JPWO2014192081A1 - 車両用リンク部品およびその製造方法 - Google Patents

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秀一郎 川口
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義宏 森脇
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祥太 田端
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Abstract

炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から形成されたリンク本体の回動支点部材取付用穴部に、該穴部内を該穴部を貫通する方向に延びる円筒部と該円筒部からリンク本体の表面に沿う方向に延びる係止部とを有するカラー部材を設けたことを特徴とする車両用リンク部品、およびその製造方法。ＣＦＲＰ製リンク本体の採用により車両用リンク部品の大幅な軽量化を達成でき、ＣＦＲＰ製リンク本体であってもブッシュ等の圧入による破損を生じさせることなく、所望の組み立てを容易に行うことができる。

Description

本発明は、車両用リンク部品およびその製造方法に関し、とくに、リンク本体が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から形成された車両用リンク部品とその製造方法に関する。
車両用リンク部品、例えばサスペンションアーム等は、従来、鋼やアルミニウム合金等の金属で構成されていることが多い。このような鋼やアルミニウム合金等からなる金属製リンク部品では、リンク本体に設けられるボールジョイントやブッシュ等の回動支点用部材を装着する取付部には、リンク本体にバーリング加工を施すことにより立ち面が形成され、その立ち面部で囲まれた穴部に、回動支点用部材を圧入するなどして該部材が取付けられていた（例えば、特許文献１、２）。
近年、自動車部品の軽量化等のためにＣＦＲＰが用いられるようになってきたが、ＣＦＲＰは塑性変形しないためバーリング加工による立ち面の形成はほとんど不可能である。たとえ、金型を用いるなどして成形段階でリンク本体に立ち面を形成したとしても、その取付部にブッシュ等を直接圧入すると、リンク本体が破損する恐れが生じる。
別の方法として、特許文献２には、リンク本体にバーリング加工を施さず、ボールジョイントのケース外表面に機械加工によりフランジを一体形成し、該フランジとリンク本体とを溶接する方法が提案されている。しかし、ＣＦＲＰからなるリンク本体には溶接ができないため、この手法はＣＦＲＰから形成された車両用リンク部品には適用できない。
特許第４２６４９３３号公報 特開平６−１５６０３２号公報
そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、軽量化等のためにＣＦＲＰ製リンク本体を採用するに際し、上記のような圧入や溶接を伴わずに組立が行える車両用リンク部品、およびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用リンク部品は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から形成されたリンク本体の回動支点部材取付用穴部に、該穴部内を該穴部を貫通する方向に延びる円筒部と該円筒部からリンク本体の表面に沿う方向に延びる係止部とを有するカラー部材を設けたことを特徴とするものからなる。ここで、リンク本体はＣＦＲＰ製とされるが、カラーの材質については、とくに限定されず、鋼、アルミニウム合金等の金属、プラスチックなどを適用でき、リンク本体への固定強度の面からは金属製であることが好ましい。また、カラー部材の係止部については、円筒部とともに機械加工により形成されてもよいし、円筒部に溶接等により接合することにより形成されてもよい。
このような本発明に係る車両用リンク部品においては、リンク本体とは別部材としてのカラー部材が設けられているので、該カラー部材を介してリンク本体の回動支点部材を取り付けることが可能になる。そして、このカラー部材に先に回動支点部材を圧入等により装着し、回動支点部材圧入済のカラーを回動支点部材取付用穴部に取り付けることが可能になるので、回動支点部材を直接ＣＦＲＰ製リンク本体に圧入する場合の圧入力による取付部の破損のおそれが除去される。また、円筒部とリンク本体の表面に沿う方向に延びる係止部とを有するカラー部材を用いることにより、カラー部材の円筒部を上記穴部に挿入し、カラー部材の係止部をリンク本体の表面に当接させるだけで、簡単に回動支点部材圧入済のカラー部材をリンク本体に所定の形態で装着、固定することが可能になる。したがって、ＣＦＲＰ製リンク本体を採用してリンク部品の軽量化をはかりつつ、不具合を伴うことなく容易に所望の形態への組み立てが可能になる。
上記本発明に係る車両用リンク部品においては、上記カラー部材と上記リンク本体との間の少なくとも一部に接着剤が介在されている構造を採用することが好ましい。このように構成すれば、接着剤を介した固定により、カラー部材はより確実にリンク本体に固定される。なお、接着剤は、カラー部材の穴部への挿入前や、後述のナットや止め輪等の装着前に所定の面に塗布しておけばよい。
また、本発明に係る車両用リンク部品においては、上記カラー部材が２つの係止部を有し、該２つの係止部で上記リンク本体を挟持することにより、上記カラー部材がリンク本体の上記穴部に固定されている構造を採用することができる。２つの係止部でリンク本体を両側から挟持することにより、リンク本体に対するカラー部材の固定強度が向上され、ひいては、リンク本体と回動支点部材との間の連結強度が向上される。
この場合、上記２つの係止部の一方が上記円筒部に一体形成されたフランジであり、上もう一方が上記円筒部の外周面に刻設されたねじに螺合されたナットである構造とすることができる。あるいは、上記２つの係止部が、ともに、上記円筒部の外周面に刻設されたねじに螺合されたナットである構造とすることができる。このように構成すれば、ナットによる締結を介してナットとフランジで、あるいは２つのナットで、リンク本体が挟み込まれるので、リンク本体に対するカラーの固定強度が一層向上され、ひいては、リンク本体と回動支点部材との間の連結強度が一層向上される。
あるいは、上記２つの係止部の一方が上記円筒部に一体形成されたフランジであり、もう一方が上記リンク本体の一面に圧接されるように上記円筒部に圧入された止め輪である構造とすることができる。このように構成すれば、上述したナットを備えた構造に比べ、円筒部の外周面にねじを刻設する機械加工が不要となるので、製造が容易化されて安価になり、より量産に適した構造とすることができる。この場合には、上記円筒部と一体形成されたフランジが上記円筒部からラッパ状に拡径されて形成されており、上記穴部の内周面の少なくとも一部が該フランジの外周面に沿う形状に形成されている構造とすることができる。穴部の内周面は、ラッパ状に拡径されたフランジの外周面の曲面に略完全に沿った曲面形状に形成されてもよく、穴部の内周面のコーナー部が面取りされた断面折れ線状の形状に形成されてもよい。
また、上記回動支点部材としては、代表的にはブッシュまたはボールジョイントが挙げられる。ただし、その他の回動支点部材を使用することも可能である。
また、本発明に係る車両用リンク部品としては、例えば、サスペンションアームが挙げられる。サスペンションアームのリンク本体は前述の特許文献１、２に示されるように金属製であったが、本発明にてＣＦＲＰ製とされることにより大幅な軽量化が可能になる。
本発明に係る車両用リンク部品の製造方法は、上記のような車両用リンク部品を製造する方法であって、前記カラー部材に回動支点部材を圧入する工程と、前記カラー部材と前記リンク本体との間の少なくとも一部に接着剤を塗布する工程と、前記回動支点部材が圧入された前記カラー部材をリンク本体の回動支点部材取付用穴に挿入する工程と、挿入されたカラー部材を前記係止部を用いてリンク本体に固定する工程と、を含むことを特徴とする方法からなる。
このような方法においては、ＣＦＲＰ製のリンク本体に対しては圧入や溶接が行われず、リンク本体への圧入に伴う破損のおそれを除去しつつ、所定の組み立てが容易に行われる。ＣＦＲＰ製のリンク本体の採用により、車両用リンク部品の大幅な軽量化が達成される。
このように、本発明によれば、ＣＦＲＰ製リンク本体の採用により車両用リンク部品の大幅な軽量化を達成でき、ＣＦＲＰ製リンク本体であってもブッシュ等の圧入による破損を生じさせることなく、所望の組み立てを容易に行うことができる。また、カラー部材を介在させた組立となるため、既存の各種ブッシュ等の組み付けが可能になり、組立において各部品に互換性を持たせることも可能になる。
本発明の一実施態様に係る車両用リンク部品におけるリンク本体の斜視図である。 本発明の一実施態様に係る車両用リンク部品におけるカラー部材の斜視図である。 図２のカラー部材の取付形態の一例を示す断面図である。 本発明の別の実施態様に係る車両用リンク部品におけるカラー部材の取付形態の一例を示す断面図である。 図４と同等のカラー部材の別の取付形態例を示す断面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る車両用リンク部品におけるカラー部材の取付形態の一例を示す断面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る車両用リンク部品におけるカラー部材の取付形態の一例を示す断面図である。 図７の変形例に係る車両用リンク部品におけるカラー部材の取付形態の一例を示す断面図である。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車両用リンク部品におけるリンク本体としてのサスペンションアーム１を示しており、このサスペンションアーム１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の成形体として形成されている。ＣＦＲＰの成形方法としてはとくに限定されず、ＲＴＭ(Resin Transfer Molding)法や、成形型内の減圧を伴う、いわゆる真空アシストＲＴＭ法等が適用できる。また、強化繊維として使用する炭素繊維の種類もとくに限定されず、その含有率もとくに限定されない。さらに、マトリックス樹脂の種類もとくに限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用可能である。
上記リンク本体としてのサスペンションアーム１には、自身の回動用支点のために、あるいは、他部材との間で互いに回動可能に連結されるための回動用支点のために、回動支点部材取付用穴２が設けられている。これら回動支点部材取付用穴２の少なくとも一つに、例えば図２に示すようなカラー部材３が配置、挿入される。カラー部材３は、穴２を貫通して延びる円筒部４と、該円筒部４からサスペンションアーム１の表面に沿う方向に延びる係止部としてのフランジ５とを有している。図示例では、円筒部４とフランジ５が機械加工により一体に形成された金属製のカラー部材３に構成されている。
上記のように構成されたカラー部材３が、図３に示すようにサスペンションアーム１の穴２部に取り付けられ、固定される。図３に示す形態では、カラー部材３の円筒部４がサスペンションアーム１の穴２に挿入され、フランジ５が穴２の周囲のサスペンションアーム１の表面に当接される。カラー部材３の外面の所定部位には、あらかじめ接着剤６が塗布されており、少なくともカラー部材３のフランジ５がサスペンションアーム１の表面に当接する部位では、接着剤６を介してカラー部材３がサスペンションアーム１に接合、固定される。また、カラー部材３の円筒部４内には、あらかじめブッシュやボールジョイント等からなる回動支点部材（図示略）が圧入等により挿入、固定されており、その圧入等が行われた状態にて、カラー部材３がサスペンションアーム１に対して、挿入、接合、固定されている。
本発明に係る車両用リンク部品においては、カラー部材が２つの係止部を有し、該２つの係止部でサスペンションアームを挟持することにより、カラー部材がより強固にサスペンションアームの穴部に固定されている構造を採用することができる。
例えば図４に示すように、カラー部材１１の円筒部１２の外周面の一部にねじ１３が刻設されており、一方の係止部としての円筒部１２と一体に形成されたフランジ１４と、他方の係止部としてのねじ１３に螺合されるナット１５とにより、サスペンションアーム１を挟持し、サスペンションアーム１の穴２部にカラー部材１１を強固に固定する構造を採用することができる。この場合にも、少なくともカラー部材１１の円筒部１２の外周面とサスペンションアーム１の穴２の内周面との間に接着剤１６を介在させ、接合、固定強度の向上をはかることができる。またこの場合、図５に示すように、接着剤１７の塗布面積を増大させることができる。図５に示す例では、ナット１５がサスペンションアーム１の表面に当接する部位に接着剤があらかじめ塗布されており、ナット１５締結状態で接着剤１７を介してナット１５もサスペンションアーム１に接合、固定される。
また、例えば図６に示すように、上述の他方の係止部としてのナット１５の代わりに、止め輪２１を使用した構造とすることもできる。このようにすれば、図４に示した構造に比べ、上述したのと同様のフランジ２２を有するカラー部材２３の円筒部２４の外周面にねじを刻設する機械加工を施す必要がなくなり、加工、製造が容易化される。
また、例えば図７に示すように、カラー部材３１の円筒部３２と一体形成されたフランジ３３が円筒部３２からラッパ状に拡径された形状に形成されており、サスペンションアーム３４の穴３５部の内周面の少なくとも一部がフランジ３３の外周面に沿う曲面形状に形成されている構造とすることができる。このように構成すれば、これら穴３５部の内周面とフランジ３３の外周面との間に接着剤３６を広範囲にわたって介在させることができ、接合、固定強度を一層向上させることが可能になる。この場合にも、図６と同様の止め輪３７を使用すればよい。
また、図７の変形例として例えば図８に示すように、サスペンションアーム４１の穴４２部の内周面は、図７に示したようにカラー部材３１のラッパ状に拡径されたフランジ３３の外周面の曲面に略完全に沿った曲面形状に形成されるのではなく、穴４２部の内周面のコーナー部が面取りされた(面取り部４３)断面折れ線状の形状に形成することもできる。このように構成すれば、穴４２部の内周面の加工や成形が容易化され、より量産に適した構造とすることが可能になる。
このように本発明に係る車両用リンク部品は各種の実施形態を採り得るが、図３に示した形態を参照して説明するに、ＣＦＲＰ製サスペンションアーム１の本体とは別部材としてのフランジ５を有するカラー部材３が、回動支点部材取付用穴２部位に設けられるので、このカラー部材３を介して回動支点部材を取り付けることが可能になる。このカラー部材３にあらかじめ回動支点部材を圧入等により装着し、回動支点部材圧入済のカラー部材３を回動支点部材取付用穴２部に取り付けることが可能になるので、回動支点部材を直接ＣＦＲＰ製サスペンションアーム１に圧入する場合の圧入力による取付部の破損のおそれを除去できる。これによって、ＣＦＲＰ製サスペンションアーム１の採用が現実に可能となる。
このような役目を担うカラー部材３は、その円筒部４を穴２部に挿入し、そのフランジ５をサスペンションアーム１の表面に好ましくは接着剤６を介して当接させるだけで、簡単に回動支点部材圧入済のカラー３をサスペンションアーム１に所定形態で装着、固定することが可能になる。あるいは、さらに図４、図５に示したように係止部としてのナット１５を付加してそれを締結することにより、好ましくは接着剤を介してナット１５がサスペンションアーム１の表面に当接するように締結することにより、容易に回動支点部材圧入済のカラー部材１１をサスペンションアーム１に所定形態で強固に装着、固定することが可能になる。さらに、図６〜図８に示したように、ナットの代わりに係止部としての止め輪２１，３７を使用することにより、カラー部材の円筒部にねじ加工を施す必要がなくなるので、加工、製造が容易化され、より量産に適した安価な構造とすることが可能になる。いずれの形態においても、ＣＦＲＰ製サスペンションアームの採用により車両用リンク部品全体の軽量化を達成しつつ、容易に所望の形態に組み立てることが可能になる。
本発明は、ＣＦＲＰ製リンク本体を有するあらゆる車両用リンク部品に適用可能である。
１、３４、４１ リンク本体としてのサスペンションアーム
２、３５、４２ 回動支点部材取付用穴
３、１１、２３、３１ カラー部材
４、１２、２４、３２ 円筒部
５、１４、２２、３３ 係止部としてのフランジ
６、１６、１７、３６ 接着剤
１３ ねじ
１５ 係止部としてのナット
２１、３７ 係止部としての止め輪
４３ 面取り部

Claims (11)

  1. 炭素繊維強化プラスチックから形成されたリンク本体の回動支点部材取付用穴部に、該穴部内を該穴部を貫通する方向に延びる円筒部と該円筒部からリンク本体の表面に沿う方向に延びる係止部とを有するカラー部材を設けたことを特徴とする車両用リンク部品。
  2. 前記カラー部材が金属で構成されている、請求項１に記載の車両用リンク部品。
  3. 前記カラー部材と前記リンク本体との間の少なくとも一部に接着剤が介在されている、請求項１または２に記載の車両用リンク部品。
  4. 前記カラー部材が２つの係止部を有し、該２つの係止部で前記リンク本体を挟持することにより、前記カラー部材がリンク本体の前記穴部に固定されている、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用リンク部品。
  5. 前記２つの係止部の一方が前記円筒部に一体形成されたフランジであり、もう一方が前記円筒部の外周面に刻設されたねじに螺合されたナットである、請求項４に記載の車両用リンク部品。
  6. 前記２つの係止部が、ともに、前記円筒部の外周面に刻設されたねじに螺合されたナットである、請求項４に記載の車両用リンク部品。
  7. 前記２つの係止部の一方が前記円筒部に一体形成されたフランジであり、もう一方が前記リンク本体の一面に圧接されるように前記円筒部に圧入された止め輪である、請求項４に記載の車両用リンク部品。
  8. 前記フランジが前記円筒部からラッパ状に拡径されて形成されており、前記穴部の内周面の少なくとも一部が該フランジの外周面に沿う形状に形成されている、請求項７に記載の車両用リンク部品。
  9. 前記回動支点部材がブッシュまたはボールジョイントからなる、請求項１〜８のいずれかに記載の車両用リンク部品。
  10. サスペンションアームからなる、請求項１〜９のいずれかに記載の車両用リンク部品。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用リンク部品を製造する方法であって、前記カラー部材に回動支点部材を圧入する工程と、前記カラー部材と前記リンク本体との間の少なくとも一部に接着剤を塗布する工程と、前記回動支点部材が圧入された前記カラー部材をリンク本体の回動支点部材取付用穴に挿入する工程と、挿入されたカラー部材を前記係止部を用いてリンク本体に固定する工程と、を含むことを特徴とする、車両用リンク部品の製造方法。
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