JP3755713B2 - 自動車のサスペンション装置 - Google Patents
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Description
【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。
【0010】
また、好ましくは、前記凹凸形状部は少なくとも前記内側フランジ部に対応する接合部分に非溶接部分として形成されている。
【0011】
また、好ましくは、前記凹凸形状部は前記外側フランジ部に対応する接合部分に形成されている。
【0012】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、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。
【0013】
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。
【0014】
請求項2の発明によれば、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。
【0015】
請求項3の発明によれば、凹凸形状部は少なくとも内側フランジ部に対応する接合部分に非溶接部分として形成されていることにより、トーションビームのねじれ変形の抑制を緩和して、ねじり応力の集中を抑えることができる。
【0016】
請求項4の発明によれば、凹凸形状部は前記外側フランジ部に対応する接合部分に形成されていることにより、トーションビームのねじれ変形の抑制を緩和して、ねじり応力の集中を抑えることができる。
【0017】
【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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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)。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
[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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
【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 (4)
- 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ことを特徴とする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に記載の自動車のサスペンション装置。
- 前記凹凸形状部は少なくとも前記内側フランジ部に対応する接合部分に非溶接部分として形成されてい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。
- 前記凹凸形状部は前記外側フランジ部に対応する接合部分に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動車のサスペンション装置。
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