JP2004098876A

JP2004098876A - サスペンションメンバの取付けブラケットおよびその製造方法

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Publication number: JP2004098876A
Application number: JP2002264067A
Authority: JP
Inventors: Masataka Iida; 飯田　昌孝; Hirotaka Todaka; 戸高　浩貴; Yoshiaki Kadoma; 門間　義明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP4391729B2

Abstract

【課題】サスペンションメンバも含めて不要に大型化させることなく、必要な強度を有するサスペンションメンバの取付けブラケットおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】サブフレーム１のブラケット１１は、サスペンションアーム２のブッシュ２１の軸方向両端部がそれぞれ当接するようにサブフレーム１に設けられ、ブッシュ２１と共に挿通されたボルト３０とナット３１により締結されるもので、ブラケット１１は、その少なくとも支持部１１ａの材質自体が硬化して必要な強度が付与されてその限界面圧が向上するように、塑性変形させる加工が施されてなる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のサスペンションメンバと締結されるブラケットおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のサスペンションアーム等のサスペンションメンバのブッシュを取付けるために、図１に示すように、サブフレーム１のサイドメンバ１Ａ、１Ｂにはブラケット１１が設けられている。図２に参照されるように、車体側に設けられた互いに平行とされたブラケット１１の一対の支持部１１ａの間には、サスペンションアーム２の端部に設けられたサスペンションブッシュ２１が介在されている。サスペンションブッシュ２１は、サスペンションアーム２の端部に固着される外筒２１ａと、この外筒２１ａの軸芯部に配置される内筒２１ｂと、両者２１ａ、２１ｂの間に介在される弾性体２１ｃと、を含んで構成されている。そして、サスペンションブッシュ２１は一般に、ブラケット１１の支持部１１ａ間に挿入配置されて、内筒２１ｂの軸方向端面部がブラケット１１の支持部１１ａの内側面に当接した状態とされており、ブラケット１１およびサスペンションブッシュ２１の内筒２１ｂにボルト３０を挿入してナット３１を螺合し所定のトルクで締付けることにより、サスペンションアーム２のサスペンションブッシュ２１と車体側のブラケット１１とを締結している。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
一方、近年においては、省エネルギなどの要請から自動車の軽量化を図ることが考えられており、特にサスペンションアームやサスペンションのリンク部品などのサスペンションメンバ、あるいはサブフレームをアルミニウムなどの軽金属材料により構成することが行われるようになってきている（例えば、文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１９７９２４号公報
【特許文献２】
特開昭９−１７５４３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示したように、ブラケット１１の支持部１１ａとサスペンションブッシュ２１の内筒２１ｂとの間の当接面には所謂面圧が所定の値で存在する。ボルト３０とナット３１によってサスペンションブッシュ２１の内筒２１ｂと共に締付けられるブラケット１１に必要な所定の強度を付与する一つの手法として、ブラケット１１と内筒２１ｂの両端部との間の面圧が許容される最大の面圧（限界面圧）以下となるように設計することが挙げられる。
【０００６】
しかしながら、サブフレームお１よびこれに設けられるブラケット１１をアルミニウムなどの軽金属材料で構成した場合には特に、その必要な強度を得るために、サスペンションブッシュ２１の内筒２１ｂとの間の面圧を低下させるべく、ブラケット１１と内筒２１ｂの両端部との接触面積を増加させる目的から内筒２１ｂを大径化するなど、サスペンションブッシュ２１に必要とされる性能やその強度に関わらず、サスペンションブッシュ２１とブラケット１１を必要以上の大きさに設計する必要があった。したがって、このような従来の技術では、無駄が多く、不要なコストがかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、サスペンションメンバも含めて不要に大型化させることなく、必要な強度を有するサスペンションメンバの取付けブラケットを提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、不要に大きくする必要なくサスペンションメンバと締結されるブラケットに必要な強度を付与することができる製造方法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】
請求項１のサスペンションメンバの取付けブラケットに係る発明は、上記目的を達成するため、締結具が挿通されてサスペンションメンバのブッシュの両端面が当接した状態で前記ブッシュと締結されるブラケットであって、ブラケットが加工硬化されてなるものであることを特徴とするものである。
また、請求項２のサスペンションメンバの取付けブラケットの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、締結具が挿通されてサスペンションメンバの両端面が当接した状態で前記ブッシュと締結されるブラケットの製造方法であって、ブラケットを塑性変形させて加工硬化させることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明では、ブラケットが加工硬化されてなるものであることにより必要な強度が付与されるため、その限界面圧が向上する。したがって、ブッシュを介在させた状態で締結具が挿通されて締結されても、ブッシュとの接触面積を増加させて面圧を低下させる必要がないことから、ブッシュとブラケットの双方が小型化してコストが低減される。
また、請求項２の発明では、ブラケットを塑性変形させて加工硬化させることにより、必要な強度が付与されてその限界面圧が向上する。したがって、ブッシュを介在させて締結具を挿通して締結しても、ブッシュとの接触面積を増加させて面圧を低下させる必要がないことから、ブッシュとブラケットの双方が小型化してコストが低減される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明のサスペンションメンバと締結されるブラケットの実施の一形態を、サスペンションメンバがサスペンションアーム２であり、ブラケット１１がサブフレーム１に設けられ、両者１、１１がアルミニウム合金により構成されてなる場合により、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明のサブフレーム１のブラケット１１は、概略、サスペンションアーム２のブッシュ２１の軸方向両端部がそれぞれ当接するようにサブフレーム１に設けられ、締結具としてブッシュ２１と共に挿通されたボルト３０とナット３１により締結されるもので、ブラケット１１の材質自体が硬化するように加工が施されてなるものである。
【００１１】
サスペンションブッシュ２１は、その軸方向がサスペンションアーム２の軸方向とほぼ直交するように配設されてなるもので、サスペンションアーム２の基端部が固設される外筒２１ａと、この外筒２１ａの軸芯部に配置されてボルト３０の軸部が挿通される内筒２１ｂと、外筒２２ａと内筒２１ｂとの間に介在される弾性体２１ｃと、を備えた構成とされている。外筒２１ａおよび弾性体２１ｃの軸方向の幅は、ブラケット１１の支持部１１ａの互いの対向面に当接することがないように設定されている。一方、内筒２１ｂの軸方向長さは、ブラケット１１の支持部１１ａの互いの対向面に当接するように、ブラケット１１の支持部１１ａの幅に応じて設定されている。
【００１２】
サブフレーム１は、図１に示すように、自動車の前後方向に沿うように延在する一対のサイドレール１Ａ、１Ｂと、両サイドレール１Ａ、１Ｂの前後をそれぞれ接続するように固設されるクロスメンバ１Ｃ、１Ｄとを備えてなるもので、この実施の形態においては、アルミニウム合金をダイキャストにより一体に、または押出し成形されたものを接合することにより、成形することができる。サブフレーム１の所定の箇所には、サスペンションメンバを支持するためのブラケット１１が溶接などにより固設されている。
【００１３】
この実施の形態におけるブラケット１１は、サブフレーム１と同様のアルミニウム合金により構成されてなるもので、平板状の素材１１０（図４および図５の（ａ）を参照）から所定の加工を施してその両端を曲げ成形することにより、所定の間隔で相対向して内筒の端部が当接される支持部１１ａと、支持部１１ａの基端部間に位置してサブフレーム１に接合される接合部１１ｂと、を備えた構成とされている（図４および図５の（ｄ）を参照）。そして、本発明においては、アルミニウム合金からなるブラケット１１の、少なくとも支持部１１ａが硬化するように加工が施されてなるものである。以下に、本発明の、ブラケット１１を加工硬化させるための実施の形態を説明する。
【００１４】
図４に示した実施の形態は、アルミニウム合金からなる平板状の素材１１０（ａ）の両端の、支持部１１ａとなる部分を張出し成形して平面方向に引張り歪を付与した第１粗形材１１１Ａを成形し（ｂ）、次に、このように張出し成形された部分を平滑な面となるように成形した第２粗形材１１２を成形し（ｃ）、ボルト３０を挿入するための穴１１ｃを穿設すると共に曲げ成形して接合部１１ｂの両端から支持部１１ａが起立した形状のブラケット１１を成形したものである（ｄ）。
【００１５】
図５に示した実施の形態は、アルミニウム合金からなる平板状の素材１１０（ａ）の両端の、支持部１１ａとなる部分をコイニングなどによって波形状に成形して板厚方向に圧縮歪を付与した第１粗形材１１１Ｂを成形し（ｂ）、次に、このようにコイニングされた部分を平滑な面となるように成形した第２粗形材１１２を成形し（ｃ）、ボルト３０を挿入するための穴１１ｃを穿設すると共に曲げ成形して接合部１１ｂの両端から支持部１１ａが起立した形状のブラケット１１を成形したものである（ｄ）。
【００１６】
図３は、アルミニウム合金を加工したときの加工率に対する降伏点の相関関係を示したグラフである。なお、図３に示した実線と鎖線は、それぞれ異なる種類の材質のアルミニウム合金ＡおよびＢ（例えば、５０００系と１０００系など）の場合を示している。また図３に示した破線は、鋼鉄の場合の降伏点を示している。図３から明らかなように、いずれの材質のアルミニウム合金ＡおよびＢも、上述した加工により硬化して、降伏点が向上する。本発明では、少なくとも支持部１１ａを必要に応じて、鋼鉄製のものの降伏点や疲労強度あるいは耐性などの機械的特性に近づけるか、同等またはそれ以上となるように加工硬化させることができる。
【００１７】
このように成形されたブラケット１１は、その接合部１１ｂがサブフレーム１の所定の個所に固着される。
【００１８】
そして、図２に示すように、ブラケット１１の支持部１１ａの間にサスペンションブッシュ２１の両端が当接するように配置されて、ブラケット１１の穴１１ｃとサスペンションブッシュ２１の内筒２１ｂとを整合させてボルト３０の軸部を挿通し、そのネジ部にナット３１を螺合させて所定のトルクで締結する。ブラケット１１の支持部１１ａは、上述したように硬化されて所定の機械的特性を有しており、限界面圧が向上しているため、内筒１１ｃが介在した状態でボルト３０とナット３１により締め付けられ、あるいは自動車の走行などにより負荷を受けても塑性変形することなく、したがって、従来の技術のように不要にブラケット１１およびサスペンションブッシュ２１を大型化させる必要がないことから、ブラケット１１およびサスペンションブッシュ２１を小型化してコストを低減させることができる。
【００１９】
なお、本発明のサブフレーム１のブラケット１１と締結されるサスペンションメンバは、自動車のフロント側およびリヤ側のロッド型、Ａ型、Ｉ型形状のロアまたはアッパのサスペンションアームやトウコントロールアームに適用することができる。また、図示は省略したが、必要に応じて、サスペンションブッシュ２１の位置を調整するための公知の調整機構を設けることもできる。
さらに、本発明のサブフレーム１のブラケット１１は、上述した実施の形態のように平板状の素材を曲げ加工することにより接合部を介して一対の支持部が一体に成形されたものに限定されることなく、例えば、支持部を個別に成形してサブフレームに所定の間隔で互いに対向させるように固設することもできる。
さらにまた、ブラケット１１を硬化させるための加工は、張出し成形やコイニングに限定されることなく、塑性変形による他の手法を採用することもできる。また、本発明のブラケット１１は、自動車のサブフレーム１に設けられる場合に限定されることなく、自動車のフレーム自体に直接設けられる場合にも適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラケットを塑性変形させて加工硬化させることにより、不要に大きくする必要がなく必要な強度を有する、サスペンションメンバを取付けるためのブラケットおよびその製造方法を容易に且つ確実に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるサブフレームを示す斜視図である。
【図２】サスペンションアームが締結されるブラケットの部分拡大断面図である。
【図３】本発明に基づいて加工することによる素材の降伏点の変化を示すグラフである。
【図４】張出し成形により支持部を硬化させてブラケットを成形するための手順の一例を示す説明図である。
【図５】コイニングにより支持部を硬化させてブラケットを成形するための手順の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　サブフレーム
１１　　ブラケット
１１ａ　支持部
２　　　サスペンションアーム
２１　　サスペンションブッシュ
２１ａ　外筒
２１ｂ　内筒
２１ｃ　弾性体
３０　　ボルト
３１　　ナット

Claims

締結具が挿通されてサスペンションメンバのブッシュの両端面が当接した状態で前記ブッシュと締結されるブラケットであって、
ブラケットが加工硬化されてなるものであることを特徴とするサスペンションメンバの取付けブラケット。
締結具が挿通されてサスペンションメンバの両端面が当接した状態で前記ブッシュと締結されるブラケットの製造方法であって、
ブラケットを塑性変形させて加工硬化させることを特徴とするサスペンションメンバの取付けブラケットの製造方法。