説明

レバー部材およびその製造方法

【課題】作用する曲げモーメントに対する耐久性を有し、質量の増加や設置スペースの拡大を抑制したレバー部材を低コストで提供する。
【解決手段】板厚がテーパー状に変化した段差部を有する鋼板を素材とし、所望サイズに切断することにより、支点を中心として一端を動かすことにより他端に接続された部品を移動させる、板幅が一定な板状レバー部材であって、部品に接続された他端から支点にかけて前記レバー部材の板厚を、支点側が厚くなるように段差が設けられ、かつ当該段差の板厚がテーパー状に変化されたレバー部材を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、支点を中心として一端を動かすことにより他端に接続された部品を移動させるレバー部材の形状に関する。
【背景技術】
【0002】
家電製品や自動車のブレーキ、接点材料あるいは自動車のクラッチなどに見られるようなレバーは、支点を中心として一端を動かすことにより、他端に接続されている部品を移動させて装置の制御や電気信号を送るために使用されている。
このようなレバーは、例えば図1に示すように、支点1を中心として、レバー2を手動で操作し、操作側3を目的の位置に移動させ、それによって接続側4に接続されている部品5を作動させることにより装置6の稼動状態を変更させるような伝達機能がある。
その代表的なものとして、自動車の変速機を操作するシフトレバーが挙げられる。
【0003】
シフトレバーは、一端を手動で操作することによって他端に接続されている軸を移動させ、それによって軸に連結されているギアや自動変速機への伝達部品が移動して自動車の走行状態を変更させている。この場合、自動車の走行状態が不安定にならないように、つまり軸に連結されているギアや自動変速機への動作伝達部品が規定位置を保つようにシフトレバーの手動操作側は規定した位置で固定されている。そのため、シフトレバーの他端には、規定位置から外れるような反力が作用し、支点を介して曲げモーメントが働くが、その曲げモーメントは支点側で最も大きく作用することになる。
【0004】
また、例えば自動車の変速機などにあっては、当該変速機の占有スペースを極力狭くするために、適宜曲げられたレバー部材が配されている。例えば支点となるリテーナに接続された支点から部品に接続された他端側までの間の複数箇所で曲げられたレバー部材が用いられている。しかも、操作側からの動力を正しく伝達させるために、レバー部材はリテーナへの接続部位と他端側部位とが略平行になるように、複数の箇所で曲げられている。
【0005】
このようにレバー部材には、曲げモーメントが作用することから、その部材の剛性が強くないと、レバー部材自身の耐久性が低下するとともに、レバー部材を操作することによって機能させる装置を所望通り動作できなくなったり、電気接点のような場合は接点不良を起こしたりするおそれがある。
このような問題を解決するために、特許文献1では、レバー部材を断面コの字状にして剛性を保たせることが提案されている。また、特許文献2では、2枚の板の一方を接合して他方を二股状に開くような形状にして接続側からの曲げモーメントを分散させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭61−64289号公報
【特許文献2】特開2004−19623号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1で提案された方法を採用すると、レバー部材の素材を断面コの字状に成形する工程が増加して生産コストが高くなるとともに、断面コの字状にした分のスペースを確保しなければならないために、設計の自由度が低下するという問題が生じる。また、特許文献2で提案された方法は、同じ板厚の素材を接合する必要があることから、レバー部材の質量が増加し、自動車のレバー部材として適用するような場合には、燃費が悪くなって、燃費向上のための軽量化の方向と逆行することになる。また、二股形状にしていることから、この場合も、その形状分のスペースが必要であり、設計の自由度が低下するという問題が発生する。
【0008】
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、作用する曲げモーメントに対する耐久性を有し、質量の増加や設置スペースの拡大を抑制したレバー部材を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のレバー部材は、その目的を達成するため、支点を中心として一端を動かすことにより他端に接続された部品を移動させる、板幅が一定な板状レバー部材であって、部品に接続された他端から支点にかけて前記レバー部材の板厚を、支点側が厚くなるように段差が設けられ、かつ当該段差の板厚がテーパー状に変化されていることを特徴とする。
曲げ部を2箇所以上有するレバー部材であっては、支点側の平坦部と他端側の平坦部が略平行な形状であり、支点から他端側の平坦部直前の曲げ部までは板厚を厚くし、テーパー状の段差部を介して他端側の板厚を薄くしたものが好ましい。
また、本発明のレバー部材は、板厚がテーパー状に変化した段差部を有する鋼板を素材とし、所望サイズに切断した後、必要に応じてさらに所望形状に曲げることにより製造される。
【発明の効果】
【0010】
本発明の板幅が一定な板状レバー部材は、曲げモーメントが最も大きく作用する部品接続側のレバーにおいて、支点側の板厚を厚く、接続側となる他端の厚さを比較的薄くしている。このため、レバー部材としての耐力を十分に確保しつつ、レバー部材の軽量化が可能となる。しかも板厚を段階状ではなくテーパー状に変化させているので、曲げモーメントが局所的に作用して応力集中するような現象を抑制することができる。
また、素材として板厚変化がテーパー状となった鋼板を用いることにより、平坦な鋼板からテーパー状の板厚変化させる加工を施すことなく所望のレバー部材が得られるので、生産コストをより一層低減させたレバー部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】レバー部材の形状および作用を説明する模式図
【図2】実施例で用いたレバー部材の基本形状を説明する図
【図3】実施例で用いた、板厚を各種変更したレバー部材の斜視図
【図4】実施例で行った変形試験の形態を説明する図
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明者等は、板幅が一定な板状レバー部材の一端の操作部側から他端の接続側にわたる板厚分布を種々変更し、それらのレバー部材に、操作側となる一端を固定して接続側となる他端に一定量の水平力を加えて曲げモーメントを与えた場合のレバー部材の変形量を測定して、最適な板厚分布を検討した。
詳細は、実施例の記載に譲るが、支点を中心として操作部側である一端を動かすことにより他端に接続された部品を移動させる板幅が一定な板状レバー部材であっては、部品に接続された他端から支点にかけて前記レバー部材の板厚を、支点側が厚くなるように段差が設けられ、かつ当該段差の板厚がテーパー状に変化されていることが好ましいことが判明した。
【0013】
一端の操作部側から他端の接続側にわたって板厚が一定な場合、板厚が薄いと軽量化は図れるが剛性低下によりレバー部材の変形量が多くなり、板厚が厚いとレバー部材の変形量は小さくなるが重量増となり、板厚変更による軽量化とレバー部材強度維持の両立は困難である。
【0014】
これに対して、接続側レバーの支点側の板厚を接続側端部の板厚と比較して厚くし、板厚の変化を階段状に与えた場合は、板厚の厚い部分で強度を補いながら薄肉部で軽量化ができるため、軽量化とレバー部材強度向上の両立が図られる。しかしながら、繰り返し荷重が付加されると、板厚が変化する階段状部分の境界部に曲げ応力が集中することにより、疲労破壊に至ることがある。そこで、板厚を階段状に変化させるのではなくテーパー状に変化させることで、板厚変化部における応力集中を分散し、疲労強度を高める必要がある。
【0015】
ところで、例えば自動車の変速機などにあっては、当該変速機の占有スペースを極力狭くするために、適宜曲げられたレバー部材が配されている。例えば支点となるリテーナに接続された支点から部品に接続された他端側までの間の複数箇所で曲げられたレバー部材が用いられている。しかも、操作側からの動力を正しく伝達させるために、レバー部材はリテーナへの接続部位と他端側部位とが略平行になるように、複数の箇所で曲げられている。
このように、複数の箇所で曲げられたレバー部にあっては、複数個所の曲げの内の支点側から曲げが施された部位までの板厚を厚くし、テーパー状の段差部を介して他端側の板厚を薄くしたものが好ましい。
【実施例】
【0016】
図2に示す、外径20mm,肉厚が3mmで長さ30mmの鋼製のパイプを支点軸とし、操作側に幅30mm、長さ60mmで板厚3mmのレバーを有し、幅25mm、全長150.6mmの平坦な普通鋼材を、支点軸からそれぞれ27.8mm,50.6mmの位置で最小曲率半径10mmで角度45度の2箇所の曲げ部を設けた形状の普通鋼製の板状レバー部材について、部分的に種々板厚を変えて部品重量と部材の変形量や疲労強度について調査した。
なお、板厚の異なるレバー部材は、幅方向で半径の異なるロールを用いて圧延により板厚段差をつけた素材から板を幅25mmの板を切り出し、2箇所の曲げ加工を行うことで成形した。
【0017】
図3に示すように、試験片形状として、A型はレバー部材の板厚が一定のものであり、B型はレバー部材の軸側から最初の曲げ部までの板厚を厚くしたものであり、C型はレバー部材の2番目の曲げ部までの板厚を厚くしたものであり、さらにD型は2番目までの板厚を厚くしてかつ厚肉部と薄肉部の間に10mmのテーバー部を有した形状である。
表1には、試験に用いたレバー部材の薄肉部および厚肉部の板厚とレバー部材の重量を示す。なお表1においては、レバー部の板厚が一定であるA型については厚肉部の欄にレバー部の板厚および長さを示し、薄肉部の該当部を0と表記している。
評価は、図4に示すように、パイプ部を固定した上で、レバー部材の一端に100Nの水平荷重を加えて曲げモーメントを与え、水平力を付加した部位の変形状況を調べた。また、−100Nと100Nの荷重を繰り返し40000回付与した場合の疲労強度について評価した。
その結果を表2に示す。
なお、表2中、重量比、変形比率に関しては、板厚6mmの素材を用い、形状をA型とした試験No.2を基準としている。
【0018】
No.2を基準として、一定板厚の場合は板厚を薄くするとNo.1のように変形比率や疲労試験で不合格となり、板厚を厚くするとNo.3のように変形比率や疲労試験では合格となるが重量増となり、総合判定で不合格となる。また、操作側から最初の曲げ部までの板厚を厚くしてそれ以降の部分を薄くした場合は、No.4に示すように変形を抑制することができない。さらに最終曲げ部まで板厚を厚くして、それ以降の板厚を薄くした場合で階段状に接続した場合は、No.5〜7のように変形を抑制することができるが、応力集中により疲労試験で不合格となる。本発明例である,最終曲げ部まで板厚を厚くして、それ以降の板厚を薄くした場合でテーパー状に接続した場合は、No.8〜10のように重量比を低減しながら変形を抑制した上、接続部の応力集中をテーパー部で避けることにより疲労試験にも満足するレバー部材であることがわかる。
【0019】
【表1】

【0020】
【表2】

【符号の説明】
【0021】
1:支点 2:レバー 3:操作側 4:接続側
5:接続側に接続されている部品 6:駆動させる装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
支点を中心として一端を動かすことにより他端に接続された部品を移動させる、板幅が一定な板状レバー部材であって、部品に接続された他端から支点にかけて前記レバー部材の板厚を、支点側が厚くなるように段差が設けられ、かつ当該段差の板厚がテーパー状に変化されていることを特徴とするレバー部材。
【請求項2】
前記レバー部材が、曲げ部を2箇所以上有し、支点側の平坦部と他端側の平坦部が略平行な形状であり、支点から他端側の平坦部直前の曲げ部までは板厚を厚くし、テーパー状の段差部を介して他端側の板厚を薄くした請求項1に記載のレバー部材。
【請求項3】
板厚がテーパー状に変化した段差部を有する鋼板を素材とし、所望サイズに切断することを特徴とする請求項1に記載のレバー部材の製造方法。
【請求項4】
板厚がテーパー状に変化した段差部を有する鋼板を素材とし、所望サイズに切断した後、所望形状に曲げることを特徴とする請求項2に記載のレバー部材の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−223286(P2010−223286A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−69599(P2009−69599)
【出願日】平成21年3月23日(2009.3.23)
【出願人】(000004581)日新製鋼株式会社 (1,178)
【Fターム(参考)】