JPH0356730A - Ｆｒｐ製サスペンションアーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明ハ、Ｆ　Ｒ　Ｐ　製サスペンションア−ム構造
に関するものである。

（従来の技術） 例えば特開昭５６−１０１４１５号公報に示されるよう
に、最近では車体軽量化の見地から自動車のサスペンシ
ョンア−ムを炭素繊維等の強化繊維をフィラメントワイ
ンティングすることにより繊維強化した合成樹脂成形品
によってシン作することが行なわれている。

このようなＦＲＰ製サスペン７ヨンア−ムでは、上記公
報の記載からも明らかなように、−股にアム部の圧縮荷
重を高くするために−１二記強化繊維を当該アーム部の
縦方向に並列に配列する購１戊か採られている。

このようにアーム部の縦方向に並列に強化ｍ維を配列し
た構成の場合、その瑞面方向く軸方向）の全体に均一な
圧縮荷重が加えられる場音には、確かに高い圧縮強度を
示す。

今例えば第５図および第６図に示すような−１二記従来
構造のＦＲＰ製サスペンションアームを例に取って実際
に作用する圧縮荷重の分布を分析して見ると、次のよう
になる。

すなわち、先ず図示のように通常該サスペンションアー
ム１０の構造は、上述したアーム部１と、該アーム部ｌ
の両端に形成された車体側およびサスペンション側との
結合用リング部２ａ，２ｂとを一体化して形成されてい
る。そして、前記リング部２ａ．２ｂは一般にスティー
ル製の筒体により形成され、該筒体を例えば断面を■型
構造として曲げ剛性をアップさせたアーム部Ｉの凹面状
端部ｌａ，ｌｂに各々接合し、更にそれらの外周にエン
ドレス状にフィラメントワインディングを行なって図示
のような強化繊維層３を形成したものとなっている。な
お、特に図示はしないが上記アーム部１の中央部材４の
両面にも強化繊維が縦方向に並列に配列されている。

そして、上記各結合用のリング部２ａ，２ｂは、例えば
第６図に示すように弾性変形可能なゴムプッシュ５ａ，
５ｂを介して相手（車体またはサスベンシヲン）側取付
ブラケ７１−６ａ，６ｂの軸部材７ａ，７ｂに対し各々
嵌装されて結合されるようになっている。

従って、先ず上記軸部材７ａ側（前部側）から上記ゴム
ブノシュ５ａ，　　リング部２ａを介してアーム部１に
加わる圧縮荷重Ｆは、当該アーム部１のリング部筒体と
の接合部において第５図に矢印で示すように作用する。

また、他方引張り荷重は、これとちょうど逆方向に作用
する。

そして、これらの両方向の荷重を上記ＦＲＰ製サスペン
ションアーム１０は、上記アーム部ｌの素材自体の剛性
とその断面積によって特定される対圧縮、引張荷重強度
に応じて許容限界値まで支承することになる。

ところで、上記のような自動車用のサスペンションアー
ムは、例えば車両衝突時等に上記許容限界値を越える所
定値以上の大きな圧縮荷重を受けることがある。

そして、そのような場合に当該サスペンションアームに
望まれる特性として次のような点か挙げられる。

（１）永久変形（曲げ変形）しても良いが、決して破断
しないこと。

（２）同変形中に可能な限り人力される衝撃エネルギー
を連続的に吸収できるものであること。

（３）最悪の場合に仮に変形しても絶対に乗員に影響を
与えないこと。

上述した従来例のＦＲＰＩサスペンションアム構造の場
合、強化繊維が縦方向に並設されており、上記圧縮荷重
Ｆの作用方向に対して平行な関係となっている。従って
該構成の場合、上述した許容限界値内の引張及び圧縮荷
重に対しては狙い通りの高い支持強度を示す。

ところが、一方、同許容圧縮荷重の限界値をこえた過大
な圧縮荷重が作用したような場合には、縦割れによる脆
性破壊形態を示して急激に破断されてしまう欠点がある
。従って、結局衝撃エネルギー等のエネルギー吸収能力
も低く、上述した望まれる（１）〜（３）の特性を必ず
しも十分に実現することが出来ない問題がある。

特に自動車用のサスペンションアームの場合、車体寸法
の関係などからアーム部自体の細長比を余り大きく設計
することができないという事情があり、これが又同アー
ム部に可撓性を付与しにくい原因となっている。

ところが、上記のような車両のサスペンションアームは
、車両の乗り心地の面から言うと、一般に或る程度は低
剛性である方か好ましい。上記ＦＲＰ製サスペンション
アームは、素材上の特性から見ると本質的に弾性変形範
囲が広い特徴があり、所望の剛性設定が比較的容易であ
るところから良好な乗り心地を得るためのものとして本
来最適なものなのである。

しかし、上述した所からも明らかなように、該サスペン
ションアームは、車両衝突時などの過大な圧縮荷重をも
想定した高い軸方向強度が要求されることから、それを
優先し、これまでの全てのＦＲＰ％Ｊサスペンションア
ームが上述のように軸方向の圧縮荷重強度の向上を中心
とした高剛性構造のものとなっていた。

そのため、現在のところ本来の弾性変形範囲が広いとい
う素材上の特徴を十分に生かしきれておらず、乗り心地
自体も犠牲にされているのが実情である。

そこで、このような事情に鑑み例えば第７図〜第９図に
示す如く上述のＦＲＰ製サスペンションアーム１０自体
の支持部本体を形成するアーム部ｌと該アーム部ｌの両
端に設けられた連結用のリング部２ａ，２ｂとを備え、
それらの長手方向外周囲に連続して炭素繊維等の強化繊
維層３をフィラメントワインディングしてなるＦＲＰ製
サスペンソヨンアームにおいて、当該アーム部１に第７
図に示すごとく長手方向に延びるスリット９，９を形成
し、該スリノト９，９によって該アーム部ｔ中央の構或
部材を先ず本体となる中央部材４ａと該中央部材４ａの
両側に位置して当該中央部材４ａを補強する補強用のフ
ランジ部材８ａ，８ａとの相亙に分割された３枚の平板
部材により構成することによってアーム部ｌの低剛性化
を図り、弾性変形を容易にしたＦＲＰ製サスペンション
アームの構造が最近一部で考えられている。

このような構成にすると、同サスペンションアム部ｌが
較直交方向に対しても低剛性化され、路面人力に対して
も十分な弾性変形を伴なうようになる。

一方、上記スリノト９．９はアーム部１の長手方向に形
成されるのみであり、軸方向の剛性低下は最少限に抑制
されるから、軸方向の圧縮荷重強度は十分に確保される
。

従って、同ＦＲＰｉ７サスペンションアームの構造によ
ると、路面入力に対する衝撃吸収能力か高く、乗り心地
が良好で、しかも軸方向の衝撃荷重強度モ高い、信頼性
のあるサスペン／コンア−ムを提供し得るようになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のようなスリット構成を採用した場合、
第９図から明らかなように確かに圧縮力に対しては十分
な弾性を発揮する。しかし、一方、引張り力が加えられ
た場合には、第５図、第６図の従前のものと基本的に同
様であり、スリット９９による弾性的効果は殆ど期待で
きない。

従って、その点で十分な乗り心地の向上に寄与し得ない
問題がある。

（課題を解決するための千段） 本願発明は、上記の問題を解決することを目的としてな
されたものであって、アーム部と該アム部の両端に設け
られた連結用のリング部とを備え、上記アーム部を中央
の本体部材と該本体部材の両側に位置する補強部材との
少なくとも相互に分割された３つの平板部材によって形
成するとともに、該アーム部と上記リング部の長手方向
外周囲に連続して強化繊維層を形成してなるＦＲＰ製サ
スペンションアームにおいて、」二記アーム部ヲ構成す
る両補強部材間に当該両補強部材を所定福外方に拡開す
る弾性部材を介設したことを特徴とするものである。

（作　用） 七記本願発明のＦＲＰ製サスペンションアームの構造で
は、先に述へたスリノト形成によるアム部の分割による
圧縮力に対する弾性発揮作用に加え、該分割された補強
部材間に、それらを所定幅拡開するように介設された弾
性部材が引張り力に対して弾住効果を発揮するようにな
る。

（発明の効果） その結果、上記本願発明のＦＲＰ製サスペンションアー
ムの構造によると、圧縮力および引張力の両荷重人力に
対して共に効果的に弾性作用を発揮するようになり、そ
れによって衝撃、振動等のエネルギーが有効に吸収され
るので車両の乗り心地が大きく向上するようになる。

（実施例） 先ず第１図および第２図は、本願発明の第１実施例に係
るＦＲＰ製サスベンションア＝ムの構造を示している。

図中符号１０は、本実施例におけるＦＲＰ％／サスベン
シジンアームてあリ、該サスベンションアム１０はアー
ム部１１と該アーム部１１のＦｉｉｉ後両端に設けられ
た車体側またはサスペンンヨン側取付部に対する連結結
合用のリング部１２ａ，１．２ｂとから構成されている
。

アーム部１１は、所定の板厚を有し、凹面状の端面を有
する両端部１１ａ，１１．ｂを」二記リング部１２ａ，
１２ｂの軸方向側外周面に対して衝合し−体的に接合し
た本体部材１３と、該本体部材１３の上下両側面に各々
Ｔ字状に接合された補強用のフランジ部材（リブＮ　４
，１　４とによって断面Ｉ形の構造に形成されている。

上記各フランジ部材１　４．　１　４の両端部は、上記
リング部１２ａ，１２ｂの外周面に対し接線方向に延び
て接合されて一体化されている。

また、上記リング部１２ａ，１２ｂは、各々金属製の筒
体によって形成されており、該筒体内に所定のゴムプッ
シュ２２ａ，２２ｂを介装して図示しない車体側取付ブ
ラケノト及びサスペンション側取付ブラケットの各結合
軸２３ａ，２３ｂを貫装させることによって取付けられ
るようになっている。

ところで、本実施例の場合、上記７ランジ部材１４，１
．４の一側は図示第２図のように所定の幅と長さに亘っ
て切欠かれ、該切欠部１５．１５により矢印Ｒ方向への
曲げ変形を生じ易くすることによって車両衝突時などの
過大な圧縮荷重に体する所定のバネ定数をもった弾性変
形を実現するようになっている。これにより、衝撃エネ
ルギーのダンピングか行なわれる。

一方、符号１６は例えば炭素系長繊維をフィラメントワ
インディングすることにより、上記アム部１ｌおよびリ
ング部１２ａ，１２ｂの長手方向全周面に亘って連続形
成された強化繊維層である。

該強化繊維層１６は、当該アーム部１１のフランジ部材
１　４．　１　４の長手方向、つまり軸方向の圧縮荷重
Ｆｐ並びに同方向の引張荷重Ｆｕの各作用方向に平行に
配列されており、当該軸方向の圧縮荷重Ｆｐ並びに同軸
方向の引張荷重Ｆｕに対して極めて高い強度を維持する
ようになっている。

一方、上記本体部材１３には、その長手方向中央部に位
置して所定長さの左右２本のスリッｌ−１７．１７が同
じく長手方向に延びて形威されている。そして、該２本
のスリノト１　７，　１　７によって上記従来一体であ
ったアーム部１１が最終的には中央の本体部材ｌ３と、
その両側のフランジ部材１　４．　１　４との３枚の平
板部材に分割されている。

この結果、本実施例におけるＦＲＰ製サスペン／ヨンア
ーム１０は、圧縮荷重Ｆｐに対して例えば従来の第９図
に示すように外側に向けて面外曲げ変形を呈するように
なる。そして、それら各部の強化繊維層１６には曲げ応
力ＦＬ，ＦＣ，ＦＲが発生する。

その結果、それらの各外側面部側には引張応力が、また
内側面部側には圧縮応力がそれぞれ生戊せしめられるよ
うになり、低剛性でありなからアム部ｌ１の弾性変形域
を大きく拡大することができるようになる。

池方、符号１８ａ，１８ｂは上記のように分割された一
対のフランジ部材１　４，　ｌ　４の間に前後方向に所
定の間隔をおいて介設された柱状の弾性部材であり、そ
の両端側は各々各フランジ部材１４．１４の裏面に対し
て接合固定されている。該２つの弾性部材１８ａ，１８
ｂは、例えば所定の圧縮弾性を有するゴム材料よりなり
、その軸方向の長さは上記一対の７ランジ部材１４．１
４を所定幅外方に拡開できるだけのものとなっている。

また、符号ｌ９は上記アーム部１１の長手方向中央部に
位置して同じく上記フランジ部材１４，１４間に設けら
れた圧縮バネ材である。該圧縮バネ材１９は、その中央
・部１９ｂを上記本体部材１３の側部に対し接合して固
定されている一方、上下両端にＣ　ＩＪング状の押圧弾
性片１９ａ，１９ａを有し、該押圧弾性片１９ａ，１９
ａの頭部を上記フランジ部材１４．１４の裏面側に当接
させた状態で保持されている。そして、これにより上記
アーム部１１中央のフランジ部材１４．１４を外方に拡
開する作用と引張応力に対して弾性を与える作用との２
つの作用を発揮するようになっている。

次に該構成のＦＲＰ製サスペンションアームの作用につ
いて説明する。

すなわち、先ず上記サスペンションア−ム１０に対して
第ｌ図に矢印Ｆｐで示すように圧縮荷重が加えられたと
すると、他端側が固定されていることから、上記剛性の
低下した中央の本体部材１３が第９図の場合と同様に例
えば第２図矢印Ｒ方向に所定角屈曲する。そして、それ
と同時に、その両側の一対のフランジ部材１４．１４も
第９図のように外側方向に湾曲し、これらの各弾性変形
によって上記軸方向の圧縮荷重工不ルギーを有効に吸収
する。

この時、上記一対のフランジ部材１４．１４は、その略
中央部位置が上述のように圧縮バネ部材１９並びに弾性
部材１８ａ，１８ｂによって当初より外方に拡開されて
いる。従って、圧縮荷重作用時の湾曲が生じ易いととも
に、該湾曲時において上記切欠部１５の機能をより確実
に発揮きせるべく第２図右方向（矢印Ｒ）への変形が生
じ易くなる。

つまり、変形方向のコントロールが容易かつ正確に行な
えるようにもなる。

また一方、上記２つの弾性部材１８ａ，１８ｂは、該フ
ランジ部材１４．１４の圧縮荷重による外方への拡開時
において、当該拡開を許容しながらも同時にそれに抗す
る引張弾性を作用させる。従って、この引張弾性によっ
て更に効果的に軸方向荷重の工不ルギーが吸収されるよ
うになる。

特に、この作用は上記アーム部１１に対し、その対圧縮
荷重剛性をアップさせる形を取りながら同荷重エネルギ
ーを吸収する機能を発揮するので、車両衝突時等のよう
に過大工不ルキーが入力された時に効果を発揮する。ま
た、アーム中心軸に対して平行または真直方向でない圧
縮偏荷重成分が作用したような場合にも上記２つの弾性
部材１８ａ，１８ｂが、それを一体的に吸収し、片側の
フランジ部材１４のみに荷重が集中することを防止する
作用を果している。

次に、上記の場合とは逆に第１図の矢印Ｆ　ｕ方向に引
張荷重が作用したとすると、上記アーム部ｌ１の本体部
材ｌ３は、そのまま真直方向に引張応力を受けるだけで
特に外部的な変形は起こさない。

一方、これに対して上下両側のフランジ部材１４，ｌ４
は上述のように圧縮バ不材１９およひ前後２つの弾性部
材１８ａ，１８ｂによって拡開されているので、引張荷
重Ｆｕが作用すると、破線の矢印で示すように共に内側
に向けて圧縮バ不材１９、弾性部材１８ａ，１８ａを押
し縮めようとするような収縮変形を生しる。そして、該
変形時において上記圧縮バネ材１９両端の押圧弾性片１
９ａ，１９ａ並びに弾性部材１８ａ，１８ａが所定の反
発弾性を伴なって圧縮変形される。

この結果、該圧縮変形により引張荷重のエネルギーが効
果的に吸収され、ダンピングされるようになる。

次に第３図および第４図は、本願発明の第２実施例に係
るＦＲＰ製サスペンションアームの構造をボしている。

本実施例の場合には、上記第ｌ実施例のサスペンション
アームの構造において、前後２つの弾性部材１８ａ，１
８ｂの採用を止め、その代わりにアム部１１の外周にス
リーブ状の拡開変形拘束部材２０を長手方向にスライド
可能にして嵌合したことを特徴とするものである。圧縮
バネ部材１９は、第１実施例同様そのまま採用している
。

このような構成の場合、上記アーム部における拡開変形
可能な位置や変形量そのものがカーソル状の−ヒ記拡開
変形拘束部材２０のスライド操作によって任意に調整設
定できるようになる。従って、該構成によれば、サスペ
ンションア−ムの仕様をハード又はソフト等任意にセノ
ティングすることも可能となり、車両の乗り心地向上に
寄与する所が太きい。

なお、以上の各実施例では、引張荷重に対する弾性吸収
部材として圧縮バ不部材ｌ９やｉｔ状の弾性部材１８ａ
，１８ｂを用いたが、本願発明の基本的な作用のみを得
るのであれば、例えばフランジ部材１４，１４拡開部の
断而形状に応じ山形状の弾性ゴム部材を上述のスリノト
Ｉ　７，　１　７内に嵌装するだけても十分である。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本願発明の第１実施例に係るＦＲＰ製サスペ
ンンヨンア−ムの構造を示す側面図、第２図は、同一部
切欠平面図、第３図は、本願発明の第２実施例に係るＦ
ＲＰ’３４サスペンンヨンアムの構造を示す側面図、第
４図は、同一部切欠平面図、第５図は、従来の一般的な
ｐＲｐｉ，１サスペンションアームの構造を示す側面図
、第６図は、同縦断面図、第７図は、上記第５図および
第６図の従来例の改良例の構造を示す側面図、第８図は
同一部切欠平面図、第９図は、同変形状態の斜視図であ
る。 １０・・・・ＦＲＰ製サスペンションアーム１ｌ・・・
・アーム部 １１ａ，Ｉｌｂ　・・アーム端部 １２ａ，１２ｂ・・リング部 １３・・・・本体部材 ｌ４・・・・フランジ部材 １５・・・・切欠部 ｌ６・・・・強化繊維層 ｌ７・・・・スリット １８ａ，ｌ８ｂ・・弾性部材 ｌ９・・・・圧縮バネ材 ２０・・・・拡開変形拘束部材 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アーム部と該アーム部の両端に設けられた連結用の
   リング部とを備え、上記アーム部を中央の本体部材と該
   本体部材の両側に位置する補強部材との少なくとも相互
   に分割された３つの平板部材によって形成するとともに
   、該アーム部と上記リング部の長手方向外周囲に連続し
   て強化繊維層を形成してなるＦＲＰ製サスペンションア
   ームにおいて、上記アーム部を構成する両補強部材間に
   当該両補強部材を所定幅外方に拡開する弾性部材を介設
   したことを特徴とするＦＲＰ製サスペンションアーム構
   造。