JPH11190375A - ブッシュ装着用部材 - Google Patents
ブッシュ装着用部材Info
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Abstract
装着するブッシュ装着部が形成されているブッシュ装着
用部材であって、スペース効率が高くかつ軽量化を図る
ことができ、しかもブッシュの特性が健全に維持された
接合強度の高いブッシュ装着用部材を提供すること。 【解決手段】 部材本体1は、断面円形のパイプ材から
なる。ブッシュ装着部10には外周面上に突出する連結用
突出部13が設けられる。そして、連結用突出部13を部材
本体1の一端開口部1a内に嵌合するとともに、この嵌合
部において摩擦撹拌接合により周方向に接合することに
より、部材本体1とブッシュ装着部10とを連結する。
Description
に用いられるサスペンションアーム、エンジンマウント
等のブッシュ装着用部材に関する。
ム」の語はその合金を含む意味において用いる。
装着用部材の一つに、図8に示すように、アッパーアー
ム、ロアアーム、トレーリングアーム、トーションバー
等のサスペンションアームを構成するサスペンションア
ーム用部材(50)がある。このサスペンションアーム
用部材(50)は、棒状その他形状の部材本体(51)
と、その両端あるいは片端に円筒型等の防振ブッシュ
(60)を装着するための円形のブッシュ保持孔(5
3)が形成されたブッシュ装着部(52)とにより構成
されている。そして、前記ブッシュ(60)としては、
例えば、中心に位置する支軸部材(61)と、該支軸部
材(61)の周囲に配設されるとともに外径が前記保持
孔(53)の径よりもわずかに大きく設定された剛性ス
リーブ(62)とが、それらの間に介挿されたゴム弾性
体(63)によって連結されたものが用いられ、該ブッ
シュ(60)を前記保持孔(53)に圧入することによ
りサスペンシュンアーム用部材(50)に装着固定され
ている。なお、同図において(54)…は部材本体(5
1)に設けられた貫通孔である。
ンアーム用部材(50)は、部材本体(51)とブッシ
ュ装着部(52)とを一体成形した押出形材を、押出方
向に所用厚みにスライス切断することにより製作されて
いた。
うに部材本体(51)とブッシュ装着部(52)とを押
出により一体成形されたサスペンションアーム用部材
(50)は、同図(ii)に示すように、部材本体(5
1)が断面矩形に形成されるので、スペース効率に劣
り、しかも部材本体(51)が中実なので、重量が大き
くなってしまうという欠点があった。
(52)とを別々に製作して、これらをMIGやTIG
等の溶融溶接法にて接合一体化することにより、サスペ
ンションアーム用部材を製作することも考えられるが、
MIGやTIG等の溶融溶接法は、入熱量がかなり大き
いので、ブッシュ装着部(51)に装着されているブッ
シュ(60)のゴム弾性体(63)が熱影響を受けてブ
ッシュ(60)の特性が変化してしまう虞がある。しか
も、その大きな入熱により、接合強度の低下や熱歪みを
生じるといった問題も生じる。
てなされたもので、スペース効率が高くかつ軽量化を図
ることができ、しかもブッシュの特性が健全に維持され
た接合強度の高いサスペンションアーム用部材等として
用いられるブッシュ装着用部材を提供することを目的と
する。
に、この発明は、部材本体の少なくとも一端部に、ブッ
シュを装着するブッシュ装着部が形成されているブッシ
ュ装着用部材であって、前記部材本体は、断面円形のパ
イプ材からなり、前記ブッシュ装着部には外周面上に突
出する連結用突出部が設けられ、前記連結用突出部が前
記部材本体の一端開口部内に嵌合され、かつ該嵌合部に
おいて摩擦撹拌接合により周方向に接合されることによ
り、部材本体とブッシュ装着部とが連結されていること
を特徴とするものである。
プ材からなるので、スペース効率が高くかつ軽量にな
る。また、入熱量がMIG、TIG等の溶融溶接に比し
て小さい摩擦撹拌接合により部材本体とブッシュ装着部
とが接合されているので、ブッシュ装着部に装着されて
いるブッシュのゴム弾性体が熱影響をほとんど受けず、
ブッシュの特性が健全に維持される。さらに、接合強度
の低下や熱歪みが生じることもなく、接合強度が高くか
つ接合状態の良好なものとなる。
より説明する。なお、この実施形態では、ブッシュ装着
用部材として自動車のサスペンションアーム用部材を示
している。
としての自動車のサスペンションアーム用部材は、図1
に示すように、棒状の部材本体(1)と、その長さ方向
の両端部に連結される合計2個の圧入式のブッシュ装着
部(10)(10)とを備えている。
で、略中心に位置する支軸部材(21)と、該支軸部材
(21)の周囲に配設されるとともに外径が後記するブ
ッシュ装着部(10)の保持孔(12)の径よりもわず
かに大きく設定された剛性スリーブ(22)とが、それ
らの間に介挿されたゴム弾性体(23)によって連結さ
れたものである。
ニウム押出パイプ材を押出方向に所定長さに切断するこ
とによって形成されたものである。
は、アルミニウムダイカスト材から製作されたものであ
って、前記ブッシュ(20)が圧入装着される円形のブ
ッシュ保持孔(12)を有する円筒形の本体(11)
と、該本体(11)の外周面上に突設された円柱形の連
結用突出部(13)とを有している。前記連結用突出部
(13)は、その径が前記部材本体(1)の内径よりも
大きく設定され、前記部材本体(1)の一端開口部(1
a)内に圧入嵌合しうるものとなされている。
を、その製造方法に即して説明する。
ュ(20)をブッシュ装着部(10)の保持孔(12)
に圧入装着するとともに、このブッシュ装着部(10)
の連結用突出部(13)を部材本体(1)の一端開口部
(1a)内に圧入嵌合する。そして、この嵌合部におい
て摩擦撹拌接合により周方向に接合することによりブッ
シュ装着部(10)と部材本体(1)とを接合一体化す
る。なお、図2において(2)は摩擦撹拌接合により接
合される部材本体(1)の外周面の周方向の接合予定部
位である。
おりである。まず、径大の円柱状回転子(31)と、該
回転子(31)の平坦面からなる肩部(32)の軸線上
に回転子(31)と一体回転自在に突設された径小のピ
ン状プローブ(33)とを有する接合工具(30)を用
い、回転子(31)を回転させてこれと一体回転するプ
ローブ(33)を回転させながら部材本体(1)の外周
面に接触させる。なお、(Q)は回転子(31)の回転
軸である。回転するプローブ(33)との接触により生
じる摩擦熱により部材本体(1)の接触部分を軟化可塑
化させ、更にプローブ(33)を押し付けて該プローブ
(33)を部材本体(1)の中心軸(P)に向かって部
材本体(1)内部に挿入していく。
体(1)の周壁の肉厚を越えてブッシュ装着部(10)
の連結用突出部(13)内に挿入されるまで行う。プロ
ーブ(33)の挿入の途中で、回転子(31)の肩部
(32)が部材本体(1)の外周面に当接する。この当
接によって、プローブ(33)の回転により軟化した軟
化部分の素材の飛散が防止され、更に回転子(31)の
肩部(32)と部材本体(1)の外周面との摺動による
摩擦熱を発生させて、プローブ(33)との接触部分及
びその近傍の軟化を促進する。
し付けて、図3(i)及び(ii)に示すように、回転子
(31)の肩部(32)全部を部材本体(1)内に埋入
させる。このように回転子(31)の肩部(32)全部
を部材本体(1)内に埋入されることにより、回転子
(31)の肩部(32)が部材本体(1)に面接触状態
に接触するものとなって摩擦熱をより多く発生させるこ
とができる。したがって、部材本体(1)及び連結用突
出部(13)はプローブ(33)との接触部分近傍にお
いて迅速に軟化する。
近傍を十分に軟化させた後、プローブ(33)が順次、
接合予定部位(2)を通過するように部材本体(1)と
ブッシュ装着部(10)を、部材本体(1)の中心軸
(P)を回転軸として一体に回転させる。
(10)の連結用突出部(13)が部材本体(1)の一
端開口部(1a)内に圧入嵌合されていることから、ブ
ッシュ装着部(10)と部材本体(1)は、いずれか一
方を回転駆動させると、他方もこれと一体に回転するよ
うに連結されている。したがって、回転操作は、ブッシ
ュ装着部(10)か部材本体(1)のいずれか一方のみ
を回転駆動させるだけで行うことができ、回転操作を極
めて容易に行うことができる。
(10)の回転操作の際に、図4(i)に示すように、
プローブ(33)を部材本体(1)及び連結用突出部
(13)に挿入した状態のもとで、回転子(31)の肩
部(32)を部材本体(1)に押し付けながら回転子
(31)を部材本体(1)の回転方向反対側に回転子
(31)の肩部(32)の直径の約1/4だけ水平に移
動させることによって、回転子(31)の軸を部材本体
(1)の中心軸(P)からずらす。これにより、回転子
(31)の肩部(32)における部材本体(1)の回転
方向側の部分(A)と、部材本体(1)の回転方向反対
側の部分(B)のうちのプローブ(33)寄りの部分
(B1)とは部材本体(1)内に埋入され、かつこれら
埋入部分(A)(B1)と反対側の部分(B2)は部材
本体(1)の表面から浮き上がった状態となる。また、
同図(ii)に示すように、回転子(31)を部材本体
(1)の回転方向側に傾けることによって、かかる状態
を実現しても良い。あるいはまた、プローブ(33)の
挿入後接合工具(30)の姿勢を変えるのではなく、最
初から図4(i)(ii)の状態となるような工具姿勢で
プローブ(33)を挿入しても良い。
擦熱と、回転子(31)の肩部(32)の埋入部分
(A)(B1)と部材本体(1)の内部素地との摺動に
伴い発生する摩擦熱とによって、プローブ(33)との
接触部分近傍において部材本体(1)及び連結用突出部
(13)は極めて迅速に軟化し、かつ撹拌されるととも
に、部材本体(1)及びブッシュ装着部(10)の回転
に伴って、軟化撹拌部分がプローブ(33)及び回転子
(31)の肩部(32)の埋入部分(A)(B1)の通
過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に
失って冷却固化される。この現象が部材本体(1)及び
ブッシュ装着部(10)の回転に伴って順次繰り返され
ていき、最終的に部材本体(1)とブッシュ装着部(1
0)とが嵌合部において接合一体化されて両者が強固に
連結される。
ブッシュ装着部(10)(10)を接合することによ
り、図5に示すようなサスペンションアーム用部材が製
作される。同図において(3)は、接合工具(30)の
プローブ(33)により接合された接合部である。
部材は、部材本体(1)が断面円形のパイプ材からなる
ので、スペース効率が高くかつ軽量なものとなってい
る。しかも、部材本体(1)とブッシュ装着部(10)
とが、ともにアルミニウム製なので、より一段と軽量な
ものとなっている。また、入熱量がMIG、TIG、レ
ーザ溶接等の溶融溶接に比して小さい摩擦撹拌接合によ
り接合されているので、ブッシュ装着部(10)に装着
されているブッシュ(20)のゴム弾性体(23)が熱
影響をほとんど受けず、ブッシュ(20)の特性が健全
に維持され、しかも接合強度の低下や熱歪みが生じるこ
ともなく、接合強度が高くかつ接合状態の良好なものと
なっている。
ーム用部材は、部材本体(1)の両端に連結された両ブ
ッシュ装着部(10)(10)の相対角度が零度、つま
り両ブッシュ装着部(10)(10)の軸線方向が同一
となされたものであるが、図6に示すように、両ブッシ
ュ装着部(10)(10)の相対角度が90゜となるよ
うに連結しても良い。なお、同図には、上記実施形態と
同一の要素に同一の符号が付されており、その詳細な説
明は省略する。
ンションアーム用部材は、部材本体(1)に対するブッ
シュ装着部(10)の向きを部材本体(1)の周方向を
含む平面内において可変設定することができる。したが
って、例えば部材本体(1)に複数個のブッシュ装着部
(10)(10)が設けられている場合には、各ブッシ
ュ装着部(10)の軸線方向の相対角度を変更すること
ができるから、サスペンションアーム用部材の配置仕様
を変更することなく、これに簡単に対応できるサスペン
ションアーム用部材を提供することができる。
ム用部材は、部材本体(1)の一端開口部(1a)内に
ブッシュ装着部(10)の連結用突出部(13)が嵌合
された嵌合部における部材本体(1)と連結用突出部
(13)との重合せ部分に、接合工具(30)のプロー
ブ(33)を部材本体(1)の外周面から挿入して接合
されたもの、つまり重ね接合により接合されたものであ
るが、図7に示すように、突合せ接合により接合しても
良い。同図には上記実施形態と同一の要素に同一の符号
が付されており、以下、この図に示されたサスペンショ
ンアーム用部材について上記実施形態との相違を中心に
説明する。
(13)には、その周面全周に、前端から長さ方向中間
部に亘って、部材本体(1)の周壁の厚みに対応して窪
んだ断面L字状の段差部(13a)が形成されている。
この段差部(13a)に部材本体(1)の端面が突き当
たるまで、連結用突出部(13)を部材本体(1)の一
端開口部(1a)内に嵌め入れる。次いで、段差部(1
3a)と部材本体(1)端面との突合せ部に、回転する
プローブ(33)を、上記実施形態と同様に、回転子
(31)の肩部(32)の全部が部材本体(1)及び連
結用突出部(13)内に埋入されるまで挿入するととも
に、プローブ挿入状態で、さらに回転子(31)の肩部
(32)における部材本体(1)の回転方向側の部分が
部材本体(1)及び連結用突出部(13)内に埋入さ
れ、かつこの埋入部分と反対側の部分が部材本体(1)
の表面から浮き上がった状態で、プローブ(33)が順
次、突合せ部を通過するように部材本体(1)及びブッ
シュ装着部(10)を一体に回転させる。このように突
合せ接合を行い、部材本体(1)とブッシュ装着部(1
0)とを接合一体化することにより、サスペンションア
ーム用部材を製作しても良い。
本体(1)とブッシュ装着部(10)との接合は、回転
子(31)の肩部(32)における部材本体(1)の回
転方向側の部分(A)が部材本体(1)や連結用突出部
(13)に押し付けられた状態で、かつ該押付け部分
(A)(B1)と反対側の部分(B2)が部材本体
(1)や連結用突出部(13)の表面から浮き上がった
状態で、部材本体(1)及びブッシュ装着部(10)を
回転させていることにより遂行されているので、次のよ
うな問題を解決することができる。
きには、部材本体(1)と連結用突出部(13)との嵌
合部に、プローブ(33)を挿入して回転子(31)の
肩部(32)を部材本体(1)や連結用突出部(13)
の外周面に接触させても、その接触面積は小さく、その
ため回転子(31)の肩部(32)と部材本体(1)や
連結用突出部(13)の外周面との摺動に伴い発生する
摩擦熱は少なく、プローブ(31)との接触部分近傍に
おいて部材本体(1)及び連結用突出部(13)を迅速
に軟化させることができない。一方、かかる接触面積を
大きくするために、回転子(31)の肩部(32)全部
を部材本体(1)内や連結用突出部(13)内に埋入す
ると、部材本体(1)及びブッシュ装着部(10)の回
転に伴い、部材本体(1)や連結用突出部(13)の素
地が、回転子(31)の肩部(32)における部材本体
(1)及びブッシュ装着部(10)の回転方向反対側の
部分のコーナー部に引っ掛かって捲れてしまい、その結
果、接合状態の良好なサスペンションアーム用部材を製
作することができなくなる。
したように、回転子(31)の肩部(32)における部
材本体(1)の回転方向側の部分(A)が部材本体
(1)や連結用突出部(13)に押し付けられた状態
で、かつ該押付け部分(A)(B1)と反対側の部分
(B2)が部材本体(1)や連結用突出部(13)の表
面から浮き上がった状態で、部材本体(1)及びブッシ
ュ装着部(10)を回転させている。
部(32)と部材本体(1)や連結用突出部(13)と
の接触面積が大きくなり、これにより回転子(31)の
肩部(32)の押付け部分(A)(B1)と、部材本体
(1)や連結用突出部(13)の表面乃至内部素地との
摺動による摩擦熱を多く発生させることができる。この
摩擦熱とプローブ(33)の回転により発生する摩擦熱
とによって、プローブ(33)との接触部分近傍におい
て部材本体(1)及び連結用突出部(13)を極めて迅
速に軟化させることができる。したがって、例えば外径
が100mm以下といった小径の部材本体(1)であっ
ても、摩擦熱を多く発生させることができ、このような
小径の部材本体(1)とブッシュ装着部(10)との接
合を迅速にかつ確実に遂行することができる。さらに、
摩擦熱の発生量が多くなることから、接合速度を速くす
ることができ、接合作業能率が向上するという利点を有
する。加えて、部材本体(1)とブッシュ装着部(1
0)の回転時において、回転子(31)の肩部(32)
における部材本体(1)や連結用突出部(13)の回転
方向反対側の部分(B2)が部材本体(1)や連結用突
出部(13)の表面から浮き上がっているので、部材本
体(1)や連結用突出部(13)の素地が捲れてしまう
ことも防止でき、もって接合状態が良好なサスペンショ
ンアーム用部材を製作することができる。
とブッシュ装着部(10)との接合は、プローブ(3
3)が順次、嵌合部の接合予定部位(2)を通過するよ
うに部材本体(1)及びブッシュ装着部(10)を回転
させることにより遂行されているが、プローブ(33)
を嵌合部の接合予定部位(2)に沿って部材本体(1)
の周方向に移動させることにより遂行しても良い。
体(1)の接合予定部位(2)に挿入された状態で、さ
らに回転子(31)の肩部(32)におけるプローブ
(33)の移動方向反対側の部分が部材本体(1)に押
し付けられ、かつこの押付け部分と反対側の部分が部材
本体(1)の表面から浮き上がった状態で、プローブ
(33)を移動させることとなる。
この発明は上記実施形態に限定されるものではない。
部(10)はアルミニウムダイカスト材からなるもので
あるが、ブッシュ装着部本体(11)と連結用突出部
(13)とを一体成形したアルミニウム押出形材を、押
出方向に所用厚みにスライス切断したのち、連結用突出
部(13)を円柱形に切削加工したものであっても良い
し、あるいは鋳造や鍛造により製作したものであっても
良い。
(12)に装着される防振ブッシュ(20)として、略
中心に位置する支持部材(21)と、該支持部材(2
1)の周囲に配設された円筒型の剛性スリーブ(22)
とが、それらの間に介挿されたゴム弾性体(23)によ
って連結されたソリッドタイプのものを示したが、外側
の剛性スリーブ(22)がなく、かつゴム弾性体(2
3)の内部に、外周面に設けられた注入口から液体が封
入され、この封入液体によって防振機能を発揮させる形
式のものを用いても良い。
ュ装着部(10)として、圧入式のものを示したが、保
持孔(12)の周方向の一部に軸方向に伸びる開口部
(図示せず)が形成され、該開口部において保持孔(1
2)が拡開状態に開口可能となされる一方、開口部の両
方の開口縁部又はその近傍に本体(11)外周面上に突
出する一対の結合部(図示せず)が周方向対向配置に設
けられ、これら結合部が結合されることにより、保持孔
(12)の内周面がブッシュ(20)の外周面に密着し
てブッシュ(20)を保持孔(12)内に嵌着固定する
ものとなされた巻締め式のものであっても良い。
シュ装着部(10)が連結されたサスペンションアーム
用部材を示したが、部材本体(1)に1個のブッシュ装
着部(10)が連結されたものであっても良い。
部材は、サスペンションアーム用部材に限定されるもの
ではなく、部材本体(1)の少なくとも一端部に、ブッ
シュを装着するブッシュ装着部(10)が形成されてい
るものであれば良い。
ションアーム用部材を製作すべく、部材本体(1)とブ
ッシュ装着部(10)(10)をともにA6061アル
ミニウム材から製作した。そして、部材本体(1)の一
端開口部(1a)内にブッシュ装着部(10)の連結用
突出部(13)を嵌合し、この嵌合部において摩擦撹拌
接合とTIG溶接とにより周方向に接合して、部材本体
(1)とブッシュ装着部(10)を連結した。摩擦撹拌
接合により接合した場合を実施例、TIG溶接により接
合した場合を比較例とし、それぞれ、接合時のブッシュ
装着部(10)の保持孔(12)内の最高温度及び継手
効率を測定した。この結果を表1に示す。
が比較例に比して低く、しかも継手効率も比較例に比し
て高いことが分かる。したがって、実施例のサスペンシ
ョンアーム用部材は、保持孔(12)に圧入装着される
ブッシュ(20)が受ける熱影響が小さく、ブッシュ
(20)の特性が健全に維持された接合強度の高いもの
となっている。また、実施例のサスペンションアーム用
部材の接合部(3)と比較例のサスペンションアーム用
部材の接合部とを目視にて観察すると、比較例の接合部
には熱歪みが発生していたが、実施例の接合部(3)に
は歪みが発生しておらず接合状態が良好であることが分
かった。
装着用部材は、部材本体は断面円形のパイプ材からなる
ので、スペース効率が高くかつ軽量であるという利点を
有している。また、連結用突出部が部材本体の一端開口
部内に嵌合され、かつ該嵌合部において摩擦撹拌接合に
より周方向に接合されることにより、部材本体とブッシ
ュ装着部とが連結されているので、ブッシュの特性が健
全に維持され、しかも接合強度の低下や熱歪みが生じる
こともなく、接合強度が高くかつ接合状態が良好なブッ
シュ装着用部材を提供することができる。
ーム用部材(ブッシュ装着用部材)を、部材本体とブッ
シュ装着部とに分離して示す全体斜視図である。
結用突出部を嵌合した状態を示す斜視図である。
示す図であって、(i)は図2中III(i)−III(i)線断面
図、(ii)は図2中III(ii)−III(ii)線断面図であ
る。
向反対側に水平に移動した状態を示す断面図、(ii)は
接合工具の回転子を部材本体の回転方向側に傾けた状態
を示す断面図である。
じ向きになるように連結したサスペンションアーム用部
材の平面図、(ロ)は同じく正面図である。
対角度を変化させたサスペンションアーム用部材の平面
図、(ロ)は同じく正面図である。
ンアーム用部材(ブッシュ装着用部材)の製作途中の状
態を示す、図3(i)に対応する図であって、(i)は
部材本体の一端開口部内にブッシュ装着部の連結用突出
部を嵌合した状態、(ii)は嵌合部に接合工具のプロー
ブを挿入した状態を示す。
装着用部材)の斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 部材本体(1)の少なくとも一端部に、
ブッシュ(20)を装着するブッシュ装着部(10)が形成
されているブッシュ装着用部材であって、 前記部材本体(1)は、断面円形のパイプ材からなり、 前記ブッシュ装着部(10)には外周面上に突出する連結
用突出部(13)が設けられ、 前記連結用突出部(13)が前記部材本体(1)の一端開
口部(1a)内に嵌合され、かつ該嵌合部において摩擦撹
拌接合により周方向に接合されることにより、部材本体
(1)とブッシュ装着部(10)とが連結されていること
を特徴とするブッシュ装着用部材。
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