JP5487071B2 - 連接棒を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に車両のシャーシ用の連接棒を製造する方法に関する。

車両の車輪懸架装置は、多くの場合に個々の連接棒、例えば横連接棒、傾斜連接棒及び縦連接棒から構成される。車輪懸架装置は、シャーシの構成要素として車輪スプリングをシャーシ又は車体に直接接続する。回転運動、減衰及び弾性挙動によって可動に軸支すべき車輪懸架装置の一部を車両に接続するため、当該車輪懸架装置は、支持部材としてその端部に配置された接続要素を有する。ゴム・金属軸受が、接続要素として一般的である。車両分野では同時に複数個を使用することに起因して、連接棒は、大量生産されるものである。当該大量生産は、経済上の観点から迅速で且つほとんど後工程を伴わない製造が要求される。それにもかかわらず、特にシャーシ要素としては、高い寸法安定性が要求される。

ドイツ連邦共和国特許第１０２５５０４９号明細書は、連接棒を製造する方法を開示する。この連接棒は、連結管の端部に取り付けられた２つの軸受孔を有する。これらの軸受孔はそれぞれ、継手状の結合部を有するスリーブと当該スリーブ内に嵌め込まれた軸受要素とから構成される。説明されている当該方法では、最初に、連結管が、導管からも分割されるし、使用すべきスリーブの対応する軸線方向の高さを、当該スリーブの横断面形状を有する型からも取り出せる。スリーブを連結管の端部に接合する前に、最初に、継手状の結合部が、スリーブ未加工部品に対して機械加工で取り付けられ、さらなる工程で摩擦溶接によってこのスリーブ未加工部品に接合されて１つの連接棒にされる。このため、スリーブ未加工品と連結管との双方が、摩擦溶接機内で軸周りに軸支可能に挟み込まれる。摩擦溶接後に、接合部分の周囲面が、依然として同じ挟み込み部内で研磨される。この場合、スリーブ内に加硫成形されたゴム・金属軸受としての軸受要素は、特に摩擦溶接前に嵌入される。

この場合、個々の構成部材の接合は、回転する締付チャック及び締付チャックに対して軸支可能な保持装置を有する従来の摩擦溶接機によって実施される。この場合、連結管の片側だけが順々に、スリーブに接合され得るので、当該時間をずらした接合は、構造部材の必要な締め付けステップ及び必要になりうる補正に起因して時間がかかる。少なくとも１つの構成部材の締め付けの解除及び新たな挟み込みを必要とする作業工程の中断によって、確実な加工で同時に位置及び角度の正確な末端部どうしの接合を辛うじて達成する。摩擦工程を終了させるための、大質量の回転体としての締付チャックの必要な突然の停止は、エネルギー的な観点からさらなる欠点を招く。特にこの工程は、連接棒の他方の端部に対して繰り返される。

ドイツ連邦共和国特許第１０２５５０４９号明細書

本発明の課題は、従来の技術から出発して、個々の構成部材の接合が摩擦溶接によって同時に実施でき、当該接合が接合部分の引き続く後の加工と一緒に挟み込み部（クランプ）内で実施できるように、連接棒を製造する方法を改良することにある。

この課題は、本発明により、１つの中心材２及び２つの端部材３を有する連接棒１を製造する方法であって、これらの端部材３は、摩擦溶接によってこの中心材２に接合される方法において、前記中心材２が、回転しないように固定され且つ軸方向にシフトしないように支承され、前記２つの端部材３が同時に、同期する回転運動によって前記中心材２に接して摩擦し、前記中心材２の摩擦溶接部分６と２つの前記端部材３の摩擦溶接部分６との接触領域内の材料が柔らかくなると、前記中心材２の固定した挟み込みが、当該摩擦工程を終了させるために解除され、前記摩擦溶接部分６が、少なくとも１つの端部材３の軸線方向の移動によって押圧されることによって解決される。

好適なその他の構成は、従属請求項２〜９に記載されている。

本発明は、１つの中心材及び２つの端部材を有する連接棒を製造する方法に関する。この場合、端部材が、摩擦溶接によって中心材に接合される。このため、最初に中心材が、回転しないように固定され且つ軸方向にシフトしないように摩擦溶接機の保持装置内に支承される。この場合、これらの端部材のそれぞれが同時に、摩擦溶接機の対向する２つの締付チャックによって収容され、引き続きこれらの締付チャックの同期する回転運動中に中心材に対する軸線方向の相対運動中に向き合って移動され、この中心材に接して摩擦する。さらなる工程では、中心材の回転しないように固定した挟み込み部が、摩擦工程の終了時に急に解除される。その結果、この中心材は、回転する端部材と一緒に自由に回転できる。連接棒の依然として停止しない回転中に連動して、摩擦溶接部分が、少なくとも１つの端部材の軸線方向の移動によって押圧される。これによって、当該接合の終了に加えて、向き合う両端部材の最終距離が得られる。基本的に、当該両端部材は、既に開始に対して互いに異なる角度オフセットを受け取り得る。何故なら、互いに離れている独立した締付チャックの各々が、回転軸周りの任意の角度位置を可能にするからである。

別の好適な方法ステップでは、接合工程によって発生する摩擦溶接部分の溶接隆起部が、依然として連接棒の回転運動中に同じ挟み込み部内で除去される。この場合、利点は、複数の作業ステップにわたる持続する回転運動の有効利用にある。これらの複数の作業ステップの場合、例えば締付チャックとしての大質量体が、全方法の開始及び終了に対して加速され停止されるだけで済む。

中心材を端部材間に正確に取り付けて中心合わせするため、もう１つの方法ステップでは、端部材の回転の開始と引き続く中心材に接する摩擦工程との間に、継手状の結合部が、端部材に形成される。これらの端部材が、これらの継手状の結合部を介して中心材に摩擦溶接される。基本的には、端部材が、既に継手状の結合部と一緒に形成されていて回転溶接機の締付チャック内に入れられることも可能である。

こうして完成された連接棒を、例えば取り外し可能な接続要素によってその連接棒の所定の場所に取り付けできるようにするため、軸受要素が、端部材内に収容される。軸受要素は、摩擦溶接の工程後に、つまり完成した連接棒内に収容され得るか又は摩擦溶接前に中心材にまだ接合されていない端部材内に収容され得る。

当該軸受要素は、基本的には異なる方式で例えば押し込みによってスリーブ内に収容され得るときでも、特にこの軸受要素は、スリーブ内に加硫成形したゴム・金属軸受として直接形成される。これによって、完成された軸受要素をスリーブ内に押し込むことが省略される。軸受要素が、玉軸受、いわゆる球継手として構成される場合、加硫成形が省略される。この場合、端部材自体が、球継手用の軸受ソケットを形成する。継手ボールが、この軸受ソケット内に嵌合される。しかし、軸受ソケット及び継手ボールから構成される予め完成された継手ユニットを端部材内に押し込むことも可能である。この押し込みは、特に摩擦溶接工程前に実施できる。

容易で安価で且つ取り扱いにおいて複雑でない構成部材を提供するため、管状の構成部材を中心材用の初期材として使用することが好ましい。

本発明の方法は、摩擦溶接によって連接棒を製造するための新規で且つ非常に経済的な可能性を提供する。製造工程中の不要な嵌め込み及び取り外しを省略することによって、特に経済的な加工が可能になる。当該加工は、中心材に同時につまり明らかに時間短縮して両端部材を中心材に接合することを可能にする。

作業ステップの低減に加えて、両端部材が、摩擦溶接機に同期して回転する締付チャック内に確実な工程で有益に嵌め込まれる。これによって、連接棒の個々の構成部材が、極めて位置正確に且つ角度正確に配置される。このことは、同時に、製造中の著しい単純化が達成される。この場合、締め付けによって時折何度も必要な接合すべき構成部材の測定の省略が、作業経費の低減及びサイクル時間の短縮を可能にする。

さらに、１回の同じ締め付け中に実施される構成部材の接合及び引き続く両摩擦溶接部分の後の加工の工程が、製造経費の全体を著しく低減させる。

大質量の回転体、例えば締付チャックの加速及び停止が、不要な挟み込みを中止することによって製造工程の開始及び終了に対してだけ実施されるので、本発明は、エネルギー的な観点からも利点を有する。通常は相前後して実施される複数の作業ステップを統合することによって、摩擦溶接の実効が明らかに改善される。

以下に、本発明を図示された１つの実施の形態に基づいて詳しく説明する。

投影して見た連接棒の構成部材を展開して示した投影図である。 接合された構成部材を有する図１の連接棒の第２の投影図である。

図１は、連接棒１の個々の要素を示す。この連接棒１は、長さＬに仕上代（余裕）を加えた管状の１つの中心材２と２つの端部材３とから構成される。これらの端部材３は、縦軸Ｘ，Ｙ方向に貫通する回転対称な開口部から成るほぼ円柱状の横断面を有する。その最も薄い箇所に存在する肉厚は、中心材２の約１．５倍の肉厚に相当する。端部材３の縦軸Ｘ，Ｙに対して垂直に分割されたこの端部材３の高さは、管状の中心材２の外径にほぼ一致する。

複数の端部材３の貫通する開口部内にはそれぞれ、軸受要素４が存在する。この場合、この軸受要素４は、端部材３の貫通孔の中心内で縦軸Ｘ，Ｙ方向に貫通し且つ端部材３に対して端部が突出しているリング状のブッシュを有する。この場合、当該ブッシュの外径と端部材３の内径との差は、この端部材３の肉厚にほぼ一致する。

軸受要素４のブッシュを端部材３に持続して接合するため、ブッシュが、端部材３の貫通孔内に加硫成形されている。

端部材３はそれぞれ、その周囲面に支持接合部５を有する。この支持接合部５は、縦軸Ｘ，Ｙに対して平行に且つ端部材３の外周に対する接線に沿ってほぼ円形の平面を有する。この場合、端部材３の縦軸Ｘ，Ｙに対して垂直に延在する継手状の結合部５の高さは、端部材３の肉厚にほぼ一致する。継手状の結合部５の外側の形状が、端部材３にかけてこの端部材３の外側の形状と一体化している。

継手状の結合部５の円い外径は、管状の中心材２の外径に一致する。継手状の結合部５の前面が、先細りする短い横断面延在部を長手軸Ｚ方向に沿って有する。この場合、その外径部分が、中心材２の内径寸法部分内に入り込んでいる。

中心材２の長手軸Ｚに対して垂直方向に区分され且つ開口している端部がそれぞれ、ヘッド部の前方で周回する肉厚にわたって摩擦溶接部分６を有する。継手状の結合部５の前面がそれぞれ、同様に摩擦溶接部分６を有する。この場合、これらの摩擦溶接部分６は、継手状の結合部５の外径と先細り部分との間の横断面延在部の領域内に存在し、それ故に中心材２の摩擦溶接部分６の鏡像面を形成する。

図２は、組み立てられた連接棒１を示す。この場合、中心材２は、接合材としてこの接合材のそれぞれの端部に存在する端部材３間に存在し、摩擦溶接部分６を介してこれらの端部材３に接合されている。この場合、両端部材３の縦軸Ｘ，Ｙは互いに、間隔Ａをあけて軸平行に延在する。溶接隆起部７がそれぞれ、中心材２の摩擦溶接部分６と両端部材３の摩擦溶接部分６との接触領域内に存在する。これらの溶接隆起部７は、外側に向かって盛り上げられている材料として摩擦溶接部分６の周りに放射状に延在する。

説明されている方法にしたがって連接棒１を製造するため、管状の中心材２が、対応する導管から仕上代を加えた長さＬに分割される。その後、中心材２は、ここでは詳しく図示しなかった回転式摩擦溶接機の保持装置Ｂに供給され、最初にこの回転式摩擦溶接機内に回転しないように固定され、この中心材２の長手軸Ｚに合わせて支承される。この場合、中心材２の端部は、自由にアクセスでき且つ当該保持装置によってマスクされていない。

ここでは詳しく図示しなかった回転式摩擦溶接機は、対向する２つの締付チャックを有する。この場合、これらの締付チャックは、同じ回転軸線上に存在し且つ同じ方向に同期する回転方向Ｃを可能にする。この場合、保持装置内に存在する中心材２の長手軸Ｚは、当該両締付チャック間に正確に位置し、したがってこれらの締付チャックの共通の回転軸線上に存在する。

継手状の結合部５を備えた端部材３がそれぞれ、両締付チャック内に挿入される。この場合、この端部材はそれぞれ、予め分割することによってその横断面形状に対応する型取要素から取り出され、加硫成形した軸受要素４を備え付けられる。それぞれの締付チャック内での挟み込みは、継手状の結合部５の長手軸Ｚが締付チャックの回転軸上に位置し且つこの継手状の結合部５がこの締付チャックから突出することを目的とする。

端部材３が、締付チャック内に収容された後に、これらの端部材３が、継手状の結合部５の長手軸Ｚの周りに同期し且つ同じ方向Ｃに回転する。

次のステップでは、端部材３の摩擦溶接部分６と中心材２の摩擦溶接部分６とが接触するまで、回転するこれらの端部材３が、長手軸Ｚの方向に互いに向かって同時に移動する、すなわちこれらの端部材３間に存在する中心材２及びこの中心材２の端部に対する相対運動中に近づく。中心材２を回転しないように固定して支承することによって、これらの構成部品が、摩擦溶接部分６に接して摩擦を開始する。これによって、摩擦溶接工程が開始される。

摩擦によって摩擦溶接部分６内で発生した熱は、これらの摩擦溶接部分６を包囲する材料を柔らかくする。

材料が柔らかくなると、保持装置Ｂの当該回転しないように固定した支承が急激に解除される。これによって、中心材２が、その長手軸Ｚ周りに加速され、次いで両端部材３間で同期して当該固有の軸周りに回転する。その後、連接棒１のこれらの接合された構成部材は、全体として長手軸Ｚ周りに方向Ｃの方向に回転する。

中心材２の当該支承の解除後に、摩擦溶接部分６が押圧される。この場合、少なくとも１つの締付チャックが、この締め付けチャック内に支承された端部材３と一緒に長手軸Ｚ周りの回転中に対向する締付チャックに向かって移動される。端部材３の両軸Ｘ，Ｙが互いに、最終寸法Ａに達すると、当該押圧工程が終了する。

当該押圧の進行中に、柔らかい材料が、摩擦溶接部分６の領域内で除去される。このことは、材料を隆起させ、したがって完全な溶接隆起部７を形成する。摩擦時に到達した温度の降下によって、連接棒１の回転している構成部材が、摩擦溶接部分６で互いに溶接される。

構成部材が押圧された後に、その後の加工が、依然として同じ挟み込み中に実施される。連接棒１が、両締付チャック間の全体としての回転運動の中断なしに回転する間に、当該押圧時に発生した摩擦溶接部分６の領域内の溶接隆起部７が除去される。

中心材２が端部材３に接合され、溶接隆起部７が除去された後に、締付チャック、すなわち連接棒１の回転運動が終了される。したがって、完成された連接棒１が取り外され得る。当該一連の方法が最初から新たに開始する。

１ 連接棒
２ 中心材
３ 端部材
４ 軸受要素
５ 継手状の結合部
６ 摩擦溶接部分
７ 溶接隆起部
Ａ 間隔
Ｂ 中心材２用の保持装置
Ｃ 回転方向
Ｌ 中心材２の軸
Ｘ 端部材３の軸
Ｙ 端部材３の軸
Ｚ 中心材２及び支持継目５の軸

Claims (9)

1. １つの中心材（２）及び２つの端部材（３）を有する連接棒（１）を製造する方法であって、これらの端部材（３）は、摩擦溶接によってこの中心材（２）に接合される方法において、
   前記中心材（２）が、回転しないように固定され且つ軸方向にシフトしないように支承され、前記２つの端部材（３）が同時に、同期する回転運動によって前記中心材（２）に接して摩擦し、前記中心材（２）の摩擦溶接部分（６）と２つの前記端部材（３）の摩擦溶接部分（６）との接触領域内の材料が柔らかくなると、前記中心材（２）の固定した挟み込みが、当該摩擦工程を終了させるために解除され、前記摩擦溶接部分（６）が、少なくとも１つの端部材（３）の軸線方向の移動によって押圧されることを特徴とする方法。
2. 前記摩擦溶接部分（６）の溶接隆起部（７）が、摩擦溶接を実施している挟み込み中に除去されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 継手状の結合部（５）が、前記端部材（３）に形成されていて、これらの端部材（３）は、これらの継手状の結合部（５）を介して前記中心材（２）に摩擦溶接されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 軸受要素（４）が、前記端部材（３）内に嵌入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記軸受要素（４）は、ゴム・金属軸受として形成される請求項４に記載の方法。
6. 前記軸受要素（４）は、摩擦溶接前に加硫成形されることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記軸受要素（４）は、摩擦溶接前に前記端部材（３）内に押し込まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記軸受要素（４）は、球継手として形成されることを特徴とする請求項４又は７に記載の方法。
9. 管状の構成部材が、前記中心材（２）のために使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。