JP2022545271A - 無溶接車両用サスペンション制御アーム - Google Patents

Abstract

車両用サスペンション制御アームは、板金から形成される第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素であって、それぞれが、外壁及び２つの側壁、第１の端部に隣接するブッシング接続手段、第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部、第１及び第２の端部の間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部をそなえるアーム構成要素と、ライドブッシング及びハンドリングブッシングと、第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれの第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部に対応するブラケットリベット開口部を備えるボールジョイントブラケットと、複数のリベットとを備える。組み立て時に、ボールジョイントブラケットは、少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部及び対応する少なくとも１つのブラケットリベット開口部を介して、第１及び第２のアーム構成要素の両方にそれらの第２の端部に隣接してリベット留めされ、第１のアーム構成要素は、少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部で第２のアーム構成要素にリベット留めされ、ライドブッシングは、第１のアーム構成要素の第１の端部に接続され、ハンドリングブッシングは、第２のアーム構成要素の第１の端部に接続される。

Description

本発明は、自動車構成要素、特に自動車サスペンション制御アームの分野に関する。

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１９年９月５日に出願された米国仮出願第６２／８９６，３０３号、及び２０２０年２月２１日に出願された米国仮出願第６２／９７９，５３２号の優先権を主張し、これらは参照により本明細書に組み込まれる。

最近のほとんどの道路車両は、路面の不規則性によって引き起こされる車輪の乱れから客室を分離するために、何らかの形態のサスペンションシステムを使用している。これらのサスペンションシステムは、通常、ばね、ダンパー等のばねの運動を制御する装置、及び車輪運動の運動学を制御するリンク機構等の何らかの形態のエネルギー蓄積媒体を含む。この構成要素の組み合わせは、車両の車輪が制御されたやり方で道路の不規則性に対して上昇することを可能にするように構成されている。リンク機構の最も一般的な形態は、スピンドルアセンブリ、車体、及び一般に制御アームと呼ばれる２つの旋回構造構成要素から構築される４バーリンク機構の構成である。

図１には、一般的な従来技術による４バーリンク構成が示されている。「Ａ」字形の制御アーム１、２は、車体４に対するスピンドルアセンブリ３の移動を位置決めしかつ案内する。スピンドルアセンブリは、車輪、タイヤ、軸受アセンブリ及びブレーキアセンブリを担持しており、これらはまとめて車両のばね下質量５と呼ばれる。ばね下質量はまた、制御アーム重量の一部を含む。ばね下質量を路面擾乱に対して移動させるのに必要なエネルギーが大きいため、このサブアセンブリの総重量を可能な限り減らすことが望ましい。さらに、車両のハンドリング特性はばね下構成要素の制御された動きに直接依存するので、制御アームは、それらに与えられる実質的な荷重に耐えるために十分な剛性及び強度を有することが不可欠である。

したがって、サスペンション制御アームは、荷重を受けたときに良好に機能するように強くかつ剛性であると共に、ばね下質量を減少させるために軽量であることが重要である。通常、重量を減少させると、強度と剛性の両方が低下してしまう。重量を減少させながら同等の性能特性を有する部品を設計するためには、多大な工夫が必要である。サスペンション制御アームに与えられる動作荷重は離散的であり、用途に必要とされる方向及び位置に選択的な剛性と強度を提供するために不均一な構造が開発され得るようによく理解されている。車両用サスペンション制御アームは、一般に、車体マウントとスピンドルとの関係の構成に応じて、平面図において「Ａ」又は「Ｌ」のいずれかの形状に構成される。いずれの場合も、支配的な誘導荷重は「Ａ」又は「Ｌ」形態の平面内にあり、したがって、面内の断面二次モーメント値を最大化するためには、「Ａ」又は「Ｌ」形態のエッジの周囲に高濃度の材料を配置する必要がある。

最適化された制御アーム構造が不均一な形状であるという要求は、多くの複雑な製造プロセスを使用させてきた。車両制御アーム構造に関連する最も一般的な製造方法は、プレス成形された金属スタンピングのサブアセンブリへの鋳造、鍛造及び溶接である。複雑な形状が含まれるため、単純なプレス成形金属スタンピングから最適化された車両制御アームを製造することは困難である。

図２には、一般的な従来技術で鋳造又は鍛造された「Ｌ」形状の制御アーム６が示されている。

鋳造は、溶融金属を作るために高熱を必要とする。正確な形状を成形することができるが、制御アームはかなりの重量を伴って中実になる傾向がある。鋳造された制御アームは強度があるが、やや脆い傾向がある。鋳造プロセスは他の製造プロセスよりも高価である。アルミニウムは鋼鉄より軽く、耐食性があるが、かなり高価である。

鍛造は、金属を可鍛性となる点まで加熱し、次いで、大きな圧力を加えて軟質金属を所望の形状に押し込むことを含む。鋳造と同様、鍛造された部品は中実である。鍛造部品は鋳造部品よりも引張強さが大きい傾向があるが、かなりの熱を必要とし、かなりの量のスクラップが存在する傾向があるのでこのプロセスも高価である。アルミニウムは鍛造に適しているが、かなりリサイクルが容易であるにもかかわらず、大量のスクラップがコストを増大させている。

こうした構造にプレス成形された金属スタンピングを用いるサスペンション制御アームの大部分は、閉じた箱型断面として構成される。図３には、２つのＵ字形プレス成形金属スタンピング５０１，５０２から構成された典型的な従来技術によるサスペンション制御アームの断面が示されている。このタイプの構造断面では、通常、必要な溶接隅肉ジョイントを容易にするために、材料のかなりの重複が必要となる。この材料の重複は、最終的には構造的に冗長であり、代替の鋳造又は鍛造構成よりも重い解決策となる可能性がある。突合せジョイント構造を使用する場合、材料の重複がなければ、ジョイントを作成するための溶接の強度と完全性がさらに重要になり、部品の製造がさらに困難になる。

単一部品の制御アームは、本質的にＵ字形構造の板金鋼から製造することができるが、制御アームが受ける大きな荷重を処理するために比較的重いゲージ鋼が必要とされる。より重い部品は一般に望ましくなく、材料の追加コストは極めて高額である。さらに、Ｕ字形構造は、面内の断面二次モーメント値を最大にするために、「Ａ」又は「Ｌ」形態のエッジの周りに高濃度の材料を配置することを困難にする。

図４は、制御アームの周囲の大部分の周りに溶接された２つのプレス成形された金属スタンピングを有する典型的な従来技術による制御アームを示す。図３に示したように、第１のスタンピング７と第２のスタンピング８とが溶接されている。

サスペンション制御アームは、２つの主な荷重方向、すなわち前後方向とクロスカー方向の影響を受ける。加速及びブレーキ等の前後方向の荷重に耐えるために、制御アームは一般的に一組のブッシング及びボールジョイントを必要とする。現代の車両用サスペンションシステムでは、例えば縁石に衝突するときに車輪が後退運動を提供することを可能にするために、前後方向に比較的柔らかいサスペンションを有することが一般に望ましい。これにより衝撃が和らぐ。これは、比較的硬い前部ゴムブッシング及び柔らかい後部ゴムブッシングを有することによって達成される。これとは対照的に、カーブの周囲を走行する際に車両の適切な軌道を容易にするために、一般に、クロスカー方向に比較的剛性の高いサスペンションを有することが望ましい。これは、比較的剛性の前部ブッシングを有することによって達成され、後部ブッシングはこの特性に影響を与えない。剛性の前部ブッシングは、車輪からの牽引荷重を伝達するボールジョイントと一致している。剛性の前部ブッシングは一般にハンドリングブッシングと呼ばれ、柔らかい後部ブッシングは一般にライドブッシングと呼ばれる。

上記の制御アームは、典型的には、ボールジョイントブラケット９に取り付けられたボールジョイントと、一対のブッシング１０，１１とを用いて、ばね下質量と車両とに接続される。上述の技術を使用して製造されたほとんどの従来技術による制御アームの欠点は、図４に示すように、ナックル端部のボールジョイントの開口部を制御アームに溶接しなければならないか、又は、開口部をプレス成形部品にスタンピングしなければならないため、追加のステップ、板金の破砕、及び追加のスクラップが生じることである。ブッシングのための座部が、典型的には溶接によって制御アームに接続されなければならない。これにより、追加の溶接ステップがもたらされ、ブッシング座部の位置ずれや溶接の欠陥が発生する可能性がある。

溶接のプロセスは、板金上の防食コーティングを破壊する傾向があり、溶接時に部品を腐食にさらす。一部の部品は溶接後に保護コーティングで電気メッキされることがあるが、これはより大きな不規則な形状の部品ではしばしば困難である。部品の溶接後の電気メッキは高価であり、余分な処理時間と床面積を必要とする。さらに、溶接により、溶接部に沿った様々な点で不均一な強度を有するジョイントが生じることがある。制御アームは、典型的には、車両が動いている間、連続的な応力を受けるので、溶接の不規則性は、溶接部に応力破壊を生じ得る。溶接されたジョイントは、一般的にジョイントのない金属部品よりも疲労性能が劣る。さらに、溶接プロセスでは、溶接部の両側に熱影響部が生じ、これは一般的には板金の残りの部分よりも強度が低くなるため、部品の全体的な強度が低下する。最新の溶接技術には、ロボット、溶接セル、溶接ワイヤ、溶接後の検査を含む付帯インフラが含まれ、これらは全て製造コストの要因となる。また、溶接は溶接部の空気質に悪影響を及ぼし、大きな電力を消費する。

したがって、板金プレス成形のような低コストの製造技術を使用して、比較的低い質量を維持しながら、高い固有剛性及び強度を提供することができるサスペンション制御アームを作成することが有利であろう。自動車業界で要求されるような大量の用途では、板金プレス成形は構造構成要素を製造する最も費用対効果の高い方法であることが証明されている。現在製造されているほとんどの車両は、プレス成形技術を用いて製造されたアルミニウム又は鋼製のスタンピングからほぼ完全に構築された車体構造及び選択されたサブフレームを採用している。したがって、本発明の目的は、車両用サスペンション制御アームの製造に金属プレス成形を利用することである。

溶接を使用せずに、比較的軽量のプレコーティングされた板金鋼を使用して制御アームを製造することも有利であろう。さらに、設備及び床面積の資本コストの低減、材料及びエネルギーコストの低減、検査コストの低減、部品疲労の低減、部品軽量化による車両性能及び燃費の向上等の効果が期待できる。

本発明の一実施形態では、車両用サスペンション制御アームを含む構造構成要素は、均一な厚さの材料から形成された一対の複雑な単一部品の板金スタンピング構成要素から構築される。構成要素は、正しい平面図の形状、すなわち「Ａ」、「Ｌ」、又は用途に適したその他の形状を形成するように、溶接せずに接合される。

本発明の主要な態様では、車両用サスペンション制御アームは、板金から形成される第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素であって、各アーム構成要素が、外壁及び２つの側壁、第１の端部に隣接するブッシング接続手段、第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部、前記第１の端部と前記第２の端部との間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部を備えるアーム構成要素と、ライドブッシング及びハンドリングブッシングと、前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれの前記第２の端部に隣接する前記少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部に対応するブラケットリベット開口部を備えるボールジョイントブラケットと、複数のリベットとを備え、組み立て時に、前記ボールジョイントブラケットは、前記少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部及び前記対応するブラケットリベット開口部を介して、前記第１及び第２のアーム構成要素の両方にそれらの前記第２の端部に隣接してリベット留めされ、前記第１のアーム構成要素は、前記対応する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部において前記第２のアーム構成要素にリベット留めされ、前記ライドブッシングは、前記第１のアーム構成要素の前記第１の端部に接続され、前記ハンドリングブッシングは、前記第２のアーム構成要素の前記第１の端部に接続される。

本発明のさらなる態様では、車両用サスペンション制御アームは、板金から形成される第３のアーム構成要素であって、外壁及び２つの側壁、各端部が少なくとも１つの第３のアーム構成要素リベット開口部を備える２つの端部を備えるアーム構成要素と、ライドブッシング座部構成要素及びハンドリングブッシング座部構成要素とをさらに含み、前記第３のアーム構成要素は、前記第１及び第２のアーム構成要素の前記第１の端部に隣接して前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれと、及び前記第３のアーム構成要素の前記各端部に隣接して前記ライドブッシング座部構成要素及び前記ハンドリングブッシング座部構成要素の両方とにリベット留めされるように適合される。

本発明のさらにさらなる態様では、車両用サスペンション制御アームは、板金から形成される第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素であって、各アーム構成要素が、外壁及び２つの側壁、第１の端部に隣接する一体型ブッシング座部受容開口部、第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部、前記第１の端部と前記第２の端部との間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部を備えるアーム構成要素と、第１の端部におけるライドブッシング座部、第２の端部におけるハンドリングブッシング座部、及び第１及び第２の接触面を備えるロッドであって、前記第１及び第２の接触面は、前記座部に隣接して前記ロッドに沿って前記座部の内側に配置され、それぞれの座部が前記座部受容開口部を通って延びるときに、前記第１及び第２のアーム構成要素に接触するように適合されるロッドと、前記第１及び第２のアーム構成要素の前記第２の端部に隣接する前記ブラケット受容リベット開口部に対応するブラケットリベット開口部を備えるボールジョイントブラケットと、複数のリベットとを備え、組み立て時に、前記ライドブッシング座部は、前記第１の構成要素の前記座部受容開口部を通って延び、前記ハンドリングブッシング座部は、前記第２の構成要素の前記座部受容開口部を通って延び、前記第１及び第２のアーム構成要素は、前記ロッドの前記第１及び第２の接触面に接触し、前記ボールジョイントブラケットは、前記ブラケット受容リベット開口部及び前記対応するブラケットリベット開口部を介して前記第１及び第２のアーム構成要素の両方にそれらの前記第２の端部に隣接してリベット留めされ、前記第１のアーム構成要素は、前記対応する少なくとも１つのアーム構成要素接続リベット開口部において前記第２のアーム構成要素にリベット留めされる。

本発明のさらなる態様では、前記第１及び第２のアーム構成要素の前記側壁は、部分的に重なり合い、かつそれらの前記第１の端部において離間したままである。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つのスペーサが、前記少なくとも１つのアーム構成要素リベット開口部において、前記第１及び第２のアーム構成要素の両方の前記側壁の間の間隔を維持する。

本発明のさらなる態様では、前記第１及び第２のアーム構成要素は、３つのアーム構成要素リベット開口部においてリベット留めされる。

本発明のさらなる態様では、前記３つのアーム構成要素リベット開口部のうちの１つは、前記アーム構成要素の前記第２の端部に隣接して配置され、前記ボールジョイントブラケットは、前記リベット開口部において前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれにリベット留めされる。

本発明のさらなる態様では、前記ブッシング接続手段は、前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれの前記第１の端部に隣接する一体型ブッシングスタッド受容開口部を備え、前記制御アームは、第１のロッド端部におけるライドブッシングスタッド、第２のロッド端部におけるハンドリングブッシスタッド、及び第１及び第２の座面を備えるロッドをさらに備え、前記第１及び第２の座面は、前記スタッドに隣接して前記ロッドに沿って内側に配置され、前記各スタッドが前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延びるときに、前記第１及び第２のアーム構成要素に接触するように適合され、
組み立て時に、前記ライドブッシングスタッドは、前記第１のアーム構成要素の前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延び、前記ハンドリングブッシスタッドは、前記第２のアーム構成要素の前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延び、前記第１及び第２のアーム構成要素は前記ロッドの前記第１及び第２の座面にそれぞれ接触する。

本発明のさらなる態様では、前記ロッドは管状である。

本発明のさらなる態様では、前記ライドブッシングは、前記第１のアーム構成要素の前記第１の端部にリベット留めされるブラケットを備える。

本発明のさらなる態様では、前記ハンドリングブッシングは、前記第２のアーム構成要素の前記第１の端部に隣接して前記第１及び第２のアーム構成要素の少なくとも一方にリベット留めされる補強板金スタンピングとの接触によって安定化される。

本発明のさらなる態様では、前記第２のブッシングスタッドは、対応する雄ネジを有するファスナを受容するように雌ネジを有しており、外側のハンドリングブッシング座部、前記第２のブッシングスタッド上に肩部として形成される外側の第２の接触面、及びテーパ部を備え、前記制御アームは、前記第２のブッシングスタッド上に嵌合する成形リングであって、前記ハンドリングブッシングが前記第２のブッシングスタッドに締結されたときに、前記第２の接触面に対して前記第２のアーム構成要素を保持するように前記テーパ部に着座する成形リングをさらに備える。

従来技術による４バーリンク車両用サスペンションシステムの斜視図である。

従来技術による鋳造又は鍛造サスペンション制御アームの斜視図である。

２つのＵ字形プレス成形金属スタンピングから構築された典型的な従来技術による溶接サスペンション制御アームの断面立面図である。

２つのＵ字形プレス成形金属スタンピングから構築された典型的な従来技術による溶接サスペンション制御アームの斜視図である。

本発明の無溶接サスペンション制御アームの主要な実施形態の構成要素の斜視分解図である。

本発明の無溶接サスペンション制御アームの部分的に分解されかつ部分的に組み立てられた斜視図である。

図５の部分的に組み立てられた無溶接サスペンション制御アームの斜視図である。

図７の無溶接サスペンション制御アームの斜視図であり、制御アームへの組み立て前のブッシングが示されている。

図８の無溶接サスペンション制御アームの斜視図であり、ブッシング及びボールジョイントが組み立てられている。

本発明の無溶接サスペンション制御アームの別の主要な実施形態の平面図である。

図１０の線１０Ａ－１０Ａに沿った断面図である。

図１０の線１０Ｂ－１０Ｂに沿った断面図である。

本発明の無溶接サスペンション制御アームのさらなる代替実施形態の斜視図である。

図１１Ａの無溶接サスペンション制御アームの一部の斜視図である。

図１１Ａの制御アームの特定の構成要素の斜視分解図である。

図１１Ａの代替的な実施形態態の斜視図であり、第３のアーム構成要素の向きを逆にしている。

図１２Ａの無溶接サスペンション制御アームの一部の斜視図である。

図１１Ａの制御アームの斜視図であり、ブッシング及びボールジョイントが組み付けられている。

図５－９の第１の実施形態のロッドの立面断面図である。

図５－９のリベット留めされた無溶接サスペンション制御アームの斜視図であり、成形リングの組み付けを示す。

ブッシングの組み付け準備ができている図１５の制御アームの斜視図である。

図１５及び１６の制御アームの一部の立面断面図であり、制御アームにハンドリングブッシングが組み付けられている。

図５－９は、本発明の無溶接車両用サスペンション制御アーム１５の好ましい実施形態を示す。第１のアーム構成要素１２及び第２のアーム構成要素１４は、板金からスタンピングされる。好ましい材料は、腐食保護のためにプレコーティングされた鋼板である。この構造の性質を考慮すると、図３及び図４に示されるような対応する従来技術による溶接構造よりも軽いゲージの板金が一般に使用されてもよい。

第１のアーム構成要素１２及び第２のアーム構成要素１４は、所定の共通する特徴を有する。各々は、外壁１６と２つの側壁１８とを備える。各アーム構成要素は、アーム構成要素の第１の端部２２に隣接する一体型ブッシング座部受容開口部２０を有する。適切なスタンピングにより、開口部２０は、従来技術による製造に典型的なように、ブッシング座部を備えた別の構成要素を溶接又は別のやり方で制御アームに取り付ける必要なしに、アーム構成要素の残りの部分を含む同じ材料から形成される。さらに、各アーム構成要素１２、１４は、アーム構成要素の第２の端部２６に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部２４を備える。図５の好ましい実施形態では、２つの整列されたブラケット受容開口部２４が、各アーム構成要素のスタンピング中に形成される。さらに、各アーム構成要素は、第１の端部２２と第２の端部２６との間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部２８を備える。図５の好ましい実施形態では、各アーム構成要素１２、１４は、３対の整列した構成要素接続リベット開口部２８を備える。

ロッド３０は、アーム構成要素１２、１４の間にリベット留めされていない接続を提供するように機能する。また、それはブッシング座部のような別の構成要素に置き換わり、以下でさらに説明するように、そうでない場合は制御アームに溶接されるか又は同様に取り付けられなければならない。ロッド３０は、好ましくは、制御アームの重量を減少させるために管状であるが、中実であってもよい。ロッド３０は、第１の端部３４にライドブッシング座部３２を有する第１のスタッド３１と、第２の端部３８にハンドリングブッシング座部３６を有する第２のスタッド３３とを備える。これらのブッシング座部３２、３６は、以下にさらに説明するように、ブッシングを受容するように意図されている。ロッド３０は、ロッドの第１及び第２の端部３４、３８から内側に配置される第１の接触面４０及び第２の接触面４２も備える。これらの接触面４０、４２は、制御アームが組み立てられたときにブッシング座部受容開口部２０で第１及び第２のアーム構成要素１２、１４と接触するように設計されている。

ボールジョイントブラケット４４は、以下にさらに説明するように、ボールジョイントを受容するように適合される。ボールジョイントブラケット４４は、第１及び第２のアーム構成要素１２，１４の第２の端部２６に隣接するブラケット受容開口部２４に対応するブラケットリベット開口部４６を備える。図５に示された好ましい実施形態では、２つの外部ブラケットリベット開口部４６は、第１及び第２のアーム構成要素１２、１４の各々にある一対のブラケット受容リベット開口部２４とそれぞれ整列する。内部ブラケットリベット開口部４６は、アーム構成要素１２、１４の第２の端部２６に隣接する構成要素接続開口部２８の対と整列する。したがって、アーム構成要素１２、１４の第２の端部２６に隣接する構成要素接続開口部２８の対は、２つのアーム構成要素の相互接続と、ボールジョイントブラケット４４の２つのアーム構成要素への接続の両方の機能を有する。

図６に示すように、複数のリベット４８が、種々のブラケット受容リベット開口部２４、構成要素接続リベット開口部２８及びブラケットリベット開口部４６において種々の構成要素を接合するために利用される。

スペーサ５０が、組み立て前及び組み立て中にアーム構成要素１２、１４の安定性を維持するために使用されてもよい。図５に示されるように、スペーサ５０は、組み立て前に第１のアーム構成要素１２における構成要素接続リベット開口部２８に配置されているが、いずれのアーム構成要素もそれらを受容することができる。スペーサ５０は、制御アームが組み立てられるとき、各アーム構成要素の側壁１８間の間隔を維持する。

好ましい組み立てシーケンスでは、第１及び第２のアーム構成要素１２、１４をスタンピングした後で、スペーサ５０は、典型的には車両に対して後方を向く第１のアーム構成要素１２の中央に位置する構成要素接続リベット開口部２８と整列して設置される。以下のシーケンスは、同時に又は近接したシーケンスで行われてもよい。ロッド３０のスタッド３１のライドブッシング座部３２は、第１の構成要素１２のブッシング座部受容開口部２０を通して挿入され、ロッド３０の第１の接触面４０は、第１のアーム構成要素１２に接触する。スタッド３３のハンドリングブッシング座部３６は、第２の構成要素１４のブッシング座部開口部２０を通して挿入され、第２の接触面４２は第２のアーム構成要素１４に接触する。第１及び第２のアーム構成要素１２、１４は、構成要素接続リベット開口部２８で重なり合って整列される。ボールジョイントブラケット４４は、ブラケット受容リベット開口部２４、ブラケットリベット開口部４６、及びアーム構成要素の第２の端部２６に隣接する構成要素接続リベット開口部２８において、第１及び第２のアーム構成要素１２、１４と整列する。図６は、この時点で部分的に組み立てられた制御アームを示す。次に、リベット４８を取り付けて、図７に示すように、基本的な制御アーム１５を完成させる。図示された好ましい実施形態の構造の利点は、リベット４８を単一の平面内に設置することができ、したがって、組み立てを著しく単純化することである。組み立てられた制御アーム１５にロッド３０を固定するために、１つ以上のさらなる取り付け具（図示せず）が使用されてもよい。

基本的な制御アーム１５の構造に続いて、ライドブッシング５２をライドブッシング座部３２に取り付け、ハンドリングブッシング５４をハンドリングブッシング座部３６に取り付けてもよい。取り付けは、ブッシング５２、５４をブッシング座部３２、３６に圧入することによって行われてもよい。これは、図８においてブッシングの組み立て前に示されている。また、ボールジョイント５６は、標準的な方法を使用して、ボールジョイントブラケット４４において制御アーム１５に接続されてもよい。図９には、ブッシング５２、５４及びボールジョイント５６を含む完全に組み立てられた制御アームが示されている。明らかに、制御アーム、ブッシング及びボールジョイントを組み立てるために、他の公知の方法が適宜用いられてもよい。

図１０には、制御アーム構造の第２の主要な実施形態が示されている。この場合、ロッド３０は省略されている。ここでも、種々の構成要素を接合するために複数のリベットが用いられる。この実施形態は、サスペンションシステム内の制御アームの「パッケージング」要件が、制御アームの異なる周辺外形を指示する場合等、特定の用途において有益であり得る。ロッド３０を除去することによって、部品の質量及びコストを低減することもでき、これは、十分な部品の耐久性及び機能性が維持される限り、一般に望ましい。

図１０－１０Ｂを参照すると、制御アーム１１５は、第１のアーム構成要素１１２及び第２のアーム構成要素１１４で構築される。また、これらの構成要素は、１つの外壁と２つの側壁を有するアーム構成要素の典型的なＵ字形を示すために、断面が概略示されている。第２のアーム構成要素１１４の側壁は、第２のアーム構成要素１１４が第１のアーム構成要素１１２内に部分的に入れ子になることができるように、第１の壁構成要素１１２の側壁よりも互いに接近した間隔で配置される。ボールジョイントブラケット１４４は、ボールジョイントを受容するように適合される。

ボールジョイントブラケット１４４は、第１及び第２のアーム構成要素１１２，１１４の第２の端部１２６に隣接するブラケット受容開口部１２４に対応するブラケットリベット開口部１４６を備える。２つの外部ブラケットリベット開口部１４６は、第１及び第２のアーム構成要素１１２，１１４の各端部上の一対のブラケット受容開口部１２４にそれぞれ整列するが、他の取り付けの選択も可能である。したがって、アーム構成要素の第２の端部１２６に隣接する構成要素接続開口部１２８の対は、２つのアーム構成要素の相互接続と、ボールジョイントブラケット１４４の２つのアーム構成要素への接続の両方の機能を有する。

ライドブッシングブラケット１５８を含むライドブッシング１５２は、１つ以上のブッシングブラケット開口部１６０及び１つ以上の第１のアーム構成要素のブッシングブラケット受容開口部１６２において、第１の構成要素１１２の第１の端部１２２にリベット留めされる。ハンドリングブッシング１５４は、第２のアーム構成要素１１４の第１の端部１２２に従来通り締結されてもよい。補強板金スタンピング１６４は、１つ以上の開口部１６６，１６８において第１及び第２の構成要素にリベット留めされてもよい。補強板金スタンピング１６４は、ハンドリングブッシング１５４に接触してこれを安定させるように機能する。もちろん、補強は、板金スタンピング以外でも可能であるが、板金スタンピングを使用することは、全体として制御アームを作成するプロセスと一貫性があり、これらのプロセスに付随する利点を有する。

本発明のさらなる主要な実施形態を図１１Ａ－１３に示す。この実施形態は、図５－９に示された制御アームの構造と同様であるが、第１及び第２のアーム構成要素を接合するロッドが、その外壁及び２つの側壁に関して第１及び第２のアーム構成要素と同様な形状の板金スタンピングを含む第３のアーム構成要素と置き換えられている。第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素の板金材料からブッシング座部開口部を形成する代わりに、別個のブッシング座部構成要素が第３のアーム構成要素と共に第１及び第２のアーム構成要素の第１の端部にリベット留めされて、ブッシングを受容することができる堅牢なリベット留め構造を形成する。ブッシング座部構成要素は、板金又は他の好都合な材料から形成されてもよい。

図１１Ａ－１３の実施形態において、第１のアーム構成要素２１２、第２のアーム構成要素２１４が板金からスタンピングされる。第１のアーム構成要素２１２及び第２のアーム構成要素２１４は、所定の共通する特徴を有する。各アーム構成要素２１２，２１４は、外壁２１６と２つの側壁２１８とを備える。さらに、各アーム構成要素２１２、２１４は、アーム構成要素の第２の端部２２６に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部２２４を備える。アーム構成要素２１２，２１４は、図５－９の実施形態に関連して既に説明した第１の実施形態と同様に、それらの第２の端部及び中央部の両方で接続される。第１の実施形態とこのさらなる実施形態との間の相違は、アーム構成要素２１２，２１４の第１の端部において明らかである。各アーム構成要素２１２，２１４は、第１のアーム構成要素と第２のアーム構成要素の第１の端部に隣接して配置された少なくとも１つの追加の構成要素接続リベット開口部２２９を含む。図１１Ａ－１３の好ましい実施形態において、第１及び第２のアーム構成要素２１２，２１４の各々は、一対の追加の接続リベット開口部２２９を備える。

第３のアーム構成要素２３０は、第１及び第２のアーム構成要素２１２，２１４にリベット接続を提供するように機能する。第１及び第２のアーム構成要素と同様に、第３のアーム構成要素は、外壁及び２つの側壁で構築される。第３のアーム構成要素２３０は、第１及び第２のアーム構成要素２１２，２１４の少なくとも１つの追加の構成要素接続リベット開口部２２９と整列するために、その各端部に隣接する少なくとも１つの第３のアームリベット開口部２３１を備える。図１２Ａ及び１２Ｂに示されているように、第３アーム構成要素２３０は、図１１Ａ及び１１Ｂに示された実施形態のものとは逆方向に配向されてもよい。これらの開口部においてリベット留めされると、第１及び第２のアーム構成要素２１２，２１４と、第３のアーム構成要素２３０と、ライド及びハンドリングブッシング座部構成要素２３２，２３６とが、全て確実に接続される。キャップ２３８は、ファスナで固定されたときに、ハンドリングブッシングをハンドリングブッシング座部２３６に保持するように機能する。ここでもスペーサ５０が、アーム構成要素間の間隔を維持し、制御アームの構造を支持するために、第１及び第２のアーム構成要素２１２，２１４の一方の側壁の間、及び種々のリベット開口部の位置における第３のアーム構成要素２３０の側壁の間に使用されてもよい。

図１３に示されるように、図５－９に示される実施形態と同様に、基本的な制御アーム２１５の構成に続いて、ライドブッシング２５２がライドブッシング座部構成要素２３２のライドブッシング座部に設置され、ハンドリングブッシング２５４がハンドリングブッシング座部構成要素２３６のハンドリングブッシング座部に設置されてもよい。

自動車の制御アームは、サスペンションシステムの作動中に受ける荷重を効果的に伝達できることが不可欠である。制御アームの構造構成要素として比較的軽いゲージの板金スタンピングを使用することに関する１つの関心事は、構成要素の移動の過度の自由度に起因し得る強度の経時的な損失なしに、かかるサスペンション荷重を伝達する板金構造の能力である。特に、図５－９に示す第１の実施形態の場合には、アーム構成要素自体がブッシング座部受容開口部と共にスタンピングており、これらの開口部を囲むアーム構成要素材料が十分に補強されていることを確実にすることが重要である。図１４－１６Ｂには、このような強化を達成するための好ましいやり方の詳細が示されている。

図１４は、前述した中空管ロッド３０が示されている。その第１の端部３４において、ロッド３０は、第１の接触面４０を含むテーパ部分に通じるライドブッシング座部３２を有する第１のブッシングスタッド３１を備える。その第２の端部３８において、ロッド３０は、ハンドリングブッシング座部３６を有する第２のブッシングスタッド３３と、第２のスタッド３３内の雌ねじ３７と、ロッド３０の第２のスタッド３３上に肩部として形成される第２の接触面４２とを備える。ロッド３０のテーパ部４３は、ハンドリングブッシング座部３６と第２の接触面４２との間にある。

図１５は、リベット留めされた制御アーム１５を示す。ロッド３０の第１の端部３４に隣接して、第１の接触面４０は、ライドブッシング座部３２が第１のアーム構成要素１２の第１の端部２２におけるブッシング座部受容開口部２０を通過すると、第１のアーム構成要素１２に当接する。ロッド３０の第２の端部３８に隣接して、第２の接触面４２は、ハンドリングブッシング座部３６が第２のアーム構成要素１４の第１の端部２２におけるブッシング座部受容開口部２０を通過すると、第２のアーム構成要素１４に当接する。

図１５－１６Ｂに示されているように、成形リング５１が、ハンドリングブッシング座部３６上に嵌合され、ロッド３０のテーパ部４３と、第２のアーム構成要素１４の第１の端部２２に隣接するブッシング座部受容開口部２０を囲む第２のアーム構成要素１４の材料とに接触する。ハンドリングブッシング５４は、同様にハンドリングブッシング座部３６上に嵌合され、成形リング５１に接触する内側スリーブ５５を備える。最後に、雄ネジ部５９を有するファスナ５６が、ハンドリングブッシング座部３６の対応する雌ネジ部３７に螺合される。ファスナ５６は、ハンドリングブッシング５４に接触するように形成されたファスナヘッド６１を備える。ファスナヘッド６１は、サスペンションシステムの作動中にハンドリングブッシング５４の撓みに対する停止部として作用するように、ハンドリングブッシング５４から特定の位置で一定のクリアランスが得られるように成形されてもよい。

ファスナが挿入されて締め付けられると、ハンドリングブッシング５４が所定位置に保持され、第２のアーム構成要素１４が中間の成形リング５１を介してロッド３０に確実に保持される。この配置によって生じる半径方向のクランプ力は、サスペンションシステムの作動中の力の効果的な伝達を容易にし、かつ堅牢な制御アーム構造を形成するように、第２のアーム構成要素１４のハンドリングブッシング座部受容開口部２０を囲む第２のアーム構成要素１４の板金材料を十分に補強する。

特定の構成要素の配置が図示された実施形態に開示されているが、他の配置も本発明から利益を得ることが理解されるべきである。特定のステップシーケンスが示されかつ説明されているが、ステップは、他に示されていない限り、任意の順序で、分離され又は組み合わされて実行されてもよく、それでも本発明から利益を受けることが理解されるべきである。

異なる例は例示された特定の構成要素を有するが、本発明の実施形態は、こうした特定の組合せに限定されない。一例による構成要素又は特徴の一部を別の例による特徴又は構成要素と組み合わせて使用することも可能である。

例示的な実施形態が開示されているが、当業者であれば、所定の変更が特許請求の範囲内に含まれることを認識するであろう。そのため、以下の特許請求の範囲について検討し、その実際の範囲及び内容を決定すべきである。

Claims (17)

1. 板金から形成される第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素であって、それぞれが、外壁及び２つの側壁、第１の端部に隣接するブッシング接続手段、第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部、前記第１の端部と前記第２の端部との間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部を備えるアーム構成要素と、
   ライドブッシング及びハンドリングブッシングと、
   前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれの第２の端部に隣接する前記少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部に対応するブラケットリベット開口部を備えるボールジョイントブラケットと、
   複数のリベットと
   を備え、
   組み立て時に、前記ボールジョイントブラケットは、前記少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部及び前記対応するブラケットリベット開口部を介して、前記第１及び第２のアーム構成要素の両方にそれらの前記第２の端部に隣接してリベット留めされ、前記第１のアーム構成要素は、前記対応する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部において前記第２のアーム構成要素にリベット留めされ、前記ライドブッシングは、前記第１のアーム構成要素の前記第１の端部に接続され、前記ハンドリングブッシングは、前記第２のアーム構成要素の前記第１の端部に接続される、車両用サスペンション制御アーム。
2. 板金から形成される第３のアーム構成要素であって、外壁及び２つの側壁、各端部が少なくとも１つの第３のアーム構成要素リベット開口部を備える２つの端部を備えるアーム構成要素と、
   ライドブッシング座部構成要素及びハンドリングブッシング座部構成要素と
   をさらに含み、
   前記第３のアーム構成要素は、前記第１及び第２のアーム構成要素の前記第１の端部に隣接して前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれと、及び前記第３のアーム構成要素の前記各端部に隣接して前記ライドブッシング座部構成要素及び前記ハンドリングブッシング座部構成要素の両方とにリベット留めされるように適合される、請求項１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
3. 前記第１及び第２のアーム構成要素の前記側壁は、部分的に重なり合い、かつそれらの前記第１の端部において離間したままである、請求項１又は２に記載の車両用サスペンション制御アーム。
4. 少なくとも１つのスペーサが、前記少なくとも１つのアーム構成要素リベット開口部において、前記第１及び第２のアーム構成要素の両方の前記側壁の間の間隔を維持する、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用サスペンション制御アーム。
5. 前記第１及び第２のアーム構成要素は、３つのアーム構成要素リベット開口部においてリベット留めされる、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両用サスペンション制御アーム。
6. 前記３つのアーム構成要素リベット開口部のうちの１つは、前記アーム構成要素の前記第２の端部に隣接して配置され、前記ボールジョイントブラケットは、前記リベット開口部において前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれにリベット留めされる、請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用サスペンション制御アーム。
7. 前記ブッシング接続手段は、前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれの前記第１の端部に隣接する一体型ブッシングスタッド受容開口部を備え、
   前記制御アームは、第１のロッド端部におけるライドブッシングスタッド、第２のロッド端部におけるハンドリングブッシスタッド、及び第１及び第２の座面を備えるロッドをさらに備え、前記第１及び第２の座面は、前記スタッドに隣接して前記ロッドに沿って内側に配置され、各スタッドが前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延びるときに、前記第１及び第２のアーム構成要素に接触するように適合され、
   組み立て時に、前記ライドブッシングスタッドは、前記第１のアーム構成要素の前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延び、前記ハンドリングブッシスタッドは、前記第２のアーム構成要素の前記ブッシングスタッド受容開口部を通って延び、前記第１及び第２のアーム構成要素は、前記ロッドの前記第１及び第２の座面にそれぞれ接触する、請求項１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
8. 前記ロッドは管状である、請求項７に記載の車両用サスペンション制御アーム。
9. 前記ライドブッシングは、前記第１のアーム構成要素の前記第１の端部にリベット留めされるブラケットを備える、請求項１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
10. 前記ハンドリングブッシングは、前記第２のアーム構成要素の前記第１の端部に隣接して前記第１及び第２のアーム構成要素の少なくとも一方にリベット留めされる補強板金スタンピングとの接触によって安定化される、請求項１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
11. 板金から形成される第１のアーム構成要素及び第２のアーム構成要素であって、それぞれが、外壁及び２つの側壁、第１の端部に隣接する一体型ブッシング座部受容開口部、第２の端部に隣接する少なくとも１つのブラケット受容リベット開口部、前記第１及び第２の端部の間に位置する少なくとも１つの構成要素接続リベット開口部を備えるアーム構成要素と、
    第１の端部におけるライドブッシング座部、第２の端部におけるハンドリングブッシング座部、及び第１及び第２の接触面を備えるロッドであって、前記第１及び第２の接触面は、前記座部に隣接して前記ロッドに沿って前記座部の内側に配置され、各座部が前記座部受容開口部を通って延びるときに、前記第１及び第２のアーム構成要素に接触するように適合されるロッドと、
    前記第１及び第２のアーム構成要素の前記第２の端部に隣接する前記ブラケット受容リベット開口部に対応するブラケットリベット開口部を備えるボールジョイントブラケットと、
    複数のリベットと
    を備え、
    組み立て時に、前記ライドブッシング座部は、前記第１の構成要素の前記座部受容開口部を通って延び、前記ハンドリングブッシング座部は、前記第２の構成要素の前記座部受容開口部を通って延び、前記第１及び第２のアーム構成要素は、前記ロッドの前記第１及び第２の接触面に接触し、前記ボールジョイントブラケットは、前記ブラケット受容リベット開口部及び前記対応するブラケットリベット開口部を介して前記第１及び第２のアーム構成要素の両方にそれらの前記第２の端部に隣接してリベット留めされ、前記第１のアーム構成要素は、前記対応する少なくとも１つのアーム構成要素接続リベット開口部において前記第２のアーム構成要素にリベット留めされる、車両用サスペンション制御アーム。
12. 前記第１及び第２のアーム構成要素の前記側壁は、それらの前記第１の端部において離間している、請求項１１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
13. 少なくとも１つのスペーサが、前記少なくとも１つのアーム構成要素リベット開口部において、前記第１及び第２のアーム構成要素の両方の前記側壁の間の間隔を維持する、請求項１２に記載の車両用サスペンション制御アーム。
14. 前記第１及び第２のアーム構成要素は、３つのアーム構成要素リベット開口部においてリベット留めされる、請求項１３に記載の車両用サスペンション制御アーム。
15. 前記３つのアーム構成要素リベット開口部のうちの１つは、前記アーム構成要素の前記第２の端部に隣接して配置され、前記ボールジョイントブラケットは、前記リベット開口部において前記第１及び第２のアーム構成要素のそれぞれにリベット留めされる、請求項１４に記載の車両用サスペンション制御アーム。
16. 前記ロッドは管状である、請求項１１に記載の車両用サスペンション制御アーム。
17. 第２のブッシングスタッドが、対応する雄ネジを有するファスナを受容するように雌ネジを有しており、外側のハンドリングブッシング座部、前記第２のブッシングスタッド上に肩部として形成される外側の第２の接触面、及びテーパ部を備え、前記制御アームは、前記第２のブッシングスタッド上に嵌合する成形リングであって、前記ハンドリングブッシングが前記第２のブッシングスタッドに締結されたときに、前記第２の接触面に対して前記第２のアーム構成要素を保持するように前記テーパ部に着座する成形リングをさらに備える、請求項７又は８に記載の車両用サスペンション制御アーム。

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