JP4038890B2 - 車両用サスペンションアーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状の第１及び第２のアーム部材同士が互いに上下方向に重ね合わされてなる車両用サスペンションアームに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平９−２０１１４号公報に示されているように、プレス成形した板状の第１及び第２のアーム部材同士を互いに上下方向に重ね合せるようにしたサスペンションアーム（フロントＡアーム等）はよく知られている。このサスペンションアームでは、その第１及び第２のアーム部材により閉断面構造を形成することにより、サスペンションアームの剛性を高く維持しつつ、その軽量化を図るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例のように板状の第１及び第２のアーム部材同士を互いに上下方向に重ね合せてサスペンションアームを構成する場合、第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて閉断面構造を形成することが考えられる。すなわち、サスペンションアームとして特に強度的に必要な部位は第１のアーム部材の長さ方向中央部であるため、第２のアーム部材を第１のアーム部材よりも短くすることでサスペンションアームのさらなる軽量化を図れる可能性がある。尚、上記従来例（特開平９−２０１１４号公報）においても、第１のアーム部材の車両外側端部は第２のアーム部材と重ね合わされていない。
【０００４】
しかし、このように第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて閉断面構造を形成する場合、単に第２のアーム部材を第１のアーム部材よりも短くするだけでは、サスペンションアームの剛性を高く維持することは困難となる。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板状の第１及び第２のアーム部材同士が、該第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて互いに上下方向に重ね合わされてなる車両用サスペンションアームに対して、その構成に工夫を凝らすことによって、サスペンションアームの剛性を高く維持しつつ、その重量を可及的に軽くしようとすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、第１のアーム部材の幅方向中央部に、該第１のアーム部材が延びる方向に沿って補強ビードを設ける一方、第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部に、上記第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部近傍において上記補強ビードに接合された延長部を設けるとともに、上記第１のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第２のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部と、上記第２のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第１のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部とを互いに接合することで、閉断面構造を形成し、上記延長部の幅方向両側縁部に、上記第２のアーム部材の曲げ部を延長して設け、上記延長部の幅方向両側縁部の曲げ部を、上記第１のアーム部材の曲げ部に接合するようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、板状の第１及び第２のアーム部材同士が、該第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて互いに上下方向に重ね合わされてなる車両用サスペンションアームを対象とする。
【０００８】
そして、上記第１及び第２のアーム部材により、途中に分岐部を有さない状態で延びる閉断面構造が形成され、上記第１のアーム部材の幅方向中央部に、該第１のアーム部材が延びる方向に沿って補強ビードが設けられ、上記第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部に、上記第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部近傍において上記補強ビードに接合された延長部が設けられ、上記閉断面構造は、上記第１のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第２のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部と、上記第２のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第１のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部とが互いに接合されることで形成され、上記延長部の幅方向両側縁部に、上記第２のアーム部材の曲げ部が延長されて設けられており、上記延長部の幅方向両側縁部の曲げ部が、上記第１のアーム部材の曲げ部に接合されているものとする。
【０００９】
上記の構成により、第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位は、途中に分岐部を有さない状態で延びる閉断面構造とされ、しかも、その第１のアーム部材の幅方向中央部に補強ビードが設けられかつ第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部にその補強ビードに接合された延長部が設けられ、この延長部の幅方向両側縁部の曲げ部が、第１のアーム部材の曲げ部に接合されているので、閉断面構造が形成された部位の中空部の車両内側及び外側両端部はその延長部により閉じられた状態となり、その部位の剛性はそのような延長部がない場合よりも確実に向上する。そして、第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部には第２のアーム部材が存在しないので、サスペンションアーム全体の重量を軽くすることができる。一方、第２のアーム部材が存在しなくても、上述の如く閉断面構造が形成された部位によりサスペンションアームの剛性は確保される。よって、サスペンションアームの剛性を高く維持しつつ、その重量を出来る限り軽くすることができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第１のアーム部材の車両外側端部にボールジョイントを介して前輪が取り付けられ、かつ上記第１のアーム部材の車両内側端部と第１及び第２のアーム部材における閉断面構造が形成された部位の一部とがブッシュを介して車体に取り付けられることで、上記前輪を上記車体に懸架するように構成されているものとする。
【００１１】
このことにより、このサスペンションアームをフロントＡアームに容易に適用することができる。そして、このフロントＡアームの使用状態においては、該フロントＡアームの車体取付部が拘束された状態で前輪取付部に比較的大きな荷重が作用するが、そのときのフロントＡアームの変形量（特にねじれ量）を小さく抑えることができ、軽量でかつ高剛性なフロントＡアームを得ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、第１のアーム部材のボールジョイント取付部と車両外側端との間の部位が、略Ｕ字状に折り曲げられているものとする。このことで、ボールジョイント取付部と車両外側端との間の間隔が小さくてもその間の部位が変形し難くなり、ボールジョイントの支持剛性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は、本発明の実施形態に係る車両用サスペンションアームとしてフロントＡアーム１を示し、このフロントＡアーム１は、プレス成形された板状の第１及び第２のアーム部材２，３同士が、該第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部を除く部位にて互いに上下方向に重ね合わされてなっている。具体的には、上側に位置する第１のアーム部材２は、その周縁部全周に下側に曲げられた周縁曲げ部２ａを有する一方、下側に位置する第２のアーム部材３は、その幅方向両側縁部に上側に曲げられた側縁曲げ部３ａを有しており、図４に示すように、この第１のアーム部材２の周縁曲げ部２ａと第２のアーム部材３の側縁曲げ部３ａとが互いに溶接され、第１及び第２のアーム部材２，３で囲まれた内部は中空部とされている。このことで、第１及び第２のアーム部材２，３により、途中に分岐部を有さない状態で延びる閉断面構造が形成されていることになる。尚、第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部は、第２のアーム部材３とは重ね合わされておらず、第１のアーム部材２のみからなっている。
【００１４】
上記第１のアーム部材２の幅方向略中央部には、該第１のアーム部材２が延びる方向に沿って補強ビード２ｂが設けられ、この補強ビード２ｂは、下側に凹まされた凹溝形状をなしていて、第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部間全体に亘って設けられている。
【００１５】
上記第１のアーム部材２の車両外側端部には、ボールジョイント取付孔２ｃが形成され、この取付孔２ｃの周縁部全周には、下側に曲げられたボールジョイント取付用曲げ部２ｄが形成されている。このボールジョイント取付用曲げ部２ｄの内側における上記取付孔２ｃにボールジョイント５がかしめにより取付固定されるようになっている。つまり、上記取付孔２ｃは第１のアーム部材２のボールジョイント取付部とされている。この第１のアーム部材２のボールジョイント取付孔２ｃと車両外側端との間の部位は、図５に示すように、周縁曲げ部２ａとボールジョイント取付用曲げ部２ｄとにより略Ｕ字状に折り曲げられていることになる。このことで、ボールジョイント取付孔２ｃと車両外側端との間の間隔が小さくてもその間の部位の変形を抑えてボールジョイント５の支持剛性を向上させるようにしている。
【００１６】
上記第１のアーム部材２の車両内側端部には、ブッシュ取付孔２ｅが形成され、この取付孔２ｅには、略上下方向に延びる円筒状のブッシュ取付部材６が嵌合固定されている。このブッシュ取付部材６の内側に第１のラバーブッシュ７が圧入により取付固定されるようになっている。また、第１及び第２のアーム部材２，３における閉断面構造が形成された部位の一部にはブッシュ取付ブラケット９が溶接により取付固定されており、このブッシュ取付ブラケット９の先端部に第２のラバーブッシュ８が圧入により取付固定されるようになっている。上記第１及び第２のラバーブッシュ７，８は、後述の如くクロスメンバ３０（車体）に取り付けられるようになっており、このことで、このフロントＡアーム１は、第１及び第２のラバーブッシュ７，８を介してクロスメンバ３０に取り付けられることになる。
【００１７】
上記第２のアーム部材３の車両内側及び外側両端部には、図１及び図５に示すように、斜め上方に延びる延長部３ｂ，３ｂがそれぞれ設けられ、この各延長部３ｂにおける幅方向中央部の先端部が第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部近傍において上記補強ビード２ｂに溶接によりそれぞれ接合されている。また、上記各延長部３ｂの幅方向両側縁部にも上記側縁曲げ部３ａが延長されて設けられており、この各延長部３ｂにおける側縁曲げ部３ａが、第１のアーム部材２の周縁曲げ部２ａに溶接されている。尚、各延長部３ｂの先端部における幅方向両側の部位は、上記補強ビード２ｂの幅方向両側に位置していて、該各延長部３ｂの幅方向中央部よりも上側まで延びているが、その幅方向両側の部位は第１のアーム部材２とは溶接されていない。
【００１８】
以上の構成からなるフロントＡアーム１の使用状態を図８及び図９により説明する。すなわち、フロントＡアーム１における第１のアーム部材２の車両外側端部には、上記ボールジョイント５と該ボールジョイント５に下端部が連結されたナックルアーム１２とを介して前輪１３が取り付けられている。このナックルアーム１２の上端部はショックアブソーバ１４の下端部に連結され、このショックアブソーバ１４の上端部は、車体フレーム（図示せず）に連結されている。上記ショックアブソーバ１４の外周にはコイルバネ１５が巻回され、このコイルバネ１５は、上記フロントＡアーム１、ナックルアーム１２及びショックアブソーバ１４と共にフロントサスペンション（マクファーソン・ストラット方式のサスペンション）を構成している。
【００１９】
一方、上記第１及び第２のラバーブッシュ７，８は、車体フレームに結合されかつ車両幅方向に延びるクロスメンバ３０にアーム取付ブラケット２１，２２を介してそれぞれ支持されている。このことで、このフロントＡアーム１は前輪１３を車体としてのクロスメンバ３０に懸架するように構成されている。上記クロスメンバ３０の下側には、該クロスメンバ３０を補強するためのトランスバースメンバ３１が車両幅方向に延びるように取付固定されている。また、クロスメンバ３０には、該クロスメンバ３０に沿って車両幅方向に延びるスタビライザ２３が支持部材２６により支持されている。
【００２０】
したがって、上記実施形態では、フロントＡアーム１における第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部を除く部位が、途中に分岐部を有さない状態で延びる閉断面構造とされていると共に、第２のアーム部材３の車両内側及び外側両端部に、第１のアーム部材２に設けた補強ビード２ｂに接合された延長部３ｂ，３ｂが設けられているので、閉断面構造が形成された部位の中空部は、その車両内側及び外側両端部も含めて周囲が略完全に閉じられた状態となり、その部位の剛性は、上記実施形態のような延長部３ｂ，３ｂがなくて中空部の車両内側及び外側両端部が開放状態となっている場合よりも確実に向上する。そして、第２のアーム部材３は、第１のアーム部材２の車両内側及び外側両端部の分だけ短くなっているので、フロントＡアーム１全体の重量をその分だけ軽くすることができる。一方、第２のアーム部材３が短くなっても、上記閉断面構造が形成された部位によりその剛性は全く問題がない。このため、フロントＡアーム１の使用状態においては、該フロントＡアーム１の第１及び第２のラバーブッシュ７，８が取り付けられた部位が拘束された状態で車両外側端部に比較的大きな荷重が作用するが、そのような荷重が作用したとしても、フロントＡアーム１が変形するのを抑制することができ、特に閉断面構造が形成された部位のねじれ量を小さく抑えることができる。よって、フロントＡアーム１の剛性を高く維持しつつ、その重量を出来る限り軽くすることができる。
【００２１】
尚、上記実施形態では、第２のアーム部材３の各延長部３ｂにおいて側縁曲げ部３ａを、第１のアーム部材２の周縁曲げ部２ａに溶接したが、各延長部３ｂの幅方向中央部の先端部を補強ビード２ｂに溶接するだけでもよく、各延長部３ｂを補強ビード２ｂに溶接しさえすれば、フロントＡアーム１の剛性は確保することができる。
【００２２】
ここで、上記実施形態と同様のフロントＡアーム（本発明例）に対して荷重を加えたときにどのように変形するかを有限要素法により解析した。すなわち、第１及び第２のラバーブッシュに相当する部分を拘束した状態で、図１０に示すように、ボールジョイント取付孔の中心に荷重を加え、このときの各フロントＡアームの変形状態をそれぞれ調べた。
【００２３】
一方、比較のために、第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部に延長部がなくて閉断面構造が形成された部位の中空部の車両内側及び外側両端部が開放状態とされた車両用フロントＡアーム（比較例）に対しても上記と同じ条件で変形状態を調べた。
【００２４】
上記解析の結果を図１１〜図１４に示す。尚、この各図において、実線が変形後の状態を、また二点鎖線が変形前の状態をそれぞれ示している。この結果、図１１と図１３とを比較することより、本発明例のフロントＡアームの方が比較例よりもボールジョイント取付孔中心位置の変位量が小さいことが判る。また、図１２と図１４とを比較することより、本発明例のフロントＡアームの方が比較例よりもボールジョイント取付孔中心軸の傾き量が小さくて、閉断面構造が形成された部位のねじれ量が小さいことが判る。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、板状の第１及び第２のアーム部材同士が、該第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて互いに上下方向に重ね合わされてなる車両用サスペンションアームに対して、上記第１のアーム部材の幅方向中央部に、該第１のアーム部材が延びる方向に沿って補強ビードを設ける一方、上記第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部に上記補強ビードに接合された延長部を設けるとともに、上記第１のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第２のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部と、上記第２のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第１のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部とを互いに接合することで、閉断面構造を形成し、上記延長部の幅方向両側縁部に、上記第２のアーム部材の曲げ部を延長して設け、上記延長部の幅方向両側縁部の曲げ部を、上記第１のアーム部材の曲げ部に接合するようにしたことにより、サスペンションアームの剛性を高く維持しつつ、その軽量化を図ることができる。
【００２６】
請求項２の発明によると、第１のアーム部材の車両外側端部にボールジョイントを介して前輪が取り付けられ、かつ上記第１のアーム部材の車両内側端部と第１及び第２のアーム部材における閉断面構造が形成された部位の一部とがブッシュを介して車体に取り付けられることで、上記前輪を上記車体に懸架するように構成したことにより、軽量でかつ高剛性なフロントＡアームが容易に得られる。
【００２７】
請求項３の発明によると、第１のアーム部材のボールジョイント取付部と車両外側端との間の部位を略Ｕ字状に折り曲げるようにしたことにより、ボールジョイントの支持剛性の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る車両用サスペンションアームとしてフロントＡアームを示す上面図である。
【図３】 図２のフロントＡアームの下面図である。
【図４】 図２のIV−IV線断面図である。
【図５】 図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】 図２のVI方向矢示図である。
【図７】 図２のVII 方向矢示図である。
【図８】 フロントＡアームの使用状態を示すフロントサスペンションの正面図である。
【図９】 図８の上面図である。
【図１０】 フロントＡアームに対する有限要素法による解析において加重の方向を示す概略図である。
【図１１】 本発明例のフロントＡアームに対する有限要素法による解析結果を示す上面図である。
【図１２】 本発明例のフロントＡアームに対する有限要素法による解析結果を示す車両外側端部側から見た図１１の側面図である。
【図１３】 比較例のフロントＡアームに対する有限要素法による解析結果を示す上面図である。
【図１４】 比較例のフロントＡアームに対する有限要素法による解析結果を示す車両外側端部側から見た図１３の側面図である。
【符号の説明】
１ フロントＡアーム（車両用サスペンションアーム）
２ 第１のアーム部材
２ｂ 補強ビード
２ｃ ボールジョイント取付孔（ボールジョイント取付部）
３ 第２のアーム部材
３ｂ 延長部
５ ボールジョイント
７ 第１のラバーブッシュ
８ 第２のラバーブッシュ
１３ 前輪
３０ クロスメンバ（車体）

Claims (3)

1. 板状の第１及び第２のアーム部材同士が、該第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部を除く部位にて互いに上下方向に重ね合わされてなる車両用サスペンションアームであって、
   上記第１及び第２のアーム部材により、途中に分岐部を有さない状態で延びる閉断面構造が形成され、
   上記第１のアーム部材の幅方向中央部に、該第１のアーム部材が延びる方向に沿って補強ビードが設けられ、
   上記第２のアーム部材の車両内側及び外側両端部に、上記第１のアーム部材の車両内側及び外側両端部近傍において上記補強ビードに接合された延長部が設けられ、
   上記閉断面構造は、上記第１のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第２のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部と、上記第２のアーム部材の幅方向両側縁部に上記第１のアーム部材側に曲げられて形成された曲げ部とが互いに接合されることで形成され、
   上記延長部の幅方向両側縁部に、上記第２のアーム部材の曲げ部が延長されて設けられており、
   上記延長部の幅方向両側縁部の曲げ部が、上記第１のアーム部材の曲げ部に接合されていることを特徴とする車両用サスペンションアーム。
2. 請求項１記載の車両用サスペンションアームにおいて、
   第１のアーム部材の車両外側端部にボールジョイントを介して前輪が取り付けられ、かつ上記第１のアーム部材の車両内側端部と第１及び第２のアーム部材における閉断面構造が形成された部位の一部とがブッシュを介して車体に取り付けられることで、上記前輪を上記車体に懸架するように構成されていることを特徴とする車両用サスペンションアーム。
3. 請求項２記載の車両用サスペンションアームにおいて、
   第１のアーム部材のボールジョイント取付部と車両外側端との間の部位が、略Ｕ字状に折り曲げられていることを特徴とする車両用サスペンションアーム。

Images