JP6609496B2 - サスペンション部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション部材に関するものである。

従来、車両の本体と車輪との間に設けられるサスペンションを構成するサスペンション部材が知られている。例えば、特許文献１には、アーム部と、ゴム等からなるブッシュを保持するブッシュ保持部と、を有するサスペンション部材が開示されている。ブッシュ保持部は、アーム部の端部に接続されており、略円筒状に形成されている。このブッシュ保持部内には、ブッシュが圧入される。つまり、ブッシュ保持部は、当該ブッシュ保持部内にブッシュを圧入状態で保持する。このサスペンション部材は、鍛造で成形されることが多い。

特開２００４−１７５２６２号公報

特許文献１に記載されるようなサスペンション部材は、極めて高い安全性が求められる部材であるため、高い強度が求められる。サスペンション部材の中でも、ブッシュ保持部には、ブッシュから大きな反力が繰り返し作用し、また、ブッシュ保持部にブッシュが圧入されていることに起因してブッシュ保持部には当該ブッシュ保持部の周方向についての引張応力も常に作用し続けるため、特にこのブッシュ保持部に高い強度が求められる。

本発明の目的は、ブッシュ保持部の強度を向上可能なサスペンション部材及びその製造方法を提供することである。

前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者らは、ブッシュ保持部の強度には、サスペンション部材が鍛造されたときにブッシュ保持部の外周面に形成されるパーティングライン、すなわち、ブッシュ保持部の軸方向について当該ブッシュ保持部の一方側の端面と他方側の端面とを連結するパーティングライン（以下、「連結パーティングライン」という）の長手方向とブッシュ保持部の軸方向との関係が寄与していることを見出した。具体的に、ブッシュ保持部には、当該ブッシュ保持部の周方向についての引張応力が常時作用し続けるため、連結パーティングラインの長手方向がブッシュ保持部の軸方向と平行である場合、つまり、連結パーティングラインの長手方向がブッシュ保持部の周方向（前記引張応力の作用方向）に対して直交する場合、ブッシュ保持部は、連結パーティングラインないしその近傍の部位で破損しやすくなることを見出した。

そこで、本発明者らは、ブッシュ保持部の外周面に形成される連結パーティングラインの長手方向をブッシュ保持部の軸方向に対して傾斜させることにより、ブッシュ保持部の連結パーティングラインないしその近傍での破損が低減されること、換言すれば、ブッシュ保持部の強度が高まることに想到した。

本発明は、このような観点からなされたものであり、サスペンション部材であって、円筒状に形成されておりブッシュを保持可能なブッシュ保持部を有し、前記ブッシュ保持部の外周面には、当該ブッシュ保持部の軸方向について当該ブッシュ保持部の一方側の第１端面から他方側の第２端面に至るように直線状に延びる形状を有する連結パーティングラインが形成されており、前記連結パーティングラインと前記ブッシュ保持部の軸方向とのなす角をθ、前記軸方向についての前記ブッシュ保持部の高さ寸法をＨ、前記ブッシュ保持部の外径をＤ、前記連結パーティングラインの長手方向に対して直交する方向についての当該連結パーティングラインの幅寸法をＷとすると、前記連結パーティングラインは、１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θ≦ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）の関係を満たす形状を有する、サスペンション部材を提供する。

１８０×（Ｗ／Ｈ）は、ブッシュ保持部の高さ寸法に対する前記軸方向についての連結パーティングラインの寸法の占める占有割合が０．２５となるときの連結パーティングラインとブッシュ保持部の軸方向とのなす角が、ブッシュ保持部の高さ寸法に対する連結パーティングラインの幅寸法の割合を用いて近似された値である。前記占有割合が小さくなる程、ブッシュ保持部の前記軸方向と平行な断面に含まれる連結パーティングラインの面積は小さくなるため、ブッシュ保持部にブッシュが圧入されているときにブッシュ保持部に対して当該ブッシュ保持部の周方向に作用する引張応力に起因してブッシュ保持部が連結パーティングラインないしその近傍で破損することが低減される。つまり、１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θの関係を満たすように連結パーティングラインがブッシュ保持部の軸方向に対して傾斜していることにより、前記占有割合が０．２５以下となるため、ブッシュ保持部に十分な強度が確保される。

なお、パーティングラインとは、サスペンション部材の製造時に行われる鍛造工程で用いられる一対の金型の合わせ面（分割面）に沿って形成されるラインを意味する。

また、本発明は、円筒状に形成されておりブッシュを保持可能なブッシュ保持部を有するサスペンション部材の製造方法であって、互いに接離可能な第１金型及び第２金型であって当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触した状態において前記ブッシュ保持部を形成可能な空間を形成するものによって、被鍛造材を挟持することにより当該被鍛造材を鍛造する鍛造工程を含み、前記鍛造工程では、前記第１金型及び前記第２金型として、当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触したときに前記ブッシュ保持部の軸方向について当該ブッシュ保持部の一方側の第１端面から他方側の第２端面に至るように直線状に延びる形状を有する連結パーティングラインであって、前記連結パーティングラインと前記ブッシュ保持部の軸方向とのなす角をθ、前記軸方向についての前記ブッシュ保持部の高さ寸法をＨ、前記ブッシュ保持部の外径をＤ、前記連結パーティングラインの長手方向に対して直交する方向についての当該連結パーティングラインの幅寸法をＷとすると、１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θ≦ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）の関係を満たす連結パーティングラインが前記ブッシュ保持部の外周面に形成されるものを用いる、サスペンション部材の製造方法を提供する。

本製造方法では、十分な強度を有するブッシュ保持部を備えるサスペンション部材が製造される。

この場合において、前記鍛造工程では、前記第１金型及び前記第２金型として、当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触したときに前記ブッシュ保持部を支持するアーム部を形成可能な空間を有するもので、かつ、前記第１金型及び前記第２金型が互いに対向する対向方向についての前記アーム部の中央部に沿って延びる形状を有する中央パーティングラインが形成され、前記連結パーティングラインの一端と前記中央パーティングラインとを連結する第１端面パーティングラインが前記第１端面に形成され、前記連結パーティングラインの他端と前記中央パーティングラインとを連結する第２端面パーティングラインが前記第２端面に形成されるものを用いることが好ましい。

このようにすれば、連結パーティングラインがブッシュ保持部の軸方向に対して傾斜することによる当該連結パーティングラインの一端の中央パーティングラインの延長線からの偏倚及び連結パーティングラインの他端の中央パーティングラインの延長線からの偏倚が、それぞれ第１端面パーティングライン及び第２端面パーティングラインで吸収される。よって、第１金型及び第２金型のうちアーム部を形成する部位の構造が簡素化される。

以上のように、本発明によれば、ブッシュ保持部の強度を向上可能なサスペンション部材及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態のサスペンション部材の平面図である。 図１に示すサスペンション部材の正面図である。 図１に示すサスペンション部材の右側面図である。 図１に示すサスペンション部材の第１ブッシュ保持部の近傍の左側面図である。 第１ブッシュ保持部の外周面の拡大図である。 割合Ｗ／Ｈとθ_２５％との関係を示すグラフである。 第１金型及び第２金型の概略図である。 第１端面パーティングライン及び中央パーティングラインの変形例を示す図である。 第２端面パーティングライン及び中央パーティングラインの変形例を示す図である。 図１に示すサスペンション部材の変形例を示す図である。 図１に示すサスペンション部材の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態のサスペンション部材１について、図１〜図７を参照しながら説明する。

図１〜図４に示されるように、サスペンション部材１は、アーム部１０と、ジョイント支持部２０と、第１ブッシュ保持部３０と、第２ブッシュ保持部４０と、を有している。

アーム部１０は、略直線状に延びる形状を有する第１部位１０ａと、第１部位１０ａから分岐する分岐部１０ｂと、を有する。第１部位１０ａの一端には、ジョイント支持部２０を支持するジョイント支持端部１２が形成されており、第１部位１０ａの他端には、第１ブッシュ保持部３０を支持する第１支持端部１３が形成されている。また、分岐部１０ｂの先端には、第２ブッシュ保持部４０を支持する第２支持端部１４が形成されている。つまり、アーム部１０は、ジョイント支持部２０、第１ブッシュ保持部３０及び第２ブッシュ保持部４０をそれぞれが互いに離間する位置で支持している。

ジョイント支持部２０は、ボールジョイント（図示略）を支持する部位である。ジョイント支持部２０は、円柱状の外周面を有している。図３に示されるように、ジョイント支持部２０には、当該ジョイント支持部２０の一方側の端面（図３における上端面）から他方側の面（図３における下端面）に向かって窪む形状を有する凹部２１が形成されている。

第１ブッシュ保持部３０は、円筒状に形成されている。この第１ブッシュ保持部３０内にブッシュ（図示略）が圧入される。第１ブッシュ保持部３０は、当該第１ブッシュ保持部３０の軸方向がジョイント支持部２０の軸方向及び第１部位１０ａの長手方向の双方に直交する姿勢で第１支持端部１３に接続されている。

第２ブッシュ保持部４０は、円筒状に形成されている。第２ブッシュ保持部４０内にブッシュ（図示略）が圧入される。第２ブッシュ保持部４０は、当該第２ブッシュ保持部４０の軸方向がジョイント支持部２０の軸方向と平行となる姿勢（第１ブッシュ保持部３０の軸方向と直交する姿勢）で第２支持端部１４に接続されている。

図２〜図４に示されるように、サスペンション部材１には、パーティングラインＰＬが形成されている。このパーティングラインＰＬは、当該サスペンション部材１の製造時における鍛造工程を経ることにより形成される。なお、パーティングラインＰＬとは、前記鍛造工程で用いられる一対の金型の合わせ面（分割面）に沿って形成されるラインを意味する。サスペンション部材１の製造方法については後述する。

図２〜図４に示されるように、第１ブッシュ保持部３０の外周面には、連結パーティングラインＰＬ０が形成されており、第１ブッシュ保持部３０の一方側（図２の右側）の第１端面３１には、第１端面パーティングラインＰＬ１が形成されており、第１ブッシュ保持部３０の他方側（図２の左側）の第２端面３２には、第２端面パーティングラインＰＬ２が形成されている。また、アーム部１０の第１部位１０ａには、中央パーティングラインＰＬ３が形成されている。

連結パーティングラインＰＬ０は、第１ブッシュ保持部３０の第１端面３１から第２端面３２に至るように直線状に延びる形状を有する。連結パーティングラインＰＬ０は、第１ブッシュ保持部３０の軸方向に対して傾斜する形状を有している。連結パーティングラインＰＬ０の詳細については、後述する。

中央パーティングラインＰＬ３は、ジョイント支持部２０の軸方向についての前記アーム部の中央部に沿って第１支持端部１３とジョイント支持部２０とを結ぶように延びる形状を有する。

第１端面パーティングラインＰＬ１は、連結パーティングラインＰＬ０の一端と中央パーティングラインＰＬ３とを連結している。図３に示されるように、第１端面パーティングラインＰＬ１は、第１ブッシュ保持部３０の中心から離間した位置を通りながら連結パーティングラインＰＬ０の一端と中央パーティングラインＰＬ３とを結ぶように直線状に延びる形状を有する。第１端面パーティングラインＰＬ１は、中央パーティングラインＰＬ３に対して傾斜している。

第２端面パーティングラインＰＬ２は、連結パーティングラインＰＬ０の他端と中央パーティングラインＰＬ３とを連結している。図４に示されるように、第２端面パーティングラインＰＬ２は、第１ブッシュ保持部３０の中心から離間した位置を通りながら連結パーティングラインＰＬ０の他端と中央パーティングラインＰＬ３とを結ぶように直線状に延びる形状を有する。第２端面パーティングラインＰＬ２は、中央パーティングラインＰＬ３に対して傾斜している。

次に、図５を参照しながら、連結パーティングラインＰＬ０について説明する。連結パーティングラインＰＬ０と第１ブッシュ保持部３０の軸方向とのなす角をθ、前記軸方向についての第１ブッシュ保持部３０の高さ寸法をＨ、第１ブッシュ保持部３０の外径をＤ、連結パーティングラインＰＬ０の長手方向に対して直交する方向についての当該連結パーティングラインＰＬ０の幅寸法をＷとすると、連結パーティングラインＰＬ０は、
１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θ≦ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）
の関係を満たす形状に設定される。詳細は、以下のとおりである。

１８０×（Ｗ／Ｈ）は、第１ブッシュ保持部３０の高さ寸法Ｈに対する前記軸方向に（図５の上下方向）ついての連結パーティングラインＰＬ０の寸法（Ｗ／ｓｉｎθ）の占める占有割合α（Ｗ／Ｈｓｉｎθ）が０．２５となるときの連結パーティングラインＰＬ０と第１ブッシュ保持部３０の軸方向とのなす角θ（以下、「基準角度θ_２５％」と表記する。）が、第１ブッシュ保持部３０の高さ寸法Ｈに対する連結パーティングラインＰＬ０の幅寸法Ｗの割合Ｗ／Ｈを用いて近似された値である。この近似は、図６に示されるグラフに基づいて行われた。図６は、前記割合Ｗ／Ｈと基準角度θ_２５％との関係を示すグラフである。すなわち、このグラフに示される複数の点を結ぶ直線の傾きが１８０である。

ここで、前記占有割合αが小さくなる程、第１ブッシュ保持部３０の前記軸方向と平行な断面に含まれる連結パーティングラインＰＬ０の面積は小さくなるため、第１ブッシュ保持部３０にブッシュが圧入されているときに第１ブッシュ保持部３０に対して当該第１ブッシュ保持部３０の周方向に作用する引張応力に起因して第１ブッシュ保持部３０が連結パーティングラインＰＬ０ないしその近傍で破損することが低減される。また、前記角θが大きくなるにしたがって前記占有割合αは小さくなる。つまり、１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θの関係を満たすように連結パーティングラインＰＬ０が第１ブッシュ保持部の軸方向に対して傾斜していることにより、前記占有割合αが０．２５以下となるため、第１ブッシュ保持部３０に十分な強度が確保される。

一方、ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）は、図５において（第１ブッシュ保持部３０の側面視において）連結パーティングラインＰＬ０が第１ブッシュ保持部３０の対角線上に延びるときの連結パーティングラインＰＬ０と第１ブッシュ保持部３０の軸方向とのなす角θの値である。

続いて、サスペンション部材１の製造方法について説明する。本製造方法は、鍛造工程と、穴開け工程と、を含む。

鍛造工程では、図７に示されるように、互いに接離可能な第１金型５１及び第２金型５２が用いられる。なお、図７は、第１金型５１及び第２金型５２の正面図である。これらの金型５１，５２は、互いに接触した状態（図７に示される状態）においてサスペンション部材１を形成可能な空間を形成する。なお、これら両金型５１，５２の合わせ面（分割面）に沿ってパーティングラインＰＬが形成される。鍛造工程では、高温下において、これら第１金型５１及び第２金型５２で両金型５１，５２が互いに対向する対向方向（図７の上下方向）の両側から被鍛造材が挟持されることによって当該被鍛造材が熱間鍛造される。これにより、アーム部１０、円柱状のジョイント支持部２０、円柱状の第１ブッシュ保持部３０及び円柱状の第２ブッシュ保持部４０が形成されるとともに、前記連結パーティングラインＰＬ０、第１端面パーティングラインＰＬ１、第２端面パーティングラインＰＬ２及び中央パーティングラインＰＬ３を含むパーティングラインＰＬが形成される。本実施形態では、被鍛造材として、０．２％耐力の平均値が３４０ＭＰａ以上の高硬度アルミニウム合金からなる部材が用いられる。

穴開け工程では、ジョイント支持部２０に凹部２１が形成されるとともに、第１ブッシュ保持部３０及び第２ブッシュ保持部４０のそれぞれにブッシュの圧入を許容する貫通孔が形成される。

ここで、鍛造工程を経ることにより形成される連結パーティングラインＰＬ０は、前述のように、１８０×（Ｗ／Ｈ）≦θの関係を満たすように第１ブッシュ保持部３０の軸方向に対して傾斜しているため、前記占有割合αが０．２５以下となる。このため、十分な強度を有する第１ブッシュ保持部３０を備えるサスペンション部材１が製造される。

一般に、サスペンション部材１のうちパーティングラインＰＬの近傍の部位では、粗大結晶化が生じている。そのような組織の０．２％耐力や疲労強度は、合金種や製造プロセスによる影響も大きいが、健全な組織のそれに比べて最大で８０％程度に低下することが分かっている。本実施形態では、前記占有割合αが０．２５以下となるので、第１ブッシュ保持部３０の前記軸方向と平行な断面（最大主応力の直交断面）における０．２％耐力や疲労強度の低下が、一般的な工業製品における品質保証の目安である５％以下に抑えられる。

また、第１端面パーティングラインＰＬ１は、連結パーティングラインＰＬ０の一端と、第１部位１０ａの中央部に沿って延びる形状を有する中央パーティングラインＰＬ３と、を連結する形状を有し、第２端面パーティングラインＰＬ２は、連結パーティングラインＰＬ０の他端と、第１部位１０ａの中央部に沿って延びる中央パーティングラインＰＬ３と、を連結する形状を有している。このため、連結パーティングラインＰＬ０が第１ブッシュ保持部３０の軸方向に対して傾斜することによる当該連結パーティングラインＰＬ０の一端の中央パーティングラインＰＬ３の延長線からの偏倚及び連結パーティングラインＰＬ０の他端の中央パーティングラインＰＬ３の延長線からの偏倚が、それぞれ第１端面パーティングラインＰＬ１及び第２端面パーティングラインＰＬ２で吸収される。よって、第１金型５１及び第２金型５２のうちアーム部１０（第１部位１０ａ）を形成する部位の構造が簡素化される。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図８に示されるように、第１端面パーティングラインＰＬ１及び中央パーティングラインＰＬ３は、連結パーティングラインＰＬ０の一端から前記対向方向（鍛造方向）と直交する方向に沿って一直線状に延びる形状であってもよい。同様に、図９に示されるように、第２端面パーティングラインＰＬ２及び中央パーティングラインＰＬ３は、連結パーティングラインＰＬ０の他端から前記対向方向と直交する方向に沿って一直線状に延びる形状であってもよい。

また、図１０及び図１１に示されるように、アーム部１０が略Ｕ字状であり、当該アーム部１０の一端に形成された第１支持端部１３に第１ブッシュ保持部３０が接続され、アーム部１０の他端に形成された第２支持端部１４に第２ブッシュ保持部４０が接続されていてもよい。第１ブッシュ保持部３０は、当該第１ブッシュ保持部３０の軸方向がアーム部１０の一端と他端とを結ぶ方向（図１０の左右方向）と平行となる姿勢で第１支持端部１３に接続されている。第２ブッシュ保持部４０は、当該第２ブッシュ保持部４０の軸方向がアーム部１０の一端と他端とを結ぶ方向と平行となる姿勢で第２支持端部１４に接続されている。この場合、第２ブッシュ保持部４０の外周面にも、第１ブッシュ保持部３０の外周面に形成された連結パーティングラインＰＬ０と同様の連結パーティングラインＰＬ０、つまり、第２ブッシュ保持部４０の軸方向に対して傾斜する形状を有するパーティングラインが形成されることが好ましい。

また、上記連結パーティングラインＰＬ０の形状は、いわゆるＩ型リンク、すなわち、略直線状に延びる形状を有するアーム部１０と、アーム部１０の一方の端部に接続されたジョイント支持部２０と、アーム部１０の他方の端部に接続されたブッシュ保持部３０と、を有するサスペンション部材（図示略）のブッシュ保持部３０にも適用が可能である。

１ サスペンション部材
１０ アーム部
２０ ジョイント支持部
３０ 第１ブッシュ保持部
４０ 第２ブッシュ保持部
５１ 第１金型
５２ 第２金型
ＰＬ パーティングライン
ＰＬ０ 連結パーティングライン
ＰＬ１ 第１端面パーティングライン
ＰＬ２ 第２端面パーティングライン
ＰＬ３ 中央パーティングライン

Claims (3)

1. サスペンション部材であって、
   円筒状に形成されておりブッシュを保持可能なブッシュ保持部を有し、
   前記ブッシュ保持部の外周面には、当該ブッシュ保持部の軸方向について当該ブッシュ保持部の一方側の第１端面から他方側の第２端面に至るように直線状に延びる形状を有する連結パーティングラインが形成されており、
   前記連結パーティングラインと前記ブッシュ保持部の軸方向とのなす角をθ、前記軸方向についての前記ブッシュ保持部の高さ寸法をＨ、前記ブッシュ保持部の外径をＤ、前記連結パーティングラインの長手方向に対して直交する方向についての当該連結パーティングラインの幅寸法をＷとすると、前記連結パーティングラインは、
   １８０×（Ｗ／Ｈ）≦θ≦ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）
   の関係を満たす形状を有する、サスペンション部材。
2. 円筒状に形成されておりブッシュを保持可能なブッシュ保持部を有するサスペンション部材の製造方法であって、
   互いに接離可能な第１金型及び第２金型であって当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触した状態において前記ブッシュ保持部を形成可能な空間を形成するものによって、被鍛造材を挟持することにより当該被鍛造材を鍛造する鍛造工程を含み、
   前記鍛造工程では、前記第１金型及び前記第２金型として、当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触したときに前記ブッシュ保持部の軸方向について当該ブッシュ保持部の一方側の第１端面から他方側の第２端面に至るように直線状に延びる形状を有する連結パーティングラインであって、前記連結パーティングラインと前記ブッシュ保持部の軸方向とのなす角をθ、前記軸方向についての前記ブッシュ保持部の高さ寸法をＨ、前記ブッシュ保持部の外径をＤ、前記連結パーティングラインの長手方向に対して直交する方向についての当該連結パーティングラインの幅寸法をＷとすると、
   １８０×（Ｗ／Ｈ）≦θ≦ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）
   の関係を満たす連結パーティングラインが前記ブッシュ保持部の外周面に形成されるものを用いる、サスペンション部材の製造方法。
3. 請求項２に記載のサスペンション部材の製造方法において、
   前記鍛造工程では、前記第１金型及び前記第２金型として、当該第１金型及び当該第２金型が互いに接触したときに前記ブッシュ保持部を支持するアーム部を形成可能な空間を有するもので、かつ、前記第１金型及び前記第２金型が互いに対向する対向方向についての前記アーム部の中央部に沿って延びる形状を有する中央パーティングラインが形成され、前記連結パーティングラインの一端と前記中央パーティングラインとを連結する第１端面パーティングラインが前記第１端面に形成され、前記連結パーティングラインの他端と前記中央パーティングラインとを連結する第２端面パーティングラインが前記第２端面に形成されるものを用いる、サスペンション部材の製造方法。
   

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