JP2009051380A - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】キャンバ角及びトー角の修正に関わらず後輪支持部とトレーリングアームとの溶接品質を確保できるトーションビーム式サスペンションを提供する。
【解決手段】車両の前後方向にほぼ沿って配置され、前端部が車体に支持されて後端部が上下に揺動する左右一対のトレーリングアーム１０と、トレーリングアームの後部における外表面にそれぞれ固定され、左右後輪がそれぞれ支持される後輪支持部６０と、車幅方向にほぼ沿って配置され、両端部が左右一対のトレーリングアームにそれぞれ固定されたトーションビーム２０とを備えるトーションビーム式サスペンション１を、トレーリングアームの外表面における後輪支持部が固定される領域は、前後方向から見た形状がほぼ円弧状となる凸面に形成され、トレーリングアームの後輪支持部が固定される部分は、車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成される構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の後輪用サスペンションとして用いられるトーションビーム式サスペンションに関するものである。

トーションビーム式サスペンションは、例えば前輪駆動の小型乗用車等の後輪用として多く適用されているサスペンション形式である。トーションビーム式サスペンションは、前端部が車体側に揺動可能に支持され、後端部に後輪が支持された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延在しその両端部を左右のトレーリングアームに固定されたトーションビームとを備えている。このようなトーションビーム式サスペンションにおいては、トーションビームが撓むことによって左右後輪の逆相方向へのストロークが可能となっている。このようなトーションビーム式サスペンションは、構造が簡素で軽量であり、また車両後部のフロアを低くかつ広くすることができる。

トーションビーム式サスペンションにおいては、後輪のキャンバ角、トー角等のアライメント調整は、製造時に後輪を支持する部材のトレーリングアームに対する固定角度を調整することによって行われる。
従来、トーションビーム式サスペンションにおいて、溶接歪等によるキャンバ角の狂いを補正する目的で、後輪を回転可能に支持するハブが取り付けられるキャリアブラケットをトレーリングアームに溶接する際に、トレーリングアームの軸心を回転中心として、溶接時に用いる治具の角度を調整することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１―４７２８４号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された技術においては、トレーリングアームの横断面形状がほぼ矩形に形成されていることから、アライメント修正のためにキャリアブラケットの取付角度を変更すると、キャリアブラケットとトレーリングアーム表面との間に隙間が生じ、特に取付角度を大きく変更した場合には適正隙間を確保した溶接が困難となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、キャンバ角及びトー角の修正に関わらず後輪支持部とトレーリングアームとの溶接品質を確保できるトーションビーム式サスペンションを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、車両の前後方向にほぼ沿って配置され、前端部が車体に支持されて後端部が上下する方向に揺動する左右一対のトレーリングアームと、左右一対の前記トレーリングアームの後部における外表面にそれぞれ固定され、左右後輪がそれぞれ支持される後輪支持部と、車幅方向にほぼ沿って配置され、両端部が左右一対の前記トレーリングアームにそれぞれ固定されたトーションビームとを備えるトーションビーム式サスペンションであって、前記トレーリングアームの前記後輪支持部が固定される部分は、平面視において車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成されるとともに、その外表面における前記後輪支持部が固定される領域は、車両前後方向から見た形状がほぼ円弧状となる凸面に形成され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である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のトーションビーム式サスペンションにおいて、前記トレーリングアームの前記トーションビームとの固定部と前記後輪支持部との中間に設けられ、ショックアブソーバとサスペンションスプリングとの少なくとも一方が支持される上下荷重入力部を有し、前記トレーリングアームの前記トーションビームとの接続部における横断面は、横方向の断面２次モーメントが縦方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とされ、前記トレーリングアームの前記上下荷重入力部との接続部における横断面は、縦方向の断面２次モーメントが横方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とされ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である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）トレーリングアームの外表面における後輪支持部が固定される領域を、車両前後方向から見てほぼ円弧状となる凸面に形成したことによって、後輪のキャンバ角を調整するために後輪支持部をトレーリングアームの中心軸回りにおける異なった角度位置に固定する場合であっても、後輪支持部とトレーリングアームの外表面との間の隙間はほぼ一定に保たれ、これらの間の溶接品質を確保することができる。
また、トレーリングアームの後輪支持部が固定される部分を、車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成したことによって、後輪のトー角を調整するために後輪支持部の固定位置を前後させる場合であっても、後輪支持部とトレーリングアームの外表面との間の隙間はほぼ一定に保たれ、これらの間の溶接品質を確保することができる。
（２）トレーリングアームのトーションビームとの接続部における横断面を、横方向の断面２次モーメントが縦方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とし、トレーリングアームの上下荷重入力部との接続部における横断面を、縦方向の断面２次モーメントが横方向の断面２次モーメントよりも大きい形状としたことによって、トーションビームとの接続部において大きくなる横方向の曲げモーメント、及び、上下荷重入力部との接続部において大きくなる縦方向の曲げモーメントにそれぞれ対応した強度耐久性、剛性を確保しつつ、トレーリングアームの重量を低減することができる。
なお、本明細書等において、縦方向、横方向の断面２次モーメントとは、それぞれ鉛直方向、車幅方向に延在する座標軸に対する断面２次モーメントを指すものとする。

本発明は、キャンバ角及びトー角の修正に関わらず後輪支持部とトレーリングアームとの溶接品質を確保できるトーションビーム式サスペンションを提供する課題を、トレーリングアームの後端部を車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成された円柱状に形成し、キャンバ角、トー角を変更するために後輪支持部の取り付け角度を変更した場合であっても、後輪支持部とトレーリングアームとの間隔がほぼ一定に保たれるようにすることによって解決した。

以下、本発明を適用したトーションビーム式サスペンションの実施例について説明する。
図１（ａ）は、実施例のトーションビーム式サスペンションの平面図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ部矢視断面図である。
図２は、図１のトーションビーム式サスペンションにおけるトレーリングアームの横断面図である。なお、本明細書等において、横断面とは、トレーリングアームの中心軸と直交する平面で切って見た断面を指すものとする。
図２において、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ部、Ｂ−Ｂ部、Ｃ−Ｃ部矢視断面を示している。図２においては、トーションビーム２０及びショックアブソーバブラケット４０は図示を省略している。

トーションビーム式サスペンション１は、例えば、前輪駆動の小型乗用車の後輪用サスペンションとして用いられる。
トーションビーム式サスペンション１は、トレーリングアーム１０、トーションビーム２０、フロントブッシュ３０、ショックアブソーバブラケット４０、スピンドル５０、ハブキャリヤ６０、及び、図示しないショックアブソーバ、サスペンションスプリング等を備えて構成されている。なお、トーションビーム式サスペンション１は、実質的に左右対称に構成されており、図１においては、車幅方向中心線ＣＬよりも左側の部分を図示している。

トレーリングアーム１０は、車両の前後方向にほぼ沿って配置されたサスペンションアームである。トレーリングアーム１０は、車両の左右後輪をそれぞれ支持するため、左右１対が設けられる。トレーリングアーム１０は、前端部に固定されたフロントブッシュ３０を介して、図示しない車体に対し、車幅方向にほぼ沿った回転軸回りに揺動可能に支持されている。
トレーリングアーム１０は、図２に示すように、上側部材１１、下側部材１２からなる上下２つ割りの板金部材を溶接等によって接合することによって、中空の梁状に形成されている。

また、トレーリングアーム１０の平面視形状は、車両前方側の部分においては、タイヤ、リム等との干渉を防止するため、車幅方向内側に凸となるように湾曲して形成されている。また、車両後方側の部分においては、車幅方向外側に凸となるように円弧状に湾曲して形成され、その結果、トレーリングアーム１０の中心軸は、平面視においてＳ字状に湾曲して形成されている。
また、トレーリングアーム１０の前端部には、フロントブッシュ３０の外筒が圧入される円筒部１３が固定されている。
なお、このトレーリングアーム１０の横断面形状については、後に詳しく説明する。

トーションビーム２０は、車幅方向にほぼ沿って配置された梁状の構造部材である。トーションビーム２０の車幅方向における両端部は、それぞれ左右のトレーリングアーム１０に例えば溶接等によって固定されている。トーションビーム２０は、トレーリングアーム１０前部の車幅方向内側に凸となるように湾曲した領域に接続されている。
トーションビーム２０は、例えば、一枚の板金部材を略Ｕ字状に形成されている。

フロントブッシュ３０は、トレーリングアーム１０の前端部に固定され、トレーリングアーム１０のピボット部として機能する部分である。フロントブッシュ３０は、図示しない外筒の内径側に内筒３１を挿入し、内筒３１の外周面と外筒の内周面との間に防振効果を有するゴム系材料等の弾性体を配置したものである。この内筒３１は、例えばその内径側に挿入されるボルト等によって、図示しない車体側のサスペンション取付部に固定される。
フロントブッシュ３０の内筒３１は、その軸心の車幅方向内側が外側よりやや前進するように、車幅方向に対し傾斜して配置されている。尚、左右の内筒中心を結んだ軸は、トレーリングアーム１０が車体に対して揺動する際の回転中心となる。

ショックアブソーバブラケット４０は、図示しないショックアブソーバユニットの下端部が固定される部分（上下荷重入力部）である。ショックアブソーバブラケット４０は、トレーリングアーム１０の上述した前部、後部の境界付近（Ｓ字状に湾曲した中心線の変曲点付近）において、トレーリングアーム１０から車幅方向内側へ突き出した状態で固定されている。一方、ショックアブソーバユニットの上端部は、図示しない車体側のマウント部に固定される。
このショックアブソーバユニットは、ストローク時にピストンスピードに応じた減衰力を発生する油圧緩衝器であるショックアブソーバ、及び、このショックアブソーバとほぼ同軸に配置されたコイルスプリングをユニット化したものである。

スピンドル５０は、後輪を支持するハブを回転可能に支持する車軸である。
ハブキャリヤ６０は、スピンドル５０をトレーリングアーム１０に対して支持するブラケットである。ハブキャリヤ６０は、トレーリングアーム１０が車幅方向外側に凸となるように湾曲した後部に固定されている。これらスピンドル５０とハブキャリヤ６０は、協働してトレーリングアーム１０に対して後輪を支持する後輪支持部として機能する。
ハブキャリヤ６０は、例えば鋼板を溶接等によって組み合わせて構成され、縦壁部６１、前壁部６２、後壁部６３、斜面部６４を備えて構成されている。
縦壁部６１は、スピンドル５０が固定される部分である。縦壁部６１は、車軸の軸線方向と直交して配置された矩形の平板状に形成されている。縦壁部６１は、トレーリングアーム１０に対して車幅方向外側に配置されている。

前壁部６２及び後壁部６３は、縦壁部６１の前後端部からそれぞれ車幅方向内側へ突き出して設けられた平板状の部分である。前壁部６２及び後壁部６３は、その下縁部がトレーリングアーム１０の外面部の曲率に対応した円弧状に形成され、トレーリングアーム１０に対して溶接によって固定されている。
斜面部６４は、縦壁部６１の下端部から、車幅方向内側かつ下側に斜めに突き出して設けられた平板状の部分である。斜面部６４は、縦壁部６１から離れた側の端部（下端部）がトレーリングアーム１０の下面部に溶接によって固定されている。
なお、上述したトレーリングアーム１０の平面視において車幅方向外側が凸となるように湾曲した部分は、後輪トー角の調整範囲を考慮して、ハブキャリヤ６０が固定される可能性がある範囲の全域にわたって設けられている。

次に、トレーリングアーム１０の横断面形状について説明する。
まず、ハブキャリヤ６０との接合部におけるトレーリングアーム１０の横断面形状について説明する。
図２（ａ）に示すように、この領域では、トレーリングアーム１０の横断面形状はほぼ円形となっている。上側部材１１及び下側部材１２は、車両前後方向から見た断面形状が、それぞれ下側及び上側に開いた半円の円弧状となっており、これらは両端部において相互に溶接等によって接合されている。
すなわち、トレーリングアーム１０の上側部材の外表面は、車両の前後方向から見た形状が円弧状となる凸面に形成されている。上述したハブキャリヤ６０の前壁部６２及び後壁部６３の下端部は、この凸面とほぼ同じ曲率の円弧状に切り欠かれて形成されている。

次に、ショックアブソーバブラケット４０との接合部におけるトレーリングアーム１０の横断面形状について説明する。ショックアブソーバブラケット４０との接続部においては、ショックアブソーバユニットからの反力によって、上下方向の曲げモーメントが極大となる。
図２（ｂ）に示すように、この領域では、トレーリングアーム１０の横断面形状はほぼ矩形に形成され、高さ方向の寸法が幅方向の寸法よりも大きくなっている。その結果、この領域では、トレーリングアーム１０は、縦方向の曲げモーメントに対する断面２次モーメント及び断面係数が、横方向の曲げモーメントに対する断面２次モーメント及び断面係数よりも大きくなっている。
また、上側部材１１及び下側部材１２は、それぞれ横断面形状がコの字状に形成され、長辺方向Ｌｂに沿って相互に対向して設けられている。これら上側部材１１及び下側部材１２の両端部は、矩形の横断面形状の長辺中間部において相互に溶接等によって接合されている。

最後に、トーションビーム２０との接合部におけるトレーリングアーム１０の横断面形状について説明する。トーションビーム２０との接続部においては、後輪タイヤが発生するコーナリングフォースに起因する横方向の曲げモーメントが極大となる。
図２（ｃ）に示すように、この領域では、トレーリングアーム１０の横断面形状はほぼ矩形に形成され、幅方向の寸法が高さ方向の寸法よりも大きくなっている。その結果、この領域では、トレーリングアーム１０は、横方向の曲げモーメントに対する断面２次モーメント及び断面係数が、縦方向の曲げモーメントに対する断面２次モーメント及び断面係数よりも大きくなっている。
また、上側部材１１及び下側部材１２は、それぞれ横断面形状がコの字状に形成され、長辺方向Ｌｃと直交する方向に沿って相互に対向して設けられている。これら上側部材１１及び下側部材１２の両端部は、矩形の横断面形状の短辺中間部において相互に溶接等によって接合されている。
なお、上述した各横断面形状は、トレーリングアーム１０の長手方向にわたって連続的に変化するように形成されている。

トレーリングアーム１０の製造工程において、溶接歪みによって、各部に曲げ変形、捻り変形が生ずる場合がある。このような場合には、トレーリングアーム１０に対するハブキャリヤ６０の取付位置（取付角度）を調節して溶接固定することによって、後輪のキャンバ角、トー角を適正に設定することができる。
具体的には、キャンバ角の調整は、トレーリングアーム１０の中心軸回りにおけるハブキャリヤ６０の取付角度を変化（ハブキャリヤ６０を回転）させることによって行う。そして、ハブキャリヤ６０の縦壁部６１を上昇させる方向に回転させると、キャンバ角はネガティブ側へ変化し、縦壁部６１を下降させる方向にさせると、キャンバ角はポジティブ側へ変化する。
一方、トー角の調整は、ハブキャリヤ６０のトレーリングアーム１０への取付位置を前後させることによって行う。ハブキャリヤ６０を前進させると、トー角はイン側へ変化し、ハブキャリヤ６０を後退させると、トー角はアウト側へ変位する。

以上説明した実施例によると、以下の効果を得ることができる。
（１）トレーリングアーム１０の外表面におけるハブキャリヤ６０が固定される領域を、車両前後方向から見てほぼ円弧状となる凸面に形成したことによって、後輪のキャンバ角を調整するためにハブキャリヤ６０をトレーリングアーム１０の中心軸回りにおける異なった角度位置に溶接する場合であっても、ハブキャリヤ６０の前壁部６２、後壁部６３、斜面部６４と、トレーリングアーム１０の外表面との間の隙間はほぼ一定に保たれ、これらの間の溶接品質を確保することができる。
また、トレーリングアーム１０のハブキャリヤ６０が固定される部分を、車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成したことによって、後輪のトー角を調整するためにハブキャリヤ６０の固定位置を前後させる場合であっても、ハブキャリヤ６０の前壁部６２、後壁部６３、斜面部６４と、トレーリングアーム１０の外表面との間の隙間はほぼ一定に保たれ、これらの間の溶接品質を確保することができる。

（２）トレーリングアーム１０のトーションビーム２０との接続部における横断面を、横方向の断面２次モーメントが縦方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とし、トレーリングアーム１０のショックアブソーバブラケット４０との接続部における横断面を、縦方向の断面２次モーメントが横方向の断面２次モーメントよりも大きい形状としたことによって、トーションビーム２０との接続部において大きくなる横方向の曲げモーメント、及び、ショックアブソーバブラケット４０との接続部において大きくなる縦方向の曲げモーメントにそれぞれ対応した強度耐久性、剛性を確保しつつ、トレーリングアーム１０の重量を低減することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、トーションビーム式サスペンションの構成や、各部材の形状等は上述した実施例のものに限らず適宜変更することができる。例えば、トレーリングアームに対するトーションビームの前後方向位置をフロントブッシュ（ピボット）側又は後輪ハブ側に寄せて配置してもよい。また、実施例ではショックアブソーバとスプリングとをほぼ同軸に配置してユニット化しているが、ショックアブソーバとスプリングとを別の位置に配置する構成としてもよい。
また、トレーリングアームの製法も上述した実施例のように上下２つ合わせの板金を用いたものに限定されず、例えば１枚ものの板金部材をロールさせて形成してもよい。
さらに、実施例ではトレーリングアームのトーションビームとの接続部、上下荷重入力部との接続部における横断面形状を矩形としているが、これに限らず、オーバル形状やその他の形状としてもよい。

本発明を適用したトーションビーム式サスペンションの実施例における平面図及びそのｂ−ｂ部矢視断面図である。 図１のトーションビーム式サスペンションにおけるトレーリングアームの横断面図である。

符号の説明

１ トーションビーム式サスペンション
１０ トレーリングアーム
１１ 上側部材
１２ 下側部材
１３ 円筒部
２０ トーションビーム
３０ フロントブッシュ
３１ 内筒
４０ ショックアブソーバブラケット
５０ スピンドル
６０ ハブキャリヤ
６１ 縦壁部
６２ 前壁部
６３ 後壁部
６４ 斜面部

Claims (2)

1. 車両の前後方向にほぼ沿って配置され、前端部が車体に支持されて後端部が上下する方向に揺動する左右一対のトレーリングアームと、
   左右一対の前記トレーリングアームの後部における外表面にそれぞれ固定され、左右後輪がそれぞれ支持される後輪支持部と、
   車幅方向にほぼ沿って配置され、両端部が左右一対の前記トレーリングアームにそれぞれ固定されたトーションビームと
   を備えるトーションビーム式サスペンションであって、
   前記トレーリングアームの前記後輪支持部が固定される部分は、平面視において車幅方向外側が凸となるように湾曲して形成されるとともに、その外表面における前記後輪支持部が固定される領域は、車両前後方向から見た形状がほぼ円弧状となる凸面に形成されること
   を特徴とするトーションビーム式サスペンション。
2. 請求項１に記載のトーションビーム式サスペンションにおいて、
   前記トレーリングアームの前記トーションビームとの固定部と前記後輪支持部との中間に設けられ、ショックアブソーバとサスペンションスプリングとの少なくとも一方が支持される上下荷重入力部を有し、
   前記トレーリングアームの前記トーションビームとの接続部における横断面は、横方向の断面２次モーメントが縦方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とされ、
   前記トレーリングアームの前記上下荷重入力部との接続部における横断面は、縦方向の断面２次モーメントが横方向の断面２次モーメントよりも大きい形状とされること
   を特徴とするトーションビーム式サスペンション。

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