JP2008512605A

JP2008512605A - 中空体構成部材およびこのような形式の構成部材を製作するための方法

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Publication number: JP2008512605A
Application number: JP2007529315A
Authority: JP
Inventors: ホフマンペーター
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2008-04-24
Also published as: BRPI0514968A; MX2007002770A; US20080213037A1; US7722280B2; EP1786637A1; ZA200702585B; KR20070061550A; DE102004043658B4; WO2006026963A1; CN101014471A; DE102004043658A1

Abstract

ダイカストから製造された少なくとも２つのシェルエレメント（１，２）から成る、特に自動車走行機構アッセンブリにアーム構成部材として使用するために適した中空体構成部材が提案される。この中空体構成部材は、結合したいシェルエレメント（１，２）に、それぞれ少なくとも１つの結合領域（５，６，１８，１９）が形成されており、１つの結合領域（５）が、各シェルエレメント（１）に配置された、横断面で見てほぼＵ字形の少なくとも１つの第１のコンタクト領域（７）から成っており、第２の結合領域が、別の各シェルエレメント（２）に設けられた、Ｕ字形の第１のコンタクト領域（７）の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも１つの第２のコンタクト領域（８）から成っており、結合領域（５，６，１８，１９）が、運転状態で結合領域（５，６，１８，１９）に作用する分離力成分（Ｆ_ｒ）よりも複数倍だけ大きい圧着力（Ｆ_１，Ｆ_２）での負荷によって互いに摩擦接続的に常温圧接されていることによって特徴付けられている。
さらに、本発明は、このような形式の中空体構成部材を製作するための方法に関する。結合領域（５，６）での実施された常温圧接に相俟った結合領域（５，６）の特殊な構成によって、廉価に製作したい構成エレメントが形成される。この構成エレメントは、公知先行技術と異なり、アルミニウムダイカストの枠内での肉厚の特殊な適合によって、付加的な重量削減アスペクトを可能にする

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した特徴を備えた、特に自動車走行機構アッセンブリにアーム構成部材として使用するための中空体構成部材ならびに請求項１３の上位概念部に記載した、このような形式の中空体構成部材を製作するための方法に関する。

このような形式の中空体構成部材の構造と、この中空体構成部材の製作プロセスとは、公知先行技術では、中空体構成部材のために使用されるシェルエレメントが、一般的に、形状接続的な結合、たとえばねじ締結、リベット締め、カーリング結合または縁曲げ結合によって互いに結合されることによって特徴付けられている。これらの種類の結合技術は、シェルエレメントのために一般的に使用されるダイカスト材料、たとえばアルミニウムダイカスト、ポラルダイカストまたはバキュラルダイカストが一般的に溶接不可能であるという事実から生ぜしめられる。しかし、固いにもかかわらず肉薄の構成部材の可能な製作に基づき、ダイカスト、特にアルミニウムダイカストは、特に自動車構造において極めて重要である。

しかし、上述した形状接続的な結合による結合技術は、一般的に、著しい製作手間を要求する。この製作手間は大量生産をコスト観点でしばしば非経済的に思わせる。

したがって、中空体構成部材に関する本発明の課題は、このような形式の構成エレメントを改良して、構成エレメントが廉価に製作可能であり、にもかかわらず、通常の運転状況でのこのような形式の構成部材のあらゆる要求に耐えられるようにすることである。

本発明による方法に関する課題は、このような形式の中空体構成部材に対する新規の結合技術を提供することである。

これらの課題は、中空体構成部材に関して、冒頭で述べた形式の特徴と一緒に、請求項１の特徴部に開示した技術的な解決手段によって解決される。

したがって、本発明の構成では、結合したいシェルエレメントに、それぞれ少なくとも１つの結合領域が形成されており、１つの結合領域が、各シェルエレメントに配置された、横断面で見てほぼＵ字形の少なくとも１つの第１のコンタクト領域から成っており、第２の結合領域が、別の各シェルエレメントに設けられた、Ｕ字形の第１のコンタクト領域の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも１つの第２のコンタクト領域から成っており、結合領域が、運転状態で結合領域に作用する分離力成分よりも複数倍だけ大きい圧着力での負荷によって互いに摩擦接続的に常温圧接されている。

シェルエレメントの常温圧接の手段に相俟った結合領域の特殊な構成は、現代の鋳造技術と、相応の加圧装置とによって問題なく廉価に実現することができる。特別な発明思想は、特に多くの分野で望まれていない材料の常温圧接が、本発明では意図的に実施され、したがって、技術的に有利に使用されることにもある。

本発明による方法に関して、技術的な解決手段は、冒頭で述べた形式の特徴と一緒に、請求項１３の特徴部に開示した技術的な解決手段から得られる。

この場合、ダイカストから製造された少なくとも２つのシェルエレメントから成る中空体構成部材の製作は、２つの主要な方法ステップから成っている。両方法ステップは、結合したいシェルエレメントに、ダイカストプロセスの間に、まず、それぞれ少なくとも１つの結合領域を設け、この場合、該結合領域が、一方では、一方のシェルエレメントに配置された、横断面で見てほぼＵ字形の第１のコンタクト領域から成っていて、他方では、他方のシェルエレメントに設けられた、Ｕ字形の第１のコンタクト領域の中間室内に係合するウェブ状の第２のコンタクト領域から成っており、後続の方法ステップとして、結合領域を、接合後に、運転状態でシェルエレメントの結合領域に作用する分離力成分よりも複数倍だけ大きい圧着力で負荷することにある。

前述した方法ステップは、材料の常温圧接の過程が構成エレメントの有利な結合のために初めて使用される廉価な製作過程の根底を成している。

中空体構成部材の特別な構成は、請求項１に係る従属請求項から明らかであり、本発明による方法に関して、特殊な実施態様は、請求項１３に係る従属請求項に記載してある。

特に運転状態での結合領域の高められた負荷容量に対して、圧着力が、分離力成分の６〜１０倍の範囲内にあると有利であると分かった。この場合、付加的に助成して、一方のシェルエレメントのウェブ状の第２のコンタクト領域の横断面寸法が、他方のシェルエレメントに設けられたＵ字形の第１のコンタクト領域の中間室の内部寸法と共にプレス嵌め結合部を形成している。

シェルエレメントの鋳物技術的な製作形式は、特に一方のシェルエレメントのＵ字形の第１のコンタクト領域に、いわゆる「離型斜面」を必要とするので、この離型斜面の規定時には、コンタクト領域の、ほぼ平行に配置された脚部が、０．５゜〜３゜の離型斜面を備えていることに応じることが望ましい。この手段によって、１回の常温圧接を、接合したいシェルエレメントのコンタクト領域全体にわたって保証することができる。

さらに、シェルエレメントの常温圧接は、当て付けられる表面の付加的な粗面化によって容易になる。これによって、同時により高い結合力が生ぜしめられる。

本発明の別の有利な構成は、１つの結合領域が、各シェルエレメントに配置された、横断面で見てほぼＵ字形の、相並んで配置された２つの第１のコンタクト領域から成っており、別の結合領域が、別の各シェルエレメントに設けられた、Ｕ字形の２つの第１のコンタクト領域の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも２つの第２のコンタクト領域から成っていることを提案している。この構造上の構成によって、結合領域ひいては全構造の負荷容量が高められる。

さらに、発明思想の枠内では、結合したいシェルエレメントが、形状接続的な少なくとも１つの共通の連結装置を備えていると有利であり得る。このような形式の連結装置は、シェル構成部材に対する異常に高い分離力成分に基づき、本発明により互いに結合された結合領域が、力の吸収に関してその限界範囲に到達する恐れがある事例に対して付加的な安全観点を提供している。

この場合、有利な構成では、連結装置が、結合したいシェルエレメントのそれぞれ一方に配置された、主として横断面で見て環状の少なくとも２つの接続領域から成っており、該接続領域の環状の貫通孔の、内部に位置する中空室を通して、接続領域を形状接続的に結合する差込みエレメントが案内されていてよい。

この場合、接続領域の横断面が、円環状に形成されており、結合する差込みエレメントが、相応して、円形のピンまたは軸受けエレメントとして形成されていてよい。

連結装置の別の有利な構成は、円環形状での接続領域の横断面の形成時に、結合する差込みエレメントが、軸受け構成部材のアウタリングとして形成されることを提案している。このような形式の軸受け構成部材は、しばしば、中空体構成部材を自動車における走行機構側のまたはボディ側の接続部に取り付けるために必要であり、これにより、連結装置によって、同時に、所要の支承部を構造的に実現することができる。

以下に、本発明による中空体構成部材ならびに中空体構成部材を製作するための所属の方法を図面につき詳しく説明する。

図１にその全体を符号３で示した中空体構成部材は、第１のシェルエレメント１と第２のシェルエレメント２とから成っている。両シェルエレメント１，２は、組み立てられた状態で、横断面で見て方形の中空室４を取り囲んでいる。この場合、シェルエレメント１，２の結合は、方形の横断面の、互いに反対の側に位置する側面において、シェルエレメント１，２に沿って延びる、反対の側に位置する、内外で押し合わされる結合領域５，６で行われる。シェルエレメント１に位置する結合領域５は、図示の第１の実施例において主として横断面で見てＵ字形のコンタクト領域７から成っており、第２のシェルエレメント２に配置された結合領域６は、主として、ウェブ状のコンタクト領域８から成っている。

このコンタクト領域８は、Ｕ字形のコンタクト領域７の中間室内に係合しており、これによって、コンタクト領域８の側方の表面が、コンタクト領域７の両脚部９，１０の内面に当て付けられている。

各シェルエレメント１，２へのコンタクト領域７，８の成形は、シェルエレメントの成形の枠内でダイカストプロセスによって行われる。この場合、このダイカストプロセスは、この製作法で可能な狭い誤差に基づき廉価な可能性を提供していて、さらに、適宜な寸法設定によって、シェルエレメント２のウェブ状のコンタクト領域８の横断面寸法が、シェルエレメント１に設けられたＵ字形のコンタクト領域７の中間室の内部寸法と共にプレス嵌め結合部を形成することができることを保証している。さらに、中空体構成部材への荷重に応じて、それぞれ異なる肉厚を実現することができる。

ダイカストプロセスの終了後、シェルエレメント１，２が、中空体構成部材３を形成するために差し合わされる。シェルエレメント１，２を結合するための後続の方法ステップは、図１に示した矢印Ｆ_１，Ｆ_２に相応して、内外で差し合わされた各結合領域５，６に圧着力を加えることにある。この場合、圧着力Ｆ_１，Ｆ_２は、運転状態で矢印Ｆ_ｒに相応して中空体構成部材３の結合領域５，６に作用する分離力成分Ｆ_ｒの６〜１０倍の範囲内にあるように設定されている。

両シェルエレメント１，２の間の結合の強度に対して、互いに接触するコンタクト領域７，８の表面が接合前に粗面化されると有利であり得る。

さらに、コンタクト領域７の、ほぼ平行に配置された脚部９，１０が、０．５゜〜３゜の離型斜面を備えて製作されることが望ましい。ある程度の離型斜面は、シェルエレメントへのＵ字形のコンタクト領域７の製作のために必要となる。この場合、前述した離型斜面は、１つには、問題なしの離型と、さらに、コンタクト領域７，８相互の表面の問題なしの当付けとを保証している。

前述した中空体構成部材に課せられる一層高められた安全性要求に応じるためには、有利な構成に相応して、中空体構成部材が、その全体を符号１１で示した連結装置を備えている。

この場合、この連結装置１１は、シェルエレメント１に配置された、横断面で見て環状の接続領域１２と、シェルエレメント２に位置する接続領域１３とから成っている。この接続領域１３も同じくほぼ円環状に形成されている。円環状の領域１２，１３は、それぞれウェブ１４，１５を介してシェルエレメント１，２に結合されている。両接続領域１２，１３は、その各中心長手方向軸線が共通の中心線１６を形成するように形成されている。

さらに、連結装置１１には、差込みエレメント１７が所属している。この差込みエレメント１７は接続領域１２，１３の中空室内に導入される。図面では、差込みエレメントが、軸受け構成部材のアウタレースとして形成されている。このアウタレースによって、中空体構成部材３が、自動車のボディ側のまたは走行機構側の接続部に位置固定可能となる。

当然ながら、連結装置１１の形成は、所属の差込みエレメント１７が所属のシェルエレメント１，２の各接続領域１２，１３を互いに形状接続的に結合することが保証されている限り、別の横断面によって行われてもよい。

図２には、本発明による中空体構成部材の択一的な横断面が示してある。この構成部材は２つのシェルエレメント２２，２３から成っている。両シェルエレメント２２，２３は、反対の側に位置する狭幅側に、それぞれ内外で差し合わされる結合領域１８，１９を有している。

この場合、結合領域１８は、各シェルエレメント２３に配置された、横断面で見てほぼＵ字形の、相並んで配置された２つの第１のコンタクト領域２０から成っており、別の結合領域１９は、別の各シェルエレメント２２に設けられた、Ｕ字形の２つの第１のコンタクト領域２０の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも２つの第２のコンタクト領域２１から成っている。

シェルエレメントの、反対に位置する側では、各結合領域１８，１９が入れ換えられている。

自動車走行機構アッセンブリにアーム構成部材として使用するための中空体構成部材の斜視的な部分断面図である。図１に示した構成部材の択一的な横断面構成の純粋な横断面図である。

符号の説明

１シェルエレメント、２シェルエレメント、３中空体構成部材、４中空室、５結合領域、６結合領域、７コンタクト領域、８コンタクト領域、９脚部、１０脚部、１１連結装置、１２接続領域、１３接続領域、１４ウェブ、１５ウェブ、１６中心線、１７差込みエレメント、１８結合領域、１９結合領域、２０コンタクト領域、２１コンタクト領域、２２シェルエレメント、２３シェルエレメント、Ｆ_１圧着力、Ｆ_２圧着力、Ｆ_ｒ分離力成分

Claims

ダイカスト材料から成る少なくとも２つのシェルエレメントを備えた、特に自動車走行機構アッセンブリにアーム構成部材として使用するための中空体構成部材において、結合したいシェルエレメント（１，２）に、それぞれ少なくとも１つの結合領域（５，６，１８，１９）が形成されており、１つの結合領域（５）が、各シェルエレメント（１）に配置された、横断面で見てほぼＵ字形の少なくとも１つの第１のコンタクト領域（７）から成っており、第２の結合領域が、別の各シェルエレメント（２）に設けられた、Ｕ字形の第１のコンタクト領域（７）の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも１つの第２のコンタクト領域（８）から成っており、結合領域（５，６，１８，１９）が、運転状態で結合領域（５，６，１８，１９）に作用する分離力成分（Ｆ_ｒ）よりも複数倍だけ大きい圧着力（Ｆ_１，Ｆ_２）での負荷によって互いに摩擦接続的に常温圧接されていることを特徴とする、中空体構成部材。
１つの結合領域（１８）が、各シェルエレメント（２２）に配置された、横断面で見てほぼＵ字形の、相並んで配置された２つの第１のコンタクト領域（２０）から成っており、別の結合領域（１９）が、別の各シェルエレメント（２３）に設けられた、Ｕ字形の２つの第１のコンタクト領域（２０）の中間室内に係合するウェブ状の少なくとも２つの第２のコンタクト領域（２１）から成っている、請求項１記載の中空体構成部材。
加えられる圧着力（Ｆ_１，Ｆ_２）が、分離力成分（Ｆ_ｒ）の６〜１０倍の範囲内にある、請求項１または２記載の中空体構成部材。
一方のシェルエレメント（２）のウェブ状のコンタクト領域（８，２１）の横断面寸法が、他方のシェルエレメント（１）に設けられたＵ字形のコンタクト領域（７，２０）の中間室の内部寸法と共にプレス嵌め結合部を形成している、請求項１から３までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
Ｕ字形のコンタクト領域（７，２０）の、ほぼ平行に配置された脚部（９，１０）が、０．５゜〜３゜の範囲内の離型斜面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
コンタクト領域（７，８，２０，２１）の表面が、シェルエレメント（１，２）の接合前に粗面化されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
結合領域（５，６）が、各シェルエレメントに周方向に延びるように形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
結合したいシェルエレメント（１，２）が、形状接続的な少なくとも１つの共通の連結装置（１１）を備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
連結装置（１１）が、結合したいシェルエレメント（１，２）のそれぞれ一方に配置された、主として横断面で見て環状の少なくとも２つの接続領域（１２，１３）から成っており、該接続領域（１２，１３）の環状の貫通孔の中空室を通して、接続領域（１２，１３）を形状接続的に結合する差込みエレメント（１７）が案内されている、請求項８記載の中空体構成部材。
接続領域（１２，１３）の横断面が、円環状に形成されており、結合する差込みエレメント（１７）が、円形のピンとして形成されている、請求項９記載の中空体構成部材。
接続領域（１２，１３）の横断面が、円環状に形成されており、結合する差込みエレメント（１７）が、軸受け構成部材のアウタレースとして形成されている、請求項９記載の中空体構成部材。
結合したいシェルエレメント（１，２）が、アルミニウムダイカスト材料から製作されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の中空体構成部材。
ダイカスト材料から製造された少なくとも２つのシェルエレメントから成る、特に自動車走行機構アッセンブリにアーム構成部材として使用するために適した中空体構成部材を製作するための方法において、結合したいシェルエレメント（１，２）に、ダイカストプロセスの間に、それぞれ少なくとも１つの結合領域（５，６，１８，１９）を設け、この場合、該結合領域（５，６，１８，１９）が、一方では、一方のシェルエレメント（１）に配置された、横断面で見てほぼＵ字形のコンタクト領域（７）から成っていて、他方では、他方のシェルエレメント（２）に設けられた、Ｕ字形のコンタクト領域（７）の中間室内に係合するウェブ状のコンタクト領域（８）から成っており、結合領域（５，６）を、接合後に、運転状態でシェルエレメント（１，２）の結合領域（５，６）に作用する分離力成分（Ｆ_ｒ）よりも複数倍だけ大きい圧着力（Ｆ_１，Ｆ_２）で負荷することを特徴とする、中空体構成部材を製作するための方法。
結合領域（５，６，１８，１９）が、一方では、一方のシェルエレメント（１）に配置された、横断面で見てほぼＵ字形の、相並んで配置された２つのコンタクト領域（２０）から成っていて、他方では、他方のシェルエレメント（２）に設けられた、Ｕ字形のコンタクト領域（２０）の中間室内に係合するウェブ状の２つのコンタクト領域（２１）から成っている、請求項１３記載の方法。
圧着力（Ｆ_１，Ｆ_２）が、分離力成分（Ｆ_ｒ）の６〜１０倍の範囲内にある、請求項１３または１４記載の方法。
一方のシェルエレメント（２）のウェブ状のコンタクト領域（８，２１）の横断面寸法が、他方のシェルエレメント（１）に設けられたＵ字形のコンタクト領域（７，２０）の中間室の内部寸法と共にプレス嵌め結合部を形成する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
Ｕ字形のコンタクト領域（７，２０）の、ほぼ平行に配置された脚部（９，１０）を、０．５゜〜３゜の範囲内の離型斜面を備えて製作する、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
コンタクト領域（７，８）の表面を接合前に粗面化する、請求項１３から１７までのいずれか１項記載の方法。
結合したいシェルエレメント（１，２）に、形状接続的な少なくとも１つの共通の連結装置（１１）を設ける、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の方法。