JP2013256142A - Torsion beam joining structure of torsion beam type suspension - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トーションビーム式サスペンションを構成するトーションビームのトレーリングアームへの接合構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for joining a torsion beam constituting a torsion beam suspension to a trailing arm.
近年、車両に対しては燃費向上のために軽量化の要求が高まっており、サスペンションとして、部品点数が少なくて省スペース化、低コスト化、軽量化等の点で有利なトーションビーム式サスペンションを採用する車両が増えつつある。 In recent years, there has been an increasing demand for weight reduction for vehicles in order to improve fuel efficiency. As a suspension, a torsion beam suspension is used which is advantageous in terms of space saving, cost reduction, weight reduction, etc. due to the small number of parts. The number of vehicles is increasing.
斯かるトーションビーム式サスペンションは、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビームを備えるものであって、各トレーリングアームに支持された左右の車輪相互間の上下方向の相対変位(逆方向の上下動)をトーションビームの捩り反力によって規制する機能を果たす。 Such a torsion beam suspension includes a pair of left and right trailing arms arranged in the front-rear direction on both sides of the vehicle, and a torsion beam having an open cross-sectional shape arranged in the vehicle width direction and connecting the trailing arms. The vertical displacement (reverse vertical movement) between the left and right wheels supported by each trailing arm is controlled by the torsional reaction force of the torsion beam.
ところで、トーションビームの左右両端部は左右の各トレーリングアームに溶接によって接合されているが、車両走行中におけるトレーリングアームの動き(車輪からの入力による動き)に伴って該トーションビームのトレーリングアームへの接合部には応力が集中する。このため、トレーリングアームには高い接合強度が要求される。 By the way, the left and right ends of the torsion beam are joined to the left and right trailing arms by welding, but the torsion beam moves to the trailing arm along with the movement of the trailing arm during movement of the vehicle (movement from the wheels). Stress concentrates at the joints. For this reason, a high joining strength is required for the trailing arm.
一般にトーションビームは、U字状やV字状の開断面形状に成形されているが、この断面形状が該トーションビームの長手方向全長に亘って続く場合には、その左右両端部の溶接の周長が短くなって必要な接合強度を確保することができない。 In general, a torsion beam is formed in an U-shaped or V-shaped open cross-sectional shape. If this cross-sectional shape continues over the entire length in the longitudinal direction of the torsion beam, the circumferential length of welding at the left and right end portions thereof is It becomes shorter and the required bonding strength cannot be ensured.
そこで、特許文献1には、トーションビームの長手方向中央部の横断面形状をU字状又はV字状とし、左右の接合端面は環状横断面形状とし、中央部と左右の接合端面との間の部位を横断面形状が連続的に変化する断面除変部とする構成が提案されている。 Therefore, in Patent Document 1, the cross-sectional shape of the central portion in the longitudinal direction of the torsion beam is U-shaped or V-shaped, the left and right joint end surfaces are annular cross-sectional shapes, and the center portion and the left and right joint end surfaces are between. The structure which makes a site | part the cross-sectional change part from which a cross-sectional shape changes continuously is proposed.
他方、従来の鋼板製のトーションビームは、捩りや曲げ変形に耐えるよう板厚が厚く、重量の大きなものであった。トーションビームに必要な捩り剛性や曲げ剛性を確保しつつ板厚を薄くして軽量化を図る手段として、例えば、特許文献2,3には、横断面U字状又はV字状のトーションビームの開口端縁を内側又は外側に折り返したループ部を形成し、このループ部の端縁を溶接によって接合する構成が提案されている。
On the other hand, a conventional steel plate torsion beam has a large plate thickness and a large weight so as to withstand twisting and bending deformation. As means for reducing the thickness by securing the torsional rigidity and bending rigidity necessary for the torsion beam, for example,
しかしながら、特許文献1において提案されているようにトーションビームに断面形状の異なる部位を複数設けることは製造的に困難な点が多く、製造コストが高くなってしまうという問題がある。 However, as proposed in Patent Document 1, it is difficult to provide a plurality of portions having different cross-sectional shapes in the torsion beam, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
又、特許文献2,3において提案されている構成では、トーションビームの左右両端部を各トレーリングアームに接合する際、トーションビームのループ部の溶接が困難であるために溶接が途切れ、応力集中が発生し易くなるという問題がある。
In the configurations proposed in
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、生産性の向上とトーションビームの接合強度の向上を図ることができるトーションビーム式サスペンションのトーションビーム接合構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a torsion beam joining structure for a torsion beam suspension capable of improving productivity and joining strength of a torsion beam.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンションの前記トーションビームの前記各トレーリングアームへの接合構造として、前記トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cross-sectional shape that connects a pair of left and right trailing arms arranged in the front-rear direction on both sides of the vehicle and the trailing arms arranged in the vehicle width direction. A torsion beam suspension comprising a torsion beam is characterized in that a thick part is formed at the open end edge of the torsion beam as a joining structure of the torsion beam to each trailing arm.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記トーションビームを軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the torsion beam is composed of a light alloy extruded material or a light alloy casting.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記トレーリングアームを軽合金の鋳造品で構成し、その内側に、前記トーションビームの接合端部内に嵌合する嵌合凸部を形成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the trailing arm is formed of a light alloy casting, and a fitting convex portion is formed on the inner side of the trailing arm so as to be fitted into the joining end portion of the torsion beam. It is characterized by that.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記トーションビームの接合端部と前記トレーリングアームの嵌合凸部とを摩擦攪拌接合によって接合することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the joining end portion of the torsion beam and the fitting convex portion of the trailing arm are joined by friction stir welding.
請求項1記載の発明によれば、トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成して厚肉部によって開放端縁を補強したため、該トーションビームの開放端縁をトレーリングアームにトーションビームの外側からの溶接等によって接合することができ、トーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。そして、トーションビームの厚肉部によって当該トーションビームの剛性を高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the thick portion is formed on the open end edge of the torsion beam and the open end edge is reinforced by the thick portion, the open end edge of the torsion beam is connected to the trailing arm from the outside of the torsion beam. It can be joined by welding or the like, and the productivity of the torsion beam suspension is increased. And the rigidity of the torsion beam can be increased by the thick part of the torsion beam.
又、トーションビームとトレーリングアームとの接合部に未接合部が生じないために両者の接合強度が高められるとともに、捩りと曲げに対してトーションビームの全体を使用することができ、トーションビーム式サスペンションの捩り剛性と曲げ剛性を高めつつ、その軽量化を図ることができる。 In addition, since there is no unjoined portion at the joint between the torsion beam and the trailing arm, the joint strength between the two is increased, and the entire torsion beam can be used for torsion and bending. The weight can be reduced while increasing the rigidity and bending rigidity.
請求項2記載の発明によれば、トーションビームを軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成したため、該トーションビームの開放端縁に厚肉部を容易に形成することができる。又、トーションビームの開放端縁以外の箇所にも厚肉部を容易に形成することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the torsion beam is made of a light alloy extruded material or a light alloy casting, a thick portion can be easily formed on the open end edge of the torsion beam. Moreover, a thick part can be easily formed in places other than the open end edge of the torsion beam.
請求項3記載の発明によれば、トレーリングアームに形成された嵌合凸によってトーションビームを位置決めすることができるためにトーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。 According to the third aspect of the present invention, the torsion beam can be positioned by the fitting projection formed on the trailing arm, so that the productivity of the torsion beam type suspension is enhanced.
更に、トレーリングアームの嵌合凸部をトーションビームの接合端部内に嵌合させることによって、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度が高められる。そして、トーションビームとトレーリングアームとは軽合金同士の接合となるため、両者が容易に接合されるとともに、トーションビーム式サスペンションの軽量化が図られる。 Furthermore, the fitting strength between the torsion beam and the trailing arm is increased by fitting the fitting convex portion of the trailing arm into the joining end portion of the torsion beam. Since the torsion beam and the trailing arm are joined together by light alloys, they can be easily joined together, and the weight of the torsion beam suspension can be reduced.
請求項4記載の発明によれば、摩擦攪拌接合(FSW)によってトーションビームの厚肉部に対しても強固な接合が可能となり、溶け込み深さの深い高強度の接合が可能となる。又、トーションビームの裏側(内側)にトレーリングアームの嵌合凸部が入り込んでいるため、該嵌合凸部が摩擦攪拌接合の荷重受けとして機能し、荷重受けを別途設けることなくトーションビームとトレーリングアームとを摩擦攪拌接合によって接合することができ、トーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to strongly bond even the thick part of the torsion beam by friction stir welding (FSW), and high-strength bonding with a deep penetration depth is possible. In addition, since the fitting convex part of the trailing arm is inserted into the back side (inside) of the torsion beam, the fitting convex part functions as a load receiver for friction stir welding, and the torsion beam and the trailing member are not provided separately. The arm can be joined by friction stir welding, and the productivity of the torsion beam suspension is enhanced.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る接合構造を備えるトーションビーム式サスペンションの斜視図であり、図示のトーションビーム式サスペンション1は、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアーム2と、車幅方向に配されて前記トレーリングアーム2を連結する開断面形状を有するトーションビーム3を含んで構成されている。
FIG. 1 is a perspective view of a torsion beam type suspension 1 having a joint structure according to the present invention. The torsion beam type suspension 1 shown in FIG. 1 includes a pair of left and right trailing
本実施の形態では、左右の各トレーリングアーム2は、アルミニウム合金等の軽合金を素材とする鋳造によって平面視T字状に一体成形して構成されている。そして、このトレーリングアーム2は、そのT字の横棒を車両の前後方向に概略沿って配置するとともに、その前後方向の一端部(前端部)には、車幅方向に貫通するように円孔4が形成されており、この円孔4に嵌め込まれる不図示のブッシュを介して車体に上下揺動可能に支持されている。
In the present embodiment, the left and right trailing
又、各トレーリングアーム2の前後方向他端部(後端部)には、不図示のスピンドル等の車輪支持部材を取り付けるための円孔5が形成されており、この円孔5に取り付けられる車輪支持部材を介して車輪(不図示)が取り付けられる。更に、前後方向他端部(後端部)には、不図示のショックアブソーバの下端を取り付けるためのチャンネル状の取付部2a及び不図示のコイルバネの下端を受けるためのバネ受け2bが形成されている。詳細には、トレーリングアーム2の後端部における円孔5よりも車両後方側であって車幅方向で車両の中央側に、ショックアブソーバの取付部2aが形成され、ショックアブソーバの取付部2aよりも車両前方側であって車幅方向で車両の中央側にバネ受け2bが形成されている。
A
そして、左右の各トレーリングアーム2の前後方向中間部の内側(車幅方向で車両の中央側)には車幅方向中央側に向かって水平に突出する先細状の連結部2Aが一体に形成されている。この連結部2Aの後縁にはバネ受け2bの前縁が接続されている。つまり、バネ受け2bは、トレーリングアーム2の後端部の側縁と連結部2Aの後縁に接続され、不図示のコイルバネからの荷重を効率良く後端部と連結部2Aに伝えるとともに、トレーリングアーム2の後端部の側縁と連結部2Aの後縁を連結することによって各トレーリングアーム2の剛性を向上させている。尚、このバネ受け2bは、トーションビーム3には連結されておらず、トーションビーム3の捩り剛性に影響を与えないため、トーションビーム3の捩り剛性の調整(サスペンションの剛性の調整)が容易となっている。そして、各連結部2Aの先端部には前記トーションビーム3の左右の端部が接合され、左右のトレーリングアーム2は車幅方向に配されたトーションビーム3によって連結されている。
A tapered connecting
以上のように構成されたトーションビーム式サスペンション1においては、車両の走行中にトレーリングアーム2の長手方向一端(後端)に回転可能に支持された左右の車輪が上下動すると、これらの車輪の挙動は不図示のコイルバネで吸収され、車輪の上下動はショックアブソーバによって減衰される。そして、左右の車輪相互間に生じる上下方向の相対変位は、トーションビーム3を捩るように作用するとともに、トレーリングアーム2を捩るように作用する。尚、この捩りによって最大応力が発生するトーションビーム3の部位は、該トーションビーム3の接合部となる左右の端部となっている。
In the torsion beam type suspension 1 configured as described above, when the left and right wheels rotatably supported at one end (rear end) in the longitudinal direction of the trailing
ところで、本実施の形態では、トーションビーム3は、アルミニウム合金等の軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成されており、その左右両端が本発明に係る接合構造によって左右のトレーリングアーム2の連結部2Aの先端部に接合されている。以下に本発明に係る接合構造の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態では、トーションビーム3の左右の一方の接合構造のみを図示及び説明するが、他方の接合構造も同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。
By the way, in the present embodiment, the
図2〜図6は本発明の実施の形態に係る接合構造を示す図であって、図2は図1のA-A線断面に相当するトーションビームの部分斜視図、図3は同トーションビームの横断面図、図4は図1のB-B線断面に相当するトレーリングアームの斜視図、図5は図4のA部拡大詳細図、図6はトーションビームとトレーリングアームとの接合構造を示す破断斜視図である。 2 to 6 are views showing the joint structure according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial perspective view of a torsion beam corresponding to the cross section along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the trailing arm corresponding to the cross section taken along line BB in FIG. 1, FIG. 5 is an enlarged detail view of part A in FIG. 4, and FIG. 6 shows the joining structure of the torsion beam and the trailing arm. FIG.
本実施の形態では、トーションビーム3にはアルミニウム合金(A6061)の押出材が使用され、図2及び図3に示すように、該トーションビーム3は下方が開放された横断面逆U字状に一体成形されている。詳細には、トーションビーム3の上部は断面外径Rの円弧状に形成され、下部は円弧状の上部に滑らかに連続する平面にて構成されており、長手方向に一様な断面の押出材が使用されている。そして、このトーションビーム3の平面状の下部の下端縁(垂直な開放端縁)の内面には、当該トーションビーム3の内側に突出する凸形状が形成されて所定高さの厚肉部3aが一体に形成されている。
In the present embodiment, an extruded material of aluminum alloy (A6061) is used for the
他方、図4及び図5に示すように、トレーリングアーム2の連結部2Aの先端部には、トーションビーム3の長手方向一端の接合端部の内部に入り込んでトーションビーム3の接合端部に嵌合するように、トーションビーム3の内面形状に合わせた形状に成形された嵌合凸部2cが一体に形成されている。即ち、トレーリングアーム2の連結部2Aの先端部に形成された嵌合凸部2cは、トーションビーム3の内面形状に沿った形状に形成されており、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cの左右のトーションビーム3の厚肉部3aに嵌合する箇所には、トーションビーム3の厚肉部3aが嵌合する嵌合凹部2c1が形成されている。尚、本実施の形態では、トレーリングアーム2にはアルミニウム合金(AC4CH)の鋳造品が使用されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, the leading end of the connecting
而して、トーションビーム3の左右の両端接合部の内部には、図6に示すようにトレーリングアーム2の連結部2Aの先端に形成された嵌合凸部2cが嵌め込まれ、両者は厚肉部3aの箇所も含めて摩擦攪拌接合(FSW)によって接合される。ここで、摩擦攪拌接合(FSW)とは、接合用工具である回転体を回転させながら被接合部材の接合部に挿入する(押し込む)ことによって金属を流動化させ、これによって被接合部材同士を接合する接合方法である。
Thus, a fitting
以上のように、本実施の形態に係る接合構造においては、トーションビーム3の開放端縁の補強構造として、開口端縁を内側又は外側に折り返すループ部でなく開口端縁に厚肉部3aを形成する構造を採用したため、該トーションビーム3とトレーリングアーム2とを開口端縁まで外側から摩擦攪拌接合によって接合することができ、トーションビーム式サスペンション1の生産性が高められる。又、トーションビーム3の厚肉部3aによって当該トーションビーム3の剛性が高められるという効果も得られる。そして、本実施の形態では、トーションビーム3をアルミニウム合金の押出材で構成したため、該トーションビーム3の開放端縁に厚肉部3aを容易に形成することができる。尚、トーションビーム3の開放端縁以外の箇所にも同様の厚肉部を容易に形成することができる。
As described above, in the joining structure according to the present embodiment, as a reinforcing structure of the open end edge of the
又、本実施の形態では、トレーリングアーム2の連結部2Aの先端に形成された嵌合凸部2cをトーションビーム3の左右の接合端内に嵌め込むようにしたため、トーションビーム3の左右の両端接合部の内部に嵌合凸部2cが嵌め込まれているため、トーションビーム3を捩る方向の力とトレーリングアーム2を捩る方向の力に関し、トーションビーム3とトレーリングアーム2との間の力の伝達を嵌合凸部2cでも負担することができ、トーションビーム3の左右の両端接合部の負担を軽減して耐久性を向上させることができる。これには、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cの嵌合凹部2c1とトーションビーム3の凸形状(厚肉部3a)の係合も効果的に作用する。尚、図5に示すように、嵌合凸部2cの基端部分(先端部分の反対側であって連結部2Aに接続する根元部分)には、トーションビーム3の肉厚と概ね同じ高さの段差が形成されており、この段差面にトーションビーム3の端面が突き合わされる。この突合せとトレーリングアーム2の嵌合凸部2cによってトーションビーム3を幅方向に位置決めすることができ、これによってもトーションビーム式サスペンション1の生産性が高められる。
In the present embodiment, the fitting
更に、本実施の形態に係る接合構造によれば、トーションビーム3とトレーリングアーム2との接合部に未接合部が生じないためにトーションビーム3とトレーリングアーム2との接合強度が高められるとともに、捩りと曲げに対してトーションビーム3の全体を使用することができ、トーションビーム式サスペンション1の捩り剛性と曲げ剛性を高めつつ、その軽量化を図ることができる。
Furthermore, according to the joint structure according to the present embodiment, since the unjoined portion does not occur in the joint portion between the
又、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cをトーションビーム3の接合端内に嵌合させることによって、トーションビーム3とトレーリングアーム2との接合強度が高められる。そして、トーションビームとトレーリングアームとは軽合金同士の接合となるため、両者が容易に接合されるとともに、トーションビーム式サスペンションの軽量化が図られる。
Further, the fitting strength between the
更に、本実施の形態では、互いに嵌合するトーションビーム3の接合端部とトレーリングアーム2の嵌合凸部2cとを摩擦攪拌接合(FSW)によって接合するようにしたため、トーションビーム3の厚肉部3aに対しても強固な接合が可能となり、溶け込み深さの深い高強度の接合が可能となる。そして、この場合、トーションビーム3の裏側(内側)にトレーリングアーム2の嵌合凸部2cが入り込んでいるため、該嵌合凸部2cが摩擦攪拌接合の荷重受けとして機能し、荷重受けを別途設けることなくトーションビーム3とトレーリングアーム2を摩擦攪拌接合によって接合することができ、これによってもトーションビーム式サスペンション1の生産性が高められる。
Further, in the present embodiment, the joining end portion of the
尚、接合に関し、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cにトーションビーム3の端部が嵌合した状態では、嵌合凸部2cの基端部分の段差によって、トレーリングアーム2の接合部近傍の外表面とトーションビーム3の外表面が、概ね連続する面となるように設定されており、摩擦攪拌接合(FSW)は、トレーリングアーム2の段差部分とトーションビーム3の端面部(左右の端部)とが突き合わされた箇所を接合する。詳細には、厚肉部3a部分の端面を含めトーションビーム3の端面全てを含めてトレーリングアーム2に接合する。又、突き合わせ部分の接合だけでなく、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cが挿入されているトーションビーム3の箇所(トーションビーム3と嵌合凸部2cが重なっている部分)に対して、回転体(接合用工具)を厚肉部3aの厚さ以上の深さに挿入して接合しても良い。
Regarding the joining, in the state where the end portion of the
ところで、以上の実施の形態では、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cを中実なものとして構成したが、図7に示すように嵌合凸部2cに円孔6を形成したり、図8及び図9に示すように下方が開口する長溝7,8を形成することによって嵌合凸部2cを肉抜きしてトレーリングアーム2の軽量化を図っても良い。このようにトレーリングアーム2の嵌合凸部2cを円孔6や長溝7,8によって肉抜きしてもトーションビーム3とトレーリングアーム2との接合強度に変化がないことが確認された。
By the way, in the above embodiment, although the fitting
又、以上の実施の形態では、トーションビーム3の内側に突出する凸形状の厚肉部3aを形成したが、厚肉部3aを外側に膨出させて形成しても良く、勿論、内側と外側の両方に膨出させて厚肉部3aを形成しても良い。外側への膨出だけで厚肉部3aを形成すれば、トレーリングアーム2の嵌合凸部2cの形状が単純形状となり、生産性を更に向上させることができる。
Further, in the above embodiment, the convex
1 トーションビーム式サスペンション
2 トレーリングアーム
2A トレーリングアームの連結部
2c トレーリングアームの嵌合凸部
3 トーションビーム
3a トーションビームの厚肉部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torsion
Claims (4)
前記トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成したことを特徴とするトーションビーム式サスペンションのトーションビーム接合構造。 Each of the trailing of the torsion beam of a torsion beam suspension comprising a pair of left and right trailing arms arranged in the front-rear direction on both sides of the vehicle, and an open cross-sectional torsion beam arranged in the vehicle width direction and connecting the trailing arm. A joining structure to the arm,
A torsion beam joining structure for a torsion beam suspension, characterized in that a thick portion is formed at an open end edge of the torsion beam.
4. The torsion beam joining structure for a torsion beam suspension according to claim 3, wherein the joining end portion of the torsion beam and the fitting convex portion of the trailing arm are joined by friction stir welding.
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