JP2011131700A - トーションビーム式サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トーションビームが捻り変形および曲げ変形したときに溶接部分に生じる亀裂を的確に防止でき、かつ、溶接部分全体の長さを短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装置を提供すること
【解決手段】トーションビーム式サスペンション装置は、左右一対のトレーリングアーム１０，２０と、トーションビーム３０とを備える。トーションビーム３０は、左端部３０ｂと右端部３０ａの間に軸方向に延びる開口部３０ｃを有する。トーションビーム３０の各端部３０ａ，３０ｂと各トレーリングアーム１０，２０との溶接部分４０は、トーションビーム３０の各端部３０ａ,３０ｂの軸直方向断面において開口部３０ｃの近傍に一対で配置され、トーションビーム３０の各端部３０ａ，３０ｂと各トレーリングアーム１０，２０との接合部にて外側に露出する状態で、トーションビーム３０の軸方向に沿って延びている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トーションビーム式サスペンション装置に関し、特に、車両の前後方向に延びていて前端部にて車体に揺動可能に支持され後端部にて車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、車両の左右方向である軸方向に延びていて両端部にて各トレーリングアームに溶接により接合されるトーションビームとを備えたトーションビーム式サスペンション装置に関する。

トーションビーム式サスペンション装置におけるトーションビームは、各トレーリングアームに支持される左右の各車輪が車体に対して逆方向（逆位相）にストロークする場合に、軸中心周りに捻り変形する。また、トーションビームは、上記した各車輪の一方が車体に対して一方向にストロークした場合に、曲げ変形する。そして、トーションビームは、一般に捻り剛性を低下させるために（捻り易くするために）、左端部と右端部の間に軸方向に延びる開口部（軸直方向断面を開断面とするもの）を有している。

上述したようなトーションビーム式サスペンション装置は、例えば、下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載されているトーションビーム式サスペンション装置においては、トーションビームが、平面視したときに、車両の左右方向略中央から各トレーリングアーム側にかけて幅が少なくとも車両後方に向かって滑らかに広くなっている。そして、トーションビームの各端（各端部の端）と各トレーリングアームとが、トーションビームの各端の外周に沿って周方向にそれぞれ溶接（全周溶接）されている。このため、下記特許文献１に記載されたトーションビーム式サスペンション装置では、溶接部分の周方向長さが長くなり、トーションビームの各端と各トレーリングアームとの接合強度が十分に確保されて、トーションビームが捻り変形または曲げ変形するときに溶接部分に生じる亀裂を防止することが可能である。

特開２０００−１５８９２８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されているトーションビーム式サスペンション装置では、開口部がトーションビームの各端（各端部の端）にまで軸方向に延びていない（トーションビームの各端の軸直方向断面が閉断面形状である）トーションビームを用いていて、トーションビームの各端が全周溶接されることにより上記した接合強度が十分に確保されている。しかし、開口部がトーションビームの各端にまで軸方向に延びていないトーションビームでは、開口部がトーションビームの各端にまで軸方向に延びている（トーションビームの各端の軸直方向断面が開断面形状である）トーションビームに比して、重量が大きくなる。そして、上記特許文献１に記載されているトーションビーム式サスペンション装置において、仮に開口部がトーションビームの各端にまで軸方向に延びているトーションビームを用いた場合には、上記した全周溶接ができなくて、上記した接合強度が不足するおそれがある。

また、上記特許文献１に記載されているトーションビーム式サスペンション装置では、トーションビームの各端部の径が大きくなっているため、全周溶接される溶接部分全体の長さが長くなり、溶接時間の短縮（溶接棒の消費量の軽減）を図ることができない。また、トーションビームの各端部の径が大きくなっているため、トーションビームの重量が大きくなる。

したがって、本発明の課題は、軽量化を図ることができるトーションビームを用いつつ、トーションビームが捻り変形または曲げ変形したときに溶接部分に生じる亀裂を的確に防止することができるとともに、溶接部分全体の長さを短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装置を提供することにある。

そこで、発明者等は、上記した課題に対処すべく、開口部がトーションビームの各端にまで軸方向に延びているトーションビームを用いて、このトーションビームが捻り変形または曲げ変形するときに（トーションビームに捻りモーメントまたは曲げモーメントが作用するときに）、トーションビームにおける各端の各部位に作用する荷重（反力）について解析した。そして、発明者等は、トーションビームの各端（各端部）と各トレーリングアームとの溶接の改善を図ることにした。

その結果、発明者等は、上記したトーションビームが捻り変形または曲げ変形するときに、トーションビームの各端に作用する軸方向の荷重が、トーションビームの各端に作用する周方向の荷重に比して極めて大きく、この軸方向の荷重が、トーションビームの各端の軸直方向断面において開口部近傍にて極めて大きいことを見出した。このため、発明者等は、上記した解析結果に基づき、トーションビームの各端部の軸直方向断面において、開口部または開口部近傍にてトーションビームの軸方向に延びる溶接部分を配置すれば、上記した課題に対処することができることを知得した。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、車両の前後方向に延びていて前端部にて車体に揺動可能に支持され後端部にて車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、車両の左右方向である軸方向に延びていて両端部にて前記各トレーリングアームに溶接により接合されるトーションビームとを備え、前記トーションビームは、左端部と右端部の間に軸方向に延びる開口部を有するトーションビーム式サスペンション装置において、前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームとの溶接部分は、前記トーションビームの各端部の軸直方向断面において前記開口部または前記開口部の近傍に一対で配置されていて、前記トーションビームの各端部と前記トレーリングアームとの接合部にて外側に露出する状態で、前記トーションビームの軸方向に沿って延びていることに特徴がある。

本発明におけるトーションビーム式サスペンション装置においては、各トレーリングアームに支持される左右の各車輪がそれぞれ車体に対して逆方向（逆位相）にストロークする場合に、トーションビームが軸中心周りに捻り変形する。また、上記した各車輪の一方が車体に対して一方向にストロークした場合に、トーションビームが曲げ変形する。

ところで、トーションビームの各端部と各トレーリングアームとの溶接部分は、トーションビームの各端部の軸直方向断面において開口部または開口部の近傍に一対で配置されていて、トーションビームの軸方向に沿って延びている。このため、この溶接部分は、軸方向長さが長くて、トーションビームが捻り変形または曲げ変形するときにトーションビームに作用する軸方向の荷重（トーションビームの各端部の軸直方向断面において開口部の近傍で極めて大きな値になっている軸方向の荷重）を的確に受承する。したがって、トーションビームが捻り変形または曲げ変形するときに溶接部分に亀裂が生じることを的確に防止することが可能である。

また、本発明におけるトーションビーム式サスペンション装置においては、溶接部分が、トーションビームの各端部と各トレーリングアームとの接合部にて外側に露出する状態で、トーションビームの軸方向に沿って延びている。このため、トーションビームの各端が外周に沿って周方向に溶接される場合（例えば、上記特許文献１の場合であって、溶接部分がトーションビームの周方向に沿って延びている場合）に比して、溶接の作業を容易にすることができるとともに、溶接部分全体の長さを短くすることができて、溶接時間の短縮（溶接棒の消費量の減少）を図ることが可能である。

また、本発明におけるトーションビーム式サスペンション装置においては、トーションビームの各端が外周に沿って周方向に溶接されないため、トーションビームの各端の軸直方向断面が閉断面形状であるトーションビームを用いる必要がない。このため、トーションビームの各端の軸直方向断面が開断面形状である（開口部がトーションビームの各端にまで軸方向に延びている）トーションビームを用いることが可能である。したがって、上記したトーションビームを用いることにより、トーションビームの軽量化を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームは、前記トーションビームの軸方向にそれぞれ嵌合されていて、この嵌合部位にて外側の部材には、前記トーションビームの軸方向に沿って延びる長溝が設けられていて、この長溝にて前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームがそれぞれ溶接されていることも可能である。この場合には、前記溶接は、隅肉溶接であることも可能であり、または、スロット溶接であることも可能である。

これらの場合には、トーションビームの各端部と各トレーリングアームは、トーションビームの各端部と各トレーリングアームとがトーションビームの軸方向に嵌合された状態で、長溝にてそれぞれ溶接される。このため、上記した嵌合された状態により、トーションビームの各端部と各トレーリングアームを溶接するための位置決め固定ができ、溶接の作業を更に容易にすることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記各トレーリングアームは、車両後端にて前記トーションビームの各端部に隅肉溶接によりそれぞれ接合される第１アーム部材と、車両前端にて前記トーションビームの各端部に隅肉溶接によりにそれぞれ接合される第２アーム部材とで構成されていることも可能である。この場合には、トーションビームの各端部または各トレーリングアーム（第１アーム部材および第２アーム部材）に長溝を設けることなく、トーションビームの各端部と各トレーリングアームを接合することが可能である。また、この場合には、第１アーム部材と第２アーム部材を別々の断面形状または肉厚に設定することができて、トレーリングアームが単一の部材で構成されている場合に比して、トレーリングアームの軽量化および剛性の適正化を図ることが可能である。

本発明におけるトーションビーム式サスペンション装置の第１実施形態を示した全体構成図である。 図１に示した右側のトレーリングアームとトーションビームの右端部との接合状態を下側から見たときの斜視図である。 図１に示した右側のトレーリングアームとトーションビームの右端部との接合状態を上側から見たときの斜視図である。 図２の４−４線に沿った拡大縦断断面図である。 図２に示した右側のトレーリングアームとトーションビームの右端部の分解斜視図である。 有限要素法の解析対象であるトーションビームを示した斜視図である。 図６のトーションビームの手前側端面にｚ軸周りのモーメントを作用させた場合に、トーションビームの奥側端面に作用する反力を示した図である。 図６のトーションビームの手前側端面にｙ軸周りのモーメントを作用させた場合に、トーションビームの奥側端面に作用する反力を示した図である。 図６のトーションビームの手前側端面にｘ軸周りのモーメントを作用させた場合に、トーションビームの奥側端面に作用する反力を示した図である。 図７のｚ軸方向の反力と、図８のｚ軸方向の反力と、図９のｚ軸方向の反力の関係を示した図である。 第１実施形態の第１変形実施形態を示した図２相当の部分拡大斜視図である。 第１実施形態の第２変形実施形態を示した図２相当の部分拡大斜視図である。 第１実施形態の第３変形実施形態を示した図２相当の部分拡大斜視図である。 本発明における第２実施形態を示した図４相当の縦断断面図である。 本発明における第３実施形態を示した図４相当の縦断断面図である。 本発明における第４実施形態を示した図２相当の斜視図である。 本発明における第５実施形態を示した図２相当の斜視図である。 本発明における第６実施形態を示した図２相当の斜視図である。 本発明における第７実施形態を示した図２相当の斜視図である。 本発明における第８実施形態において、右側のトレーリングアームの第１アーム部材および第２アーム部材とトーションビームの右端部との接合状態を示した斜視図である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図１０は、本発明によるトーションビーム式サスペンション装置の第１実施形態を示している。このトーションビーム式サスペンション装置は、図１に示したように、車両の前後方向に延びている左右一対のトレーリングアーム１０，２０と、車両の左右方向である軸方向に延びているトーションビーム３０とを備えている。

右側のトレーリングアーム１０は、図１に示したように、略Ｔ字状に形成されていて、車両の前後方向の中間部に車両内側に向けて突出する突出部１０ａを有している。また、右側のトレーリングアーム１０は、車両前方端部（前端部）１０ｂにてブッシュ（図示省略）等を介して車体（図示省略）に固定された右側ブラケットＲＢＲに揺動可能に支持されている。また、右側のトレーリングアーム１０は、車両後方端部（後端部）１０ｃにてスピンドル（図示省略）等を介して右側の後輪ＲＷＲを回転可能に支持するとともに、ブッシュ１１等を介して右側のショックアブソーバ（図示省略）を支持している。

突出部１０ａは、円筒状に形成されていて、図２、図４および図５に示したように、下側（車両の下方側）に一対の長溝１０ａ１，１０ａ２を有し、図３および図４に示したように、上側（車両の上方側）に一対の長溝１０ａ３，１０ａ４を有している。また、突出部１０ａは、トーションビーム３０の右端部３０ａを挿入可能な挿入孔１０ａ５を有している。各長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４は、トーションビーム３０の軸方向（以下、軸方向と省略する）に沿って直線状に延びるととともに、軸方向と平行に（軸中心Ｏ１と交差しないように）延びている。

左側のトレーリングアーム２０は、図１に示したように、略Ｔ字状に形成されていて、車両の前後方向の中間部に車両内側に向けて突出する突出部２０ａを有している。左側のトレーリングアーム２０は、車両前方端部（前端部）２０ｂにてブッシュ２１等を介して車体ＢＤに固定された左側ブラケットＬＢＲに揺動可能に支持されている。また、左側のトレーリングアーム２０は、車両後方端部（後端部）２０ｃにてスピンドル（図示省略）等を介して左側の後輪ＬＷＲを回転可能に支持するとともに、ブッシュ（図示省略）等を介して左側のショックアブソーバ（図示省略）を支持している。突出部２０ａの構成と突出部１０ａの構成は実質的に同一であるため、突出部２０ａの構成の説明を省略する。

トーションビーム３０は、薄肉の略円筒形状であって、軸中心Ｏ１周りに捻り変形可能である。なお、トーションビーム３０の軸直方向断面は、トーションビーム３０の左端から右端まで同一形状でなくてもよい。トーションビーム３０の右端部３０ａの構成とトーションビーム３０の左端部３０ｂの構成は実質的に同一であるため、トーションビーム３０の右端部３０ａの構成についてのみ説明する。

トーションビーム３０の右端部３０ａは、図２〜図４に示したように、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａの挿入孔１０ａ５に嵌合されている。この嵌合部位にて、外側の部材が右側のトレーリングアーム１０であり、内側の部材がトーションビーム３０である。トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面は、図４に示したように、下側が開口している略円形（Ｃ字状）である。

このトーションビーム３０は、下側に左端から右端まで軸方向に延びる開口部３０ｃ（軸直方向断面を開断面形状とするもの）を有している。この開口部３０ｃは、平面視および側面視したときに、軸方向と平行に直線状に延びている（図２参照）。そして、図４に示したように、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において、開口部３０ｃの近傍に、上述した一対の長溝１０ａ１，１０ａ２が設けられている。また、上述した一対の長溝１０ａ３，１０ａ４は、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において、一対の長溝１０ａ１，１０ａ２と略上下対に設けられている。

ところで、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａとトーションビーム３０の右端部３０ａ、および、左側のトレーリングアーム２０の突出部２０ａとトーションビーム３０の左端部３０ｂは、軸方向に沿って延びる溶接部分４０のみにより、接合されている。なお、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａとトーションビーム３０の右端部３０ａの接合と、左側のトレーリングアーム２０の突出部２０ａとトーションビーム３０の左端部３０ｂの接合は、実質的に同一であるため、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａとトーションビーム３０の右端部３０ａの接合についてのみ説明する。

溶接部分４０は、図４に示したように、各長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に２個ずつ配置されていて、合計８個の隅肉溶接部分である。なお、隅肉溶接は、略直交する二つの面を溶接することにより断面が三角形の溶接ビードを有する溶接である。このため、溶接部分４０は、長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４の側面とトーションビーム３０の右端部３０ａの外周面を接合している。

そして、長溝１０ａ１，１０ａ２に配置された溶接部分４０は、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において、開口部３０ｃの近傍に一対で配置されている。また、長溝１０ａ３，１０ａ４に配置された溶接部分４０は、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において、長溝１０ａ１，１０ａ２に配置された溶接部分４０と略上下対の位置（軸中心Ｏ１に対して略対称の位置）に配置されている。これら溶接部分４０は、図２および図３に示したように、軸方向に沿って直線状に延びるとともに、軸方向と平行に（軸中心Ｏ１と交差しないように）延びている。また、これら溶接部分４０は、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０との接合部にて外側に露出している。

ここで、上記のように構成した第１実施形態の作用効果を説明する前に、図６に示したトーションビームＴＢに捻りモーメントまたは曲げモーメントが作用した場合に、トーションビームＴＢにおける一端の各部位に作用する反力Ｆを、有限要素法に基づく解析結果に基づいて説明する。

まず、トーションビームＴＢは、図６に示したように、軸方向（図６に示した軸中心Ｐ１と同一方向）に延びる略円筒状に形成されていて、下側に開口部ＯＰを有している。このトーションビームＴＢの図６の手前側端面および図６の奥側端面において、軸中心Ｐ１と直交し左右方向に延びる軸がｘ軸であり、軸中心Ｐ１と直交し上下方向に延びる軸がｙ軸であり、軸中心Ｐ１がｚ軸である。そして、トーションビームＴＢの軸方向長さＬが１０００ｍｍに設定され、トーションビームＴＢの肉厚ｔが３．２ｍｍに設定される。また、トーションビームＴＢの半径Ｒが３０ｍｍに設定され、開口部ＯＰの周方向一端から周方向他端までの角度βが２６０度に設定される。このトーションビームＴＢの図６の奥側端面は、完全に拘束（固定）されている。

上述したように構成したトーションビームＴＢの手前側端面にｚ軸周りのモーメントＭｚ（捻りモーメント）を作用させた場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に作用する反力Ｆが、図７に示されている。また、トーションビームＴＢの手前側端面にｙ軸周りのモーメントＭｙ（曲げモーメント）を作用させた場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に作用する反力Ｆが、図８に示されている。また、トーションビームＴＢの手前側端面にｘ軸周りのモーメントＭｘ（曲げモーメント）を作用させた場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に作用する反力Ｆが、図９に示されている。

図７、図８、図９では、横軸の値が角度θである。この角度θは、トーションビームＴＢの奥側端面の位置を表す。例えば、角度θが０度のとき、トーションビームＴＢの奥側端面の上端の位置を表し、角度θが９０度のとき、トーションビームＴＢの奥側端面の右端の位置を表し、角度θが−９０度のとき、トーションビームＴＢの奥側端面の左端の位置を表す。また、図７、図８、図９では、縦軸の値が無次元化された反力Ｆである。この反力Ｆは、トーションビームＴＢの奥側端面に作用する反力が、トーションビームＴＢの奥側端面に作用する反力のうち最大の反力の大きさで除算された値である。そして、図７、図８、図９では、ｚ軸方向の反力Ｆｚが実線で示され、ｙ軸方向の反力Ｆｙが破線で示され、ｘ軸方向の反力Ｆｘが一点鎖線で示されている。

図７から明らかなように、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、角度θに拘らずｙ軸方向の反力Ｆｙおよびｘ軸方向の反力Ｆｘ（言い換えると、周方向に作用する反力）に比して、極めて大きい。すなわち、トーションビームＴＢの手前側端面にｚ軸周りのモーメントＭｚ（捻りモーメント）が作用する場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に極めて大きなｚ軸方向の反力Ｆｚ（トーションビームＴＢの軸方向の荷重）が作用している。そして、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが１２０度，−１２０度のとき、すなわち開口部ＯＰの近傍で最大値となっている。また、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが５０度，−５０度のとき、最大値の約半分となっている。

また、図８から明らかなように、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、角度θに拘らずｙ軸方向の反力Ｆｙおよびｘ軸方向の反力Ｆｘ（言い換えると、周方向に作用する反力）に比して、極めて大きい。すなわち、トーションビームＴＢの手前側端面にｙ軸周りのモーメントＭｙ（曲げモーメント）が作用する場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に極めて大きなｚ軸方向の反力Ｆｚ（トーションビームＴＢの軸方向の荷重）が作用している。そして、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが９０度，−９０度のとき、最大値となっている。また、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが１２０度，−１２０度のとき、すなわち開口部ＯＰの近傍で最大値の約９０パーセントとなっている。

また、図９から明らかなように、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、角度θに拘らずｙ軸方向の反力Ｆｙおよびｘ軸方向の反力Ｆｘ（言い換えると、周方向に作用する反力）に比して、極めて大きい。すなわち、トーションビームＴＢの手前側端面にｘ軸周りのモーメントＭｘ（曲げモーメント）が作用する場合に、トーションビームＴＢの奥側端面に極めて大きなｚ軸方向の反力Ｆｚ（トーションビームＴＢの軸方向の荷重）が作用している。そして、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが１２０度，−１２０度のとき、すなわち開口部ＯＰの近傍で最大値となっている。また、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが０度のとき、最大値の約８０パーセントとなっている。なお、図１０において、ｚ軸方向の反力Ｆｚのみについて比較するため、図７のｚ軸方向の反力Ｆｚを太い実線で示し、図８のｚ軸方向の反力Ｆｚを普通の太さの実線で示し、図９のｚ軸方向の反力Ｆｚを細い実線で示す。

以上要するに、トーションビームＴＢの手前側端面にｚ軸周りのモーメントＭｚ、ｙ軸周りのモーメントＭｙ、ｘ軸周りのモーメントＭｘ、いづれのモーメントが作用する場合であっても、ｚ軸方向の反力Ｆｚが、ｙ軸方向の反力Ｆｙおよびｘ軸方向の反力Ｆｘ（言い換えると、周方向に作用する反力）に比して、極めて大きい。そして、図１０で示したように、トーションビームＴＢの手前側端面にｚ軸周りのモーメントＭｚ、ｙ軸周りのモーメントＭｙ、ｘ軸周りのモーメントＭｘ、いづれのモーメントが作用する場合であっても、ｚ軸方向の反力Ｆｚは、θが１２０度，−１２０度のとき、すなわち開口部ＯＰの近傍で極めて大きな値となっている。このため、このｚ軸方向の反力Ｆｚは、溶接部分が開口部ＯＰの近傍に配置されていてｚ軸方向（トーションビームＴＢの軸方向）に延びていれば、的確に受承される。

また、図１０で示したように、トーションビームＴＢの手前側端面にｚ軸周りのモーメントＭｚ、ｙ軸周りのモーメントＭｙが作用する場合には、ｚ軸方向の反力Ｆｚ（図１０の太い実線および普通の太さの実線参照）は、θが５０度〜６０度，−５０度〜−６０度のとき、すなわち、軸直方向断面において開口部ＯＰの近傍と略上下対の位置（軸中心Ｐ１に対して略対称の位置）で大きな値となっている。このため、このｚ軸方向の反力は、溶接部分が軸直方向断面において開口部ＯＰの近傍と略上下対の位置に配置されていてｚ軸方向（トーションビームＴＢの軸方向）に延びていれば、的確に受承される。

また、図１０で示したように、トーションビームＴＢの手前側端面にｘ軸周りのモーメントが作用する場合には、ｚ軸方向の反力Ｆｚ（図１０の細い実線参照）は、θが０度のとき、すなわち、軸直方向断面において開口部ＯＰの一端および他端と等距離の位置で、大きな値となっている。このため、このｚ軸方向の反力Ｆは、溶接部分が軸直方向断面において開口部ＯＰの一端および他端と等距離の位置に配置されていてｚ軸方向（トーションビームＴＢの軸方向）に延びていれば、的確に受承される。しかしながら、トーションビームＴＢが車両に搭載される場合に、トーションビームＴＢのｘ軸の向きを適宜設定することで、ｘ軸周りに作用するモーメントＭｘを小さくすることができ、このモーメントＭｘに起因するｚ軸方向の反力Ｆｚを小さくすることができる。このため、トーションビームＴＢのｘ軸の向きを適宜設定することで、軸直方向断面において開口部ＯＰの一端および他端と等距離の位置に配置される溶接部分を、設けなくてもよい。

なお、図７〜図９に示した解析結果は、一例として軸直方向断面が略円形であるトーションビームを用いた場合の解析結果であり、軸直方向断面が略円形でないトーションビーム（例えば、軸直方向断面が略楕円形であるトーションビーム）を用いた場合でも、同様に得られるものである。

上記のように構成した第１実施形態の作用効果について説明する。なお、右側のトレーリングアーム１０の長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に配置された溶接部分４０の作用効果と、左側のトレーリングアーム２０の長溝に配置された溶接部分の作用効果は、実質的に同一であるため、右側のトレーリングアーム１０の長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に配置された溶接部分４０の作用効果についてのみ、説明する。

この第１実施形態のトーションビーム式サスペンション装置においては、左右の各後輪ＬＷＲ，ＲＷＲが車体ＢＤに対して逆方向（逆位相）にストロークする場合に、トーションビーム３０は、軸中心Ｏ１周りに捻り変形する。この場合には、トーションビーム３０に軸中心Ｏ１周りのモーメント（捻りモーメント）が作用している。また、左右の各後輪ＬＷＲ，ＲＷＲの一方が車体ＢＤに対して一方向にストロークする場合に、トーションビーム３０は、曲げ変形する。この場合には、トーションビーム３０に曲げモーメントが作用している。

ところで、右側のトレーリングアーム１０の長溝１０ａ１，１０ａ２に配置された溶接部分４０は、図２および図４に示したように、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において開口部３０ｃの近傍に配置されていて、軸方向に沿って延びている。このため、この溶接部分４０は、軸方向長さが長くて、トーションビーム３０が捻り変形および曲げ変形するときにトーションビーム３０に作用する軸方向の荷重（開口部３０ｃの近傍で極めて大きな値になっている軸方向の荷重）を的確に受承する。したがって、トーションビーム３０が捻り変形および曲げ変形するときに、上記した軸方向の荷重により溶接部分に亀裂が生じることを的確に防止することが可能である。

また、右側のトレーリングアーム１０の長溝１０ａ３，１０ａ４に配置された溶接部分４０は、図３および図４に示したように、トーションビーム３０の右端部３０ａの軸直方向断面において開口部３０ｃの近傍と略上下対の位置に配置されていて、軸方向に沿って延びている。このため、この溶接部分４０は、軸方向長さが長くて、トーションビーム３０が捻り変形および曲げ変形するときに作用する軸方向の荷重（開口部３０ｃ近傍と略上下対の位置で大きな値になっている軸方向の荷重）を的確に受承する。したがって、トーションビーム３０が捻り変形および曲げ変形するときに、上記した軸方向の荷重により溶接部分に亀裂が生じることを的確に防止することが可能である。

また、この第１実施形態においては、溶接部分４０が、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０との接合部にて露出する状態で、軸方向に沿って延びている。このため、トーションビームの右端が外周に沿って周方向に溶接される場合（例えば、上記特許文献１の場合であって、溶接部分が周方向に沿って延びている場合）に比して、溶接の作業を容易にすることができるとともに、溶接部分全体の長さを短くすることができて、溶接時間の短縮（溶接棒の消費量の減少）を図ることが可能である。

また、この第１実施形態においては、トーションビーム３０の右端が外周に沿って周方向に溶接されないため、トーションビームの右端の軸直方向断面が閉断面形状であるトーションビームを用いる必要がない。このため、トーションビームの右端の軸直方向断面が開断面形状である（開口部３０ｃがトーションビーム３０の右端にまで軸方向に延びている）トーションビーム３０を用いることが可能である。したがって、トーションビーム３０を用いることによりトーションビームの軽量化を図ることができるとともに、トーションビーム３０を製造するときの歩留まりを小さくすることが可能である。

なお、開口部３０ｃは、必ずしもトーションビーム３０の左端から右端まで軸方向に延びている必要がなく、開口部が、右側のトレーリングアーム１０の長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に配置された溶接部分４０から、左側のトレーリングアーム２０の長溝に配置された溶接部分まで、軸方向に延びていればよい。

また、この第１実施形態においては、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａは、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａが嵌合された状態で、長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４にてそれぞれ溶接される。このため、上記した嵌合された状態により、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａを溶接するための位置決め固定ができ、溶接の作業を更に容易にすることが可能である。

また、この第１実施形態においては、溶接が隅肉溶接であり、溶接ビード（溶接部分４０）が、各長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に部分的に配置されている。すなわち、溶接がスロット溶接ではなくて、溶接ビードが各長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４全体に配置されていない。このため、部分的に配置された溶接ビードを目視することにより、トーションビーム３０の右端部３０ａと右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａが接合したか否かを的確に判断することが可能である。

また、この第１実施形態においては、トーションビーム３０の開口部３０ｃが、平面視および側面視したときに、軸方向（軸中心Ｏ１）と平行かつ直線状に延びている。これにより、トーションビームの開口部が平面視および側面視したときに軸方向と平行かつ直線状に延びていない場合に比して、トーションビーム３０に軸方向の荷重が作用したときに、トーションビーム３０の開口部３０ｃに曲げ変形が生じ難くなる。したがって、トーションビームの開口部の曲げ変形に起因してトーションビームの開口部に応力集中が生じることを防止することが可能である。

上記した第１実施形態においては、溶接部分４０が、図２および図３に示したように、軸方向（軸中心Ｏ１）に沿って直線状に延びるとともに、軸方向（軸中心Ｏ１）と平行に延びるように構成して実施した。しかしながら、図１１に示した第１変形実施形態のように、溶接部分４０Ａは、一部が曲がっている状態で軸方向に沿って延びているように構成して実施することも可能である。また、図１２に示した第２変形実施形態のように、溶接部分４０Ｂは、軸方向に沿って環状に延びているように構成して実施することも可能である。また、図１３に示した第３変形実施形態のように、長溝１０ａ１，１０ａ２は、軸方向（軸中心Ｏ１）に対して所定角度（４５度未満）傾いた状態で軸方向に沿って延びていて、溶接部分４０Ｃは、軸方向（軸中心Ｏ１）に対して所定角度（４５度未満）傾いた状態で軸方向に沿って直線状に延びているように構成して実施することも可能である。

上記した第１実施形態においては、左右のトレーリングアーム１０，２０の突出部１０ａ，２０ａにおける軸直方向断面が、円形であり（図４参照）、トーションビーム３０の各端部３０ａ，３０ｂにおける軸直方向断面が、略円形であるように構成して実施した。しかしながら、図１４に示した第２実施形態、または、図１５に示した第３実施形態のように、左右のトレーリングアームの突出部、およびトーションビームの各端部を構成して実施することも可能である。なお、以下の各実施形態の説明において、トーションビームの右端部および右側のトレーリングアームの構成と、トーションビームの左端部および左側のトレーリングアームの構成は、実質的に同一であるため、トーションビームの右端部および右側のトレーリングアームの構成についてのみ、適宜説明する。

図１４に示した第２実施形態においては、右側のトレーリングアーム１１０の突出部１１０ａにおける軸直方向断面が、略楕円形であり、トーションビーム１３０の右端部１３０ａにおける軸直方向断面が、略楕円形である。なお、第２実施形態の右側のトレーリングアーム１１０は、上方のアーム部材１１０Ａと下方のアーム部材１１０Ｂとが車両上下方向に接合（溶接）されることにより、一部材で構成されている。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に１００番台の符合を付して、説明を省略する。

図１５に示した第３実施形態においては、右側のトレーリングアーム２１０の突出部２１０ａにおける軸直方向断面が、三角形であり、トーションビーム２３０の右端部２３０ａにおける軸直方向断面が、Ｖ字状である。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に２００番台の符合を付して、説明を省略する。

上記した第１実施形態においては、長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４が、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａの先端まで延びていない（図２および図３参照）ように構成して実施した。しかしながら、図１６に示した第４実施形態のように、長溝３１０ａ１，３１０ａ２（３１０ａ３，３１０ａ４）が、切欠かれた長溝（スリット）であって、右側のトレーリングアーム３１０の突出部３１０ａの先端まで延びているように構成して実施することも可能である。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に３００番台の符合を付して、説明を省略する。

また、上記した第１実施形態においては、溶接が隅肉溶接であり、溶接部分４０（溶接ビード）が長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４に部分的に配置されているように構成して実施した。しかしながら、図１７に示した第５実施形態のように、溶接がスロット溶接であり、溶接部分４００（溶接ビード）が、長溝４１０ａ１，４１０ａ２（４１０ａ３，４１０ａ４）に全体的に（埋まるように）配置されているように構成して実施することも可能である。なお、この第５実施形態の長溝４１０ａ１，４１０ａ２（４１０ａ３，４１０ａ４）の幅（周方向の長さ）は、第１実施形態の長溝１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４の幅に比して、小さい。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に４００番台の符合を付して、説明を省略する。

また、上記した第１実施形態においては、トーションビーム３０の右端部３０ａが、右側のトレーリングアーム１０の突出部１０ａの挿入孔１０ａ５に嵌合され、この嵌合部位では、外側の部材が右側のトレーリングアーム１０であり、内側の部材がトーションビーム３０であるように構成して実施した。しかしながら、図１８に示した第６実施形態、または、図１９に示した第７実施形態のように、右側のトレーリングアーム５１０，６１０の突出部５１０ａ，６１０ａが、トーションビーム５３０，６３０の右端部５３０ａ，６３０ａの挿入孔５３０ａ５，６３０ａ５に嵌合され、この嵌合部位では、外側の部材がトーションビーム５３０，６３０であり、内側の部材が右側のトレーリングアーム５１０，６１０であるように構成して実施することも可能である。

図１８に示した第６実施形態においては、トーションビーム５３０の右端部５３０ａに、軸方向に沿って延びる長溝５３０ａ１，５３０ａ２（５３０ａ３，５３０ａ４）が設けられている。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に５００番台の符合を付して、説明を省略する。

図１９に示した第７実施形態においては、トーションビーム６３０の右端部６３０ａの開口部６３０ｃ側（図１９の上側）に、軸方向に沿って延びる長溝が設けられていない。そして、溶接部分６４０は、トーションビーム６３０の右端部６３０ａの軸直方向断面において開口部６３０ｃに一対で配置されていて、軸方向に沿って直線状に延びている。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に６００番台の符合を付して、説明を省略する。

上記のように構成した第７実施形態においては、トーションビーム６３０の右端部６３０ａの開口部６３０ｃ側に、長溝を設けることなく実施することができる。なお、上述したように溶接部分６４０が開口部６３０ｃに配置されているため、溶接部分が開口部近傍に配置されている場合（上記した各実施形態の場合）に比して、トーションビーム６３０が捻り変形および曲げ変形するときに作用する軸方向の荷重（開口部６３０ｃの近傍で極めて大きな値になっている軸方向の荷重）を的確に受承し難くなる。

また、上記した第１実施形態においては、右側のトレーリングアーム１０を、単一の部材（連続的に構成されている部材）で構成して実施した。しかしながら、図２０に示した第８実施形態のように、右側のトレーリングアーム７１０を、トーションビーム７３０の右端部７３０ａを車両前後方向に挟む第１アーム部材７１０Ａと第２アーム部材７１０Ｂとで構成して実施すること可能である。第１アーム部材７１０Ａは、車両後方端にてトーションビーム７３０の右端部７３０ａに隅肉溶接により接合されている。第２アーム部材７１０Ｂは、車両前端にてトーションビーム７３０の右端部７３０ａに隅肉溶接により接合されている。上記した構成以外の構成は、上記した第１実施形態の構成と実質的に同一であるため、対応する部位に７００番台の符合を付して、説明を省略する。

上記のように構成した第８実施形態においては、トーションビーム７３０の右端部７３０ａまたは右側のトレーリングアーム７１０（第１アーム部材７１０Ａ，７１０Ｂ）に長溝を設けることなく、トーションビーム７３０の右端部７３０ａと右側のトレーリングアーム７１０を接合することが可能である。また、第１アーム部材７１０Ａと第２アーム部材７１０Ｂを別々の断面形状または肉厚に設定することができて、上記した第１実施形態（トレーリングアーム１０が単一の部材で構成されている場合）に比して、トレーリングアームの軽量化および剛性の適正化を図ることが可能である。

本発明の実施にあたっては、上記した各実施形態、および各変形実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態および変形実施形態においては、溶接部分が合計８個または４個配置されるようにして実施した。しかしながら、溶接部分の個数は適宜変更可能であり、例えば溶接部分が合計６個または３個配置されるようにして実施することも可能である。

また、上記した各実施形態および各変形実施形態においては、トーションビームが軸直方向断面において下側に開口部を有するように、トーションビームを配置して実施した。しかしながら、トーションビームが軸直方向断面において左側または右側に開口部を有するように、トーションビームを配置して実施することも可能である。

また、上記した各実施形態および各変形実施形態においては、トーションビーム式サスペンション装置が、左右の各トレーリングアームの車両前後方向中間部とトーションビームの両端部とが接合される中間ビーム式であるように構成して実施した。しかしながら、トーションビーム式サスペンション装置が、左右の各トレーリングアームの車両前方端部とトーションビームの両端部とが接合される前端ビーム式であるように構成して実施すること、または、左右の各トレーリングアームの車両後方端部とトーションビームの後端部とが接合される後端ビーム式であるように構成して実施することも可能である。

１０…右側のトレーリングアーム、１０ａ…突出部、１０ａ１,１０ａ２,１０ａ３,１０ａ４…長溝、１０ａ５…挿入孔、１０ｂ…車両前方端部、１０ｃ…車両後方端部、２０…左側のトレーリングアーム、２０ａ…突出部、２０ｂ…車両前方端部、２０ｃ…車両後方端部、３０…トーションビーム、３０ａ…右端部、３０ｂ…左端部、３０ｃ…開口部、４０…溶接部分、ＢＤ…車体、ＬＢＲ…左側ブラケット、ＲＢＲ…右側ブラケット、Ｏ１…軸中心、ＬＷＲ…左側の後輪、ＲＷＲ…右側の後輪、ＴＢ…トーションビーム、Ｐ１…軸中心、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…溶接部分、１１０Ａ…上方のアーム部材、１１０Ｂ…下方のアーム部材、１４０…溶接部分、２４０…溶接部分、３１０ａ１，３１０ａ２，３１０ａ３，３１０ａ４…長溝、３４０…溶接部分、４１０ａ１，４１０ａ２，４１０ａ３，４１０ａ４…長溝４４０…溶接部分、５３０ａ１，５３０ａ２，５３０ａ３，５３０ａ４…長溝、５３０ａ５…挿入孔、５４０…溶接部分、６３０ａ５…挿入孔、６４０…溶接部分、７１０Ａ…第１アーム部材、７１０Ｂ…第２アーム部材、７４０…溶接部分

Claims (5)

1. 車両の前後方向に延びていて前端部にて車体に揺動可能に支持され後端部にて車輪を回転可能に支持する左右一対のトレーリングアームと、車両の左右方向である軸方向に延びていて両端部にて前記各トレーリングアームに溶接により接合されるトーションビームとを備え、
   前記トーションビームは、左端部と右端部の間に軸方向に延びる開口部を有するトーションビーム式サスペンション装置において、
   前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームとの溶接部分は、前記トーションビームの各端部の軸直方向断面において前記開口部または前記開口部の近傍に一対で配置されていて、前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームとの接合部にて外側に露出する状態で、前記トーションビームの軸方向に沿って延び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装置。
2. 請求項１に記載されたトーションビーム式サスペンション装置において、
   前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームは、前記トーションビームの軸方向にそれぞれ嵌合されていて、
   この嵌合部位にて外側の部材には、前記トーションビームの軸方向に沿って延びる長溝が設けられていて、
   この長溝にて前記トーションビームの各端部と前記各トレーリングアームがそれぞれ溶接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装置。
3. 請求項２に記載されたトーションビーム式サスペンション装置において、
   前記溶接は、隅肉溶接であ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装置。
4. 請求項２に記載されたトーションビーム式サスペンション装置において、
   前記溶接は、スロット溶接であ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装置。
5. 請求項１に記載されたトーションビーム式サスペンション装置において、
   前記各トレーリングアームは、車両後端にて前記トーションビームの各端部に隅肉溶接によりそれぞれ接合される第１アーム部材と、車両前端にて前記トーションビームの各端部に隅肉溶接によりそれぞれ接合される第２アーム部材とで構成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装置。

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