JP2016107786A - サスペンション用トーションビーム - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、生産性を向上しながら高い強度等を確保することができるサスペンション用トーションビームを提供する。【解決手段】トーションビーム１０において、前壁１４は、前湾曲壁１１と前フランジ１２との間に位置して、車体の前方向に突出しながら前湾曲壁１１の下端と前フランジ１２の上端とを接続する前突出部１３を有し、後壁１８は、後湾曲壁１５と後フランジ１６との間に位置して、車体の後方向に突出しながら後湾曲壁１５の下端と後フランジ１６の上端とを接続する後突出部１７を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、サスペンション用トーションビームに関し、特に、四輪自動車等の車両に装着されるサスペンション用トーションビームに関するものである。

近年、四輪自動車等の車両用サスペンション装置に対しては、部品点数が少なく、構造が比較的簡素で、スペース効率に優れるトーションビーム式サスペンションが、小排気量車等を中心に多く採用されてきている。

そのため、かかるトーションビーム式サスペンションに対しては、その生産性等を向上させながら、その強度や剛性をより増大させることが求められている。

かかる状況下で、特許文献１は、トーションビーム式アクスルのための鋼から成るクロスストラットに関し、減じられた重量で高い剛性を実現するため、少なくとも１つの脚の自由な端部に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分が設けられており、かつかかる長さ区分がその端面の領域で、脚の内側の表面または外側の表面に接合されているようにした構成を開示している。

特開２００５−２９１５５号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１のクロスストラットの構成においては、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分を設けることにより高い剛性を実現できるものではあるが、長さ区分がその端面の領域で、脚の内側の表面または外側の表面に接合されているものであるため、その成形性や溶接性が煩雑なものとなり、生産性を向上するという観点では改善の余地がある。

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、生産性を向上しながら高い強度等を確保することができるサスペンション用トーションビームを提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面においては、一端側が車体に支持される一方で他端部に車輪を支持するトレーリングアームを連結すると共に、前記車体の幅方向に延在するサスペンション用トーションビームであって、前記トーションビームは、前記車体の前上方向に凸になるように湾曲する前湾曲壁、前記前湾曲壁の前記車体の下方で前記車体の前方向に延在する前フランジ、及び前記前湾曲壁と前記前フランジとの間に位置して、前記前方向に突出しながら前記前湾曲壁の下端と前記前フランジの上端とを接続する前突出部を有する前壁と、前記車体の後上方向に凸になるように湾曲する後湾曲壁、前記後湾曲壁の前記下方で前記車体の後方向に延在する後フランジ、及び前記後湾曲壁と前記後フランジとの間に位置して、前記後方向に突出しながら前記後湾曲壁の下端と前記後フランジの上端とを接続する後突出部を有し、前記前壁に対して前記後方向の側に配置されてそれと対向する後壁と、を備え、前記前突出部は、前記前湾曲壁よりも前記前方に突出し、前記後突出部は、前記後湾曲壁よりも前記後方に突出する構成を有する。

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記トーションビームは、前記幅方向の端部において、前記前湾曲壁と前記前フランジとの間に位置して、前記前湾曲壁の下端と前記前フランジの上端とを接続する前縦壁と、前記後湾曲壁と前記後フランジとの間に位置して、前記後湾曲壁の下端と前記後フランジの上端とを接続する後縦壁と、を更に有し、前記前突出部は前記幅方向に延在しながら前記前縦壁に接続されると共に、前記後突出部は前記幅方向に延在しながら前記後縦壁に接続されることを第２の局面とする。

また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記前湾曲壁と前記後湾曲壁との間に位置して、前記車体の上方に突出しながら前記前湾曲壁及び前記後湾曲壁の上端同士を接続する上突出部を更に備えることを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記上突出部の前記幅方向の延長線上における前記幅方向の前記端部で、前記前後方向の幅が広い拡幅突出部を更に備えることを第４の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加え、前記車体の前後方向に沿って上下方向に切った縦断面において、前記前フランジの長さは、前記後フランジの長さ以下に設定されたことを第５の局面とする。

本発明の第１の局面における構成によれば、トーションビームが、車体の前上方向に凸になるように湾曲する前湾曲壁、前湾曲壁の車体の下方で車体の前方向に延在する前フランジ、及び前湾曲壁と前フランジとの間に位置して、前方向に突出しながら前湾曲壁の下端と前フランジの上端とを接続する前突出部を有する前壁と、車体の後上方向に凸になるように湾曲する後湾曲壁、後湾曲壁の下方で車体の後方向に延在する後フランジ、及び後湾曲壁と後フランジとの間に位置して、後方向に突出しながら後湾曲壁の下端と後フランジの上端とを接続する後突出部を有し、前壁に対して後方向の側に配置されてそれと対向する後壁と、を備え、前突出部が、前湾曲壁よりも前方に突出し、後突出部は、後湾曲壁よりも後方に突出することにより、簡便な構成で、トーションビームの強度や剛性を向上させることができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、トーションビームが、幅方向の端部において、前湾曲壁と前フランジとの間に位置して、前湾曲壁の下端と前フランジの上端とを接続する前縦壁と、後湾曲壁と後フランジとの間に位置して、後湾曲壁の下端と後フランジの上端とを接続する後縦壁と、を更に有し、前突出部は幅方向に延在しながら前縦壁に接続されると共に、後突出部は幅方向に延在しながら後縦壁に接続されることにより、トーションビームの強度や剛性を向上させながら、トレーリングアームとの溶接性を維持することができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、前湾曲壁と後湾曲壁との間に位置して、車体の上方に突出しながら前湾曲壁及び後湾曲壁の上端同士を接続する上突出部を更に備えることにより、トーションビームの成形性を向上させることができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、上突出部の幅方向の延長線上における幅方向の端部で、前後方向の幅が広い拡幅突出部を更に備えることにより、トーションビームを溶接治具等に載置する際の位置決めを容易にできるため、簡便な構成でその溶接性を向上することができる。

また、本発明の第５の局面における構成によれば、車体の前後方向に沿って上下方向に
切った縦断面において、前フランジの長さが、後フランジの長さ以下に設定されたことにより、トーションビームの強度や剛性をより一層向上することができる。

本発明の実施形態における車両のサスペンションに適用されるトーションビームの平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１の部分拡大平面図である。

以下、図１から図４を適宜参照して、本発明の実施形態における車両のサスペンションに適用されるトーションビームにつき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸の正方向が車体の前方向であり、ｙ軸の正方向が車体の左方向であり、かつ、ｚ軸の正方向が車体の上方向である。また、ｘ軸の方向を長手方向と呼ぶことがあり、ｙ軸の方向を幅方向と呼ぶことがある。

図１は、本実施形態における車両のサスペンションに適用されるトーションビームの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は、図１の部分拡大平面図である。

まず、本実施形態における車両のサスペンションに適用されるトーションビームの全体構成について、図１を参照しながら、詳細に説明する。

図１に示すように、トーションビーム１０は、図示を省略する四輪自動車等の車両のサスペンションに適用され、その幅方向の両端にトレーリングアームＴＡを装着する。トレーリングアームＴＡは、車輪を支持しながらリヤサイドフレーム等の車体に装着されるものである。

具体的には、トーションビーム１０は、上方に凸の形状を呈した鋼板等の金属板から成る板部材であって、幅方向に延在しながら、その幅方向の両端に左右一対のトレーリングアームＴＡを連結するものである。

一対のトレーリングアームＴＡは、各々、典型的には鋼管等の金属製のパイプ部材から成る略円筒状の部材であって、トーションビーム１０にアーク溶接等で溶接されることにより固設されるものである。なお、一対のトレーリングアームＴＡは、トーションビーム１０の幅方向の両端に各々の一部が覆い被された態様で溶接されていてもよいし、また、トーションビーム１０の幅方向の両端部に各々の一部で上下方向から挟み込んだ態様で溶接されていてもよい。

次に、トーションビーム１０の構成につき、図１に加えて更に図２から図４をも参照しながら、より詳細に説明する。

トーションビーム１０の幅方向の中央部でｘ−ｚ平面に平行な平面で切った縦断面である図２に示すように、トーションビーム１０は、前上方向に凸になるように湾曲する前湾曲壁１１、前湾曲壁１１の下方で前方向に延在する前フランジ１２、及び前湾曲壁１１と前フランジ１２との間に位置して、車体の前方向に突出しながら前湾曲壁１１の下端と前フランジ１２の上端とを接続する前突出部１３を有する前壁１４と、後上方向に凸になるように湾曲する後湾曲壁１５、後湾曲壁１５の下方で後方向に延在する後フランジ１６、及び後湾曲壁１５と後フランジ１６との間に位置して、車体の後方向に突出しながら後湾
曲壁１５の下端と後フランジ１６の上端とを接続する後突出部１７を有する後壁１８と、を備える。トーションビーム１０は、その幅方向の中央部に対して左右対称な形状を有し、前壁１４と後壁１８とは、前後方向で対向して配設される。

前湾曲壁１１及び後湾曲壁１５は、トーションビーム１０の主たる強度部材を構成し、トーションビーム１０の縦断面を大きく確保する見地からは、円弧形状の縦断面を有することが好ましい。

前突出部１１及び後突出部１５は、各々の位置を前後に調整することにより、トーションビーム１０の剛性を調整することができる捩り剛性調整壁として機能する。

ここで、かかる縦断面においては、トーションビーム１０の捩り剛性を正確に調整し得る観点からは、前突出部１３の前端部及び後突出部１７の後端部は、各々、それらの形状をプレス成形により正確に規定し易い直状壁であることが好ましい。また、前突出部１３の前方向への突出量と、後突出部１７の後方向への突出量と、は、等しく設定されることがより好ましい。但し、トーションビームの素材の成形性が良好である場合等には、前突出部１３の前端部及び後突出部１７の後端部は、各々、円弧形状であってもよい。また、トーションビーム１０の剛性の調整が煩雑になることが許容される場合には、前突出部１３と後突出部１７と、の突出量は異なっていてもよく、前突出部１３及び後突出部１７の一方のみを設けていてもよい。

また、トーションビーム１０の強度を十分に確保しながら捩り剛性を調整し得る観点からは、前突出部１３における上端及び下端間の上下方向の長さＬ１は、前湾曲壁１１における上端及び下端間の上下方向の長さＬ２以下であることが好ましく、後突出部１７における上端及び下端間の上下方向の長さＬ３は、後湾曲壁１５における上端及び下端間の上下方向の長さＬ４以下であることが好ましい。

また、トーションビーム１０のプレス成形を簡易化する観点からは、トーションビーム１０の幅方向の左側部分でｘ−ｚ平面に平行な平面で切った縦断面である図３に示すように、トーションビーム１０の幅方向の端部における縦断面において、前湾曲壁１１と前フランジ１２との間に位置して、前湾曲壁１１の下端と前フランジ１２の上端とを接続する前縦壁１９、及び後湾曲壁１５と後フランジ１６との間に位置して、後湾曲壁１５の下端と後フランジ１６の上端とを接続する後縦壁２０と、を備えることが好ましい。

かかる場合には、トーションビーム１０の強度を十分に確保してトーションビーム１０の剛性を調整しながら、トーションビーム１０と一対のトレーリングアームＴＡとの接合強度を各々増強する観点からは、トーションビーム１０の中央部から幅方向の両端部に向かうにつれ、前突出部１３は、なだらかに後方へと後退した位置をとり、かつ、後突出部１７は、なだらかに前方へと前進した位置をとりながら、前突出部１３は前縦壁１９に接続されて消滅すると共に、後突出部１７は後縦壁２０に接続されて消滅する。但し、トーションビーム１０の一対のトレーリングアームＴＡとの接続強度が十分に確保できる場合には、トーションビーム１０の幅方向両端部においても、前突出部１３及び後突出部１７の双方又は一方は、突出して残存していてもよい。

前フランジ１２及び後フランジ１６は、トーションビーム１０の重量の増加を抑える見地からは、前フランジ１２における後端及び前端間の前後方向の長さＬ５は、後フランジ１６における前端及び後端間の前後方向の長さＬ６以下であることが好ましく、前フランジ１２における後端及び前端間の上下方向の長さＬ７は、後フランジ１６における前端及び後端間の上下方向の長さＬ８以下であることが好ましい。つまり、前フランジ１２における後端及び前端間の長さは、後フランジ１６における前端及び後端間の長さ以下である
ことが好ましい。なお、かかる前フランジ１２及び後フランジ１６は、垂直直状壁、傾斜直状壁及び湾曲壁のいずれであってもよい。

また、トーションビーム１０は、そのプレス成形性を向上する見地からは、前湾曲壁１１と後湾曲壁１５との前後方向での間に位置して、上方に突出しながら前湾曲壁１１及び後湾曲壁１５の上端同士を接続する上突出部２１を更に備えることが好ましい。

また、特に図４に拡大して示すように、トーションビーム１０は、その溶接治具等への載置性を向上する見地からは、幅方向における上突出部２１の延長線上に、上突出部２１の前後方向の幅よりも前後方向の幅が広い拡幅突出部２２を各々有することが好ましい。トーションビーム１０のプレス成形を簡易化する観点からは、かかる拡幅突出部２２は、前突出部１３及び後突出部１７がトーションビームの幅方向の端部にまで成形されていない場合には、平面視で、前突出部１３及び後突出部１７に対応するように上突出部２１を成形し、上突出部２１と独立するように拡幅突出部２２を成形することが好ましい。但し、トーションビーム１０のプレス成形が煩雑になることが許容される場合には、上突出部２１と拡幅突出部２２は接続されていてもよく、かかる拡幅突出部２２は、平面視で、略円形状、略矩形状、鏃形状のいずれであってもよい。

また、拡幅突出部２２を設ける場合には、トーションビーム１０は、そのプレス成形性を向上しながら、トーションビーム１０と一対のトレーリングアームＴＡとの接合強度を各々増強する観点からは、前突出部１３及び後突出部１７は、拡幅突出部２２よりも幅方向の内方に設けられていることが好ましい。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便な構成で、良好な生産性や高い強度等を確保しながら捩り剛性を高い自由度で調整することができるサスペンション用トーションビームを提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体のトーションビーム式サスペンションの分野に適用され得るものと期待される。

１０…トーションビーム
１１…前湾曲壁
１２…前フランジ
１３…前突出部
１４…前壁
１５…後湾曲壁
１６…後フランジ
１７…後突出部
１８…後壁
１９…前縦壁
２０…後縦壁
２１…上突出部
２２…拡幅突出部
ＴＡ…トレーリングアーム

Claims (5)

1. 一端側が車体に支持される一方で他端部に車輪を支持するトレーリングアームを連結すると共に、前記車体の幅方向に延在するサスペンション用トーションビームであって、
   前記トーションビームは、
   前記車体の前上方向に凸になるように湾曲する前湾曲壁、前記前湾曲壁の前記車体の下方で前記車体の前方向に延在する前フランジ、及び前記前湾曲壁と前記前フランジとの間に位置して、前記前方向に突出しながら前記前湾曲壁の下端と前記前フランジの上端とを接続する前突出部を有する前壁と、
   前記車体の後上方向に凸になるように湾曲する後湾曲壁、前記後湾曲壁の前記下方で前記車体の後方向に延在する後フランジ、及び前記後湾曲壁と前記後フランジとの間に位置して、前記後方向に突出しながら前記後湾曲壁の下端と前記後フランジの上端とを接続する後突出部を有し、前記前壁に対して前記後方向の側に配置されてそれと対向する後壁と、
   を備え、
   前記前突出部は、前記前湾曲壁よりも前記前方に突出し、前記後突出部は、前記後湾曲壁よりも前記後方に突出するサスペンション用トーションビーム。
2. 前記トーションビームは、前記幅方向の端部において、
   前記前湾曲壁と前記前フランジとの間に位置して、前記前湾曲壁の下端と前記前フランジの上端とを接続する前縦壁と、
   前記後湾曲壁と前記後フランジとの間に位置して、前記後湾曲壁の下端と前記後フランジの上端とを接続する後縦壁と、を更に有し、
   前記前突出部は前記幅方向に延在しながら前記前縦壁に接続されると共に、前記後突出部は前記幅方向に延在しながら前記後縦壁に接続される請求項１に記載のサスペンション用トーションビーム。
3. 前記前湾曲壁と前記後湾曲壁との間に位置して、前記車体の上方に突出しながら前記前湾曲壁及び前記後湾曲壁の上端同士を接続する上突出部を更に備える請求項１又は２に記載のサスペンション用トーションビーム。
4. 前記上突出部の前記幅方向の延長線上における前記幅方向の前記端部で、前記前後方向の幅が広い拡幅突出部を更に備える請求項３に記載のサスペンション用トーションビーム。
5. 前記車体の前後方向に沿って上下方向に切った縦断面において、前記前フランジの長さは、前記後フランジの長さ以下に設定された請求項１から４のいずれかに記載のサスペンション用トーションビーム。

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