JP5488453B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のトーションビーム式サスペンションに関する。

従来、トレーリングアームを備えるトーションビーム式サスペンションが知られている。特許文献１には、アーム部にビーム部を挿入して溶接した構造を有するトーションビーム式サスペンションにおいて、ビーム部にノッチを設けることにより、ビーム部とサスペンションアームの接合部内方端部に応力が集中するのを緩和する技術が開示されている。また、特許文献２〜５には、トレーリングアームの貫通穴にトーションビームが差し込まれた構造が開示されている。特許文献１〜５に開示されているトーションビームは、断面略Ｖ字状や断面略Ｃ字状の略管状の部材からなる。すなわち、これらのトーションビームは、その外周面を周方向に不連続とするスリットを有する。スリットは、トーションビームの長手方向に延びている。したがって、トーションビームは、スリットを挟んで互いに対向するとともにスリットに沿って延在する一対の外周面のエッジ部を有する。

特開平０７−２７６９４２号公報 特開２００５−２６２９０３号公報 特開２００２−１６６７１６号公報 特開平０９−２１６５０７号公報 特開平１１−１８０１２３号公報

近年、二酸化炭素排出量を低減するために車体の軽量化が強く望まれている。車体の軽量化を図るためには、車両として最低限必要な構成要素のみを残し、不要な部品をできる限り取り除くことが求められる。しかしながら、不要な部品を安易に取り除くと、車両前後の質量バランスに偏りが生じて車両の操安性に支障をきたす可能性がある。操安性低下の対策としては、例えば、車両の旋回時にタイヤ内輪が浮かないように、トーションビームのロール剛性を小さくすることが有効である。

特許文献１〜５に開示されたアームにトーションビームを差し込む構造によれば、ロール剛性を小さくすることができる。しかしながら、この構造は、アームとトーションビームの接続部が捩れやすいため、例えばトーションビームの長手方向に延びる一対のエッジ部が互いに反対方向に変位するような力がトーションビームにかかった場合に、トーションビームのアームに差し込まれた部分に捩れが発生し、これによりトーションビームのエッジ部に応力が集中してしまうおそれがあった。一方で、上述した車体の軽量化を図るために、トーションビーム式サスペンションにも当然に軽量化が求められている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トレーリングアームにトーションビームが差し込まれた構造を有するトーションビーム式サスペンションにおいて、重量増加を回避しながらトーションビームのエッジ部に発生する応力を緩和する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のトーションビーム式サスペンションは、車両車幅方向に延在するトーションビームと、前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在する一対のトレーリングアームと、を備え、前記トーションビームは、略管状であって、その外周面にトーションビームの長手方向に延在するスリットを有し、前記トレーリングアームは、車体側に配置される上板部材と路面側に配置される下板部材とが互いの周縁部において接合された中空構造であり、前記トーションビームは、前記スリットが前記下板部材側を向くように配置されて、車幅方向端部が前記トレーリングアームに収容され、車幅方向端部の外周面のうち、前記スリットに沿って延在する外周面のエッジ部からの周方向の所定領域を除く領域が前記トレーリングアームに溶接されていることを特徴とする。

この態様によれば、重量増加を回避しながらトーションビームのエッジ部に発生する応力を緩和することができる。

本発明によれば、トレーリングアームにトーションビームが差し込まれた構造を有するトーションビーム式サスペンションにおいて、重量増加を回避しながらトーションビームのエッジ部に発生する応力を緩和する技術を提供することができる。

実施形態１に係るトーションビーム式サスペンションの構成を示す概略斜視図である。 図２（Ａ）は、トレーリングアームとトーションビームの接続部の概略正面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＡ−Ａ線上の断面図である。 図３（Ａ）は、変形例１に係るトーションビーム式サスペンションにおけるトーションビームとトレーリングアームの接続部の概略断面図であり、図３（Ｂ）は、変形例２に係るトーションビーム式サスペンションにおけるトーションビームとトレーリングアームの接続部の概略正面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るトーションビーム式サスペンションの構成を示す概略斜視図である。図２（Ａ）は、トレーリングアームとトーションビームの接続部の概略正面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＡ−Ａ線上の断面図である。なお、図１は、トーションビーム式サスペンションを車両下側、すなわち路面側から見た図であり、図２（Ａ）は、トレーリングアームとトーションビームの接続部を車両前方側から見た図である。また、図１は、トーションビーム式サスペンションの右輪側の部分を示しており、このためトレーリングアームは一つだけ図示されている。トーションビーム式サスペンションは、概ね左右対象に構成されるため、以下、トーションビーム式サスペンションの右輪側の構成について説明し、トーションビーム式サスペンションの左輪側の構成の説明は省略する。

実施形態１に係るトーションビーム式サスペンション１は、段差に乗り上げるなどして後輪に衝撃が与えられた場合に、車両本体に伝達する衝撃を緩和する、リヤサスペンションとして機能する。なお、トーションビーム式サスペンション１は、後輪以外の車輪からの衝撃緩和に用いられてもよい。

トーションビーム式サスペンション１は、トーションビーム１０、および一対のトレーリングアーム３０を備える。トーションビーム１０は、車両車幅方向に延在するよう配置される。一対のトレーリングアーム３０は、それぞれ略中央にてトーションビーム１０の両端に連結され、車両左側および車両右側の各々において、車両前後方向に延在するよう配置される。トレーリングアーム３０は、車両前方側の端部に、車幅方向を軸線方向とするブッシュ（図示せず）を収容するためのブッシュ収容部３２を有する。トレーリングアーム３０は、ブッシュ収容部３２に収容されたブッシュを介して車両に回動可能にかつ弾性的に連結される。また、トレーリングアーム３０は、車両後方側の端部に、車輪（図示せず）を回転可能に支持するための車輪支持部３４を有する。このような構成で、左右の後輪が相互に異なる高さに位置したとき、トーションビーム１０が捩れ、左右の後輪に捩れによる反力が与えられる。

続いて、トーションビーム１０およびトレーリングアーム３０のそれぞれの構造と、トーションビーム１０およびトレーリングアーム３０の接続部の構造について詳細に説明する。

トーションビーム１０は、略管状であり、その外周面にトーションビーム１０の長手方向に延在するスリット１２を有する。すなわち、トーションビーム１０は、その長手方向に垂直な断面（図２（Ｂ）参照）が略Ｃ字状であり、スリット１２によってその外周面が周方向に不連続となっている。したがって、トーションビーム１０は、スリット１２を挟んで互いに対向するとともにスリット１２に沿って延在する、一対の外周面のエッジ部１４を有する。例えば、トーションビーム１０は、略四角形状の鋼板が曲げ加工されて形成される。この場合、鋼板の並行に延びる二辺が一対のエッジ部１４となる。なお、トーションビーム１０の断面形状は略Ｃ字状に限定されず、略Ｖ字状等の他の形状であってもよい。

トレーリングアーム３０は、車体側に配置される上板部材３６と路面側に配置される下板部材３８とが互いの周縁部において接合された中空構造を有する。また、トレーリングアーム３０は、車幅方向内側の側面に、車幅方向内側に突出するビーム収容部３０ａを有する。ビーム収容部３０ａは、上板部材３６に設けられた車幅方向内側に突出する上側ビーム受け部３６ａと、下板部材３８に設けられた車幅方向内側に突出する下側ビーム受け部３８ａとによって形成されている。上側ビーム受け部３６ａの先端部は、車体側（下側ビーム受け部３８ａから離れている側）が路面側（下側ビーム受け部３８ａと接する側）よりも車幅方向内側に位置するように斜めに突き出ている（図２（Ａ）参照）。

トーションビーム１０は、スリット１２が下板部材３８側を向くように配置されて、車幅方向端部がトレーリングアーム３０に収容されている。したがって、トーションビーム１０のエッジ部１４は、下板部材３８と近接する。そして、トーションビーム１０は、トレーリングアーム３０に収容された車幅方向端部の外周面のうち、外周面のエッジ部１４からの周方向の所定領域Ｒ１を除く領域Ｒ２がトレーリングアーム３０に溶接されている。具体的には、トーションビーム１０は、その車幅方向端部がトレーリングアーム３０のビーム収容部３０ａに収容され、エッジ部１４が下側ビーム受け部３８ａと近接する。そして、トーションビーム１０は、ビーム収容部３０ａに収容された車幅方向端部の外周面のうち、エッジ部１４からの周方向の所定領域Ｒ１を除く領域Ｒ２がビーム収容部３０ａの内面に溶接されている。

このように、トーションビーム１０は、その外周面のうちエッジ部１４からの所定領域Ｒ１がトレーリングアーム３０に溶接されておらず、エッジ部１４がトレーリングアーム３０（下板部材３８）に固定されていない。トーションビーム１０とトレーリングアーム３０の接続部における、トーションビーム１０と上板部材３６の溶接部分の剛性は、トーションビーム１０と下板部材３８の溶接部分の剛性よりも大きい。そのため、トーションビーム１０は、主に上板部材３６に固定されることでトレーリングアーム３０に支持されている。また、上述のように上側ビーム受け部３６ａの先端が斜めに突き出ているため、トーションビーム１０とビーム収容部３０ａとの溶接範囲４０も斜めに延在する。

図２（Ａ）、および図２（Ｂ）に示すように、本実施形態では、トーションビーム１０の外周面とビーム収容部３０ａの溶接範囲４０は、トーションビーム１０と上側ビーム受け部３６ａとが接する領域に拡がっている。すなわち、ビーム収容部３０ａの内面に溶接される領域Ｒ２は、上側ビーム受け部３６ａの内面と当接する領域である。したがって、本実施形態では、トーションビーム１０は上板部材３６のみに溶接されている。なお、図２（Ｂ）に示す溶接範囲４０は、トーションビーム１０とトレーリングアーム３０の接続部を車幅方向内側から見たときの溶接範囲を、Ａ−Ａ線断面上に模式的に示したものである。

ビーム収容部３０ａの内面に溶接される領域Ｒ２、言い換えればエッジ部１４からの所定領域Ｒ１は、一対のエッジ部１４の相対変位を妨げない範囲で、適宜設定することができる。この範囲は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１において、トーションビーム１０は、スリット１２が下板部材３８側を向くように配置されて、車幅方向端部がトレーリングアーム３０に挿入されている。そして、トーションビーム１０の車幅方向端部の外周面のうち、外周面のエッジ部１４からの所定領域Ｒ１を除く領域Ｒ２がトレーリングアーム３０の内面に溶接されている。これにより、一対のエッジ部１４が互いに反対方向に変位するような力がトーションビーム１０にかかった場合であっても、トーションビームの外周面全域がトレーリングアームに固定されている従来のトーションビーム式サスペンションに比べて、エッジ部１４に発生する応力を緩和することができる。また、例えばトーションビーム１０とトレーリングアーム３０の溶接部分に補強部材を設けてエッジ部１４に発生する応力を緩和する構成とは異なり、本実施形態では新たな部材の追加がないため、トーションビーム式サスペンション１の重量増加を回避することができる。また、トーションビーム１０とトレーリングアーム３０とは、２枚の板、すなわちトーションビーム１０と上側ビーム受け部３６ａの重ね溶接によって固定されるため、構造がシンプルであり、また製造工程が簡単である。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施形態に変形を加えて生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。

（変形例）
実施形態１に係るトーションビーム式サスペンションには次のような変形例１、および変形例２を挙げることができる。図３（Ａ）は、変形例１に係るトーションビーム式サスペンションにおけるトーションビームとトレーリングアームの接続部の概略断面図であり、図３（Ｂ）は、変形例２に係るトーションビーム式サスペンションにおけるトーションビームとトレーリングアームの接続部の概略正面図である。

図３（Ａ）に示すように、変形例１に係るトーションビーム式サスペンション１では、トーションビーム１０のエッジ部１４が下側ビーム受け部３８ａの内面から離間して配置されている。エッジ部１４と下側ビーム受け部３８ａの内面との間のクリアランスは、トーションビーム１０とトレーリングアーム３０の組み付け性を考慮して適宜設定することができる。また、上側ビーム受け部３６ａの内面とトーションビーム１０の外周面との間のクリアランスも任意に設定することができる。これにより、板厚や開き開度の調節の自由度が高まり、上板部材３６の剛性を高めることができる。

図３（Ｂ）に示すように、変形例２に係るトーションビーム式サスペンション１では、下側ビーム受け部３８ａの先端側に、トーションビーム１０の外周面と下側ビーム受け部３８ａの内面との接触面積を減らすように切り欠き部３９が設けられている。これにより、エッジ部１４に発生する応力をより確実に緩和することができる。

１ トーションビーム式サスペンション、 １０ トーションビーム、 １２ スリット、 １４ エッジ部、 ３０ トレーリングアーム、 ３６ 上板部材、 ３８ 下板部材。

Claims (1)

1. 車両車幅方向に延在するトーションビームと、
   前記トーションビームの両端に連結され、車両前後方向に延在する一対のトレーリングアームと、を備え、
   前記トーションビームは、略管状であって、その外周面にトーションビームの長手方向に延在するスリットと、当該スリットを挟んで互いに対向するとともに前記スリットに沿って延在する一対のエッジ部とを有し、
   前記トレーリングアームは、車体側に配置される上板部材と路面側に配置される下板部材とが互いの周縁部において接合された中空構造であり、前記トーションビームの車幅方向端部が収容されるビーム収容部を有し、
   前記トーションビームは、前記スリット及び前記エッジ部が前記下板部材側を向くように配置されて、車幅方向端部が前記ビーム収容部に収容され、車幅方向端部の外周面が前記ビーム収容部に溶接されることで前記トレーリングアームに固定され、
   前記トーションビームの外周面と前記ビーム収容部との溶接部は、前記外周面における前記エッジ部からの所定領域が前記ビーム収容部と非溶接とされて前記トーションビームと前記上板部材との溶接部分の剛性が前記トーションビームと前記下板部材との溶接部分の剛性よりも高くなるよう延在するか、前記トーションビームと前記上板部材とが接する領域のみに延在す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。

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