JP2023169561A - サスペンションアーム - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性能を向上させることのできるサスペンションアームを提供する。【解決手段】ロアアーム１４は、アーム本体２０と、補強部材３０と、樹脂成形部４０とを備える。アーム本体２０は、金属材料によって構成される。アーム本体２０は、底壁２１と、底壁２１の両側縁から突出するとともに互いに対向する態様で延在する一対の側壁２２と、一対の側壁２２の各々における端部から一対の側壁２２同士が離れる方向に突出する一対のフランジ２３とを有する。補強部材３０は、金属材料によって構成される。補強部材３０は、一対のフランジ２３同士を繋ぐ態様でフランジ２３の各々に溶接されている。樹脂成形部４０は、アーム本体２０および補強部材３０をインサート品として樹脂材料によって成形される。樹脂成形部４０は、フランジ２３と補強部材３０とが溶接された溶接部分ＷＰを覆う形状をなす。【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンションアームに関するものである。

自動車等の車両には、車体と車輪とを繋ぐサスペンションアームが設けられている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載のサスペンションアームは、アーム本体を有している。アーム本体は、金属板によって構成されている。アーム本体は、一対の側壁と、底壁と、一対のフランジとを有する。一対の側壁は、互いに対向する態様で車幅方向に延在する。底壁は、一対の側壁の車両上下方向における一方の端部（第１端部）を繋ぐ態様で延在する。一対のフランジは、一対の側壁の各々に設けられる。各フランジは、車両上下方向における第１端部と反対側の端部に設けられる。各フランジは、一対の側壁同士が離れる方向に突出している。

特許文献１には、サスペンションアームに、補強のための補強部材を設けることが提案されている。補強部材は、繊維強化樹脂材料によって構成されている。補強部材は、一対の側壁同士、詳しくは、一対のフランジ同士を繋ぐ態様で設けられている。

特開２０１６－１０７８３８号公報

補強部材を金属板によって構成することが考えられる。この場合には、例えば補強部材を一対のフランジの各々に溶接することで同補強部材によって一対の側壁（一対のフランジ）が繋がれた構造になる。

通常、サスペンションアームは、その保護のために塗装される。そのため、補強部材を溶接によってアーム本体に接合する補強構造を採用すると、溶接部分に形成される酸化皮膜の影響で、溶接部分においては塗膜が剥がれやすい状態になってしまう。そして、路面の小石が跳ねて車両の下部に当たる等して、塗膜が剥がれるようなことがあると、サスペンションアームの耐久性能の低下を招いてしまう。

上記課題を解決するためのサスペンションアームは、金属材料によって構成され、底壁、および、前記底壁の両側縁から突出するとともに互いに対向する態様で延在する一対の側壁、および、前記一対の側壁の各々における前記突出する方向の端部から前記一対の側壁同士が離れる方向に突出する一対のフランジ、を有するアーム本体と、金属材料によって構成され、前記一対のフランジ同士を繋ぐ態様で前記一対のフランジの各々に溶接されてなる補強部材と、前記アーム本体および前記補強部材をインサート品として樹脂材料によって成形されてなるものであり、且つ、前記フランジと前記補強部材とが溶接された部分を覆う形状をなす樹脂成形部と、を備える。

サスペンションアームの一実施形態であるロアアームの端面図である。 同ロアアームが適用される車両の懸架装置の概略構成を示す略図である。 同ロアアームを構成するアーム本体および補強部材の分解斜視図である。 同ロアアームの斜視図である。 同ロアアームの平面図である。 同ロアアームの製造手順を示すフローチャートである。

以下、サスペンションアームの一実施形態であるロアアームについて説明する。
先ず、本実施形態のロアアームが適用される懸架装置について説明する。
図２に示すように、懸架装置１０は車体１１と車輪１２との間に設けられている。懸架装置１０は、路面から車体１１に伝わる衝撃を緩和する機能と路面に対して車輪１２を押さえつける機能とを有している。

懸架装置１０は、アッパーアーム１３およびロアアーム１４を有している。アッパーアーム１３およびロアアーム１４は、車輪１２と車体１１とを繋ぐ態様で、車幅方向において延びている。アッパーアーム１３およびロアアーム１４は、車両１５の上下方向に間隔を置いて設けられている。ロアアーム１４は、アッパーアーム１３よりも車両１５における下方に配置されている。アッパーアーム１３の一端およびロアアーム１４の一端は車体１１に連結されている。アッパーアーム１３の他端およびロアアーム１４の他端は車輪１２に連結されている。

懸架装置１０は、コイルばねであるサスペンションスプリング１６を有する。サスペンションスプリング１６は、車体１１とロアアーム１４との間に架設されている。サスペンションスプリング１６の軸線が上下方向に延びる態様で、サスペンションスプリング１６は配置されている。サスペンションスプリング１６の下端はロアアーム１４に取り付けられている。

以下、ロアアーム１４の具体構成について、図１～図６を参照して説明する。なお各図のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交している。以下においては、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向と称し、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向と称し、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向と称す。

図３～図５に示すように、ロアアーム１４は、アーム本体２０と、補強部材３０と、樹脂成形部４０とを有している。
＜アーム本体２０＞
アーム本体２０は、金属材料によって構成されている。金属材料としては、例えば高張力鋼板（ＳＰＦＣ、ＳＰＦＨなど）が採用される。アーム本体２０は、プレス加工により成形される。アーム本体２０は、底壁２１、一対の側壁２２、および一対のフランジ２３を有している。アーム本体２０は、底壁２１、一対の側壁２２、および一対のフランジ２３により、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に延在する平面における断面がハット形状をなしている。

底壁２１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在している。ロアアーム１４が車両１５（図２参照）に取り付けられた状態では、底壁２１は車両１５の前後方向および車幅方向に延在した状態になる。

一対の側壁２２は底壁２１の両側縁からＺ軸方向に突出している。一対の側壁２２の各々はＸ軸方向およびＺ軸方向に延在している。一対の側壁２２は、互いに対向する態様でＹ軸方向に間隔を置いて配置されている。アーム本体２０において底壁２１および一対の側壁２２は、Ｚ軸方向の一方側（図３の上側）に向けて開口する断面Ｕ字状をなす態様で、Ｘ軸方向において延びている。

フランジ２３は、一対の側壁２２の各々に設けられている。フランジ２３は、側壁２２における上記底壁２１と反対側の端部、すなわち底壁２１から側壁２２が突出する方向（図３における上方向）の端部に設けられている。フランジ２３は、一対の側壁２２同士が離れる方向に突出する形状をなしている。フランジ２３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在している。フランジ２３は、側壁２２の端部に沿って、同側壁２２のＸ軸方向における一端から他端までの全長に渡り延びている。

図４および図５に示すように、アーム本体２０は、Ｘ軸方向における一方側から順に並ぶ態様で、第１連結部２４、スプリング部２５、第２連結部２６を有している。
＜第１連結部２４＞
第１連結部２４は、車体１１に取り付けられる部分である。第１連結部２４において一対の側壁２２は略平行に延びている。第１連結部２４において一対のフランジ２３は略平行に延びている。第１連結部２４における各側壁２２には、Ｙ軸方向において貫通する第１貫通孔２４１が設けられている。各側壁２２の第１貫通孔２４１を利用して、第１連結部２４は車体１１に連結される。

＜スプリング部２５＞
スプリング部２５は、アーム本体２０のＸ軸方向における中間部分を構成している。スプリング部２５においては、Ｙ軸方向における一対の側壁２２の間隔が、第１連結部２４における一対の側壁２２の間隔や第２連結部２６における一対の側壁２２の間隔よりも大きくなっている。スプリング部２５において各側壁２２と各フランジ２３とは、側壁２２同士が離れる方向に突出する凸状をなす態様で延びている。スプリング部２５において各側壁２２と各フランジ２３とは、曲率の低いなだらかな稜線を有する凸状をなす態様で延びている。

スプリング部２５の内部には、スプリング収容部２５１が区画形成されている。スプリング収容部２５１は、一対の側壁２２および底壁２１によって区画されている。スプリング収容部２５１は、前記サスペンションスプリング１６（図２参照）の端部を収容可能に構成されている。具体的には、スプリング収容部２５１は、円柱状のスペースを含んでいる。ロアアーム１４を車両１５に取り付ける際には、スプリング収容部２５１の内部にサスペンションスプリング１６の端部が収容された状態になる。

スプリング部２５においては、底壁２１に、Ｚ軸方向に貫通する第２貫通孔２５２が設けられている。
＜補強部材３０＞
図３～図５に示すように、補強部材３０は、スプリング部２５において、各側壁２２における前記底壁２１と反対側の端部（詳しくは、フランジ２３）同士を繋ぐ形状をなしている。補強部材３０は、金属材料によって構成されている。金属材料としては、高張力鋼板（ＳＰＦＣ、ＳＰＦＨなど）が採用される。

補強部材３０は、溶接加工によって、各側壁２２のフランジ２３に接合（固定）されている。溶接加工としては、例えばアーク溶接が採用される。補強部材３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在している。補強部材３０のＹ軸方向における両端部（第１端部３１および第２端部３２）は、対向する側壁２２に沿って、側壁２２同士が離れる方向に突出する凸状をなす態様で延びている。補強部材３０の第１端部３１および第２端部３２は、曲率の低いなだらかな稜線を有する凸状をなす態様で延びている。補強部材３０の第１端部３１および第２端部３２は、溶接加工を通じて、アーム本体２０のフランジ２３の上面２３１に接合（固定）されている。

補強部材３０は、Ｚ軸方向に貫通する第３貫通孔３３を有する。第３貫通孔３３は、補強部材３０におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の双方の中央に配置されている。ロアアーム１４を車両１５（図２参照）に取り付ける際には、サスペンションスプリング１６が上記第３貫通孔３３に挿通された状態になる。

＜第２連結部２６＞
第２連結部２６は、車輪１２に取り付けられる部分である。第２連結部２６において一対の側壁２２は略平行に延びている。第２連結部２６において一対のフランジ２３は略平行に延びている。第２連結部２６における各側壁２２には、Ｙ軸方向において貫通する第４貫通孔２６１が設けられている。各側壁２２の第４貫通孔２６１を利用して、第２連結部２６は車輪１２に連結される。

＜樹脂成形部４０＞
樹脂成形部４０は、樹脂材料によって構成される。樹脂材料としては、例えば、熱可塑性樹脂材料（ＰＰ、ＰＥなど）が採用される。樹脂成形部４０は、アーム本体２０および補強部材３０をインサート品とするインサート成形によって成形される。

＜第１部分４１＞
図１および図５に示すように、樹脂成形部４０は、フランジ２３を３方向から密着した状態で覆う形状をなす第１部分４１を有している。第１部分４１は、断面コの字状をなす態様で、フランジ２３に沿ってＸ軸方向に延びている。第１部分４１は、フランジ２３のＸ軸方向における両端を除く態様で、Ｘ軸方向の略全長に渡って延びている。

ロアアーム１４における第１連結部２４および第２連結部２６において、樹脂成形部４０の第１部分４１は、フランジ２３のＺ軸方向における両面と同フランジ２３のＹ軸方向における突端とを３方向から密着状態で覆う形状をなしている。

ロアアーム１４におけるスプリング部２５においては、フランジ２３と補強部材３０とがＺ軸方向において重ねられた状態で溶接されている。こうしたスプリング部２５において、樹脂成形部４０の第１部分４１は、重ねられた状態のフランジ２３および補強部材３０のＺ軸方向における両面と同フランジ２３のＹ軸方向における突端とを３方向から密着状態で覆う形状をなしている。スプリング部２５において第１部分４１が形成される部分は、フランジ２３と補強部材３０とが溶接される部分（以下、溶接部分ＷＰ）の全体を含んでいる。図１に示すように、上記溶接部分ＷＰは、詳しくは、フランジ２３における上記補強部材３０が実際に溶接される側（図１の上側）の部分と、同部分の裏面側（図１の下側）の部分とを含んでいる。スプリング部２５において第１部分４１は、補強部材３０のＹ軸方向における端部に沿ってＸ軸方向に延びている。スプリング部２５において第１部分４１は、補強部材３０のＸ軸方向における両端を除く態様で、同補強部材３０の配設部分におけるＸ軸方向の略全長に渡って延びている。

＜第２部分４２＞
図１および図４に示すように、樹脂成形部４０は、各側壁２２の外面と底壁２１の外面とを覆う第２部分４２を有している。第２部分４２は、各側壁２２の外方側の面、すなわち一方の側壁２２における他方の側壁２２から遠い側の面を覆う形状をなしている。また、第２部分４２は、底壁２１の外方側（図１の下側）の面を覆う形状をなしている。第２部分４２は、一対の側壁２２のＸ軸方向における両端と底壁２１のＸ軸方向における両端とを除く態様で、各側壁２２の外面および底壁２１の外面においてＸ軸方向の略全長に渡って延びている。第２部分４２の表面形状は、空気抵抗を減少させることの可能な凹凸形状をなしている。これにより、車両１５の走行時における空気抵抗の低減が図られている。本実施形態では、樹脂成形部４０の成形に用いる金型装置のキャビティの表面に凹凸形状が形成されている。そして、この金型装置を利用して樹脂成形部４０を成形する際に、同樹脂成形部４０における第２部分４２の表面に、空気抵抗を減少させることの可能な凹凸形状が転写される。

＜第３部分４３＞
図１および図５に示すように、樹脂成形部４０は、アーム本体２０の第２貫通孔２５２の内縁を覆う第３部分４３を有している。第３部分４３は、第２貫通孔２５２の内縁におけるＺ軸方向の両面と同第４貫通孔２６１の内面２５３とを３方向から密着した状態で覆う形状をなしている。第３部分４３は、断面コの字状をなす態様で、第２貫通孔２５２の内縁の全周にわたり延びている。第３部分４３は、アーム本体２０における第２貫通孔２５２の内面２５３を含む同第２貫通孔２５２の内縁を覆う態様で、当該内縁に沿って延びている。

以下、ロアアーム１４の製造手順について、図６を参照しつつ説明する。
［形成工程］
図６に示すように、ロアアーム１４の製造に際しては先ず、［形成工程］が実行される（ステップＳ１）。この工程では、プレス加工を通じて、アーム本体２０および補強部材３０（図３参照）が形成される。

［溶接工程］
上記［形成工程］の後、［溶接工程］が実行される（図６のステップＳ２）。この工程では、溶接加工を通じて、アーム本体２０に補強部材３０が接合（固定）される。この工程では、補強部材３０の第１端部３１および第２端部３２が、一対のフランジ２３同士を繋ぐ態様で、各フランジ２３に溶接される。

［塗装工程］
上記［溶接工程］の後、［塗装工程］が実行される（図６のステップＳ３）。この工程では、耐候性を有する塗料を用いて、アーム本体２０および補強部材３０の全体が塗装される。なお本実施形態では、前記溶接部分ＷＰ（図１参照）の塗装が剥がれにくくするための前処理、詳しくは、溶接工程において溶接部分ＷＰに生じた酸化皮膜を除去する処理は実行されない。

［成形工程］
上記［塗装工程］の後、［成形工程］が実行される（ステップＳ４）。この工程では、アーム本体２０および補強部材３０をインサート品とするインサート成形によって、樹脂成形部４０が成形される。具体的には、塗装後のアーム本体２０および補強部材３０が金型装置の内部にインサートされるとともに、その状態で金型装置を利用して樹脂成形部４０が形成される。

本実施形態では、［形成工程］、［溶接工程］、［塗装工程］および［成形工程］を通じて、アーム本体２０、補強部材３０、および樹脂成形部４０を有するロアアーム１４が一体形成される。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られる。
（１）ロアアーム１４は、アーム本体２０と、補強部材３０と、樹脂成形部４０とを備える。補強部材３０は、ロアアーム１４の一対のフランジ２３同士を繋ぐ態様で、それらフランジ２３の各々に溶接されている。樹脂成形部４０は、溶接部分ＷＰを覆う形状をなしている。

本実施形態によれば、ロアアーム１４における溶接部分ＷＰを、樹脂材料により構成される樹脂成形部４０によって密着した状態で覆うことができる。これにより、仮に、溶接部分ＷＰの付近に跳ねた小石が当たった場合であっても、表面を覆う樹脂成形部４０によって溶接部分ＷＰを保護することができる。そのため、溶接部分ＷＰを覆う部分が破損する等して同溶接部分ＷＰが外部に露出した状態になることが抑えられるようになる。これにより、溶接部分ＷＰに錆が生じる等といった、溶接部分ＷＰの劣化を抑えることができるため、ロアアーム１４の耐久性能を向上させることができる。

なお、ロアアーム１４は、塗膜の表面が樹脂成形部４０によって覆われる構造をなしている。これにより、溶接部分ＷＰにおいて、塗膜がロアアーム１４（アーム本体２０や補強部材３０）から剥がれ難い構造になっている。そのため、上記溶接部分ＷＰの塗装が剥がれにくくするための前処理、詳しくは、溶接工程において生じた酸化皮膜を除去する処理を省略することができる。

（２）樹脂成形部４０は、一対の側壁２２の各々における外方側の面と底壁２１における外方側の面とを覆う第２部分４２を有している。第２部分４２の表面は、空気抵抗を減少させることの可能な凹凸形状をなしている。本実施形態によれば、アーム本体２０の外方側の面が樹脂材料によって構成される。そのため、アーム本体２０の外方側の面が金属材料によって構成される場合と比較して、ロアアーム１４の外面に対して、空気抵抗を減少させることの可能な凹凸形状を形成するための特定の加工を容易に施すことができる。

（３）アーム本体２０は、ロアアーム１４を構成するものである。ロアアーム１４は路面の近くに配置されるため、路面で小石が跳ねた場合や路面の水が巻き上がられた場合において、その影響を受けやすいと云える。本実施形態によれば、そうしたロアアーム１４の耐久性能を向上させることができる。

（４）アーム本体２０は、一対の側壁２２および底壁２１によって区画されるスプリング収容部２５１を有する。スプリング収容部２５１はサスペンションスプリング１６の端部を収容可能に構成されている。アーム本体２０は、スプリング収容部２５１において底壁２１を貫通する第２貫通孔２５２を有する。樹脂成形部４０は、アーム本体２０における第２貫通孔２５２の内面２５３を含む同第２貫通孔２５２の内縁を覆う態様で当該内縁に沿って延びる第３部分４３を有する。本実施形態によれば、ロアアーム１４の構造を、アーム本体２０の第２貫通孔２５２の内縁において同アーム本体２０と樹脂成形部４０とが係合する構造にすることができる。そのため、アーム本体２０と樹脂成形部４０とが異素材で形成されるとはいえ、それらアーム本体２０および樹脂成形部４０の相対位置が不要にずれることを抑えることができる。

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・樹脂成形部４０の第２部分４２に施す特定の加工としては、空気抵抗が抑えられる表面形状にするための加工に限らず、任意の加工を施すことができる。特定の加工としては、例えば、第２部分４２の表面形状を撥水性が付与される形状にする加工や、第２部分４２に防汚性を付与するための加工などを挙げることができる。

・樹脂成形部４０における第２部分４２および第３部分４３の一方を省略することができる。樹脂成形部４０における第２部分４２および第３部分４３の両方を省略してもよい。

・樹脂成形部４０を構成する第１部分４１のうち、第１連結部２４に形成される部分を省略したり、第２連結部２６に形成される部分を省略したりしてもよい。
・ロアアーム１４の製造にかかる各工程を、前記［形成加工］、［溶接加工］、［成形加工］、［塗装加工］の順に実行するようにしてもよい。この場合には、［塗装加工］において、アーム本体２０および補強部材３０における樹脂成形部４０によって覆われていない部分のみを塗装することで、ロアアーム１４における金属材料によって構成される部分を塗膜によって保護することができる。したがって、アーム本体２０および補強部材３０の全体を塗装する場合と比較して、塗料を節約することができる。

・前記各工程を、［形成加工］、［溶接加工］、［成形加工］の順に実行してロアアーム１４を製造するようにしてもよい。この場合には、［成形工程］において、樹脂成形部４０をアーム本体２０および補強部材３０の全体を覆う形状に成形することで、ロアアーム１４の全体を樹脂成形部４０によって保護することができる。この場合には、［塗装工程］を省略することができる。

・上記実施形態にかかるサスペンションアームは、ロアアーム１４に適用することに限らず、アッパーアーム１３に適用することもできる。

１４ ロアアーム
１６ サスペンションスプリング
２０ アーム本体
２１ 底壁
２２ 側壁
２３ フランジ
２５ スプリング部
２５１ スプリング収容部
２５２ 第２貫通孔
２５３ 内面
３０ 補強部材
４０ 樹脂成形部
４１ 第１部分
４２ 第２部分
４３ 第３部分
ＷＰ 溶接部分

Claims (4)

1. 金属材料によって構成され、底壁、および、前記底壁の両側縁から突出するとともに互いに対向する態様で延在する一対の側壁、および、前記一対の側壁の各々における前記突出する方向の端部から前記一対の側壁同士が離れる方向に突出する一対のフランジ、を有するアーム本体と、
   金属材料によって構成され、前記一対のフランジ同士を繋ぐ態様で前記一対のフランジの各々に溶接されてなる補強部材と、
   前記アーム本体および前記補強部材をインサート品として樹脂材料によって成形されてなるものであり、且つ、前記フランジと前記補強部材とが溶接された部分を覆う形状をなす樹脂成形部と、
   を備えるサスペンションアーム。
2. 前記樹脂成形部は、前記一対の側壁の各々における外方側の面と、前記底壁における外方側の面と、を覆う形状をなしている
   請求項１に記載のサスペンションアーム。
3. 前記アーム本体は、ロアアームを構成するものである
   請求項１または２に記載のサスペンションアーム。
4. 前記アーム本体は、前記一対の側壁および前記底壁によって区画されるとともにサスペンションスプリングの端部を収容可能に構成されたスプリング収容部と、同スプリング収容部において前記底壁を貫通する貫通孔と、を有し、
   前記樹脂成形部は、前記アーム本体における前記貫通孔の内面を含む同貫通孔の内縁を覆う態様で当該内縁に沿って延びる部分を有する
   請求項３に記載のサスペンションアーム。

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