JPH0365410A - 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成形品
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成が採られている。

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、その端面方向（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製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、図示のように通常該サスペンションアーム１
０の構造は、上述したアーム部１と、該アーム部１の両
端に形成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２ａ、２ｂは一般にステイール製の
筒体により形成され、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ｌの凹面状端部１
ａ、１ｂ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２ａ、２ｂは、例えば
第１１図に示すように弾性変形可能なゴムブツシュ５を
介して相手（車体又はサスペンション）側取付ブラケッ
ト６の軸部材７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７側から上記ゴムブツシュ５、
リング部２ａ、２ｂ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
ションアームは、上記アーム部１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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のような自動車用のサスペン７ヨンアー
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は次のような点が挙げられる。

（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入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ＦＲＰ製サスペンションアームの構造
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、許容限界値内の引張及び圧縮荷重に
たい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できない問題がある。

特に自動車用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。

（課題を解決するための手段） 本願発明は、上記の問題を解決することを目的としてな
されたもので、アーム部と該アーム部の両端に各々設け
られた結合部を介して車体側およびサスペンション側の
対応する取付部に各々連結されるＦＲＰ製のサスペンシ
ョンアームにおいて、上記アーム部の長平方向途中の断
面係数を両端側の断面係数よりも小さく形成したことを
特徴とするものである。

（作　用） 上記本願発明のＦＲＰ製サスペンションアーム構造では
、軸方向に十分に高い対圧縮荷重強度を有するアーム部
の長手方向途中の断面係数を両端側に比べて所定値だけ
小さくすることによって断面２次モーメントを下げてア
ーム部全体の曲げ剛性を低くし、圧縮荷重作用時の弾性
変形幅を拡大させるようにしている。

その結果、圧縮荷重の作用時点から最終的なアーム破断
に到るまでの広い変形進行領域に亘って連続的な荷重エ
ネルギーの吸収が可能となるとともに、仮に最終的には
アーム破断に到るとしても該破断は従来のような圧縮荷
重の作用初期に於ける急激な脆性破壊ではなく、曲げモ
ーメントの下における十分な弾性変形後の破断であるた
めに当該破断時において乗員側に波及する衝撃エネルギ
ーは可及的に低減されるようになる。一方、中央部の断
面係数を相対的に小さくしたとしても引張荷重に対する
強度低下の影響は少ない。

（発明の効果） 従って、本願発明のＦＲＰ製サスペンションアームの構
造によると、衝撃エネルギーの吸収能力が高くて、しか
も十分な引張荷重強度および圧縮荷重強度を有する信頼
性の高いサスペンションアームを提供することができる
ようになる。

（実施例） 以下、本願発明の第１〜第３の実施例について添付の図
面を参照しながら詳細かつ具体的に説明する。

（１）第１実施例 先ず第１図および第２図は、該本願発明の第１実施例に
係るＦＲＰ製サスペンションアーム１０の構造を示して
いる。

該第１図および第２図図中、符号１１は同サスペンショ
ンアーム１０のアーム部、＊り１２ａ、　１２ｂは当該
アーム部１１の両端部１１ａ、ｌｌｂに一体的に接合さ
れた例えば車体側およびサスペンション側取付ブラケッ
トとの結合用スティールリングである。

上記アーム部１１は、従来同様の所定板厚の中央部材１
３と該中央部材１３の両端面部に各々−体向に接合され
当該中央部材１３とともに全体としてＩ型のアーム部を
構成するフランジ部材（リブ）１４．１４とから構成さ
れており、上記中央部材１３およびフランジ部材１４．
１４共に縦方向配列の強化繊維層１６によって補強され
ている。

フランジ部材１４．１４外周の強化繊維層１６は、図示
の如く上記ステゴールリング１２ａ、１２ｂをも覆って
エンドレス状態にサスペンションアーム１０の全体に亘
って均等に巻成されている。これにより、当該サスペン
ションアーム１０は、引張荷重に対しても圧縮荷重に対
しても十分な強度を有するように補強されている。

そして、上記アーム部１１の上下２枚のフランジ部材１
４．１４の一側（第１図の図示左側）には、その長平方
向中央部に位置して所定深さ幅Ｗおよび所定長さＬの切
欠部１５．１５が形成されており、該切欠部１５．１５
の形成によって両端部ｌｌａ、ｌｌｂ側に比較して中央
部側１１ｃの断面係数（断面２次モーメント）を所定値
小さくなるように構成している。

この結果、上記アーム部１１は、その車体側及びサスペ
ンション側への連結状態において、上記中央部１１ｃを
曲げ中心として図示右側Ｒ方向に撓み易くなり、曲げモ
ーメントとそれに対する拡開応力を生じるようになる。

そして、該弾性変形により、所定のバネ定数を以て軸方
向に作用する圧縮荷重のエネルギーを吸収ダンピングす
るようになる。

しかも、該エネルギーの吸収は、当該圧縮荷重の初期作
用時点から許容される最大弾性変形量をて連続して行な
われる。従って、車両衝突時等の過大な圧縮荷重に対し
ても十分な衝撃エネルギーの吸収能力を発揮するように
なり、仮に上記最大の弾性変形域を越えてアーム部１１
が破断するに到ったとしても、それまでに十分に衝撃エ
ネルギーのダンピングが行なわれていることから、乗員
側への波及は可及的に小さい状態に抑えることができる
ようになる。

該第１実施例の構成におけるＦＲＰ製サスペンションア
ームの圧縮特性を第９図の（イ）に示す。

（２）第２実施例 第３図および第４図は、本願発明の第２実施例に係るＦ
ＲＰ製サスペンションアームの構造を示している。

該第２実施例のＦＲＰ製サスペンションアームの構造は
、上記第１実施例のＦＲＰ製サスペンションアームの構
造に比較して、上記切欠部１５．１５の形成位置をアー
ム部１１の中央部ではなく、例えば後端側に寄せた位置
に形成するとともに、る。

該構成によると、先に述べた第１実施・例のものよりは
全体的な曲げ剛性は高く撓み量も小さい。

そして、圧縮荷重に対して生じる弾性変位状態も上記局
部的な切欠部１５．１５を形成した一端側を中心とした
への字形に近いものとなる。

一般に車両のサスペンションアームの構造は、本来その
対象となる車両毎に異った形態となるのが通例であり、
サスペンションアーム連結部周囲の車体構造から見て弾
性変形可能な余裕空間は極めて限られた位置および大き
さのものとなる。従って、上記第１実施例で述べたよう
な十分な弾性変形量による衝撃エネルギーのダンピング
機能を発揮させるにしても、それは実際の車体側取付部
のスペースファクターとの関係で制約を受け、必然的に
その変形幅、変形位置、変形方向等のコントロールを要
請されることになる。

本実施例のサスペンションアーム構造は、このような事
情の下において、例えばアーム部１１の後端部側で、し
かも図示右Ｒ方向に変形量をコントロールするのに適し
たものとなっているものである。

なお、本実施例のＦＲＰ製サスペンションアーム構造の
圧縮特性を第９図の（ロ）に示す。

（３）第３実施例 次に第５図〜第８図は、本願発明の第３実施例に係るＦ
ＲＰ製サスペンションアームの構造を示している。

本実施例のＦＲＰ製サスペンションアーム１０は、上記
第１実施例の場合と同様の切欠部１５をフランジ部材１
４．１４の両側面に形成したものである。フランジ部材
１４．１４の一側面のみに切欠部１５を形成したもので
は、左右の形状が非対称となって強度バランスが崩れ、
その結果として圧縮荷重に対する変形方向が明確に設定
される特徴がある。

しかし、ある程度以上のバネ定数を得ようとする場合に
、上記のように唯単に一方側のみの切欠部１５の深さ（
幅Ｗ）を大きくしたのでは、一方向に曲り易くなるのみ
で十分な反発弾性を得ることができず）断面係数の小さ
い割りにはエネルギーの吸収能力が低くなるし、また強
化繊維層１６による本来の対圧縮荷重強度自体が減殺さ
れてしまう。

従って、そのような場合には、第５図および第６図に示
すように、むしろ両側に切欠部１５，１５を形成して、
それらのバランスを任意に調節するように構成した方が
、幅方向の対圧縮荷重強度を低下させないで済むメリッ
トがある。

もちろん、該構成の場合において、車体側のスペースフ
ァクターに余裕があって、アーム部１１が左右何れの方
向に変形しても何ら他部材と干渉する問題がないような
場合には、上記左右の切欠部１５．１５は完全に均等に
設定すればよい。

また、このように左右均等に切欠部１５．１５を形成し
た場合において、特に必要があって変形位置と変形方向
をコントロールしたい場合には、例えば第７図および第
８図に示すように更に切欠部１９．１９を追加形成すれ
ば良く、それによって上記第２実施例の場合と同様の効
果を得ることができる。

該実施例に於けるＦＲＰ製サスペンションアームの第５
図および第６図の構造の場合の圧縮特性を第９図の（ハ
）に示す。

最後に、上記各実施例の構造のＦＲＰ製サスペンション
アームの７縮特性を前記第１０図および第１１１の従来
のＦＲＰ製サスペンションアームの圧縮特性と比較して
見ると、第９図のグラフから明らかなように、その何れ
の構造のものにあっても従来のものよりも遥かに高い圧
縮特性を示すことが分る。

各実施例の構造を相対的に見ると、当然ながら切欠部１
５の断面係数が最も小さく曲げ剛性が最も低い第３実施
例のもの（ハ）が最も弾性変形域が広く、順次第１実施
例（イ）、第２実施例（ロ）のものがこれに続き、その
何れにしても相当な大変位量の下でも極めて破断しにく
くなっていることが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の実施例に係るＦＲＰ製すスペンシ
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構造を示す一部切欠平面図、第
４図は、同側面図、第５図は、本願発明の第３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６図は、同側面図、第７図は、同第５図の
構造の一部を変形した変形例の一部切欠平面図、第８図
は、同側面図、第９図は、上記第１図〜第８図の各実ｍ
例のＦＲＰ製サスすンシヲンアームの圧縮特性を従来例
の場合と対比して示すグラフ、第１０図は、従来のＦＲ
Ｐ製サスペンションアームの構造を示す側面図、第１１
図は、同端部の連結構造を示す断面図である。 １０・・・・サスペンションアーム １１・・・・アーム部 １１ａ、ｌｌｂ　・・アーム部端部 １２ａ、１２ｂ　・・スティールリング部１３・・・・
中央部材 １４・・・・フランジ部材（リブ） ５ ６ ９ ・・・・切欠部 ・・・・強化ｍ１層（フィラメントワインディング層） ・・・・切欠部 第８図 第９図 第１１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各々設けられた結合
   部を介して車体側およびサスペンション側の対応する取
   付部に各々連結されるＦＲＰ製のサスペンションアーム
   において、上記アーム部の長手方向途中の断面係数を両
   端側の断面係数よりも小さく形成したことを特徴とする
   ＦＲＰ製サスペンションアーム構造。