JP4540402B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は，自動車のトーションビーム式サスペンションに関し，特に，各前端部で車体に軸支され，各後端部で車輪を支持する左右一対のトレーリングアームと，これらトレーリングアームに左右両端部が溶接により連結され，両トレーリングアームの逆相での揺動時に捩れを生ずるトーションビームと，各トレーリングアーム及びトーションビームの連結部の内側面に溶接により接続される断面Ｕ字状で平面視で概略三角形状のガセットとからなるものゝ改良に関する。

かゝるトーションビーム式サスペンションは，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特開平１０−２３６１２３号公報

トーションビーム式サスペンションにおいて，トレーリングアーム及びトーションビームの連結部の内側面に溶接により接続される断面Ｕ字状で平面視で概略三角形状のガセットは，トーションビームの捩じり変形時，トレーリングアーム及びトーションビームの連結部に応力を集中させないために，該連結部の捩じり剛性を高めるものである。しかしながら，こうしたものではトーションビームの，ガセットの内端部が溶接された部位で捩じり剛性が急増し，そこに捩じり応力は集中してしまう。

そこで，上記特許文献１に記載のものでは，トーションビームに，ガセット先端部の手前で窪みによる脆弱部を設けて，上記部位での応力集中を緩和するようにしている。しかしながら，そのような脆弱部を設けても，脆弱部を過ぎた部分にガセットの内端部が接続される以上，ガセットの内端部での捩じり剛性は変わらないから，むしろ，脆弱部における応力集中と，ガセットの内端部における応力集中とが重なり合って，トーションビームの強度を著しく低下させる虞がある。またその強度低下を補うべく，トーションビームの板厚を増加させれば，重量増及びコストアップを招くことになって好ましくない。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，トーションビームの強度を低下させることなく，トーションビームの，ガセット内端部での捩じり剛性，即ち断面２次モーメントの急増を抑え，応力集中を緩和して，耐久性の高い前記トーションビーム式サスペンションを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，各前端部で車体に軸支され，各後端部で車輪を支持する左右一対のトレーリングアームと，これらトレーリングアームに左右両端部が溶接により連結され，両トレーリングアームの逆相での揺動時に捩れを生ずるトーションビームと，各トレーリングアーム及びトーションビームの連結部の内側面に溶接により接続
される断面Ｕ字状で平面視で概略三角形状のガセットとからなる，トーションビーム式サスペンションにおいて，前記トーションビームを，開放面を前方に向けた断面Ｕ字状に形成すると共に，このトーションビームの後壁の左右両端部に，該後壁の一般外面から前方へ前記ガセットの板厚より大きくオフセットした座面を潰しにより形成する一方，前記ガセット（３）において， オフセット（ｅ）した前記座面（９）上下のトーションビーム（２）の外面に溶接（Ｗ３）される上下の前縁部（３ｃ，３ｃ）の内端間を接続する内端縁部（３ｄ）が，前記座面（９）の範囲内に位置された状態で前記座面（９）に溶接されずに重ねられたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記トーションビームの後壁の一般外面と前記座面とを，斜面及びその両端に連なる円弧面を介して接続したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，ガセットの内端縁部の後面は，トーションビームの後壁の一般外面より，座面のオフセット量とガセットの板厚との差だけ前方にオフセットした位置を占めることになり，トーションビームの，ガセットの内端縁部での断面２次モーメントは，前記後壁の一般外面部分での断面２次モーメントと同等もしくはそれより小さくすることができる。したがって，トーションビームの捩じり変形時，トーションビームの，ガセットの内端縁部における応力集中を効果的に緩和することができる。しかもトーションビームには，脆弱部が存在しないので，トーションビームの強度を低下させることがなく，その板厚の特別な増加を必要とせず，トーションビーム式サスペンションの軽量化とコスト低減に寄与し得る。また，ガセットにおいて， オフセットした座面上下のトーションビームの外面に溶接される上下の前縁部の内端間を接続する内端縁部が，座面の範囲内に位置された状態で座面に溶接されずに重ねられた構成を有するものであるため，座面上での応力集中を回避しながら，ガセットをトーションビームに溶接することができ，トーションビームの強度確保を図ることができる。

また本発明の第２の特徴によれば，トーションビームの断面２次モーメントは，後壁の一般外面から座面にかけて，変化が比較的緩やかとなり，その間の応力集中も緩和することができ，トーションビームの強度確保に寄与し得る。

本発明の実施の形態を，図面に示す本発明の好適な実施例に基づき以下に説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る自動車の後輪用トーションビーム式サスペンションの右半部平面図，図２は同サスペンションのトーションビーム及びガセットの分解斜視図，図３は図１の３−３線断面図，図４は図１の４−４線断面図，図５は図１の５−５線断面図，図６は本発明の第２実施例を示す，図４との対応図，図７は本発明の第３実施例を示す，図４との対応図である。

先ず図１において，自動車の車体（図示せず）に，左右の後輪７，７を懸架するトーションビーム式サスペンションＳが取り付けられる。このトーションビーム式サスペンションＳは，車体の前後方向中心線Ｙに関して左右対称の構造を有するものであって，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１，１と，車体の左右方向に延びていて両端が左右のトレーリングアーム１，１に溶接Ｗ１により連結され，両トレーリングアーム１，１の逆相での揺動時には捩じり変形するトーションビーム２と，各トレーリングアーム１及びトーションビーム２の連結部内側に溶接Ｗ２，Ｗ３により接続されるガセット３とから構成される。

各トレーリングアーム１の前端には円筒状のアーム支持筒４が溶接されており，このアーム支持筒４は，車体に固着される枢軸１５にゴムブッシュ（図示せず）を介して回動自在に支持される。したがって各トレーリングアーム１は枢軸１５周りに上下揺動が可能である。また各トレーリングアーム１の後端部外側面にはスピンドル支持プレート５が溶接されており，該プレート５に固設されたスピンドル６に後輪７が回動自在に支承されるようになっている。さらに各トレーリングアーム１の中間部内側面には，懸架ばね（図示せず）を下端を支持するばね座部材８が溶接される。

図２から図５に示すように，車体の左右方向に延びるトーションビーム２は，車体の前方に向かう前面側を開放したＵ字状断面の形状をなしており，その後壁２ａの左右両端部には，後壁２ａの一般外面より前方へガセット３の板厚ｔより大きくオフセットした平坦な座面９が潰し加工により形成される。符号ｅは，座面９の前方へのオフセット量を示し，ｅ＞ｔとなる。その際，後壁２ａの一般外面と座面９とは，斜面１０と，その両端の円弧面１１，１２とを介して滑らかに接続される。

座面は，斜面１０と反対側の外端部をトーションビーム２の端部まで延ばしてもよく，その外端部をトーションビーム２の端部の適当な手前で終わらせてもよい。

また座面９には，図７に示すように幅方向中央部に，内方に凹入した皺１３を付してもよい。

一方，各ガセット３は，図１及び図２に示すように，前方及び側方を開放した断面Ｕ字状をなしていて，トレーリングアーム１の長手方向に沿った上下一対の側縁部３ａ，３ａと，この両側縁部３ａ，３ａの後端間を接続する後端縁部３ｂと，両側縁部３ａ，３ａ側から内端に向かって後方寄りに傾斜する上下一対の前縁部３ｃ，３ｃと，この両前縁部３ｃ，３ｃの内端間を接続する内端縁部３ｄとを有し，平面視では概略直角三角形をなしている。そして両側縁部３ａ，３ａはトレーリングアーム１の上下両面及び内側面に溶接Ｗ２により接続され，両前縁部３ｃ，３ｃは，トーションビーム２の座面９の上下の外面に溶接Ｗ３により接続される。後端縁部３ｂはトレーリングアーム１に単に重ねられるだけで溶接されず，内端縁部３ｄも，前記座面９の範囲内において，具体的には円弧面１２の近くで，単に重ねられるだけで溶接されない。

この場合，内端縁部３ｄの座面９に重ねられる部分は，図１及び図４に示すように平坦でもよく，また図６に示すように中間部を後方に向けて凸状に形成したものでもよい。

而して，座面９は，トーションビーム２の後壁２ａの一般外面より前方にガセット３の板厚ｔより大きくオフセット（オフセット量：ｅ）しているから，ガセット３の内端縁部３ｄの後面も，トーションビーム２の後壁２ａの一般外面より（ｅ−ｔ）分だけ前方にオフセットした位置を占めることになる。

次に，この実施例の作用について説明する。

自動車の走行中，左右の後輪７，７が同一高さの突起物を乗り越えたり，同一深さの窪みを通過するときなど，両後輪７，７に加わる荷重が同一の条件で変化するときには，両トレーリングアーム１，１は，枢軸１５周りに同相で上下方向に揺動するので，トレーリングアーム１に捩れは発生しない。

また左右の後輪７，７が乗り越える突起物の高さが異なっていたり，片側の後輪７のみが突起物を乗り越えたり，窪みを通過するときなど左右の後輪７，７に加わる荷重に差が生じたときには，両トーションビーム２は，トーションビーム２に捩れ変形を与えながら，枢軸１５周りに逆相で上下方向に揺動するので，各後輪７，７の路面に対する追従性を高め，乗り心地を良好にすることができる。

しかしながら，旋回時など左右の後輪７，７に加わる荷重の差が大きく，両トレーリングアーム１，１の相対揺動が過度になろうとするときには，それに伴ない増大するトーションビーム２の捩じり反力により，両トレーリングアーム１，１の相対揺動量の増加が抑制され，車体の過度のローリングを防ぐようになる。

こゝで，トーションビーム２の捩れ変形時に生じる各部の応力について考察する。

トーションビーム２の断面２次モーメントは，後壁２ａの一般外面部分から，斜面１０の部分，ガセット３の無い座面９の部分へと行くに従い減少し，ガセット３の接続部分にくると，増加に転じる。

しかしながら，ガセット３の内端縁部３ｄの後面は，前述のように，トーションビーム２の後壁２ａの一般外面より（ｅ−ｔ）分だけ前方にオフセットした位置を占めているため，トーションビーム２の，ガセット３の内端縁部３ｄでの断面２次モーメントは，後壁２ａの一般外面部分での断面２次モーメントと同等もしくはそれより小さくすることができる。したがって，トーションビーム２の捩じり変形時，トーションビーム２の，ガセット３の内端縁部３ｄにおける応力集中を効果的に緩和することができる。しかもトーションビーム２には，特許文献１記載のような脆弱部が存在しないので，トーションビーム２の強度を低下させることはなく，その板厚の特別な増加を必要とせず，軽量で低廉なトーションビーム式サスペンションＳを提供することができる。

またガセット３は，その内端縁部３ｄをトーションビーム２の座面９に溶接することなく重ね，上下の前縁部３ｃ，３ｃを座面９の上下の外面に溶接Ｗ３により接続されるので，座面９上での応力集中を回避しながら，ガセット３をトーションビーム２に溶接することができ，トーションビーム２の強度確保を図ることができる。

さらにトーションビーム２の後壁２ａの一般外面と，それから前方にオフセットした座面９とは，斜面１０と，その両端に連なる円弧面１１，１２とを介して滑らかに接続されるので，トーションビーム２の断面２次モーメントは，後壁２ａの一般外面から座面９にかけて，変化が比較的緩やかであり，したがってその間の応力集中も緩和することができ，これによってもトーションビーム２の強度確保を図ることができる。

本発明は，上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，上記実施例では，枢軸１５を左右方向水平線に対して傾斜させているが，これを左右方向水平線と平行に配置することもできる。

本発明の第１実施例に係る自動車の後輪用トーションビーム式サスペンションの右半部平面図。 同サスペンションのトーションビーム及びガセットの分解斜視図。 図１の３−３線断面図。 図１の４−４線断面図。 図１の５−５線断面図。 本発明の第２実施例を示す，図４との対応図。 本発明の第３実施例を示す，図４との対応図。

符号の説明

Ｓ・・・・・・トーションビーム式サスペンション
ｅ・・・・・・座面９の前方オフセット量
ｔ・・・・・・ガセットの板厚
Ｗ１〜Ｗ３・・溶接
１・・・・・・トレーリングアーム
２・・・・・・トーションビーム
３・・・・・・ガセット
３ａ・・・・・側縁部
３ｂ・・・・・後端縁部
３ｃ・・・・・前縁部
３ｄ・・・・・内端縁部
７・・・・・・車輪（後輪）
９・・・・・・座面
１０・・・・・斜面
１１・・・・・円弧面
１２・・・・・円弧面

Claims (2)

1. 各前端部で車体に軸支され，各後端部で車輪（７）を支持する左右一対のトレーリングアーム（１）と，これらトレーリングアーム（１）に左右両端部が溶接（Ｗ１）により連結され，両トレーリングアーム（１）の逆相での揺動時に捩れを生ずるトーションビーム（２）と，各トレーリングアーム（１）及びトーションビーム（２）の連結部の内側面に溶接（Ｗ２，Ｗ３）により接続される断面Ｕ字状で平面視で概略三角形状のガセット（３）とからなる，トーションビーム式サスペンションにおいて，
   前記トーションビーム（２）を，開放面を前方に向けた断面Ｕ字状に形成すると共に，このトーションビーム（２）の後壁（２ａ）の左右両端部に，該後壁（２ａ）の一般外面から前方へ前記ガセット（３）の板厚（ｔ）より大きくオフセット（ｅ）した座面（９）を潰しにより形成する一方，前記ガセット（３）において， オフセット（ｅ）した前記座面（９）上下のトーションビーム（２）の外面に溶接（Ｗ３）される上下の前縁部（３ｃ，３ｃ）の内端間を接続する内端縁部（３ｄ）が，前記座面（９）の範囲内に位置された状態で前記座面（９）に溶接されずに重ねられたことを特徴とする，トーションビーム式サスペンション。
2. 請求項１に記載のトーションビーム式サスペンションにおいて，
   前記トーションビーム（２）の後壁（２ａ）の一般外面と前記座面（９）とを，斜面（１０）及びその両端に連なる円弧面（１１，１２）を介して接続したことを特徴とする，トーションビーム式サスペンション。

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