JPH0357710A

JPH0357710A - Ｆｒｐ製サスペンションアーム構造

Info

Publication number: JPH0357710A
Application number: JP19473889A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Ishiide; 石井出　秀則
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1991-03-13

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）本願発明は、ＦＲＰ製のサスペンションアーム構造に関
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や乗り心地向上の見地から自動
車のサスペンションアームを炭素繊維等の強化繊維をフ
ィラメントワインディングすることにより繊維強化した
合成樹脂或形品によって製作することが行なわれている
。

このようなＦＲＰ製のサスペンションアームでは、上記
公報の記載からも明らかなように、一般にアーム部の圧
縮荷重を高くするために上記強化繊維を当該アーム部の
縦方向に並列に配列する構戊が採られている。

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

今例えば第１０図および第１１図に示すような従来構造
のＦＲＰ！！サスペンションアーム構造を例に取って実
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１
の両端に形戊された車体側又は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２　ａ，　２　ｂは一般にステ
ィール製の筒体により形或され、該筒体を例えば断面を
Ｉ型構造として曲げ剛性をアップさせたアーム部１の凹
面状端部１ａ，ｉｂ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
の両面にも破線で示すように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２　ａ，　２　ｂｌ．
：ｔ、例えば第１１図に示すように弾性変形可能なゴム
プッシュ５　ａ，　５　ｂを介して相手（車体又はサス
ペンンヨン）側取付ブラケノト（図示省略）の軸部材７
ａ７ｂに対し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，７ｂ側から上記ゴムブソ
シ．．Ｌ５ａ，５ｂ，リング部２ａ，２ｂを介して各々
アーム部１に加わる圧縮荷重Ｆｐ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１０図に矢印で示す
ように作用する。

また、他方引張り荷重は、これとは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Ｆ　Ｒ　ｌ）　製
サスベン／ヨンアームは、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て所定のバネ定数を持って支
承することになる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、一般に上記サスベンンヨンアームを介して連
結される車体側取付部とサスペンンヨン側取付部とは所
定量（オフセット角Ｏだけ）オフセットした位置にある
のが通常である。従って、当巷上記サスペンションアー
ムは、当該オフセット鼠を吸収するために例えば第３図
のように或る程度曲がったものに構戊せざるを得ない。

ところが、そのようにすると例えば同図に仮恕線で示す
ように曲げモーメントによる変形を生じ易く、圧縮方向
に所定値以上の大荷重Ｆｐが作用した時などには相当に
大きな変形を招く。

そして、このような変形が生じると、アーム部の図示右
側（変形方向外側）には矢印（イ），（ロ）方向の引張
り応力が発生し、上述の強化繊維層３が破断される恐れ
を生じる一方、他方左側（変形方向内側）では矢印（ハ
），（二）方向の圧縮応力が生じるようになる。

この結果、上記のような変形が頻繁に繰り返されると、
当該サスペンションアーム自体の本来のエネルギー吸収
能力が低下して、乗り心地が悪化し、かつ耐久性が低下
してしまう問題がある。

なお、該事情は上記サスペンションアームのアーム部を
オフセットすることなくストレートに構成できるような
場合でも軸が非対称な場合には同様であり、一定値以上
の大きな圧縮荷重が作用すると結局ＦＲＰ製のサスペン
シゴンアームは何れか特定の方向に曲がって該荷重を吸
収するので、該変形の繰り返しによって強度低下を招来
するケースが生じる。

（課題を解法するための手段）本願発明は、上記の問題を解決することを目的とするも
のであって、アーム部の両端に各々車体およびサスペン
ションに対する連結用の結合部を有し、該結合部を介し
て当該車体およびサスペンション間に取付けられるＦ　
Ｒ　Ｐ　１２サスペンションアームにおいて、上記アー
ム部の大圧縮荷重下において高引張応力が発生する部位
に他部泣よりも高強度の繊維を配設したことを特徴とす
るものである。

（作　用）上記本願発明のＦ　Ｒ　Ｐ　製サスペンションアームの
構造では、上記の如きアーム部の高引張り応力発生部に
位置して他の部位よりも高強度の繊維を配設するように
なし、特に引張り応力に対する補強強度を大きく設定し
ている。

そのため、仮に従来同様前後連結位置をオフセ，トした
構造として圧縮時の山１げモーメントが作用し易いよう
な形態を採用したような場含にち十分な強度を維持する
ことか可能となり、強化繊維が破断ずるようなことかな
くなる。その結果、安定した弾性変形により効果的な荷
重エネルギーの吸収を図り得るようになる。

（考案の効果）従って、本願発明のＦ　Ｒ　Ｐ　袈サスペンションアー
ムの構造によると、大きな圧縮荷重に対しても十分な強
度を有し、安定した衝撃エネルギー等工不ルギーの吸収
能力を保持し得る信頼性の高いＦＲＰ！２サスペンショ
ンアームをｔＵ共することができるようになる。

（実施例）第■図および第２図は、本願発明の第１実施例ニ係るＦ
ＲＰｉ４サスペンションアームの構造を示している。

図中、符号１０は本実施例におけるＦＲＰＩのサスペン
ションアームであリ、該サスペンションアーム１０はア
ーム部１ｌと該アーム部１１の両端に設けられた車体お
よびサスペンションとの結合用のリング部１２ａ，１２
ｂとから構或されている。

アーム部１１は、所定の板厚を有し、かつ凹面状の端面
を有する両端部１１ａ，ｌｌｂを上記リング部１２ａ，
１２ｂの外周面に衝合し一体的に接合した本体部材１３
と、該本体部材ｌ３の両側面に各々Ｔ字状に接合された
補強用のフランジ部材１４，ｌ４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１４．１４
の両端部は、上記リング部１２ａ，１２ｂの周面に対し
接線方向に延びて接合一体化されている。

また、上記リング部１２ａ，１２ｂは、各々金属製の筒
体によって形戊されており、該筒体部内に所定のゴムブ
ッシ：Ｌ２２ａ，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側の
各結合軸２３ａ．２３ｂを貫装することによって組付け
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の一側は図示のように前後方向に所定の長さに亘って
切り欠かれ、該切欠部１５．１５によって矢印Ｒ方向へ
の曲げを生じ易くすることによって圧縮荷重に対する所
定のバネ定数を実現するようになっている。

一方、符号１６ａは例えば炭素系長繊維のフィラメント
ワインディング等により上記アーム部１ｌおよびリング
部１２ａ，１２ｂの全周に亘って形成された第１の強化
繊維層である。該第１の強化繊維層１６ａは、当該アー
ム部１ｌのフランジ部材１　４．　１　４の長平方向、
つまり圧縮荷重Ｆｐの作用方向に一致して縦方向に並列
されており、当該圧縮荷重Ｆｐに対して高い強度を発揮
するようになっている一方、該第１の強化繊維層１６ａ
は上記リング部１　２ａ，　１　２ｂをも含んでサスペ
ンションアーム１０の全体に巻成されているので該リン
グ部１２ａ，１２ｂに作用する引張り荷重に対しても高
い強度を発揮するようになっている。

さらに、符号１６ｂは上記フランジ部材ｌ４，１４の曲
げ方向外周側（切欠部１５，１５形戊部と反対側）に同
じくフィラメントワインディングにより形成された、上
記第１の強化繊維層ｌ６ａよりも高強度の第２の強化繊
維層である。該第２の強化繊維層１６ｂは上記アーム部
１１が所定レベル以上の大きな圧縮荷重Ｆｐを受けて、
１Δ１えば第３図の図示仮想線で示すように大きな弾性
変形をきたしたような場合にも当該湾曲部外面に十分な
引張り強度を確保して強化繊維層ｔｅａの従来のような
破断を防止する作用を果たしている。

該第２の強化繊維層１６ｂは、例えばガラス繊維と炭素
繊維、ガラス繊維とアラミド繊維等の田合体が用いられ
る。そして、該第２の強化繊維層１６ｂの形或方法とし
ては、例えば上記フランジ部材１４．１４の側面１４ｂ
，１４ｂに先ずガラス繊維を配した上で、その後に炭素
ｗｔ維又はアラミド繊維を加えるか、又は該側面部の一
部（所定幅）を最初から、それらの複合体によって高強
度断面に形或する方法の何れの方法によって形成しても
よい。

このように、アーム部１１の曲げ方向外周面側（伸び側
）を内側（縮み側）よりも特に引張り強度の高い第２の
強化繊維層１６ｂで補強する構成を採ると、通常の圧縮
荷重に対しては十分なＪ．ｌｌｊ性係数を発揮しての曲
げ変形により安定した衝撃エネルギー吸収機能を実現す
る一方、他方第３図のように特に大きな圧縮荷重が作用
した時にも強化繊維層の破断を招来せず安定した弾性変
形を伴ったサスペン／ヨンアーム機能を果たすようにな
る。

そのため、車両の乗り心地も向上する。

また、それにより合せて引張り荷重強度も向上する。

なお、この場合において、上記第ｌの強化繊維層１６ａ
自体の強度を上記第２の強化繊維層１６ｂを加えたレベ
ルまで巻き数を多くすることによって高めると言う方法
も考えられる。

しかし、そのような方法を採ると、不要な部分にまで多
くの巻数を要することになり、材も↓費、成形時間等コ
ストの無駄を招くし、不必要な重量の増加を招き軽量化
の要求に反する。また、断面積が拡大するので弾性変形
幅が縮小される、等の点で難点がある。

ところが、上述のように本実施例の構成によると、それ
らの難点は全て克服される。

次に、第７図および第８図は、本願発明の第２実施例に
係るＦ　Ｒ　Ｐ　５２サスペンションアームの構造を示
している。

この実施例の構戊は、図示のように同一の強化繊維を使
用して巻き場所および巻き数を変えることのみによって
浦強レベルを変えるようにしたものである。

すなわち、符号１　６ａ，　１　６ｂ，　１　６ｃは、
フランジ部材１４．１４およびリング部１２ａ，１２ｂ
の外周面上に巻かれた第１、第２、第３の各強化繊維層
である。これら第１〜第３の各強化繊維層１６ａｔ　１
　６　ｂ＋　１　６　ｃは、例えば８周（第１）〜４周
（第２）〜８周（第３）と順次巻数を変えて切欠部１５
の形或による湾曲方向内側から外側に向けて連続的にワ
インディングすることにより形成されている。

そして、例えば両側の第ｌおよび第３の強化繊維層１６
ａ，１６ｃにより、特に圧縮荷重Ｆｐ下での軸方向強度
を、また特に第３の強化繊維層１６ｃにより、同圧縮荷
重の作用下においてアーム部１１が第３図仮想線の状態
に変形した時の湾曲面外周側の引張荷重強度を各々負担
させるようにしている。中央に位置する第２の強化繊維
層１６ｂは、上記第１の強化繊維層１６ａから第３の強
化繊維層１６ｃに移行する時の巻成過程で必然的に形戊
されるものであり、必ずしも不可欠のものではないが、
上記リング部１２ａ，１２ｂとアーム部１１とを一体的
に固縛するとともに第４図に示す引張り荷重Ｆｕの一部
を分担している。

従って、この実施例の構成において、上述の場合と同様
に所定値以上の圧縮荷重Ｆｐが加えられたとすると、そ
のアーム部１１は第３図のように変形し、それによって
当該圧縮荷重のエネルギーを最大限吸収する。

そして、この場合において、当該変形による湾曲部外周
面には矢印（イ），（ロ）のように大きな弓張り荷重が
作用するが、該部分は上述のように巻成回数の多い高強
度の第３の強化繊維層１６ｃで十分に補強されているの
で高い強度が保たれる。

従って、殆んど破断を生じるようなことかなくなる。

この時、一般にアーム部１１の両端部１　１　８ｌ　１
ｌｂ付近ではフランジ部材１４．１４の面外曲げ作用に
よる表面歪み（第５図ａ，ｂ点参照）が発生する。

これは、先ず上記結合軸部２３ａ，２３ｂ側から上３己
ゴムプッシュ２２ａ，２２ｂ，　　リング部１２ａ，１
２ｂを介してアーム部１１に加わる圧縮荷重Ｆｐは、当
該アーム部ｌ１のリング部筒体との接合部において、ア
ーム部ｌ１の本体部材１３に対して「くさび」形に作用
するようになるとともにＩ型の両側補強用フランジ部材
１　４．　１　４を共に外方に拡開させるように作用す
る。

この結果、直線的な方向にのみ作用する圧縮荷重を想定
して縦方向にのみ配列されている強化繊維は縦割れ状態
で座屈するようになり、その結果として図示のような膨
出歪みを招来することになる。

このような一種の圧縮歪みに対し、本実施例のような構
成を取ると、第１〜第３の各強化繊維層１６ａ＝１６ｃ
による固縛効果と広い弾性変形帯域に亘る弾性変形によ
るエネルキー吸収作用とによって効果的な低減機能を実
現できるようになる。

４この場合の上記アーム部１１の前後両端の左右歪発生部
の各部ａ＝ｄ点における各実測データを各々グラフにし
て示すと第９図（ａ）および第９図（ｂ）に示すように
なる。他方、これと同様の従来例（第１０図、第１１図
）の則定データを第ｌ２図（ａ）および第１２図（ｂ）
に示す。

これらの各データを対比して見ると明らかなように、本
第２実施例の構成の場合には強化繊維の巻数が少ないに
も拘わらず、従来構造よりも歪の振幅並びに大きさ（絶
対値）共に相当に小さくなっていることが分る。

上記第１実施例の場合にも略々これと同様の効果を得る
ことかできる。また、第６図の引張り荷重に対しても全
く同様の歪低減作用を実現することができる。

【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
ンションアームの構造を示す一部切欠平面図、第２図は
、同側面図、第３図および第４図ハ、同サスペンション
アームの弾性変形状態ヲ示す概略図、第５図および第６
図は、各々同弾性変形侍の局部的な変形状態（歪み発生
状態）を示すアーム端部の各側面図、第７図は、本廓発
明の第２実施例に係るＦＲＰ製サスペンションアームの
構造を示す一部切欠平面図、第８図は、同側面図、第９
図（ａ）および第９図（ｂ）は、各々同第２実施例の作
田を示すグラフ、第ｌＯ図は、従来のＦＲＰ製サスペン
ションアームの構造を示す一部切欠側面図、第ｌ１図は
、同側面図、第１２図（ａ）および第１２図（ｂ）は、
各々その作用を示すグラフである。１０・・・・ＦＲＰ’製サスペンンヨンアーム１ｌ・・
・・アーム部１２ａ，１２ｂ　−−リング部 ■３・・・・本体部材１４・・・・フランジ部材１５・・・・切欠部１６ａ　・・・第ｌの強化繊維層１６ｂ　・・・第２の強化繊維層１６ｃ　・・・第３の強化繊維層第１図第２図第３図ＦＲＰＩＩサスベンシテンアーム第６図第１１図圧縮荷１１Ｆｐ（＆ｙｆｌ第１２図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、アーム部の両端に各々車体およびサスペンションに
対する連結用の結合部を有し、該結合部を介して当該車
体およびサスペンション間に取付けられるＦＲＰ製サス
ペンションアームにおいて、上記アーム部の大圧縮荷重
下において高引張応力が発生する部位に他部位よりも高
強度の繊維を配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。