JP4894662B2 - 車両用サスペンションアーム - Google Patents

Description

本発明は、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材と、車体側部材とを揺動可能に連結するための車両用サスペンションアームに関する。

車両用サスペンションアームとしては、例えば特許文献１に記載されるものがある。この車両用サスペンションアームは、例えば車輪支持部材若しくは車体側部材と連結するアームの端部が、下方に開口した開断面である断面コ字状の構造に形成されている。また、車輪支持部材若しくは車体側部材との連結部を構成するカラーに対し、上記アームの端部の開断面と同形状の断面矩形状の凸部を押出成型で設ける。
そして、そのカラーに設けた凸部の端面を、上記アームの軸方向端部の端面に対し突き合わせ溶接にて接合する。若しくは、上記凸部をアームの端部内に同軸に挿入して溶接接合する。
実開平４−１０９６０８号公報

サスペンションアームは、車輪支持部材若しくは車体側部材と連結するアームの端部において、曲げ、及びねじりの応力が集中するため、アームの端部に所要以上の強度が要求される。上記サスペンションアームにあっては、軸方向に沿った長手方向の断面が一定であることから、両端部に要求される強度を確保するだけの断面形状が、長手方向全体にわたり続くことになる。このため、車輪支持部材等と連結する端部ほど強度が必要ない長手方向中央部側で、強度に余裕ができる、すなわち、無駄な部分が生じる。このようなことは、サスペンションアームの重量が増大する一因となる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、アームの端部に要求される強度を、簡易かつ軽量な構造で確保することを課題としている。

本発明は、車輪支持部材若しくは車体側部材を連結する連結部が固定されるアームの端部が、一対の壁面部と連結面部とから開断面構造で構成される。また、アーム端部の軸方向に沿って延在すると共に上記一対の壁面部間に架設される補強板を備える。その補強板は、延在方向に沿って下向きに傾斜した傾斜部と、その傾斜部に連続して上記軸方向と平行若しくは上記軸方向に対し連結部から離れるほど上方に向かうように傾斜して延在する先端部と、を有する。

本発明によれば、応力が集中するアームの端部を、軸方向に沿って延在する補強板で補強する際に、軸方向に対して傾斜する傾斜部を設けることで、ねじりの応力についても強度が強くなる。この結果、簡易な構造で、必要な剛性を確保することができる。
また、傾斜部の低位側端部に連続する先端部を、連結部と同じように下向きに傾斜させないことで、傾斜部の幅方向端部を壁面部に接合する際の溶接の溶材や接着剤が、当該傾斜部の傾斜に沿って流れる際の溜まり部を傾斜部と先端部との境界部分に形成される。この結果、溶材や接着剤が、流れ落ちにくくなる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本実施形態では、車両用サスペンションアームとして、図１のように、直線状に延在し両端部がそれぞれアームの端部を構成する棒状のサスペンションリンクの場合を例にあげて説明する。
（構成）
本実施形態のサスペンションアーム１は、図１〜図４に示すように、軸Ｓ方向に沿って、上方に開口４ａした断面コ字状の開断面構造となっている。すなわち、サスペンションアーム１は、軸Ｓ方向に沿って延在すると共に、軸Ｓ方向からみて横方向つまり左右方向で対向配置する左右一対の壁面部２，３を有する。さらに、上記軸Ｓ方向に延在すると共に上記一対の壁面部２，３の下端部間を連結する底面部４を備える。なお、上記アームは、例えば一枚の板材を折り曲げ加工して上記形状とする。

なお、サスペンションアーム１の端部５の先端部側は、一対の壁面部２，３間の距離が小さくなるように加工されている。そのアーム１の端部５の端面に連結部を構成するカラー６が固定されている。このカラー６の内径面には、ブッシュ７が圧入によって取り付けられる。
また、各壁面部２，３の上部は、外方に折り曲げられて外向きフランジ２ａ、３ａを形成している。ただし、サスペンションアーム１の端部５の先端部側では、各壁面部２，３の上部は、折り曲げておらず、壁面部２，３端面における、カラー６周面への接合面積を確保している。なお、壁面部２，３の端面２ｂ、３ｂは、側面視において、カラー６の周面に倣った円弧状となっている。

そのサスペンションアーム１の両端部には、それぞれアーム１の軸Ｓ方向に沿って延在する補強板１３が配置されている。その補強板１３は、板厚方向を上下に向けた状態で、上記一対の壁面部２，３間に配置される。本実施形態では、底面部４と平行となるように配置されている。その補強板１３の幅方向両端部は、それぞれ対向する壁面部２，３の面に溶接若しくは接着によって接合している。
その補強板１３は、アーム１の方向に延在する一枚の板部材から構成されるが、延在方向に沿って三つの部分に区分できる。つまり、補強板１３は、カラー６側から、近端部１０、傾斜部１１、及び遠端部１２に区分けされる。

近端部１０は、先端面がカラー６の周面に対向して、カラー６から離れる方向に延在している。この近端部１０は、側面視において、壁面部２，３の高さ方向中央部よりも高い位置につまり底面部４と離して配置され、かつ、底面部４と平行に配置されている。もっとも、近端部１０を傾斜させても良い。なお、本実施形態では、底面部４は、アーム１の軸Ｓと平行に延在するように配置されている。
ここで、上記近端部１０は、カラー６の周面に近接配置されるが、当該カラー６に接合していない。

傾斜部１１は、上記近端部１０に連続して、カラー６から離れる方向に延在している。この傾斜部１１は、延在方向に沿って、上記軸Ｓ方向に対しカラー６から離れるほど下方に向かうように傾斜して配置されている。その傾斜部１１は、側面視において、アーム１の軸Ｓと交差するように傾斜して、傾斜部１１におけるカラー６から離れた端部側は、アーム１の軸Ｓの高さよりも低い位置つまり底面部４側に配置される。
遠端部１２は、上記傾斜部１１の低位側端部に連続して、カラー６から離れる方向に延在している。遠端部１２は、アーム１の軸Ｓの高さよりも低い位置で、底面部４と平行に配置されている。

また、上面視において、補強板１３の遠端部１２側には、幅方向中央部に、遠端部１２を左右に分ける切欠き部１６が形成されている。なお、この切欠き部１６は、傾斜部１１の一部も切り欠いた状態としている。この切欠き部１６によって、補強板１３の遠端部１２側は、上面視でみて二股状の形状となる。つまり、遠端部１２は、左右の自由端部１４，１５から構成される。各自由端部１４，１５は、近接する壁面部２，３側だけに接合している。

その左右の自由端部１４，１５は、上面視でみて、カラー６から離れる方向につれて幅が狭くなる形状をしている。
また、底面部４には、アーム１の軸Ｓ方向で、遠端部１２の先端と重なる位置に、開口４ａが形成されている。
そして、上記構成のサスペンションアームは、アーム１の端部５に設けた各カラー６が、ブッシュ７及びブラケットを介して、アクスルなどの車輪支持部材８や車体側部材９に連結する。
ここで、カラー６は連結部を構成する。遠端部１２は、補強板１３の先端部を構成する。底面部４は、連結面部を構成する。遠端部１２を２つの自由端部１４，１５とすること、及び、自由端部１４，１５におけるカラー６から離れる方向につれて幅が狭くなる形状は、応力緩和手段を構成する。

（効果）
（１）サスペンションアーム１は、アクスルなどの車輪支持部材８と車体側部材９とを揺動可能な状態で連結し、軸Ｓ方向に圧縮、引張、及びねじり入力を受けつつ、車輪を保持する機能を持つ。
そして、補強板１３を設けることで、上記サスペンションアーム１に対する入力を効率良く受け止める事が出来ている。
すなわち、アーム１の端部５に補強板１３を配置することで、アーム１の端部５の強度が高くなる。このため、長手方向中央部の強度を確保するように、断面コ字状のアーム１の断面形状を設計すればよい。
このとき、補強板１３をアーム１の軸Ｓに沿って延在させると共に当該軸Ｓに対して傾いた傾斜部１１を設けることで、曲げ、ねじりの応力に対し、その分だけ強度が向上する。
このように、応力が集中するアーム１の端部５に傾斜部１１を延在させることにより、簡易な構造で、必要な剛性を確保することができる。

（２）ここで、傾斜部１１と各壁面部２，３との接合は、溶接や接着材等で行う。このとき、接合作業の際に、傾斜部１１と各壁面部２，３との接合部に、溶接の溶材や接着剤を付着させるときを想定すると、溶材または接着剤は凝固するまでは所定の粘性を持った液状であるため、傾斜部１１に沿って流れる。そして、傾斜部１１の下端部側に何も無いと、そのまま流れてきた溶材または接着剤は下方に流れ落ちる。
このとき、本実施形態では、傾斜部１１に連続して底面部４と平行に延在する遠端部１２を設けることで、傾斜部１１の傾斜に沿って流れる際の溜まり部１７が、傾斜部１１と先端部との連結部分に形成される。

すなわち、上記傾斜部１１に付着した液状の溶材または接着剤は、傾斜部１１の傾斜に沿って流れるが、上記溜まり部１７に溜まることで、それ以上、下方に流れ落ちることが抑えられる。これによって、傾斜部１１と壁面部２，３との間の接合部に対し、所要量の溶材または接着剤を付着させることが容易となる。このことは、溶接品質の安定化に繋がる。
ここで、傾斜部１１と壁面部２，３との間に所要量の溶材または接着剤を付着出来ないときは、接合強度が不足するおそれがあるという課題が発生する。

（３）サスペンションアーム１に対して、長手方向を軸Ｓとしたねじり入力が加わる場合を想定する。この場合、補強板１３は、アーム１の軸Ｓ方向である長手方向に延在するため、アーム１に加わるねじり入力に対し反力を発生する。そして、補強板１３の遠端部１２に応力が集中する。
このとき、遠端部１２を切欠き部１６で左右の自由端部１４，１５に分けることで、長手方向を軸Ｓとしたねじり入力に対する左右の自由端部１４，１５間の変形可能な量が増大して、遠端部１２で発生する反力を小さくすることができる。この結果、その分、遠端部１２での応力集中が緩和する。応力集中を緩和する分、補強板１３が壁面部２，３から剥がれにくくなる。

（４）また、補強板１３が接合する部分と接合しない部分との境界位置に遠端部１２が位置し、その境界位置で剛性上、構造の不連続が発生する。本実施形態では、左右の自由端部１４，１５は、それぞれ先端部に向けて幅が狭くなるように構成することで、上記不連続を小さくしている。これによって、自由端部１４，１５の端面近傍に発生する応力集中が、さらに小さく緩和している。

（５）更に、本実施形態では、上記応力集中が発生するアーム１の断面位置に対し、底面部４に開口４ａを設けることで局部剛性が小さくなり、さらに自由端部１４，１５の近傍に発生する応力集中を小さく緩和している。
（６）補強板１３のカラー６側の端部である近端部１０の先端部にも応力集中が発生するが、近端部１０の端面をカラー６から縁切りしているので、その分だけ、近端部１０の先端部における応力集中を緩和することが可能となる。

（７）以上のように、補強板１３とアーム１との接合部での応力集中を低減させることは、サスペンションアーム１の長手方向に沿った剛性変化を低減することとなる。これは、サスペンションアーム１、及び補強板１３の部材板厚を、上記応力集中の低減対策をしない場合に比べて下げることが可能となる。つまり、軽量化・原価低減を図ることが可能となる。
（８）また、アーム１を上方が開口４ａした断面コ字状の開口４ａ断面の場合に、底面部４から上下に離して補強板１３の近端部１０を配置することで、近端部１０位置の断面二次係数が大きくなる分、アーム１の端部５の強度が向上する。

（変形例）
（１）上記実施形態では、サスペンションアーム１として、上方に開放した断面コ字状の断面構造を例示したが、下方に開放した断面コ字状の断面構造に対して、上記補強板１３を採用しても構わない。
（２）また、上記実施形態では、棒状のサスペンションリンクからサスペンションアーム１が構成される場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、車体側取付け点が２つあるサスペンションアーム１であっても適用可能である。すなわち、アーム１から、車体側に向けて２箇所、取付け用の端部が延在するような構成であっても、その２つの端部のうち、少なくとも入力が大きい方の端部に対し、上記構成の補強板１３を採用すれば良い。
（３）なお、遠端部１２を構成する自由端部１４，１５は、壁面部２，３に接合されなくても良い。

本発明に基づく実施形態に係るサスペンションアームを説明する上面図である。 本発明に基づく実施形態に係るアームの端部を説明する上面図である。 図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。 アームの端部を示す斜視図である。

符号の説明

１ サスペンションアーム
２，３ 壁面部
４ 底面部
４ａ 開口
５ アームの端部
６ カラー
８ 車輪支持部材
９ 車体側部材
１０ 近端部
１１ 傾斜部
１２ 遠端部（先端部）
１３ 補強板
１４，１５ 自由端部
１６ 切欠き部
１７ 溜まり部
Ｓ 端部の軸

Claims (7)

1. 軸方向に沿って延びるアームの端部に対し、車輪を回転自在に支持する車輪支持部材若しくは車体側部材を連結する連結部が固定され、その連結部と連結するアームの端部は、上記端部の軸方向に延在すると共に左右方向で対向配置する一対の壁面部と、上記軸方向に延在すると共に上記一対の壁面部間を連結する連結面部と、を備える車両用サスペンションアームにおいて、
   上記一対の壁面部間において上記軸方向に沿って連結部から離れる方向に延在すると共に、幅方向両端部をそれぞれ対向する壁面部に接合する補強板を備え、
   その補強板は、延在方向に沿って、上記軸方向に対し連結部から離れるほど下方に向かうように傾斜した傾斜部と、その傾斜部に連続する先端部とを備え、先端部における上記傾斜部と連続する部分は、上記軸方向と平行若しくは上記軸方向に対し連結部から離れるほど上方に向かうように傾斜して延在することを特徴とする車両用サスペンションアーム。
2. 上記補強板の少なくとも先端部は、幅方向中央部に切欠き部が形成されて二股状の左右の自由端部から構成されることを特徴とする請求項１に記載した車両用サスペンションアーム。
3. 上記各自由端部は、連結部から離れる方向につれて幅が狭くなることを特徴とする請求項２に記載した車両用サスペンションアーム。
4. 上記連結面部には、上記軸方向で先端部の配置位置と重なる位置に開口を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した車両用サスペンションアーム。
5. 上記アームの端部は、一対の壁面部と連結面部とで、上方に開口した開断面構造となっていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した車両用サスペンションアーム。
6. サスペンションアームの端部に対し、その端部の軸方向に沿って延在して当該アームの端部を補強する補強板を配置し、その補強板は、側面視で軸方向に対して傾斜した方向に延在する傾斜部を有すると共に、その傾斜部の高さが低い低位側端部に連続して上記軸方向若しくは斜め上方に延在する先端部を備えることを特徴とする車両用サスペンションアーム。
7. 上記補強板は、アームの端部との接合部での応力集中を緩和する応力緩和手段を備えることを特徴とする請求項６に記載した車両用サスペンションアーム。

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