JP3755712B2

JP3755712B2 - 自動車のサスペンション装置

Info

Publication number: JP3755712B2
Application number: JP31496998A
Authority: JP
Inventors: 謙二浜田; 勝行小宮
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000142058A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のサスペンション装置において、特にトーションビーム式のリヤサスペンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車のサスペンション装置として、左右の後輪間に連結されたトーションビームと、車幅方向の変位を許容するように板状に構成されてトーションビームの両端部から夫々車体全長方向に延びる２枚のトレーリングアームとを有し、トレーリングアームの自由端部をブッシュを介して車体フレームに支持すると共に、各トレーリングアームの後端部をトーションビームの左右端部に溶接等により接合して構成されたトーションビーム式のリヤサスペンション装置がある（特開平４−２８３１１４号公報参照）。
【０００３】
このトーションビーム式のリヤサスペンション装置は、構造が簡単で安価なため以前から軽自動車等に搭載されていたが、コイルスプリングのコイル径中心をトレーリングアームやトーションビームの真上ではなく、トーションビームに対してオフセットして配置することでコイルスプリングの位置が低くなることにより、フロア高を低くでき、リヤの荷室空間等を広くできるという利点を有し、近年のワゴンタイプやボックスタイプの自動車への需要が多くなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の技術では、コーナ部にスプリングシートやそのブラケットを形成すると、トレーリングアームの実質的な有効長が短くなるためねじれ弾性が高くなって乗り心地が悪くなる。このため、有効長が短くなった分トレーリングアームを長くすることも考えられるが、そうするとレイアウト性が悪化する。また、トーションビームを長くすることも考えられるが、これではトーションビームのねじれ弾性が低くなりすぎて走行安定性が悪化したり、トーションビームのねじれ応力が集中する部位の強度を高める必要があり、重量増加に伴うコスト高を招く虞がある。
【０００５】
また、コイルスプリングのコイル径中心をトーションビームに対してオフセットして配置したサスペンション装置では、トーションビームのねじれによりスプリングシートとトーションビームとの接合面が剥離し、これらの接合強度を高めてもねじれ応力が集中してトーションビームの接合面に亀裂が発生するという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、トーションビームのねじれ応力の集中によるスプリングシートの剥離やビームの亀裂を抑え、軽量且つ安価にサスペンション性能を保持できる自動車のサスペンション装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動車のサスペンション装置は、トーションビーム式のリヤサスペンション装置において、左右の車輪間に連結されたトーションビームと、前記トーションビームの端部に固着されたコイルスプリングシートとを備え、前記トーションビームにおける前記コイルスプリングシートの接合部分に該トーションビームのねじれを許容する凹凸形状部を形成し、前記コイルスプリングシートは車体前後方向の後端に立設された後側フランジ部と車幅方向の両端に立設された内側及び外側フランジ部を有する箱体状とされ、少なくとも前記後側フランジ部の背面が前記トーションビームの車体前後方向の前面に接合されている。
【０００９】
また、好ましくは、前記コイルスプリングシートは前記後側フランジ部の背面のみで前記トーションビームに片持支持される。
【００１０】
また、好ましくは、前記内側フランジ部は前記トーションビームの頂部にまで延設されるアーム部を有する。
【００１１】
また、好ましくは、前記外側フランジ部は前記トーションビームの側面部に接合されている。
【００１２】
また、好ましくは、前記トーションビームから車体前後方向の所定位置まで延設され、該所定位置で回動可能に軸支される板状のトレーリングアームを更に備え、前記コイルスプリングシートを前記トレーリングアームから車幅方向に所定間隔を隔てて設けた。
【００１３】
また、好ましくは、前記所定間隔において下端部が回動自在に軸支されたダンパを更に備える。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、コイルスプリングシートに形成されたトーションビームとの接合座面を車幅外側から内側に上向きに傾斜するように形成したことにより、トーションビームのねじれ応力の集中による車幅外方のスプリングシートの剥離やビームの亀裂を抑え、軽量且つ安価にサスペンション性能を保持できる。
【００１５】
また、請求項１の発明によれば、コイルスプリングシートは車体前後方向の後端に立設された後側フランジ部と車幅方向の両端に立設された内側及び外側フランジ部を有する箱体状とされ、少なくとも前記後側フランジ部の背面がトーションビームの車体前後方向の前面に接合されていることにより、コイルスプリングシートをトーションビームに対してオフセットして配置できてフロア高が低くなり、且つトーションビームのねじれ応力の集中による後側フランジ部の剥離やビームの亀裂を抑えることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、コイルスプリングシートは後側フランジ部の背面のみでトーションビームに片持支持されることにより、内側又は外側フランジ部を接合して強度が高くなった箇所にトーションビームのねじれ応力の集中してビームの亀裂が発生するのを抑えることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、内側フランジ部はトーションビームの頂部にまで延設されるアーム部を有することにより、コイルスプリングシートの接合強度を高めてもトーションビームのねじれ応力の集中を抑えることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、外側フランジ部はトーションビームの側面部に接合されていることにより、トーションビームのねじれ応力が集中しやすい外側フランジ部の接合強度を抑えてビームの亀裂が発生するのを抑えることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、コイルスプリングシートをトレーリングアームから車幅方向に所定間隔を隔てて設けたことにより、コイルスプリングの付勢力がコイルスプリングシートの剥離方向に作用してもねじれ応力の集中を抑えることができるため接合強度を大きくする必要がなく、軽量且つ安価にサスペンション性能を保持できる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、所定間隔において下端部が回動自在に軸支されたダンパを更に備えることにより、コイルスプリングの付勢力とダンパの減衰力がコイルスプリングシートの剥離方向に作用してもねじれ応力の集中を抑えることができるため接合強度を大きくする必要がなく、軽量且つ安価にサスペンション性能を保持できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の自動車のサスペンション装置の平面図である。図２は、トーションビーム端部付近の詳細を示す平面図である。図３は、トーションビーム端部付近の詳細を示す側面図である。図４は、図２の拡大図である。
【００２３】
図１乃至図４に示すように、本実施形態として例示するのは、車幅内方へのねじれを許容する弾性を有する板状のトレーリングアーム１と、車幅方向に延びて左右の車輪２、３間に連結されたトーションビーム４（ねじり方向に弾性を有するビーム）とを備え、コイルスプリングのコイル径中心をトーションビーム４の軸中心に対してオフセットして配置したトーションビーム式のリヤサスペンション装置である。
【００２４】
トーションビーム４は下方に開放する逆Ｕ字状の断面を有する。トレーリングアーム１は車体の前後方向に延び、その前端部１ａは支持ブッシュ５およびブラケット６を介してフロアアーム７に回動自在に支持され、後端部１ｂは側方から見て後方開放の凹状に形成され、この凹状部分がトーションビーム４の両端部からやや内側の前面に溶接等により接合され、トレーリングアーム１とトーションビーム４の連結部８を形成する（図３参照）。
【００２５】
トーションビーム４の左右両端部には車輪支持部材９が接合され、この車輪支持部材９の端面上部には、スピンドル１０を備えたホイールサポート１１がボルトアップされ、このスピンドル１０にブレーキ機構を介して車輪（つまり後輪）２、３が取付けられる。
【００２６】
トーションビーム４の前面には、トレーリングアーム１から車幅内方に所定間隔Ｌ（図４参照）を隔てて略箱体状のロアスプリングシート１２が溶接等により接合され、このロアスプリングシート１２に対向するようにフロアフレーム７の下面にはアッパスプリングシート１３が溶接等により接合され、これら上下のスプリングシート１２、１３間にコイルスプリング１４が張架される。
【００２７】
所定間隔Ｌの空間には、図４に示すようにトレーリングアーム１の縦面と略平行になるようにダンパ１５が配設されている。
【００２８】
このダンパ１５の上端部１５ａは取付部材１６によりフロアフレーム７の外側面に軸支されている。ダンパ１５の下端部１５ｂはトレーリングアーム１とロアスプリングシート１２の側面とに亘って軸支されている。ダンパ１５の下端部１５ｂは、ブッシュ１７にロッド１８を挿通し、ロッド１８をトレーリングアーム１の下端部に形成した孔部１９とロアスプリングシート１２に一体的に設けられたロッド取付片１２ａに形成された孔部２０とに挿通させ、ロッド１８のネジ部１８ａにナット２１を螺合して、ロッド１８をトレーリングアーム１およびロアスプリングシート１２のロッド取付片１２ａにリジッドに固定することにより回動自在に軸支される。また、ダンパ１５は、ブッシュ１７の回動軸に直交するダンパ１５の長手方向の軸心周りの回動、つまり図２に示す矢印ａ方向に回動自在となっている。
【００２９】
即ち、ダンパ１５の下端部１５ｂが所定間隔Ｌ内に配置され、且つトレーリングアーム１とロアスプリングシート１２とに亘って回動自在に軸支されている。尚、下端部１５ｂの内面とトレーリングアーム１からロッド取付片１２ａまでのロッド１８の外周部にはカラー２２が介設されている。
【００３０】
ロアスプリングシート１２のトーションビーム４への接合部位に近接するトーションビーム４とフロアフレーム７との間にはバンプストッパラバー２３が配設されている。また、トーションビーム４後方に位置するフロアフレーム７（図１の上側のフロアフレーム７）の一方と、この一方のフロアフレーム７から遠い方のトーションビーム４の端部背面とに亘って、上部支持ブッシュ２４と下部支持ブッシュ２５を介してラテラルリンク２６がスラント状に張架され、トレーリングアーム１の不必要な車幅方向の動きを規制している。尚、図１においてＦは車体のフロント方向を示し、Ｒは車体のリヤ方向を表している。
【００３１】
図４に示すように、ロアスプリングシート１２は、その上方及び車体前後方向の前端とが開放されるように車体前後方向の後端と車幅方向の両端とに上下方向に内側フランジ部１２ａ、外側フランジ部１２ｂ、後側フランジ部１２ｃが夫々立設された箱体状とされ、内側及び外側フランジ部１２ａ、１２ｂの後端縁と後側フランジ部１２ｃの背面とがトーションビーム４の車体前後方向の前表面に沿って接合されている。尚、後側フランジ部１２ｃのみをトーションビーム４に接合して片持支持させてもよい。
【００３２】
コイルスプリングシート１２は、内側フランジ部１２ａ、外側フランジ部１２ｂ及び後側フランジ部１２ｃでトーションビーム４に片持支持されている。内側フランジ部１２ａはトーションビーム４の頂部にまで延設されるアーム部１２ｅを有する。
【００３３】
本実施形態のサスペンション装置は上記構成により、後輪のバウンド時にトーションビーム４の端部が前方にねじれながら略真上（わずかに車幅内方）に変位するのと同時に、このトーションビーム４の変位に伴ってトレーリングアーム１の後端部１ｂが支持ブッシュ５を支点とした円弧軌跡に沿って略真上（わずかに車幅内方）にねじれながら変位する。
【００３４】
ところで、トーションビーム４がねじれた場合に、ロアスプリングシート１２の内側フランジ部１２ａ、外側フランジ部１２ｂ、後側フランジ部１２ｃ及びアーム部１２ｅはトーションビーム４のねじれに対して充分なビーム長を有することからねじれ変形による剥離の発生や、ねじり応力によるトーションビーム４への亀裂の発生は少ないが、外側フランジ部１２ｂと後側フランジ部１２ｃはトーションビーム４のねじれに対してビーム長が短いため、ねじれ変形により剥離しやすく、この接合部の接合強度を高めても逆にねじれ応力が集中することになってトーションビーム４の対応箇所に亀裂が発生してしまう。この不具合は、後側フランジ部１２ｃの上端縁が水平に形成されていると顕著に現れやすい。
【００３５】
更に、ダンパ１５の下端部１５ｂがトレーリングアーム１とロアスプリングシート１２とに亘って軸支されているため、後輪のバウンド時にロアスプリングシート１２にはコイルスプリング１４の伸張方向の付勢力とダンパ１５の減衰力が作用し、これらがロアスプリングシート１２とトーションビーム４の接合面にせん断力として剥離方向に作用する。このため、ロアスプリングシート１２の接合面の疲労強度を高める必要もある。
【００３６】
そこで、本実施形態では、以下で説明する接合構造を採用することにより上記不具合を解消している。
［第１の接合構造］
図５は、ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第１の接合構造を示す図である。図６は、図５の正面図である。
【００３７】
図５及び図６に示すように、第１の接合構造では、後側フランジ部１２ｃの上端縁を車幅外側から内側に上向きに傾斜するように形成している。
【００３８】
この第１の接合構造により、後側フランジ部１２ｃの接合部におけるトーションビーム４のねじれ変形による剥離や、トーションビーム４への接合強度を強めたことによる亀裂の発生を抑えることができる。更に、トーションビーム４のねじれ変形の影響が少ない内側フランジ部１２ａにトーションビーム４の頂部にまで延設されるアーム部１２ｅを形成したことにより、亀裂等の発生を抑えて接合強度を高めることができる。
【００３９】
この結果、ロアスプリングシートの接合強度（溶接強度）を向上させる必要がなく、過大な剛性アップも必要とすることなく、バネ下重量の軽減を図ることができ、走行安定性も良好となる。
［第２の接合構造］
図７は、ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第２の接合構造を示す図である。
【００４０】
図７に示すように、第２の接合構造は、トーションビーム４の内方に略水平に曲折した端縁部４ａにおいて、特にねじり応力が集中しやすい箇所、即ちロアスプリングシート１２の内側フランジ部１２ａやアーム部１２ｅに対応する箇所を他に比べて拡張した拡張部４ｂを形成し、トーションビーム４のねじり応力に対する強度を高めている。尚、拡張部４ｂは、外側フランジ部１２ｂに対応する箇所に形成してもよい。
【００４１】
この第２の接合構造では、トーションビーム４のねじり応力が集中しやすい箇所に対する強度を高めることができる。
【００４２】
［第３の接合構造］
図８は、ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第３の接合構造を示す図である。図９は、図８のＸーＸ断面図である。
【００４３】
図８及び図９に示すように、第３の接合構造は、トーションビーム４の前面における内側フランジ部１２ａの後端縁と接合面に対応する箇所に車幅方向にトーションビーム４のねじれ変形を許容する凹凸形状部（ビード部）４ｃを形成し、この凹凸形状部４ｃの凹部は、内側フランジ部１２ａとの非溶接部分を形成する。尚、凹凸形状部４ｃは、外側フランジ部１２ａの接合面に対応する箇所に形成してもよい。
【００４４】
この第３の接合構造では、凹凸形状部４ｃによりトーションビーム４のねじり応力が集中しやすい箇所のねじれ変形を許容できるので、トーションビーム４のねじれ変形による剥離や接合強度を強めたことによる亀裂の発生を抑えることができる。
【００４５】
また、凹凸形状部４ｃを形成する代わりに、トーションビーム４と内側フランジ部１２ａ（又は外側フランジ部１２ｂ）との接合部に溶接しない隙間を形成して、トーションビーム４のねじれ変形を許容してもよい。
【００４６】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能である。
【００４７】
例えば、上記第１から第３の接合構造を適宜組み合わせて構成することもできる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の自動車のサスペンション装置の平面図である。
【図２】トーションビーム端部付近の詳細を示す平面図である。
【図３】トーションビーム端部付近の詳細を示す側面図である。
【図４】図２の拡大図である。
【図５】ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第１の接合構造を示す図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第２の接合構造を示す図である。
【図８】ロアスプリングシート１２とトーションビーム４の第３の接合構造を示す図である。
【図９】図８のＸーＸ断面図である。
【符号の説明】
１トレーリングアーム
２，３車輪
４トーションビーム
８連結部
１２ロアスプリングシート
１５ダンパ
１７ブッシュ
Ｌ間隔

Claims

トーションビーム式のリヤサスペンション装置において、
左右の車輪間に連結されたトーションビームと、
前記トーションビームの端部に接合されたコイルスプリングシートとを備え、
前記コイルスプリングシートに形成された前記トーションビームとの接合座面を車幅外側から内側に上向きに傾斜するように形成し、
前記コイルスプリングシートは車体前後方向の後端に立設された後側フランジ部と車幅方向の両端に立設された内側及び外側フランジ部を有する箱体状とされ、少なくとも前記後側フランジ部の背面が前記トーションビームの車体前後方向の前面に接合されていることを特徴とする自動車のサスペンション装置。
前記コイルスプリングシートは前記後側フランジ部の背面のみで前記トーションビームに片持支持されることを特徴とする請求項１に記載の自動車のサスペンション装置。
前記内側フランジ部は前記トーションビームの頂部にまで延設されるアーム部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のサスペンション装置。
前記外側フランジ部は前記トーションビームの側面部に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の自動車のサスペンション装置。
前記トーションビームから車体前後方向の所定位置まで延設され、該所定位置で回動可能に軸支される板状のトレーリングアームを更に備え、
前記コイルスプリングシートを前記トレーリングアームから車幅方向に所定間隔を隔てて設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車のサスペンション装置。
前記所定間隔において下端部が回動自在に軸支されたダンパを更に備えることを特徴とする請求項５に記載の自動車のサスペンション装置。