JP2015003567A

JP2015003567A - サスペンションアームおよびその製造方法

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Publication number: JP2015003567A
Application number: JP2013128947A
Authority: JP
Inventors: 理生鈴森; Toshio Suzumori
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: EP3012132A4; WO2014203420A1; EP3012132A1; CN105324258A; US9855808B2; JP5913210B2; US20160152105A1

Abstract

【課題】サスペンションアーム本体の筒状接合部の先端の開口を塞ぐようにブッシュ用外筒が溶接されるサスペンションアームを安価に製造できるようにする。【解決手段】筒状接合部として機能する端部１４の先端２０がブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に対応する円弧形状とされており、その先端２０が全周に亘って円筒外周面１８に略接する状態で、その先端２０が全周に亘って円筒外周面１８に溶接されているため、先端２０の開口がブッシュ用外筒１６によって適切に閉塞され、サスペンションアーム本体１２内への水や泥の侵入が適切に防止される。また、ブッシュ用外筒１６として丸パイプをそのまま用いることができるとともに、端部１４についても先端２０を円弧形状とするだけで特別な寸法精度の管理が不要で、溶接トーチによる溶接もブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に沿って行えば良いため、製造コストが低減される。【選択図】図１

Description

本発明はサスペンションアームに係り、特に、サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部の先端の開口が塞がれるようにブッシュ用外筒が溶接により一体的に接合されているサスペンションアームに関するものである。

サスペンションアーム本体にブッシュ用外筒が溶接により一体的に接合されているサスペンションアームが、車両の懸架装置用の部品として広く用いられている。特許文献１に記載のサスペンションアームはその一例で、サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部にブッシュ用外筒が一体的に溶接されるもので、ブッシュ用外筒の接合部分には、サスペンションアーム本体の筒状接合部の開口を塞ぐことができるように突起部が設けられている。このように筒状接合部の開口をブッシュ用外筒によって塞ぐようにすれば、サスペンションアーム本体内に水や泥等が入って錆が発生することが防止される。

特開２０１０−２７４８２３号公報

しかしながら、このようにブッシュ用外筒に突起部を設けて筒状接合部の開口を塞ぐ場合、単純な丸パイプを用いる場合に比べて、突出部の成形工程が増える分だけ製造コストが高くなる。また、それ等の突起部および筒状接合部が略接するように両者の寸法精度を管理する必要があるとともに、突起部の形状に倣って溶接を施す必要があるため、これ等の点でもコストアップになる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、サスペンションアーム本体の筒状接合部の先端の開口を塞ぐようにブッシュ用外筒が溶接されるサスペンションアームを安価に製造できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部の先端の開口が塞がれるように、その先端にブッシュ用外筒が溶接により一体的に接合されているサスペンションアームにおいて、(a) 前記先端は、前記ブッシュ用外筒の円筒外周面に突き合わされることにより全周に亘ってその円筒外周面に接するように、その円筒外周面に対応する円弧形状とされており、(b) その先端が全周に亘って前記円筒外周面に接するように突き合わされた状態で、その先端が全周に亘ってその円筒外周面に溶接されていることを特徴とする。

第２発明は、サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部の先端の開口が塞がれるように、その先端にブッシュ用外筒を溶接により一体的に接合するサスペンションアームの製造方法において、(a) 前記先端は、前記ブッシュ用外筒の円筒外周面に突き合わされることにより全周に亘ってその円筒外周面に接するように、その円筒外周面に対応する円弧形状とされており、(b) その先端が全周に亘って前記円筒外周面に接するように突き合わせた状態で、その先端の全周に溶接を施してその円筒外周面に接合することを特徴とする。

第３発明は、第２発明のサスペンションアームの製造方法において、(a) 前記先端の前記円弧形状の周方向の外端部では、少なくとも前記開口の内周縁部が前記円筒外周面に接触させられる一方、(b) その外端部の肉厚と同じかそれより外側の外端部端面は、前記円筒外周面との間にＶ字状の窪みが形成されるように外端へ向かうに従ってその円筒外周面から離間させられており、(c) 前記窪みが形成される前記外端部では、その窪みの底を含んで入熱されるようにその窪みに向かって溶接することを特徴とする。

第４発明は、第３発明のサスペンションアームの製造方法において、(a) 前記窪みの開き角度θは３０°以上で、(b) 前記外端部端面は、前記筒状接合部の軸線に対して直角な方向において前記外端部の外端からその外端部の肉厚ｔ以下で且つ肉厚ｔの１／２以上の範囲に設けられていることを特徴とする。

第１発明のサスペンションアームにおいては、筒状接合部の先端がブッシュ用外筒の円筒外周面に対応する円弧形状とされており、その筒状接合部の先端が全周に亘って円筒外周面に接する状態で、その先端が全周に亘って円筒外周面に溶接されているため、筒状接合部の先端の開口がブッシュ用外筒によって適切に閉塞され、サスペンションアーム本体内への水や泥の侵入が適切に防止される。また、ブッシュ用外筒として丸パイプをそのまま用いることができるとともに、筒状接合部についても先端を円弧形状とするだけで特別な寸法精度の管理が不要であり、溶接もブッシュ用外筒の円筒外周面に沿って行えば良いため、特許文献１のようにブッシュ用外筒に突起部を設ける場合に比較して製造コストが低減される。

第２発明の製造方法においても、実質的に第１発明と同様の作用効果が得られる。第３発明では、筒状接合部の先端の円弧形状の周方向の外端部では、少なくとも開口の内周縁部が円筒外周面に接触させられるとともに、その外端部の端面（外端部端面）とブッシュ用外筒の円筒外周面との間にＶ字状の窪みが形成され、その窪みの底部を含んで入熱されるように溶接が施されるため、その窪みから筒状接合部およびブッシュ用外筒に対してバランス良く入熱するようになり、筒状接合部の先端の開口をブッシュ用外筒によって確実に閉塞しつつ、ブッシュ用外筒に対する溶け込み深さや脚長が拡大されて、その外端部においても高い接合強度が得られる。

第４発明では、窪みの開き角度θが３０°以上であるため、その窪みから筒状接合部およびブッシュ用外筒に対してバランス良く入熱するように溶接を行うことが容易に可能である。また、窪みを形成する外端部端面が、筒状接合部の軸線に対して直角な方向において外端部の外端からその外端部の肉厚ｔ以下で且つ肉厚ｔの１／２以上の範囲に設けられているため、筒状接合部の先端の開口をブッシュ用外筒によって確実に閉塞しつつ十分な大きさの窪みを確保して接合強度を向上させることができる。すなわち、外端部端面が肉厚ｔよりも大きくなると、筒状接合部の先端の開口とブッシュ用外筒の円筒外周面との間に隙間が生じるため、溶接状態によっては水等が侵入する可能性がある一方、外端部端面が肉厚ｔの１／２よりも小さくなると、窪みが小さくなって入熱量のバランス向上による接合強度の向上効果が十分に得られなくなる。

本発明が好適に適用される車両用のサスペンションアームの一例を示す斜視図である。図１におけるII−II矢視部分の拡大断面図である。図２のIII 部を拡大して示す断面図である。図２におけるIV−IV矢視部分の断面図である。図１のサスペンションアームの溶接前の状態で、サスペンションアーム本体の筒状接合部の先端をブッシュ用外筒に突き合わせた状態の正面図である。図５の突合せ状態の斜視図である。図５の筒状接合部の先端の上半分を拡大して示す図で、(a) は図５に対応する正面図、(b) は先端側から見た端面図である。図５の突合せ状態で窪み部分に溶接を施す際の溶接トーチの姿勢を説明する図である。サスペンションアーム本体の別の例を示す図で、図４に対応する断面図である。サスペンションアーム本体の更に別の例を示す図で、図４に対応する断面図である。サスペンションアーム本体の更に別の例を示す図で、図４に対応する断面図である。筒状接合部の先端が全域に亘ってブッシュ用外筒の円筒外周面に接するように突き合わされる他の実施例を説明する図で、図５に対応する正面図である。図１２におけるXIII部の溶接後の状態を説明する図で、図３に対応する拡大断面図である。

サスペンションアーム本体は、例えば中空長手形状で、その長手方向の両端部が筒状接合部として用いられるものでも良いが、少なくとも一つの筒状接合部を備えていてブッシュ用外筒が溶接によって固定されるものであれば、二股形状など種々の態様が可能である。ブッシュ用外筒は、例えば内部に弾性部材等を介して内筒が設けられ、その内筒を介して車両に取り付けられるもので、丸パイプが好適に用いられる。筒状接合部の先端は、全周に亘ってブッシュ用外筒の円筒外周面に接するように円筒外周面に対応する円弧形状とされ、例えば少なくとも先端の開口の内周縁部が全周に亘って円筒外周面に接するように構成されるが、先端の一部が全周に亘って円筒外周面に接するように構成すれば良い。また、必ずしも全周に亘って完全に円筒外周面に密着している必要はなく、加工誤差等により部分的に僅かな隙間（例えば１ｍｍ程度以下）があっても良い。

ブッシュ用外筒の円筒外周面との間にＶ字状の窪みを形成する外端部端面は、例えばサスペンションアーム本体の筒状接合部における軸線に対して直角な平坦面が適当であるが、その軸線に対して直角方向からブッシュ用外筒側或いはその反対側へ傾斜した平坦な傾斜面などでも良い。窪みの開き角度θは３０°以上が適当で、４５°以上が望ましいが、３０°未満であっても入熱バランスが改善されて接合強度が向上する。また、上記外端部端面は、筒状接合部の軸線に対して直角な方向において外端部の外端からその外端部の肉厚ｔ以下で且つ肉厚ｔの１／２以上の範囲に設けることが望ましいが、肉厚ｔの１／２より狭い範囲でも、窪みにより入熱バランスが改善されて接合強度が向上する。第１発明、第２発明の実施に際しては、上記Ｖ字状の窪みは必ずしも必要でなく、外端部を含めて筒状接合部の先端の全域が円筒外周面に対応する円弧形状とされ、外端部端面を含む先端面の全面が円筒外周面に略密着させられる場合でも良い。

サスペンションアーム本体の筒状接合部は、例えばその筒状接合部における軸線に対して直角な中空断面が長手形状（長円形や長方形など）で、その長手形状の長手方向とブッシュ用外筒の中心線とが略直角になる姿勢でブッシュ用外筒の円筒外周面に突き合わされ、その長手方向において円筒外周面に対応する円弧形状とされる。長手状中空断面の長手方向がブッシュ用外筒の中心線と略平行になる姿勢で突き合わされ、その長手方向と直角な短軸方向において円筒外周面に対応する円弧形状としても良いし、円形中空断面の筒状接合部を採用することもできるなど、種々の態様が可能である。

筒状接合部とブッシュ用外筒とを溶接する溶接法としては、例えば消耗電極式アーク溶接、非消耗電極式アーク溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接など種々の溶接法を用いることができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、車両の懸架装置に用いられるサスペンションアーム１０の斜視図で、本発明方法に従って製造されたものである。このサスペンションアーム１０は、中空で長手形状のサスペンションアーム本体１２と、そのサスペンションアーム本体１２の長手方向の両端部１４にそれぞれ溶接により一体的に固設された一対のブッシュ用外筒１６とを備えている。ブッシュ用外筒１６は丸パイプにて構成されているとともに、内部に弾性部材を介して内筒が設けられ、その内筒を介して車両に取り付けられる。サスペンションアーム本体１２の両端部１４は筒状接合部に相当する。

図２は、図１におけるII−II矢視部分の拡大断面図、すなわちサスペンションアーム本体１２とブッシュ用外筒１６との接合部分の断面図で、図３は図２におけるIII 部、すなわち溶接による溶融接合部（網目部分）Ｗの拡大断面図である。また、図４は、図２におけるIV−IV矢視部分の断面図、すなわち端部１４の軸線Ｏに対して直角な断面図である。これ等の図から明らかなように、サスペンションアーム本体１２は、筒状接合部である両端部１４を含めて長円形状の中空断面を有しており、その長円形状の長手方向（図２における上下方向）とブッシュ用外筒１６の中心線Ｓとが略直角になり、且つ軸線Ｏと中心線Ｓとが略直交する姿勢で、端部１４がブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に突き合わされて一体的に接合されている。端部１４の先端２０は、長円形状の長手方向において円筒外周面１８に対応する円弧形状とされており、長円形状の全周に亘って円筒外周面１８に溶接されている。このようにサスペンションアーム本体１２の端部１４の先端２０が全周に亘って円筒外周面１８に溶接されることにより、その先端２０の開口２１（図７参照）がブッシュ用外筒１６によって閉塞され、その開口２１からサスペンションアーム本体１２の内部に水や泥等が侵入することが防止される。なお、この実施例では軸線Ｏと中心線Ｓとが直交しているが、例えば図２において軸線Ｏを紙面の表裏方向へ傾斜させるなど、直角方向から傾斜する姿勢で交差するように突き合わせて接合することもできる。軸線Ｏと中心線Ｓとが互いに交差しない捩れの位置関係で突き合わせて接合しても良い。

図５および図６は、ブッシュ用外筒１６をサスペンションアーム本体１２に溶接する前の状態を示す図で、図５はサスペンションアーム本体１２の端部１４をブッシュ用外筒１６に突き合わせた状態の正面図、図６はその突合せ部分の斜視図である。また、図７は、図５におけるサスペンションアーム本体１２の端部１４の先端２０の上半分を拡大して示す図で、(a) は図５に対応する正面図、(b) は先端側から見た端面図である。これ等の図から明らかなように、端部１４の先端２０は、長円形状の開口２１の内周縁部２２が全周に亘ってブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に略接するように、その長円形状の開口２１の長手方向の端部である外端部２４を除いて前記円弧形状とされており、その外端部２４を除いた先端２０の端面は、内周縁部２２から外周縁に至るまで円筒外周面１８に略面接触させられる。

外端部２４の端面すなわち外端部端面２６は、外端（図５における上下方向の外側の端縁）へ向かうに従って円筒外周面１８から離間しており、その円筒外周面１８との間にＶ字状の窪み２８が形成されるようになっている。外端部端面２６は、端部１４の軸線Ｏに対して直角な平坦面で、その軸線Ｏに対して直角な方向において外端部２４の外端から、その外端部２４における肉厚ｔ以下で且つ肉厚ｔの１／２以上の範囲内で、本実施例では肉厚ｔと同じか僅かに狭い範囲に設けられている。また、窪み２８の開き角度θ、すなわち円筒外周面１８の接線方向と外端部端面２６との間の角度は、３０°以上で、本実施例では約５５°である。

そして、上記図５、図６のように、開口２１の内周縁部２２が全周に亘って円筒外周面１８に接するように、端部１４の円弧形状の先端２０をブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に突き合わせた状態で、窪み２８が形成される外端部２４を含めて先端２０の全周に溶接を施して円筒外周面１８に一体的に接合する。その場合に、窪み２８が形成される外端部２４では、図８に示すように溶接トーチ３０を窪み２８の内側に向けて溶接を施し、窪み２８の底部（Ｖ字の角部）を含んで入熱されるようにする。これにより、外端部２４およびブッシュ用外筒１６に対して窪み２８からバランス良く入熱されるようになり、その外端部２４においても図３に示すようにブッシュ用外筒１６に対する溶融接合部Ｗの溶け込み深さｄや脚長Ｌを十分に確保でき、所定の接合強度が安定して得られるようになる。溶接法としては、例えば消耗電極式アーク溶接が好適に用いられる。なお、溶け込み深さｄは、ブッシュ用外筒１６の溶接前の円筒外周面１８を基準として、その円筒外周面１８の法線方向における最大深さで、脚長Ｌは、円筒外周面１８から法線方向の深さ０．１ｍｍの仮想円（二点鎖線）と溶融接合部Ｗとの交点間の線分の長さである。

このように、本実施例のサスペンションアーム１０においては、筒状接合部として機能する端部１４の先端２０がブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に対応する円弧形状とされており、その先端２０が全周に亘って円筒外周面１８に略接する状態で、その先端２０が全周に亘って円筒外周面１８に溶接されているため、先端２０の開口２１がブッシュ用外筒１６によって適切に閉塞され、サスペンションアーム本体１２内への水や泥の侵入が適切に防止される。

また、ブッシュ用外筒１６として丸パイプをそのまま用いることができるとともに、端部１４についても先端２０を円弧形状とするだけで特別な寸法精度の管理が不要であり、溶接トーチ３０による溶接もブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に沿って行えば良いため、特許文献１のようにブッシュ用外筒に突起部を設ける場合に比較して製造コストが低減される。

また、端部１４の先端２０の外端部２４では、開口２１の内周縁部２２が円筒外周面１８に接触させられるとともに、外端部端面２６とブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８との間にＶ字状の窪み２８が形成され、その窪み２８の底部を含んで入熱されるように溶接が施される。このため、その窪み２８から外端部２４およびブッシュ用外筒１６に対してバランス良く入熱されるようになり、端部１４の先端２０の開口２１をブッシュ用外筒１６により確実に閉塞しつつ、ブッシュ用外筒１６に対する溶け込み深さｄや脚長Ｌが拡大されて、その外端部２４においても高い接合強度が得られる。

特に、本実施例では窪み２８の開き角度θが５５°であるため、その窪み２８から外端部２４およびブッシュ用外筒１６に対してバランス良く入熱されるように溶接を行うことが容易に可能である。また、窪み２８を形成する外端部端面２６が、端部１４の軸線Ｏに対して略直角な方向において外端部２４の外端から外端部２４の肉厚ｔと略同じ範囲に設けられているため、先端２０の開口２１をブッシュ用外筒１６によって確実に閉塞しつつ十分な大きさの窪み２８を確保して接合強度を向上させることができる。すなわち、外端部端面２６が肉厚ｔよりも大きくなると、先端２０の開口２１とブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８との間に隙間が生じるため、溶接状態によっては水等が侵入する可能性がある一方、外端部端面２６が肉厚ｔの１／２よりも小さくなると、窪み２８が小さくなって入熱量のバランス向上による接合強度の向上効果が十分に得られなくなる。

ここで、図１２に示すように、端部１４の先端２０が長円形状の開口２１の長手方向の全域、言い換えれば先端２０の円弧形状の周方向の全域に亘って、ブッシュ用外筒１６の円筒外周面１８に面接触するように、外端部２４を含む先端２０の全域を円筒外周面１８に対応する円弧形状とし、その先端２０の全周を溶接トーチ３０によって円筒外周面１８に溶接することも可能である。しかし、この場合には、先端２０の外端部２４では、その肉厚ｔが徐々に薄くなって円筒外周面１８上に延びており、その外端部２４の外周面に向かって溶接を行う必要があるため、ブッシュ用外筒１６まで入熱が届き難く、両部材に対する入熱量のバランスが悪くなる。このため、図１２のXIII部の溶接後の断面を拡大して示す図１３から明らかなように、溶融接合部Ｗのブッシュ用外筒１６に対する溶け込み深さｄおよび脚長Ｌが比較的小さく、その外端部２４における接合強度が部分的に低くなる可能性がある。すなわち、図５〜図８に示すように外端部端面２６と円筒外周面１８との間にＶ字状の窪み２８が形成されるようにすれば、その窪み２８から外端部２４およびブッシュ用外筒１６に対してバランス良く入熱されるようになるため、溶融接合部Ｗの溶け込み深さｄや脚長Ｌが大きくなって外端部２４の接合強度を向上させることができるのである。上記図１２は前記図５に対応する正面図で、図１３は前記図３に対応する断面図である。なお、これ等の図１２、図１３に示す態様も、第１発明、第２発明の実施例である。

また、前記実施例では、筒状接合部として機能する端部１４を含めてサスペンションアーム本体１２の中空断面が長円形状を成していたが、図９に示すように、長手方向の端部にストレート部を有する長方形状の中空断面のサスペンションアーム本体４０を用いることもできる。また、図１０に示すように、半割体形状の一対の鋼板４２、４４を突き合わせて溶接等により一体的に接合することにより、前記実施例と同様の長円形状の中空断面としたサスペンションアーム本体４６や、図１１に示すように、半割体形状の一対の鋼板４８、５０を突き合わせて溶接等により一体的に接合することにより、図９と同様の長方形状の中空断面としたサスペンションアーム本体５２を用いることもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

１０：サスペンションアーム１２、４０、４６、５２：サスペンションアーム本体１４：端部（筒状接合部）１６：ブッシュ用外筒１８：円筒外周面２０：先端２１：開口２２：内周縁部２４：外端部２６：外端部端面２８：窪みＯ：軸線Ｓ：中心線 θ：開き角度ｔ：肉厚

Claims

サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部の先端の開口が塞がれるように、該先端にブッシュ用外筒が溶接により一体的に接合されているサスペンションアームにおいて、
前記先端は、前記ブッシュ用外筒の円筒外周面に突き合わされることにより全周に亘って該円筒外周面に接するように、該円筒外周面に対応する円弧形状とされており、
該先端が全周に亘って前記円筒外周面に接するように突き合わされた状態で、該先端が全周に亘って該円筒外周面に溶接されている
ことを特徴とするサスペンションアーム。
サスペンションアーム本体に設けられた筒状接合部の先端の開口が塞がれるように、該先端にブッシュ用外筒を溶接により一体的に接合するサスペンションアームの製造方法において、
前記先端は、前記ブッシュ用外筒の円筒外周面に突き合わされることにより全周に亘って該円筒外周面に接するように、該円筒外周面に対応する円弧形状とされており、
該先端が全周に亘って前記円筒外周面に接するように突き合わせた状態で、該先端の全周に溶接を施して該円筒外周面に接合する
ことを特徴とするサスペンションアームの製造方法。
前記先端の前記円弧形状の周方向の外端部では、少なくとも前記開口の内周縁部が前記円筒外周面に接触させられる一方、
該外端部の肉厚と同じかそれより外側の外端部端面は、前記円筒外周面との間にＶ字状の窪みが形成されるように外端へ向かうに従って該円筒外周面から離間させられており、
前記窪みが形成される前記外端部では、該窪みの底部を含んで入熱されるように該窪みに向かって溶接する
ことを特徴とする請求項２に記載のサスペンションアームの製造方法。
前記窪みの開き角度θは３０°以上で、
前記外端部端面は、前記筒状接合部の軸線に対して直角な方向において前記外端部の外端から該外端部の肉厚ｔ以下で且つ該肉厚ｔの１／２以上の範囲に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載のサスペンションアームの製造方法。