JP4226352B2

JP4226352B2 - トルクロッド

Info

Publication number: JP4226352B2
Application number: JP2003047648A
Authority: JP
Inventors: 孝信井手; 暁斉藤
Original assignee: Yamashita Rubber Co Ltd
Current assignee: Yamashita Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004255967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はパワーユニットを車体へ連結するために用いられるトルクロッドに係り、特に衝突時の破壊位置及び破壊荷重を一定にできるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトルクロッドは、略棒状をなすロッド部とその両端に設けられたリング状の連結部を備え、各連結部に取付けた防振ブッシュを介して、車体及びパワーユニットを前後方向へ取付けていた。
また、車両の衝突時にトルクロッドを破壊するようにしたものも公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２０７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１はロッド部と連結部の接続部分を破断するものであるが、この場合には車体側に特殊な構造を必要とする。このような車体側に特殊な構造を要求しない一般的なトルクロッドは、ロッド部に入力する圧縮又は引っ張り方向の大荷重によってロッド部を破断することになる。しかし、この構造ではロッド部が長さ方向においてほぼ一様の断面をなすため、破壊位置が一定せずまた破壊荷重もコントロールしにくいことがあった。そこで本願発明は、破壊位置及び破壊荷重を一定にできるトルクロッドの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願のトルクロッドに係る請求項１は、ロッド部とその両端に設けた連結部とを備え、パワーユニットと車体とを連結するトルクロッドにおいて、前記ロッド部はその長さ方向の軸線を挟んで略対称に２つに別れる一対のサブロッド部を備え、これら一対のサブロッド部は中央の凹部を囲むとともに、各サブロッド部はそれぞれほぼ同一断面係数をなし、かつこのサブロッド部を入力荷重によって曲げモーメントを発生するよう屈曲形状に曲げ、この曲げモーメントの始点に対して前記屈曲部が長さ方向中間部で前記長さ方向の軸線から最も離れて曲げモーメントの終点をなすようオフセットさせるとともに、その最大オフセット量Ｌとその部分の肉厚Ｔとが、Ｌ／Ｔ＞１とし、
さらにこの屈曲部の外側又は内側のいずれか側から他方側へ向かって肉厚内へ入り込む凹部を設け、この凹部を割れ起点としたことを特徴とする。
【０００６】
ここで、ロッド部における長さ方向の軸線とは、一対のサブロッド部を含む平面内においてロッド部の長手方向と直交する方向の幅の中心線を意味し、両端部に設けられた連結部の各中心間を結んだ線とほぼ同じになる。
また、最大オフセット量Ｌ及びサブロッド部の肉厚Ｔは、それぞれ上記平面内において求められる寸法である。
【０００７】
請求項２は上記請求項１において、前記一対のサブロッド部に囲まれた中央の凹部は、開口された穴又は薄肉部で塞がれた凹部であることを特徴とする。
ここで、中央の凹部を塞ぐ薄肉部とは、中央の凹部を穴として開口させないが、トルクロッドの破壊強度に殆ど影響のない程度に薄い略膜状をなす部分を意味し、トルクロッドの成形時に生じるバリのようなものを含む。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１によれば、ロッド部は一対のサブロッド部で構成し、各サブロッド部はそれぞれほぼ同一断面係数をなして中央の凹部を囲み、かつサブロッド部を曲げたので入力荷重によって曲げモーメントを発生する。しかも曲げモーメントの始点に対して終点をオフセットさせ、かつ最大オフセット量Ｌと肉厚Ｔとが、Ｌ／Ｔ＞１なる関係をなしているので、サブロッド部に対する入力は確実に比較的大きな曲げモーメントを発生してサブロッド部を曲げ変形させる。
【００１０】
したがって、衝突時の大荷重が圧縮荷重又は引っ張り荷重となってトルクロッドの軸線方向へ加わると、この入力荷重は各サブロッド部へ別れて始点から曲げ入力する。その結果、各サブロッド部は曲げモーメントを発生して曲げ変形の応力が曲げモーメントの終点となる最大オフセット部へ集中し、この部分で破断される。
【００１１】
このため、サブロッド部は衝突時に曲げモーメントを確実に生じさせ、常に最大オフセット部にて一定の荷重で破断されることになり、破壊位置が正確になる。また破壊荷重のコントロールも正確になる。
そのうえ、各サブロッド部はほぼ同一断面係数をなし、かつロッド部の軸線に対して略対称をなすから、双方は同じ曲げ変形をしてほぼ同時に破断する。
しかも、サブロッド部の最大オフセット部近傍に割れ起点となる凹部を設けたので、サブロッド部が大荷重により曲げ変形するとき、応力が割れ起点となる凹部へ集中するため、この部分から割れて破断する。したがって破壊位置がさらに正確になる。しかも割れ起点となる凹部の設け方によって破壊荷重をより自由にコントロールできる。
【００１２】
請求項２によれば、両サブロッド部に囲まれた中央の凹部を、開口された穴又は薄肉部で塞がれた凹部としたので、トルクロッドへ加わる荷重を両サブロッド部へ分散できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。図１〜５は参考例に係り、図１はトルクロッドの使用状態図、図２はトルクロッドの正面図、図３はその３−３線断面図、図４は図３における変形例を示す図、図５は作用を説明する図である。
【００１５】
まず、図１において、このトルクロッド１は、長手方向両端に設けたブッシュ２を介してパワーユニット３の前端又は後端と車体４とを連結している。トルクロッド１はパワーユニット３の前後いずれ側にも設けることができるが、本参考例では、パワーユニット３の後ろ側に配置して衝突時に後退するパワーユニット３により圧縮を受けるように用いるものとする。なお、パワーユニット３はエンジン側とミッションを一体化したものである。
【００１６】
図２及び３に示すように、トルクロッド１は略菱形をなすロッド部５とその両端に設けられる連結部６を備える。ロッド部５は、中央に形成された中間凹部７を囲む一対のサブロッド部８からなる。各サブロッド部８は、ロッド部５における長さ方向の軸線Ｃを挟んで略対称形をなし、それぞれの長さ方向両端部は一体化して連結部６へアール状をなして一体に連続する。
軸線Ｃはロッド部５の長手方向の軸線であり、上記平面内において長さ方向と直交する方向におけるロッド部５の幅の中心線である。
【００１７】
各サブロッド部８は、双方を含む平面すなわち図２及び３の紙面と平行な面内において屈曲形状をなし、それぞれの長さ方向中間部が軸線Ｃから最も外方へ張り出す屈曲部９をなす。このため各サブロッド部８は連結部６側から加わる力により曲げモーメントが発生して曲げ変形する。このときの曲げ入力は、連結部６側における曲げモーメントの始点Ｐから屈曲部９側の終点Ｑに向かい、始点Ｐに対する終点Ｑのオフセット量Ｌに応じて曲げモーメントが発生する。
【００１８】
本参考例におけるオフセット量Ｌは、サブロッド部８の肉厚Ｔよりも大きく、
Ｌ／Ｔ＞１の関係をなすようになっている。この関係を維持する限り、ロッド部５に対する入力は、サブロッド部にて確実に曲げ入力になり、曲げモーメントを発生する。
ここで、肉厚Ｔとは、両サブロッド部８、８を含む平面サブロッド部８の長さ方向と直交する方向の幅寸法である。各サブロッド部８の肉厚Ｔは全長でほぼ一定にする。但し必要により端部から中央部へ漸増又は漸減するようにしてもよく、局部的に変化させるようにしてもよい。肉厚が変化する場合における上記関係式のＴは平均肉厚とする。また、一対のサブロッド部８はそれぞれ対応各部の断面係数が略同じになるように形成されている。
【００１９】
曲げモーメントの始点Ｐは、連結部６側における中間凹部７のコーナー部７ｃ近傍となる肉厚の中間点であり、連結部６からの入力荷重はロッド部５の長さ方向端部である連結部６と接続部５ａに入り、中間凹部７のコーナー部７ｃから各サブロット部８へ分散入力する。このときの分散入力が最初に入力する点が始点Ｐとなる。終点Ｑは曲げ入力の作用点であって、本参考例の場合は屈曲部９における肉厚の中間点となる。
【００２０】
トルクロッド１は、アルミ合金等の金属又は適当な樹脂等によりロッド部５と連結部６が一体に形成される。樹脂の場合は６−６ナイロン等公知のものを利用でき、必要により繊維強化をすることができる。金属又は樹脂のいずれでも、断面形状により押し出し成形で効率的に形成できる。特に図示の場合、筒状をなす各連結部６の軸線方向を平行とし、かつ中間凹部７をこれらと同方向に開口する穴とすれば、押し出し成形可能になる。
【００２１】
連結部６の筒状をなす空間はブッシュ穴をなし、ここにブッシュ２が焼き付けや嵌合等で取付けられる。ブッシュ２は中心に内筒２ａを一体化した防振ゴムからなる公知のものであり、内筒２ａに通したボルト等の連結軸２ｂによりパワーユニット３又は車体４へ取付けられる。両内筒２ａの中心を結んだ線が軸線Ｃとなる。なお、ブッシュ２は外筒を有する独立したものとして形成し、連結部６の内側へ圧入したものでもよい。
【００２２】
図３に示すように、中間凹部７は両サブロッド部８間を貫通する穴７ａになっている。但し、図４に示すように、この部分は薄膜部７ｂでつなぐこともできる。この薄膜部７ｂは両サブロッド部８間を連続してつなぐものであり、トルクロッド１と一体に形成される。薄膜部７ｂの存在により、中間凹部７は貫通穴ではなくこれを薄膜部７ｂで塞いだ状態、すなわち薄膜部７ｂを挟んで両側に開放された凹部になっている。
【００２３】
但し、中間凹部７は後述するサブロッド部８の破壊強度に殆ど影響を与えない程度の厚さに形成される。このような構造は、押し出し成形に代えて、鋳造等の分割型を用いて成形する場合に適している。またこの成形時において発生するバリも含む。
【００２４】
次に、本参考例の作用を説明する。図１において、衝突によりパワーユニット３が後方へ移動すると、ロッド部５は軸線Ｃ方向へ圧縮される。すると、図５に示すように、この圧縮荷重Ｆが両サブロッド部８へ分散してＦ１となって始点Ｐから曲げ入力し、サブロッド部８を曲げ変形させる。このとき、終点ＱはＬ／Ｔ＞１の関係をなすようにオフセットしているから、点ＰＱ間で確実かつ大きな曲げモーメントを生じる。
【００２５】
この曲げモーメントによる曲げ変形に伴う応力が屈曲部９へ集中し、この点をさらに曲げようとする。しかし、屈曲部９ではサブロッド部８の内側（中間凹部７側）と、その反対側となる外側では、挙動が異なり、外側は引っ張り応力ｆ１、内側は圧縮応力ｆ２を受ける。
【００２６】
したがって、屈曲部９の外側における引っ張り応力ｆ１が、この部分の材料強度より大きくなると、この屈曲部９を起点として割れる。その結果、破断位置が屈曲部９に特定されて一定することになり、かつ曲げによる破断を確実に起こさせるとともに、破壊荷重も一定になる。
【００２７】
しかも、サブロッド部８は屈曲部９における最大オフセット量Ｌと肉厚Ｔとが、Ｌ／Ｔ＞１なる関係をなすので（図２）、サブロッド部８は当初から大きく曲がっており、衝突時における曲げを確実に生じさせる。したがって、最大オフセット部である屈曲部９にて常に予め設定した一定の荷重で破断されることになるから、破壊位置が正確になり、かつ破壊荷重のコントロールも正確になる。
【００２８】
また、図２に明らかなように、両サブロッド部８が軸線Ｃを挟んで略左右対称となり、かつ対応部位の断面係数を略一致させることにより、ロッド部５全体としては軸線Ｃに沿って圧縮荷重を受けることになり、両側の略対称位置にある屈曲部９へ均等に分散荷重Ｆ１が加わるから同時に割れを生じさせることができるようになる。特に、アルミ合金製等として全体の剛性が高くなっているような場合であっても、破壊位置を特定しやすくなるので、係る高剛性部材に対する破壊位置のコントロールに有効である。
【００２９】
なお、上記参考例は、圧縮時に破断するものであるが、引っ張り側にも同様に対応でき、この場合は、パワーユニット３の前側に配置すればよい。このとき屈曲部９の内側に引っ張り応力がかかり、外側に圧縮応力がかかることになるから、屈曲部９の内側を始点として割れやすくなる。
【００３０】
図６，７は実施例を示す。なお、以下の実施例では前参考例を前提としているのでその共通部については共通符号を付し、原則として重複説明を省略する。図６は圧縮用であって、屈曲部９の外側に端面側から肉厚内側へ食い込むくぼみ状の割れ起点となる凹部１０を形成してある。このようにすると、トルクロッド１に対して圧縮荷重Ｆが加わることにより、屈曲部９の外側に引っ張り応力ｆ１が働き、内側に圧縮応力ｆ２が働くので、応力集中が大きい屈曲部９の外側に設けた凹部１０を割れ起点として破断される。
【００３１】
したがって、より大きな引っ張り応力ｆ１が加わる屈曲部９の外側部分に割れ起点となる凹部１０を形成して破壊に対する強度を下げることができるので、破壊位置をより正確にでき、かつ破壊強度のコントロールもより正確になる。しかも、割れ起点となる凹部１０の形状をＶ字形やスリット状にしたり、その大きさを変化させることにより破壊荷重を自在に調整できる。このため破壊強度のコントロールがより正確かつ容易になる。
【００３２】
図７は引っ張り用に構成した例であり、屈曲部９の内側に割れ起点となる凹部１０を設ける。この場合、トルクロッド１へ引っ張り荷重Ｆがかかると、屈曲部９の内側に引っ張り応力ｆ１が加わり、外側に圧縮応力ｆ２が働くので、応力集中の大きな内側の凹部１０を割れ起点として割れを発生させることにより屈曲部９の内側から破断する。したがって、破壊時にトルクロッド１へ加わる荷重方向に応じて、図６又は図７の構造を適宜選択採用することができる。
【００３３】
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、サブロッド部８は屈曲形状に限定されない。例えば弧状としたり、波形としてもよい。但し、中間部を最もオフセットさせて破断しやすくすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係る使用状態図
【図２】参考例に係るトルクロッドの正面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の変形例
【図５】作用説明図
【図６】実施例に係る圧縮用トルクロッドの正面図
【図７】同上の引っ張り用正面図
【符号の説明】
１：トルクロッド、２：ブッシュ、３：パワーユニット、４：車体、５：ロッド部、６：連結部、７：中間凹部、８：サブロッド部、９：屈曲部、１０：割れ起点となる凹部

Claims

ロッド部とその両端に設けた連結部とを備え、パワーユニットと車体とを連結するトルクロッドにおいて、
前記ロッド部はその長さ方向の軸線を挟んで略対称に２つに別れる一対のサブロッド部を備え、これら一対のサブロッド部は中央の凹部を囲むとともに、
各サブロッド部はそれぞれほぼ同一断面係数をなし、かつこのサブロッド部を入力荷重によって曲げモーメントを発生するよう屈曲形状に曲げ、この曲げモーメントの始点に対して前記屈曲部が長さ方向中間部で前記長さ方向の軸線から最も離れて曲げモーメントの終点をなすようオフセットさせるとともに、その最大オフセット量Ｌとその部分の肉厚Ｔとが、Ｌ／Ｔ＞１とし、
さらにこの屈曲部の外側又は内側のいずれか側から他方側へ向かって肉厚内へ入り込む凹部を設け、この凹部を割れ起点としたことを特徴とするトルクロッド。
前記一対のサブロッド部に囲まれた中央の凹部は、開口された穴又は薄肉部で塞がれた凹部であることを特徴とする請求項１のトルクロッド。