JP2013244776A

JP2013244776A - トレーリングアーム

Info

Publication number: JP2013244776A
Application number: JP2012118272A
Authority: JP
Inventors: Kohei Shintani; 浩平新谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: JP5737223B2

Abstract

【課題】重量増加やコスト増加を伴うことなく座屈強度を向上することができるトレーリングアームを提供する。
【解決手段】トレーリングアーム１８は、車両前後方向に延在する板状本体部２０の先端側が車体側に接続され、後端側が車輪を支持するキャリア１２に接続される。板状本体部２０は、キャリア１２に接続される後端側に車両幅方向外側に突出する湾曲部２４を有する。湾曲部２４は、板状本体部２０の上下のエッジ部分２０ｂ，２０ｃの少なくとも一方に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トレーリングアーム、特に座屈強度を向上させたトレーリングアームの構造に関する。

従来、トレーリングアームを備えるリアサスペンションが知られている。特許文献１には、板状部材をプレス加工して形成したトレーリングアームの後端が車輪を回転自在に支持するホイールサポートに取り付けられ、先端が車体に揺動自在に取り付けられたトレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンションが開示されている。また、同様なトレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンションが特許文献２にも開示されている。

特開２００７−０８３７７３号公報特開平０５−１０４９２１号公報

上述したトレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンションは、いずれも構造上、車輪とホイールサポートとの締結部が、トレーリングアームの先端の車体との接続部より後方にあり、かつ車幅方向外側に位置する。つまり、車輪の締結部がトレーリングアームの接続部の外側にオフセット配置されることになる。ここで、例えば、車両が後進走行しているときに車輪止めや縁石等に接触したり乗り上げたりして、衝撃力が車輪に加えられた場合を考える。この場合、車輪を車両前方向へ押しやる圧縮力と共に車輪を外側から内側に曲げ入れるような曲げ入力が同時に付与される。そのため、大きな衝撃力が車輪を介して入力された場合、その圧縮力および曲げ入力が車両前後方向に延在するトレーリングアームにも付与される。その結果、板状部材であるトレーリングアームが座屈してしまうおそれがあった。特に、トレーリングアームが曲げ入力による応力を受けている場合、トレーリングアーム自体が撓み易い状態となるので、車両前方向への圧縮力に抗する座屈強度が低下してしまい、結果的にトレーリングアームが座屈し易くなる。そのため、トレーリングアームの座屈を回避するために一般的には、板厚の増加やリブやブラケットのような補強材を設ける等の対策が行われていた。しかし、このような対策は、トレーリングアームの重量増加やコスト増加を招いてしまい、別途対策が望まれていた。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重量増加やコスト増加を伴うことなく座屈強度を向上することのできるトレーリングアームを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のトレーリングアームは、車両前後方向に延在する板状本体部の先端側が車体側に接続されると共に後端側が車輪を支持するキャリアに接続されるトレーリングアームであって、前記板状本体部は、前記後端側に車両幅方向外側に突出する突出部を有する。

この態様によると、車両幅方向外側に突出する突出部の存在により、車輪側から入力される力である曲げ入力と圧縮力のうち曲げ入力に対する抗力が向上する。つまり、曲げ入力が突出部の突出が少なくするように変形させることに利用される。すなわち、突出部は、曲げ入力がトレーリングアームの座屈を助長するように作用することを抑制する。その結果、車両前方向への圧縮力への抗力が向上し、トレーリングアーム全体としての座屈強度が向上できる。

前記突出部は、車両幅方向外側に湾曲する湾曲部であってもよい。この態様によれば、曲げ入力の作用力が突出形状の一部に集中することを抑制し、曲げ入力がトレーリングアームの座屈を助長するように作用することを効率的に抑制する。

前記突出部は、前記板状本体部の上下のエッジ部分の少なくとも一方に形成されていてもよい。この態様によれば、トレーリングアームの一部であるエッジ部分を突出させるだけでよく、突出部分の成形が容易になる。

本発明によれば、重量増加やコスト増加を伴うことなく座屈強度が向上したトレーリングアームを提供できる。

実施の形態に係るトレーリングアームを含むトレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンションの概略部分斜視図である。実施の形態に係るトレーリングアームに外力が付加された場合の動作を説明するための説明図である。実施の形態に係るトレーリングアームの概略上面図である。実施の形態に係るトレーリングアームの部分斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）に係るトレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンション（以下、単にリアサスペンションと呼ぶ）１０の概略部分斜視図である。

リアサスペンション１０は、後輪を装着支持するキャリア１２と、不図示の車体側であるサスペンションメンバに接続されるアッパーアーム１４およびロアアーム１６、トレーリングアーム１８を主な部品として含んでいる。なお、図１の場合、右リア部分のみを図示しており、対称な構造のキャリア１２、アッパーアーム１４、ロアアーム１６、トレーリングアーム１８が左リア部分にも配置されている。

キャリア１２は、車輪を支持するハブや車輪に一体化されたブレーキ摺動部材を含んでいる。ブレーキ装置が、ディスクブレーキ装置の場合、ブレーキ摺動部材はハブと共に回転するディスクロータとして構成され、不図示のキャリパに含まれるブレーキパッドがディスクロータを押圧挟持することで、車輪を減速または停止させる。

キャリア１２の上側には、アッパーアーム取付部が形成され、車幅方向内側に延びるアッパーアーム１４の車幅方向外側端部が揺動自在に接続されている。また、アッパーアーム１４の車幅方向内側端部は、不図示のサスペンションメンバに揺動自在に接続されている。同様に、キャリア１２の下側には、ロアアーム取付部が形成され、車幅方向内側に延びるロアアーム１６の車幅方向外側端部が揺動自在に接続されている。また、ロアアーム１６の車幅方向内側端部は、不図示のサスペンションメンバに揺動自在に接続されている。したがって、アッパーアーム１４およびロアアーム１６で、キャリア１２を車両に対し上下動可能にリンク連結して車幅方向に支持する。なお、キャリア１２には、ショックアブソーバが接続され、車体上下方向に弾性支持され、車体の上下振動を減衰させている。

トレーリングアーム１８は、板状金属材料をプレス加工等により成形した板状本体部２０を車両前後方向Ａ、Ｂに延在させる姿勢でキャリア１２に接続される。板状本体部２０の先端側（矢印Ａの矢側：車両前方側）には、車体側と接続されるアーム接続穴部２０ａが形成されている。アーム接続穴部２０ａには、ゴム材等で形成されたブッシュが装着され、路面からの突き上げ入力を吸収しつつ、トレーリングアーム１８を揺動自在に車両側に接続している。板状本体部２０の後端側（矢印Ｂの矢側：車両後方側）は、キャリア１２に接続固定されている。このように、トレーリングアーム１８は、リアの車輪から入力される車両前後方向の力を受ける働きをする。

図２は、トレーリングアーム１８に外力が付加された場合の動作を説明するための説明図である。
図２に示すように、トレーリングアーム式ダブルウイッシュボーン型のリアサスペンション１０の場合、その構造上、車輪とキャリア１２との締結部Ｎが、トレーリングアーム１８の先端であるアーム接続穴部２０ａにおける車体との接続部Ｍより後方にあり、かつ車幅方向外側（矢印Ｃの矢側）に位置する。つまり、車輪の締結部Ｎがトレーリングアームの接続部Ｍの外側にオフセット配置されることになる。ここで、例えば、車両が後進走行しているときに車輪止めや縁石等の路面突出物に接触したり乗り上げたりした場合を考えると、その際に衝撃力が車輪に加えられる。この場合、車輪を車両前方向（矢印Ａ方向）へ押しやる圧縮力Ｐと、車輪を外側から内側に曲げ入れるような曲げ入力Ｑが同時にトレーリングアーム１８に付与される。つまり、トレーリングアーム１８のキャリア１２側の端部が、圧縮力Ｐと曲げ入力Ｑを受けることになる。

トレーリングアーム１８のような板状部材の場合、車両前方向（矢印Ａ方向）の圧縮力に対する座屈強度は一般的に強い。しかし、図２に示すように、圧縮力Ｐと共に曲げ入力Ｑが作用する場合、トレーリングアーム１８は車両内側に撓むような力を曲げ入力Ｑによって受けた状態で圧縮力Ｐを受けることになる。この場合、曲げ入力Ｑが付与されない場合に比べ、トレーリングアーム１８が車両内側に凹むように撓みやすくなる。つまり、圧縮力Ｐを受けた際に座屈し易くなる。このような圧縮力Ｐおよび曲げ入力Ｑの付与に対する座屈を防止するには、トレーリングアーム１８の板厚を厚くしたり、座屈防止のためのリブやブラケット等の補強部品の使用が考えられる。しかし、このような対策は、トレーリングアーム１８の重量増加を伴い、車両軽量化の妨げると共に、コスト増加の原因になり好ましくない。

そこで、本実施形態のトレーリングアーム１８は、その形状の一部を変更することによって、板厚の増加等を伴うことなく曲げ入力Ｑに対する対抗機能を向上させて、圧縮力Ｐと曲げ入力Ｑが同時に付与された場合でも座屈し難くしている。具体的には、板状本体部２０の後端側、すなわちキャリア１２との接続側に近い部分に、車両幅方向外側へ突出するような突出部を形成している。

具体的な形状を図１、図３、図４を用いて説明する。図３は、本実施形態のトレーリングアーム１８の板状本体部２０の部分上面図であり、図４は、トレーリングアーム１８の板状本体部２０の上端側の部分斜視図である。なお、図３、図４は、トレーリングアーム１８の形状を説明するために、突出部等を誇張表現した概略図である。また、本実施形態では、後述するように曲げ入力Ｑがトレーリングアームの座屈を助長するように作用することを抑制する機能を効果的に実現する形状の一例として、突出部を湾曲形状としている場合を説明する。

前述したように、トレーリングアーム１８は、板状金属材料をプレス加工等により成形したものである。そして、各図に示すように、板状本体部２０のアーム接続穴部２０ａ側には、車両内側に折り返されたフランジ部２２が形成されている。このフランジ部２２は、板状本体部２０の上下のエッジ部において車両前後方向の中間位置近傍まで形成されている。このフランジ部２２を形成することにより板状本体部２０の剛性を向上させている。なお、板状本体部２０の剛性が十分に確保できる場合は、フランジ部２２を省略してもよい。また、フランジ部２２を板状本体部２０の上下のエッジのいずれか一方に形成するようにしてもよい。いずれの場合も、プレス加工の工程数の削減が可能であると共に、トレーリングアーム１８の形状がシンプル化されるので、他の部品と干渉する可能性が低減され、車両構成部品の設計自由度の向上や部品レイアウトの自由度の向上に寄与できる。

一方、板状本体部２０におけるキャリア１２との接続側には、車両幅方向外側（矢印Ｃ方向）へ突出するような突出部の一例として湾曲部２４が形成されている。この湾曲部２４は、例えば球体曲面の一部を含むような形状であり、プレス加工の際には、例えば、球体表面の一部、例えば１／４球体表面を含むような金型を用いて成形することができる。なお、ここでいう球体は完全な形状の球体である必要はなく、上下方向より車両前後方向が長い偏平した曲面を有するものでもよい。また、湾曲部２４は、板状本体部２０の上下のエッジ部分２０ｂ、２０ｃの近傍に形成することが望ましいが、後述するような曲げ入力Ｑに対する対抗機能が十分に得られる場合には、いずれか一方のエッジ部に形成するのみでもよい。湾曲部２４の形成をいずれか一方にすることにより、フランジ部２２と同様に、プレス加工の工程数の削減が可能になる。また、トレーリングアーム１８の形状がシンプル化されるので、他の部品と干渉する可能性が低減され、車両構成部品の設計自由度の向上や部品レイアウトの自由度の向上に寄与できる。

ここで、湾曲部２４の機能について説明する。
前述したように、車両が後進走行しているときに車輪止めや縁石等の路面突出物に接触したり乗り上げたりした場合に、圧縮力Ｐと曲げ入力Ｑが同時にトレーリングアーム１８に付与されることになる。この場合、曲げ入力Ｑのエネルギは、湾曲部２４を湾曲の突出方向とは逆方向に変形させようとすることに利用される。言い換えれば、湾曲部２４は、曲げ入力Ｑを板状本体部２０が圧縮力Ｐの入力に抗しにくい形状、すなわち、板状本体部２０を座屈し易い形状に変形させてしまう入力から、板状本体部２０が圧縮力Ｐの入力に抗しやすい形状、つまり、車両前方向に沿う形状に復元させる入力に変換する機能（対抗機能）を有する。つまり、湾曲部２４は、圧縮力Ｐと曲げ入力Ｑが付与されるにも拘わらず、トレーリングアーム１８に圧縮力Ｐのみが入力される状態に近づけるか同じ状態にすることを可能にする。その結果、曲げ入力Ｑの入力に抗するためにトレーリングアーム１８の板状本体部２０の肉厚を現状の状態より厚くしたり、リブやブラケット等の補強材を新たに設ける必要がなくなる。したがって、トレーリングアーム１８全体としての重量増加やコスト増加を伴うことなく、トレーリングアーム１８の座屈強度を向上できる。

なお、湾曲部２４の形成位置やその形成範囲、湾曲程度は、板状本体部２０に圧縮力Ｐに抗するための車両前後方向に延在する平面部分、がエッジ部２０ｂとエッジ部２０ｃの間の領域に形成できれば適宜変更してもよい。湾曲部２４の形成位置やその形成範囲、湾曲程度は、例えば図２における締結部Ｎと接続部Ｍのオフセットの量や板状本体部２０の板厚で定まる座屈強度や剛性、および想定される圧縮力Ｐや曲げ入力Ｑの大きさ等に基づいて、予め試験等により決定することができる。なお、曲げ入力Ｑによる応力が集中する部分に湾曲部２４の車両前後方向の中心が来るようにしてもよい。この場合、曲げ入力Ｑのエネルギによる湾曲部２４の変形を効率的に行える。つまり、曲げ入力Ｑのエネルギを効果的にキャンセルできる。

また、各図に示すトレーリングアーム１８は、説明を簡略化するために、板状の板状本体部２０に湾曲部２４およびフランジ部２２を形成した基本形状として説明したが、板状本体部２０の基本形状は適宜変更できる。例えば、板状本体部２０の断面を「コ」の字形状として、「コ」の字のフランジ部分に湾曲部２４を設けてもよい。また必要に応じて「コ」の字のフランジ部分に、第２のフランジとしてフランジ部２２を形成してもよい。このような断面「コ」の字形状を採用することにより、座屈強度や剛性を維持したまま板状本体部２０の板厚低減が可能になり、トレーリングアーム１８の軽量化に寄与できる。

上述した実施形態では、突出部の一例として湾曲部２４を用いる例を説明した。突出部が湾曲形状の場合、曲げ入力Ｑの作用力が突出形状の一部に集中することを抑制し、曲げ入力Ｑを湾曲面に沿って拡散し易くして、曲げ入力Ｑがトレーリングアームの座屈を助長するように作用することを効率的に抑制することができる。また、湾曲形状とすることで、フランジ部２２から徐々に突出具合を大きくすることが可能となり、加工するときの応力集中を回避しつつ、連続性を有する滑らかな形状とすることができる。他の実施例においては、突出部の形状は、曲げ入力Ｑがトレーリングアームの座屈を助長するように作用することを抑制する形状であれば、適宜変更可能である。例えば、矩形の突出部としてもよいし、三角形状の突出部としてもよい。この場合、トレーリングアームの加工が容易となり加工コストの低減に寄与できる。

以上、本発明を上述の実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態や変形例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。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リアサスペンション、１２キャリア、１４アッパーアーム、１６ロアアーム、１８トレーリングアーム、２０板状本体部、Ｐ圧縮力、Ｑ曲げ入力、２４湾曲部。

Claims

車両前後方向に延在する板状本体部の先端側が車体側に接続されると共に後端側が車輪を支持するキャリアに接続されるトレーリングアームであって、
前記板状本体部は、前記後端側に車両幅方向外側に突出する突出部を有することを特徴とするトレーリングアーム。
前記突出部は、車両幅方向外側に湾曲する湾曲部であることを特徴とする請求項１記載のトレーリングアーム。
前記突出部は、前記板状本体部の上下のエッジ部分の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトレーリングアーム。