JP2012240460A - サスペンション構造、サスペンションリンク形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンションリンクの耐久性を向上させる。
【解決手段】後側ロアリンク１３をロアブラケット３１とアッパブラケット３２とを対向させて接合した中空構造にすると共に、これらロアブラケット３１及びアッパブラケット３２に対して双方を挟持する補剛ブラケット１９を連結する。補剛ブラケット１９は、後側ロアリンク１３に向かって山折りとなる断面略Ｖ字型の鋼材からなり、サスペンションメンバとの連結点（ブッシュ２４）側に延びる一端側挟持片６１と、前側ロアリンクとの車幅方向内側の連結点側に延びる他端側挟持片６２と、を備える。一端側挟持片６１には、アッパブラケット３２よりも上方の位置に、スタビライザなどを取付け可能な取付け孔６５を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明はサスペンション構造、サスペンションリンク形成方法に関するものである。

特許文献１に記載された従来技術では、サスペンションリンクを中空構造にし、このサスペンションリンクに対して、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等を連結している。

国際公開番号ＷＯ２００５／００２８９０号公報

しかしながら、単に中空構造にしたサスペンションリンクでは、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等から荷重が入力されると、サスペンションリンクに応力集中が発生し、耐久性を低下させる可能性がある。
本発明の課題は、サスペンションリンクの耐久性を向上させることである。

上記の課題を解決するため、サスペンションリンクを、一対の躯体ブラケットを対向させて接合した中空構造にすると共に、これら一対の躯体ブラケットに対して双方を挟持する補剛ブラケットを連結する。

本発明によれば、一対の躯体ブラケットを補剛ブラケットによって挟持することで、荷重が入力されるときの応力を分散させることができる。したがって、サスペンションリンクの耐久性を向上させることができる。

後輪サスペンションの概略構成を示す斜視図である。 後左輪サスペンションの概略構成を示す上面図である。 後左輪サスペンションの概略構成を示す正面図である。 後側ロアリンクの外観図である。 補剛ブラケットの概略構成図である。 スタビライザを取付けたサスペンションの構成図である。 比較構造の解析結果を示す図である（略Ｖ字型ブラケット、ロール耐久性）。 比較構造の解析結果を示す図である（略Ｖ字型ブラケット、複合耐久性）。 比較構造の解析結果を示す図である（クランク型ブラケット、複合耐久性・ロール耐久性）。 本実施形態の解析結果を示す図である（複合耐久性）。 本実施形態の解析結果を示す図である（ロール耐久性）。 本実施形態の応力分散について示す図である（ロール耐久性）。 ハイトセンサを取付けたサスペンションの構成図である。

以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
《第一実施形態》
《構成》
図１は、後輪サスペンションの概略構成を示す斜視図である。
図２は、後左輪サスペンションの概略構成を示す上面図である。
図３は、後左輪サスペンションの概略構成を示す正面図である。

本実施形態では、独立懸架した後左輪のサスペンションについて説明する。
サスペンション構造は、車輪１を車体側のサスペンションメンバ２に懸架し、アクスルハウジング１１（ハブキャリア）と、前側ロアリンク１２と、後側ロアリンク１３と、アッパリンク１４と、コイルスプリング１５と、ストラット５（図１）と、を備える。
アクスルハウジング１１は、車輪１を回転自在に支持する。

前側ロアリンク１２、及び後側ロアリンク１３は、略同等の上下位置で、車体前後方向に並べてある。
前側ロアリンク１２は、車幅方向外側の一端が、ブッシュ２１を介して揺動可能にアクスルハウジング１１の前側下部に連結してあり、車幅方向内側の他端が、ブッシュ２２を介して揺動可能にサスペンションメンバ２の前側下部に連結してある。平面視で、各連結点の車体前後方向の位置は、車幅方向外側の連結点（ブッシュ２１）が、車幅方向内側の連結点（ブッシュ２２）よりもやや後側である。

後側ロアリンク１３は、車幅方向外側の一端が、ブッシュ２３を介して揺動可能にアクスルハウジング１１の後側下部に連結してあり、車幅方向内側の他端が、ブッシュ２４を介して揺動可能にサスペンションメンバ２の後側下部に連結してある。平面視で、各連結点の車体前後方向の位置は、車幅方向外側の連結点（ブッシュ２３）と、車幅方向内側の連結点（ブッシュ２４）とは略同等である。

アクスルハウジング１１に対する、前側ロアリンク１２の連結点（ブッシュ２１）と、後側ロアリンク１３の連結点（ブッシュ２３）との距離は、サスペンションメンバ２に対する、前側ロアリンク１２の連結点（ブッシュ２２）と、後側ロアリンク１３の連結点（ブッシュ２４）との距離よりも短い。すなわち、ブッシュ２１及び２２を結ぶ直線Ｌ１（前側ロアリンク１２の軸線）と、ブッシュ２３及び２４を結ぶ直線Ｌ２（後側ロアリンク１３の軸線）とは、車幅方向外側で交差する。

アッパリンク１４は、車幅方向外側の一端が、ブッシュ２５を介して揺動可能にアクスルハウジング１１の上部に連結してあり、車幅方向内側の他端が、ブッシュ２６を介して揺動可能にサスペンションメンバ２の上部に連結してある。
各ブッシュ２１〜２６は、入れ子状に形成された外筒と内筒との間にゴム体からなる弾性体を介装して構成してある。本実施形態では、前側ロアリンク１２、後側ロアリンク１３、アッパリンク１４の夫々の両端を外筒に連結し、アクスルハウジング１１、サスペンションメンバ２の夫々に内筒を連結する。

後側ロアリンク１３には、前側ロアリンク１２に向かって張り出した板状の張出部１６が一体形成してある。張出部１６は、車体前後方向の前端が、ブッシュ２７及び２８を介して一定の相対変位が可能な状態で前側ロアリンク１２に連結してある。
ブッシュ２７及び２８は、前側ロアリンク１２に沿って並べてある。ブッシュ２７及び２８は、入れ子状に形成された外筒と内筒との間にゴム体からなる弾性体を介装して構成してある。本実施形態では、ブッシュ軸を略前後方向とし、前側ロアリンク１２を外筒に連結し、張出部１６を内筒に連結する。
これらブッシュ２７及び２８の可動範囲（撓み範囲）で、前側ロアリンク１２に対して張出部１６及び後側ロアリンク１３が相対変位可能となる。なお、本実施形態では、ブッシュ２７及び２８の剛性は、上下方向の剛性に対して車幅方向の剛性が低くなる異方性を有する。

ここで、制動時のトーコントロールについて説明する。
制動などによって車輪１に対し車体後側への入力があると、アクスルハウジング１１が車体後側へ変位する。このとき、アクスルハウジング１１に対する、前側ロアリンク１２の連結点（ブッシュ２１）と、後側ロアリンク１３の連結点（ブッシュ２３）とは、車体後方への変位量が略同等となる。しかしながら、直線Ｌ１及びＬ２を前述したように配置した場合、車幅方向内側への変位量については、前側ロアリンク１２の連結点（ブッシュ２１）の方が後側ロアリンク１３の連結点（ブッシュ２３）よりも大きくなる。つまり、アクスルハウジング１１の前側の連結点（ブッシュ２１）が、車幅方向内側へ引き込まれる。したがって、制動時に車輪１にトーイン方向のトー変化が生じるので、安定性が向上する。

次に、コイルスプリング１５について説明する。
コイルスプリング１５は、コイル軸ＸＡを略上下方向とし、後側ロアリンク１３と車体との間に介装してある。平面視で、コイルスプリング１５の位置は、直線Ｌ２に重なるように配置し、好ましくはコイル軸ＸＡを直線Ｌ２上に配置する。
本実施形態では、車幅方向外側の連結点（ブッシュ２３）と、車幅方向内側の連結点（ブッシュ２４）と、の略中間位置にマウントしてある。コイルスプリング１５の座面は、張出部１６にも重なり、コイルスプリング１５の外径に応じて、後側ロアリンク１３における車体後側の外形を拡張させている。

次に、コイルスプリング１５の組み付け構造について説明する。
図４は、後側ロアリンクの外観図である。
後側ロアリンク１３とコイルスプリング１５の下端との間には、ロアスプリングシート１７を介装してある。すなわち、後側ロアリンク１３に対して環状のロアスプリングシート１７を組み付け、このロアスプリングシート１７に対してコイルスプリング１５の下端を組みつけてある。
後側ロアリンク１３は、薄平型で略凹状に形成した一対のロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を、夫々の凹面を対向させて接合した最中（もなか）状の中空構造にしてある。ロアブラケット３１とアッパブラケット３２とは、アーク溶接によって一体化させている。

後側ロアリンク１３において、サスペンションメンバ２との連結点（ブッシュ２４）から前側ロアリンク１２との車幅方向内側の連結点（ブッシュ２８）にかけて断面積が急変している湾曲部１８がある。この湾曲部１８には、ロアブラケット３１及びアッパブラケット３２に双方を挟持する補剛ブラケット１９を連結してある。後側ロアリンク１３と補剛ブラケット１９とは、アーク溶接によって一体化させている。
なお、ロアブラケット３１の凹面（内側の底面）にロアスプリングシート１７を設置しており、このロアスプリングシート１７に下端を組み付けたコイルスプリング１５は、アッパブラケット３２に形成した開口部を介して上方に突出している。

図５は、補剛ブラケットの概略構成図である。
図中の（ａ）は、サスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略下方から見た斜視図である。
補剛ブラケット１９は、後側ロアリンク１３に向かって山折りとなる断面略Ｖ字型の鋼材からなる。補剛ブラケット１９は、サスペンションメンバ２との連結点（ブッシュ２４）側に延びる一端側挟持片６１と、前側ロアリンク１２との車幅方向内側の連結点（ブッシュ２８）側に延びる他端側挟持片６２と、を備える。

一端側挟持片６１及び他端側挟持片６２の高さ方向は、何れも後側ロアリンク１３における上下方向の厚みよりも大きく形成してある。一端側挟持片６１の一端側、及び他端側挟持片６２の他端側には、夫々、後側ロアリンク１３の外形に沿って抉った一端側係合縁６３、及び他端側係合縁６４を形状している。

一端側係合縁６３及び他端側係合縁６４は、夫々、ロアブラケット３１における接合方向外側の端面（下面）、及びアッパブラケット３２における接合方向外側の端面（上面）を含む後側ロアリンク１３の外周面に摺接する。したがって、補剛ブラケット１９は、ロアブラケット３１における接合方向外側の端面（下面）、及びアッパブラケット３２における接合方向外側の端面（上面）を挟持している。
なお、一端側挟持片６１には、アッパブラケット３２よりも上方の位置に、スタビライザやハイトセンサなどを取付け可能な取付け孔６５を形成してある。

《作用》
後側ロアリンク１３を単に中空構造にしただけでは、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等から荷重が入力されるとき、又は車輪１から旋回時の横力が入力されるときに、サスペンションリンクに応力集中が発生し、耐久性を低下させる可能性がある。
本実施形態では、後側ロアリンク１３をロアブラケット３１とアッパブラケット３２とを対向させて接合した中空構造にすると共に、これらロアブラケット３１及びアッパブラケット３２に対して双方を挟持する補剛ブラケット１９を連結している。

このように、ロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を補剛ブラケット１９によって挟持することで、後側ロアリンク１３全体の剛性を高め、荷重が入力されるときの応力を分散させることができる。したがって、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。
なお、各部品の形状、配置、数量などは、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。
以上より、後側ロアリンク１３が「サスペンションリンク」に対応し、ロアブラケット３１が「一方の躯体ブラケット」に対応し、アッパブラケット３２が「他方の躯体ブラケット」に対応する。

《効果》
（１）本実施形態のサスペンション構造によれば、後側ロアリンク１３を、一対のロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を対向させて接合した中空構造とする。そして、一対のロアブラケット３１及びアッパブラケット３２に対して双方を挟持する補剛ブラケット１９を連結する。
このように、ロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を補剛ブラケット１９によって挟持することで、後側ロアリンク１３全体の剛性を高め、荷重が入力されるときの応力を分散させることができる。したがって、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。

（２）補剛ブラケット１９により、ロアブラケット３１における接合方向外側の端面、及びアッパブラケット３２における接合方向外側の端面を挟持する。
このように、ロアブラケット３１の下面とアッパブラケット３２の上面とを補剛ブラケット１９で挟持することで、後側ロアリンク１３全体の剛性を高め、荷重が入力されるときの応力をより分散させることができる。したがって、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。

（３）本実施形態のサスペンションリンク成形方法によれば、一対のロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を対向させて接合した中空構造にする。そして、これら一対のロアブラケット３１及びアッパブラケット３２に対して双方を挟持する補剛ブラケット１９を連結する。
このように、ロアブラケット３１及びアッパブラケット３２を補剛ブラケット１９によって挟持することで、後側ロアリンク１３全体の剛性を高め、荷重が入力されるときの応力を分散させることができる。したがって、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。

《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態では、補剛ブラケット１９の取付け孔６５に対して、スタビライザ６６の一端を取付けるものである。
図６は、スタビライザを取付けたサスペンションの構成図である。
図中の（ａ）は、略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図である。
スタビライザ６６の一端は、スタビライザコンロッド６７を介して補剛ブラケット１９の取付け孔６５に連結してある。

《作用》
次に、スタビライザ６６を取付けた場合において、比較構造及び本実施形態の解析結果について説明する。
図７は、比較構造の解析結果を示す図である（略Ｖ字型ブラケット、ロール耐久性）。
ここでは、比較構造の一つとして、断面形状が略Ｖ字形の取付けブラケット６７を、アッパブラケット３２の上面に連結している構造を採用している。そして、取付けブラケット６７にスタビライザ６６の一端側を連結した場合に、このスタビライザ６６が機能するロール時の耐久性を解析している。なお、図中はスタビライザ６６を省略している。
ロール耐久性における解析の結果、アッパブラケット３２の上面に主に高応力が発生することが明らかとなった。

図８は、比較構造の解析結果を示す図である（略Ｖ字型ブラケット、複合耐久性）。
図中の（ａ）は、サスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）は前側ロアリンク１２を正面から見た図である。
ここでも、断面形状が略Ｖ字形の取付けブラケット６７を、アッパブラケット３２の上面に連結している構造を採用している。そして、取付けブラケット６７にスタビライザ６６の一端側を連結した場合に、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等から荷重が入力されるとき、又は車輪１から旋回時の横力が入力されるときの複合的な耐久性を解析している。なお、図中はスタビライザ６６を省略している。

複合耐久性における解析の結果、図８の（ｂ）に示すように、前側ロアリンク１２の両端側が相反する上下方向へ変位し、前側ロアリンク１２と後側ロアリンク１３とに捩れが発生すると、アッパブラケット３２に対する取付けブラケット６７の溶接部に主に高応力が発生することが明らかとなった。
図９は、比較構造の解析結果を示す図である（クランク型ブラケット、複合耐久性・ロール耐久性）。
図中の（ａ）は、車体前側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図である。

ここでは、断面形状がクランク型の取付けブラケット６８を、アッパブラケット３２の上面に連結している構造を採用している。そして、取付けブラケット６８にスタビライザ６６の一端側を連結した場合に、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等から荷重が入力されるとき、又は車輪１から旋回時の横力が入力されるときの複合的な耐久性と、スタビライザ６６が機能するロール時の耐久性とを解析している。なお、図中はスタビライザ６６を省略している。
複合耐久性及びロール耐久性における解析の結果、図９の（ａ）に示すように、前側ロアリンク１２と後側ロアリンク１３との捩れには有効であった。しかしながら、図９の（ｂ）に示すように、やはりアッパブラケット３２に対する取付けブラケット６７の溶接部に主に高応力が発生することが明らかとなった。

図１０は、本実施形態の解析結果を示す図である（複合耐久性）。
図中の（ａ）は、車体前側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略下方から見た斜視図である。
ここでは、補剛ブラケット１９にスタビライザ６６の一端側を連結した場合に、コイルスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ等から荷重が入力されるとき、又は車輪１から旋回時の横力が入力されるときの複合的な耐久性を解析している。なお、図中はスタビライザ６６を省略している。
複合耐久性における解析の結果、前述した取付けブラケット６７を採用した比較構造と比べて、応力を半減できることが明らかとなった。

図１１は、本実施形態の解析結果を示す図である（ロール耐久性）。
図中の（ａ）は、サスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略下方から見た斜視図である。
ここでも、補剛ブラケット１９を、アッパブラケット３２の上面に連結している構造を採用している。そして、補剛ブラケット１９にスタビライザ６６の一端側を連結した場合に、このスタビライザ６６が機能するロール時の耐久性を解析している。なお、図中はスタビライザ６６を省略している。
ロール耐久性における解析の結果、ロール耐久性は、前述した取付けブラケット６７を採用した比較構造と比べて、応力を半減できることが明らかとなった。

図１２は、本実施形態の応力分散について示す図である（ロール耐久性）。
図中の（ａ）は、サスペンションメンバ２側の略上方から見た斜視図であり、（ｂ）はサスペンションメンバ２側の略下方から見た斜視図である。
ここでも、図中はスタビライザ６６を省略している。
スタビライザ６６が機能するロール時には、スタビライザ６６からの入力によって補剛ブラケット１９を引きちぎる方向の剪断力が局所的に作用する。しかしながら、補剛ブラケット１９の面内変形により、主にロアブラケット３１の下面とアッパブラケット３２の上面へと、応力を分散させる。これにより、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。

《効果》
（１）補剛ブラケット１９の取付け孔６５には、スタビライザ６６の一端を連結する。
このように、スタビライザ６６の一端を連結する場合、補剛ブラケット１９には、スタビライザ６６によって局所的に引きちぎる方向の剪断力が作用するが、補剛ブラケット１９の面内変形により、応力を分散させることができる。したがって、後側ロアリンク１３の耐久性を向上させることができる。

《変形例》
本実施形態では、補剛ブラケット１９の取付け孔６５にスタビライザ６６の一端側を連結しているが、取付け可能であれば任意の部材を連結してもよい。例えば、ヘッドライトの光軸制御やエアサスペンションの車高制御等に用いられるハイトセンサ６９を連結してもよい。
図１３は、ハイトセンサを取付けたサスペンションの構成図である。
ハイトセンサ６９の一部は、連結ロッド７０を介して補剛ブラケット１９の取付け孔６５に連結してある。
このように、後側ブラケット１３の補剛目的で補剛ブラケット１９を連結しているが、この補剛ブラケット１９に取付けブラケットとしての機能を兼用してもよく、これによれば部品点数の増大を抑制することができる。

１ 車輪
２ サスペンションメンバ
１１ アクスルハウジング
１２ 前側ロアリンク
１３ 後側ロアリンク
１４ アッパリンク
１５ コイルスプリング
１６ 張出部
１７ ロアスプリングシート
１８ 湾曲部
１９ 補剛ブラケット
３１ ロアブラケット
３２ アッパブラケット
６１ 一端側挟持片
６２ 他端側挟持片６２
６３ 一端側係合縁
６４ 他端側係合縁６４
６５ 取付け孔６５
６６ スタビライザ
６７ 取付けブラケット
６８ 取付けブラケット
６９ ハイトセンサ
７０ 連結ロッド
ＸＡ コイル軸

Claims (4)

1. 車輪と車体とを揺動可能に連結するサスペンションリンクを備え、
   前記サスペンションリンクを、一対の躯体ブラケットを対向させて接合した中空構造とし、前記一対の躯体ブラケットに対して双方を挟持する補剛ブラケットを連結したことを特徴とするサスペンション構造。
2. 前記補剛ブラケットは、一方の前記躯体ブラケットにおける接合方向外側の端面、及び他方の前記躯体ブラケットにおける接合方向外側の端面を挟持することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション構造。
3. 前記補剛ブラケットにスタビライザの一端側を連結したことを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション構造。
4. 車輪と車体とを揺動可能に連結するサスペンションリンクを、一対の躯体ブラケットを対向させて接合した中空構造にすると共に、前記一対の躯体ブラケットに対して双方を挟持する補剛ブラケットを連結することを特徴とするサスペンションリンク形成方法。

Images