JP4103431B2

JP4103431B2 - Suspension arm member

Info

Publication number: JP4103431B2
Application number: JP2002109191A
Authority: JP
Inventors: 新一丸山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003306018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車輪を車体に対し支持するサスペンション装置に適用されるサスペンションアーム部材の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サスペンションアーム部材としては、例えば、特開平１０−１６６８２３号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、中空構造として軽量化を図り、強度の劣化を生じることのないサスペンションアーム部材を提供することを目的とし、サスペンションアーム部材をパイプ部材で形成したものが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のサスペンションアーム部材にあっては、パイプ材からなり、略く字状に屈曲され、その屈曲部を膨大に形成してその屈曲部の外周面に軸受ボス取付座を形成するとともに両端部にサスペンションメンバ取付部および車輪支持部材取付部を形成し、強度を必要とする個所を２重管構造としたため、アーム部材全体としてみたときに、強度・剛性に影響が大きい取付部周辺で取付部とパイプ材部分を結合することになり、結合部分の重量が大きくなる、あるいは、結合部分を軽量化した場合、強度・剛性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、要求される強度・剛性を維持したままで軽量化を図ることができるサスペンションアーム部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、第１の連結部と第２の連結部と第３の連結部と本体部とを備えたサスペンションアーム部材において、第１の連結部と第２の連結部とを繋ぐ本体部の第１の外周縁は、外側に向かって凸形状である第２の円弧状曲面部を、第２の連結部の近傍に有し、
第２の連結部と第３の連結部とを繋ぐ本体部の第２の外周縁は、第１の連結部に向かって凸形状である第１の円弧状曲面部を、第２の連結部の近傍に有し、前記第１の円弧状曲面部は、前記第２の連結部の中心を通る車両幅方向の直線に向かって凸形状であることを特徴とする手段とした。
【０００７】
【発明の効果】
サスペンションアーム部材に対し、車輪保持部材からの車両前後方向入力が強度・剛性的に最も厳しい。この車輪保持部材からの曲げ方向に作用する車両前後方向入力に対し、車体もしくはサスペンションのメンバー部材に連結される第２の連結部の近傍では、曲げ応力と引っ張り応力との両方の応力を受けることになる。したがって、第２の連結部の近傍であって第２の外周縁側の位置では、曲げ応力と引っ張り応力とが互いに打ち消し合うことになり、応力レベルが下がる。言い換えると、第２の連結部の近傍であって第２の外周縁側の位置では、要求される強度・剛性が低い分、重量の削減が可能である。
【０００８】
よって、本発明にあっては、上記のように第２の連結部の近傍であって第２の外周縁側の位置において応力レベルが下がることを考慮し、この部分に第１の円弧状曲面部を形成した。このため、周知の本体部形状に対して一部が削り取られた形状となり、本体部の面積が平面視で削減される分、例えば、同じ素材により製造されたサスペンションアーム部材と比べた場合には重量が低下する。その結果、サスペンションアーム部材として要求される強度・剛性を維持したままで軽量化を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のサスペンションアーム部材を実現する実施の形態を、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例１と、請求項４に係る発明に対応する実施例２と、請求項５に係る発明に対応する実施例３と、に基づいて説明する。
【００１０】
（実施例１）
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のサスペンションアーム部材が適用されたフロントサスペンションの一例を示す斜視図である。図１において、２０はサスペンションメンバー、２１はサスペンションクロスメンバー（サスペンションのメンバー部材）、２２はスタビライザー、２３はストラットアッシー、２４はハブアッシー（車輪保持部材）、２５はアッパーリンク、Ａ１はサスペンションアーム（サスペンションアーム部材）である。
【００１１】
前記アッパーリンク２５は、車体に固定されるサスペンションメンバー２０に対し支持されている。
【００１２】
前記サスペンションアームＡ１は、車体に固定されるサスペンションクロスメンバー２１に対し支持されている。
【００１３】
そして、前記ハブアッシー２４は、上側のアッパーリンク２５と下側のサスペンションアームＡとにより車体に対し揺動可能に支持し、上下方向の入力応力をストラットアッシー２３により受けるようにしている。なお、ハブアッシー２４には、図外の車輪が装着される。
【００１４】
図２はサスペンションアームＡ１を示す平面図であり、図３は図２のＣ−Ｃ断面図である。図２及び図３において、１は本体部、２はアクスル側連結部（第１の連結部）、３は車体前側連結部（第２の連結部）、４は車体後側連結部（第３の連結部）、５は中心軸、６は中心軸、７は前側円弧状凸曲面部（第２の円弧状曲面部）、８は前側凸弓状部、９は車体側円弧状凹曲面部（第１の円弧状曲面部）、１０は車体側凹弓状部、１１は後側円弧状凸曲面部、１２は後側凹弓状部、１３は中心軸、１７は前側外周縁（第１の外周縁）、１８は車体側外周縁（第２の外周縁）、１９は後側外周縁（第３の外周縁）である。
【００１５】
前記アクスル側連結部２は、車両上下方向に略平行な中心軸５を持つ円筒部により構成され、車輪を回転保持するハブアッシー２４に連結される。
【００１６】
前記車体前側連結部３は、車両前後方向に略平行な中心軸６を持つ円筒部により構成され、サスペンションクロスメンバー２１に連結される。
【００１７】
前記車体後側連結部４は、車両上下方向に略平行な中心軸１３を持つ円筒ブッシュにより構成され、サスペンションクロスメンバー２１に連結される。
【００１８】
前記本体部１は、前記３つの連結部２，３，４に対し一体に結合される。そして、これらの連結部２，３，４は、アクスル側連結部２に対する車体前側連結部３と車体後側連結部４との距離を比較した場合、車体前側連結部３が車体後側連結部４よりアクスル側連結部２に対して近い位置に配置されている。
【００１９】
前記本体部１のアクスル側連結部２と車体前側連結部３とを繋ぐ前側外周縁１７は、外側に向かって凸形状である前側円弧状凸曲面部７を、車体前側連結部３の近傍に有し、外側に向かって緩やかにカーブを描く形状である前側凸弓状部８を、前側円弧状凸曲面部７以外の部分に有する。
【００２０】
前記本体部１の車体前側連結部３と車体後側連結部４とを繋ぐ車体側外周縁１８は、アクスル側連結部２に向かって凸形状である車体側円弧状凹曲面部９を、車体前側連結部３の近傍に有し、内側に向かって緩やかにカーブを描く形状である車体側凹弓状部１０を、車体側円弧状凹曲面部９以外の部分に有する。
【００２１】
前記本体部１の車体後側連結部４とアクスル側連結部２とを繋ぐ後側外周縁１９は、外側に向かって凸形状である後側円弧状凸曲面部１１を、車体後側連結部４の近傍に有し、内側に向かって緩やかにカーブを描く形状である後側凹弓状部１２を、後側円弧状凸曲面部１１以外の部分に有する。
【００２２】
前記本体部１は、図３に示すように、上下の面に凹部１ａ，１ｂを形成することにより、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2が厚く、中央部の厚みt3が薄い断面形状に設定されている。ここで、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2とを比較すると、車輪等を避ける必要がある後側外周縁１９の近傍の厚みt2を、前側外周縁１７の近傍の厚みt1より大きくとっている（t2＞t1＞t3）。
【００２３】
次に、作用を説明する。
【００２４】
［軽量化について］
サスペンションアームＡ１が受ける荷重のうち、強度・剛性的に最も厳しく、重要な荷重は、ハブアッシー２４からアクスル側連結部２に入力される略前後方向の荷重である。
【００２５】
そこで、図４に示すように、従来形状のサスペンションアームにおいて、アクスル側連結部に車両前方から車両後方に向かって荷重Ｆが作用する場合について考える。
【００２６】
まず、簡単のため、上下軸回り回転バネは０，サスペンションアームはバネに比べて剛性が高いと考える（実際に回転バネが無視できないのはＢ部）。
力の釣り合いにより、
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ３ ...(1)
が成立し、モーメントの釣り合いにより、
Ｆ２＊Ｌ１＝Ｆ４＊Ｌ２ ...(2)
が成立する。
(2)式により、Ｆ２とＦ４との関係は、
Ｆ２＝（Ｌ２／Ｌ１）＊Ｆ４＞Ｆ４ ...(3)
となる。Ｆ１，Ｆ３の比はＢ部のブッシュとＣ部のブッシュとのバネの比（ブッシュのバネ配分）であり、
Ｆ１≪Ｆ３ ...(4)
となる。Ｆ３とＦ４はＣ部のブッシュの車両前後方向バネと車幅方向バネとのバネ配分により決まり、
Ｆ３≒Ｆ４ ...(5)
となる。そして、(3),(4),(5)式により、
Ｆ１≪Ｆ３≒Ｆ４＜Ｆ２ ...(6)
となる。よって、Ｂ部はＦ２が支配的な力となり、基本的に引っ張り荷重がかかることになる。
【００２７】
次に、Ｂ部の回転バネの影響について考察する。
Ａ部（アクスル側連結部）に車両前方から車両後方に向かって荷重Ｆが作用すると、サスペンションアームは、図５（イ）に示すように、反時計回りに回転するように変形する。したがって、Ｂ部にはその反力として時計回りのモーメントＭが発生する。
【００２８】
次に、前記引っ張り荷重とモーメント荷重を重ね合わせる。
引っ張り荷重Ｆ２による引っ張り応力をＰ１とし、モーメントＭによる曲げ応力をＭ１とする。引っ張り応力Ｐ１，Ｐ１は、図５（ロ）に示すように、サスペンションアームのＢ部の両側面位置において同じ車両内側方向に作用する。一方、曲げ応力をＭ１は、図５（ロ）に示すように、サスペンションアームのＢ部の車両前方側面において車両内側方向に作用し、車両後方側面において車両外側方向に作用する。
よって、サスペンションアームＢ部の車両前方側面の応力は、Ｐ１＋Ｍ１となり高い応力が作用する。これに対し、サスペンションアームＢ部の車両後方側面の応力は、Ｐ１−Ｍ１となり低い応力が作用する。つまり、サスペンションアームＢ部の応力は、前部分と後部分とで異なり、前部分応力＞後部分応力となる関係であることが解明された。
【００２９】
すなわち、サスペンションアームＢ部の車両後方側面の近傍は、要求される強度・剛性が低くなる。この解明結果に基づき、車体前側連結部３につながる車体側外周縁１８には、アクスル側連結部２に向かって凸形状である車体側円弧状凸曲面部９を形成した。このため、図６の仮想線にて示す周知の本体部形状に対して一部が削り取られた形状となり、図６のハッチングで示すように、本体部の面積が平面視で削減される分、例えば、同じ素材により製造されたサスペンションアームと比べた場合には重量が低下する。
【００３０】
一方、サスペンションアームＢ部の車両前方側面の近傍は、要求される強度・剛性が高くなる。この解明結果に基づき、車体前側連結部３につながる前側外周縁１７には、外側に向かって凸形状である前側円弧状凸曲面部７を形成した。このため、車両前方側面の近傍に要求される強度・剛性を確保することができる。
【００３１】
以上の結果、本実施例１では、要求される強度・剛性を維持したままで軽量化を図ることができる最適形状のサスペンションアームＡ１とすることができる。
【００３２】
［曲げ剛性について］
サスペンションアームＡ１には、図５（イ）に示すように、大きな曲げ応力が作用するため、本実施例１では、本体部１の上下の面に凹部１ａ，１ｂを形成し、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2が厚く、中央部の厚みt3が薄い断面形状に設定した（図３）。
【００３３】
よって、サスペンションアームＡ１に大きな曲げ応力が作用した場合、断面形状を高い曲げ剛性を示すＩ字状に設定したことにより、曲げ変形量が小さく抑えられる。
【００３４】
さらに、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2とを比較すると、車輪等を避ける必要がある後側外周縁１９の近傍の厚みt2を、前側外周縁１７の近傍の厚みt1より大きくとっている。
【００３５】
すなわち、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2とを同じ厚みにした場合、車輪等を避ける必要があることで長さが長くなってしまい後側外周縁１９の曲げ剛性が低くなる。これに対し、t1＜t2とすることにより、前側外周縁１７の曲げ剛性と、長さの長い後側外周縁１９の曲げ剛性と、をほぼ等しくすることができる。
【００３６】
よって、サスペンションアームＡ１に大きな曲げ応力が作用した場合、前側外周縁１７と後側外周縁１９の厚みt1,t2に差を持たせた設定（t1＜t2）により、さらなる曲げ剛性向上効果を得ることができる。
【００３７】
ちなみに、図７は本実施例１のサスペンションアームＡ１の曲げ剛性と、実施例１と同一重量による通常のサスペンションアームの曲げ剛性と、を比較したものである。
【００３８】
この曲げ剛性比較試験によると、１Ｎ（ニュートン）当たりの応力点相対変位を、実施例１のサスペンションアームＡ１で１とした場合、実施例１と同一重量の通常のサスペンションアームは1.4となり、約３割の剛性向上を実現していることが確認された。
【００３９】
次に、効果を説明する。
【００４０】
実施例１のサスペンションアーム部材にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４１】
(1) 本体部１とアクスル側連結部２と車体前側連結部３と車体後側連結部４とを備えたサスペンションアームＡ１において、本体部１の車体前側連結部３と車体後側連結部４とを繋ぐ車体側外周縁１８は、アクスル側連結部２に向かって凸形状である車体側円弧状凹曲面部９を、車体前側連結部３の近傍に有し、車体側円弧状凹曲面部９は、車体前側連結部３の連結部の中心を通る車両幅方向の直線に向かって凸形状である構成としたため、サスペンションアーム部材として要求される強度・剛性を維持したままで軽量化を図ることができる（請求項１に対応する実施例効果）。
【００４２】
(2) また、本体部１のアクスル側連結部２と車体前側連結部３とを繋ぐ前側外周縁１７は、外側に向かって凸形状である前側円弧状凸曲面部７を、車体前側連結部３の近傍に有する構成としたため、曲げ応力と引っ張り応力とが同方向に作用することがあることで、高い強度・剛性が要求される前側外周縁１７のうち車体前側連結部３の近傍において、高い強度・剛性が要求に応えることができる（請求項１に対応する実施例効果）。
【００４３】
(3) 車体前側連結部３は、車体前側連結部３を構成する円筒部の中心軸６が車両前後方向に略平行であるため、ハブアッシー２４からの車両前後方向入力に対し、円筒部の中心軸が車両の上下方向に略平行な場合と比べ、車体前側連結部３の近傍では、発生する曲げ応力が大きくなる。よって、その分だけ、軽量化の効果を高めることができる（請求項２に対応する実施例効果）。
【００４４】
(4) 本体部１の上下の面に凹部１ａ，１ｂを形成し、前側外周縁１７の近傍の厚みt1と後側外周縁１９の近傍の厚みt2が厚く、中央部の厚みt3が薄い断面形状に設定したため、サスペンションアームＡ１の軽量化を図りながら高い曲げ剛性を確保することができる（請求項３に対応する実施例効果）。
【００４５】
すなわち、本体部１は、面内曲げの入力が支配的であるため、中央部の近傍では厚さを薄くして軽量化を図りながら、面内曲げ応力が集中する外周側では厚さをある程度確保することで高い曲げ剛性を確保する。
【００４６】
（実施例２）
実施例２のサスペンションアームＡ２は、実施例１のサスペンションアームＡ１のさらなる軽量化を図った例である。
【００４７】
すなわち、図８に示すように、本体部１のアクスル側連結部２と車体前側連結部３とを繋ぐ前側外周縁１７は、外側に向かって凸形状である前側円弧状凸曲面部７を、車体前側連結部３の近傍に有する。そして、前側円弧状凸曲面部７とは逆に内側に向かって凸形状による前側円弧状凹曲面部１４を、前側円弧状凸曲面部７と隣接する位置に有する。さらに、外側に向かって緩やかにカーブを描く形状である前側凸弓状部８を、前側円弧状曲面部７及び前側円弧状凹曲面部１４以外の部分に有する。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。また、作用も実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
ちなみに、図９は実施例１と同一重量とした本実施例２のサスペンションアームＡ２の曲げ剛性と、実施例１のサスペンションアームＡ１の曲げ剛性と、を比較したものである。
【００４９】
この曲げ剛性比較試験によると、１Ｎ（ニュートン）当たりの応力点相対変位を、実施例１のサスペンションアームＡ１で１とした場合、実施例１と同一重量とした本実施例２のサスペンションアームＡ２は0.98となり、数パーセントの剛性向上を実現していることが確認された。
【００５０】
次に、効果を説明する。
【００５１】
この実施例２のサスペンションアーム部材にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００５２】
(5) 本体部１のアクスル側連結部２と車体前側連結部３とを繋ぐ前側外周縁１７は、前側円弧状凸曲面部７とは逆に内側に向かって凸形状による前側円弧状凹曲面部１４を、前側円弧状凸曲面部７と隣接する位置に有する構成としたため、前側円弧状凹曲面部１４の分、さらに軽量化を図ることができる（請求項４に対応する実施例効果）。
【００５３】
（実施例３）
実施例３のサスペンションアームＡ３は、本体部１の略中央部分に開口部１５を設けた例である。
【００５４】
すなわち、図１０に示すように、本体部１の略中央部分には開口部１５が設けられている。そして、前記開口部１５の開口縁部１６と隣接する前側外周縁１７と車体側外周縁１８と後側外周縁１９とで囲まれた部分は、それぞれＤ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面、Ｆ−Ｆ断面に示すように、略長方形断面に形成している。
【００５５】
そして、開口縁部１６と隣接する前側外周縁１７と車体側外周縁１８と後側外周縁１９とで囲まれた部分以外の部分は、図３に示すように、実施例１と同様に、周辺の前側外周縁１７と後側外周縁１９の厚みt1,t2が厚く、中央部の厚みt3が薄い形状に形成している。
【００５６】
さらに、前側外周縁１７に有する前側凸弓状部８'は、実施例１，２の前側凸弓状部８に比べて外側への膨らみを大きくし、また、後側外周縁１９に有する後側凹弓状部１２'は、実施例１，２の後側凹弓状部１２に比べて内側へのへこみを大きくしている。これによって、本体部１の車両前後方向幅を、実施例１，２のに比べて狭く設定している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
次に、作用を説明する。
【００５８】
この実施例３では、開口縁部１６と隣接する前側外周縁１７と車体側外周縁１８と後側外周縁１９とで囲まれた部分が、出来る限り引っ張り・圧縮の荷重だけを受けるように開口部１５が設定されているため、開口部１５の周辺の部材の利用率が高くなり、結果として、軽量化と強度・剛性の向上を両立させたサスペンションアームＡ３を実現している。
【００５９】
ちなみに、図１１は実施例１と同一重量とした本実施例３のサスペンションアームＡ３の曲げ剛性と、実施例１のサスペンションアームＡ１の曲げ剛性と、を比較したものである。
【００６０】
この曲げ剛性比較試験によると、１Ｎ（ニュートン）当たりの応力点相対変位を、実施例１のサスペンションアームＡ１で１とした場合、実施例１と同一重量とした本実施例３のサスペンションアームＡ３は0.92となり、約１割の剛性向上を実現していることが確認された。
【００６１】
次に、効果を説明する。
【００６２】
この実施例３のサスペンションアーム部材にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００６３】
(6) 本体部１の中央部分に開口部１５を設けたため、軽量化と強度・剛性の向上を両立させたサスペンションアームＡ３を実現することができる（請求項５に対応する実施例効果）。
【００６４】
以上、本発明のサスペンションアーム部材を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
例えば、実施例１では、サスペンションのメンバー部材に連結されるサスペンションアームＡ１の例を示したが、車体に直接連結されるサスペンションアーム部材としても適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のサスペンションアーム部材が適用されたフロントサスペンションの一例を示す斜視図である。
【図２】実施例１のサスペンションアームを示す平面図である。
【図３】実施例１のサスペンションアームを示す図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】従来例のサスペンションアームにおいてＡ部に車両前方から後方に向かう力が作用した場合の力関係を示す図である。
【図５】従来例のサスペンションアームにおいてＡ部に車両前方から後方に向かう力が作用した場合にＢ部に作用するモーメントを示す図とＢ部の前側と後側での引っ張り応力と曲げ応力の関係を示す図である。
【図６】実施例１のサスペンションアームが前後方向荷重を受けた場合の変形状況を示す作用説明図である。
【図７】実施例１のサスペンションアームと、実施例１とは同一重量の通常のサスペンションアームと、の曲げ剛性の比較試験結果を示す図である。
【図８】実施例２のサスペンションアームを示す平面図である。
【図９】実施例１のサスペンションアームと、実施例１とは同一重量の実施例２のサスペンションアームと、の曲げ剛性の比較試験結果を示す図である。
【図１０】実施例３のサスペンションアームを示す平面図である。
【図１１】実施例１のサスペンションアームと、実施例１とは同一重量の実施例３のサスペンションアームと、の曲げ剛性の比較試験結果を示す図である。
【符号の説明】
Ａ１サスペンションアーム（サスペンションアーム部材）
１本体部
２アクスル側連結部（第１の連結部）
３車体前側連結部（第２の連結部）
４車体後側連結部（第３の連結部）
５中心軸
６中心軸
７前側円弧状凸曲面部（第２の円弧状曲面部）
８前側凸弓状部
９車体側円弧状凹曲面部（第１の円弧状曲面部）
１０車体側凹弓状部
１１後側円弧状凸曲面部
１２後側凹弓状部
１３中心軸
１７前側外周縁（第１の外周縁）
１８車体側外周縁（第２の外周縁）
１９後側外周縁（第３の外周縁）
２０サスペンションメンバー
２１サスペンションクロスメンバー（サスペンションのメンバー部材）
２２スタビライザー
２３ストラットアッシー
２４ハブアッシー（車輪保持部材）
２５アッパーリンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a suspension arm member applied to a suspension device that supports a wheel of an automobile with respect to a vehicle body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a suspension arm member, for example, one described in JP-A-10-166823 has been known.
[0003]
This prior art publication describes a suspension arm member formed of a pipe member for the purpose of providing a suspension arm member that is lightweight as a hollow structure and does not cause deterioration in strength.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional suspension arm member is made of a pipe material, bent into a substantially rectangular shape, and formed an enormous amount of the bent portion to form a bearing boss mounting seat on the outer peripheral surface of the bent portion and both ends. The suspension member mounting part and wheel support member mounting part are formed in the part, and the part that requires strength has a double pipe structure, so it is installed around the mounting part that has a large effect on strength and rigidity when viewed as a whole arm member When the portion and the pipe material portion are joined, the weight of the joining portion increases, or when the joining portion is reduced in weight, there is a problem that strength and rigidity are lowered.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a suspension arm member that can be reduced in weight while maintaining required strength and rigidity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a suspension arm member including a first connecting part, a second connecting part, a third connecting part, and a main body part, the first connecting part and the second connecting part are provided. The first outer peripheral edge of the main body part connecting the parts has a second arcuate curved surface part that is convex toward the outside in the vicinity of the second connecting part,
The second outer peripheral edge of the main body portion connecting the second connecting portion and the third connecting portion is a second arcuate curved portion that is convex toward the first connecting portion. The first arcuate curved surface portion has a convex shape toward a straight line in the vehicle width direction passing through the center of the second connecting portion.
[0007]
【The invention's effect】
For the suspension arm member, the vehicle longitudinal direction input from the wheel holding member is the most severe in terms of strength and rigidity. In the vicinity of the second connecting portion connected to the member member of the vehicle body or the suspension, both bending stress and tensile stress are applied to the vehicle longitudinal direction input acting in the bending direction from the wheel holding member. become. Therefore, in the vicinity of the second connecting portion and on the second outer peripheral edge side, the bending stress and the tensile stress cancel each other, and the stress level decreases. In other words, in the vicinity of the second connecting portion and on the second outer peripheral edge side, the required strength and rigidity can be reduced, so that the weight can be reduced.
[0008]
Therefore, in the present invention, in consideration of the fact that the stress level decreases in the vicinity of the second connecting portion and at the position of the second outer peripheral edge as described above, the first arcuate curved surface portion is provided in this portion. Formed. For this reason, it becomes a shape in which a part of the well-known main body portion is cut off, and the area of the main body portion is reduced in plan view, for example, when compared with a suspension arm member manufactured from the same material Weight is reduced. As a result, it is possible to reduce the weight while maintaining the strength and rigidity required for the suspension arm member.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments for realizing the suspension arm member according to the present invention are described in the first embodiment corresponding to the first, second, and third embodiments, the second embodiment corresponding to the fourth aspect , and the claims. Example 3 corresponding to the invention according to No. 5 will be described.
[0010]
(Example 1)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a front suspension to which the suspension arm member of the first embodiment is applied. In FIG. 1, 20 is a suspension member, 21 is a suspension cross member (suspension member), 22 is a stabilizer, 23 is a strut assembly, 24 is a hub assembly (wheel holding member), 25 is an upper link, and A1 is a suspension arm (suspension). Arm member).
[0011]
The upper link 25 is supported with respect to the suspension member 20 fixed to the vehicle body.
[0012]
The suspension arm A1 is supported with respect to a suspension cross member 21 fixed to the vehicle body.
[0013]
The hub assembly 24 is swingably supported with respect to the vehicle body by the upper link 25 on the upper side and the suspension arm A on the lower side, so that the input stress in the vertical direction is received by the strut assembly 23. The hub assembly 24 is equipped with wheels not shown.
[0014]
2 is a plan view showing the suspension arm A1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2 and 3, reference numeral 1 denotes a main body, 2 denotes an axle side connecting portion (first connecting portion), 3 denotes a vehicle body front side connecting portion (second connecting portion), and 4 denotes a vehicle body rear side connecting portion (third 5 is a central axis, 6 is a central axis, 7 is a front arcuate convex curved surface part (second arcuate curved surface part), 8 is a front convex arcuate part, and 9 is a vehicle body side arcuate concave curved surface part. (First arcuate curved surface part), 10 is a vehicle body side concave arcuate part, 11 is a rear arcuate convex curved part, 12 is a rear concave arcuate part, 13 is a central axis, 17 is a front outer periphery (first 1 is an outer peripheral edge of the vehicle body (second outer peripheral edge), and 19 is a rear outer peripheral edge (third outer peripheral edge).
[0015]
The axle side connecting portion 2 is formed of a cylindrical portion having a central axis 5 substantially parallel to the vehicle vertical direction, and is connected to a hub assembly 24 that rotates and holds wheels.
[0016]
The vehicle body front side connecting portion 3 is constituted by a cylindrical portion having a central axis 6 substantially parallel to the vehicle longitudinal direction, and is connected to the suspension cross member 21.
[0017]
The vehicle body rear side connecting portion 4 is constituted by a cylindrical bush having a central axis 13 substantially parallel to the vehicle vertical direction, and is connected to the suspension cross member 21.
[0018]
The main body 1 is integrally coupled to the three connecting portions 2, 3, 4. Then, when the distance between the vehicle body front side connection portion 3 and the vehicle body rear side connection portion 4 with respect to the axle side connection portion 2 is compared, the vehicle body front side connection portion 3 becomes the vehicle body rear side connection portion. 4 is arranged at a position closer to the axle side connecting portion 2 than 4.
[0019]
The front outer peripheral edge 17 that connects the axle side connecting portion 2 and the vehicle body front side connecting portion 3 of the main body 1 has a front arcuate convex curved surface portion 7 that is convex outwardly in the vicinity of the vehicle body front side connecting portion 3. The front convex arch-shaped portion 8 having a shape that gently curves toward the outside is provided in a portion other than the front arc-shaped convex curved surface portion 7.
[0020]
A vehicle body side outer peripheral edge 18 that connects the vehicle body front side connecting portion 3 and the vehicle body rear side connecting portion 4 of the main body 1 has a vehicle body side arcuate concave curved surface portion 9 that is convex toward the axle side connecting portion 2. A vehicle body side concave arch-shaped portion 10 that is provided in the vicinity of the front side connecting portion 3 and that gently curves inward is provided in a portion other than the vehicle body side arc-shaped concave curved surface portion 9.
[0021]
A rear outer peripheral edge 19 that connects the vehicle body rear side connecting portion 4 and the axle side connecting portion 2 of the main body 1 has a rear arcuate convex curved surface portion 11 that is convex toward the outside. 4 has a rear concave arcuate portion 12 that has a shape that gently curves toward the inside, in a portion other than the rear arc-shaped convex curved surface portion 11.
[0022]
As shown in FIG. 3, the main body 1 is formed with recesses 1a and 1b on the upper and lower surfaces, thereby increasing the thickness t1 in the vicinity of the front outer peripheral edge 17 and the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19, The thickness t3 at the center is set to a thin cross-sectional shape. Here, when the thickness t1 in the vicinity of the front outer peripheral edge 17 and the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 are compared, the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 that needs to avoid wheels and the like is calculated. It is larger than the thickness t1 in the vicinity of 17 (t2>t1> t3).
[0023]
Next, the operation will be described.
[0024]
[About weight reduction]
Of the loads received by the suspension arm A1, the most severe and important load is the load in the front-rear direction that is input from the hub assembly 24 to the axle side connecting portion 2.
[0025]
Therefore, as shown in FIG. 4, in a conventional suspension arm, a case where a load F acts on the axle side connecting portion from the front of the vehicle to the rear of the vehicle will be considered.
[0026]
First, for the sake of simplicity, the rotation spring around the vertical axis is assumed to be 0, and the suspension arm is considered to have higher rigidity than the spring (actually, the rotation spring cannot be ignored is part B).
By balance of power,
F = F1 + F3 (1)
And by the moment balance,
F2 * L1 = F4 * L2 (2)
Is established.
From equation (2), the relationship between F2 and F4 is
F2 = (L2 / L1) * F4> F4 (3)
It becomes. The ratio of F1 and F3 is the ratio of the springs of the B part bush and C part bush (bush spring distribution),
F1 << F3 ... (4)
It becomes. F3 and F4 are determined by the spring distribution of the vehicle longitudinal direction spring and the vehicle width direction spring of the bush of C part,
F3 ≒ F4 ... (5)
It becomes. And according to (3), (4), (5)
F1 << F3≈F4 <F2 (6)
It becomes. Therefore, in part B, F2 is the dominant force and basically a tensile load is applied.
[0027]
Next, the influence of the rotation spring of B part is considered.
When a load F acts on the A part (axle side connecting part) from the front of the vehicle toward the rear of the vehicle, the suspension arm is deformed to rotate counterclockwise as shown in FIG. Therefore, a clockwise moment M is generated as a reaction force in the B portion.
[0028]
Next, the tensile load and the moment load are overlapped.
The tensile stress due to the tensile load F2 is P1, and the bending stress due to the moment M is M1. As shown in FIG. 5 (B), the tensile stresses P1 and P1 act in the same vehicle inner direction at both side surface positions of the B part of the suspension arm. On the other hand, the bending stress M1 acts in the vehicle inner side direction on the vehicle front side surface of the B part of the suspension arm and acts in the vehicle outer side direction on the vehicle rear side surface, as shown in FIG.
Therefore, the stress on the vehicle front side surface of the suspension arm B portion is P1 + M1, and a high stress acts. On the other hand, the stress on the vehicle rear side surface of the suspension arm B portion is P1-M1, and a low stress acts. In other words, it was clarified that the stress of the suspension arm B part is different between the front part and the rear part, and the relation of front part stress> rear part stress is satisfied.
[0029]
That is, the strength and rigidity required in the vicinity of the vehicle rear side surface of the suspension arm B portion are low. Based on this elucidation result, the vehicle body side arcuate curved surface portion 9 that is convex toward the axle side connection portion 2 is formed on the vehicle body side outer peripheral edge 18 connected to the vehicle body front side connection portion 3. For this reason, a part of the well-known main body part shape shown by the phantom line in FIG. 6 is cut off, and as shown by hatching in FIG. 6, the area of the main body part is reduced in plan view, For example, the weight is reduced when compared with a suspension arm made of the same material.
[0030]
On the other hand, in the vicinity of the vehicle front side surface of the suspension arm B portion, required strength and rigidity are increased. Based on this elucidation result, a front arcuate convex curved surface portion 7 that is convex outward is formed on the front outer peripheral edge 17 connected to the vehicle body front side connecting portion 3. For this reason, the strength and rigidity required in the vicinity of the vehicle front side surface can be ensured.
[0031]
As a result of the above, in the first embodiment, the suspension arm A1 having an optimum shape that can be reduced in weight while maintaining the required strength and rigidity can be obtained.
[0032]
[Bending rigidity]
Since a large bending stress acts on the suspension arm A1, as shown in FIG. 5 (a), in the first embodiment, recesses 1a and 1b are formed on the upper and lower surfaces of the main body 1, and the front outer peripheral edge 17 is formed. The thickness t1 in the vicinity of the outer periphery 19 and the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 are set to be thick, and the thickness t3 at the center is set to be thin (FIG. 3).
[0033]
Therefore, when a large bending stress is applied to the suspension arm A1, the amount of bending deformation can be reduced by setting the cross-sectional shape to an I-shape that exhibits high bending rigidity.
[0034]
Further, when the thickness t1 in the vicinity of the front outer peripheral edge 17 is compared with the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19, the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 where it is necessary to avoid wheels and the like is determined. It is larger than the thickness t1 in the vicinity of.
[0035]
That is, when the thickness t1 in the vicinity of the front outer peripheral edge 17 and the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 are the same, the length becomes longer due to the need to avoid wheels and the like. The bending rigidity of 19 becomes low. On the other hand, by setting t1 <t2, the bending rigidity of the front outer peripheral edge 17 and the bending rigidity of the long rear outer peripheral edge 19 can be made substantially equal.
[0036]
Therefore, when a large bending stress is applied to the suspension arm A1, a further bending rigidity improvement effect is obtained by setting the thicknesses t1 and t2 of the front outer periphery 17 and the rear outer periphery 19 to be different (t1 <t2). be able to.
[0037]
Incidentally, FIG. 7 compares the bending rigidity of the suspension arm A1 of the first embodiment with the bending rigidity of a normal suspension arm having the same weight as that of the first embodiment.
[0038]
According to this bending stiffness comparison test, when the relative stress point displacement per 1N (Newton) is 1 in the suspension arm A1 of the first embodiment, the normal suspension arm having the same weight as that of the first embodiment is 1.4, which is about 3 It was confirmed that the rigidity was improved.
[0039]
Next, the effect will be described.
[0040]
In the suspension arm member of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0041]
(1) In the suspension arm A1 provided with the main body 1, the axle side connecting portion 2, the vehicle body front side connecting portion 3, and the vehicle body rear side connecting portion 4, the vehicle body front side connecting portion 3 and the vehicle body rear side connecting portion 4 of the main body portion 1. body-side outer peripheral edge 18 connecting the door, the vehicle body-side arcuate concave surface 9 is convex toward the axle-side connecting portion 2, possess the vicinity of the vehicle body front connecting section 3, the vehicle body-side arcuate concave portions 9 has a convex shape toward a straight line in the vehicle width direction passing through the center of the connecting portion of the vehicle body front side connecting portion 3, so that weight reduction is achieved while maintaining the strength and rigidity required for the suspension arm member. (Embodiment effect corresponding to claim 1).
[0042]
(2) The front outer peripheral edge 17 that connects the axle side connecting portion 2 and the vehicle body front side connecting portion 3 of the main body 1 has a front arcuate convex curved surface portion 7 that is convex toward the outside. Since the bending stress and the tensile stress may act in the same direction in the vicinity of the vehicle body front side connecting portion 3 in the front outer peripheral edge 17 where high strength and rigidity are required, High strength and rigidity can meet the demand (effect of the embodiment corresponding to claim 1 ).
[0043]
(3) Since the center axis 6 of the cylindrical portion constituting the vehicle body front side connecting portion 3 is substantially parallel to the vehicle longitudinal direction, the vehicle body front side connecting portion 3 is centered with respect to the vehicle longitudinal direction input from the hub assembly 24. Compared with the case where the shaft is substantially parallel to the vertical direction of the vehicle, the bending stress generated is larger in the vicinity of the vehicle body front side connecting portion 3. Therefore, the effect of weight reduction can be enhanced by that amount (example effect corresponding to claim 2 ).
[0044]
(4) Concave portions 1a and 1b are formed on the upper and lower surfaces of the main body 1, and the thickness t1 in the vicinity of the front outer peripheral edge 17 and the thickness t2 in the vicinity of the rear outer peripheral edge 19 are thick and the thickness t3 in the central part is thin. Since the shape is set, high bending rigidity can be ensured while reducing the weight of the suspension arm A1 (Embodiment effect corresponding to claim 3 ).
[0045]
That is, since the input of in-plane bending is dominant in the main body 1, the thickness is reduced in the vicinity of the central portion to reduce the weight, while the thickness is reduced to some extent on the outer peripheral side where in-plane bending stress is concentrated. By securing, high bending rigidity is ensured.
[0046]
(Example 2)
The suspension arm A2 of the second embodiment is an example in which the weight of the suspension arm A1 of the first embodiment is further reduced.
[0047]
That is, as shown in FIG. 8, the front outer peripheral edge 17 that connects the axle-side connecting portion 2 and the vehicle body front-side connecting portion 3 of the main body 1 has a front arcuate convex curved surface portion 7 that is convex outward. It is provided in the vicinity of the vehicle body front side connecting portion 3. In contrast to the front arcuate convex curved surface part 7, a front arcuate concave curved surface part 14 having a convex shape toward the inside is provided at a position adjacent to the front arcuate convex curved surface part 7. Furthermore, the front convex arcuate portion 8 having a shape that gently curves toward the outside is provided in a portion other than the front arcuate curved surface portion 7 and the front arcuate concave curved surface portion 14. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted. Further, since the operation is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0048]
Incidentally, FIG. 9 compares the bending rigidity of the suspension arm A2 of the second embodiment, which has the same weight as that of the first embodiment, and the bending rigidity of the suspension arm A1 of the first embodiment.
[0049]
According to this bending stiffness comparison test, when the stress point relative displacement per 1N (Newton) is 1 in the suspension arm A1 of Example 1, the suspension arm A2 of Example 2 having the same weight as Example 1 is 0.98, confirming that the rigidity was improved by several percent.
[0050]
Next, the effect will be described.
[0051]
In the suspension arm member of the second embodiment, the following effects can be obtained.
[0052]
(5) The front outer peripheral edge 17 connecting the axle side connecting portion 2 and the vehicle body front side connecting portion 3 of the main body 1 is a front arcuate concave curved surface formed by a convex shape toward the inside, contrary to the front arcuate convex curved surface part 7. Since the portion 14 is provided at a position adjacent to the front arc-shaped convex curved surface portion 7, the weight can be further reduced by the front arc-shaped concave curved surface portion 14 (Embodiment effect corresponding to claim 4 ). .
[0053]
(Example 3)
The suspension arm A3 according to the third embodiment is an example in which an opening 15 is provided at a substantially central portion of the main body 1.
[0054]
That is, as shown in FIG. 10, an opening 15 is provided at a substantially central portion of the main body 1. The portions surrounded by the front outer periphery 17, the vehicle body outer periphery 18 and the rear outer periphery 19 adjacent to the opening edge 16 of the opening 15 are a DD cross section, an EE cross section, and an F cross section, respectively. As shown in the -F cross section, it is formed in a substantially rectangular cross section.
[0055]
As shown in FIG. 3, the portion other than the portion surrounded by the front outer peripheral edge 17 adjacent to the opening edge 16, the vehicle body outer peripheral edge 18, and the rear outer peripheral edge 19 is the same as in the first embodiment. The front outer peripheral edge 17 and the rear outer peripheral edge 19 at the periphery are formed in a shape in which the thicknesses t1 and t2 are thick and the thickness t3 at the center is thin.
[0056]
Furthermore, the front convex arcuate portion 8 ′ provided on the front outer peripheral edge 17 has a larger outward bulge than the front convex arcuate portion 8 of Examples 1 and 2, and the rear convex outer peripheral edge 19 includes the rear convex arcuate portion 8 ′. The side concave arcuate portion 12 ′ has a larger indentation than the rear concave arcuate portion 12 of the first and second embodiments. Thereby, the vehicle front-rear direction width of the main body 1 is set narrower than those of the first and second embodiments. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0057]
Next, the operation will be described.
[0058]
In the third embodiment, the portion surrounded by the front outer peripheral edge 17, the vehicle body outer peripheral edge 18 and the rear outer peripheral edge 19 adjacent to the opening edge 16 is opened so as to receive as much tension / compression load as possible. Since the portion 15 is set, the utilization factor of the members around the opening 15 is increased, and as a result, the suspension arm A3 that achieves both weight reduction and improvement in strength and rigidity is realized.
[0059]
Incidentally, FIG. 11 compares the bending rigidity of the suspension arm A3 of the third embodiment, which has the same weight as that of the first embodiment, and the bending rigidity of the suspension arm A1 of the first embodiment.
[0060]
According to this bending rigidity comparison test, when the relative stress point displacement per 1N (Newton) is 1 in the suspension arm A1 of Example 1, the suspension arm A3 of Example 3 having the same weight as Example 1 is It was 0.92, confirming that the rigidity was improved by about 10%.
[0061]
Next, the effect will be described.
[0062]
In the suspension arm member of the third embodiment, the following effects can be obtained.
[0063]
(6) Since the opening 15 is provided in the central portion of the main body 1, the suspension arm A3 that achieves both weight reduction and improvement in strength and rigidity can be realized (Embodiment effect corresponding to claim 5 ).
[0064]
As mentioned above, although the suspension arm member of the present invention has been described based on the first to third embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are allowed without departing from the gist of the invention.
[0065]
For example, in the first embodiment, the example of the suspension arm A1 connected to the member member of the suspension is shown, but the present invention can also be applied as a suspension arm member directly connected to the vehicle body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a front suspension to which a suspension arm member according to a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a plan view showing the suspension arm of the first embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2 showing the suspension arm of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a force relationship when a force from the front of the vehicle to the rear acts on part A in the suspension arm of the conventional example.
FIG. 5 is a diagram showing a moment acting on B portion when a force from the front to the rear of the vehicle is applied to A portion in the suspension arm of the conventional example, and the tensile stress and bending stress on the front side and rear side of B portion. It is a figure which shows a relationship.
6 is an operation explanatory diagram showing a deformation state when the suspension arm of the first embodiment receives a longitudinal load. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a comparison test result of bending rigidity between the suspension arm of Example 1 and a normal suspension arm having the same weight as that of Example 1.
FIG. 8 is a plan view showing a suspension arm according to a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a comparison test result of bending rigidity between the suspension arm of Example 1 and the suspension arm of Example 2 having the same weight as Example 1.
10 is a plan view showing a suspension arm of Example 3. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a comparison test result of bending rigidity between the suspension arm of Example 1 and the suspension arm of Example 3 having the same weight as that of Example 1.
[Explanation of symbols]
A1 Suspension arm (suspension arm member)
1 Main Body 2 Axle Side Connection (First Connection)
3 Car body front side connecting part (second connecting part)
4 Car body rear side connection part (third connection part)
5 Center axis 6 Center axis 7 Front arcuate convex curved surface part (second arcuate curved surface part)
8 Front convex arcuate part 9 Car body side arcuate concave curved surface part (first arcuate curved surface part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Car body side concave arch part 11 Rear side arc-shaped convex curved surface part 12 Rear concave arch part 13 Central axis 17 Front side outer periphery (1st outer periphery)
18 Vehicle body side outer periphery (second outer periphery)
19 Rear outer periphery (third outer periphery)
20 Suspension member 21 Suspension cross member (suspension member)
22 Stabilizer 23 Strut assembly 24 Hub assembly (wheel holding member)
25 upper link

Claims

A first connecting portion connected to a wheel holding member for rotating and holding the wheel;
A second connecting portion and a third connecting portion connected to a member member of the vehicle body or the suspension;
A body part integrally coupled to the three connecting parts,
When comparing the distance between the second connecting portion and the third connecting portion with respect to the first connecting portion, the second connecting portion is disposed at a position closer to the first connecting portion than the third connecting portion. In the suspension arm member,
The first outer peripheral edge of the main body portion connecting the first connecting portion and the second connecting portion has a second arcuate curved surface portion that is convex toward the outside in the vicinity of the second connecting portion. Have
The second outer peripheral edge of the main body portion connecting the second connecting portion and the third connecting portion is a second arcuate curved portion that is convex toward the first connecting portion. In the vicinity of the part,
The suspension arm member according to claim 1, wherein the first arcuate curved surface portion is convex toward a straight line in a vehicle width direction passing through a center of the second coupling portion.

2. The suspension arm member according to claim 1 , wherein a central axis of a cylindrical portion constituting the second connection portion is substantially parallel to a vehicle front-rear direction. Element.

3. The suspension arm member according to claim 1 , wherein the main body portion has an outer peripheral edge of the main body portion connecting the third connecting portion and the first connecting portion as a third outer peripheral edge. A suspension arm member having a cross-sectional shape in which the thickness in the vicinity of the first outer peripheral edge and the vicinity of the third outer peripheral edge is thick and the thickness of the central portion is thin.

4. The suspension arm member according to claim 1 , wherein a first outer peripheral edge of a main body portion connecting the first connecting portion and the second connecting portion is the second arcuate shape. 5. A suspension arm member having a third arcuate curved surface that is convex toward the inside in contrast to the curved surface.

5. The suspension arm member according to claim 1 , wherein at least one opening is provided at a central portion of the main body portion. 6.