JP6863218B2 - サスペンションアームの溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンションアームの溶接方法に関する。

下記特許文献１には、サスペンションアームに関する発明が開示されている。このサスペンションアームでは、中空構造のサスペンションアームの上板部材と下板部材とを接合する溶接部がサスペンションアームの下面よりも上方に配置されている。このため、チッピングに起因する溶接部周辺の傷の発生を抑制することができ、その結果、溶接部における錆の発生を抑制することができる。

ところで、下記特許文献１に記載された先行技術では、上板部材の周壁部と下板部材の周壁部とが溶接されているが、これらはそれぞれ湾曲部を備えており、上板部材の周壁部と下板部材の周壁部とを一度の溶接で接合することは困難である。

したがって、上板部材の周壁部と下板部材の周壁部との溶接は、作業効率等を鑑みて、これらの延在方向に沿って分割された複数箇所において、これらの延在方向一方側から順に行われることとなる。

特開平６−１４３９５３号公報

しかしながら、隣接する箇所で溶接が行われる場合、後に溶接される箇所の溶接時において、この箇所には溶接による熱ひずみが発生するものの、この熱ひずみは先に溶接された箇所によって拘束されるため、先に溶接された箇所に残留応力が生じることが考えられる。つまり、上板部材の湾曲部と下板部材の湾曲部とが溶接されてサスペンションアームに湾曲部が構成された状態において、上板部材及び下板部材におけるこの湾曲部と隣接する部位同士が溶接されると、この湾曲部に残留応力が生じることが考えられる。

また、サスペンションアームの湾曲部は、サスペンションアームが路面側からの入力を受けたときに応力が集中しやすい箇所であるため、この湾曲部に残留応力が生じていると、サスペンションアームの疲労強度を確保することが困難となることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、湾曲部を備えているサスペンションアームであってもサスペンションアームの疲労強度を確保することができるサスペンションアームの溶接方法を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係るサスペンションアームの溶接方法は、サスペンションアームの上部を構成するアームアッパの周壁部の一部を構成し、第１の方向に延びる板状の第１上側延在部と、当該第１上側延在部の板厚方向から見て当該第１の方向と交差する方向に延びる板状の第２上側延在部と、当該第１上側延在部と当該第２上側延在部とを繋ぐと共に当該第１上側延在部の延長線と当該第２上側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲する板状の上側湾曲部と、を備えた第１縦壁部と、前記サスペンションアームの下部を構成するアームロアの周壁部の一部を構成し、前記第１の方向に延びる板状の第１下側延在部と、当該第１下側延在部の板厚方向から見て当該第１の方向と交差する方向に延びる板状の第２下側延在部と、当該第１下側延在部と当該第２下側延在部とを繋ぐと共に当該第１下側延在部の延長線と当該第２下側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲する板状の下側湾曲部と、を備えた第２縦壁部と、を溶接するときに、前記第１上側延在部と前記第１下側延在部との溶接及び前記第２上側延在部と前記第２下側延在部との溶接よりも後に上側湾曲部と下側湾曲部との溶接を行っている。

請求項１に記載の本発明によれば、サスペンションアームの上部を構成するアームアッパの周壁部の一部を構成する第１縦壁部と、当該サスペンションアームの下部を構成するアームロアの周壁部の一部を構成する第２縦壁部とが溶接されて当該サスペンションアームの周壁部の一部が構成される。

また、第１縦壁部は、それぞれ板状とされた第１上側延在部、第２上側延在部及び当該第１上側延在部と当該第２上側延在部とを繋ぐ上側湾曲部を備えている。そして、第１上側延在部は、第１の方向に延びており、第２上側延在部は、第１上側延在部の板厚方向から見て第１の方向と交差する方向に延びており、上側湾曲部は、第１上側延在部の延長線と第２上側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲している。

一方、第２縦壁部は、それぞれ板状とされた第１下側延在部、第２下側延在部及び当該第１下側延在部と当該第２下側延在部とを繋ぐ下側湾曲部を備えている。そして、第１下側延在部は、第１上側延在部と同様に第１の方向に延びており、第２下側延在部は、第１下側延在部の板厚方向から見て第１の方向と交差する方向に延びており、下側湾曲部は、第１下側延在部の延長線と第２下側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲している。

ところで、上述したように、第１縦壁部は、上側湾曲部を備えていると共に、第２縦壁部は下側湾曲部を備えており、第１縦壁部と第２縦壁部とを一度の溶接で接合することは困難である。

また、第１縦壁部と第２縦壁部との溶接は、作業効率を鑑みれば、これらの延在方向に沿って分割された複数箇所において、これらの延在方向一方側から順に行われることが好ましい。しかしながら、上側湾曲部と下側湾曲部とが溶接されてサスペンションアームに湾曲部が構成された後に、第１縦壁部及び第２縦壁部における当該湾曲部と隣接する部位同士が溶接されると、当該湾曲部に残留応力が生じることが考えられる。

また、サスペンションアームの湾曲部は、サスペンションアームが路面側からの入力を受けたときに応力が集中しやすい箇所であるため、当該湾曲部に残留応力が生じていると、サスペンションアームの疲労強度を確保することが困難となることが考えられる。

ここで、本発明では、第１縦壁部と第２縦壁部とを溶接するときに、第１上側延在部と第１下側延在部との溶接及び第２上側延在部と第２下側延在部との溶接よりも後に上側湾曲部と下側湾曲部との溶接を行っている。このため、サスペンションアームの湾曲部に残留応力が生じることを抑制し、サスペンションアームにおける残留応力の発生箇所の位置と路面側からの入力による応力の集中箇所の位置とをずらすことができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係るサスペンションアームの溶接方法は、湾曲部を備えているサスペンションアームであってもサスペンションアームの疲労強度を確保することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係るサスペンションアームの構成を示す平面図である。 本実施形態に係るサスペンションアームの周壁部の構成を示す断面図（図１の２−２線に沿って切断した状態を示す断面図）である。 本実施形態に係るサスペンションアームの全体構成を示す斜視図（図１の３方向矢視図）である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係るサスペンションアームの溶接方法並びに当該溶接方法で製造されたサスペンションアームの実施形態の一例について説明する。

まず、これらの図を用いてマクファーソンストラット式のフロントサスペンション１０の一部を構成するサスペンションアームとしての「サスペンションロアアーム１２」の構成について説明する。なお、本実施形態では、フロントサスペンション１０が左右対称の構成とされているため、以下では、図示しない車体の車両前方右側の部分に取り付けられたサスペンションロアアーム１２を例として挙げて、サスペンションロアアーム１２の構成について説明していくこととする。また、各図中に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

サスペンションロアアーム１２は、図１に示されるように、平面視において、その車両幅方向外側の端部１２Ａからその車両幅方向内側の端部１２Ｂにかけて複数個所で屈曲しつつ車両後方内側に延在しており、全体では略Ｌ字状に構成されている。このサスペンションロアアーム１２は、鋼製とされており、その主な部分を構成するアーム本体部１４と、連結ブラケット１６と、連結部材１８とを含んで構成されている。

連結ブラケット１６は、サスペンションロアアーム１２の端部１２Ａにボルト２０及びナット２２によって３箇所で固定されていると共に、図示しないボールジョイントが取り付けられる貫通部２４が設けられている。そして、連結ブラケット１６は、貫通部２４に取り付けられた図示しないボールジョイントを介して同じく図示しないフロントステアリングナックルに連結されている。

連結部材１８は、サスペンションロアアーム１２の中央部における車両前方側に配置されており、アーム本体部１４に溶接によって接合されている。この連結部材１８は、車両前後方向を長手方向とされた筒状とされていると共に、その内側には図示しないブッシュが配置されており、当該連結部材１８は、当該ブッシュを介して車体側に連結されている。

アーム本体部１４は、図３にも示されるように、サスペンションロアアーム１２の上部（車両上方側の部分）を構成する「アームアッパ２６」と、当該サスペンションロアアーム１２の下部（車両下方側の部分）を構成する「アームロア２８」とを含んで構成されている。

アームアッパ２６は、その車両上方側の部分を構成する上壁部２６Ａと、その周壁部における車両前方側の部分を構成する前側縦壁部２６Ｂと、その周壁部における車両後方側の部分を構成する第１縦壁部としての「後側縦壁部２６Ｃ」とを含んで構成されており、その延在方向から見た断面形状が車両下方側に開放されたＵ字状とされている（連結部材１８が設けられている部分は除く）。

上壁部２６Ａは、板厚方向を車両上下方向とされた板状とされており、前側縦壁部２６Ｂは、当該上壁部２６Ａの車両前方側の周縁部に沿って当該周縁部から車両下方側に延出された板状とされている。なお、前側縦壁部２６Ｂは、連結部材１８の車両前方側の部分と当該連結部材１８の車両後方側の部分とに分割されている。

一方、後側縦壁部２６Ｃは、上壁部２６Ａの車両後方側の周縁部に沿って当該周縁部から車両下方側に延出された板状とされている。この後側縦壁部２６Ｃは、車両幅方向外側からこの順に配置された第１上側延在部としての「延在部２６Ｃ１」、上側湾曲部としての「湾曲部２６Ｃ２」、第２上側延在部としての「延在部２６Ｃ３」、湾曲部２６Ｃ４及び延在部２６Ｃ５を含んで構成されている。

延在部２６Ｃ１は、図１に示されるように、平面視において、第１の方向（車両幅方向）に直線的に延びており、延在部２６Ｃ３は、平面視において車両前方外側から車両後方内側に直線的に延びている。つまり、延在部２６Ｃ３は、延在部２６Ｃ１の板厚方向と直交する方向から見て第１の方向と交差する方向に延びている。そして、延在部２６Ｃ３の車両後方側の周縁部からは、湾曲部２６Ｃ４が車両幅方向内側に凸となって湾曲して延びると共に、当該湾曲部２６Ｃ４の車両後方側の周縁部からは、延在部２６Ｃ５が車両後方側に延びている。

一方、湾曲部２６Ｃ２は、延在部２６Ｃ１と延在部２６Ｃ３とを繋ぐと共に、平面視において延在部２６Ｃ１の延長線と延在部２６Ｃ３の延長線との交点Ｐに向かって凸となって湾曲している。

図１及び図３に示されるように、アームロア２８は、その車両下方側の部分を構成する下壁部２８Ａと、その周壁部における車両前方側の部分を構成する前側縦壁部２８Ｂと、その周壁部における車両後方側の部分を構成する第２縦壁部としての「後側縦壁部２８Ｃ」とを含んで構成されており、その延在方向から見た断面形状が車両上方側に開放されたＵ字状とされている（連結部材１８が設けられている部分は除く）。

下壁部２８Ａは、板厚方向を車両上下方向とされた板状とされており、前側縦壁部２８Ｂは、当該下壁部２８Ａの車両前方側の周縁部に沿って当該周縁部から車両上方側に延出された板状とされている。なお、下壁部２８Ａ及びアームアッパ２６の上壁部２６Ａには、サスペンションロアアーム１２の端部１２Ｂ側に車両上下方向に貫通された貫通部３０が形成されている。そして、貫通部３０の内側には図示しないブッシュが配置されており、サスペンションロアアーム１２の端部１２Ｂは、当該ブッシュを介して車体側に連結されている。

また、前側縦壁部２８Ｂは、前側縦壁部２６Ｂと同様に、連結部材１８の車両前方側の部分と当該連結部材１８の車両後方側の部分とに分割されている。そして、前側縦壁部２８Ｂの車両前方側の部分は、平面視において前側縦壁部２６Ｂの車両前方側の部分における車両後方側の面に沿って配置されている。一方、前側縦壁部２８Ｂの車両後方側の部分は、平面視において前側縦壁部２６Ｂの車両後方側の部分における車両幅方向内側の面に沿って配置されている。

一方、後側縦壁部２８Ｃは、下壁部２８Ａの車両後方側の周縁部に沿って当該周縁部から車両上方側に延出された板状とされている。この後側縦壁部２８Ｃは、車両幅方向外側からこの順に配置された第１下側延在部としての「延在部２８Ｃ１」、下側湾曲部としての「湾曲部２８Ｃ２」、第２下側延在部としての「延在部２８Ｃ３」、湾曲部２８Ｃ４及び延在部２８Ｃ５を含んで構成されている。

詳しくは、平面視において、延在部２８Ｃ１は、延在部２６Ｃ１の車両前方側の面に沿って配置されており、湾曲部２８Ｃ２は、湾曲部２６Ｃ２の車両前方側の面に沿って配置されており、延在部２８Ｃ３は、延在部２６Ｃ３の車両前方側の面に沿って配置されている。なお、平面視において延在部２８Ｃ１の延長線と延在部２８Ｃ３の延長線との交点は、図示はしていないが交点Ｐ側に位置している。そして、湾曲部２８Ｃ２は、延在部２８Ｃ１と延在部２８Ｃ３とを繋ぐと共に、平面視において延在部２８Ｃ１の延長線と延在部２８Ｃ３の延長線との交点に向かって凸となって湾曲している。

また、平面視において、湾曲部２８Ｃ４は、湾曲部２６Ｃ４の車両幅方向内側の面に沿って配置されており、延在部２８Ｃ５は、延在部２６Ｃ５の車両幅方向内側の面に沿って配置されている。

そして、上記のように構成されたアームアッパ２６とアームロア２８とは、前側縦壁部２６Ｂと前側縦壁部２８Ｂとが図示しない隅肉溶接による溶接部で溶接（接合）されると共に、後側縦壁部２６Ｃと後側縦壁部２８Ｃとが隅肉溶接による溶接部３２で溶接されることで一体とされている。

ここで、本実施形態では、溶接部３２に本実施形態に係るサスペンションアームの溶接方法が適用されている。以下、本実施形態に係るサスペンションアームの溶接方法について説明する。

図１及び図３に示されるように、溶接部３２は、溶接部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに分割されており、後側縦壁部２６Ｃと後側縦壁部２８Ｃとの溶接は３回に分けて行われている。

詳しくは、最初に延在部２６Ｃ１と延在部２８Ｃ１とが溶接部３２Ａで溶接される。次いで延在部２６Ｃ３と延在部２８Ｃ３とが、湾曲部２６Ｃ４と湾曲部２８Ｃ４とが、延在部２６Ｃ５と延在部２８Ｃ５とが、それぞれ溶接部３２Ｂで溶接される。そして、最後に湾曲部２６Ｃ２と湾曲部２８Ｃ２とが溶接部３２Ｃで溶接されるようになっている。

なお、溶接部３２Ａで溶接される領域Ａと溶接部３２Ｃで溶接される領域Ｂとは、一部が重なっており、図２に示されるように、溶接部３２Ａと溶接部３２Ｃとは、その境界部において重なった状態となっている。また、溶接部３２Ｂで溶接される領域Ｃもその一部が領域Ｂと重なっており、図示はしていないが、溶接部３２Ｂも溶接部３２Ｃとの境界部において、溶接部３２Ｃと重なった状態となっている。さらに、溶接部３２Ａによる溶接と溶接部３２Ｂによる溶接との順番は入れ替えてもよい。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、サスペンションロアアーム１２の上部を構成するアームアッパ２６の周壁部の一部を構成する後側縦壁部２６Ｃと、サスペンションロアアーム１２の下部を構成するアームロア２８の周壁部の一部を構成する後側縦壁部２８Ｃとが溶接されてサスペンションロアアーム１２の周壁部の一部が構成される。

また、後側縦壁部２６Ｃは、それぞれ板状とされた延在部２６Ｃ１、延在部２６Ｃ３及び延在部２６Ｃ１と延在部２６Ｃ３とを繋ぐ湾曲部２６Ｃ２を備えている。そして、延在部２６Ｃ１は、第１の方向に延びており、延在部２６Ｃ３は、延在部２６Ｃ１の板厚方向と直交する方向から見て第１の方向と交差する方向に延びており、湾曲部２６Ｃ２は、延在部２６Ｃ１の延長線と延在部２６Ｃ３の延長線との交点Ｐに向かって凸となって湾曲している。

一方、後側縦壁部２８Ｃは、それぞれ板状とされた延在部２８Ｃ１、延在部２８Ｃ３及び延在部２８Ｃ１と延在部２８Ｃ３とを繋ぐ湾曲部２８Ｃ２を備えている。そして、延在部２８Ｃ１は、延在部２６Ｃ１と同様に第１の方向に延びており、延在部２８Ｃ３は、延在部２８Ｃ１の板厚方向と直交する方向から見て第１の方向と交差する方向に延びており、湾曲部２８Ｃ２は、延在部２８Ｃ１部の延長線と延在部２８Ｃ３の延長線との交点に向かって凸となって湾曲している。

ところで、上述したように、後側縦壁部２６Ｃは、湾曲部２６Ｃ２を備えていると共に、後側縦壁部２８Ｃは湾曲部２８Ｃ２を備えており、後側縦壁部２６Ｃと後側縦壁部２８Ｃとを一度の溶接で接合することは困難である。

また、後側縦壁部２６Ｃと後側縦壁部２８Ｃとの溶接は、作業効率を鑑みれば、これらの延在方向に沿って分割された複数箇所において、これらの延在方向一方側から順に行われることが好ましい。しかしながら、湾曲部２６Ｃ２と湾曲部２８Ｃ２とが溶接されてサスペンションロアアーム１２に湾曲部が構成された後に、後側縦壁部２６Ｃ及び後側縦壁部２８Ｃにおける当該湾曲部と隣接する部位同士が溶接されると、当該湾曲部に残留応力が生じることが考えられる。

また、サスペンションロアアーム１２の湾曲部は、サスペンションロアアーム１２が路面側からの入力を受けたときに応力が集中しやすい箇所であるため、当該湾曲部に残留応力が生じていると、サスペンションロアアーム１２の疲労強度を確保することが困難となることが考えられる。

ここで、本実施形態では、後側縦壁部２６Ｃと後側縦壁部２８Ｃとを溶接するときに、延在部２６Ｃ１と延在部２８Ｃ１との溶接及び延在部２６Ｃ３と延在部２８Ｃ３との溶接よりも後に湾曲部２６Ｃ２と湾曲部２８Ｃ２との溶接を行っている。このため、サスペンションロアアーム１２の湾曲部に残留応力が生じることを抑制し、サスペンションロアアーム１２における残留応力の発生箇所の位置と路面側からの入力による応力の集中箇所の位置とをずらすことができる。したがって、本実施形態では、湾曲部を備えているサスペンションロアアーム１２であってもサスペンションロアアーム１２の疲労強度を確保することができる。

１２ サスペンションロアアーム（サスペンションアーム）
２６ アームアッパ
２６Ｃ 後側縦壁部（第１縦壁部）
２６Ｃ１ 延在部（第１上側延在部）
２６Ｃ２ 湾曲部（上側湾曲部）
２６Ｃ３ 延在部（第２上側延在部）
２８ アームロア
２８Ｃ 後側縦壁部（第２縦壁部）
２８Ｃ１ 延在部（第１下側延在部）
２８Ｃ２ 湾曲部（下側湾曲部）
２８Ｃ３ 延在部（第２下側延在部）

Claims (1)

1. サスペンションアームの上部を構成するアームアッパの周壁部の一部を構成し、第１の方向に延びる板状の第１上側延在部と、当該第１上側延在部の板厚方向から見て当該第１の方向と交差する方向に延びる板状の第２上側延在部と、当該第１上側延在部と当該第２上側延在部とを繋ぐと共に当該第１上側延在部の延長線と当該第２上側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲する板状の上側湾曲部と、を備えた第１縦壁部と、
   前記サスペンションアームの下部を構成するアームロアの周壁部の一部を構成し、前記第１の方向に延びる板状の第１下側延在部と、当該第１下側延在部の板厚方向から見て当該第１の方向と交差する方向に延びる板状の第２下側延在部と、当該第１下側延在部と当該第２下側延在部とを繋ぐと共に当該第１下側延在部の延長線と当該第２下側延在部の延長線との交点に向かって凸となって湾曲する板状の下側湾曲部と、を備えた第２縦壁部と、
   を溶接するときに、
   前記第１上側延在部と前記第１下側延在部との溶接及び前記第２上側延在部と前記第２下側延在部との溶接よりも後に上側湾曲部と下側湾曲部との溶接を行う、
   サスペンションアームの溶接方法。

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