JPH11270608A - ブッシュ装着用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 棒状の金属押出形材からなる部材本体の一部
に、ブッシュを装着するブッシュ装着部が形成されたブ
ッシュ装着用部材であって、衝突時の衝撃を緩和するこ
とのできるブッシュ装着用部材を提供すること。 【解決手段】 部材本体２は、円形断面の棒状のアルミ
ニウム押出形材製パイプ材からなる。そして、部材本体
２の長さ方向中間部には、その周壁部が塑性加工にて偏
平状に潰された潰し部６が局部的に形成されている。こ
うして潰し部６を形成して部材本体２を座屈し易くして
おく。衝突時の衝撃は、部材本体２が座屈することによ
って緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車に
用いられるサスペンションアーム、エンジンマウント、
フレーム等のブッシュ装着用部材に関する。

【０００２】なお、この明細書において、アルミニウム
の語は、その合金を含む意味において用いられる。

【０００３】

【従来の技術】例えば、自動車に用いられているブッシ
ュ装着用部材の一つに、アッパーアーム、ロアアーム、
トレーリングアーム、トーションバー等のサスペンショ
ンアームを構成するサスペンションアーム用部材があ
る。

【０００４】かかるサスペンションアーム用部材は、一
般に、棒状の金属製部材本体と、その両端部に形成され
た金属製ブッシュ装着部とから構成されており、前記ブ
ッシュ装着部には、円筒型等のゴム製防振ブッシュを装
着するための円形等のブッシュ装着用保持孔が形成され
ている。そして、前記保持孔に装着されたブッシュを介
して、自動車の各種フレームに取り付けられるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
サスペンションアーム用部材には、色々な種類のものが
存在し、その中には、衝突時の衝撃を緩和するために、
ある一定の値以上の衝突荷重が加わると、座屈すること
が要求されるものがある。

【０００６】すなわち、自動車が衝突すると、ブッシュ
に両者を近接させる方向の荷重が加わって、アーム用部
材に軸方向の圧縮荷重が作用することとなるが、この軸
方向圧縮荷重を受けてアーム用部材が座屈することで、
衝突時の衝撃を緩和することのできるようなアーム用部
材が要求される。

【０００７】この発明は、このような技術背景に鑑みて
なされたもので、衝突時の衝撃を緩和することのできる
ブッシュ装着用部材を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、棒状の金属押出形材からなる部材本体
の一部に、ブッシュを装着するブッシュ装着部が形成さ
れたブッシュ装着用部材であって、前記部材本体の長さ
方向中間部に、軸方向の圧縮荷重に対して変形し易くす
るための変形予定部位が局部的に形成されていることを
特徴とする。

【０００９】これによれば、部材本体として、棒状の金
属押出形材を用いることにより、製造効率が向上する。
また、自動車等の各種車両が衝突すると、部材本体には
軸方向の圧縮荷重が加わるが、この発明に係るブッシュ
装着用部材は、部材本体の長さ方向中間部に、軸方向の
圧縮荷重に対して変形し易くするための変形予定部位が
局部的に形成されていることから、衝突すると部材本体
は軸方向の圧縮荷重を受けて変形予定部位において変形
するものとなる。この変形によって衝突時の衝撃が緩和
される。

【００１０】また、前記変形予定部位としては、例えば
断面２次モーメントが小さくなるように塑性変形した部
位が挙示される。また、その塑性変形を生じさせる塑性
加工としては、プレス、電磁成形、スピニング等が挙示
される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図４は第１実施形態、図５
及び図６は第２実施形態、図７は第３実施形態を示して
いる。なお、これら実施形態では、いずれもブッシュ装
着用部材として自動車のサスペンションアーム用部材を
示している。

【００１２】まず、第１実施形態について説明する。

【００１３】図１に示すように、この第１実施形態のサ
スペンションアーム用部材（１）は、所定長さを有する
棒状の部材本体（２）と、該部材本体（２）の両端部に
接合された、円筒型のゴム製防振ブッシュ（４）（４）
を装着するブッシュ装着部（３）（３）とから構成され
ている。同図中（５）（５）は、前記部材本体（２）と
前記ブッシュ装着部（３）（３）との接合部である。

【００１４】前記部材本体（２）としては、図２（ｉ）
に示すように、円形断面の真直なアルミニウム押出形材
製パイプ材からなるものが用いられている。すなわち、
この部材本体（２）は、所定断面形状を有する押出形材
からなるパイプ材を押出方向と直交する平面で所定の長
さに切断したものからなり、例えば、長さが２００〜６
００ｍｍ、外径が１５〜３５ｍｍに形成されているもの
である。そして、図１に示すように、前記部材本体
（２）の長さ方向の中間部には、局部的に偏平状態に塑
性変形した潰し部（６）が形成されている。この潰し部
（６）は、パイプ材の周壁部が軸方向に対して直交する
方向から局部的に偏平状態に押し潰されることによって
形成されたもので、軸方向の圧縮荷重に対して変形し易
くするための変形予定部位となる。

【００１５】前記ブッシュ装着部（３）は、アルミニウ
ムダイカスト材からなるもので、図２に示すように、前
記ブッシュ（４）を圧入装着するための円形のブッシュ
装着用保持孔（１１）を有する円筒形の本体（１０）
と、該本体（１０）の外周面上に突設され、径が前記部
材本体（２）の外径と同じに形成された円柱形の連結部
（１２）と、該連結部（１２）の端面の中央部に前記本
体（１０）に対して外方に向かって突出する態様に突設
された円柱形の連結用突出部（１３）とを一体に有する
ものである。

【００１６】前記連結用突出部（１３）は、その径が前
記部材本体（２）の内径に対して若干大寸に設定され
て、部材本体（２）の一端開口部（２ａ）内に圧入嵌合
しうるものとなされている。なお、図２中（１４）は、
前記連結部（１２）と連結用突出部（１３）との段差部
である。

【００１７】以下、この第１実施形態のサスペンション
アーム用部材（１）を、その製造方法に即して説明す
る。

【００１８】まず、図２（ｉ）に示すように、ブッシュ
（４）をブッシュ装着部（３）の本体（１０）の保持孔
（１１）に圧入装着するとともに、このブッシュ装着部
（３）の連結用突出部（１３）を部材本体（２）の一端
開口部（２ａ）内に、段差部（１４）が部材本体（２）
の端面に突き当たるまで圧入嵌合する。こうして嵌合す
ると、連結部（１２）の周面と、部材本体（２）の外周
面とが面一状態になるとともに、この面一状態が不本意
にずれないように保持される。

【００１９】そして、図２（ii）に示すように、この嵌
合部における連結部（１２）と部材本体（２）の端面と
の突合せ部（１５）を周方向に接合することにより、ブ
ッシュ装着部（３）と部材本体（２）とを接合一体化す
る。

【００２０】接合は、ＭＩＧ、ＴＩＧ、レーザ溶接等の
溶融溶接法にて行うこともできるが、固相接合法の一種
である摩擦撹拌接合法にて行うことが望ましい。

【００２１】摩擦撹拌接合法にて接合する場合について
説明するち、次の通りである。すなわち、同図に示すよ
うに、径大の円柱状回転子（２１）と、該回転子（２
１）の平坦面からなる肩部（２１ａ）の軸線上に回転子
（２１）と一体回転自在に突設された径小のピン状プロ
ーブ（２２）とを有する接合工具（２０）を用い、前記
プローブ（２２）を、連結部（１２）と部材本体（２）
との突合せ部（１５）に挿入する。挿入は、図３に示す
ように、プローブ（２２）の先端が連結用突出部（１
３）に挿入されるまで、更に回転子（２１）の肩部（２
１ａ）が連結部（１２）の周面及び部材本体（２）の外
周面に当接するまで行うことが、摩擦熱をより多く発生
させることができる点で、望ましい。

【００２２】そして、部材本体（２）とブッシュ装着部
（３）とを、部材本体（２）の軸線（Ｐ）を回転軸とし
て一体に回転させる。ここに、ブッシュ装着部（３）の
連結用突出部（１３）が部材本体（２）の開口部（２
ａ）内に圧入嵌合されているから、部材本体（２）とブ
ッシュ装着部（２）は、いずれか一方を回転駆動させる
と、他方もこれと一体に回転するように連結されてい
る。したがって、回転操作は、部材本体（２）かブッシ
ュ装着部（３）のいずれか一方のみを回転駆動させるだ
けで行うことができ、回転操作を極めて容易に行うこと
ができる。

【００２３】この実施形態では、同図に示すように、部
材本体（２）を矢印イの方向に回転駆動させるものとす
る。このように部材本体（２）を回転駆動させると、こ
れと一体に連結用突出部（１３）つまりブッシュ装着部
（２）が矢印ロの方向に回転するものとなる。

【００２４】こうして、プローブ（２２）を挿入した状
態で、部材本体（２）を回転して突合せ部（１５）を周
方向に摩擦撹拌接合することにより、部材本体（２）と
ブッシュ装着部（３）とを接合一体化する。ここで、図
示していないが、回転子（２１）の肩部（２１ａ）にお
ける部材本体（２）の回転方向側の部分が連結部（１
２）及び部材本体（２）に押し付けられた状態で、かつ
該押付け部と反対側の部分が部材本体（２）の表面から
浮き上がった状態のもとで、部材本体（２）を回転させ
ることが、摩擦熱をより多く発生させることができ、か
つ接合状態を良好にすることができる点で、望ましい。

【００２５】かくして得られたサスペンションアーム用
部材（１´）を図４（ｉ）に示す。このサスペンション
アーム用部材（１´）において、ブッシュ装着部（３）
（３）は、その保持孔（１１）（１１）の軸線方向が互
いに同じ方向を向いてかつ部材本体（２）の軸（Ｐ）に
対して直交する態様にして部材本体（２）に接合されて
いる。

【００２６】このサスペンションアーム用部材（１´）
にあっては、部材本体（２）は円形断面のパイプ材から
なるので、スペース効率が高くかつ軽量なものとなって
いる。しかも、部材本体（２）とブッシュ装着部（３）
とが、ともにアルミニウム製なので、より一段と軽量な
ものとなっている。更に、部材本体（２）が押出形材か
ら製造されたものなので、製造効率を向上させ得て、大
幅なストダウンを図ることができ、したがって安価なサ
スペンションアーム用部材（１´）となっている。

【００２７】さらに、入熱量がＭＩＧ、ＴＩＧ、レーザ
溶接等の溶融溶接法に比して格段に小さい摩擦撹拌接合
法により接合されているので、ブッシュ装着部（３）の
保持孔（１１）に装着されているゴム製のブッシュ
（４）が熱影響をほとんど受けず、ブッシュ（４）の弾
性特性が健全に維持され、しかも接合部（５）の接合強
度の低下や熱歪みが生じることもなく、接合強度が高く
かつ接合状態が良好なものとなっている。

【００２８】而して、同図のサスペンションアーム用部
材（１´）は、ブッシュ装着部（３）（３）の保持孔
（１１）（１１）に装着されたブッシュ（４）（４）を
介して、自動車の各種フレームに取り付けられるもので
あるが、自動車が衝突した場合には、ブッシュ（４）
（４）に両者を近接させる方向の荷重（方向ハ）が加わ
って、部材本体（２）に軸方向の圧縮荷重が加わること
となる。しかしながら、同図のサスペンションアーム用
部材（１´）では、部材本体（２）に軸方向の圧縮荷重
が加わっても、部材本体（２）は座屈等の変形が生じ難
く、そのため衝突時の衝撃を緩和することができない。
とくに、サスペンションアーム用部材の部材本体として
用いられるパイプ材は、一般に、長さが２００〜６００
ｍｍ、外径が１５〜３５ｍｍに形成されているものであ
って、このような寸法のパイプ材における座屈荷重と引
張強度とは略等しい値を有していることから、部材本体
（２）の周壁部の肉厚を薄くする等して座屈荷重を低く
設定すると、同時に引張強度も低くなってしまってサス
ペンションアーム用部材として役に立たなくなる虞があ
る。

【００２９】そこで、この実施形態では、部材本体
（２）の長さ方向中間部の周壁部を、部材本体（２）の
軸線（Ｐ）とブッシュ装着部（３）（３）の保持孔（１
１）（１１）の軸線とに対して直交する方向から、所定
形状の成形面（３０ａ）（３０ａ）を有するポンチ（３
０）（３０）で局部的に挟みつけて、当該周壁部を、そ
の横断面積がなるべく減少しないように同図（ii）及び
図１（iii ）に示すように横断面略楕円形状に塑性変形
させる。こうすることにより、当該周壁部における対向
する壁部がともに凹んで、当該周壁部の横断面における
ブッシュ装着部（３）（３）の保持孔（１１）（１１）
の軸線と並行な方向の図心を通る軸に関する断面２次モ
ーメントが、他の軸に関する断面２次モーメントよりも
小さくなり、その結果、部材本体（２）が潰し部（６）
において屈曲して２つ折り状に変形する等して座屈し易
くなる。また、塑性加工を受けた部材本体（２）の周壁
部における横断面積は、塑性加工後においても殆ど減少
していないことから、得られたサスペンションアーム用
部材（１）の引張強度は、殆ど減少しておらず、塑性加
工前と略同じ値を有している。

【００３０】このようにして、部材本体（２）の長さ方
向中間部の周壁部に、塑性加工によって局部的に断面２
次モーメントが小さくなるように塑性変形した部位、つ
まり前記潰し部（６）を形成することによって、部材本
体（２）が座屈し易くなり、もってサスペンションアー
ム用部材（１）は衝突時の衝撃を緩和することができる
ものとなる。図４（ii）中の（ｘ）（ｘ）は、前記ポン
チ（３０）（３０）の押圧力を受けて凹んだ部材本体
（２）周壁部の凹み量を示しており、これら凹み量
（ｘ）（ｘ）はともに同じ値を採っている。

【００３１】次に、第２実施形態について説明する。な
お、この第２実施形態を示す図５及び図６には、上記第
１実施形態と同一の要素に同一の符号が付されている。

【００３２】この第２実施形態のサスペンションアーム
用部材（１）は、図５に示すように、部材本体（２）の
長さ方向中間部に、その横断面形状・寸法を変えること
なく屈曲された屈曲部（７）が局部的に形成されてお
り、これにより局部的に軸（Ｐ）のずれている部位が形
成されたものとなされている。前記屈曲部（７）は、略
Ｃ字状に形成されている。

【００３３】かかる屈曲部（７）は、図６（ｉ）に示す
ように、部材本体（２）の長さ方向中間部を、部材本体
（２）の軸線（Ｐ）とブッシュ装着部（３）（３）の保
持孔（１１）（１１）の軸線とに対して直交する方向か
ら、所定形状の成形面（３１ａ）を有するポンチ（３
１）と所定形状の成形凹部（３２ａ）を有する受けダイ
ス（３２）との間で挟みつけて、その横断面形状・寸法
を維持した状態で略Ｃ字状に局部的に塑性変形させるこ
とにより、形成されたものである。同図中の（３３）
（３３）は、部材本体（２）を押えるための押えダイス
である。また、同図（ii）中の（ｙ）（ｙ）は、前記ポ
ンチ（３０）の押圧力を受けて曲がった部材本体（２）
屈曲部（７）の曲り量を示しており、これら曲り量
（ｙ）（ｙ）はともに同じ値を採っている。

【００３４】こうして、部材本体（２）の長さ方向中間
部に、塑性加工によって局部的に略Ｃ字状に曲がってい
る屈曲部（７）、即ち局部的に軸（Ｐ）のずれている部
位を形成することによって、部材本体（２）が座屈し易
くなり、もってサスペンションアーム用部材（１）は衝
突時の衝撃を緩和することができるものとなる。

【００３５】次に、第３実施形態について説明する。な
お、この第３実施形態を示す図７には、上記第１実施形
態と同一の要素に同一の符号が付されている。

【００３６】この第３実施形態のサスペンションアーム
用部材（１）は、同図に示すように、部材本体（２）の
長さ方向中間部に、図示しないポンチによる塑性加工に
よって、その周壁部における一部の壁部が局部的に略円
弧状に凹んだ凹み部（８）が形成されており、これによ
り当該周壁部の横断面におけるブッシュ装着部（３）
（３）の保持孔（１１）（１１）の軸線と並行な方向の
軸に関する断面２次モーメントが他の軸に関する断面２
次モーメントよりも小さく、かつ軸のずれている部位が
局部的に形成されたものとなされている。このように凹
み部（８）を形成することにより、部材本体（２）が座
屈し易くなり、もってサスペンションアーム用部材
（１）は衝突時の衝撃を緩和することができるものとな
る。

【００３７】而して、上記の第１乃至第３実施形態のサ
スペンションアーム用部材（１）にあっては、上述した
ように、塑性加工を受けた部材本体（２）の周壁部は、
凹んだり曲がったりしているだけで、その周壁部の横断
面積は、塑性加工後においても殆ど減少していない。そ
のため、これら第１乃至第３実施形態のサスペンション
アーム用部材（１）の引張強度は、いずれも殆ど減少し
ておらず、塑性変形前と略同じ値を有している。したが
って、これら第１乃至第３実施形態のサスペンションア
ーム用部材（１）は、衝突時の衝撃を緩和することがで
きる上、引張方向の荷重に対しては高い強度を有するも
のとなっている。しかも、部材本体（２）がパイプ材か
らなるので、塑性加工も極めて容易に行うことができ
る。

【００３８】また、従来のサスペンションアーム用部材
の部材本体は、鉄系材料からなるパイプ材を用いて製造
されているものが多いが、これら第１乃至第３実施形態
のサスペンションアーム用部材（１）の部材本体（２）
は、従来と同じくパイプ材を用いて製造されたものなの
で、設計変更を必要とせず、設計上有利なものとなって
おり、その上、これに用いられたパイプ材はアルミニウ
ム製なので、従来のものに比して軽量なものとなってい
る。

【００３９】以上、この発明の実施形態について説明し
たが、この発明はこれら実施形態に限定されるものでは
ない。

【００４０】例えば、ブッシュ装着部（３）はアルミニ
ウムダイカスト材からなるものであるが、ブッシュ装着
部本体（１０）と連結部（１２）と連結用突出部（１
３）とを一体成形したアルミニウム押出形材（図示せ
ず）を、押出方向に所要厚みにスライス切断したのち、
連結部（１２）及び連結用突出部（１３）をそれぞれ円
柱状に切削加工したものであっても良いし、あるいは鋳
造や鍛造等によって製造されたものであっても良い。ま
た、ブッシュ装着部（３）として、圧入式のものを示し
たが、巻締め式のものであっても良い。

【００４１】もとより、この発明に係るブッシュ装着用
部材は、サスペンションアーム用部材（１）に限定され
ず、例えばエンジンマウント用部材であっても良い。

【００４２】

【実施例】部材本体（２）としてアルミニウム押出形材
製パイプ材（φ２２−ｔ２、長さ３００ｍｍ、材質Ａ６
０６３Ｔ５）を用いて、凹み量（ｘ）の異なる３種類の
上記第１実施形態のサスペンションアーム用部材（実施
例１〜３）と、曲り量（ｙ）の異なる３種類の上記第２
実施形態のサスペンションアーム用部材（実施例４〜
６）とを製造した。

【００４３】一方、比較例として、これら実施例と同じ
く、部材本体（２）としてアルミニウム押出形材製パイ
プ材（φ２２−ｔ２、長さ３００ｍｍ、材質Ａ６０６３
Ｔ５）を用い、部材本体（２）に塑性加工を施していな
いサスペンションアーム用部材（比較例１）を製造し
た。

【００４４】次いで、実施例１〜６及び比較例１のサス
ペンションアーム用部材について、座屈荷重及び引張強
度をそれぞれ調べた。その結果を表１に示す。

【００４５】

【表１】 表１に示すように、座屈荷重は凹み量（ｘ）や曲り量
（ｙ）が大きくなるにつれて減少し、かつこの座屈荷重
の減少量は、引張強度の減少量に比べて格段に大きいこ
とが分かる。すなわち、このような塑性加工によれば、
引張強度の低下を極力抑えつつ、座屈荷重を小さくする
ことができることが分かる。したがって、実施例１〜６
のサスペンションアーム用部材は、座屈し易くなってい
る上に、引張方向の荷重に対しては高い強度を維持して
いるものであることが分かった。

【００４６】

【発明の効果】上述の次第で、この発明に係るブッシュ
装着用部材は、棒状の金属押出形材からなる部材本体の
一部に、ブッシュを装着するブッシュ装着部が形成され
たものであって、前記部材本体の長さ方向中間部に、軸
方向の圧縮荷重に対して変形し易くするための変形予定
部位が局部的に形成されているものであるから、自動車
等の各種車両の衝突の際に加わる衝撃荷重を受けた場合
に部材本体が変形予定部位において容易に変形し得て、
この部材本体の変形によって、衝突時の衝撃を緩和する
ことができるという効果を有する。

【００４７】加えて、部材本体は金属押出形材からなる
ので、製造効率を向上させ得て、大幅なストダウンを図
ることができ、したがって安価なブッシュ装着用部材を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態のサスペンションアー
ム用部材（ブッシュ装着用部材）を示す図であって、
（ｉ）は斜視図、（ii）は（ｉ）中のＩ（ii）−Ｉ（i
i）線断面図、（iii ）は（ｉ）中のＩ（iii ）−Ｉ（i
ii ）線断面図である。

【図２】（ｉ）は部材本体、ブッシュ装着部及びブッシ
ュの斜視図、（ii）は部材本体とブッシュ装着部とを嵌
合連結した状態の斜視図である。

【図３】部材本体とブッシュ装着部との嵌合部に接合工
具のプローブを挿入した状態を示す、図２（ii）中のII
I −III 線に対応する断面図である。

【図４】（ｉ）は部材本体に塑性加工を施す前の状態を
示す正面図、（ii）は部材本体に塑性加工を施した後の
状態を示す部材本体の拡大正面図である。

【図５】この発明の第２実施形態のサスペンションアー
ム用部材（ブッシュ装着用部材）を示す図であって、
（ｉ）は斜視図、（ii）は（ｉ）中のＶ（ii）−Ｖ（i
i）線断面図、（iii ）は（ｉ）中のＶ（iii ）−Ｖ（i
ii ）線断面図である。

【図６】（ｉ）は部材本体に塑性加工を施す前の状態を
示す正面図、（ii）は部材本体に塑性加工を施した後の
状態を示す部材本体の拡大正面図である。

【図７】この発明の第３実施形態のサスペンションアー
ム用部材（ブッシュ装着用部材）を示す図であって、
（ｉ）は正面図、（ii）は（ｉ）中のＶII−ＶII線断面
図である。

【符号の説明】

１…サスペンションアーム用部材（ブッシュ装着用部
材） ２…部材本体 ３…ブッシュ装着部 ４…ブッシュ ６…潰し部 ７…屈曲部 ｘ…凹み量 ｙ…曲り量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 正敏 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 西川 直毅 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 岩目地 範行 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状の金属押出形材からなる部材本体
   （２）の一部に、ブッシュ（４）を装着するブッシュ装
   着部（３）が形成されたブッシュ装着用部材（１）であ
   って、 前記部材本体（２）の長さ方向中間部に、軸方向の圧縮
   荷重に対して変形し易くするための変形予定部位が局部
   的に形成されていることを特徴とするブッシュ装着用部
   材。
2. 【請求項２】 前記変形予定部位は、断面２次モーメン
   トが小さくなるように塑性変形した部位（６）（８）か
   らなる請求項１記載のブッシュ装着用部材。