JP2000283122A - アーム用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 棒状の金属製パイプ材からなる部材本体の少
なくとも一端部に、継手部がこの継手部に一体に設けら
れた連結部において連結されたアーム用部材であって、
優れた強度的信頼性を有する軽量なものを提供するこ
と。 【解決手段】 継手部20の連結部23は、部材本体10の端
面12に突き合わされる突合せ面24と、この突合せ面24の
内側に形成された、筒状の中子30の一端部が嵌め込まれ
る環状の溝25と、この溝25の内側に形成された、中子30
の中空部31内に嵌合される嵌合部26とを備えている。そ
して、突合せ面24が、部材本体10の端面12に突き合わさ
れ、かつこの突合せ部Ｔが摩擦撹拌接合により接合され
ている。この突合せ部Ｔの内側において、中空部31内に
嵌合部26が嵌合された中子30が、突合せ部Ｔを跨ぐ態様
にして、その一端部が溝25内に、他端部が部材本体10の
一端開口部11内に嵌め込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、自動車
のサスペンションアーム等の足廻り部品やエンジンマウ
ントに用いられるアーム用部材に関し、詳述すれば他の
部材と連結される継手部を有するアーム用部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図６に
示すように、従来のアーム用部材（100 ）は、断面円形
の棒状の金属製パイプ材からなる部材本体（110 ）と、
この部材本体（110 ）の一端部又は両端部に連結された
金属製継手部（120 ）とから構成されている。前記継手
部（120）は、自動車の他の部材（図示せず）と連結さ
れるものである。

【０００３】前記部材本体（110 ）がパイプ材からなる
理由は、アーム用部材（100 ）の軽量化を図るためであ
る。また、更なる軽量化を図るため、部材本体（110 ）
及び継手部（120 ）は、例えばアルミニウム（その合金
を含む、以下同じ）材から製作されている。

【０００４】前記継手部（120 ）は、この図では、ゴム
弾性部を有する円筒形等の防振ブッシュ（127 ）を装着
するブッシュ装着部（121 ）からなるものである。この
ブッシュ装着部（121 ）は、ブッシュ保持孔（122 ）を
有する円筒形のもので、このブッシュ装着部（121 ）の
外周面の一部には、断面円形の連結部（123 ）が一体に
突出して設けられている。この連結部（123 ）の端面
（124 ）の中央部には、前記部材本体（110 ）の一端開
口部（111 ）内に嵌合される断面円形の嵌合部（125 ）
が一体に突出して設けられている。

【０００５】而して、前記部材本体（110 ）と前記ブッ
シュ装着部（121 ）とを連結する場合には、同図（ａ）
に示すように、前記連結部（123 ）の嵌合部（125 ）
を、前記部材本体（110 ）の一端開口部（111 ）内に、
前記連結部（123 ）の端面（124 ）が部材本体（110 ）
の端面（112 ）に突き当たるまで、嵌め込み、次いで、
前記連結部（123 ）の端面（124 ）と前記部材本体（11
0 ）の端面（112 ）との突合せ部（Ｔ’）を、ＭＩＧや
ＴＩＧ等の融接法により、あるいは固相接合法の範疇に
入る摩擦撹拌接合により、接合（接合部102 ）すること
により、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、部材本体
（110 ）とブッシュ装着部（120 ）とが連結されてい
た。

【０００６】しかしなから、この従来の連結法では、同
図（ｃ）に示すように、接合部（102 ）に嵌合部（125
）と部材本体（110 ）との界面からルート割れ（Ｒ）
が発生し易く、そのため、得られるアーム用部材（100
）は、接合強度が低く、つまり強度的信頼性が低くな
る虞があった。このように強度的信頼性を低くするルー
ト割れ（Ｒ）等の接合欠陥は、特に、突合せ部（Ｔ’）
の接合を融接法により行った場合に発生し易い。なぜな
らば、融接法は、摩擦撹拌接合等の固相接合法よりも接
合熱が大きく、そのため接合部（102 ）に大きな歪みが
発生するからである。

【０００７】これに対して、図７に示すように、連結部
（223 ）の端面（224 ）の中央部に、円形の凹部（226
）を設け、突合せ部（Ｔ’）の内側において、円柱状
の中子（230 ）を、突合せ部（Ｔ’）を跨ぐ態様にし
て、その一端部を前記凹部（226）内に、他端部を部材
本体（210 ）の一端開口部（212 ）内に嵌め込み、この
状態で、突合せ部（Ｔ’）を接合すると、ルート割れ
（Ｒ）の発生を防止することができるようになり、その
ため、得られるアーム用部材（200 ）は、接合強度が高
く、優れた強度的信頼性を有するものになる。なお、同
図には、図６に示されたアーム用部材（100 ）の構成要
素と同じ構成要素に１００を加算した符号が付されてい
る。

【０００８】しかしながら、こうして得られたアーム用
部材（200 ）にあっては、接合部（202 ）に中子（230
）が接合されてルート割れが発生してしまうことを防
止するために、中子（230 ）は鉄やＳＵＳ等の鉄系材料
から製作されるのが通常であるため、重量が大きくな
り、軽量化を図ることが難しくなる。一方、軽量化を図
るために、前記中子（230 ）として、例えば円筒状のも
の（図示せず）を用いると、突合せ部（Ｔ’）の接合を
摩擦撹拌接合により行う場合に、摩擦撹拌接合用の接合
工具の加工ヘッド（図示せず）の押付け圧により、中子
が変形してしまい、そのため、突合せ部（Ｔ’）が凹ん
でしまう問題が発生する。

【０００９】この発明は、このような技術背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、接合部にルート割れが発
生することを防止し、これにより優れた強度的信頼性を
有し且つ軽量なアーム用部材を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、棒状の金属製パイプ材からなる部材本
体の少なくとも一端部に、継手部がこの継手部に一体に
設けられた連結部において連結されたアーム用部材であ
って、前記連結部は、部材本体の端面に突き合わされる
突合せ面と、この突合せ面の内側に形成されるととも
に、筒状の中子の一端部が嵌め込まれる環状の溝と、こ
の溝の内側に形成されるとともに、前記中子の中空部内
に嵌合される嵌合部とを備え、この連結部の突合せ面
が、部材本体の端面に突き合わされるとともに、この突
合せ部の内側において、中空部内に前記嵌合部が嵌合さ
れた前記中子が、この突合せ部を跨ぐ態様にして、その
一端部が前記溝内に、他端部が部材本体の一端開口部内
に嵌め込まれ、この状態で、前記突合せ部が接合される
ことにより、部材本体と継手部とが連結されていること
を特徴とする。

【００１１】これによれば、中子が、突合せ部を跨ぐ態
様にして、その一端部が溝内に、他端部が部材本体の一
端開口部内に嵌め込まれることにより、接合部にルート
割れが発生しなくなり、この結果、接合強度が向上し、
アーム用部材の強度的信頼性が高くなる。

【００１２】また、中子として、筒状のものを用いるこ
とにより、アーム用部材の軽量化が図られる。

【００１３】また、突合せ部がその内側から中子により
補強され、更にこの中子がその内側から嵌合部により補
強され、そのため、突合せ部が外圧に対して強い構造を
採るものとなり、したがって例えば摩擦撹拌接合中に突
合せ部が凹んでしまう不具合が防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態につ
いて、図面を参照して具体的に説明する。

【００１５】図１において、（１）は、この実施形態の
アーム用部材である。このアーム用部材（１）は、自動
車のサスペンションアームに用いられるものであって、
所定長さを有する真直な断面円形の棒状のパイプ材から
なる部材本体（10）と、この部材本体（10）の両端部
に、摩擦撹拌接合により、後記する連結部（23）におい
て接合連結された合計２個の継手部（20）（20）とから
構成されている。

【００１６】前記部材本体（10）は、アルミニウム押出
形材製である。前記継手部（20）は、アルミニウム鍛造
材から製作されたものである。このように、前記部材本
体（10）がパイプ材からなることにより、アーム用部材
（１）の軽量化が図られている。更に、部材本体（10）
と継手部（20）がともに、アルミニウム材から製作され
ることにより、アーム用部材（１）の更なる軽量化が図
られている。

【００１７】前記継手部（20）は、自動車の他の部材
（図示せず）と連結されるもので、この実施形態では、
ゴム弾性部を有する円筒形の防振ブッシュ（27）を装着
する円筒形のブッシュ装着部（21）からなる。

【００１８】前記ブッシュ装着部（21）は、円形のブッ
シュ保持孔（22）を有し、このブッシュ保持孔（22）内
に防振ブッシュ（27）が圧入装着されている。そして、
このブッシュ装着部（21）は、この保持孔（22）内に圧
入装着された防振ブッシュ（27）を介して自動車の他の
部材と連結されるものである。

【００１９】このブッシュ装着部（21）の外周面の一部
には、断面円形の連結部（23）が突出して一体に設けら
れている。

【００２０】図２に示すように、この連結部（23）の外
径は、前記部材本体（10）の端部の外径と同寸に設定さ
れている。さらに、この連結部（23）の端面の周縁面
（24）と、部材本体（10）の端面（12）とは、ともに平
坦状に形成されており、連結部（23）の端面の周縁面
（24）を、部材本体（10）の端面（12）に突き合わせる
と、連結部（23）の外周面と部材本体（10）の端部の外
周面とが面一になるものとなされている。そして、この
連結部（23）の端面の周縁面（24）が、部材本体（10）
の端面に突き合わされる突合せ面（24）となる。

【００２１】図１に示されたアーム用部材（１）は、こ
の連結部（23）の端面の周縁面（24）、つまり突合せ面
（24）が、部材本体（10）の端面（12）に突き合わさ
れ、かつこの突合せ部（Ｔ）が摩擦撹拌接合により接合
されることによって、部材本体（10）とブッシュ装着部
（21）とが連結されているものである。（２）は、前記
突合せ部（Ｔ）に形成された接合部で、突合せ部（Ｔ）
の全周に亘って形成されている。

【００２２】次に、前記ブッシュ装着部（21）の連結部
（23）の構造について説明する。

【００２３】前記連結部（23）の端面における突合せ面
（24）の内側には、図２及び図３に示すように、円環状
の溝（25）が形成されている。この溝（25）の外径は、
部材本体（10）の一端部の内径、つまり一端開口部（1
1）の径と略同寸に設定されている。この溝（25）内に
は、両端が開口した円筒状の中子（30）の一端部が嵌め
込まれる。このように、中子（30）として円筒状のもの
を用いることにより、アーム用部材（１）の軽量化を図
ることができる。ここで、部材本体（10）及びブッシュ
装着部（21）がアルミニウム材から製作されていること
から、前記中子（30）は、アルミニウムと接合され難い
材料である鉄、ＳＵＳ等の鉄系材料から製作されてい
る。こうすることにより、接合部（２）に中子（30）が
接合されることを防止することができ、もってルート割
れの発生を確実に阻止することができる。

【００２４】前記溝（25）内には、中子（30）の一端部
がぴったりとあるいは若干きつく嵌め込まれ、一方、部
材本体（10）の一端開口部（11）内には、中子（30）の
他端部がぴったりとあるいは若干きつく嵌め込まれる。

【００２５】さらに、この溝（25）の内側には、当該溝
（25）の形成に伴い、前記中子（30）の中空部（31）内
に嵌合される断面円形の嵌合部（26）が形成されてい
る。この嵌合部（26）は、図３に示すように、前記突合
せ面（24）よりも突出して形成されている。そして、こ
の嵌合部（26）の溝底部（25a ）からの突出長さと、中
子（30）の長さとは、略同寸に設定されている。したが
って、中子（30）を溝（25）内にその底部（25a ）にま
で嵌め込むと、嵌合部（26）が中子（30）の中空部（3
1）内に該中子（30）の略全長に亘って嵌合するものと
なるから、中子（30）をしっかりと補強することができ
る。さらに、中子（30）の長さ方向の略中間部に、突合
せ面（24）が位置するものとなるから、中子（30）を溝
（25）内に嵌め込んだ状態で、突合せ面（24）を部材本
体（10）の端面（12）に突き合わせ操作だけで、中子
（30）が突合せ部（Ｔ）を跨ぐ態様になるので、中子
（30）の位置決めを容易に行うことができる。その上、
突合せ部（Ｔ）が中子（30）の長さ方向の略中間部に位
置することから、突合せ部（Ｔ）に形成される接合部
（２）を確実に受けることができるし、突合せ部（Ｔ）
をしっかりと補強することができる。

【００２６】この溝（25）の深さ（Ｌ）は、１５〜５０
ｍｍの範囲内にあることが望ましく、またその幅（Ｗ）
は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内にあることが望まし
い。その理由は、次の通りである。すなわち、溝（25）
の深さ（Ｌ）が１５ｍｍ未満では、接合部（２）が中子
（30）の端部付近で受けられることになり、そのため接
合部（２）を確実に受けることが難しくなる。一方、溝
（25）の深さ（Ｌ）が５０ｍｍを越えると、中子（30）
の重量が大きくなって、アーム用部材（１）の軽量化を
図ることが難しくなるし、例えば長さが溝（25）の深さ
（Ｌ）よりも短い中子（30）を用いる場合に、中子（3
0）の位置決めが難しくなる。また、溝（25）の幅
（Ｗ）が０．５ｍｍ未満では、この溝（25）内に嵌め込
まれる中子（30）の肉厚が薄くなり過ぎてしまい、所望
する中子のルート割れ防止作用及び補強作用が得られな
くなる虞がある。一方、溝（25）の幅（Ｗ）が２．０ｍ
ｍを越えると、中子（30）の重量が大きくなって、アー
ム用部材（１）の軽量化を図ることが困難になるし、例
えば肉厚が溝（25）の幅（Ｗ）よりもかなり薄い中子
（30）を用いる場合に、中子（30）が溝（25）内でがた
ついてしまう虞がある。したがって、溝（25）の深さ
（Ｌ）は、１５〜５０ｍｍの範囲内にあり、またその幅
（Ｗ）は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内にあることが望
ましい。

【００２７】次に、ブッシュ装着部（21）と部材本体
（10）との連結方法について説明する。

【００２８】まず、中子（30）の一端部を、連結部（2
3）の溝（25）内に、中子（30）の一端面が溝（25）の
底部（25a ）に突き当たるまで、嵌め込む。こうするこ
とにより、連結部（23）の突合せ面（24）が中子（30）
の長さ方向の略中間部に位置することになるから、中子
（30）の位置決めを簡単に行うことができる。また、こ
のとき、中子（30）の中空部（31）内には、嵌合部（2
6）が嵌合されることになり、中子（30）がその内側か
ら嵌合部（26）で補強される。

【００２９】そして、連結部（23）の突合せ面（24）
を、部材本体（10）の端面（12）に突き合わせる。この
際に、中子（30）の他端部を部材本体（10）の一端開口
部（11）内に嵌め込む。これにより、図４（ａ）に示す
ように、中子（30）は、突合せ部（Ｔ）の内側におい
て、この突合せ部（Ｔ）を跨ぐ態様になる。

【００３０】次いで、突合せ部（Ｔ）を摩擦撹拌接合に
より接合する。この摩擦撹拌接合について説明すれば、
（40）は摩擦撹拌接合用の接合工具で、その加工ヘッド
（41）は、径大の円柱状回転子（42）と、この回転子
（42）の端面（42a ）軸線上に設けられた径小のピン状
プローブ（43）とから構成されている。前記回転子（4
2）及びプローブ（43）はともに、部材本体（10）及び
ブッシュ装着部（21）よりも硬質でかつ発生する摩擦熱
に耐えうる耐熱材料から形成されている。また、前記プ
ローブ（43）の周面には、撹拌用凸部（図示せず）が設
けられている。

【００３１】この接合工具（40）を用い、加工ヘッド
（41）の回転子（42）を回転させることによってプロー
ブ（43）を回転させながら、該プローブ（43）を突合せ
部（Ｔ）にその外周面側から挿入する。挿入は、図４
（ｂ）に示すように、プローブ（43）の先端が、突合せ
部（Ｔ）の肉厚を越えないで、突合せ部（Ｔ）の内周面
の近傍に到達するまで行う。このプローブ（43）の挿入
に際し、プローブ（43）の先端を中子（30）に挿入しな
いよう留意する。また、回転子（42）の端面（42a）
を、突合せ部（Ｔ）の外周面に押し付けることが、摩擦
熱をより多く発生することができる等の点で、望まし
い。そして、プローブ（43）を挿入状態で突合せ部
（Ｔ）に沿って相対的に移動させる。

【００３２】プローブ（43）の回転により発生する摩擦
熱、あるいは更に回転子（42）の端面（42a ）と突合せ
部（Ｔ）の外周面との摺動に伴い発生する摩擦熱によ
り、プローブ（43）との接触部及びその近傍が軟化し、
かつ該軟化部がプローブ（43）の回転により撹拌される
とともに、該軟化撹拌部がプローブ（43）の通過溝を埋
める態様で塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却
固化される。この現象がプローブ（43）の相対移動に伴
って順次繰り返されていき、最終的に突合せ部（Ｔ）が
その全周に亘って接合される。

【００３３】このような摩擦撹拌接合によれば、固相接
合であるため、部材本体（10）やブッシュ装着部（21）
の材質に制約を受けない、歪みによる変形が少ない、等
の利点がある。

【００３４】この摩擦撹拌接合に際して、突合せ部
（Ｔ）の内側には、鉄系材料から製作された中子（30）
が、この突合せ部（Ｔ）を跨ぐ態様にして、該中子（3
0）の一端部が溝（25）内に嵌め込まれるとともに、該
中子（30）の他端部が部材本体（10）の一端開口部（1
1）内に嵌め込まれているから、接合部（２）にルート
割れが発生してしまうことを確実に防止することができ
る。さらに、この中子（30）の中空部（31）内には、嵌
合部（26）が嵌合されているから、中子（30）はその内
側から補強された状態になっており、そのため、摩擦撹
拌接合中に、加工ヘッド（41）の押付け圧（プローブ
（43）の挿入圧及び回転子（42）の端面（42a ）の押付
け圧）により中子（30）が変形して突合せ部（Ｔ）が凹
んでしまう不具合を防止することができる。

【００３５】したがって、こうして得られたアーム用部
材（１）は、図５に示すように、接合部（２）にルート
割れが発生していない、つまり高い接合強度を有し、優
れた強度的信頼性を有するものとなっており、しかも接
合された突合せ部（Ｔ）の形状は保持されている。

【００３６】さらに、このアーム用部材（１）にあって
は、部材本体（10）がパイプ材からなるので、軽量であ
り、その上、部材本体（10）及びブッシュ装着部（21）
がともにアルミニウムからなるので、より一層、軽量な
ものとなっている。さらに、中子（30）として、円筒状
のものが用いられているので、中子（30）の使用に伴う
重量増加は、殆ど発生しておらず、したがってアーム用
部材（１）は、軽量な状態に保持されている。

【００３７】以上、この発明の実施形態を説明したが、
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様
々に設定変更可能である。

【００３８】例えば、突合せ部（Ｔ）の接合をＭＩＧ、
ＴＩＧ等の融接法により行っても良い。

【００３９】また、上記実施形態では、連結部（23）の
端面、及び部材本体（10）の端面（12）の開先形状は、
Ｉ形であるが、その他、例えばＶ形、Ｕ形、Ｊ形であっ
ても良い。もとより、継手部（20）は、例えばヨークや
ボールジョイント（図示せず）であっても良い。

【００４０】

【発明の効果】上述の次第で、この発明によれば、棒状
の金属製パイプ材からなる部材本体の少なくとも一端部
に、継手部がこの継手部に一体に設けられた連結部にお
いて連結されたアーム用部材であることから、部材本体
がパイプ材からなることにより、アーム用部材を軽量に
することができる。

【００４１】また、突合せ部の内側において、中空部内
に嵌合部が嵌合された中子が、この突合せ部を跨ぐ態様
にして、その一端部が溝内に、他端部が部材本体の一端
開口部内に嵌め込まれ、この状態で、突合せ部が接合さ
れることにより、部材本体と継手部とが連結されている
ことから、接合部に発生するルート割れが防止されて接
合強度が向上するから、アーム用部材の強度的信頼性を
高くすることができる。

【００４２】さらに、中子として、筒状のものが用いら
れているので、アーム用部材の軽量化を図ることができ
る。

【００４３】しかも、接合された突合せ部が中子により
補強されるとともに、この中子が嵌合部により補強さ
れ、そのため、接合された突合せ部が外圧に対して強い
構造を採るものとなり、したがって例えば摩擦撹拌接合
中に突合せ部が凹んでしまう不具合を防止することがで
きる。

【００４４】したがって、この発明によれば、軽量でか
つ優れた強度的信頼性を有し、しかも接合された突合せ
部が外圧に対して強い構造になっているアーム用部材を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のアーム用部材を示す全
体斜視図である。

【図２】同アーム用部材の分解斜視図である。

【図３】同アーム用部材の分解断面図である。

【図４】同アーム用部材の製作方法を説明するための図
で、（ａ）は部材本体とブッシュ装着部（継手部）とを
突き合わせた状態を示す断面図、（ｂ）は突合せ部を接
合する途中の状態を示す断面図である。

【図５】同アーム用部材の接合部を中心に示す断面図で
ある。

【図６】従来のアーム用部材を示す図で、（ａ）は分解
斜視図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は断面図である。

【図７】同従来のアーム用部材の接合部に発生するルー
ト割れを防止したアーム用部材を示す図で、（ａ）は分
解斜視図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は断面図である。

【符号の説明】

１…アーム用部材 ２…接合部 10…部材本体 21…ブッシュ装着部（継手部） 23…連結部 24…突合せ面 25…溝 26…嵌合部 30…中子 Ｔ…突合せ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 雄一 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 昭一 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 3D001 AA17 DA04 3J039 AA01 BB01 LA02 MA10 4E067 AA05 AB02 AD02 BG00 BG02 DC02 DC03 DC05 DC06 EA07 EC05 EC06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状の金属製パイプ材からなる部材本体
   （10）の少なくとも一端部に、継手部（20）がこの継手
   部に一体に設けられた連結部（23）において連結された
   アーム用部材（１）であって、 前記連結部（23）は、部材本体の端面（12）に突き合わ
   される突合せ面（24）と、この突合せ面の内側に形成さ
   れるとともに、筒状の中子（30）の一端部が嵌め込まれ
   る環状の溝（25）と、この溝の内側に形成されるととも
   に、前記中子の中空部（31）内に嵌合される嵌合部（2
   6）とを備え、 この連結部の突合せ面（24）が、部材本体の端面（12）
   に突き合わされるとともに、この突合せ部（Ｔ）の内側
   において、中空部（31）内に前記嵌合部（26）が嵌合さ
   れた前記中子（30）が、この突合せ部（Ｔ）を跨ぐ態様
   にして、その一端部が前記溝（25）内に、他端部が部材
   本体の一端開口部（11）内に嵌め込まれ、 この状態で、突合せ部（Ｔ）が接合されることにより、
   部材本体（10）と継手部（20）とが連結されていること
   を特徴とするアーム用部材。