JP2007283984A - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】トーションビーム式サスペンションの強度および精度を容易に確保する。
【解決手段】トーションビーム式サスペンション１０Ａにおいて、ビーム１２Ａは、左右に並設された車輪の各々にねじれによる反力を与える。アーム１４は、ビーム１２Ａの両端に連結され、車両前後方向に延在する。ビーム１２Ａおよびアーム１４は、樹脂により一体的に成型されている。キャリア１６は、アーム１４と車輪とを連結する。キャリア１６は、ビーム１２Ａおよびアーム１４と共に樹脂により一体的に成型されている。スプリング支持部１８は、トーションビーム式サスペンション１０Ａと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持する。スプリング支持部１８は、ビーム１２Ａおよびアーム１４と共に樹脂により一体的に成型されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トーションビーム式サスペンションに関する。

車両のサスペンションとしてトーションビーム式サスペンションが知られている。トーションビーム式サスペンションを構成する部材は一般的に金属によって製造されており、部材と部材との結合は主に溶接によって行われる。ここで、溶接部の熱歪みの影響や強度確保のための部材の重量の増加などを抑制するため、例えば特許文献１では、前側曲げフランジがアーム後端部外側面に沿って前方側に延びてその前端縁が外後端部外側面に溶接され、後側曲げフランジがアーム後端縁部に係合して溶接されるトーションビーム式サスペンションが提案されている。
特開２００５−８１９０５号公報

しかし、部材同士が溶接される場合、溶接部の熱歪みをなくすことは困難である。また、溶接箇所にはある程度の応力集中が発生する。したがって設計者は、溶接箇所の応力集中を考慮してトーションビーム式サスペンションを設計する必要があり、トーションビーム式サスペンションの設計が難しいものとされていた。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トーションビーム式サスペンションの強度および精度を容易に確保することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のトーションビーム式サスペンションは、左右に並設された車輪の各々にねじれによる反力を与えるビームと、前記ビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するアームと、を備える。前記ビームおよび前記アームは、樹脂により一体的に成型されている。この態様によれば、ビームとアームとを接合させるための溶接による、熱歪みや応力集中などの影響をなくすことができる。このため、トーションビーム式サスペンションの強度および精度を容易に確保することができる。なお、「車両前後方向に延在する」とは、アームの延在方向が車両前後方向の成分を含むことをいう。

本発明のある態様のトーションビーム式サスペンションは、前記アームと車輪とを連結するキャリアを更に備えてもよい。前記キャリアは、前記ビームおよび前記アームと共に樹脂により一体的に成型されていてもよい。また、本発明のある態様のトーションビーム式サスペンションは、トーションビーム式サスペンションと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持するスプリング支持部を更に備えてもよい。前記スプリング支持部は、前記ビームおよび前記アームと共に樹脂により一体的に成型されていてもよい。これらの態様によっても、溶接による熱歪みや応力集中などの影響をなくすことができる。

本発明によれば、トーションビーム式サスペンションの強度および精度を容易に確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ａの全体構成図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。図１（ａ）は、車両に装着された状態でトーションビーム式サスペンション１０Ａを車両上方から下方に向かって見た図であり、本図上方が車両前方となる。本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ａは車両リア側に配置され、左右の後輪（図示せず）の各々に連結される。なお、トーションビーム式サスペンション１０Ａと同様の構成がフロント側に配置され、左右の前輪（図示せず）の各々に連結されてもよいことは勿論である。

トーションビーム式サスペンション１０Ａは、ビーム１２Ａ、２つのアーム１４、２つのキャリア１６、および２つのスプリング支持部１８を有する。ビーム１２Ａは車幅よりも短い軸状に形成され、軸方向が車両左右方向に向くように配置される。ビーム１２Ａの軸方向と垂直な断面は、図１（ｂ）に示されるように開口側が車両下方を向く略Ｕ字状となっている。本実施形態に係るビーム１２Ａは、軸方向のどの位置においても断面が略同一形状となっている。ビーム１２Ａは、左右の後輪が相互に異なる高さに位置したときにねじれ、左右の後輪の各々にねじれによる反力を与える。

２つのアーム１４の各々はビーム１２Ａよりも短い軸状に形成されており、軸方向の断面は開口側が車両下方となる略Ｕ字状の部分を有する。アーム１４の各々は、軸方向がビーム１２Ａの軸方向と略直交するように、延在方向の略中央においてビーム１２Ａの両端に結合されている。したがってアーム１４は車両前後方向に延在する。

ビーム１２Ａとアーム１４とは、樹脂により一体的に成型されることによって結合されている。このため、ビーム１２Ａおよびアーム１４は全体が樹脂によって作られている。本実施形態ではビーム１２Ａおよびアーム１４を形成する樹脂としてＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化樹脂）が採用されている。なお、ビーム１２Ａおよびアーム１４を形成する樹脂として高弾性ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化樹脂）が採用されてもよいことは勿論である。このような樹脂材料を用いることで、充分な強度を確保することが可能となる。

このようにビーム１２Ａとアーム１４とが樹脂による一体成型によって製造されることによって、設計者が熱歪みや応力集中など溶接による影響を予め考慮する必要がなくなり、容易にトーションビーム式サスペンション１０Ａの強度および精度を確保することが可能となる。また、溶接のトーチの入りやすさなどを考慮する必要がなくなり、設計の自由度を拡張することができる。さらに、ビームおよびアームを製造後溶接する場合に比べ、部品点数や製造工程を削減することができ、製造コストを抑制することが可能となる。

なお、アーム１４の各々の車両前方端部にはアーム支持部２０が設けられる。本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ａでは、アーム支持部２０もアーム１４と共に樹脂により一体的に成型される。

２つのキャリア１６のうち一方のキャリア１６は、左側のアーム１４の左側端部のうちビーム１２Ａよりも車両後方側から上方に延びるように設けられる。他方のキャリア１６は、右側のアーム１４の右側端部のうちビーム１２Ａよりも車両後方側から上方に延びるように設けられる。このとき、左右のキャリア１６は相互に平行となるように配置される。左側のキャリア１６には、左後輪が取り付けられ、右側のアーム１４には右後輪が取り付けられる。したがって、キャリア１６はアーム１４と車輪とを連結する機能を有する。

キャリア１６も、ビーム１２Ａおよびアーム１４と共に樹脂により一体的に成型される。したがって、キャリア１６はビーム１２Ａおよびアーム１４と同様の材質によって作られている。キャリアは車輪が取り付けられるため、キャリアがアームに溶接される場合、溶接による熱歪みが車輪のトーやキャンバに直接影響を与える可能性がある。このようにキャリア１６が樹脂によりアーム１４と一体的に成型されることによって、キャリア１６を精度良く設けることでき、車輪の組み付け精度を高めることができる。

２つのスプリング支持部１８の各々は、ビーム１２Ａおよびアーム１４の左右の結合箇所の各々から車両後方にかけて、ビーム１２Ａおよびアーム１４の双方に結合される。スプリング支持部１８の各々は円形の凹んだ部分を有する。トーションビーム式サスペンション１０Ａが車両に搭載された状態で、この凹んだ部分の開口側が上方に向くようスプリング支持部１８の各々が配置される。

スプリング支持部１８は、トーションビーム式サスペンション１０Ａと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持する。本実施形態では、スプリング支持部１８も、ビーム１２Ａおよびアーム１４と共に樹脂により一体的に成型される。したがってスプリング支持部１８もビーム１２Ａおよびアーム１４と同様の材質によって作られている。スプリング支持部は一般にキャリア近傍に設けられるため、スプリング支持部が溶接によって取り付けられる場合、やはり溶接による熱歪みが車輪のトーやキャンバに影響を与える可能性がある。このようにスプリング支持部１８も樹脂によって一体成型されることにより、トーションビーム式サスペンション１０Ａを精度良く製造することができる。

（第２の実施形態）
図２（ａ）は、第２の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｂの全体構成図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。図２（ａ）は、車両に装着された状態でトーションビーム式サスペンション１０Ｂを車両上方から下方に向かって見た図であり、本図上方が車両前方となる。以下、第１の実施形態と同様の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。

トーションビーム式サスペンション１０Ｂの構成は、ビーム１２Ａの代わりにビーム１２Ｂが設けられる点以外は第１の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ａの構成と同様である。ビーム１２Ｂは車幅よりも短い軸状に形成され、軸方向と垂直な断面は、図２（ｂ）に示されるように開口側が車両下方を向く略Ｕ字状となっている点は第１の実施形態に係るビーム１２Ａと同様である。本実施形態に係るビーム１２Ｂは、ビーム１２Ｂの略中央からアーム１４に近づくにしたがって、車両前後方向の幅が滑らかに広くなっている。

ビーム１２Ｂをこのような形状にすることによって、アーム１４との結合部分を大きくとることができる。このため、応力集中を抑制することができ、ビーム１２Ｂとアーム１４との結合部分の強度を高めることができ、さらに車輪に与えられる軸方向の力、すなわち横荷重に対しての強度を高めることができる。ビーム１２Ｂとアーム１４とを樹脂により一体的に成型することによって、ビーム１２Ｂをこのような形状に容易に成型することが可能となる。

（第３の実施形態）
図３（ａ）は、第３の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｃの一部の構成を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＲ−Ｒ断面図である。図３（ａ）は、車両に装着された状態でトーションビーム式サスペンション１０Ｃを車両上方から下方に向かって見た図であり、本図上方が車両前方となる。トーションビーム式サスペンション１０Ｃは左右対称に形成され、図３（ａ）はトーションビーム式サスペンション１０Ｃの左側の部分を示す。

本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｃは車両リア側に配置され、左右の後輪（図示せず）の各々に連結される。なお、トーションビーム式サスペンション１０Ｃと同様の構成がフロント側に配置され、左右の前輪（図示せず）の各々に連結されてもよいことは勿論である。

トーションビーム式サスペンション１０Ｃは、ビーム２２Ｃ、２つのアーム２４、２つのキャリア２６、および２つのスプリング支持部２８を有する。ビーム２２Ｃは車幅よりも短い軸状に形成される。ビーム２２Ｃの軸方向と垂直な断面は、図３（ｂ）に示されるように開口側が車両下方を向く略Ｖ字状となっている。本実施形態に係るビーム２２Ｃは、軸方向のどの位置においても断面が略同一となっている。ビーム２２Ｃは、左右の後輪が相互に異なる高さに位置したときにねじれ、左右の後輪の各々にねじれによる反力を与える。

２つのアーム２４の各々はビーム２２Ｃよりも短い軸状に形成されており、軸方向の断面は概ね開口側が車両下方となるＵ字状となっている。アーム２４の各々の一端は、ビーム２２Ｃの両端部に結合され、車両の後方にいくにしたがって軸方向が拡開するように、ビーム２２Ｃとの結合部から車両後方に延在する。ビーム２２Ｃとアーム２４とが樹脂による一体成型によって結合されている点、及びビーム２２Ｃおよびアーム２４を形成する樹脂としてＣＦＲＰが採用されている点は前述の実施形態と同様である。

本実施形態では、ビーム２２Ｃとアーム２４との結合部周辺のアーム中央部２４ｃに凹みが設けられている。これによってトーションビーム式サスペンション１０Ｃに要求される操縦安定性への効果を確保しながら、アーム中央部２４ｃ周辺の他の部品の配置スペースを確保することができる。本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｃではビーム２２とアーム２４とが樹脂により一体的に成型されていることから、このようにアーム中央部２４ｃに容易に凹みを設けることができる。

なお、アーム２４の各々の車両前方端部近傍にはアーム支持部３０が設けられる。アーム支持部３０もアーム２４と共に樹脂により一体的に成型される。

２つのキャリア２６の一方のキャリア２６は板状に形成され、左側のアーム２４の左側端部を塞ぐように設けられる。他方のキャリア２６は板状に形成され、同様に右側のアーム２４の右側端部を塞ぐように設けられる。このとき、左右のキャリア２６は相互に平行となるように配置される。キャリア２６はアーム２４と車輪とを連結する機能を有し、左側のキャリア２６には左後輪が取り付けられ、右側のキャリア２６には右後輪が取り付けられる点は前述の実施形態と同様である。またキャリア２６はビーム２２Ｃおよびアーム２４と共に樹脂により一体的に成型される点も前述の実施形態と同様である。

２つのスプリング支持部２８の各々は、ビーム２２Ｃおよびアーム２４の左右の結合箇所の各々から車両後方にかけて、ビーム２２Ｃおよびアーム２４の双方に結合される。スプリング支持部２８の各々は円形の凹んだ部分を有する。トーションビーム式サスペンション１０Ａが車両に搭載された状態で、この凹んだ部分の開口側が上方に向くようスプリング支持部２８の各々が配置される。

スプリング支持部２８はトーションビーム式サスペンション１０Ｃと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持する点、スプリング支持部２８もビーム２２Ｃおよびアーム２４と共に樹脂により一体的に成型されている点は、前述の実施形態に係るスプリング支持部１８と同様である。

（第４の実施形態）
図４（ａ）は、第４の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｄの一部の構成を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＳ−Ｓ断面図である。図４（ａ）は、車両に装着された状態でトーションビーム式サスペンション１０Ｄを車両上方から下方に向かって見た図であり、本図上方が車両前方となる。トーションビーム式サスペンション１０Ｄは左右対称に形成され、図４（ａ）はトーションビーム式サスペンション１０Ｄの左側の部分を示す。以下、第３の実施形態と同様の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。

トーションビーム式サスペンション１０Ｄの構成は、ビーム２２Ｃの代わりにビーム２２Ｄが設けられ、またアーム２４に凹んだ部分が設けられない点以外は第３の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｃの構成と同様である。ビーム２２Ｄは車幅よりも短い軸状に形成される。ビーム２２Ｄの軸方向と垂直な断面は、図４（ｂ）に示されるように開口側が車両後方を向く略Ｕ字状となっている。本実施形態に係るビーム２２Ｃは、ビーム２２Ｄの略中央から端部にいくにしたがって、車両前後方向の幅が漸次大きくなるように設けられる。

また、ビーム２２Ｄは、端部近傍において上方に上方平面部Ｗｕが設けられ、下方に下方平面部Ｗｌが設けられている。本実施形態では上方平面部Ｗｕよりも下方平面部Ｗｌの方が大きくなるよう各々が設けられている。車輪に横力が作用する場合に、ビーム２２Ｄには端部近傍に大きな応力が生じる。ビーム２２Ｄをこのような形状に形成することによって、車輪に横力が作用した場合を考慮した強度をビーム２２Ｄに持たせることが可能となる。ビーム２２Ｄは樹脂によって成型されることから、このような形状を容易に実現することが可能となる。

（第５の実施形態）
図５（ａ）は、第５の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｅの一部の構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＴ断面図である。トーションビーム式サスペンション１０Ｅは左右対称に形成され、図５（ａ）は、車両に装着された状態におけるトーションビーム式サスペンション１０Ｅの左側の一部を示す。図５（ａ）では矢印方向が車両前方となる。トーションビーム式サスペンション１０Ｅは車両リア側に配置され、左右の後輪の各々に連結される。なお、トーションビーム式サスペンション１０Ｅと同様の構成がフロント側に配置され、左右の前輪の各々に連結されてもよいことは勿論である。

トーションビーム式サスペンション１０Ｅは、ビーム３２、２つのアーム３４、２つのキャリア３６、および２つのスプリング支持部３８を有する。ビーム３２は車幅よりも短い軸状に形成される。ビーム３２の軸方向と垂直な断面は、図５（ｂ）に示されるように開口側が車両下方を向く略Ｕ字状となっている。本実施形態に係るビーム３２は、軸方向のどの位置においても断面が略同一となっている。ビーム３２は、左右の後輪が相互に異なる高さに位置したときにねじれ、左右の後輪の各々にねじれによる反力を与える。

２つのアーム３４の各々はビーム３２よりも短いパイプ状に形成されいる。アーム３４の各々は、軸方向がビーム３２の軸方向と略直交するように、延在方向の略中央においてビーム３２の両端に結合されている。したがって、アーム３４は車両の前後方向に延在する。

本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１０Ｅも、ビーム３２とアーム３４とが樹脂による一体成型によって結合されている。このため、ビーム３２およびアーム３４は全体が樹脂によって作られている。本実施形態ではビーム３２およびアーム３４を形成する樹脂としてＣＦＲＰが採用されている点は前述の実施形態と同様である。なお、アーム３４の各々の車両前方端部にはアーム支持部４０が設けられる。アーム支持部４０もアーム３４と共に樹脂により一体的に成型される。

２つのキャリア３６の各々は外形が四角形の板状の部材の３辺にフランジが形成された形状を有する。キャリア３６の各々は、アーム３４とビーム３２との結合部よりも車両後方において、アーム３４から上方に延びるように左右のアーム３４の各々に設けられている。このとき２つのキャリア３６は、各々の四角形の板状の部分がフランジよりも外側に位置し、これら板状の部分が相互に平行となるように配置される。キャリア３６はアーム３４と車輪とを連結する機能を有し、左側のキャリア３６には左後輪が取り付けられ、右側のアーム３４には右後輪が取り付けられる点は前述の実施形態と同様である。また、キャリア３６がビーム３２およびアーム３４と共に樹脂により一体的に成型される点も前述の実施形態と同様である。

キャリア３６は、アーム３４との結合部近傍に凹部３６ａが形成されている。凹部３６ａは、キャリア３６周辺に配置されるブレーキの部品に対応した位置に設けられる。キャリア３６は樹脂によって成型されるため、容易にこのような凹部３６ａを設けることができ、設計自由度を増大させることができる。

２つのスプリング支持部３８の各々は、ビーム３２およびアーム３４の左右の結合箇所の各々から車両後方にかけて、板状に形成された部材の２つの辺がビーム３２およびアーム３４に各々が結合され、残りの辺に上方に立ち上がるフランジ部が形成される。スプリング支持部３８は、トーションビーム式サスペンション１０Ｅと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持する。前述の実施形態と同様に、スプリング支持部３８もビーム３２およびアーム３４と共に樹脂により一体的に成型される。

本実施形態では、ビーム３２とアーム３４との接合部の上部に補強部４２が形成される。補強部４２は、ビーム３２と略平行に、ビーム３２とアーム３４との接合部から上方に盛り上がるように形成される。車輪に横荷重が作用すると、ビーム３２とアーム３４との接合部に大きな応力が生じる。このようにビーム３２とアーム３４との接合部に補強部４２を設けることによって、車輪に横荷重が作用したときに対するトーションビーム式サスペンション１０Ｅの強度を増大させることができる。補強部４２は、ビーム３２およびアーム３４と樹脂により一体的に成型することで、容易に補強部４２を設けることができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

各々の実施形態において、キャリパまたはスプリング支持部はビームおよびアームと別部材によって構成されてもよい。これによって、たとえばキャリアまたはスプリング支持部のみを交換することが可能となり、保守工数または保守コストを低減することができる。

（ａ）は第１の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの全体構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。 （ａ）は第２の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの全体構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。 （ａ）は第３の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの一部の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＲ−Ｒ断面図である。 （ａ）は第４の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの一部の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＳ−Ｓ断面図である。 （ａ）は第５の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの一部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＴ断面図である。

符号の説明

１０Ａ乃至１０Ｅ トーションビーム式サスペンション、 １２Ａ及び１２Ｂ ビーム、 １４ アーム、 １６ キャリア、 １８ スプリング支持部、 ２０ アーム支持部。

Claims (3)

1. 左右に並設された車輪の各々にねじれによる反力を与えるビームと、
   前記ビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するアームと、を備え、
   前記ビームおよび前記アームは、樹脂により一体的に成型されていることを特徴とするトーションビーム式サスペンション。
2. 前記アームと車輪とを連結するキャリアを更に備え、
   前記キャリアは、前記ビームおよび前記アームと共に樹脂により一体的に成型されていることを特徴とする請求項１に記載のトーションビーム式サスペンション。
3. トーションビーム式サスペンションと車体本体とを接続するコイルスプリングを支持するスプリング支持部を更に備え、
   前記スプリング支持部は、前記ビームおよび前記アームと共に樹脂により一体的に成型されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトーションビーム式サスペンション。

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