JP2011500435A - 商用自動車用アクスル組立体およびこの形式のアクスル組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト有効性に優れた方法で製造できかつ「トレーリングリンク」および「アクスル」の個々のコンポーネンツ間に最適に信頼性のある連結部が確保されるアクスル組立体およびその製造方法を提供することにある。
【解決手段】第１金属材料から作られたアクスル（２；１０２）と、第２金属材料から作られた少なくとも１つのトレーリングリンク（８；１０３、１０４）とを有する商用自動車用アクスル組立体であって、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）が、シート（９ａ；１１２）を備えた連結部（９；１１８）を有し、該連結部（９；１１８）内では、アクスル（２；１０２）およびトレーリングリンク（８；１０３、１０４）が互いに耐トルク係合するように、アクスル（２；１０２）が中空カップリング部分（４；１１０）に座合している構成の商用自動車用アクスル組立体。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１金属材料から作られたアクスルと、第２金属材料から作られた少なくとも１つのトレーリングリンクとを有する商用自動車用アクスル組立体であって、トレーリングリンクが、シートを備えた連結部を有し、該連結部内では、アクスルおよびトレーリングリンクが互いに耐トルク係合するように、アクスルが中空カップリング部分に座合している構成の商用自動車用アクスル組立体に関する。この形式のアクスル組立体は、例えば貨物自動車および連結貨物自動車用トレーラまたはセミ・トレーラに使用されている。

この形式の多くの既知のアクスル構造があり、これらは「リジッドアクスル」とも呼ばれている。リジッドアクスルは通常トレーリングリンクを有し、該トレーリングリンクは、その一端が適当な継手を介して車両のフレームにピボット連結されかつ他側がスプリングとダンパとのコンビネーションを介して車両に支持されている。これは、これまで例えば貨物自動車のトレーラまたはセミ・トレーラに課されている要件を満たすアクスルの簡単な弾性装着を可能にしている。対象としているこの形式のアクスル組立体の走行挙動は、アクスルの少なくとも一部が捩り変形可能なフレキシビリティを有し、これによりアクスルを支持するトレーリングリンクの移動が大きい度合いで互いに分離しないようにアクスルを設計することにより改善できる。

下記特許文献１または２において要約されているように、トレーリングリンクと該トレーリングリンクにより支持されたアクスルとの間の連結部は、従来技術では、例えばクランピング、ねじ止めまたは溶接により作られている。この点に関し、トレーリングリンクは通常鋳鉄で作られるのに対し、アクスルは鋼材から異形要素として作られている。

上記既知のアクスル構造の欠点は、特に、トレーリングリンク内に取付けることにより、実際に生じる高い応力を充分な信頼性をもって吸収できるよう、通常、高い材料コストおよび製造コストを必要とすることである。

上記形式の他のアクスル組立体が下記特許文献３から知られている。この特許文献３に開示されたアクスル組立体の第１変形例では、中空アルミニウム異形要素として形成されかつ両端部が閉じられたトレーリングリンクが使用されている。トレーリングリンクの一端には、「ハイドロフォーミング」とも呼ばれている成形方法によりヘッド部品が形成され、該ヘッド部品には、後で、トレーリングリンクの長手方向に対して横方向の通路開口が設けられる。

特許文献３に開示された形式の「ハイドロフォーミング」では、形成すべき中空コンポーネントが、該コンポーネントの所望形状を呈するダイ内に導入され、次に、内部から高圧非圧縮性流体の作用を受ける。その後、トレーリングリンクの材料が、ダイの内面に対して横たわるまで流動を開始する。かくして、予製造された異形要素上に、特別に成形（モールド）された要素（該要素は、更に加工してそれぞれコンポーネントを作る必要がある）を高精度で構成できる。

ハイドロフォーミングにより作られたトレーリングリンクのヘッド部品に、通路開口を形成するため、特許文献３に開示の従来技術では、トレーリングリンクの前記通路開口用として意図した領域にある壁材料が機械加工により除去される。開口の断面形状は、円形とは異なる。次に、アクスルがトレーリングリンクの開口を通して挿入される。アクスルの外形寸法はトレーリングリンクの開口の形状に適合し、挿入後にアクスルはトレーリングリンクの開口内に確実にかつ回転しないように座合する。

特許文献３によれば、ヘッド部品は次に外部から作用するピンチング工具により圧縮されるので、アクスルとトレーリングリンクとの間には確実なロッキングが達成される。特許文献３において、トレーリングリンク内に座合したアクスルをハイドロフォーミングにより拡大することを提案するときは、これと同じ目的が達成される。

同様に、特許文献３によれば、トレーリングリンクとアクスルとの間のトルクプルーフ係合を、これらを、接合または溶接または更にクリンチングのような機械的加工による非ポジティブな方法およびポジティブな態様で固定することができる。

最後に、特許文献３によれば、ハイドロフォーミングは、トレーリングリンクを越えてそれぞれ自由に突出するアクスルの端部を、ホイール支持板またはスプリングシステムのゴム継手用シートとして使用できるようにそれぞれ形成できる。

特許文献３にはハイドロフォーミングが使用される従来技術の変形例が開示されている。また特許文献３には、アルミニウム材料の押出成形異形要素として作られたアクスルおよびトレーリングリンクも開示されている。特許文献３に開示された従来技術の他の変形例は、トレーリングリンクを鋳造部品として予製造する技術であり、トレーリングリンクにはアクスルのシートが既に形成されており、このシートは円形とは異なる形状を有している。これに対応して形成されたアクスルが、次にトレーリングリンクのシート内に導入される。アクスルおよびトレーリングリンクの横断面形状は円形とは異なっており、これにより、アクスルは捩られる危険性なくシートに取付けられる。次に、接合、溶接またはシュリンキングにより、文献３によるトレーリングリンクとアクスルとの実際の連結が行われる。

特許文献３から知られているアクスル組立体の種々の形態の変形例の長所は、比較的簡単な方法でアクスルを形成でき、一方ではアクスル組立体がトーションスプリングの態様で使用できる捩りフレキシビリティをもつ中央部を有し、他方ではそれぞれトレーリングリンクに関連するカップリング部分によりトレーリングリンクに固定的に保持されるように取付けられることである。

これらの長所は、ハイドロフォーミングのような現代的製造方法を用いるにもかかわらず、既知の組立体の製造は高価であるという欠点により相殺されてしまう。また、特許文献３にしたがって作られるアクスル組立体は、商用自動車の実用的使用時に生じる高い応力を充分な信頼性をもって吸収できない。

欧州特許ＥＰ ０ ８３０ ９５９ Ｂ１号公報 ドイツ国特許ＤＥ １０ ２００６ ００９ ４４１ Ａ１号公報 欧州特許ＥＰ ０ ７１３ ７９１ Ｂ１号公報 ドイツ国特許ＤＥ １０ ２００５ ００７ １４３ Ａ１号公報 ドイツ国特許ＤＥ ４２ ０３ ３７２ Ｃ１号公報

上記従来技術の背景に対し、本発明の目的は、コスト有効性に優れた方法で製造できかつ「トレーリングリンク」および「アクスル」の個々のコンポーネンツ間に最適に信頼性のある連結が確保されるアクスル組立体およびその製造方法を提供することにある。

アクスル組立体に関しては、上記目的は、特許請求の範囲の請求項１の記載にしたがって構成された本発明により達成される。本発明によるアクスル組立体の有利な実施形態は、請求項１に従属する請求項の記載により提供される。

方法に関する上記目的の解決方法は、本発明にしたがって構成されたアクスル組立体の製造中に、少なくとも請求項１１に記載の製造段階を実施することである。

上記従来技術と同様に、本発明によるアクスル組立体は、第１金属材料より詳しくは鋼材から作られたアクスルと、第２材料より詳しくは鋳鉄から作られた少なくとも１つのトレーリングリンクとからなる。

本発明によるアクスル組立体のトレーリングリンクは連結部を有し、該連結部内にシート（座）が成形される。アクスルは、中空カップリング部分を備えたこのシート内に座合する。

トレーリングリンクの連結部内へのシートの成形は、少なくともアクスルがシート内に固定的に保持される程度に、連結部がアクスルのカップリング部分の回りに係合するように構成される。アクスルが座合しかつカップリング部分を完全に包囲する開口としてシートが構成されることにより、特にしっかりとした固定保持を確保できる。

また、本発明によるアクスル組立体では、アクスルおよびトレーリングリンクは、少なくとも摩擦連結により互いに耐トルク係合している。この目的のため、本発明によれば、トレーリングリンクの連結部およびアクスルのカップリング部分を形成する材料は、少なくとも１つの次の条件、すなわち、
ａ）トレーリングリンクの連結部を形成する金属材料の弾性係数Ｅが、連結部により包囲されるアクスルのカップリング部分の金属材料の弾性係数Ｅより小さいこと、
ｂ）トレーリングリンクの連結部の金属材料の破壊強度Ｒｍが、アクスルのカップリング部分の金属材料の破壊強度Ｒｍより大きいこと、および
ｃ）トレーリングリンクの連結部を形成する金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは明らかに定められる降伏強度をもたない場合は金属材料の耐力Ｒ_ｐ０．２が、連結部により包囲されるアクスルのカップリング部分の金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは耐力Ｒ_ｐ０．２より大きいこと、を満たすように調整される。

上記条件ａ）−ｃ）の各々は、二者択一的にまたは付加的に満たすことができる。すなわち、これらの条件ａ）−ｃ）自体またはこれらを組合せたものを満たすことができる。本願で使用する用語「降伏強度」Ｒ_ｅＳは、通常、それぞれの金属材料が、支配応力が更に増大することがなくして、それぞれの金属材料が流動を開始する応力を意味する。耐力Ｒ_ｐ０．２は、サンプルの出発長さに基いた残留伸びが、荷重除去後に０．２％に達する（短軸）機械的応力である。

本発明により予め定められかつ少なくとも連結部の領域に存在するトレーリングリンクとアクスル支持体の弾性変形力の差のみがアクスルとアクスル組立体のトレーリングリンクを単なる摩擦連結だけで強固に相互連結し、その連結部が実際に生じる応力を必要な信頼性をもって吸収することを可能にしている。トレーリングリンクの外部に配置された連結部の降伏強度または耐力は、アクスルの内部に配置されたカップリング部分の降伏強度または耐力より大きいという事実により、トレーリングリンクの少なくとも連結部を形成する金属材料の弾性係数が、トレーリングリンクの連結部により包囲されるアクスルの管状部分の金属材料の弾性係数より小さく、トレーリングリンクの連結部の金属材料の破壊強度Ｒｍが、トレーリングリンクの連結部により包囲されるアクスルのカップリング部分の金属材料の破壊強度Ｒｍより大きく、連結部は、荷重が加えられない状態で拡大された後に、依然として弾性変形可能な範囲内にあり、このため、連結部は、該連結部により包囲されたアクスルのカップリング部分に弾性復元力を加える。

本発明によるアクスル組立体においてこの相関関係を完全に使用するため、トレーリングリンクは成形作業後に少なくとも連結部の領域内に弾性応力を受け、一方、アクスルは、トレーリングリンクにより包囲された少なくともカップリング部分の領域の拡大により、大きい度合いの永久的塑性変形を受ける。

したがって本発明によるアクスル組立体では、トレーリングリンクとアクスルとの間の連結部が最初に形成される。すなわち、アクスルは、少なくともその連結部の領域において塑性変形範囲で永久的に変形され、一方、カップリング部分を包囲するトレーリングリンクの連結部は、せいぜい一部が塑性変形される。これにより、連結部には弾性復元力が依然として存在し、この復元力により、アクスルのカップリング部分の外面とトレーリングリンクのシートの内面との間に押圧作用が発生される。したがって、トレーリングリンクの連結部の内周部とアクスルの嵌合カップリング部分との間に摩擦連結が形成され、これにより、実際の使用中にアクスルにより導入される捩りモーメントが、本発明により形成された摩擦連結部を介してトレーリングリンクに確実に伝達される。

本発明によるアクスル組立体は特に簡単な方法で作ることができる。この目的のため、最初に、少なくとも１つの中空で外部からアクセスできるカップリング部分を備えたアクスルおよびトレーリングリンクが用意される。トレーリングリンクはアクスルのカップリング部分のためのシートを有し、アクスルのカップリング部分の外形寸法に対するシートのクリアランスは、アクスルのカップリング部分がクリアランスをもってシート内に導入されるように計算される。同時に、トレーリングリンクの連結部およびアクスルのカップリング部分が形成される金属材料の特性は、本発明の方法において互いに調整される。本発明の方法は、既に説明したように、連結部の弾性係数が、カップリング部分の弾性係数より小さく、および／または連結部の破壊強度が、連結部により結合状態で包囲されたカップリング部分の破壊強度より大きく、および／または降伏強度Ｒ_ｅＳまたは金属材料が明らかに定められる降伏強度Ｒ_ｅＳをもたない場合はトレーリングリンクの連結部を形成する金属材料の耐力Ｒ_ｐ０．２が、連結部により包囲されるアクスルのカップリング部分の金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは耐力Ｒ_ｐ０．２より大きい。

このようにして形成されたアクスルは、次に、アクスルのカップリング部分がトレーリングリンクのシート内に座合するようにして、トレーリングリンクと一体に結合される。

次に、トレーリングリンクのシートの内面とアクスルのカップリング部分の外面との間の結合ギャップが閉じられるまで、アクスルのカップリング部分が拡大される。トレーリングリンクおよびアクスルが結合された後に存在する結合ギャップまたはクリアランスの大きさにより、トレーリングリンクも拡大される前にカップリング部分が変形される量を予め定めることができる。これにより、拡大中にカップリング部分の変形が進行し、塑性変形範囲が確実に達成される。

トレーリングリンクの連結部が荷重除去後に弾性変形されるまでアクスルのカップリング部分の拡大が続けられ、かつアクスルのカップリング部分が永久的塑性変形され、これにより、連結部は、トレーリングリンクとアクスルとの間に摩擦連結を生じさせる弾性応力を受ける。

連結部が、拡大中に、連結部を支配する応力がそれぞれ降伏応力または耐力の領域内にあるような程度まで拡大されるとき、トレーリングリンクの連結部に最大復元力が発生される。連結部の部分的塑性変形範囲内面の変形は、この変形が、トレーリングリンクとアクスルとの間の摩擦連結のための充分な差動スプリングバックが維持されることを確保する限り、許容できるものである。各場合において、アクスルのカップリング部分のスプリングバックが、それぞれ、カップリング部分を包囲するトレーリングリンクの連結部のスプリングバックより小さいことが重要である。

本発明によるトレーリングリンクとアクスルとの連結の信頼性は、不確実連結であることに加え、トレーリングリンクおよびアクスルが互いに確実にも連結されること、およびアクスルの異形要素がトレーリングリンクの対応して形成された異形要素と確実に協働することにより、更に高められる。トレーリングリンクが例えば鋳鉄のような冷間変形可能な材料からなりかつアクスルの少なくともカップリング部分的が例えば鋼のような容易に加工できる材料からなる本発明のこのようなアクスル組立体では、これは、例えばアクスルの異形要素が半径方向外方を向いた突出部でありかつこれに対応して形成されたトレーリングリンクの要素が凹部であり、該凹部内にアクスルの突出部が確実に係合する構成により達成できる。

このように構成された確実連結は、実際に、トレーリングリンクの予製造中にトレーリングリンクのシートの内面に凹部を成形することにより形成される。トレーリングリンクとアクスルとが一体に結合された後に、アクスルのカップリング部分には凹部と係合する突出部が形成される。

突出部は、結合作業後に行われる冷間成形作業により実用的態様で形成される。この目的で、中空カップリング部分にパンチのような工具が使用され、該工具は、カップリング部分内に導入されかつカップリング部分により形成された内部からアクスルのカップリング部分の外壁に対して半径方向に作用する。この点に関し、トレーリングリンクの連結部の凹部は、突出部が変形加工の完了後に実質的にクリアランスがなく確実に凹部内に係合することが自動的に確保されるように、ダイとして機能する。

突出部は、アクスルのカップリング部分が拡大される前に便利に形成される。次の拡大作業中に、トレーリングリンクのシート内への突出部の嵌合が付加的に最適化される。しかしながら、利用できるシステム工学に基いて、突出部の形成およびカップリング部分の拡大を一度に行って、加工時間を短縮することも考えられる。

或いは、拡大段階中にトレーリングリンクの凹部内にアクスルの材料を進入させ、捩りに対して連結部を確実に固定できるように、アクスルのカップリング部分を拡大することを考えることができる。

例えば、トレーリングリンクの凹部を、シートの長手方向軸線に対して軸線方向に平行に配置された溝として形成し、アクスルの突出部がスライディングブロックの態様で係合するように構成すると、実際に生じることがある歪みを、突出部により特に有効に吸収できる。

本発明によるアクスル組立体の特に経済的な形態は、アクスルが一体的中空異形部材、より詳しくはアクスルチューブとして構成されることに特徴を有する。この形式の中空異形部材を例えば冷間変形または機械加工することにより、アクスルのカップリング部分より捩りフレキシビリティに富む捩り部分を製造できる。本発明によるアクスル組立体において、アクスルが、２つのトレーリングリンクの両端部の一方にそれぞれ関連する２つのトレーリングリンクにより支持される場合には、捩り部分は、従来技術と同様に、アクスルの両端部の間に配置できる。アクスルの捩りフレキシビリティに富む設計が本発明によるアクスル組立体に使用されているため、実際の使用時に生じる、シャーシに対するトレーリングリンクの運動を吸収しかつ減衰させるコンポーネンツを使用でき、かつ慣用のアクスル構造に要求されるこの形式のコンポーネンツと比較して、その全体的サイズを大幅に小さくできる。

本発明によるアクスル組立体では、トレーリングリンクとアクスルとの間の連結部の領域内に配置されるブラケット、ねじ連結部等の付加コンポーネンツは不要である。この事実だけでも、本発明によるアクスル組立体に要求される利用可能空間をかなり小さくできる。また、本発明によるアクスル組立体では、トレーリングリンクまたはアクスルを弱化する虞れのある溶接作業をアクスルまたはトレーリングリンクに行う必要性が全くない。それどころか、アクスルとトレーリングリンクとの連結に要する力は、これらの２つのコンポーネンツの間の比較的大きい接触面を介して伝達される事実から、好ましい押圧比が達成される。これらの全てにより、トレーリングリンクの連結部の領域の壁厚およびアクスルチューブの全壁厚を最小にすることができる。したがって、本発明によるアクスル組立体は、特にトレーリングリンクのピボット運動方向に非常に小さい空間を占めるに過ぎない。これにより、例えば、それぞれの車両の下の自由空間を小さくでき、特にそれぞれの輸送車両の使用可能な積載スペースを大きくできる。

実用試験により、アクスルの少なくともカップリング部分は例えばＥＮ−１００２５における標準規格の鋼のような慣用の構造用鋼材から作り、一方、トレーリングリンクは鋳鉄特に可鍛鉄（球状黒鉛鋳鉄「ＧＪＳ」）で作った場合に、１２ｍｍより薄い、より詳しくは８ｍｍの壁厚のアクスルチューブを用いた場合でも、アクスルおよびトレーリングリンクの満足できる荷重支持能力が得られることが証明されている。

本発明によるアクスル組立体は、前述のように、トレーリングリンクを鋳鉄で作るときに、特にコスト有効性に優れた形態で作ることができる。これは、特にトレーリングリンクを一体的に構成した場合によく当てはまることである。この点に関し、鋳鉄材料は、鋳造に関してコスト有効性に優れた製造に適しており、可鍛鋳鉄を用いることにより特に優れた特性の組合せが達成される。

トレーリングリンクの連結部とアクスルのカップリング部分との間の摩擦連結をサポートするため、トレーリングリンクおよびアクスルの相互関連表面の少なくとも一方に摩擦増大構造を設けることができる。これらの構造は、摩擦連結に加えて、トレーリングリンクとアクスルとの間の確実なロッキングを形成するように構成することもできる。

本発明によるアクスル組立体のトレーリングリンクには、空気ばねベローズ、ショックアブソーバ、ブレーキシステムのコンポーネントまたはアクスルリフト装置のコンポーネントのような機能要素を連結する少なくとも１つのブラケットを設けることができる。

アクスルとトレーリングリンクとの間の連結部の強度を驚異的に増大させる本発明の他の実施形態は、トレーリングリンクと該トレーリングリンクにより包囲されたアクスルの部分との間の少なくとも不確実連結部は、新しい状態にある間は、アクスル組立体が使用されると、アクスルとトレーリングリンクとの間にマイクロメートル範囲内の相対移動が生じ得るように決定されることに特徴を有している。これらの移動により生じた擦過粒子が結合ギャップ内に捕捉され、相対移動を更に妨げる。本発明のこの実施形態では、トレーリングリンクとアクスルとの間の不確実連結部には、該連結部の新しい状態から出発して、微小移動により、いわゆる「擦過腐蝕（fretting corrosion）」が生じる。結合ギャップ内には、この形式の腐蝕により金属擦過粒子および酸化物が形成される。これらの粒子は、稼動寿命の増大につれて結合ギャップ内に蓄積し続け、この結果、トレーリングリンクとアクスルとの間の連結部は一層強くなる。

アクスルのカップリング部分の拡大には、内部高圧成形法が特に適している。内部圧力が付与された流体を用いて円筒状ボディを拡大すること自体は知られている。例えば、内部高圧を発生させることにより、中空シャフトに機能的要素を取付けることができる（上記特許文献４参照）。

トレーリングリンクが鋳造より詳しくは鋳鉄により一体成形され、かつ本発明によるアクスル組立体がトレーリングリンクに加えて、ロールベローズを備えた空気ばねをも有し、ロールベローズがローリングフォルドおよびローリングピストンを備え、ローリングピストンがロールベローズにより支持されかつローリングフォルドが巻き解かれるときに定められたストローク経路を通る１ストローク移動によりロールベローズ内に移動しかつロールベローズから出る方向に移動できる場合には、ロールベローズから出る方向を向いた自由端面に挿入ボディを支持しているローリングピストンは、挿入ボディを介して、通常の走行時にトレーリングリンクの支持アーム上に支持される。実際に特に有利な本発明の他の実施形態は、トレーリングリンクがコントロールアームを有し、該コントロールアームがトレーリングリンクを車両のフレームにピボット連結するベアリングと、車両のアクスル用シートと、支持アームとを有し、該支持アームには凹部が成形されており、該凹部はローリングピストンの挿入ボディに対応して形成され、ローリングピストンの挿入ボディはトレーリングリンクの通常の走行位置に座合し、凹部は、挿入ボディをそのストローク移動の方向を横切る方向に固定するが、挿入ボディは、ロールベローズの方向には自由に移動できる。かくして、本発明によるアクスル組立体のこの実施形態では、トレーリングリンク自体の作動に要求されるコントロールアーム、支持アームおよびアクスルシート等の一体成形された要素だけでなく、本発明によればシートも一体化されており、これにより、通常の走行作動中に空気圧サスペンションのローリングピストンとトレーリングリンクとの間に確実連結部が存在する。この連結部は、トレーリングリンクが、それぞれの車両アクスルの荷重が完全に除去されたときにローリングピストンの最大下降位置を通って外方にピボット運動すると、ローリングピストンがトレーリングリンクから自動的に分離されるように構成されている。このように、空気ばねの使用可能体積が制限されることがなく、またはトレーリングリンクの支持アームに取付けられるべきセンタリングコーンのようなコンポーネンツ等を必要とすることなく、上記特許文献５から基本的に知られている空気ばねおよびトレーリングリンクのカップリングの原理の長所が、最小数のコンポーネンツしたがって最低の製造コストに使用できる。

以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
アクスル組立体を示す斜視図である。 アクスル組立体の細部を示す水平縦断面図である。 図２による細部を示す破断しない平面図である。 図１−図３に示したアクスル組立体の製造中に連続的に遂行される加工段階を示す図面である。 連結貨物自動車のトレーラ用アクスル組立体を示す斜視図である。 アクスル組立体の細部を示す垂直縦断面図である。 アクスル組立体に使用されるトレーリングリンクを示す水平縦断面図である。 アクスル組立体の種々の製造段階における図５に一致する細部を示す断面図である。

図１−図３に示すアクスル組立体１および図５−図８に示すアクスル組立体１０１は、各場合において、連結貨物自動車（図示せず）用トレーラ（図示せず）の非駆動アクスルの一部である。

アクスル組立体１は、管状に形成できるアクスル異形要素として構成されたアクスル２を有している。アクスル２の両端部には、それぞれのトレーリングリンク８が嵌合されている。

アクスル２は中空鋼板異形要素から作られかつ２つの端面カップリング部分４に終端しており、図２には一方の端面カップリング部分４が示されている。端面カップリング部分４は、その自由端に向かって開放している中空異形要素５の形状を有している。

車両の一側から他側まで延びているアクスル２の中央領域は、カップリング部分４とは異なりほぼ四角形の横断面を有しかつ圧入溝変形部６が設けられている。これにより、捩り部分６ａが形成され、該捩り部分６ａのそれぞれの捩り断面係数は、アクスル２のカップリング部分４の捩り断面係数より小さい。したがって、アクスル２のこの形状により、アクスル２の捩りに基いて、両端部が連結された要素の捩りサスペンションが可能になる。

アクスル２は、その円筒状端面カップリング部分４にそれぞれのトレーリングリンク８を支持しており、図２および図３にはこれらの一方のトレーリングリンク８が示されている。図２の断面図から、トレーリングリンク８が連結部９を有し、該連結部９がスリーブのような形状を有し、シート９ａを包囲しており、かつ半径方向に突出するコントロールアーム１０が取付けられていることが分かるであろう。

既に説明された成形部品および更に説明すべき成形部品を備えたトレーリングリンク８は、可鍛鋳鉄法による一体鋳造部品として作られ、鋳造材料としてはＧＪＳ６００を使用するのが好ましい。結合領域には、他の種類の鋼材または鋳鉄を使用することもできる。

コントロールアーム１０の自由端はスリーブ１１に終端しており、該スリーブ１１はブラケット（図示せず）の横軸と共に回転できるように取付けられる。孔が設けられた２つの保持手段１２が、ショックアブソーバ（図示せず）を保持するのに使用される。また、トレーリングリンク８には、空気ばねベローズ１６を支持するのに使用される支持板１３が設けられている。更に、鋳造部品と一体にブレーキアンカー板１７が形成されている。ブレーキアンカー板１７は、スライディングキャリパディスクブレーキシステム（図示せず）のスライディング要素を受入れるための開口１９を有している。

トレーリングリンク８には、別々に予製造されたアクスルジャーナル１５が、スクリュウクラウン１４により連結されており、アクスルジャーナル１５には、ホイール（図示せず）がベアリングにより慣用的態様で回転可能に取付けられる。

連結部９は、正円筒体の表面を形成する内面１８を備えたシートを有している。アクスル２のそれぞれに関連する端面カップリング部分４は、シート９ａ内に回転可能に挿入されている。この目的で、圧力制御形内部高圧結合加工が結合加工として使用された。

図４ａ−図４ｃには、内部高圧結合加工の３つの基本フェーズ（スタート状態、結合加工、終了状態）が示されている。

未形成状態のトレーリングリンク９のシート９ａの内径は、アクスル２の関連する端面カップリング部分４の外径より僅かに大きい。シート９ａの大きい内径とカップリング部分４の小さい外径との差Ｆは、「継手クリアランス」と呼ばれている。カップリング部分４は、最初は円筒面とは異なる形状にすることができ、この場合には、拡大中に円筒状本体を作ることを確保しなければならない。

カップリング部分４の特定部分２１は拡大ランス２０を用いて成形され、内部高圧結合を行うことについて拡大ランスを用いること自体は知られている。この部分２１では、拡大ランス２０に、密封領域を形成する２つのシール２２が設けられている。密封領域内には高圧（１０００−２０００バール）の油圧流体が圧送される。これにより、アクスル２のそれぞれのカップリング部分４が結合加工（図４ｂ）で変形され、連結部９のシート９ａの内周部に対して押付けられ、これにより、連結部９も変形しかつ拡大する。

この点に関し、トレーリングリンク８とアクスル２との連結部９を形成する材料は、特定のスプリングバックの可能性を有すると考えられる。油圧流体が排出されるやいなや、すなわち圧力が低下するやいなや、連結部９はその直径を減少する。これは、連結部９の拡大が弾性限度σ_Ｅにより付与された限界値より小さい値に維持されているため、連結部９が依然としてフレキシビリティを有していることによる。連結部９は、アクスル２のカップリング部分４の材料に対して押付けられる。この点に関し、最大拡大から残留拡大への僅かな矯正が行われる（図４ｂ−図４ｃ）。カップリング部分４は、トレーリングリンクの連結部９の内面に強固に連結され、回転不可能な結合を形成する。また、シート９ａの内面には接触増大構造を形成するか、連結部の内面１８が正円筒体の表面を形成するように形成し、拡大後にカップリング部分４の材料が局部的にぴったりと嵌合する凹部を有し、捩りに対する強固な固定手段を確保する。

図４ａ−図４ｃにおいて、符号「ｍＡ」は最大拡大を示し、符号「Ｐ_Ｆ」は流体圧力を示し、符号「ｂＡ」は、上記内部高圧形成加工後に残留する拡大を示す。

図５−図７は、本発明によるアクスル組立体１０１の他の変更形態を示すものである。このアクスル組立体１０１も、アクスル１０２と、２つのトレーリングリンク１０３、１０４を有している。

アクスル１０２は、元々円筒管状の鋼異形部材、例えば８ｍｍの壁厚を有するＳ３５５鋼から作られる。アクスル１０２は捩り部分１０７を有し、該捩り部分１０７はアクスル組立体１０１の両端部１０５、１０６の間の中央に配置され、アクスル１０２の全長の約１／２の長さを有している。この捩り部分１０７を作るため、捩り部分の領域が長方形、ほぼ正方形の横断面をもつように、最初に管状異形がプレス（図示せず）で形成され、一方、両端部は円筒状が変化しないように維持される。次に、捩り部分１０７の２つの対向壁内にそれぞれの溝１０８、１０９がプレス加工される。溝１０８、１０９の深さは、該溝１０８、１０９のベースを形成する鋼板部分が、捩り部分１０７の長手方向軸線Ｌに対して互いに平行にぴったり隣接するようにそれぞれ選択される。このようにして、アクスル１０２の捩り断面係数は、その捩り部分１０７における方が両端部１０５、１０６におけるより小さくなる。かくして、アクスル１０２は、トレーリングリンク１０３、１０４間の捩りバースプリングの態様で作用する。

アクスル１０２の端部１０５、１０６には、それぞれ、円筒状のカップリング部分１１０が設けられており、該カップリング部分１１０により、アクスル１０２がそれぞれの関連するトレーリングリンク１０３、１０４のシート１１２内に座合し；それぞれの端部１０５、１０６はその端面が関連トレーリングリンク１０３、１０４を越えて横方向に自由に突出している。端部１０５、１０６の端面にはそれぞれのアクスルジャーナル１１４、１１５が溶接されており、該アクスルジャーナル１１４、１１５は、ホイール（図示せず）を取付けるジャーナル１１６およびブレーキ（図示せず）を取付けるブレーキアンカー板１１７を有している。

トレーリングリンク１０３、１０４は、可鍛鋳鉄（球状黒鉛を有する鋳鉄、ＧＪＳ）から、それぞれ一体の鋳造部品として互いに鏡像対称に作られる。

アクスル１０２を形成する鋼材およびトレーリングリンク１０３、１０４を形成する鋳鉄材料は、トレーリングリンク１０３、１０４を形成する鋳鉄の弾性係数Ｅ_Ｌが、包囲されるカップリング部分１１０を備えたアクスル１０２を作る鋼の弾性係数Ｅ_Ａより小さくなるように互いに調整される（Ｅ_Ｌ＜Ｅ_Ａ）。この代わりにまたはこれに加えて、トレーリングリンク１０３、１０４の鋳鉄材料の破壊強度Ｒｍ_Ｌがアクスル１０２の鋼の破壊強度Ｒｍ_Ａより大きくなるように構成でき（Ｒｍ_Ｌ＞Ｒｍ_Ａ）、更に、この代わりにまたはこれに加えて、トレーリングリンク１０３、１０４の鋳鉄材料の降伏強度Ｒ_{ｅＳ_Ｌ}がアクスル１０２の鋼の降伏強度Ｒ_{ｅＳ_Ａ}より大きくなるように構成できる（Ｒ_{ｅＳ_Ｌ}＞Ｒ_{ｅＳ_Ａ}）。

これらのそれぞれのシート１１２は、それぞれの連結部１１８の材料により完全に包囲されるように、通路開口として、それぞれのトレーリングリンク１０３、１０４のスリーブ状連結部１１８内に成形される。

形成されない状態では、アクスル１０２のカップリング部分１１０は、これと関連するシート１１２の内径より小さい外径を有する。

トレーリングリンク１０３、１０４の連結部１１８にはそれぞれのコントロールアーム１１９が連結されており、該コントロールアーム１１９は、それぞれのシート１１２の長手方向軸線に対して横方向に延びかつその自由端部分にはベアリングラグ１２０が成形されている。ベアリングラグ１２０は、アクスル１０２に対して軸線方向に平行に整合したピボット軸線Ｓの回りで、トレーラ（図示せず）のそれぞれの長手方向シャーシビームのマウント（図示せず）内にトレーリングリンク１０３、１０４をピボット連結する。

コントロールアーム１１９の連結部１１８への遷移領域にはブラケット１２１も形成されており、ブラケット１２１には、ショックアブソーバ（図示せず）を関節連結するためのベアリングラグ１２２が成形されている。

コントロールアーム１１９の反対側には、支持アーム１２３が連結部１１８と一体に形成されており、該支持アーム１２３もそれぞれのシート１１２の長手方向軸線に対して横方向に整合している。支持アーム１２３は、その自由端に、空気圧サスペンションのベローズ（図示せず）を支持するためのブラケット１２４を有している。

トレーリングリンク１０３、１０４のそれぞれのシート１１２の内面には、それぞれの長楕円形の溝状凹部１２５が成形されており、該凹部１２５はシート１１２の長手方向軸線に対し軸線方向に整合している。凹部１２５は、それぞれのトレーリングリンク１０３、１０４のコントロールアーム１１９、支持アーム１２３および連結部１１８に対して整合しており、これにより、実際に一般的に生じる曲げ応力の中立繊維がコントロールアーム１１９、支持アーム１２３および連結部１１８を通る。

アクスル組立体１０１を作るため、まず最初に端部１０５が、そのカップリング部分１１０がシート１１２内にクリアランスをもって座合するまで、第１トレーリングリンク１０３のシート１１２内に挿入される（図８ａ）。

次に、成形工具１２６が、端部１０５の開放端面から、端部１０５により閉じられた空間内に案内される。成形工具１２６はパンチ１２７を有し、該パンチ１２７は、油圧駆動装置により半径方向に調節され、かつ成形工具１２６が作業位置にあるとき、トレーリングリンク１０３の凹部１２５に対向するように配置される（図８ｂ）。

成形工具１２６が位置決めされるやいなや、パンチ１２７は、高圧により、端部１０５の内面に対して半径方向に移動される。パンチによる作用を受ける領域内にあるカップリング部分１１０の鋼材は、凹部１２５ができる限り完全に充満されるまで、凹部１２５内に流入する（図８ｃ）。

このようにして、アクスルのカップリング部分１１０には突出部１２８が成形され、該突出部１２８は、トレーリングリンク１０３の連結部１１８に対応して形成された凹部１２５内に確実に成形される。このようにしてアクスル１０２とトレーリングリンク１０３との間の確実な連結は、後で作られるこれらの２つのコンポーネンツの不確実連結部が実際に生じる歪みに耐えることができない場合に、安全手段として機能する。

突出部１２８が作られた後、成形工具１２６が端部１０５から取出され、内部高圧成形装置１２９が端部１０５内に導入される。装置１２９は、これ自体は既知であるが、油圧流体用の半径方向を向いた出口が設けられた円筒状ハウジングを有し、該ハウジングの周囲にはフレキシブルなシーリング材料からなるスリーブが配置される。圧力が加えられると、スリーブはカップリング部分１１０の内面に押付けられ、高圧の油圧流体が周囲に流出しないことを確保する。スリーブが損傷を受けないようにするため、カップリング部分１１０の内面の突出部１２８の領域内に存在する凹部には、非圧縮性成形（モールディング）材料１３０を充満させることができる。

装置１２９により圧力が加えられる結果として、カップリング部分１１０は、その外面がシート１１２の内面に対して強く座合するまで、半径方向に拡大される。結合された状態（図８ａ）でシート１１２の内面とカップリング部分１１０の外面との間に存在するクリアランスＳは、シート１１２の内面に到達したときのカップリング部分１１０の応力が、少なくとも、アクスル１０２を形成する鋼の降伏強度Ｒ_ｅＳの範囲内にあるように計算される。したがって、アクスル１０２のカップリング部分１１０は、少なくとも、塑性変形の開始時にある。

圧力を連続して加えると、カップリング部分１１０を完全に包囲するトレーリングリンク１０３の連結部１１８も拡大される。

この作業は、荷重を除去した後に連結部１１８に次のような応力が存在する限り続けられる。すなわちこの応力とは、トレーリングリンク１０３が鋳造される鋳鉄の耐力Ｒ_ｐ０．２より低いけれども、弾性変形しているに過ぎない連結部１１８が、荷重除去後に、トレーリングリンク１０３とアクスル１０２との間に永久的に耐捩り性を有する不確実連結部を充分に確保できる塑性変形カップリング部分１１０に、押圧作用を加えることができるほど高い応力である（図８ｄ）。

装置１２９も端部１０５から取外された後に、アクスルジャーナル１１４を端部１０５の端面上に溶接できる。

上記拡大方法により作られる不確実連結部は、新しいときは、トレーリングリンク１０３とアクスル１０２との間にマイクロメートル範囲内の相対移動が生じ得るように計算される。結合ギャップ１３１では、これらの移動により擦過粒子および酸化生成物が発生され、これらの物質は、寿命が続く限り結合ギャップ１３１内に蓄積し続ける。このようにして、トレーリングリンク１０３とアクスル１０２との間の不確実連結部は、強化され続ける。

次に、同じ方法で、第２トレーリングリンク１０４がアクスル１０２に連結される。

１ アクスル組立体
２ アクスル
４ アクスル２のカップリング部分
５ 中空異形部材
６ アクスル２の溝変形
６ａ アクスル２の捩り部分
８ トレーリングリンク
９ トレーリングリンク８の連結部分
９ａ トレーリングリンク８のシート
１０ トレーリングリンク８のコントロールアーム
１１ トレーリングリンク８のスリーブ
１２ トレーリングリンク８のホルダ
１３ トレーリングリンク８の支持板
１４ スクリュウクラウン
１５ アクスルジャーナル
１６ 空気ばねベローズ
１７ トレーリングリンク８のブレーキアンカー板
１８ シート９ａの内面
１９ ブレーキアンカー板１７の開口
２０ 拡大ランス
２１ カップリング部分４の部分
２２ シール
１０１ アクスル組立体
１０２ アクスル
１０３、１０４ トレーリングリンク
１０５、１０６ 端部
１０７ 捩り部分
１０８、１０９ 溝
１１０ カップリング部分
１１２ シート
１１４、１１５ アクスルジャーナル
１１６ ジャーナル
１１７ ブレーキアンカー板
１１８ 連結部
１１９ コントロールアーム
１２０ ベアリングラグ
１２１ ブラケット
１２２ ベアリングラグ
１２３ 支持アーム
１２４ ブラケット
１２５ 凹部
１２６ 成形工具
１２７ パンチ
１２８ 突出部
１２９ 内部高圧成形装置
１３０ 成形材料
１３１ 結合ギャップ
Ｓ ピボット軸線
ｍＡ 最大拡大
Ｐ_Ｆ 流体圧力
ｂＡ 残留拡大
Ｌ 長手方向軸線

Claims (14)

1. 第１金属材料から作られたアクスル（２；１０２）と、第２金属材料から作られた少なくとも１つのトレーリングリンク（８；１０３、１０４）とを有する商用自動車用アクスル組立体であって、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）が、シート（９ａ；１１２）を備えた連結部（９；１１８）を有し、該連結部（９；１１８）内では、アクスル（２；１０２）およびトレーリングリンク（８；１０３、１０４）が互いに耐トルク係合するように、アクスル（２；１０２）が中空カップリング部分（４；１１０）に座合している構成の商用自動車用アクスル組立体において、
   下記条件、すなわち、
   ａ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）を形成する金属材料の弾性係数Ｅ_Ｌが、連結部（９；１１８）により包囲されるアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の弾性係数Ｅ_Ａより小さいこと、
   ｂ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）の金属材料の破壊強度Ｒｍが、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の破壊強度Ｒｍより大きいこと、
   ｃ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）を形成する金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは明らかに定められる降伏強度をもたない場合は耐力Ｒ_ｐ０．２が、連結部（９；１１８）により包囲されるアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは耐力Ｒ_ｐ０．２より大きいこと、
   の少なくとも１つを満たすこと、および
   トレーリングリンク（８；１０３、１０４）およびアクスル（２；１０２）が摩擦連結により互いに耐トルク係合するように、アクスル（２；１０２）が、拡大作業によってトレーリングリンク（８；１０３、１０４）により包囲される少なくともカップリング部分（４；１１０）の領域の永久的塑性変形態様で変形される間に、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）が、成形作業の結果として少なくとも連結部（９；１１８）の領域内で弾性応力を受けることを特徴とする商用自動車用アクスル組立体。
2. 前記トレーリングリンク（８；１０３、１０４）は、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）に不確実に連結されているだけでなく、カップリング部分（４；１１０）に確実にも連結されており、アクスル（２；１０２）の成形要素（１２８）が、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の対応して形成された成形要素（１２５）と確実に協働することを特徴とする請求項１記載のアクスル組立体。
3. 前記アクスル（２；１０２）の成形要素は、半径方向外方に突出する突出部（１２８）でありかつ冷間成形により作られ、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の前記対応して形成された成形要素は、アクスル（２；１０２）の突出部が確実に係合する凹部（１２５）であることを特徴とする請求項２記載のアクスル組立体。
4. 前記凹部（１２５）は、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）の内周面内に成形されていることを特徴とする請求項３記載のアクスル組立体。
5. 前記アクスル（２；１０２）は一体中空異形部材として形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のアクスル組立体。
6. 前記アクスル（２；１０２）は、そのカップリング部分（４；１１０）と比較して、捩りフレキシビリティが大きい捩り部分（６ａ；１０７）を有していることを特徴とする請求項５記載のアクスル組立体。
7. ２つのトレーリングリンク（８；１０３、１０４）が設けられており、各トレーリングリンクはアクスル（２；１０２）の１つの端部の回りに係合し、捩り部分（６ａ；１０７）は両端部（１０５、１０６）の間に配置されていることを特徴とする請求項６記載のアクスル組立体。
8. 前記トレーリングリンク（８；１０３、１０４）は一体的に作られていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のアクスル組立体。
9. 前記トレーリングリンク（８；１０３、１０４）は鋳鉄材料、より詳しくは可鍛鋳鉄材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のアクスル組立体。
10. 前記トレーリングリンク（８；１０３、１０４）と、該トレーリングリンク（８；１０３、１０４）により包囲されるアクスル（２；１０２）の部分との間少なくとも不確実連結部は、新しいときは、アクスル組立体（１；１０１）が使用されると、アクスル（２；１０２）とトレーリングリンク（８；１０３、１０４）との間にマイクロメートル範囲内の相対移動が生じ、この結果として生じる擦過粒子が結合ギャップ（１３１）内に捕捉され、相対移動を更に妨げるように計算されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のアクスル組立体。
11. 請求項１−１０のいずれか１項記載のアクスル組立体（１；１０１）を製造する方法において、
    ａ）少なくとも１つの中空で外部からアクセスできるカップリング部分（４；１１０）を備えたアクスル（２；１０２）を用意する段階と、
    ｂ）アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）のためのシート（９ａ；１１２）を備えたトレーリングリンク（８；１０３、１０４）を用意する段階とを有し、
    アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の外形寸法に対するシート（９ａ；１１２）のクリアランスは、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）がクリアランスをもってシート（９ａ；１１２）内に導入できるように計算され、下記条件、すなわち、
    ｂ．ａ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）を形成する金属材料の弾性係数Ｅ_Ｌが、連結部（９；１１８）により包囲されるアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の弾性係数Ｅ_Ａより小さいこと、
    ｂ．ｂ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）の金属材料の破壊強度Ｒｍが、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の破壊強度Ｒｍより大きいこと、
    ｂ．ｃ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）を形成する金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは明らかに定められる降伏強度をもたない場合は耐力Ｒ_ｐ０．２が、連結部（９；１１８）により包囲されるアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の金属材料の降伏強度Ｒ_ｅＳまたは耐力Ｒ_ｐ０．２より大きいこと、
    の少なくとも１つを満たし、
    ｃ）アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）がトレーリングリンク（８；１０３、１０４）のシート内に座合するように、トレーリングリンク（８；１０３、１０４）とアクスル（２；１０２）とを結合する段階と、
    ｄ）トレーリングリンク（８；１０３、１０４）のシートの内面とアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）の外面との間の結合ギャップが閉じるまで、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）を拡大する段階と、
    ｅ）次に、連結部（９；１１８）がトレーリングリンク（８；１０３、１０４）とアクスル（２；１０２）との間に不確実連結部を形成する弾性応力を受けるように、荷重除去後のトレーリングリンク（８；１０３、１０４）の連結部（９；１１８）が弾性変形されかつアクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）が永久的な塑性変形態様で変形されるまで、拡大作業を続ける段階とを更に有することを特徴とするアクスル組立体の製造方法。
12. 前記トレーリングリンク（８；１０３、１０４）のシート（９ａ；１１２）の内面に凹部（１２５）を成形し、前記結合段階（段階ｃ））の後に、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）に突出部（１２８）を形成し、該突出部（１２８）は前記凹部（１２５）に係合することを特徴とする請求項１１記載のアクスル組立体の製造方法。
13. 前記突出部（１２８）は、アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）が拡大される前に形成されることを特徴とする請求項１２記載のアクスル組立体の製造方法。
14. 前記アクスル（２；１０２）のカップリング部分（４；１１０）が内部高圧加工により拡大されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項記載のアクスル組立体の製造方法。

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