中立時）において、路面の凹凸等によって車輪の振れが生じてもハンドルに伝達されにくくなり、走行安定性が損なわれなくなる。しかも、従来のように回転トルクの可変構造をステアリング機構に組み込まなくても、第一及び第二軌道輪にそれぞれ第一及び第二係合部を形成するだけですむため、直進走行時に走行安定性を損なわないような回転抵抗を簡単な構造で安価に得ることができる。

なお、本発明のサスペンション用軸受として、ラジアル玉軸受等のラジアル軸受や、スラスト玉軸受、プレス製総ボール形スラスト玉軸受等のスラスト軸受が使用できる。

その際、第一及び第二係合部が接触する相対回転角度範囲はストラット軸に連係される車輪の中立位置を基準として定められ、直進走行時においては第一及び第二係合部が接触することによる回転トルクを生じ、操舵時においては第一及び第二係合部の接触が解消されて前記回転トルクを消滅ないし減少させることが望ましい。これによって、両軌道輪の回転トルクを増大させる相対回転角度範囲を、車輪の中立位置を基準とする直進走行時の車輪振れ角に対応付けることが容易となり、より安定した直進走行時の走行が可能になる。

また、第一係合部と第二係合部とは互いに接触する相手方が決められた形態で複数組形成され、それら複数組の第一及び第二係合部は相対回転角度範囲において同時に接触可能とされていてもよい。これによって、第一係合部と第二係合部との接触が周方向の一点（微小範囲）に集中せず、複数組の係合部で回転トルクを分担して受けることができるので、摺動による摩耗等の性能低下を抑制して寿命を長くすることができる。

さらに、第一及び第二係合部のうち一方が他方に比して弾力性を有する材料で形成されていれば、両係合部の接触（摺動）による摩耗等が緩和され、長寿命化を図ることができる。例えば、両軌道輪（軌道面）が金属製又は高分子材料製である場合、一方の係合部にゴム、エラストマー等の弾性材料を用いることができる。

例えば、ストラット軸の上端部に固定される第一軌道輪を内輪として、第一係合部が弾力性を有する材料で第一軌道面とは別体で形成され、車体側支持部に固定される第二軌道輪を外輪として、第二係合部が第二軌道面と一体に形成されていてもよい。

（実施例１）
次に、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。図１はストラット式サスペンションの一例を示す斜視図、図２はそのＰ部の拡大断面図である。図１に示すように、ストラット式サスペンションは、支持メンバー８１に装着されて車体の一部を支持するストラット軸８３（サスペンション部）と、ストラット軸８３に組み込まれタイヤ側からの振動や衝撃を吸収するコイルスプリング８２と、車体の上部に固定されるスタビライザーサポート８４（車体側支持部）とを備えている。このストラット式サスペンションは、その下側が車体側の支持メンバー８１に取り付けられ、車体全体を車軸等に対して浮上支持する役割を有する。そして、この支持メンバー８１周りには、車軸９３と、車軸９３に固定され車輪を装着するハブ９０と、ハブ９０に固定されるブレーキディスク９１と、ブレーキディスク９１に油圧により圧接させるパッドを内部に設けたキャリパボディ９２とが配置されている。

ストラット式サスペンション上部の内部構造は、図２に示すように、コイルスプリング８２のばね座８２ａを保持するコイルばねシート８５と、スペーサ８６を介してストラット軸８３の上端部に嵌合されるラジアル玉軸受１００（サスペンション用軸受；以下単に軸受ともいう）と、軸受１００を保持する軸受ハウジング８９（車体側支持部）と、軸受１００の上部で軸受１００を固定するナット８８と、これら軸受１００や軸受ハウジング８９を囲むように保持するスタビライザーサポート８４等で構成されている。尚、スタビライザーサポート８４は、弾性材８４ａと弾性材８４ａの内周周りを覆う内筒部８４ｂと外周周りを覆う外筒部８４ｃとで構成され、軸受ハウジング８９に固定されている。

そして、ストラット軸８３に軸受１００の円環状の内輪１（第一軌道輪）を嵌合固定し、軸受１００の上からナット８８で内輪１をストラット軸８３に固定するようになっている。一方、軸受１００の円環状の外輪２（第二軌道輪）は軸受ハウジング８９に固定されている。

次に、図３は本発明に係るサスペンション用軸受の一例を示す平面断面図である。図３に示す軸受１００は、複数の玉３（転動体）を支持し円環状の内側軌道面１０（第一軌道面）を形成する金属製の内輪１（第一軌道輪）と、玉３を挟んで内側軌道面１０に対向する円環状の外側軌道面２０を形成する金属製の外輪２（第二軌道輪）とを有している。上記したように、内輪１はストラット軸８３の上端部に固定され、外輪２は車体側支持部であるスタビライザーサポート８４（軸受ハウジング８９）に固定されている（図２参照）。

外輪２には、内側軌道面１０側に向って突出する突出部２１（第二係合部）が外側軌道面２０から一体的に形成されている。一方、内輪１には、外側軌道面２０側に向って突出する摺動部１１（第一係合部）が内側軌道面１０とは別体で形成されている。この摺動部１１は、その先端面が外輪２との相対回転の際に突出部２１の先端面に接触するために、ゴム等の弾力性を有する材料を内側軌道面１０に焼付、接着等することにより形成されている。

内輪１の摺動部１１は、内側軌道面１０を周方向に等分割する形態で、それぞれ角度範囲θ（例えば１０°）にわたって複数ヶ所（ここでは２ヶ所）形成されている。また、外輪２の突出部２１も、外側軌道面２０を周方向に等分割する形態で、それぞれ角度範囲θ（例えば１０°）にわたって複数ヶ所（ここでは２ヶ所）形成されている。

ここで、摺動部１１と突出部２１とが接触する相対回転角度範囲はストラット軸８３（図２参照）に連係される車輪（図示せず）の中立位置Ｃを基準として上記角度範囲θ（例えば、中立位置Ｃを中心として±５°）に定められている。そして、２組の摺動部１１と突出部２１との組合せは、ほぼ同時に接触（摺動）を開始し、ほぼ同時に接触（摺動）を停止する。

したがって、図３に示す直進走行時においては、摺動部１１と突出部２１とが接触するとき摩擦力が発生し、それによって両軌道輪１，２の回転トルクが増大するので相対回転しにくくなり、走行安定性が保たれる。一方、図４に示す操舵時においては、ステアリング操作によって摺動部１１と突出部２１との接触が解消されるので、両軌道輪１，２の回転トルクが消滅（又は減少）し、ステアリング操作力が軽減される。

しかも、両軌道輪１，２にそれぞれ摺動部１１と突出部２１とを形成するだけですむため、簡単な構造で安価に構成することができる。

（実施例２）
図５に軸受１００の他の例を示す。図５の軸受１００では、内輪１の摺動部１１と外輪２の突出部２１とが、それぞれ４ヶ所ずつ形成されている。このように摺動部１１と突出部２１とが複数組形成される場合、これら摺動部１１と突出部２１とは互いに接触する相手方が決められた形態となるように、周方向の角度間隔は、車輪の最大振れ角である約４０°よりも大に設定される。そして、摺動部１１と突出部２１との接触が周方向の一点（微小範囲）に集中せず、複数組の係合部で回転トルクを分担して受けることができ、摺動による摩耗等の性能低下を防ぐことができる。

（実施例３）
図６に軸受１００のさらに他の例を示す。図６の軸受１００では、内輪１の摺動部１１と外輪２の突出部２１とがそれぞれ１ヶ所ずつ形成されている。このように、摺動部１１と突出部２１とを１ヶ所のみとすることにより、さらに構造を簡素化することができる。

（変形例）
さらに、摺動部１１及び突出部２１の変形例を図７〜図１０に示す。図７では、摺動部１１の角度範囲を突出部２１の角度範囲θ（相対回転角度範囲）よりも小としている。また、図８では、突出部２１の先端表面部に凹部２１ａを形成している。これらによって、突出部２１と摺動部１１との接触面積を減少させることにより、操舵時及び直進走行時の回転抵抗を調整することができる。

図９及び図１０では、突出部２１はカム形状で形成され、摺動部１１は、内側軌道面１０に形成された凹部１１ｃ内で出没可能なスライド体１１ａを有している。また、スライド体１１ａはばね１１ｂによって凹部１１ｃから突出する方向に付勢されている。図９に示すように、カム形状の突出部２１が中立位置Ｃ及び相対回転角度範囲θに位置する間（直進走行時）では、突出部２１がばね１１ｂの付勢力に抗してスライド体１１ａの先端面を押圧し、突出部２１とスライド体１１ａとの間の摩擦力に基づいて回転抵抗が発生する。図１０に示すように、ステアリング操作によって突出部２１が相対回転角度範囲θから外れる（操舵時）と、突出部２１とスライド体１１ａとの接触が解消されるので、両軌道輪１，２の回転トルクが消滅（又は減少）する。

以上の実施例ではサスペンション用軸受としてラジアル玉軸受を用いた場合のみについて説明したが、スラスト玉軸受、プレス製総ボール形スラスト玉軸受等のスラスト軸受を用いてもよいことはもちろんである。また、摺動部１１と突出部２１とは、内輪１、外輪２のいずれに設けてもよい。

ストラット式サスペンションの一例を示す斜視図。図１のＰ部の拡大断面図。本発明に係るサスペンション用軸受の一例を示す平面断面図。図３からハンドル操作されたときの作動状態を示す平面断面図。本発明に係るサスペンション用軸受の他の例を示す平面断面図。本発明に係るサスペンション用軸受のさらに他の例を示す平面断面図。係合部の変形例を示す平面断面図。係合部の他の変形例を示す平面断面図。係合部のさらに他の変形例を示す平面断面図。図９からハンドル操作されたときの作動状態を示す平面断面図。

符号の説明

１内輪（第一軌道輪）
１０内側軌道面（第一軌道面）
１１摺動部（第一係合部）
２外輪（第二軌道輪）
２０外側軌道面（第二軌道面）
２１突出部（第二係合部）
３玉（転動体）
８３ストラット軸（サスペンション部）
８４スタビライザーサポート（車体側支持部）
８９軸受ハウジング（車体側支持部）
１００ラジアル玉軸受（サスペンション用軸受）

Claims

ストラット軸の上端部に固定されるとともに複数の転動体を支持する環状の第一軌道面を形成する第一軌道輪と、車体側支持部に固定されるとともに前記転動体を挟んで前記第一軌道面に対向する環状の第二軌道面を形成する第二軌道輪とを有するサスペンション用軸受であって、
前記第一軌道輪には、前記第二軌道面側に向って突出する第一係合部が前記第一軌道面の周方向の所定角度範囲にわたって形成される一方、
前記第二軌道輪には、前記第一軌道面側に向って突出するとともに前記第一軌道輪との相対回転の際に前記第一係合部に接触可能な第二係合部が前記第二軌道面の周方向の所定角度範囲にわたって形成され、
これら第一及び第二係合部が接触するときに発生する摩擦力によって、両軌道輪の特定の相対回転角度範囲での回転トルクを増大させることを特徴とするサスペンション用軸受。
前記第一及び第二係合部が接触する相対回転角度範囲は前記ストラット軸に連係される車輪の中立位置を基準として定められ、
直進走行時においては前記第一及び第二係合部が接触することによる前記回転トルクを生じ、操舵時においては前記第一及び第二係合部の接触が解消されて前記回転トルクを消滅ないし減少させる請求項１に記載のサスペンション用軸受。
前記第一係合部と第二係合部とは互いに接触する相手方が決められた形態で複数組形成され、
それら複数組の第一及び第二係合部は前記相対回転角度範囲において同時に接触可能とされている請求項１又は２に記載のサスペンション用軸受。
前記第一及び第二係合部のうち一方は他方に比して弾力性を有する材料で形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のサスペンション用軸受。
前記ストラット軸の上端部に固定される第一軌道輪を内輪として、前記第一係合部が弾力性を有する材料で前記第一軌道面とは別体で形成され、
前記車体側支持部に固定される第二軌道輪を外輪として、前記第二係合部が前記第二軌道面と一体に形成されている請求項４に記載のサスペンション用軸受。