JP5039197B2 - ボールジョイントのハウジングを取付孔に固着したロアアーム - Google Patents

Description

本発明は、ボールジョイントを強固に固着したロアアームに関する。

自動車等の車輪は、ロアアーム及びアッパアームからなる懸架装置により支持されている。具体的には、車輪の自由度を確保するため、ロアアームに軸支されるボールジョイントに車輪が取り付けられる。これから、ロアアームに対し、十分な自由度を確保しながら、強固にボールジョイントを軸支する構造が望まれる。このロアアームに対するボールジョイントの軸支は、ロアアームと一体に設けたハウジングに、ボールジョイントのボールを嵌合させる一体構成のほか、予め別体として製造したボールジョイントのハウジングをロアアームの所定位置に固着する別体構成がある。

一体構成は、部品点数の低減等の利点があるが、ロアアームとボールジョイントのハウジングとを一体に構成するため、ロアアーム又はボールジョイントそれぞれの性能を追求して設計することは難しい。この点、別体構成はロアアーム及びボールジョイントそれぞれを別に設計できるため、ロアアームに対してボールジョイントのハウジングを強固に固着できさえすれば、性能向上を図りやすい利点がある（例えば特許文献１）。

別体で製造したボールジョイントのハウジングは、特許文献１に見られるように、ロアアームの所定位置へかしめて固着するほか、特許文献２に見られるように、溶接により固着する。特許文献２は、ボールジョイントのハウジングの外周面に形成される駄肉部を利用した溶接用フランジを設け、この溶接用フランジをロアアームに対して抵抗溶接することにより固着している。これは、ハウジング成形後に除去していた駄肉部の有効利用を図る効果と、溶接のためにハウジング全体に要求される部品精度を低く抑える効果とを有し、結果としてロアアームに係る部品コストを大幅に低減させるとしている。

特開2000-158927号公報（４頁、図７） 特開平06-156032号公報（２頁〜４頁、図１）

ボールジョイントのハウジングをロアアームの所定位置に固着する手段としては、上述のようにかしめと溶接とが考えられる。ここで、ロアアームに対するハウジングの固着は、ボールジョイントの自由度を確保しながら、抜け力を大きくする、すなわち強固に固着しなければならず、またボールジョイントの動きに合わせてハウジングが連れ回りしないように、ハウジングを周方向にしっかりと固定できなければならない。この点、溶接による固着は強固であるが、ハウジングやロアアームの素材、それぞれの表面処理の関係から、利用できないことも少なくなく、特に溶接による熱が部分的な強度低下をもたらす虞れもある。これから、かしめによる固着が好ましいと考えられる。

ボールジョイントのハウジングをかしめによりロアアームに固着するには、ロアアームの所定位置に設けた取付孔にハウジングを嵌合させ、ハウジングを半径方向に押し広げて取付孔に対してかしめるか、取付孔に形成される周面をハウジングに対して半径方向内向きにかしめることになる。特許文献１のかしめは前者に当たり、ハウジングの全周にわたってかしめを実施している。しかし、半径方向外向きのかしめは、かしめる部分の肉厚を薄くすることから、強固な固着を実現するには、取付孔に形成される周面をハウジングに向けて半径方向内向きにかしめる方が好ましいと考えられる。

ここで、部材数や組立工数を低減する観点から、２部材を最中合わせにしていた従来のロアアームに対し、１枚の板材でロアアームを構成するようにした場合、必要な構造強度を確保するため、前記板材の肉厚が厚くなることで、かしめが難しくなる問題がある。特に、取付孔側からハウジングに対してかしめる場合、取付孔付近の肉厚が厚くなるに連れて、かしめによる余剰がかしめの変形を阻害し、かしめによる強固な固着を難しくする。実際には、１枚の板材で構成するロアアームでは、前記板材の肉厚だけでなく、更に板材そのものをより固い材料に代えることが多いため、このかしめの難しさが顕在化する。

そこで、特に固い板材からなるロアアームにおいて、取付孔に形成される周面をボールジョイントのハウジングに対して半径方向内向きにかしめた場合でも、ボールジョイントの自由度を確保しながら、強固に固着でき、とりわけボールジョイントの動きに連れ回らないようにできるボールジョイントの固着方法を検討した。

検討の結果開発したものが、ボールジョイントのハウジングを、ロアアームの所定位置に設けた取付孔に嵌合した後にかしめて固着するロアアームにおいて、ボールジョイントのハウジングはロアアームに設けた取付孔に形成される周面に内嵌した際に前記周面と接面する範囲の外面に周溝を形成してなり、このハウジングを前記取付孔の周面に内嵌し、周方向に断続して周面端縁を含む周面を半径方向内向きにある前記周溝に向けて押圧し、周方向の断面角部を丸めて前記周面端縁を含む周面を食い込ませた複数のかしめ部位を形成することにより、ボールジョイントのハウジングを取付孔に固着したロアアームである。取付孔の周面は、ロアアームの所定位置にバーリング加工によって取付孔を形成することで、取付孔と一体に設けることができる。

本発明のロアアームは、ボールジョイントのハウジングの外面に形成した周溝に対し、ロアアームの所定位置に設けた取付孔を周方向に断続してかしめる「部分かしめ」により、ボールジョイントを強固にロアアームに固着する。前記部分かしめは、全周かしめと異なり、かしめの変形による余剰をかしめない部分へと逃がすことができ、逆にかしめ部位における変形をかしめの押圧力に比例した大きさにすることで、かしめ部位における強固な結合を実現している。しかも、かしめ部位は周方向に断続しているため、取付孔に対するハウジングの周方向の連れ回りを防止できる利点もある。

本発明のロアアームでは、固い材料でのかしめを助けるため、ハウジングの外面には予め周溝を設け、かしめ部位を、ハウジングの外面に形成した周溝の深さより大きな押圧量で形成する。通常、ハウジング外径は取付孔の周面内径に略等しく、周面はハウジングの外面に圧接している。このため、かしめ部位は、周面端縁を含む周面に当接する程度でもハウジングの抜け止めを図ることができるが、より強固な抜け止めを図り、かつ上述のように周方向への連れ回りを防止するには、かしめ部位において周面端縁を含む周面がハウジングの周溝に食い込む程度にかしめることが望ましい。この場合、周溝は過剰なかしめによるボールジョイントの自由度を損ねないように、かしめによる変形を一定程度吸収するかしめ代としても機能する。

また、かしめ部位における部分かしめは、周方向に断続していればよいが、ハウジング固着後の外力に対する応力の偏在を防止するため、かしめ部位は、周方向に均等間隔で複数設けることが望ましい。更に好ましくは、かしめ部位は、点対称な位置関係で複数設けるとよい。実際的にも、かしめ部位が不連続、非点対称な位置関係にあると、設計段階におけるかしめの固着強度、例えば抜け止め力の大きさと、製品の抜け止め力の大きさとが異なる可能性がある。すなわち、周方向に均等間隔で、点対称な位置関係に複数のかしめ部位を設けることで、設計通りの抜け止め力を実現するボールジョイントの固着を実現できる。

このような本発明のロアアームは、次の手順によりロアアームの所定位置にボールジョイントを固着する。すなわち、ボールジョイントのハウジングを、ロアアームの所定位置に設けた取付孔に嵌合した後にかしめて固着するに際し、ロアアームに設けた取付孔に形成される周面にボールジョイントのハウジングを内嵌した際に前記周面と接面する範囲のこのハウジングの外面に周溝を形成するハウジング加工手順、このハウジングを前記取付孔の周面に内嵌するハウジング嵌合手順、周方向の断続した複数の押圧条を内面に形成したかしめ治具を取付孔の周面に外嵌して前記押圧条により周方向に断続して周面端縁を含む周面を半径方向内向きかつ周溝の深さより大きな押圧量で押圧し、該周面端縁を含む周面をハウジングの周溝に向けて周方向に部分的に食い込ませた複数のかしめ部位を形成するかしめ手順を経て、ボールジョイントのハウジングを取付孔に固着するロアアームに対するボールジョイントの固着方法による。

この固着方法では、ハウジングの外面に形成した周溝に対するかしめ部位の食い込み量、周方向の間隔及び位置関係は、かしめ治具に設ける押圧条により決定される。よって、かしめ手順は、ハウジングの外面に形成された周溝の深さより大きな厚みの押圧条を周方向に断続して内面に形成したかしめ治具であり、押圧条を周方向に均等間隔で断続して内面に形成したかしめ治具であり、押圧条を周方向に点対称な位置関係で断続して内面に形成したかしめ治具を用いるとよい。また、押圧条の押圧により形成されるかしめ部位の周方向の断面角部が鋭角であると、前記周方向の断面角部にクラックが生ずる虞れがあるため、かしめ手順は、半径方向内向きに突出する押圧条の周方向の断面角部を円弧断面の面取り縁としたかしめ治具を用い、形成されるかしめ部位の周方向の断面角部を丸くするとよい。

本発明は、特に固い板材からなるロアアームにおいて、取付孔に形成される周面をボールジョイントのハウジングに対して半径方向内向きにかしめ、強固な固着を実現する効果がある。しかも、ハウジングの外面に設けた周面により過剰なかしめは抑制されるため、ボールジョイントの自由度を阻害することはなく、また断続的なかしめ部位はハウジングがボールジョイントの動きに連れ回らないようにする効果も得られる。こうして、本発明は、１枚の板材からなるロアアームにも、ボールジョイントをかしめにより固着できる技術を提供する。

本発明を適用して構成したロアアームを表した斜視図である。 ボールジョイントのハウジングを固着したロアアームの取付孔付近を破断して表したロアアームの側面図である。 ボールジョイントのハウジングを固着したロアアームの取付孔付近を表したロアアームの部分底面図である。 ボールジョイントのハウジングを取付孔に固着する際に用いるかしめ治具の斜視図である。 同かしめ治具の断面図である。 ハウジングを前記取付孔の周面に内嵌するハウジング嵌合手順の嵌合前を表した部分拡大断面図である。 ハウジングを前記取付孔の周面に内嵌するハウジング嵌合手順の嵌合後を表した部分拡大断面図である。 かしめ治具を取付孔の周面に外嵌して前記周面をハウジングの周溝に部分かしめしているかしめ手順を表した部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用して構成したロアアーム１を表した斜視図、図２はボールジョイント２のハウジング21を固着したロアアーム１の取付孔11付近を破断して表したロアアーム１の側面図、図３はボールジョイント２のハウジング21を固着したロアアーム１の取付孔11付近を表したロアアーム１の部分底面図、図４はボールジョイント２のハウジング21を取付孔11に固着する際に用いるかしめ治具３の斜視図、図５は同かしめ治具の断面図、図６〜図８はボールジョイント２のハウジング21を取付孔11に固着する手順を表した部分拡大断面図であり、図６はハウジング21を前記取付孔11の周面に内嵌するハウジング嵌合手順の嵌合前、図７はハウジング21を前記取付孔11の周面12に内嵌するハウジング嵌合手順の嵌合後、そして図８はかしめ治具３を取付孔11の周面12に外嵌して前記周面12をハウジング21の周溝22に部分かしめしているかしめ手順をそれぞれ表している。

本例のロアアーム１は、図１に見られるように、従来公知の同種ロアアームと変わらない外観を備えるが、１枚の板材から構成しており、ボールジョイント２のハウジング21を固着する取付孔11をバーリング加工により形成している。ハウジング21に対してかしめる周面12は、図２に見られるように、前記取付孔11を形成するバーリング加工により、取付孔11の内側から下方に向けて形成される。このような１枚の板材からなるロアアーム１では、必要な構造強度を得るために板厚が増しており、前記周面12も板厚が増している。本例では、こうした板厚が増した周面12におけるかしめを強固にするため、図３に見られるように、周方向に８等分したかしめ部位13を部分的にかしめる、すなわち部分かしめを採用している。

かしめ治具３は、図４に見られるように、突出するボス部31に、内径が周面12の外径に略等しい嵌合孔32を貫設した金属製のブロック体で、嵌合孔32内面に押圧条33を周方向に均等間隔で８条設けている。また、かしめ治具３を周面12に外嵌していく側のボス部内周縁34は周面12に嵌合孔32の内面を嵌合しやすいように、垂直断面円弧状に形成している。各押圧条上縁35も前記ボス部内周縁34に倣った形状で、かしめ治具３を周面12に対して外嵌する際の抵抗を少なくしている。周面12の各かしめ部位13における半径方向内向きの押圧は、嵌合孔32を周面12に外嵌する際に周面12に圧接する各押圧条33による。各押圧条33は、それぞれの転写形状として形成されるかしめ部位13（図３参照）の周方向の断面角部が鋭角となってクラック等を生じないように、図５に見られるように、周方向の断面角部を丸めて面取り縁36としている。前記面取り縁36の半径は１mm前後でよい。

具体的なかしめ手順は次のようになる。まず、準備手順として、図６に見られるように、ボールジョイント２のハウジング21には、ロアアーム１の取付孔11と同径の周面12に内嵌した際に前記周面12と接面する範囲の外面に、深さｔ1の周溝22を形成しておく。このハウジング21の外面に形成する周溝22は、ハウジング21の外径を大きくするものではなく、周溝22を設けたハウジング21は取付孔11に続く周面12に内嵌することができる。通常、ハウジング21の外径と周面12の内径とは略同一に形成しているから、前記内嵌は圧入となる。

本例では、周面12に対してハウジング21を下方から内嵌し、周溝22の下方に設けたハウジング21の環状段差23を周面12の下縁に当接させ、取付孔11に対するハウジング21の上下方向の位置決めを図っている。これから、周面12は必ずハウジング21よりも半径方向外向きに突出しており、かしめ治具３の押圧条33により、周面端縁を含む周面12に形成されるかしめ部位13は、必ず周面12に形成されるようになる。

次いで、ハウジング嵌合手順として、周面12にハウジング21を内嵌した段階から、図７に見られるように、周面12に対してかしめ治具３（図４参照）を圧入により外嵌していく。ここで、周面12は、ハウジング21の環状段差23に比べて半径方向に突出量Ｓだけ突出している。この突出量Ｓはかしめ代であり、押圧条33の厚みｔ2より大きくすることにより、周面12のみが半径方向に押し込まれるようにしている。本発明では、ハウジング21を取付孔11の周面12に対して強固に固着し、ボールジョイント２（正確にはボール24）の動きにハウジング21が連れ回らないようにできればよい。このため、かしめ治具３の押圧条33により、周面端縁を含む周面12に形成されるかしめ部位13が、周方向に均等間隔かつ点対称の位置関係になればよいので、周面12に対するかしめ治具３は周方向に位置決めする必要はなく、周面12に対して傾かずにまっすぐ外嵌できればよい。

かしめ治具３は、押圧条上縁35が周面12に当接した段階から、図８に見られるように、嵌合孔32の内面に対する押圧条33の厚みｔ2だけ半径方向内向きに周面12を押し込み、周方向に断続的に並ぶ各かしめ部位13を周面端縁を含む周面12に形成する。ここで、上述したように、周面12はハウジング21より半径方向に突出するかしめ代＝突出量Ｓの範囲でしか押圧されず、押圧条33による押圧後も突出量Ｓ'が残る。これにより、周面端縁を含む周面12に対してのみ、確実にかしめ部位13を形成することができる。また、かしめ部位13における過剰な押し込みは、ハウジング21内部のシール25を変形させ、ひいてはボールジョイント２のボール24の動きを阻害するため、押圧条33の厚みｔ2は周溝22の深さｔ1より大きいことが望ましいものの、両者の差は僅か（例えば0.1mm〜1.0mm）でよい。

図８では、点対称の位置関係にある押圧条33,33を横断する断面を表しているため、ハウジング21の左右両側はいずれも周面12が押圧条33に押し込まれ、周溝22に噛み込んでいるが、押圧条33のない部分では半径方向内向きに周面12を押し込む力はなく、各かしめ部位13の変形による余剰を吸収する部位として機能しているだけで、特に周溝22に対する食い込みは見られない。こうして、取付孔11に対するハウジング21の固着を図るかしめ部位13は周方向に断続して形成され、ボールジョイント１の動きに合わせたハウジング21の連れ回りを防止できる。

また、肉厚で固い板材を用いたロアアーム１にバーリング加工で形成される周面12は、全周かしめによると十分なかしめ結合が難しいが、本例のように断続的な部分かしめでは、上述のように、かしめていない部分へかしめによる余剰が逃げるため、かしめ部位13の変形が十分となり、強固な固着を実現できる。前記余剰は、かしめ部位13の幅に比例するため、かしめ部位13の幅はかしめていない部分の幅以下であることが望ましく、押圧条33の幅も前記かしめ部位13の幅に合わせて狭いものでよい。具体的には、かしめ部位13はかしめていない部分の幅に対して50％以下の割合にする。

１ ロアアーム
11 取付孔
12 周面
13 かしめ部位
２ ボールジョイント
21 ハウジング
22 周溝
３ かしめ治具
31 ボス部
32 嵌合孔
33 押圧条

Claims (3)

1. ボールジョイントのハウジングを、ロアアームの所定位置に設けた取付孔に嵌合した後にかしめて固着するロアアームにおいて、
   ボールジョイントのハウジングはロアアームに設けた取付孔に形成される周面に内嵌した際に前記周面と接面する範囲の外面に周溝を形成してなり、
   該ハウジングを前記取付孔の周面に内嵌し、周方向に断続して周面端縁を含む周面を半径方向内向きにある前記周溝に向けて押圧し、周方向の断面角部を丸めて前記周面端縁を含む周面を食い込ませた複数のかしめ部位を形成することにより、該ハウジングを取付孔に固着することを特徴とするロアアーム。
2. かしめ部位は、周方向に均等間隔で複数設けた請求項１記載のロアアーム。
3. かしめ部位は、点対称な位置関係で複数設けた請求項１記載のロアアーム。

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