JP2016159770A - トーションビーム式サスペンション - Google Patents
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Abstract
【解決手段】長尺のトーションビーム5と、軽合金製のトレリングアーム6とが接合され、トーションビーム5とトレリングアーム6との接合部を有しているトーションビーム式サスペンション2において、トレリングアーム6の車両前側の部分61が、接合部におけるトレリングアーム6の車両後側の部分62に対して車両下側に位置している。
【選択図】図8
Description
また、自動車の燃費向上のために更なる軽量化を実現すべく、自動車部品の材料を鉄製から軽金属合金製に置換することが行われており、足回り部品であるトーションビーム式サスペンションにも軽金属合金化が進められている。
そのため、トーションビームとトレリングアームとの接合体であるトーションビーム式サスペンションには、車輪などと連結されているトレリングアームから、横荷重、前後荷重及び上下荷重並びにねじり荷重(以下、単に荷重という)が繰返し入力されることとなる。
特許文献1のトレリングアームは、枢支部、車輪懸架部、スプリング支持部及びショック取付部を一体形状とし、車輪懸架部、スプリング支持部及びショック取付部がトーションビームよりも車両後方側に位置しているので、トレリングアームの車両前側の車両幅方向の曲げ剛性が低く、該トレリングアームの車両後側では曲げ剛性が高い構造となっている。そのため、トーションビームに上下荷重が入力された場合には、トレリングアームとトーションビームとの接合部の車両前側に応力が集中してしまうおそれがある。
さらに、特許文献1のトーションビームは、車両幅方向へ延在した閉断面形状に形成されているので、トーションビームとトレリングアームとの接合部には溶接端部が存在している。そのため、トーションビームもしくはトレリングアームに荷重が加わり変形した場合は、当該溶接端部に応力が集中するおそれがある。特に、トーションビームとトレリングアームとの溶接部付近は、溶接の熱影響で軟化しているため、破断しやすい状態となっている。
しかも、トレリングアームは略閉断面構造であるため、当該トレリングアームを鋳造で形成する場合には中子(砂中子や塩中子)が必要となり、トレリングアームとトーションビームとの接合部において、トレリングアームの下面に水平部を設けることにより、水平部を設けない場合と比べて中子の端部の角度が大きくて緩やかになる。したがって、本発明の一態様によれば、中子の端部の角部形状の製作が容易となるので、中子の生産性を向上させることができる。それに加えて、中子の保管や輸送の際に、中子の端部の角部形状の部分における欠けの発生を抑制でき、トレリングアームの製品コストを低減させることができる。
図1〜図11は本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションを示すものである。なお、図2において、矢印Frは車両前方、矢印Wは車両幅方向、矢印Uは車両上方をそれぞれ示している。また、図3において、矢印F1はタイヤ接地点Gの上下荷重、矢印F2はタイヤ接地点Gの前後荷重、矢印F3はタイヤ接地点Gの横荷重の方向をそれぞれ示している。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション2は、図2〜図4に示すように、車両幅方向に延在して配置される長尺のトーションビーム5と、該トーションビーム5の左右両端部にそれぞれ配置されて連結される左右一対のトレリングアーム6を備えている。トレリングアーム6には、スプリング7及びショックアブソーバ8が取付けられ、車体4に懸架されている。
本実施形態のトレリングアーム6は、図2〜図5に示すように、軽金属合金など非鉄合金を用い、鋳造により形成されたアルミニウム鋳造製の一体成形部品であり、中空構造の閉断面形状に形成されている。このトレリングアーム6は、車両幅方向へ延びるビーム接合部6aを一端に有し、該ビーム接合部6aの他端側には車両前後方向へ延びる前側アーム部6bと後側アーム部6cが設けられている。
また、ビーム接合部6aは、車両幅方向において、車両上部が車両内側(車両中心側)に位置し、かつ車両下部が車両外側に位置すべく、前後両側が車両内側から車両外側へ向かって傾斜する形状にされており、当該ビーム接合部6aの断面積は、車両内側に位置するに従って小さく設定されている。さらに、ビーム接合部6aにおいて、トレリングアーム6のトーションビーム5側の下面には、車両幅方向へ延在する長円形状の穴部60が設けられている。そして、ビーム接合部6aは、車両外側のトレリングアーム側端部と車両内側のトーションビーム側端部の2箇所を溶接できる構造となっており、トレリングアーム6とトーションビーム5とは、溶接、ろう接または摩擦撹拌接合(FSW)によって線接合され、重なる部分の外周囲には、接合部のビードW1,W2が形成されている。接合部のビードW2は、車両後方視(図6の矢印V2方向)で、車両上方側が車両内側に位置し、かつ車両下方側が車両外側に位置するように傾斜している。
また、ビーム接合部6aにおけるトレリングアーム6は、図9(a)に示すように、下面63を有しており、該下面63は、少なくとも水平部63aと傾斜部63bとを一部に有している。トレリングアーム6とトーションビーム5との接合部において、トレリングアーム6の下面63が略水平な水平部63aを有していると、図9(b)に示すように、当該下面63が傾斜部63bのみで傾斜している場合に比べて、トーションビーム5とトレリングアーム6の下面63との角度は、水平部63aに対する角度θ1の方が傾斜部63bに対する角度θ2よりも大きくなる(θ1>θ2)。これにより、トレリングアーム6側の応力集中が緩和され、当該接合部が破断しにくくなっている。
さらに、アーム接合部5aの車両幅方向で車両外側に位置する先端部分は、図10に示すように、トレリングアーム6がトーションビーム5へ向かって断面積が徐々に小さくなるように傾斜している傾斜面68を有している。この傾斜面68は、平面視で、車両前方側が車両外側に位置し、かつ車両後方側が車両内側に位置するような車両幅方向外向きの傾斜形状に形成されている。
これにより、トレリングアーム6からトーションビーム5へ向かう従って、トレリングアーム6の断面積が徐々に小さくなって行き、トレリングアーム6とトーションビーム5との合わせ部の剛性の変化が緩やかになり、応力が加わった場合に、特定部分に応力が集中しない構造となっている。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション2は、図8に示すように、車両幅方向に延在して配置される長尺のトーションビーム5と、該トーションビーム5の左右両端のアーム接合部5aにビーム接合部6aがそれぞれ接合される軽合金製のトレリングアーム6とを備え、少なくともトレリングアーム6の車両前側の部分61が、ビーム接合部6aにおけるトレリングアーム6の車両後側の部分62に対して車両下側に位置し、トーションビーム側端部同士の間で車両上下方向の段差Sが設けられているので、トレリングアーム6の車両前側の下部のうち、車両後側の部分62に対して更に下側に位置している部分61により車両前側の剛性を向上させることが可能になり、トーションビーム5に上下荷重が加わった時の車両前側の応力集中を緩和することができる。しかも、トレリングアーム6の車両前側の下部のうち、車両後側の下部に対して更に下側に位置している部分61のみの重量増加で済み、レリングアーム6やビーム接合部6a全体の肉厚を増加させる必要が無いので、重量増加を抑えつつ応力集中の緩和を図ることができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション2においては、図11に示すように、トレリングアーム6の下面63の傾斜部63bと、トレリングアーム6のトーションビーム5側に設けられた穴部60の湾曲中心とが一致しており、トレリングアーム6とトーションビーム6との接合部において、形状的に強度の低い部分が形成されているので、車両後方からの衝突時に、トレリングアーム6とトーションビーム5との接合部ではなく、当該傾斜部63bの箇所で確実に破断させることができる。したがって、本実施形態のトーションビーム式サスペンション2によれば、車両後方からの衝突時にトレリングアーム6の下面63を破断させ、トーションビーム5及びトレリングアーム6の破断面が燃料タンクNへ向かって行くことが起こらないので、トーションビーム5及びトレリングアーム6の破断面が燃料タンクNに当たることは無くなり、燃料タンクNの損傷を確実に防ぐことができる。
この実施形態のトーションビーム式サスペンション2においては、図12に示すように、レリングアーム6の下面63が、車両前後方向に沿って少なくとも2箇所の水平部63aと傾斜部63bとを一部に有し、傾斜部63bが2箇所の水平部63aの間に配置されている。すなわち、本実施形態のトーションビーム式サスペンション2は、トレリングアーム6の下面63を水平部63a―傾斜部63b―水平部63aと配置することにより、トレリングアーム6の傾斜部63bを車両前後方向に掛かる荷重に対して弱い部位として構成しているので、車両後方からの衝突の際には、トーションビーム5とトレリングアーム6との溶接接合部ではなく、トレリングアーム6の傾斜部63bを破断させ、トーションビーム5及びトレリングアーム6の破断面が車両前方側に配置された燃料タンクNへ向かうことを無くし、トーションビーム5及びトレリングアーム6の破断面が当たることによる燃料タンクNの損傷を防止することができる。それに加えて、2箇所の水平部63aと傾斜部63bを有することにより、トレリングアーム6の下面63の表面積を増やすことが可能となり、トレリングアーム6の近傍に配置されているマフラーなどの排気装置Mの放熱性能を高めることができる。
その他の構成及び作用効果は上記実施形態のトーションビーム式サスペンション2と同様である。
また、既述の実施の形態において、トーションビーム5がアルミニウム押出し材製であるが、アルミニウム板をプレス成形したもの、鋳造製、ダイカスト製でも良い。
さらに、トレリングアーム6及びトーションビーム5の材質は、アルミニウムだけでなく、マグネシウムなどの軽金属等であっても同様の接合構造を適用することが可能である。
2 トーションビーム式サスペンション
3 車輪
4 車体
5 トーションビーム
5a アーム接合部
6 トレリングアーム
6a ビーム接合部
60 穴部
61 トレリングアームの下面の車両前側の部分
62 トレリングアームの下面の車両後側の部分
63 トレリングアームの下面
63a 水平部
63b 傾斜部
68 トレリングアームの傾斜面
C トーションビームの長手方向に延びる基準線
L 接合部におけるトレリングアームの上下方向の寸法
S 段差
W1,W2 接合部のビード
θ1 傾斜角
Claims (7)
- 長尺のトーションビームと、軽合金製のトレリングアームとが接合され、前記トーションビームと前記トレリングアームとの接合部を有しているトーションビーム式サスペンションにおいて、
少なくとも前記トレリングアームの車両前側の一部が、前記接合部における前記トレリングアームの車両後側に対して車両下側に位置してい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。 - 前記トレリングアームは下面を有し、前記トレリングアームの前記下面は、少なくとも水平部と傾斜部とを一部に有していることを特徴とする、請求項1に記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トレリングアームの前記下面は、少なくとも2箇所の水平部と傾斜部とを一部に有し、前記傾斜部は、前記2箇所の水平部の間に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビームは、長手方向に沿って開口側が下向きの凹状に形成され、前記トレリングアームは、前記トーションビームの端部の凹状内面側に重ねて配置され、少なくとも、前記トーションビームの端部と前記トレリングアームの重なり部とが接合されているとともに、前記トレリングアームの端部と前記トーションビームの重なり部とが接合されており、前記トレリングアームが前記トーションビームへ向かって断面積が徐々に小さくなるように傾斜していることを特徴とする、請求項2または3に記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記基準線に垂直な方向の前記トレリングアームの高さは、前記基準線に垂直な方向の前記トーションビームの高さと略同一に設定されていることを特徴とする、請求項4に記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記傾斜部と、前記トレリングアームの前記トーションビーム側に設けられた穴部の湾曲中心とが一致していることを特徴とする、請求項2〜5のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トレリングアームは、鋳造により形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
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