JP2013052740A - トーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及びトーションビーム式サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のサスペンションシステムとして用いられ、金属疲労を抑制可能なトーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及び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】左右一対のアームを有しピボット軸を介して車体に揺動可能に接続されたトーションビームと、前記トーションビームと車体とを連結するスプリングとを備え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左右のアームを連結するトーションビームであって、前記車体の幅方向と直交する断面において、前記車体の前後方向における前端及び後端間が上下方向のいずれかに突出する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面とされ、前記閉断面が前記前後方向に非対称に形成された応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃを備えていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、自動車にトーションビーム式サスペンション装置として搭載され、金属疲労を抑制可能なトーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及びトーションビーム式サスペンション装置に関する。

周知のように、自動車のサスペンションシステムとしてトーションビーム式サスペンション装置が広く普及している。
トーションビーム式サスペンション装置は、左右の車輪と対応して配置されそれぞれの車輪を回転自在に支持する左右一対のアームがトーションビームにより連結され、さらに、左右一対のスプリング受部がトーションビームの左右端近傍に接合されたトーションビームＡｓｓｙと、トーションビームと車体とを連結するスプリングと、アブソーバとを備え、トーションビームが車体の左右側から中央に伸びるピボット軸を介して車体と揺動可能に接続された構成とされている。

図１５は、従来のトーションビーム式サスペンション装置の一例であるＦＦ車のリアサスペンションシステムとして用いられるトーションビーム式リアサスペンション装置１００を示す図である。

トーションビーム式リアサスペンション装置１００は、図１５に示すように、トーションビームＡｓｓｙ１１０と、トーションビームＡｓｓｙ１１０の左右端に接合されたアーム１１１Ｌ、１１１Ｒと、トーションビーム１１２の左右端近傍に接合されたスプリング受部１１６Ｌ、１１６ＲからなるトーションビームＡｓｓｙ１１０と車体とスプリング受部１１６Ｌ、１１６Ｒに挟まれ、車体を支持するスプリング１２０と、アブソーバと１３０とを備えている。

トーションビームＡｓｓｙ１１０は、図１５、図１６に示すように、左右の車輪ＷＬ、ＷＲを回転自在に支持する左右一対のトレーリングアーム１１１Ｌ、１１１Ｒがトーションビーム１１２により連結され、さらに、左右一対のスプリング受部がトーションビーム１１２の左右端近傍に接合された構成とされ、トーションビームＡｓｓｙ１１０が車体の左右側から中央に伸びるピボット軸ＪＬ、ＪＲを介して車体と接続されることで、車体に対して左右の車輪ＷＬ、ＷＲが揺動可能とされている。また、トーションビームＡｓｓｙ１１０には、例えば、トーションビーム１１２を挟んでピボット軸ＪＬ、ＪＲと反対側に、スプリング１２０の一端側を支持するスプリング受部１１６Ｌ、１１６Ｒが形成されている。

トーションビーム１１２は、例えば、パイプをその軸線方向に沿って塑性加工され、トーションビーム１１２の長手方向と直交する閉断面が、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような接合部１１２Ｄから一定形状部１１２Ａに向かい略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面に形成されている。図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１６の矢視Ｗ−Ｗ、Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚと対応する閉断面を示している。

トーションビーム１１２の上記閉断面は、一定形状部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃと、左右のトレーリングアーム１１１Ｌ，１１１Ｒと接続される接合部１１２Ｄとを備えており、車体が路面から外力を受けた場合にトーションビーム１１２の主に捻れ剛性により車体のロール剛性を確保するように構成され、一定形状部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃは車体の前後方向に対称に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０６１７７号公報

しかしながら、トーションビームによる充分なロール剛性が確保されても、路面から受ける外力により、トーションビームには、車輪、アームを介して複雑な応力分布が発生し、車両の使用状況によりトーションビームの金属疲労が進展し易くなる場合がある。

そこで、発明者らがトーションビームの捻れ剛性と応力分布について鋭意研究した結果、車両の前後方向において、上下方向いずれかに突出して略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面とされたトーションビームに関して、突出側外面をなす第１壁部とくぼみ側外面をなす第２壁部により構成される閉断面を非対称とすることで、トーションビームに生じる応力分布を捻れ剛性と独立して効率的に制御可能であるとの知見を得た。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、自動車のサスペンションシステムとして用いられ、金属疲労を効率的に抑制可能なトーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及び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を目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、左右の車輪を回転自在に支持する左右一対のアームを有し車体の左右側から中央に伸びるピボット軸を介して前記車体に対して揺動可能に接続されたトーションビームＡｓｓｙと、前記トーションビームＡｓｓｙと車体とを連結し前記アームの揺動を復元するスプリングとを備え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左右のアームを連結するトーションビームであって、前記車体の幅方向と直交する断面において、前記車体の前後方向における前端及び後端間が上下方向のいずれかに突出する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面とされ、前記閉断面が前記前後方向に非対称に形成された応力緩和部を備えていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、トーションビームＡｓｓｙであって、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトーションビームを備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、トーションビーム式サスペンション装置であって、請求項６に記載のトーションビームを備えることを特徴とする。

この発明に係るトーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及びトーションビーム式サスペンション装置によれば、トーションビームが、上下方向のいずれかに突出する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面とされている場合に、閉断面が車体の前後方向に非対称に形成された応力緩和部を備えているので、トーションビームに発生する最大主応力の値をトーションビームの捻れ剛性と独立して制御することにより、最大主応力の値とトーションビームの剛性とを効率的に設定することができる。
その結果、所望のサスペンション性能を確保しつつトーションビームの最大主応力の値を小さくしてトーションビームに生じる金属疲労を効果的に低減することができる。
ここで、前端及び後端とは、トーションビームをトーションビームＡｓｓｙとして用いる場合における車体前後方の最前部及び最後部であり、必ずしも上下方向におけるトーションビームの底部（上下方向における頂部と反対側の部位）であることを要しない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトーションビームであって、前記応力緩和部は、前記略Ｖ字状又は略Ｕ字状の突出側外面をなす第１壁部とくぼみ側外面をなす第２壁部の前記前後方向における間隔が非対称に形成されていることを特徴とする。

この発明に係るトーションビームによれば、略Ｖ字状又は略Ｕ字状の突出側外面をなす第１壁部とくぼみ側外面をなす第２壁部の前記前後方向における間隔が非対称とされているので、トーションビームの剛性と最大主応力の値を効率的に制御することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のトーションビームであって、前記第１壁部と前記第２壁部の前記ピボット軸側の間隔が他方側よりも大きく形成されていることを特徴とする。

この発明に係るトーションビームによれば、第１壁部と第２壁部の間隔がピボット軸側のほうが他方側よりも大きく形成されているので、最大主応力の値が大きくなりやすいトーションビームのピボット軸側に大きく作用して応力を効率的に小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のトーションビームであって、前記トーションビーム式サスペンション装置がトーションビーム式リアサスペンション装置である場合に、前記第１壁部と前記第２壁部の前記車体前後方向における前側の間隔が後側よりも大きく形成されていることを特徴とする。

この発明に係るトーションビームによれば、トーションビーム式リアサスペンション装置において、ピボット軸がアームの車両前側に配置される場合に、第１壁部と第２壁部の間隔が車両前側のほうが後側よりも大きく形成されているので、断面係数がメジャー方向の値が大きくなりやすいトーションビームの前側に大きく作用して主応力を効率的に小さくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトーションビームであって、前記略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面における突出側外面とくぼみ側外面の少なくともいずれか一方の頂部が前記前後方向において非対称に形成されていることを特徴とする。

この発明に係るトーションビームによれば、略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面における突出側外面とくぼみ側外面の少なくともいずれか一方の頂部が前後方向において非対称に形成されているので、断面係数を大きく変化させて最大主応力の値を効率的に小さくすることができる。

この発明に係るトーションビーム、トーションビームＡｓｓｙ及びトーションビーム式サスペンション装置によれば、トーションビームに発生する最大主応力の値をトーションビームの剛性と独立して制御することができ、最大主応力の値とトーションビームの剛性とを効率的に設定することができる。その結果、トーションビームの金属疲労に対する強度が向上して耐久性を向上することができる。

本発明の第１の実施形態に係るトーションビーム式リアサスペンション装置の概略を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るトーションビームＡｓｓｙの概略を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るトーションビームＡｓｓｙの概略を示す上面図である。 第１の実施形態に係るトーションビームＡｓｓｙの概略を示す下面図である。 第１の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第１の実施形態に係るトーションビームの応力緩和部に含まれる閉断面の詳細を示す図である。 第１の実施形態に係るトーションビームの断面変化の概略を示す図である。 第１の実施形態に係るトーションビームＡｓｓｙの作用を説明する図である。 第２の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第３の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第４の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第５の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第６の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 第７の実施形態に係るトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。 従来のトーションビーム式サスペンション装置の一例を説明する図である。 従来のトーションビームＡｓｓｙの概略を示す図である。 従来のトーションビームＡｓｓｙを構成するトーションビームの概略断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１３の矢視Ｗ−Ｗ、Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚと対応している。

以下、図１から図８を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るトーションビーム式リアサスペンション装置（トーションビーム式サスペンション装置）の概略を示す図であり、符号１はトーションビーム式リアサスペンション装置を、符号１０はトーションビームＡｓｓｙを、符号１２はトーションビームを示している。なお、図に示した符号Ｆは車両の前方を、符号Ｒは後方を示している。

トーションビーム式リアサスペンション装置１は、図１に示すように、トーションビームＡｓｓｙ１０と、トーションビームＡｓｓｙ１０と車体とを連結するスプリング２０と、アブソーバと３０とを備え、トーションビームＡｓｓｙ１０は車体の左右側から少し前側中央に伸びるピボット軸ＪＬ、ＪＲを介して車体と接続され、車体に対して左右の車輪ＷＬ、ＷＲが揺動可能とされている。なお、ピボット軸ＪＬ、ＪＲの向きは、車体の前後方向と直交する構成であってもよい。

トーションビームＡｓｓｙ１０は、図１、図２に示すように、左右の車輪ＷＬ、ＷＲを回転自在に支持する左右一対のトレーリングアーム（アーム）１１Ｌ、１１Ｒと、トレーリングアーム１１Ｌとトレーリングアーム１１Ｒとを連結するトーションビーム１２と、スプリング２０を支持する左右一対のスプリング受部１６Ｌ、１６Ｒとを備えている。
また、トーションビーム１２を挟んでピボット軸ＪＬ、ＪＲの反対側には、スプリング２０の一端側を支持するスプリング受部１６Ｌ、１６Ｒが形成されている。また、緩衝装置であるアブソーバの一端側が、図示しない緩衝受部に接続されるようになっている。

第１の実施形態では、トーションビーム１２は、図３、図４、図５に示すように、上方を頂部とする略Ｖ字状とされており、例えば、パイプをその軸線方向に沿って塑性加工することにより形成されている。

また、トーションビーム１２は、その長手方向（車両の幅方向に相当）と直交する断面が、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような上方を頂部とし、従来のトーションビームと互換性を有するように車両側の外形形状が前後方向に対称な略Ｖ字状の閉断面に形成され、例えば、トーションビーム１２の略中央に位置する一定形状部１２Ａと、一定形状部１２Ａのトレーリングアーム１１Ｌ、１１Ｒ側に位置する、例えば、閉断面１２Ｂ、１２Ｃを含む応力緩和部（以下、応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃという）と、トレーリングアーム１１Ｌ、１１Ｒと接続される接続部１２Ｄとを備えている。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２の矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄと対応する閉断面を示している。

一定形状部１２Ａは、トーションビーム１２の長手方向と直交する断面が、例えば、図５（ａ）に示すように、略Ｖ字状の突出（上側）外面１３Ａをなす第１壁部１４とくぼみ（下側）外面１３Ｂをなす第２壁部１５の前後方向における間隔が車両前後方向に対称な一定形状の閉断面とされている。

応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃは、トーションビーム１２の長手方向と直交する閉断面が、例えば、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、略Ｖ字状の突出側外面１３Ａをなす第１壁部１４とくぼみ側外面１３Ｂをなす第２壁部１５により構成される間隔が、車両前側に大きく形成された前後方向に非対称な閉断面とされている。なお、上述のように、突出側外面１３Ａをなす第１壁部１４は、車両前後方向に対称に形成されている。

図６は、応力緩和部に含まれる閉断面１２Ｃ（以下、応力緩和部１２Ｃという）の詳細を説明する図である。
応力緩和部１２Ｃは、図６に示すように、上方に突出し、突出側外面１３Ａをなす第１壁部１４とくぼみ側壁部１３Ｂをなす第２壁部１５により囲まれた略Ｖ字状（又は略Ｕ字状）の閉断面とされており、第１壁部１４には頂部１４Ｔが形成され、第２壁部１５には頂部１５Ｔが形成されている。ここで、頂部とは、第１壁部１４、第２壁部１５の屈曲部により構成されている。
また、応力緩和部１２Ｃは、車両前後方向が長さＬに設定され、第１壁部１４と第２壁部１５は前方の間隔ＬＦが後方の間隔ＬＲよりも大きく形成されている。

ここで、第１壁部１４と第２壁部１５により構成される間隔は、車両前後方向における間隔、例えば、第１壁部１４と第２壁部１５のいずれかに直交する方向における平均的な間隔等を適用してもよく、車両前後方向に対称でない部分を含むこと、すなわち非対称であることを以って応力緩和部を構成してもよい。

接続部１２Ｄは、トーションビーム１２がトレーリングアーム１１Ｌ、１１Ｒと接続されるための形状であり、例えば、図５（ｄ）に示すように、トレーリングアーム１１Ｌ、１１Ｒの形状と接続可能な閉断面とされている。なお、接続部１２Ｄが非対称である場合には、トーションビーム１２の長手方向における接合部１２Ｄから所定の部位を除く範囲、例えば、一定形状部を構成する対称な閉断面に移行するために必要とされる、接続部１２Ｄの前後方向長さ（図６のＬに対応する長さ）の１．５倍とされる部位を除く範囲や塑性加工前のパイプの直径の１．５倍とされる部位を除く範囲を、応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃが設定可能な範囲としてもよい。なお、応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃが設定可能な範囲は、トーションビームの材質、形状等に基づいて、例えば、接合部１２ＤのＬまたは加工前のパイプの直径の１．６倍から２．０倍の範囲に設定される場合もある。

また、接続部１２Ｄから一定形状部１２Ａに移行する閉断面が非対称な部分を含む場合に、接続部１２Ｄから一定形状部１２Ａに移行する閉断面の非対称の度合い（例えば、前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）が、接続部１２Ｄから一定形状部１２Ａに漸次移行する場合の閉断面の非対称の度合いよりも大きく形成することにより応力緩和部を構成してもよい。

また、トーションビーム１２における閉断面は、図７に示すように、応力緩和部の（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）が、接合部１２Ｄから一定形状部１２Ａに向かい漸次変位し、応力緩和部１２Ｃ、１２Ｄを含む範囲（応力緩和部の範囲）は、接合部１２Ｄと一定形状部１２Ａの間に形成されている。

第１の実施形態において、トーションビーム１２の左右に設けられた応力緩和部の車両幅方向の長さは、それぞれ、トーションビームの車両幅方向の半長の４０%である。
なお、応力範囲について制限が設けることが、トーションビーム１２の剛性を一定の範囲に定めるうえで好適であり、さらに応力緩和の効果を十分得るうえでは、左右の応力緩和部の範囲は、トーションビーム１２の車両幅方向の半長の１０％以上とすることが好適である。
なお、サスペンションの性能設計上、許容されるのであれば、つまり、トーションビームの剛性を所定範囲に設定できる場合には、応力緩和部をトーションビームの全域に設けてもよい。この場合、応力緩和部の範囲が広くなり、断面変化を緩やかにすることができるので、トーションビームに発生する応力をより効率的に低減することが可能となる。

また、第１の実施形態において、応力緩和部の（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値は、最大で１．８である。この値が大きいほど、後述するように、トーションビームの応力緩和部の第２壁部１５の前方に発生する引張応力Ｓ１を低減することができ、疲労特性の向上を図れるが、トーションビーム１２の応力緩和部の第２壁部１５の後方に発生する引張応力Ｓ２が増加するため、（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値には最大の限界値が存在することが、発明者らの研究により判明した。また、応力緩和部の（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値が必要以上に大きいと、トーションビーム１２のプレス成形時おける成形性においても問題が生じる可能性が予想される。
上記の理由から、応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値は、効果を十分得るために１．１以上とするのが望ましく、効果の程度と成形性を考慮し、２．５以下とするのが望ましい。

次に、図８を参照して、第１の実施形態に係るトーションビーム１２の作用について説明する。
図８は、トーションビーム式リアサスペンション装置１のトーションビーム１２に発生する主応力のメジャー方向における値とその方向を示す図（下視図）である。
トーションビーム式トーションビーム式サスペンション装置１の右輪が上向きの力を受け上方に動く場合（左輪は相対的に下方に動く場合）、トーションビーム１２の第２壁部の右側前方において、図８に示すＦ１方向に大きな引張応力Ｓ１が生じ、トーションビーム１２の第２壁部の左側後方において、図８に示すＦ２方向にＳ１よりも小さい引張応力Ｓ２が生じる。また、トーションビームの第２壁部の右側後方、および、左側前方においては、圧縮応力Ｐ１、Ｐ２が生じる。
また、左輪が上向きの力を受け上方に動く場合（右輪は相対的に下方に動く場合）は、上記と左右反対の位置に同様の応力が生じる。

第１の実施形態に係るトーションビーム１２によれば、トーションビーム１２の応力緩和部の前側の第２壁部のＦ１方向の引張応力Ｓ１を大幅に低減することができる。これは、トーションビーム１２の応力緩和部の前側における第１壁部１４と第２壁部１５の間隔ＬＦを広く取っているため、応力緩和部前方の断面剛性が向上したことにより軽減されるためである。
トーションビーム１２の応力緩和部の第１壁部１４と第２壁部１５の間隔は、後方の間隔ＬＲが前方の間隔ＬＦに対して相対的に狭くなり断面剛性が低下するため、トーションビーム１２の応力緩和部の後側の第２壁部１５のＦ２方向の引張応力Ｓ２は増大するが、応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値を適正にとることで、引張応力Ｓ２を引張応力Ｓ１以下となるよう操作することができる。

第１の実施形態に係るトーションビーム１２、トーションビームＡｓｓｙ１０及びトーションビーム式リアサスペンション装置１によれば、トーションビーム１２が、上方向に突出する略Ｖ字状の閉断面とされている場合に、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前後方向における間隔が非対称に形成された応力緩和部１２Ｂ、１２Ｃを備えているので、トーションビーム１２に発生する応力をトーションビーム１２の剛性と独立して制御することができ、トーションビーム１２の捻れ剛性と最大主応力の値とを容易かつ効率的に設定することができる。また、第１の実施形態に係るトーションビーム１２は、第１壁部１４を従来のトーションビームと同様に前後に対称な断面形状を保持することにより、車両部品の空間的な取り合いを気にすることなく従来のトーションビーム式リアサスペンションに代えて用いることができる。

その結果、所望のサスペンション性能を確保しつつトーションビーム１２の最大主応力の値を小さくしてトーションビーム１２に生じる金属疲労を効果的に低減することができる。

次に、図９を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係るトーションビーム４２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビームの長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部４２Ａ、応力緩和部４２Ｂ，４２Ｃ、接合部４２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部４２Ｂ，４２Ｃは、第１壁部１４における頂部と第２壁部１５における頂部がともに車両前後方向後方に位置するとともに第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている。

第２の実施形態に係るトーションビーム４２によれば、車両側に位置する外形形状が、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性が得られない可能性が生じるが、一定形状部の断面形状を変化させることができ、第１の実施形態に比べトーションビーム４２の捻り剛性を抑制範囲が広がるため、応力緩和部をより広い範囲で設定することができ、大幅な応力低減効果を確保することができる。

次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態に係るトーションビーム５２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビームの長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部５２Ａ、応力緩和部５２Ｂ，５２Ｃ、接合部5２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部５２Ｂ，５２Ｃは、第１壁部１４における頂部が車両前後方向前方に位置して第２壁部１５における頂部が車両前後方向後方に位置するとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている。

第３の実施形態に係るトーションビーム５２によれば、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性が得られない可能性が生じるが、第１の実施形態に比べ第２壁部１５の断面形状が小さい範囲で変化されても、第１の実施形態と同等の応力低減ができるので成形性に優れる点で有利である。

次に、図１１を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態に係るトーションビーム６２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビームの長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部６２Ａ、応力緩和部６２Ｂ，６２Ｃ、接合部６２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部６２Ｂ，６２Ｃは、第１壁部１４における頂部が車両前後方向前方に位置して第２壁部１５は車両前後方向に対称に形成されて頂部が車両前後方向中央に位置するとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている。

第４の実施形態に係るトーションビーム６２によれば、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性が得られない可能性が生じるが、外側の第１壁部の形状を大きく操作きるため、第１の実施形態に比べて応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値を大きくでき、応力緩和部が狭くても同等の効果を得ることが可能になる。

次に、図１２を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態に係るトーションビーム７２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビーム１２の長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部７２Ａ、応力緩和部７２Ｂ，７２Ｃ、接合部７２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部７２Ｂ，７２Ｃは、第１壁部１４が車両前後方向に対称に形成され、第２壁部１５は頂部がトーションビームの幅方向の中央に位置（従来トーションビームと同様の場所に位置）するとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている点である。

第５の実施形態に係るトーションビーム７２によれば、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性を得ながら、応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値を大きくでき，第１の実施形態に比べて応力緩和部が狭くても同等の効果を得るとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の頂点がトーションビーム幅方向中心に位置することから第１の実施形態に比べて成形性を向上させることが可能になる。

次に、図１３を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。
第６の実施形態に係るトーションビーム８２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビーム１２の長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部８２Ａ、応力緩和部８２Ｂ，８２Ｃ、接合部８２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部８２Ｂ，８２Ｃは、第１壁部１４が頂部がトーションビームの幅方向の中央に位置して前方に膨出し、第２壁部１５は頂部がトーションビームの幅方向の中央に位置して車両前後方向に対称に形成されるとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている。

第６の実施形態に係るトーションビーム８２によれば、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性を得られない可能性があるが、応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値を大きくでき，第１の実施形態に比べて応力緩和部が狭くても同等の効果を得るとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の頂点がトーションビーム幅方向中心に位置することから第１の実施形態に比べて成形性を向上させることが可能になる。

次に、図１４を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。
第７の実施形態に係るトーションビーム９２が、第１の実施形態と異なるのは、トーションビーム１２の長手方向と直交する断面における一定形状部１２Ａ、応力緩和部１２Ｂ，１２Ｃ、接合部１２Ｄを含む閉断面に代えて、一定形状部９２Ａ、応力緩和部９２Ｂ，９２Ｃ、接合部９２Ｄを含む閉断面により構成されている点である。

応力緩和部９２Ｂ，９２Ｃは、第１壁部１４及び第２壁部１５における頂部が、ともに車両前後方向に対称な位置、すなわち、トーションビームの幅方向の中央に位置し、第１壁部１４は前方に膨出し、第２壁部１５は後方に膨出し、第１壁部１４と第２壁部１５の車両前方の間隔が後方の間隔よりも大きく形成されている点である。

第７の実施形態に係るトーションビーム７２によれば、従来のトーションビーム式サスペンションとの互換性を得られない可能性があるが、応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の値を大きくでき，第１の実施形態に比べて応力緩和部が狭くても同等の効果を得るとともに、第１壁部１４と第２壁部１５の頂点がトーションビーム幅方向中心に位置することから第１の実施形態に比べて成形性を向上させることが可能になる。

＜実施例＞
次に、この発明の実施例について説明する。
表１は、例えば、上方に頂部が形成された略Ｕ字状の閉断面を有するトーションビームを用いたシミュレーション結果を従来のトーションビームである比較例に対する比で示す表である。トーションビームの概寸は、長手方向長さ１０００ｍｍ、長手方向中心における幅９５ｍｍ、長手方向中心における高さ５５ｍｍである。

比較例は、前後方向に対称に形成されたトーションビームによるものである。
実施例１は、第１の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側２００ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例２は第２の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側４００ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例３は第３の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側２００ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例４は第４の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側１５０ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例５は第５の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側１５０ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例６は第６の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側１５０ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
実施例７は第７の実施形態に係る実施例で応力緩和部の範囲がトーションビーム長手方向に片側１５０ｍｍであり応力緩和部における（前方の間隔ＬＦ／後方の間隔ＬＲ）の最大値が１．８のトーションビームによるものである。
なお、左右の車輪に対して、５０００Ｎの外力を印加して左右の車輪の高さ差が１４０ｍｍの変位を与えた結果である。

であった。
なお、成形性は、ＦＥＭによる成形解析結果による第１壁部１４と第２壁部１５の頂点の幅方向および高さ方向の位置精度で判断するものとし、第１壁部１４と第２壁部１５の頂点の幅方向および高さ方向の位置精度が、設定に対して２ｍｍを超える場合を△、１ｍｍを超え２ｍｍ以下である場合を○、１ｍｍ以下である場合を◎とした。

以上のように、実施例２では、最大主応力の値が１０％低減され、捻れ剛性がほぼ同等とされることが判明した。
また、実施例７では、成形性は従来トーションビームと同等で、最大主応力の値が６％低減され、捻れ剛性がほぼ同等とされることが判明した。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、頂部が上方に形成された略Ｖ字状のトーションビーム１２、４２、５２、６２、７２、８２、９２について説明したが、頂部が下方に形成された構成としてもよい。また、略Ｖ字状の閉断面に代えて、略Ｕ字状の閉断面を有する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、応力緩和部が、一定形状部１２Ａ、４２Ａ、５２Ａ、６２Ａ、７２Ａ、８２Ａ、９２Ａと接続部１２Ｄ、４２Ｄ、５２Ｄ、６２Ｄ、７２Ｄ、８２Ｄ、９２Ｄの間に形成され、一定形状部１２Ａ、４２Ａ、５２Ａ、６２Ａ、７２Ａ、８２Ａ、９２Ａから接続部１２Ｄ、４２Ｄ、５２Ｄ、６２Ｄ、７２Ｄ、８２Ｄ、９２Ｄに漸次変形される場合について説明したが、応力緩和部をトーションビーム長手方向におけるどの位置に配置するか、又一定形状部１２Ａ、４２Ａ、５２Ａ、６２Ａ、７２Ａ、８２Ａ、９２Ａ及び接続部１２Ｄ、４２Ｄ、５２Ｄ、６２Ｄ、７２Ｄ、８２Ｄ、９２Ｄに対してどのように変形させるかは、任意に設定することができる。

また、トーションビーム１２、４２、５２、６２、７２、８２、９２の長手方向と直交する閉断面の頂部を上方と下方のいずれに配置するか、又頂部を車両の前後方向及び上下方向のいずれの方向にどれだけ変位させるかは任意に設定することができる。

また、上記実施の形態においては、トーションビーム式サスペンション装置がトーションビーム式リアサスペンション装置１である場合について説明したが、例えば、リーディングアーム式サスペンション装置に適用してもよい。

トーションビーム式サスペンション装置を構成するトーションビームの金属疲労が抑制されて、トーションビーム式サスペンション装置の疲労強度が向上されるので、産業上利用可能である。

１ トーションビーム式リアサスペンション装置（トーションビーム式サスペンション装置）
ＪＬ、ＪＲ ピボット軸
ＷＬ、ＷＲ 車輪
１０ トーションビーム
１１Ｌ、１１Ｒ トレーリングアーム（アーム）
１２、４２、５２、６２、７２、８２、９２ トーションビーム
１２Ｂ、４２Ｂ、５２Ｂ、６２Ｂ、７２Ｂ、８２Ｂ、９２Ｂ、１２Ｃ、４２Ｃ、５２Ｃ、６２Ｃ、７２Ｃ、８２Ｃ、９２Ｃ 応力緩和部
１３Ａ 突出側外面
１３Ｂ くぼみ側外面
１４ 第１壁部
１５ 第２壁部

Claims (7)

1. 左右の車輪を回転自在に支持する左右一対のアームを有し車体の左右側から中央に伸びるピボット軸を介して前記車体に対して揺動可能に接続されたトーションビームと、前記トーションビームと車体とを連結し前記アームの揺動を復元するスプリングとを備え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左右のアームを連結するトーションビームであって、
   前記車体の幅方向と直交する断面において、前記車体の前後方向における前端及び後端間が上下方向のいずれかに突出する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面とされ、前記閉断面が前記前後方向に非対称に形成された応力緩和部を備えていることを特徴とするトーションビーム。
2. 請求項１に記載のトーションビームであって、
   前記応力緩和部は、
   前記略Ｖ字状又は略Ｕ字状の突出側外面をなす第１壁部とくぼみ側外面をなす第２壁部の前記前後方向における間隔が非対称に形成されていることを特徴とするトーションビーム。
3. 請求項２に記載のトーションビームであって、
   前記第１壁部と前記第２壁部の前記ピボット軸側の間隔が他方側よりも大きく形成されていることを特徴とするトーションビーム。
4. 請求項２に記載のトーションビームであって、
   前記トーションビーム式サスペンション装置がトーションビーム式リアサスペンション装置である場合に、
   前記第１壁部と前記第２壁部の前記車体前後方向における前側の間隔が後側よりも大きく形成されていることを特徴とするトーションビーム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトーションビームであって、
   前記略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面における突出側外面とくぼみ側外面の少なくともいずれか一方の頂部が前記前後方向において非対称に形成されていることを特徴とするトーションビーム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトーションビームを備えることを特徴とするトーションビームＡｓｓｙ。
7. 請求項６に記載のトーションビームＡｓｓｙを備え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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