JP5193002B2 - サスペンションアーム締結構造 - Google Patents

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本発明は、車幅方向外側の端部が車輪側に取り付けられると共に、車幅方向内側の端部が車体側に取り付けられるアーム本体部を備えたサスペンションアーム締結構造に関する。
車両には、車輪を回転自在に支持すると共に、路面の凹凸を吸収するサスペンション装置が設けられている。例えば、特許文献1には、図9に示されるように、外側端部(車幅方向の外側端部)がボールジョイント1を介してホイールキャリア側に支持され、内側端部(車幅方向の内側端部)が、車両前方と車両後方とによってそれぞれブッシュ2a、2bを介して車体側に支持されるサスペンションアーム(ロアアーム3)が開示されている。
前記ロアアーム3は、アーム本体部4と、前記アーム本体部4と別体からなり該アーム本体部4の外側端部に連結されてボールジョイント1の球面部を揺動自在に支持するホイールキャリア取付部材5とから構成される。この場合、前記ホイールキャリア取付部材5の一部には、アーム本体部4の外側端部と重畳する重畳部6が設けられ、前記ホイールキャリア取付部材5の重畳部6とアーム本体部4の外側端部とを貫通する3本のボルト7a〜7cを介して、ホイールキャリア取付部材5がアーム本体部4に対して締結されている。
前記ホイールキャリア取付部材5には、車輪からの入力により、車両前後方向、車幅方向、又は上下方向(鉛直方向)に沿って力が付与され、前記種々の方向から入力される力は、アーム本体部4とホイールキャリア取付部材5とを締結する3本のボルト7a〜7cに付与されるように構成されている。
特開平9−123722号公報(図1参照)
しかしながら、特許文献1に開示されたサスペンションアームでは、アーム本体部とホイールキャリア取付部材とを3本のボルトを介して締結(結合)しているが、バネ下部材を構成する部品点数が多くその取り付け(組み付け)が煩雑になると共に、アーム本体部及びホイールキャリア取付部材にそれぞれ穿孔されるボルト挿通孔の位置精度の誤差によって、締結時にボルトの挿入が困難となるおそれがある。
また、車輪から入力される種々の力に耐え得ることが可能なボルトを用いる必要があり、この結果、締結に用いられる各ボルトの直径が大きくなり、バネ下重量の増加につながる。
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、部品点数を削減し組み付け作業性及び組み付け精度を向上させると共に、バネ下重量を軽減することが可能なサスペンションアーム締結構造を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、車幅方向外側の端部が車輪側に取り付けられると共に、車幅方向内側の端部が車体側に取り付けられるアーム本体部を備えたサスペンションアーム締結構造であって、前記アーム本体部と別体で設けられ、前記アーム本体部の車幅方向外側の端部に車輪を支持するナックルを締結するためのナックル締結部を備え、前記アーム本体部と前記ナックル締結部の両者のうち、両者を取り付ける一方の端部には、車両上下方向に窪む凹部が形成されると共に、他方の端部には、前記凹部に嵌入する嵌入部が設けられ、前記凹部を形成する面のうち、車両上下方向に対して直交する方向に延在する側面を前記嵌入部に当接させて前記アーム本体部と前記ナックル締結部とを所定位置に位置決めし、前記凹部の底面と前記嵌入部の当接面とを貫通する少なくとも1つの締結部材で締結され、前記当接面は、荷重作用面に対し略一致又は近接する位置に設けられ、前記側面は、車幅方向に対して傾斜する傾斜面からなり、前記アーム本体部は、車幅方向内側で車両前方側の端部と車両後方側の端部とを備え、それぞれ車体側に支持されると共に、前記車両前方側又は前記車両後方側のいずれか一方の端部と前記ナックル締結部におけるナックルの取付中心点とを結ぶせん断中心線上を通るように、前記締結部材を締結し、前記せん断中心線に対して直交する方向の縦断面から見たとき、前記凹部は、車両上下方向に沿って上部側溝部と下部側溝部とによって構成され、前記下部側溝部は、車両前後方向において上部側溝部よりも長く形成され、前記嵌入部は、前記上部側溝部及び下部側溝部にそれぞれ嵌入される断面凸形状からなることを特徴とする。
本発明によれば、アーム本体部とナックル締結部とを少なくとも1つの締結部材で締結することができるため(従来技術では3本のボルトで締結)、バネ下部材を構成する部品点数を削減しバネ下重量を従来と比較して軽減することにより、軽量化を達成することができる。また、本発明では、例えば、アーム本体部に形成された凹部内に対しナックル締結部の嵌入部を嵌入(挿入及び圧入を含む)することで、アーム本体部とナックル締結部との組み付け精度及び組み付け作業性を向上させることができる。
また、本発明によれば、当接面が、荷重作用面に対し略一致又は近接する位置に設けられることにより、路面から前記当接面に対して入力される荷重を軽減することができる。この場合、荷重作用面(A)は、車体側に取り付けられるアーム本体部の車幅方向内側であって車両後方の端部(取付中心点O1)と、車幅方向内側であって車両前方の端部(取付中心点O2)と、ナックルの取付中心点(O3)とを結んだ三角形状の仮想面によって構成される。
さらに、本発明によれば、凹部を構成する側面を、車幅方向に対して傾斜する傾斜面(例えば、テーパ面)によって形成することにより、車輪から入力された荷重がサスペンションアームに付与された際、ナックル締結部からアーム本体部に前記荷重が伝達されるときに傾斜する側面(傾斜面)によって前記荷重が分力(分散)されるため、ナックル締結部の嵌入部の脱抜方向(抜け方向)に働く力を低減することができる。
さらにまた、本発明によれば、少なくとも1つの締結部材をせん断中心線上で締結しているため、車輪からアーム本体部に荷重が入力された際、前記締結部材に付与される力(せん断力)を低減することができる。この結果、本発明では、前記締結部材の締結力を過剰に大きくする必要がないため、締結部材の外径を小さくすることができ、その分だけバネ下重量を抑制することができる。なお、前記せん断中心線(B)は、車幅方向内側であって車両前方の端部(取付中心点O2)と、ナックルの取付中心点(O3)とを結んだ仮想線によって構成される。
またさらに、本発明では、せん断中心線に対して直交する方向の縦断面から見たとき、凹部が、車両上下方向に沿って上部側溝部と下部側溝部とによって構成され、前記下部側溝部が、車両前後方向において上部側溝部よりも長く形成され、嵌入部が、前記上部側溝部及び下部側溝部にそれぞれ嵌入される断面凸形状からなるように設けられるとよい。
本発明によれば、このように構成されることにより、アーム本体部とナックル締結部との当接面に車両上下方向に沿った上向きの力が働いた場合、上部側溝部及び下部側溝部からなる凹部と断面凸形状の嵌入部とが嵌合しているため、仮に、締結部材に多少の緩みが発生した場合であっても両者が離間することを阻止することができる。
本発明では、部品点数を削減し組み付け作業性及び組み付け精度を向上させると共に、バネ下重量を軽減することが可能なサスペンションアーム締結構造を得ることができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るサスペンション締結構造が適用されたサスペンション装置の一部切り欠き斜視図、図2(a)は、前記サスペンション装置を構成するロアアームの平面図、図2(b)は、車両前方側からみた前記ロアアームの一部切り欠き側面図、図3(a−1)は、アーム本体部の凹部に対してナックル締結部が締結される前の状態を示す一部省略平面図、図3(a−2)は、締結後の状態を示す一部省略平面図、図3(b−1)は、図3(a−1)のBI−BI線に沿った縦断面図、図3(b−2)は、図3(a−2)のBII−BII線に沿った縦断面図である。
図1及び図2に示すように、ダブルウイッシュボーン式のサスペンション装置10は、アッパアーム12とロアアーム(サスペンション)14とによって車体に支持されたナックル16を有し、前記ナックル16は、車体の上下方向に沿って延在するナックル本体18と、前記ナックル本体18の下部に連結された支持ブラケット20とによって構成される。なお、本実施形態では、ダブルウイッシュボーン式のサスペンション装置10に適用した場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図示しないマクファーソン・ストラット式のサスペンション装置に適用してもよい。
前記ナックル本体18の上端部には、アーム支持部18aが設けられ、前記アーム支持部18aは、ボールジョイント22を介してアッパアーム12の車幅方向外端に変位自在に軸支される。前記ナックル本体18の下部側には、車輪W(リア左後輪)の車軸を回転自在に軸支する車軸支持部24が設けられる。
また、サスペンション装置10は、ロアアーム14に対して二股部を介して連結され、図示しないショックアブソーバ(ダンパ)が内蔵されたストラット26と、前記ストラット26に係着されるコイルスプリング28とを有する。
図2に示されるように、ロアアーム14は、平面視して略L字状に形成されたアーム本体部30を備える。前記アーム本体部30の車幅方向外側の端部は、後記するボールジョイント44を介してホイールキャリア側に支持される。アーム本体部30の車幅方向内側で車両後方側の端部には、円筒状の第1ブッシュ34が設けられ、また、アーム本体部30の車両前方側の端部には、円筒状の第2ブッシュ36が設けられる。この第1ブッシュ34及び第2ブッシュ36を介してアーム本体部30が車体側に支持される。
前記アーム本体部30の車幅方向外側の端部には、アーム本体部30と別体からなるナックル締結部38が設けられ、前記ナックル締結部38は、車輪Wを支持するナックル16を締結する機能を営む。前記ナックル締結部38は、アーム本体部30の車幅方向外側の端部に形成された凹部40内に嵌入されて所定位置に位置決めされた後、1つのねじ部材(締結部材)42を介して締結される平板部(嵌入部)38aと、路面側に向かって僅かに突出しボールジョイント44が装着されるボールジョイント取付部38bとから構成される。
なお、本実施形態では、アーム本体部30に凹部40を形成し、ナックル締結部38の平板部38aを前記凹部40内に嵌入するように構成しているが、この逆で、ナックル締結部38に凹部を形成し、前記凹部に嵌入される嵌入部をアーム本体部30に設けるようにしてもよい。また、アーム本体部30の凹部40内に対して、ナックル締結部38の平板部38aを圧入するようにしてもよい。
前記ボールジョイント44は、図2に示されるように、前記ボールジョイント取付部38bの窪み内に変位自在に保持される球状部44aと、前記球状部44aから突出して支持ブラケット20に固定される軸部44bとを有する。前記ボールジョイント44によって、ナックル16がロアアーム14に対して変位自在に軸支される。
アーム本体部30に設けられた凹部40は、図3(a−1)、(b−1)に示されるように、平面視して略台形形状からなり、縦断面視して略コ字状に車両上下方向に窪んで形成される。前記凹部40は、相互に対向する一対の側面46a、46bと、前記側面46a、46bと略直交する底面48と、前記両側面46a、46bの最も幅狭な部分を連絡する連絡面50とから構成される。
前記一対の側面46a、46bは、車両上下方向に対して直交する方向に延在するように設けられると共に、車幅方向に対して所定角度傾斜する傾斜面(テーパ面)に形成される。前記底面48には、貫通するねじ孔52が設けられ、前記ねじ孔52に対してねじ部材42が螺入される。
前記ナックル締結部38の平板部38aは、前記凹部40の側面46a、46bと対応するように先端部38c側に向かって徐々に幅狭となるテーパ形状に形成される。前記平板部38aの先端部38cに近接する部位には、ねじ部材42が挿通される孔部54が形成される。また、前記平板部38aの下面には、アーム本体部30の凹部40の底面48に当接する当接面56が設けられる。
図2に示されるように、図示しない車体に取り付けられる第1ブッシュ34の中心点(取付中心点)O1と、第2ブッシュ36の中心点(取付中心点)O2と、ボールジョイント44の球状部44aの中心点(ナックル16の取付中心点)O3とを結んだ三角形状の仮想面によって、荷重作用面Aが形成される。この荷重作用面Aには、車輪Wから入力された荷重が作用する。また、車両前方の端部であって中間角部に設けられた第2ブッシュ36の中心点O2と、車幅方向外側の端部に設けられるボールジョイント44の球状部44aの中心点O3とを結んだ仮想線によって、せん断中心線Bが構成される。
この場合、ナックル締結部38の当接面56は、図2(b)に示されるように、荷重作用面Aに対して略一致する位置又は近接する位置に設けられるとよい。ナックル締結部38の当接面56と荷重作用面Aとを略一致又は近接する位置に設けることにより、路面から前記当接面56に対して入力される荷重を軽減することができる。換言すると、ナックル締結部38の当接面56を荷重作用面Aに対して略一致又は近接部位に設けることにより、モーメント長がそれだけ短縮されて入力される荷重を軽減することができる。
なお、図2(b)では、第2ブッシュ36の中心点O2とボールジョイント44の球状部44aの中心点O3とを結ぶせん断中心線Bと、中心点O1、O2、O3を結んだ荷重作用面Aを車両前方から車両後方に向かって横方向(水平方向)からみた場合を、便宜上、同一に描出している。
また、本実施形態では、リア左後輪に設けられたサスペンション装置10に適用された場合を例示しているが、この場合、せん断中心線Bは、車両前方側の端部に設けられた第2ブッシュ36の中心点O2と、車幅方向外側の端部に設けられるボールジョイント44の球状部44aの中心点O3とを結んだ仮想線によって構成されるが、一方、フロント側左右輪の各サスペンション装置10に適用した場合には、第2ブッシュ36が車両後方側に配設されるため、せん断中心線Bは、車両後方側の端部に設けられた第2ブッシュ36の中心点O2と、車幅方向外側の端部に設けられるボールジョイント44の球状部44aの中心点O3とを結んだ仮想線によって構成される。
本実施形態に係るサスペンション締結構造が適用されたサスペンション装置10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
本実施形態では、アーム本体部30とナックル締結部38とを単一のねじ部材42によって締結しているため(従来技術では3本のボルトで締結)、バネ下部材を構成する部品点数を削減しバネ下重量を従来と比較して軽減することにより、軽量化を達成することができる。
また、本実施形態では、アーム本体部30に形成された凹部40内に対しナックル締結部38の平板部38aを嵌入(挿入及び圧入を含む)することで、アーム本体部30とナックル締結部38との組み付け精度及び組み付け作業性を向上させることができる。その際、凹部40の側面46a、46bをテーパ形状とすることで面接触する傾斜面を通じて力が伝達されると共に、ボールジョイント44の球状部44aの中心点O3を中心とする回転運動を前記傾斜面によって好適に抑止することができる。さらに、凹部40とナックル締結部38との結合面に対して精密加工を行うことにより、ねじ孔52と孔部54との位置決めを高精度に行うことができる。
なお、路面からサスペンション装置10に対して車両前後方向又は車幅方向内側へ荷重が入力されたとき、アーム本体部30に形成された凹部40によりアーム本体部30から前記ナックル締結部38が脱落することを、1つのねじ部材42(ボルトを含む)によって好適に防止することができる。
さらに、本実施形態では、図2(b)に示されるように、ナックル締結部38の当接面56と荷重作用面Aとを略一致又は近接する位置に設けることにより、路面から前記当接面56に対して入力される荷重を軽減することができる。換言すると、ナックル締結部38の当接面56を荷重作用面Aに対して略一致又は近接部位に設けることにより、モーメント長がそれだけ短縮されて入力される荷重(当接面56に付与される曲げ力)を軽減することができる。この結果、本実施形態では、路面から入力される力を効率的に伝達することができ、部品を軽量化することができる。
さらにまた、本実施形態では、アーム本体部30の車幅方向外側の端部に対し、ナックル締結部38を取り付けるために車両上下方向に窪んだ凹部40が形成され、前記凹部40を形成する面のうち、車両上下方向と直交する方向に延在する側面46a、46bをナックル締結部38の平板部38aに当接させて、前記アーム本体部30と前記ナックル締結部38との位置決めを精度よく行うことができる。なお、前記凹部40の側面46a、46bとナックル締結部38の平板部38aとは、予め所望の精度に加工されているものとする。
なお、前記アーム本体部30の凹部40と、ナックル締結部38の平板部38aとがねじ部材42によって締結された締結状態では、図3(a−2)に示されるように、ナックル締結部38の先端部38cと凹部40の連絡面50との間でクリアランス58が形成されて、非接触状態に保持される。
この場合、凹部40の側面46a、46bが車両方向に対して所定角度傾斜する傾斜面(テーパ面)によって構成されることにより、車輪Wから入力された荷重がロアアーム14に付与された際、ナックル締結部38からアーム本体部30に前記荷重が伝達されるときに傾斜する一対の側面46a、46bによって前記荷重が分力(分散)されるため、ナックル締結部38の平板部38aの脱抜方向(抜け方向)に働く力を低減することができる。
またさらに、本実施形態では、単一のねじ部材42をせん断中心線B上で締結しているため(図2参照)、車輪Wからアーム本体部30に荷重が入力された際、前記ねじ部材42に付与される力(せん断力)を低減することができる。この結果、本実施形態では、前記ねじ部材42の締結力を過剰に大きくする必要がないため、ねじ部材42の軸部の外径を小さくすることができ、その分だけバネ下重量を抑制することができる。なお、前記ねじ部材42は、少なくとも1つ設けられればよく、例えば、せん断中心線B上に2つ設けられてもよい。
次に、本実施形態の複数の変形例を以下に示す。図4は、本実施形態の第1変形例を示した一部省略平面図、図5は、本実施形態の第2変形例を示した一部省略平面図、図6は、本実施形態の第3変形例を示した一部省略平面図、図7は、本実施形態の第4変形例を示した縦断面図、図8は、本実施形態の第5変形例を示した縦断面図である。
第1変形例では、図4に示されるように、凹部40の側面46a、46bを車幅方向に対して傾斜させることがなく略平行に形成している点で本実施形態と相違している。
第2変形例では、図5に示されるように、凹部40の側面46a、46bが傾斜面(テーパ面)をその一部に含んで形成され、前記側面46a、46bは、凹部40の開口側のテーパ面部47a、47bと、車幅方向に略平行な平行面部49a、49bとの併合面によって構成されている点で本実施形態と相違している。
第3変形例では、第1変形例と同様であって、図6に示されるように、凹部40の側面46a、46bを車幅方向に対して傾斜させることがなく略平行とし、前記側面46a、46bとナックル締結部38の平板部38aとの間にクリアランス51が形成され、凹部40の短絡面50と平板部38aの先端部38cとを当接させている点で本実施形態と相違している。
第4変形例では、図7に示されるように、せん断中心線Bに対して直交する方向の縦断面から見たとき、凹部40は、車両上下方向に沿って上部側溝部40aと下部側溝部40bとによって構成され、前記下部側溝部40bの寸法は、車両前後方向において上部側溝部40aよりも長く形成され、前記凹部40内に嵌入される嵌入部53は、前記上部側溝部40a及び下部側溝部40bにそれぞれ嵌入される断面凸形状からなる。
第4変形例によれば、アーム本体部14とナックル締結部38との当接面56に車両上下方向に沿った上向きの力が働いた場合、上部側溝部40a及び下部側溝部40bからなる凹部40と断面凸形状の嵌入部53とが嵌合しているため、仮に、ねじ部材42に多少の緩みが発生した場合であっても両者が離間することを阻止することができる。
第5変形例では、図8に示されるように、車幅方向に対して傾斜する側面46a、46bが、車両前後方向に対しても傾斜し、凹部40における車両前後方向の長さが車両上下方向に沿った上側に向かうにつれて小さくなる、いわゆる蟻溝形状に形成される。この場合、嵌入部55の縦断面形状は、前記凹部40の蟻溝形状に対応して下方側に向かって幅広となる台形形状に形成される。
第5変形例によれば、アーム本体部14とナックル締結部38との当接面56に車両上下方向に沿った上向きの力が働いた場合、車両上下方向の上側に嵌入部55が抜けることがないため、仮に、ねじ部材42に多少の緩みが発生した場合であっても、両者が離間すること阻止することができる。また、側面46a、46bが、車両前後方向に対して傾斜することにより、上下方向に加わる荷重が分力(分散)されるため、両者が離間することを確実に阻止することができる。
本発明の実施形態に係るサスペンション締結構造が適用されたサスペンション装置の一部切り欠き斜視図である。 (a)は、前記サスペンション装置を構成するロアアームの平面図、(b)は、車両前方側からみた前記ロアアームの一部切り欠き側面図である。 (a−1)は、アーム本体部の凹部に対してナックル締結部が締結される前の状態を示す一部省略平面図、(a−2)は、締結後の状態を示す一部省略平面図、(b−1)は、(a−1)のBI−BI線に沿った縦断面図、(b−2)は、(a−2)のBII−BII線に沿った縦断面図である。 本実施形態の第1変形例を示した一部省略平面図である。 本実施形態の第2変形例を示した一部省略平面図である。 本実施形態の第3変形例を示した一部省略平面図である。 本実施形態の第4変形例を示した縦断面図である。 本実施形態の第5変形例を示した縦断面図である。 (a)は、従来技術に係るサスペンションアーム(ロアアーム)の平面図、(b)は、(a)の側面図である。
符号の説明
10 サスペンション装置
14 ロアアーム(サスペンションアーム)
16 ナックル
30 アーム本体部
34 第1ブッシュ(車両後方側の端部)
36 第2ブッシュ(車両前方側の端部)
38 ナックル締結部
38a 平板部(嵌入部)
40 凹部
42 ねじ部材(締結部材)
46a、46b 側面
48 底面
56 当接面
A 荷重作用面
B せん断中心線
W 車輪

Claims (1)

  1. 車幅方向外側の端部が車輪側に取り付けられると共に、車幅方向内側の端部が車体側に取り付けられるアーム本体部を備えたサスペンションアーム締結構造であって、
    前記アーム本体部と別体で設けられ、前記アーム本体部の車幅方向外側の端部に車輪を支持するナックルを締結するためのナックル締結部を備え、
    前記アーム本体部と前記ナックル締結部の両者のうち、両者を取り付ける一方の端部には、車両上下方向に窪む凹部が形成されると共に、他方の端部には、前記凹部に嵌入する嵌入部が設けられ、
    前記凹部を形成する面のうち、車両上下方向に対して直交する方向に延在する側面を前記嵌入部に当接させて前記アーム本体部と前記ナックル締結部とを所定位置に位置決めし、前記凹部の底面と前記嵌入部の当接面とを貫通する少なくとも1つの締結部材で締結され
    前記当接面は、荷重作用面に対し略一致又は近接する位置に設けられ、
    前記側面は、車幅方向に対して傾斜する傾斜面からなり、
    前記アーム本体部は、車幅方向内側で車両前方側の端部と車両後方側の端部とを備え、それぞれ車体側に支持されると共に、前記車両前方側又は前記車両後方側のいずれか一方の端部と前記ナックル締結部におけるナックルの取付中心点とを結ぶせん断中心線上を通るように、前記締結部材を締結し、
    前記せん断中心線に対して直交する方向の縦断面から見たとき、前記凹部は、車両上下方向に沿って上部側溝部と下部側溝部とによって構成され、前記下部側溝部は、車両前後方向において上部側溝部よりも長く形成され、
    前記嵌入部は、前記上部側溝部及び下部側溝部にそれぞれ嵌入される断面凸形状からなることを特徴とするサスペンションアーム締結構造。
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