JPH0771883B2 - 車両用セミリジッドタイロッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に自動車の後輪装置を構成するセミリジッ
ドアクスルのために用いる一体構造（ワンピース構造）
のセミリジッドタイロッド（ESSIEUSEMI−RIGIDE）に関
する。更に、本発明は、そのようなタイロッドの製造方
法にも関する。このタイロッドは全体としてＵ字形をし
ており、車両の車体に枢着された横断部と、車輪を取付
けるための短い車軸が端部に装着される１対のアームと
を含む。

本発明に係るタイロッドは、一定長さの一本の管材を成
形加工して得られるワンピース構造である。また、この
タイロッドは、車輪を懸架（支持、案内）する機能を有
し、同時に、ロール抑制機能（横揺れ防止とも言う）を
有している。

従来の技術 上記した車輪の懸架と車体のロール抑制との２つの機能
を備えた車両用タイロッドは公知である。

従来のこの種のタイロッドは、一般に３つの部分、即ち
横断部と、この横断部の両端に例えば溶接で取付られた
１対のアームとから作られていた。

タイロッドが前記の機能を満すようにするためには、そ
の横断部が十分なねじれ弾性変形特性に加えて十分な曲
げ強度を有している必要がある。即ち、横断部の両端に
取付けたアームは横断部の弾性ねじれ変形によって横断
部の軸線の回りに互いに回転できなければならず、同時
に、車輪の軸線は、車輪の回転中も含めて常に、互いに
平行でなければならない。

この機能を実現するために、各アームは、曲げとねじれ
の両方に対して大きな抵抗力を有していなければならな
い。尚、曲げとねじれに対するこの複合的な抵抗力は、
特にタイヤが地面と接触して旋回した時に生じるねじれ
と曲げのトルクに対抗するために必要なものである。

発明が解決しようとする問題点 この種のタイロッドを３つの個別の部品から製造する場
合は、各部品に最適な特性を与え、次いで、例えば溶接
のような周知手段でそれらを組み立てることになる。こ
のような方法で製造されたタイロッドは、後で一体化す
る複数の構成要素を各部品ごとに別々に製造するので、
生産性が低くコストがかかる。更に、結合部分を補強し
なければならないので、この種のタイロッドはかなり重
くなる。

そこで、本発明は、前記した車輪の懸架と車体のロール
抑制との２つの機能を同時に果たすことができる機械的
特性を有するタイロッドであって、組立ての必要がない
一体構造のタイロッドを提供することを目的としてい
る。また、従来のタイロッドよりも軽い、新規なタイロ
ッドを提供することも本発明の目的である。

問題点を解決するための手段 本発明によるＵ形のタイロッドは、一本の長い管から作
られた一体構造である。このタイロッドは横断部を構成
する中間部分を有し、この中間部分では、少なくとも２
つの２重壁フランジが形成された成形部品を備えてい
る。このような成形部分を含む横断部の各端部には、ほ
ぼ直角に彎曲された彎曲部分がある。この彎曲部分から
アームが延在し、更に、そのアームの先端部分に車輪を
取付けるための短い車軸が固定される。

尚、上記のようなタイロッドを構成する管材の肉厚は、
その全長にわたって一定にしてもよいが、作用する応力
に応じて最小重量で適切に対抗できるように厚さを変え
てもよい。

また、このタイロッドは、鋼で作ることができる。

上記本発明に係るタイロッドにおいて、その成形部分で
は、軸線に直角な断面の形状が、Ｌ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｘま
たはＨ形であることが好ましい。また、フランジ部を形
成する１対の管面は、互いに接触していることが好まし
い。

一方、前記彎曲部分では、管材の断面形状が概ね円形で
あることが好ましい。更に、前記アーム部ではその長手
方向の少なくとも一部分の断面が円形、卵形またはこれ
らの形状と同様の閉断面を有することが好ましい。

本発明は更に上記本発明に係るタイロッドの製造方法を
提供する。

本発明に係る方法によると、まず、断面が円形または非
円形の一本の長い金属管の中間部分を変形させて、２重
壁を有するフランジ部を形成する。このフランジ部が、
前記したタイロッドの横断部となる。次に、この成形部
分の両端部の外側で、この金属管をほぼ直角に彎曲させ
る。ここで、彎曲部から金属管の端部までの長さは、車
輪を装着するための短い車軸を取り付けてアームを構成
するために十分な長さを確保する。以上のようにして前
記したタイロッドが完成する。

尚、好ましくは、上記タイロッドは、円形の断面形状を
有する管材を加工して製造する。管材としては鋼管が好
ましく使用できる。

また、上記管材の中間部分では、管材の肉厚を変えずに
タイロッドを製造してもよいが、部分的に肉厚を変えて
もよい。

更に、上記中間部分では、フランジを構成する１対の管
壁が互いに接触するように変形させることが好ましい。
この中間部分では、Ｌ、Ｖ、Ｔ、Ｕ、ＸまたはＨ形の断
面形状が得られるように変形させることができる。

一方、アーム部の断面形状は、円形、卵形またはこれら
の形状と同様に閉じた断面形状とすることが好ましい。
更に、このアーム部の先端近傍では、車輪を装着するた
めの短い車輪の固定を容易にするために、更に断面形状
を変形させてもよい。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例 第１図には、本発明に係る一体構造のタイロッド１が、
全体的に示されている。このタイロッドは、単一の長い
鋼管から製造される。

第２図は、この鋼管の断面２を拡大して示す。この鋼管
は、一端から他端まで、一定の肉厚ｅを有している。タ
イロッドの横断部３（第１図）はこの鋼管の中間部分を
変形させて形成される。

第３図は、上記中間部分を変形させて形成された成形部
分の断面形状を、第１図に示すＡ−Ａ断面るおいて示
す。即ち、第２図に示した断面形状を有する鋼管を変形
させることにより、第３図に示す成形部分が形成され
る。この成形部分には、第１図に示す軸線Ｘ−Ｘの回り
に十字形に分かれた４つのフランジ４、５、６、７が形
成されていることが判る。これらフランジ４、５、６、
７の各々は、出発材料である鋼管を成形した結果形成さ
れる２重壁構造、例えば壁８、９を有している。

このような成形部分は、当初の円形断面の鋼管の曲げ抵
抗力に遜色の無い曲げ抵抗力を有している一方、弾性ね
じれ抵抗力に関しては、円形断面の鋼管よりも相当に小
さい。従って、その弾性範囲内では、横断部の一端に対
して他端を大きくねじり変形させることができる。

この成形部分の両端部分10、11では、直角に曲げられた
彎曲部分12、13を介して、横断部が直線状のオーム14、
15へ各々つながっている。尚、この実施例では、アーム
14、15の断面形状は円形である。

各アーム14、15の端部近傍には、車輪を取付ける車軸1
8、19を支持する支持体16、17が固着されている。

以上のように構成されたタイロッドは、例えば軸支手段
20、21のような公知の枢着手段によって、図示していな
い車両の車体に連結される。尚、上記軸支手段20、21
は、横断部の軸線Ｘ−Ｘと平行にタイロッドに固着され
ており、更に、車体の荷重支持構造物に固定された弾性
軸受22、23に回転自在に取付けられている。上記横断部
の弾性ねじれ能力によって、各アーム14、15の一方14は
他方に対して回転できる。このとき、横断部のねじれ変
形に抗して、１対のアーム14、15を同一平面に戻そうと
する復元力が生じる。このような弾性復元力が作用する
アームの一方が他方に対して回転う得る最大の角度は、
横断部を構成する鋼の機械特性と、断面形状および寸法
等の仕様に依存する。

公知のように、車両による荷重は、一端が車両の本体に
連結され他端が１対のアームの各々に連結された図示し
ていない弾性手段を介して車輪に伝達される。この種の
弾性手段としては、公知のコイルバネ、トーションバー
等が使用できる。更に、図示していないダンパーによっ
て軸線Ｘ−Ｘ回りのアームの回転移動量を制御するとい
う公知の技術も適用できる。

以上のようなタイロッドにおいて、横断部の断面形状を
変更することにより、十分に大きな曲げ抵抗力を維持し
たまま、弾性ねじれ変形能力を更に増加させることがで
きる。

第４図は、本発明に係るタイロッドにおいて横断部を形
成する、成形部分の他の断面形状を例示する図である。

同図に示す成形部分28では、４つのフランジ24、25、2
6、27が、互いに密着した２重の壁、例えば壁29,30を有
している。このような構成により、ねじれ能力がより向
上される。

第５図は、本発明に係るタイロッドにおいて横断部を形
成する、成形部分の更に他の断面形状を例示する図であ
る。

同図に示す成形部分31はＨ形の断面形状を有している。
このような断面形状は、特定の方向に対して特に大きな
曲げ剛性を横断部に与えたい場合に有利である。

尚、横断部の成形部分が上記のような断面形状に形成さ
れている場合でも、アームは、第１図の場合のように円
形断面にすることができる。

更に、所定の方向への曲げ抵抗力を特に高くするため
に、アームの断面形状を多少変形させて卵形にしたり、
管に類似した別の断面形状とすることもできる。

第６図は、そのようなひとつの変形例を示す図である。

同図に示すように、この場合は、アーム32の断面形状が
卵形をしており、その長い方の対称軸線X₁−X₁が、点線
で示した短い車軸33の軸線X₂−X₂と直角になるように成
形されている。このような形状は、アームが横断部の軸
線Ｘ−Ｘの回りで回転変位しようとした時に、アーム自
体の曲がり変形を抑制する効果がある。

また、上記の場合とは逆に、アームが変形したときの車
輪の横方向変位を小さくするために、アームの卵形断面
の長軸が短い車軸（33）と平行なるようにアームの断面
を卵形にすることが有利な場合もある。

更に、上記の短い軸軸の取付けを容易にするために、車
軸の固着部分の近傍で、各アームの断面形状を変えるこ
ともできる。特に、車輪軸の固着部材の取付けを容易に
するために、アーム断面を局所的に、例えばＵ字形断面
形状に変形させることもできる。

一例として、NFA35501規格の鋼E36で形成された直径70m
m、厚さ1.7mmの円形断面の鋼管を用いて本発明に係るタ
イロッドを作製した。この鋼管は、基準状態で、0.2％
弾性限界Ｅが360MPa（メガパスカル:10⁶パスカル）とい
う特性を有する。タイロッドとしての各仕様は下記の通
りである； 横断部：第３図のＸ形断面図、Ｘ形断面部分の長さ700m
m、フランジ８、９の高さは22mm アーム：第６図の卵形断面、X₁−X₁軸線方向の長さは90
mm、X₂−X₂軸線方向の長さは46mm。

上記のような仕様のタイロッドは、横断部の角度変形が
20゜となる300Nmの偶力に対して弾性をねじれて抵抗す
ることができた。

尚、本発明に係るタイロッドは、鋼以外の材料でも製造
できることは言うまでもなく、車軸製造者が通常の能力
で選択できる材料が使用できる。一方、このタイロッド
を鋼で製造した場合は、機械的特性を向上させるため
に、本発明による形状に成形した後に、その全体または
一部分に対して必要に応じて熱処理を施してもよい。

更に、本発明の範囲を逸脱しない限り、本発明の構造お
よび製造法に多くの変更と付加を行うことが可能であ
る。

発明の効果 本発明に係るタイロッドは、一体構造（ワンピース構
造）でありながら、車輪を懸架（支持、案内）する機能
とロール抑制機能とを同時に備えている。即ち、横断部
ではフランジが形成されるように、彎曲部分では管状の
まま屈曲するように、１本の管材をそれぞれの部分で成
形することにより、上記２つの機能を実現するための異
なる特性を同時に実現している。ここで、フランジが形
成された中間部分では、管材の当初の曲げ抵抗力に遜色
の無い曲げ抵抗力を維持しつつ、弾性ねじれ抵抗力は当
初の管材よりも相当に小さくなっている。一方、彎曲部
分およびアームは、それぞれ管材当初の曲げ抵抗力と捩
じれ抵抗力を維持している。

また、本発明に係るタイロッドは組立ての必要がなく、
この種の従来のタイロッドよりも軽量な製品とすること
ができる。

従って、例えば、前輪駆動車両の後輪懸架装置を構成す
るために特に有利に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるタイロッドの平面図、 第２図は、本発明を実施するための管の断面図、 第３図は、第１図の線Ａ−Ａでの断面図、 第４図は、各フランジの２つの壁が互いに当接している
ような本発明のタイロッドの横断面図、 第５図は、Ｈ形の断面形状を有する本発明タイロッドの
横断面図、 第６図は、タイロッドのアームの短い車軸を取付る部分
の卵形端部をアームの軸線方向から見た図である。 〔主な参照番号〕 １……タイロッド、 ２……鋼管の断面、 ３、28、31……成形部分、 ４、５、６、７、24、25、26、27……フランジ、 ８、９、29、30……壁、 10、11……成形部分の両端、 12、13……彎曲部分、 14、15、32……アーム、 16、17……支持体、 18、19、33……車軸、 20、21……軸支手段、 22、23……弾性軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−119503（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−146308（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−40008（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−21219（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の車体に枢着された横断部と、車輪が
   取付けられる短い車軸が端部に固着される１対のアーム
   部とを含むＵ字形の車両用セミリジッドタイロッドにお
   いて、該タイロッドが一体の管状部材から形成されてお
   り、該横断部（３）の中間部分に２重壁（８、９）構造
   のフランジ（４）が複数成形されており、該成形部分よ
   り外側の該横断部の各端部には実質的に直角に彎曲した
   彎曲部分（12、13）があり、該彎曲部分からアーム（1
   4、15）が延在しており、更に、該アーム部の先端部分
   に、車輪を取付けるための短い車軸（18、19）の取付部
   が装着されていることを特徴とするタイロッド。
2. 【請求項２】上記横断部の断面輪郭形状がＬ、Ｖ、Ｔ、
   Ｕ、ＸまたはＨ形であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のタイロッド。
3. 【請求項３】上記彎曲部分に於ける管状部材の断面形状
   が実質的に円形であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載のタイロッド。
4. 【請求項４】上記成形中間部分に形成されたフランジの
   ２つの壁（29,30）が互いに接着されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項に記載のタイロッド。
5. 【請求項５】上記アームがその長手方向の少なくとも一
   部分において、円形断面、卵形断面（32）または円形断
   面および卵形断面と同様に閉じた断面形状を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのい
   ずれか１項に記載のタイロッド。
6. 【請求項６】鋼で作られていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の
   タイロッド。
7. 【請求項７】前記管状部材の長手方向の一部分で肉厚が
   変化していることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第６項までの何れか１項に記載のタイロッド。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれか１項に記載のタイロッドを使用した自動車の後輪
   車軸装置。
9. 【請求項９】車両の車体に枢着された横断部と、車輪を
   装着する短い車軸が端部に取付られる１対のアームとを
   有するＵ形のセミリジッドタイロッドの製造方法であっ
   て、円形断面または非円形断面を有する一本の金属管の
   中間部分を変形して２重壁構造の複数のフランジを備え
   た成形部分を形成し、該成形部分の各端部の外側で該金
   属管を実質的に直角に彎曲させて彎曲部分を形成し、該
   彎曲部分から外側に、車輪を取付ける短い車軸を端部に
   取付られるようになされたアームを構成し得る十分な長
   さを確保することを特徴とするＵ形のセミリジッドタイ
   ロッドの製造方法。
10. 【請求項１０】上記管の中間部分は、断面形状がＬ、
    Ｖ、Ｔ、Ｕ、ＸまたはＨ形となるように変形されること
    を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。
11. 【請求項１１】前記アームの長手方向の大部分の断面形
    状が、円形、卵形またはこれらの形状と同様に閉じた断
    面形状であることを特徴とする特許請求の範囲第９項ま
    たは第10項に記載の方法。