JP2022114964A - 車両のサスペンションアーム - Google Patents
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Abstract
【課題】ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることができる車両のサスペンションアームを実現する。【解決手段】車体と車輪との間に設けられるサスペンションアーム5において、サスペンションアーム5は、車体または車輪にブッシュ12を介して軸支される一対の目玉部51a、52aと、一対の目玉部51a、52aを連結する断面U字状の本体部53とを備える。本体部53は、U字状の開放端を形成する端部にフランジ部53cが設けられた第1部位D1、D2と、目玉部51a、52aと第1部位D1との間でフランジ部53cが設けられない第2部位D3と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、車両のサスペンションアームに関する。
車両のサスペンションアームは、車両の走行状態(加速、減速、旋回、路面の凹凸など)に応じて変化する車輪や車体の挙動を制御するために、車輪を車軸に取り付けるハブユニットを車体側部材に接続して懸架するための部材である。
特許文献1には、サスペンションアーム(トルクロッド30)の両端に設けられた目玉部32の間のビーム部31の断面をU字状にすると共に、その先端に突縁24を設けることで剛性強度を高めることが開示されている。
サスペンションアームは、車輪や車体の挙動に応じてさまざまなモード(車両の幅方向の引張圧縮変形、車両の前後方向や上下方向の変形、両端部の相反する方向へのねじれ変形、局所的な変形など)で変形する。特許文献1では、目玉部と目玉部の間に連続して突縁が設けられているためさまざまな変形モードのすべてで剛性を高めており、ねじれ変形に対する剛性も高くなっている。
しかしながら、特許文献1のようにすべてのモードの変形に対して剛性を高くすると、例えば、ねじれ変形に対する剛性が高いことでアームの接続部分に介在させるブッシュによる振動吸収機能が低下し、車両の走行安定性や乗り心地を向上が低下する可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることができる車両のサスペンションアームを実現することである。
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車体と車輪との間に設けられるサスペンションアームにおいて、前記サスペンションアームは、車体または車輪にブッシュを介して軸支される一対の目玉部と、前記一対の目玉部を連結する断面U字状の本体部とを備え、前記本体部は、U字状の開放端を形成する端部にフランジ部が設けられた第1部位と、前記目玉部と前記第1部位との間で前記フランジ部が設けられない第2部位と、を備える。
本発明によれば、ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることで、サスペンションアームのねじれ変形に伴うブッシュの振動吸収機能を有効に利用することができるようになり、車両の走行安定性や乗り心地を向上させることができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち2つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
以下、本発明の車両のサスペンションアームを自動車のマルチリング式サスペンションに搭載した実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、前後、左右、上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一であり、内側、外側は車幅方向に対する方向を示すものとする。
<リヤサスペンション構造>まず、図1を参照して、本実施形態のリヤサスペンションの構造について説明する。
図1は、本実施形態の車両の左側のリヤサスペンション構造を後輪の車軸より後方で車体中心側から見た斜視図である。
なお、以下では、車両の左側のリヤサスペンション構造について説明するが、本実施形態のリヤサスペンションは、車幅方向の中心を通る車体前後方向を中心として車両の左右の後輪に対称に配置されている。
本実施形態の車両のリヤサスペンション1は、例えば自動車などに搭載されるマルチリンク式リヤサスペンションまたはトレーリングアーム式リヤサスペンションと呼ばれるサスペンション形式である。
また、サスペンションアーム5~7は、一端部が車輪側部材に回動自在に接続され、他端部が車体側部材(不図示)に回動自在に接続されて、ハブユニット2の位置決めやハブユニット(車輪)2の動きを制限するコントロールアームとも呼ばれる。ここでいう車輪側部材は、ホイールだけでなく、ハブユニット2やナックル等、ばね下部材全般を含む意味である。サスペンションアーム5~7は、鋼材や合金をプレス加工して成形される。本実施形態のサスペンションアーム5~7は、ハブユニット2から車幅方向に延びる1本のアッパーアーム5と2本のロアアーム6,7(計3本のアーム)が車体前後方向から見て上下方向に配置されたE型サスペンションを構成するサスペンションアームである。
本実施形態のリヤサスペンション1は、ハブユニット2、ダンパー3、スプリング4、アッパーアーム5、第1のロアアーム6、第2のロアアーム7、トレーリングアーム8およびスタビライザーリンク9を備える。
ハブユニット2には、ダンパー3、アッパーアーム5、第1のロアアーム6、第2のロアアーム7、トレーリングアーム8が支持部材10を介して接続される。ダンパー3の下端部31、アッパーアーム5、第1のロアアーム6および第2のロアアーム7の各外側端部51、61、71はハブユニット2に対して回動自在に接続され、トレーリングアーム8の後端部82はハブユニット2に対して回動不能に剛体接続される。
また、ダンパー3の上端部(不図示)、アッパーアーム5、第1のロアアーム6、第2のロアアーム7の各内側端部52、62、72、トレーリングアーム8の前端部81は支持部材10を介して回動可能に不図示の車体側部材(ボディやフレームなど)に接続されている。また、スタビライザーリンク9の外側端部91は第2のロアアーム7に設けられたアンカー部材75に支持部材10を介して接続される。支持部材10は支持軸11とラバーブッシュ12を含む。支持軸11はラバーブッシュ12を介して各部の外側端部および内側端部を回動可能に支持し、ハブユニット2または車体側部材に取り付けられる。ラバーブッシュ12はゴムなどの弾性材料からなる中空円筒状の部材であり、弾性変形により接続部分の変位や振動を吸収する機能を有する。
ハブユニット2は、後輪を回転自在に支持する車輪支持部材である。ハブユニット2は、後輪のホイールが取り付けられる円盤状のハブ21と、ハブ21から法線方向に延びる車軸22と、車軸22を回転自在に支持するキャリアケース23と、を有する。
ダンパー3は、ハブユニット2と車体との間の振動を減衰する機能を有し、上下に延びる部材である。ダンパー3は、所定の幅で上下方向にストローク可能なシリンダー32とピストン(不図示)からなる。スプリング4は、車体との間の振動を吸収する機能を有する。
アッパーアーム5は、第1のロアアーム6の上方に配置され、車幅方向に延びてハブユニット2を車体側部材に接続するリンク部材である。アッパーアーム5は、上下方向に所定の幅、前後方向に所定の厚みを有し、前後方向の厚みより上下方向の幅が大きい断面U字状であり、上下方向に凹凸を形成するように湾曲したV字状の外形を有する。
第1のロアアーム6は、アッパーアーム5の下方に配置され、車幅方向に直線状に延びてハブユニット2を車体側部材に接続するリンク部材である。
第2のロアアーム7は、第1のロアアーム6の下方に配置され、車幅方向に延びる凹状の外形を有し、ハブユニット2を車体側部材に接続するリンク部材である。第2のロアアーム7は、車体側部材との間に配置されるスプリング4の下端部41を支持するスプリング受け部73を有する。スプリング受け部73は、両端部よりも中央部が車体前後方向に拡大した、上向きに開口する凹形状を有し、凹形状内部にスプリング4の下端部41を支持する軸部74を有する。なお、スプリング4の上端部42はシート材76を介して車体側部材に支持される。
トレーリングアーム8は、車体前後方向に延びてハブユニット2を車体側部材に接続するリンク部材である。トレーリングアーム8は、上下方向に所定の幅、車幅方向に所定の厚みを有し、車幅方向の厚みより上下方向の幅が大きい断面H状であり、上下方向に凹凸を形成するように折れ曲がった外形を有する。
スタビライザーリンク9は、外側端部91と内側端部(不図示)が同一方向に折れ曲がったコの字状の外形を有し、左右の第2のロアアーム7のアンカー部材75に接続されて、ねじれ変形に対する復元力により左右のサスペンションのストローク量を同一となる方向に戻す機能を有するリンク部材である。
<サスペンションアーム構造>次に、図2を参照して、本実施形態のサスペンションアームの構造について説明する。
以下では、本実施形態のサスペンションアームをアッパーアーム5に適用した例を説明する。
図2は、本実施形態の車両のサスペンションアームの正面図(a)および(a)の各断面図(b)~(f)、(a)および(f)にラバーブッシュを介在させた状態の断面図(g)である。
図1に示すように第1のロアアーム6および第2のロアアーム7の形状は車体前後方向から見て車幅方向に延びる直線状であるのに対して、図2(a)に示すようにアッパーアーム5の形状は車体前後方向から見て上下方向に凹凸を形成するように湾曲したV字状の外形を有する。アッパーアーム5は、金属製の一枚の板材を長手方向に沿って折り曲げることによって成形される。
図2に示すように、アッパーアーム5は、ハブユニット2に接続される第1の端部51と、車体側に支持される第2の端部52と、第1の端部51と第2の端部52を繋ぐV字状に折れ曲がる本体部53とを含む。
第1の端部51は、図2(b)のi-i断面に示すように、ハブユニット2に接続するための円形状の開口が形成された一対の環状部(以下、目玉部)51aが所定の隙間t1を形成して向き合うように対向配置されている。第2の端部52は、図2(f)のv-v断面に示すように、車体側部材に接続するための円形状の開口が形成された一対の環状部(以下、目玉部)52aが所定の隙間t1を形成して向き合うように対向配置されている。
本体部53は、図2(a)および図2(d)のiii-iii断面に示すように、第1の端部51の目玉部51aの軸心方向P(車体前後方向))から見て、V字状に折れ曲がる中央部D1と、中央部D1と第1の端部51および第2の端部52と中央部D1の間で直線状に延びる直線部D2とを有する。中央部D1および直線部D2は、上下方向の一方の縁部に設けられる接続壁部53aと、接続壁部53aから上下方向に延びて平行に対向配置される一対の側壁部53bとを有し、上端または下端が開放端となる断面U字状に形成される。中央部D1および直線部D2における開放端を形成する一対の側壁部53bの各端部には、側壁部53bに対して鋭角(例えば、θ=45°)となるようにくの字状に内側に折り曲げられたフランジ部53cが設けられている。これにより、側壁部53bを2枚一組として設けることで本体部53の断面を増やすことができ、アームの剛性を高めることができる。また、側壁部53bの端部を折り曲げるだけでフランジ部53cを形成できるので、生産性が向上する。
また、本体部53は、図2(c)のii-ii断面に示すように、第1の端部51の目玉部51aの軸心方向P(車体前後方向))から見て、第1の端部51と直線部D2との間で湾曲する湾曲部D3を有する。湾曲部D3は、上下方向の一方の縁部に設けられる接続壁部53aと、接続壁部53aから上下方向に延びて平行に対向配置される一対の側壁部53bとを有し、上端または下端が開放端となる断面U字状に形成される。湾曲部D3における開放端を形成する一対の側壁部53bの各端部に直線状に形成され、フランジ部53cは設けられていない。
上記のように構成することで、ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることができるので、ねじれ変形を生じさせる荷重が入力された場合にアッパーアーム5がねじれることでラバーブッシュ12の変形、すなわちラバーブッシュ12の振動吸収機能の低下を抑制できる。ラバーブッシュ12が最初から変形しているとラバーブッシュ12の振動吸収機能を正常に発揮することができないが、アッパーアーム5がねじれることでラバーブッシュ12の初期変形を防止でき、その後の荷重入力に対してラバーブッシュ12を正常に機能させることができる。
また、本体部53は、第1部位である中央部D1および直線部D2にフランジ部53cが設けられ、第2部位である湾曲部D3にはフランジ部53cは設けられていない。このように構成することで、ねじれ変形以外に対する剛性を高めたい中央部D1および直線部D2にフランジ部53cを設けてより剛性を高め、かつ、ねじれ変形に対する剛性を低くしたい湾曲部D3にはフランジ部53cを設けないことで剛性を低くすることができる。また、他部材とのレイアウトの関係でサスペンションアームに湾曲部D3を設けなくてはならない場合であっても、湾曲部D3のねじれ変形に対する剛性を低くしつつ、サスペンションアームに必要なねじれ変形以外に対する剛性の低下を抑えることができる。
また、図2(g)に示すように、目玉部51a、52aは、一対の側壁部53bのそれぞれ設けられた開口部53dと、開口部53dから内側に折り曲げられた支持部53eとを備え、ラバーブッシュ12が支持部53eに支持される。このように構成することで、一対の側壁部53bの両側でラバーブッシュ12が支持されるので、ラバーブッシュ12の傾きを効果的に防止できる。また、各側壁部53bを折り曲げるだけで支持部53eを形成できるので加工が容易となる。
なお、目玉部51a、52aの軸心Pは車両前後方向に向くと共に、本体部53は車幅方向に延びている。これにより、車輪から受ける横力の方向に本体部53が延びているので、アッパーアーム5の引張変形や圧縮変形に対する剛性により横力を支持することができ、また、ねじれ変形に対する剛性は横力の支持への影響が少なくなるので、ねじれ変形に対する剛性を低下させても旋回時の安定性を確保できる。
なお、本実施形態では、サスペンションアームをE型サスペンションのアッパーアームに適用した例を説明したが、第1のロアアームと第2のロアアームの少なくともいずれかにも適用できるが、トレーリングアームは前後方向にアームが伸びているので適用外である。
以上のように、本実施形態の車両のサスペンションアームによれば、ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることで、サスペンションアームのねじれ変形に伴うラバーブッシュの振動吸収機能を有効に利用することができるようになり、車両の走行安定性や乗り心地を向上させることができる。
なお、上述した実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
本実施形態の車両のサスペンションアームは、後輪だけでなく前輪にも用いることができる。また、本実施形態のサスペンションアームは、自動車以外の他の車両にも適用できることは言うまでもない。
[実施形態のまとめ]
<第1の形態>
車体と車輪との間に設けられるサスペンションアーム5において、
前記サスペンションアーム5は、車体または車輪にブッシュ12を介して軸支される一対の目玉部51a、52aと、
前記一対の目玉部51a、52aを連結する断面U字状の本体部53と、を備え、
前記本体部53は、U字状の開放端を形成する端部にフランジ部53cが設けられた第1部位D1、D2と、前記目玉部51a、52aと前記第1部位D1との間で前記フランジ部53cが設けられない第2部位D3と、を備える。
<第1の形態>
車体と車輪との間に設けられるサスペンションアーム5において、
前記サスペンションアーム5は、車体または車輪にブッシュ12を介して軸支される一対の目玉部51a、52aと、
前記一対の目玉部51a、52aを連結する断面U字状の本体部53と、を備え、
前記本体部53は、U字状の開放端を形成する端部にフランジ部53cが設けられた第1部位D1、D2と、前記目玉部51a、52aと前記第1部位D1との間で前記フランジ部53cが設けられない第2部位D3と、を備える。
第1の形態によれば、ねじれ変形に対する剛性を低く抑えることができるので、ねじれ変形を生じさせる荷重が入力された場合にアッパーアーム5がねじれることでラバーブッシュ12の変形、すなわちラバーブッシュ12の振動吸収機能の低下を抑制できる。ラバーブッシュ12が最初から変形しているとラバーブッシュ12の振動吸収機能を正常に発揮することができないが、アッパーアーム5がねじれることでラバーブッシュ12の初期変形を防止でき、その後の荷重入力に対してラバーブッシュ12を正常に機能させることができる。
<第2の形態>
第1の形態において、前記本体部53は、前記目玉部51a、52aの軸心方向Pから見て直線状に延びる直線部D2と、前記直線部D2と前記目玉部51a、52aとの間で湾曲する湾曲部D3と、を備え、
前記第1部位D2は前記直線部D2に設けられ、前記第2部位D3は前記湾曲部D3に設けられる。
第1の形態において、前記本体部53は、前記目玉部51a、52aの軸心方向Pから見て直線状に延びる直線部D2と、前記直線部D2と前記目玉部51a、52aとの間で湾曲する湾曲部D3と、を備え、
前記第1部位D2は前記直線部D2に設けられ、前記第2部位D3は前記湾曲部D3に設けられる。
第2の形態によれば、ねじれ変形以外に対する剛性を高めたい中央部D1および直線部D2にフランジ部53cを設けてより剛性を高め、かつ、ねじれ変形に対する剛性を低くしたい湾曲部D3にはフランジ部53cを設けないことで剛性を低くすることができる。また、他部材とのレイアウトの関係でサスペンションアームに湾曲部D3を設けなくてはならない場合であっても、湾曲部D3のねじれ変形に対する剛性を低くしつつ、サスペンションアームに必要なねじれ変形以外に対する剛性の低下を抑えることができる。
<第3の形態>
第1または第2の形態において、前記本体部53は、上下方向の一方に設けられる底壁部53aと、前記底壁部53aから上下に延びる一対の側壁部53bによってU字状に形成され、
前記フランジ部53cは、前記側壁部53bの端部を折り曲げて形成される。
第1または第2の形態において、前記本体部53は、上下方向の一方に設けられる底壁部53aと、前記底壁部53aから上下に延びる一対の側壁部53bによってU字状に形成され、
前記フランジ部53cは、前記側壁部53bの端部を折り曲げて形成される。
第3の形態によれば、側壁部53bを2枚一組として設けることで本体部53の断面を増やすことができ、アームの剛性を高めることができる。また、側壁部53bの端部を折り曲げるだけでフランジ部53cを形成できるので、生産性が向上する。
<第4の形態>
第3の形態において、前記目玉部51a、52aは、前記一対の側壁部53bのそれぞれ設けられた開口部53dと、前記開口部53dから内側に折り曲げられた支持部53eと、を備え、
前記ブッシュ12は前記支持部53eに支持される。
第3の形態において、前記目玉部51a、52aは、前記一対の側壁部53bのそれぞれ設けられた開口部53dと、前記開口部53dから内側に折り曲げられた支持部53eと、を備え、
前記ブッシュ12は前記支持部53eに支持される。
第4の形態によれば、一対の側壁部53bの両側でラバーブッシュ12が支持されるので、ラバーブッシュ12の傾きを効果的に防止できる。また、各側壁部53bを折り曲げるだけで支持部53eを形成できるので加工が容易となる。
<第5の形態>
第1から第4のいずれかの形態において、前記目玉部51a、52aの軸心Pは車体前後方向に向くと共に、前記本体部53は車幅方向に延びる。
第1から第4のいずれかの形態において、前記目玉部51a、52aの軸心Pは車体前後方向に向くと共に、前記本体部53は車幅方向に延びる。
第5の形態によれば、車輪から受ける横力の方向に本体部53が延びているので、アッパーアーム5の引張変形や圧縮変形に対する剛性により横力を支持することができ、また、ねじれ変形に対する剛性は横力の支持への影響が少なくなるので、ねじれ変形に対する剛性を低下させても旋回時の安定性を確保できる。
1…リヤサスペンション
2…ハブユニット
21…ハブ
22…車軸
23…キャリアケース
3…ダンパー
31…下端部
32…シリンダー
4…スプリング
41…下端部
42…上端部
5…アッパーアーム
51…外側端部(第1の端部)
51a…環状部(目玉部)
52…内側端部(第2の端部)
52a…環状部(目玉部)
53…本体部
53a…接続壁部
53b…側壁部
53c…フランジ部
53d…開口部
53e…支持部
6…第1のロアアーム
61…外側端部
62…内側端部
7…第2のロアアーム
71…外側端部
72…内側端部
73…スプリング受け部
74…軸部
75…アンカー部材
76…シート材
8…トレーリングアーム
81…前端部
82…後端部
9…スタビライザーリンク
91…外側端部
10…支持部材
11…支持軸
12…ラバーブッシュ
t1…隙間
θ…フランジ部の角度
P…軸心方向
D1…中央部(第1部位)
D2…直線部(第1部位)
D3…湾曲部(第2部位)
2…ハブユニット
21…ハブ
22…車軸
23…キャリアケース
3…ダンパー
31…下端部
32…シリンダー
4…スプリング
41…下端部
42…上端部
5…アッパーアーム
51…外側端部(第1の端部)
51a…環状部(目玉部)
52…内側端部(第2の端部)
52a…環状部(目玉部)
53…本体部
53a…接続壁部
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7…第2のロアアーム
71…外側端部
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74…軸部
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76…シート材
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91…外側端部
10…支持部材
11…支持軸
12…ラバーブッシュ
t1…隙間
θ…フランジ部の角度
P…軸心方向
D1…中央部(第1部位)
D2…直線部(第1部位)
D3…湾曲部(第2部位)
Claims (5)
- 車体と車輪との間に設けられるサスペンションアームにおいて、
前記サスペンションアームは、車体または車輪にブッシュを介して軸支される一対の目玉部と、
前記一対の目玉部を連結する断面U字状の本体部と、を備え、
前記本体部は、U字状の開放端を形成する端部にフランジ部が設けられた第1部位と、前記目玉部と前記第1部位との間で前記フランジ部が設けられない第2部位と、を備えることを特徴とするサスペンションアーム。 - 前記本体部は、前記目玉部の軸心方向から見て直線状に延びる直線部と、前記直線部と前記目玉部との間で湾曲する湾曲部と、を備え、
前記第1部位は前記直線部に設けられ、前記第2部位は前記湾曲部に設けられることを特徴とする請求項1に記載のサスペンションアーム。 - 前記本体部は、上下方向の一方に設けられる底壁部と、前記底壁部から上下に延びる一対の側壁部によってU字状に形成され、
前記フランジ部は、前記側壁部の端部を折り曲げて形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のサスペンションアーム。 - 前記目玉部は、前記一対の側壁部のそれぞれ設けられた開口部と、前記開口部から内側に折り曲げられた支持部と、を備え、
前記ブッシュは前記支持部に支持されることを特徴とする請求項3に記載のサスペンションアーム。 - 前記目玉部の軸心は車体前後方向に向くと共に、前記本体部は車幅方向に延びることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のサスペンションアーム。
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