JP6014384B2 - 車両用サスペンションアーム - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられるサスペンション装置を構成する車両用サスペンションアームに関するものである。

従来より、車両前部に取り付けられるサスペンションアームとして、例えば特許文献１、２に開示されているように平面視でＬ字に近い形状のＬ型サスペンションアームが知られている。図４に示すように、サスペンションアーム１００の車両前側及び後側には、それぞれ車体に取り付けられる前側取付部１０１及び後側取付部１０２が設けられている。前側取付部１０１及び後側取付部１０２は、前側ブッシュジョイント１０３及び後側ブッシュジョイント１０４を介して車体に取り付けられる。また、サスペンションアーム１００の車幅方向外側には、車輪を支持する車輪支持部１０５が設けられている。

前側ブッシュジョイント１０３は、その中心軸が前後方向に延びる姿勢で取り付けられるので、サスペンションアーム１００における前側ブッシュジョイント１０３の近傍には、前側ブッシュジョイント１０３をよけるように車幅方向外側に向けて湾曲した湾曲部１０６が設けられることになる。

また、特許文献１、２には、サスペンションアームを１枚のプレス材で構成することが開示されており、また、特許文献１には、アッパとロアとの２枚のプレス材を組み合わせて構成することも開示されている。

特開平８−３３２８２０号公報 特開２００２−２０５５２０号公報

図５に示すように、アッパ材１０７とロア材１０８との２枚のプレス材を組み合わせてサスペンションアーム１００を構成する場合、閉断面を形成するためにアッパ材１０７を下に折り曲げ、ロア材１０８を上に折り曲げて両部材を溶接する必要がある。そして、上述したようにサスペンションアーム１００には前側取付部１０１の近傍に車幅方向外側に湾曲する湾曲部１０６が形成されることになる。この湾曲部１０６の形状と、上記溶接部分の上下方向の折り曲げ形状とが重なって３次元形状の成形部分ができる。

一方、近年、車両の重量軽減の要求が強く、サスペンションアームについても軽量化が求められている。サスペンションアームの軽量化の手法としては、いわゆるハイテン材と呼ばれる高張力鋼板を使用して板材の薄肉化を図ることが考えられる。

しかしながら、高張力鋼板は普通鋼板に比べて成形性に劣るので、高張力鋼板を使用して上記湾曲部１０６と溶接部分の上下方向の折り曲げとを３次元形状にプレス成形しようとすると、高張力鋼板に割れが発生する懸念がある。

高張力鋼板が割れないようにするには、湾曲部１０６の湾曲度合いを緩くすればよいのであるが、前側ブッシュジョイント１０３及び後側ブッシュジョイント１０４の位置は車体構造の制約を受けて変えることができないので、図４に仮想線で示すように湾曲部１０６を車幅方向外側に向けて大きく湾曲させる必要が生じる。こうすると、サスペンションアームのＶ−Ｖ線における断面積が減少して強度不足を招く結果となる。

また、高張力鋼板が割れないようにする別の方法としては、図５に示す溶接部分の上下方向の折り曲げ高さＨを低くする方法がある。ところが、折り曲げ高さＨを低くするとアッパ材１０７とロア材１０８との間に隙間が形成されて溶接できなくなり、ひいては強度不足を招く結果となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の部材からなるサスペンションアームに湾曲部があっても、断面積を減少させることなく、かつ、複数の部材を広範囲に亘って確実に溶接できるようにしてサスペンションアームの強度を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、高張力鋼板と普通鋼板とを適切に組み合わせてサスペンションアームを構成することで、きつい湾曲部の成形を可能にしながら、折り曲げ高さを十分に確保できるようにした。

第１の発明は、車体に揺動可能に取り付けられる車両用サスペンションアームにおいて、
車体に取り付けられる取付部を有するとともに、該取付部の近傍に車幅方向外側に湾曲する湾曲部が形成されており、
高張力鋼板をプレス成形してなる第１部材と、
普通鋼板をプレス成形してなる第２部材とを備え、
上記第２部材には、上記第１部材側へ折り曲げられて該第１部材に溶接される縦板部が上記湾曲部の形成範囲に亘って形成され、該縦板部の縁部は上記第１部材に突き当てられた状態で溶接されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１部材を高張力鋼板としたことで、強度を確保しながら薄肉にして高強度のサスペンションアームを軽量にすることが可能になる。

そして、第２部材には、サスペンションアームの湾曲部の形成範囲に亘って折り曲げた縦板部を形成している。この第２部材は普通鋼板であるため、湾曲部と、溶接部分の上下方向の折り曲げとが重なる三次元形状をプレス成形しても割れ等が発生しにくく、第１部材との溶接範囲を十分に広く確保することが可能になる。

さらに、第２部材の縦板部を第１部材に溶接したことで、高張力鋼板である第１部材には湾曲部のみを設ければ済む。よって、きつい湾曲部を成形しても第１部材に割れ等が発生しなくなる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記第１部材には、上記第２部材の縦板部が溶接される部位よりも外方へ延出した延出部が形成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１部材の縁部よりも内側に第２部材の縦板部が溶接されることになるので、サスペンションアームに外力が加わった際の発生応力を第２部材の面方向に分散させることが可能になる。そのため、亀裂の発生起因部となりやすい、第１部材と第２部材との溶接部に応力集中を起こさなくなる。

第１の発明によれば、高張力鋼板をプレス成形してなる第１部材と、普通鋼板をプレス成形してなる第２部材とを組み合わせてサスペンションアームを構成し、第２部材には、第１部材に溶接される縦板部を、サスペンションアームの湾曲部の形成範囲に亘って形成している。これにより、サスペンションアームにきつい湾曲部があっても、断面積を減少させることなく、かつ、第１部材と第２部材とを広範囲に亘って確実に溶接でき、高い強度を得ることができる。

第２の発明によれば、第１部材に、第２部材の縦板部の溶接部位よりも外方へ延出した延出部を形成したので、応力を第２部材の面方向に分散させて最大応力値を低下させることができ、サスペンションアームの耐久性を向上できる。

本発明の実施形態にかかるサスペンションアームの平面図である。 図１におけるII−II線断面図である。 図２に示す矢印方向から見たサスペンションアームの一部を示す斜視図である。 従来のサスペンションアームの平面図である。 図４のV−V線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる車両用サスペンションアーム１の平面図である。このサスペンションアーム１は、自動車等の車両に設けられるフロントサスペンション装置の一構成部材であるロアアームとして用いられるものである。従って、サスペンションアーム１は、車両の前部において下部に取り付けられる。

この実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」というものとする。

サスペンションアーム１は、前後方向に沿って延びる水平部２と、水平部２の前側から車幅方向外側へ延びるアーム部３とが一体に成形されたものである。水平部２の前部には、車体に取り付けられる前側取付部４が設けられ、また、水平部２の後部には、車体に取り付けられる後側取付部５が設けられている。前側取付部４には、前側ブッシュジョイント１０が固定されるようになっている。前側ブッシュジョイント１０は、図示しないが、筒状のゴムブッシュと、ゴムブッシュが嵌入する鋼製のブッシュパイプとを有している。前側ブッシュジョイント１０は、その中心軸が前後方向に延びる姿勢で前側取付部４に固定されるようになっている。一方、後側取付部５には、同様にゴムブッシュとブッシュパイプとを有する後側ブッシュジョイント１１が固定されるようになっている。サスペンションアーム１は、前側ブッシュジョイント１０及び後側ブッシュジョイント１１を介してアーム部３が上下方向に揺動可能に車体に取り付けられる。

また、アーム部３の先端部には、車輪を支持する車輪支持部１３が設けられている。車輪支持部１３には、図示しないボールジョイントが固定されるようになっている。

サスペンションアーム１の車幅方向外側の縁部は、平面視で水平部２とアーム部３とが滑らかに連続するように緩く湾曲している。一方、サスペンションアーム１の前側取付部４近傍には、車幅方向内側の縁部に、車幅方向外側に向けて湾曲する湾曲部１５が設けられている。また、水平部２とアーム部３との境界部分には、工具が挿通する工具挿通孔１７が上下方向に貫通するように形成されている。工具挿通孔１７は略円形であり、サスペンションアーム１の幅方向略中央部に位置している。

また、サスペンションアーム１の水平部２の上面には凹部１８が形成され、アーム部３の上面には凹部１９が形成されている。

図２に示すように、サスペンションアーム１はアッパ材（第１部材）２０とロア材（第２部材）３０とを備えており、これらアッパ材２０及びロア材３０は溶接により一体化されている。アッパ材２０は、高張力鋼板をプレス成形してなるものであり、ロア材３０は、普通鋼板をプレス成形してなるものである。普通鋼板とは、引張強さが２７０ＭＰａ以上５９０ＭＰａ以下の鋼板である。一方、高張力鋼板とは、普通鋼板よりも引張強さが強い鋼板であり、この実施形態では、引張強さが７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板を使用している。いわゆる超高張力鋼板も本発明の高張力鋼板の一種である。また、高張力鋼板の引張強さは７８０ＭＰａ未満であってもよい。

アッパ材２０は、平面視で、サスペンションアーム１の平面形状に対応するように全体として湾曲している。このアッパ材２０における水平部２を構成する部位は、略前後方向に延びている。図３に示すように、アッパ材２０の車幅方向内側の前部には、前側取付部４の上側部分を構成する上側取付板４ａが車幅方向内側へ延びるように形成されている。この上側取付板４ａの下面に前側ブッシュジョイント１０の外面が溶接されるようになっている。

アッパ材２０の車幅方向内側の上側取付部４ａよりも後側の縁部は、車幅方向外側に湾曲した湾曲縁部２０ａであり、上記湾曲部１５を構成している。湾曲縁部２０ａよりも後側には、後側へ向かって略真っ直ぐに延びる直線縁部２０ｂが形成されている。

アッパ材２０の下面における湾曲縁部２０ａ及び直線縁部２０ｂよりも面方向内側にロア材３０が溶接されるようになっている。従って、アッパ材２０には、ロア材３０が溶接される部位よりも外方へ延出した延出部２３が形成されることになる。

また、アッパ材２０のアーム部３を構成する部位は車幅方向に延びている。図１に示すように、アッパ材２０の前縁部２０ｃは緩やかに湾曲している。図３に示すように、アッパ材２０の前縁部２０ｃには、下方向に折り曲げられた第１アッパ側縦板部２３が形成されている。

また、アッパ材２０の中央部近傍には、工具挿通孔１７を構成するアッパ側貫通孔２４が形成されている。このアッパ側貫通孔２４はバーリング処理されている。

図１に示すように、アッパ材２０の車幅方向外側の縁部２０ｄは、車幅方向内側に向かって湾曲縁部２０ａよりも緩く湾曲している。図２に示すように、この外側縁部２０ｄには、下方向に折り曲げられた第２アッパ側縦板部２５が形成されている。

ロア材３０も、アッパ材２０と同様に、平面視でサスペンションアーム１の平面形状に対応するように全体として湾曲している。このロア材３０における水平部２を構成する部位は、略前後方向に延びている。図３に示すように、ロア材３０の車幅方向内側の前部には、前側取付部４の下側部分を構成する下側取付板４ｂが上記上側取付板４ａから下方に離れた状態で車幅方向内側へ延びるように形成されている。この下側取付板４ｂの上面に前側ブッシュジョイント１０の外面が溶接されるようになっている。つまり、前側ブッシュジョイント１０は、上側取付板４ａ及び下側取付板４ｂにより上下方向に挟まれている。

ロア材３０の車幅方向内側の下側取付部４ｂよりも後側の縁部は、車幅方向外側に湾曲した湾曲縁部３０ａであり、上記アッパ材２０の湾曲縁部２０ａと共に上記湾曲部１５を構成している。湾曲縁部３０ａよりも後側には、後側へ向かって略真っ直ぐに延びる直線縁部３０ｂが形成されている。

ロア材３０の湾曲縁部３０ａ及び直線縁部３０ｂには、上方向に折り曲げられたロア側縦板部３２が湾曲縁部３０ａから直線縁部３０ｂに亘って連続して形成されている。図２に示すように、このロア側縦板部３２の上縁は、アッパ材２０の下面に突き当てられた状態で溶接される。溶接部位を符号Ａで示す。つまり、ロア材３０には、上方へ折り曲げられてアッパ材２０の下面に溶接されるロア側縦板部３２が湾曲部１５の形成範囲（湾曲縁部３０ａの範囲）に亘って形成されている。

また、ロア材３０のアーム部３を構成する部位は、アッパ材２０と同様に車幅方向に延びている。ロア材３０の前縁部は緩やかに湾曲している。ロア材３０の前縁部は、アッパ材２０の第１アッパ側縦板部２３の側面に突き当てられた状態で溶接される。

また、ロア材３０の中央部近傍には、工具挿通孔１７を構成するロア側貫通孔３４が上記アッパ側貫通孔２４と一致するように形成されている。

次に、上記のように構成されたサスペンションアーム１の製造要領について説明する。

まず、アッパ材２０及びロア材３０をプレス成形法を用いて得る。アッパ材２０は高張力鋼板であるため、ロア材３０よりも成形性が悪く、割れ等が発生し易いが、この実施形態では、割れが発生しないように各部の形状設定をしている。

すなわち、サスペンションアーム１の湾曲部１５はきつく湾曲しているが、アッパ材２０における湾曲部１５に対応する部分である湾曲縁部２０ａには、上下方向に延びる縦板部を形成していない。従って、アッパ材２０の湾曲縁部２０ａはプレス加工時にトリムのみで済み、割れが発生しない。また、アッパ材２０の前縁部２０ｃの湾曲度合いは湾曲部１５に比べて緩やかであるため、前縁部２０ｃに形成する第１アッパ側縦板部２３に割れは発生しない。さらに、アッパ材２０の外側縁部２０ｄの湾曲度合いも湾曲部１５に比べて緩やかであるため、外側縁部２０ｄに形成する第２アッパ側縦板部２５にも割れは発生しない。

ロア材３０は引張強さがアッパ材２０に比べて低い普通鋼板であるため、湾曲度合いがきつい湾曲縁部３０ａに、上下方向に延びるロア側縦板部３２を形成しても割れが発生しない。

このようにサスペンションアーム１の前側取付部４の後側に湾曲度合いのきつい湾曲部１５を形成しても、アッパ材２０とロア材３０とをその湾曲部１５において溶接して閉断面を形成できる。これにより、図４に仮想線で示すように緩い湾曲部としなくて済むので、サスペンションアーム１の幅を広くして断面積を広く確保できる。

さらに、ロア材３０の広い範囲にロア側縦板部３２を形成してアッパ材２０に溶接することができるので、アッパ材２０とロア材３０との溶接範囲を十分に広く確保することが可能になる。

上記のようにして得られたサスペンションアーム１が使用状態にある場合には、サスペンションアーム１の水平部２が車体に取り付けられる。車輪支持部１３に対して特に前後方向の外力が作用した場合には、工具挿通孔１７が形成されている部分の変形が問題となるが、この実施形態では、湾曲部１５をきつくしてサスペンションアーム１における工具挿通孔１７が形成されている部分の断面積を広くしているので、高い強度を確保できる。

また、サスペンションアーム１に作用する外力によってアッパ材２０及びロア材３０のの溶接部分Ａに応力が発生する。このとき、ロア材３０のロア側縦板部３２が溶接される部位よりも外方へ延出した延出部２３をアッパ材２０に形成しているので、ロア材３０のロア側縦板部３２がアッパ材２０の湾曲縁部２０ａ及び直線縁部２０ｂよりも内側（面方向内側）に溶接されている。この構造により、発生応力はロア材３０の面方向に分散されることになる。

以上説明したように、この実施形態にかかる車両用サスペンションアーム１は、高張力鋼板をプレス成形してなるアッパ材２０と、普通鋼板をプレス成形してなるロア材３０とを組み合わせてサスペンションアーム１を構成し、ロア材３０には、上方へ折り曲げられてアッパ材２０の下面に溶接されるロア側縦板部３２を、サスペンションアーム１の湾曲部１５の形成範囲に亘って形成している。これにより、サスペンションアーム１にきつい湾曲部１５があっても、湾曲部１５に対応する部分の断面積を減少させることなく、かつ、アッパ材２０とロア材３０とを広範囲に亘って確実に溶接でき、高い強度を得ることができる。

また、アッパ材２０に、ロア材３０のロア側縦板部３２の溶接部位よりも外方へ延出した延出部２３を形成したので、発生応力をロア材３０の面方向に分散させることが可能になる。そのため、亀裂の発生起因部となりやすい、アッパ材２０とロア材３０との溶接部分Ａに応力集中を起こさなくなる。よって、最大応力値を低下させることができ、その結果、サスペンションアーム１の耐久性を向上できる。

尚、アッパ材２０は高張力鋼板であればよく、引張強さは特に限定されないが、７８０ＭＰａ以上が好ましい。

また、上記実施形態では、アッパ材２０を高張力鋼板とし、ロア材３０を普通鋼板としているが、これに限らず、アッパ材２０を普通鋼板とし、ロア材３０を高張力鋼板としてもよい。この場合、サスペンションアーム１の断面が上記した形状と上下方向で反対になるように各部材を成形すればよい。

以上説明したように、本発明にかかる車両用サスペンションアームは、例えばフロントロアアームとして使用することができる。

１ 車両用サスペンションアーム
２ 水平部
３ アーム部
４ 前側取付部
５ 後側取付部
１５ 湾曲部
２０ アッパ材
２３ 延出部
３０ ロア材
３２ ロア側縦板部
Ａ 溶接部

Claims (2)

1. 車体に揺動可能に取り付けられる車両用サスペンションアームにおいて、
   車体に取り付けられる取付部を有するとともに、該取付部の近傍に車幅方向外側に湾曲する湾曲部が形成されており、
   高張力鋼板をプレス成形してなる第１部材と、
   普通鋼板をプレス成形してなる第２部材とを備え、
   上記第２部材には、上記第１部材側へ折り曲げられて該第１部材に溶接される縦板部が上記湾曲部の形成範囲に亘って形成され、該縦板部の縁部は上記第１部材に突き当てられた状態で溶接されていることを特徴とする車両用サスペンションアーム。
2. 請求項１に記載の車両用サスペンションアームにおいて、
   上記第１部材には、上記第２部材の縦板部が溶接される部位よりも外方へ延出した延出部が形成されていることを特徴とする車両用サスペンションアーム。

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