JP2024502476A - 自動車の部材を結合するためのロッドおよび関連する製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの端部のそれぞれに、外部部材と協働するように意図されたコネクティング部分を備えているコネクティングロッドに関しており、これらのコネクティング部分の一方はヨーク（１）を備えており、これらのコネクティング部分の他方はアイレット（３）を備えており、上述のヨーク（１）は、ループを形成する連続的な補強ストリップ（５）によって上述のアイレット（３）に結合されており、上述のヨーク（１）、上述のアイレット（３）および上述のストリップ（５）は、少なくとも部分的に熱可塑性材料（１５）によってオーバーモールドされている。

Description

発明の分野
本発明は機械学の分野に関し、より具体的には、自動車の構造に関与する構成部品の分野に関する。

発明の技術分野
自動車において、特定の部材は、互いに堅固に結合されたままで、所定の軌道に沿って相対的に移動可能でなければならない。

このために、コネクティングロッドが設けられている。これらのコネクティングロッドの端部は、所定の軌道に沿って相対的に移動可能な各部材に回転可能に取り付けられている。

このようなコネクティングロッドの一例は、自動車のエンジンのトルクテークアップコネクティングロッドであり、これは、このエンジンと車両のシャーシとの間に介装されている。

このようなコネクティングロッドの別の例は、自動車のクレードルとホイール支持体との間のコネクティングロッドである。

先行技術
特定の用途では、一方の端部にコネクティングアイレットを備え、他方の端部にコネクティングヨークを備えているコネクティングロッドが使用可能であることが望ましい。

これは、たとえば、クレードル／ホイール支持体のコネクティングロッドの場合であり、このコネクティングロッドのアイレットはクレードルと協働し、ヨークはホイール支持体と協働する。

従来、先行技術のこれらのコネクティングロッドは、金属または金属合金、たとえば、押出しアルミニウムまたは鋳鋼から形成されている。

これらの材料に関連する主要な欠点は、それらの重量である。したがって、自動車製造業者が、特に、車両構造の構成要素の重量に強い制約を課す場合に、これらの材料は満足な対応を提供しない。

また、先行技術において、両端部にアイレットを備えたタイプの、熱可塑性材料から形成されたコネクティングロッドが見られる。これらは、より軽量であるが、機械的強度は劣る。

したがって、本発明の課題は、特に、先行技術のものよりも軽量でありかつ少なくとも同等の機械的強度を有する、コネクティングアイレットおよびヨークタイプの、自動車構造用のコネクティングロッドを提供することである。

本発明の上述の課題は、２つの端部のそれぞれに、外部部材と協働するように意図されたコネクティング部分を備えているコネクティングロッドによって解決され、これらのコネクティング部分の一方はヨークを備えており、これらのコネクティング部分の他方はアイレットを備えており、上述のヨークは、ループを形成する連続的な補強ストリップによって上述のアイレットに結合されており、上述のアイレット、上述のヨークおよび上述のストリップは、少なくとも部分的に熱可塑性材料によってオーバーモールドされている。

これらの特徴によって、連続的な補強ストリップの存在による強さだけでなく、先行技術の金属または金属合金に代わる熱可塑性材料の使用による軽量さを備えるコネクティングロッドが得られる。

本発明によるコネクティングロッドの他の任意選択的な特徴によれば、以降の事項が単独でまたは組み合わせて採用される。

上述のヨークは、金属または金属合金から、プレス加工によって、または鋳造によって、または押出しによって、かつ／または機械加工によって、かつ／または複数の金属要素を一緒に溶接することによって形成される。金属または金属合金の使用は、ボルト締めによって、自動車の部材、たとえばホイール支持部材と協働することが意図されるコネクティングロッドのこの端部の良好な長期安定性の保証を可能にする。

上述のヨークは、上述の補強ストリップと協働するゾーンにオメガ横断面を有している。このような断面は、ヨークおよびコネクティングロッドの他の部分における応力の最適な分布の保証を可能にし、より詳細には、このオメガ横断面は、小さな曲げ半径でプレス加工可能でありながら断面の高い二次モーメントを得ることを可能にする。

上述のヨークは、所定の閾値を超える力が生じた場合に、コネクティングロッドの他の部分よりも前に崩壊するように適応されている脆弱ゾーンを有している。したがって、これによって、自動車が外部障害物と衝突した場合には、他の場所ではなく、ヨークのこの部分でコネクティングロッドを変形させることが可能になり、これは、極端な状況においてこのコネクティングロッドの脆化のモードをコントロールすることを可能にする。

上述のアイレットは、中央に実質的に管状の形状の金属要素が挿入された弾性要素を備えている。この弾性要素は、たとえば、必須ではないが、環状であってよく、コネクティングロッドによって伝達された振動をフィルタリングすることを可能にし、金属インサートは、この要素の摩耗のリスクを伴わずに、自動車の構造へのボルト締めによってこの弾性要素を結合することを可能にする。

上述の補強ストリップは、樹脂に埋め込まれた、長くて連続的な繊維、たとえばガラス繊維もしくは炭素繊維を有しており、または植物繊維、たとえば亜麻繊維もしくはイラクサ繊維を有している。たとえば、しかし非限定的に、ポリアミド樹脂によって製造されるこのような補強ストリップは引張力に非常に強く、これと同時に、コネクティングロッドを製造するプロセス中にヨークとアイレットとの間に容易に実装され得るのに十分に柔軟であるという利点を有している。

上述の熱可塑性オーバーモールディングは、上述の補強ストリップの繊維を被覆している樹脂と同一または化学的に混和性のある樹脂から製造されている。このようなオーバーモールディングは、従来の射出成形ツールを用いて容易に、低コストで行うことができ、また、自動車の移動中に砂利およびその他の粒子の突起から補強ストリップを保護することを可能にする。補強ストリップを被覆している樹脂と同じ樹脂または化学的に混和性のある樹脂から作られているため、このオーバーモールディングと補強ストリップとの優れた結合力が得られる。

上述のオーバーモールディングは、キャビティおよびリブを有している。これらのリブおよびキャビティは、主な力の経路上に配置されており、オーバーモールドされる材料を節約し、したがってコネクティングロッドの重量および製造コストを低減することを可能にし、加えて、補強ストリップと、コネクティングロッドの周縁部との間に配置されているリブは、車両が移動しているときの砂利またはその他の粒子からの衝撃などの外部の機械的な攻撃から離して、この補強ストリップを配置することを可能にする。

本発明はまた、上述のコネクティングロッドの製造方法に関しており、上述の補強ストリップが、上述のヨークの内側かつ上述のアイレットの周りに通され、これら３つの、このように結合されている部分が射出成形型内に配置され、オーバーモールディング材料がこの型内に射出される。

その際、オーバーモールディング材料が、ヨーク、アイレットおよび補強ストリップの少なくとも一部を覆い、これによって、これらの部分を一緒に固定することが可能になる。

アイレットが環状の弾性要素を備えている場合、オーバーモールディング材料が型内に射出される間、オーバーモールディング材料によって圧力が加えられることによって、この環状の弾性要素をその中心に向かって圧縮することが可能になる。これによって、この弾性要素の寿命を延ばすことができる。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図を参照して以降の説明を読むことによって明らかになるであろう。

その組み立て前かつそのオーバーモールディング前の、本発明によるコネクティングロッドのヨーク、アイレットおよび補強ストリップの斜視図を示す図である。 その組み立て後かつそのオーバーモールディング前の、このヨーク、このアイレットおよびこのストリップの斜視図を示す図である。 ヨーク、アイレットおよび補強ストリップのオーバーモールディング後の本発明によるコネクティングロッドの斜視図を示す図である。 このコネクティングロッドの平面図を示す図である。 図４の線Ａ－Ａに沿ったこのコネクティングロッドの断面図を示す図である。 図５の線Ｂ－Ｂに沿ったこのコネクティングロッドの断面図を示す図である。 ヨークの変形例を備えた、図２のものと類似の図を示す図である。 さらに別のヨーク変形例を備えた、図２のものと類似の図を示す図である。 ヨークが、計画された脆弱ゾーンを有している、図１～図６のコネクティングロッドを示す図である。 ヨークが破損した後のこのコネクティングロッドを示す図である。 さらに別のヨーク変形例を備えた、図２、図７および図８のものと類似の斜視図を示す図である。

より明確にするために、同一または類似の要素は、これらの図全体を通して同一または類似の参照符号によって示されている。

ここで図１が参照され、図１には、本発明によるコネクティングロッドの部分を形成する３つの部分が示されている。

これら３つの部分は、ヨーク１、アイレット３および補強ストリップ５を備えている。

ヨーク１を、鋼または製造業者によって課される仕様を満たすその他の金属合金から、プレス加工、鋳造、押出し、機械的に溶接された部分の組み立てによって、製造することができる。

ヨーク１は、その側枝部２ａ，２ｂのそれぞれに、オリフィス７ａ，７ｂを備えている。２つの側枝部２ａ，２ｂを一緒に結合するこのヨークの中央部分９は、たとえば図５において見て取れるように、オメガ横断面を有している。

アイレット３は、好ましくは、しかし非限定的に、天然ゴムまたは合成ゴムなどの弾性材料から形成された環状要素１１を備えており、これは好ましくは金属から形成された実質的に管状の要素１３上にボンディングでオーバーモールドされている。

幅が、たとえば、しかし非限定的に、２０ｍｍのオーダーであってよく、厚さが１ｍｍのオーダーである補強ストリップ５は、長くて連続的な強化繊維、たとえばガラス繊維もしくは炭素繊維、または植物繊維、たとえば亜麻繊維もしくはイラクサ繊維を捕捉するポリアミド樹脂などの樹脂から形成されており、これらの繊維は、実質的にこのストリップ５の長さの方向に沿って配置されている。

ポリアミド樹脂が例として挙げられているが、複合材の分野で使用される他の樹脂も適切であり得ることは言うまでもない。

この補強ストリップ５は連続的なループを形成し、すなわち中断を有していない。

図２において見て取れるように、この補強ストリップ５が、アイレット３の環状ゴム要素１１の周り、ヨーク１の内側、このヨークの中央部分９の周りに通され、すなわち、この中央部分９のオメガ横断面の凸状部分に接して通されることが意図されている。

補強ストリップ５とヨーク１およびアイレット３とのこの特定の協働は、図５においても見て取れる。

図３、図４、図５および図６は、ポリアミド樹脂などの補強ストリップ５の樹脂と同一または化学的に混和性のある熱可塑性材料によるオーバーモールディング作業後の本発明によるコネクティングロッドを示している。

これらの図において見て取れるように、この熱可塑性材料１５は、ヨーク１の中央部分９、アイレット３および補強ストリップ５を被覆している。

図３および図５において特に見て取れるように、このようにオーバーモールドされたこの熱可塑性材料は、設計計算の結果として生じる応力経路に関して適切に配置されたリブ１７およびキャビティ１９を備えている。

これらのリブのうちの幾つかは、補強ストリップ５と、コネクティングロッドの周縁部との間の空間を維持し、これによって、この補強ストリップを外部の攻撃から保護する。

特に、円形リブ２１が環状ゴム要素１１を取り囲んでいて、熱可塑性材料１５が、オメガ横断面を有しているヨーク１の中央部分９を完全に被覆していることに留意されたい。

好ましくは、オーバーモールディング１５を得ることを可能にするポリアミド樹脂は、それ自体が、好ましくは、コネクティングロッドの長さ方向に沿って配置されている強化繊維、たとえばガラス繊維もしくは炭素繊維、または植物繊維、たとえば亜麻繊維もしくはイラクサ繊維で満たされている。

本発明によるコネクティングロッドを得るために、図２に従って互いに配置されたヨーク１、アイレット３および補強ストリップ５が射出成形型内に配置され、この射出成形型の２つの半型は、図３および図５において見て取れるオーバーモールドされたプラスチック材料１５の雌型に対応するくぼみを備えている。

３つの部分１，３，５をこの型内に配置した後、この型内にポリアミド樹脂を注入することによって、この樹脂はリブ１７，２１を画定するすべてのくぼんだゾーン内を循環する。

射出圧力によって、特に環状ゴム要素１１に、管状の金属要素１３に対抗して、半径方向の圧縮力を作用させることが可能となる。

周縁部に特別なアンダーコートが事前に被覆されているこの要素１１によって、この要素１１は円形リブ２１に完全に接着される。

このようにして得られたオーバーモールディングは、特に、車両が移動しているときに生じ得る砂利またはその他の粒子の突起から補強ストリップ５を保護することを可能にする。

このようにオーバーモールドされたストリップは、引張力および圧縮力に関する、本発明によるコネクティングロッドの優れた耐性を得ることを可能にする。

オーバーモールディング中に弾性環状要素１１に生じる半径方向の圧縮力は、この環状要素をプレストレス下に維持することを可能にし、このようにして、環状要素を構成するゴムの早期の摩耗が回避される。

ヨーク１の中央部分９のオメガプロファイルは、特に、このヨークの枝部２ａ，２ｂとの、この中央部分のコネクティング部分において、応力が集中するリスクを伴わずに、プレス加工によってこのヨークを製造することを可能にする。

好ましくは、ヨーク１における、特定の所定の脆弱ゾーンを提供することが可能であり、これによって、大きな衝撃が発生した場合に、コネクティングロッドが、他の場所よりも、ヨーク１のゾーンにおいて脆化し、このことは、事故の状況において、このコネクティングロッドの挙動をコントロールすることを可能にする。このような脆弱ゾーン２３は、ヨークの破損のそれぞれ前と後で、例として図９および図１０に示されている。

ヨーク１の枝部２ａ，２ｂに形成された２つのオリフィス７ａ，７ｂは、通常、自動車のホイール支持アイレットと協働することが意図されている。

アイレット３の管状の要素１３は、通常、スタッドと、またはより一般的に自動車の車軸クレードルに固定されたクレビスと協働することが意図されている。

図２と類似している図７および図８は、２つのヨーク変形例を示している。図７では、ヨーク１は押出しアルミニウムから形成されており、図８では、ヨーク１はリブ付けされており鋳鋼から形成されている。

図１１は、ヨーク１が、複数の金属部分の機械的に溶接された組み立てによって形成されている変形例を示している。

上記に照らして理解することができるように、本発明によるコネクティングロッドおよびその関連する製造方法は、極めて軽量な材料から製造された強いコネクティングロッドを得ることを可能にする。

このようなコネクティングロッドは、自動車のホイールのジョイントのために使用可能であるだけでなく、必要な幾何学形状的な適応を条件として、たとえば、自動車のエンジンと自動車のシャーシとの間に介装されているトルクテークアップアームとしても使用可能である。

当然、本発明は、例として上記に記載されている。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の様々な変形実施形態を製造することができることが理解される。

Claims (9)

1. ２つの端部のそれぞれに、外部部材と協働するように意図されたコネクティング部分を備えているコネクティングロッドであって、前記コネクティング部分の一方はヨーク（１）を備えており、前記コネクティング部分の他方はアイレット（３）を備えており、前記ヨーク（１）は、ループを形成する連続的な補強ストリップ（５）によって前記アイレット（３）に結合されており、前記ヨーク（１）、前記アイレット（３）および前記ストリップ（５）は、少なくとも部分的に熱可塑性材料（１５）によってオーバーモールドされている、コネクティングロッド。
2. 前記ヨーク（１）は、金属または金属合金から、プレス加工によって、または鋳造によって、または押出しによって、かつ／または機械加工によって、かつ／または複数の金属要素を一緒に溶接することによって形成される、請求項１記載のコネクティングロッド。
3. 前記ヨーク（１）は、前記補強ストリップ（５）と協働するゾーン（９）にオメガ横断面を有している、請求項１または２記載のコネクティングロッド。
4. 前記ヨーク（１）は、所定の閾値を超える力が生じた場合に、前記コネクティングロッドの他の部分よりも前に崩壊するように適応されている脆弱ゾーンを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のコネクティングロッド。
5. 前記アイレット（３）は、中央に実質的に管状の形状の金属要素（１３）が挿入された弾性要素（１１）を備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載のコネクティングロッド。
6. 前記補強ストリップ（５）は、樹脂に埋め込まれた、長くて連続的な繊維、たとえばガラス繊維もしくは炭素繊維を有しており、または植物繊維、たとえば亜麻繊維もしくはイラクサ繊維を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のコネクティングロッド。
7. 前記熱可塑性オーバーモールディング（１５）は、前記補強ストリップの繊維を被覆している樹脂と同一または化学的に混和性のある樹脂から製造されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のコネクティングロッド。
8. 前記オーバーモールディング（１５）は、キャビティ（１９）およびリブ（１７）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のコネクティングロッド。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のコネクティングロッドの製造方法であって、前記補強ストリップ（５）を前記ヨーク（１）の内側かつ前記アイレット（３）の周りに通し、３つの、このように結合されている前記部分を射出成形型内に配置し、オーバーモールディング材料（１５）を前記型内に射出する、コネクティングロッドの製造方法。

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