JP6998036B2 - サスペンションアーム及びそれを備えるサスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のサスペンションアーム及びそれを備えるサスペンション装置に関する。

自動車の車輪を独立して懸架するサスペンション装置が広く使用されている。このようなサスペンション装置では、車輪を上下方向に揺動可能に支えるサスペンションアームと、車輪から入力される急激な荷重の変化などを吸収するバネ及びショックアブソーバーとを備える。自動車が凹凸のある路面を走行する際には、サスペンション装置によって衝撃が緩和されるため、乗員は快適に乗車することができる。

上記のようなサスペンション装置では、車輪が車体の上方に大きく揺動すると、サスペンション装置が破損する原因となる。そのような過剰な揺動運動を防ぐためにバンプストッパと呼ばれる部材がサスペンションアーム又は車体フレームに設けられる。

例えば、特許文献１には、アッパーアームにバンプストッパを設けて、車体のフレームを構成するサイドメンバに回動を規制するためのブラケットを設けることが記載されている。図１において破線で記載されているように、アッパーアームが上方に揺動しすぎた際には、サイドメンバに設けたブラケットにバンプストッパーが当接して、アッパーアームが過剰に揺動することを規制する。図６には、バンプストッパの位置に補強用のブラケットを内蔵したサスペンションアームが記載されている。

特許文献２には、アッパ部材とロア部材とから構成されるロアアームにおいて、アッパ部材の所定の位置にバンプストッパを設けたロアアームが記載されている。ロアアームは、中空形状であり、バンプストッパの位置に補強部材を内蔵する。

特許文献３には、アッパプレートとロアプレートとから構成されるロアアームが記載されている。ロアアームの後部上面には、バンプストッパと対応する位置にバンプストッパと接触する部分を保護する当て板材を溶接することが記載されている。

特開２０００－２５５２３５号公報 特開２００７－３０６５８号公報 特開２０１２－８１９１５号公報

上記の特許文献１や特許文献２のような補強部材を内蔵するサスペンションアームは、補強部材とサスペンションアームとを溶接などで固定する必要がある。しかしながら、補強部材は中空状のサスペンションアームに内蔵されているため、補強部材とサスペンションアームの溶接を行う作業が煩雑になりがちであった。

特許文献３のような当て板材をロアアームに溶接する構造でも、なおロアアームの強度が不足する可能性がある。

本発明は、補強部材を内蔵せず、スペンションアームの揺動を規制する規制部が接面する部分における剛性を高めたサスペンションアーム及びそれを備えるサスペンション装置を提供することを目的とする。

中空形状のサスペンションアームであって、サスペンションアームは、一端側に配される車体に対する取付部と、他端側に配される車輪の支持部材に対する取付部とを含んでおり、車体に対する取付部を軸として車体の上下方向に揺動可能に構成されており、サスペンションアームは、複数の金属製の板材によって中空状に構成されており、サスペンションアームの揺動を規制する規制部が当接する部分における金属製の板材に凸部が設けられており、凸部を覆うように金属製の板材から構成されるリインフォースメントメンバが固定されているサスペンションアーム及びそれを備えるサスペンション装置によって、上記の課題を解決する。

上記のサスペンションアーム及びサスペンション装置では、サスペンションアームの揺動を規制する規制部による荷重が入力される部分における金属製の板材に凸部が設けられており、その上にリインフォースメントメンバが被せられている。これにより、規制部による荷重が入力される部分の強度を向上させて、規制部によって入力される荷重によってサスペンションアームが撓んだり破損することを防ぐことができる。また、リインフォースメントメンバと凸部との組み合わせによって、強度が向上するため、凸部が設けられる金属製の板材の厚みを小さくして、サスペンションアームを軽量化することも可能である。

上記のサスペンションアーム及びサスペンション装置において、サスペンションアームは、一端側に車体に対する取付部を備える第１アーム部と一端側に車体に対する取付部を備える第２アーム部とを有しており、第１アーム部及び第２アーム部の少なくともいずれか一方に凸部と平坦部を有するリインフォースメントメンバとを備える構成とすることが好ましい。第１アーム部又は第２アーム部にはショックアブソーバーの取付部などの他の部品が連結されない。他の部品に影響されないので、第１アーム部又は第２アーム部においては、リインフォースメントメンバの面積を大きく構成することが可能になる。また、車輪の支持部材に対する取付部の周辺に凸部と平坦部を有するリインフォースメントメンバとを配置する必要がなくなる。このため、第１アーム部及び第２アーム部の少なくともいずれか一方に凸部と平坦部を有するリインフォースメントメンバとを廃することによって、車輪の支持部材に対する取付部の周辺の部品のレイアウトの自由度を高めることが可能になる。

上記のサスペンションアーム及びサスペンション装置において、リインフォースメントメンバを構成する板材の厚みは、凸部が設けられた金属の板材の厚みに比べて、より大きくすることが好ましい。これによって、凸部が設けられた金属の板材の厚みを相対的に薄く構成することが可能になる。凸部が設けられる金属の板材を薄くすることによって、凸部を形成する際の加工力が小さくて済むので、凸部を成形する際の作業性を向上させることができる。また、凸部が設けられる金属の板材を薄くすることによって、サスペンションアームの重量を小さくして軽量化を図ることができる。リインフォースメントメンバを構成する板材の厚みを相対的に大きくすることによって、サスペンションアームにおいて規制部によって荷重が入力される部分の強度を向上させることができる。

上記のサスペンションアーム及びサスペンション装置において、リインフォースメントメンバ形状は、第１アーム部又は第２アーム部の長手方向に対して第１アーム部及び第２アーム部のうちの少なくともいずれか一方の一部を覆い隠すものすることが好ましい。リインフォーメントメンバの長さを一部を覆い隠す程度にすることで、リインフォースメントメンバを設けることによる重量の増加を軽減することが可能になる。

本発明によれば、補強部材を内蔵せず、サスペンションアームの揺動を規制する規制部が接面する部分における剛性を高めたサスペンションアーム及びそれを備えるサスペンション装置を提供することが可能である。

サスペンション装置の一実施形態を示す側面図である。 サスペンションアームの一実施形態を示す平面図である。 図３のサスペンションアームの平面側斜視図である。 図３のサスペンションアームの底面側斜視図である。 図２のＡＡ部分における断面図である。 図２のＢＢ部分における断面図である。

図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下で説明するサスペンションアームは、本発明の実施形態の一例に過ぎない。

本実施形態のサスペンションアームは、図１に示したサスペンション装置１を構成する一部品であり、具体的には、ロアアーム１１である。

サスペンション装置１は、ロアアーム１１と、アッパーアーム１２と、車輪の支持部材１３と、ショックアブソーバー１４と、コイルスプリング１５と、サスペンションアームの過剰な揺動を規制する規制部１６とを有する。

図２ないし図４に示したように、ロアアーム１１は、その一端側に車体に対する取付部１７ａを備えており、他端側に車輪の支持部材１３に対する取付部１８ａを有する。ロアアーム１１は、図２及び図３に示したように、第１アーム部１１１と第２アーム部１１２とを備えており、それぞれの一端側に車体に対する取付部１７ａが配される。

図２及び図３に示したように、平面視及び底面視において、ロアアーム１１は、略三角形状であり、その他端側にショックアブソーバー１４の端部を軸支するブラケット１１３を設けることができる所定の面積を有する幅広部を有する。第１アーム部１１１及び第２アーム部１１２は、平面視及び底面視において、棒状のアームが一端側に向かって斜めに突出する形状となっており、上述の幅広部に比べてその幅が小さい形状である。

ロアアーム１１の車体に対する取付部１７ａは、中空の管状部材から構成される。環状部材の内部には、ゴムブッシュが内蔵されている。車体側の軸をゴムブッシュに挿通することによって、ロアアーム１１は車体の上下方向に揺動可能な状態で車体に支持される。中空の管状部材は、第１アーム部１１１及び第２アーム部１１２の一端側に溶接等によって固定されている。

ロアアーム１１の他端側には、車輪の支持部材１３に対する取付部１８ａが配される。取付部１８ａは、図３に示したようにボールを受けるケース１８１ａと、ケース１８１ａに対して摺動可能に収納されるボール１８２ａと、ボール１８２ａに連結されるロッド１８３ａとを有するボールジョイントから構成される。ケース１８１ａには、ロアアーム１１にボールジョイントを固定するための固定部１８４ａが配される。固定部１８４ａは、板状の部材である。図３に示したように、板状の固定部１８４ａは、サスペンションアームの他端側の開口部に差し込まれた状態で、アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７と溶接により固定されている。サスペンションアームの他端側の開口は、アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７の他端部によって形成される。

図１及び図３に示したように、ロアアーム１１の幅広部の上面側には一端側から他端側に向かって傾斜する傾斜部１１４が設けられている。これによって、ロアアーム１１の他端に配される開口部が小さくなり、ロアアーム１１の上面側の部材とロアアーム１１の下面側の部材との間に固定部１８４ａを挟み込みやすい形状となっている。

傾斜部１１４には、上面側に向かって突出する第１壁１５１、及び第２壁１５２を含むブラケット１１３が配される。第１壁１５１と第２壁１５２とが向かい合う位置関係にあり、第１壁１５１及び第２壁１５２には貫通孔１５４が設けられており、ショックアブソーバー１４の端部が連結される。

図１に示したように、車輪の支持部材１３は、車幅方向の内側に向かって突出するボールジョイントの取付部１３１ａ、１３１ｂと、上下の取付部１３１ａ、１３１ｂを連結する連結部１３２とを有しており、ナックルと呼ばれる。連結部１３２の中ほどには、車輪を支持するための支持部が配される。

図１に示したように、上記のボールジョイントのロッド１８３ａは、車体の下方に向けて突出しており、車輪の支持部材１３の取付部１３１ａの上面側にロッド１８３ａの先端側を固定する。

ロアアーム１１は、図３に示したように、複数の金属製の板材を接合することによって中空状に構成されているため、第１アーム部１１１及び第２アーム部１１２が延びる方向に沿って接合線１１５が現れる。本実施形態の場合、ロアアーム１１は、アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７との計２枚の金属板を溶接によって接合することによって構成されている。このようにサスペンションアームを複数の金属板から構成することによって、複雑な形状を複数枚の金属板に分けてプレス成型することが可能になる。また、サスペンションアームを中空状にすることによって、軽量化を図ることが可能になる。

アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７のそれぞれは、ロアアーム１１を上下に分割する形状であり、第１アーム部１１１、第２アーム部１１２、及び幅広部を有する。アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７のそれぞれは、第１アーム部１１１及び幅広部の左右の縁に折曲部を有する。アッパメンバ１１６とロアメンバ１１７は、折曲部において溶接され、一体化されている。

アッパーアーム１２の構成は、ロアアーム１１の構成と基本的には同様であり、一端側に車体に対する取付部１７ｂが配されており、他端側に車輪の支持部材１３に対する取付部１８ｂが配される。車体や車輪の支持部材１３に対する連結構造もロアアーム１１の場合と同様である。すなわち、ボールジョイントのロッドは、車体の上方に向けて突出しており、車輪の支持部材１３の取付部１３１ａの下面側にロッドの先端側を固定する。ただし、アッパーアーム１２にはショックアブソーバー１４は連結されず、第１アーム部と第２アーム部との間をショックアブソーバー１４が通過する構造となっている。

図１に示したように、アッパーアーム１２とロアアーム１１との間には、サスペンションアームの過剰な揺動を規制する規制部１６が設けられる。本実施形態のサスペンション装置１では、規制部１６は、取付部１６１と、取付部１６１の下面に固定された弾性部１６２とから構成される。取付部１６１は、車体のサイドメンバ４の側面に固定される。弾性部１６２の形状は、鋭利な形状など小さい面積に荷重が集中するような形状ではなく、例えば、円柱状、多角柱状などの形状とすることが好ましい。

ロアアーム１１が揺動した際に、ロアアーム１１が規制部１６に接触する位置、すなわち規制部１６による荷重が入力される部分には、リインフォースメントメンバ１９が設けられている。本実施形態のサスペンションアームでは、リインフォースメントメンバ１９は、図２に示したように、金属製の板状の部材であり、平面視においては、短手方向（幅方向）に対しては第１アーム部１１１又は第２アーム部１１２の全部を覆い隠し、長手方向に対しては第１アーム部１１１又は第２アーム部１１２の一部を覆い隠し、全体を覆い隠さない形状である。より具体的には、リインフォースメントメンバ１９は、上述の弾性部１６２が接触する面積以上の大きさであり、第１アーム部又は第２アーム部の長手方向の長さの半分以下の形状である。リインフォースメントメンバ１９は、図５に示したように、平坦部１９１とその両縁部から下方に突出する突部１９２、１９３を有する形状である。突部１９２、１９３は、リインフォースメントメンバ１９を構成する板材の端部を下方に折り曲げた形状を有する。

リインフォースメントメンバ１９は、突部１９２、１９３の部分を第１アーム部又は第２アーム部の長手方向に沿ってロアアーム１１のアッパメンバ１１６の両側面の上部に対して溶接することで固定されている。補強部材を中空状のロアアームの中に内蔵する構成の場合は、補強部材と中空状のロアアームを溶接するときには、ロアアームの内部に補強部材を溶接することになるため、溶接作業が行いにくく、生産性が悪い。本実施形態のロアアーム１１では、ロアアーム１１の外側にリインフォースメントメンバ１９を溶接するので、溶接作業を行いやすく、生産性がよい。

図５及び図６に示したように、ロアアーム１１の形状は、リインフォースメントメンバ１９の裏面と凸部５１を設けた金属製の板材（アッパメンバ１１６）の上面とが接面し、リインフォースメントメンバ１９と凸部５１を設けた金属製の板材との間に間隙５２が配されるものである。例えば、ロアアーム１１を防錆塗料に浸漬するなど方法を実施することによって、間隙を経て防錆塗料が細部まで浸透するので、リインフォースメントメンバ１９と凸部５１を設けた金属製板材との間の板材など防錆塗料がいきわたり難い部分も含めて塗装し、ロアアームの全体を防錆することが可能になる。このため、安価ではあるものの防錆性能には劣る炭素鋼などの金属板から防錆性能に優れたサスペンションアーム及びサスペンション装置を製造することが可能になる。

図３及び図５に示したように、本実施形態のロアアーム１１では、ロアアーム１１が揺動した際に、ロアアーム１１が規制部１６に接触する位置、すなわち規制部１６による荷重が入力される部分に、凸部５１を設けている。凸部５１は、ロアアーム１１を構成する金属の板材を凸部５１に対応する形状を有する金型の間に挟んで圧力を加えることによって形成することが可能である。凸部５１は、このようなプレス成型によって形成されるため、凸部５１の裏面は凹部となっている。

本実施形態のロアアーム１１では、凸部５１を覆い隠すようにリインフォースメントメンバ１９がロアアーム１１に固定されている。ロアアーム１１の過剰な揺動を規制する規制部１６によって荷重が入力される部分を、リインフォースメントメンバ１９と、凸部５１を有する金属製の板材とから構成しているため、ロアアーム１１を構成する金属製の板の厚みを小さくしても十分な強度を確保することが可能である。ロアアーム１１を構成する金属板の厚みを小さくすることにより、凸部５１をより小さい加工力で形成することが可能になり、凸部５１を形成する際の作業性を向上させることが可能になる。

また、凸部５１を有する金属製の板材、すなわちアッパメンバ１１６は、ロアアーム１１の一端側から他端側までに至る領域を覆う大きめの部材である。このアッパメンバ１１６の厚みを上述のように小さくすることによって、ロアアーム１１及びそれを含むサスペンション装置１の重量を大幅に軽量化することが可能になる。一方、リインフォースメントメンバ１９は、図３に示した通り、第１アーム部１１１又は第２アーム部１１２の長手方向に対して第１アーム部１１１及び第２アーム部１１２の少なくともいずれか一方の一部を覆い隠す形状である。すなわち、リインフォースメントメンバ１９は、アッパメンバ１１６に比べると小さいものであるから、リインフォースメントメンバ１９の厚みを大きくして剛性を向上させても、ロアアーム１１及びそれを含むサスペンション装置１の重量に大きな影響はない。

上記の実施形態におけるロアアーム１１の凸部５１は、その凸形状によって補強効果を発揮する。例えば、規制部１６によってロアアーム１１のリインフォースメントメンバ１９に対して荷重が入力されると、ロアアーム１１の上面が下方に凹む方向に力が作用する。凸部５１を設けることによって剛性が向上し、さらに、リインフォースメントメンバ１９を設けることによって板厚が大きくなるため、凹む方向にロアアーム１１が変形することを防ぐことが可能になる。

図１に示したように、車輪が上下に変位すると、ロアアーム１１は車体に対する取付部１７ａを軸として上下に揺動する。規制部１６がリインフォースメントメンバ１９に対して接触すると、規制部１６に対応する位置におけるロアアーム１１の上面には圧縮応力が作用する。本実施形態のロアアーム１１では、凸部５１及びリインフォースメントメンバ１９を設けられているので、規制部１６に対応する部分におけるロアアーム１１の断面係数が大きくなる。このため、ロアアーム１１は、総じて板厚が小さく軽量ながらも、圧縮応力に対して十分に対抗できるようになっている。

図１に示したように、ロアアーム１１の一端側におけるロアアームの厚みと、ロアアームの他端側におけるロアアームの厚みを比較すると、傾斜部１１４によって、ロアアーム１１が車体に取り付けられる一端側におけるロアアーム１１の厚み（断面積）が、他端側におけるロアアーム１１の厚みに比べて、大きくなる形状となっている。これによって、規制部１６が接触するロアアームの一端側における断面係数を増大させて、ロアアーム１１が圧縮応力に対して対抗できるようにされている。

図５に示したように、本実施形態のロアアーム１１は、凸部５１も上記の平坦部１９１とは別の平坦部５１１を有する。区別するために、凸部５１に設けられた平坦部を第２平坦部５１１と呼び、リインフォースメントメンバに設けられた平坦部を第１平坦部１９１と呼ぶ。

図５及び図６に示したように、第２平坦部５１１の面積は、第１平坦部１９１の面積よりも小さく、第１平坦部１９１と第２平坦部５１１とは接面した状態となっている。

大きい面積で荷重を支える場合は、小さい面積で同じ荷重を支える場合と比較して、撓み量は大きくなる。リインフォースメントメンバ１９の第１平坦部１９１は、面積が比較的に大きいため、撓みやすい。しかし、第１平坦部１９１は、より面積が小さい第２平坦部５１１と接面しているため、より面積の小さい第２平坦部５１１によって支えられた状態になっている。リインフォースメントメンバ１９単独で荷重を支える場合に比較すると、より面積の小さい第２平坦部５１１によっても荷重が支えられるため、より剛性が高くなり、曲げや撓みが生じにくくなる。また、リインフォースメントメンバ１９の第１平坦部１９１は、比較的に面積が大きいため、リインフォースメントメンバ１９の広い面積に荷重を分散させて受け止めて、リインフォースメントメンバ１９が破損することを防止することが可能になる。

上記の実施形態に係るサスペンションアームでは、弾性部１６２を取付部１６１の下面に固定することで規制部１６を構成した。規制部については、弾性部をリインフォースメントメンバ１９の上に設けて、弾性部が接触する受部材を車体側に設ける構成にしてもよい。

上記の実施形態に係るサスペンション装置１では、凸部５１及びリインフォースメントメンバ１９をロアアーム１１に設ける構成を示したが、これらの部材はアッパーアームに設けてもよい。また、上記の実施形態に係るサスペンション装置１では、第２アーム部１１２に凸部５１及びリインフォースメントメンバ１９を設ける構成を示したが、第１アーム部にこれらの部材を設けてもよいし、第１アーム部及び第２アーム部の両方にこれらの部材を設けてもよい。

上記の実施形態では、サスペンションアームがダブルウィッシュボーン式のサスペンション装置を構成するロアアームである例を示したが、ストラット式のサスペンション装置に用いられるサスペンションアームであってもよい。

１７ａ 車体に対する取付部
１３ 車輪の支持部材
１８ａ 車輪の支持部材に対する取付部
１６ 規制部
５１ 凸部
１９ リインフォースメントメンバ
１１１ 第１アーム部
１１２ 第２アーム部
１ サスペンション装置

Claims (5)

1. 中空形状のサスペンションアームであって、
   サスペンションアームは、一端側に配される車体に対する取付部と、
   他端側に配される車輪の支持部材に対する取付部とを含んでおり、車体に対する取付部を軸として車体の上下方向に揺動可能に構成されており、
   サスペンションアームは、複数の金属製の板材によって中空状に構成されており、
   サスペンションアームの揺動を規制する規制部による荷重が入力される部分における金属製の板材に凸部が設けられており、凸部を覆うように金属製の板材から構成されるリインフォースメントメンバが固定されており、
   前記凸部は、規制部に向かって突出する形状であり、
   前記凸部及び前記リインフォースメントメンバは、平坦部を備えており、前記凸部の平坦部は、前記リインフォースメントメンバの平坦部に比して、面積が小さい形状であり、
   前記リインフォースメントメンバと前記凸部を設けた金属製の板材との間に間隙が形成されたサスペンションアーム。
2. サスペンションアームは、一端側に車体に対する取付部を備える第１アーム部と一端側に車体に対する取付部を備える第２アーム部とを有しており、
   第１アーム部及び第２アーム部の少なくともいずれか一方に凸部と平坦部を有するリインフォースメントメンバとを備える請求項１に記載のサスペンションアーム。
3. リインフォースメントメンバを構成する板材の厚みは、凸部が設けられた金属の板材の厚みに比べて、より大きいものである請求項１又は２に記載のサスペンションアーム。
4. リインフォースメントメンバ形状は、第１アーム部又は第２アーム部の長手方向に対して第１アーム部及び第２アーム部の少なくともいずれか一方の一部を覆い隠すものである請求項２又は３に記載のサスペンションアーム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載したサスペンションアームを備えるサスペンション装置。
   

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