JP2009101932A - サスペンションアーム - Google Patents

Abstract

【課題】強度および車輪を支持する部材の取付性を両立したサスペンションアームを提供する。
【解決手段】サスペンションアーム１０は、統合アーム１２ａの先端に第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇを有する。第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇは、車輪を支持するキャリアに圧入されるボールジョイント２４を挟持する。サスペンションアーム１０のアーム１２は、板金にプレス加工が施されることにより形成される。第１挟持部１２ｆは、固定端側の挟持方向の厚みが、第２挟持部１２ｇよりも厚くなるよう形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明はサスペンションアームに関し、特に、車輪を支持する車輪支持部材を挟持する一対の挟持部を備えるサスペンションアームに関する。

サスペンションアームは、ブッシュやボールジョイントを介して、車輪を支持するキャリアを揺動可能に支持する。ここで、第１腕と第２腕を有し、第２腕に曲げ剛性を増強する補強部材を設け、第２腕の振動を低減させる後輪サスペンションアームが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、サスペンションアームの端部を支持する後側取付ベースの板厚を前側取付ベースよりも厚く設定することで、前者の剛性を後者の剛性よりも高くしたサスペンションメンバ構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、アッパメンバプレートの前縁の端部を延設してロアアームブラケットの背面上に重ねて溶接し、ロアアームブラケットの前縁の剛性を溶接箇所から急変させるサスペンションクロスメンバが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平８−１９７９２３号公報 特開２００５−１４７３７号公報 特開２００５−３１３８３４号公報

ボルトおよびナットにて締結して一対の挟持部を互いの間隔が狭まる方向に微小に変形させることにより、ブッシュやボールジョイントを挟持するサスペンションアームが知られている。このようなサスペンションアームでは、締結時に挟持部を微小に変形させてブッシュやボールジョイントを挟持する。一方、車輪には前後方向に大きな力がかかる場合あるため挟持部にも強度が必要とされる。このため、挟持部全体の剛性を低くすると、締結は容易になるが挟持部の強度を確保することは困難となる。一方、挟持部全体の剛性を高めると、挟持部の強度を上げることはできるが、締め付けトルクを高く設定する必要が生じることから締結がしにくくなるおそれがある。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、強度および車輪を支持する部材の取付性を両立したサスペンションアームを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンションアームは、車輪を支持する車輪支持部材を挟持する一対の挟持部を備えるサスペンションアームにおいて、一対の挟持部は、挟持方向への一方の剛性が他方よりも高くなるよう形成される。

この態様によれば、締結時は剛性が低い方の挟持部が適度に変形して車輪支持部材を挟持することができる。また、締結後は剛性が高い方の挟持部で車輪支持部材を適切に支持することができる。このため、車輪支持部材の取付作業の容易性とサスペンションアームの強度とを両立させることができる。

一対の挟持部は、各々の一端が自由端とされ各々の他端が固定端とされると共に、当該他端周辺における一方の挟持方向の厚みが他方よりも厚く形成されることにより、挟持方向への一方の剛性が他方よりも高くなるよう形成されてもよい。

例えば、車輪が凸部に乗り上げるなどした場合、車輪支持部材に外力が与えられる。このとき一対の挟持部の各々は、固定端周辺において高い応力がかかることになる。このように一方の挟持部の固定端周辺の厚みを厚くすることにより、一方の挟持部の強度を簡易に確保することができる。

一対の挟持部は、平板に曲げ加工またはプレス加工が施されることにより形成されてもよい。この態様によれば、鋳造や鍛造によって挟持部を形成する場合に比べコストを低減させることができる。

本発明によれば、強度および車輪を支持する部材の取付性を両立したサスペンションアームを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るサスペンションアーム１０の全体的な構成を示す上面図である。サスペンションアーム１０は、アーム１２、第１連結部１４、および第２連結部１６を有する。

アーム１２は、統合アーム１２ａ、およびアーム１２から二股に分岐して構成される第１アーム１２ｂと第２アーム１２ｃによって構成される。第１連結部１４および第２連結部１６は、内筒と外筒との間にゴムブッシュが配置され構成されている。第１アーム１２ｂの端部には第１連結部１４が結合され、第２アーム１２ｃの端部には第２連結部１６が結合される。このとき、第１連結部１４と第２連結部１６とは同軸となるよう配置される。サスペンションアーム１０は、第１連結部１４および第２連結部１６が車両本体に設けられたサスペンションメンバに回動可能に支持されることにより、車両本体に揺動可能に支持される。本実施形態では、第１連結部１４が車両後方側、第２連結部１６が車両前方側となるようサスペンションアーム１０が配置される。

図２は、図１の領域Ｐの拡大図であり、図３は、図１の視点Ｑからサスペンションアーム１０を見た図である。以下、図２および図３の双方に関連して統合アーム１２ａの先端部分の構造について詳細に説明する。

まず図３に示すように、アーム１２はアッパーフレーム２６とロアフレーム２８とを結合して構成されている。具体的には、アッパーフレーム２６は、板金をプレス加工にて断面がコ字状になるように加工される。ロアフレーム２８もまた、板金をプレス加工にて断面がコ字状になるように加工される。アッパーフレーム２６およびロアフレーム２８は、コ字の２つの端部同士をアーク溶接で溶接することにより相互に固着される。このように板金をプレス加工した部材を組み合わせてアーム１２を構成することにより、強度を確保しつつ低コストのアーム１２を得ることが可能となる。

次に図２に示すように、アッパーフレーム２６の統合アーム１２ａを構成する部分の端部には上切り欠き部１２ｄが設けられている。上切り欠き部１２ｄは、端部がＵ字状になるよう統合アーム１２ａの延在方向と平行に延在して設けられている。また、ロアフレーム２８の統合アーム１２ａを構成する部分の端部には、下切り欠き部１２ｅが設けられている。下切り欠き部１２ｅもまた端部がＵ字状になるよう、統合アーム１２ａの延在方向と平行に延在して設けられている。この結果、統合アーム１２ａの先端部には第１挟持部１２ｆと第２挟持部１２ｇが構成される。

第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇの互いに対向する面の間に、ボールジョイント２４が配置される。第１挟持部１２ｆと第２挟持部１２ｇとの間にボールジョイント２４が配置された状態で、第１挟持部１２ｆ側のアッパーフレーム２６の挿通孔からボルト２０が挿通され、第２挟持部１２ｇ側のアッパーフレーム２６の挿通孔から突出した部分がナット２２によって締結される。こうしてボールジョイント２４が第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇによって挟持される。

ボールジョイント２４は相対的に回転可能な内筒と外筒によって構成されており、外筒は車輪を支持するキャリア（図示せず）に圧入されている。なお、ボールジョイントは公知の部材であるため、その構成に関する詳細な説明は省略する。ボールジョイント２４は、内筒が第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇによって挟持されるため、キャリアはボールジョイント２４を介して揺動可能にサスペンションアーム１０に支持される。なお、ボールジョイント２４に代えてゴムなどの弾性体により形成されたブッシュを含むブッシュユニットが用いられてもよい。

キャリアは、揺動中心から上方に延在するアーム（図示せず）を有している。上切り欠き部１２ｄは、このアームとの干渉を回避するために設けられたものである。上切り欠き部１２ｄは、アームとの干渉を回避するために大きく切り欠かれている。このため、統合アーム１２ａの先端部の強度を確保すべく、アッパーフレーム２６には、ロアフレーム２８よりも厚い板厚の板金が採用されている。具体的には、アッパーフレーム２６とロアフレーム２８との板厚比は、約５：４とされている。

また、第１挟持部１２ｆと第２挟持部１２ｇは、相互に対向する面同士の距離がボールジョイント２４よりも微小に長くなるよう形成されている。第１挟持部１２ｆと第２挟持部１２ｇとの間にボールジョイント２４が配置されボルト２０およびナット２２によって締結されるとき、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇが微小に変形してボールジョイント２４を挟持する。このとき、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇの上方と下方を同様に変形させるため、キャリアと干渉しないがロアフレーム２８の上切り欠き部１２ｄに対向する部分に下切り欠き部１２ｅが設けられている。上切り欠き部１２ｄよりも小さく形成されており、具体的には、下切り欠き部１２ｅの切り欠き深さは上切り欠き部１２ｄの切り欠き深さの約３分の２とされている。

車両走行中に車輪が凸部に乗り上げる場合がある。このとき、車輪には進行方向とは逆の方向へ外力が与えられる。この外力は、キャリアを介してサスペンションアーム１０に伝達される。このため、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇには、車両前後方向、すなわちボールジョイント２４を挟持する挟持方向に外力が与えられた場合の強度が要求される。

ここで、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇは一端が自由端となり他端が固定端となっており、挟持方向に外力が与えられた場合は固定端を中心に折れ曲がるように変形する。ここで、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇにおける固定端の位置は、上面では上切り欠き部１２ｄの終端部の位置となる。したがって、円弧状に形成された上切り欠き部１２ｄ終端部の周辺が、応力が高くなる高応力部１２ｈとなる。

この高応力部１２ｈにおける応力を抑制すべく、本実施形態に係るアーム１２には段差部１２ｉが設けられている。段差部１２ｉは、第１挟持部１２ｆの固定端周辺における挟持方向の厚みが、第１挟持部１２ｆの他の部分よりも厚くなるよう、第１挟持部１２ｆの後方の面が盛り上げられて形成される。このように第１挟持部１２ｆの固定端周辺に段差が設けられることにより、高応力部１２ｈにかかる応力を低減させることができる。このため、第１挟持部１２ｆの強度を高めることが可能となる。

一方、上述した通り、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇが微小に変形することによりボールジョイント２４が挟持される。このため、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇの剛性を全体的に上げると、ボルト２０またはナット２２の締め付けトルクを高く設定する必要が生じることから、締結作業の容易性を低下させるおそれがある。このため、段差部１２ｉは第１挟持部１２ｆの固定端にしか設けられず、第２挟持部１２ｇの固定端には設けられていない。この結果、第１挟持部１２ｆおよび第２挟持部１２ｇは、固定端周辺の挟持方向の厚みは、第２挟持部１２ｇよりも第１挟持部１２ｆの方が厚くなり、挟持方向への第１挟持部１２ｆの剛性が第２挟持部１２ｇよりも高くなるよう形成されている。

このように挟持方向への第１挟持部１２ｆの剛性が第２挟持部１２ｇよりも高くなるよう形成されることにより、ボルト２０およびナット２２の締結時には第２挟持部１２ｇを大きく変形させてボールジョイント２４を挟持することができ、ボルト２０およびナット２２の締結トルクの増加を抑制することができる。なお、第１挟持部１２ｆにおいて固定端周辺にのみ段差部１２ｉを設けたのは、ボルト２０およびナット２２の締結時に第１挟持部１２ｆも適切に変形させるためである。

また、車両は後進するよりも前進する機会が多い。このため、サスペンションアーム１０には車両後方に向かうが力が、車両前方に向かう力よりも頻繁に与えられる。このため、段差部１２ｉは、車両後方側に位置する第１挟持部１２ｆに設けられる。このように、車両後方側に位置する第１挟持部１２ｆの挟持方向の剛性を、車両前方側に位置する第２挟持部１２ｇよりも高めることにより、車両後方に向かう力が与えられたときの強度を特に高めることが可能となる。

また、高応力部１２ｈの応力を低減させるため、先端部よりも上端部を所定の長さだけ引っ込ませるようアッパーフレーム２６が形成されている。具体的には、先端から上切り欠き部１２ｄの終端までの距離に対し、先端からアッパーフレーム２６の上端までの距離が５分の１となるようアッパーフレーム２６が形成されている。これにより、アッパーフレーム２６上面の高応力部１２ｈからアッパーフレーム２６の上端部までの距離を縮め、高応力部１２ｈの応力を低減させることが可能となる。なお、アッパーフレーム２６の上端部を引っ込ませることにより形成されるピン角１２ｊは、応力集中を避けるためにＲがとられ円弧状に形成されている。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

本実施形態に係るサスペンションアームの全体的な構成を示す上面図である。 図１の領域Ｐの拡大図である。 図１の視点Ｑからサスペンションアームを見た図である。

符号の説明

１０ サスペンションアーム、 １２ アーム、 １２ａ 統合アーム、 １２ｂ 第１アーム、 １２ｃ 第２アーム、 １２ｄ 上切り欠き部、 １２ｅ 下切り欠き部、 １２ｆ 第１挟持部、 １２ｇ 第２挟持部、 １２ｈ 高応力部、 １２ｉ 段差部、 １２ｊ ピン角、 １４ 第１連結部、 １６ 第２連結部、 ２０ ボルト、 ２２ ナット、 ２４ ボールジョイント、 ２６ アッパーフレーム、 ２８ ロアフレーム。

Claims (3)

1. 車輪を支持する車輪支持部材を挟持する一対の挟持部を備えるサスペンションアームにおいて、
   前記一対の挟持部は、挟持方向における一方の剛性が他方よりも高くなるよう形成されることを特徴とするサスペンションアーム。
2. 前記一対の挟持部は、各々の一端が自由端とされ各々の他端が固定端とされると共に、当該他端周辺における一方の挟持方向の厚みが他方よりも厚く形成されることにより、挟持方向における一方の剛性が他方よりも高くなるよう形成されることを特徴とする請求項１に記載のサスペンションアーム。
3. 前記一対の挟持部は、平板に曲げ加工またはプレス加工が施されることにより形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンションアーム。

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