JP4856411B2 - サスペンションリンク - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車体を車輪に懸架するサスペンション装置に用いられるサスペンションリンクに関する。

図１１（ａ）は自動車のマルチリンク形式リアサスペンションの斜視図で、図１１（ｂ）はリアサスペンションの分解図を示したものである。サスペンションリンクとしては、前方のアッパリンク２１、後方のアッパリンク２２、前方のＩ型ロアリンク２３、トーコントロークＩ型リンク２５が用いられている。

前述サスペンションリンクは、接合を用いて製作しても充分な信頼性、強度が確保できかつ価格も比較的安価であることから、鉄系材料を用いて形成するのが一般的であったが、近年の車両軽量化による燃費向上、ばね下重量軽減による乗り心地の向上への対応にサスペンションリンクの軽量化が図られ、アルミニウム合金等の軽金属材料が採用され始めた。

従来のアルミニウム合金によるサスペンションリンクとしては、特許文献１〜６に示すものがある。この場合、ある程度の形状を自由に作れる多部材の接合によってサスペンションリンクを形成したり、信頼性や強度を確保するために押出成形にてサスペンションリンクを形成したりされている。
特開平１０−２７２９１１号公報 特開平１１−７８４５５号公報 特開平１１−９０５７６号公報 特開２０００−２２５８２１号公報 特開２００１−３３４８１３号公報 特開２００２−１０３０４４号公報

しかしながら、多部材を接合によってサスペンションリンクを形成させる構造では、その接合方法として一般的なＭＩＧ、ＴＩＧ溶接を代表とするアーク溶接、更には摩擦攪拌溶接（例えば、特許文献５参照）やアプセット溶接（例えば、特許文献６参照）、また機械的締結（例えば、特許文献２参照）があるが、接合による急激な形状変化での応力集中や接合による機械的性質の低下を考慮した設計が必要で、肉厚増つまり質量増が必要であった。また、接合に伴って部品点数や接合費が増大し、そのうえ接合の信頼性や強度確保のために多大な内部欠陥検査が必要となるため、作業工程や製造コストの増大を招く問題があった。

また、両端の結合部と、両端の結合部を接続している部位との一体押出成形品（例えば、特許文献１、３参照）では、両端の結合部を接続している部位は中実もしくは略トラス形状になる。サスペンションリンクの性能として上げられる剛性や強度に対して押出成形で製作できる中実やトラス形状では、性能上の余肉が存在せざるを得なく軽量化および材料費の低減には適さないといった問題がある。更に、一般的にサスペンションリンクは細長いものが多く使用されており、全長は大きい。そのため、これを押出成形で製作する場合は非常に大きな押出設備を要することとなり、製造コストの増大を招く。特許文献１では押出し粗形材を小さくし押出設備を大きくしない工夫が上げられているが、所定の全長にするための押出成形後の塑性加工に多大な製造コストが必要となることが安易に考えられる。

また、一定断面の押出成形品の端末に貫通穴を有し、その貫通穴を結合部とする構造（例えば、特許文献４参照）では、結合部の外形サイズで全長に渡って押出形成されるので、両端の結合部を接続している部位も結合部と同一外形サイズかつ同一断面となってしまうため、軽量化および材料費の低減には適さないといった問題がある。

それゆえ、本発明は、以上の事情を背景になされたものであり、作業工程やコストの増大を回避しつつ、充分な信頼性や強度を確保した上で、結合部と両端の結合部を接続している部位で性能上必要最小限になるように各部の外形サイズや肉厚および断面を設定することで軽量化が図ることが可能なサスペンションリンクを提供することを技術的課題とする

上記した技術的課題を解決するため、本発明は、アルミニウム合金製のＩ型リンク部材であって、両端に他部材を結合する結合部（１１１、１１２）を有し、両端の該結合部（１１１、１１２）は中空閉断面からなる接続部（１１３）にて接続され、該接続部（１１３）の肉厚は両端の前記結合部近傍（５３１、５３２）に比べ長手方向中央（５３３）の方が厚くなっており、かつ両端の結合部（１１１、１１２）と接続部（１１３）とが一体成形されていることを特徴とするサスペンションリンクとした。
より具体的には、アルミニウム合金製のＩ型リンク部材であって、鍛造製又は押出製からなるパイプ状の接続部と、当該接続部の両側の端部に当該接続部と一体の、他部材を結合するための結合部をそれぞれ有し、前記接続部は前記両側の端部の断面肉厚よりも長手方向における中央部の断面肉厚の方が厚く徐変しており、前記両側の結合部のうち、少なくとも一方の結合部は接続部とのつなぎ部から肉厚が徐々に厚くなるように変化させることで、当該つなぎ部への応力集中が抑えられていて、且つ両側の結合部の外形サイズは当該結合部に結合する他部材に合せることで前記接続部の外形サイズと異なっていることを特徴とする。

本発明に係るサスペンションリンクによれば、アルミニウム製の両端の結合部（１１１、１１２）が中空閉断面の接続部（１１３）にて接続されているので、高い強度、剛性を有するわりに軽量である。また、両端の結合部（１１１、１１２）と接続部（１１３）が一体成形されているので多部材の接合部などによって生ずる急激な形状変化での応力集中や接合による機械的性質の低下を考慮した設計(肉厚増つまり質量増)が不要になり、高い信頼性を有しつつも軽量化できる。この結果、バネ下重量を軽減することが可能となり、車両軽量化による燃費向上や乗り心地を向上させることが可能になる。更に、高い信頼性を有しているので、長期使用疲労などによる強度低下の進行も少なく耐久性を向上させることも可能になる。

また、両端の結合部（１１１、１１２）間のほぼ中央部での接続部（１１３）の肉厚（５３３）が、両端の結合部（１１１、１１２）近傍での中空断面の肉厚（５３１、５３２）に比べ、厚くなっていることにより、両端の結合部（１１１、１１２）から軸方向に圧縮される力を受ける際に、最もたわみが生ずる中央部に充分な剛性が付与されるので、操作安定性を向上させることができる。

接続部（１１３）の長手方向中央の肉厚（１５３）は、少なくとも片端の結合部（１１２）の最大肉厚（１５２）と異なっていることが望ましい。このように片端の結合部（１１２）と接続部（１１３）とで肉厚を変化させることで、結合部（１１２）と接続部（１１３）とで要求されるそれぞれ異なる要件を満足するために個々の部位に必要な最低肉厚の組合せでサスペンションリンクが形成でき、更なる軽量化を図ることができる。

両端の結合部（１１１、１１２）の中心の外形サイズと接続部（１１３）の外形サイズがおのおの異なって成形されていることが望ましい。これにより、結合部（１１１、１１２）に結合される部材、例えばサスペンションメンバやアクスル（１３）の取付部の形状を各々の要求性能の応じた最適寸法とすることができ、騒音や振動などを抑制するための細かな調整を行うことを可能としつつ、サスペンションリンクの接続部（１１３）の外形サイズは小さくしておくことで、軽量でありながらも乗り心地を更に向上させることに繋がる。

少なくとも片端の結合部（１１２）は、接続部（１１３）から肉厚が徐々に厚く変化した部位であり、その肉厚が厚い部位をプレス加工または鍛造成形にて成形されていることが望ましい。これにより、接続部（１１３）は従来から用いられている閉塞鍛造や押出成形などで製作することで肉厚が変化した中空閉断面を形成することを可能とし、かつ結合部（１１２）についても従来から用いられているプレス加工などの塑性加工で製作することで結合部（１１２）の形状を形成することを可能とした。その結果、サスペンションリンクの各部でおのおのの外形サイズおよび肉厚や断面が異なる形状であり製作が難しいと思われるような本形状であっても、従来からある工法を組み合わせるだけの容易な作り方で形状を形成させることが可能となった。

本発明によれば、軽量なアルミニウム合金で肉厚を部分的に薄くした断面形状で形成されていることから、使用材料を大幅に低減して軽量化するとともに、各部位ごとに最適な断面形状を設定可能であるから強度も充分に確保した上で軽量化を行うことができる。

また、片端結合部からパイプ状の中空部が延びた接続部と結合部を閉塞鍛造または押出成形にて成形した後に、中空断面となっている端末の結合部をプレス加工などの塑性加工にて結合部の形状に成形することで形成可能なため、従来からある工法を組み合わせるだけの製作でき、新たな新規工法の導入に係るコストを必要とせず、製造コストを抑えることができる。

従って、作業工数やコストの増大を回避しつつ、充分な強度、信頼性を確保した上で軽量化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

［実施例１］ 図１〜図４は、本発明に係る車両用のサスペンションリンクの第１実施例を示した図であり、図１はサスペンションリンクの斜視図である。図２は、サスペンションリンクの平面図および正面図ならびに各断面図としてＡ−Ａ〜Ｅ−Ｅ断面までを示している。図３および図４は、本実施例の製造方法を示している。

図１に示すように、サスペンションリンクは、両端末部に結合部１１１と結合部１１２を有し、両端の結合部（１１１、１１２）を接続する接続部１１３によって構成されたＩ型リンク部材である。この図１には、互いに反対側の視点である（平面側と底面側の）２つの斜視図を示している（実施例２〜４の図５、７、９も同様）。結合部１１１および結合部１１２と接続部１１３は、溶接や接合を行わずに一体成形された一体成形品となっている。結合部（１１１、１１２）には、他部材、例えばサスペンションメンバやアクスル１３の取付部が結合される。

また、図２に示す断面図からわかるように、サスペンションリンクの接続部３は、部分断面図Ｃ−Ｃ、部分断面図Ｄ−Ｄ、部分断面図Ｅ−Ｅに示されるように中空閉断面より形成されている。この図２には、サスペンションリンクの平面図とその縦断面図（断面図Ａ−Ａ）、正面図とその縦断面図（断面図Ｂ−Ｂ）および横断面図（断面図Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ）を示している。また、結合部１１１の肉厚１５１と結合部１１２の肉厚１５２は、接続部１１３の肉厚１５３とそれぞれ異なっており、個々の部位に必要な最低肉厚で形成しつつ、結合部１１１、結合部１１２、接続部１１３は滑らかに形状および肉厚が変化するように形成されており、応力集中も抑えられている。

更に、結合部１１１と結合部１１２との間に存在する接続部１１３の中央部では部分断面図Ｃ−Ｃの肉厚５３３となっており、両端の結合部（１１１、１１２）近傍での接続部１１３の部分断面図Ｄ−Ｄの肉厚５３２および部分断面図Ｅ−Ｅの肉厚５３１に比べ、肉厚が厚くなっている。また、接続部１１３の長手方向中央１５３の肉厚は、少なくとも片端の結合１１２部の最大肉厚１５２と異なっている。

また、図１および図２からもわかるように、結合部１１１の外形サイズおよび結合部１１２の外形サイズは、中空断面からなる接続部１１３の外形サイズがおのおの異なっており、結合部１１１はサスペンションメンバへの取付、結合部１１２はアクスル１３への取付において形状を要求性能に応じた最適寸法としている。接続部１１３については、強度や剛性を満足する最小の形状とし軽量化を図っている。

図３には、サスペンションリンクの製造過程における平面図とその縦断面図（断面図Ｆ−Ｆ）、正面図とその縦断面図（断面図Ｇ−Ｇ）を示しており、断面図Ｆ−Ｆ、Ｇ−Ｇでは、型とマンドレルでの成形過程を示している。本実施例に係るサスペンションリンクは、最初にアルミニウム合金（２０００系、６０００系、７０００系など）を図３に示すような片端の結合部１１１からパイプ状の中空部が延びた接続部１１３と結合部１１２ａを閉塞鍛造または押出成形にて成形する。その後に、図４（ａ）に示すように中空断面となっている端末の結合部１１２ａを、図４（ｂ）：切欠、図４（ｃ）：拡管、図４（ｄ）：トリム、ピアスの順にプレス加工などの塑性加工にて結合部１１２の形状に成形することで形成される。すなわち、従来からある工法を組み合わせるだけの製作方法であり、製作にあたっては従来工法だけで形状を形成できている。

図３に示すように、片端の結合部１１２は、接続部１１３から肉厚が徐々に厚く変化した部位１１２ａ（１５２）であり、その肉厚が厚い部位１１２ａは図４に示すようにプレス加工または鍛造成形にて成形されている。

以上のように、本発明に係るサスペンションリンクにおいては、アルミニウム製の両端の結合部（１１１、１１２）が中空断面の接続部１１３にて接続されているので、高い強度、剛性を有するわりに軽量である。滑らかな形状変化による一体品であるので応力集中もなく高い信頼性を有しつつも軽量である。更に個々の部位に必要な最低肉厚の組合せでサスペンションリンクを形成しており充分な剛性も付与されている。この結果、バネ下重量を軽減することが可能となり、車両軽量化による燃費向上や乗り心地を向上させることが可能となった。更に高い信頼性を有しているので、長期使用による疲労などでの強度低下の進行も少なく耐久性が向上した。

［実施例２］ 図５および図６は、本発明に係る車両用のサスペンションリンクの第２実施例を示した図である。図５は、サスペンションリンクの斜視図である。図６は、サスペンションリンクの平面図および正面図ならびに各断面図としてＨ−Ｈ断面、Ｉ−Ｉ断面を示している。尚、本第２実施例は、前述した第１実施例と同じ構成については第１実施例の符号番号に１００を付加した符号番号を付与することで、詳細な説明は省略する。

第２実施例における第１実施例との大きな相違点は、図５および図６に示すように結合部２１１の形状が結合部２１２と同様の形状を有していることである。

以上のように、第２実施例に係るサスペンションリンクにおいては、第１実施例と同じ構成を含むことから同様の効果を得ることができるとともに、結合部２１１の形状を変えることで、例えば固有のサスペンションメンバへの取付要求においても最適な結合部２１１形状の設定を可能とした。

［実施例３］ 図７および図８は、本発明に係る車両用のサスペンションリンクの第３実施例を示した図である。図７は、サスペンションリンクの斜視図である。図８は、サスペンションリンクの平面図および正面図ならびに各断面図としてＪ−Ｊ断面、Ｋ−Ｋ断面を示している。図中、二点鎖線は後付されるボールジョイントを示している。尚、本第３実施例は、前述した第１実施例と同じ構成については第１実施例の符号番号に２００を付加した符号番号を付与することで、詳細な説明は省略する。

第３実施例における第１実施例との大きな相違点は、図７および図８に示すように結合部３１１にボールジョイントの組みつけを可能とするために、内側に球面状の加工を加えていることである。

以上のように、第３実施例に係るサスペンションリンクにおいては、第１実施例と同じ構成を含むことから同様の効果を得ることができるとともに、結合部３１１の形状を変えることで、例えばボールジョイントなどを取付るといった要求においても最適な結合部３１１形状の設定を可能とした。

［実施例４］ 図９および図１０は、本発明に係る車両用のサスペンションリンクの第４実施例を示した図である。図９は、サスペンションリンクの斜視図である。図１０は、サスペンションリンクの平面図および正面図ならびに各断面図としてＭ−Ｍ〜Ｏ−Ｏ断面を示している。尚、本第４実施例は、前述した第１実施例と同じ構成については第１実施例の符号番号に３００を付加した符号番号を付与することで、詳細な説明は省略する。

第４実施例における第１実施例との大きな相違点は、図９および図１０に示すように結合部４１２をプレス加工などの塑性加工で押潰して穴あけすることで、結合部４１１と同様な穴形状を有していることである。

以上のように、第４実施例に係るサスペンションリンクにおいては、第１実施例と同じ構成を含むことから同様の効果を得ることができるとともに、結合部４１２の形状を変えることで例えば固有のアクスル１３の取付要求においても最適な結合部４１１形状の設定を可能とした。

尚、上記した実施例１、２、３および４では、結合部１１１および結合部１１２を固有のサスペンションメンバやアクスル１３またはボールジョイントといった取付要求に最適となるように形状を変化させたものであり、他に実施例１、２、３および４の結合部１１１および結合部１１２の組みかえで構成されるサスペンションリンクも取付要求によっては生じる場合があるが、その場合であっても第１実施例と同じ構成を含むことから同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施例に係るサスペンションリンクの斜視図である。 本発明の第１実施例に係るサスペンションリンクの断面図である。 本発明の第１実施例に係るサスペンションリンクの製造過程を示す図である。 本発明の第１実施例に係るサスペンションリンクの結合部の成形過程を示す斜視図である。 本発明の第２実施例に係るサスペンションリンクの斜視図である。 本発明の第２実施例に係るサスペンションリンクの断面図である。 本発明の第３実施例に係るサスペンションリンクの斜視図である。 本発明の第３実施例に係るサスペンションリンクの断面図である。 本発明の第４実施例に係るサスペンションリンクの斜視図である。 本発明の第４実施例に係るサスペンションリンクの断面図である。 従来のサスペンション構造を説明する図である。図１１（ａ）はサスペンション構造を示し、図１１（ｂ）は分解された部品を示す。

符号の説明

１３…アクスル
２１…前方のＩ形アッパリンク
２２…後方のＩ形アッパリンク
２３…前方のＩ形ロアリンク
２４…後方の舟形ロアアーム
２５…トーコントロールＩ形リンク
２６…圧縮コイルスプリング
２７…ショックアブソーバ
１１１…結合部
１１２…結合部
１１３…接続部
１５１…結合部の肉厚
１５２…結合部の肉厚
１５３…接続部の中央の肉厚
５３１…結合部近傍における接続部の肉厚
５３２…結合部近傍における接続部の肉厚
５３３…接続部の中央部における肉厚

Claims (2)

1. アルミニウム合金製のＩ型リンク部材であって、
   鍛造製又は押出製からなるパイプ状の接続部と、
   当該接続部の両側の端部に当該接続部と一体の、他部材を結合するための結合部をそれぞれ有し、
   前記接続部は前記両側の端部の断面肉厚よりも長手方向における中央部の断面肉厚の方が厚く徐変しており、
   前記両側の結合部のうち、少なくとも一方の結合部は接続部とのつなぎ部から肉厚が徐々に厚くなるように変化させることで、当該つなぎ部への応力集中が抑えられていて、且つ両側の結合部の外形サイズは当該結合部に結合する他部材に合せることで前記接続部の外形サイズと異なっていることを特徴とするサスペンションリンク。
2. 一方の結合部と接続部とを閉塞鍛造又は押出成形にて一体成形した後に、
   前記接続部の前記一方の結合部とは反対側に塑性加工にて他方の結合部を成形することを特徴とする請求項１記載のサスペンションリンクの製造方法。

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