WO2013124971A1 - 車両用サスペンションアーム - Google Patents

Abstract

【課題】　鍛造や鋳造によらず、高い生産性にて製造することができる高剛性の湾曲した車両用サスペンションアームを提供する。 【解決手段】　対をなす第１プレート１０間に第２プレート２０をサンドイッチし、これらプレート１０，２０を相互に溶接接合したことを特徴とする。

Description

車両用サスペンションアーム

　本発明は、板材を重ね合わせて形成した車両用サスペンションアームに関する。

　一般に、車両用サスペンションアームは、車両の制御操作によりアクスル側から種々の力、つまり捩り力、引張り力、曲げ力あるいは圧縮力などが上下、左右、前後の方向から作用する。このような力に対しサスペンションアームが高剛性を発揮するには、力が作用する方向に伸延する直線的な形状にすることが好ましい。

　ところが、車両用サスペンションによっては、車体側の各種メンバーなどとの干渉を回避するため、大きく湾曲した形状にしなければならないこともある。このような湾曲形状にしたアームは、力が作用する両端部間に位置する本体部が、両端部を結ぶ軸線に対しオフセットした形状となっているので、前述した種々の力に対する剛性のないものとなりやすい。したがって、湾曲アームの製造に当たっては、本体部全体あるいは湾曲した部分が高剛性となるように所定のボリュームを有するものにし、この部分の断面積も大きくしなければならない。

　ところが、従来のサスペンションアームは、軽量化の要請もあって鋼板をプレス成形しており、外形形状は問題なく成形できるものの、本体部あるいは湾曲した部分に所望のボリュームを持たせることができない（例えば、下記特許文献１参照）。

　このため、湾曲アームの製造に当たっては、鍛造あるいは鋳造により鋼あるいはアルミニウム合金などを端部から中央部分にかけて次第に断面積が増大するように成形せざるを得ないというのが実情である。

特開２００２－２０５５２０号公報

　しかし、鍛造や鋳造による成形は、熱処理や機械加工を伴うことから、製造性若しくは生産性の面においてプレス成形より不利になってしまう。

　本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、鍛造や鋳造によらず、高い生産性にて製造することができる高剛性の湾曲した車両用サスペンションアームを提供することを目的とする。

　上記目的を達成する本発明に係る車両用サスペンションアームは、対をなす第１プレート間に第２プレートをサンドイッチし、これらプレートを相互に溶接接合したことを特徴とする。

　請求項１の発明によれば、対をなす第１プレート間に第２プレートをサンドイッチし、これらプレートを相互に溶接接合して湾曲形状の車両用サスペンションアームを形成したので、熱処理や機械加工を伴う鍛造や鋳造によらず、プレスや溶接によりシンプルな平板により高剛性のサスペンションアームを成形でき、高い生産性にて製造することができる。

　請求項２の発明によれば、第１プレートより短い第２プレートを用いて本体部を構成し、当該第２プレートの一端部と両第１プレートとの間に形成した空間部を塞ぐように補強部材を設け、この補強部材と前記第１プレートの内壁面とを溶接接合したので、車両用サスペンションアームの湾曲した部分の剛性を高めつつ端部の剛性も高めることができ、全体的に剛性の高いアームとなる。

　請求項３の発明によれば、両第１プレートの端板近傍領域を軸直角方向外方に向かって次第に拡開し、当該端板近傍領域に前記補強部材を設けたので、両第１プレートの端板が軸直角方向外方に拡がり、車体側あるいはアクスル側との連結に汎用性が高まり、作業性も向上する。

　請求項４の発明によれば、第１プレートの端板にカラー部材を溶接接合し、該カラー部材内に弾性ブッシュ及び軸部材を設け、この軸部材を介して前記車体側又はアクスル側と連結するようにしたので、サスペンションアームに捩り力が作用するとき、サスペンションアームの湾曲した部分への捩り力などをカラー部材及びその近傍である程度吸収し、その伝達を軽減することができる。

　請求項５の発明によれば、第１プレートの両端板間の間隔を、両第１プレート及び第２プレートを重ね合わせたときの厚さよりも大きくし、ヨーク状ブラケットに開設した通孔に挿通された軸部材を介して前記車体側又はアクスル側と連結するようにしたので、前記第１プレートの端部にカラー部材を取り付けることなく車体側あるいはアクスル側と連結することができ、部品点数の低減を図ることができる。

　請求項６の発明によれば、前記第１プレート及び第２プレートに面直角に通孔を開設し、前記第１プレートの端板近傍領域に前記通孔に向かって指向する通孔指向部を有するように構成したので、例えば、いわゆるドブ漬け塗装などを行う場合に、余剰塗料が補強ビードを伝わって通孔に流れ込むことになり、塗料のムダが防止でき、コスト的に有利となり、しかも補強ビードの形成により第１プレートの強度も向上する。

本発明の実施形態に係るサスペンションアームを使用したサスペンションの概略正面図である。 同サスペンションアームの正面図である。 同サスペンションアームの斜視図である。 同サスペンションアームの分解斜視図である。 図２の５－５線に沿う断面図である。 図２の６－６線に沿う断面図である。 図２の７－７線に沿う断面図である。

　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

　本実施形態に係るサスペンションは、図１に示すように、アッパーアーム１とロアアーム２とを有し、これらアーム１，２の一端は車体Ｂ側に連結され、他端はアクスルＡ側のナックル３にそれぞれ連結されている。なお、図中の符号「Ｓ」は車輪であり、「４」は車軸である。

　アッパーアーム１は、車両の前後方向に伸延するメンバー５との干渉を回避するため、両端部を結ぶ軸線Ｘに対し下方にオフセットした湾曲形状であり、ロアアーム２は直線的なロッドにより両端部間を連結するように構成されている。

　車両側において制動あるいは旋回などの操作が行われると、アーム１，２に対してはアクスルＡ側からナックル３を介して種々の力が上下、左右、前後の方向から作用することになる。

　この力に対し直線的なロアアーム２では、両端の支持構造をボールジョイントにするなど適宜選択すれば、これら力が軸線方向に作用させることができ、場合によっては軸線を中心にモーメントとして作用させることも可能で、比較的容易に対処できる。

　しかし、湾曲形状のアッパーアーム１は、両端の支持状態を適宜選択しても、中間部分で大きな捩り力、引張り力、曲げ力あるいは圧縮力などが作用することになるため、容易に対処できない。

　このため、本実施形態のアッパーアーム１では、湾曲部分を極めて高剛性に、左右両端部分は種々の力に応じてある程度変形可能となるようにしている。つまり、本実施形態のアッパーアーム１は、図１～３に示すように、車体Ｂ側に連結される連結部６、アクスル側に連結される連結部７、及び、両連結部６，７の間の湾曲形状をした本体部８を、長尺な一対の第１プレート１０間に、比較的短くかつ厚肉の第２プレート２０をサンドイッチすることにより、中央部は高剛性に、両端部はある程度変形可能なものとしている。

　さらに詳述する。一対の第１プレート１０は、全体的には、図２～４に示すように、湾曲形状にプレス成形された、肉厚ｔ１が比較的薄い熱延鋼板により構成されたもので、第１プレート１０の端部には連結部６，７が形成され、連結部６，７間の第１プレート１０の主要部と第２プレート２０とにより本体部８が形成されている。第２プレート２０は、第１プレート１０の長手方向長さＬ１より短い長手方向長さＬ２を有し、プレス成形された、肉厚ｔ２が比較的厚い熱延鋼板から構成されている。

　一方の連結部６は、両第１プレート１０の一方の端板１１に円弧状凹部１１ａ（図４参照）が形成され、ここに円筒状のカラー部材１２が溶接接合されている。カラー部材１２の内部には、図５に示すように、弾性体からなるブッシュ１３が設けられ、ブッシュ１３に挿通された中空軸１４が車体Ｂ側からのブラケット（不図示）などと連結されている。

　他方の連結部７は、図３に示すように、相互に所定長Ｗだけ離間された一対のヨーク状ブラケットとされた端板１５であり、ここに開設された通孔１６にピンＰが挿通され、ナックル３と連結されるようになっている。なお、ナックル３との連結はピンＰ以外にもボルト等の締結手段を用いて行ってもよい。

　本体部８は、図２～４に示すように、一対の第１プレート１０と、両第１プレート１０間に配置された第２プレート２０とから構成され、第２プレート２０が両第１プレート１０により挟持されたサンドイッチ構造とされている。

　第１プレート１０は、図４に示すように、端板１１，１５が一体的に形成されたプレス成形品であるが、重量の軽減を図るため、所定の大きさの通孔Ｏ１～Ｏ３が打ち抜き成形されている。また、図４，７に示すように、第１プレート１０の端板１５に近い部分１７（以下、端板近傍領域１７）には外方に膨出された補強ビード１８が形成されている。補強ビード１８は、端板近傍領域１７の剛性を高めるのみでなく、第１プレート１０の塗装時において、塗料溜めに、いわゆるドブ漬けしたとき、塗料が通孔Ｏ３あるいはＯ２に向かって流れやすくするために形成したものである。本実施形態に置いて補強ビード１８は通孔指向部に相当する。

　第２プレート２０は、外形が第１プレート１０と同じ円弧状に湾曲した形状であるが、長手方向の長さＬ２が第１プレート１０の長さＬ１より短く、一端部２０ａあるいは他端部２０ｂは、第１プレート１０における端板１１の近傍あるいは端板近傍領域１７の中間位置で終端している。

　したがって、第２プレート２０の他端部２０ｂと、両第１プレート１０の端板近傍領域１７とによって囲まれた部分は、両第１プレート１０の内部に空間部が生じることになる。このような空間部を形成すると、強度が低下することになるので、本実施形態では、空間部を塞ぐように両端板近傍領域１７間に補強部材２３を設け、これを第１プレート１０の内壁面と溶接接合している。

　ただし、両端板１５は相互に所定長Ｗだけ離間させる必要がある。したがって、両第１プレート１０における第２プレート２０の一端部に対応する位置から両第１プレート１０の端板１５に至る第１プレート１０の端板近傍領域１７を軸直角方向外方に向かって次第に拡開し、第１プレート１０の両端板近傍領域１７を末広がりとし、この末広がり形状に合致するように、補強部材２３も上下の三角形状板材２３ａを連結板２３ｂにより連結した構成となっている。

　第１プレート１０や第２プレート２０の鋼板は、具体的に例示すれば、アッパーアーム１に要求される強度条件にもよるが、両第１プレート１０として肉厚ｔ１が３ｍｍ～４ｍｍの熱延鋼板を使用する場合には、第２プレート２０は、肉厚ｔ２が８ｍｍ～９ｍｍの圧延鋼板を使用することが好ましい。

　両第１プレート１０と第２プレート２０の相互間の連結は、両者にそれぞれ凹部と凸部を形成して構造的に一体的に連結したりあるいはボルトなどの他の部材を用いて連結してもよいが、本実施形態では、湾曲している部分の腹面側若しくは背面側のいずれか一方若しくは両方を溶接することにより一体的に接合している。溶接により３枚の板材を一体的に接合すると、強度的に優れたものとなるのみでなく、サスペンション組み立て時に作業的に容易となり、好ましい。

　次に作用を説明する。

　まず、湾曲形状のアッパーアーム１を製造する場合は、薄肉の熱延鋼板をプレス成形し、端板１１，１５間が湾曲形状で、ここに通孔Ｏ１～Ｏ３及び補強ビード１８が形成された一対の第１プレート１０を形成する。また、厚肉の熱延鋼板を湾曲形状にプレス成形して第２プレート２０も形成する。

　そして、両第１プレート１０により第２プレート２０をサンドイッチした状態で３者を溶接接合する。３者が一体化すると、一方の端板１１の円弧状凹部１１ａにカラー部材１２を溶接する。また、他方の端板１の端板近傍領域１７間に補強部材２３を設け、第１プレート１０の内壁面と溶接接合する。

　このようにプレスや溶接によりシンプルな平板によりアッパーアーム１を成形できるので、鍛造や鋳造により製造する場合のように、熱処理や機械加工を伴うことがなく、高い生産性にて製造することができる。

　この後、アッパーアーム１の連結部７側に開設された通孔１６にフックなどを通し、吊り下げた状態で、さび止め塗料などが貯溜されている塗料溜めにドブ漬けする。この場合、塗料は、端板近傍領域１７の補強ビード１８にガイドされ、通孔Ｏ３あるいはＯ２に流れ、両端板近傍領域１７内の空間部に溜まることはない。

　塗装が完了すると、カラー部材１２にブッシュ１３や中空軸１４を取り付けると、アッパーアーム１が完成する。

　本実施形態のアッパーアーム１は、カラー部材１２の中空軸１４を車体Ｂ側と連結し、ピンＰをアクスルＡ側のナックル３に連結することにより車載する。

　車両走行中、制動あるいは旋回する操作が行われると、アッパーアーム１に対してはアクスルＡ側からナックル３を介して種々の力が上下、左右、前後の方向から作用し、アッパーアーム１の湾曲している中央部分に圧縮力や引張力のみでなく捩り力などが作用する。

　圧縮力や引張力は、中空軸１４やピンＰからアッパーアーム１の湾曲している部分の中央に直接的に作用したり、あるいはモーメントとして作用する。しかし、本実施形態のアッパーアーム１は、第１プレート１０及び第２プレート２０の中央部分は幅Ｈが端部よりも大きくなっており、しかも厚肉で高剛性の第２プレート２０が存在しているので、これら力やモーメントに対抗することができる。

　また、捩り力は、例えば、連結部７に前後方向から作用する力によりアッパーアーム１の湾曲している中央部分に集中的に作用するが、これに対しても厚肉で高剛性の第２プレート２０が対抗することになる。

　本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施形態は、両第１プレート１０を個々独立にプレス成形しているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、両者一括してプレス成形し、中央から折り曲げるように構成し、この折り曲げ時に第２プレート２０をサンドイッチしてもよい。

　また、前述の実施形態は、一方の連結部６にカラー部材１２を溶接接合し、他方の連結部７は一対のヨーク状ブラケットとしているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、両連結部ともカラー部材１２あるいはヨーク状ブラケットとしてもよい。

　本発明は、鍛造や鋳造によらず、高い生産性にて製造することができる高剛性の湾曲した車両用サスペンションアームに好適に利用できる。

６，７　連結部、
８　本体部、
１０　第１プレート、
１１、１５　端板、
１１ａ　円弧状凹部、
１２　カラー部材、
１３　ブッシュ、
１４　軸部材、
１６　通孔、
１７　端板近傍領域、
１８　補強ビード、
２０　第２プレート、
２３　補強部材、
Ａ　アクスル、
Ｂ　車体、
Ｏ１～Ｏ３　通孔、
Ｐ　ピン、
ｔ１　第１プレートの肉厚、
ｔ２　第２プレートの肉厚、
Ｗ　間隔。

Claims (6)

1. 　車体側に連結される一方の連結部とアクスル側に連結される他方の連結部との間の本体部が全体的に若しくは一部が湾曲形状とされた車両用サスペンションアームであって、
   　前記本体部は、プレス成形されかつ相互に離間して対向配置された少なくとも一対の第１プレートと、当該両第１プレート間に配置されかつ前記両第１プレートの内壁面の少なくとも一部と密着するように該両第１プレートによりサンドイッチされた第２プレートと、を有し、
   　前記第２プレートの腹面側若しくは背面側のいずれか一方若しくは両方を前記第１プレートと相互に溶接接合したことを特徴とする車両用サスペンションアーム。
2. 　前記本体部は、長手方向長さが前記第１プレートより短い前記第２プレートを有し、当該第２プレートの一端部と前記両第１プレートとの間に生じた空間部に、当該空間部を塞ぐように補強部材を設け、当該補強部材と前記第１プレートの内壁面とを溶接接合したことを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンションアーム。
3. 　前記本体部は、前記両第１プレートにおける前記第２プレートの一端部に対応する位置から当該両第１プレートの端板に至る第１プレートの端板近傍領域を軸直角方向外方に向かって次第に拡開し、当該第１プレートの端板近傍領域に前記補強部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車両用サスペンションアーム。
4. 　前記第１プレートは、少なくとも一方の端板にカラー部材を溶接接合し、該カラー部材内に弾性体よりなるブッシュを設けると共に、当該ブッシュに挿通された軸部材を介して前記車体側又はアクスル側と連結するようにしたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用サスペンションアーム。
5. 　前記第１プレートは、少なくとも他方の端板間の間隔を、相互に重ね合わせた前記両第１プレートと前記第２プレートの厚さよりも大きくし、該端板に開設した通孔に挿通された軸部材を介して前記車体側又はアクスル側と連結するようにしたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用サスペンションアーム。
6. 　前記本体部は、前記第１プレート及び第２プレートに面直角に開設された通孔を有し、前記第１プレートの端板近傍領域に前記通孔に向かって指向する通孔指向部を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用サスペンションアーム。

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