JP7362679B2 - ロアアーム - Google Patents

Description

本発明は、車両下部部材のうち懸架装置を構成するロアアームに関する。

特許文献１には、車両下部部材の一例が開示されている。当該車両下部部材は、サスペンションアームである。当該車両下部部材は、サスペンションアーム本体と、サスペンションアーム本体に接合されたアーム補強板を有する。サスペンションアーム本体およびアーム補強板により、当該車両下部部材は閉断面構造をなしている。

特許文献１に開示されている車両下部部材のアーム補強板には、車両上下方向に沿って視て円弧状である２つの切欠きが形成されている。２つの切欠きのうち、サスペンションアーム本体のボールジョイント部から最も離れて位置する切欠きを含むアーム補強板の部分には、当該ボールジョイント部に作用する外力に起因した応力集中が発生する。当該応力集中が顕著になると、当該車両下部部材に疲労亀裂が発生することが懸念される。そこで、当該車両下部部材の疲労強度を向上させるためにアーム補強板の板厚増加を図ると、当該車両下部部材の質量増加を招くという課題が発生する。

特開平８－１９７９２２号公報

本発明は、上述の事情に鑑み、部材の質量増加を招くことなく、当該部材の疲労強度の向上を図ることが可能な車両下部部材を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される車両下部部材は、外力が作用する入力部と、前記入力部から離れて位置し、かつ車体に取り付けられる取付け部と、前記入力部および前記取付け部につながる基部と、を有する主部材と、所定方向において前記基部に対向し、かつ前記基部から離れて位置する内面と、前記所定方向において前記内面とは反対側を向く外面と、を有するとともに、前記主部材に接合された補強部材と、を備え、前記外面は、前記取付け部が位置する側から前記入力部に向かって延びる第１縁と、前記第１縁につながり、かつ前記所定方向に沿って視て前記取付け部から遠ざかる向きに凹む第２縁と、を含み、前記所定方向において、前記第２縁の少なくとも一部が、前記第１縁を含み、かつ前記所定方向に対して直交する方向を面内方向とする仮想平面から離れて位置することを特徴としている。

本発明にかかる車両下部部材によれば、部材の質量増加を招くことなく、当該部材の疲労強度の向上を図ることが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の一実施形態にかかる車両下部部材の平面図である。 図１に示す車両下部部材の底面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図１の部分拡大図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。 図１に示す車両下部部材の第１変形例の部分拡大断面図である。 図１に示す車両下部部材の第２変形例の部分拡大断面図である。

本発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて説明する。

図１～図６に基づき、本発明の一実施形態にかかる車両下部部材（以下「下部部材Ａ１０」という。）について説明する。下部部材Ａ１０は、ロアアームである。下部部材Ａ１０は、操舵される車輪を回転可能に支持するステアリングナックル（図示略）とともに、車体を支える懸架装置を構成する。下部部材Ａ１０の説明においては、右側前輪にかかるストラット式の懸架装置を対象とする。下部部材Ａ１０は、主部材１０、補強部材２０および取付け部材３０を備える。下部部材Ａ１０は、車体を構成するサスペンションメンバ（図示略）に取り付けられる。

ここで、説明の便宜上、これらの図において示されるｕｐｒを車両上方向、ｄｗｎを車両下方向、ｆｒを車両前方向、ｒｒを車両後方向、ｒｈを車両右方向、ｌｈを車両左方向とする。以下の説明で、特記なく上下を用いる場合は、車両上下方向の上下を指し、特記なく前後を用いる場合は、車両前後方向の前後を指す。車両内方とは、車幅方向（車両左右方向）のうち車室側を指す。車両外方とは、車幅方向のうち車外側を指す。

主部材１０は、下部部材Ａ１０に作用する外力を受け持つとともに、当該外力の一部を車体に伝達する。主部材１０は、単一の鋼板から一体成形されたものとなっている。図１および図２に示すように、主部材１０は、基部１１、入力部１２、取付け部１３、複数のフランジ部１４、および作業孔１５を有する。

図１および図２に示すように、基部１１は、入力部１２および取付け部１３につながっている。基部１１は、主部材１０に作用する外力に抵抗する。

図１および図２に示すように、入力部１２は、車幅方向において取付け部材３０とは反対側に位置する。入力部１２は、車両上下方向に貫通する孔を含む。下部部材Ａ１０においては、入力部１２をなす孔には、ボールジョイントが嵌め込まれる。先述のステアリングナックルの下端は、当該ボールジョイントに連結される。これにより、入力部１２は、車両下方から当該ステアリングナックルを車両上下方向の回りに回転可能に支持する。さらに入力部１２には、当該ステアリングナックルから伝達される外力が作用する。

図１および図２に示すように、取付け部１３は、取付け部材３０よりも車両後方に位置する。取付け部１３は、車両上下方向に貫通する孔を含む。取付け部１３は、下部部材Ａ１０を先述のサスペンションメンバに取り付ける際に利用される。この際、取付け部１３には、ボルトが車両上下方向に挿入されるとともに、当該ボルトと取付け部１３をなす孔壁との間には、ゴム製のブッシュが配置される。当該ボルトが、下部部材Ａ１０を当該サスペンションメンバに取り付けるための締結部材となる。

図１～図４に示すように、複数のフランジ部１４は、基部１１の周縁から車両下方に垂れている。基部１１、および複数のフランジ部１４により、主部材１０が延びる方向に対して直交する主部材１０の断面は、車両下方が開いた溝形状となっている。

図１～図３に示すように、作業孔１５は、基部１１を車両上下方向に貫通している。作業孔１５は、後述する補強部材２０の作業孔２４につながっている。車両の組立工程において、下部部材Ａ１０を先述のサスペンションメンバに取り付けた後、当該サスペンションメンバは、車体を構成する左右一対のサイドメンバ（図示略）に車両下方から取り付けられる。作業孔１５および作業孔２４には、当該サスペンションメンバを当該サイドメンバに取り付けるための工具が挿入される。

補強部材２０は、図１～図４に示すように、所定方向Ｘにおいて主部材１０の基部１１に対向している。下部部材Ａ１０においては、所定方向Ｘは、車両上下方向を指す。補強部材２０は、隅肉溶接により主部材１０の複数のフランジ部１４に接合されている。補強部材２０は、主部材１０とともに下部部材Ａ１０に作用する外力を受け持つ。補強部材２０は、内面２１、外面２２、凸部２３および作業孔２４を有する。

図３および図４に示すように、内面２１は、所定方向Ｘにおいて主部材１０の基部１１に対向し、かつ基部１１から離れて位置する。これにより下部部材Ａ１０において、基部１１と内面２１との間には隙間が設けられている。さらに補強部材２０が主部材１０の複数のフランジ部１４に接合されていることによって、主部材１０が延びる方向に対して直交する下部部材Ａ１０の断面は、閉じられた矩形状となっている。

図３および図４に示すように、外面２２は、所定方向Ｘにおいて内面２１とは反対側を向く。下部部材Ａ１０においては、外面２２は、車両下方を向く。図２に示すように、外面２２は、第１縁２２Ａ、第２縁２２Ｂおよび第３縁２２Ｃを含む。第１縁２２Ａ、第２縁２２Ｂおよび第３縁２２Ｃは、外面２２の周縁をなす。

図２に示すように、第１縁２２Ａは、主部材１０の取付け部１３が位置する側から主部材１０の入力部１２に向かって延びている。下部部材Ａ１０においては、主部材１０の複数のフランジ部１４のうち、取付け部１３の近傍から入力部１２の近傍に至るフランジ部１４に第１縁２２Ａが接している。第２縁２２Ｂは、取付け部１３から最も近くに位置する第１縁２２Ａの端につながっている。第２縁２２Ｂは、所定方向Ｘに沿って視て取付け部１３から遠ざかる向きに凹んでいる。第３縁２２Ｃは、入力部１２から最も近くに位置する第１縁２２Ａの端につながっている。第３縁２２Ｃは、所定方向Ｘに沿って視て入力部１２から遠ざかる向きに凹んでいる。

図５および図６は、外面２２は、屈曲領域２２１を含む。屈曲領域２２１は、第２縁２２Ｂの少なくとも一部を含む、屈曲領域２２１は、所定方向Ｘに屈曲している。下部部材Ａ１０においては、屈曲領域２２１は、所定方向Ｘのうち主部材１０の基部１１に近づく側に屈曲している。

図６に示すように、第２縁２２Ｂの少なくとも一部が、所定方向Ｘにおいて仮想平面ＶＳから離れて位置する。仮想平面ＶＳは、第１縁２２Ａを含み、かつ所定方向Ｘに対して直交する方向を面内方向とする平面である。下部部材Ａ１０においては、当該面内方向は、車両前後方向および車幅方向を指す。

図２および図４に示すように、凸部２３は、外面２２から所定方向Ｘのうち主部材１０の基部１１から遠ざかる側に膨出している。下部部材Ａ１０においては、凸部２３は、外面２２から車両下方に膨出している。所定方向Ｘに沿って視て、凸部２３は、基部１１が延びる方向に沿って延びている。図２および図３に示すように、作業孔２４は、凸部２３を車両上下方向に貫通している。

取付け部材３０は、図１および図２に示すように、主部材１０の入力部１２よりも車両内方に位置する。取付け部材３０は、隅肉溶接により主部材１０および補強部材２０に接合されている。下部部材Ａ１０においては、取付け部材３０は、車両前後方向に延びる円形鋼管である。取付け部材３０は、主部材１０の取付け部１３とともに、下部部材Ａ１０を先述のサスペンションメンバに取り付ける際に利用される。この際、ボルトが車両前後方向に挿入されるとともに、当該ボルトと取付け部材３０の内周面との間には、ゴム製のブッシュが配置される。当該ボルトが、下部部材Ａ１０を当該サスペンションメンバに取り付けるための締結部材となる。

＜第１変形例＞
次に、図７に基づき、下部部材Ａ１０の第１変形例である下部部材Ａ１１について説明する。ここで、図７の断面位置は、図６の断面位置と同一である。

図７に示すように、下部部材Ａ１１は、補強部材２０の屈曲領域２２１の構成が下部部材Ａ１０の当該構成と異なる。下部部材Ａ１１においては、屈曲領域２２１は、所定方向Ｘのうち主部材１０の基部１１から遠ざかる側に屈曲している。

＜第２変形例＞
次に、図８に基づき、下部部材Ａ１０の第２変形例である下部部材Ａ１２について説明する。ここで、図８の断面位置は、図６の断面位置と同一である。

図８に示すように、下部部材Ａ１２は、補強部材２０の屈曲領域２２１の構成が下部部材Ａ１０の当該構成と異なる。下部部材Ａ１２においては、屈曲領域２２１は、所定方向Ｘのうち主部材１０の基部１１から遠ざかる側に屈曲した後、所定方向Ｘのうち基部１１に近づく側に屈曲している。したがって、屈曲領域２２１は、２つの屈曲部を有するとともに、当該２つの屈曲部は、所定方向Ｘにおいて互いに反対側に屈曲している。

次に、下部部材Ａ１０の作用効果について説明する。

下部部材Ａ１０は、外面２２を有するとともに、主部材１０に接合された補強部材２０を備える。外面２２は、主部材１０の取付け部１３が位置する側から主部材１０の入力部１２に向かって延びる第１縁２２Ａと、第１縁２２Ａにつながり、かつ所定方向Ｘに沿って視て取付け部１３から遠ざかる向きに凹む第２縁２２Ｂとを含む。所定方向Ｘにおいて、第２縁２２Ｂの少なくとも一部が、第１縁２２Ａを含み、かつ所定方向Ｘに対して直交する方向を面内方向とする仮想平面ＶＳから離れて位置する。これにより、第２縁２２Ｂが延びる方向に対して直交し、かつ第２縁２２Ｂを含む補強部材２０の断面係数が増加する。したがって、第２縁２２Ｂを含む補強部材２０の部分の曲げ剛性が増加する。

下部部材Ａ１０においては、第２縁２２Ｂを含む補強部材２０の部分に応力集中が発生する。当該応力集中は、車両衝突に伴う衝撃力が主部材１０の入力部１２に作用した際に最大となる。そこで、第２縁２２Ｂを含む補強部材２０の部分の曲げ剛性を増加させることによって、当該応力集中が低減される。当該応力集中が低減されると、下部部材Ａ１０の疲労強度の向上が図られる。しかも、板厚増加といった補強部材２０の質量増加を招くことなく当該曲げ剛性の増加を図ることができる。以上により、下部部材Ａ１０によれば、下部部材Ａ１０の質量増加を招くことなく、下部部材Ａ１０の疲労強度の向上を図ることが可能となる。

外面２２の第２縁２２Ｂのうち、所定方向Ｘにおいて仮想平面ＶＳから離れて位置する部分は、所定方向Ｘに沿って視て主部材１０の取付け部１３から最も離れた第２縁２２Ｂの通過点を含むことが好ましい。第２縁２２Ｂを含む補強部材２０の部位に発生する応力集中のうち、当該通過点を含む部分の応力集中が最も顕著となる。したがって、当該通過点を含む部分の応力集中を低減させることが、下部部材Ａ１０の疲労強度を効果的に向上させることとなる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、ロアアームのみならず、懸架装置を構成する中間ビームや、フロアパネルを支持する車体のクロスメンバなどにも適用可能である。さらに本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１０：下部部材
１０：主部材
１１：基部
１２：入力部
１３：取付け部
１４：フランジ部
１５：作業孔
２０：補強部材
２１：内面
２２：外面
２２Ａ：第１縁
２２Ｂ：第２縁
２２Ｃ：第３縁
２２１：屈曲領域
２３：凸部
２４：作業孔
３０：取付け部材
Ｘ：所定方向

Claims (1)

1. 外力が作用する入力部と、前記入力部から離れて位置し、かつ車体に取り付けられる取付け部と、前記入力部および前記取付け部につながる基部と、を有する主部材と、
   所定方向において前記基部に対向し、かつ前記基部から離れて位置する内面と、前記所定方向において前記内面とは反対側を向く外面と、を有するとともに、前記主部材に接合された補強部材と、を備え、
   前記外面は、前記取付け部が位置する側から前記入力部に向かって延びる第１縁と、前記第１縁につながり、かつ前記所定方向に視て前記取付け部から遠ざかる向きに凹む第２縁と、を含み、
   前記補強部材は、前記内面の一部である第１領域と、前記外面の一部であり、かつ前記第２縁を含む第２領域と、前記第１領域および前記第２縁につながる第３領域と、により規定される湾曲部を有し、
   前記湾曲部は、前記基部と、前記第１縁の一部を含み、かつ前記所定方向に対して直交する方向を面内方向とする仮想平面と、の間に位置するとともに、前記第１領域および前記第２領域の各々が曲面となるように湾曲しており、
   前記第３領域は、前記所定方向において前記仮想平面と前記取付け部との間に位置する平面であり、
   前記第３領域の法線方向は、前記所定方向に対して前記基部が位置する側に傾斜している、ロアアーム。
   

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