JP2010069963A - トレーリング部材およびトーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】車体に枢支される枢支部と車輪を懸架する車輪懸架部とを有するトレーリング部材、およびそのトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションに関し、部品点数を減らすとともに軽量化する。
【解決手段】車体に枢支される枢支部１１１と、車輪を懸架する車輪懸架部１１２と、コイルスプリング９３を支持するスプリング支持部１１３と、ショックアブソーバ９４の一端が取り付けられるショック取付部１１４とを有し、枢支部１１、車輪懸架部１１２、スプリング支持部１１３、およびショック取付部１１４がアルミニウム合金の鋳物で一体成形されたものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車体に枢支される枢支部と車輪を懸架する車輪懸架部とを有するトレーリング部材、およびそのトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションに関する。

従来より、前輪駆動車のリヤ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採用されている（例えば特許文献１、２等参照）。このトーションビーム式サスペンションは、左右の車輪それぞれを独立懸架するトレーリング部材を、ねじれ（トーション）を許容するトーションビームでつないだサスペンションである。トーションビーム式サスペンションは、構造がシンプルであり、低コストな前輪駆動車に採用されることが多い。

図１は、従来のトーションビーム式サスペンションを示す図である。

図１に示すトーションビーム式サスペンション８０は、左右のトレーリング部材であるトレーリングアーム８１を、車体の幅方向に延在するトーションビーム８２でつないでいる。この図１に示すトレーリングアーム８１はパイプ状の基部８１０を有するものである。図１に示すトーションビーム式サスペンション８はいわゆるＨ型の一種であり、そのトレーリングアーム８１の基部８１０には、トーションビーム８２よりも車体（不図示）の前方（紙面左奧側）となる位置でその車体に枢支される枢支部８１１が設けられている。図１に示す枢支部８１１にはブッシュ９１が取り付けられている。また、このトレーリングアーム８１の基部８１０には、車輪を懸架する車輪懸架部材８１２が溶接によって取り付けられており、図１に示すその車輪懸架部材８１２にはハブ９２が装着されている。さらに、このトレーリングアーム８１の基部８１０には、コイルスプリングを支持するスプリングロワシート８１３、およびショックアブソーバの一端が取り付けられるショック取付部材８１４も溶接によって取り付けられており、図１には、そのスプリングロワシート８１３に下端が支持され上端にはアッパーシート９３１が配備されたコイルスプリング９３や、ショック取付部材８１４にボルト止めされたショックアブソーバ９４も示されている。
特許第３０９４００８号公報

図１に示すトーションビーム式サスペンション８０におけるトレーリングアーム８１もトーションビーム８２もいずれも鉄製のプレス成形品であり、そのトレーリングアーム８１の基部８１０に溶接された各部材８１２〜８１４も鉄製のブレス成形品である。このため、サスペンションの重量が重くなるとともに、部品点数が多くサスペンションの組立てに長時間を要していた。

本発明は上記事情に鑑み、部品点数を減らすとともに軽量化に適したトレーリング部材、およびそのトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションを提供することを目的とするものである。

上記目的を解決する本発明のトレーリング部材は、車体に枢支される枢支部と、
車輪を懸架する車輪懸架部と、
コイルスプリングを支持するスプリング支持部と、
ショックアブソーバの一端が取り付けられるショック取付部とを有し、
上記枢支部、上記車輪懸架部、上記スプリング支持部、および上記ショック取付部がアルミニウム合金の鋳物で一体成形されたものであることを特徴とする。

本発明のトレーリング部材によれば、アルミニウム合金の鋳物であることから軽量化されている。また、上記車輪懸架部、上記スプリング支持部、および上記ショック取付部が一体成形されたものであるため、部品点数が減り、サスペンションの組立時間が短縮される。

また、本発明のトレーリング部材において、開断面形状であることが好ましい。こうすることで、さらに軽量化される。

また、本発明のトレーリング部材において、上方へ向けて開放した上向き開放部と下方へ向けて開放した下向き開放部とを有する開断面形状であることがより好ましい。

上記下向き開放部には、雨水等が貯まることがない。また、上記上向き開放部には上記スプリング支持部を設けてもよい。なお、この上向き開放部には、底面に水抜き孔を開口しておくことが好ましい。さらに、上記上向き開放部の底面や上記下向き開放部の天面は、トーションビームとの接合面として利用することができる。

さらに、下向き開放部の天面を徐々に下方に向けて曲げた曲面にするとともに、上向き開放部の底面を徐々に上方に向けて曲げた曲面とし、両曲面をつなぎ合わせることで、設計の自由度が増す。このような曲面は、鋳造によって容易に成形することができる。

上記目的を解決する本発明のトーションビーム式サスペンションは、車体の幅方向に延在するトーションビームの両端それぞれに本発明のトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションにおいて、
上記トーションビームが、アルミニウム合金の板材を塑性変形させたものであり、
上記トーションビームと上記トレーリング部材が溶接によって一体化されていることを特徴とする。

ここにいう塑性変形には、プレス成形や押し出し成形等が含まれる。上記トーションビームもアルミニウム合金製にすることで、トーションビーム式サスペンション全体が軽量化される。

ここで、上記上記トーションビームは、上記幅方向に延びた開断面形状の部位を有するものであることが好ましい。開断面形状の部位を設けることでトーションビームの剛性を好適な剛性にすることができる。

本発明によれば、部品点数を減らすとともに軽量化に適したトレーリング部材、およびそのトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションを提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図２は、本発明のトーションビーム式サスペンションの一実施形態であるサスペンションを斜め上方から見た斜視図であり、図３は、図２に示すサスペンションを斜め下方から見た斜視図である。

図２および図３に示すトーションビーム式サスペンション１は、曲面をつなぎ合わせて構成された形状の部位が多く、この図１では、曲面のつなぎ目（曲率が変化するライン）をやや細い線で表している。このトーションビーム式サスペンション１は、いわゆるＨ型の一種のサスペンションであり、左右一対のトレーリングアーム１１と、不図示の車体の幅方向に延在するトーションビーム１２を有する。

図２に示すトーションビーム１２は、アルミニウム合金の板材（例えば展伸材）をプレス加工して得られたものであり、図３に示すように車体幅方向に延びた開断面形状の部位１２１を有する。トーションビーム１２は、ねじれ（トーション）を許容するものであり、どのように開断面形状の部位１２１を設けるかによって剛性を調整することができる。図３に示すトーションビーム１２では、その部位１２１の開口部１２１１は、車体後方を向いて開口しているが、車体前方を向いて開口したものであってもよいし、上方あるいは下方を向いて開口したものであってもよい。

また、図２に示すトレーリングアーム１１は、本発明のトレーリング部材の一実施形態に相当するものであり、トーションビーム１２の両端それぞれに溶接されたものである。トーションビーム１２とトレーリングアーム１１は上面（天面）側と下面（底面）側それぞれで溶接されており、図２及び図３では、溶接箇所をクロスハッチングで示している。なお、車体前方の側面側や車体後方の側面側においても溶接してもよい（シングルハッチング参照）。

図４は、溶接前の、図２に示す左側のトレーリングアームを拡大して示す図であり、図５は、図４に示すトレーリングアームの裏側を示す図である。

図４に示すトレーリングアーム１１の天面１１０１の一部には、図２に示すトーションビーム１２と溶接される溶接部１１０が設けられており、図５に示すトレーリングアーム１１の底面１１０２（図５では紙面手前側に示されている面）の一部にも、トーションビーム１２と溶接される溶接部１１０が設けられている。本実施形態のトレーリングアーム１２では、この溶接部１１０よりも車体前方側に枢支部１１１が設けられている。枢支部１１１は筒状の部位であり、不図示の車軸に対して斜めに設けられている。この枢支部１１１が図１に示すブッシュ９１を介して車体に回動自在に取り付けられる。また、溶接部１１０よりも車体後方側には、車輪を懸架する車輪懸架部１１２、図１に示すコイルスプリング９３の下端を支持するスプリング支持部１１３、および同じく図１に示すショックアブソーバ９４の下端が取り付けられるショック取付部１１４がそれぞれ設けられている。

車輪懸架部１１２には、バックプレート取付座１１２１と、筒状に突出したハブブラケット１１２３とが設けられている。ブレーキカバー取付座１１２１の四隅にはボルト孔１１２２（図２および図３も参照）が開けられており、ドラムブレーキの、ブレーキシューが組み込まれたバックプレート（不図示）がボルト止めされる。なお、図５に示すように、ハブブラケット１１２３の外周には補強リブ１１２４（図２および図３も参照）が設けられている。なお、不図示のバックプレートにはその補強リブ１１２４に嵌合する溝が設けられており、この補強リブ１１２４とその溝を嵌合させることでバックプレートが正しい位置に正しい向きで取り付けられる。筒状に突出したハブブラケット１１２３には、その内周壁１１２５（図２および図３参照）に沿って不図示のベアリングが配置され、そのベアリングを介して図１に示すハブ９２が回転自在に取り付けられる。

また、図４に示すショック取付部１１４はクレビス構造であり、ショックアブソーバの、リンク構造の下端が、クレビス構造のショック取付部１１４に差し込まれ、ボルト止めされることによってそのショックアブソーバが取り付けられる。なお、下端がクレビス構造のショックアブソーバに対しては、このショック取付部１１４をリンク構造にすればよい。さらに、本実施形態のトレーリングアーム１２では、強度を高めるために複数のリブ１１５が設けられている。

溶接部１１０、枢支部１１１、車輪懸架部１１２、スプリング支持部１１３、およびショック取付部１１４は、アルミニウム合金の鋳物で一体成形されたものである。すなわち、本実施形態のトレーリングアーム１１は、高真空ダイカスト法によって一体鋳造されたものである。高真空ダイカスト法を用いることによってトレーリングアーム１１のガス含有量が１０ｃｍ^３／１００ｇＡＬ以下になり、トーションビーム１２にしっかりと溶接され、溶接不良が低減する。溶接不良をさらに低減するには、鋳造時の溶湯清浄化処理をしっかりと行い、トレーリングアーム１１のガス含有量を７ｃｍ^３／１００ｇＡＬ以下にすることが好ましく、４ｃｍ^３／１００ｇＡＬ以下にすることがさらに好ましい。また、ガス含有量を低減させるには、高真空ダイカスト法を用いなくとも、低圧鋳造法や重力鋳造法でも可能である。しかしながら、より軽量化を望む場合には、溶湯の射出速度が３ｍ／ｓ以上の鋳造法が好ましい。射出速度を高めることで薄肉化が可能になり軽量化される。また、増圧が３００ｋｇ／ｃｍ^２以上であることも薄肉の大物を鋳造する上で好ましい。本実施形態では、ＡＤＣ１２のアルミニウム合金材料を用いて、ガス含有量を抑えることができ薄肉化に適した高真空ダイカスト法によって、トレーリングアーム１１を鋳造する。

図４には、高真空ダイカスト法の鋳造におけるパーティングラインＰＬの一部を１点鎖線で示している。なお、パーティングラインＰＬは、図４に示すものに限らず、トレーリングアーム１１の厚さ方向のどの箇所に設けてもよい。この図４では、紙面手前側が上方になり、反対に図５では紙面手前側が下方になる。図４に示すパーティングラインＰＬにすることによって、本実施形態のトレーリングアーム１１の形状は、上方へ向けて開放した図４に示す複数の上向き開放部１１Ｕ_１〜Ｕ_４と下方へ向けて開放した図５に示す複数の下向き開放部１１Ｄを有する開断面形状になる。本実施形態のトレーリングアーム１１は、開断面形状にすることで、より軽量化されている。図４に示す上向き開放部１１Ｕ_１〜Ｕ_４と図５に示す下向き開放部１１Ｄは隣接しており、下向き開放部１１Ｄの天面１１０１を徐々に下方に向けて曲げた曲面にするとともに、上向き開放部１１Ｕ_２〜Ｕ_４の底面１１０２を徐々に上方に向けて曲げた曲面とし、両曲面をつなぎ合わせた箇所もある。図４に示す複数の上向き開放部１１Ｕ_１〜Ｕ_４のうちの、車輪懸架部１１２近傍の上向き開放部１１Ｕ_１は、車輪懸架部１１２における筒状のハブブラケット１１２３を通ってトレーリングアーム１１内部に突出する四輪駆動用のドライブシャフト（不図示）を受け入れるために設けられたものである。したがって、本実施形態のトレーリングアーム１１は、前輪駆動用にも四輪駆動用にも用いることができる兼用タイプである。また、図４に示す複数の上向き開放部１１Ｕ_１〜Ｕ_４のうちの最も大きな上向き開放部１１Ｕ_２は、スプリング支持部１１３になっており、雨水が貯まることを防止するために、その上向き開放部１１Ｕ_２の底面１１０２には、水抜き孔１１３１が２箇所設けられている。一方、図４に示す溶接部１１０近傍の上向き開放部１１Ｕ_３〜Ｕ_４は、図２に示すトーションビーム１２によって塞がれるため、雨水が貯まる恐れはない。これら、溶接部１１０近傍の上向き開放部１１Ｕ_３〜Ｕ_４の底面１１０２の一部は、図５に示すように底面側の溶接部１１０として利用される。また、図５に示す複数の下向き開放部１１Ｄのうちの一つの下向き開放部１１Ｄにおける天面１１０１（図４参照）の一部は、天面側の溶接部１１０として利用される。

これらの溶接部１１０では、鋳物の黒皮が除去されている。また、図２に示すトーションビーム１２の溶接部は酸化膜が除去されている。トレーリングアーム１１とトーションビーム１２の溶接では、両者を治具でしっかりと固定して溶接を行い、ある程度の温度まで冷めるまでしっかりと固定したままにしておく。ここでの溶接には、Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ（ＭＩＧ）溶接や、摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）、あるいはレーザ溶接が用いられる。

本実施形態のトレーリングアーム１１は、アルミニウム合金製のもであり、その重量は３ｋｇ弱と軽量化されている。ここで、図２に示すトーションビーム１２と同じく、アルミニウム合金の板材（例えば展伸材）をプレス加工することによってトレーリングアームを成形するよりも、鋳造によって成形した方が、複雑な形状でも一体成形することができ、しかも製造コストを抑えることができる。また、上述のごとく、本実施形態のトレーリングアーム１１では、溶接部１１０、枢支部１１１、車輪懸架部１１２、スプリング支持部１１３、およびショック取付部１１４が一体成形されたものであるため、部品点数が減り、サスペンションの組立時間が短縮される。

また、図１に示す従来のトーションビーム式サスペンション８の重量が２６ｋｇ程度もあるのに対して、本実施形態のトーションビーム式サスペンション１の重量は１５ｋｇ程度に抑えられ軽量化されている。

なお、本実施形態では、図２に示すトーションビーム１２は、アルミニウム合金の板材をプレス加工することによって成形したものを用いたが、例えば、大物の鋳造に適したダイカスト法等を用いて、左右のトレーリングアーム１１と一体に鋳造してもよい。こうすることで、部品点数がさらに減るばかりか、トーションビーム１２とトレーリングアーム１１の溶接も不要になる。また、抜型後の鋳物の取り回し等を考慮して大きさを抑えるために、トーションビーム式サスペンションを車体幅方向中央で２分割し、左側のトレーリングアーム１１およびトーションビーム１２の左半分を鋳造によって一体成形するとともに、右側のトレーリングアーム１１およびトーションビーム１２の右半分も鋳造によって一体成形し、両者を溶接してもよい。さらに、図２に示すトーションビーム１２を、従来と同じ鉄製のプレス成形品にしたとしても、左右のトレーリングアーム１１がアルミニウム合金製であるため、トーションビーム式サスペンション全体としてみれば軽量化される。

従来のトーションビーム式サスペンションを示す図である。 本発明のトーションビーム式サスペンションの一実施形態であるサスペンションを斜め上方から見た斜視図である。 図２に示すサスペンションを斜め下方から見た斜視図である。 溶接前の、図２に示す左側のトレーリングアームを拡大して示す図である。 図４に示すトレーリングアームの裏側を示す図である。

符号の説明

１ トーションビーム式サスペンション
１１ トレーリングアーム
１２ トーションビーム
１２１１ 開口部
１１０ 溶接部
１１１ 枢支部
１１２ 車輪懸架部
１１３ スプリング支持部
１１４ ショック取付部
１１Ｕ_１〜Ｕ_４ 上向き開放部
１１Ｄ 下向き開放部

Claims (4)

1. 車体に枢支される枢支部と、
   車輪を懸架する車輪懸架部と、
   コイルスプリングを支持するスプリング支持部と、
   ショックアブソーバの一端が取り付けられるショック取付部とを有し、
   前記枢支部、前記車輪懸架部、前記スプリング支持部、および前記ショック取付部がアルミニウム合金の鋳物で一体成形されたものであることを特徴とするトレーリング部材。
2. 開断面形状であることを特徴とする請求項１記載のトレーリング部材。
3. 上方へ向けて開放した上向き開放部と下方へ向けて開放した下向き開放部とを有する開断面形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のトレーリング部材。
4. 車体の幅方向に延在するトーションビームの両端それぞれに請求項１記載のトレーリング部材が設けられたトーションビーム式サスペンションにおいて、
   前記トーションビームが、アルミニウム合金の板材を塑性変形させたものであり、
   前記トーションビームと前記トレーリング部材が溶接によって一体化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。