本发明涉及一种连接悬架或连接支撑材及稳定杆的连杆臂构件。
背景技术:
如专利文献1中所示,为了防止车轮位置的变动,在车辆中设置了悬架及稳定杆。悬架可吸收及减轻从路面传导至车体的冲击及振动力。稳定杆可以用于提高因左右车轮上下运动而导致的车体轧辊刚性(相对于扭力的刚性)。悬架与稳定杆通过稳定连杆连接在一起。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:专利2011-247338号公报
技术实现要素:
发明要解决的课题
近几年来,车辆不断追求轻量化,也要求各构件实现轻量化。因此,稳定连杆也要做到轻量化。稳定连杆是由固定在悬架上的连接部与固定在稳定杆上的连接部分别配置在支撑杆两端构成。也就是说,支撑杆要连接2个连接部,才能构成稳定连杆。由于支撑杆由实心钢材(钢棒)制成,因此与树脂制及铝制的稳定连杆相比,重量较大。
因此,开发了树脂制稳定连杆。图13为现有树脂制稳定连杆的正视图。树脂制稳定连杆101,具有中央部的支撑杆102、与支撑杆102两端连接的套管部103。稳定连杆101通过注塑成型进行生产。稳定连杆101的浇口位置,位于纵向的中心位置。图13中,在套管部103中显示球头销109的连接状态。
图14(a)、(b)为图13的X-X截面图,显示了大小尺寸。支撑杆102具有中央板102a、上下翼102b、102c与支撑板102d。上下翼102b、102c与中央板102a的上下连接。支撑板102d与上下翼102b、102c及中央板102a连接,构成高强度部件。
上下翼102b、102c的厚度各为4.2mm。中央板102a的厚度为3.2mm。支撑板102d的厚度为2.2mm。树脂制稳定连杆101的支撑杆102如图14所示,呈断面I字型。此时,由于轴旋转的断面形状差异,1y(图14所示Y轴旋转的断面二次力矩)与1x(X轴旋转的断面二次力矩)相比,要大大降低。
为了使1y与1x相同,需要将图14(a)的宽度尺寸24.1mm,变为如图14(b)所示的宽度尺寸28mm以上的29.7mm的尺寸。全树脂制支撑杆在尼龙66(含30%玻璃纤维)、常温、吸水率为1.75%的条件下的弯曲模量约为6GPa。与此相比,钢铁制支撑杆的纵向弹性系数约为210GPa。
当施加相同的轴负荷时,与钢铁制支撑杆相比,全树脂制支撑杆可形成约35倍的伸缩量。在使用稳定连杆101时,由于相对于负荷的位移量(弹性升降量)已确定,且由于轴方向伸缩量的原因,在全树脂制支撑杆中将会有无法满足弹性升降量的困扰。
鉴于所述情况,本发明旨在提供一种位移量小且、强度高的轻量化连杆臂构件。
用于解决课题的手段
为解决所述课题,根据权利要求1所述的连杆臂构件,在车辆中与悬架及稳定杆连接,在金属空心管两端以塑性变形进行封口,将该封口的支撑杆及所述支撑杆的两端分别设置连杆臂,固定所述悬架或所述稳定杆的球头销具有包含其球头的包含孔,该包含孔位于树脂制壳体部上,所述支撑杆在所述壳体部形成嵌件成型。
根据权利要求1所述的连杆臂构件的支撑杆,由于所述壳体部为嵌件成型,因此可实现轻量化并可满足相对于负荷的位移量。
根据权利要求2所述的连杆臂构件,在根据权利要求1所述的连杆臂构件中,在所述支撑杆的两端分别形成平板状的平板。
根据权利要求2所述的连杆臂构件,由于平板平坦展开,因此可防止或阻止壳体部从支撑杆脱落。此外,当一边的壳体部与另一边的壳体部有相位差时,由于是以平板的单边为基准而形成的另侧平板,更加易于加工。
根据权利要求3所述的连杆臂构件,在根据权利要求2所述的连杆臂中,在所述平板或其附近,具有向平坦扩展面的部分区域凹进的凹部。
根据权利要求3所述的连杆臂构件,平板或其附近,由于平板具有向平坦扩展面的部分区域凹进的凹部,可在支撑杆的凹部可注入树脂,加固支撑杆与壳体部,从而可提高连杆臂构件的强度。
根据权利要求4所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,在所述支撑杆的两端边缘,具有比管材厚度小10%~35%的经塑性变形封口的第1封口。
根据权利要求4所述的连杆臂构件,连杆臂构件的支撑杆的两端边缘由于有比管材厚度小10%~35%的第1封口,因此可对支撑杆进行牢固密封。
根据权利要求5所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,在所述支撑杆的两端,具有在纵向交叉的单个弯曲或多个弯曲形状的第2封口。
根据权利要求5所述的连杆臂构件,在支撑部的端部由于有纵向交叉的单个弯曲或多个弯曲形状的第2封口,因此可对支撑杆进行牢固密封。
根据权利要求6所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,在所述壳体部中,具有由形成所述包含孔的周围壁面向外延伸成环状的多个凸缘。
根据权利要求6所述的连杆臂构件,壳体部由于有由形成包含孔的周围壁面向外延伸成环状的多个凸缘,因此可提高壳体部的强度及疲劳强度(疲劳限度),从而提高耐久性。
根据权利要求7所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,所述壳体部中的环绕所述包含孔的周围壁面的树脂,从所述支撑杆的端部边缘起至中央侧的厚度逐渐变薄,从该端部边缘向所述中央侧伸入约2mm处树脂的厚度,与覆盖所述支撑部中央侧树脂的厚度几乎相同。
根据权利要求7所述的连杆臂构件,可提高覆盖在壳体部包含孔周围壁面上的树脂与覆盖在支撑杆的树脂的连接强度。
根据权利要求8所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,所述壳体部中有在覆盖所述包含孔的底部壁面与所述支撑杆的树脂之间的交叉杆状的加固用加强筋。
根据权利要求8所述的连杆臂构件,壳体部有在覆盖包含孔的底部壁面及支撑杆的树脂之间的交叉杆状的加固用加强筋,因此可提高形成包含孔的树脂与覆盖支撑部的树脂之间的连接强度。
根据权利要求9所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,在所述形成包含孔周围壁面的树脂与所述覆盖支撑杆的树脂之间,有约2~3mm的距离。
根据权利要求9所述的连杆臂构件,由于在形成包含孔周围壁面的树脂与覆盖支撑杆的树脂之间,有约2~3mm的距离,因此,可防止形成包含孔周围壁面的树脂的强度及覆盖支撑杆树脂强度的降低。
根据权利要求10所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,在一边端口侧或另一边端口侧的所述包含孔内周壁面与所述支撑杆之间的最短距离为约3~4mm,在该一边端口侧或另一边端口侧的所述包含孔内周壁面与所述支撑杆之间有树脂组成物。
根据权利要求10所述的连杆臂构件,包含孔内周壁面与所述支撑部之间有树脂组成物,两者的最短距离约为3~4mm,从包含孔处所承受的负荷(外力)通过高强度的支撑杆进行直接传递。此外,两者间的最短距离为约3~4mm,由于距离较短,因此由于包含孔所承受的负荷(外力)的原因,在两者间的树脂上发生的弯曲应力及歪斜度将不会很大。从而实现连杆臂构件使用寿命较长的目标。
根据权利要求11所述的连杆臂构件,在权利要求2的本发明的连杆臂构件中,所述平板与所述支撑杆中央部侧管状部的边缘,由于横方向中心侧的边缘向所述支撑部的纵向中央部侧突出并造成一定的曲率而形成。
根据权利要求11所述的连杆臂构件,由于平板与支撑杆中央部侧管状部的横方向中心侧的边缘向支撑部的纵向中央部侧突出的形状有弯曲而形成,可缓和应力集中现象。提高连杆臂构件支撑杆的强度及疲劳强度(疲劳限度),从而可提高耐久性。
根据权利要求12所述的连杆臂构件,在权利要求11的本发明的连杆臂构件中,所述的边缘部,相对于所述平板有15度~60度的角度倾斜。
根据权利要求12所述的连杆臂构件,由于边缘部相对于所述平板有15度~60度的角度倾斜,因此从管状部到平板之间可进行较短距离的移动,防止应力集中的发生,从而保持壳体部的可靠性。
根据权利要求13所述的连杆臂构件,在权利要求1的本发明的连杆臂构件中,所述壳体部的树脂中,含有25%重量以上60%重量以下的增强材料。
根据权利要求13所述的连杆臂构件,壳体部树脂中由于含有25%重量以上60%重量以下的增强材料,因此可实现轻量化并提高强度,且不会影响成型机的使用寿命。
发明的效果
本发明中,由于位移量较小且具有轻量化特点,因此可实现连杆臂构件的高强度化。
附图说明
[图1]本发明涉及的实施例1中稳定连杆与悬架及稳定杆连接状态的侧视图。
[图2]表示图1中A部分解状态的分解侧视图。
[图3]表示稳定连杆壳体与球头销周围结构的截面图。
[图4](a)为稳定连杆1的俯视图、(b)为(a)的A方向箭头图、(c)为(a)的B-B截面图。
[图5](a)表示支撑杆单元的俯视图、(b)为C-C截面图、(c)为D-D截面图。
[图6](a)为图5(b)的E部细节图、(b)表示支撑杆平板及封口形成过程的图5(b)的E部细节图。
[图7](a)为实施例2的稳定连杆俯视图、(b)为(a)的F方向箭头图、(c)为(a)的G-G截面图。
[图8](a)为实施例2其他例的稳定连杆俯视图、(b)为(a)的I方向箭头图、(c)为(a)的J-J截面图、(d)为(a)的K-K截面图。
[图9](a)为本发明变形例1的支撑杆图5(b)的E部细节图、(b)表示变形例1中支撑杆平板及封口形成过程的图5(b)的E部细节图。
[图10](a)为本发明变形例2的支撑杆图5(b)的E部细节图、图10(b)表示变形例2支撑杆平板及封口形成过程的图5(b)的E部细节图。
[图11](a)为本发明变形例3的支撑杆图5(b)的E部细节图、(b)表示变形例3中支撑杆平板及封口形成过程图5(b)的E部细节图。
[图12](a)为本发明变形例5的支撑杆图5的H部细节图、(b)为(a)的L方向箭头图。
[图13]以往树脂制稳定连杆的正视图。
[图14](a)、(b)为以往图13的X-X截面图。
具体实施方式
以下是有关本发明的实施例,对于该实施例在参照相应图纸的同时进行详细说明。
《实施例1》
图1为本发明涉及的实施例1中的表示稳定连杆与悬架及稳定杆连接状态的侧视图。实施例1中的稳定连杆(连杆臂构件)1为在车辆(图中未标注)行驶时,为减小车轮W的变动而使用的一个零部件。
车辆(图中未标注)的前后方装有行驶车轮W。车轮W通过悬架3安装在车身(图中未标注)上。悬架3中具有设置在悬架闸板3a及悬架闸板3a周围的线圈弹簧3b。悬架闸板3a支持车轮W,使之进行旋转,通过粘滞阻尼力减小车轮W的变动。
线圈弹簧3b安装在支持车轮W的悬架闸板3a及车身之间。线圈弹簧3b通过弹簧的弹力及弹性能量可减缓从车轮W传递至车身的冲击力。因此,由于悬架3的悬架闸板3a的粘滞阻尼力及线圈弹簧3b的弹力等可减小传递至车身的振动力及冲击力。
在左右悬架3之间,连接有通过扭转刚性防止左右悬架3移位的稳定杆2。稳定杆2可提高由于左右车轮W的移位形成的车身倾斜刚性(扭转刚性),防止车辆(不进行图示)左右摇晃。
稳定杆2具有扭臂2a与扭杆2b。稳定杆2由根据车辆形状适当弯折的棒状弹簧钢构成。稳定杆2从沿有各支撑左右一对车轮W的一边的悬架3向另一边的悬架闸板3a方向延伸设置。稳定杆2通过左右各一对的稳定连杆1将左右的悬架闸板3a连接。
稳定杆2在车辆转弯时,由于两块悬架闸板3a、3b伸缩量的差异,主要使中央部的扭杆2b发生扭转,因此扭转复原产生的弹力可防止车辆的左右摇晃。
图2表示图1中A部分解状态的分解侧视图。稳定连杆1包括位于中央的支撑杆1a的和位于两端的壳体1b。壳体1b构成连接部9。在连接部9的壳体1b内,包含有球头销10,该球头销可倾斜。连接部9中,设有防止异物入侵到壳体1b内的防尘套13。
因此,支撑一边的连接部9的球头销10旋转固定在设有悬架闸板3a的托架3c上。此外,连接部9另一边设有的球头销10旋转固定在稳定杆2的扭臂2a上。
托架3c通过点焊方式安装在悬架闸板3a上。托架3c具有面向稳定杆2的扭臂2a侧(图示中未能显示的车辆中心侧)的平板。托架3c的平板有呈开口状态的安装孔3c1。一边的球头销10通过螺柱10s插入到安装孔3c1中,直至向周围延伸的凸缘10a的位置。且插入到安装孔3c1的球头销10的螺柱10s的阳螺丝10c上拧有螺母N1。
此外,稳定杆2的扭杆2a顶端部附近的封口2a1中,贯通有安装孔2a2。例如,如图2所示,扭杆2a的顶端部及其附近形成了面向悬架闸板3a侧的压成平面状的封口2a1。而且封口2a1中贯穿设置有安装孔2a2。
另一边球头销10通过螺柱10s插入稳定杆2的安装孔2a1中,直至凸缘10a的位置。且插入稳定杆2安装孔2a2的球头销10螺柱10s的阳螺丝10c上拧有螺母N1,由此稳定杆2固定在稳定连杆1上。
因此,稳定连杆1通过支撑杆1a两端的球头销10,固定在悬架3的悬架闸板3a及稳定杆2的扭臂2a上。两个球头销10由位于稳定连杆1两端部的壳体1b支撑,都可倾斜。因此,稳定连杆1相对于悬架3的悬架闸板3a及稳定杆2的扭臂2a可以移动。
如此,稳定连杆1固定在稳定杆2及悬架3上,稳定杆2与悬架便连接成连杆臂构件。
图3表示稳定连杆壳体与球头销周围结构的截面图。在稳定连杆1的支撑杆1a的两端,设有包含壳体1b的连接部9。即,连接部9具有分别固定在支撑杆1a两端的杯状壳体1b。因此,在稳定连杆1中拥有2个连接部9。壳体1b通过嵌件成型方式安装在支撑杆1a的两端。壳体1b的内侧包含有树脂制球座12.
球头销10具有基本球形的球头10b及螺柱10s。螺柱10s从球头10b开始沿一个方向延伸设置。连接部9中具有球头销10,在球头销10中,球头10b包含在球座12中。
树脂制球座12由实体部12a与凸缘12b组成,实体部12a包含在壳体1b中。球座12的实体部12a呈杯状。球座12的实体部12a通过热铆接、粘结、压装等方法固定在壳体1b内。此外在本实施例中,将对球座12的实体部12a通过热铆接方法固定在壳体1b内的情况进行说明。实体部12a热铆接12k(图3)在壳体1b包含孔1b3的底板1bt上形成的孔1k1(参照图4(a))上,球座12固定在壳体1b上。凸缘12b由实体部12a的开口侧向外周扩展形成。
在球座12的实体部12a中,内侧形成包含空间12a1。球头销10的球头10b包含在球座12的包含空间12a1内且能自由转动。此外,在球头销10中,螺柱10s与球头10b进行一体化运作。因此,包含在球座12中的球头销10且螺柱10s相对于稳定连杆可倾斜。即,稳定连杆1的壳体1b支撑有稳定连杆1的球头销10,使之能倾斜。如此,在连接部9中构成了由螺柱10s与球头10b组成的球头销10可倾斜的球节结构。
在球头销10的螺柱10s中,形成了向周围扩展的凸缘10a。此外,在螺柱10s凸缘10a顶端侧的上端部中,形成了阳螺丝10c。
通过这种结构,如所述的图2所示,设置在支撑杆1a一端的球头销10的螺柱10s插入到在悬架闸板3a的托架3c上开口的安装孔3c1中,直至凸缘10a处。在该状态下,阳螺丝3c上拧有螺母N1,由此球头销10固定在悬架闸板3a上。
此外,设置在支撑杆1a另一端的球头销10的螺柱10s插入到在稳定杆2的扭臂2a上开口的安装孔2a2中,直至凸缘10a处。在该状态下,阳螺丝10c上拧有螺母N1,由此球头销10固定在稳定杆2的扭臂2a上。
此外,稳定连杆1中螺柱10s的延伸方向,根据悬架3的悬架闸板3a(参照图2)与稳定杆2扭臂2a(参照图2)的位置关系来确定。
如图3所示,在壳体11中包含有球座12的实体部12a,在此状态下,壳体1b与球座12的凸缘12b相对而置。且相对而置的壳体1b与球座12的凸缘12b中夹有防尘套13的端边。
防尘套13是由橡胶等弹性体构成的空心构件,用于防止异物(垃圾等)侵入到壳体1b内及球座12内。防尘套13位于凸缘10a与壳体1b之间,安装在球头销10的周围。在防尘套13相反的位置上设有2个开口部。一边开口部的周围向内侧弯折,该部分由相反位置的壳体1b及球座12的凸缘12b夹持。防尘套13另一边的开口部紧贴在球头销10的螺柱10s上并固定。防尘套13呈螺柱10s可倾斜。例如,优选地,防尘套13为向外部大幅度膨胀的形状。
<稳定连杆1>
图4(a)为稳定连杆1的俯视图,图4(b)为图4(a)的A方向视图,图4(c)为图4(a)的B-B截面图。如上所述,稳定连杆1具有位于中央的支撑杆1a和位于两端的壳体1b。支撑杆1a为金属部件,壳体1b为树脂部件。稳定连杆1由支撑杆1a与壳体1b通过嵌件模压实现一体成型。
<支撑杆1a>
图5(a)为展示支撑杆1a的俯视图,图5(b)为C-C截面图,图5(c)为D-D截面图。支撑杆1a由空心钢管支持。支撑杆1a通常采用弹簧钢、STK11a、STK13A、STK13C等钢铁材料,满足规定强度及疲劳强度(疲劳限度)的钢材等金属材料皆可采用,不存在特殊限制。例如,支撑杆1a除了采用钢铁材料以外,还可以采用铝、钛、以及其他金属材料。
支撑杆1a由规定长度的空心管两端经塑性变形及封口成平板状后形成。即,支撑杆1a具有中央部的空心管1a1、两端部的平板1a2和两端边缘部的封口1a3。空心管1a1形成材料管状。
平板1a2由空心管1a1的端部经冲压加工成平板状形成。通过这个加工步骤,支撑杆1a的平板1a2相对于中央侧的空心管1a1呈铲状扩展开。
通过形成平板1a2,支撑杆1a的两端部分别配置的壳体1b之间可能出现轴旋转的角度存在相位差的情况。该情况下,在对形成支撑杆1a的管材的一边端的前端部进行冲压加工后,对另一边端进行冲压加工时可先检测出一边端的平板1a2明确其位置。另外,使该管材旋转相位差的角度,即可对管材的另一边端的前端部实现冲压加工。其中,图4的稳定连杆1中展示相位差为180度的情况。封口1a3为两端的平板1a2的端部经挤压塑性变形,处于封口状态,即密闭状态后形成。
即支撑杆1a由规定长度的管材的前端边缘经挤压形成封口1a3。另外,从封口1a3到平板形状的平板1a2,经过变为管状的锥型部1a4,最终到达中央侧的管状的空心管1a1。
从支撑杆1a的封口1a3的端部边缘算起的尺寸S1设计为约0.5-3mm。封口1a3的厚度设计为比管材厚度的两倍薄10%-35%的尺寸。即,封口1a3是经塑性变形得到比管材的厚度薄约10%-35%的尺寸,再经封口(密闭)形成。经过此加工步骤,可以确保支撑杆1a的封口(密闭)性。例如,将直径10mm厚度1.2mm的管材用于支撑杆1a的情况,则将比其两倍的厚度2.4mm薄10%-35%的范围的尺寸厚度S2设为1.9mm。
图6(a)为支撑杆的图5(b)的E部等比例放大图,图6(b)为展示支撑杆的平板以及封口的形成过程的图5(b)的E部等比例放大图。图6(a)所示的支撑杆1a的封口1a3如图6(b)所示通过上模Ku和下模KS按照白色箭头的方向对管材进行冲压成型获得。
形成于端部的平板1a2基本上都设计成平板状,因支撑杆1a的材质及经一体成型的壳体1b的树脂材料的区别所产生的膨胀系数差可能导致成型时出现空隙、缝隙等。例如,嵌件模压过程中的插入注塑时的成型收缩步骤,通常形成壳体1b的树脂会包覆支撑杆1a,但实际可能出现支撑杆1a被施加大到树脂无法包覆支撑杆1a的力的情况等。
因此,本支撑杆1a采用下述结构。如图5(a)-(c)所示,在平板形状的平板1a2或者其附近设置凹陷形状的凹部1a5。凹部1a5可以在形成平板1a2及封口1a3的同时进行冲压加工,也可以在形成平板1a2后再进行冲压加工。
得益于凹部1a5的存在,支撑杆1a与形成壳体1b的树脂得到强力固定。因此形成空心管1a1、平板1a2、封口1a3的管材可以以单体的形式进行阳离子电泳涂装或者电镀处理。通过这个步骤,制作出图5所示的支撑杆1a。
<壳体1b>
壳体1b如上所述是由树脂制成,优选采用添加增强材料的树脂。关于壳体1b的母材,可以使用PA66(Polyamide 66)、PA6(Polyamide6)、PPS(Polyphenylenesulfide)、POM(Polyacetal)等工程塑料或者超级工程塑料。工程塑料是一种强度优秀,加强了耐热性等特定功能的工业用塑料。超级工程塑料是工程塑料中性能特别突出,可在高温环境下长时间使用的树脂。例如,常用的工程塑料包括FRP(纤维强化塑料)、GRP(玻璃纤维强化塑料)、CFRP(碳纤维强化塑料)。
举例说明,增强材料主要使用细玻璃纤维。为确保强化效果与高温(约80℃)下的强度比常温(约23℃)下的强度高50%以上,含量优选在约25%以上。此外,考虑成型性及注塑成型机的寿命,上限优选设置为60%左右。即,增强材料的含有率优选在约25%以上约60%以下。另外,增强材料也可以采用玻璃纤维以外的材料。
如图4所示,本实施例的情况,支撑杆1a的另一边端侧的壳体1b按照一边端侧的壳体1b的形状逆向制作成型,一边端侧的壳体1b与另一边端侧的壳体1b形状相同。
壳体1b形成覆盖支撑杆1a的封口1a3、平板1a2、锥型部1a4、以及空心管1a1的一部分的形状。壳体1b具有容纳部1b1(参照图4(a))和固定部1b2。壳体1b的厚度设定为4mm以下。将壳体1b的厚度设定为4mm以下可以防止产生气泡等空隙。
容纳部1b1上形成了用于容纳球座12的实体部12a和球头销10的球头10b的有底圆筒形的容纳孔1b3。固定部1b2从内部固定支撑杆1a的封口1a3、平板1a2、锥型部1a4、以及空心管1a1的一部分。容纳部1b1的容纳孔1b3的周壁的外部形成了3个圆板形状的凸缘1f1、1f2、1f3。
如图4(b)所示,为了提高凸缘1f1、1f2、1f3之间的强度,配置在凸缘1f1、1f2、1f3的轴方向中心上的补强加强筋r1、r2、r3与补强加强筋r形成了连结凸缘1f1、1f2、1f3的形状。凸缘1f1、1f2、1f3、补强加强筋r、r1、r2、r3可形成能够承受来自球头销10的球头10b的外力的结构。
容纳部1b1的底板1bt形成了多个用于对球座12的实体部12a进行热铆接12k(参照图3)的孔1k1。将包覆容纳部1b1的容纳孔1b3的圆筒面的树脂(约3-4mm厚)与包覆支撑杆1a的封口1a3的前端边缘的树脂之间的尺寸S3(参照图4(a))控制在2-3mm左右的空间。因此可以确保包覆支撑杆1a的封口1a3的前端边缘的树脂厚度以及包覆容纳部1b1的容纳孔1b3的圆筒面的树脂厚度不会受到磨损。
支撑杆1a的封口1a3的前端边缘由3-4mm左右的厚度S4(参照图4(a))的树脂所包覆。此外,为了确保形成凸缘1f1、1f2、1f3、补强加强筋r3的树脂从容纳部1b1到固定部1b2的树脂的过渡平顺,避免应力集中,同时提高强度,从支撑杆1a的前端边缘往其中央侧移动尺寸S5(约2mm以上)(参照图4(a))交叉的部位,其厚度与包覆支撑杆1a的中央侧的树脂的厚度基本上一致。因此可以实现从形成容纳部1b1的树脂(包含凸缘1f1、1f2、1f3、补强加强筋r3)到形成固定部1b2的树脂的平顺过渡。
<稳定连杆1的成型>
使用经过所述表面处理的支撑杆1a(参照图5(a)-(c)),通过嵌件模压使壳体1b一体化固定到支撑杆1a的两端部,制作出稳定连杆1。注塑成型模具为水平开闭型的情况,向检测支撑杆1a的前端,确保平板1a2(参照图5)在水平方向上扩展延伸面保持水平,使用治具固定支撑杆1a。
关闭注塑成型模具时,夹住支撑杆1a的横截面为正圆形的空心管1a1。然后,向已关闭的注塑成型模具注入树脂,冷却后打开注塑成型模具,此时支撑杆1a的两端分别整体固定壳体1b。壳体1b的成型可以分别在支撑杆1a的单侧进行,也可以采用滑动式,两端同时进行成型操作。通过以上步骤,实现稳定连杆1(参照图4)的成型操作。
采用所述结构可以实现下述效果。
1.通过在稳定连杆1的容纳部1b1使用添加了增强材料的树脂和金属管材,从而实现稳定连杆1的轻量化。与全钢铁制的稳定连杆相比,重量可以减少约30%。此外,稳定连杆1可以达到与全树脂制稳定连杆相等的重量,实现轻量化。
2.由于稳定连杆1的杆部为钢管等金属制管材,例如钢铁的纵向弹性系数约为210GPa,其与常规的钢铁制支撑杆一样,能够满足相对规定负荷的位移量(弹性升降量)。
3.由于从稳定连杆1的支撑杆1a的两端部的边缘算起的尺寸S1经约0.5-3mm的塑性变形及封口形成了封口1a3,因此封口(密闭性)得到保障。也正因如此,对支撑杆1a的表面进行阳离子电泳涂装或者电镀处理时,可以防止水、溶液侵入到支撑杆内部。此外,进行稳定连杆1的嵌件模压时,可以防止树脂流入到支撑杆1a的内部。同时,在实际使用车辆时,还能够防止水分等液体侵入到稳定连杆1的内部,有效防止因腐蚀等导致的老化。
4.使稳定连杆1的支撑杆1a的两端部塑性变形,形成从空心管1a1呈铲状扩展的平板1a2,端部侧树脂的尺寸部分大于中央侧的树脂。因此即使对稳定连杆1施加拔除支撑杆1a轴方向上的壳体1b的方向的负荷,只要树脂没有破坏,壳体1b就不会从支撑杆1a脱离。
5.由于形成了平板1a2,因此当分别设置在支撑杆1a的两端部的壳体1b之间出现轴旋转的角度存在相位差的情况,可以先定位一侧的平板1a2作为基准,然后再对另一侧的平板1a2进行成型操作,加工更加容易。
6.稳定连杆1的支撑杆1a通过壳体1b的树脂的成型收缩固定,但由于壳体1b的树脂与支撑杆1a的金属材料的线性膨胀系数不同,因此可能会出现空隙、缝隙等。但是,只要在支撑杆1a的端部的平板1a2附近设置具有凹陷形状的凹部1a5,就可以通过物理上的锚定效应抑制空隙、缝隙的产生。
7.由于形成壳体1b的树脂厚度约为3-4mm,容纳孔1b3(参照图4(c))的周围设有凸缘1f1、1f2、1f3,因此能够确保形成容纳孔1b3的周壁的强度,避免其外力损毁。
8.如图4所示,圆板形状的凸缘1f1、1f2、1f3的轴方向的中央部位形成了竖壁的补强加强筋r1、r2、r3。此外,形成凸缘1f1、1f2、1f3的树脂与补强加强筋r3在支撑杆1a的前端边缘往其中央侧移动尺寸S5(=约2mm以上)(参照图4(a))的长度进行交叉并成型。因此壳体1b的容纳孔1b3的中心轴方向的力(球头销10的拔出负荷及压入负荷等)可以提高形成容纳孔1b3树脂接缝部的刚性。此外,容纳孔1b3的树脂向支撑杆1a侧的强度的过渡也会变得平顺。
9.由于形成壳体1b的树脂中,包含了细玻璃纤维等增强材料,因此在提高壳体1b的强度的同时还能够实现轻量化,并且不会影响注塑成型机的寿命。
通过以上步骤,能够实现位移量小,轻量化且强度高的稳定连杆1。
<<实施例2>>
图7(a)为实施例2的稳定连杆的俯视图,图7(b)为图7(a)的F方向向视图,图7(c)为图7(a)的G-G截面图。实施例2的稳定连杆1a具有两个通过包覆壳体21b的容纳孔21b3的周围形成的凸缘21f1、21f2。此外,在壳体21b的容纳孔21b3的底壁21bt、支撑杆1a的平板1a2以及锥型部1a4之间还具有交叉杆状的加强筋2r。由于其他结构与实施例1一致,因此相同的构成要素使用相同的符号进行标示,并省略详细的说明。
实施例2的壳体21b具有容纳部21b1和固定部21b2。容纳部21b1上形成了用于容纳球座12的实体部12a与球头销10的球头10b的有底圆筒形的容纳孔21b3。
固定部21b2从内部固定支撑杆1a的封口1a3、平板1a2、锥型部1a4、以及空心管1a1的一部分。容纳部21b1上形成了两个在容纳孔21b3的周壁的外部连续排列的圆板形状的凸缘21f1、21f2(参照图7(b))。凸缘21f1、21f2之间,多个用于提高强度的补强加强筋r、r1、r2、r3形成了连结凸缘21f1、21f2的形状。凸缘21f1、21f2、补强加强筋r、r1、r2、r3形成了能够承受来自球头销10的球头10b的外力的结构。
由于稳定连杆1a的壳体21b的高度尺寸S6较短,因此只在壳体21b上形成了两个凸缘21f1、21f2。此外,形成壳体21b的容纳孔21b3的底壁21bt与包覆支撑杆1a的平板1a2以及锥型部1a4的树脂之间形成了延长至容纳孔21b3的轴方向下方(图7(b)的图纸下侧)的交叉杆状的加强筋2r,提高了强度。
采用实施例2,由于设有凸缘21f1、21f2、加强筋2r,壳体21b的容纳孔21b3的中心轴方向的力(球头销10的拔出负荷及压入负荷等)可以提高形成容纳孔21b3的树脂的接缝部的刚性。此外,实施例2同样可以发挥实施例1的效果。
图8(a)为实施方式2的其他实施例的稳定连杆的俯视图,图8(b)为图8(a)的I向视图,图8(c)为图8(a)的J-J截面图,图8(d)为图8(a)的K-K截面图。
实施方式2的其他实施例的稳定连杆1a1是将实施例2的壳体21b的容纳孔21b3的内周面21b4与支撑杆1a的端部边缘的封口1a3之间的距离S7设定为接近约3-4mm,并向两者之间填充(形成)树脂。
此外,该结构中,壳体21b的容纳孔21b3的底壁21bt与支撑杆1a的平板1a2以及锥型部1a4之间没有形成交叉杆状的加强筋。
这是由于支撑杆1a的端部边缘接近壳体21b的容纳孔21b3,可以使用形成容纳孔21b3的树脂的周壁21S取代加强筋的作用。即,可以通过使用容纳孔21b3的支撑杆1a侧的周壁21S来发挥交叉杆状的加强筋的作用和功能。
此外,如图8(a)、(b)、(d)所示,包覆壳体21b的支撑杆1a的平板1a2以及锥型部1a4的树脂上依次形成了扁平且略呈长方体形状的空间即4个收缩部21n1、21n2、21n3、21n4。收缩部21n1、21n2、21n3、21n4形成于与平板1a2以及锥型部1a4部分相向的位置,与平板1a2以及锥型部1a4的一部分的树脂的厚度基本上一致(参照图8(b))。
由于其他的结构与实施例2一致,因此相同的构成要素使用相同的符号进行标示,并省略详细的说明。
采用实施方式2的其他实施例,由于将受到负荷(外力)的壳体21b的容纳孔21b3的内周壁面21b4与作为强度部件的支撑杆1a的端部边缘之间的距离(最短距离)S7设定为接近约3-4mm,因此能够更加直接地将容纳孔21b3所受到的负荷(外力)传达给具有耐负荷功能的支撑杆1a。因此,提高了稳定连杆1A1整体的耐负荷强度和疲劳强度(疲劳限度)。
此外,由于受到负荷(外力)的壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间的距离S7较近,能够降低壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间产生的弯曲应力。因此产生于壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间的树脂上的应力会减少,抑制因壳体21b重复负荷引发的劣化现象,从而延长壳体21b的使用寿命。
另外,如上所述,例如,弯曲模量约为6GPa的壳体21b与纵向弹性系数约为210GPa的支撑杆1a,对于相同负荷的伸缩量存在巨大的差异。因此,当受到负荷的壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间的距离较近时,相对于壳体21b的变形量而言,支撑杆1a的变形量要小很多,这很可能导致壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间的边缘部的树脂上产生很大的应力,最终出现破损现象。
而在本实施例中,壳体21b的容纳孔21b3与支撑杆1a之间的边缘部的树脂上形成了扁平且略呈长方体形状的空间即收缩部21n1、21n2、21n3、21n4。因此由于两者间的边缘部树脂更容易进行变形,可以通过变形避免该边缘部的树脂上产生的应力。因此,此举可以抑制产生过大应力以及分布应力变大的现象,避免该边缘部的树脂出现破损。综上所述,本实施例可以降低壳体21b的应力,延长壳体1A的使用寿命。
<<变形例1>>
图9(a)为本发明的变形例1的支撑杆的图5(b)的E部等比例放大图,图9(b)为展示变形例1的支撑杆的平板以及封口的形成过程的图5(b)的E部等比例放大图。图9(a)所示的变形例1的支撑杆31a通过对封口31a3实施1次弯曲的弯曲加工成型。
支撑杆31a与实施例1一样,其两端即空心管31a1的外侧分别设有平板31a2,平板31a2的外侧分别又设有封口31a3。平板31a2上形成了凹部31a5。封口31a3通过对平板31a2的外侧实施1次弯曲m1(1弯头)成型。
支撑杆31a的平板31a2以及封口31a3如图9(b)所示,是使用下模K1S和上模K1u按照白色箭头的方向冲压(弯曲加工)管材成型。其中,凹部31a5可以与平板31a2及封口31a3同时成型,也可以单独成型。
为了测试支撑杆31a的封口31a3的密封性能,将支撑杆31a的封口31a3浸没到水中并从空心管31a1侧输送0.5Pa压强的空气,结果空气没有从封口31a3泄漏,证实了密封性。
<<变形例2>>
图10(a)为本发明的变形例2的支撑杆的图5(b)的E部等比例放大图,图10(b)为展示变形例2的支撑杆的平板以及封口的形成过程的图5(b)的E部等比例放大图。图10(a)所示的变形例2的支撑杆41a是通过对封口41a3实施2次弯曲的弯曲加工成型。
支撑杆41a与实施例1一样,其两端即空心管41a1的外侧分别设有平板41a2,平板41a2的外侧分别又设有封口41a3。平板41a2上形成了凹部41a5。封口41a3是通过对平板41a2的外侧实施1次弯曲m1(1弯头)与2次弯曲m2(2弯头)成型。
支撑杆41a平板41a2以及封口41a3如图10(b)所示,通过使用具有1次、2次弯曲部km1、km2的下模K2S以及上模K2u按照白色箭头的方向对管材进行冲压(弯曲加工)成型。其中,凹部41a5可以与平板41a2及封口41a3同时成型,也可以单独成型。将变形例2的支撑杆41a的封口41a3与变形例1的封口31a3进行比较,由于多了一个弯曲形状,封口位随之增加,因此其密封性(密闭性)更高。
<<变形例3>>
图11(a)为本发明的变形例3的支撑杆的图5(b)的E部等比例放大图,图11(b)为展示变形例3的支撑杆的平板以及封口的形成过程的图5(b)的E部等比例放大图。图11(a)所示的变形例3的支撑杆51a通过将变形例2的封口41a3中的1次弯曲m1(1弯头)和2次弯曲m2(2弯头)替换成分段式结构获得。
支撑杆51a与实施例1一样,其两端即空心管51a1的外侧分别设有平板51a2,平板51a2的外侧分别又设有封口51a3。平板51a2上形成了凹部51a5。支撑杆51a的封口51a3是具有垂直部d1和水平部d2的分段式结构。
垂直部d1是在往支撑杆51a的纵向延伸的平板51a2上呈略垂直状。水平部d2是与垂直部d1呈略垂直,在垂直部d1的外侧沿有支撑杆51a的纵向形状。
支撑杆51a的平板51a2以及封口51a3如图11(b)通过使用具有分段形状kd1、kd2的下模K3S以及上模K3u按照白色箭头的方向对管材进行冲压(弯曲加工)成型。
将变形例3的支撑杆51a的封口51a3与变形例1的封口31a3进行比较,由于多了一个具有密封性的弯曲形状,且分段式设计使得弯曲角度更加接近锐角,因此密封性(密闭性)更佳。
<<变形例4>>
变形例1、2、3中,展示了取代实施例1、2由端部边缘经塑性变形挤压得到封口1a3的方法,形成弯曲或分段的封口31a3、41a3、51a3的情况,实际情况中也可以同时形成经塑性变形挤压得到的封口和弯曲或分段的封口31a3、41a3、51a3。
具体而言,可以在支撑杆的平板1a2的外侧形成弯曲或分段的第一封口31a3、41a3、51a3,然后在第一封口31a3、41a3、51a3的外侧由端部边缘经塑性变形挤压形成第二封口。或者,也可以在支撑杆的平板的外侧由端部边缘经塑性变形挤压形成第一封口,然后在第一封口形成弯曲或分段的第二封口。
变形例4中同时形成了经塑性变形挤压得到的形状、弯曲形状及分段形状的第1封口和第2封口,因此进一步提高了密封性(密闭性)。
<<变形例5>>
图12(a)为本发明的变形例5的支撑杆的图5的H部等比例放大图,图12(b)为图12(a)的L方向向视图。变形例5的支撑杆61a是将空心管61a1的外侧的平板61a2按照下述流程处理由管材形成的。
具体而言,将空心管61a1与平板61a2之间的边缘的锥型部61a4形成为具有下述曲率的形状,其中靠近横向方向的中心轴C1(参照图12(a))的一侧接近支撑杆61a的中央部,同时端侧接近支撑杆61a的端部。
即,平板61a2和锥型部61a4之间所形成的边缘线bu具有下述形状的曲率,即横向方向的中心侧bu1向支撑杆61a的纵向的中央部侧突出,同时横向方向的端部侧bu2向支撑杆61a的纵向的端部侧突出。
同样的,空心管61a1和锥型部61a4之间所形成的边缘线bx具有下述形状的曲率,即横向方向的中心侧bx1向支撑杆61a的纵向的中央部侧突出,同时横向方向的端部侧bx2向支撑杆61a的纵向的端部侧突出。
此处,平板61a2与从平板61a2倾斜形成的锥型部61a4之间的角度θ(参照图11(b))优选为15度-60度。角度θ不足15度的情况,锥型部61a4过长。另一方面,角度θ超过60度的情况,锥型部61a4与平板61a2之间形成的角度过陡可能导致应力集中。其中,角度θ(参照图11(b))优选为30-45度。通过将角度θ控制在30-45度,可以使空心管61a1到平板61a2之间的距离缩短,能够有效抑制应力集中的发生。
采用变形例5,如图12所示,由于支撑杆61a的空心管61a1与平板61a2之间形成了具有曲率形状的边缘bu、2bu,因此能够减少应力集中,提高伸缩、弯曲强度以及疲劳强度(疲劳限度)。因此可以提升稳定连杆1的耐久可靠性。
<<其他的实施例>>
1.所述实施例1、2、变形例1-5中我们对各种结构进行了说明,实际情况中也可以适当选择各种结构进行组合。
2.关于在变形例1-4中所述弯曲部,只要保证在支撑杆31a、41a、51a的纵向交叉形成即可,没有要求一定要在支撑杆31a、41a、51a的纵向上垂直交叉。
3.变形例1-4中展示了通过1次或者2次弯曲形成封口31a3、41a3、51a3的情况,实际情况中也可以通过3次以上的弯曲形成封口。
4.本发明并不仅限于所述实施方式1、2、变形例1-5,实际包含各种各样的实施方式。所述实施方式仅在于更简单明了地对本发明进行说明,本发明包括但不限于具有所述结构的物品。此外,本发明包含权利要求范围中所记载的范围内的各种形态。
符号的说明
1 稳定连杆(连杆臂构件)
1a 支撑杆(支撑杆)
1a1、31a1、41a1、51a1、61a1 空心管(管状部)
1a2 平板
1a3 封口(第1封口)
1a5 凹部
1b 壳体(壳体部)
1b3 容纳孔
1f1、1f2、1f3 凸缘
2 稳定杆
2r 加强筋
3 悬架
10 球头销
10b 球头
31a3、41a3、51a3、61a3 封口(第2封口)
bu、2bu 边缘(边缘部)
bu1、2bu1 中心侧的边缘
d1 垂直部(第2封口)
d2 水平部(第2封口)
m1 1次弯曲(第2封口)
m2 2次弯曲(第2封口)