JP2012086734A - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】トーションビームとスプリングシートとの結合部分に発生する応力を緩和する。
【解決手段】トーションビーム式サスペンション１０において、スプリングシート１６は、コイルスプリングの下端部を支持するスプリング受け部１６ａを有する。スプリングシート１６は、車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングの下端部を支持できるよう、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４の双方に結合される。スプリング受け部１６ａは、支持すべきコイルスプリングの下端を囲うよう形成されたフランジ１６ｃを有する。第１結合部１６ｄは、トーションビーム１２の側面に結合される。第２結合部１６ｅは、トーションビーム１２の下面に結合される。スプリングシート１６は、トーションビーム１２にそれぞれ結合される第１結合部１６ｄおよび第２結合部１６ｅを有する。第１結合部１６ｄと第２結合部１６ｅとの間には切り欠き部１６ｈが設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、トーションビーム式サスペンションに関し、特に、車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングの下端部を支持するスプリングシートを有するトーションビーム式サスペンションに関する。

現在、多くの車両にトーションビーム式サスペンションが採用されている。トーションビーム式サスペンションは、一般的にトーションビームおよびトレーリングアームを有する。一方、このトーションビーム式サスペンションには、車両本体に上方への付勢力を与えるコイルスプリングを支持するためのスプリングシートが設けられる場合がある。ここで、トーションビームにスプリングシートを固定したときのトーションビームへの応力集中を緩和するトーションビーム式リヤサスペンションが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８１９７２号公報

上述の特許文献１に記載される技術では、スプリングシートは、車幅方向内側部分を上方に折り曲げて形成された縦フランジを有し、この縦フランジを除く部位が、フランジ無しで且つトーションビームに対し非固定とされている。しかしながら、スプリングシートをこのように形成した場合においても、縦フランジを介してトレーリングアームとトーションビームとを接続することになるため、縦フランジとトーションビームとの接続部分に依然として応力が集中する可能性がある。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トーションビームとスプリングシートとの結合部分に発生する応力を緩和することにある。

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トーションビームと、前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するトレーリングアームと、車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングの下端部を支持できるよう、前記トーションビームと前記トレーリングアームの双方に結合されたスプリングシートと、を備える。前記スプリングシートは、前記トーションビームにそれぞれ結合される第１結合部および第２結合部を有し、第１結合部と第２結合部との間には切り欠き部が設けられている。

この態様によれば、トーションビームとスプリングシートとの結合部に発生する応力を、この切り欠き部を設けることにより緩和することができる。このため、応力集中の影響を抑制するためのさらなる補強などの必要性を低減でき、強度要求を満足しつつトーションビーム式サスペンションの構成を簡素なものとすることができる。

前記スプリングシートは、コイルスプリングの下端部を支持するスプリング受け部を有してもよい。前記スプリング受け部は、支持すべきコイルスプリングの下端を囲うよう形成されたフランジを有してもよい。

この態様によれば、切り欠き部を設けることによるスプリングシート自体の強度の低下を簡易に抑制することができる。このため、コイルスプリングの安定した支持と、トーションビームとスプリングシートとの結合部における応力集中の緩和とを両立させることができる。

前記第１結合部は、前記トーションビームの側面に結合され、前記第２結合部は、前記トーションビームの下面に結合されてもよい。

この態様によれば、スプリングシートをトーションビームに安定して固定することができる。このため、この態様によってもコイルスプリングの安定した支持と、トーションビームとスプリングシートとの結合部における応力集中の緩和とを両立させることができる。

本発明の別の態様もまた、トーションビーム式サスペンションである。こ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トーションビームと、前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するトレーリングアームと、車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングを支持できるよう、前記トーションビームと前記トレーリングアームの双方に結合されたスプリングシートと、を備える。前記スプリングシートは、コイルスプリングの下端部を支持する受け面を有する。前記受け面は、前記トーションビームと前記トレーリングアームとの連結部から前記スプリングシートが設けられた方向に開口する切り欠き部を有する。

スプリングシートがトーションビームおよびトレーリングアームの双方に結合されると、例えば一方の車輪が段差に乗り上げるなどして他方の車輪に対し上下方向の変位が生じたときに、トーションビームとトレーリングアームとの間に上下方向の振れ変形が発生する。この振れ変形により、スプリングシートには、トーションビームおよびトレーリングアームの双方への突っ張り力が生じる。この突っ張り力は、トーションビームとスプリングシートとの結合部における応力の集中に繋がり得る。この態様によれば、トーションビームとスプリングシートとの結合部に発生する応力を、このように切り欠き部を設けることによっても緩和することができる。このためこれによっても、強度要求を満足しつつトーションビーム式サスペンションの構成を簡素なものとすることができる。

本発明によれば、トーションビームとスプリングシートとの結合部分に発生する応力を緩和することができる。

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構成を示す斜視図である。 図１の視点Ｐからトーションビーム式サスペンションを見た図である。 図１の視点Ｑからトーションビーム式サスペンションを見た図である。 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構成を示す図である。 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構成を示す図である。 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構成を示す斜視図である。

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１０の構成を示す斜視図である。図２は、図１の視点Ｐからトーションビーム式サスペンション１０を見た図である。以下、図１および図２に関連して、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１０の構成について詳細に説明する。

第１の実施例に係るトーションビーム式サスペンション１０は、段差に乗り上げるなどして後輪に衝撃が与えられた場合に、車両本体に伝達する衝撃を緩和する、リヤサスペンションとして機能する。なお、トーションビーム式サスペンション１０が後輪以外の車輪からの衝撃緩和に用いられてもよい。

トーションビーム式サスペンション１０は、トーションビーム１２、２本のトレーリングアーム１４、および２つのスプリングシート１６を有する。なお、図１および図２は、トーションビーム式サスペンション１０の右後輪近傍の一部を示しており、このためトレーリングアーム１４とスプリングシート１６は一つずつ図示されている。トーションビーム式サスペンション１０は、概ね左右対象に構成されるため、以下、トーションビーム式サスペンション１０の右後輪近傍の構成について説明することで、トーションビーム式サスペンション１０の左後輪近傍の構成の説明は省略する。

トーションビーム１２は、車両左右方向に延在するよう配置される。２本のトレーリングアーム１４は、それぞれ略中央にてトーションビーム１２の両端に連結され、車両左側および車両右側の各々において、車両前後方向に延在するよう配置される。トレーリングアーム１４は、一端が車両に回動可能に連結され、他端近傍において後輪を支持する。こうして左右の後輪が相互に異なる高さに位置したとき、トーションビーム１２がねじれ、左右の後輪の各々にねじれによる反力を与える。

スプリングシート１６は、車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングの下端部を支持できるよう、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４の双方に結合されている。スプリングシート１６は、板金をプレス加工することにより形成される。スプリングシート１６は、コイルスプリングの下端部を支持するスプリング受け部１６ａを有する。スプリング受け部１６ａは、受け面１６ｂおよびフランジ１６ｃによって構成される。

受け面１６ｂは円形に形成され、この受け面１６ｂの上面にコイルスプリング（図示せず）の下端が当接する。コイルスプリングの上端には車両本体が支持される。こうしてコイルスプリングは、路面から車両客室に伝達される振動や衝撃を緩和する。フランジ１６ｃは、支持すべきコイルスプリングの下端を囲うよう形成されている。これにより、例えば一方の後輪が段差に乗り上げるなどしてコイルスプリングが収縮し、受け面１６ｂに大きな力が与えられた場合においても、受け面１６ｂの変形を抑制することができ、スプリングシート１６によってコイルスプリングを適切に支持することができる。

スプリングシート１６は、トーションビーム１２にそれぞれ結合される第１結合部１６ｄおよび第２結合部１６ｅを有する。第１結合部１６ｄは、上下方向に延在する状態を保ったままフランジ１６ｃからトーションビーム１２の側面１２ａに向かって延在するよう形成される。第１結合部１６ｄは、側面１２ａに沿って鉛直に伸びる端縁を有し、この端縁がトーションビーム１２の側面１２ａに溶接部１８によって結合される。第２結合部１６ｅは、フランジ１６ｃから曲げられ、トーションビーム１２の下面１２ｂの下方まで略水平に延在するよう形成される。第２結合部１６ｅは、トーションビーム１２の延在方向と平行に延在する端縁を有し、この端縁がトーションビーム１２の下面１２ｂに溶接部１８によって結合される。

また、スプリングシート１６は、トレーリングアーム１４にそれぞれ結合される第３結合部１６ｆおよび第４結合部１６ｇを有する。第３結合部１６ｆは、上下方向に延在する状態を保ったままフランジ１６ｃからトレーリングアーム１４の側面１４ａに向かって延在するよう形成される。第３結合部１６ｆは、側面１４ａに沿って鉛直に伸びる端縁を有し、この端縁がトレーリングアーム１４の側面１４ａに溶接部１８によって結合される。第４結合部１６ｇは、フランジ１６ｃから曲げられ、トレーリングアーム１４の下面１４ｂの下方まで略水平に延在するよう形成される。第４結合部１６ｇは、トレーリングアーム１４の延在方向と平行に延在する端縁を有し、この端縁がトレーリングアーム１４の下面１４ｂに溶接部１８によって結合される。

上述のように、スプリングシート１６は、下方向への力が与えられた場合においてもコイルスプリングを適切に支持すべく、高い剛性が求められる。一方、このスプリングシート１６をトーションビーム１２とトレーリングアーム１４の双方に結合させた場合、一方の後輪が段差などに乗り上げることなどにより生じるトランピング入力時、すなわち左右輪に上下方向の逆相荷重が負荷される場合に、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４の間にねじれが生じる。このとき、スプリングシート１６の剛性があまりに高いと、第１結合部１６ｄに応力が集中して疲労強度が低下する可能性がある。このような応力集中による疲労強度の低下を回避すべく、例えば第１結合部１６ｄの両側から溶接部１８により側面１２ａと結合させるなどして結合強度を高めると、コスト増加や生産性の低下などに繋がり得る。

図３は、図１の視点Ｑからトーションビーム式サスペンション１０を見た図である。上記のような課題を解決すべく、第１の実施形態では、第１結合部１６ｄと第２結合部１６ｅとの間には切り欠き部１６ｈが設けられている。切り欠き部１６ｈは、第１結合部１６ｄの下縁部および第２結合部１６ｅの側縁部がトーションビーム１２から離れる方向に延在した後互いに接続することによって、トーションビーム１２から離れる方向に凹むよう形成されている。このように第１結合部１６ｄと第２結合部１６ｅとの間に切り欠き部１６ｈを設けることにより、第１結合部１６ｄにおける応力の集中を緩和させることができ、疲労強度の低下を回避することができる。

なお、第１の実施形態では、第３結合部１６ｆと第４結合部１６ｇとの間にも切り欠き部１６ｉが設けられている。切り欠き部１６ｉは、第３結合部１６ｆの下縁部および第４結合部１６ｇの側縁部がトレーリングアーム１４から離れる方向に延在した後互いに接続することによって、トーションビーム１２から離れる方向に凹むよう形成されている。このように第３結合部１６ｆと第４結合部１６ｇとの間に切り欠き部１６ｉを設けることにより、第３結合部１６ｆにおける応力の集中も緩和させることができ、疲労強度の低下を回避することができる。

（第２の実施形態）
図４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５０の構成を示す図である。図４は、トーションビーム１２を軸方向と垂直な面で切断した断面図を示している。以下、上述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５０は、トーションビーム１２、トレーリングアーム（図示せず）、およびスプリングシート５２を有する。図４は、トーションビーム式サスペンション５０の右後輪近傍の一部を示す図であり、このためトレーリングアームとスプリングシート５２はトーションビーム式サスペンション５０に２つずつ設けられているが、図４では一つのみが図示されている。

スプリングシート５２は、板金を曲げ加工または絞り加工によって加工して形成される。スプリングシート５２は、車両本体に付勢力を与えるコイルスプリングを支持する受け面５２ａを有する。なお、第２の実施形態においても、受け面５２ａを囲うようにフランジが設けられてもよい。

第２の実施形態においても、スプリングシート５２は、トーションビーム１２にそれぞれ結合される第１結合部５２ｂおよび第２結合部５２ｃを有する。第１結合部５２ｂは、受け面５２ａから鉛直上方に折り曲げられ、上下方向に延在する状態を保ったままトーションビーム１２の側面１２ａに向かって延在するよう形成される。第１結合部５２ｂは、側面１２ａに沿って鉛直に伸びる端縁を有し、この端縁がトーションビーム１２の側面１２ａに溶接部１８によって結合される。

第２結合部５２ｃは、第１結合部５２ｂと同じ折り曲げ部から上下方向に延在する状態を保ったまま下面１２ｂの下方まで延在するよう形成される。第２結合部５２ｃは、下面１２ｂに沿って水平に伸びる端縁を有し、この端縁がトーションビーム１２の下面１２ｂに溶接部１８によって結合される。

このように、スプリングシート５２は、第１結合部５２ｂおよび第２結合部５２ｃでトーションビーム１２をくわえ込むように形成され、第１結合部５２ｂおよび第２結合部５２ｃの各々が、溶接部１８によってトーションビーム１２の側面１２ａおよび下面１２ｂにそれぞれ結合される。スプリングシート５２は、トーションビーム１２への結合形態と同様の形態でトレーリングアーム１４にも結合される。このためトレーリングアーム１４への結合方法についての詳細な説明は省略する。

第２の実施形態では、第１結合部５２ｂと第２結合部５２ｃとの間に切り欠き部を設ける代わりに、第１結合部５２ｂをトーションビーム１２の側面１２ａに結合する溶接部１８と第２結合部５２ｃをトーションビーム１２の下面１２ｂに結合する溶接部１８との間に非溶接領域５４が設けられている。

このように非溶接領域５４を設けることで、第１結合部５２ｂから第２結合部５２ｃへと延在する単一の溶接部１８によってスプリングシート５２をトーションビーム１２に結合する場合に比べ、第１結合部５２ｂとトーションビーム１２との結合部に生じる応力の集中を緩和することができる。このため、第１結合部５２ｂの両側に溶接部１８を設けるなどの対策を講じることなく簡易に応力集中を回避することができ、コストおよび製造工数を削減することができる。なお、非溶接領域は、スプリングシート５２とトーションビーム１２との結合、およびスプリングシート５２とトレーリングアームとの結合のいずれかに設けられてもよい。

（第３の実施形態）
図５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７０の構成を示す図である。図５は、トーションビーム１２を軸方向と垂直な面で切断した断面図を示している。以下、上述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７０は、トーションビーム１２、トレーリングアーム（図示せず）、およびスプリングシート７２を有する。スプリングシート７２は、車両本体に付勢力を与えるコイルスプリングを支持する受け面７２ａを有する。スプリングシート７２は、第２結合部７２ｃの板厚が第１結合部７２ｂより薄い以外は、第２の実施形態に係るスプリングシート５２と同様に形成される。

したがって、スプリングシート７２は、トーションビーム１２をくわえ込むように形成された第１結合部７２ｂおよび第２結合部７２ｃを有し、第１結合部７２ｂおよび第２結合部７２ｃの各々が、溶接部１８によってトーションビーム１２の側面１２ａおよび下面１２ｂにそれぞれ結合される。このとき、第１結合部７２ｂをトーションビーム１２の側面１２ａに結合する溶接部１８と第２結合部７２ｃをトーションビーム１２の下面１２ｂに結合する溶接部１８との間に非溶接領域７４が設けられている。また、スプリングシート７２は、トーションビーム１２への結合形態と同様の形態でトレーリングアーム１４にも結合される。

第２結合部７２ｃは、第１結合部７２ｂよりも薄い板金を第１結合部７２ｂの下方に結合してもよく、第２結合部７２ｃを押し潰すように加工して板厚を薄くしてもよい。このように第２結合部７２ｃの板厚を薄くすることにより、第２結合部７２ｃの剛性を適度に低下させて第１結合部７２ｂなどへの応力集中を抑制することができる。

なお、第２結合部７２ｃの板厚を薄くする代わりに、第２結合部７２ｃを第１結合部７２ｂよりも剛性の低い材料によって形成してもよい。また、たとえば第２結合部７２ｃに孔を１つ以上設けることにより、第１結合部７２ｂよりも剛性を低くしてもよい。また、トレーリングアームとスプリングシート７２との結合において、トレーリングアームの下面に溶接により結合される第３結合部が、トレーリングアームの側面に溶接により結合される第４結合部よりも、例えば板厚が薄いなど剛性が低くなるよう形成されていてもよい。さらに、トーションビーム１２またはトレーリングアームの剪断中心から最も遠い位置の溶接部でスプリングシートのフランジの曲げ剛性を低減できるよう、スプリングシートのうちトーションビーム１２またはトレーリングアームの剪断中心から最も遠い部分が、スプリングシートの本体よりも例えば板厚が薄いなど剛性が低くなるよう形成されていてもよい。

（第４の実施形態）
図６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１００の構成を示す斜視図である。以下、上述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１００は、トーションビーム１２、２本のトレーリングアーム１４、および２つのスプリングシート１０２を有する。図６は、トーションビーム式サスペンション１００の左後輪近傍の一部を示す図であり、このためトレーリングアーム１４とスプリングシート１０２はトーションビーム式サスペンション１００に２つずつ設けられているが、図６では一つずつ図示されている。

スプリングシート１０２は、第１の実施形態に係るスプリングシート１６と同様に、受け面１０２ｂおよびフランジ１０２ｃが形成されたスプリング受け部１０２ａを有する。また、スプリングシート１０２は、トーションビーム１２にそれぞれ結合される第１結合部１０２ｄおよび第２結合部１０２ｅ、およびトレーリングアーム１４にそれぞれ結合される第３結合部１０２ｆおよび第４結合部１０２ｇを有する。第１結合部１０２ｄ、第２結合部１０２ｅ、第３結合部１０２ｆ、および第４結合部１０２ｇの各々の形状および結合方法は、第１の実施形態に係る第１結合部１６ｄ、第２結合部１６ｅ、第３結合部１６ｆ、および第４結合部１６ｇと同様である。

例えば後輪の一方が段差に乗り上げるなどして左右の後輪に上下方向の相対的な変位が生まれた場合、トレーリングアーム１４に対してトーションビーム１２に振れ変形Ｄ１が発生する。このとき、このようにスプリングシート１０２がトーションビーム１２およびトレーリングアーム１４の双方に結合されていると、スプリングシート１０２に突っ張り力Ｆ１が発生する。この突っ張り力Ｆ１は、第１結合部１０２ｄおよび第３結合部１０２ｆにおける応力の集中に繋がり得る。この応力集中による影響を回避するため、例えばトーションビーム１２やトレーリングアーム１４の板厚を増加させると、車両質量の増加に繋がる。また、溶接を均一な品質に保つため部品の寸法管理を厳格にすると、管理工数や管理コストが増大する虞がある。

このため第４の実施形態に係るスプリングシート１０２は、受け面１０２ｂに切り欠き部１０２ｈが形成されている。切り欠き部１０２ｈは、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４との連結部Ｐ１からスプリングシート１０２が設けられた方向に開口するよう形成される。具体的には、例えば図６に示す、左後輪近傍に設けられたスプリングシート１０２は、トーションビーム１２よりも車両後方且つトレーリングアーム１４よりも車両内部方向に配置される。したがって、スプリングシート１０２は、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４との連結部から、車両後方且つ内部方向に配置されている。

図６に示す、左後輪近傍に設けられたスプリングシート１０２の切り欠き部１０２ｈは、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４との連結部から、車両後方且つ内部方向に開口するよう形成される。このとき、この切り欠き部１０２ｈは、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４との連結部Ｐ１から、受け面１０２ｂに当接するコイルスプリング１０４の中心Ｐ２に向かう方向に開口するよう形成される。なお、切り欠き部１０２ｈの開口方向がこれに限られないことは勿論である。

このように切り欠き部１０２ｈを設けることにより、トーションビーム１２とトレーリングアーム１４との間の相対的な振れ変形Ｄ１により生じる突っ張り力Ｆ１を抑制することができる。このため、第１結合部１０２ｄおよび第３結合部１０２ｆにおける応力の集中を抑制することが可能となる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本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本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。

１０ トーションビーム式サスペンション、 １２ トーションビーム、 １２ａ 側面、 １２ｂ 下面、 １４ トレーリングアーム、 １４ａ 側面、 １４ｂ 下面、 １６ スプリングシート、 １６ａ スプリング受け部、 １６ｂ 受け面、 １６ｃ フランジ、 １６ｄ 第１結合部、 １６ｅ 第２結合部、 １６ｆ 第３結合部、 １６ｇ 第４結合部、 １６ｈ，１６ｉ 切り欠き部、 １８ 溶接部。

Claims (4)

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トーションビームと、
   前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するトレーリングアームと、
   車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングの下端部を支持できるよう、前記トーションビームと前記トレーリングアームの双方に結合されたスプリングシートと、
   を備え、
   前記スプリングシートは、前記トーションビームにそれぞれ結合される第１結合部および第２結合部を有し、第１結合部と第２結合部との間には切り欠き部が設けら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. 前記スプリングシートは、コイルスプリングの下端部を支持するスプリング受け部を有し、
   前記スプリング受け部は、支持すべきコイルスプリングの下端を囲うよう形成されたフランジを有す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. 前記第１結合部は、前記トーションビームの側面に結合され、
   前記第２結合部は、前記トーションビームの下面に結合され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。
4. 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トーションビームと、
   前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在するトレーリングアームと、
   車体本体に付勢力を与えるコイルスプリングを支持できるよう、前記トーションビームと前記トレーリングアームの双方に結合されたスプリングシートと、
   を備え、
   前記スプリングシートは、コイルスプリングの下端部を支持する受け面を有し、
   前記受け面は、前記トーションビームと前記トレーリングアームとの連結部から前記スプリングシートが設けられた方向に開口する切り欠き部を有す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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