JP6035832B2 - トーションビーム式リヤサスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪が路面の突起物を乗り越える際に発生する車両の前後方向の加速度を低減することができるトーションビーム式リヤサスペンション装置に関する。

従来のトーションビーム式リヤサスペンション装置としては、例えば、トーションビームとトレーリングアームとの連結部における応力集中を緩和するために、当該連結部におけるトーションビーム側に捩じり剛性を部分的に低下させる切欠きを設け、トレーリングアーム側に横方向の曲げ剛性を部分的に低下させる窪みを形成するようにしたトーションビーム式サスペンションが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−２３６１２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、トーションビームとトレーリングアームとの連結部における応力集中を緩和するために、当該連結部に脆弱部を形成するようにしている。このため、トーションビーム式リヤサスペンション装置がバウンド及びリバウンドする際に生じる車両前後方向加速度を低減することには着目しておらず、トーションビーム式リヤサスペンション装置がバウンド及びリバウンドする際に生じる車両前後方向加速度を低減することはできないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、車輪がバウンド及びリバウンドする際に生じる車両前後方向加速度を低減できるトーションビーム式リヤサスペンション装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係るトーションビーム式リヤサスペンション装置の一態様は、車幅方向両側に配置される一対のアームと、車幅方向に延在して上記一対のアーム間を連結し断面略Ｕ字形状の開き断面となっているトーションビームとを備え、一対のアームとトーションビームとをプレス加工によって一体形成したトーションビーム式リヤサスペンション装置である。そして、一対のアームに易変形部を形成することで、車輪が突起物に乗り上げたときのサスペンションストロークに伴って、前記一対のアームを車両前後方向に撓ませる。

本発明の一態様によれば、一対のアームに易変形部を設けることにより、トーションビーム式リヤサスペンション装置がバウンド及びリバウンドする際に易変形部が変形して撓み、車両前後方向の加速度を低減することができる。

本発明を適用し得る車体の全体構成を示す斜視図である。 本発明によるトーションビーム式リヤサスペンションを示す平面図である。 本発明の要部の拡大斜視図である。 車両側面視のトーションビームの回動軌跡を示す模式図である。 本発明に係るトーションビーム式リヤサスペンション装置と従来例との突起乗り越し変形モードを示す要部拡大図である。 突起乗り越し時の運転関前後加速度変化を示す特性図である。 本発明の第２実施形態を示す図３と同様の要部拡大図である。 本発明の第３実施形態を示すトレーリングアームの断面図である。

次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明を適用し得る車体の全体構成を示す斜視図、図２は本発明の第１の実施形態に係るトーションビーム式リヤサスペンション装置を示す平面図である。
本発明の第１実施形態に係るトーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳは、図１に示すように、サイドシルＳＳ１及びＳＳ２の内側に配設されたサイドフレームＳＦ１及びＳＦ２の後端側に支持されている。

このトーションビーム式リヤアサスペンション装置ＴＳは、図２に示すように、車幅方向両側にそれぞれ一対のアームとしてのトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒが配置されている。
各トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒは、車両前後方向に略沿うように延在し、前方側が前外側に傾斜延長し、後方側が後外側に傾斜延長して略Ｌ字状で左右対称形に形成されている。
各トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒの前端は、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒを介して車体側部材（不図示）に連結している。

各トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒの後端側には、後輪を支持する車輪支持部材３Ｌ，３Ｒが一体に形成されているとともに、ショックアブソーバ（不図示）の下部が回動可能に固定されるショックアブソーバロアマウント４Ｌ，４Ｒが配置されている。なお、図２において、ＷＣはホイールセンターである。
また、上記一対のトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒは、車幅方向に延在するトーションビーム６によって連結されている。このトーションビーム６は、図３に示すように、上面板部６ａと、この上面板部６ａの前端縁側から垂直方向に下方に延長する前側板部６ｂと、上面板部６ａの後端縁側から後下方に延長する後側傾斜板部６ｃとで断面略逆Ｕ字形状に構成されている。

このトーションビーム６の両端部は、それぞれトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒの内側面に突き当てられた状態で例えばプレス加工によってトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒと一体に形成されている。
さらに、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒとトーションビーム６との連結部における車両後方側にスプリングの下端を支持するスプリングロアマウント７Ｌ及び７Ｒが形成されている。

そして、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６と車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間には、図３に拡大図示するように、捩れ剛性を低下させる捩じれ剛性低下部となる易変形部１０が形成されている。この易変形部１０は、図３に示すように、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６と車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間に中央部に行くに従い幅が徐々に狭くなる幅狭部１１が形成されている。このため、トレーリングアーム１Ｌ，１Ｒの幅狭部１１で捩じり剛性を、他のトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒの部位の捩じり剛性に比較して低下させるようにしてトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間の中央部を変形し易くしている。

次に、上記第１実施形態の動作を説明する。
トーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳの車体側取付点は、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのブッシュ２Ｌ及び２Ｒ位置の車体取付点Ａと、ショックアブソーバのアッパー側取付点と、スプリングのアッパー側取付点との片側３点である。このため、トーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳは、路面の突起物を車両が乗り越える場合に、図４に模式的に示すように、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒの車体取付点Ａを中心に回動し、車輪がバウンド及びリバウンドする。

一般に、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒの車体取付点Ａは、ホイールセンターよりも車両下側に位置する。このため、突起物乗り越し時のトーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳの回動は、図４に示すように、車両前方向の成分を持つため、乗員は前後方向に大きな加速度変化を感じることになる。
ここで、図４の実線図示のホイールセンター軌跡Ｗ１からブッシュ２Ｌ及び２Ｒの取付点Ａを上昇させることにより、図４で点線図示のホイールセンター軌跡Ｗ２とすることができ、前後方向の成分を小さくすることができる。

しかしながら、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒの取付点Ａをホイールセンターより高く設定するとこの分車高が高くなるので好ましくない。したがって、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒの取付点Ａはホイールセンターより下側に設定するので、車輪のバウンド時に生じる前後方向の成分を除去することはできない。
そこで、本実施形態では、前述したように、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６と車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間に幅狭部１１を形成して易変形部１０を形成している。

このため、トーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳが路面の段差などの突起物を乗り越す場合に生じるトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒの変形モードは、図５に示すようになる。この図５では、車輪がバウンド及びリバウンドしていない状態では、図５（ｂ）に示すように、前述した図２に示すと同様の形状となっている。

この状態から車輪が突起に乗り上げて車輪がバウンド状態となるとトレーリングアーム１Ｌには、右側面から見て反時計方向の捩じりモーメントが作用する。このとき、前述したようにトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間の中央部の捩じり剛性が他部の捩じり剛性に対して低く設定されている。このため、図５（ａ）に示すように、トーションビーム６が捩じりモーメントによって変形すると共に、トレーリングアーム１Ｌのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ間の中央部が変形し易くなり、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒと車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間の距離が延びることになり、車輪の車両前方への移動量を減少させることができ、この分運転席での車両の前後方向加速度を小さく抑制することができる。しかも、トー角変化は図５（ｂ）の場合と殆ど変化していない。

逆に、車輪が突起物を乗り越えてリバウンド状態となると、図５（ｃ）に示すように、トーションビーム６は捩じりモーメントによって変形すると共に、トレーリングアーム１Ｌのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ間の中央部が変形し易くなり、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒと車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間の距離が減少することになり、車輪の車両前方への移動量を減少させることができ、この分運転席での車両の前後方向加速度を小さく抑制することができる。しかも、トー角変化は図５（ｂ）の場合と殆ど変化していない。

これに対して、トレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間の中央部に易変形部１０を設けない場合には、図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、トレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間の中央部の捩じり剛性が他部と等しく大きいので、車輪が段差等の突起物に乗り上げるバウンド状態では、図５（ｄ）に示すようにトーションビーム６は捩じりモーメントによって変形するがトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒの基部は変形しない。したがって、図５（ｄ）に示すように前述した本実施形態の図５（ａ）と比較すると、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒと車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間の距離が短くなり、平面から見たときの車輪の前方への移動量が大きくなり、大きな前後加速度を生じることになる。

同様に、車輪が突起物を乗り越したリバウンド状態では、図５（ｆ）に示すように、トーションビーム６は捩じりモーメントによって捩じれると共に、トレーリングアーム１Ｌ，１Ｒは捩じれることがない。このため、図５（ｆ）に示すように前述した本実施形態の図５（ｃ）と比較すると、ブッシュ２Ｌ及び２Ｒと車輪支持部材３Ｌ及び３Ｒとの間の距離が長くなり、平面から見たときの車輪の後方への移動量が大きくなり、大きな前後加速度を生じることになる。

このため、車輪が段差等の路面の突起物を乗り越したときに車両の運転席で生じる前後方向加速度は、図６に示すようになる。すなわち、前述した図５（ｄ）〜（ｆ）に示すトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのそれぞれに易変形部１０を設けない一般的なトーションビーム式リヤサスペンション装置では、図６で細い実線で示すように、路面突起物の乗り上げ時及び乗り越し時の前後方向加速度が大きな状態となり、乗心地に影響を与えることになる。

しかしながら、本実施形態のように、トレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材との間に易変形部１０を形成することにより、図６で太い実線で示すように路面の突起物乗り越し時の運転席での前後加速度を、易変形部１０を設けない一般的なトーションビーム式リヤサスペンション装置に対して２／３程度に減少させることができる。

（第１実施形態の効果）
（１）トーションビーム式リヤサスペンション装置ＴＳを構成するトレーリングアーム１Ｌ，１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３の中間部に突起物乗り越え時の車両前後方向の加速度を低減させる易変形部１０を形成した。
この構成によると、車輪が突起物に乗り上げたバウンド時及びリバウンド時にトレーリングアアーム１Ｌ，１Ｒを車両前後方向に撓み易くすることができ、ブッシュ２Ｌ，２Ｒと車輪支持部材３Ｌ，３Ｒとの間の距離を調整して、車両前後方向の加速度を軽減して乗心地を向上させることができる。

（２）前記易変形部は、前記トレーリングアームの前記トーションビームと車輪支持部材との間の幅が中央部に行くに従い薄くなる幅狭部で構成されている。
この構成によると、トレーリングアームのトーションビームと車輪支持部材との間に幅狭部が形成されているので、この幅狭部で捩じり剛性を低下させて、トレーリングアームが捩じれ易くなり、路面の突起物を乗り越す際に、車輪がバウンド及びリバウンドするときに、トレーリングアームが撓んでブッシュと車輪支持部材間の距離を長くして車両前後後方加速度を低減することができる。したがって、乗心地を向上させることができる。しかも、トレーリングアームが撓むことにより、車輪がバウンド及びリバウンドする際のトー角変化を抑制して、安定走行を確保することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図７について説明する。
この第２実施形態では、トレーリングアームに形成した易変形部を異なる態様としたものである。
すなわち、第２実施形態では、図７に示すように、前述した第１実施形態におけるトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒとの間の中央部に幅狭部１１を省略し、これに代えてトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒとの間における長手方向の中央部に、幅方向の中央部から外側側面にかけて中央部に向かうに従い徐々に厚みが薄くなる薄肉部２１を形成して易変形部２０としたものである。

その他の構成は前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２実施形態によると、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間に薄肉部２１でなる易変形部２０を形成したので、この薄肉部２１の位置で捩じり剛性を低下させることができる。このため、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒの大きな撓み量を確保することができる。したがって、車輪が路面の突起物を乗り越えて、車輪がバウンド及びリバウンドした際に、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒが撓んで、前述した第１実施形態同様に、ブッシュ２Ｌ，２Ｒと車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間の距離を調整することができ、車輪のバウンド及びリバウンドによって生じる車両前後方向の加速度を低減することができる。しかも前述した第１実施形態と同様にトレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒの撓みによってトー角を略一定とすることができ、走行安定性を確保することができる。

（効果）
この第２実施形態によると、易変形部は、前記一対のアームにおける前記トーションビームと車輪支持部材との間の厚みが中央部に行くに従い薄くなる薄肉部で構成されている。このため、第１実施形態と同様に車輪が路面突起物を乗り越える際に生じる車両前後方向加速度を低減することができると共に、車輪支持部のトー角変化を抑制して車両の走行安定性を確保することができる。

（第２実施形態の応用例）
上記第２実施形態では、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒのトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒの車両外側領域に薄肉部２１を形成して捩じり剛性を低下させる易変形部２０を構成した場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、図８に示すように、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒを例えば３枚の板部３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを積層した３層構造とするようにしてもよい。この場合、３枚の板部３１ａ〜３１ｃのうちの一枚の板部例えば中間板部３１ｂに対してトーションビーム６及び車輪支持部材３Ｌ，３Ｒ間に対応する位置で部分的に切除して空洞部３２を形成することにより、捩じり剛性を低下させた易変形部２０を構成するようにしてもよい。

（効果）
この構成によると、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒは、複数枚の板部が積層された積層構造で構成され、この積層構造のうち少なくとも１枚の板部が所要長さ切除された空洞部３２を形成するだけで、易変形部２０を構成することができ、易変形部２０を容易に形成することができる。また、トレーリングアーム１Ｌ及び１Ｒは空洞部３２位置で、捩じり剛性が他部に比較して小さくなるので、車輪が路面の突起物を乗り越えた際の車輪のバウンド及びリバウンドによって生じる車両前後方向の加速度を低減することができると共に、トー角変化を抑制して安定走行を確保することができる。

１Ｌ，１Ｒ…トレーリングアーム
２Ｌ，２Ｒ…ブッシュ
３Ｌ，３Ｒ…車輪支持部材
６…トーションビーム
６ａ…上面板部
６ｂ…前側板部
６ｃ…後側傾斜板部
７Ｌ，７Ｒ…スプリングロアマウント
１０…易変形部
１１…幅狭部
２０…易変形部
２１…薄肉部
３１ａ〜３１ｃ…板部
３２…空洞部

Claims (4)

1. 車幅方向両側に配置される一対のアームと、車幅方向に延在して上記一対のアーム間を連結するトーションビームとを備え、前記一対のアームと前記トーションビームとをプレス加工によって一体形成したトーションビーム式リヤサスペンション装置であって、
   前記一対のアームに易変形部を形成することで、車輪が突起物に乗り上げたときのサスペンションストロークに伴って、前記一対のアームを車両前後方向に撓ませることを特徴とするトーションビーム式リヤサスペンション装置。
2. 前記易変形部は、前記一対のアームにおける前記トーションビームと車輪支持部材との間の幅が中央部に行くに従い薄くなる幅狭部で構成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リヤサスペンション装置。
3. 前記易変形部は、前記一対のアームにおける前記トーションビームと車輪支持部材との間の厚みが中央部に行くに従い薄くなる薄肉部で構成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リヤサスペンション装置。
4. 前記一対のアームは、上下方向に複数枚の板部が積層された層構造で構成され、前記易変形部は、前記層構造の複数枚の板部うちの少なくとも一枚が部分的に除去された空洞部で構成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リヤサスペンション装置。

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