JP4889634B2 - アクスルの縦アームとアンチロールバーとの間に設けられる補強された接続部品、アクスル、自動車及び対応する製造方法 - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、自動車の分野である。より明確には、本発明は、自動車のアクスル、特にフレキシブルアクスルに関する。

用語「フレキシブルアクスル」は、捩じりが可能な部品を形成するように設計された、２つの車輪の間に配置される、アクスルを意味すると一般に理解される。

従来から、フレキシブルアクスルは、それぞれ車輪の取り付け部を支持し、横梁またはクロスメンバと呼ばれる横方向の接続部品によって接続された、２つの縦アームを含む。

アクスルの設計過程においては、アクスルの質を評価するために、特に２つの値、すなわち曲げと捩りが考慮される。

フレキシブルアクスルの原理は、高い曲げ剛性と比較的柔軟な捩じり剛性とを両立させることを可能にする。一般に、クロスメンバの断面形状に基づく、曲げに関するモーメント オブ イナーシャと、捩じりに関するモーメント オブ イナーシャとによって、曲げ剛性と捩じりの柔軟性（比較的）との間の望ましい妥協が得られる。

スチール（またはその他の等方性材料）のクロスメンバを作成するために選ばれる断面は、しばしば、「Ｖ」、「Ｕ」または「Ｌ」型の形状を有する。これは、これらの断面形状は、曲げに関するモーメント オブ イナーシャと、捩じりに関するモーメント オブ イナーシャとの間の良好な関係を有するからである。

近年、自動車構造の下部及び中間の範囲の部分に対する、フレキシブルアクスル技術の広範な使用が見られる。これは、フレキシブルアクスルは、性能と構造との間の良好な折り合い、溶接タイプの組立てを主に用いる経済的な適用を含む、多くの利点を有するからである。

フレキシブルアクスルの技術には幾つかの限界があるが、上記のような利点があるので、懸架装置の設計者は、これらの限界を押し広げるように絶えず努力している。実際、フレキシブルアクスルは、縦方向の剛性と横方向の剛性との間のデリケートな折り合い、大きな弾性変位を受ける構成部材の疲労強度に依存する耐久性の問題を含む幾つかの制約を受ける。

快適性と運転の楽しさとに対する要求が絶えず上昇しているので、フレキシブルアクスルの設計は、通常アンチロールバー（以下ＡＲＢと記す）として知られている２つの横方向の案内バーの間に捩じり剛性を導入する方向へ特に仕向けられる。これは、旋回中の横揺れの量を、懸架装置の縦方向の良好な安定性を維持しながら制限し、路面の欠陥が車体へ伝達されないことを保証するためである。

しかしながら、フレキシブルアクスル技術を、乗車の快適性を損なうことなく、重量車両（大型セダン、ワンボックスの商用車等）へ適用する境界が絶えず拡張しているので、構成部材は、偶発的な応力に対する静的強度であれ、アクスルの寿命を表す負荷サイクルにおける疲労強度であれ、作動限界に近い大きな応力を受ける傾向がある。

ところで、ＡＲＢは、特に耐久性に関して開発が最も難しい部品の１つである。クロスメンバ本体の強度の他に、通常は溶接される縦アームへの連結領域は特に大きい応力を受けるので、連結部が早期に破断しないように、開発者は充分注意する必要がある。

本出願人の名における特許出願ＦＲ ２ ８４６ ９１４に記載された解決策は、関連するフレキシブルアクスルの簡単で安価な製造工程を維持しながら、アンチロールバーの性能を最適化するために提案された。
図１、２に示すこの解決策は、縦アームとアンチロールバーの端部との間に設けられる接続部品を含む。
図に示すように、この接続部品は、溶接するための２つの側方突出部１と、２つの側方突出部１を接続する連結面３に設けられた、ＡＲＢと連結するための連結部２とを有する。
連結面３は、連結部２と２つの側方突出部１との間に、凹部４を有する。
このような部品は、金属板を切断した後、側方突出部１を曲げる（例えばプレス技術によって）ことによって得られる。

実際には、この接続部品は、特に旋回時に極めて高い応力を受け、接続部品の強度を最適化するためには、幾つかのパラメータを考慮する必要がある。
これらのパラメータには、接続部品の長さ、幅、厚さ、接続部品を製造する材料、接続部品と縦アームとの間に設けられる溶接ビードのルート及び形状、凹部の形状と位置が含まれる。
特に、寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｈ、Ｐ（図１、２）が、ＡＲＢの曲げに関する柔軟性と、ＡＲＢの捩じりに関する剛性とを最適化するために検討される。
より明確には、このような接続部品を研究する目的は、自動車の縦軸の周りの良好な捩じりの柔軟性と、横方向における大きな捩じり剛性との組み合わせを得ることにある。これは、ＡＲＢの捩じりに影響することなく、曲げの不利な影響を制限するためである。曲げは、ほとんど全部伝達される。

従って、自動車の構造が許容する場合には、連結面の面積がＡＲＢの捩じりによって生じる応力流れの分散を可能にするように、充分大きな寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｈが設けられる。このようにすることによって、接続部品とＡＲＢとの溶接ビードの強度が補強される。

しかしながら、制限された環境においては、一方では縦アームへ、他方ではＡＲＢへ接続する、接続部品と溶接ビードの強度を確保するように、寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｈ、Ｐを充分に調節することは不可能である。

この結果、従来技術に従って設計された接続部品を、アクスルの近傍において利用可能なスペースが減少された自動車の中に設けることは不可能である。
ＦＲ ２ ７６１ ３０４ Ａ ＦＲ ２ ８４６ ９１４ Ａ

本発明は、従来技術の上記問題点を解消することを特に目的とする。

より明確には、本発明は、従来技術による接続部品と比較して、より小さいスペースに組み込み可能で、充分な機械強度と耐久性を有する、接続部品を提供することを目的とする。

また本発明は、接続部品が組み込まれるアクスルの重量を制限することに貢献する、接続部品を提供することを目的とする。

また本発明は、標準の厚さの金属板から製造することが可能な、接続部品を提供することを目的とする。

また本発明は、設計が簡単で、使用が容易で、容易に安価に製造可能な、接続部品を提供することを目的とする。

これらの目的と、以下に明らかとなるその他の目的は、アンチロールバーと連結するための連結部を有する連結面を含み、上記連結面は、縦アームに連結するための２つの側方突出部を接続する、自動車の上記アンチロールバーとアクスルの上記縦アームとの間に設けられる接続部品において、各上記側方突出部は、第１の横方向部を有し、上記第１の横方向部は、上記第１の横方向部の厚さに応じた、間に第１間隔を有する２つの面の間を主として伸び、上記連結面は、少なくとも部分的に、第２の横方向部を有し、上記第２の横方向部は、上記第２の横方向部の厚さに応じた、２つの面の間を伸び、上記２つの面の１つは上記連結部を含み、上記２つの面は、間に第２間隔を有し、上記第２間隔は、上記第１間隔よりも大であることを特徴とする、自動車のアンチロールバーとアクスルの縦アームとの間に設けられる接続部品を主題とする本発明によって達成される。

このようにして、アンチロールバーから伝達される捩じりモーメントに耐える充分な能力を維持しながら、小さな寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｈ（図１、２）を有する接続部品を作ることができる。

従って、アンチロールバーから伝達される捩じりモーメントに耐える部品の能力を増加させる性質を有する手段を構成するために、第３の寸法（アンチロールバーの軸方向に沿った）が用いられる。

このようにして、アンチロールバーの連結領域の近傍における材料の厚さによってもたらされる補強によって、アンチロールバーと接続部品との間の連結が、耐久性のある仕方で維持される。

従って、このような接続部品は、機械的強度に関する評価基準と、限られたスペースの中への組み込みに関する評価基準に、充分に応える。

本発明の第１のアプローチによれば、上記接続部品は、少なくとも３つの異なる厚さの領域を有し、上記３つの異なる厚さの領域の少なくとも２つの端部領域は、上記側方突出部の面の中へ主として延び、第１の厚さを有し、上記３つの異なる厚さの領域の少なくとも１つの中間領域は、上記アンチロールバーとの連結のために、少なくとも上記連結部の近傍へ伸び、上記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する。

従って、アンチロールバーの軸に沿った寸法が、接続部品の厚さを局部的に増加するために用いられる。この厚さの増加は、従って、良好な機械的強度を有する接続部品をもたらす。

第１のアプローチの望ましい実施の形態によれば、上記中間領域は、各上記側方突出部の方向へ、上記側方突出部へ向けて減少する高さを有して続く。

このようにして、接続部品の補強領域は、アンチロールバーによって引き起こされた捩じり応力を分散することを可能にし、連結領域、従って接続部品とアンチロールバーとの間の溶接ビードの応力が軽減される。

有利には、上記中間領域は、上記連結面内に限られる。

このようにして、最も厚い領域を連結面内に限ることができ、従って接続部品の対応する重量の増加が制御される。

望ましくは、各上記端部領域は、上記中間領域の延長部の各側で、上記連結面の中へ伸びる。

このようにして、端部領域は、アンチロールバーから伝達される捩じり応力の吸収と、アンチロールバーの曲げによって生じる応力の吸収に貢献する。

可能な変形においては、上記中間領域は、上記連結部と各上記側方突出部との間に少なくとも１つの穴を有する。

このようにして、応力の拡散の流れの方向を変更することができる。従って、接続部品に望まれる機械的な挙動に応じた、この穴は、設けてもよいし、設けなくてもよい。

有利には、上記中間領域は、上記連結面の各面上に形成された付加された厚みによって範囲を定められる。

このようにして、中間領域の厚さを著しく変えることができる。しかしながら、他の実施の形態においては、付加された厚みは、連結面の１つの面上にのみ形成される。

望ましい１実施の形態によれば、上記連結部は、上記アンチロールバーを受け入れるための開口を含む。

しかしながら、可能な実施の形態によれば、中実（従って開口のない）連結部を設けることも構想可能であり、この場合、アンチロールバーは、接続部品へ衝頭溶接される。

しかしながら、この開口は、接続部品の連結面とアンチロールバーとの間の信頼性が高い接続を得ることに貢献する。この接続は、接続部品をアンチロールバーへ連結するために、溶接ビードを接続部品の両側に設けることによって、特に補強することができる。

この場合、上述の付加された厚みは、少なくともこの開口の周囲に位置し、付加された厚みを、連結フランジとして、あるいはその中へアンチロールバーが挿入されるスリーブとして、形成することができる。

本発明の第２のアプローチによれば、上記連結部は、上記アンチロールバーを挿入するためのスリーブを含む。

この場合、スリーブは、アンチロールバーから伝達される捩じり応力を、効率的に吸収することと分散することとの少なくとも一方を可能にする領域を構成する。

有利には、上記接続部品は、少なくとも１枚の金属板から作られる。

このようにして、後により明らかとなるように、接続部品は、簡単且つ安価に製作できる。

第２のアプローチの有利な実施の形態によれば、上記スリーブは、上記金属板の変形によって作られる。

このようにして、材料を追加することなしにスリーブを得ることができ、このことは、接続部品の重量の観点から特に有益であることが明らかである。

可能な変形においては、上記開口は、上記アンチロールバーの端部に作られた溝と係合するための、少なくとも１つのスプラインを上記開口の周囲に有する。

このようにして、アンチロールバーから接続部品への捩じりモーメントの伝達がさらに改良される。

連結部のスプラインとアンチロールバーの溝を適当に分布させることによって、連結部とアンチロールバーとの間の溶接ビードの節約が可能になる。

特有の実施の形態によれば、上記接続部品は、上記連結面と上記側方突出部とを含む、上記金属板から作られた第１部品と、上記中間領域の範囲を定めるように上記連結面に取り付けられた板とを含む。

中間領域は、他の技術によって得ることが可能である。構想可能な他の可能な実施の形態によれば、中間領域は、特に金属板の鍛造によって、あるいは鋳造による部品の作成によって得ることが可能である。

特有の実施の形態によれば、各上記側方突出部は、切り込み部によって分離された上連結端部と下連結端部とを有する。

このようにして、相対的な柔軟性が側方突出部へ導入され、このことは、接続部品に作用する応力の、より良好な吸収と分散との少なくとも一方を可能にする。このことは、接続部品と対応するアンチロールバーとの間の接続を、より強固にすることに貢献する。

また本発明は、クロスメンバを介して接続された２つの縦アームと、アンチロールバーとを含み、上記アンチロールバーと各上記縦アームとの間に接続部品が設けられ、上記接続部品は、上記アンチロールバーと連結するための連結部を有する連結面を含み、上記連結面は、上記縦アームに連結するための２つの側方突出部を接続する、自動車のアクスルにおいて、各上記側方突出部は、第１の横方向部を有し、上記第１の横方向部は、上記第１の横方向部の厚さに応じた、間に第１間隔を有する２つの面の間を主として伸び、上記連結面は、少なくとも部分的に、第２の横方向部を有し、上記第２の横方向部は、上記第２の横方向部の厚さに応じた、２つの面の間を伸び、上記２つの面の１つは上記連結部を含み、上記２つの面は、間に第２間隔を有し、上記第２間隔は、上記第１間隔よりも大であることを特徴とする、ことを特徴とする、自動車のアクスルにも関する。

また本発明は、クロスメンバを介して接続された２つの縦アームと、アンチロールバーとを含み、上記アンチロールバーと各上記縦アームとの間に接続部品が設けられ、上記接続部品は、上記アンチロールバーと連結するための連結部を有する連結面を含み、上記連結面は、上記縦アームに連結するための２つの側方突出部を接続する、少なくとも１つの自動車のアクスルが装備された自動車において、各上記側方突出部は、第１の横方向部を有し、上記第１の横方向部は、上記第１の横方向部の厚さに応じた、間に第１間隔を有する２つの面の間を主として伸び、上記連結面は、少なくとも部分的に、第２の横方向部を有し、上記第２の横方向部は、上記第２の横方向部の厚さに応じた、２つの面の間を伸び、上記２つの面の１つは上記連結部を含み、上記２つの面は、間に第２間隔を有し、上記第２間隔は、上記第１間隔よりも大であることを特徴とする、自動車のアクスルが装備された自動車にも関する。

また本発明は、上記接続部品の製造方法にも関する。

上述した本発明の第１のアプローチによれば、上記接続部品の製造方法は、以下の工程：
− 第１の金属板を上記接続部品の形状に裁断する；
− 上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る；
− 上記側方突出部を得るために曲げる；
を含む。

上記接続部品の製造方法の第１の実施の形態によれば、上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る工程は、上記金属板の熱間形成によって実行される。

上記接続部品の製造方法の第２の実施の形態によれば、上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る工程は、上記第１の金属板へ第２の金属板を溶接することによって実行される。

上述した本発明の第２のアプローチによれば、上記接続部品の製造方法は、以下の工程：
− 第１の金属板を上記接続部品の形状に裁断する；
− 上記開口を切り抜く；
− プレス工程の際に、上記スリーブを形成するように、上記連結面を変形させる；
を含む。

本発明のその他の特徴及び利点は、非限定的な例として示される、本発明の実施の形態の以下の説明を読むことと、添付図面から明らかとなるであろう。これらの図面において：
−図１及び図２は、それぞれ従来技術による接続部品の斜視図と正面図であり；
−図３及び図４は、フレキシブルアクスルの縦アームとアンチロールバーとの間に配置された、本発明による接続部品の２つの斜視図であり；
−図５は、フレキシブルアクスルに装着された、本発明による接続部品を示す図であり；
−図６は、本発明のもう１つの実施の形態による接続部品の斜視図である。

本発明の第１のアプローチによれば、接続部品は、様々な厚さを有する。すなわち、少なくともＡＲＢと連結するための連結部は、接続部品の他の領域に比べて厚くされる。これは、接続部品が、特に限られたスペースの中に組み込むために小さな寸法を有する必要があるときに、接続部品の強度と重量との間の妥協を得るためである。
このことは、アンチロールバー（ＡＲＢ）５１と縦アーム５２との間に設けられる接続部品を示す図３〜５に示されており、接続部品は、縦アームに溶接するための側方突出部１を接続する連結面３を含む。

本発明のこの実施の形態によれば、接続部品１０は、ＡＲＢと連結するための連結部２の近傍へ伸びる中間領域３１を有し、この中間領域３１は、接続部品１０の側方突出部１に概ね相当する端部領域よりも大きい厚さを有する。

図示されているように、中間領域３１は、連結部２の範囲を定める開口の回りに伸び、側方突出部１の方向へ、高さを減少しながら続く。

厚さが薄い端部領域自身は、中間領域３１の側方への延長部の両側へ伸びるように、側方突出部１と、側方突出部１の連結面３の中への延長部１１とを含む。

図３、４に示すように、中間領域３１は、連結面の中に概ね含まれ、連結面の各面に設けられた、厚さ増大部からなる。

上述の接続部品の構想可能な変形によれば、以下のものも設けることができる：
− 連結面３の、連結部２の両側に作られた穴３１１（図３に点線で示す）；
− 上端と下端を介して対応する縦アームに溶接するために、各側方突出部１に作られた切込み部１２（図３に点線で示す）；及び
− ＡＲＢの端部に作られた１または複数の溝と係合するための、連結部２の中の開口の周囲に作られた１または複数のスプライン（図示しない）。

本発明による接続部品は、従って、図５（フレキシブルアクスルのクロスメンバ５３の開いた部分の内部における接続部品１０の組立体を明示する）に示すようなフレキシブルアクスルの中へ組み込むことが可能であり、接続部品１０は、一方では縦アーム５２へ、他方ではＡＲＢ５１へ溶接される。

この組み立て状態において、スペースは、接続部品の寸法が比較的小さくなければならない場合のものであることが分かる。

このような接続部品は、所定の形状に従って裁断された金属板から製造可能である。

中間領域３１は、特に次の技術によって得ることができる：
− 裁断された金属板の熱間形成（鍛造）；または
− 第２の金属板を中間領域３１の形状に裁断し、第１の金属板へ溶接する。

接続部品の製造方法は、側方突出部１を曲げる工程も含み、この工程は、特に中間領域を得る技術に応じて、中間領域を得る前、または中間領域を得た後に実行することが可能である。

このようにして作られた接続部品は、次にフレキシブルアクスルの縦アームへ溶接され、次いでＡＲＢが接続部品へ溶接される。これらの２つの溶接工程の順序は逆にしてもよい。

図６に示す本発明の第２のアプローチによれば、接続部品は、スリーブ６０を有する。このスリーブ６０は、ＡＲＢを挿入するためのものである。
このようにして、連結部は、側方突出部の厚さよりも大きい距離、後方へずらされる。
この実施の形態は、接続部品とＡＲＢとの間に、溶接ビードを追加することを可能にする。

このような接続部品は、所定の形状に従って裁断され、開口が設けられた金属板から製造可能であり、次いで、ＡＲＢを受け入れるためにスリーブを形成するために、プレス加工される。

Claims (14)

1. アンチロールバー（５１）と連結するための連結部（２）を有する連結面（３）を含み、上記連結面（３）は、縦アーム（５２）に連結するための２つの側方突出部（１）を接続する、自動車の上記アンチロールバー（５１）とアクスルの上記縦アーム（５２）との間に設けられる接続部品において、
   ２つの端部領域と中間領域（３１）を有し、上記各端部領域は上記側方突出部（１）と上記側方突出部（１）から上記連結面（３）の中へ伸びた延長部（１１）を含み、上記端部領域は第１の厚さを有し、上記中間領域（３１）は、上記連結部（２）の近傍へ伸び、上記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有すること、
   上記中間領域（３１）は、上記連結面（３）の各面上に形成された付加された厚みによって範囲を定められること、
   を特徴とする、接続部品。
2. 上記中間領域（３１）は、上記連結面（３）内に限られることを特徴とする、請求項１に記載の接続部品。
3. 上記中間領域（３１）は、上記連結部（２）と各上記側方突出部（１）との間に少なくとも１つの穴（３１１）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の接続部品。
4. 上記連結部（２）は、上記アンチロールバー（５１）を受け入れるための開口（２）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の接続部品。
5. 上記連結部（２）は、上記アンチロールバー（５１）を挿入するためのスリーブ（６０）を含むことを特徴とする、請求項４に記載の接続部品。
6. 上記開口は、上記アンチロールバー（５１）の端部に作られた溝と係合するための、少なくとも１つのスプラインを上記開口の周囲に有することを特徴とする、請求項４または５に記載の接続部品。
7. 上記連結面（３）と上記側方突出部（１）とを含む、金属板から作られた第１部品と、上記中間領域の範囲を定めるように上記連結面（３）に取り付けられた板とを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の接続部品。
8. 各上記側方突出部（１）は、切り込み部（１２）によって分離された上連結端部と下連結端部とを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の接続部品。
9. クロスメンバ（５３）を介して接続された２つの縦アーム（５２）と、アンチロールバー（５１）とを含み、上記アンチロールバー（５１）と各上記縦アーム（５２）との間に、請求項１〜８のいずれか１つに記載の接続部品（１０）が設けられた、自動車のアクスル。
10. 請求項９に記載する、少なくとも１つの自動車のアクスルが装備された自動車。
11. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の、自動車のアンチロールバーとアクスルの縦アームとの間に設けられる接続部品の製造方法において、以下の工程：
    − 第１の金属板を上記接続部品（１０）の形状に裁断する；
    − 上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る；
    − 上記側方突出部（１）を得るために曲げる；
    を含むことを特徴とする、接続部品の製造方法。
12. 上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る工程は、上記金属板の熱間形成によって実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の接続部品の製造方法。
13. 上記第１の厚さと上記第２の厚さとを得る工程は、上記第１の金属板へ第２の金属板を溶接することによって実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の接続部品の製造方法。
14. 請求項５に記載の、自動車のアンチロールバーとアクスルの縦アームとの間に設けられる接続部品の製造方法において、以下の工程：
    − 第１の金属板を上記接続部品（１０）の形状に裁断する；
    − 上記開口を切り抜く；
    − プレス工程の際に、上記スリーブを形成するように、上記連結面（３）を変形させる；
    を含むことを特徴とする、接続部品の製造方法。

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