JP2015137037A - Vehicle lower arm and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のロアアームおよびその製造方法に関し、詳しくは、ホイール側取付部を有するアーム部と、車体側取付部を有する基部とを備え、上記アーム部に、複数の孔と、これらの孔の両側を画成する複数のリブとを設けた車両のロアアームおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a lower arm of a vehicle and a method for manufacturing the same, and more specifically, includes an arm portion having a wheel side attachment portion and a base portion having a vehicle body side attachment portion, and the arm portion has a plurality of holes and these holes. The present invention relates to a lower arm of a vehicle provided with a plurality of ribs defining both sides of the vehicle and a method for manufacturing the same.
従来より、一端にホイール側取付部１０１ａを有するアーム部１０１ｂを備え、他端に車体前側締結部１０１ｃと車体後側締結部１０１ｄを有する基部１０１ｅを備えた車両のフロントロアアーム１０１がある（図９〜図１１参照）。このような従来のフロントロアアーム１０１は、比較的安価である鋼板を用いて、その基部１０１ｅとアーム部１０１ｂが一体的に車体上下方向にプレス成形される。プレス成形されたフロントロアアーム１０１の基部１０１ｅの車体前側締結部１０１ｃには筒状の鋼管部材１０１ｆが溶着され、該鋼管部材にフロントサスペンションフレーム１０２と締結するためのブッシュ１０３が車体前後方向に向けて圧入される。また、フロントロアアーム１０１の基部１０１ｅの車体後側締結部１０１ｄの孔１０１ｇには、車体上下方向に向けてブッシュ１０４が圧入される。これにより、フロントロアアーム１０１は、ブッシュ１０４，１０５を介して２箇所でフロントサスペンションフレーム１０２に支持される。他方、フロントロアアーム１０１のアーム部１０１ｂのホイール側取付部１０１ａの孔１０１ｈには、ステアリングナックル１０５と締結するためのブッシュ１０６が圧入される。フロントロアアーム１０１は、ブッシュ１０６を介して１箇所でステアリングナックル１０５を支持する。このように、フロントロアアーム１０１は、フロントサスペンションフレーム１０２とステアリングナックル１０５をつなぐ役目をする。ステアリングナックル１０５にはタイヤ１０７が取付けられる。これにより、フロントロアアーム１０１はタイヤ１０７からステアリングナックル１０３を介して車体上下左右前後方向の荷重を受ける。
Conventionally, there is a front
近年、軽量化のためフロントロアアームをアルミ鋳造やアルミ鍛造で製造する方法などが提案されているが、アルミニウム合金は鋼板よりも高価であるため、このままアルミニウム合金を用いてフロントロアアームを製作すると、部品のコストが向上してしまう不具合がある。また、フロントロアアーム部品のアルミ化を図る場合には、とくに市場の要求から、材料費アップに伴うコストアップを極力抑える必要がある。それ故、低コストでフロントロアアームをアルミ化する方法として、鍛造および鋳造よりも製造コストの安い、アルミ押出し材で製造する押出成形方法が提案されている。このような押出成形技術を用いてサスペンションアームを形成する技術が特許文献１〜特許文献３に開示されている。
特許文献１には、複数の孔が設けられ、タイヤが取り付けられる側のアーム部にリブが１つ設けられ、該アーム部に曲げ加工がされていないロアアームが開示されている。
特許文献２には、複数の孔が設けられ、タイヤが取り付けられる側の中実部分が曲げ加工されたロアアームが開示されている。
特許文献３には、車体上方から平面的にみて、タイヤが取り付けられる側のアーム部に孔が無く、車体側の基部には三角形状の複数の孔が形成され、しかも、アーム部が棒状に形成されたロアアームが開示されている。
In recent years, methods for manufacturing the front lower arm by aluminum casting or aluminum forging have been proposed for weight reduction, but aluminum alloy is more expensive than steel plate, so if the front lower arm is made using aluminum alloy as it is, the parts There is a problem that the cost is improved. When aluminum is used for the front lower arm parts, it is necessary to suppress the cost increase accompanying the increase in material cost as much as possible, especially from the market demand. Therefore, as a method for aluminizing the front lower arm at a low cost, an extrusion molding method that uses an extruded aluminum material that has a lower manufacturing cost than forging and casting has been proposed. Patent Documents 1 to 3 disclose a technique for forming a suspension arm using such an extrusion technique.
Patent Document 1 discloses a lower arm in which a plurality of holes are provided, one rib is provided in an arm portion on the side where a tire is attached, and the arm portion is not bent.
Patent Document 2 discloses a lower arm in which a plurality of holes are provided and a solid part on a side where a tire is attached is bent.
In Patent Document 3, when viewed from above the vehicle body, there is no hole in the arm portion on the side where the tire is attached, a plurality of triangular holes are formed in the base portion on the vehicle body side, and the arm portion is in a rod shape. A formed lower arm is disclosed.
ところで、ロアアームに要求される強度や剛性等の性能を満足しつつ、かつ、軽量化を達成するためには、複数の孔と、強度や剛性を補強するためのリブとを有する構成とすることが好ましい。また、ロアアームのアーム部は、他の部品との干渉を避けて、ステアリングナックルとの締結面の角度を確保するために湾曲させる必要がある。
しかしながら、特許文献１に記載の構造では、ロアアームのアーム部に１つの孔と１つのリブが設けられているだけなので、例えば周辺部品の形状変更やレイアウト変更等の仕様変更に伴ってアーム部の車体幅方向の長さを長く設定したい場合には、該ロアアームに発生する曲げモーメントが大きくなることから発生する応力も大きくなるため、強度不足となり、破損することが懸念される。このため、上記仕様変更へ対応するには、ロアアームの外周形状の変更や車体上下方向の板厚を増す等の大規模な変更が必要となり、車体の重量増をきたす不具合がある。このため、特許文献１に記載のロアアームでは、幅広い車種へ対応することができない欠点がある。
また、特許文献２に記載のロアアームでは、孔が設けられていない中実部分を有し、この中実部分を湾曲させる構成であるため、重量が増加し、材料費が嵩むとともに、曲げ成形の際には大きな変形荷重を必要とする欠点がある。
さらに、特許文献３に記載のロアアームでは、ロアアームのアーム部に相当する部位は、棒状に形成され、軽量化のための孔が車体前後方向に開口するように形成されていることから、車体上下方向の荷重に対しては強いが、車体前後方向およびねじれに対して強度不足になる欠点がある。また、アーム部ではない基部側にリブをトラス状に設けた構成とし、その車体前後方向の強度、剛性を効率よく確保するようにしているが、それらの補強リブと補強リブの間の角部の曲率が大きいため、この角部で応力集中が起こり易く、構造上好ましくない。
By the way, in order to achieve the weight reduction while satisfying the performance required for the lower arm, such as strength and rigidity, it is configured to have a plurality of holes and ribs for reinforcing the strength and rigidity. Is preferred. Further, it is necessary to bend the arm portion of the lower arm in order to avoid interference with other parts and to secure the angle of the fastening surface with the steering knuckle.
However, in the structure described in Patent Document 1, since only one hole and one rib are provided in the arm portion of the lower arm, the arm portion of the lower arm is accompanied by a specification change such as a shape change or layout change of peripheral parts. When it is desired to set the length in the vehicle body width direction to be long, since the bending moment generated in the lower arm is increased, the generated stress is also increased. For this reason, in order to cope with the above-mentioned specification change, a large-scale change such as a change in the outer peripheral shape of the lower arm or an increase in the thickness of the vehicle body in the vertical direction is required, resulting in a problem of increasing the weight of the vehicle body. For this reason, the lower arm described in Patent Document 1 has a drawback that it cannot cope with a wide range of vehicle types.
In addition, the lower arm described in Patent Document 2 has a solid part that is not provided with a hole, and is configured to bend the solid part. Therefore, the weight increases, the material cost increases, and bending molding is performed. In some cases, there is a drawback of requiring a large deformation load.
Furthermore, in the lower arm described in Patent Document 3, the portion corresponding to the arm portion of the lower arm is formed in a rod shape, and a hole for weight reduction is formed so as to open in the longitudinal direction of the vehicle body. Although it is strong against the load in the direction, there is a drawback that the strength is insufficient with respect to the longitudinal direction and torsion of the vehicle body. In addition, the truss-like ribs are provided on the base side that is not the arm part, and the strength and rigidity in the longitudinal direction of the vehicle body are efficiently secured, but the corners between the reinforcing ribs and the reinforcing ribs Since this curvature is large, stress concentration tends to occur at this corner, which is not preferable in terms of structure.
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、アーム部の曲げ成形による残留応力をできる限り小さくでき、車両の走行時にタイヤから入力される荷重に起因して生じる応力集中を少なくすることができ、タイヤから入力される車体の上下方向のみならず、その前後左右方向の荷重およびねじれに対する強度を高めることができ、幅広い車種に対応することができる車両のロアアームおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is to reduce the residual stress due to bending of the arm portion as much as possible, and stress concentration caused by the load input from the tire during traveling of the vehicle Lower arm of the vehicle that can increase the strength against not only the vertical direction of the vehicle body input from the tire but also the load and torsion in the front-rear and left-right directions, and can handle a wide range of vehicle types and its manufacture It is to provide a method.
本発明では、上記課題を解決するため、ホイール側取付部を有するアーム部と、車体側取付部を有する基部とを備え、上記アーム部に、その車体前方側縁部と車体後方側縁部との間に渡って複数のリブを設けるとともに、該複数のリブによって両側が画成された複数の孔を設けた車両のロアアームにおいて、上記複数の孔のうち少なくとも１つの孔を略台形状に形成し、該台形状の孔の上記車体前方側縁部側または車体後方側縁部側のいずれか一方を上底とし、上記台形状の孔の上記車体前方側縁部側または車体後方側縁部側のいずれか他方を下底とし、上記略台形状の孔の両側に位置するリブを平面的にみて斜めに形成した構成としている。
本発明では、上記アーム部を車体下方へ向けて湾曲させ、この曲げ成形の中心を上記台形状の孔の上底および下底に重ねた構成としている。
本発明では、上記複数の孔の面積を等しくした構成としている。
本発明では、断面が押出方向に延びる複数の長孔を有するロアアームブロックを押出成形により形成する押出成形工程と、上記ロアアームブロックを押出方向に直交する面で等幅に切断して、ホイール側取付部を有するアーム部と車体側取付部を有する基部とを備えたロアアームを形成する切断工程とから成り、上記切断に伴って上記複数の長孔から複数の孔とこれらの孔の両側を画成する複数のリブを形成し、該複数の孔のうち少なくとも１つの孔を略台形状に形成し、該台形状の孔の上記アーム部の車体前方側縁部側または車体後方側縁部側を上底とし、上記台形状の孔の上記車体後方側縁部側または上記車体前方側縁部側を下底とし、上記略台形状の孔の両側に位置するリブを平面的にみて斜めに形成するようにしている。
本発明では、上記アーム部を車体下方へ向けて湾曲させ、このとき、この曲げ成形の中心を上記台形状の孔の上底および下底に重ねて曲げ加工する曲げ工程をさらに有している。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes an arm portion having a wheel side mounting portion and a base portion having a vehicle body side mounting portion, and the arm portion includes a vehicle body front side edge portion and a vehicle body rear side edge portion. In the lower arm of a vehicle provided with a plurality of ribs and a plurality of holes defined on both sides by the plurality of ribs, at least one of the plurality of holes is formed in a substantially trapezoidal shape. And either the vehicle body front side edge side or the vehicle body rear side edge side of the trapezoidal hole is the upper bottom, and the vehicle body front side edge side or vehicle body rear side edge of the trapezoidal hole One of the other sides is the bottom, and the ribs located on both sides of the substantially trapezoidal hole are formed obliquely when viewed in plan.
In the present invention, the arm portion is bent toward the lower side of the vehicle body, and the center of the bending is overlaid on the upper and lower bases of the trapezoidal hole.
In the present invention, the areas of the plurality of holes are made equal.
In the present invention, the lower arm block having a plurality of long holes whose cross-sections extend in the extrusion direction is formed by extrusion molding, and the lower arm block is cut at a uniform width on a plane orthogonal to the extrusion direction, and attached to the wheel side. Forming a lower arm having an arm portion having a base portion and a base portion having a vehicle body side attachment portion, and defining the plurality of holes from the plurality of long holes and both sides of the holes along with the cutting. A plurality of ribs are formed, and at least one of the plurality of holes is formed in a substantially trapezoidal shape, and the vehicle body front side edge side or the vehicle body rear side edge side of the arm part of the trapezoidal hole is formed Ribs located on both sides of the substantially trapezoidal hole are formed obliquely in plan view, with the bottom as the bottom edge on the vehicle body rear side edge side or the vehicle body front side edge side of the trapezoidal hole. Like to do.
The present invention further includes a bending step in which the arm portion is bent downward toward the vehicle body, and at this time, the bending is performed by overlapping the center of the bending with the upper and lower bases of the trapezoidal hole. .
上述の如く、本発明に係るロアアームによれば、ホイール側取付部を有するアーム部と、車体側取付部を有する基部とを備え、上記アーム部に、その車体前方側縁部と車体後方側縁部との間に渡って複数のリブを設けるとともに、該複数のリブによって両側が画成された複数の孔を設けた車両のロアアームにおいて、上記複数の孔のうち少なくとも１つの孔を略台形状に形成し、該台形状の孔の上記車体前方側縁部側または車体後方側縁部側のいずれか一方を上底とし、上記台形状の孔の上記車体前方側縁部側または車体後方側縁部側のいずれか他方を下底とし、上記略台形状の孔の両側に位置するリブを平面的にみて斜めに形成した構成としているので、車両の走行時にタイヤから荷重が入力されても、上記略台形状の孔の周囲の車体前方側縁部と車体後方側縁部と両側の斜めのリブによって分散吸収され、該荷重に起因する応力集中を少なくすることができる。しかも、上記のように斜めにリブを設けたことにより、タイヤから入力される車体の上下方向のみならず、その前後左右方向の荷重およびねじれに対するロアアームの強度を高めることができる。加えて、上記アーム部に複数のリブと孔を設けた構成としたことにより、大型の車種等に対応するためにアーム部を長く設定したい場合でも、リブの位置、幅、数を適宜変更する小規模な変更で対応でき、幅広い車種に対応することが可能である。加えて、上記アーム部の複数の孔の面積を等しくした場合には、該アーム部に加えられる荷重を効果的に分散でき、バランス良く上記ロアアームの強度向上を図ることができる。
また、本発明では、上記アーム部を車体下方へ向けて湾曲させ、この曲げ成形の中心を上記台形状の孔の上底および下底に重ねたことにより、上記アーム部の曲げ加工に際して、上記上底および下底の部分に生じる応力を分散でき、極端に応力が集中するのを防止することができる。このようにアーム部において応力が分散されることから、成形後の残留応力を抑制することができ、上記アーム部における疲労強度の低下を防止することができる。しかも、曲げ加工を上記台形状の孔の上底および下底のところで行うようにしていることから、曲げ加工に要する荷重も小さくて済み、小型プレスを用いた曲げ成形が可能となり、ロアアームの曲げ成形を短時間で低コストで行うことが可能となる。
さらに、本発明に係るロアアームの製造方法によれば、断面が押出方向に延びる複数の長孔を有するロアアームブロックを押出成形により形成する押出成形工程と、上記ロアアームブロックを押出方向に直交する面で等幅に切断して、ホイール側取付部を有するアーム部と車体側取付部を有する基部とを備えたロアアームを形成する切断工程とから成り、上記切断に伴って上記複数の長孔から複数の孔とこれらの孔の両側を画成する複数のリブを形成し、該複数の孔のうち少なくとも１つの孔を略台形状に形成し、該台形状の孔の上記アーム部の車体前方側縁部側または車体後方側縁部側を上底とし、上記台形状の孔の上記車体後方側縁部側または上記車体前方側縁部側を下底とし、上記略台形状の孔の両側に位置するリブを平面的にみて斜めに形成するようにしているので、アルミニウム合金等の軽合金等からなる押出し材を用いてロアアームを製造することが可能となり、上記したような強度・剛性を備えたロアアームを低コストで製造するこができる。
さらにまた、本発明に係るロアアームの製造方法によれば、上記アーム部を車体下方へ向けて湾曲させ、このとき、この曲げ成形の中心を上記台形状の孔の上底および下底に重ねて曲げ加工する曲げ工程をさらに有しているので、上記アーム部の曲げ加工に際して、上記上底および下底の部分に生じる応力を分散でき、極端に応力が集中することのないロアアームを製造することができる。しかも、このようにアーム部において応力が分散されることから、成形後の残留応力を抑制でき、上記アーム部における疲労強度の低下を防止したロアアームを製造することができる。曲げ加工を上記台形状の孔の上底および下底のところで行うようにしていることから、曲げ加工に要する荷重も小さくて済み、小型プレスを用いた曲げ成形が可能であり、短時間で低コストでロアアームを製造することができる。
As described above, the lower arm according to the present invention includes an arm portion having a wheel side attachment portion and a base portion having a vehicle body side attachment portion, and the vehicle body front side edge portion and the vehicle body rear side edge are provided on the arm portion. In a lower arm of a vehicle in which a plurality of ribs are provided between the plurality of ribs and a plurality of holes defined on both sides by the plurality of ribs are provided, at least one of the plurality of holes is substantially trapezoidal. The trapezoidal hole has either the vehicle body front side edge side or the vehicle body rear side edge side as an upper bottom, and the trapezoidal hole has the vehicle body front side edge side or the vehicle body rear side. Since either one of the edge side is the bottom, and the ribs located on both sides of the substantially trapezoidal hole are formed obliquely when viewed in plan, even if a load is input from the tire when the vehicle is running , The front of the vehicle body around the substantially trapezoidal hole Dispersed absorbed by the edges and the vehicle body rear side edge and the opposite sides of diagonal ribs, it is possible to reduce stress concentration caused by the 該荷 heavy. Moreover, by providing the ribs obliquely as described above, it is possible to increase the strength of the lower arm against the load and torsion in the front-rear and left-right directions as well as the vertical direction of the vehicle body input from the tire. In addition, since the arm portion is provided with a plurality of ribs and holes, the position, width, and number of ribs are appropriately changed even when it is desired to set the arm portion long in order to cope with a large vehicle type or the like. It can be handled with small changes and can be used for a wide range of vehicles. In addition, when the areas of the plurality of holes in the arm portion are equal, the load applied to the arm portion can be effectively dispersed, and the strength of the lower arm can be improved in a well-balanced manner.
In the present invention, the arm portion is bent downward in the vehicle body, and the center of the bending is overlaid on the upper and lower bases of the trapezoidal hole, so that the bending of the arm portion is performed as described above. It is possible to disperse the stress generated in the upper and lower bottom portions, and to prevent the stress from being concentrated excessively. As described above, since the stress is dispersed in the arm portion, it is possible to suppress the residual stress after molding, and it is possible to prevent a decrease in fatigue strength in the arm portion. Moreover, since the bending process is performed at the upper and lower bases of the trapezoidal hole, the load required for the bending process can be reduced, and bending can be performed using a small press, and the lower arm can be bent. Molding can be performed in a short time and at low cost.
Furthermore, according to the method for manufacturing a lower arm according to the present invention, an extrusion process of forming a lower arm block having a plurality of long holes whose cross sections extend in the extrusion direction by extrusion, and a surface perpendicular to the extrusion direction of the lower arm block. A cutting step of forming a lower arm having an arm portion having a wheel side attachment portion and a base portion having a vehicle body side attachment portion, and cutting a plurality of slots from the plurality of elongated holes. Forming a hole and a plurality of ribs defining both sides of the hole, forming at least one hole of the plurality of holes in a substantially trapezoidal shape, and a vehicle body front side edge of the arm portion of the trapezoidal hole Positioned on both sides of the substantially trapezoidal hole, with the head side or the vehicle body rear edge side as the upper base and the vehicle body rear edge side or the vehicle body front edge side of the trapezoidal hole as the bottom base The rib Therefore, the lower arm can be manufactured using an extruded material made of a light alloy such as an aluminum alloy, and the lower arm having the strength and rigidity described above can be manufactured at low cost. Can do.
Furthermore, according to the method for manufacturing a lower arm according to the present invention, the arm portion is bent downward in the vehicle body, and at this time, the center of the bending is overlapped with the upper and lower bases of the trapezoidal hole. Since it further has a bending process for bending, the lower arm that can disperse the stress generated in the upper and lower bottom portions during bending of the arm portion and does not concentrate stress extremely is manufactured. Can do. In addition, since the stress is dispersed in the arm portion in this way, it is possible to suppress the residual stress after molding, and it is possible to manufacture a lower arm that prevents a decrease in fatigue strength in the arm portion. Since bending is performed at the upper and lower bases of the trapezoidal hole, the load required for bending is small, and bending using a small press is possible. A lower arm can be manufactured at low cost.
以下、本発明に係る車両のロアアームおよびその製造方法の実施の形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の便宜上、本実施形態については車両右側の構造について説明するが、車両左側の構造（図示省略）については、各構成要素の形状が線対称であることから、各構成要素を置き換えて理解でき、したがって、車両左側の構造については説明を省略し、車両右側の構造についての説明を援用する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vehicle lower arm and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. For convenience of explanation, the structure on the right side of the vehicle will be described for this embodiment, but the structure on the left side of the vehicle (not shown) is symmetrical with respect to the shape of each component, so that each component is replaced. Therefore, the description of the structure on the left side of the vehicle is omitted, and the description of the structure on the right side of the vehicle is used.
図１ないし図８に示すように、本実施形態に係る車両１のフロントロアアーム１０は、一端にステアリングナックル３０が取り付けられるホイール側取付部１１を有するアーム部１２を備え、他端にフロントサスペンションフレーム４０に取付けられる車体前側締結部１３と車体後側締結部１４を有する基部１５とを備えた構成となっている。さらに、フロントロアアーム１０は、図４および図５に詳しく示すように、アーム部１２に、両側が補強リブ１６によって画成された４つの孔２０、２１，２２，２３を設けた構成となっている。これらのリブ１６は、アーム部１２の車体前方側縁部１２ａと車体後方側縁部１２ｂとの間に渡って形成されているものである。これら複数の孔２０，２１，２２，２３のうちの１つの孔２２を、その両側に位置する補強リブ１６，１６を平面的にみて斜めに形成し、アーム部１２の車体前方側縁部１２ａ側を上底２２ａとし、その車体後方側縁部１２ｂ側を下底２２ｂとする略台形状に形成している。孔２２の上底２２ａ、下底２２ｂおよび左右のリブ１６，１６のそれぞれの中央付近は、直線部となっている。さらに、ホイール側取付部１１寄りの孔２３を、孔２２と同様に、アーム部１２の車体後方側縁部１２ｂ側を上底２３ａとし、その車体前方側縁部１２ａ側を下底２３ｂとする略台形状に形成している。また、孔２２の車体内側の孔２１を、車体前方側縁部１２ａ側を底辺２１ａとする略直角三角形状に形成し、孔２１より車体内側の孔２０を、略平行四辺形状に形成している。ここで、アーム部１２おける孔２１の底辺２１ａ、孔２２の上底２２ａ、孔２３の下底２３ｂのそれぞれと車体前方側縁部１２ａの前側縁１２ｃとは、略平行になっている。同様に、アーム部１２おける孔２２の下底２２ｂ、孔２３の上底２３ａのそれぞれと車体後方側縁部１２ａの後側縁１２ｄとは、略平行になっている。さらに、フロントロアアーム１０は、その基部１５の車体前側締結部１５ａと車体後側締結部１５ｂ間に渡って複数の直線状の補強リブ１７を設け、これら複数の補強リブ１７によって３つの孔２４，２５，２６を画成した構成となっている。これらの孔２４，２５，２６のうち車体後側締結部１４寄りの孔２６を、その基部１５の車体外側縁部１５ａ側を上底２６ａとし、その車体内側縁部１５ｂ側を下底２６ｂとする略台形状になるように形成している。また、孔２６の隣の孔２５の両側に位置する補強リブ１７，１７を平面的にみて斜めに形成し、その基部１５の車体内側縁部１５ｂ側を上底２５ａとし、その車体外側縁部１５ａ側を下底２５ｂとする略台形状になるように形成している。孔２５，２６の上底２５ａ，２６ａ、下底２５ｂ，２６ｂおよび左右のリブ１７，１７のそれぞれの中央付近は、直線部となっている。基部１５の車体前側締結部１３寄りの孔２４を略平行四辺形状に形成している。ここで、基部１５おける孔２５の下底２５ｂ、孔２６の上底２６ａのそれぞれと車体外側縁部１５ａの外側縁１５ｃとは、略平行になっている。同様に、基部１５おける孔２４の底辺２４ａ、孔２５の上底２５ａ、孔２６の下底２６ｂのそれぞれと車体内側縁部１５ｂの内側縁１５ｄとは、略平行になっている。フロントロアアーム１０全体の強度、剛性を確保するため、補強リブ１６，１７をフロントロアアーム１０全体にバランスよく設け、それぞれの補強リブ１６，１７の断面積をなるべく等しくすることが好ましい。加えて、フロントロアアーム１０の各孔２０〜２６の大きさ（平面的に見た場合の各孔の面積）をなるべく等しくすることが好ましい。さらに、少なくとも孔２２の両側の補強リブ１６，１６と車体外側縁部１２ａと車体内側縁部１２ｂとによって形成される角部の角度は、該角部への応力集中を緩和するため、６０°以上とし、Ｒ形状とすることが好ましい。また、補強リブ１６，１６に発生する応力を抑えるために、該補強リブの幅はフロントロアアーム１０の車体前方側縁部１２ａまたは車体後方側縁部１２ｂの幅の８０％以上とすることが好ましい。同様に、少なくとも孔２５の両側の補強リブ１７，１７と車体外側縁部１５ａと車体内側縁部１５ｂとによって形成される角部の角度は、該角部への応力集中を緩和するため、６０°以上とし、Ｒ形状とすることが好ましい。また、補強リブ１７，１７に発生する応力を抑えるために、該補強リブの幅はフロントロアアーム１０の車体外側縁部１５ａまたは車体内側縁部１５ｂの幅の８０％以上とすることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 to 8, the front
また、本実施形態では、アーム部１２を車体下方へ向けて湾曲させ（図２および図８（ｂ）参照）、この曲げ成形の中心Ａを略台形状の孔２２の上底２２ａと下底２２ｂのそれぞれの略中央付近に重ねるようにしている（図５参照）。なお、図４において、２７は、フロントロアアーム１０のアーム部１２のホイール取付部１１に設けられ、ステアリングナックル３０を取り付けるためのブッシュ３１を圧入するための孔であり、２８は、フロントロアアーム１０の基部１５の車体後側締結部１４に設けられ、フロントサスペンションフレーム４０に締結するに際して車体上下方向に向けてブッシュ（図示せず）を圧入するための孔である。２９は、フロントロアアーム１０の基部１５の車体前側締結部１３は、フロントサスペンションフレーム４０と締結するためのブッシュ（図示せず）を車体前後方向に向けて圧入するべく、筒状に加工された筒状部である。なお、筒状部２９は、図示しない別部品の筒状の鋼管部分を溶着することによって形成しても勿論良く、形成方法は特に限定されない。これにより、フロントロアアーム１０は、図示しないブッシュを介して２箇所でフロントサスペンションフレーム４０に支持される。他方、フロントロアアーム１０は、そのアーム部１２のホイール側取付部１２ａにおいて、ブッシュ３１を介して１箇所でステアリングナックル３０を支持している。このように、フロントロアアーム１０は、フロントサスペンションフレーム４０とステアリングナックル３０をつなぐ役目をする。ステアリングナックル３０には図示しないタイヤが取付けられる。これにより、フロントロアアーム１０は上記タイヤからステアリングナックル３０を介して車体上下前後左右方向から荷重を受ける。
Further, in the present embodiment, the
次に、本実施形態に係るフロントロアアーム１０の製造方法について、図６を参照しながら説明する。
本実施形態による製造方法は、アルミニウム合金からなるアルミ押出材を用いて、断面が押出方向Ｂに延びるロアアームブロック５０を押出成形により形成する押出成形工程と、次いで、ロアアームブロック５０を押出方向Ｂに直交する面で等幅に切断する切断工程と、さらに、該切断工程によって形成されたアーム部１２を車体下方へ向けて湾曲させる曲げ工程とからなっている。ここで、押出成形工程で形成されたロアアームブロック５０には、予め、押出方向Ｂに延びる複数の長孔５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９が設けられている。これにより、切断工程においてロアアームブロック５０を等幅の切断線Ｃで切断すると、上述したようなアーム部１２と基部１５から成る平板状のフロントロアアーム１０が形成され、同時に、孔５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９から孔２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８およびこれらの孔を画成する複数のリブ１６，１７が形成される（図６および図７参照）。この後、フロントロアアーム１０の基部１５の車体前側締結部１３を筒状に加工して筒状部２９が形成される。筒状部２９は、前述したように、図示しない別部品の筒状の鋼管部分を溶着することによって形成しても良い。次いで、プレスなどの方法により、フロントロアアーム１０に曲げ加工が施される。この曲げ工程では、曲げ成形の中心Ａが略台形状の孔２２の上底２２ａと下底２２ｂの略中央に重ねて、車体下方へ向けてロアアーム１０に曲げ加工を施す（図５および図８参照）。図８において、（ａ）にはフロントロアアーム１０に曲げ加工を施す前の様子が示され、（ｂ）にはフロントロアアーム１０に曲げ加工を施した後の様子が示されている。これにより、フロントロアアーム１０のアーム部１２は、孔２２の上底２２ａと下底２２ｂの略中央部分を中心としてゆるやかに曲げられているのがわかる（図１および図８参照）。フロントロアアーム１０に曲げ加工を施す理由としては、アーム部１２が、他の部品との干渉を避けて、ステアリングナックル３０との締結面の角度α（図２参照）を確保するために湾曲させる必要があるからである。このため、アーム部１２を適宜角度βで車体下方に湾曲させている（図８参照）。角度α、βはほぼ同じで良いが、特に限定されるものではなく、ステアリングナックル３０の内側であってフロントロアアーム１０の上方に必要とされる空間の大きさに対応して適宜決定すれば良い。
Next, a method for manufacturing the front
The manufacturing method according to the present embodiment includes an extrusion process in which a lower arm block 50 having a cross section extending in the extrusion direction B is formed by extrusion molding using an aluminum extruded material made of an aluminum alloy, and then the lower arm block 50 in the extrusion direction B. The cutting process includes cutting at equal widths on orthogonal surfaces, and a bending process of bending the
本実施形態に係るフロントロアアーム１０では、曲げ加工に際して、とくに曲率が小さいか、略直線状の上底２２ａおよび下底２２ｂの部分を曲げるため、曲げ加工に要する荷重も小さくて済み、小型のプレスを用いた曲げ成形が可能となり、該フロントロアアーム製作にかかる作業性を向上させることができ、しかも、極端な応力集中が起こることがなく応力が分散されるので、成形後の残留応力を抑制あるいは可及的に小さくすることができ、孔２０，２１，２２，２３の周囲の疲労強度の低下を防止することができる。
また、フロントロアアーム１０のとくにアーム部１２の孔２０，２１，２２，２３は、いずれも曲率の大きい角部を有しないので、車両の走行中に、図示しないタイヤからステアリングナックル３０を介して大きな荷重が入力されても、荷重が例えば孔２２の上底２２ａ，下底２２ｂの中央部分に集中することはなく、補強リブ１６、車体前方側縁部１２ａおよび車体後方側縁部１２ｂにおける直線部において分散される。このため、従来よりも応力集中し難いフロントロアアーム１０となり、孔２０，２１，２２，２３周りの疲労強度を高めることができ、フロントロアアーム１０が破損したりするおそれを低下させることができる。このとき、フロントロアアーム１０のアーム部１２において、タイヤからの入力荷重によって生じる応力集中は、車体前方側縁部１２ａと車体後方側縁部１２ｂと孔２２の両側のリブ１６，１６とによって形成される角部に生じるが、アーム部１２の曲げ成形によって生じる残留応力の集中は孔２２の上底２２ａまたは２２ｂの中央部分に生じるので、タイヤからの入力荷重によって生じる応力集中部と、アーム部１２の曲げ成形によって生じる残留応力の集中部とをずらすことができ、これ故、車両の走行中におけるフロントロアアーム１０の破損の懸念を無くすことができる。さらに、アーム部１２に複数の補強リブ１６を設けたことにより、フロントロアアーム１０の強度および剛性を高めることができ、結果として、フロントロアアーム１０が破損するのを防止することができる。しかも、アーム部１２に複数の孔２０，２１，２２，２３を設け、基部１５に複数の孔２４，２５，２６を設けたことにより、全体としてフロントロアアーム１０の軽量化およびその材料費の低下を図ることができる。
さらに、本実施形態では、アーム部１２に複数の補強リブ１６をとくに車両前後方向に対して斜めに設けたことにより、フロントロアアーム１０がタイヤから受ける車体前後方向の荷重に対する強度を高めることができ、しかも、この斜めの補強リブ１６により、タイヤから受けるねじれに対する強度も高めることができる。したがって、本実施形態のフロントロアアーム１０は、車体上下方向に加えて車体上下前後方向に対する強度も高められる。これ故、フロントロアアーム１０のアーム部１２に複数の孔２０，２１，２２，２３を設けても、複数のリブ１６を設けたことにより、フロントロアアーム１０に要求される強度、剛性および疲労強度を十分に確保することができる。そのため、フロントロアアーム１０の薄肉化を達成できるとともに、プレスを用いた曲げ成形が可能となるため、フロントロアアームの曲げ成形をプレスにより短時間で低コストで製造できるようになる。このようなアーム部１２における効果は基部１５においても同様に得ることができる。すなわち、基部１５に複数の補強リブ１７を設けたことにより、フロントロアアーム１０のとくに基部１５における強度および剛性を高めることができるとともに軽量化を図ることができる。さらに、基部１５に複数の補強リブ１７を車両左右方向に対して斜めに設けたことにより、基部１５における車体前後方向の荷重やねじれに対する強度を増すことができ、これ故、フロントロアアーム１０の基部１５に複数の孔２４，２５，２６を設けても、複数のリブ１７を設けたことにより、フロントロアアーム１０に要求される強度、剛性および疲労強度を十分に確保することができる。そのため、フロントロアアーム１０の薄肉化を達成できるとともに、プレスを用いた曲げ成形が可能となるため、フロントロアアームの曲げ成形をプレスにより短時間で低コストで製造できるようになる。
さらにまた、本実施形態では、フロントロアアーム１０のアーム部１２に複数のリブと１６複数の孔２０，２１，２２，２３を設けた構成としたことにより、例えば周辺部品の形状変更やレイアウト変更等の仕様変更に伴ってアーム部の車体幅方向の長さを長く設定したい場合でも、これらの複数のリブ１６の位置、幅、数を適宜変更する等、小規模な変更で対応でき、幅広い車種への展開が可能である。加えて、アーム部１２の複数の孔２０〜２３の面積を略等しくした場合には、該アーム部に加えられる荷重を効果的に分散でき、バランス良くフロントロアアーム１０の強度向上を図ることができる。さらに好ましくは、基部１５複数の孔２４〜２６についても、その面積を略等しくした場合には、該基部に加えられる荷重を効果的に分散でき、バランス良くフロントロアアーム１０の強度向上を図ることができる。
In the front
Further, since the
Further, in this embodiment, the
Furthermore, in the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、フロントロアアーム１０の場合を説明したが、本発明はこれに限らず、車両の後輪を支えるロアアームでも良く、要は、一端にステアリングナックルが取り付けられ、他端がサスペンションフレームに締結される車両のロアアームであれば、いずれのロアアームでも良い。
また、上記実施形態では、押出成形により一体に形成したロアアームブロックを切断してロアアームを形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、アルミニウム板を積層させてロアアームを形成するようにしても良く、あるいは、アルミ押出材を分割して形成したパーツを後に接合してロアアームを形成するようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、孔２２の車体前方側縁部側１２ａ側を上底２２ａとし、孔２２の車体後方側縁部１２ｂ側を下底２２ｂとしたが、本発明はこれに限らず、車体後方側縁部１２ｂ側を上底とし、車体後方側縁部１２ａ側を下底としても良い。
さらにまた、ロアアームの曲げ中心Ａが重なる孔を略台形状に形成する必要があるが、それ以外の孔については、その形状および数も特に限定されず、曲げ加工時の荷重や、タイヤから入力される荷重等を考慮して、適宜決定すれば良い。
加えて、上記実施形態では、アルミニウム合金からなるアルミ押出材を用いてロアアームを形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、マグネシウム合金やその他の軽合金を用いてロアアームを形成するようにしても勿論良い。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
In the above embodiment, the case of the front
In the above embodiment, the lower arm block formed integrally by extrusion is cut to form the lower arm. However, the present invention is not limited to this, and the lower arm is formed by stacking aluminum plates. Alternatively, the lower arm may be formed by later joining parts formed by dividing the aluminum extruded material.
Furthermore, in the said embodiment, although the vehicle body front
Furthermore, it is necessary to form a hole in which the bending center A of the lower arm overlaps in a substantially trapezoidal shape, but the shape and number of the other holes are not particularly limited, and input from the load at the time of bending or from the tire. What is necessary is just to determine suitably considering the load etc. which are carried out.
In addition, in the above embodiment, the lower arm is formed using an aluminum extruded material made of an aluminum alloy, but the present invention is not limited to this, and the lower arm is formed using a magnesium alloy or other light alloy. But of course.
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
１ 車両
１０ フロントロアアーム
１１ ホイール側取付部
１２ アーム部
１２ａ 車体前方側縁部
１２ｂ 車体後方側縁部
１２ｃ 前側縁
１２ｄ 後側縁
１３ 車体前側締結部
１４ 車体後側締結部
１５ 基部
１５ａ 車体外側縁部
１５ｂ 車体内側縁部
１６，１７ 補強リブ
２０，２１，２２，２３ 孔
２２ａ，２３ａ 上底
２２ｂ，２３ｂ 下底
２４，２５，２６ 孔
２７，２８ 孔
２９ 筒状部
３０ ステアリングナックル
３１ ブッシュ
４０ フロントサスペンションフレーム
５０ ロアアームブロック
５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９ 長孔
１０１ フロントロアアーム
１０１ａ ホイール側取付部
１０１ｂ アーム部
１０１ｃ 車体前側締結部
１０１ｄ 車体後側締結部
１０１ｅ 基部
１０１ｆ 鋼管部材
１０２ フロントサスペンションフレーム
１０３，１０４，１０６ ブッシュ
１０５ ステアリングナックル
１０７ タイヤ
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