JP2016515064A

JP2016515064A - 膨出中間セクションを備えたリア・ツイストビーム

Info

Publication number: JP2016515064A
Application number: JP2015561835A
Authority: JP
Inventors: スレシュラグナートカレ; プニートジャガディッシュクマール; ディレンベヘラ; プラサッドラオ; グンダッパヴァリシャン
Original assignee: マグナインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2016-05-26
Also published as: MX363009B; EP2969611A4; US20160016453A1; CA2898322C; CN105008157B; WO2014138850A1; CA2898322A1; BR112015020906A2; RU2015130272A; MX2015009723A; US9522588B2; EP2969611B1; CN105008157A; EP2969611A1

Abstract

【課題】Ｕ型開横断面および膨出中間セクション（２４）を形成するベース部分（４４）および側壁（４６）を有するサスペンションアセンブリ（２０）のツイストビーム（２２）を提供することにある。【解決手段】ツイストビーム（２２）は、端セクション（５６、５８）と、中間セクション（２４）と、移行セクション（６０、６２）とを有し、各移行セクション（６０、６２）は一方の端セクション（５６、５８）から中間セクション（２４）まで延びている。ツイストビーム（２２）の幅（ｗ）および高さ（ｈ）は、移行セクション（６０、６２）に沿って中間セクション（２４）まで増大する。中間セクション（２４）の幅（ｗ）および高さ（ｈ）は、端セクション（５６、５８）の幅（ｗ）および高さ（ｈ）より大きい。一般に、膨出中間セクション（２４）の横断面積は、端セクション（５６、５８）の横断面積より１０％〜３０％大きい。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、自動車用ツイストビーム、および該ツイストビームを備えたサスペンションアセンブリに関する。

自動車は、後輪を一体に連結するリア・サスペンションアセンブリを有している。サスペンションアセンブリは、ツイストビーム（トーションビームとも呼ばれている）により相互連結された１対の長手方向コントロールアームおよびトレーリングアームを有している。リア・サスペンションアセンブリのツイストビームは、一般に、Ｏ型、Ｃ型、Ｕ型またはＶ型（これらの形状は開型または閉型のいずれでもよい）の横断面を有している。また、ツイストビームは、曲げを防止するのに充分な剛性を有するだけでなく、トーションを可能にするのに充分なフレキシビリティを有するものでなくてはならない。したがって、ツイストビームは、単なる構造部材としてだけでなく、トーションスプリングとしても機能する。下記特許文献１〜３には、例示のツイストビームが開示されている。

ツイストビームは、自動車での使用中に、ツイスティングおよび他のファクタにより大きな応力を受ける。したがって、特にツイスティングによる最大応力レベルは最小材料厚さを必要とし、したがってツイストビームの重量を必要とする。しかしながら、ツイストビームの重量は自動車の全重量に寄与するため、できる限り小さく維持するのが好ましい。

ツイストビームはまた、車両の乗り心地およびハンドリングに影響を与える、車両のロール率すなわちロール剛性をも制御する。ツイストビームは、両トレーリングアームが互いに垂直方向に移動するときに、ツイスティングによりロール剛性を付与する。ロール剛性は車両のライドレートに類似するものであるが、横加速度を含む作用に対しては車両のばね上質量にローリングを生じさせる。ロール剛性は、車両のばね上質量のロール度当たりのトルクとして表わされ、一般にＮｍ／°で測定される。車両のロール剛性は車両の全重量移動量を変化させるものではないが、重量が移動する速度および重量が車両のシャーシを介して特定アクスルから他のアクスルに移動する割合を変化させる。一般に、車両の一アクスルのロール剛性が大きい程、当該アクスルでの重量移動速度は速くなりかつ移動割合は大きくなる。重量移動が遅くなると、車両が横転状態になる傾向は低下する。

ツイストビームの寸法および設計は、ロール剛性に大きい影響を与える。ツイストビームの厚さを増大させるとロール剛性を増大できるが、これにより重量および製造コストも増大する。特にＵ型またはＶ型の開横断面を有するツイストビームでは、所望ロール剛性を達成するのにしばしばスタビライザバーが使用される。Ｖ型閉横断面は充分なロール剛性を得ることもできる。しかしながら、スタビライザバーまたは閉横断面を有するツイストビームは、複雑で、制御されかつ一貫した製造方法を必要とするためコストが嵩む。

米国特許出願第２０１０／０３０１５７７号明細書米国特許出願第２００８／０１９１４４３号明細書米国特許出願第２０１２／０２１１９６１号明細書

本発明は、スタビライザバーまたは閉横断面が形成されたツイストビームと比較して、小さい重量および複雑でない製造方法により非常に大きいロール剛性が得られる膨出中間セクションを備えたサスペンションアセンブリ用ツイストビームを提供する。本発明のツイストビームは、両端部の間で軸線に沿って長手方向に延びているベース部分を有している。ツイストビームはまた、ベース部分により互いに間隔を隔てられた１対の側壁を有している。各側壁は、両端部の間で軸線に沿って長手方向に延びかつベース部分から側縁部まで横方向に延びている。ツイストビームは、両側壁間の幅と、両側縁部間の位置からベース部分までの高さを有している。ツイストビームの中間セクションに沿う幅および高さのいずれか一方または両方は、両端部における幅および高さより大きい。膨出中間セクションの横断面積および長さは、所望のロール剛性を達成すべくおよびビームの形成に使用される製造方法にもとづいて調整される。

本発明の他の長所は、添付図面に関連して以下に述べる説明を参照することにより容易に理解されよう。

本発明の一実施形態によるサスペンションアセンブリを示す斜視図である。図１Ａのサスペンションアセンブリを示す他の斜視図である。図１Ａのサスペンションアセンブリのツイストビームを示す斜視図である。図２Ａのツイストビームを示す他の斜視図である。図２Ｂのツイストビームの膨出中間セクションを示す拡大図である。図２Ａのツイストビームを示す正面図である。図２Ａのツイストビームを示す平面図である。図２ＡのツイストビームのＣ-Ｃ線（図３Ａ）に沿う横断面図である。図２Ａのツイストビームの他の平面図であり、ツイストビームの幅を示すものである。図４ＡのツイストビームのＡ-Ａ線に沿う横断面図である。図４ＡのツイストビームのＢ-Ｂ線に沿う横断面図である。図２Ｂのツイストビームを示す平面図である。比較するツイストビームを示す斜視図である。図６の設計による２つの比較例のツイストビームのＡ-Ａ線に沿う横断面に対する図５のツイストビームのＡ-Ａ線に沿う横断面を示す図面であり、図６の設計による２つの比較例のツイストビームのＢ-Ｂ線に沿う横断面に対する図５のツイストビームのＢ-Ｂ線に沿う横断面を示す図面である。

図１Ａおよび図１Ｂには、本発明の一実施形態による自動車用サスペンションアセンブリ２０が概略的に示されている。このサスペンションアセンブリ２０はリア・サスペンションアセンブリであり、逆Ｕ型開横断面および膨出中間セクション２４を備えたツイストビームを有し、スタビライザバーまたは閉横断面が形成されたツイストビームと比較して、重量が小さくかつ複雑でない製造方法によりロール剛性条件を満たすものである。膨出中間セクション２４は、幅ｗまたは高さｈが大きくなっているか、幅ｗおよび高さｈの両方が大きくなっている。

図１Ａに示すように、サスペンションアセンブリ２０は、第１コントロールアーム２６および第２コントロールアーム２８を有し、各コントロールアームはサスペンションアセンブリ２０の両端部に設けられている。サスペンションアセンブリ２０はまた、第１ホイール取付部材３４および第２ホイール取付部材３６を有し、両ホイール取付部材３４、３６は互いに整合しかつそれぞれのコントロールアーム２６、２８に取付けられている。第１コントロールアーム２６には、第１ホイール取付部材３４とは反対側の端部に隣接して第１スピンドルブラケット３８が連結されており、第２コントロールアーム２８には、第２ホイール取付部材３６とは反対側の端部に隣接して第２スピンドルブラケット３９が連結されている。サスペンションアーム２０はまた、第１トレーリングアーム４２および第２トレーリングアーム４３を有し、各トレーリングアーム４２、４３はそれぞれのスピンドルブラケット３８、３９に連結されかつそれぞれのコントロールアーム２６、２８とは反対方向に延びている。

サスペンションアセンブリ２０のツイストビーム２２は、第１コントロールアーム２６に連結された第１端部３０から、第２コントロールアーム２８に連結された第２端部３２まで軸線Ａに沿って長手方向に延びている。ツイストビーム２２は、図１Ａおよび図１Ｂのリア・サスペンションアセンブリ２０に示されているが、他の形式のサスペンションアセンブリに使用することもできる。

図２Ａに示すように、ツイストビーム２２はベース部分４４を有し、該ベース部分４４は弧状形状を有しかつ第１端部３０から第２端部３２まで軸線Ａに沿って長手方向に延びている。ツイストビーム２２はまた１対の側壁４６を有し、各側壁４６は第１端部３０から第２端部３２まで長手方向に延びかつベース部分４４により互いに間隔を隔てている。各側壁４６はベース部分４４から側縁部４８まで横方向に延びており、図３Ｃ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、ベース部分４４および側壁４６が協働して逆Ｕ型開横断面を形成するようになっている。図示されていないが、ツイストビーム２２のベース部分４４および側壁４６は、開Ｖ型横断面を形成するように構成することもできる。図３Ｂに示すように、ツイストビーム２２は、両端部３０、３２の間で延びている全長ｌ_tを有しかつ両端部３０、３２の間で長手方向軸線Ａに沿って延びる平面に対して対称的である。

図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、ツイストビーム２２のベース部分４４および側壁４６は協働して外表面５０および反対側の内表面５２を有し、これらの両表面５０、５２は側縁部４８により互いに間隔を隔てている。ベース部分４４の外表面５０は、中心軸線Ａに沿う中央領域が平坦でありかつ中央領域から側壁４６にかけて全体として凸状をなしている。ベース部分４４の内表面５２も中心軸線Ａに沿う中央領域が平坦でありかつ中央領域から側壁４６にかけて全体として凹状をなしている。内表面５２は、横断面積を有しかつ両側縁部４８で開口しているキャビティ５４を形成している。

図２Ｃおよび図３Ｂに示すように、ツイストビーム２２は、第１端部３０から第２端部３２に向かって長手方向に延びている第１端セクション５６と、第２端部３２から第１端部３０に向かって長手方向に延びている第２端セクション５８とを有している。一般に、各端セクション５６、５８は、ツイストビーム２２の全長ｌ_tの一部に等しい長さｌ_eを有している。ツイストビーム２２はまた、第１端セクション５６と第２端セクション５８との間の中間セクション２４を有している。一般に、中間セクション２４は、ツイストビーム２２の全長ｌ_tの一部に等しい長さｌ_mを有している。第１移行セクション６０が第１端セクション５６から中間セクション２４まで延びており、第２移行セクション６２が第２端セクション５８から中間セクション２４まで延びている。一般に、各移行セクション６０、６２は、ツイストビーム２２の全長ｌ_tの一部に等しい長さｌ_trを有している。キャビティ５４の横断面積は移行セクション６０、６２に沿って増大し、膨出中間セクション２４を形成している。

端セクション５６、５８、移行セクション６０、６２および中間セクション２４の長さは、要求されるロール剛性、製造方法または他の理由に基づいて変えることができる。一般に、両移行セクション６０、６２の長さｌ_trと、中間セクション２４の長さｌ_mとの合計長さは、ツイストビーム２２の全長ｌ_tの１５％〜４０％に等しい。この合計長さ、すなわち横断面積の拡大は、所望のロール剛性を達成すべく調整される。

図３Ｂおよび図４Ｃに示すように、側壁４６は、第１端セクション５６の長さｌ_eの大部分および第２端セクション５８の長さｌ_eの大部分に沿う側縁部４８に隣接して互いに外方に離れる方向に突出している。これらの領域では、側壁４６は、ベース部分４４からそれぞれの側縁部４８に向かって真直でありかつそれぞれの側縁部４８に直接隣接する位置で互いに３０〜６０°の角度で離れるように外方に突出している。ツイストビーム２２の端部３０、３２に隣接する残余の領域では、図３Ｂおよび図４Ｂに示すように、側壁４６がベース部分４４からそれぞれの側縁部４８まで真直に延びている。図１Ａおよび図２Ａに示すように、側壁４６にはコントロールアーム２６、２８の１つを受入れるためのソケット６３が形成されている。

ツイストビーム２２の中間セクション２４では、側壁４６は、図２Ａおよび図４Ｂに示すように、ベース部分４４からそれぞれの側縁部４８まで真直である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、移行セクション６０、６２の側壁４６は、端セクション５６、５８の一方に隣接する第１ゾーン６４と、それぞれの第１ゾーン６４と中間セクション２４との間の第２ゾーン６６とを有している。第１ゾーン６４の側壁４６は、図４Ｃに示すように、ベース部分４４からそれぞれの側縁部４８に向かって真直であり、次に、それぞれの側縁部４８に隣接する他方の側壁４６から外方に離れるように突出している。第２ゾーン６６の側壁４６は、図４Ｂに示すように、ベース部分４４からそれぞれの側縁部４８まで真直である。

図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、各セクション２４、５６、５８、６０、６２は、一方の側壁４６から他方の側壁４６まで長手方向軸線Ａに対して横方向に延びている幅ｗを有している。幅ｗが側壁４６に沿ってまたはセクション２４、５６、５８、６０、６２に沿って変化する場合には、幅ｗは、側縁部４８に隣接する全ての突出部を除き、側壁４６またはセクション２４、５６、５８、６０、６２に沿う最大幅である。各端セクション５６、５８は幅ｗ_eを有し、該幅ｗ_eは、一般に端セクション５６、５８の大部分に沿って一定である。次に、幅ｗ_trは端セクション５６、５８から中間セクション２４まで移行セクション６０、６２に沿って増大し、一般に幅ｗ_mは両移行セクション６０、６２の間で中間セクション２４に沿って一定である。中間セクション２４では、幅ｗ_mは端セクション５６、５８の幅ｗ_eより大きい。しかしながら、端セクション５６、５８の幅ｗ_e、移行セクション６０、６２の幅ｗ_trおよび中間セクション２４の幅ｗ_mは、所望のロール剛性、製造方法または他の理由に基づいて変えることができる。

図３Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、各セクション２４、５６、５８、６０、６２は、長手方向軸線Ａを横断する高さｈを有している。高さｈは、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、両側縁部４８の間の点Ｐからベース部分４４までを測定したものである。点Ｐは両側縁部４８から等距離に位置している。高さｈがセクション２４、５６、５８、６０、６２に沿って変化する場合には、高さｈは、これらのセクション２４、５６、５８、６０、６２に沿う最大高さに等しい。両端セクション５６、５８は高さｈ_eを有し、この高さｈ_eは、一般に両端セクション５６、５８の大部分に沿って一定である。次に、高さは両端セクション５６、５８から中間セクション２４まで増大し、両移行セクション６０、６２間の中間セクション２４に沿って一定である。中間セクション２４は、両端セクション５６、５８の高さｈ_eより大きい高さｈ_mを有する。しかしながら、端セクション５６、５８の高さｈ_e、移行セクション６０、６２の高さｈ_tおよび中間セクション２４の高さｈ_mは、所望のロール剛性、製造方法および他の理由に基づいて変えることができる。

幅ｗおよび高さｈのいずれか一方の増大または幅ｗおよび高さｈの両方の増大により得られる膨出中間セクション２４により、該中間セクション２４に沿う開キャビティ５４（図４Ｂおよび図４Ｃ）の横断面積は、両端セクション５６、５８に沿う開キャビティ５４の横断面積より増大される。中間セクション２４の横断面積は、所望のロール剛性を達成するように調整される。一般に、中間セクション２４に沿う開キャビティ５４の横断面積は、両端セクション５６、５８に沿う開キャビティ５４の横断面積より１０％〜３０％大きい。また、中間セクション２４の横断面積の増大量も、ツイストビーム２２の形成に使用される製造方法に基づいて定められる。

一実施形態によれば、図１Ａに示すように、ツイストビーム２２には、ベース部分４４および側壁４６に沿って、ツイストビーム２２の重量を軽減させるための複数の軽量化孔６８が形成されている。一般にベース部分４４には、各端セクション５６、５８に１つの孔が形成される。一般に各側壁４６の各移行セクション６０、６２には１つの軽量化孔６８が形成され、中間セクション２４には１つの軽量化孔６８が形成される。

本発明のツイストビーム２２は、重量とロール剛性との格別なバランスを提供する。膨出中間セクション２４を備えた図２Ａのツイストビーム２２の重量、厚さおよびロール剛性を、膨出中間セクション２４を備えていない他の設計による２つのツイストビームと比較した。２つの比較ツイストビーム１００、１０１は図６に示す一般的設計を有するが、横断面は僅かに異なっている。図７Ａおよび図７Ｂには、本発明のツイストビーム２２および２つの比較ツイストビーム１００、１０１の横断面が示されている。本発明のツイストビーム２２は、８．０ｋｇの重量、４Ｍｍの厚さおよび３９５Ｎ-ｍ/°のロール剛性を有している。第１比較ツイストビーム１００は、９．１２ｋｇの重量、４．５Ｍｍの厚さおよび４４１Ｎ-ｍ/°のロール剛性を有し、第２比較ツイストビーム１０１は、７．４ｋｇの重量、４Ｍｍの厚さおよび２６３Ｎ-ｍ/°のロール剛性を有している。これらの試験結果によれば、本発明のツイストビーム２２は、第１比較ツイストビーム１００と比較して重量が大幅に軽減され、第２比較ツイストビーム１０１と比較してロール剛性が大幅に改善されたことを示している。

上記教示から本発明の多くの改良および変更が可能であり、特許請求の範囲に特に記載されたもの以外でも実施できることは明白である。また、特許請求の範囲に記載の参照番号は単に便宜上のもので、いかなる意味においても限定的なものではない。

２０サスペンションアセンブリ
２２ツイストビーム
２４膨出中間セクション
２６、２８コントロールアーム
５４キャビティ
５６、５８端セクション
６０、６２移行セクション
ｈツイストビームの高さ
ｌツイストビームの長さ
ｗツイストビームの幅

Claims

両端部（３０、３２）の間で軸線（Ａ）に沿って長手方向に延びているベース部分（４４）と、
該ベース部分（４４）により互いに間隔を隔てられた１対の側壁（４６）とを有し、各側壁（４６）は、両端部（３０、３２）の間で軸線（Ａ）に沿って長手方向に延びかつベース部分（４４）から側縁部（４８）まで横方向に延びており、
ツイストビーム（２２）は、両側壁（４６）間の幅（ｗ）と、両側縁部（４８）間の位置からベース部分（４４）までの高さ（ｈ）を有し、
ツイストビーム（２２）の中間セクション（２４）に沿う幅（ｗ）および高さ（ｈ）の少なくとも一方は、両端部（３０、３２）における幅（ｗ）および高さ（ｈ）より大きいことを特徴とするツイストビーム（２２）。
前記中間セクション（２４）に沿う幅（ｗ）および高さ（ｈ）の両方が、両端部（３０、３２）における幅（ｗ）および高さ（ｈ）の両方より大きいことを特徴とする請求項１記載のツイストビーム（２２）。
１対の端セクション（５６、５８）を有し、各端セクション（５６、５８）は一方の端部（３０、３２）から他方の端部（３０、３２）に向かって長手方向に延び、両端セクション（５６、５８）の間に配置された中間セクション（２４）と、１対の移行セクション（６０、６２）とを更に有し、各移行セクション（６０、６２）は一方の端セクション（５６、５８）から中間セクション（２４）まで延びており、幅（ｗ）および高さ（ｈ）の少なくとも一方は、端セクション（５６、５８）から中間セクション（２４）まで移行セクション（６０、６２）に沿って増大することを特徴とする請求項１記載のツイストビーム（２２）。
前記幅（ｗ）および高さ（ｈ）の両方が、端セクション（５６、５８）から中間セクション（２４）まで移行セクション（６０、６２）に沿って増大することを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記両端部（３０、３２）の間の全長（ｌ_t）を有し、端セクション（５６、５８）の幅（ｗ_e）は該端セクション（５６、５８）の長さ（ｌ_e）の大部分に沿って一定であり、中間セクション（２４）の幅（ｗ_m）は、端セクション（５６、５８）の長さ（ｌ_e）の大部分に沿う幅（ｗ_e）より大きいことを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記両端部（３０、３２）の間の全長（ｌ_t）を有し、端セクション（５６、５８）の高さ（ｈ_e）は該端セクション（５６、５８）の長さ（ｌ_e）の大部分に沿って一定であり、中間セクション（２４）の高さ（ｈ_m）は、端セクション（５６、５８）の長さ（ｌ_e）の大部分に沿う高さ（ｈ_e）より大きいことを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記両端部（３０、３２）の間の全長（ｌ_t）を有し、各端セクション（５６、５８）は全長（ｌ_t）の一部に等しい長さ（ｌ_e）を有し、中間セクション（２４）は全長（ｌ_t）の一部に等しい長さ（ｌ_m）を有し、各移行セクション（６０、６２）は全長（ｌ_t）の一部に等しい長さ（ｌ_tr）を有し、両移行セクション（６０、６２）の長さ（ｌ_tr）と中間セクション（２４）の長さ（ｌ_m）との合計長さは、全長（ｌ_t）の１５％〜４０％に等しいことを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記ベース部分（４４）および側壁（４６）は協働して外表面（５０）および反対側の内表面（５２）を形成し、これらの外表面（５０）および内表面（５２）は側縁部（４８）により互いに間隔を隔てられており、内表面（５２）は側縁部で開口したキャビティ（５４）を形成し、中間セクション（２４）に沿う開キャビティ（５４）の横断面積は、端セクション（５６、５８）に沿う開キャビティ（５４）の横断面積より１０％〜３０％大きいことを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記中間セクション（２４）の側壁（４６）は、ベース部分（４４）から側縁部（４８）にかけて真直であり、少なくとも１つの端セクション（５６、５８）に沿う側壁（４６）は、ベース部分（４４）から側縁部（４８）に向かって真直でありかつ側縁部（４８）に隣接する位置で互いに離れるように外方に突出していることを特徴とする請求項３記載のツイストビーム（２２）。
前記ベース部分（４４）は弧状形状を形成していることを特徴とする請求項１記載のツイストビーム（２２）。
前記ベース部分（４４）および側壁（４６）は協働して、開Ｕ型を有する横断面を形成していることを特徴とする請求項１０記載のツイストビーム（２２）。
請求項１に記載のツイストビーム（２２）を有することを特徴とするサスペンションアセンブリ（２０）。
前記ツイストビーム（２２）は、第１コントロールアーム（２６）と第２コントロールアーム（２８）との間で延びていることを特徴とする請求項１２記載のサスペンションアセンブリ（２０）。
１対のホイール取付部材（３４、３６）を有し、各ホイール取付部材（３４、３６）が一方のコントロールアーム（２６、２８）に連結され、１対のスピンドルブラケット（３８、３９）を有し、各スピンドルブラケット（３８、３９）が一方のコントロールアーム（２６、２８）に連結され、１対のスプリングブラケット（４０、４１）を有し、各スプリングブラケット（４０、４１）が一方のコントロールアーム（２６、２８）に連結され、１対のトレーリングアーム（４２、４３）を有し、各トレーリングアーム（４２、４３）がそれぞれのスピンドルブラケット（３８、３９）に連結されていることを特徴とする請求項１３記載のサスペンションアセンブリ（２０）。