JP6855189B2 - トルクロッド - Google Patents

Description

本発明は、トルクロッドに関するものである。

従来、車両のパワーユニットを車体に懸架（マウント）するためのパワーユニットマウントを構成し、車両の発進や停止等の際に起こるパワーユニットの揺動を止め或いは規制するトルクロッドとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
このトルクロッドは、パワーユニット側に連結される第１の環状部、車体側に連結される第２の環状部、第１の環状部と第２の環状部を上股部と下股部により形成された空洞部を介して、交差状態に連結する連結ステー部、連結ステー部の第１の環状部側に第１の環状部の軸方向に沿って突出する突起部を有しており、例えば、上股部と下股部が車両上下方向、連結ステー部の延在方向が車両の前後方向になるように、車両に配置されている。

トルクロッドがこのように配置されることにより、車両の発進や停止等の通常時における車両前後方向を入力方向とする荷重の入力の場合は、強度を確保して懸架状態を維持し、例えば車両の衝突等によって車両前後方向に対し角度を有して衝撃的な大荷重が入力した場合は、下股部が折れてパワーユニットがエンジンルーム内から下方（路面側）へ脱落するようにしている。このため、車両衝突時等の衝撃的な大荷重入力時に、パワーユニット及びその周辺構造物が車内側へ移動することを、効果的に防止できるようになる。

このトルクロッドにおいては、連結ステー部に突起部を設けたことで、荷重入力角度により強度性能に差異を設けている。つまり、トルクロッドに対し、荷重が平行に入力する通常入力時には、十分なトルクロッド強度を確保し、荷重が角度付きで入力する衝突入力時には、突起部に入力を集中させることにより、突起部が起点となってトルクロッドを破壊し易くしている。

特開２０１２−１９７８７６号公報

しかしながら、パワーユニットマウントを用いて懸架するパワーユニットとして、重量のある排気量の大きなパワーユニットが採用される場合には、それに伴って、パワーユニットマウントを構成するトルクロッドに求められる通常荷重入力時における入力荷重条件が上がる。
そのため、通常荷重入力時における入力荷重条件が上がった状況においても、トルクロッドに対し、通常荷重入力時には十分なトルクロッド強度を確保した上で、衝突荷重入力時にトルクロッドを破壊し易くするために、トルクロッドにおける通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差を、より大きくすることが求められていた。

そこで、この発明の目的は、トルクロッドにおける通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差を大きくして、通常荷重入力時には十分な強度を確保した上で、衝突荷重入力時に破壊し易くすることができるトルクロッドを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係るトルクロッドは、パワーユニットに連結される第１の取付け部材が内周側に配置され、該第１の取付け部材と弾性的に連結された第１の環状部と、車両に連結される第２の取付け部材が内周側に配置され、該第２の取付け部材と弾性的に連結された第２の環状部と、前記第２の環状部の外周部分から径方向外側へ延出して前記第１の環状部の外周部分に連なり、前記第１の環状部の上方に連結する上股部と該上股部よりも曲げ強度が低く設定されて前記第１の環状部の下方に連結する下股部とを有する連結ステー部と、前記第１の環状部と前記連結ステー部に連なり、前記第１の環状部の一部が露出する空洞部を形成する壁部と、前記第１の環状部のうち前記空洞部に露出した部位から、前記第１の環状部の軸方向に突出する突起部と、を有することを特徴とする。この発明に係るトルクロッドによれば、トルクロッドにおける通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差を大きくして、通常荷重入力時には十分な強度を確保した上で、衝突荷重入力時に破壊し易くすることができる。

この発明のトルクロッドでは、前記壁部は、前記第１の環状部の軸方向中心位置に対し、前記突起部とは逆側に配置されている、ことが好ましい。この構成によれば、トルクロッドにおける通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差をより大きくすることができる。
この発明のトルクロッドでは、前記空洞部は、前記第１の環状部の軸方向に貫通していない、ことが好ましい。この構成によれば、通常荷重入力時にはより十分な強度を確保した上で、衝突荷重入力時に破壊し易くすることができる。

この発明によれば、トルクロッドにおける通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差を大きくして、通常荷重入力時には十分な強度を確保した上で、衝突荷重入力時には破壊し易くすることができるトルクロッドを提供することができる。

この発明の一実施の形態に係るトルクロッドの平面図である。 図１のトルクロッドの側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、この発明を実施するための一形態について図面を参照して説明する。
図１から図３に示すように、本実施形態のトルクロッド１０は、第１の環状部１１、第２の環状部１２、及び連結ステー部１３を有しており、第１の環状部１１と第２の環状部１２が連結ステー部１３により、それぞれの軸方向が異なる（本実施形態では、それぞれの軸方向が略直交する）状態に連結されている。このトルクロッド１０は、例えば、車両のパワーユニット（図示しない）を車体に懸架（マウント）するためのパワーユニットマウントを構成しており、車体に対するパワーユニットの防振支持機構として機能する。

第１の環状部１１及び第２の環状部１２は、本実施形態では何れも中央部に軸方向に突出する段差部を有する略円環状で、本実施形態では第２の環状部１２の方が第１の環状部１１に比べて大径に形成されており、第１の環状部１１、第２の環状部１２、及び連結ステー部１３は、本実施形態では合成樹脂により一体成形されている。
第１の環状部１１の内周側には、パワーユニットに連結される第１の取付け部材１４が、第１の環状部１１と弾性的に連結されて配置されており、第２の環状部１２の内周側には、車体に連結される第２の取付け部材１５が、第２の環状部１２と弾性的に連結されて配置されている。第１の取付け部材１４は、両端に、パワーユニットとの連結部となる平板部１４ａを有しており、第２の取付け部材１５は、車体との連結部となる挿通孔を有している。

このトルクロッド１０は、車両に対し、本実施形態においては、第２の環状部１２の軸方向が車両上下方向に、第１の環状部１１の軸方向が車幅方向に、連結ステー部１３の延在方向（図１〜３における左右方向）が車両前後方向になるように、当該連結ステー部１３の延在方向から見たとき、第１の環状部１１の軸方向と第２の環状部１２の軸方向が互いに直交して、取り付けられる。なお、車両へのトルクロッド１０の取り付けは、これに限られるものではなく、例えば第２の環状部１２の軸方向を車幅方向とし、第１の環状部１１の軸方向を車両上下方向としてもよい。
連結ステー部１３は、第２の環状部１２の外周部分から径方向外側へ延出して、第１の環状部１１の外周部分に連なる、上股部１６と下股部１７とを有しており、上股部１６は、第１の環状部１１の上方に連結し、下股部１７は、第１の環状部１１の下方に連結している（図２参照）。

下股部１７は、上股部１６よりも曲げ強度が低く設定されており、本実施形態では、上股部１６よりも薄肉とされている。換言すれば、上股部１６は、下股部１７よりも曲げ強度が高く、厚肉とされている。具体的には、上股部１６は、特に第１の環状部１１に連なる部位において、第１の環状部１１の外径よりも更に大径になるように設定されている。これに加えて、上股部１６はリブ１８により補強されている（図１，２参照）。この上股部１６は、曲げ強度だけなく、第１の取付け部材１４への荷重入力時の圧縮強度についても、下股部１７より強度を高めて構成されている。このように、上股部１６と下股部１７との間には、大きな曲げ強度差が設けられている。なお上股部１６が厚肉とされることから、軽量化等を考慮して上股部１６の側部に凹部１９を適宜設けてもよい。

連結ステー部１３の上股部１６と下股部１７の間には、第１の環状部１１と連結ステー部１３に連なり、本実施形態では合成樹脂により上股部１６及び下股部１７と共に一体成型された壁部２０が設けられている（図２，３参照）。第１の環状部１１と連結ステー部１３を連結する壁部２０を設けたことにより、第１の環状部１１と第２の環状部１２は、連結ステー部１３において壁部２０を介して連続することになる。この壁部２０により、壁部２０の両側に第１の環状部１１の一部が露出する、空洞部２１が形成されている（図２，３参照）。空洞部２１は、上股部１６、下股部１７、連結ステー部１３の上股部１６と下股部１７以外の部分、及び第１の環状部１１に囲まれており、第１の環状部１１の軸方向に貫通していない。

壁部２０は、第１の環状部１１の軸方向の厚さに比べて、第１の環状部１１の軸方向厚さが薄く形成されると共に、第１の環状部１１の軸方向中心位置に対し、後述する突起部２３とは逆側に配置されている。つまり、壁部２０の位置を、突起部２３から離れるように、第１の環状部１１の軸方向中心位置からずらしている（図３参照）。壁部２０の位置を第１の環状部１１の軸方向中心位置からずらすことで、荷重の通常入力時と衝突入力時での強度差を大きくすることができる。壁部２０の位置をずらして、突起部２３との距離を長くすれば、壁部２０は壊れ易くなる。
第１の環状部１１の空洞部２１に露出した部位２２は、第１の取付け部材１４と第２の取付け部材１５の間で、荷重入力方向である車両前後方向の肉厚が最も薄い部位である。

この部位２２には、第１の環状部１１のうち空洞部２１に露出した部位２２から、第１の環状部１１の軸方向に突出する突起部２３が設けられている（図１，２参照）。この突起部２３は、図３における、車両前後方向、即ち、第１の取付け部材１４への加速・減速・衝突等による荷重の入力方向と交差（例えば直交）する方向に突出するように、配置されている。
なお、通常入力時と衝突入力時では、荷重の入力角度が異なっており、通常入力角度は、通常走行時に車両から入ってくる入力（通常入力）の方向、一般的には、例えば車両の加減速に伴う車両前後方向に沿う方向となり、衝突入力角度は、車両が衝突した際に外部から車両に入ってくると想定される入力（衝突入力）の方向、一般的には、車両平面において通常入力角度に対し傾斜した方向となる。

第１の環状部１１の周方向における突起部２３の範囲は、第１の取付け部材１４の平板部１４ａの厚さと略同等とされている。第１の環状部１１の軸方向への突起部２３の突出量は、平板部１４ａにパワーユニットを取り付ける締結ボルトに達するよりも低くしている。突起部２３は、例えば第１の環状部１１の軸方向の一方側にのみ設けられているが、これに限られず、該軸方向の両側に設けられていてもよい。
第１の取付け部材１４は、例えば金属製の軸状部材であり、第１の環状部１１の内周側に、具体的には、例えば第１の環状部１１に挿通されて、配置されている。第１の取付け部材１４は、例えばボルトを、両平板部１４ａの貫通孔に通してパワーユニットの端部に締結することで、パワーユニットに固定される。

第２の取付け部材１５は、例えば金属製の円筒状部材であり、挿通孔に挿通した例えばボルトを介して、車体に締結される。
第１の環状部１１と第１の取付け部材１４との間には、両者を弾性的に連結する第１のゴム弾性体２４が配設されている。具体的には、第１のゴム弾性体２４は、例えば第１の取付け部材１４における中央部の外周面に加硫接着されると共に、第１の環状部１１の内周面に加硫接着されている。

第２の環状部１２と第２の取付け部材１５との間には、両者を弾性的に連結する第２のゴム弾性体２５が配設されている。具体的には、第２のゴム弾性体２５は、例えば第２の取付け部材１５の外周面に加硫接着されると共に、第２の環状部１２の内周面に加硫接着されている。
第２の取付け部材１５の、連結ステー部１３の延在方向（図１〜３における左右方向）両側には、第２の取付け部材１５の軸方向に沿って第２のゴム弾性体２５を貫通する、すぐり部２６，２７が形成されている（図１，３参照）。

次に、上述した構成を有する本実施形態のトルクロッド１０の作用について説明する。
本実施形態のトルクロッド１０は、パワーユニット（図示しない）の端部と車体（図示しない）との間に取り付けて用いられる。このトルクロッド１０によれば、パワーユニットのトルク反力や慣性力により、パワーユニットが、例えばロール方向や車両前後方向へ変位することを弾性的に制限することができる。
また第２の環状部１２が、第２の取付け部材１５に対して、連結ステー部１３の延在方向に所定量以上相対変位した場合、すぐり部２６，２７の内壁面同士が当接することで、それ以上の相対変位を制限することができる。

特に、本実施形態のトルクロッド１０にあっては、第１の環状部１１と連結ステー部１３は壁部２０により連続しており（図２参照）、第１の環状部１１と第２の環状部１２は、連結ステー部１３において壁部２０により一体化することになるので、トルクロッド１０に入力した荷重に対する制限力をより高めることができる。
つまり、第１の環状部１１と連結ステー部１３の間が、例えば、壁部２０が設けられておらず空間であった場合に比べ、より大きな荷重の入力にも耐えることができ、トルクロッドに求められる荷重に対する制限力を高めることができる。このため、パワーユニットマウントを用いて懸架するパワーユニットとして、重量のある排気量の大きなパワーユニットが採用された場合であっても、パワーユニットマウントとして十分対応することができる。

そして、車両衝突時、トルクロッド１０では、パワーユニットから第１の取付け部材１４に対して所定以上の荷重が入力され、その荷重が更に第１の取付け部材１４から第１の環状部１１に伝達される。この際、第１の環状部１１のうち、連結ステー部１３の上股部１６と下股部１７との間の空洞部２１に露出する部位に設けられ突起部２３を有する部位２２に、応力集中が生じ易くなる。
ここで、突起部２３は、第１の取付け部材１４への荷重入力方向である、例えば平板部１４ａと交差する方向に突出しており、且つ、衝突荷重入力方向が車両前後方向に対して斜め方向であることから、第１の取付け部材１４への所定以上の荷重入力時に、第１のゴム弾性体２４が弾性変形することで、第１の取付け部材１４（平板部１４ａに隣接する側面）が突起部２３に速やかに接触する。

これにより、第１の取付け部材１４に入力した荷重が、突起部２３に迅速かつ集中的に入力され、第１の環状部１１の部位２２に大きな応力集中が生じる。この結果、第１の環状部１１を、部位２２を起点として、より確実に破断させることができる。
このとき、第１の環状部１１と連結ステー部１３は壁部２０により連続しており一体化しているが、壁部２０は、第１の環状部１１の軸方向の厚さである肉厚に比べて薄く形成されており、壁部２０の周囲に比べて耐破断力が低く設定されているので、第１の環状部１１の破断に伴って破断させることができる。

これに加え、本実施形態では、連結ステー部１３が、第１の環状部１１の上方に連結された上股部１６と下方に連結された下股部１７を有しており、下股部１７の曲げ強度が、リブ１８により一層補強された上股部１６に対し、相対的に低く設定されているので、第１の取付け部材１４への所定以上の荷重入力時に、下股部１７が確実に破断する。下股部１７の破断により、第１の取付け部材１４は、空洞部２１内を第２の取付け部材１５側の下方へ移動するが、第１の取付け部材１４には、パワーユニットが連結されており、トルクロッド１０が下方へ折れ、第１の取付け部材１４が更に下方へ移動することで、パワーユニットをより確実に下方へ脱落させることができる。

このように、本実施形態では、連結ステー部１３における上股部１６と下股部１７との間に曲げ強度差を設け、第１の環状部１１の部位２２及びこの部位２２に設けた突起部２３により、第１の環状部１１に応力集中を生じさせる構造とすることで、トルクロッド１０を確実に破断させることができる。
つまり、重量のある排気量の大きなパワーユニットが採用されることにより、通常荷重入力時における入力荷重条件が上がった状況においても、トルクロッド１０に対し、通常荷重入力時には十分なトルクロッド強度を確保した上で、衝突荷重入力時にトルクロッド１０を破壊し易くするために、トルクロッド１０における通常荷重入力時と衝突荷重入力時の強度差を大きくすることができる。

トルクロッド１０の製品仕様として、車両への荷重の通常入力時にはトルクロッド１０が破損しないことが条件となり、衝突入力時には想定荷重でトルクロッド１０が破損することで、パワーユニット（エンジン）を落下させ搭乗者を保護する機能が求められる。従って、トルクロッド１０は、トルクロッド１０を構成要素とするパワーユニットが搭載される車両に応じて指定される、指示荷重以下で破損することが必要となり、例えば、要求される入力角度に応じて、突起部２３の設置位置や壁部２０の第１の環状部１１の軸方向中心位置からのずれ量は適宜設定され得る。

（他の実施形態）
本実施形態において、第１の環状部１１及び第２の環状部１２が、共に略円環状に構成されるものとしたが、これらはトルクロッドの分野において用いられる円形以外の環状部であってもよい。また、連結ステー部１３の上股部１６をリブ１８により補強するものとしたが、これに限られず、下股部１７の曲げ強度を相対的に低くすることができれば、リブ１８を設けなくてもよい。更に連結ステー部１３が、上股部１６と下股部１７を有する二股構造としたが、これに限られず、本発明の効果が得られるものであれば、三股以上の構造であってもよい。

また、突起部２３を、第１の取付け部材１４への加速・減速・衝突等による荷重の入力方向と交差（例えば直交）する方向に突出するように配置したが、この荷重の入力方向と交差しない位置に設けてもよい。
また、本実施形態において、連結ステー部１３の上股部１６と下股部１７の間は壁部２０により隙間無く塞がれているが、例えば、壁部２０の一部を切り欠いて、壁部２０の両側の空洞部２１を、第１の環状部１１の軸方向に連通して開口する空洞部としても良い。更に、壁部２０の全域を同じ肉厚にする他、一部の肉厚を薄くしても良い。これらにより、トルクロッド１０における荷重の通常入力時と衝突入力時の強度差を、より細かく調整することができる。

１０：トルクロッド、 １１：第１の環状部、 １２：第２の環状部、 １３：連結ステー部、 １４：第１の取付け部材、 １４ａ：平板部、 １５：第２の取付け部材、 １６：上股部、 １７：下股部、 １８：リブ、 １９：凹部、 ２０：壁部、 ２１：空洞部、 ２２：第１の環状部１１の部位、 ２３：突起部、 ２４：第１のゴム弾性体、 ２５：第２のゴム弾性体、 ２６，２７：すぐり部。

Claims (2)

1. パワーユニットに連結される第１の取付け部材が内周側に配置され、該第１の取付け部材と弾性的に連結された第１の環状部と、
   車両に連結される第２の取付け部材が内周側に配置され、該第２の取付け部材と弾性的に連結された第２の環状部と、
   前記第２の環状部の外周部分から径方向外側へ延出して前記第１の環状部の外周部分に連なり、前記第１の環状部の上方に連結する上股部と該上股部よりも曲げ強度が低く設定されて前記第１の環状部の下方に連結する下股部とを有する連結ステー部と、
   前記第１の環状部と前記連結ステー部に連なり、前記第１の環状部の一部が露出する空洞部を形成し、前記第１の環状部の軸方向で前記空洞部を貫通しない位置に設けられる壁部と、
   前記第１の環状部のうち前記空洞部に露出した部位から、前記第１の環状部の軸方向に突出し、前記第１の取付け部材への所定以上の荷重入力時に、前記第１の取付け部材が接触する突起部と、
   を有し、
   前記壁部は、前記第１の環状部の軸方向中心位置に対し、前記突起部とは逆側のみに配置されていることを特徴とするトルクロッド。
2. 前記空洞部は、前記第１の環状部の軸方向において、前記壁部の両側に形成されている、請求項１に記載のトルクロッド。

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