JP2010208549A - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】材料の歩留まりがよく、溶接による連結箇所への応力集中も回避でき、しかも部品の統合化を図った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】トレーリングアーム１２及びトーションビーム１１などを構成する各板材１２ｐ，１１ｐを溶接接合すると共に、プレス成形することにより形成したアッパー部材１０と、アッパー部材１０のトレーリングアーム１２の下面開口部１２ａを覆い閉断面とする主板部２１、及び、トレーリングアーム１２とトーションビーム１１との溶接線Ｗを越えるまで伸延された延長部２２を有するロア部材２０と、を有し、ロア部材２０の外周縁がアッパー部材１０と接する部分を溶接接合することにより形成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の車輪を支持するトーションビーム式サスペンションに関する。

トーションビーム式サスペンションは、概して、車両の前後方向に配置された左右一対のトレーリングアーム間にトーションビームを配置し、トーションビームの両端部をトレーリングアームに溶接している。

したがって、例えば、左右のトレーリングアームが車輪の変位に伴って上下逆位相に変位したとき、トーションビームが捻られ、トレーリングアームとトーションビームの溶接部分に応力集中が生じることがある。

このような応力集中に対処するため、溶接部分は、トレーリングアームとトーションビームとの重ね代を大きくしかつ溶接線も長くしている。しかし、サスペンション自体の重量も増大し好ましくない。

このため、下記特許文献１では、トレーリングアームとトーションビームを構成するに当り、１枚の板材を使用し、これをプレスにより深絞り加工することにより、両者を一体的に成形し、トレーリングアームとトーションビームの間の溶接部分をなくしたサスペンションが開示されている。

特許第３１３６３４６号公報

しかし、実際のサスペンションにおけるトレーリングアームやトーションビームは、成形し易い形状である単純な直線的な形状ではなく、周辺機器などとの関係から全体形状も変形し、凹凸部分も有するものであるため、大きな１枚の板でプレス加工することは、実際的でなく、しかも深絞りのプレス加工であれば割れなどが生じ易い。しかも、材料取りに当り平板材からＨ字状に打ち抜くため、歩留まりが極めて悪く、製造コスト的に不利である。

特に、このサスペンションは、トレーリングアームでの応力集中を回避するために、トレーリングアームの前端部はアッパー部材とロア部材を接合せず、後端部のみを接合している。しかし、このようにすれば、力の逃げ部分を形成できるものの力を支持する能力は低下する。例えば、部品の統合を図るためにスプリングシートもサスペンションに設けることが好ましいが、このようなスプリングシートを有するサスペンションを形成する場合、前端部が接合されていないと、スプリングシートに加わる力を支持する能力が低下し、トレーリングアームの前端部側で、スプリングシートに加わる力を支持する能力が不十分になる。この結果、実質的にスプリングシートを有するサスペンションを形成できない。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、材料の歩留まりがよく、溶接による連結箇所への応力集中も回避でき、しかも部品の統合化を図っ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。

上記目的を達成する発明のトーションビーム式サスペンションは、トレーリングアーム及びトーションビームなどを構成する各板材を溶接接合すると共に、プレス成形することにより形成したアッパー部材と、このアッパー部材の前記トレーリングアームの下面開口部を覆い閉断面とする主板部、及び、前記トレーリングアームとトーションビームとの溶接線を越えるまで伸延された延長部を有するロア部材と、を有し、前記ロア部材の外周縁が前記アッパー部材と接する部分を溶接接合することにより形成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、トレーリングアーム及びトーションビームなどを構成する各板材を溶接接合するので、個々的に板取りができ、全体を一体化した板材の板取りよりも歩留まりが向上し、製造コスト的に有利となる。また、ロア部材の主板部がアッパー部材のトレーリングアームを閉断面とし、延長部がアッパー部材のトレーリングアームとトーションビームとの間の溶接線を越えて伸延されているので、トーションビームに捻りが加わっても、ロア部材の延長部が、トレーリングアームとトーションビームの溶接部分を補強し、この溶接部分への応力集中を回避することができる。しかも、トレーリングアーム全体の強度が向上し、スプリングシートまで設けることができ、この結果、部品の統合化が可能になり、部品点数が低減し、組立作業性が向上する。

前記アッパー部材を、トレーリングアーム、トーションビーム、及びスプリングシートを構成する各板材における少なくとも２者の板厚が相違するテーラードブランク材により構成すれば、板厚など適材適所的に選択でき、力を受ける作用面や重量の面でも有利となる。特に、トレーリングアームを構成する板材の板厚を、トーションビームを構成する板材の板厚より薄い板材により形成すれば、トーションビームの捻り剛性を高めつつトレーリングアームの重量も軽減させることができ、極めて実用的なサスペンションとなる。

スプリングシートを設ける場合に、トレーリングアームとトーションビームの間の溶接線を覆うように設けると、溶接部分への応力集中を、スプリングシートを利用して回避することもできる。

ロア部材が、前記トレーリングアーム、スプリングシート及びトーションビームを構成する各板材相互の溶接線の下位に位置するように構成すれば、すべての接合部がロア部材により補強され、強度的に優れたものとなる。

本発明の第１実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの概略斜視図である。 図１の底面図である。 突合せ溶接する状態を示す概略図である。 図３の４−４線に沿う断面図である。 図３の５−５線に沿う概略断面図である。 溶接線とロア部材との関係を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの概略斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態のトーションビーム式サスペンションは、車両の後輪を支持するリアーサスペンションである。このサスペンション１は、図１に示すように、アッパー部材１０とロア部材２０とから構成され、概してロア部材２０をアッパー部材１０の下面開放部に溶接することにより形成されている。

アッパー部材１０は、車両の左右方向（車幅方向であり、図の矢印Ｘ方向）に延びる１本のトーションビーム１１と、トーションビーム１１の両端がそれぞれ連結され、車体の前後方向（車幅に直交する方向であり、図の矢印Ｙ方向）に延びる左右一対のトレーリングアーム１２と、トーションビーム１１とトレーリングアーム１２との間に設けられたスプリングシート１３と、から構成されている。

トーションビーム１１は、下方が解放された軸直角断面Ｕ字状のビームであり、両トレーリングアーム１２間に配置され、端部がトレーリングアーム１２に接合されている。

トレーリングアーム１２は、車体の左右に離間し相互に対向配置され、前端部にはこのトレーリングアーム１２を車体に対し上下方向回動可能に連結する取付部１４が設けられ、後端部には車輪取付用の支持プレート１５を介してスピンドル１６が設けられている。

スプリングシート１３は、概して車体を弾性的に支持するスプリング用のものである。このスプリングシート１３は、設置する場所によっては車体の内部空間の形成に影響を与えるので、もっとも影響が少なくなる場所に設置することが好ましい。具体的にはトーションビーム１１とトレーリングアーム１２とが交差部の近傍であって、前後方向後方位置、つまり図示の位置であることが好ましい。

ロア部材２０は、一種の補強板であり、図２に示すように、トレーリングアーム１２の下面開口部１２ａを覆い、トレーリングアーム１２の部分に閉断面を形成する主板部２１と、主板部２１よりトーションビーム１１の下面開口部１１ａに向うように伸延され、主板部２１と一体に形成された延長部２２と、から構成されている。

特に、主板部２１は、トレーリングアーム１２の下面開口部１２ａを覆い閉断面とするので、これによりトレーリングアーム１２の強度が大幅に向上し、ここにスプリングシート１３を設けることが可能となる。一方、延長部２２は、少なくともトレーリングアーム１２とトーションビーム１１との間の溶接線Ｗを越えるまで伸延されていることが好ましい。延長部２２の伸延は、溶接線Ｗを僅かに超えればよく、不必要に長くするとトレーリングアーム１２の捻り剛性に影響を与えるので好ましくない。このようにすると、トーションビーム１１に捻りが加わっても、ロア部材２０の延長部２２が、トレーリングアーム１２とトーションビーム１１の溶接部分を補強し、溶接部分への応力集中を回避することができる。しかも、トレーリングアーム１２全体の強度も向上する。

このようなトーションビーム式サスペンションを成形する場合には、例えば、アッパー部材１０としては、図３に示すような板材を準備する。ここに例示した板材は、トーションビーム１１を構成する板材１１ｐは略台形、トレーリングアーム１２を構成する板材１２ｐは略鉈状、スプリングシート１３を構成する板材１３ｐは略矩形状をしたものを用いている。ただし、これらの形状は実際の製品に応じて適宜選択すればよい。

本実施形態のアッパー部材１０用の各板材１１ｐ、１２ｐ、１３ｐは、図４に示すように、トレーリングアーム１２用の板材１２ｐの板厚ｔ２は、トーションビーム１１用の板材１１ｐの板厚ｔ１より薄くすることが好ましい。これによりトーションビーム１１の捻り剛性を高めつつトレーリングアーム１２の重量も軽減させることができる。また、スプリングシート１３用の板材１３ｐの板厚ｔ３は、適宜選択すればよいが、図５に示すよう
に、トレーリングアーム１２用の板材１２ｐの板厚ｔ２より厚くすれば、荷重の掛かるスプリングシート１３の強度が向上し、好ましいものとなる。勿論、スプリングシート１３用の板材１３ｐの板厚ｔ３は、トーションビーム１１用の板材１１ｐの板厚ｔ１より厚くし、さらに強度を高めてもよい。なお、これら３つの板材１１ｐ、１２ｐ、１３ｐの板厚は、相互に相違するものであってもよいが、少なくとも板材１２ｐと板材１１ｐの２者の板厚はトーションビーム１１の捻り剛性とトレーリングアーム１２の強度の向上を考慮し、相違させることが好ましい。

次に、アッパー部材１０用の各板材１１ｐ、１２ｐ、１３ｐを相互に突合せ溶接により接合する。この突合せ溶接によりトーションビーム１１用の板材１１ｐとトレーリングアーム１２用の板材１２ｐとの間には溶接線Ｗ１が形成され、スプリングシート１３用の板材１３ｐと板材１１ｐあるいは板材１２ｐとの間にはそれぞれ溶接線Ｗ２、Ｗ３が形成される。つまり、アッパー部材１０には、図６に示す波線で示すような溶接線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が形成されることになり、この溶接線Ｗを介して少なくとも２者の板厚が相違する３つの板材が接合されたテーラードブランク材により構成されることになる。この結果、アッパー部材１０は、適材適所的に板厚などが選択でき、力を支持する点や重量の面でも最適な材料設定ができる。ただし、このテーラードブランク材は、常に３者を接合したものに限定されるものではなく、少なくともトレーリングアーム１２用の板材１２ｐとトーションビーム１１用の板材１１ｐを接合したものであればよい。つまり、スプリングシート１３用の板材１３ｐは、いわゆる後付であってもよい。

そして、３つの板材が接合されたアッパー部材１０をプレス成形する。これによりトーションビーム１１及びトレーリングアーム１２は、図１に示すように、軸直角断面が略逆Ｕ字状に形成され、スプリングシート１３は、スプリングを受ける座部が形成される。

アッパー部材１０が形成されると、別途打ち抜き成形されたロア部材２０の主板部２１でトレーリングアーム１２の下面開口部１２ａを塞ぐように覆い、また、ロア部材２０の延長部２２は、トレーリングアーム１２とトーションビーム１１との間の溶接線Ｗを越えて伸延するように配置した状態で、ロア部材２０の外周縁をアッパー部材１０と溶接接合し、トレーリングアーム１２を前端部から後端部に至るまで閉断面構造とする。この結果、トレーリングアーム１２は、極めて強度の高いものとして形成されるので、ここに、スプリングシート１３を設けても何ら問題はない。

また、ロア部材２０の外周縁が、トレーリングアーム１２、スプリングシート１３及びトーションビーム１１を構成する各板材相互を突合せ接合することにより形成されるアッパー部材１０の溶接線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の下位に位置するように構成し、ロア部材２０とアッパー部材１０とを少なくとも溶接線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を跨ぐ位置で溶接接合してもよい。ロア部材２０の延長部２２を、トレーリングアーム１２とトーションビーム１１との間の溶接線Ｗ１を越えた位置まで突出すれば、トーションビーム１１に捻りが加わっても、ロア部材２０の延長部２２が、トレーリングアーム１２とトーションビーム１１の溶接部分を補強することになり、この溶接部分への応力集中を回避することができる。しかも、図６より明らかなように、ロア部材２０は、トレーリングアーム１２、スプリングシート１３及びトーションビーム１１を構成する各板材相互を突合せ接合することにより形成される溶接線Ｗの下位に位置するので、つまり、溶接線Ｗ１とＷ２の下位には延長部２２が位置し、溶接線Ｗ３の下位には主板部２１が位置することになるので、強度的に有利となる。

図７は本発明の第２実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの概略斜視図である。上述した実施形態は、スプリングシート１３、トレーリングアーム１２及びトーションビーム１１をそれぞれ別部材で構成しているが、本発明は、これのみでなく、トレー
リングアーム１２とスプリングシート１３を１枚の板材とした構造であってもよい。このようにすれば、構成部品数および溶接部位を削減できることになり、コスト的な面で有利な構造となる。

図８は本発明の第３実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの概略斜視図である。上述した実施形態は、スプリングシート１３をトレーリングアーム１２あるいはトーションビーム１１と一体に形成したアッパー部材１０であるが、本発明は、これのみでなく、スプリングシート１３を別体にしたアッパー部材１０をプレス成形した後、別途成形したスプリングシート１３をこのアッパー部材１０に後付け溶接により接合してもよい。

また、スプリングシート１３は、トレーリングアーム１２やトーションビーム１１の位置よりも下方に位置し、車体に影響を及ぼさないことが好ましいことから、本実施形態では、別途深絞り成形し、スプリング受け座をより下方位置にしたものをアッパー部材１０に溶接接合している。特に、トレーリングアーム１２及びトーションビーム１１を構成する各板材１２ｐ、１１ｐを突合せ溶接することにより形成される溶接線Ｗ１をスプリングシート１３の端部が覆うようにスプリングシートを後付け設置すると、溶接部分を補強できるのみでなく、最適なスプリングシートの設置となる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。

本発明は、本発明のトレーリングアーム式サスペンションは、車両（ＦＦ車）の後輪用のサスペンションとして好適に利用できる。

１…トーションビーム式サスペンション、
１０…アッパー部材、
１１…トーションビーム、
１１ａ…トーションビームの下面開口部、
１２…トレーリングアーム、
１２ａ‥トレーリングアームの下面開口部、
１３…スプリングシート、
１１ｐ，１２ｐ，１３ｐ…板材、
１４…取付部、
１６…スピンドル、
２０…ロア部材、
２１…主板部、
２２…延長部、
ｔ１，ｔ２，ｔ３…板厚、
Ｗ（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）…溶接線。

Claims (6)

1. 車体に上下方向回動可能に連結される取付部が前端部に設けられ、後端部に車輪取付用のスピンドルが設けられた、相互に対向配置された左右一対のトレーリングアームと、
   前記両トレーリングアーム間に配置され、端部が前記トレーリングアームに接合された、軸直角断面Ｕ字状のトーションビームと、
   前記両トレーリングアームと前記トーションビームとの接合部近傍でかつ前記トレーリングアームの後方域に設けられた左右一対のスプリングシートと、
   を有す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、前記トーションビーム、及び前記スプリングシートを構成する各板材の内、少なくとも前記トレーリングアーム及びトーションビーム用の板材を溶接接合すると共に、プレス成形することにより形成したアッパー部材と、
   当該アッパー部材の前記トレーリングアームの下面開口部を覆い前端部から後端部まで閉断面とする主板部、及び、当該主板部より前記トーションビームの下面開口部に向い、少なくとも前記トレーリングアームとトーションビームとの溶接線を越えるまで伸延された、前記主板部と一体の延長部を有するロア部材と、
   を有し、
   前記ロア部材の外周縁が前記アッパー部材と接する部分を溶接接合することにより形成した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. 前記アッパー部材は、前記トレーリングアーム、前記トーションビーム、及び前記スプリングシートを構成する各板材を突合せ溶接により相互に接合した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. 前記アッパー部材は、前記トレーリングアーム、トーションビーム、及びスプリングシートを構成する各板材における少なくとも２者の板厚が相違するテーラードブランク材により構成したことを特徴とする請求項２に記載のトーションビーム式サスペンション。
4. 前記アッパー部材は、前記トレーリングアームを構成する板材の板厚が、前記トーションビームを構成する板材の板厚より薄い板材により形成したことを特徴とする請求項３に記載のトーションビーム式サスペンション。
5. 前記アッパー部材は、前記トレーリングアーム及び前記トーションビームを構成する各板材を突合せ溶接により相互に接合することにより形成される溶接線を覆うように、前記スプリングシートを後付けした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。
6. 前記ロア部材の外周縁は、前記トレーリングアーム、スプリングシート及びトーションビームを構成する各板材相互を突合せ接合することにより形成される前記アッパー部材の溶接線の下位に位置するように構成し、前記ロア部材とアッパー部材とを少なくとも前記溶接線を跨ぐ位置で溶接接合した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。

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