トルクロッド
【課題】 軽量化を実現しながら、十分な強度を確保したトルクロッドを提供する。
【解決手段】 リング本体２１の径方向厚さＴは６ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向厚さＷは５ｍｍに設定され、リング本体２１の軸方向長さＬは４０ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向中心間の寸法Ｄは、８ｍｍに設定され、リブ２２の径方向寸法ｔは６ｍｍに設定されている。そして、リング本体２１の縦断面積Ｓは３９０ｍｍ２となる。Ｗ／Ｔが０．７〜１．０の範囲で、Ｄ／Ｌが０．１より小さく、ＳがＬ×２０ｍｍ２より小さい場合に、軽量化を実現しながら、高い強度（３０ｋＮ以上）が得られる
【解決手段】 リング本体２１の径方向厚さＴは６ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向厚さＷは５ｍｍに設定され、リング本体２１の軸方向長さＬは４０ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向中心間の寸法Ｄは、８ｍｍに設定され、リブ２２の径方向寸法ｔは６ｍｍに設定されている。そして、リング本体２１の縦断面積Ｓは３９０ｍｍ２となる。Ｗ／Ｔが０．７〜１．０の範囲で、Ｄ／Ｌが０．１より小さく、ＳがＬ×２０ｍｍ２より小さい場合に、軽量化を実現しながら、高い強度（３０ｋＮ以上）が得られる
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンやモータの支持に供されるトルクロッドに係り、詳しくは軽量化を実現しながら、十分な強度を確保する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載した自動車では、加減速走行時等におけるエンジンのロール動を抑制するため、車体とエンジンとの間にトルクロッドを介装させたものが多い。また、電気自動車においても、モータのロール動等を抑制するため、車体とモータとの間にトルクロッドを介装させることがある。トルクロッドは、ロッド部の両端にゴムブッシュを保持するリング部を形成したもので、金属（アルミ合金やスチール）の鋳鍛造品や溶接構造品が一般的であったが、軽量化や生産性に優れる樹脂成型品（ポリアミド樹脂の射出成型品等）も出現している（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４２３３００８号公報
【特許文献２】特開２００５−８３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂製のトルクロッドは、金属製のものに較べて多くの長所を有するものの、軽量化と強度とを両立させる点では改善の余地が多く残されていた。すなわち、トルクロッドには高温となるエンジンルーム内に設置されることから所定の強度が求められるが、従来のものでは断面積を確保するためにその肉厚が大きくされ、十分な軽量化が図られていなかった。樹脂製トルクロッドは表面側のスキン層と内側のコア層とからなるが、コア層はスキン層に較べてその強度が低いことから、軽量化と強度との両立を図るためには、コア層に対するスキン層の割合を高める方法が有効である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のトルクロッドでは、リング部が一定の肉厚を有する円筒状となっているため、コア層に対するスキン層の割合が小さかった。また、特許文献２のトルクロッドでは、リング部に突出量のごく小さな３つのリブを設けているが、やはりコア層に対するスキン層の割合が小さかった。そのため、これらのトルクロッドで要求される強度を満たそうとすると、リング部の肉厚をいたずらに大きくしなければならず、十分な軽量化を実現することが難しかった。なお、このような問題を解決する方法として、リング部の外周に軸方向厚さのごく小さな（すなわち、ごく薄い）リブを多数設けることも考えられるが、この方法を採った場合には、溶融樹脂の流動抵抗によってリブに未充填の箇所が生じて引張強度が逆に低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、軽量化を実現しながら、十分な強度を確保したトルクロッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、自動車の車体（１）に対するエンジン（２）またはモータの支持に供される樹脂製のトルクロッド（１０）であって、棒状のロッド部（１３）の端部にブッシュ（１５）が内嵌するリング部（１１）を形成し、前記リング部が、筒状を呈するリング本体（２１）と、当該リング本体の外周面から径方向外側に突設されて周方向に延在する複数のリブ（２２）とを有し、前記リング本体の径方向厚さをＴとし、前記リブの軸方向厚さをＷとしたとき、Ｗ／Ｔを０．７〜１．０の範囲に設定した。
【０００８】
また、本発明のトルクロッドでは、前記径方向厚さＴを４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定すればよい。
【０００９】
また、本発明のトルクロッドでは、前記リング本体の一端側から他端側に向けて略一定の間隔をもって前記複数のリブを設ければよい。
【００１０】
また、本発明のトルクロッドでは、前記リング本体の軸方向長さをＬとし、前記複数のリブの軸方向中心間の寸法をＤとしたとき、Ｄ／Ｌを０．４より小さく設定すればよい。
【００１１】
また、本発明のトルクロッドは、ポリアミド樹脂を素材とすればよい。
【００１２】
また、本発明のトルクロッドは、前記ポリアミド樹脂を繊維強化すればよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リブやリング本体のジオメトリを適切に設定することにより、軽量化を実現しながら、十分な強度を確保したトルクロッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るトルクロッドの配置を示す概略図である。
【図２】実施形態に係るトルクロッドの側面図である。
【図３】実施形態に係るトルクロッドの平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿って見た第１リング部の拡大断面図である。
【図５】実施形態に係るリング本体およびリブのジオメトリ設定を示す表である。
【図６】実施形態に係るＷ／Ｔと強度との関係を示すグラフである。
【図７】実施形態に係るリング部の断面積と強度との関係を示すグラフである。
【図８】実施形態に係るリング本体の軸方向長さと破断応力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を乗用車用エンジンの支持に供されるトルクロッドに適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態の説明にあたっては、便宜上、図１中の左側を左方とし、上側を上方とし、紙面手前側を前方とする。
【００１６】
＜トルクロッドの構成＞
図１に示すように、自動車の車体１とエンジン２との間には、車体側ブラケット３とエンジン側ブラケット４とを介してトルクロッド１０が設置されている。なお、エンジン２は車体１の前部に形成されたエンジンルーム内に横置きに搭載されており、トルクロッド１０は車体１にエンジン２の前下部を支持させている。
【００１７】
トルクロッド１０は、繊維強化されたポリアミド樹脂を素材とする射出成型品であり、図２，図３に示すように、大径の第１リング部１１と、小径の第２リング部１２と、両リング部１１，１２を連結するロッド部１３とからなっている。第１リング部１１には第１ゴムブッシュ１５が嵌入し、この第１ゴムブッシュ１５の内筒１５ａが車体側ブラケット３に締結されている。また、第２リング部１２には第２ゴムブッシュ１６が嵌入し、この第２ゴムブッシュ１６の内筒１６ａがエンジン側ブラケット４に連結されている。
【００１８】
＜第１リング部＞
図４にも示すように、第１リング部１１は、円筒状のリング本体２１と、リング本体２１の外周面から突設された５枚のリブ２２とを有している。リブ２２は、一様の厚みを有する円環状のものであり、リング本体２１の上端から下端にかけて一定の間隔で配置されている。なお、図３に示すように、リブ２２は、第２リング部１２からロッド部１３にかけてなだらかに延設されている。
【００１９】
本実施形態（後述するジオメトリＧ４）の場合、リング本体２１の径方向厚さＴは６ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向厚さＷは４．５ｍｍに設定され、リング本体２１の軸方向長さＬは４０ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向中心間の寸法Ｄは、８ｍｍに設定され、リブ２２の径方向寸法ｔは６ｍｍに設定されている。そして、リング部１１の縦断面積Ｓは３７５ｍｍ２となる。
【００２０】
本発明者等は、図５〜図７に示すように、リング本体２１およびリブ２２のジオメトリ（上述した各寸法Ｔ，Ｗ，Ｄ，Ｔ，ｔ）をＧ１〜Ｇ６と様々に変化させながら、リング本体２１の強度を計測した。その結果、各図でＧ２〜Ｇ４で示す条件を満たす、すなわち、Ｗ／Ｔが０．７〜１．０の範囲で、Ｄ／Ｌが０．１より小さく、ＳがＬ×１０ｍｍ２より小さい場合において、軽量化を実現しながら高い強度（３０ｋＮ以上）が得られることが判明した。また、図８に示すように、同一の縦断面積Ｓでリング本体２１の径方向厚さＴを変化させて試験を行った結果、リング本体２１の径方向厚さＴを６ｍｍ以下とすることにより、コア層に対するスキン層の割合が十分に大きくなり、９０％以上の強度保持率が確保できることも判った。なお、リング本体２１の軸方向長さＬに２０を掛けた値（２０Ｌｍｍ２）よりも縦断面積Ｓを小さくすれば、重量が大きくなり過ぎず、軽量化の要求を満足させられることも判った。
【００２１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はエンジンを支持するトルクロッドに本発明を適用したものであるが、電気自動車や燃料電池自動車等のモータを支持するトルクロッドにも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、トルクロッドの素材として繊維強化されたポリアミド樹脂を採用したが、ポリアミド樹脂以外の樹脂を採用してもよいし、繊維強化されていないものを採用してもよい。また、リング本体やリブのジオメトリをはじめ、トルクロッドの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 車体
２ エンジン
３ 車体側ブラケット
４ エンジン側ブラケット
１０ トルクロッド
１１ 第１リング部（リング部）
１２ 第２リング部
１３ ロッド部
１５ 第１ゴムブッシュ（ブッシュ）
１６ 第２ゴムブッシュ
２１ リング本体
２２ リブ
Ｌ リング本体の軸方向長さ
Ｔ リング本体の径方向厚さ
Ｄ リブの軸方向中心間の寸法
Ｗ リブの軸方向厚さ
ｔ リブの径方向寸法
Ｓ 縦断面積
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンやモータの支持に供されるトルクロッドに係り、詳しくは軽量化を実現しながら、十分な強度を確保する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載した自動車では、加減速走行時等におけるエンジンのロール動を抑制するため、車体とエンジンとの間にトルクロッドを介装させたものが多い。また、電気自動車においても、モータのロール動等を抑制するため、車体とモータとの間にトルクロッドを介装させることがある。トルクロッドは、ロッド部の両端にゴムブッシュを保持するリング部を形成したもので、金属（アルミ合金やスチール）の鋳鍛造品や溶接構造品が一般的であったが、軽量化や生産性に優れる樹脂成型品（ポリアミド樹脂の射出成型品等）も出現している（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４２３３００８号公報
【特許文献２】特開２００５−８３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂製のトルクロッドは、金属製のものに較べて多くの長所を有するものの、軽量化と強度とを両立させる点では改善の余地が多く残されていた。すなわち、トルクロッドには高温となるエンジンルーム内に設置されることから所定の強度が求められるが、従来のものでは断面積を確保するためにその肉厚が大きくされ、十分な軽量化が図られていなかった。樹脂製トルクロッドは表面側のスキン層と内側のコア層とからなるが、コア層はスキン層に較べてその強度が低いことから、軽量化と強度との両立を図るためには、コア層に対するスキン層の割合を高める方法が有効である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のトルクロッドでは、リング部が一定の肉厚を有する円筒状となっているため、コア層に対するスキン層の割合が小さかった。また、特許文献２のトルクロッドでは、リング部に突出量のごく小さな３つのリブを設けているが、やはりコア層に対するスキン層の割合が小さかった。そのため、これらのトルクロッドで要求される強度を満たそうとすると、リング部の肉厚をいたずらに大きくしなければならず、十分な軽量化を実現することが難しかった。なお、このような問題を解決する方法として、リング部の外周に軸方向厚さのごく小さな（すなわち、ごく薄い）リブを多数設けることも考えられるが、この方法を採った場合には、溶融樹脂の流動抵抗によってリブに未充填の箇所が生じて引張強度が逆に低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、軽量化を実現しながら、十分な強度を確保したトルクロッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、自動車の車体（１）に対するエンジン（２）またはモータの支持に供される樹脂製のトルクロッド（１０）であって、棒状のロッド部（１３）の端部にブッシュ（１５）が内嵌するリング部（１１）を形成し、前記リング部が、筒状を呈するリング本体（２１）と、当該リング本体の外周面から径方向外側に突設されて周方向に延在する複数のリブ（２２）とを有し、前記リング本体の径方向厚さをＴとし、前記リブの軸方向厚さをＷとしたとき、Ｗ／Ｔを０．７〜１．０の範囲に設定した。
【０００８】
また、本発明のトルクロッドでは、前記径方向厚さＴを４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定すればよい。
【０００９】
また、本発明のトルクロッドでは、前記リング本体の一端側から他端側に向けて略一定の間隔をもって前記複数のリブを設ければよい。
【００１０】
また、本発明のトルクロッドでは、前記リング本体の軸方向長さをＬとし、前記複数のリブの軸方向中心間の寸法をＤとしたとき、Ｄ／Ｌを０．４より小さく設定すればよい。
【００１１】
また、本発明のトルクロッドは、ポリアミド樹脂を素材とすればよい。
【００１２】
また、本発明のトルクロッドは、前記ポリアミド樹脂を繊維強化すればよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リブやリング本体のジオメトリを適切に設定することにより、軽量化を実現しながら、十分な強度を確保したトルクロッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るトルクロッドの配置を示す概略図である。
【図２】実施形態に係るトルクロッドの側面図である。
【図３】実施形態に係るトルクロッドの平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿って見た第１リング部の拡大断面図である。
【図５】実施形態に係るリング本体およびリブのジオメトリ設定を示す表である。
【図６】実施形態に係るＷ／Ｔと強度との関係を示すグラフである。
【図７】実施形態に係るリング部の断面積と強度との関係を示すグラフである。
【図８】実施形態に係るリング本体の軸方向長さと破断応力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を乗用車用エンジンの支持に供されるトルクロッドに適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態の説明にあたっては、便宜上、図１中の左側を左方とし、上側を上方とし、紙面手前側を前方とする。
【００１６】
＜トルクロッドの構成＞
図１に示すように、自動車の車体１とエンジン２との間には、車体側ブラケット３とエンジン側ブラケット４とを介してトルクロッド１０が設置されている。なお、エンジン２は車体１の前部に形成されたエンジンルーム内に横置きに搭載されており、トルクロッド１０は車体１にエンジン２の前下部を支持させている。
【００１７】
トルクロッド１０は、繊維強化されたポリアミド樹脂を素材とする射出成型品であり、図２，図３に示すように、大径の第１リング部１１と、小径の第２リング部１２と、両リング部１１，１２を連結するロッド部１３とからなっている。第１リング部１１には第１ゴムブッシュ１５が嵌入し、この第１ゴムブッシュ１５の内筒１５ａが車体側ブラケット３に締結されている。また、第２リング部１２には第２ゴムブッシュ１６が嵌入し、この第２ゴムブッシュ１６の内筒１６ａがエンジン側ブラケット４に連結されている。
【００１８】
＜第１リング部＞
図４にも示すように、第１リング部１１は、円筒状のリング本体２１と、リング本体２１の外周面から突設された５枚のリブ２２とを有している。リブ２２は、一様の厚みを有する円環状のものであり、リング本体２１の上端から下端にかけて一定の間隔で配置されている。なお、図３に示すように、リブ２２は、第２リング部１２からロッド部１３にかけてなだらかに延設されている。
【００１９】
本実施形態（後述するジオメトリＧ４）の場合、リング本体２１の径方向厚さＴは６ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向厚さＷは４．５ｍｍに設定され、リング本体２１の軸方向長さＬは４０ｍｍに設定され、リブ２２の軸方向中心間の寸法Ｄは、８ｍｍに設定され、リブ２２の径方向寸法ｔは６ｍｍに設定されている。そして、リング部１１の縦断面積Ｓは３７５ｍｍ２となる。
【００２０】
本発明者等は、図５〜図７に示すように、リング本体２１およびリブ２２のジオメトリ（上述した各寸法Ｔ，Ｗ，Ｄ，Ｔ，ｔ）をＧ１〜Ｇ６と様々に変化させながら、リング本体２１の強度を計測した。その結果、各図でＧ２〜Ｇ４で示す条件を満たす、すなわち、Ｗ／Ｔが０．７〜１．０の範囲で、Ｄ／Ｌが０．１より小さく、ＳがＬ×１０ｍｍ２より小さい場合において、軽量化を実現しながら高い強度（３０ｋＮ以上）が得られることが判明した。また、図８に示すように、同一の縦断面積Ｓでリング本体２１の径方向厚さＴを変化させて試験を行った結果、リング本体２１の径方向厚さＴを６ｍｍ以下とすることにより、コア層に対するスキン層の割合が十分に大きくなり、９０％以上の強度保持率が確保できることも判った。なお、リング本体２１の軸方向長さＬに２０を掛けた値（２０Ｌｍｍ２）よりも縦断面積Ｓを小さくすれば、重量が大きくなり過ぎず、軽量化の要求を満足させられることも判った。
【００２１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はエンジンを支持するトルクロッドに本発明を適用したものであるが、電気自動車や燃料電池自動車等のモータを支持するトルクロッドにも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、トルクロッドの素材として繊維強化されたポリアミド樹脂を採用したが、ポリアミド樹脂以外の樹脂を採用してもよいし、繊維強化されていないものを採用してもよい。また、リング本体やリブのジオメトリをはじめ、トルクロッドの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 車体
２ エンジン
３ 車体側ブラケット
４ エンジン側ブラケット
１０ トルクロッド
１１ 第１リング部（リング部）
１２ 第２リング部
１３ ロッド部
１５ 第１ゴムブッシュ（ブッシュ）
１６ 第２ゴムブッシュ
２１ リング本体
２２ リブ
Ｌ リング本体の軸方向長さ
Ｔ リング本体の径方向厚さ
Ｄ リブの軸方向中心間の寸法
Ｗ リブの軸方向厚さ
ｔ リブの径方向寸法
Ｓ 縦断面積
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車体に対するエンジンまたはモータの支持に供される樹脂製のトルクロッドであって、
棒状のロッド部の端部にブッシュが内嵌するリング部を形成し、
前記リング部が、筒状を呈するリング本体と、当該リング本体の外周面から径方向外側に突設されて周方向に延在する複数のリブとを有し、
前記リング本体の径方向厚さをＴとし、前記リブの軸方向厚さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｔを０．７〜１．０の範囲に設定したことを特徴とするトルクロッド。
【請求項２】
前記径方向厚さＴを４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする、請求項１に記載されたトルクロッド。
【請求項３】
前記リング本体の一端側から他端側に向けて略一定の間隔をもって前記複数のリブを設けたことを特徴とする、請求項１に記載されたトルクロッド。
【請求項４】
前記リング本体の軸方向長さをＬとし、前記複数のリブの軸方向中心間の寸法をＤとしたとき、
Ｄ／Ｌを０．４より小さく設定したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたトルクロッド。
【請求項５】
ポリアミド樹脂を素材とすることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたトルクロッド。
【請求項６】
前記ポリアミド樹脂を繊維強化したことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたトルクロッド。
【請求項１】
自動車の車体に対するエンジンまたはモータの支持に供される樹脂製のトルクロッドであって、
棒状のロッド部の端部にブッシュが内嵌するリング部を形成し、
前記リング部が、筒状を呈するリング本体と、当該リング本体の外周面から径方向外側に突設されて周方向に延在する複数のリブとを有し、
前記リング本体の径方向厚さをＴとし、前記リブの軸方向厚さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｔを０．７〜１．０の範囲に設定したことを特徴とするトルクロッド。
【請求項２】
前記径方向厚さＴを４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする、請求項１に記載されたトルクロッド。
【請求項３】
前記リング本体の一端側から他端側に向けて略一定の間隔をもって前記複数のリブを設けたことを特徴とする、請求項１に記載されたトルクロッド。
【請求項４】
前記リング本体の軸方向長さをＬとし、前記複数のリブの軸方向中心間の寸法をＤとしたとき、
Ｄ／Ｌを０．４より小さく設定したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたトルクロッド。
【請求項５】
ポリアミド樹脂を素材とすることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたトルクロッド。
【請求項６】
前記ポリアミド樹脂を繊維強化したことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたトルクロッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１３２５８（Ｐ２０１１−２１３２５８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８３９５８（Ｐ２０１０−８３９５８）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]