JP4200869B2 - 車両用ａ形サスペンションアーム - Google Patents

Description

本発明は、概して、ダブルウイッシュボーン式の車両用サスペンションにおいて主としてアッパーアームとして用いられるいわゆるＡ形アームに係り、特に、プレス加工によって板状部材より成形されたＡ形サスペンションアームに関する。

従来、プレス加工によって、板状部材より略コの字状断面を有するように成形された車両用Ａ形サスペンションアームが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３１８７２２号

上記特許文献１記載の従来のＡ形サスペンションアームには、各アーム先端部にブッシュを圧入するための円筒形部材が溶接により固着されている。

本発明は、製造時の溶接工程を省くと共に、サスペンションアームの軽量化及びコスト低減を図るために、上述のようなブッシュ圧入用の部材を取り付けることを不要な構造とした車両用Ａ形サスペンションアームを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、板状部材をプレス加工することにより成形された車両用Ａ形サスペンションアームであって、両アーム先端部分において、横断面において向かい合う二面を貫くようにブッシュを圧入するための貫通孔が設けられ、
前記横断面の形状は、前記向かい合う二面にそれぞれ設けられた前記貫通穴の中心軸が、当該Ａ形サスペンションアームが成形されたときには一致しておらず、前記ブッシュを前記貫通穴に圧入することによって一致するようになる、ように設計されることを特徴とする。

この態様において、「横断面」とは、アーム長手方向に垂直な面で切断したときの断面を指す。

この態様によれば、プレス加工で成形されるアーム本体にブッシュ圧入用の孔が設けられるため、ブッシュを圧入するための（例えば円筒状の）部材をアームの先端に（例えば溶接で）固着させる必要がない。

この態様においては、上記横断面の形状を、上記ブッシュが上記貫通孔に圧入されたときに、車両走行中に（制動力や駆動力による前後Ｇが掛かることによって）当該Ａ形サスペンションアームに生じると予測される引張応力と打ち消し合うような残留圧縮応力が生じるように設計されることとなるため、板厚増や重量増などを伴わずにアームの疲労強度を向上させることができる。

この場合、上記向かい合う二面にそれぞれ設けられた上記貫通穴の中心軸が、当該Ａ形サスペンションアームが成形されたときに、１）交差しているように設計されてもよく、或いは、２）平行のまま（例えば残留圧縮応力を発生させたい側の中心軸が下方に）ずれているように設計されてもよい。

本発明によれば、（例えば溶接によって）アームの各先端部に固着される（例えば円筒形の）ブッシュ圧入用部材を不要な構造とした車両用Ａ形サスペンションアームを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、ダブルウイッシュボーン式の車両用サスペンションの基本概念、主要なハードウェア構成、及び作動原理、並びにその中でＡ形アームがどのように用いられるか、等々については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

まず、図１〜６を用いて、本発明の一実施例に係るＡ形サスペンションアームについて説明する。

図１は、本実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアーム１００の外観を概略的に示す斜視図である。Ａ形アーム１００は、板状部材をプレス加工して成形されたものであり、略コの字状の横断面を持つ。この略コの字状断面の両先端部分は、剛性を高めるために、内側に向けて、すなわち互いに接近する方向へ屈曲される。

Ａ形アーム１００には、車両搭載時にアーム揺動の支点となるボールジョイント（図示せず）が取り付けられる孔１０１が設けられる。

Ａ形アーム１００の両アーム先端部分にはブッシュを圧入するための孔１０２が形成される。このブッシュ圧入孔１０２は、板状部材に４つの穴を打ち抜いておいてから略コの字状にプレス加工することによって形成される。

また、ブッシュ圧入孔１０２の板内側（４ヶ所）には、孔１０２の全周にわたって、フランジ１０３が形成される。フランジ１０３の内周面は、圧入されたブッシュの外周面から押圧され、これを支える。

図２は、本実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアーム１００の概略を示す上面図である。図示するように、図面向かって左方向が車両に組み付けられた際の車両前方方向であり、右方向が車両後方方向である。また図示したアーム形状は一例に過ぎず、当業者は適宜設計し得る。

図中、Ｆ_１は車両走行中に制動力によってＡ形アーム１００（の支点）に掛かる力（Ｇ）を表し、Ｆ_２は車両走行中に駆動力によってＡ形アーム１００（の支点）に掛かる力（Ｇ）を表す。また、矢印Ａは、ブッシュ圧入孔１０２へのブッシュ圧入方向を表す。

図３は、Ａ形アーム１００にブッシュ３０１が圧入されたときの、図２の円Ｂで囲った一方のアーム先端部分の部分縦断面図である。

図示するように、ブッシュ３０１には圧入されたときにフランジ１０３と接触しない長手方向位置に外径が変化する段差が設けられており、圧入方向先端側の外径の方が若干小さく設計される。加えて、ブッシュ圧入孔１０２は、先に挿入される側の内径Φ１が後から挿入される側の内径Φ２より大きく設計される（Φ１＞Φ２）。

ブッシュ３０１の長手方向の後端側略半分はブッシュ圧入孔１０２のΦ１との間で適切な圧入代を持つ外径を有し、先端側略半分はΦ２との間で適切な圧入代を持つ外径を有する。したがって、ブッシュ３０１の先端側略半分が後端側略半分より先に内径Φ１のブッシュ圧入孔１０２を通過しても、ブッシュ３０１によりフランジ１０３が過度に押圧されることがなく、後端側略半分と内径Φ１との間の適切な圧入代の関係は保たれる。

次いで、図４及び５を用いて、車両走行中にＡ形アーム１００に生じると予測される歪（応力）について説明する。図４は、図２の円Ｂで囲った一方のアーム先端部分の部分拡大図である。

図４には、Ａ形アーム１００に図２の制動力Ｆ_１が掛かった際に生じると予測される圧縮歪ｂ、ｃ及び引張歪ａ、ｄを模式的に示す。図示するように、Ａ形アーム１００はある程度の板厚を持っているため、板外と板内では生じる応力の向きが逆になる。

また、図５（ａ）及び（ｂ）には、図２の制動力Ｆ_１及び駆動力Ｆ_２がそれぞれＡ形アーム１００に掛かった場合に生じる歪ａ〜ｄの向き及び大きさを概略的に示す。図示するように、掛かる力の向きが逆になれば生じる歪の向きも逆になる。また、制動力Ｆ_１及び駆動力Ｆ_２について、一般的には制動力Ｆ_１の方が大きい（Ｆ_１＞Ｆ_２）ため、制動力Ｆ_１が掛かった場合の方が平均応力は高くなる。さらに、同じ領域においては、Ｒがより小さい板内の方に板外よりも大きな応力が生じる。

一般的には圧縮歪よりも引張歪の方が疲労強度に与える影響が大きいため、このＡ形アーム１００の疲労強度を向上させるためには、制動力Ｆ_１が掛かった際に最も大きな引張歪が生じると予測される図４のａの部分を強化すればよいことが判る。そこで、本実施例では、上記ａの部分に予め積極的に圧縮側の残留歪を付与し、走行中に制動力Ｆ_１が掛かった際の平均歪の低減を図る。

具体的な方法を図６を用いて説明する。図６は、Ａ形アーム１００の一方のアーム先端部分について図２のＣ視を示し、図６（ａ）はブッシュ圧入前、図６（ｂ）はブッシュ圧入後の状態を示す。

図６（ａ）に示すように、本実施例に係るＡ形アーム１００を板状部材から成形する際には、特にアーム先端部分の横断面において、向かい合う二面が下方に開いた形状となるようにプレス加工される。換言すれば、ブッシュ圧入前の状態では対となるブッシュ圧入孔１０２の中心軸同士が交差するように、ブッシュ圧入孔１０２が設けられた向かい合う両面が傾けられる。

このような形状に成形されたＡ形アーム１００にブッシュ３０１を方向Ａから圧入すると、図６（ｂ）に示すように、圧入された状態ではブッシュ圧入孔１０２が設けられた向かい合う両面が垂直方向に略平行となり、ブッシュ圧入孔１０２の中心軸も揃う。この圧入により、ブッシュ３０１が圧入された状態では図６（ｂ）にａ’で示す部分に圧縮側の残留応力が生じる。

このようにブッシュ取付時に予め付与された残留圧縮歪ａ’は、車両走行中に制動力Ｆ_１によって生じ得る引張歪ａ（図４参照）と打ち消し合ってこれを低減する。

したがって、本実施例によれば、Ａ形アーム１００自体にブッシュ圧入孔１０２を設けることによって、（例えば溶接によって）アームの先端に固着される（例えば円筒形の）ブッシュ圧入用部材が不要になると共に、車両走行中に生じ得る引張歪に対するＡ形アーム１００の疲労強度を高めることができる。

なお、本実施例において、図６（ａ）では、便宜上、ブッシュ圧入孔１０２が設けられた向かい合う両面が垂直中心線から略同角度左右に開いているように図示したが、これは一例に過ぎず、予測される制動力Ｆ_１による引張応力の大きさや、製造及びブッシュ圧入のしやすさなどに基づいて、開く角度は任意に設定でき、左右も対称でなくてもよい。車両走行中に生じると予測される最大引張応力を打ち消すのに十分な残留圧縮応力を付与できるだけの角度が付けられることが好ましい。

また、図２〜４では、図６（ａ）に示した下方に開いた横断面形状については便宜上図示を省略しており、また、図６（ｂ）では、図３に一例を示したブッシュ３０１の詳細な形状について便宜上図示を省略している。

次に、本発明の別の一実施例に係るＡ形アームについて説明する。本実施例に係るＡ形アームは、上記実施例１と略同じ形状を有し、Ａ形アーム１００自体にブッシュ圧入孔１０２を設けたものであるが、但し、図６（ａ）に示したものとは異なる横断面形状により、車両走行中に引張歪が生じると予測される場所に残留圧縮歪を付与するものである。

図７は、図６で示したＡ形アームの横断面の代替となる本実施例に係る横断面形状を同じく図２のＣ視から示したものであり、図７（ａ）はブッシュ圧入前、図７（ｂ）はブッシュ圧入後の状態を示す。

本実施例において、Ａ形アーム１００の一方のアーム先端部分での横断面形状は、図７（ａ）に示すように、ブッシュ圧入孔１０２が設けられた向かい合う両面は垂直方向について略平行を保ちつつ、ブッシュ圧入孔１０２の中心軸が平行のままずれている。より具体的には、圧縮歪を予め付与したい側の中心軸が下方にずれている。

このような形状に成形されたＡ形アーム１００にブッシュ３０１を方向Ａから圧入すると、図７（ｂ）に示すように、圧入された状態ではブッシュ圧入孔１０２の中心軸が一致し、実施例１の場合と同様に、図７（ｂ）にａ’で示す部分に圧縮側の残留応力が生じる。

このようにブッシュ取付時に予め付与された残留圧縮歪ａ’は、車両走行中に制動力Ｆ_１によって生じ得る引張歪ａ（図４参照）と打ち消し合ってこれを低減する。

したがって、本実施例によれば、Ａ形アーム１００自体にブッシュ圧入孔１０２を設けることによって、（例えば溶接によって）アームの先端に固着される（例えば円筒形の）ブッシュ圧入用部材が不要になると共に、車両走行中に生じ得る引張歪に対するＡ形アーム１００の疲労強度を高めることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、実施例を２つ挙げて説明したが、当業者には明らかなように、上記実施例１及び２は例示に過ぎず、本発明は他の形態でも実施可能である。

例えば、上記実施例１及び２では、アーム先端部分を水平方向に見た（図２のＣ視）ときの形状について、ブッシュ圧入により所望の場所に残留圧縮歪が生じるように工夫した初期形状としたが（図６及び７）、予め付与される残留圧縮歪の方向は図６及び７の場合に限られない。例えば、アーム先端部分を図２のように上から見たときの形状について、ブッシュ圧入孔の中心線が交差するような初期形状としてもよく、或いは、ブッシュ圧入孔の中心線が平行のままずれた初期形状としてもよい。

また、添付図面に示したＡ形アームの形状は、いずれも本発明の特徴を説明するために概略的に示されたものであり、本発明はこれらの形状に限定されるものではない。本発明は、１）プレス加工によって成形されるＡ形アーム自体にブッシュ圧入孔を設けると共に、２）車両走行中に生じると予測される引張歪を打ち消すように予め残留圧縮歪を付与しておくものであれば、あらゆる形状のＡ形アームに適用可能である。

さらに、上記２つの実施例においては、便宜上、Ａ形サスペンションアームの一方の先端部分に着目してその形状を説明したが、当業者には明らかなように、他方の先端部分にも上記実施例１及び２で説明した形状がミラー反転してそのまま適用されることは明らかである。

本発明に係るＡ形サスペンションアームは、ダブルウイッシュボーン式の車両用サスペンションにおいてアッパーアームとして利用できる。搭載される車両の種類、外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの外観を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの概略を示す上面図である。 ブッシュが圧入された状態の本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの一方の先端部分を概略的に示す部分縦断面図である。 車両走行中に生じ得る歪を模式的に示した本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの一方の先端部分を概略的に示す部分拡大図である。 （ａ）図４に示す各場所において車両走行中の制動力によって生じ得る歪の大きさを概略的に示すグラフである。（ｂ）図４に示す各場所において車両走行中の駆動力によって生じ得る歪の大きさを概略的に示すグラフである。 （ａ）ブッシュが圧入される前の本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの図２のＣ視を示す概略図である。（ｂ）ブッシュが圧入された後の本発明の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの図２のＣ視を示す概略図である。 （ａ）ブッシュが圧入される前の本発明の別の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの図２のＣ視を示す概略図である。（ｂ）ブッシュが圧入された後の本発明の別の一実施例に係る車両用Ａ形サスペンションアームの図２のＣ視を示す概略図である。

符号の説明

１００ Ａ形サスペンションアーム
１０１ ボールジョイン取付孔
１０２ ブッシュ圧入孔
１０３ フランジ
３０１ ブッシュ

Claims (4)

1. 板状部材をプレス加工することにより成形された車両用Ａ形サスペンションアームであって、
   両アーム先端部分において、横断面において向かい合う二面を貫くようにブッシュを圧入するための貫通孔が設けられ、
   前記横断面の形状は、前記向かい合う二面にそれぞれ設けられた前記貫通穴の中心軸が、当該Ａ形サスペンションアームが成形されたときには一致しておらず、前記ブッシュを前記貫通穴に圧入することによって一致するようになる、ように設計されることを特徴とする車両用Ａ形サスペンションアーム。
2. 請求項１記載の車両用Ａ形サスペンションアームであって、
   前記横断面の形状は、当該Ａ形サスペンションアームが成形されたときには、前記中心軸が交差しているように設計されることを特徴とする車両用Ａ形サスペンションアーム。
3. 請求項１記載の車両用Ａ形サスペンションアームであって、
   前記横断面の形状は、当該Ａ形サスペンションアームが成形されたときには、前記中心軸が平行のままずれているように設計されることを特徴とする車両用Ａ形サスペンションアーム。
4. 請求項３記載の車両用Ａ形サスペンションアームであって、
   前記中心軸のうち残留圧縮応力を発生させたい側の中心軸が下方にずれている、ことを特徴とする車両用Ａ形サスペンションアーム。

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