(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金により形成された連結パイプ(12)と、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され前記連結パイプ(12)の両端にそれぞれ接合されかつ環状部(13a,13a)及び円筒状の接続用突出部(13b,13b)からなる一対のエンド部材(13,13)とを備えたトルクロッドにおいて、
前記連結パイプ(12)がその中央に設けられたパイプ本体(12a)と、その両端に配設され外径が前記パイプ本体(12a)の外径より小さく形成された円筒状の一対の接続端部(12b,12b)と、前記パイプ本体(12a)の両端と前記一対の接続端部(12b,12b)とをそれぞれ連結し前記パイプ本体(12a)の両端から前記一対の接続端部(12b,12b)に向うに従って次第に細くなるようにそれぞれ形成された一対のテーパ部(12c,12c)とを有し、
前記円筒状の接続用突出部(13b)の外径が前記円筒状の接続端部(12b)の外径と略同一に形成され、
前記接続端部(12b)と前記接続用突出部(13b)とがフリクション溶接法，ＭＩＧ溶接法又はＴＩＧ溶接法により接合され、
前記接続端部(12b)と前記接続用突出部(13b)の接合部(14)の外周面に、外径が前記接続用突出部(13b)の外径及び前記接続端部(12b)の外径より大きくなるように旋削により仕上げられたばり(16)を有する
ことを特徴とするトルクロッド。
【請求項２】
パイプ本体(12a)の外径をＤ1とし、接続端部(12b)の外径をＤ2とし、接続用突出部(13b)の外径をＤ3とするとき、０．５≦（Ｄ2／Ｄ1）≦０．９５、かつ０．５≦（Ｄ3／Ｄ1）≦０．９５の関係を満たす請求項１記載のトルクロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車軸と車体とを連結し、車軸の駆動トルクや制動トルクによる過大な回転を防いで車軸のトランピング（地たんだ運動）やワインドアップ等を抑制するトルクロッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トルクロッドとして、図２に示すように、電縫鋼管（帯鋼の成形ロールにより形成された管状体の接合部が電気抵抗溶接法により接合された管）により形成された連結パイプ２の両端に炭素鋼の鍛造により形成された一対のエンド部材３，３がフリクション溶接法又はかしめによりそれぞれ接合されたものが知られている。このトルクロッド１では、エンド部材３が環状部３ａと、この環状部３ａと一体的に形成された接続用突出部３ｂからなり、接続用突出部３ｂの端面には環状部３ａに向って所定の内径を有する穴３ｃが形成される。また連結パイプ２及び接続用突出部３ｂの外径は略同一に形成される。
上記従来のトルクロッドでは、連結パイプ２及びエンド部材３がいずれも鋼製であるため、重量が大きく、車両重量を増大する一因になっていた。
【０００３】
この点を解消するために、連結パイプがアルミニウム合金の押出し成形により形成され、この連結パイプの両端にアルミニウム合金製の一対のエンド部材が接合されたトルクロッドが開示されている（特開平９−１１７２１号）。このトルクロッドでは、エンド部材又は連結パイプがＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金の鍛造材又は押出し材を所定の熱処理を施して得られたアルミニウム合金により形成される。一方、エンド部材又は連結パイプはＡｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系アルミニウム合金の鍛造品又は押出し材を所定の熱処理を施して得られたアルミニウム合金により形成される。
このように構成されたトルクロッドでは、Ｍｇ2Ｓｉ系析出物の作用を有効に活用することができ、かつマクロ組織の結晶成長を抑制することができるので、微細なＭｇ2Ｓｉ系化合物の析出によって必要な強度を確保できる。この結果、鋼製のトルクロッドと略同一の寸法及び形状で鋼製のトルクロッドに匹敵する特性を有するアルミニウム製のトルクロッドを得ることができ、トルクロッドの軽量化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平９−１１７２１号公報に示されたトルクロッドでは、連結パイプ及び接続用突出部の外径が略同一であるため、これらの外径は大きな曲げモーメントが作用する連結パイプの中央の外径で決定され、比較的小さな曲げモーメントが作用する連結パイプの両端や接続用突出部の外径は必要以上に大きく、重量が未だ大きい不具合があった。
本発明の目的は、所定の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を確保しながら軽量化及び省スペース化を図ることができるトルクロッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成された連結パイプ１２と、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され連結パイプ１２の両端にそれぞれ接合されかつ環状部１３ａ，１３ａ及び円筒状の接続用突出部１３ｂ，１３ｂからなる一対のエンド部材１３，１３とを備えたトルクロッドの改良である。
その特徴ある構成は、連結パイプ１２がその中央に設けられたパイプ本体１２ａと、その両端に配設され外径がパイプ本体１２ａの外径より小さく形成された円筒状の一対の接続端部１２ｂ，１２ｂと、パイプ本体１２ａの両端と一対の接続端部１２ｂ，１２ｂとをそれぞれ連結しパイプ本体１２ａの両端から一対の接続端部１２ｂ，１２ｂに向うに従って次第に細くなるようにそれぞれ形成された一対のテーパ部１２ｃ，１２ｃとを有し、円筒状の接続用突出部１３ｂの外径が円筒状の接続端部１２ｂの外径と略同一に形成され、接続端部１２ｂと接続用突出部１３ｂとがフリクション溶接法，ＭＩＧ溶接法又はＴＩＧ溶接法により接合され、接続端部１２ｂと接続用突出部１３ｂの接合部１４の外周面に、外径が接続用突出部１３ｂの外径及び接続端部１２ｂの外径より大きくなるように旋削により仕上げられたばり１６を有するところにある。
【０００６】
この請求項１に記載されたトルクロッドでは、強度及び剛性が鋼より小さいアルミニウム又はアルミニウム合金にてトルクロッド１１を形成する場合には、パイプ本体１２ａの外径を鋼製の連結パイプの外径より大きくする。これにより材質を鋼からアルミニウム又はアルミニウム合金に変更したときの強度及び剛性の低下分を補う。また曲げ剛性及び捩り剛性に対して寄与する程度の小さい接続端部１２ｂ及び接続用突出部１３ｂの外径を上記連結パイプの外径より小さくする。これによりトルクロッド１１の取付スペースの自由度を増すことができる。
一方、強度及び剛性が鋼と同等のアルミニウム又はアルミニウム合金によりトルクロッド１１を形成する場合には、パイプ本体１２ａの外径は鋼製の連結パイプの外径と略同一でよい。また曲げ剛性に対して寄与する程度の小さい接続端部１２ｂ及び接続用突出部１３ｂの外径を上記連結パイプの外径より小さくする。これによりトルクロッド１１の取付スペースの自由度を上記より更に増すことができる。
また連結パイプ１２とエンド部材１３とをフリクション溶接法により接合すれば、接合面の不純物被膜が粘性金属とともに外部に押出されて強力な固相接合が得られる。更に連結パイプ１２とエンド部材１３とをＭＩＧ溶接法（Metal Inert Gas welding）又はＴＩＧ溶接法（Tungsten Inert Gas welding）により接合すれば、溶接時にフラックスを全く使用しないのでスラグが発生せず、アークがアルミニウム又はアルミニウム合金の表面の酸化被膜を自動的に除去できるので、良好な接合が可能となる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、パイプ本体１２ａの外径をＤ1とし、接続端部１２ｂの外径をＤ2とし、接続用突出部１３ｂの外径をＤ3とするとき、０．５≦（Ｄ2／Ｄ1）≦０．９５、かつ０．５≦（Ｄ3／Ｄ1）≦０．９５の関係を満たすことを特徴とする。
この請求項２に記載されたトルクロッドでは、トルクロッド１１を形成するアルミニウム又はアルミニウム合金の組成及び熱処理により、その強度や剛性等が変化するので、（Ｄ2／Ｄ1）及び（Ｄ3／Ｄ1）を上記範囲内で設定することによりトルクロッド１１の各部の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、トルクロッド１１はアルミニウム又はアルミニウム合金により形成された連結パイプ１２と、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され連結パイプ１２の両端にそれぞれ接合された一対のエンド部材１３，１３とを備える。エンド部材１３は環状部１３ａと、この環状部１３ａと一体的に形成された接続用突出部１３ｂからなる。接続用突出部１３ｂの端面には環状部１３ａに向って所定の内径を有する穴１３ｃが形成される。
【００１０】
連結パイプ１２はその中央に設けられたパイプ本体１２ａと、その両端にそれぞれ設けられた一対の接続端部１２ｂ，１２ｂと、パイプ本体１２ａの両端と一対の接続端部１２ｂ，１２ｂとをそれぞれ連結する一対のテーパ部１２ｃ，１２ｃとを有する。接続端部１２ｂの外径はパイプ本体１２ａの外径より小さく形成され、接続用突出部１３ｂの外径は接続端部１２ｂの外径と略同一に形成される。またテーパ部１２ｃの基端の外径はパイプ本体１２ａと略同一に形成され、テーパ部１２ｃの先端の外径は接続端部１２ｂと略同一に形成される、即ちテーパ部１２ｃは基端から先端に向うに従って次第に細くなるように形成される。
【００１１】
この連結パイプ１２をパイプ本体１２ａと同一外径を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の押出しパイプを用いて形成する場合には、この押出しパイプの両端を塑性変形させてすぼめることにより形成され、連結パイプ１２を接続端部１２ｂと同一外径を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の押出しパイプを用いる場合には、この押出しパイプの中央を塑性変形させて広げることにより形成される。上記塑性変形させる加工法としては、へら絞り加工法，ハイドロフォーム法，バルジ加工法，冷間鍛造法等が挙げられる。
【００１２】
パイプ本体１２ａの外径をＤ1とし、接続端部１２ｂの外径をＤ2とし、接続用突出部１３ｂの外径をＤ3とするとき、０．５≦（Ｄ2／Ｄ1）≦０．９５、好ましくは０．７５≦（Ｄ2／Ｄ1）≦０．９、かつ０．５≦（Ｄ3／Ｄ1）≦０．９５、好ましくは０．７５≦（Ｄ3／Ｄ1）≦０．９の関係をそれぞれ満たすように連結パイプ１２及びエンド部材１３はそれぞれ形成される。（Ｄ2／Ｄ1）及び（Ｄ3／Ｄ1）を０．５以上かつ０．９５以下に限定したのは、（Ｄ2／Ｄ1）及び（Ｄ3／Ｄ1）が０．５未満では、接続端部１２ｂ及び接続用突出部１３ｂの所定の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を得ることができず、（Ｄ2／Ｄ1）及び（Ｄ3／Ｄ1）が０．９５を超えると、接続端部１２ｂ及び接続用突出部１３ｂが必要以上に大きくなり、重量が増大しかつトルクロッド１１の取付スペース上の問題が生じるからである。
【００１３】
更に連結パイプ１２及びエンド部材１３の接合はフリクション溶接法により行われる。即ち連結パイプ１２の接続端部１２ｂの端面とエンド部材１３の接続用突出部１３ｂの端面とを突合せて加圧しながら接合面に回転運動を起こさせ、このとき発生する摩擦熱を利用して、連結パイプ１２及びエンド部材１３が接合される。このフリクション溶接法では、上記接合面及びその近傍が摩擦熱により塑性流動を起こす温度に達し、摩擦と滑りにより破壊された接合面の不純物被膜が粘性金属とともに外部に押出されて強力な固相接合が得られるようになっている。上記溶接後の接合部１４には「ばり」１６，１７が発生する。「ばり」１６は接合部１４の外周面に発生しかつ旋削された後の「ばり」であり、「ばり」１７は接合部１４の内周面に発生しかつ旋削されていない状態の「ばり」である。
【００１４】
なお、不活性ガスをシールドガスとする溶極式ガスシールドアーク溶接法、即ちＭＩＧ溶接法により、或いは不活性ガスをシールドガスとしかつタングステン電極を用いる非溶極式ガスシールドアーク溶接法、即ちＴＩＧ溶接法により、連結パイプ及びエンド部材を接合してもよい。上記ＭＩＧ溶接法又はＴＩＧ溶接法は溶接時にフラックスを全く使用しないのでスラグが発生しないこと、アークが金属表面の酸化被膜を自動的に除去すること等の理由から、アルミニウム合金等の軽金属の溶接に適している。
また、トルクロッドは車軸と車体とを連結し前後力を支えるラジアスロッドの他に、車軸と車体とを連結し横方向の力を支えるラテラルロッドをも含むものとし、トルクロッドの形状は一直線状のみならず、略Ｖ字状又はその他の形状であってもよい。
【００１５】
このように構成されたトルクロッド１１では、強度及び剛性が鋼より小さいアルミニウム又はアルミニウム合金にてトルクロッド１１を形成する場合には、連結パイプ１２のパイプ本体１２ａの外径を所定の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を確保するため、鋼製のトルクロッドの連結パイプの外径より大きくする。これにより材質を鋼からアルミニウム又はアルミニウム合金に変更したときの強度及び剛性の低下分を補うことができる。また曲げ剛性及び捩り剛性に対して寄与する程度の小さい連結パイプ１２の接続端部１２ｂ及びエンド部材１３の接続用突出部１３ｂの外径を上記連結パイプの外径より小さくする。これによりトルクロッド１１の取付スペースの自由度を増すことができる。この結果、パイプ本体１２ａの外径が鋼製の連結パイプの外径より大きくなっているものの、比重が小さいので、トルクロッド１１全体の重量を鋼製のトルクロッドよりも小さくすることができる。
【００１６】
一方、強度及び剛性が鋼と同等のアルミニウム又はアルミニウム合金によりトルクロッド１１を形成する場合には、パイプ本体１２ａの外径は鋼製の連結パイプの外径と略同一でよい。また曲げ剛性及び捩り剛性に対して寄与する程度の小さい接続端部１２ｂ及び接続用突出部１３ｂの外径を連結パイプの外径より小さくする。これによりトルクロッド１１の取付スペースを上記より更に小さくすることができる。この結果、パイプ本体１２ａの外径が鋼製の連結パイプの外径と略同一で、比重が小さいので、トルクロッド１１全体の重量を鋼製のトルクロッドより遥かに小さくすることができる。
またトルクロッド１１の材質を鋼からアルミニウム又はアルミニウム合金に変更したことで、材質の損失係数（減衰率）が向上し、結果として車両のばね下振動が車体（特にキャブ）に伝達されるのを低減することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、連結パイプ及びエンド部材をアルミニウム又はアルミニウム合金により形成し、連結パイプの接続端部の外径及びエンド部材の接続用突出部の外径を略同一に形成しかつ連結パイプのパイプ本体の中央の外径より小さく形成し、更にパイプ本体の両端を接続端部に向うに従って次第に細くなるテーパ部により連結したので、強度及び剛性が鋼より小さいアルミニウム又はアルミニウム合金にてトルクロッドを形成する場合には、パイプ本体の外径が鋼製の連結パイプの外径より大きくなるけれども、接続端部及び接続用突出部の外径が連結パイプの外径より小さくすることができる。この結果、トルクロッドの取付スペースを比較的小さくすることができ、重量の軽量化を図ることができる。
【００１８】
一方、強度及び剛性が鋼と同等のアルミニウム又はアルミニウム合金によりトルクロッドを形成する場合には、パイプ本体の外径は鋼製の連結パイプの外径と略同一でよく、しかも接続端部及び接続用突出部の外径を連結パイプの外径より小さくすることができるので、トルクロッドの取付スペース及び重量を上記より更に小さくすることができる。この結果、トルクロッドの所定の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を確保しながら、トルクロッドの軽量化及び省スペース化を図ることができる。なおトルクロッドの材質を鋼からアルミニウム又はアルミニウム合金に変更したことで、材質の損失係数（減衰率）が向上し、結果として車両のばね下振動が車体（特にキャブ）に伝達されるのを低減することができる。
【００１９】
またパイプ本体の外径をＤ1とし、接続端部の外径をＤ2とし、接続用突出部の外径をＤ3とするとき、０．５≦（Ｄ2／Ｄ1）≦０．９５、かつ０．５≦（Ｄ3／Ｄ1）≦０．９５の関係を満たすようにトルクロッドを形成すれば、トルクロッドを形成するアルミニウム又はアルミニウム合金の組成及び熱処理により、その強度及び剛性等が変化しても、トルクロッドの各部の強度及び剛性（曲げ剛性及び捩り剛性）を確保することができる。
更に連結パイプとエンド部材とをフリクション溶接法，ＭＩＧ溶接法又はＴＩＧ溶接法により接合すれば、接合面の不純物被膜が粘性金属とともに外部に押出されて強力な固相接合が可能となるか、或いは溶接時にスラグが発生せずかつアークがアルミニウム又はアルミニウム合金の表面の酸化被膜を自動的に除去することにより良好な接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のトルクロッドの要部破断側面図。
【図２】従来例を示す図１に対応する側面図。
【符号の説明】
１１  トルクロッド
１２  連結パイプ
１２ａ  パイプ本体
１２ｂ  接続端部
１２ｃ  テーパ部
１３  エンド部材
１３ａ  環状部
１３ｂ  接続用突出部
【図１】
0004020529.tif 000002
【図２】
0004020529.tif 000003