JP2016101859A - 車両のサスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】車両のサスペンションが左、右サスペンションアーム同士を結合するビームを備えた場合において、車両に安定した旋回が、より確実に得られるようにする。【解決手段】車両のサスペンションは、それぞれ車体２の前後方向に延び、各後端部が車輪４，５を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具１４により車体２に枢支される左右一対のサスペンションアーム１２，１３と、左、右アーム１２，１３に架設されて左、右アーム１２，１３同士を結合するビーム２４とを備える。左、右アーム１２，１３の各前部をそれぞれ枢支具１４により車体２に枢支し、ビーム２４の長手方向の各部横断面を、内側空間２９が外方に向かって開口する開放断面構造とする。各アーム１２，１３におけるビーム２４の結合部に、ビーム２４の横断面における内側空間２９形状にほぼ合致する切り欠き３０を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、左、右サスペンションアームに架設されてこれら左、右アーム同士を結合するビームを備えた車両のサスペンションに関するものである。

上記車両のサスペンションには、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、サスペンションは、それぞれ車体の前後方向に延び、その各後端部が車輪を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具により車体に枢支される左右一対のサスペンションアームと、これら左、右アームに架設されてこれら左、右アーム同士を結合するビームとを備えている。

上記車両の旋回時には、この車両の自重に対し走行路面から各車輪に与えられる外力（反力）により、上記左、右アームはそれぞれ上記枢支具回りに揺動して上下方向で相対変位する。そして、この相対変位により、これら左、右アームに架設されたビームは、弾性的に捩り変形してこのビームに捩り応力が生じることとされる。これにより、このビームは弾性的に反発して、主にスタビライザとして働くと共にトーションバーとしても働き、この結果、車両に安定した旋回が得られて、車両に所望の操安性が確保されるようになっている。

特開２００４−３４８６６号公報

ところで、上記したように、車両の旋回時には、左、右アームの相対変位に伴い、上記ビームが捩り変形してこのビームに捩り応力が生じることとされるが、上記従来の技術では、上記左、右アームに対し、上記ビームの長手方向の各端部が剛結されている。

このため、上記ビームにおける上記左、右アームの近傍部分では、これら各アームに補強されてその剛性が過大になりがちである。よって、その分、前記した車両の旋回時におけるビームの捩り変形が不十分となって、車両に安定した旋回が確実には得られなくなるおそれがある。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、車両のサスペンションが左、右サスペンションアーム同士を結合するビームを備えた場合において、この車両に安定した旋回が、より確実に得られるようにするすることである。

請求項１の発明は、それぞれ車体２の前後方向に延び、その各後端部が車輪４，５を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具１４により車体２に枢支される左右一対のサスペンションアーム１２，１３と、これら左、右アーム１２，１３に架設されてこれら左、右アーム１２，１３同士を結合するビーム２４とを備えた車両のサスペンションにおいて、
上記左、右アーム１２，１３の各前部をそれぞれ上記枢支具１４により車体２に枢支し、上記ビーム２４の長手方向の各部横断面を、その内側空間２９が外方に向かって開口する開放断面構造とし、上記各アーム１２，１３における上記ビーム２４の結合部に、このビーム２４の横断面における内側空間２９形状にほぼ合致する切り欠き３０を形成したことを特徴とする車両のサスペンションである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、それぞれ車体の前後方向に延び、その各後端部が車輪を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具により車体に枢支される左右一対のサスペンションアームと、これら左、右アームに架設されてこれら左、右アーム同士を結合するビームとを備えた車両のサスペンションにおいて、
上記左、右アームの各前部をそれぞれ上記枢支具により車体に枢支している。

このため、上記ビームが上記枢支具により補強されることは防止されて、上記ビームの剛性が過大になることは防止される。

また、上記ビームの長手方向の各部横断面を、その内側空間が外方に向かって開口する開放断面構造としている。

このため、上記ビームをパイプ材など剛性長尺材にすることに比べ、上記ビームの捩り剛性は適度に低く抑制できる。

よって、車両の旋回時には上記左、右アームの相対変位に伴って上記ビームは円滑に捩り変形してこのビームに所望の捩り応力が生じることとなり、この結果、車両に安定した旋回が、より確実に得られることとなる。

更に、上記各アームにおける上記ビームの結合部に、このビームの横断面における内側空間形状にほぼ合致する切り欠きを形成している。

このため、上記各アームと上記ビームとの結合部周りの剛性の向上は上記切り欠きの形成により抑制される。よって、車両の旋回時には、上記左、右アームの相対変位に伴い、上記ビームは上記結合部周りの剛性に邪魔されることなく、その長手方向の全体にわたり円滑に捩り変形して、このビームには所望の捩り応力がより確実に生じる。この結果、上記結合部周りに応力集中が生じることは防止されて、この部分の破損が防止されると共に、車両に安定した旋回が更に確実に得られることとなる。

平面図である。 背面図である。 側面図である。 部分斜視図である。 図１のV−V線矢視拡大断面図である。

本発明の車両のサスペンションに関し、車両のサスペンションが左、右サスペンションアーム同士を結合するビームを備えた場合において、この車両に安定した旋回が、より確実に得られるようにするする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。

即ち、車両のサスペンションは、それぞれ車体の前後方向に延び、その各後端部が車輪を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具により車体に枢支される左右一対のサスペンションアームと、これら左、右アームに架設されてこれら左、右アーム同士を結合するビームとを備える。上記左、右アームの各前部はそれぞれ上記枢支具により車体に枢支される。上記ビームの長手方向の各部横断面は、その内側空間が外方に向かって開口する開放断面構造とされる。上記各アームにおける上記ビームの結合部に、このビームの横断面における内側空間形状にほぼ合致する切り欠きが形成される。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図において、図中符号１は、自動車で例示される車両であり、矢印Ｆｒは、この車両１の進行方向の前方を示している。また、下記する左右とは、上記前方に向かっての車両１の車体２の幅方向をいうものとする。

上記車両１は、車体２と、この車体２の後部にリヤサスペンション３により懸架される左右一対の後車輪４，５とを備えている。そして、これらサスペンション３、各後車輪４，５、および不図示の左右一対の前車輪によって車体２は走行路面６上に支持される。上記車体２、サスペンション３、および左右車輪４，５は、車体２の幅方向の中央を通る車体中心線７を基準として左右対称形とされる。

上記サスペンション３は、それぞれ車体２の前後方向に延び、その各後端部に車輪支持体１１により上記各車輪４，５を支持する左右一対のサスペンションアーム１２，１３と、これら各アーム１２，１３の各後端部が上記各車輪４，５と共に上下に揺動可能となるよう上記各アーム１２，１３の各前端部側を車体２に枢支させる枢支具１４と、上記左、右アーム１２，１３に架設されてこれら左、右アーム１２，１３同士を結合し、車体２の平面視（図１）でＸ字形状に形成されるクロスメンバ１５と、車体２と各アーム１２，１３の後端部との間に架設され、コイルばねおよび緩衝器で構成される衝撃吸収体１６とを備えている。この場合、各アーム１２，１３の後端部には、それぞれ上記衝撃吸収体１６の下端部を締結するための締結孔１７が形成される。

上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａは、それぞれその長手方向の各部横断面が縦方向に長い長方形をなす金属製の平板材により形成される。また、これら各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａは、車体２の平面視（図１）で、それぞれ車体２の後方に向かうに従い車体２の外側方に向かうよう直線的に延び、車体中心線７に対し傾斜させられる。

上記各アーム１２，１３の後部１２ｂ，１３ｂは、それぞれその長手方向の各部横断面が中空閉断面をなす金属製の剛性材とされる。これら各アーム１２，１３の後部１２ｂ，１３ｂは、車体２の平面視（図１）で、各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａの各後端部から、それぞれ車体２の後方に向かうに従い車体２の外側方に向かうよう車体中心線７に対し傾斜させられる。

上記各枢支具１４は、上記各アーム１２，１３の各後部１２ｂ，１３ｂの前端部にそれぞれ溶接により結合され、軸心が縦向きの筒状体１９と、この筒状体１９の軸心上に位置してこの筒状体１９を貫通し、車体２に両端支持される枢支軸２０と、上記筒状体１９と枢支軸２０との間の円環形状空間に充填され、これら１９，２０に加硫接着されて、これら１９，２０を互いに弾性的に連結する円環形状のゴムブッシュ２１とを有している。これにより、上記左、右アーム１２，１３の各前部はそれぞれ上記枢支具１４により車体２に枢支される。

上記クロスメンバ１５は、車体２の幅方向に延び、上記左、右アーム１２，１３の各前部１２ａ，１３ａに架設されてこれら各前部１２ａ，１３ａ同士を溶接により結合する板金製の前部ビーム２４と、車体２の幅方向に延び、上記左、右アーム１２，１３の各後部１２ｂ，１３ｂに架設されてこれら各後部１２ｂ，１３ｂ同士を締結により結合する板金製の後部ビーム２５と、上記前、後部ビーム２４，２５のそれぞれ長手方向の中央部を互いに枢支するボールジョイント２６とを備えている。

上記前部ビーム２４は、車体２の平面視（図１）で、後方に向かって屈曲するくの字形状をなし、上記後部ビーム２５は、車体２の平面視（図１）で、前方に向かって屈曲するくの字形状をなしている。上記前、後部ビーム２４，２５の各屈曲部は、これら前、後部ビーム２４，２５のそれぞれ長手方向の中央部に位置している。

上記したように、前、後部ビーム２４，２５はそれぞれ前後逆向きのくの字形状に屈曲され、これら各屈曲部は上記ボールジョイント２６により互いに枢支される。そして、上記各部材２４，２５，２６の配置構成により、前記したように、車体２の平面視（図１）で上記クロスメンバ１５はＸ字形状をなし、上記ボールジョイント２６は、上記Ｘ字形状の交差部を構成している。

上記前部ビーム２４の長手方向の各部横断面は、その内側空間２９が前外方に向かって開口する開放断面構造とされる。具体的には、上記前部ビーム２４の長手方向の各部横断面は、その内側空間２９が前方に向かって開口するＵ字形状とされ、かつ、互いにほぼ同形同大とされる。また、上記前部ビーム２４の剪断中心は、この前部ビーム２４の後側に位置することとされる。なお、上記前部ビーム２４の各部横断面は、コの字、Ｃ字、Ｖ字、Ｌ字など他の形状の開放断面構造であってもよく、その内側空間２９は、上方、下方、もしくはこれらの傾斜方向に向かって開口するものであってもよい。

上記各アーム１２，１３と上記前部ビーム２４の長手方向の各端部との結合部では、車体２の幅方向における上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａの各内側面に上記前部ビーム２４の各端部が突き合わせ溶接される。この場合、上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａの上下方向の幅寸法は上記前部ビーム２４の上下方向の厚さ寸法よりも十分に大きくされており、これにより、上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａに対する上記前部ビーム２４の各端部の結合強度が十分に確保される。

また、上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａと上記前部ビーム２４の各端部との結合部における上記各前部１２ａ，１３ａには、この前部ビーム２４の各端部の横断面における内側空間２９の形状にほぼ合致する切り欠き３０が形成される。この場合、前部ビーム２４の剪断中心は、この前部ビーム２４、および切り欠き３０のそれぞれ後方近傍部に位置して、上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａを貫通している。なお、上記結合部は、上記各アーム１２，１３の前部１２ａ，１３ａの各切り欠き３０に上記前部ビーム２４の各端部、もしくはこれら各端部の長手方向の中途部が内嵌されて溶接により結合されたものであってもよく、上記結合は締結具によるものであってもよい。

上記後部ビーム２５の長手方向の各部横断面は、その内側空間が外方に向かって開口する開放断面構造とされる。上記後部ビーム２５は、上記クロスメンバ１５のＸ字形状の交差部であるボールジョイント２６よりも後方側を構成する左、右後部材３３，３３を有している。これら各後部材３３は、上記交差部であるボールジョイント２６側から上記各アーム１２，１３の後部に向かってそれぞれ直線的に延びる帯形状の長尺板材３６と、この長尺板材３６に沿って直線的に延び、この長尺板材３６の幅方向の一端縁部（後端縁部）からこの長尺板材３６の厚さ方向の外方側（上方側）に一体的に突出する他の長尺板材３７とを有している。

具体的には、上記各長尺板材３６，３７の各厚さは互いに同寸法とされる。また、上記後部材３３の各部横断面において、上記長尺板材３６はほぼ水平に延び、上記他の長尺板材３７は縦方向に延び、上記長尺板材３６の幅寸法よりも上記他の長尺板材３７の幅寸法が大きくされている。これにより、上記後部ビーム２５の各後部材３３の長手方向の各部横断面は、互いにほぼ同形同大とされ、その内側空間は前上方の外方に向かって開口するＬ字形状とされる。また、上記後部ビーム２５の各後部材３３の剪断中心は、これら後部材３３の後側に位置することとされる。なお、上記後部ビーム２５の各部横断面は、Ｕ字、コの字、Ｃ字、Ｖ字形状であってもよい。

上記ボールジョイント２６は、その主体となるボール３９と、このボール３９にその径方向外方（前方）に向かって一体的に突設される支持アーム４０と、上記後部ビーム２５の長手方向の中央部にブラケット４１を介し支持され、上記ボール３９をその中心点４２回りに回動自在に内有するソケット４３と、上記前部ビーム２４の長手方向の中央部に形成された嵌入孔４４に嵌入されて溶接により結合され、上記支持アーム４０の突出端部を締結具４５により着脱可能に固着させる他のブラケット４６とを有している。

上記ブラケット４１は上記後部ビーム２５の外面に溶接Ｗ１，Ｗ２により接合される。上記ブラケット４１は板金製で、上記後部ビーム２５の他の長尺板材３７にその前方に少し離れて対面する主板４１ａと、この主板４１ａの左、右外縁部から前方に向かって一体的に延出する左、右側板４１ｂ，４１ｂとを有している。上記主板４１ａの下端縁部は上記後部ビーム２５の長尺板材３６の上面に溶接Ｗ１により接合され、上記各側板４１ｂの後端縁部は上記後部ビーム２５の他の長尺板材３７の前面に溶接Ｗ２により接合される。これにより、上記後部ビーム２５の外面に上記ブラケット４１が接合される。

上記の場合、ブラケット４１の左、右側板４１ｂ，４１ｂは、上記長尺板材３６に向かうに従い車体２の幅方向での互いの離間距離が大きくされている。これにより、上記後部ビーム２５の長手方向の中央部と上記ブラケット４１とにより、車体２の正面視で剛性の大きい台形箱形状体が形成される。

上記ブラケット４１の主板４１ａに上記ソケット４３を嵌入させて支持する嵌入孔４８が、上記主板４１ａをバーリング加工することにより形成される。また、上記後部ビーム２５の他の長尺板材３７に、上記嵌入孔４８にソケット４３を嵌入させる際のこのソケット４３挿通用の挿通孔４９が形成される。

上記車両１のサスペンション３の形成作業において、上記クロスメンバ１５の組み立て作業をする場合には、まず、上記クロスメンバ１５を構成する左、右アーム１２，１３と前、後部ビーム２４，２５とをそれぞれ形成すると共に、これら１２，１３，２４，２５を互いに結合して枠状中間品を形成する。次に、この枠状中間品において、上記後部ビーム２５の各端部側である左、右アーム１２，１３の各後端部に形成された上記左、右締結孔１７，１７を基準として、上記後部ビーム２５の外面に沿った所望位置に上記ブラケット４１を接合する。

次に、上記ブラケット４１の嵌入孔４８に上記ボールジョイント２６のソケット４３をボール３９と共に嵌入して上記ブラケット４１に支持させる。また、この際、上記前部ビーム２４に他のブラケット４６を介し上記ボールジョイント２６の支持アーム４０を締結具４５により締結する。これにより、上記クロスメンバ１５の組み立て作業が終る。

上記車両１の旋回時には、この車両１の自重に対し走行路面６から各車輪４，５に与えられる外力（反力）により、上記左、右アーム１２，１３はそれぞれ上記枢支具１４回りに揺動して上下方向で相対変位する（図２中一点鎖線）。そして、この相対変位により、これら左、右アーム１２，１３に架設された前、後部ビーム２４，２５は、上記ボールジョイント２６のボール３９の中心点４２回りで相対回動すると共に、それぞれ弾性的に捩り変形してこれら前、後部ビーム２４，２５に所望の捩り応力が生じることとされる。これにより、これら前、後部ビーム２４，２５は弾性的に反発して、主にスタビライザとして働くと共にトーションバーとしても働き、この結果、車両１に安定した旋回が得られて、所望の操安性が確保されるようになっている。

上記の場合、車両１の旋回時の前、後部ビーム２４，２５は、前記したように各車輪４，５からの外力によりそれぞれ捩り変形するが、この際、この外力による曲げモーメントが上記ボールジョイント２６に無用に与えられることを防止し、上記前、後部ビーム２４，２５の各捩り変形が円滑に達成されるようにするためとして、次のように構成される。

即ち、上記前部ビーム２４の左側部と後部ビーム２５の右側部の各剪断中心（捩り中心）とは互いに共通の第１仮想直線５０上に位置させられる。また、上記前部ビーム２４の右側部と後部ビーム２５の左側部の各剪断中心（捩り中心）とは互いに共通の第２仮想直線５１上に位置させられる。そして、上記第１、第２仮想直線５０，５１同士の交差点のできるだけ近傍位置（前、後部ビーム２４，２５の捩り中心部に相当する）に上記ボールジョイント２６のボール３９の中心点４２が位置させられる。また、上記前部ビーム２４の第１仮想直線５０は、上記枢支具１４の枢支軸２０における軸心の長手方向の中央部と交差している。

また、上記したように、クロスメンバ１５は、前、後部ビーム２４，２５と、これら２４，２５のそれぞれその長手方向の中央部同士を枢支するボールジョイント２６とを有して、車体２の平面視（図１）で、上記ボールジョイント２６を交差部とするＸ字形状とされている。

ここで、上記車両１の旋回時、上記各アーム１２，１３には、これら各アーム１２，１３の後端部に支持された車輪４，５側から車体２の幅方向に向かう外力が与えられ、この外力により大きい曲げモーメントが与えられて、上記各アーム１２，１３は大きく変形しがちとなる。

しかし、前記したように、左、右アーム１２，１３に架設された前、後部ビーム２４，２５は、上記ボールジョイント２６を介し車体２の平面視（図１）でＸ字形状とされるため、上記外力は上記ボールジョイント２６を介し前、後部ビーム２４，２５によりそれぞれその軸方向で支持され、つまり、上記外力は上記前、後部ビーム２４，２５を介して車体２に強固に支持されることとなり、上記各アーム１２，１３に大きい曲げモーメントが与えられることは防止される。よって、車両１の旋回時に、上記各アーム１２，１３が大きく変形することは防止され、これにより、車両１に安定した旋回が得られて、所望の操安性が確保される。

上記構成によれば、上記左、右アーム１２，１３の各前部をそれぞれ上記枢支具１４により車体２に枢支している。

このため、上記前部ビーム２４が上記枢支具１４により補強されることは防止されて、上記前部ビーム２４の剛性が過大になることは防止される。

また、上記前部ビーム２４の長手方向の各部横断面を、その内側空間２９が外方に向かって開口する開放断面構造としている。

このため、上記前部ビーム２４をパイプ材など剛性長尺材にすることに比べ、上記前部ビーム２４の捩り剛性は適度に低く抑制できる。

よって、車両１の旋回時には上記左、右アーム１２，１３の相対変位に伴って上記前部ビーム２４は円滑に捩り変形してこの前部ビーム２４に所望の捩り応力が生じることとなり、この結果、車両１に安定した旋回が、より確実に得られることとなる。

更に、上記各アーム１２，１３における上記前部ビーム２４の結合部に、この前部ビーム２４の横断面における内側空間２９形状にほぼ合致する切り欠き３０を形成している。

このため、上記各アーム１２，１３と上記前部ビーム２４との結合部周りの剛性の向上は上記切り欠き３０の形成により抑制される。よって、車両１の旋回時には、上記左、右アーム１２，１３の相対変位に伴い、上記前部ビーム２４は上記結合部周りの剛性に邪魔されることなく、その長手方向の全体にわたり円滑に捩り変形してこの前部ビーム２４には所望の捩り応力がより確実に生じる。この結果、上記結合部周りに応力集中が生じることは防止されて、この部分の破損が防止されると共に、車両１に安定した旋回が更に確実に得られることとなる。

また、上記各アーム１２，１３における上記前部ビーム２４の結合部（前部１２ａ，１３ａ）は、上記各アーム１２，１３の長手方向での各部横断面が縦方向に長い平板材とされる。

このため、上記各アーム１２，１３における上記前部ビーム２４の結合部（前部１２ａ，１３ａ）の、特に車体２の幅方向での剛性の向上は、より効果的に抑制される。よって、車両１の旋回時に上記左、右アーム１２，１３の相対変位に伴い上記前部ビーム２４が捩り変形するとき、これに連動して上記結合部（前部１２ａ，１３ａ）も円滑に弾性変形することから、この前部ビーム２４の捩り変形が十分に達成されて所望の捩り応力がより確実に生じる。この結果、車両１に安定した旋回が、更に確実に得られることとなる。

なお、上記後部ビーム２５へのブラケット４１の接合は締結具によってもよい。また、上記ボールジョイント２６の前、後部ビーム２４，２５への取り付けは、上記図例とは逆であってもよい。また、上記ボールジョイント２６を設けないで、上記クロスメンバ１５を前、後部ビーム２４，２５で構成し、これら両ビーム２４，２５の交差部を互いに剛結させてもよい。

また、上記左、右アーム１２，１３への上記前部ビーム２４の各端部の結合は、上記各アーム１２，１３の長手方向の中途部にそれぞれ上記アーム１２，１３の各前部１２ａ，１３ａのような形状の支持板を突設し、これら各支持板の突出端側に上記前部ビーム２４の各端部を結合すると共に切り欠き３０を形成するようにしてもよい。また、上記各アーム１２，１３と上記前部ビーム２４の各端部との結合構造を、上記各アーム１２，１３と上記後部ビーム２５の各端部との結合部に適用してもよい。

１ 車両
２ 車体
３ サスペンション
４ 車輪
５ 車輪
６ 走行路面
７ 車体中心線
１１ 車輪支持体
１２ アーム
１２ａ 前部
１２ｂ 後部
１３ アーム
１３ａ 前部
１３ｂ 後部
１４ 枢支具
１５ クロスメンバ
１６ 衝撃吸収体
１７ 締結孔
１９ 筒状体
２０ 枢支軸
２１ ゴムブッシュ
２４ 前部ビーム
２５ 後部ビーム
２６ ボールジョイント（交差部）
２９ 内側空間
３０ 切り欠き
３３ 後部材
３６ 長尺板材
３７ 長尺板材
３９ ボール
４０ 支持アーム
４１ ブラケット
４２ 中心点
４３ ソケット
４８ 嵌入孔
４９ 挿通孔
５０ 第１仮想直線
５１ 第２仮想直線

Claims (1)

1. それぞれ車体の前後方向に延び、その各後端部が車輪を支持して上下に揺動可能となるよう各前端部側が枢支具により車体に枢支される左右一対のサスペンションアームと、これら左、右アームに架設されてこれら左、右アーム同士を結合するビームとを備えた車両のサスペンションにおいて、
   上記左、右アームの各前部をそれぞれ上記枢支具により車体に枢支し、上記ビームの長手方向の各部横断面を、その内側空間が外方に向かって開口する開放断面構造とし、上記各アームにおける上記ビームの結合部に、このビームの横断面における内側空間形状にほぼ合致する切り欠きを形成したことを特徴とする車両のサスペンション。

Images