JP4089488B2 - アクスルビームおよびサスペンション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を保持するアクスルビームおよびそれを備えたサスペンション装置に関するものであり、特にねじり弾性変形が可能なアクスルビームの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ねじり弾性変形が可能なアクスルビームは、例えば、特許文献１，２等によって既に知られている。特許文献１には、中空管体に軸方向に沿った切り目を付け、その切り目において中空管体を開くことにより、横断面形状がＵ字形を成す状態とされた形状のアクスルビームが記載されている。そのアクスルビームの長手方向の両端近傍部には、それぞれほぼ車両の前後方向に延びる２本のトレーリングアームの各後端部が、長手方向に隔たった２個所においてそれぞれゴムブッシュを介して連結されている。アクスルビームの両端に保持された左右後輪の一方が車体に接近し、他方が車体から離間する場合に、２本のトレーリングアームがほぼ鉛直方向に相対回動し、それに伴ってアクスルビームがねじり弾性変形させられる。それによって、アクスルビームを車体に対して平行な状態に戻そうとする弾性的な復元力が発生させられる。アクスルビームがトーションバーの機能をも果たすのである。また、アクスルビームがねじり弾性変形し難いものである場合に比較して、アクスルビームに保持された車輪のキャンバ角の変化や、車幅方向の車輪位置の変化が少なくて済み、車体の車輪を収容するホイールハウスが小さくて済むとともに、ロールステア特性が改善され、走行安定性が向上する。また、上記ゴムブッシュの弾性変形量が小さくて済み、耐久性が向上する。
【０００３】
また、特許文献２には、中空管状のアクスルビームの両端に車輪保持部材が固定され、そのアクスルビームの長手方向の少なくとも中央部において、そのアクスルビームの周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成しているものが記載されている。このように溝部を備えたアクスルビームは、上記特許文献１に記載のＵ字形の横断面形状を有するアクスルビームに比較すればねじり剛性が高く、薄肉化を達成することができる。また、溝部を備えない中空管状のアクスルビームに比較すれば、ねじり剛性が低く、容易にねじり弾性変形する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１９２６１４号公報
【特許文献２】
特開平７−１８６６５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
本発明は、上記特許文献２に記載のアクスルビームのように、溝部を備えた中空管状のアクスルビームを改良することを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様のアクスルビームおよびサスペンション装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
なお、下記の項の中には、補正により特許請求の範囲に記載の発明ではなくなったものも存在するが、特許請求の範囲に記載の発明を理解する上で有用であるので、そのまま残すこととする。
【０００６】
以下の各項において、(1)項と (3) 項とを合わせたものが請求項１に相当し、(8)項のサスペンション装置におけるアクスルビームを請求項１のものに限定したものが請求項２に相当し、その請求項２に段落〔００１９〕および〔００２０〕に記載の事項を追加したものが請求項３に相当する。
【０００７】
（１）中空管体の両端に車輪保持部材が固定され、その中空管体の長手方向の少なくとも一部において、その中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成している形状のアクスルビームであって、
前記中空管体の前記少なくとも一部の少なくとも一部において、前記溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる平面である中央面に対して、その中央面の片側に位置する部分の中空部の横断面積が、他方側に位置する部分のそれより大きくされたことを特徴とするアクスルビーム。
このように、中空管体を、溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面に対して非対称の横断面形状を有するものとすれば、アクスルビームの剪断中心（ねじり中心）を所望の位置に位置させることが容易となる。アクスルビームの剪断中心の位置は、後に実施形態の項において詳細に説明するように、アクスルビームのねじり弾性変形に伴う車輪の姿勢変化（キャンバ角，トー角等の変化）に重要な影響を与えるのであるが、本発明に従えば、その剪断中心の位置を望ましい位置とすることが容易となるのである。
（２）中空管体の両端に車輪保持部材が固定され、その中空管体の長手方向の少なくとも中央部において、その中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成している形状のアクスルビームであって、
前記中空管体の前記外周側に向かって開いた溝部を形成している部分の少なくとも一部において、前記溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる平面である中央面に対して、その中央面の片側に位置する部分の中空部の横断面積が、他方側に位置する部分のそれより大きくされたことを特徴とするアクスルビーム。
本項に記載のように、中空管体の少なくとも中央部を外周側に向かって開いた溝部を形成する部分とすれば、全長にわたって溝部を形成する部分とする場合に比較して、アクスルビームを容易に製造し得る。両端部に断面形状が円形の部分を残すことが許されれば、例えば、実施形態の項において後述するように、円管を成形素材として使用し、ハイドロプレス成形法により中空管体を製造することが容易になるのである。
（３）前記溝部がほぼ鉛直下向きに開いていて、前記溝部の幅方向の中央面がほぼ鉛直面であり、そのほぼ鉛直面より前側に位置する部分の中空部の横断面積が、後ろ側に位置する部分のそれより大きくされた (1)項または(2)項に記載のアクスルビーム。
本項の特徴を採用すれば、アクスルビームの剪断中心を下げることなく車両前方へ移動させることができる。例えば、前記特許文献１に記載のＵ字形断面のアクスルビームを車両後方に向かって開いた状態とし、あるいは、特許文献２に記載のアクスルビームの溝部を車両後方に向かって開いた状態とすれば、下方に開いた状態とする場合に比較して、剪断中心を車両前方へ出すことができるのであるが、同時に剪断中心が下がってしまう。それに対して、本項の特徴を採用すれば、剪断中心が下がることを可及的に回避しつつ車両前方へ移動させることができるのである。前側に位置する部分の中空部の横断面積が、後ろ側に位置する部分のそれの２０％以上大きくされることが望ましく、５０％以上、８０％以上大きくされることがさらに望ましい。
なお、溝部は、次項におけるように、鉛直下向きに開く状態とすることも可能であるが、トレーリングアームとの固定等の都合や、剪断中心設定の都合等により、鉛直下向きの状態から小角度（例えば１５度以内）後方あるいは前方へ傾いた向きに開くようにされてもよい。
（４）前記溝部が鉛直下向きに開いていて、前記中央面が鉛直面である (3)項に記載のアクスルビーム。
（５）前記中空管体が継ぎ目のない継ぎ目なし管体である (1)項ないし (4)項に記載のアクスルビーム。
中空管体は、軸方向の成分を有する方向に延びる継ぎ目（例えば、軸方向に平行に延びる継ぎ目、あるいは螺旋状の継ぎ目）を有するものとすることも可能であるが、製造の容易化あるいはアクスルビームの耐久性向上等の観点から、継ぎ目のないものとすることが望ましい。
（６）前記溝部が前記中空管体の全長にわたって形成された (1)項ないし (5)項のいずれかに記載のアクスルビーム。
中空管体の一部、例えば、中央部のみに溝部を形成することも可能であるが、全長にわたって形成すれば本発明の効果を特に良好に享受し得る。
（７） (1)項ないし (6)項のいずれかに記載のアクスルビームと、
そのアクスルビームの両端近傍部に一部が固定され、そのアクスルビームに対してほぼ直角にかつ互いにほぼ平行に延びるトレーリングアームと
を含むサスペンション装置。
（８）前記トレーリングアームの前記一部が、前記中空管体の前記中空部の横断面積が大きい側の部分の外周面に溶接された (7)項に記載のサスペンション装置。
外周側に向かって開いた溝部を有する中空管体にトレーリングアームを溶接する場合に、溝部を跨いで溝部の両側の部分に溶接すれば、中空管体のねじり変形が妨げられ、溝部形成の効果が低下してしまう。したがって、溝部の片側のみに溶接することが望ましいのであるが、その際、中空管体の中空部の横断面積が大きい側の部分の外周面に溶接すれば、溶接線を長くすることができ、溶接強度を向上させることができる。
（９）前記トレーリングアームの前記一部が一端部である (8)項に記載のサスペンション装置。
トレーリングアームの長手方向の中間部がアクスルビームに溶接されるサスペンション装置に本発明を適用することも可能である。しかし、本発明は、トレーリングアームの長手方向の一端部がアクスルビームに溶接されるサスペンション装置に特に好適である。
（１０）前記トレーリングアームの前端部が車体に少なくとも鉛直面内における回動可能に連結され、前記車輪保持部材が車両の後輪を保持する (7)項ないし (9)項に記載のサスペンション装置。
本発明に係るサスペンション装置は後輪用として特に好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図４には、本発明の一実施形態であるサスペンション装置が示されている。本実施形態におけるサスペンション装置は、車両の後輪側サスペンション装置として使用されるトーションビーム式サスペンション装置の一例である。なお、図１〜図４には、後輪側サスペンション装置の一方の側（図示の例では右後輪側）が代表的に示されている。本サスペンション装置は、アクスルビーム（トーションビーム）１０，トレーリングアーム１２，ラテラルコントロールロッド１４，コイルスプリング（図示省略）およびショックアブソーバ１８等により構成されている。これらトレーリングアーム１２，ラテラルコントロールロッド１４，コイルスプリングおよびショックアブソーバ１８等の構成および機能については公知のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０００９】
アクスルビーム１０は、車両の幅方向に延び、左右後輪（図示省略）を保持している。アクスルビーム１０の詳細な構造は後に説明する。アクスルビーム１０の長手方向の両端近傍部には、それぞれほぼ車両の前後方向に延びる２本のトレーリングアーム１２の各後端部（図１〜図４にはそれらのうちの一方のみを図示）が、長手方向に隔たった２個所においてそれぞれ連結されている。つまり、２本のトレーリングアーム１２が、アクスルビーム１０に対してほぼ直角でかつ互いにほぼ平行に延びる前後方向アームを構成しているのである。これらトレーリングアーム１２の各後端部は、それぞれアクスルビーム１０に溶接により接合されている。２本のトレーリングアーム１２の各前端部は、図示は省略するが、ブッシュを介して車体にほぼ鉛直面内で回動可能に連結されている。また、ラテラルコントロールロッド１４は、その一端がアクスルビーム１０に溶接により固定されたピンおよびブッシュを介してアクスルビーム１０に連結され、他端がブッシュを介して車体に連結されている。
【００１０】
トレーリングアーム１２のアクスルビーム１０への接合部近傍には、ショックアブソーバ１８の下端部が回動可能に連結されている。トレーリングアーム１２には貫通穴１９が設けられ、ショックアブソーバ１８の上端部がこの貫通穴１９を貫通して上方に延び出し、車体側に連結されている。さらに、アクスルビーム１０の長手方向の両端近傍部の、トレーリングアーム１２の連結部にアクスルビーム１０の長手方向において隣接する部分には、前記コイルスプリングの下端部を保持するためのスプリングシート２０が固定されている。図示は省略するが、コイルスプリングの上端部は車体側に保持される。つまり、これらコイルスプリングおよびショックアブソーバ１８は車体とアクスルビーム１０との間に介在させられており、各車輪から入力される路面の凹凸等に起因する振動を吸収し、減衰させる機能を有する。
【００１１】
アクスルビーム１０は、長手形状の本体部材３０と、本体部材３０の両端にそれぞれ固定された端部材たる車輪保持部材３２とを備えている。車輪保持部材３２は、図５に示すように、板状を成すエンドプレート（端板）３４と軸保持部材３６とから成っている。軸保持部材３６は、エンドプレート３４の本体部材３０に固定された側の面（内側面と称する）とは反対側（外側面と称する）に固定され、固定後はエンドプレート３４と共同して一体的な車輪保持部材３２を構成する。軸保持部材３６は概して円筒状を成し、車輪軸４０をベアリング４２（図示の例では一対の）を介して回転可能に保持している。この車輪軸４０に後輪が固定されるのであり、車輪保持部材３２（の軸保持部材３６）は、左右の後輪と車輪軸４０とを回転可能に保持することとなる。
【００１２】
本体部材３０は、継ぎ目のない中空管体であり、図３に最も明瞭に示すように、本体部材３０の車輪保持部材３２の固定端である長手方向の両端が最も高く、両端部は車輪保持部材３２から離れるに従って下がる向きに傾斜させられている。本体部材３０は、長手方向の中央に向かうに従って一旦下降した後上昇し、中央が再び高くなるようにされ、長手方向に湾曲させられている。本体部材３０はさらに、図２に示すように、その全長にわたって、本体部材３０の周壁の一部が本体部材３０の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部４８が形成された二重溝形部５０を備えた形状を成している。本実施形態においては、図２に示すように、溝部４８は本体部材３０の下部に鉛直下向きに開口している。
【００１３】
本体部材３０の横断面形状は長手方向に変化（徐変）させられ、溝部４８の深さがアクスルビーム１０の長手方向において漸変させられている。具体的には、図６に示すように、アクスルビーム１０の長手方向の中央における溝部４８の深さが最も深くされ、アクスルビーム１０の長手方向の両端の溝部４８の深さが最も浅くされている。本体部材３０の成形を容易にする等の点で溝部４８の深さが急変させられるのは望ましくないため、溝部４８のアクスルビーム１０の長手方向における変化率（アクスルビーム１０の単位長さ当たりの溝部４８の深さの変化量）の最大値がほぼ０．２５とされている。また、本体部材３０の外周長（アクスルビーム１０の横断面における外周輪郭線の長さ）が長手方向にわたって変化させられている。ただし、本実施形態においては、本体部材３０の全長にわたっての外周長の変化量、すなわち〔（最大外周長−最小外周長）／最小外周長〕×１００はほぼ１２０％とされている。なお、図６に示すように、本体部材３０の長手方向の両端における外周長が最大であって、本体部材３０の長手方向の中央における外周長が最小とされている。また、本体部材３０の外周長を急激に変化させることは成形性等の点で望ましくないため、本体部材３０の長手方向における外周長の変化率（アクスルビーム１０の単位長さ当たりの外周長の変化量）が１／３以下となるようにされている。
【００１４】
さらに、本体部材３０は、図２および図７に示すように、ほぼ全長にわたって、溝部４８の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面Ｐに対して非対称の横断面形状を有するものである。具体的には、本体部材３０の長手方向において車輪保持部材３２が固定される両端部以外の部分（２本のトレーリングアーム１２との各結合部および中央部を含む部分）において、図７に示すように、上記中央面Ｐに対して、その中央面Ｐの片側に位置する部分の中空部６０の横断面積が、他方側に位置する部分の中空部６２のそれより大きくされている。上記中央面Ｐは、本実施形態においては鉛直面Ｐであり、その鉛直面Ｐより車両前側に位置する中空部６０の横断面積が後ろ側に位置する中空部６２のそれより大きくされているのである。図７に示すように、中空部６０，６２の横断面積が大きい側（中空部６０）にトレーリングアーム１２の後端部が溶接により固定されており、そのために溶接線を長くして溶接強度を上げることが容易となっている。なお、本体部材３０の両端部の横断面形状は、図６に示すように、溝部４８の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面を対称面として面対称形状となっている。
【００１５】
本体部材３０を以上のような形状とすることが望ましい理由については後述することとし、本体部材３０を上記形状とするための製造方法について説明する。本実施形態においては、本体部材３０はハイドロプレス成形法（ハイドロフォーミング法とも称される）によって製造される。このハイドロプレス成形法は公知の方法であるため、図８の概略図に基づいて簡単に説明する。
本ハイドロプレス成形法に使用される成形装置は、開閉可能な一対の金型８０，８２を含む金型装置８４と、本体部材３０の成形素材である横断面形状が円形の管材（円管と称する）８６の両端開口を閉塞する一対の閉塞部材８８（図８にはそれらのうちの一方のみ図示）とを備えている。一対の金型８０，８２は金型駆動装置によって互いに接近，離間させられる（本実施形態では上下方向に）ことによって開閉可能である。本実施形態では、金型８２が位置固定の固定型とされ、金型８０が金型駆動装置９０によって金型８２に対して接近，離間させられる可動型とされている。一対の閉塞部材８８は、図示を省略する閉塞部材駆動装置９２によって金型８０，８２の接近，離間方向と交差（本実施形態ではほぼ直交）する方向（本実施形態では水平方向）に互いに接近，離間可能である。金型駆動装置９０および閉塞部材駆動装置９２は、例えば、流体圧シリンダの一種である液圧シリンダを含むものとすることができる。金型８０，８２の互いに対向する側の面には、本体部材３０の外周面の形状に対応する型面１００，１０２がそれぞれ形成され、金型８０，８２のパーティング面同士が当接させられて金型８０，８２が閉じられた状態では、それら型面１００，１０２の共同により内部の空間に本体部材３０の外周面を成形するキャビティが形成される。金型８０，８２の一方（本実施形態の場合金型８２）の型面１０２には、他の部分より内側（金型８０の型面１００側）に突出し、かつ、長手方向（円管８６の延びる方向である水平方向）に延びる突部１０４が一体的に設けられている。この突部１０４の外面も型面１０２の一部を形成し、突部１０４によって本体部材３０の溝部４８が設けられた部分の外周面が成形される。したがって、突部１０４の突出高さは、二重溝形部５０の溝の深さに対応してその延出方向に高さが徐々に変化させられている。
【００１６】
閉塞部材８８は、円管８６の両端開口を閉塞するとともに、円管８６の両端部を外周側から液密に保持し得るように、円形断面を有する収容穴１１０を備えている。収容穴１１０の内周面には、円管８６内部の液密を保持するためにシール部材（図示省略）が設けられている。一対の閉塞部材８８のうちの一方には、その内部に液通路１１２が形成され、その液通路１１２の一端が加圧液供給装置に接続されるとともに、他端が収容穴１１０の底面に開口し、円管８６の内部に加圧された液体（例えば水や、水に防錆剤の加えられたもの）を供給し得るようになっている。
【００１７】
以上の構成の成形装置によって本体部材３０を成形するにあたってまず、図８（ａ）に示すように、金型８０，８２の開状態で円管８６が閉塞部材８８に長手方向の両側から保持される。閉塞部材８８は、金型８０，８２が閉じられるまでの間、円管８６を両側から保持した状態で、一方の閉塞部材８８は後退端位置に位置させられ、他方の閉塞部材８８が円管８６を一方の閉塞部材８８側に軽く押している状態となるようにそれぞれの閉塞部材駆動装置９２が制御され、円管８６が金型８０，８２に対して相対移動不能に精度良く位置決めされた状態で保持されるとともに、円管８６の両端開口が閉塞される。そして、液通路１１２を経て加圧液が円管８６内部に充填される。この状態では、閉塞部材８８に保持された円管８６の外周面が金型８２の型面１０２において最も高い部分に近接させられている。その後、図８（ｂ）に示すように、金型駆動装置９０の駆動によって金型８０，８２が閉じられれば、金型８０，８２の型面１００，１０２によって円管８６が外周側から成形される。その際、円管８６内には加圧液が密封状態で存在するため、円管８６内部の液圧が上昇し、円管８６の周壁にしわが発生することが良好に防止される。なお、円管８６が閉じられた金型８０，８２によってある程度強固に保持される状態となれば、一対の閉塞部材８８が閉塞部材駆動装置９２の駆動によって互いに接近する向きに付勢され、円管８６を両側から押す。このことにより、円管８６が金型８０，８２によって成形されても、円管８６内部の閉塞状態（液密）が常に維持されることとなる。以上のようにして成形された円管８６の閉塞部材８８により保持されている両端部および金型８０，８２内部に保持された部分の両端部は、成形後に切除され、本体部材３０が得られる。なお、円管８６の金型８０，８２内部に保持された両端部は、成形が終了した状態では閉塞部材８８に保持された両端部に向かって上方に傾斜する（水平方向に対して傾斜する）状態で延びており、この両端部を長手方向と直交する鉛直な切断面で切断することにより、図６に示すように、車輪保持部材３２と固定されるべき本体部材３０の両端がほぼ鉛直に延びる状態とされる。すなわち、両端部がそれら両端部の延びる方向に直角な平面に対して傾斜した切断面で切断されることとなり、それら両端の横断面積が大きくなって、車輪保持部材３２との固定強度が増大する効果が得られる。
【００１８】
本ハイドロプレス成形法によれば、横断面形状を所望の形状に成形することができるのみならず、外周長を増減させたり（成形素材を膨張収縮させたり）、アクスルビーム全体を長手方向に湾曲させたりすることも容易である。また、本体部材３０を薄肉化して軽量化を図ることができる。さらに、複数枚の板材を溶接して製造する方法と比較して、製作工程が少なくて済むとともに、溶接継ぎ目がないため強度，耐久性に優れた本体部材３０を得ることができる。
【００１９】
本実施形態において、アクスルビームの横断面形状が、中空部の断面積が前側において大きい非対称形状とされているが、このことが望ましい理由を、図９および図１０に基づいて説明する。これらの図は、従来のサスペンション装置のアクスルビーム１５０とトレーリングアーム１５２とを模型的に示す図である。
まず、アクスルビームの剪断中心をできる限り高くすることが望ましい理由を説明する。
図９において、車両が左に旋回することにより車体が右にロールしたと仮定し、その際、車体が下がると考える代わりに右後輪が車体に向かって上がると考えることとする。すると、トレーリングアーム１５２は前端部が車体にほぼ鉛直面内で回動可能に連結されているため、アクスルビーム１５０の右端部は、右側から見て時計方向に回転し、アクスルビーム１５０の左端部は左側から見て反時計方向に回転するように、アクスルビーム１５０がねじられることとなる。そして、その場合の右後輪の運動は、ごく概略的に考えれば、三角形ＡＢＣが、辺ＢＣを中心に点Ａが上方（図９の紙面の裏側から表側へ向かう方向）へ移動する向きに回動するのに伴う運動と考えることができる。なお、点Ａはアクスルビーム１５０と車輪保持部材１５４との結合面と車輪軸１５６の軸線との交点、点Ｂはトレーリングアーム１５２の車体への連結点、点Ｃはアクスルビーム１５０の長手方向の中央における剪断中心とする。アクスルビーム１５０の剪断中心は、アクスルビーム１５０の長手方向において一定ではないが、アクスルビーム１５０全体の等価的な剪断中心（以下、単に剪断中心と称する）が、アクスルビーム１５０の長手方向の中央において、点Ｃに位置すると考えることとする。ただし、図９，１０においては、単純化のために、剪断中心がアクスルビーム１５０の軸線上に位置する状態で示されている。
【００２０】
もし、上記三角形ＡＢＣが図９の紙面に平行である状態から回動すると仮定すると、点Ａは辺ＢＣと直交する直線Ｌ1上を図９において斜め左上に移動することとなり、車輪軸１５６は先端が基端に対して相対的に車両前方へ移動することとなる。すなわち、右後輪の姿勢がアンダステア側に変化することとなるのである。それに対して、図１０に示すように、車両の後方から水平にアクスルビーム１５０を見た場合に、点Ａが最も高く、次に点Ｂが高く、点Ｃが最も低い場合（サスペンション装置の設計上、この関係となることが多い）には、三角形ＡＢＣが辺ＢＣを中心に上記のように回動すると、点Ａが辺ＢＣに直角な直線Ｌ2上を斜め左上方へ移動するとともに、車輪軸１５６が、点Ａを通り、辺ＢＣに平行な直線Ｌ3のまわりに回転する。そのため、車輪軸１５６が図９において（平面視において）先端側が基端側に対して車両後方に相対移動することとなり、その車輪軸１５６に保持された右後輪の姿勢がオーバステア側に変化する。このオーバステア側への変化と、前記アンダステア側への変化との差が実際の右後輪の姿勢変化となるが、オーバステア側への変化は、図１０における辺ＢＣの傾きが大きいほど、すなわち点Ｃが点Ｂに対して相対的に低いほど大きくなる。したがって、点Ｃの点Ｂに対する相対的な高さを高くするほど、右後輪がアンダステア傾向になることとなる。つまり、車両の走行安定性を向上させるべく、旋回外側の後輪である右後輪の姿勢をアンダステア側に変化させるためには、アクスルビーム１５０の剪断中心を可及的に高くすることが望ましいのである。
【００２１】
次に、アクスルビーム１５０の剪断中心を車両前方に位置させることが望ましい理由を説明する。図９において、車両左旋回に伴う車体のロールにより、右後輪が三角形ＡＢＣの辺ＢＣを回動軸線とする回動に伴う運動をすると考える場合には、右後輪はキャンバ角が減少する向きに回動することとなる。それに対して、もし、アクスルビーム１５０が点Ｂを通り、車両の幅方向に平行な直線のまわりに回動するとすれば、キャンバ角の変化はない。車体ロール時における右後輪のキャンバ角の減少量が大きいと、右後輪が車体のホイールハウスと干渉する恐れがあるため、ホイールハウスを大きくする必要が生じ、車体の内部空間が狭くなってしまう。また、右後輪が三角形ＡＢＣの辺ＢＣを回動軸線として回動する場合には、点Ｂを通り、車両の幅方向に平行な直線のまわりに回動する場合に比較して、アクスルビーム１５０の傾き角度が大きくなり、それによっても、右後輪がホイールハウスと干渉し易くなる。したがって、これらをできる限り抑制するために、辺ＢＣはできるかぎり車両の幅方向に平行に近くなるようにすることが望ましく、アクスルビーム１５０の剪断中心はできる限り車両前方に位置させることが望ましいこととなる。
【００２２】
本実施形態によれば、中空管体である本体部材３０に溝部４８を全長にわたって形成することにより、アクスルビーム１０のねじり剛性を低くしてねじり弾性変形を容易にし得るとともに、ねじり剛性の調整の幅も広がる。本実施形態のように、本体部材３０の中央部において溝部４８を最も深くし、車輪保持部材３２の固定される両端部において最も浅くすることにより、本体部材３０の中央部のねじり弾性変形が容易となるとともに、車輪保持部材３２と固定される両端部には必要な剛性を確保でき、アクスルビーム１０の耐久性が向上する。また、全長にわたって溝部４８を形成することにより、アクスルビーム１０の剪断中心高さを所望の位置に調整することが容易となり、アクスルビーム１０の剪断中心を高くできれば、前述したように車両の走行安定性を向上させることができる。さらに、本体部材３０の両端部にも溝部を設けて剪断中心を高くすれば、車輪の回転軸線と剪断中心との距離を小さくすることができ、従来のアクスルビームのように車輪保持部材３２への固定端に溝部を設けない場合に比較して、後輪に作用する前後方向力によるアクスルビーム１０のねじり変形を抑えることができる。また、剪断中心を高くすれば、本体部材３０のエンドプレート３４への固定端の高さを低くすることができる。例えば、エンドプレート３４を上下方向の寸法の大きいものとし、外側面の上部に車輪軸４０を保持させ、内側面の下部に本体部材３０の端を固定するのである。本体部材３０のエンドプレート３４への固定端の位置を低くできれば、本体部材３０の両端近傍部の急激な湾曲を回避でき、成形が容易となる。さらに、本体部材３０の両端近傍部の高さを低くできる結果、両端近傍部の上側に各種配管やワイヤハーネス等他部材を配設するためのスペースを確保できる。
【００２３】
アクスルビーム１０の横断面形状を、中空部６０，６２の断面積が前側において大きい非対称とすることにより、剪断中心を下げることなく車両前方に位置させることができ、車体ロール時における車輪のキャンバ角の減少量が小さくされ、ホイールハウスとのスペースを確保できるため、車体側の設計自由度が増す。また、アクスルビーム１０の剪断中心位置を望ましい位置に調整することが容易となる。さらに、トレーリングアーム１２のアクスルビーム１０との結合部の溶接線を長くできることにより、この二部材の結合部の強度，疲労強度（耐久性）が向上する。
【００２４】
溝部４８の深さのアクスルビーム１０の長手方向における変化率や本体部材３０の全長にわたっての外周長の変化率は、本実施形態で説明したものに限らず種々の値とすることができる。
【００２５】
ただし、本実施形態のように、アクスルビーム１０の車輪保持部材３２が固定される両端部以外の部分（２本のトレーリングアーム１２との各結合部および中央部を含む部分）の全部において横断面形状を非対称とすることは不可欠ではない。また、本体部材３０の全長にわたって溝部（溝部４８）を形成することも不可欠ではない。例えば、アクスルビーム１０の中央部のみを本実施形態で説明したような非対称の横断面形状としてもよい。それでも、前述したアクスルビームの剪断中心を下げることなく車両前方に位置させることの効果を享受することはできる。あるいは、アクスルビーム１０のトレーリングアーム１２との接合部のみを非対称断面とすることも可能である。
【００２６】
さらに、アクスルビームの両端に固定される車輪保持部材は、本実施形態におけるように、車輪軸を回転可能に保持するものに限らず、車輪軸を一体的に有し、その車輪軸のまわりに回転可能に車輪を保持するものであってもよい。
【００２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるサスペンション装置の本発明に関連の深い部分を示す斜視図である。
【図２】上記サスペンション装置の側面断面図である。
【図３】上記サスペンション装置の背面図である。
【図４】上記サスペンション装置の平面図である。
【図５】上記サスペンション装置の構成要素であるアクスルビームおよび車輪軸を示す正面図（一部断面）である。
【図６】上記アクスルビームを複数個所における横断面形状とともに示す背面図である。
【図７】上記サスペンション装置の構成要素であるトレーリングアームとアクスルビームとの結合部を示す側面断面図である。
【図８】上記アクスルビームを製造する製造方法を説明するための概略図である。
【図９】上記アクスルビームの横断面形状を、中空部の断面積が前側において大きい非対称とすることが望ましい理由を説明するために、従来のサスペンション装置のアクスルビームとトレーリングアームとを模型的に示す平面図である。
【図１０】
上記従来のサスペンション装置のアクスルビームとトレーリングアームとを模型的に示す背面図である。
【符号の説明】
１０：アクスルビーム １２：トレーリングアーム ３０：本体部材（中空管体） ３２：車輪保持部材（端部材） ４８：溝部 ５０：二重溝形部
６０，６２：中空部
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を保持するアクスルビームおよびそれを備えたサスペンション装置に関するものであり、特にねじり弾性変形が可能なアクスルビームの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ねじり弾性変形が可能なアクスルビームは、例えば、特許文献１，２等によって既に知られている。特許文献１には、中空管体に軸方向に沿った切り目を付け、その切り目において中空管体を開くことにより、横断面形状がＵ字形を成す状態とされた形状のアクスルビームが記載されている。そのアクスルビームの長手方向の両端近傍部には、それぞれほぼ車両の前後方向に延びる２本のトレーリングアームの各後端部が、長手方向に隔たった２個所においてそれぞれゴムブッシュを介して連結されている。アクスルビームの両端に保持された左右後輪の一方が車体に接近し、他方が車体から離間する場合に、２本のトレーリングアームがほぼ鉛直方向に相対回動し、それに伴ってアクスルビームがねじり弾性変形させられる。それによって、アクスルビームを車体に対して平行な状態に戻そうとする弾性的な復元力が発生させられる。アクスルビームがトーションバーの機能をも果たすのである。また、アクスルビームがねじり弾性変形し難いものである場合に比較して、アクスルビームに保持された車輪のキャンバ角の変化や、車幅方向の車輪位置の変化が少なくて済み、車体の車輪を収容するホイールハウスが小さくて済むとともに、ロールステア特性が改善され、走行安定性が向上する。また、上記ゴムブッシュの弾性変形量が小さくて済み、耐久性が向上する。
【０００３】
また、特許文献２には、中空管状のアクスルビームの両端に車輪保持部材が固定され、そのアクスルビームの長手方向の少なくとも中央部において、そのアクスルビームの周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成しているものが記載されている。このように溝部を備えたアクスルビームは、上記特許文献１に記載のＵ字形の横断面形状を有するアクスルビームに比較すればねじり剛性が高く、薄肉化を達成することができる。また、溝部を備えない中空管状のアクスルビームに比較すれば、ねじり剛性が低く、容易にねじり弾性変形する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１９２６１４号公報
【特許文献２】
特開平７−１８６６５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
本発明は、上記特許文献２に記載のアクスルビームのように、溝部を備えた中空管状のアクスルビームを改良することを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様のアクスルビームおよびサスペンション装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
なお、下記の項の中には、補正により特許請求の範囲に記載の発明ではなくなったものも存在するが、特許請求の範囲に記載の発明を理解する上で有用であるので、そのまま残すこととする。
【０００６】
以下の各項において、(1)項と (3) 項とを合わせたものが請求項１に相当し、(8)項のサスペンション装置におけるアクスルビームを請求項１のものに限定したものが請求項２に相当し、その請求項２に段落〔００１９〕および〔００２０〕に記載の事項を追加したものが請求項３に相当する。
【０００７】
（１）中空管体の両端に車輪保持部材が固定され、その中空管体の長手方向の少なくとも一部において、その中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成している形状のアクスルビームであって、
前記中空管体の前記少なくとも一部の少なくとも一部において、前記溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる平面である中央面に対して、その中央面の片側に位置する部分の中空部の横断面積が、他方側に位置する部分のそれより大きくされたことを特徴とするアクスルビーム。
このように、中空管体を、溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面に対して非対称の横断面形状を有するものとすれば、アクスルビームの剪断中心（ねじり中心）を所望の位置に位置させることが容易となる。アクスルビームの剪断中心の位置は、後に実施形態の項において詳細に説明するように、アクスルビームのねじり弾性変形に伴う車輪の姿勢変化（キャンバ角，トー角等の変化）に重要な影響を与えるのであるが、本発明に従えば、その剪断中心の位置を望ましい位置とすることが容易となるのである。
（２）中空管体の両端に車輪保持部材が固定され、その中空管体の長手方向の少なくとも中央部において、その中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成している形状のアクスルビームであって、
前記中空管体の前記外周側に向かって開いた溝部を形成している部分の少なくとも一部において、前記溝部の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる平面である中央面に対して、その中央面の片側に位置する部分の中空部の横断面積が、他方側に位置する部分のそれより大きくされたことを特徴とするアクスルビーム。
本項に記載のように、中空管体の少なくとも中央部を外周側に向かって開いた溝部を形成する部分とすれば、全長にわたって溝部を形成する部分とする場合に比較して、アクスルビームを容易に製造し得る。両端部に断面形状が円形の部分を残すことが許されれば、例えば、実施形態の項において後述するように、円管を成形素材として使用し、ハイドロプレス成形法により中空管体を製造することが容易になるのである。
（３）前記溝部がほぼ鉛直下向きに開いていて、前記溝部の幅方向の中央面がほぼ鉛直面であり、そのほぼ鉛直面より前側に位置する部分の中空部の横断面積が、後ろ側に位置する部分のそれより大きくされた (1)項または(2)項に記載のアクスルビーム。
本項の特徴を採用すれば、アクスルビームの剪断中心を下げることなく車両前方へ移動させることができる。例えば、前記特許文献１に記載のＵ字形断面のアクスルビームを車両後方に向かって開いた状態とし、あるいは、特許文献２に記載のアクスルビームの溝部を車両後方に向かって開いた状態とすれば、下方に開いた状態とする場合に比較して、剪断中心を車両前方へ出すことができるのであるが、同時に剪断中心が下がってしまう。それに対して、本項の特徴を採用すれば、剪断中心が下がることを可及的に回避しつつ車両前方へ移動させることができるのである。前側に位置する部分の中空部の横断面積が、後ろ側に位置する部分のそれの２０％以上大きくされることが望ましく、５０％以上、８０％以上大きくされることがさらに望ましい。
なお、溝部は、次項におけるように、鉛直下向きに開く状態とすることも可能であるが、トレーリングアームとの固定等の都合や、剪断中心設定の都合等により、鉛直下向きの状態から小角度（例えば１５度以内）後方あるいは前方へ傾いた向きに開くようにされてもよい。
（４）前記溝部が鉛直下向きに開いていて、前記中央面が鉛直面である (3)項に記載のアクスルビーム。
（５）前記中空管体が継ぎ目のない継ぎ目なし管体である (1)項ないし (4)項に記載のアクスルビーム。
中空管体は、軸方向の成分を有する方向に延びる継ぎ目（例えば、軸方向に平行に延びる継ぎ目、あるいは螺旋状の継ぎ目）を有するものとすることも可能であるが、製造の容易化あるいはアクスルビームの耐久性向上等の観点から、継ぎ目のないものとすることが望ましい。
（６）前記溝部が前記中空管体の全長にわたって形成された (1)項ないし (5)項のいずれかに記載のアクスルビーム。
中空管体の一部、例えば、中央部のみに溝部を形成することも可能であるが、全長にわたって形成すれば本発明の効果を特に良好に享受し得る。
（７） (1)項ないし (6)項のいずれかに記載のアクスルビームと、
そのアクスルビームの両端近傍部に一部が固定され、そのアクスルビームに対してほぼ直角にかつ互いにほぼ平行に延びるトレーリングアームと
を含むサスペンション装置。
（８）前記トレーリングアームの前記一部が、前記中空管体の前記中空部の横断面積が大きい側の部分の外周面に溶接された (7)項に記載のサスペンション装置。
外周側に向かって開いた溝部を有する中空管体にトレーリングアームを溶接する場合に、溝部を跨いで溝部の両側の部分に溶接すれば、中空管体のねじり変形が妨げられ、溝部形成の効果が低下してしまう。したがって、溝部の片側のみに溶接することが望ましいのであるが、その際、中空管体の中空部の横断面積が大きい側の部分の外周面に溶接すれば、溶接線を長くすることができ、溶接強度を向上させることができる。
（９）前記トレーリングアームの前記一部が一端部である (8)項に記載のサスペンション装置。
トレーリングアームの長手方向の中間部がアクスルビームに溶接されるサスペンション装置に本発明を適用することも可能である。しかし、本発明は、トレーリングアームの長手方向の一端部がアクスルビームに溶接されるサスペンション装置に特に好適である。
（１０）前記トレーリングアームの前端部が車体に少なくとも鉛直面内における回動可能に連結され、前記車輪保持部材が車両の後輪を保持する (7)項ないし (9)項に記載のサスペンション装置。
本発明に係るサスペンション装置は後輪用として特に好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図４には、本発明の一実施形態であるサスペンション装置が示されている。本実施形態におけるサスペンション装置は、車両の後輪側サスペンション装置として使用されるトーションビーム式サスペンション装置の一例である。なお、図１〜図４には、後輪側サスペンション装置の一方の側（図示の例では右後輪側）が代表的に示されている。本サスペンション装置は、アクスルビーム（トーションビーム）１０，トレーリングアーム１２，ラテラルコントロールロッド１４，コイルスプリング（図示省略）およびショックアブソーバ１８等により構成されている。これらトレーリングアーム１２，ラテラルコントロールロッド１４，コイルスプリングおよびショックアブソーバ１８等の構成および機能については公知のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０００９】
アクスルビーム１０は、車両の幅方向に延び、左右後輪（図示省略）を保持している。アクスルビーム１０の詳細な構造は後に説明する。アクスルビーム１０の長手方向の両端近傍部には、それぞれほぼ車両の前後方向に延びる２本のトレーリングアーム１２の各後端部（図１〜図４にはそれらのうちの一方のみを図示）が、長手方向に隔たった２個所においてそれぞれ連結されている。つまり、２本のトレーリングアーム１２が、アクスルビーム１０に対してほぼ直角でかつ互いにほぼ平行に延びる前後方向アームを構成しているのである。これらトレーリングアーム１２の各後端部は、それぞれアクスルビーム１０に溶接により接合されている。２本のトレーリングアーム１２の各前端部は、図示は省略するが、ブッシュを介して車体にほぼ鉛直面内で回動可能に連結されている。また、ラテラルコントロールロッド１４は、その一端がアクスルビーム１０に溶接により固定されたピンおよびブッシュを介してアクスルビーム１０に連結され、他端がブッシュを介して車体に連結されている。
【００１０】
トレーリングアーム１２のアクスルビーム１０への接合部近傍には、ショックアブソーバ１８の下端部が回動可能に連結されている。トレーリングアーム１２には貫通穴１９が設けられ、ショックアブソーバ１８の上端部がこの貫通穴１９を貫通して上方に延び出し、車体側に連結されている。さらに、アクスルビーム１０の長手方向の両端近傍部の、トレーリングアーム１２の連結部にアクスルビーム１０の長手方向において隣接する部分には、前記コイルスプリングの下端部を保持するためのスプリングシート２０が固定されている。図示は省略するが、コイルスプリングの上端部は車体側に保持される。つまり、これらコイルスプリングおよびショックアブソーバ１８は車体とアクスルビーム１０との間に介在させられており、各車輪から入力される路面の凹凸等に起因する振動を吸収し、減衰させる機能を有する。
【００１１】
アクスルビーム１０は、長手形状の本体部材３０と、本体部材３０の両端にそれぞれ固定された端部材たる車輪保持部材３２とを備えている。車輪保持部材３２は、図５に示すように、板状を成すエンドプレート（端板）３４と軸保持部材３６とから成っている。軸保持部材３６は、エンドプレート３４の本体部材３０に固定された側の面（内側面と称する）とは反対側（外側面と称する）に固定され、固定後はエンドプレート３４と共同して一体的な車輪保持部材３２を構成する。軸保持部材３６は概して円筒状を成し、車輪軸４０をベアリング４２（図示の例では一対の）を介して回転可能に保持している。この車輪軸４０に後輪が固定されるのであり、車輪保持部材３２（の軸保持部材３６）は、左右の後輪と車輪軸４０とを回転可能に保持することとなる。
【００１２】
本体部材３０は、継ぎ目のない中空管体であり、図３に最も明瞭に示すように、本体部材３０の車輪保持部材３２の固定端である長手方向の両端が最も高く、両端部は車輪保持部材３２から離れるに従って下がる向きに傾斜させられている。本体部材３０は、長手方向の中央に向かうに従って一旦下降した後上昇し、中央が再び高くなるようにされ、長手方向に湾曲させられている。本体部材３０はさらに、図２に示すように、その全長にわたって、本体部材３０の周壁の一部が本体部材３０の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部４８が形成された二重溝形部５０を備えた形状を成している。本実施形態においては、図２に示すように、溝部４８は本体部材３０の下部に鉛直下向きに開口している。
【００１３】
本体部材３０の横断面形状は長手方向に変化（徐変）させられ、溝部４８の深さがアクスルビーム１０の長手方向において漸変させられている。具体的には、図６に示すように、アクスルビーム１０の長手方向の中央における溝部４８の深さが最も深くされ、アクスルビーム１０の長手方向の両端の溝部４８の深さが最も浅くされている。本体部材３０の成形を容易にする等の点で溝部４８の深さが急変させられるのは望ましくないため、溝部４８のアクスルビーム１０の長手方向における変化率（アクスルビーム１０の単位長さ当たりの溝部４８の深さの変化量）の最大値がほぼ０．２５とされている。また、本体部材３０の外周長（アクスルビーム１０の横断面における外周輪郭線の長さ）が長手方向にわたって変化させられている。ただし、本実施形態においては、本体部材３０の全長にわたっての外周長の変化量、すなわち〔（最大外周長−最小外周長）／最小外周長〕×１００はほぼ１２０％とされている。なお、図６に示すように、本体部材３０の長手方向の両端における外周長が最大であって、本体部材３０の長手方向の中央における外周長が最小とされている。また、本体部材３０の外周長を急激に変化させることは成形性等の点で望ましくないため、本体部材３０の長手方向における外周長の変化率（アクスルビーム１０の単位長さ当たりの外周長の変化量）が１／３以下となるようにされている。
【００１４】
さらに、本体部材３０は、図２および図７に示すように、ほぼ全長にわたって、溝部４８の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面Ｐに対して非対称の横断面形状を有するものである。具体的には、本体部材３０の長手方向において車輪保持部材３２が固定される両端部以外の部分（２本のトレーリングアーム１２との各結合部および中央部を含む部分）において、図７に示すように、上記中央面Ｐに対して、その中央面Ｐの片側に位置する部分の中空部６０の横断面積が、他方側に位置する部分の中空部６２のそれより大きくされている。上記中央面Ｐは、本実施形態においては鉛直面Ｐであり、その鉛直面Ｐより車両前側に位置する中空部６０の横断面積が後ろ側に位置する中空部６２のそれより大きくされているのである。図７に示すように、中空部６０，６２の横断面積が大きい側（中空部６０）にトレーリングアーム１２の後端部が溶接により固定されており、そのために溶接線を長くして溶接強度を上げることが容易となっている。なお、本体部材３０の両端部の横断面形状は、図６に示すように、溝部４８の幅方向の中央を通り深さ方向に延びる中央面を対称面として面対称形状となっている。
【００１５】
本体部材３０を以上のような形状とすることが望ましい理由については後述することとし、本体部材３０を上記形状とするための製造方法について説明する。本実施形態においては、本体部材３０はハイドロプレス成形法（ハイドロフォーミング法とも称される）によって製造される。このハイドロプレス成形法は公知の方法であるため、図８の概略図に基づいて簡単に説明する。
本ハイドロプレス成形法に使用される成形装置は、開閉可能な一対の金型８０，８２を含む金型装置８４と、本体部材３０の成形素材である横断面形状が円形の管材（円管と称する）８６の両端開口を閉塞する一対の閉塞部材８８（図８にはそれらのうちの一方のみ図示）とを備えている。一対の金型８０，８２は金型駆動装置によって互いに接近，離間させられる（本実施形態では上下方向に）ことによって開閉可能である。本実施形態では、金型８２が位置固定の固定型とされ、金型８０が金型駆動装置９０によって金型８２に対して接近，離間させられる可動型とされている。一対の閉塞部材８８は、図示を省略する閉塞部材駆動装置９２によって金型８０，８２の接近，離間方向と交差（本実施形態ではほぼ直交）する方向（本実施形態では水平方向）に互いに接近，離間可能である。金型駆動装置９０および閉塞部材駆動装置９２は、例えば、流体圧シリンダの一種である液圧シリンダを含むものとすることができる。金型８０，８２の互いに対向する側の面には、本体部材３０の外周面の形状に対応する型面１００，１０２がそれぞれ形成され、金型８０，８２のパーティング面同士が当接させられて金型８０，８２が閉じられた状態では、それら型面１００，１０２の共同により内部の空間に本体部材３０の外周面を成形するキャビティが形成される。金型８０，８２の一方（本実施形態の場合金型８２）の型面１０２には、他の部分より内側（金型８０の型面１００側）に突出し、かつ、長手方向（円管８６の延びる方向である水平方向）に延びる突部１０４が一体的に設けられている。この突部１０４の外面も型面１０２の一部を形成し、突部１０４によって本体部材３０の溝部４８が設けられた部分の外周面が成形される。したがって、突部１０４の突出高さは、二重溝形部５０の溝の深さに対応してその延出方向に高さが徐々に変化させられている。
【００１６】
閉塞部材８８は、円管８６の両端開口を閉塞するとともに、円管８６の両端部を外周側から液密に保持し得るように、円形断面を有する収容穴１１０を備えている。収容穴１１０の内周面には、円管８６内部の液密を保持するためにシール部材（図示省略）が設けられている。一対の閉塞部材８８のうちの一方には、その内部に液通路１１２が形成され、その液通路１１２の一端が加圧液供給装置に接続されるとともに、他端が収容穴１１０の底面に開口し、円管８６の内部に加圧された液体（例えば水や、水に防錆剤の加えられたもの）を供給し得るようになっている。
【００１７】
以上の構成の成形装置によって本体部材３０を成形するにあたってまず、図８（ａ）に示すように、金型８０，８２の開状態で円管８６が閉塞部材８８に長手方向の両側から保持される。閉塞部材８８は、金型８０，８２が閉じられるまでの間、円管８６を両側から保持した状態で、一方の閉塞部材８８は後退端位置に位置させられ、他方の閉塞部材８８が円管８６を一方の閉塞部材８８側に軽く押している状態となるようにそれぞれの閉塞部材駆動装置９２が制御され、円管８６が金型８０，８２に対して相対移動不能に精度良く位置決めされた状態で保持されるとともに、円管８６の両端開口が閉塞される。そして、液通路１１２を経て加圧液が円管８６内部に充填される。この状態では、閉塞部材８８に保持された円管８６の外周面が金型８２の型面１０２において最も高い部分に近接させられている。その後、図８（ｂ）に示すように、金型駆動装置９０の駆動によって金型８０，８２が閉じられれば、金型８０，８２の型面１００，１０２によって円管８６が外周側から成形される。その際、円管８６内には加圧液が密封状態で存在するため、円管８６内部の液圧が上昇し、円管８６の周壁にしわが発生することが良好に防止される。なお、円管８６が閉じられた金型８０，８２によってある程度強固に保持される状態となれば、一対の閉塞部材８８が閉塞部材駆動装置９２の駆動によって互いに接近する向きに付勢され、円管８６を両側から押す。このことにより、円管８６が金型８０，８２によって成形されても、円管８６内部の閉塞状態（液密）が常に維持されることとなる。以上のようにして成形された円管８６の閉塞部材８８により保持されている両端部および金型８０，８２内部に保持された部分の両端部は、成形後に切除され、本体部材３０が得られる。なお、円管８６の金型８０，８２内部に保持された両端部は、成形が終了した状態では閉塞部材８８に保持された両端部に向かって上方に傾斜する（水平方向に対して傾斜する）状態で延びており、この両端部を長手方向と直交する鉛直な切断面で切断することにより、図６に示すように、車輪保持部材３２と固定されるべき本体部材３０の両端がほぼ鉛直に延びる状態とされる。すなわち、両端部がそれら両端部の延びる方向に直角な平面に対して傾斜した切断面で切断されることとなり、それら両端の横断面積が大きくなって、車輪保持部材３２との固定強度が増大する効果が得られる。
【００１８】
本ハイドロプレス成形法によれば、横断面形状を所望の形状に成形することができるのみならず、外周長を増減させたり（成形素材を膨張収縮させたり）、アクスルビーム全体を長手方向に湾曲させたりすることも容易である。また、本体部材３０を薄肉化して軽量化を図ることができる。さらに、複数枚の板材を溶接して製造する方法と比較して、製作工程が少なくて済むとともに、溶接継ぎ目がないため強度，耐久性に優れた本体部材３０を得ることができる。
【００１９】
本実施形態において、アクスルビームの横断面形状が、中空部の断面積が前側において大きい非対称形状とされているが、このことが望ましい理由を、図９および図１０に基づいて説明する。これらの図は、従来のサスペンション装置のアクスルビーム１５０とトレーリングアーム１５２とを模型的に示す図である。
まず、アクスルビームの剪断中心をできる限り高くすることが望ましい理由を説明する。
図９において、車両が左に旋回することにより車体が右にロールしたと仮定し、その際、車体が下がると考える代わりに右後輪が車体に向かって上がると考えることとする。すると、トレーリングアーム１５２は前端部が車体にほぼ鉛直面内で回動可能に連結されているため、アクスルビーム１５０の右端部は、右側から見て時計方向に回転し、アクスルビーム１５０の左端部は左側から見て反時計方向に回転するように、アクスルビーム１５０がねじられることとなる。そして、その場合の右後輪の運動は、ごく概略的に考えれば、三角形ＡＢＣが、辺ＢＣを中心に点Ａが上方（図９の紙面の裏側から表側へ向かう方向）へ移動する向きに回動するのに伴う運動と考えることができる。なお、点Ａはアクスルビーム１５０と車輪保持部材１５４との結合面と車輪軸１５６の軸線との交点、点Ｂはトレーリングアーム１５２の車体への連結点、点Ｃはアクスルビーム１５０の長手方向の中央における剪断中心とする。アクスルビーム１５０の剪断中心は、アクスルビーム１５０の長手方向において一定ではないが、アクスルビーム１５０全体の等価的な剪断中心（以下、単に剪断中心と称する）が、アクスルビーム１５０の長手方向の中央において、点Ｃに位置すると考えることとする。ただし、図９，１０においては、単純化のために、剪断中心がアクスルビーム１５０の軸線上に位置する状態で示されている。
【００２０】
もし、上記三角形ＡＢＣが図９の紙面に平行である状態から回動すると仮定すると、点Ａは辺ＢＣと直交する直線Ｌ1上を図９において斜め左上に移動することとなり、車輪軸１５６は先端が基端に対して相対的に車両前方へ移動することとなる。すなわち、右後輪の姿勢がアンダステア側に変化することとなるのである。それに対して、図１０に示すように、車両の後方から水平にアクスルビーム１５０を見た場合に、点Ａが最も高く、次に点Ｂが高く、点Ｃが最も低い場合（サスペンション装置の設計上、この関係となることが多い）には、三角形ＡＢＣが辺ＢＣを中心に上記のように回動すると、点Ａが辺ＢＣに直角な直線Ｌ2上を斜め左上方へ移動するとともに、車輪軸１５６が、点Ａを通り、辺ＢＣに平行な直線Ｌ3のまわりに回転する。そのため、車輪軸１５６が図９において（平面視において）先端側が基端側に対して車両後方に相対移動することとなり、その車輪軸１５６に保持された右後輪の姿勢がオーバステア側に変化する。このオーバステア側への変化と、前記アンダステア側への変化との差が実際の右後輪の姿勢変化となるが、オーバステア側への変化は、図１０における辺ＢＣの傾きが大きいほど、すなわち点Ｃが点Ｂに対して相対的に低いほど大きくなる。したがって、点Ｃの点Ｂに対する相対的な高さを高くするほど、右後輪がアンダステア傾向になることとなる。つまり、車両の走行安定性を向上させるべく、旋回外側の後輪である右後輪の姿勢をアンダステア側に変化させるためには、アクスルビーム１５０の剪断中心を可及的に高くすることが望ましいのである。
【００２１】
次に、アクスルビーム１５０の剪断中心を車両前方に位置させることが望ましい理由を説明する。図９において、車両左旋回に伴う車体のロールにより、右後輪が三角形ＡＢＣの辺ＢＣを回動軸線とする回動に伴う運動をすると考える場合には、右後輪はキャンバ角が減少する向きに回動することとなる。それに対して、もし、アクスルビーム１５０が点Ｂを通り、車両の幅方向に平行な直線のまわりに回動するとすれば、キャンバ角の変化はない。車体ロール時における右後輪のキャンバ角の減少量が大きいと、右後輪が車体のホイールハウスと干渉する恐れがあるため、ホイールハウスを大きくする必要が生じ、車体の内部空間が狭くなってしまう。また、右後輪が三角形ＡＢＣの辺ＢＣを回動軸線として回動する場合には、点Ｂを通り、車両の幅方向に平行な直線のまわりに回動する場合に比較して、アクスルビーム１５０の傾き角度が大きくなり、それによっても、右後輪がホイールハウスと干渉し易くなる。したがって、これらをできる限り抑制するために、辺ＢＣはできるかぎり車両の幅方向に平行に近くなるようにすることが望ましく、アクスルビーム１５０の剪断中心はできる限り車両前方に位置させることが望ましいこととなる。
【００２２】
本実施形態によれば、中空管体である本体部材３０に溝部４８を全長にわたって形成することにより、アクスルビーム１０のねじり剛性を低くしてねじり弾性変形を容易にし得るとともに、ねじり剛性の調整の幅も広がる。本実施形態のように、本体部材３０の中央部において溝部４８を最も深くし、車輪保持部材３２の固定される両端部において最も浅くすることにより、本体部材３０の中央部のねじり弾性変形が容易となるとともに、車輪保持部材３２と固定される両端部には必要な剛性を確保でき、アクスルビーム１０の耐久性が向上する。また、全長にわたって溝部４８を形成することにより、アクスルビーム１０の剪断中心高さを所望の位置に調整することが容易となり、アクスルビーム１０の剪断中心を高くできれば、前述したように車両の走行安定性を向上させることができる。さらに、本体部材３０の両端部にも溝部を設けて剪断中心を高くすれば、車輪の回転軸線と剪断中心との距離を小さくすることができ、従来のアクスルビームのように車輪保持部材３２への固定端に溝部を設けない場合に比較して、後輪に作用する前後方向力によるアクスルビーム１０のねじり変形を抑えることができる。また、剪断中心を高くすれば、本体部材３０のエンドプレート３４への固定端の高さを低くすることができる。例えば、エンドプレート３４を上下方向の寸法の大きいものとし、外側面の上部に車輪軸４０を保持させ、内側面の下部に本体部材３０の端を固定するのである。本体部材３０のエンドプレート３４への固定端の位置を低くできれば、本体部材３０の両端近傍部の急激な湾曲を回避でき、成形が容易となる。さらに、本体部材３０の両端近傍部の高さを低くできる結果、両端近傍部の上側に各種配管やワイヤハーネス等他部材を配設するためのスペースを確保できる。
【００２３】
アクスルビーム１０の横断面形状を、中空部６０，６２の断面積が前側において大きい非対称とすることにより、剪断中心を下げることなく車両前方に位置させることができ、車体ロール時における車輪のキャンバ角の減少量が小さくされ、ホイールハウスとのスペースを確保できるため、車体側の設計自由度が増す。また、アクスルビーム１０の剪断中心位置を望ましい位置に調整することが容易となる。さらに、トレーリングアーム１２のアクスルビーム１０との結合部の溶接線を長くできることにより、この二部材の結合部の強度，疲労強度（耐久性）が向上する。
【００２４】
溝部４８の深さのアクスルビーム１０の長手方向における変化率や本体部材３０の全長にわたっての外周長の変化率は、本実施形態で説明したものに限らず種々の値とすることができる。
【００２５】
ただし、本実施形態のように、アクスルビーム１０の車輪保持部材３２が固定される両端部以外の部分（２本のトレーリングアーム１２との各結合部および中央部を含む部分）の全部において横断面形状を非対称とすることは不可欠ではない。また、本体部材３０の全長にわたって溝部（溝部４８）を形成することも不可欠ではない。例えば、アクスルビーム１０の中央部のみを本実施形態で説明したような非対称の横断面形状としてもよい。それでも、前述したアクスルビームの剪断中心を下げることなく車両前方に位置させることの効果を享受することはできる。あるいは、アクスルビーム１０のトレーリングアーム１２との接合部のみを非対称断面とすることも可能である。
【００２６】
さらに、アクスルビームの両端に固定される車輪保持部材は、本実施形態におけるように、車輪軸を回転可能に保持するものに限らず、車輪軸を一体的に有し、その車輪軸のまわりに回転可能に車輪を保持するものであってもよい。
【００２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるサスペンション装置の本発明に関連の深い部分を示す斜視図である。
【図２】上記サスペンション装置の側面断面図である。
【図３】上記サスペンション装置の背面図である。
【図４】上記サスペンション装置の平面図である。
【図５】上記サスペンション装置の構成要素であるアクスルビームおよび車輪軸を示す正面図（一部断面）である。
【図６】上記アクスルビームを複数個所における横断面形状とともに示す背面図である。
【図７】上記サスペンション装置の構成要素であるトレーリングアームとアクスルビームとの結合部を示す側面断面図である。
【図８】上記アクスルビームを製造する製造方法を説明するための概略図である。
【図９】上記アクスルビームの横断面形状を、中空部の断面積が前側において大きい非対称とすることが望ましい理由を説明するために、従来のサスペンション装置のアクスルビームとトレーリングアームとを模型的に示す平面図である。
【図１０】
上記従来のサスペンション装置のアクスルビームとトレーリングアームとを模型的に示す背面図である。
【符号の説明】
１０：アクスルビーム １２：トレーリングアーム ３０：本体部材（中空管体） ３２：車輪保持部材（端部材） ４８：溝部 ５０：二重溝形部
６０，６２：中空部
Claims (3)
- 中空管体の両端に車輪保持部材が固定され、その中空管体の長手方向の少なくとも一部において、その中空管体の周壁の一部が中空管体の内部に向かって陥没することにより、外周側に向かって開いた溝部を形成している形状のアクスルビームであって、
前記溝部がほぼ鉛直下向きに開いており、前記中空管体の前記少なくとも一部の少なくとも一部において、前記溝部の幅方向の中央を通りほぼ鉛直方向に延びる平面である中央面に対して、その中央面の前側に位置する部分の中空部の横断面積が、その中央面の後ろ側に位置する部分の中空部の横断面積より大きくされたことを特徴とするアクスルビーム。 - 請求項１に記載のアクスルビームと、
そのアクスルビームの両端近傍部に一部が固定され、そのアクスルビームに対してほぼ直角にかつ互いにほぼ平行に延びるトレーリングアームと
を含み、かつ、トレーリングアームの前記一部が、前記中空管体の前記中空部の横断面積が大きい側の部分の外周面に溶接されたサスペンション装置。 - 前記中空管体と前記車輪保持部材とが互いに結合された面である結合面と車輪保持部材に保持される車輪の回転軸線との交点を点Ａ、前記トレーリングアームの前記中空管体に固定された前記一部とは反対側の車体への連結点を点Ｂ、前記アクスルビームの長手方向中央における剪断中心を点Ｃとした場合に、点Ａが最も高く、点Ｃが最も低く、点Ｂが中間の高さとされた請求項２に記載のサスペンション装置。
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