(57)【要約】【課題】強度および剛性の低下を抑制しつつ、軽量化に資する自動車足回り部品を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る自動車足回り部品１０は、ウェブと、リブと、を備える自動車足回り部品１０であって、前記リブは、最も幅の広い部分である第１部分と、前記第１部分よりも幅の狭い第２部分と、を含んで構成され、前記第２部分は、前記ウェブから連続して形成される内側壁面が、対向する外側壁面に向かって、近接するように設けられることによって、前記第１部分と比較してリブの幅が狭くなっていることを特徴とする。【選択図】図１
2015134595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブと、リブと、を備える自動車足回り部品であって、
前記リブは、最も幅の広い部分である第１部分と、前記第１部分よりも幅の狭い第２部分と、を含んで構成され、
前記第２部分は、前記ウェブから連続して形成される内側壁面が、対向する外側壁面に向かって、近接するように設けられることによって、前記第１部分と比較して幅が狭くなっていることを特徴とする自動車足回り部品。
【請求項２】
前記第１部分は、前記ウェブから連続して形成される第１内側壁面と、前記第１内側壁面に対向する第１外側壁面とを有し、前記第１内側壁面の傾斜角度θがθａ（°）であり、前記第１内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ（ｍｍ）であり、前記第１外側壁面の傾斜角度θがθｂ（°）であり、前記第１外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ（ｍｍ）であり、
前記第２部分は、前記内側壁面である第２内側壁面と、前記外側壁面である第２外側壁面とを有し、前記第２内側壁面の傾斜角度θがθａ´（°）であり、前記第２内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ´（ｍｍ）であり、前記第２外側壁面の傾斜角度θがθｂ´（°）であり、前記第２外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ´（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ´（ｍｍ）であり、
ｗａ＝Ｒａ×ｃｏｓθａ−（Ｒａ−Ｒａ×ｓｉｎθａ）×ｔａｎθａ
ｗｂ＝Ｒｂ×ｃｏｓθｂ−（Ｒｂ−Ｒｂ×ｓｉｎθｂ）×ｔａｎθｂ
ｗａ´＝Ｒａ´×ｃｏｓθａ´−（Ｒａ´−Ｒａ´×ｓｉｎθａ´）×ｔａｎθａ´
ｗｂ´＝Ｒｂ´×ｃｏｓθｂ´−（Ｒｂ´−Ｒｂ´×ｓｉｎθｂ´）×ｔａｎθｂ´
と規定した際に、
前記第１部分と前記第２部分との幅の差Ｌ（ｍｍ）は、｛（ｗａ−ｗａ´）＋（ｗｂ−ｗｂ´）＋（ｗｓ−ｗｓ´）｝であり、Ｌ＞０を満たすことを特徴とする請求項１に記載の自動車足回り部品。
【請求項３】
前記角部の曲率半径Ｒは、１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の自動車足回り部品。
【請求項４】
前記リブの高さｈ（ｍｍ）は、前記リブの２つの角部の曲率半径Ｒのうち小さい値をＲ（ｍｍ）の値として用いた場合、ｈ＜（５Ｒ＋４０）であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の自動車足回り部品。
【請求項５】
前記第１部分の平面部の幅ｗｓおよび前記第２部分の平面部の幅ｗｓ´は、いずれも２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の自動車足回り部品。
【請求項６】
アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動車足回り部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のサスペンションアーム、例えば、ロアーアーム、アッパーアーム、ナックル、リンク等の自動車足回り部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送機器はＣＯ２等の温室効果ガスを排出することから、地球温暖化防止の対策として、様々な手段に基づいた燃費の向上が図られている。特に、自動車は、輸送機器の中でも占める割合が大きいことから、燃費の向上に対するニーズは非常に高く、車体の軽量化やハイブリッド技術を駆使した燃費の向上に関する研究および実用化が進められている。
【０００３】
ここで、自動車の乗り心地を左右する一つの要因として、バネ下重量というものがある。詳細には、サスペンション、タイヤ、ホイール等のバネ下部品の総重量（バネ下重量）が軽いと、サスペンションの反応が良くなり乗り心地が良好となり、逆に、バネ下重量が重いと、サスペンションの反応が悪くなり、乗り心地が悪化するというものである。
【０００４】
つまり、自動車の乗り心地を維持しつつ、車体の軽量化に基づいた燃費の向上を図るためには、サスペンションより上に位置するボディ等の軽量化により車両全体の軽量化を図ると同時に、バネ下に位置する自動車足回り部品の軽量化も図らなければならない。
【０００５】
この自動車足回り部品の軽量化に関し、以下のような技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、抜き穴を有するアルミニウム合金製の自動車足回り部品であって、結晶粒が粗大化していない箇所である正常部の耐力が２７０ＭＰａ以上であり、リブにおける前記抜き穴側の所定部位であるリブ部端から、ウェブにおける前記抜き穴側の所定部位である抜き穴部端までの最短長さが６ｍｍ以上であることを特徴とする自動車足回り部品が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８９８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された技術によると、自動車足回り部品の所定箇所に抜き穴を設けることにより、軽量化について一定の効果を得ることが可能である。
しかし、自動車足回り部品の軽量化に対するニーズは強く、特許文献１に開示された技術とは異なる観点に基づいた、さらなる軽量化に資する技術が求められている。
【０００８】
ここで、特許文献１に開示された技術を含めた従来技術において、自動車足回り部品のリブの幅は一定に形成されていた。
【０００９】
加えて、自動車足回り部品は、自動車の重量の大半を支える部品であることから、単純に軽量化できればよいというものではなく、強度および剛性の低下を抑制し、当該部品に要求される耐久性等を満たす必要もある。
【００１０】
そこで、本発明は、強度および剛性の低下を抑制しつつ、軽量化に資する自動車足回り部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の発明者らは、自動車足回り部品の構造的特徴や当該部品の軽量化を勘案しつつ、強度と断面係数との関係や、剛性と断面二次モーメントとの関係等を詳細に検討することにより本発明を創出した。
【００１２】
すなわち、本発明に係る自動車足回り部品は、ウェブと、リブと、を備える自動車足回り部品であって、前記リブは、最も幅の広い部分である第１部分と、前記第１部分よりも幅の狭い第２部分と、を含んで構成され、前記第２部分は、前記ウェブから連続して形成される内側壁面が、対向する外側壁面に向かって、近接するように設けられることによって、前記第１部分と比較して幅が狭くなっていることを特徴とする。
【００１３】
この自動車足回り部品によれば、リブの第２部分は、内側壁面が外側壁面に向かって近接するように設けられることによって、第１部分と比較して幅が狭くなっていることから、幅が狭くなった分だけ軽量化を図ることができる。
また、この自動車足回り部品によれば、リブの第２部分の内側壁面を外側壁面に向かって近接させることにより軽量化を図っているため、アーム幅を狭くする必要はないことから、断面係数や断面二次モーメントの値の大幅な減少を抑制することができる。その結果、自動車足回り部品の強度および剛性の低下を抑制することができる。
つまり、この自動車足回り部品によれば、リブの幅が一定に形成されていた従来の自動車足回り部品と比較して、強度および剛性の低下を抑制しつつ、軽量化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る自動車足回り部品について、前記第１部分は、前記ウェブから連続して形成される第１内側壁面と、前記第１内側壁面に対向する第１外側壁面とを有し、前記第１内側壁面の傾斜角度θがθａ（°）であり、前記第１内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ（ｍｍ）であり、前記第１外側壁面の傾斜角度θがθｂ（°）であり、前記第１外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ（ｍｍ）であり、前記第２部分は、前記内側壁面である第２内側壁面と、前記外側壁面である第２外側壁面とを有し、前記第２内側壁面の傾斜角度θがθａ´（°）であり、前記第２内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ´（ｍｍ）であり、前記第２外側壁面の傾斜角度θがθｂ´（°）であり、前記第２外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ´（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ´（ｍｍ）であり、ｗａ＝Ｒａ×ｃｏｓθａ−（Ｒａ−Ｒａ×ｓｉｎθａ）×ｔａｎθａ、ｗｂ＝Ｒｂ×ｃｏｓθｂ−（Ｒｂ−Ｒｂ×ｓｉｎθｂ）×ｔａｎθｂ、ｗａ´＝Ｒａ´×ｃｏｓθａ´−（Ｒａ´−Ｒａ´×ｓｉｎθａ´）×ｔａｎθａ´、ｗｂ´＝Ｒｂ´×ｃｏｓθｂ´−（Ｒｂ´−Ｒｂ´×ｓｉｎθｂ´）×ｔａｎθｂ´、と規定した際に、前記第１部分と前記第２部分との幅の差Ｌ（ｍｍ）は、｛（ｗａ−ｗａ´）＋（ｗｂ−ｗｂ´）＋（ｗｓ−ｗｓ´）｝であり、Ｌ＞０を満たすことが好ましい。
【００１５】
この自動車足回り部品によれば、第１部分と第２部分との幅の差Ｌを、リブの角部の曲率半径Ｒ、壁面の傾斜角度θ等を用いて規定することにより、リブの構造的特徴（Ｒ、θ等）に基づいた確実な軽量化を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る自動車足回り部品は、前記角部の曲率半径Ｒが、１〜１０ｍｍであることが好ましい。
この自動車足回り部品によれば、角部の曲率半径Ｒを所定範囲に規定することにより、適切に製造することが可能となり、より実情に即した自動車足回り部品となる。
【００１７】
また、本発明に係る自動車足回り部品は、前記リブの高さｈ（ｍｍ）が、前記リブの２つの角部の曲率半径Ｒのうち小さい値をＲ（ｍｍ）の値として用いた場合、ｈ＜（５Ｒ＋４０）であることが好ましい。
この自動車足回り部品によれば、リブの高さｈの上限をリブの角部の曲率半径Ｒを用いて規定することにより、当該リブを有する自動車足回り部品を金型でプレス成形する際に、金型の角部に割れが発生する可能性を低減することができる。
なお、リブの幅はリブの２つの角部の曲率半径Ｒの合計よりも狭くすることができないため、軽量化を追求する場合、２つの角部の曲率半径Ｒを小さくすることとなる。従来は、リブの高さを考慮することなくリブの２つの角部の曲率半径Ｒを決定していた。しかし、本発明に係る自動車足回り部品によると、要求されるリブの高さに応じて、リブの角部の曲率半径Ｒの最小値を決定することができる。その結果、前記のような効果（金型の角部に割れが発生する可能性を低減）を得つつ、リブの幅を狭くすることによって、更なる軽量化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る自動車足回り部品は、前記第１部分の平面部の幅ｗｓおよび前記第２部分の平面部の幅ｗｓ´が、いずれも２ｍｍ未満であることが好ましい。
この自動車足回り部品によれば、軽量化という効果を確実なものとすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る自動車足回り部品は、アルミニウム合金からなることが好ましい。
この自動車足回り部品は、アルミニウム合金からなることにより、より軽量化を図ることが可能となるとともに、より実情に即した自動車足回り部品となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る自動車足回り部品によれば、リブの第２部分は、内側壁面が外側壁面に向かって近接するように設けられることによって、第１部分と比較して幅が狭くなっていることから、幅が狭くなった分だけ軽量化を図ることができる。
また、本発明に係る自動車足回り部品によれば、リブの第２部分の内側壁面を外側壁面に向かって近接させることにより軽量化を図っているため、アーム幅を狭くする必要はないことから、断面係数や断面二次モーメントの値の大幅な減少を抑制することができる。その結果、自動車足回り部品の強度や剛性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品のアームの断面図であり、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品のアームの断面図であって、図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品のアームの断面図であって、図１のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図５】本発明の実施形態（変形例）に係る自動車足回り部品のリブの断面図である。
【図６】断面２次モーメントおよび断面係数を算出するためのアームの断面図である。
【図７】断面２次モーメントおよび断面係数を算出し易いように断面形状をＨ型であると想定したアームの断面模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品を製造する際、金型の角部に生じる応力の等応力線を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の製造方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態（変形例）に係る自動車足回り部品のアームの断面図である。
【図１１】本発明の実施形態（変形例）に係る自動車足回り部品のアームの断面図である。
【図１２】本発明の実施形態（変形例）に係る自動車足回り部品のアームの断面図である。
【図１３】本発明の実施形態（変形例）に係る自動車足回り部品の模式図である。
【図１４】実施例を説明するための自動車足回り部品の模式図である。
【図１５】実施例を説明するための自動車足回り部品のアームの断面図であり、図１４のＤ−Ｄ線、および、Ｄ´−Ｄ´線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る自動車足回り部品およびその製造方法を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
最初に、図１、２を参照して、本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の全体構成について説明を行う。
［自動車足回り部品］
自動車足回り部品（以下、適宜、「足回り部品」という）１０は、サスペンションアーム、例えば、ロアーアーム、アッパーアーム、ナックル、リンク等の自動車の足回りに用いられる部品である。以下では、足回り部品１０について、図１、２に示すアッパーアームを用いて説明する。
【００２４】
図１に示すように、足回り部品１０は、３つのボス１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、ボス１間を繋ぐ３つのアーム２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、を備える。そして、図２に示すように、アーム２は、所定の厚さを呈するウェブ３と、ウェブ３の表面（ウェブ３の縁部分における表面）から突出し長手方向に延びるように設けられたリブ４と、を備える。詳細には、ウェブ３の両面から４つのリブ４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が突出している。なお、図１および図２において、ウェブ３はリブ４間に連続して形成されているが、軽量化を図るため、ウェブ３に穴（抜き穴）が設けられていてもよい。
また、足回り部品１０の素材については、特に限定されないが、軽量化の点において優れるアルミニウム合金であることが好ましい。
【００２５】
ここで、ボス１とは、ブッシュ等の部品を嵌め込んだり組み合わせたりするための肉厚部材（突起部材）である。また、アーム２とは、ボス１間に設けられボス１を繋ぐ部材であって、前記のとおり、薄肉のウェブ３と当該ウェブ３を補強するリブ４とを備える部材である。
なお、アーム２としては、様々な構造を呈するものが存在し、例えば、前記の構造以外にも、図１０に示すように、ウェブ３Ｘの上面の中央部からリブ４Ｘが突出するとともに、ウェブ３Ｘの下面の両端部からリブ４Ｘが突出するといった断面形状のアーム２Ｘも存在する。また、図１１に示すように、ウェブ３Ｙの両面の中央部からリブ４Ｙが突出するといった断面形状のアーム２Ｙや、図１２に示すように、ウェブ３Ｚの上面の中央部からリブ４Ｚが突出するといった断面形状のアーム２Ｚも存在する。そして、製品に要求される強度要件に対し、効果的な位置にリブ４は配置される。
そして、本発明は前記した構造を呈するアーム２を備えた足回り部品１０をはじめ、様々な構造の足回り部品に適用することが可能である。
【００２６】
なお、以下では、リブ４の構造を中心に説明するが、リブ４の中でも、ボス１の端部Ｖ近傍（図１参照）のリブ４の構造はボス１の構造に大きく影響を受けるため、設計上、安定した構造となっていない場合がある。例えば、ボス１とアーム２とが連続して形成されることにより、ボス１の端部Ｖ近傍において、ボス１とリブ４とウェブ３との厚さが略同じとなっているような構造の足回り部品等が存在する。このような場合、本発明のリブ４とは、ボス１の端部Ｖの近傍部分を除いたリブ、言い換えると、ボス１の構造に影響を受けている部分を除いたリブを示す。
例えば、本発明のリブ４とは、ボス１の端部Ｖから１０ｍｍの部分を除いたリブである。また、本発明のリブ４とは、リブ４の末端（アーム２においてウェブ３の厚さよりも厚く形成されるリブ４の起端）から１０ｍｍの部分を除いたリブである。
【００２７】
次に、図３、４を参照して、リブの詳細な構造について説明を行う。
［リブの第１部分と第２部分との構造］
足回り部品１０のリブ４は、最も幅の広い部分である第１部分４０（図１のＢ−Ｂ線におけるリブの断面部分）と、第１部分４０よりも幅の狭い第２部分４０´（図１のＣ−Ｃ線におけるリブの断面部分）と、を含んで構成される。
【００２８】
図３に示すように、リブ４の第１部分４０は、ウェブ３から立ち上がるように連続して形成される第１内側壁面４１と、第１内側壁面４１に対向する外側壁面である第１外側壁面４３と、を有する。
ウェブ３に直交する方向に対する第１内側壁面４１の傾斜角度θはθａであり、第１内側壁面４１の先端（ウェブ３に直交する方向の先端部分）に形成される角部４２の曲率半径ＲはＲａである。
ウェブ３に直交する方向に対する第１外側壁面４３の傾斜角度θはθｂであり、第１外側壁面４３の先端（ウェブ３に直交する方向の先端部分）に形成される角部４４の曲率半径ＲはＲｂである。
そして、角部４２と角部４４との間には、幅がｗｓである平面部４５が形成されている。ただし、この平面部４５は無くてもよい（ｗｓ＝０）。
なお、第１内側壁面４１の傾斜角度θａと第１外側壁面４３の傾斜角度θｂとは、同じ角度（θａ＝θｂ）であっても、異なる角度（θａ≠θｂ）であってもよい。また、角部４２の曲率半径Ｒａと角部４４の曲率半径Ｒｂとは、同じ曲率半径（Ｒａ＝Ｒｂ）であっても、異なる曲率半径（Ｒａ≠Ｒｂ）であってもよい。
【００２９】
図４に示すように、リブ４の第２部分４０´は、ウェブ３から立ち上がるように連続して形成される第２内側壁面４１´と、第２内側壁面４１´に対向する外側壁面である第２外側壁面４３´と、を有する。
ウェブ３に直交する方向に対する第２内側壁面４１´の傾斜角度θはθａ´であり、第２内側壁面４１´の先端（ウェブ３に直交する方向の先端部分）に形成される角部４２´の曲率半径ＲはＲａ´である。
ウェブ３に直交する方向に対する第２外側壁面４３´の傾斜角度θはθｂ´であり、第２外側壁面４３´の先端（ウェブ３に直交する方向の先端部分）に形成される角部４４´の曲率半径ＲはＲｂ´である。
そして、角部４２´と角部４４´との間には、幅がｗｓ´である平面部４５´が形成されている。ただし、この平面部４５´は無くてもよい（ｗｓ´＝０）。
なお、第２内側壁面４１´の傾斜角度θａ´と第２外側壁面４３´の傾斜角度θｂ´とは、同じ角度（θａ´＝θｂ´）であっても、異なる角度（θａ´≠θｂ´）であってもよい。また、角部４２´の曲率半径Ｒａ´と角部４４´の曲率半径Ｒｂ´とは、同じ曲率半径（Ｒａ´＝Ｒｂ´）であっても、異なる曲率半径（Ｒａ´≠Ｒｂ´）であってもよい。
【００３０】
（リブの幅）
リブ４の第１部分４０の幅ｗは、ｗ＝ｗａ＋ｗｂ＋ｗｓで表される。ここで、ｗａとは、平面部４５の接線と第１内側壁面４１の接線との交点Ｔ１から平面部４５と角部４２との境界までの距離である。
そして、ｗａは、角部４２の曲率半径Ｒａと第１内側壁面４１の傾斜角度θａとを用いて、ｗａ＝Ｒａ×ｃｏｓθａ−（Ｒａ−Ｒａ×ｓｉｎθａ）×ｔａｎθａと表すことができる。
【００３１】
一方、ｗｂとは、平面部４５の接線と第１外側壁面４３の接線との交点Ｔ２から平面部４５と角部４４との境界までの距離である。
そして、ｗｂは、角部４４の曲率半径Ｒｂと第１外側壁面４３の傾斜角度θｂとを用いると、ｗｂ＝Ｒｂ×ｃｏｓθｂ−（Ｒｂ−Ｒｂ×ｓｉｎθｂ）×ｔａｎθｂで表すことができる。
【００３２】
リブ４の第２部分４０´の幅ｗ´は、ｗ´＝ｗａ´＋ｗｂ´＋ｗｓ´で表される。ここで、ｗａ´とは、平面部４５´の接線と第２内側壁面４１´の接線との交点Ｔ１´から平面部４５´と角部４２´との境界までの距離である。
そして、ｗａ´は、角部４２´の曲率半径Ｒａ´と第２内側壁面４１´の傾斜角度θａ´とを用いると、ｗａ´＝Ｒａ´×ｃｏｓθａ´−（Ｒａ´−Ｒａ´×ｓｉｎθａ´）×ｔａｎθａ´で表すことができる。
【００３３】
一方、ｗｂ´とは、平面部４５´の接線と第２外側壁面４３´の接線との交点Ｔ２´から平面部４５´と角部４４´との境界までの距離である。
そして、ｗｂ´は、角部４４´の曲率半径Ｒｂ´と第２外側壁面４３´の傾斜角度θｂ´とを用いて、ｗｂ´＝Ｒｂ´×ｃｏｓθｂ´−（Ｒｂ´−Ｒｂ´×ｓｉｎθｂ´）×ｔａｎθｂ´と表すことができる。
【００３４】
なお、リブ４の第１部分４０の平面部４５の幅ｗｓと、第２部分４０´の平面部４５´の幅ｗｓ´は、２ｍｍ未満であるのが好ましい。平面部の幅ｗｓ、ｗｓ´を２ｍｍ未満に構成することにより、リブ４の第１部分４０の幅ｗと、第２部分４０´の幅ｗ´とを十分に狭くすることができ、軽量化という効果を確実なものとすることができるためである。
【００３５】
（近接距離Ｌ）
第２部分４０´は、第２内側壁面４１´が第２外側壁面４３´に向かって、近接するように設けられることによって、第１部分４０と比較して幅がＬ（ｍｍ）だけ狭くなっている。つまり、第１部分４０と第２部分４０´との幅の差はＬ（ｍｍ）となる。
ここで、Ｌとは、第１部分４０の幅ｗの値から、第２部分４０´の幅ｗ´の値を減算した値（Ｌ＝ｗ−ｗ´）であり、Ｌ＝｛（ｗａ−ｗａ´）＋（ｗｂ−ｗｂ´）＋（ｗｓ−ｗｓ´）｝で表される。
このようにリブ４の第２部分４０´の第２内側壁面４１´が、第２外側壁面４３´に向かってＬだけ近接するように設けられていることから、近接する分だけ足回り部品全体としての軽量化を図ることができる。
【００３６】
なお、図５に示すリブ４００のように、リブ４００の先端に平面部が存在せず、内側壁面４０１および外側壁面４０３に平面箇所が存在しないものもある。このようなリブ４００の交点Ｔ１０については、リブ４００の頂点（ウェブ３に直交する方向においてウェブ３から最も離れた点）における接線と、角部４０２に対応する近似円Ｅ１の接線（詳細には、近似円Ｅ１が内側壁面４０１と離れる点における近似円Ｅ１の接線）と、の交点として判断すればよい。そして、内側壁面４０１の傾斜角度θｃは、前記した近似円Ｅ１の接線の傾斜角度として判断すればよい。
また、リブ４００の交点Ｔ２０については、リブ４００の頂点における接線と、角部４０４に対応する近似円Ｅ２の接線と、の交点として判断すればよい。そして、外側壁面４０３の傾斜角度θｄは、前記した近似円Ｅ２の接線の傾斜角度として判断すればよい。
なお、角Ｒの大きさは、Ｒゲージ、非接触式３次元スキャン、接触式３次元測定機等で測定することができる。また、傾斜角については、非接触式３次元スキャン、接触式３次元測定機等で測定することができる。
【００３７】
なお、図１に示すように、少なくとも１本のリブ（各ボス１の間に設けられるリブ）が、第１部分４０と第２部分４０´とを有するように構成されていてもよい。
また、図１３に示すように、１本のリブの全体が第２部分４０´により構成されていてもよく、このようなリブが足回り部品１０´内に複数存在していてもよい。
さらに、リブは、ウェブに対して直交する方向に突出するものだけに限定されず、ウェブに対して斜め方向に突出するものであってもよい。詳細には、リブの平面部がウェブの表面に対して平行でないものであってもよい。この場合、ｗ等を導く際の各壁面の傾斜角度は、リブの平面部に直交する方向に対する各壁面の傾斜角度とすればよい。
【００３８】
次に、図６、７を参照して、リブの構造と強度・剛性との関係について説明を行う。
［リブの構造と強度・剛性との関係］
（断面２次モーメントおよび断面係数の算出方法）
図６は、断面２次モーメントおよび断面係数を算出するためのアームの断面図である。このような断面を呈するアーム２００の断面２次モーメントＩ（図心を通る中立軸であるＹ軸回りのＩ）は、次の式で表される。
2015134595.tif 000003
そして、この断面２次モーメントＩの値が低下すると、アーム２００の剛性（図６の矢印が示す方向の外力に対する剛性）が低下する。
【００３９】
一方、アーム２００の断面係数Ｚは、次の式で表される。
2015134595.tif 000004
上記式のｅ１は、断面内において中立軸（図６ではＹ軸）から最も遠い部分までの距離、ｅ２は、断面内において中立軸からｅ１と反対方向の最も遠い部分までの距離を示す。なお、アーム２００の断面は点対象の図形となっており、ｅ１＝ｅ２であるため、Ｚ＝Ｚ１＝Ｚ２となる。
そして、この断面係数Ｚの値が低下すると、断面内で発生する応力が増加し、アーム２００の強度（図６の矢印が示す方向の外力に対する強度）が低下してしまう。
【００４０】
（アームの断面形状をＨ型であると想定した場合）
図７は、断面２次モーメントおよび断面係数を算出し易いように断面形状をＨ型であると想定したアームの断面模式図である。
このような断面を呈するアーム２００の断面２次モーメントＩ（図７の一点鎖線軸回りのＩ）は、Ｉ＝｛ＨＷ３−２ｈ（Ｗ−２ｗ）３｝／１２で表される。そして、この断面２次モーメントＩの値が低下すると、アーム２００の剛性（図７の矢印が示す方向の外力に対する剛性）が低下する。
一方、アーム２００の断面係数Ｚは、Ｚ＝｛ＨＷ３−２ｈ（Ｗ−２ｗ）３｝／（６Ｗ）で表される。そして、この断面係数Ｚの値が低下すると、アーム２００の強度（図７の矢印が示す方向の外力に対する強度）が低下してしまう。
なお、Ｗはアーム２００の幅であり、ｗはリブ４１０の幅であり、Ｈはアーム２００の全体高さであり、ｈはリブ４１０の高さである。
【００４１】
アームの断面形状をＨ型であると想定した場合の断面２次モーメントＩおよび断面係数Ｚの算出式によると、アーム２００の幅Ｗが狭くなることによるＩおよびＺの低下と比較して、アーム２００の幅Ｗを変化させずにリブ４１０の幅ｗを狭くした場合の方が、ＩおよびＺの低下を抑制できることがわかる。
したがって、本発明の実施形態に係る足回り部品は、リブの第２部分について、アーム幅を変更することなく、リブ幅を狭くしていることから、断面２次モーメントＩおよび断面係数Ｚの低下を抑制しながら、アームの断面積を小さくすることができる。つまり、本発明の実施形態に係る足回り部品によれば、足回り部品の強度、剛性の低下を抑制しながら、足回り部品全体としての軽量化を図ることができる。
【００４２】
次に、図８を参照して（適宜、図３、４参照）、リブの構造と金型への応力との関係について説明を行う。
［リブの構造と金型への応力との関係］
これまで説明したように、足回り部品の軽量化を図るためには、図４に示すリブ４の第２部分４０´の幅ｗ´（＝ｗａ´＋ｗｂ´＋ｗｓ´）を小さくする必要がある。ここで、第２部分４０´の幅ｗ´を小さくするためには、ｗｓ´＝０とするとともに、ｗａ´とｗｂ´とをできる限り小さくしなければならない。ここで、ｗａ´とｗｂ´を小さくするためには、角部４２´の曲率半径Ｒａ´と、角部４４´の曲率半径Ｒｂ´とを小さくすればよい。
【００４３】
しかし、小さな曲率半径の角部を有するリブを金型でプレス成形しようとした場合、金型側の角部に応力が集中することで、金型の割れが発生し易くなり、金型寿命を低下させてしまう。
したがって、足回り部品の軽量化を図るために、リブの角部の曲率半径を小さく設定しようとすると、金型寿命の低下を招き、金型改修費用や新規金型の作製費用が必要となり、製造コストが増大してしまう。
【００４４】
本発明者らは、リブの構造と当該リブをプレス成形する金型に生じる応力との関係について鋭意研究した結果、金型の角部に生じる応力は、リブの角部の曲率半径だけでなく、リブの高さも影響することを見出した。
詳細には、図８に示すように、金型の角部に生じる等応力線は、リブの角部の曲率半径Ｒ（横軸）だけでなく、リブの高さｈ（縦軸）にも影響を受けることがわかった。そして、この図８によれば、リブの高さが一定の場合、リブの角部の曲率半径Ｒ（横軸）が小さくなるにつれ、金型の角部に生じる応力が大きくなり、リブの角部の曲率半径Ｒ（横軸）が一定の場合、リブの高さが高くなるにつれ、前記応力が大きくなることもわかる。
【００４５】
ここで、金型の割れの発生確率については、金型の材質にも左右されるが、金型の角部に１０００ＭＰａ以上の応力が生じると割れの発生確率が高まる。詳細には、図８の８００ＭＰａの等応力線よりも若干上方に位置するｈ＝（５Ｒ＋４０）が割れの発生の境界となることがわかった。つまり、リブの高さｈとリブの角部曲率半径Ｒとの関係が、図８のｈ＝（５Ｒ＋４０）よりも上方に位置するような関係となる場合は、金型の割れの発生確率が高くなってしまう。言い換えると、リブの高さｈとリブの角部の曲率半径Ｒとの関係が、ｈ＜（５Ｒ＋４０）を満たせば、金型の割れの発生を抑制することができる。
【００４６】
例えば、強度等を確保するためにリブの高さｈを５０ｍｍと設定する必要のある場合は、ｈ＜（５Ｒ＋４０）の式によれば、リブの角部の曲率半径Ｒを２ｍｍを超える値（Ｒ＞２）に設定すれば、金型の割れの発生を抑制することができる。また、リブの高さｈを６０ｍｍと設定する必要のある場合は、前記式によれば、リブの角部の曲率半径Ｒを４ｍｍを超える値（Ｒ＞４）に設定すれば、金型の割れの発生を抑制することができる。一方、リブの角部の曲率半径Ｒを１ｍｍと設定したい場合は、前記式によれば、リブの高さｈを４５ｍｍ未満（ｈ＜４５）に設定するのが好ましいことがわかる。
なお、リブの角部の曲率半径は、金型の割れの発生を適切に抑制するとともに、より実情に即したものとするため、１〜１０ｍｍが好ましい。
【００４７】
ここで、リブの２つの角部の曲率半径が異なる場合、具体的には、図４の角部４２´の曲率半径Ｒａ´が角部４４´の曲率半径Ｒｂ´よりも小さい場合（Ｒａ´＜Ｒｂ´）、金型に割れを発生させやすい角部の曲率半径、つまり、小さい曲率半径Ｒａ´を、前記式に当てはめて判断すればよい。
【００４８】
本発明の実施形態に係る自動車足回り部品は、以上説明したとおりであるが、本発明を実施するにあたり、前記構成に悪影響を与えない範囲において、構成を変更してもよい。
例えば、図３、４では、ウェブ３を基準として上下のリブ４０の断面形状が対称となっているが、非対称となっていてもよい。
【００４９】
また、足回り部品のリブは、第１部分と第２部分とを含んで構成されていればよい。
例えば、足回り部品の強度・剛性が、当該部品に対して要求される範囲内となるのであれば、外側壁面が内側壁面に向かって近接するように設けられることによって、第１部分よりも幅が狭い「第３部分」を含んでいてもよい。
さらに、第１部分よりも幅が狭く第２部分よりも幅が広い「第４部分」や、第２部分よりも幅が狭い「第５部分」を含んでいてもよい。
【００５０】
加えて、内側壁面を外側壁面（または、外側壁面を内側壁面）に向かって大幅に近接させることによって、強度・剛性の低下が著しい部分については、足回り部品の全体重量が増加しない範囲内で、リブの高さを高くすることにより、強度・剛性の低下を抑制してもよい。
【００５１】
次に、図９を参照して、本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の製造方法を、アルミニウム合金を用いた場合を例に説明する。
［自動車足回り部品の製造方法］
例えば、図９に示すように、本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の製造方法は、鍛造工程Ｓ４を含む。そして、鍛造工程Ｓ４の前に、鍛造用素材作製工程Ｓ１、熱処理工程Ｓ２、成形加工工程Ｓ３を行ってもよく、鍛造工程Ｓ４の後に、調質処理工程Ｓ５を行ってもよい。
【００５２】
（鍛造用素材作製工程）
鍛造用素材作製工程Ｓ１とは、鍛造用素材を作製する工程である。
ここでいう鍛造用素材とは、鋳造ビレット、押し出し材、異形鋳塊等を指している。
鍛造用素材作製工程Ｓ１は、所定の長さに切断する切断工程も含む。
【００５３】
（熱処理工程）
熱処理工程Ｓ２とは、鍛造用素材に均質化処理を施す工程である。
熱処理工程Ｓ２において、鍛造用素材に均質化処理を施すことにより、鋳造時に晶出した金属間化合物を拡散固溶させることで組織が均質化される。そして、熱処理工程Ｓ２での均質化処理は加熱炉において従来公知の条件で行えばよい。なお、加熱炉としては、空気炉、誘導加熱炉、硝石炉等の従来公知の炉を用いればよい。
【００５４】
（成形加工工程）
成形加工工程Ｓ３とは、熱処理を施した鍛造用素材に成形加工を施す工程である。成形加工工程Ｓ３の成形加工としては、ロール成形、曲げ加工等が挙げられる。ここで、ロール成形とは、ロール成形装置によって、例えば、鍛造用素材を段付きロール成形材とする成形方法である。また、Ｉ型以外の形状部品、例えば、Ｌ型のサスペンションアームを製造する場合には、ロール成形後に曲げ加工を施す。この曲げ加工は、例えば、Ｖ字のダイ（曲げ加工用金型）にロール成形材を載せ、上からパンチで押して任意の角度に変形させるという方法で行えばよい。
【００５５】
（鍛造工程）
鍛造工程Ｓ４とは、鍛造用素材を金型でプレス成形する工程である。
鍛造工程Ｓ４のプレス成形としては、鍛造用素材が前記した形状の足回り部品となるように設計された金型を用意し、当該金型でプレス成形を施せばよい。
なお、鍛造用素材とは、鍛造を施す前の状態の金属素材であり、前記工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を経た成形加工後の鍛造用素材であってもよいし、押し出し材や異形鋳塊を用いてもよい。
【００５６】
（調質処理工程）
調質処理工程Ｓ５とは、鍛造後の鍛造材に調質処理を施す工程である。
調質処理工程Ｓ５は、具体的には、鍛造材に溶体化処理を施した後、焼き入れ処理を施し、その後、時効硬化処理を施すというものである。
鍛造工程Ｓ４の後、足回り部品としての必要な強度、靱性、および耐食性を得るため、Ｔ６、Ｔ７等の調質処理を施す。ここで、Ｔ６とは、溶体化および焼き入れ処理後、最大強さを得る人工時効処理である。また、Ｔ７とは、溶体化および焼き入れ処理後、最大強さを得る人工時効処理条件を超えた条件にて行う過剰時効硬化処理である。
【００５７】
溶体化処理は、通常の条件、例えば、５２０〜５７０℃の温度範囲に１〜７時間保持するという条件で行えばよい。なお、溶体化処理は、空気炉、誘導加熱炉、硝石炉等の従来公知の炉を用いればよい。また、焼き入れ処理も、従来公知の条件で行えばよい。
【００５８】
時効硬化処理は、通常の条件、例えば、１６０〜２２０℃の温度範囲と、２〜２４時間の保持時間の範囲から、前記Ｔ６、Ｔ７等の調質処理の条件を選択すればよい。なお、時効硬化処理も、空気炉、誘導加熱炉、硝石炉等の従来公知の炉を用いればよい。
【００５９】
本発明の実施形態に係る自動車足回り部品の製造方法は、以上説明したとおりであるが、本発明を実施するにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、鍛造工程Ｓ４の後に、抜き穴加工等を施す工程を含めてもよい。
また、前記各工程において、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記各工程での処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。
【実施例】
【００６０】
次に、本発明に係る自動車足回り部品について、リブの各構成の寸法を示して具体的に説明する。
【００６１】
表１は、図１４、１５に示すリブの第１部分、第２部分および第３部分の各構成の寸法を具体的に示している。なお、前記の実施形態において説明したとおり、第２部分は、内側壁面が外側壁面に向かって近接するように設けられた部分であり、第３部分は、外側壁面が内側壁面に向かって近接するように設けられた部分である。
そして、表１のリブ１〜４とは、図１４、１５中に示すｒ１〜４と対応しており、表１の隅Ｒとは、図１５中に示すリブの基端部における曲率半径ＣＲのことである。
そして、表１のθａ、θｂ、θａ´、θｂ´Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ´、Ｒｂ´、ｗ、ｗ´等の各記号は、前記の実施形態において説明したものと対応している。
そして、表１の断面係数、断面２次モーメントは、図１５の一点鎖線を中心軸とし、前記の実施形態において説明した算出方法（図６を用いた方法）に基づいて計算したものである。
なお、供試材Ｎｏ．０〜１０は、全てアルミニウム合金からなる。
【００６２】
【表１】
2015134595.tif 000005
【００６３】
［結果の検討］
表１に示すとおり、供試材Ｎｏ．９は、第２部分を備えていることから、従来技術として示した供試材Ｎｏ．０と比較すると、アーム全体として２．４％減量（リブ、ウェブだけでは２．９％減量）することができ、軽量化できることがわかった。
さらに、供試材Ｎｏ．９は、内側壁面を外側壁面に近接させた第２部分を備えることから、外側壁面を内側壁面に近接させた第３部分を備える供試材Ｎｏ．１０と比較すると、断面係数および断面２次モーメントの低下の幅を小さくできることがわかった。
つまり、供試材Ｎｏ．９の結果によると、本発明は、強度や剛性の低下を抑制しつつ、軽量化できることがわかった。
【００６４】
供試材Ｎｏ．１〜８は、供試材Ｎｏ．０のリブよりも狭い幅のリブを有するとともに、供試材Ｎｏ．０の断面係数および断面２次モーメントの値と同じ値となるように、リブの高さを変更したが、リブの高さを大きくしても軽量化の効果を十分に発揮できることがわかった。また、供試材Ｎｏ．７の結果より、外側壁面を内側壁面に近接させた第３部分が含まれていても、軽量化の効果を発揮できることもわかった。
なお、上記で述べた効果は、アルミニウム合金の部品だけではなく、鋳鉄の製品であっても同様に得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１              ボス
２              アーム
３              ウェブ
４              リブ
１０            自動車足回り部品（足回り部品）
４０            リブの第１部分（第１部分）
４０´          リブの第２部分（第２部分）
４１、４１´    第１内側壁面、第２内側壁面（内側壁面）
４２、４２´    第１部分の角部、第２部分の角部（角部）
４３、４３´    第１外側壁面、第２外側壁面（外側壁面）
４４、４４´    第１部分の角部、第２部分の角部（角部）
４５、４５´    第１部分の平面部、第２部分の平面部（平面部）
Ｓ１            鍛造用素材作製工程
Ｓ２            熱処理工程
Ｓ３            成形加工工程
Ｓ４            鍛造工程
Ｓ５            調質処理工程
【図１】
2015134595.tif 000006
【図２】
2015134595.tif 000007
【図３】
2015134595.tif 000008
【図４】
2015134595.tif 000009
【図５】
2015134595.tif 000010
【図６】
2015134595.tif 000011
【図７】
2015134595.tif 000012
【図８】
2015134595.tif 000013
【図９】
2015134595.tif 000014
【図１０】
2015134595.tif 000015
【図１１】
2015134595.tif 000016
【図１２】
2015134595.tif 000017
【図１３】
2015134595.tif 000018
【図１４】
2015134595.tif 000019
【図１５】
2015134595.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月3日(2015.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブと、リブと、を備える自動車足回り部品であって、
前記リブは、第１部分と、前記第１部分よりも幅の狭い第２部分と、を含んで構成され、
前記第２部分は、前記ウェブから連続して形成される内側壁面が、対向する外側壁面に向かって、近接するように設けられることによって、前記第１部分と比較して幅が狭くなっており、
前記第１部分は、前記ウェブから連続して形成される第１内側壁面と、前記第１内側壁面に対向する第１外側壁面とを有し、前記第１内側壁面の傾斜角度θがθａ（°）であり、前記第１内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ（ｍｍ）であり、前記第１外側壁面の傾斜角度θがθｂ（°）であり、前記第１外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ（ｍｍ）であり、
前記第２部分は、前記内側壁面である第２内側壁面と、前記外側壁面である第２外側壁面とを有し、前記第２内側壁面の傾斜角度θがθａ´（°）であり、前記第２内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ´（ｍｍ）であり、前記第２外側壁面の傾斜角度θがθｂ´（°）であり、前記第２外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ´（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ´（ｍｍ）であり、
ｗａ＝Ｒａ×ｃｏｓθａ−（Ｒａ−Ｒａ×ｓｉｎθａ）×ｔａｎθａ
ｗｂ＝Ｒｂ×ｃｏｓθｂ−（Ｒｂ−Ｒｂ×ｓｉｎθｂ）×ｔａｎθｂ
ｗａ´＝Ｒａ´×ｃｏｓθａ´−（Ｒａ´−Ｒａ´×ｓｉｎθａ´）×ｔａｎθａ´
ｗｂ´＝Ｒｂ´×ｃｏｓθｂ´−（Ｒｂ´−Ｒｂ´×ｓｉｎθｂ´）×ｔａｎθｂ´
と規定した際に、
前記第１部分と前記第２部分との幅の差Ｌ（ｍｍ）は、｛（ｗａ−ｗａ´）＋（ｗｂ−ｗｂ´）＋（ｗｓ−ｗｓ´）｝であり、Ｌ＞０を満たすことを特徴とする自動車足回り部品。
【請求項２】
前記角部の曲率半径Ｒは、１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の自動車足回り部品。
【請求項３】
前記リブの高さｈ（ｍｍ）は、前記リブの２つの角部の曲率半径Ｒのうち小さい値をＲ（ｍｍ）の値として用いた場合、ｈ＜（５Ｒ＋４０）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車足回り部品。
【請求項４】
前記第１部分の平面部の幅ｗｓおよび前記第２部分の平面部の幅ｗｓ´は、いずれも２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動車足回り部品。
【請求項５】
アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自動車足回り部品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
すなわち、本発明に係る自動車足回り部品は、ウェブと、リブと、を備える自動車足回り部品であって、前記リブは、第１部分と、前記第１部分よりも幅の狭い第２部分と、を含んで構成され、前記第２部分は、前記ウェブから連続して形成される内側壁面が、対向する外側壁面に向かって、近接するように設けられることによって、前記第１部分と比較して幅が狭くなっており、前記第１部分は、前記ウェブから連続して形成される第１内側壁面と、前記第１内側壁面に対向する第１外側壁面とを有し、前記第１内側壁面の傾斜角度θがθａ（°）であり、前記第１内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ（ｍｍ）であり、前記第１外側壁面の傾斜角度θがθｂ（°）であり、前記第１外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ（ｍｍ）であり、前記第２部分は、前記内側壁面である第２内側壁面と、前記外側壁面である第２外側壁面とを有し、前記第２内側壁面の傾斜角度θがθａ´（°）であり、前記第２内側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲａ´（ｍｍ）であり、前記第２外側壁面の傾斜角度θがθｂ´（°）であり、前記第２外側壁面の先端に形成される角部の曲率半径ＲがＲｂ´（ｍｍ）であり、２つの前記角部の間に形成される平面部の幅がｗｓ´（ｍｍ）であり、ｗａ＝Ｒａ×ｃｏｓθａ−（Ｒａ−Ｒａ×ｓｉｎθａ）×ｔａｎθａ、ｗｂ＝Ｒｂ×ｃｏｓθｂ−（Ｒｂ−Ｒｂ×ｓｉｎθｂ）×ｔａｎθｂ、ｗａ´＝Ｒａ´×ｃｏｓθａ´−（Ｒａ´−Ｒａ´×ｓｉｎθａ´）×ｔａｎθａ´、ｗｂ´＝Ｒｂ´×ｃｏｓθｂ´−（Ｒｂ´−Ｒｂ´×ｓｉｎθｂ´）×ｔａｎθｂ´と規定した際に、前記第１部分と前記第２部分との幅の差Ｌ（ｍｍ）は、｛（ｗａ−ｗａ´）＋（ｗｂ−ｗｂ´）＋（ｗｓ−ｗｓ´）｝であり、Ｌ＞０を満たすことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】