JPH0976030A

JPH0976030A - トルクロッドの製造法

Info

Publication number: JPH0976030A
Application number: JP17933495A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 正幸小林
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミ製エンドの使用により、トルクロッド
を軽量化する。【構成】鉄パイプ製の連結棒１１の両端部に凹凸のあ
る拡大部１６を形成し、拡大部１６にアルミ製エンド１
０の接続用突出部１３を接触させた状態で連結棒１１と
アルミ製エンド１０を相対的に回転させることにより摩
擦熱を発生させる。摩擦熱で軟化したアルミ製エンド１
０の接続用突出部１３を拡大部１６を包み込むように変
形させることにより、エンド１０と連結棒１１が一体化
される。【効果】重量の大半を占めるエンドがアルミ製である
ので、軽量化の要求が厳しい車両に適したトルクロッド
が得られる。また、凹凸の噛み合いによってエンド１０
が連結棒１１に連結されているので、大きな回転モーメ
ントに耐える接続部が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラックのサスペンシ
ョンに装備されるトルクロッド等として使用され、両端
にリング状のエンド部材が設けられたトルクロッドを製
造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両には、車輪からの衝撃を緩和させ、
走行状態を安定化させるためにサスペンションが設けら
れている。特に、トラックを初めとする大型車両では、
加わる衝撃も大きくなることから、トルクロッドを組み
込んだサスペンションが使用されている。たとえば、図
１に示すヘンドリクソン式サスペンションでは、マルチ
リーフスプリング１をブラケット２で車体側部材に取り
付け、イコライザービーム３で支持している。イコライ
ザービーム３は、両端がエンドブッシュ４及びビームハ
ンガブラケット５によりシャフト６に固着されている。
左右のイコライザービーム３は、インナーチューブ７及
びクロスチューブ８で連結されている。そして、前後の
シャフト６の間に一対のトルクロッド９，９を相互に連
結して前後のシャフト６の間に設けている。

【０００３】トルクロッド９としては、鋳造又は鍛造製
の鉄系一体品が従来から使用されてきた。しかし、重量
のある鋳造又は鍛造製品は、車両を軽量化する上で改善
が要求される部品である。特に貨物運搬用のトラック等
にあっては、過積載の規制が強まってきている最近の傾
向に対応し、車両及び車両部品の一層の軽量化が求めら
れている。この要求に応えるものとして、図２に示すよ
うに、トルクロッドをエンド１０，１０と連結棒１１に
三分割し、連結棒１１に薄肉の鉄製パイプを使用したも
のが開発されている。この場合、鉄製パイプでできた連
結棒１１の両端にエンド１０，１０が溶接，摩擦圧接等
で接合される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２に示したトルクロ
ッドは、連結棒１１に薄肉の鉄製パイプを使用している
ので、従来の鋳造又は鍛造でできた中実のトルクロッド
に比較すると軽くなっている。しかし、素材として鉄を
使用していることから、軽量化には限界がある。更なる
軽量化を図るためには、鉄に匹敵する強度をもち、しか
も鉄よりも軽い素材を使用する必要がある。軽い材料の
代表的なものとしては、アルミがある。しかし、アルミ
は、鉄に比較して軟らかい材料であり、トルクロッド全
体をアルミ製にすると、車両に組み込んだ状態で必要と
される機械的特性が不足する場合がある。たとえば、比
較的小径の連結部分に大きな捩りモーメントが加わる
が、アルミ製の連結棒では、その捩りモーメントによっ
て変形する虞れがある。

【０００５】変形防止だけのためには、たとえばアルミ
製連結棒を大径化して耐変形抵抗を上げることが考えら
れる。しかし、大径化した連結棒は、重量が鉄製とほと
んど変わらなくなり軽量化のメリットが得られず、また
他の部品との位置の取合いから車両の組立てに支障を来
す。本発明者等は、このような問題を解決したトルクロ
ッドとして、アルミ製のエンドを鉄パイプ製の連結棒に
固着したトルクロッドを特願平７−５８０２８号で提案
した。本発明は、先願で提案したトルクロッドを更に改
良したものであり、鉄パイプ製の連結棒にアルミ製のエ
ンドを包み込むように固着することにより、必要強度を
もち且つ軽量化されたトルクロッドを提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のトルクロッド製
造法は、その目的を達成するため、鉄パイプ製の連結棒
の両端部に凹凸のある拡大部又は楕円状等の非円形拡大
部を形成し、該拡大部にアルミ製エンドの接続用突出部
を接触させた状態で連結棒とアルミ製エンドを相対的に
回転させることにより摩擦熱を発生させ、前記拡大部に
より摩擦熱によって軟化したアルミ製エンドの接続用突
出部を変形させると共に密着させ、更に前記拡大部を包
み込むように接続用突出部を前記拡大部にカシメつける
ことにより前記鉄パイプ製連結棒と前記アルミ製エンド
を結合させることを特徴とする。拡大部として、噛み合
い機能を呈する楕円状等の非円形拡大部を形成すること
が可能である。また、アルミ製エンドの接続用突出部に
は、連結棒の拡大部が差し込まれる凹部が形成されてい
ることが好ましい。エンドに使用されるアルミ材として
は、ＪＩＳＡ２０１４，ＪＩＳＡ２０１７，ＪＩＳＡ２
０２４等のＡｌ−Ｃｕ系合金，ＪＩＳＡ６０６１等のＡ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金，ＪＩＳＡ７０７５，ＪＩＳＡ７
１７５等のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金等がある。アルミ製
エンドは、たとえば図３（ａ）に示すように、環状部１
２に接続用突出部１３がついた正面形状をもっている。
接続用突出部１３は、図３（ｂ）に示すように中実にす
ることができる。或いは、図４の（ａ）及び（ｂ）に示
すように、連結棒１１の拡大部１６が差し込まれる差込
み用凹部１４をもつ中空状の接続用突出部１３を形成し
てもよい。

【０００７】エンド１０は、押出し形材を所定形状に輪
切りにした後、所定の熱処理を施すことによって必要強
度を得ることができる。或いは、輪切りに切断する前
に、押出し形材を熱処理することも可能である。また、
押出し丸棒等を輪切りに切断した後、鍛造することによ
り、図３又は図４に示すように環状部１２に接続用突出
部１３がついたエンド１０を作製してもよい。エンド１
０と連結棒１１との接合を考慮したとき、接続用突出部
１３を円筒状等に成形加工又は切削加工することが好ま
しい。エンド１０に連結される鉄パイプ製の連結棒１１
としては、図５に示すように、鉄製パイプ１５の両端部
に拡大部１６を形成したものが使用される。拡大部１６
は、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように谷部１７及び
山部１８が円周方向に交互に繰り返される凹凸を備えて
いる。この場合、拡大部１６の外周部にパイプ軸線方向
に凹凸があり、中心側では凹凸がない。或いは、図６に
示すように、同様に谷部１７及び山部１８が円周方向に
繰り返される拡大部１９を鉄製パイプ１５の端部に形成
した連結棒１１を使用することもできる。この場合、拡
大部１９の外周部のみならず、中心側でもパイプ軸線方
向に凹凸が形成されている。拡大部１６，１９の径は、
接続用突出部１３の差込み用凹部１４の内径よりも若干
小さく設定する。

【０００８】鉄パイプ製連結棒１１の拡大部１６，１
９，３０にエンド１０の接続用突出部１３を押し付け、
エンド１０と連結棒１１とを相対的に高速回転させる。
これにより、摩擦熱が発生し、アルミ製のエンド１０が
軟質化する。その後、アップセット力を加えて両者を押
し付けることにより、軟質化したエンド１０は、拡大部
１６，１９の谷部１７及び山部１８の形状や非円形状拡
大部に倣って変形する。その結果、凹凸の機械的噛合い
や非円形状拡大部によってエンド１０と連結棒１１が連
結される。この連結は、鉄とアルミ間の摩擦圧接による
ものではないため、硬質で脆弱なＦｅ−Ａｌ系金属間化
合物が接合界面に生成することなく、強固な接合強度が
得られる。また、円周方向にある谷部，山部の噛合いや
非円形状拡大部によってエンド１０と連結棒１１が連結
されるているため、捩り等の回転モーメントに強い接続
部となる。また、接続用突出部は、図９に示すように、
鉄製パイプ１５の両端部に拡大部３０を形成したものも
使用される。拡大部３０は、図９（ｂ）に示すように端
部を膨出させることにより形成される。この拡大部３０
は、図９（ｂ）の右側面図である図９（ｃ）に示されて
いるように、楕円状等の非円形状に膨出させたものが好
ましい。

【０００９】

【実施例】

実施例１：連結棒１１として、ＳＴＡＭ７８０製で外径
５１ｍｍ及び肉厚４ｍｍの鉄パイプを使用した。この鉄
パイプの端部に、段差１．５ｍｍの谷部及び山部を図５
に示すように円周方向に合計８個形成した。エンド１０
としては、アルミ合金Ａ２０１７−Ｔ₄ 製で外径１３１
ｍｍ，内径１０５ｍｍ及び幅５３ｍｍの環状部１２に、
外径７３ｍｍ，内径６１ｍｍ及び深さ６ｍｍの接続用突
出部１３を形成したもの（図４）を使用した。そして、
接合部からエンド１０の中心までの距離を１０５ｍｍ，
連結棒１１の両端に固着されるエンド１０の中心間距離
を５００ｍｍに設定した。エンド１０の接続用突出部１
３に連結棒１１の拡大部１６を図７（ａ）に示すように
差し込み、加熱圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ² ，加熱時間５
秒，アプセット圧力１０００ｋｇｆ／ｃｍ² ，アプセッ
ト量３ｍｍの条件下でエンド１０を連結棒１１に接続し
た。接続後の継手を観察したところ、エンド１０と連結
棒１１との凹凸が噛み合っていた。次いで、図７（ｂ）
に示すように、接続用突出部１３の端部を内側に倒す
と、カシメ２０によってエンド１０及び連結棒１１が一
体化された。このようにして作製されたトルクロッドを
引張り・圧縮試験に供したところ、共に３２，０００ｋ
ｇの力に耐え、十分に実用性のある強度を持つことが判
った。また、７５ｋｇｆ−ｍの条件下で±６度の捩りを
１０⁶ 回繰り返す捩り試験においても、接続部に何ら破
損が検出されなかった。

【００１０】実施例２：実施例１と同じ材質でできた図
３のエンド１０に、加熱圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ² ，加
熱時間１０秒，アプセット圧力１５００ｋｇｆ／ｃｍ
² ，アプセット量１０ｍｍの圧接条件で図５の連結棒を
圧接した。このとき、エンド１０の接続用突出部１３の
端面に連結棒１１の拡大部１６を押し込みながら、接続
用突出部１３の端部を内側に押し付けた。この場合に得
られた接続部も、実施例１と同様に十分実用に絶える強
度をもっていた。また、エンド１０の接続用突出部１３
の端面に連結棒１１の拡大部１６を所定量だけ押し込ん
だ後で、エンド１０の端部を内側に倒すことによって
も、同様に十分な強度をもった接続部が得られた。

【００１１】実施例３：連結棒１１として、実施例１と
同じ材質で外径５１ｍｍ，肉厚４ｍｍの鉄製パイプ１５
の端面に径６１ｍｍの非円形拡大部３０（図９）が形成
されたものを使用した。エンド１０としては、アルミ合
金Ａ７０７５−Ｔ₇₃製で外径１３１ｍｍ，内径１０５ｍ
ｍ及び幅５３ｍｍの環状部１２に、外径７３ｍｍの接続
用突出部１３を形成したもの（図３）を使用した。そし
て、接合部からエンド１０の中心までの距離を１０５ｍ
ｍ，連結棒１１の両端に固着されるエンド１０の中心間
距離を６００ｍｍに設定した。エンド１０の接続用突出
部１３に連結棒１１の非円形拡大部３０を図８（ａ）に
示すように押し当て、加熱圧力６００ｋｇｆ／ｃｍ² ，
加熱時間１０秒，アプセット圧力１５００ｋｇｆ／ｃｍ
² ，アプセット量１０ｍｍの条件下でエンド１０を連結
棒１１に圧接した。この場合、接続用突出部１３が半径
方向に広がらないように、接続用突出部１３を外側から
拘束した。接続後の継手を観察したところ、図８（ｂ）
に示すようにアルミ製エンド１０の接続用突出部１３内
に拡大部１９が押し込まれていた。また、連結後に接続
用突出部１３の端部を内側に倒すことによって、図８
（ｂ）に示すような接続構造が得られた。このようにし
て作製されたトルクロッドを引張り・圧縮試験に供した
ところ、共に３２，０００ｋｇの力に耐え、十分に実用
性のある強度を持つことが判った。また、７５ｋｇｆ・
ｍの条件下で±６度の捩りを１０⁶ 回繰り返す捩り試験
においても、接続部に何ら破損が検出されなかった。

【００１２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、摩擦熱によってアルミ製エンドを軟質化し、鉄パイ
プ製の連結棒端部に形成した拡大部の凹凸形状に変形さ
せ、又は非円形拡大部を形成させ、カシメによってエン
ドと連結棒の離脱を防止している。これにより、連結棒
及びエンドは、凹凸による噛み合いや非円形拡大部によ
る噛み合いにより、大きな回転モーメントに耐える接続
強度で連結される。このようにして、本発明にしたがっ
て製造されたトルクロッドは、軽量なアルミ製エンドを
鉄製薄肉パイプの両端に固着した構造をもっており、ト
ルクロッド重量の大半を占めるエンド部がアルミ化され
ているので、軽量化が強く要求されている車両に適した
トルクロッドとなる。また、エンドと連結棒との接続部
は、脆弱なＦｅ−Ａｌ系金属間化合物が生成し易い条件
下で形成されたものでないため、十分な接続強度を呈
し、信頼性の高い製品となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トルクロッドを設けたヘンドリクソン式サス
ペンションの斜視図

【図２】鉄製連結棒に鉄製エンドを接続した従来のト
ルクロッドを示す正面図（ａ）及び一部を断面で示した
側面図（ｂ）

【図３】本発明で使用されるアルミ製エンドの一例を
示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）

【図４】本発明で使用されるアルミ製エンドの他の例
を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）

【図５】鉄製パイプ（ａ）の端部に拡大部を形成した
連結棒（ｂ）及び拡大部側からみた連結棒の側面図
（ｃ）

【図６】鉄製パイプの端部に袋状拡大部を形成した連
結棒

【図７】実施例１を説明する図であり、接続前（ａ）
及び接続後（ｂ）の接続部

【図８】実施例３を説明する図であり、接続前（ａ）
及び接続後（ｂ）の接続部

【図９】鉄製パイプの端部に非円形状拡大部を形成し
た連結棒

【符号の説明】

１０：エンド１１：連結棒１２環状部
１３：接続用突出部１４：差込み用凹部１５：鉄製パイプ１６：拡
大部１７：谷部１８：山部１９：拡大部２０：カシメ
３０：非円形拡大部

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【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】鉄製連結棒に鉄製エンドを接続した従来のト
ルクロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄パイプ製の連結棒の両端部に凹凸のあ
る拡大部を形成し、該拡大部にアルミ製エンドの接続用
突出部を接触させた状態で連結棒とアルミ製エンドを相
対的に回転させることにより摩擦熱を発生させ、前記拡
大部により摩擦熱によって軟化したアルミ製エンドの接
続用突出部を変形させると共に密着させ、更に前記拡大
部を包み込むように接続用突出部を前記拡大部にカシメ
つけることにより前記鉄パイプ製連結棒と前記アルミ製
エンドを結合させることを特徴とするトルクロッドの製
造法。
【請求項２】請求項１記載の拡大部として非円形状拡
大部を形成するトルクロッドの製造方法。
【請求項３】連結棒の拡大部が差し込まれる凹部が請
求項１記載のアルミ製エンドの接続用突出部に予め形成
されているトルクロッドの製造法。