JP6215815B2 - 車両用部材 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション装置に備えられた車両用部材に関し、特に、軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させるための改良に関する。

車両用サスペンション装置の構成部材として、車両上下方向下側に設けられるロアアームが知られている。このロアアームに関して、軽量化を図りつつ強度及び剛性の確保を実現するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された車両用高強度サスペンション部品がその一例である。この技術によれば、圧入体が圧入されるアルミニウム合金製の筒状部と、その筒状部の外周面に巻きつけられた繊維強化材とを、備えていることで、サスペンション部品の筒状部を十分な強度及び剛性を確保しつつ小径化して、より軽量なサスペンション部品を提供することができるとされている。

特開２０１４−１３３４４６号公報

ところで、前記ロアアームの一態様として、長手方向における中央部が両端部よりも幅広とされた舟形形状であり、車両上部方向に開口する開口部を備え、その開口部にサスペンション装置のばねを受け入れる部材が知られている。斯かる部材では、板厚の薄肉化により部材を軽量なものとできる一方、前記開口部の開き方向すなわちサスペンション装置のばねから力が加えられた際に前記開口部が開く方向の引っ張り応力に対応する強度が求められる。しかし、前記部材には、その長手方向にも力がかかるため、前記従来の技術のように、前記部材に繊維強化材を巻きつけて強化を図るものでは、繊維方向に垂直な力がかかることで繊維が破断し、耐久性に影響が出るおそれがある。このため、軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させる車両用部材の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させる車両用部材を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、長手方向における中央部が両端部よりも幅広とされた舟形形状であり、車両上部方向に開口する開口部を備え、その開口部にサスペンション装置のばねを受け入れる車両用部材であって、前記開口部の周縁部における、前記車両用部材の幅方向両側に、その幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部が形成され、前記一対のフランジ部相互間に跨って支持部が架設されたことを特徴とするものである。

前記第１発明によれば、前記開口部の周縁部における、前記車両用部材の幅方向両側に、その幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部が形成され、前記一対のフランジ部相互間に跨って支持部が架設されたものであることから、前記開口部が開く方向の引っ張り応力に対応して板厚を増加させる必要がなく、板厚を薄肉化した場合であっても必要十分な強度及び剛性を確保できる。すなわち、軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させる車両用部材を提供することができる。

前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記支持部は、前記車両用部材の長手方向両端部に設けられたものである。このようにすれば、サスペンション装置のばねを受ける前記車両用部材の作用に影響を与えることなく、前記車両用部材の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記支持部は、炭素繊維を含む合成樹脂である。このようにすれば、実用的な態様の支持部により、前記車両用部材の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、前記支持部は、シート状に構成されたものである。このようにすれば、実用的な態様の支持部により、前記車両用部材の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記第３発明又は第４発明に従属する本第５発明の要旨とするところは、前記支持部は、前記炭素繊維の方向が前記開口部の開き方向と同一方向とされたものである。このようにすれば、前記炭素繊維が一方向とされた支持部を用いることで、コストを抑えつつ、前記開口部が開く方向の引っ張り応力に対応する必要十分な強度を確保できる。

本発明の車両用部材が好適に適用されるサスペンション装置を概略的に示す図である。 本発明の車両用部材の好適な実施例であるロアアームの構成を例示する斜視図である。 図２のロアアームを車両上下方向上側から下側に見た平面図である。 図３のIV−IV断面図である。 図２のロアアームに備えられた支持部の構成の一例を概略的に示す図である。 図２のロアアームの端部に形成されたフランジ部及びそのフランジ部に固定される支持部の他の構成を例示する図である。 図１のＡ−Ａ視断面図である。

本発明において、好適には、前記支持部の材料として、炭素繊維ＵＤ（Uni Direction）プリプレグが好適に用いられる。好適には、前記支持部として、炭素繊維ＵＤプリプレグを使用したＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）パッチがインサート成形により作成される。

本発明において、好適には、前記支持部は、前記車両用部材における全周には巻き付けられていない。前記支持部は、好適には、前記車両用部材における車両上下方向上側のみを被覆する構成とされている。好適には、前記車両用部材においては、前記支持部に対応する部分に関して、前記開口部がその支持部により塞がれている。好適には、前記支持部は、前記開口部に前記サスペンション装置のばねが受け入れられた際に、そのばねに干渉しない部分に設けられている。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明の車両用部材が好適に適用されるサスペンション装置１０を概略的に示す図である。図１においては、車輪１２を破線で示している。前記サスペンション装置１０は、車幅方向の両側に設けられるものであるが、図１においては一方のみを示している。前記サスペンション装置１０は、車輪１２と車体１４との間に設けられ、左右一対の前記車輪１２間に前記車体１４を支持すると共に、路面からの振動を吸収（緩衝）する懸架装置である。前記サスペンション装置１０は、好適には、左右一対の後輪としての車輪１２間に設けられるリアサスペンション装置であり、左右の車輪１２にそれぞれ独立して設けられる独立懸架装置である。

前記サスペンション装置１０は、好適には、前記車輪１２と前記車体１４とのリンク機構として上下一対のアーム部材を備えたサスペンション装置である。すなわち、車両上下方向上側にアッパーアーム１６、下側にロアアーム３０を備えている。前記車輪１２における車軸と同軸に且つその車軸に対して相対回転可能に設けられた車輪側部材２０を備えている。好適には、図１に示すように、車幅方向に関して、前記アッパーアーム１６よりも前記ロアアーム３０の方が長い構成すなわち所謂不等長リンク式の構成とされている。前記アッパーアーム１６及び前記ロアアーム３０は、何れも、車幅方向に関する一方の端部において、前記車体１４に対して回動可能（車軸を含み且つ車両前後方向に垂直な平面内における回動可能、以下の説明において同じ）に取り付けられている。車幅方向に関する他方の端部において、前記車輪側部材２０に対して回動可能に取り付けられている。

前記車体１４と前記ロアアーム３０との間には、ばねであるコイルスプリング２２が設けられている。前記コイルスプリング２２は、車両上下方向上側の端部において、前記車体１４に取り付けられている。図１においては、前記車体１４に対する前記コイルスプリング２２の取付部分を図示していない。車両上下方向下側の端部において、前記ロアアーム３０に取り付けられている。すなわち、前記ロアアーム３０は、車両上下方向下側の端部において、前記コイルスプリング２２を受け止める構成とされている。すなわち、前記ロアアーム３０は、本発明の車両用部材の一実施例であるばね受け部材として機能する。

図２は、前記ロアアーム３０の構成を例示する斜視図である。図３は、図２のロアアーム３０を車両上下方向上側から下側に見た平面図である。図４は、図３のIV−IV断面図である。前記ロアアーム３０は、例えば、鋼板等から構成されたものであり、好適には、５９０ＭＰａ以上の高張力鋼板から２．６ｍｍ以下の板厚に構成されたものである。或いは、７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板から２．３ｍｍ以下の板厚に構成されたものである。図３に示すように、前記ロアアーム３０は、平面視において、長手方向における中央部３０ａが両端部３０ｂよりも幅広とされている。すなわち、長手方向における中央部が両端部よりも幅広とされた底部（底面）３２を備えている。前記底部３２における、前記ロアアーム３０の幅方向両側の周縁部（両側縁）から、車両上下方向上側に向けて所定高さの壁部３４が垂直に設けられている。換言すれば、前記底部３２の幅方向両側縁から、一対の前記壁部３４が立ち上がっている。すなわち、前記ロアアーム３０は、長手方向における中央部３０ａが両端部３０ｂよりも幅広とされた舟形形状とされている。

以上のように構成されることで、前記ロアアーム３０は、車両上部方向（車両上下方向上側）に開口する開口部３０ｃを備えている。この開口部３０ｃは、前記一対の壁部３４における車両上部方向側（底部３２とは逆側）の周縁部相互間に相当する。前記ロアアーム３０は、前記車体１４と前記車輪側部材２０との間に、その長手方向が車幅方向と一致するように取り付けられた状態において、前記コイルスプリング２２における車両上下方向下側の端部を前記開口部３０ｃに受け入れ、前記底部３２において受け止める。図７は、図１のＡ−Ａ視断面図である。好適には、図７に示すように、前記ロアアーム３０の底部３２にバーリング加工が施されると共に、ゴムインシュレータ２４を介して前記コイルスプリング２２が取り付けられている。すなわち、本実施例のロアアーム３０は、前記開口部３０ｃに前記サスペンション装置１０のばねである前記コイルスプリング２２を受け入れる（受け止める）部材である。

図２〜図４に示すように、前記ロアアーム３０には、前記開口部３０ｃの周縁部における、前記ロアアーム３０の幅方向両側に、その幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部３６が形成されている。換言すれば、前記壁部３４における車両上下方向上側の端縁から、前記底部３２と平行なフランジ部３６が、前記ロアアーム３０の幅方向外側に向かって突出して設けられている。すなわち、前記フランジ部３６は、以下に詳述する前記開口部３０ｃの開き方向に突出させられている。

本実施例において、前記開口部３０ｃの開き方向とは、前記ロアアーム３０に対して所定の力が加えられた場合に発生させられる、前記開口部３０ｃを開かせる力の方向である。例えば、前記ロアアーム３０に対して、そのロアアーム３０を長手方向に圧縮させる方向の力すなわち図２に白抜き矢印Ｆ１で示す方向の力が加えられた場合、前記ロアアーム３０には、前記開口部３０ｃを開かせる方向の力すなわち図２に白抜き矢印Ｆ３で示す方向の力が発生させられる。前記ロアアーム３０の底部３２に対して、前記コイルスプリング２２の弾性力すなわち図２に白抜き矢印Ｆ２で示す方向の力が加えられた場合、前記ロアアーム３０には、前記開口部３０ｃを開かせる方向の力すなわち図２に白抜き矢印Ｆ３で示す方向の力が発生させられる。すなわち、前記開口部３０ｃの開き方向とは、例えば、前記ロアアーム３０に対して、そのロアアーム３０を長手方向に圧縮させる方向の力、或いは前記底部３２に対して前記コイルスプリング２２の弾性力が加えられた際に、前記ロアアーム３０に発生させられる、前記開口部３０ｃを開かせる力の方向に相当する。

図２〜図４に示すように、前記ロアアーム３０には、前記一対のフランジ部３６相互間に跨って支持部（支持体）３８が架設されている。前記支持部３８は、好適には、シート状（薄手板状）に構成されたものである。図２及び図３に示すように、前記支持部３８は、好適には、前記ロアアーム３０の長手方向両端部３０ｂに設けられたものである。前記支持部３８は、前記開口部３０ｃの開き方向に架設されている。すなわち、前記開口部３０ｃの一部を覆うように、前記支持部３８が前記一対のフランジ部３６相互間に設けられている。換言すれば、前記ロアアーム３０においては、前記支持部３８に対応する部分に関して、前記開口部３０ｃがその支持部３８により塞がれている。前記支持部３８は、前記開口部３０ｃに前記コイルスプリング２２が受け入れられた際に、そのコイルスプリング２２に干渉しない部分に設けられている。

図４に示すように、前記支持部３８は、好適には、前記フランジ部３６における車両上下方向上側の面（以下、表面という）を被覆し、且つ、側端部から車両上下方向下側の面（以下、裏面という）に折り返され、前記側端部からその裏面までを被覆している。すなわち、前記支持部３８は、前記一対のフランジ部３６相互間に張られた状態で、各フランジ部３６における表面、側端部、及び裏面においてそのフランジ部３６に固着されている。換言すれば、前記支持部３２は、好適には、前記ロアアーム３０（端部３０ｂ）における全周には巻き付けられていない。前記支持部３２は、好適には、前記ロアアーム３０における車両上下方向上側のみを被覆する構成とされている。

図６は、前記ロアアーム３０の端部３０ｂに形成されたフランジ部及びそのフランジ部に固定される支持部の他の構成を例示する図である。この図６に示す構成においては、前記開口部３０ｃの周縁部における、前記ロアアーム３０の幅方向両側に、その幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部４４が形成されている。前記フランジ部４４における車幅方向外側の周縁部から、車両上下方向下側に向かって折り返し部４６が形成されている。この折り返し部４６は、前記壁部３４と略平行とされたものである。好適には、前記壁部３４と前記折り返し部４６との間隔が、前記支持部３８の厚み寸法程度とされたものである。前記支持部３８は、前記フランジ部４４の表面を被覆し、そのフランジ部４４における車幅方向外側の面である側面を被覆し、且つ前記壁部３４と前記折り返し部４６との間に挿入されてそれら壁部３４及び折り返し部４６に固着されている。すなわち、前記支持部３８は、前記一対のフランジ部３６相互間に張られた状態で、各フランジ部３６における表面、側面、及び前記壁部３４及と前記折り返し部４６との間において前記フランジ部３６に固着されている。斯かる構成によれば、前記支持部３８をより強固に前記ロアアーム３０（端部３０ｂ）固定することができ、そのロアアーム３０の耐久性を更に向上させることができる。

図５は、前記支持部３８の構成の一例を概略的に示す図である。図５に示すように、前記支持部３８は、好適には、炭素繊維４０を含む合成樹脂４２である。この合成樹脂４２としては、例えば、各種の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。図５においては、前記支持部３８に含まれる前記炭素繊維４０のうち一本を破線で示すと共に、前記開口部３０ｃの開き方向を白抜き矢印で示している。図５に示すように、前記支持部３８は、好適には、前記炭素繊維４０の方向（繊維方向）が前記開口部３０ｃの開き方向と同一方向とされたものである。斯かる構成を実現するために、前記支持部３８の材料として、炭素繊維ＵＤ（UniDirection）プリプレグが好適に用いられる。例えば、前記支持部３８として、炭素繊維ＵＤプリプレグを使用したＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）パッチがインサート成形により作成される。前記支持部３８の材料として炭素繊維クロスプリプレグを用いることも考えられるが、ＵＤプリプレグはクロスプリプレグよりも割安となり、例えば材料費１／２〜２／３程度で作成できる利点がある。図２を用いて前述したように、前記ロアアーム３０においては、前記開口部３０ｃの開き方向の剛性を確保することが特に重要となるが、ＵＤプリプレグを用いる態様では、前記支持部３８における前記炭素繊維４０の繊維方向と前記開口部３０ｃの開き方向とを合わせることで、前記ロアアーム３０における前記開口部３０ｃの開き方向の剛性を必要十分に補剛できると共に、製造コストを低減できる。本実施例においては、前記炭素繊維４０を含む支持部３８について説明しているが、十分な強度が得られるのであれば、前記支持部３８に含まれる強化繊維は必ずしも炭素繊維４０でなくともよく、種々の材料が適宜用いられ得る。

前述のように、本実施例のロアアーム３０においては、前記支持部３８が前記端部３０ｂの全周には巻き付けられておらず、前記一対のフランジ部３６相互間に架設されている。前記支持部３８が前記端部３０ｂの全周に巻き付けられた構成では、前記炭素繊維４０の使用量が多くなることでコストがかさみ、生産性が低下するおそれがある。更に、前記端部３０ｂの全周に前記支持部３８を被覆する構成では、図２の白抜き矢印Ｆ１に示すように、前記ロアアーム３０に対してその長手方向に力が加えられた場合、前記炭素繊維４０の繊維方向に垂直な力が発生するため、その炭素繊維４０が破断するおそれがある。本実施例によれば、前記支持部３８が前記端部３０ｂの全周には巻き付けられておらず、前記一対のフランジ部３６相互間に架設されていることで、最小限の部位のみの補剛による材料費の低減、延いては生産性の向上を図ることができることに加え、前記炭素繊維４０の破断を好適に抑制できる。

本実施例によれば、前記開口部３０ｃの周縁部における、前記ロアアーム３０の幅方向両側に、その幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部３６が形成され、前記一対のフランジ部３６相互間に跨って支持部３８が架設されたものであることから、前記開口部３０ｃが開く方向の引っ張り応力に対応して板厚を増加させる必要がなく、板厚を薄肉化した場合であっても必要十分な強度及び剛性を確保できる。すなわち、軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させる車両用部材としてのロアアーム３０を提供することができる。

前記支持部３８は、前記ロアアーム３０の長手方向両端部３０ｂに設けられたものであるため、サスペンション装置１０のばねである前記コイルスプリング２２を受ける前記ロアアーム３０の作用に影響を与えることなく、そのロアアーム３０の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記支持部３８は、炭素繊維４０を含む合成樹脂４２であるため、実用的な態様の支持部３８により、前記ロアアーム３０の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記支持部３８は、シート状に構成されたものであるため、実用的な態様の支持部３８により、前記ロアアーム３０の軽量化と強度及び剛性の確保とを両立させることができる。

前記支持部３８は、前記炭素繊維４０の方向が前記開口部３０ｃの開き方向と同一方向とされたものであるため、前記炭素繊維４０が一方向とされた支持部３８を用いることで、コストを抑えつつ、前記開口部３０ｃが開く方向の引っ張り応力に対応する必要十分な強度を確保できる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：サスペンション装置、２２：コイルスプリング（ばね）、３０：ロアアーム（車両用部材）、３０ａ：中央部、３０ｂ：端部、３０ｃ：開口部、３６、４４：フランジ部、３８：支持部、４０：炭素繊維、４２：合成樹脂

Claims (4)

1. 長手方向における中央部が両端部よりも幅広とされた舟形形状であり、車両上部方向に開口する開口部を備え、該開口部にサスペンション装置のばねを受け入れる車両用部材であって、
   前記開口部の周縁部における、前記車両用部材の幅方向両側に、該幅方向外側に向かって突出する一対のフランジ部が形成され、
   前記一対のフランジ部相互間に跨って支持部が架設され、
   前記支持部は、炭素繊維を含む合成樹脂である
   ことを特徴とする車両用部材。
2. 前記支持部は、前記車両用部材の長手方向両端部に設けられたものである
   請求項１に記載の車両用部材。
3. 前記支持部は、シート状に構成されたものである
   請求項１又は２に記載の車両用部材。
4. 前記支持部は、前記炭素繊維の方向が前記開口部の開き方向と同一方向とされたものである
   請求項１から３のいずれかに記載の車両用部材。

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