JP2022114964A - 車両のサスペンションアーム - Google Patents

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。

実公平４－１４２４６号公報

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。

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。 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。

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）

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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