JP2013189125A - アーム部材支持構造、サスペンションメンバ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、アーム部材を支持するサスペンションメンバの剛性を効率的に向上することが可能なアーム部材支持構造、サスペンションメンバを提供すること。
【解決手段】ロアアーム２を支持するサスペンションメンバであって、本体部材１０と、側部材２０と、前記側部材２０に形成され、前記ロアアーム２を上下から支持する上下側支持壁部２２、２７と、前記上下側支持壁部２２、２７と車体側とを接続する上下側接続壁部２３、２８とを備え、前記上下側接続壁部２３、２８の少なくともいずれかは、車体の長手方向と直交する断面における前記車体の幅方向中央側が、前記取付ボルト４の軸線Ｏと直交する面Ｓに対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車のアーム部材を支持するアーム部材支持構造、サスペンションメンバに関する。

一般に、車両のサスペンションは、左右の車輪間に配置されて、サスペンションを構成するサブフレーム等のサスペンションメンバを有している。このサスペンションメンバは、車体と連結されるとともに、ロアアーム及びナックルを介して車輪と連結されている。そこで、サスペンションメンバは、車輪から伝達される前後左右あるいは上下方向の力を安定して支持するための充分な剛性を備えることが必要である。

従来、サスペンションメンバは、例えば、図６（A）に示すように、上部壁部１１２A及びフランジ部１１２Ｂを有するアッパープレート１１１Ａと、下部壁部１１６A及びフランジ部１１６Ｂを有するロアプレート１１１Ｂとを連結して構成した本体部材１１０と、本体部材１１０の車体幅方向両側部にそれぞれ連結された側部材１２０とを備えている。本体部材１１０及び側部材１２０は、それぞれプレス加工により形成されている。

側部材１２０は、アッパープレート１２１Ａとロアプレート１２１Ｂとを備え、アッパープレート１２１Ａに形成された上側支持壁部１２２と、ロアプレート１２１Ｂに形成された下側支持壁部１２７の間には、ロアアーム１０２の基端側ボス部１０２Ａが配置されている。
ロアアーム１０２の基端側ボス部１０２Ａは、緩衝ブッシュ１０３内に挿通された取付ボルト１０４を介して、上側支持壁部１２２及びロアプレート１２１Ｂに支持され、鉛直軸線回りに回動可能とされている。

上側支持壁部１２２は、上側接続壁部１２３の傾斜部の下端に接続されて上側接続壁部１２３介して本体部材１１０と連結されるとともに、車体外方側に形成された開口壁部１２４の傾斜部の下端に連結されている。

下側支持壁部１２７は、下側接続壁部１２８の傾斜部の上端に接続されて下側接続壁部１２８介して本体部材１１０と連結されるとともに、車体外方側に形成された開口壁部１２９の傾斜部の上端に連結されている。

しかしながら、図６（Ａ）に示すような左右方向の大きな外力Ｆが作用すると、側壁部１２０が、図６（Ｂ）に示すように大きく変形する場合がある。ここで、実線で示したのは変形が生じていない状態の側部材１２０（アッパープレート１２１Ａ、ロアプレート１２１Ｂ）を示しており、二点鎖線で示したのは外力Ｆにより変形した後の側壁部１２０Ｘ（アッパープレート１２１Ｘ、ロアプレート１２１Ｙ）を示している。

そこで、対称をなすように形成された断面略コ字形の第１、第２のサスペンションメンバを、前後方向から重ね合わせることでメンバ本体に筒状閉断面を構成させることで、剛性を向上する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２３８８５０号公報

しかしながら、簡単な構成により、車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつサスペンションメンバの剛性を効率的に向上させる技術に対して強い要請がある。

そこで、発明者は、簡単な構成により車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつアーム部材を支持するサスペンションメンバの剛性を効率的に向上することが可能な技術を鋭意研究した結果、サスペンションメンバのうち側部材において発生する曲モーメントを小さく制御することが、側部材に左右方向の外力により生じる変形を効率的に低減可能であるとの知見を得た。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、簡単な構成により車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつ、アーム部材を支持するサスペンションメンバの剛性を効率的に向上することが可能なアーム部材支持構造、サスペンションメンバを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、アーム部材支持構造であって、先端部が車輪側に連結されるとともに基端部が車体側に支持されるアーム部材と、前記アーム部材の基端部を支持し略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部と、前記回動支持部を介して前記アーム部材の基端部を上方から支持する上側支持壁部と、前記回動支持部を介して前記アーム部材の基端部を下方から支持する下側支持壁部と、前記上側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、前記下側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部とを備え、前記上側接続壁部と前記下側接続壁部の少なくともいずれかは、車体の長手方向と直交する断面における前記車体の幅方向中央側が、前記回動支持部の軸線と直交する面に対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、先端部が車輪側に連結されるアーム部材の基端部を車体側に支持するサスペンションメンバであって、車体幅方向に配置される本体部材と、前記本体部材の両側に配置され前記アーム部材の基端側が支持される側部材と、前記側部材に形成され、前記基端部を略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部を介して上方から支持する上側支持壁部と、前記側部材に形成され、前記基端部を略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部を介して下方から支持する下側支持壁部と、前記上側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、前記下側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部とを備え、前記上側接続壁部と前記下側接続壁部の少なくともいずれかは、車体の長手方向と直交する断面における前記車体の幅方向中央側が、前記回動支持部の軸線と直交する面に対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されていることを特徴とする。

この発明に係るアーム部材支持構造、サスペンションメンバによれば、上側接続壁部と下側接続壁部の少なくともいずれかが、車体の長手方向と直交する断面における車体の幅方向中央側が回動支持部の軸線と直交する面に対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されているので、接続壁部（上側支持壁部および／または下側支持壁部）は、支持壁部（上側支持壁部および／または下側支持壁部）側端を作用点とする車体左右方向の外力が加わった場合に、上記作用点で上記外力によって大きな曲げモーメントが生じにくくなり、接続壁部に大きな変形が生じるのが抑制される。以上のように、アーム部材を支持する側部材の剛性ひいてはサスペンションメンバの剛性が向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアーム部材支持構造であって、前記交差角度θが、１０°以上２５°以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のサスペンションメンバであって、前記交差角度θが、１０°以上２５°以下であることを特徴とする。

この発明に係るアーム部材支持構造、サスペンションメンバによれば、交差角度θが２５°以下であるので、上記外力に起因して接続壁部に大きな変形が生じるのが抑制される。また、交差角度θが１０°以上であるので、軸線Ｏ周りにアーム部材が車体長手方向に揺動しても、アーム部材の基端部が接続壁部と干渉するのを抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアーム部材支持構造であって、前記交差角度θが、１０°以上２０°以下であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のサスペンションメンバであって、前記交差角度θが、１０°以上２０°以下であることを特徴とする。

この発明に係るアーム部材支持構造、サスペンションメンバによれば、交差角度θが１０°以上２０°以下であるので、アーム部材揺動時に、アーム部材の基端部が接続壁部と干渉するのが抑制されるとともに、上記外力による接続壁部の変形を効率的に抑制することができる。

簡単な構成により車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつ、アーム部材を支持するサスペンションメンバの剛性を効率的に向上することができる。

本発明の第１実施形態に係るサブフレームの一例を示す図である。 第１実施形態に係るサブフレームの要部を示す図であり、図１のＡ部拡大図である。 第１実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図であり、図２においてＸ−Ｘで示した部分の断面を示す図である。 第２実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図であり、図２においてＸ−Ｘで示した部分の断面を示す図である。 第３実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図であり、図２においてＸ−Ｘで示した部分の断面を示す図である。 従来のアーム部材支持構造を説明する図であり、（Ａ）はアーム部材支持構造の概略を、（Ｂ）は左右方向外力による変形を示す図である。

以下、図１から図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るサブフレーム（サスペンションメンバ）の概略構成を示す図であり、符号１はサブフレームを示している。図２は、第１実施形態に係るサブフレームの要部を示す図であり、図１のＡ部拡大図である。また、図３は第１実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図である。

サブフレーム（サスペンションメンバ）１は、図１に示すように、車体幅方向に配置される本体部材１０と、本体部材１０の両側に配置される側部材２０と、車体取付部材３０とを備え、車体取付部材３０は、車体の左右に配置される連結パイプ３１と、車体長手方向に延在し連結パイプ３１と本体部材１０とを連結する側部連結部材３２と、車体前部において左右の側部連結部材３２を連結する前部メンバ３３とを備えている。
また、本体部材１０、側部材２０、車体取付部材３０は、例えば、高張力鋼をプレス加工することにより形成されている。

本体部材１０は、アッパープレート１１Ａとロアプレート１１Ｂとを備えている。
アッパープレート１１Ａは、図３に示すように、略水平に形成された第１上部壁部１２と、第１上部壁部１２よりも外側の下方に略水平に形成された第２上部壁部１３と、第２上部壁部１３の外端部で下方に屈曲するフランジ部１３Ｆと、第１上部壁部１２と第２上部壁部１３とを傾斜により接続する傾斜壁部１４とを備えている。

ロアプレート１１Ｂは、図３に示すように、略水平に形成された第１下部壁部１６と、第１下部壁部１６よりも外側の上方に略水平に形成された第２下部壁部１７と、第２下部壁部１７の外端部で上方に屈曲するフランジ部１７Ｆと、第１下部壁部１７と第２下部壁部１７とを傾斜により接続する傾斜壁部１８とを備えている。
アッパープレート１１Ａとロアプレート１１Ｂは、例えば、溶接により連結されて一体の本体部材１０とされている。

側部材２０は、本体部材１０の車体幅方向両側部に連結されていて、上側側壁部２１Ａと下側側壁部２１Ｂとを備えている。
上側側壁部２１Ａは、上側支持壁部２２と、上側接続壁部２３と、上側開口壁部２４とを備え、上側接続壁部２３と上側支持壁部２２とは、同じ高さに略水平な直線状に形成されていて、上側接続壁部２３の内側端は本体部材１０のフランジ部１３Ｆに連結され、上側開口壁部２４は、上側支持壁部２２の外側に上方に傾斜して傾斜した外側が略水平に形成されている。また、上側支持壁部２２には、取付孔２２Ｈが形成されている。

下側側壁部２１Ｂは、下側支持壁部２７と、下側接続壁部２８と、下側開口壁部２９とを備え、下側接続壁部２８と下側支持壁部２７とは、同じ高さに略水平な直線状に形成されていて、下側接続壁部２８の内側端は本体部材１０のフランジ部１７Ｆに連結され、下側開口壁部２９は、下側支持壁部２７の外側に下方に傾斜して傾斜した外側が略水平に形成されている。また、下側支持壁部２７には、取付孔２７Ｈが形成されている。

ロアアーム（アーム部材）２は、アーム部の基端側に形成されたボス部（基端部）２Ａに貫通孔２Ｈが形成され、貫通孔２Ｈに緩衝ブッシュ３が装着された状態で、取付孔２２Ｈ、緩衝ブッシュ３のボルト孔、取付孔２７Ｈの順に取付ボルト（回動支持部）４が嵌挿されるとともに、取付ボルト４にナットが取付けられ、ボス部２Ａは、緩衝ブッシュ３、取付ボルト４を介して上側支持壁部２２及び下側支持壁部２７に支持されるとともに、略鉛直方向に配置された取付ボルト４の軸線Ｏ周りに回動可能とされている。

第１の実施形態に係るサブフレーム１、アーム部材支持構造によれば、上下側接続壁部２３、２８は、車体の幅方向中央側が取付ボルト４の軸線Ｏと直交（交差角度θ＝０°）して形成されているので、上下側接続壁部２３、２８の上下側支持壁部２２、２７側端に外力が加わっても、上下側接続壁部２３、２８に大きな曲げモーメントが生じにくく、側部材２０ひいてはサブフレーム１の剛性を向上することができる。
また、第１上下部壁部１２、１６が、傾斜壁部１４、１８を介して第２上下部壁部１３、１７と接続されているので、本体部材１０の剛性が低下するのを抑制しつつ上下側接続壁部２３、２８を軸線Ｏとを容易に直交させることができる。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図である。
第２の実施形態が第２の実施形態と異なるのは、第１の実施形態を構成するサブフレーム１が、上下側接続壁部２３、２８ともに上下側支持壁部２２、２７から略水平に直線的に延在されて本体部材１０に連結されていたのに対して、第２の実施形態に係るサブフレーム１Ａは、例えば、上下側接続壁部のうち一方の下側接続壁部２８Ａが、下側支持壁部２７の車体幅方向内側で下側に取付ボルト４の軸線Ｏと直交する面Ｓに対して交差角度θが２０°で傾斜し、その車体内側が略水平（交差角度θ＝０）に形成されている点である。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。

第２の実施形態に係るサブフレーム１Ａ、アーム部材支持構造によれば、下側接続壁部２８Ａが、車体内側に向かって交差角度θが２０°以下の傾斜を介して水平部が形成されていて、全体としても交差角度θが２０°以下とされているので、下側接続壁部２８の下側支持壁部２７側端に外力が加わっても、側部材２０Ａひいてはサブフレーム１Ａの剛性を向上することができる。
なお、上記実施形態において、下側接続壁部２８Ａの交差角度θを２０°とする場合について説明したが、交差角度θを２５°以下の範囲で任意に設定してもよいし、下側接続壁部２８Ａに代えて、又は下側接続壁部２８Ａとともに上側接続壁部２３に交差角度θが２５°以下の傾斜部を形成する構成としてもよい。

次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態に係るアーム部材支持構造の詳細を示す図である。
第３の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態を構成するサブフレーム１の交差角度θを０°として、上下側支持壁部２２、２７から略水平に直線的に延在されて本体部材１０に連結されていたのに対して、第３の実施形態に係るサブフレーム１Ｂは、上下側接続壁部２３Ｂ、２８Ｂがともに、例えば、交差角度θが１０°で上下側支持壁部２２、２７の車体内側端部から傾斜して直線的に本体部材１０Ａに延在されている点である。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。

第３の実施形態に係るサブフレーム１Ｂ、アーム部材支持構造によれば、上下側接続壁部２３Ｂ，２８Ｂが、上下側支持壁部２２、２７と接続されてから本体部材１０Ａの間で屈曲されていないので、上下側支持壁部２２、２７と接続された作用点における、車体左右方向の外力に対するモーメントアームが小さくなり、上下側接続壁部２３Ｂ、２８Ｂの変形に係る曲げモーメントが小さくなり、側部材２０Ｂひいてはサブフレーム１Ｂの剛性を向上することができる。

なお、サブフレーム１Ｂでは、本体部材１０Ａは、アッパープレート１１Ｃとロアプレート１１Ｄとを備え、アッパープレート１１Ｃは略水平に形成された上部壁部１２Ａと上部壁部１２Ａの外端部で下方に屈曲するフランジ部１２Ｂとを有し、ロアプレート１１Ｄは略水平に形成された下部壁部１６Ａと下部壁部１６Ａの外端部で上方に屈曲するフランジ部１６Ｂとを有し、車体の左右両側で略断面矩形とされている。
また、上記実施形態において、上下側接続壁部２３Ｂ，２８Ｂの交差角度θを１０°とする場合について説明したが、交差角度θは２５°以下の範囲で任意に設定してもよいし、上側接続壁部２３Ｂ、下側接続壁部２８Ｂを異なる交差角度θとしてもよい。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、サスペンションメンバがサブフレーム１、１Ａ、１Ｂである場合について説明したが、例えば、ストラット式、ダブルウィッシュボーン式、マルチリンク式、トレーリングアーム式、セミトレーリングアーム式、リーディングアーム式、およびスーパーストラット等の複数のピボットを用い、アーム点数が増えた上記サスペンション形式の派生形式において、上下方向から支持されるアーム部材の支持構造として適用してもよい。

また、上記実施形態においては、回動支持部が鉛直方向に配置された取付ボルト４により構成される場合について説明したが、取付ボルト４の配置を鉛直に対してわずかに傾斜した配置としてもよし、回動支持部を、取付ボルト４に代えて、例えば、支持ピン、アーム部材に形成された支持凸部、上下側支持壁部２２、２７に形成された支持凸部等により構成してもよい。

また、上記実施の形態においては、アーム部材がロアアーム２である場合について説明したが、ロアアームに代えて、又はロアアームとともにアッパーアームに適用してもよいし、車体前部、車体後部のいずれに適用してもよい。

また、第１、第２の実施形態においては、本体部材１０が、第１上下部壁部１２、１６が傾斜壁部１４、１８を介して第２上下部壁部１３、１７と接続される場合について説明したが、アッパープレート１１Ａ、ロアプレート１１Ｂのいずれか又は両側を傾斜壁部をともなわない直線状に形成した変形例を適用してもよいし、第３の実施形態に係る本体部材１０Ａに、本体部材１０又は上記変形例を適用してもよい。

また、上記実施形態においては、本体部材１０、１０Ａ、側部材２０、２０Ａ、２０Ｂが、それぞれ高張力鋼をプレス加工することにより成形されている場合について説明したが、例えば、材料を、材料を高張力鋼以外の鋼板、マグネシウム（合金を含む）、アルミニウム（合金を含む）、カーボン樹脂、ＦＲＰ等とするかどうかは、任意に選択してもよいし、かかる場合に、それぞれの材料に適したプレス加工以外の任意の加工方法を選択してもよい。

この発明に係るアーム部材支持構造、サスペンションメンバによれば、アーム部材の基端側を支持する側部の剛性を向上することができるので、産業上利用可能である。

Ｏ 軸線
Ｓ 軸線と直交する面
１、１Ａ、１Ｂ サブフレーム（サスペンションメンバ）
２ ロアアーム（アーム部材）
２Ａ ボス部（基端部）
４ 取付ボルト（回動支持部）
１０、１０Ａ 本体部材
２０、２０Ａ、２０Ｂ 側部材
２２ 上側支持壁部
２７ 下側支持壁部
２３、２３Ｂ 上側接続壁部
２８、２８Ａ、２８Ｂ 下側接続壁部

Claims (6)

1. 先端部が車輪側に連結されるとともに基端部が車体側に支持されるアーム部材と、
   前記アーム部材の基端部を支持し略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部と、
   前記回動支持部を介して前記アーム部材の基端部を上方から支持する上側支持壁部と、
   前記回動支持部を介して前記アーム部材の基端部を下方から支持する下側支持壁部と、
   前記上側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、
   前記下側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、を備え、
   前記上側接続壁部と前記下側接続壁部の少なくともいずれかは、車体の長手方向と直交する断面における前記車体の幅方向中央側が、前記回動支持部の軸線と直交する面に対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されていることを特徴とするアーム部材支持構造。
2. 請求項１に記載のアーム部材支持構造であって、
   前記交差角度θが、１０°以上２５°以下であることを特徴とするアーム部材支持構造。
3. 請求項２に記載のアーム部材支持構造であって、
   前記交差角度θが、１０°以上２０°以下であることを特徴とするアーム部材支持構造。
4. 先端部が車輪側に連結されるアーム部材の基端部を車体側に支持するサスペンションメンバであって、
   車体幅方向に配置される本体部材と、
   前記本体部材の両側に配置され前記アーム部材の基端側が支持される側部材と、
   前記側部材に形成され、前記基端部を略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部を介して上方から支持する上側支持壁部と、
   前記側部材に形成され、前記基端部を略鉛直軸線周りに回動可能とする回動支持部を介して下方から支持する下側支持壁部と、
   前記上側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、
   前記下側支持壁部と車体側とを接続する下側接続壁部と、を備え、
   前記上側接続壁部と前記下側接続壁部の少なくともいずれかは、車体の長手方向と直交する断面における前記車体の幅方向中央側が、前記回動支持部の軸線と直交する面に対して０°以上２５°以下の交差角度θで交差するように形成されていることを特徴とするサスペンションメンバ。
5. 請求項４に記載のサスペンションメンバであって、
   前記交差角度θが、１０°以上２５°以下であることを特徴とするサスペンションメンバ。
6. 請求項５に記載のサスペンションメンバであって、
   前記交差角度θが、１０°以上２０°以下であることを特徴とするサスペンションメンバ。

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