JP5201010B2

JP5201010B2 - サスペンションアーム

Info

Publication number: JP5201010B2
Application number: JP2009053209A
Authority: JP
Inventors: 文華武者; 均佐久間; 智彦丹羽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP2010202170A

Description

本発明は、サスペンションアームに関する。

近年、自動車のシャーシには、車体重量の軽減および車体強度の向上の観点からサブフレームとしてテーラードブランク材の適用が検討されている。特許文献１には、テーラードブランク材同士の溶接部近傍にノッチを設けることで溶接部の応力集中を緩和するとされる溶接構造部材が開示されている。また、特許文献２には、断面がＵ字かつ軸方向中央付近が他より大径で、両端が中央と材質が異なるテーラードブランク材を用いた車両用ドアのインパクトプロテクションビームが開示されている。また、特許文献３には、軟鋼板と高張力鋼板のテーラードブランク材で形成されたオイルパンが開示されている。また、特許文献４には、コの字断面の開いていない面に、開いている方向とは反対に凸形状を有するプレス成形品が開示されている。

特開２００６−３０６２１１号公報特開２００４−３５９１３７号公報特開２００５−１９９２８２号公報特開２００８−２９６２５２号公報

前述のように、通常、自動車に用いられるサスペンションアームのような部材は、部位によって受ける応力が異なるため、最も応力を受ける部位を基準に板厚が決められている。そのため、受ける応力が低い部位の板厚は必要以上に厚くなっており、軽量化のための更なる改善が求められている。そこで、板厚の異なる複数の部材を接合し部位によって厚みが異なる構造部材を製造することも検討されている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サスペンションアームの強度と軽量化を高い次元で両立し得る技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンションアームは、長手方向と交差する方向の断面がコの字状のサスペンションアームであって、長手方向に板厚が異なる境界部を備える。前記境界部は、コの字状の断面の開口部と対向する底部に、前記開口部と反対側に突出するように絞られた凸部が形成されており、前記凸部は、その長手方向の領域が、前記境界部を含むように形成されている。

この態様によると、板厚が異なる境界部を含むように凸部が絞りにより加工される際に、板厚の厚い部分のうち境界部近傍の部分が薄肉部側に引き込まれることにより、板厚の厚い部分が増加し、サスペンションアームの強度が向上する。換言すれば、板厚の厚い部分の増加を見込んで薄肉部の長手方向の長さを調整すれば、サスペンションアーム全体の軽量化が図られる。ここで、境界部は、長手方向の一方から他方にかけて厚みが徐々に変化する領域ととらえることができる。

本発明によれば、サスペンションアームの強度と軽量化を高い次元で両立することができる。

本実施の形態に係るサスペンションアームを構成する構造部材の上面図である。図１に示す構造部材の側面図である。図１に示す構造部材の斜視図である。本実施の形態に係る絞り加工後のサスペンションアームの側面図である。図４の凸部近傍を拡大した側面図である。図４に示すサスペンションアームのＣ−Ｃ断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るサスペンションアームを構成する構造部材の上面図である。図２は、図１に示す構造部材の側面図である。図３は、図１に示す構造部材の斜視図である。

サスペンションアーム１０は、部分的に厚みの異なる鋼板が用いられている。本実施の形態に係るサスペンションアーム１０は、板厚ｔａの鋼板からなる両端部１２，１４と、両端部１２，１４よりも薄い板厚ｔｂの鋼板からなる薄肉部１６と、主に薄肉部１６の上端から外側に向かって折れ曲がるように設けられたフランジ１８と、を備える。つまり、薄肉部１６は、サスペンションアーム１０の長手方向の中央部に設けられている。

また、両端部１２と薄肉部１６とは、境界２０ａにおいて溶接等により接合されている。同様に、両端部１４と薄肉部１６とは、境界２０ｂにおいて溶接用により接合されている。このように、サスペンションアーム１０の長手方向で板厚を変えるのは、サスペンションアーム１０に加わる応力が場所によって異なるため、高い応力がかかる部位を基準に全体の板厚を一様にすると、それほど大きな応力がかからない部位の板厚が必要以上に厚いこととなるからである。

本実施の形態に係るサスペンションアーム１０は、薄肉部１６の長手方向の全域、および両端部１２，１４の長手方向の一部にフランジ１８が形成されている。両端部１２，１４の全域にフランジ１８が設けられていないのは、サスペンションアーム１０を他の部材や車体に取り付けるためである。また、サスペンションアーム１０は、長手方向と交差する方向の断面が、上方の開いたコの字状あるい上開きハット形状となっている。そのため、両端部１２，１４においては、フランジ１８が設けられていない領域であって開口部２２近傍である図２に示すＡ領域に高い応力がかかることになる。一方、サスペンションアーム１０の中央部にはＡ領域ほど高い応力はかからない。

そのため、サスペンションアーム１０の中央部を薄肉部１６とすることが可能となり、必要な強度を満たしつつ軽量化を図ることも可能となる。なお、コの字状の断面の開口部２２と対向する底部２４近傍は、比較的強度が高いため、板厚に余裕がある場合がある。

図４は、本実施の形態に係る絞り加工後のサスペンションアームの側面図である。図５は、図４の凸部近傍を拡大した側面図である。図６は、図４に示すサスペンションアームのＣ−Ｃ断面図である。本実施の形態に係るサスペンションアーム１０は、底部２４に絞り加工が施されることにより、図４に示す薄肉部１６の底部２４に、開口部２２と反対側に突出するように絞られた凸部２４ａが形成されている。凸部２４ａは、その長手方向の領域Ｂが、境界２０ａ，２０ｂを含むように形成されている。この際、両端部１２，１４の高さｈａは、薄肉部１６の高さｈｂより小さい。ここで、領域Ｂは、両端部１２，１４よりも図４の下方に突出している領域を含むものである。

このように、板厚が異なる両端部１２，１４と薄肉部１６との境界２０ａ，２０ｂを含むように凸部２４ａが絞りにより加工される際に、板厚の厚い両端部１２，１４のうち薄肉部１６との境界近傍の部分２０ａ１，２０ｂ１が薄肉部１６側に引き込まれることにより、板厚の厚い部分、つまり両端部１２，１４の部分が増加し、サスペンションアーム１０全体の強度が向上する。

境界２０ａ，２０ｂは、図５に示すように、凸部２４ａのうち両端部１２，１４に連なる曲げ部Ｄに存在する。詳述すると、境界２０ａ，２０ｂは、図５の曲げ部Ｄに存在する曲率が最大の頂点Ｒ１，Ｒ２の間の領域Ｅに存在する。なお、凸部２４ａは、図６に示すように、サスペンションアームの幅方向（短手方向）全体に渡って形成されている。

特に、凸部２４ａの長手方向の領域Ｂが、境界２０ａ，２０ｂを含むように絞り加工されることで、境界２０ａ，２０ｂ近傍の部分がより薄肉部１６側に引き込まれやすくなる。絞り加工は、境界２０ａ，２０ｂで曲げられていてもよい。これにより、板厚の厚い両端部１２，１４がより薄肉部１６側に引き込まれやすくなる。

また、底部２４の絞り加工により境界２０ａ，２０ｂが斜めになることで板厚の厚い部分が増加することを勘案して、絞り加工前の薄肉部１６の長さを長く設定することもできる。これにより、更にサスペンションアーム全体の軽量化が図られる。

本実施の形態に係るサスペンションアーム１０は、図２に示すように、絞り加工前の境界２０ａ，２０ｂが、長手方向に対してほぼ直角方向に形成されている。これにより、部位によって材質や形状の異なる複数種の鋼材を溶接により接合する、いわゆるテーラードブランク材を用いる場合であっても、生産性の高いテーラードブランク材を用いることができ、コストが低減される。

上述のように、本実施の形態に係るサスペンションアーム１０によれば、応力が低い薄肉部１６の板厚を応力が比較的高い両端部１４，１６より薄くすることで軽量化が図られる。また、境界２０ａ，２０ｂを直線にすることで、板厚の異なる複数の鋼板を接合して一つのサスペンションアーム１０を製造することが容易となる。また、フランジ１８を有するサスペンションアーム１０のように、長手方向と交差する方向の断面が上開きハット断面となるＩ型サスペンションアームにおいても、高強度と軽量化を高いレベルで両立し得る。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における処理の組合せや順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述のサスペンションアーム１０は、板厚の異なる複数の鋼材を溶接で接合したものが用いられているが、圧延により一つの部材の板厚を局所的に変えたものを用いてもよい。これであれば、溶接による接合部での強度低下が防止される。

１０サスペンションアーム、１２，１４両端部、１６薄肉部、１８フランジ、２０ａ，２０ｂ境界、２２開口部、２４底部、２４ａ凸部。

Claims

長手方向と交差する方向の断面がコの字状のサスペンションアームであって、
長手方向に板厚が異なる境界部を備え、
前記境界部は、コの字状の断面の開口部と対向する底部に、前記開口部と反対側に突出するように絞られた凸部が形成されており、
前記凸部は、その長手方向の領域が、前記境界部を含むように形成されていることを特徴とするサスペンションアーム。