JP4109601B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、自動車のサスペンションに関し、特に、サスペンションの左右に配置された左右のブッシュジョイントの間にトーションバーを備えたトーションビーム式サスペンションに関するものである。

自動車のサスペンションは、走行時、左右の車輪がそれぞれバウンドおよびリバウンドしてサスペンションにねじり応力が作用するが、このねじり応力が作用してもトーションビームのねじり剛性によって、変形をしないように維持されている。

図５は、後輪のトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図である。図６は、図５に示したトーションビーム式サスペンション２００の左半分を車体の斜め後方から見た斜視図である。
図５および図６に示すように、自動車の後輪Ｗ,Ｗを懸架するトーションビーム式サスペンション２００は、ゆるく屈曲したパイプ部材から構成されていて車体の前後方向に延びる左右一対のトレーリングアーム２４,２４を備えている。図６に示すように、トレーリングアーム２４は、その前端に設けられたゴムブッシュジョイント２３が車体側のブラケット２８に上下揺動自在に支持されるとともに、その後端にブラケット３２を介して車体の左右方向に固定された車軸２９には後輪Ｗが回転自在に支持されている。また、トレーリングアーム２４の上下揺動を減衰させるショックアブソーバ３３の下端が、トレーリングアーム２４の前後方向中間部に固定されたブラケット３４に連結されている。そして、トレーリングアーム２４に負荷される上下方向の衝撃を緩衝する懸架用ばね２６の下端は、トレーリングアーム２４の後端に固定されたばね座３１に支持されている。

そして、図５に示すように、左右のトレーリングアーム２４，２４の前後方向中間部、つまりゴムブッシュジョイント２３，２３およびショックアブソーバ３３，３３のブラケット３４（図６参照）に挟まれた位置に、車体の左右方向に延びるトーションビーム２５の左右両端部がそれぞれガセット３５,３５を介して結合されている。このガセット３５は、トーションビーム２５とトレーリングアーム２４に溶接されており、トーションビーム２５を補強するものである。

図７は、トーションビーム２５にねじり応力が作用する様子を示し、トーションビーム式サスペンション２００を車両の上方から見た模式図である。図７に示すように、図中上方が車体前方である。自動車の走行に伴って、左右の後輪Ｗ，Ｗが上下動すると、左右のトレーリングアーム２４，２４は、ゴムブッシュジョイント２３，２３のまわりに上下に揺動する。そして、このときに発生する振動は、懸架用ばね２６およびショックアブソーバ３３によって緩衝および減衰される。また、左右の後輪Ｗ，Ｗは、バウンドおよびリバウンドする際に、後輪Ｗ,Ｗの位相にずれを発生させる。このとき、左右のトレーリングアーム２４，２４は、ゴムブッシュジョイント２３を中心に揺動して、この揺動する角度が不均一となってトーションビーム２５がねじれる。これに伴って、トーションビーム２５に備わる弾性復元力は、左右のトレーリングアーム２４，２４が揺動する前記角度を均一化するように作用する。

そして、図７に示すように、後輪Ｗ，Ｗの位置は、ゴムブッシュジョイント２３，２３の位置に対して左右方向外側に位置しているため、後輪Ｗ，Ｗが路面の突起等に衝突して車体後向きの荷重が負荷された場合に、トレーリングアーム２４，２４の後部を左右方向に移動させるモーメントＭが発生して後輪Ｗ，Ｗのトー角αを変化させるように作用する。また、車体の旋回により後輪Ｗ，Ｗに横力Ｆが負荷された場合にも、トレーリングアーム２４，２４の後部を左右方向に移動させるモーメントＭが発生して後輪Ｗ，Ｗのトー角αを変化させようとする。

しかしながら、左右のトレーリングアーム２４，２４とトーションビーム２５との接続部がそれぞれガセット３５，３５により補強されて相対的な角変位が規制されているため、トレーリングアーム２４，２４が左右に揺動しにくくなって、後輪Ｗ，Ｗのトー剛性が高められている。

さらに、トーションビーム２５およびトレーリングアーム２４とを結合するガセット３５，３５の溶接部がトーションビーム２５のねじれの中心であるトーションビーム２５とトレーリングアーム２４との結合部の近傍に位置しているため、ガセット３５，３５がトーションビーム２５のねじれに与える影響を最小限に抑えてトーションビーム２５の機能を充分に発揮させることができるだけでなく、前記溶接部に加わるねじれによる変位を極力抑えて耐久性を高めることができる。

また、トーションビーム２５とトレーリングアーム２４との連結部における応力集中を緩和する凹形状の脆弱部を連結部以外の部位に設けることにより、連結部の強度低下を防止してサスペンションの耐久性を向上させるトーションビーム式サスペンションが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３６１２３号公報（段落００２３、００２５、図３）

しかしながら、左右の車輪がそれぞれバウンドおよびリバウンドして、さらに、トーションビーム２５がねじれて、トーションビーム２５のねじり剛性に大きな影響を与えるという問題があった。
また、構造上タイヤＷの接地点における横剛性が低く、旋回時のサイドフォース（横力）が大きい場合、タイヤＷは、トーアウト（TUE OUT）傾向となる。すなわち、タイヤＷが自動車の進行方向に対してやや外向きになる。このため、ゴムブッシュジョイントの硬度を高めざるを得ず、乗り心地との両立が難しかった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、トーションビームのねじれを防止し、ゴム材で形成されたゴムブッシュジョイントの硬さを乗り心地良く設定することができるトーションビーム式サスペンションを提供することを課題とする。

前記課題を解決した本発明の請求項１に記載のトーションビーム式サスペンションは、左右一対をなして車体の前後方向に延び、その前端がブッシュジョイントを介して前記車体に枢支され、かつ後端が車輪を懸架するトレーリングアームと、前記車体の左右方向に延びて前記左右一対のトレーリングアームの中間部に接続するトーションビームと、前記左右のブッシュジョイントの一方と他方との間に設けられたトーションバーと、前記車体の上下方向に延在し、その一端側が前記トーションバーの左右端部にそれぞれ固定される一対のブラケットと、前記車体の前後方向に延在し、前記ブラケットの他端側と前記ブッシュジョイントとを連結する一対の連結アームと、を備え、前記連結アームの一端と前記ブラケットとが回動自在に連結され、かつ、前記連結アームの他端と前記ブッシュジョイントとが回動自在に連結されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、左右のブッシュジョイントの一方と他方との間にトーションバーを設けたため、左右のブッシュジョイントの一方に対して他方が車体の前後方向に相対的に移動する際に、トーションバーは、トーションバーに作用するねじり応力に抵抗する復元力を発生して、トーションビームのねじれを防止することができる。これにより、ゴム材で形成されたゴムブッシュジョイントに大きな負荷を与えることがなく、ゴムブッシュジョイントの硬さを乗り心地良く設定することができる。
なお、ここでゴムブッシュジョイントは、特許請求の範囲の「ブッシュジョイント」に相当する。

請求項２に記載のトーションビーム式サスペンションは、請求項１に記載の発明において、前記連結アームの一端及び他端は、ボールジョイントを介して、前記ブラケット及び前記ブッシュジョイントにそれぞれ連結されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、左右のブッシュジョイントの一方に対して他方が車体の前後方向に相対的に移動する際に、左右のブッシュジョイントは、左右のブラケットを左右のブッシュジョイント廻りに左右それぞれ逆方向に回転させる回転力を発生させ、トーションバーにねじれを発生させるように作用するため、トーションビームにねじれを発生させようとする力をトーションバーに伝達することができ、このトーションバーによってトーションビームのねじれを防止することができる。このため、ゴム材で形成されたゴムブッシュジョイントに大きな負荷を与えることがなく、ゴムブッシュジョイントの硬さを乗り心地良く設定することができる。

本発明によれば、トーションビームにねじれを発生させようとする力をブラケットによってトーションバーに伝達することができ、このトーションバーの弾性復元力によってトーションビームのねじれを防止することができる。これによって、ゴム材で形成されたゴムブッシュジョイントに大きな負荷を与えることがなく、ゴムブッシュジョイントの硬さを乗り心地良く設定することができる。

本発明の実施の形態に係るトーションビーム式サスペンションについて、図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、後輪のトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したＡ部の詳細図である。図２は、図１に示したトーションビーム式サスペンション１００の左半分を車体の左斜め後方から見た斜視図である。図３は、図２の平面図である。
図１、図２および図３に示すように、自動車の後輪Ｗ,Ｗを懸架するトーションビーム式サスペンション１００は、ゆるく屈曲したパイプ部材から構成されて車体の前後方向に延びる左右一対のトレーリングアーム４,４を備えている。図２に示すように、トレーリングアーム４は、その前端に設けられたゴムブッシュジョイント３が車体側のブラケット８に上下揺動自在に支持されるとともに、その後端にブラケット１２を介して車体の左右方向に固定された車軸９に後輪Ｗが回転自在に支持されている。図１（ｂ）に示すように、ゴムブッシュジョイント３は、ゴム３ａが内蔵された金属材で形成されている。このゴムブッシュジョイント３には、ブラケット３ｂが溶接されていて、このブラケット３ｂは、連結アーム１３の一端であるボールジョイント１３ｂに回動自在に連結されている。また、連結アーム１３の他端には、ボールジョイント１３ａが設けられており、ブラケット２の下端に回動自在に連結されている。このブラケット２には、固定材２ａを介して、トーションバー１が固定されている。トーションバー１には、左右にブラケット１０が備えられている。ブラケット１０は、ゴム材１０ａを介してトーションバー１に係合されている。なお、ブラケット１０は、このトーションバー１を車体のフロア（図略）にねじれ自在に保持するためのブラケットとして機能している。そして、図２に示すように、トレーリングアーム４の上下揺動を減衰させるショックアブソーバ７の下端が、トレーリングアーム４の後端に固定されたブラケット１４に連結されている。また、トレーリングアーム４に負荷される上下方向の衝撃を緩衝する懸架用ばね６の下端が、トレーリングアーム４の前後方向中間部に固定されたばね座１１に支持されている。
なお、ここで言うブラケット２は、特許請求の範囲の「ブラケット」に相当する。

そして、図３に示すように、トレーリングアーム４の前後方向中間部、つまりゴムブッシュジョイント３および懸架用ばね６のブラケット１１に挟まれた位置に、車体の左右方向に延びるトーションビーム５の左右両端部がそれぞれガセット１５を介して結合されている。

次に、以上の構成を備えたトーションビーム式サスペンションの動作を説明する。図４は、トーションビーム５にねじり応力が作用する様子を示し、図４（ａ）は、後輪のトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の左後輪部を車両の上方から見た模式図である。
図４（ａ）に示すように、自動車の走行に伴って、左右の後輪Ｗ，Ｗが上下動すると、左右のトレーリングアーム４，４は、ゴムブッシュジョイント３，３のまわりに上下に揺動する。そして、このときに発生する振動は、懸架用ばね６およびショックアブソーバ７によって緩衝および減衰される。また、左右の後輪Ｗ，Ｗは、バウンドおよびリバウンドする際に、後輪Ｗ，Ｗの位相にずれを発生させる。このとき、左右のトレーリングアーム４，４は、ゴムブッシュジョイント３を中心に揺動して、この揺動する角度が不均一となってトーションビーム５がねじれる。これに伴って、トーションビーム５に備わる弾性復元力は、左右のトレーリングアーム４，４が揺動する前記角度を均一化するように作用する。このとき、前記位相のずれによるトーションビーム５のねじり応力は、ブラケット２に回転力として伝達され、トーションバー１にねじれを発生させるように作用する。

そして、例えば、図４（ｂ）に示すように、左後輪Ｗは、ゴムブッシュジョイント３の位置に対して左方向外側に位置している。このため、左後輪Ｗが路面の突起等に衝突した際に、左後輪Ｗは、車体の後方に向かって荷重を負荷される。このとき、トレーリングアーム４の後部を右方向に移動させるモーメントＭが発生して、左後輪Ｗは、そのトー角αを変化させようとする。また、車体の旋回等により左後輪Ｗに横力Ｆが負荷された場合にも、トレーリングアーム４の後部を右方向に移動させるモーメントＭが発生して、左後輪Ｗは、そのトー角αを変化させようとする。

そして、トレーリングアーム４とトーションビーム５との接続部がガセット１５により補強されて相対的な角変位が規制されているため、トレーリングアーム４が左右に揺動しにくくなって、後輪Ｗのトー剛性が高められる。

さらに、トーションビーム５とトレーリングアーム４とを結合するガセット１５の溶接部がトーションビーム５のねじれの中心であるトーションビーム５とトレーリングアーム４との結合部の近傍に位置しているため、ガセット１５がトーションビーム５のねじれに与える影響を最小限に抑えてトーションビーム５の機能を充分に発揮させることができるだけでなく、前記溶接部に加わるねじれを極力抑えてトーションビーム式サスペンション１００の耐久性を高めることができる。

しかしながら、さらなるトー剛性の向上が求められており、そのため、本実施の形態では、トーションバー１が備えられる。図４（ａ）に示すように、左右のブッシュジョイント３,３の一方と他方との間にトーションバー１を設けたため、左右のゴムブッシュジョイント３,３の一方に対して他方が車体の前後方向に相対的に移動する際に、トーションバー１は、このトーションバー１に作用するねじり応力に抵抗する復元力を発生して、トーションビーム５のねじれを防止することができる。すなわち、トーションバー１が復元力を発生し、ブラケット２、およびブラケット３ｂ（図１（ｂ）参照）に掛かる回転力を減衰させることができる。これにより、ゴム材で形成されたゴムブッシュジョイント３に大きな負荷を与えることがなく、ゴムブッシュジョイント３の硬さを乗り心地良く設定することができる。

また、トーションバー１の復元力によって、車体の旋回時に作用する横力Ｆに対しても、接地点における横剛性がアップし、トーアウト量の抑制を図ることができる。
また、バウンドやリバウンドなどにより車体の前後方向への力が、横力Ｆと同時に作用するときには、力が互いに干渉することによってトーションバー１の復元力は作用しない。
また、横力Ｆが作用せずに前後方向への力により、車体がバウンドやリバウンドをしたときには、トレーリングアーム４、４は、車体の左右では同位相で揺動することになる。このようなときには、トーションバー１に連結されたブラケット２、およびブラケット２に連結されたブラケット３ｂには、回転力は働かず、トーションバー１の復元力は作用しない。このとき、ばね定数は低いままとなる。このため、ゴムブッシュジョイント３の硬さを乗り心地良く設定することができる。これにより、ゴムブッシュジョイント３には、その柔軟なコンプライアンスブッシュとしての機能が働き、乗り心地を犠牲にすることもなく、常に操縦安定性と乗り心地の両立が可能となる。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、本実施の形態では、トーションバーを支持するブラケットは、ゴムブッシュジョイントを保持する金属筒に溶接により接合されているが、溶接に限るものではなく、ボルトによって固定しても構わない。

（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示したＡ部の詳細図である。 図１に示したトーションビーム式サスペンションの左半分を車体の左斜め後方から見た斜視図である。 図２の平面図である。 トーションビームにねじり応力が作用する様子を示し、（ａ）は、後輪のトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の左後輪部を車両の上方から見た模式図である。 従来のトーションビーム式サスペンションを車体の左斜め前方から見た斜視図である。 図５に示したトーションビーム式サスペンションの左半分を車体の左斜め後方から見た斜視図である。 従来のトーションビームにねじり応力が作用する様子を示した模式図である。

符号の説明

１ トーションバー
２ ブラケット
３ ゴムブッシュジョイント（コンプライアンスブッシュジョイント）
３ｂ ブラケット
４ トレーリングアーム
５ トーションビーム
６ 懸架用ばね
７ ショックアブソーバ
８ ブラケット
９ 車軸
１０ ブラケット
１１ ばね座
１２ ブラケット
１３ 連結アーム
１３ａ ボールジョイント
１３ｂ ボールジョイント
１４ ブラケット
１５ ガセット
１００ トーションビーム式サスペンション
Ｗ 車輪

Claims (2)

1. 左右一対をなして車体の前後方向に延び、その前端がブッシュジョイントを介して前記車体に枢支され、かつ後端が車輪を懸架するトレーリングアームと、
   前記車体の左右方向に延びて前記左右一対のトレーリングアームの中間部に接続するトーションビームと、
   前記左右のブッシュジョイントの一方と他方との間に設けられたトーションバーと、
   前記車体の上下方向に延在し、その一端側が前記トーションバーの左右端部にそれぞれ固定される一対のブラケットと、
   前記車体の前後方向に延在し、前記ブラケットの他端側と前記ブッシュジョイントとを連結する一対の連結アームと、を備え、
   前記連結アームの一端と前記ブラケットとが回動自在に連結され、かつ、前記連結アームの他端と前記ブッシュジョイントとが回動自在に連結され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。
2. 前記連結アームの一端及び他端は、ボールジョイントを介して、前記ブラケット及び前記ブッシュジョイントにそれぞれ連結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。
   

Images