JP5377353B2 - 自動車用のトルクロッド - Google Patents

Description

本発明は、動力源となるパワープラントを車体に連結してパワープラントや車体の振動を絶縁（緩和）する自動車用のトルクロッドに関する。

自動車用のトルクロッドは、一対のブッシュがロッド部で連結され、連結された一方のブッシュが車体に取り付けられ、連結された他方のブッシュがパワープラントに取り付けられることで、パワープラントおよび車体を連結している。
このトルクロッドのなかには、所定部位にノッチ（くぼみ、切欠）を設けて脆弱部を形成し、パワープラントからトルクロッドに衝撃荷重が作用した際に、脆弱部を変形・破壊させて衝撃荷重を吸収するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−１１２５３７号公報

ここで、脆弱部の変形・破壊条件（すなわち、強度）は、ノッチの形状やノッチを設ける部位などに影響を受ける。
よって、トルクロッドに作用した衝撃荷重で脆弱部を好適に変形・破壊させるためには、ノッチの形状やノッチを設ける部位などを十分に検討する必要があり、そのことがトルクロッドの生産性を高める妨げになっていた。

本発明は、衝撃荷重で好適に変形・破壊可能で、かつ生産性を高めることができる自動車用のトルクロッドを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ロッド部の少なくとも一端部に外筒を有するブラケットが設けられ、前記外筒の内部において前記ロッド部の延長線上に内筒が設けられ、前記内筒がパワープラントまたは車体に取り付けられる自動車用のトルクロッドにおいて、前記ロッド部のうち前記内筒側に設けられた前記一端部が前記ブラケットに埋設され、前記埋設された前記一端部の傾斜先端が前記ブラケットを破壊可能に先端鋭利形状に傾斜され、前記傾斜先端から前記ブラケットに向けて衝撃荷重が作用した場合に、前記傾斜先端が前記内筒を回避して前記ブラケットを破壊することにより前記ロッド部が前記ブラケットを貫通可能としたことを特徴とする。

ここで、外筒の内部においてロッド部の延長線上に内筒が設けられている。この内筒は金属製の部材である。
よって、パワープラントに衝撃荷重が作用した場合、ロッド部がブラケット側に貫通して移動することを内筒で遮られることが考えられる。
そこで、請求項１において、ロッド部のうち内筒側に設けられた一端部をブラケットに埋設し、埋設した一端部に先端鋭利形状に傾斜された傾斜先端を備え、傾斜先端でロッド部の進行方向を変えるとともにブラケットを破壊可能とした。

請求項１に係る発明では、ブラケットに埋設した傾斜先端を先端鋭利形状に傾斜し、ブラケットを破壊可能とした。
このように、ブラケットに埋設した傾斜先端を先端鋭利形状に傾斜することで、ロッド部にブラケット（外筒）の方向への衝撃荷重が作用した場合に、ロッド部の進行方向を傾斜先端で変えることができる。

ロッド部の進行方向を変えることで、傾斜先端が内筒を回避して移動することが可能になり、傾斜先端でブラケットを破壊することができる。ブラケットを破壊することで、破壊したブラケットを連結ロッド部が貫通する。
これにより、パワープラントをブラケット側に移動させてパワープラントに作用した衝撃荷重を吸収することができる。

さらに、ロッド部の一端部に傾斜先端を備えることで、この一端部でブラケットを好適に変形・破壊することができる。
これにより、従来技術で説明したように、ノッチ（くぼみ、切欠）を設ける部位やノッチの形状などを十分に検討する必要がなく、トルクロッドの生産性を高めることができる。

本発明に係る自動車用のトルクロッドを備えた車体前部構造体を示す斜視図である。 図１の自動車用のトルクロッドを示す斜視図である。 図２のトルクロッドのうち大ブッシュの破断状態を示す平面図である。 図３の４部拡大図である。 図２のトルクロッドの大ブッシュを示す断面図である。 本発明に係る自動車用のトルクロッドに衝撃荷重が作用した例を説明する図である。 本発明に係る自動車用のトルクロッドの大ブッシュを破壊する例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から見た方向にしたがう。

実施例に係る自動車用のトルクロッド２０について説明する。
図１に示すように、車体前部構造体１０は、車体前後方向に向けて配置された左右のサイドフレーム１１，１２と、左右のサイドフレーム１１，１２の下方に取り付けられたフロントサブフレーム１３と、フロントサブフレーム（車体）１３の上部１３ａに取り付けられたステアリングギヤボックス１６と、フロントサブフレーム１３およびパワープラント１９を連結する自動車用のトルクロッド（以下、「トルクロッド」という）２０とを備えている。

ステアリングギヤボックス１６は、ステアリングギヤ（図示せず）などを収容する円筒状のケースである。
このステアリングギヤボックス１６は、フロントサブフレーム１３の上部１３ａに車体幅方向を向いて取り付けられている。
ステアリングギヤボックス１６から延出されたステアリングシャフト１７にステアリングホイール１８が取り付けられている。

フロントサブフレーム１３の上部１３ａのうち車体幅方向の中央部にトルクロッド２０を介してパワープラント１９のうち車体幅方向の後中央部１９ａが連結されている。
パワープラント１９は、一例として、エンジンとトランスミッションとが一体に形成され、左右のサイドフレーム１１，１２間に横向きに配置されたエンジン／トランスミッションユニットである。
このパワープラント１９は、左サイドフレーム１１に左取付ブラケット（図示せず）を介して取り付けられ、右サイドフレーム１２に右取付ブラケット（図示せず）を介して取り付けられている。

図１、図２に示すように、トルクロッド２０は、フロントサブフレーム１３に取り付けられる大ブッシュ２１と、パワープラント１９に取り付けられる小ブッシュ２２と、大ブッシュ２１および小ブッシュ２２を連結する連結部２３とを備えている。

フロントサブフレーム１３に大ブッシュ２１がボルト２６を介して取り付けられ、パワープラント１９に小ブッシュ２２がボルト２８を介して取り付けられることで、フロントサブフレーム１３およびパワープラント１９がトルクロッド２０で連結されている。
フロントサブフレーム１３およびパワープラント１９をトルクロッド２０で連結することで、パワープラント１９やフロントサブフレーム１３の振動を絶縁（緩和）する。

加えて、車体前部構造体１０に車体前方側から衝撃荷重が作用し、衝撃荷重がパワープラント１９に伝わった場合、トルクロッド２０の大ブッシュ２１を破壊させて、パワープラント１９をフロントサブフレーム１３側に移動させることができる。
このように、フロントサブフレーム１３側にパワープラント１９を移動させることで、パワープラント１９に伝わった衝撃荷重を好適に吸収することができる。

図３に示すように、大ブッシュ２１は、樹脂製の外筒（外筒ブラケット）３１と、外筒３１内に同軸上に配置された金属製の内筒３２と、内筒３２を外筒３１に保持するゴム弾性体（弾性体）３３とを備えている。
大ブッシュ２１の外筒３１を樹脂製の部材とすることでトルクロッド２０の軽量化を図ることができる。

内筒３２の貫通孔３２ａにボルト２６を差し込み、ねじ部２６ａ（図２参照）をナット２７にねじ結合することで内筒３２（すなわち、大ブッシュ２１）がフロントサブフレーム１３の上部１３ａのうち車体幅方向の中央部（具体的には、上部１３ａのうち車体幅方向の中央部）に取り付けられている。

小ブッシュ２２は、アルミニウム合金製の外筒３６と、外筒３６内に同軸上に配置された金属製の内筒３７と、内筒３７を外筒３６に保持するゴム弾性体３８とを備えている。
内筒３７の貫通孔３７ａにボルト２８を差し込み、ねじ部をナット（図示せず）にねじ結合することで小ブッシュ２２がパワープラント１９（具体的には、車体幅方向の後中央部１９ａ）に取り付けられている。

連結部２３は、大ブッシュ２１の外筒３１に一体形成された連結ブラケット４１と、小ブッシュ２２の外筒３６に一体形成されたアルミニウム合金製の連結ロッド部（ロッド部）４２とを備えている。
連結ロッド部４２の先端部（少なくとも一端部）４４に連結ブラケット４１が一体に設けられることで、大ブッシュ２１および小ブッシュ２２が連結部２３で連結されている。

図３〜図５に示すように、連結ロッド部４２は、車体前後方向に向けて延出されたアルミニウム合金製の部材で、基端部４３が小ブッシュ２２の外筒３６に一体形成されている。
連結ロッド部４２をアルミニウム合金製の部材とすることで、連結ロッド部４２の重量を鋼製の部材と比較して軽量化を図るとともに、樹脂製の部材と比較して剛性を高めることができる。

さらに、連結ロッド部４２は、先端部４４が連結ブラケット４１および外筒３１（すなわち、後述するブラケット３０）に埋設されている。
連結ロッド部４２の先端部４４は、先端鋭利形状に傾斜された傾斜先端４５と、傾斜先端４５および左側壁４２ａで形成された鋭角部４６と、傾斜先端４５近傍に円形状に形成された充填孔４７とを有している。

傾斜先端４５は、連結ロッド部４２の右側壁４２ｂ（すなわち、連結ロッド部４２の軸線５３）に対して傾斜角θ（θ＜９０°）で傾斜されている。
傾斜角θは、軸線５３に対して直交する方向から傾斜先端４５が大きく（十分に）傾斜するように設定されている。傾斜先端４５を大きく（十分に）傾斜させることで、鋭角部４６がブラケット３０を破壊可能に先細状に形成されている。

傾斜先端４５を大きく（十分に）傾斜させることで、連結ロッド部４２に衝撃荷重が作用した際に、連結ロッド部４２の進行方向を傾斜先端４５で変えることができる。
連結ロッド部４２の進行方向を傾斜先端４５で変えることで、傾斜先端４５を内筒３２から確実に回避できる。
これにより、連結ロッド部４２に衝撃荷重が作用した際に、連結ロッド部４２の進行（移動）を内筒３２で遮らないようにして傾斜先端４５（鋭角部４６）でブラケット３０（大ブッシュ２１）を確実に破壊できる。

さらに、連結ロッド部４２の先端部４４に傾斜先端４５（鋭角部４６）を備えることで、この傾斜先端４５（鋭角部４６）でブラケット３０（大ブッシュ２１）を好適に変形・破壊することができる。
これにより、従来技術で説明したように、ノッチ（くぼみ、切欠）を設ける部位やノッチの形状などを十分に検討する必要がなく、トルクロッド２０の生産性を高めることができる。

鋭角部４６は、傾斜先端４５および左側壁４２ａで形成されることで、平面視で十分に尖った先細状に形成されている。
鋭角部４６は、内筒３２の軸線５１に対して距離Ｓ１寸法だけ左側にずれた位置に配置されている。
内筒３２の軸線５１は連結ロッド部４２の延長線５２上に設けられている。
延長線５２は、連結ロッド部４２の軸線５３から同軸上に延ばされた線である。

この鋭角部４６は、後述する環状の枠部５５の外周面（弾性体の外周面）５５ａのうち近接部位５５ｂに比較的近接して設けられている。
この状態において、鋭角部４６（傾斜先端４５）が内筒３２（具体的には、軸線５１）から距離Ｓ２だけ離れた位置に配置されている。

ここで、連結ロッド部４２の進行方向を傾斜先端４５で変える際に、進行方向の変化量は連結ロッド部４２の移動距離に対応する。
すなわち、連結ロッド部４２の移動距離を比較的大きく確保することで、連結ロッド部４２の進行方向の変化量を大きく確保できる。
そこで、鋭角部４６（傾斜先端４５）を内筒３２（具体的には、軸線５１）から距離Ｓ２だけ離して配置した。

よって、連結ロッド部４２の進行方向を変えるために必要とする距離Ｓ２を比較的大きく確保できる。
これにより、連結ロッド部４２に衝撃荷重が作用して連結ロッド部４２の進行方向を傾斜先端４５で変える際に、連結ロッド部４２の進行方向を十分に変えて傾斜先端４５を内筒３２から確実に回避できる。

加えて、鋭角部４６を内筒３２（具体的には、軸線５１）から距離Ｓ１だけ離して配置した。
これにより、連結ロッド部４２に衝撃荷重が作用して連結ロッド部４２の進行方向を傾斜先端４５で変える際に、連結ロッド部４２の進行方向をさらに十分に変えて傾斜先端４５を内筒３２から一層確実に回避できる。

円形状の充填孔４７には樹脂が充填されている。
すなわち、連結ロッド部４２の先端部４４をブラケット３０に埋設する際に、円形状の充填孔４７に樹脂が充填され、充填孔４７にアンカ部４８が形成される。
充填孔４７にアンカ部４８が形成されることで、連結ロッド部４２の先端部４４にブラケット３０を一層良好に一体的に設けることができる。
さらに、アンカ部４８が先端部４４の抜け防止部材を兼ねており、先端部４４がブラケット３０から抜け出さないように、ブラケット３０に先端部４４を接着剤で接着する必要がない。

大ブッシュ２１の外筒３１および連結ブラケット４１が同じ樹脂で一体に形成されている。一体形成された大ブッシュ２１の外筒３１および連結ブラケット４１でブラケット３０が構成されている。
このブラケット３０の成形後、ブラケット３０の外筒３１内に内筒３２およびゴム弾性体３３が設けられ、大ブッシュ２１および連結ブラケット４１が一体に形成される。

連結ブラケット４１に連結ロッド部４２の先端部４４が埋設された状態において、連結ロッド部４２の車体後方側で、かつ、連結ロッド部４２の延長線５２上に大ブッシュ２１の内筒３２が設けられている。

大ブッシュ２１のゴム弾性体３３は、外筒３１の内周３１ａに沿って環状に形成された枠部５５と、枠部５５内に一体に形成された内筒支持部５６とを有している。
枠部５５および内筒支持部５６間に開口部３３ａ，３３ｂが形成されている。

環状の枠部５５は、外筒３１の内周３１ａに沿って環状に形成された外周面（弾性体の外周面）５５ａを有している。
この外周面５５ａのうち連結ロッド部４２の先端部４４側に対峙する近接部位５５ｂが鋭角部４６に比較的近接して設けられている。

内筒支持部５６は、枠部５５の内周に両側部が一体に形成され、車体幅方向の中央に内筒３２が設けられている。
この内筒支持部５６は、連結ロッド部４２の先端部４４側の部位（すなわち、開口部３３ａ側の部位）に先端部４４に向けて先端鋭利形状に突出した突出部５６ａを有している。

突出部５６ａは、延長線５２に頂部５６ｂが突出するように形成されることで、略山形（略富士山型）に形成されている。
よって、突出部５６ａは、頂部５６ｂの左側に形成された左傾斜面５７と、頂部５６ｂの右側に形成された右傾斜面５８とを有している。
左傾斜面５７は、連結ロッド部４２の傾斜先端４５のうち鋭角部４６側の部位４５ａに対向するように設けられ、かつ、傾斜先端４５と略平行に設けられている。

このように、連結ロッド部４２の傾斜先端４５に対向する位置に左傾斜面５７を設けることで、連結ロッド部４２に衝撃荷重が作用した際に、左傾斜面５７で傾斜先端４５を受けて、連結ロッド部４２の移動方向を左傾斜面５７で一層確実に変えることができる。
これにより、傾斜先端４５が内筒３２を一層確実に回避することが可能になり、傾斜先端４５でブラケット３０（大ブッシュ２１）を一層確実に破壊することができる。

つぎに、トルクロッド２０で車体前方側から後方に向けて作用した衝撃荷重を吸収する例を図６、図７に基づいて説明する。
図６（ａ）に示すように、車体前方側から車体後方に向けて衝撃荷重が作用することにより、パワープラント１９に衝撃荷重Ｆ１が矢印の如く作用する。
ここで、パワープラント１９に小ブッシュ２２の内筒３７がボルト２８およびナット（図示せず）で取り付けられている。
よって、パワープラント１９に作用した衝撃荷重Ｆ１がボルト２８およびナット（図示せず）を経て小ブッシュ２２に伝わる。そして、小ブッシュ２２に伝わった衝撃荷重が連結ロッド部４２に衝撃荷重Ｆ２として矢印の如く伝わる。

図６（ｂ）に示すように、連結ロッド部４２に衝撃荷重Ｆ２が伝わることで、先端部４４のアンカ部４８（具体的には、アンカ部４８の端部４８ａ，４８ａ）が剪断（破損）される。
先端部４４のアンカ部４８の端部４８ａ，４８ａが破損することで、先端部４４が大ブッシュ２１（環状の枠部５５）に向けて矢印Ａの如く移動する。
連結ロッド部４２の先端部４４が枠部５５に向けて移動することで、先端部４４の鋭角部４６が枠部５５（具体的には、枠部５５の近接部位５５ｂ）を押圧する。

図７（ａ）に示すように、近接部位５５ｂを鋭角部４６で押圧することで、近接部位５５ｂや近接部位５５ｂの近傍が破壊される。
よって、連結ロッド部４２の先端部４４が矢印Ａの如く継続して移動することで、傾斜先端４５が内筒支持部５６の突出部５６ａに当接する。
ここで、傾斜先端４５は傾斜角θ（図４参照）で傾斜されている。よって、連結ロッド部４２の移動方向を傾斜先端４５で内筒３２から離れる方向に変えることができる。

この状態で、連結ロッド部４２の傾斜先端４５が内筒支持部５６の突出部５６ａに当接する。
突出部５６ａに当接した傾斜先端４５が左傾斜面５７に案内され、大ブッシュ２１の内筒３２から離れる方向に矢印Ｂの如く移動する（すなわち、傾斜先端４５が内筒３２から離れる方向に移動する）。
このように、傾斜先端４５が内筒３２から離れる方向に移動することで、傾斜先端４５が内筒支持部５６（具体的には、内筒支持部５６のうち内筒３２から離れた部位５６ｃ）に向けて移動する。

図７（ｂ）に示すように、内筒支持部５６の部位５６ｃを傾斜先端４５で破壊し、傾斜先端４５を継続して矢印Ｂの如く移動することで、枠部５５の部位５５ｃおよび外筒３１の部位３１ｂを破壊する。
よって、連結ロッド部４２の傾斜先端４５で大ブッシュ２１を破壊することができる。

このように、連結ロッド部４２の傾斜先端４５を内筒３２から回避させて傾斜先端４５で大ブッシュ２１を破壊することで、内筒３２に遮られることなく連結ロッド部４２を大ブッシュ２１に貫通させることができる。
連結ロッド部４２を大ブッシュ２１に貫通させることで、小ブッシュ２２を車体後方に向けて移動することができる。

小ブッシュ２２を車体後方に向けて移動することで、パワープラント１９を移動前位置Ｐ１から移動後位置Ｐ２まで移動量（Ｌ１−Ｌ２）分だけ車体後方に向けて移動させることができる。
このように、連結ロッド部４２の傾斜先端４５で大ブッシュ２１を破壊させてパワープラント１９を車体後方に向けて移動することで、パワープラント１９に作用した衝撃荷重Ｆ１を好適に吸収することができる。

なお、本発明に係る自動車用のトルクロッド２０は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、大ブッシュ２１の内筒３２をフロントサブフレーム１３に取り付けるとともに小ブッシュ２２の内筒３７をパワープラント１９に取り付けた例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、大ブッシュ２１の内筒３２をパワープラント１９に取り付けるとともに小ブッシュ２２の内筒３７をフロントサブフレーム１３に取り付けることも可能である。

また、前記実施例では、大ブッシュ２１の外筒３１を樹脂で形成し、小ブッシュ２２の外筒３６をアルミニウム合金で形成した例について説明したが、これに限らないで、大ブッシュ２１および小ブッシュ２２の両方の外筒３１，３６を樹脂で形成することも可能である。

さらに、前記実施例では、突出部５６ａの頂部５６ｂを延長線５２に配置して左右の傾斜面５７，５８を備え、左傾斜面５７を連結ロッド部４２の傾斜先端４５と略平行に形成した例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、突出部５６ａの傾斜面全域を連結ロッド部４２の傾斜先端４５と略平行に形成することも可能である。

また、前記実施例では、大ブッシュ２１に備えたゴム弾性体３３の内筒支持部５６に突出部５６ａを設けた例について説明したが、これに限らないで、内筒支持部５６に突出部５６ａを設けないように構成することも可能である。
この場合でも、連結ロッド部４２の先端部４４に傾斜先端４５を設けることで、傾斜先端４５で連結ロッド部４２の進行方向を変えて、傾斜先端４５を内筒３２から確実に回避できる。

また、前記実施例で示した車体前部構造体１０、フロントサブフレーム１３、パワープラント１９、自動車用のトルクロッド２０、ブラケット３０、外筒３１、内筒３２、ゴム弾性体３３、連結ロッド部４２、先端部４４、傾斜先端４５、外周面５５ａおよび突出部５６ａなどの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、動力源となるパワープラントを車体に連結してパワープラントや車体の振動を絶縁（緩和）する自動車用のトルクロッドを備えた自動車への適用に好適である。

１０…車体前部構造体、１３…フロントサブフレーム（車体）、１９…パワープラント、２０…自動車用のトルクロッド、３０…ブラケット、３１…外筒、３２…内筒、３３…ゴム弾性体（弾性体）、４２…連結ロッド部（ロッド部）、４４…先端部（少なくとも一端部）、４５…傾斜先端、５２…延長線、５５ａ…外周面（弾性体の外周面）、５６ａ…突出部、Ｆ１…衝撃荷重。

Claims (1)

1. ロッド部の少なくとも一端部に外筒を有するブラケットが設けられ、前記外筒の内部において前記ロッド部の延長線上に内筒が設けられ、前記内筒がパワープラントまたは車体に取り付けられる自動車用のトルクロッドにおいて、
   前記ロッド部のうち前記内筒側に設けられた前記一端部が前記ブラケットに埋設され、
   前記埋設された前記一端部の傾斜先端が前記ブラケットを破壊可能に先端鋭利形状に傾斜され、
   前記傾斜先端から前記ブラケットに向けて衝撃荷重が作用した場合に、
   前記傾斜先端が前記内筒を回避して前記ブラケットを破壊することにより前記ロッド部が前記ブラケットを貫通可能としたことを特徴とする自動車用のトルクロッド。

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