JP6784172B2 - サスペンションアーム - Google Patents

Description

本発明は、車両に装備されるサスペンションアームに関する。

サスペンションアーム（ロアアームとも呼ばれる）は、車体側に連結される二つの連結点と、車輪側に連結される一つの連結点とを有するアーム部材であり、ショックアブソーバやバンプストッパが取り付けられる。サスペンションアームは、例えば二枚の板材が組み合わされて閉断面を形成するように構成されたものが提案されている（特許文献１参照）。

また、軽量化のために、一枚の板材の周縁部を屈曲形成することで縁部の断面がコの字型となるようにしたサスペンションアームも知られている。すなわち、ショックアブソーバ等が取り付けられる主面部と、主面部の外縁部から上方や下方へと屈曲形成された壁部と、壁部の先端をさらに折り曲げて形成されたフランジ部とによって断面形状をコの字型とすることで、剛性を確保したサスペンションアームである。

特開２０００−２１１３２９号公報

しかしながら、サスペンションアームの形状によってはフランジ部を形成することができない部分がある。例えば、連結点の近傍や、連結点間に延びる縁部のうちカーブの曲率が大きい部分などが挙げられる。フランジ部が存在しない部分では断面形状がＬ字型となるため、断面コの字型の部分よりも剛性が低い。このように剛性差があると、剛性の低い部分が起点となって変形や亀裂の発生を招く。また、連結点の近傍には大きな荷重が作用することから、高い剛性を確保しなければ変形や亀裂が発生しやすくなる。

剛性を高めるためには、例えば特許文献１のように、サスペンションアームの主面部（特許文献１のアームアッパ）に沿うようにリンフォースを溶接固定することも考えられる。しかし、このような板材同士を合わせる構造では、リンフォースがないものよりは剛性を高めることができるが、より高い剛性が要求される場合にはリンフォースを大型化したり厚肉化したりしなければならず、重量が増大するため、さらなる改善が望まれる。

本件のサスペンションアームは、このような課題に鑑み案出されたもので、重量増を抑制しつつ剛性を向上させることを目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するサスペンションアームは、車体側に連結される二つの連結点と車輪側に連結される連結点とを有する板金製のサスペンションアームであって、前記三つの連結点を含んで面状に形成された主面部と、前記主面部のうち前記連結点間に延びる外縁部から前記主面部に交差する方向へ屈曲形成された三つの壁部と、それぞれの前記壁部において、前記車体側に連結される前記二つの連結点のうちの車両前方側の連結点の近傍を除いた箇所の先端縁から内方へ屈曲形成されたフランジ部と、前記車両前方側の連結点に隣接配置され、前記主面部と前記フランジ部の存在しない前記車両前方側の連結点の近傍の前記壁部とを筋交い状に接続する補強部材と、を備えている。

（２）また、前記壁部は、前記車両前方側の連結点の近傍に所定値以下の曲率半径で屈曲形成された屈曲部を備え、前記フランジ部は、前記屈曲部を除く前記壁部に設けられ、前記補強部材は、前記屈曲部と前記主面部とを筋交い状に接続することが好ましい。

（３）前記補強部材は板状の部材であって、前記補強部材が前記主面部および前記壁部のそれぞれに対し線状に溶接固定されるとともに、前記主面部に対する溶接部が、前記車体側の前記二つの連結点間に延びる前記壁部の延設方向とほぼ平行な直線状に設けられることが好ましい。
（４）前記補強部材は、前記主面部側に向かって湾曲形成された湾曲部を有することが好ましい。
（５）前記補強部材は、その一端が前記主面部のみに接続され、その他端が前記壁部に接続されることが好ましい。
（６）前記補強部材は、その一端が前記主面部に溶接固定され、その他端が前記壁部に溶接固定されるとともに、前記主面部とほぼ平行な平面部を有することが好ましい。

開示のサスペンションアームによれば、筋交い状の補強部材を配置することで、重量増を抑制しつつ、サスペンションアームの剛性を向上させることができる。これにより、連結部の近傍における変形（面内変形，面外変形）や亀裂の発生を抑制することができる。

実施形態に係るサスペンションアームとサスペンションクロスメンバとを示す模式的な斜視図である。 左のサスペンションアームを示す模式的な斜視図である。 左のサスペンションアームの下面図である。 （ａ）は図３に示す補強部材の下面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図に主面部および壁部の断面を併せて示す図である。

図面を参照して、実施形態としてのサスペンションアームについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。以下の説明では、車両の進行方向を前方とし、その逆側を後方として、前方を基準に左右を定める。また、重力の方向を下方とし、その逆側を上方とする。さらに、車両の左右方向中心側を「内側」といい、車両の左右方向外側を「外側」という。

［１．構成］
図１は、本実施形態のサスペンションアーム１とサスペンションクロスメンバ２（以下「サスクロス２」という）とを組み合わせた状態で示す模式的な斜視図である。サスペンションアーム１は板金製であって、車体側に連結される二つの連結点１Ａ，１Ｃと車輪側に連結される連結点１Ｂとを有する。本実施形態では、二つの連結点１Ａ，１Ｃがサスクロス２に連結され、連結点１Ｂがナックル（図示略）を介して前輪３に連結される。

サスクロス２は、サスペンションアーム１と図示しないサイドメンバ（車体）とを連結するものであり、左右輪が独立して動作する独立懸架式のサスペンション装置を備えた車両に設けられる。サスクロス２は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバの間で車幅方向に延設され、左右両端のそれぞれがサイドメンバに固定されることで車体に支持される。なお、サイドメンバは車両の骨格を構成する部材である。

本実施形態のサスペンション装置は、所謂ストラット式のサスペンション装置であり、図１に示すように前輪３に設けられる。サスペンション装置は、ショックアブソーバを内部に収めたコイルスプリング（いずれも図示略）の上端が、図示しないスプリングハウス（車体）に接続されて支持される。サスペンションアーム１は、このサスペンション装置を構成する一要素であり、図示しない車軸を支える。

本実施形態のサスペンションアーム１は、図１〜図３に示すように、前方内側に位置する連結点１Ａ（以下「前連結点１Ａ」ともいう）から、後方および外側のそれぞれにアームが延設され、上面視でほぼＬ字状をなす。後方に延設されたアームの先端部には、車体側に連結されるもう一方の連結点１Ｃ（以下「後連結点１Ｃ」ともいう）が設けられ、外側に延設されたアームの先端部には、車輪側に連結される連結点１Ｂ（以下「外連結点１Ｂ」ともいう）が設けられる。なお、図２は左のサスペンションアーム１を上方かつ斜め後方外側から見た斜視図であり、図３は左のサスペンションアーム１を裏面側（下方）から見た図（下面図）である。

三つの連結点１Ａ〜１Ｃはいずれも、図示しないブッシュを介して連結先（すなわちサスクロス２またはナックル）に連結される。ブッシュは、例えば金属製の外筒および内筒の間にゴムや樹脂等の弾性体が封入された緩衝部品である。本実施形態では、前連結点１Ａの軸方向が前後方向に延び、外連結点１Ｂおよび連結点１Ｃの各軸方向が上下方向に延びる場合を例示しているが、連結点１Ａ〜１Ｃの軸方向はこれに限られない。

図２および図３に示すように、本実施形態のサスペンションアーム１は、サスペンションアーム１の主要部位である主面部１０と、サスペンションアーム１の剛性を高めるための壁部１１およびフランジ部１２と、サスペンションアーム１を補強するための補強部材１３とを有する。主面部１０は、三つの連結点１Ａ〜１Ｃを含んで面状に形成された部位であり、ショックアブソーバやバンプストッパ（図示略）が取り付けられる。主面部１０は、前連結点１Ａから後連結点１Ｃに向かって延設された部位と、前連結点１Ａから外連結点１Ｂに向かって延設された部位とによって略Ｌ字状に形成される。本実施形態の主面部１０は、外連結点１Ｂおよび後連結点１Ｃに円形状の開口を有し、前連結点１Ａにブッシュの外筒をなす筒状体を有する。

壁部１１は、主面部１０のうち連結点間に延びる外縁部から主面部１０に交差する方向へ屈曲形成された部位である。すなわち、壁部１１は、前連結点１Ａおよび外連結点１Ｂ間と、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間と、外連結点１Ｂおよび後連結点１Ｃ間とにそれぞれ設けられる。本実施形態の壁部１１は、主面部１０の外縁部から下方へほぼ直角に屈曲形成される。

フランジ部１２は、壁部１１の所定箇所における先端縁（本実施形態では下縁）から内方へ屈曲形成された部位である。本実施形態のフランジ部１２は、前連結点１Ａの直後方における屈曲部１１ｃを除いた壁部１１の先端縁に設けられ、主面部１０と平行になるように屈曲形成される。これにより、フランジ部１２のある部位（すなわち所定箇所）では縦断面形状がコの字型となり、フランジ部１２の存在しない部位（すなわち屈曲部１１ｃ）では縦断面形状がＬ字型となる。なお、後者の部位（屈曲部１１ｃ）は、前者の部位よりも低剛性となる。

屈曲部１１ｃは、前連結点１Ａの近傍に位置し、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間に延びる壁部１１のうち所定値以下の曲率半径で屈曲形成された部位（曲がり方がきつい部位）である。言い換えると、本実施形態のフランジ部１２は、壁部１１のうち曲率半径が所定値よりも大きい部位に形成される。なお、この所定値は、例えば板金の曲げ成形加工において、フランジ部１２を成形できるか否かの境目となる値とされる。

補強部材１３は、主面部１０，壁部１１およびフランジ部１２とは別体で設けられた板状の部材であり、前連結点１Ａに隣接配置され、主面部１０と壁部１１とを筋交い状に接続する。すなわち補強部材１３は、図４（ｂ）に示すように、主面部１０および壁部１１との間に空間を形成するように、これらを斜めに接続する。なお、図４（ａ）は図３に示す補強部材１３を拡大した図（下面図）であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図に主面部１０および壁部１１の断面を併せて示した図である。

補強部材１３は、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間に延びる壁部１１のうち前連結点１Ａに隣接する部位と主面部１０とを筋交い状に接続する。本実施形態の補強部材１３は、壁部１１の屈曲部１１ｃ（フランジ部１２の存在しない箇所）と主面部１０とを筋交い状に接続している。補強部材１３は、その一端１３ａが主面部１０に溶接固定されるとともに、その他端１３ｂが壁部１１に溶接固定される。なお、図３および図４（ｂ）中の符号１４ａおよび１４ｂで示す部分は溶接部である。本実施形態の補強部材１３は、一端１３ａおよび他端１３ｂの各端辺が主面部１０および壁部１１のそれぞれに対し線状に溶接固定される。また、主面部１０に対する溶接部１４ａは、図３に示すように、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間に延びる壁部１１の延設方向（図３中の符号Ｌ）とほぼ平行な直線状に設けられる。

サスペンションアーム１には、外連結点１Ｂ（前輪３）から力（荷重）が加わり、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃの間をねじるような力が働くため、前連結点１Ａに隣接配置される補強部材１３にも力が作用する。補強部材１３に作用する力には、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃの間に延びる壁部１１の延設方向Ｌの成分が多く含まれている。そのため、仮に、補強部材の溶接線がこの延設方向Ｌに対し９０度に近い角度で交差する場合には、溶接箇所の破断が発生しやすくなる。しかし、本構造では、補強部材１３の主面部１０に対する溶接部１４ａが延設方向Ｌとほぼ平行に設けられているため、溶接部１４ａでの破断が抑制される。

また、本実施形態の補強部材１３には、一端１３ａおよび他端１３ｂの間に、主面部１０とほぼ平行な平面部１３ｃが設けられる。この平面部１３ｃは、補強部材１３の溶接作業時に、補強部材１３を主面部１０および壁部１１に対して位置合わせするときの治具を取り付けるために用いられる。

また、本実施形態の補強部材１３は、平面部１３ｃの一端１３ａ側および他端１３ｂ側のそれぞれに、主面部１０側に向かって凸状に湾曲形成された湾曲部１３ｄ，１３ｅを有する。すなわち、補強部材１３は、一端１３ａおよび他端１３ｂの間が直線状ではなく、これらの間に湾曲部１３ｄ，平面部１３ｃ，湾曲部１３ｅが設けられ、縦断面が階段形状となっている。

［２．効果］
（１）上述したサスペンションアーム１によれば、主面部１０および壁部１１を筋交い状に接続する補強部材１３が設けられるため、主面部１０および壁部１１に沿った補強部材を設ける場合と比較して、サスペンションアーム１の剛性を向上させることができる。また、仮に上述したサスペンションアーム１と同等の剛性を、主面部１０および壁部１１に沿った（面同士を接合する）補強部材を設けることで得ようとすると、補強部材を大型化したり厚肉化したりする必要があり、重量増を招く。言い換えると、上述したサスペンションアーム１によれば、重量増を抑制しつつ、高い剛性を確保することができる。これにより、前連結部１Ａの近傍における変形（面内変形，面外変形）や亀裂の発生を抑制することができる。

また、補強部材１３は主面部１０および壁部１１を筋交い状に接続していることから、補強部材１３を簡単に取り付けることができる。仮に、壁部間をつなぐように橋渡し状に補強部材を取り付けようとした場合、サスペンションアームや補強部材の製造精度のばらつきにより、壁部と補強部材との間に隙間が生じ、うまく取り付けられなかったり取付強度が弱くなったりする。しかし、上述したサスペンションアーム１によれば、製造精度がばらついたとしても、補強部材１３を安定して取り付けることができるため、十分な取付強度を確保することができる。

（２）上述したサスペンションアーム１には、屈曲部１１ｃを除いた壁部１１の先端縁にフランジ部１２が設けられている。これにより、フランジ部１２が形成された部位では、主面部１０と壁部１１とフランジ部１２とによって断面コの字型になるため、高い剛性を確保することができる。また、フランジ部１２の存在しない箇所は、フランジ部１２が設けられた部位に比べて剛性が低いが、フランジ部１２の存在しない箇所と主面部１０とを筋交い状に接続する補強部材１３が設けられるため、サスペンションアーム１の剛性を高めることができ、変形や亀裂の発生を抑制することができる。さらに、フランジ部１２の存在しない箇所にのみ（すなわち必要最低限の部分にだけ）補強部材１３が配置されるため、重量増をより抑制することができる。

（３）上述したサスペンションアーム１のように、前連結点１Ａの軸方向が前後方向に延びている場合、サスペンションアーム１の設計上、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間の壁部１１における前連結点１Ａの近傍には、曲率半径の小さな屈曲部１１ｃを形成しなければならない。このように、所定値以下の曲率半径で屈曲形成された部分（例えば屈曲部１１ｃ）には応力が集中しやすく、破損を招きやすくなる。しかし、上述したサスペンションアーム１によれば、この屈曲部１１ｃと主面部１０とを補強部材１３が筋交い状に接続するため、応力集中を回避でき、破損を防止することができる。

（４）また、上述したサスペンションアーム１のように主面部１０が略Ｌ字状に形成されている場合、車輪側からの荷重が前連結点１Ａに集中しやすい。これに対し、上述した補強部材１３は、三つの連結点１Ａ〜１Ｃのうち破損の可能性が一番高い前連結点１Ａに隣接配置されているため、サスペンションアーム１の破損を防止することができる。

（５）上述したサスペンションアーム１では、補強部材１３の主面部１０に対する溶接部１４ａが、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間に延びる壁部１１の延設方向Ｌとほぼ平行な直線状に設けられる。このため、溶接部１４ａにかかる力を線で受けることができるため、溶接部１４ａの応力を緩和することができ、破断や亀裂の発生を抑制することができる。なお、壁部１１に対する溶接部１４ｂは、前連結点１Ａおよび後連結点１Ｃ間に延びる壁部１１に沿って設けられることから、同様に、破断や亀裂の発生が抑制される。

（６）上述したサスペンションアーム１では、補強部材１３が主面部１０側に向かって湾曲形成された湾曲部１３ｄ，１３ｅを有することから、突っ張った状態で主面部１０および壁部１１を接続するような補強部材を設けた場合と比べて、一端１３ａおよび他端１３ｂに応力が集中しにくくなる。言い換えると、補強部材１３の全体でサスペンションアーム１に作用する力を受けることができるため、サスペンションアーム１の剛性を向上させることができる。
（７）また、補強部材１３が平面部１３ｃを有しているため、平面部１３ｃを使って治具を取りつけることができる。このため、補強部材１３の位置決めおよび溶接の作業性を向上させることができる。

［３．その他］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述した補強部材１３の形状や配置は一例であって、上述したものに限られない。例えば、補強部材１３を他の連結部１Ｂ，１Ｃに隣接配置してもよいし、複数個設けてもよい。また、補強部材１３を、フランジ部１２の有無にかかわらず剛性を高めたい部位に配置してもよい。すなわち、補強部材１３が設けられる位置は、屈曲部１１ｃに限られない。なお、上述した実施形態では、屈曲部１１ｃがフランジ部１２の存在しない箇所である場合を例示したが、これらが同一の部位である必要はない。

補強部材１３の平面部１３ｃの部分が曲面状であってもよいし、主面部１０と平行ではない平面状に形成されていてもよい。また、補強部材１３が、湾曲部１３ｄ，１３ｅを有していないもの（例えば、主面部１０と壁部１１とを直線的に筋交い状に結ぶもの）であってもよい。また、補強部材１３が板状の部材からなるものではなく、棒材や筒状体などで構成されていてもよい。また、補強部材１３を主面部１０および壁部１１に固定する手法は溶接に限られず、接着やねじ止め等であってもよい。補強部材は、少なくとも主面部１０と壁部１１とを筋交い状に接続するものであればよい。

また、サスペンションアーム１の形状は上述したものに限られない。例えば、壁部１１が主面部１０に対して上方に屈曲形成されていてもよい。壁部１１が屈曲形成される方向は主面部１０と交差する方向であればよく、直交方向でなくてもよい。また、フランジ部１２が屈曲部１１ｃにも設けられていてもよいし、反対に、サスペンションアーム１がフランジ部１２を有していなくてもよい。

１ サスペンションアーム
１Ａ 前連結点
１Ｂ 外連結点
１Ｃ 後連結点
２ サスクロス（サスペンションクロスメンバ）
３ 前輪
１０ 主面部
１１ 壁部
１１ｃ 屈曲部
１２ フランジ部
１３ 補強部材
１３ａ 一端
１３ｂ 他端
１３ｃ 平面部
１３ｄ，１３ｅ 湾曲部
１４ａ，１４ｂ 溶接部
Ｌ 前連結点および後連結点間の壁部の延設方向

Claims (6)

1. 車体側に連結される二つの連結点と車輪側に連結される連結点とを有する板金製のサスペンションアームであって、
   前記三つの連結点を含んで面状に形成された主面部と、
   前記主面部のうち前記連結点間に延びる外縁部から前記主面部に交差する方向へ屈曲形成された三つの壁部と、
   それぞれの前記壁部において、前記車体側に連結される前記二つの連結点のうちの車両前方側の連結点の近傍を除いた箇所の先端縁から内方へ屈曲形成されたフランジ部と、
   前記車両前方側の連結点に隣接配置され、前記主面部と前記フランジ部の存在しない前記車両前方側の連結点の近傍の前記壁部とを筋交い状に接続する補強部材と、を備えた
   ことを特徴とする、サスペンションアーム。
2. 前記壁部は、前記車両前方側の連結点の近傍に所定値以下の曲率半径で屈曲形成された屈曲部を備え、
   前記フランジ部は、前記屈曲部を除く前記壁部に設けられ、
   前記補強部材は、前記屈曲部と前記主面部とを筋交い状に接続する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のサスペンションアーム。
3. 前記補強部材は板状の部材であって、前記補強部材が前記主面部および前記壁部のそれぞれに対し線状に溶接固定されるとともに、
   前記主面部に対する溶接部が、前記車体側の前記二つの連結点間に延びる前記壁部の延設方向とほぼ平行な直線状に設けられる
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のサスペンションアーム。
4. 前記補強部材は、前記主面部側に向かって湾曲形成された湾曲部を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサスペンションアーム。
5. 前記補強部材は、その一端が前記主面部のみに接続され、その他端が前記壁部に接続される
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のサスペンションアーム。
6. 前記補強部材は、その一端が前記主面部に溶接固定され、その他端が前記壁部に溶接固定されるとともに、前記主面部とほぼ平行な平面部を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のサスペンションアーム。

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