JP2015009577A

JP2015009577A - 自動車用サスペンションアーム

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Publication number: JP2015009577A
Application number: JP2013133874A
Authority: JP
Inventors: 寛哲細井; Hiroaki Hosoi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-01-19
Also published as: US20150001826A1; CN104249612A; CN203888560U; US9186943B2; CN104249612B

Abstract

【課題】本発明は、軽量かつ安価な構造を採用しながらも、車両前後方向の入力に対する強度（特に、面外曲げ剛性）を確保し、低次の固有振動数を向上させることが可能な自動車用サスペンションアームを提供することを目的とする。
【解決手段】Ｌ字形状アーム部７の長手方向と直交する断面は、厚さＴｗのウエブ６と、このウエブ６の幅よりも狭幅の幅Ｔｒとウエブ６の厚さＴｗよりも大きな値の高さＨを有した２つのリブ５ａ、５ｂ（５ｃ）と、から構成された形状をなし、少なくともＬ字形状アーム部７の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間の断面形状は、次式（１）または次式(２)により規定されることを特徴とする。
０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５ −−−（１）
４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９ −−−（２）
【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造により製造された自動車用サスペンションアームに関するものである。

従来から平面視がＬ字形状のアーム部を有した自動車用サスペンションアームは、ストラット式サスペンションおよびダブルウィシュボーン式サスペンション（自動車足回り部品）に用いられ、乗り心地や走行安定性を向上させるとともに、バネした荷重を小さくできるという利点が知られている（特許文献１〜３参照）。

上述したＬ字形状アーム部を有した自動車用サスペンションアームは、自動車（以下、「車両」とも言う）の前後方向の入力が最も厳しいため、必然的にＬ字形状アーム部に働く面内モーメント（すなわち、車両の上下方向に対して直交する面内に働くモーメント）に十分に耐えられるように、面内曲げ剛性を大きくできるＨ字状断面構造を採用することが知られている。

また、強度を確保しつつ大幅な軽量化を可能にすることを目的にした自動車用サスペンションアームとして、球状黒鉛鋳鉄材を用いた断面構造がコ字状のＬ字形状アーム部を採用したものも知られている（特許文献４参照）。

特開平５−１１２１１１号公報特開２００４−２９９６６３号公報特開２００５−８２１４０号公報特開２００２−３０７９２１号公報

しかし、上述したＨ字状断面構造を有するＬ字形状アーム部を採用した自動車用サスペンションアームは、比較的高次の固有振動数で発生する面内モーメントによる振動モードに対し考慮された設計がされている（すなわち、十分な面内曲げ剛性を有する）ものの、低次（例えば、１次および２次）の固有振動数で主に発生する面外モーメントによる振動モードに対し十分に考慮された設計がされていないという問題点があった。すなわち、面外曲げ剛性（強度）が不足するという問題点があった。

また、上記特許文献４に開示されたコ字状断面構造を有するＬ字形状アーム部を採用した自動車用サスペンションアームは、安価な鍛造で製造することができない断面構造を採用しているため、どうしても鋳造で製造しなければならないという問題点があった。

発明の目的は、軽量かつ安価な構造を採用しながらも、車両前後方向の入力に対する強度（特に、面外曲げ剛性）を確保し、低次の固有振動数を向上させることが可能な自動車用サスペンションアームを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
自動車の車軸側に取り付けられるボールジョイント支持部に一端が結合し、車体側に取り付けられる車体側係合部に中間と他端がそれぞれ結合する鍛造により製造されたアルミニウム合金製アーム部を有し、このアーム部の平面視がＬ字形状をなし、このＬ字形状アーム部の一端から他端に向かう長手方向の全長をＬとする自動車用サスペンションアームであって、
前記Ｌ字形状アーム部の長手方向と直交する断面は、
厚さＴｗの中央部（以下、「ウエブ」と言う）と、
このウエブの幅よりも狭幅の幅Ｔｒと前記ウエブの厚さＴｗよりも大きな値の高さＨを有した２つの周縁部（以下、「リブ」と言う）と、
から構成された形状をなし、
少なくとも前記Ｌ字形状アーム部の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間の前記断面形状は、次式（１）または次式(２)により規定されるＵ字状あるいはＨ字状断面形状を有することを特徴とする自動車用サスペンションアームである。
０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５ −−−（１）
４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９ −−−（２）
ここに、リブはその高さＨを自動車の上下方向に向け、ウエブはリブと直交し、リブの上下方向の一端からウエブの厚さＴｗの中心までの距離がＨｒである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記Ｌ字形状アーム部の一端および他端からそれぞれ長手方向にＬ/４以内の間の長手方向と直交する断面が、次式（３）により規定されることを特徴とする。
（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ＝１ −−−（３）

以上のように、本発明は、
自動車の車軸側に取り付けられるボールジョイント支持部に一端が結合し、車体側に取り付けられる車体側係合部に中間と他端がそれぞれ結合する鍛造により製造されたアルミニウム合金製アーム部を有し、このアーム部の平面視がＬ字形状をなし、このＬ字形状アーム部の一端から他端に向かう長手方向の全長をＬとする自動車用サスペンションアームであって、
前記Ｌ字形状アーム部の長手方向と直交する断面は、
厚さＴｗのウエブと、
このウエブの幅よりも狭幅の幅Ｔｒと前記ウエブの厚さＴｗよりも大きな値の高さＨを有した２つのリブと、
から構成された形状をなし、
少なくとも前記Ｌ字形状アーム部の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間の前記断面形状は、次式（１）または次式(２)により規定されるＵ字状あるいはＨ字状断面形状を有することを特徴とする。
０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５ −−−（１）
４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９ −−−（２）
ここに、リブはその高さＨを自動車の上下方向に向け、ウエブはリブと直交し、リブの上下方向の一端からウエブの厚さＴｗの中心までの距離がＨｒである。

これにより、軽量かつ安価な構造（すなわち、鍛造により製造されたアルミニウム合金製アーム部）を採用しながらも、車両前後方向の入力に対する強度（特に、面外曲げ剛性）を確保し、低次の固有振動数を向上させることが可能な自動車用サスペンションアームを実現することができる。

本発明の実施形態１の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。（ａ）は本発明の自動車用サスペンションアームのアーム部の（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒの比率と１次固有振動数の関係を説明するための説明図、（ｂ）は同アーム部の断面各部位を説明するための説明図である。本発明の実施形態２の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本発明の実施形態３の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本発明の実施形態４の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本発明の実施形態５の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本発明の実施形態６の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本発明の実施形態８の自動車用サスペンションアームであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。

本発明者は、如何にすれば軽量かつ安価な構造（すなわち、鍛造により製造されるアルミニウム合金製アーム部）を採用しながらも、車両前後方向の入力に対する強度（特に、面外曲げ剛性）を確保し、低次の固有振動数を向上させることが可能な自動車用サスペンションアームを実現することができるか鋭意研究を行った。その結果、下記表１に示すような“面外モーメントに対するアーム部の剛性充足度”と“鍛造によるアーム部の製造の容易性”を共に満足可能なアーム部の断面形状が存在することを初めて見出した。以下、本発明について、実施形態を例示しつつ、詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例１）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。図１（ａ）に示す座標系において、紙面内の上方を向く“車両外側方向”とは例えば車軸側を指し、紙面内の右側を向く“車両前方”とは文字通り車両が前方に進行する方向を指し、紙面に直交する方向を向く“車両下方”とは車両下の路面側から車両側を見た方向を指す。本定義は、図２〜図８に関しても共通して適用する。

図１（ａ）において、１は平面視がＬ字形状をなすアーム部７を有した自動車用サスペンションアーム、２は車両の車軸側に取り付けられるボールジョイント支持部、３は車体側に取り付けられる車体側係合部としてのブッシュ支持部Ａ、４は車体側に取り付けられる車体側係合部としてのブッシュ支持部Ｂ、５ａはアーム部７におけるボールジョイント支持部２（一端側）からブッシュ支持部Ｂ｛４（他端側）｝に繋がる周縁部としてのリブ、５ｂはボールジョイント支持部２（一端側）からブッシュ支持部Ａ｛３（中間側）｝に繋がる周縁部としてのリブ、５ｃはブッシュ支持部Ａ｛３（中間側）｝からブッシュ支持部Ｂ｛４（他端側）｝に繋がる周縁部としてのリブ、６はリブ５ａとリブ５ｂとそれぞれ直交する中央部としてのウエブおよびリブ５ａとリブ５ｃとそれぞれ直交する中央部としてのウエブである。なお、アーム部７は、リブ５ａ、５ｂ、５ｃとウエブ６から構成され、アーム部７の一端から他端に向かう長手方向の全長をＬとする。

また、図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）に示すアーム部７のＡＡ断面図、ＢＢ断面図である。図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、アーム部７の長手方向と直交する断面はＵ字状断面形状を有し、“ウエブ６とこのウエブ６の幅よりも狭幅で、かつ、ウエブ６の厚さよりも大きな値の高さを有した２つのリブ５ａ、５ｂ”および“ウエブ６とこのウエブ６の幅よりも狭幅で、かつ、ウエブ６の厚さよりも大きな値の高さを有した２つのリブ５ａ、５ｃ”からそれぞれ構成されている。
ここで、「ウエブ６の幅」とは「全長Ｌのアーム部７の長手方向と直交する方向であり、かつ、紙面内を向く方向に測った際のウエブ６の寸法」を言い、「ウエブ６の厚さ」とは「前記ウエブ６の幅方向と直交し、かつ、紙面内を向く方向に測った際のウエブ６の寸法」を言い、「リブ５ａ、５ｂ、５ｃの高さ」とは「リブ５ａ、５ｂ、５ｃにおいて、前記ウエブ６の幅方向と直交し、かつ、紙面内を向く方向に測った際のリブ５ａ、５ｂ、５ｃの寸法」を言う。
また、ここで、本発明で言うＵ字状あるいはＨ字状断面形状とは、断面の全体形状が略あるいは概略のＵ字状あるいはＨ字状であることを言い、文字通りのＵ字あるいはＨ字だけでなく、これから多少の逸脱あるいは変形は許容される。
自動車用サスペンションアーム１におけるＵ字状断面形状は、その長手方向に均一な大きさや形状ではなく、図１（ｂ）の狭幅なアーム部（ＡＡ断面）、図１（ｃ）の広幅なアーム部（ＢＢ断面）など、アーム部の長手方向の部位（位置）における大きさや断面形状に応じて、その長手方向に亘って、連続的に変化している。これは以下の実施形態でも同様である。

図２（ａ）は、本発明の自動車用サスペンションアームのアーム部の（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒの比率と１次固有振動数の関係を説明するための説明図、図２（ｂ）は同アーム部の断面各部位を説明するための説明図である。

図２（ｂ）において、リブ５ａ、５ｂ、５ｃはその幅がＴｒで、その高さＨを自動車（車両）の上下方向に向け、ウエブ６はリブ５ａ、５ｂ、５ｃとそれぞれ直交し、リブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の一端からウエブ６の厚さＴｗの中心までの距離がＨｒである。また、リブ５ａの外壁とリブ５ｂの外壁間の距離およびリブ５ａの外壁とリブ５ｃの外壁間の距離をＷとする。

まず初めに、図１に示す自動車用サスペンションアーム（以下、「本発明例１」と言う）について、図２を用いながら説明する。以下、例えば、Ｔｒ／Ｗ＝０．１３、０．１７の場合について説明する。

本発明例１の断面構造は、ウエブ６がリブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の各一端（最下端位置）に設けられたＵ字状構造である｛図１（ｂ）、（ｃ）参照｝。これは、図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが１９の場合に相当する。これに対して、従来のＨ字状断面構造は、図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが１の場合となる。この従来のＨ字状断面構造は、上記表１の中央に示す比較例であって、表１では、この比較例の１次の固有振動数ｆ_０｛すなわち、面外モーメントによる振動モードを発生する固有振動数（以下、単に「面外曲げモードの固有振動数」とも言う）が、比較する場合の性能の基準となる。

ここで、例えば均一な断面形状を有する梁において、面外曲げモードの固有振動数は、一般に (長さ)^-1×(面外曲げ剛性 / 単位長さあたりの質量)^0.5 に比例することが知られている。この関係より、支持点間の距離や材質が変化しない場合には、前記固有振動数は（面外曲げの断面２次モーメント/ 断面積）^0.5 に比例することが導出される。これを本発明例１の１次の固有振動数ｆの導出に適用すると、Ｔｒ／Ｗ＝０．１７、０．１３の場合、ｆ／ｆ_０がそれぞれ１．２４、１．３１となり、比較例に対して約３０％の向上が可能である。これは、上記表１に◎印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度が高く（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成している。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能であることを物語っている。また、本発明例１のアーム部７のような断面形状（図１参照）であれば、上記表１に△印で示したように、鍛造による製造も比較的容易である。

（実施形態２）
図３は、実施形態１と同様のＵ字状断面形状を有する、本発明の実施形態２の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例２）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態１と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図３（ａ）において、１０は車体側に取り付けられる車体側係合部としてのアーム部７の中間に結合する面内方向を向いたブッシュ支持部Ｃである。また、本実施形態において、アーム部７の中間付近のウエブ６の幅が実施形態１に比べて狭い。このような場合においても、Ｔｒ／Ｗを実施形態１のように固定し、（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒの比率を１９にすれば、同等の結果が得られる。すなわち、本発明例２に関しても、上記式（２）に示す４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９を満足させれば、上記表１に◎印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度が高く（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成する。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例２のアーム部７のような断面形状（図３参照）であれば、上記表１に△印で示したように、鍛造による製造も比較的容易である。

（実施形態３）
図４は、実施形態１、２と同様のＵ字状断面形状を有する、本発明の実施形態３の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例３）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態１と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図４（ａ）において、２０、２１、２２、２３、２４は上述した図１に示すウエブ６にそれぞれ設けられた、自動車用サスペンションアーム軽量化のためのトリム孔である。このような場合においても、Ｔｒ／Ｗを発明例１のように固定し、（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒの比率を１９にすれば、発明例１に近い結果が得られる。すなわち、上記式（２）に示す４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９を満足させれば、上記表１に◎印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度が高く（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成する。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例３のアーム部７のような断面形状およびウエブ６形状（図３参照）であれば、上記表１に△印で示したように、鍛造による製造も比較的容易である。また、本発明例３では、トリム孔２０、２１、２２、２３、２４が設けられているため、自動車用サスペンションアームのさらなる軽量化が可能である。

（実施形態４）
図５は本発明の実施形態４の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例４）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態２と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図５（ａ）において、３０、３１、３２、３３、３４は上述した図３に示すウエブ６にそれぞれ設けられたトリム孔である。このような場合においても、Ｔｒ／Ｗを発明例１のように固定し、（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒの比率を１９にすれば、発明例２に近い結果が得られる。すなわち、上記式（２）に示す４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９を満足させれば、上記表１に◎印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度が高く（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成する。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例４のアーム部７のような断面形状およびウエブ６形状（図５参照）であれば、上記表１に△印で示したように、鍛造による製造も比較的容易である。また、本発明例４では、トリム孔３０、３１、３２、３３、３４が設けられているため、自動車用サスペンションアームのさらなる軽量化が可能である。

（実施形態５）
図６は、Ｈ字状断面形状を有する本発明の実施形態５の自動車用サスペンションアーム（発明例５）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態１と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ウエブ６が図１の場合に比べて、リブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の各一端（最下端位置）から所定量だけ上方に移動した位置に設けられたＨ字状断面形状構造である。これは、図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが４の場合に相当する。この場合のＨ字状断面形状は、前記した（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが１｛すなわち、従来のＨ字状断面構造｝とは断面形状が明確に異なる。この結果、Ｔｒ／Ｗ＝０．１７、０．１３の場合、ｆ／ｆ_０がそれぞれ１．１６、１．１７となり、比較例に対して１次の固有振動数が約１６％以上の向上が可能である（上記表１の本発明例５に相当）。すなわち、上記表１に○印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度を満たし（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成し、低次（例えば１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例５のアーム部７のような断面形状（図６参照）であれば、上記表１に◎印で示したように、鍛造による製造が容易である。

（実施形態６）
図７は、前記実施形態５と同じく、Ｈ字状断面形状を有する本発明の実施形態６の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例６）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態２と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、ウエブ６が図３の場合に比べて、リブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の各一端（最下端位置）から所定量だけ上方に移動した位置に設けられた構造である。これは、例えば図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが４の場合に相当する。この場合も、そのＨ字状断面形状は、前記した（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが１｛すなわち、従来のＨ字状断面構造｝とは断面形状が明確に異なる。この結果、上記本発明例５と同様に、比較例に対して１次の固有振動数が約１６％以上の向上が可能である（上記表１の本発明例６に相当）。これは、上記表１に○印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度を満たし（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成している。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例６のアーム部７のような断面形状（図７参照）であれば、上記表１に◎印で示したように、鍛造による製造が容易である。

（実施形態７）
本発明の実施形態７（図示せず）の自動車用サスペンションアームは、上記表１の発明例７で、上記表１の発明例５（図６参照）におけるアーム部７の断面形状を上下逆にしたＨ字状断面構造である。すなわち、ウエブ６がリブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の各他端（最上端位置）から所定量だけ下方に移動した位置に設けられた構造である。これは、例えば図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが０.２５に相当する。この場合（本発明例７の場合）は、Ｔｒ／Ｗ＝０．１７、０．１３の場合、ｆ／ｆ_０がそれぞれ１．１４、１．１６となり、比較例に対して１次の固有振動数が約１４％以上の向上が可能である。すなわち、上記式（１）に示す０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５を満足させれば、上記表１に○印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度を満たし（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成している。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能である。また、本発明例７のアーム部７のような断面形状（図示せず）であれば、上記表１に◎印で示したように、鍛造による製造が容易である。また、本発明例７のアーム部７のような断面形状にすると、雨水や泥が溜り難いため、より好ましい。

（実施形態８）
図８は本発明の実施形態８の自動車用サスペンションアーム（上記表１の発明例８）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はアーム部のＡＡ断面図、（ｃ）はアーム部のＢＢ断面図である。本実施形態において、基本的に実施形態１と同一のコンセプトに基づく部分には、同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分に関して詳述する。

図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、本発明例８においては、発明例１（図１参照）におけるアーム部７の断面形状を上下逆にした、逆Ｕ字状断面構造である。すなわち、ウエブ６がリブ５ａ、５ｂ、５ｃの上下方向の各他端（最上端位置）に設けられた構造である。これは、図２（ａ）に示す横軸（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒが０.０５に相当する。この場合（本発明例８の場合）は、Ｔｒ／Ｗ＝０．１７、０．１３の場合、ｆ／ｆ_０がそれぞれ１．２１、１．３となり、比較例に対して１次の固有振動数が約２０％以上の向上が可能である。すなわち、上記式（１）に示す０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５を満足させれば、上記表１に◎印で示したように、車両前後方向の入力に対する強度｛特に、面外モーメントに対するアーム部７の剛性充足度が高く（面外曲げ剛性が確保され）｝、所定の目標値（ｆ／ｆ_０＝１．１４）を達成している。すなわち、低次（例えば、１次）の固有振動数を向上させることが可能であることを物語っている。また、本発明例８のアーム部７のような断面形状（図８参照）であれば、上記表１に△印で示したように、鍛造による製造も比較的容易である。また、本発明例８のアーム部７のような断面形状にすると、雨水や泥が溜り難いため、より好ましい。

なお、本実施形態１〜８においては、アーム部７の長手方向の全長Ｌに亘って、上述した所定の断面形状が設けられている場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、少なくともアーム部７の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間に前記所定の断面形状が設けられていればよい。
また、本実施形態１〜８においては、リブ５ａとリブ５ｂの高さＨがそれぞれ同じ、リブ５ａとリブ５ｃの高さＨがそれぞれ同じ場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、本願の請求項１に係る発明に記載された特定事項を満足しさえすれば、リブ５ａとリブ５ｂの高さＨがそれぞれ異なっていても構わない。同様に、本願の請求項１に係る発明に記載された特定事項を満足しさえすれば、リブ５ａとリブ５ｃの高さＨもそれぞれ異なっていても構わない。

また、アーム部７の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間に前記所定の断面形状が設けられ、アーム部７の一端および他端からそれぞれ長手方向にＬ/４以内の間の長手方向と直交する断面形状が（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ＝１を満足するように（すなわち、Ｈ字状断面構造に）することにより、面内モーメントおよび面外モーメントの両方に対して強いアーム部７を有した自動車用サスペンションアームを実現できる。

本発明のアルミニウム合金鍛造材からなる自動車用サスペンションアームにおいて、使用するアルミニウム合金は、要求される、高強度、耐応力腐食割れ性などの高い耐食性乃至耐久性を前提として保証する。このため、アルミニウム合金の中でも、ＪＩＳあるいはＡＡに規格される６０００系アルミニウム合金からなることが好ましい。この６０００系Ａｌ合金の具体的な化学成分組成は、質量％で、主要元素を、Ｓｉ：０．８〜１．３％、Ｍｇ：０．７０〜１．３％を含有し、これに必要により、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉなどを加え、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるものとする。

このような組成のアルミニウム合金鍛造材（自動車用サスペンションアーム）は、これまでのＨ字状断面形状のサスペンションアームと同様に、常法にて製造できる。これが本発明の利点でもある。すなわち、上記組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化熱処理後に、前記アームの各実施形態の形状の鍛造材に、金型を用いた熱間鍛造加工を行って安価に製造でき、量産化もできる。そして、この鍛造材に、溶体化および焼入れ処理や、その後の人工時効処理などの調質を施し、所望の強度（耐力）とする。

本発明によれば、軽量かつ安価な構造を採用しながらも、車両前後方向の入力に対する強度（特に、面外曲げ剛性）を確保し、低次の固有振動数を向上させることが可能な自動車用サスペンションアームを提供できる。このため、軽量化が一層要求される自動車のサスペンションアームなどに好適である。

１自動車用サスペンションアーム
２ボールジョイント支持部
３ブッシュ支持部Ａ
４ブッシュ支持部Ｂ
５ａ、５ｂ、５ｃリブ
６ウエブ
７アーム部
１０ブッシュ支持部Ｃ
２０、２１、２２、２３、２４、３０、３１、３２、３３、３４トリム孔

Claims

自動車の車軸側に取り付けられるボールジョイント支持部に一端が結合し、車体側に取り付けられる車体側係合部に中間と他端がそれぞれ結合する鍛造により製造されたアルミニウム合金製アーム部を有し、このアーム部の平面視がＬ字形状をなし、このＬ字形状アーム部の一端から他端に向かう長手方向の全長をＬとする自動車用サスペンションアームであって、
前記Ｌ字形状アーム部の長手方向と直交する断面は、
厚さＴｗの中央部（以下、「ウエブ」と言う）と、
このウエブの幅よりも狭幅の幅Ｔｒと前記ウエブの厚さＴｗよりも大きな値の高さＨを有した２つの周縁部（以下、「リブ」と言う）と、
から構成された形状をなし、
少なくとも前記Ｌ字形状アーム部の一端から長手方向にＬ/４から３×Ｌ/４の間の前記断面形状は、次式（１）または次式(２)により規定されるＵ字状あるいはＨ字状断面形状を有することを特徴とする自動車用サスペンションアーム。
０．０５≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦０．２５ −−−（１）
４≦（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ≦１９ −−−（２）
ここに、リブはその高さＨを自動車の上下方向に向け、ウエブはリブと直交し、リブの上下方向の一端からウエブの厚さＴｗの中心までの距離がＨｒである。
前記Ｌ字形状アーム部の一端および他端からそれぞれ長手方向にＬ/４以内の間の長手方向と直交する断面は、次式（３）により規定されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用サスペンションアーム。
（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ＝１ −−−（３）