JP6046557B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、一対のトレーリングアームをトーションビームで連結したトーションビーム式サスペンションに関する。

従来、一対のトレーリングアームをトーションビームで連結したトーションビーム式サスペンションが知られている。
このようなトーションビーム式サスペンションとしては、例えば、トーションビームの両端にそれぞれ筒状のトレーリングアームを溶接により連結した構造のものがある（特許文献１参照）。

トーションビーム式サスペンションでは、周辺部品との隙間の確保やアライメント特性の確保のために、トーションビームとトレーリングアームとの連結位置（接合位置）が規制される場合がある。その場合、トーションビームの一部を車両上下方向にオフセットした形状としたり、中心軸が３次元的に変位するように曲げ加工したトレーリングアームを採用したりして対応していた。また、特許文献２のように、トーションビームをトレーリングアームの配設位置に対して車両上下方向にオフセットさせて配置することにより対応していた。

特開２００５−８１２３号公報 特許第４３４０４８０号公報

しかしながら、トーションビームの一部を車両上下方向にオフセットした形状としたり、３次元曲げ加工のトレーリングアームを採用したりした場合には、トーションビームやトレーリングアームの形状が複雑化する。そのため、生産性の低下、形状精度の低下を招いてしまう。また、これらの部材の形状複雑化により、応力集中が生じやすい構造となるため、強度の低下を招いてしまう。

また、トーションビームをトレーリングアームの配設位置に対して車両上下方向にオフセットさせて配置した場合には、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度が不十分となってしまう。そして、両者の接合強度を十分に確保するためには、別に補強部材を設ける等の対処が必要となり、結果として部品点数の増加、生産性の低下を招いてしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、生産性、耐久性に優れたトーションビーム式サスペンションを提供しようとするものである。

本発明は、一端が車体に揺動可能に支持され、他端に車輪を回転可能に支持する筒状の一対のトレーリングアームと、
該一対のトレーリングアームを連結するトーションビームとを備え、
前記各トレーリングアームは、その中心軸が同一平面上に存在するように曲げ加工して形成されていると共に、前記トーションビームと連結する連結部を有し、
前記トレーリングアームの中心軸が存在する平面をアーム基準面とし、前記一対のトレーリングアームの一端に設けられた筒状の車体取付部材の軸方向中間位置断面の中心である２つの車体側取付点と、前記一対のトレーリングアームの他端面の中心である２つの車輪側取付点のうちの１つの車輪側取付点とが存在する平面をアーム取付面とした場合、
前記トレーリングアームの前記連結部の軸方向中間位置断面において、前記アーム基準面の交線と前記アーム取付面の交線とが角度を有し、その角度αが１５°以下であ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にある（請求項１）。

前記トーションビーム式サスペンションにおいて、前記トレーリングアームは、その中心軸が同一平面上に存在するように曲げ加工して形成されている。すなわち、中心軸が２次元的に変位するように曲げ加工したトレーリングアームを採用している。そのため、トレーリングアームの形状を単純化・簡略化することができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。また、形状の単純化・簡略化により、強度の向上を図り、耐久性を高めることができる。

また、トレーリングアームの連結部の軸方向中間位置断面において、アーム基準面の交線とアーム取付面の交線とが成す角度αが１５°以下である。すなわち、トレーリングアームがアーム取付面に対して傾いた状態で配置され、その傾きの角度αを特定の範囲としている。そのため、形状を単純化・簡略化した２次元曲げ加工のトレーリングアームを採用した構成であっても、トーションビームに対してトレーリングアームの配設位置の調整が可能となる。これにより、トーションビームとトレーリングアームとの連結位置（接合位置）の調整が可能となる。

また、これによって、従来のように、トーションビームの一部を車両上下方向にオフセットした形状としたり、３次元曲げ加工のトレーリングアームを採用したりする必要や、トーションビームをトレーリングアームの配設位置に対して車両上下方向にオフセットさせて配置する必要がなくなる。そのため、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度を十分に確保することができる。また、両者の接合強度を補うための補強部材を設ける必要がないため、部品点数の削減、生産性の向上を図ることもできる。

また、前述した構成とすることにより、トーションビーム式サスペンション全体の構造を単純化・簡略化することができる。そのため、全体として応力集中が生じにくい構造とすることができる。これにより、全体強度の向上、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度の向上を図り、耐久性を高めることができる。

このように、本発明によれば、生産性、耐久性に優れたトーションビーム式サスペンションを提供することができる。
前記トーションビーム式サスペンションにおいて、前記各トレーリングアームは、その中心軸が同一平面上に存在するように曲げ加工して形成されている。ここで、中心軸が同一平面上に存在するとは、中心軸が実質的に同一の平面（アーム基準面）上に存在していることをいう。

また、前記車体側取付点は、筒状の車体取付部材の軸方向中間位置断面の中心である。すなわち、車体取付部材の軸方向中間位置断面とその車体取付部材の中心軸とが交わる点である。

また、前記車輪側取付点は、トレーリングアームの他端面の中心である。すなわち、トレーリングアームの他端面とそのトレーリングアームの中心軸とが交わる点である。
また、前記アーム取付面は、２つの車体側取付点と、２つの車輪側取付点のうちの１つの車輪側取付点とが存在する平面である。したがって、２つの車体側取付点と一方の車輪側取付点とが存在するアーム取付面、２つの車体側取付点と他方の車輪側取付点とが存在するアーム取付面の２つのアーム取付面が存在することになる。いずれのアーム取付面においても、トレーリングアームの連結部の軸方向中間位置断面において、アーム基準面の交線とアーム取付面の交線とが成す角度αが１５°以下であるという条件を満たす。

また、前記トレーリングアームの前記連結部の軸方向中間位置断面において、前記アーム基準面の交線と前記アーム取付面の交線とが成す角度αが１５°以下である。ここで、アーム基準面の交線とは、トレーリングアームの連結部の軸方向中間位置断面とアーム基準面との交線を意味する。また、アーム取付面の交線とは、トレーリングアームの連結部の軸方向中間位置断面とアーム取付面との交線を意味する。前記角度αが１５°を超える場合には、前述したトーションビーム式サスペンションの奏する効果を十分に得ることができない。

また、前記トレーリングアームの前記連結部の軸方向中間位置断面において、前記アーム基準面の交線は、前記アーム取付面の交線に対して車両内側に向かって車両下側に傾斜しており、前記トレーリングアームの前記アーム基準面に対する上端位置と前記トーションビームの上端位置とが略同じ位置であってもよい（請求項２）。この場合には、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度をより一層高めることができる。また、両者の接合強度を補うための補強部材を設ける必要がないため、部品点数の削減、生産性の向上を図ることもできる。

ここで、トレーリングアームのアーム基準面に対する上端位置とは、アーム基準面に直交する方向における上端位置を意味する。
また、略同じ位置であるとは、実質的に同じ位置であることを意味し、製造上の理由によって若干の隙間を設ける場合も含む。

また、前記トレーリングアームは、一枚の板材を筒状に曲げ加工して形成されていてもよい（請求項３）。この場合には、トレーリングアームの断面形状の自由度を高めることができる。そのため、トレーリングアームにおいてより強度が必要となる部分、すなわち車輪を回転可能に支持する他端側部分の強度が高くなるような形状とすることが可能となる。これにより、耐久性をさらに高めることができる。

また、前記トレーリングアームは、冷間プレスにより成形されていてもよい。この場合には、生産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。
また、前記一対のトレーリングアームは、対称形状（例えば、左右対称形状等）であってもよい。この場合には、トレーリングアーム成形用の金型の共通化が可能となり、生産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。

また、前記トレーリングアームは、前記連結部から他端に向かって断面周長が徐々に長くなっていてもよい（請求項４）。この場合には、トレーリングアームにおいてより強度が必要となる部分、すなわち車輪を回転可能に支持する他端側部分の強度を効果的に高めることができる。これにより、耐久性をさらに高めることができる。

ここで、断面周長とは、トレーリングアームの中心軸に直交する断面における周長をいう。

実施形態１における、トーションビーム式サスペンションを車両上側から見た図である。 実施形態１における、トーションビーム式サスペンションを車両後側から見た図である。 実施形態１における、トーションビーム式サスペンションを車両右側から見た図である。 実施形態１における、トーションビームと右側のトレーリングアームとの連結部分を示す説明図である。 図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。 実施形態１における、右側のトレーリングアームとアーム基準面との位置関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
（実施形態１）
図１〜図６に示すように、本実施形態のトーションビーム式サスペンション１は、一端が車体に揺動可能に支持され、他端に車輪を回転可能に支持する筒状の一対のトレーリングアーム２１、２２と、一対のトレーリングアーム２１、２２を連結するトーションビーム３とを備えている。

各トレーリングアーム２１、２２は、その中心軸２１０、２２０が同一平面上に存在するように曲げ加工して形成されていると共に、トーションビーム３と連結する連結部２１３、２２３を有する。

同図に示すように、トレーリングアーム２２の中心軸２２０が存在する平面をアーム基準面６２とし、一対のトレーリングアーム２１、２２の一端に設けられた筒状の車体取付部材（カラー）４１、４２の軸方向中間位置断面の中心である２つの車体側取付点７１１、７２１と、一対のトレーリングアーム２１、２２の他端面２１９、２２９の中心である２つの車輪側取付点７１２、７２２のうちの１つの車輪側取付点７２２とが存在する平面をアーム取付面７４とした場合、トレーリングアーム２２の連結部２２３の軸方向中間位置断面において、アーム基準面６２の交線６２ａとアーム取付面７４の交線７４ａとが角度を有し、その角度αが１５°以下である。

以下、これを詳説する。
なお、本実施形態では、図１〜図３に示すように、車両左右方向をＸ、車両前後方向をＹ、車両上下方向をＺとする。

図１〜図３に示すように、トーションビーム式サスペンション１は、左側のトレーリングアーム２１と、右側のトレーリングアーム２２と、両方のトレーリングアーム２１、２２を車両左右方向Ｘにおいて連結するトーションビーム３とを備えている。

同図に示すように、左側のトレーリングアーム２１の一方の端部（以下、車体側端部２１１という）には、円筒状のカラー４１が溶接により固定されている。トレーリングアーム２１は、カラー４１を介して車体（図示略）に揺動可能に支持されている。

一方、トレーリングアーム２１の他方の端部（以下、車輪側端部２１２という）には、板状のエンドプレート５１が溶接により固定されている。エンドプレート５１には、車輪（図示略）を回転可能に支持するスピンドル（図示略）を取り付けるための嵌合孔（図示略）が形成されている。

同様に、右側のトレーリングアーム２２の一方の端部（以下、車体側端部２２１という）には、カラー４２が溶接により固定されている。トレーリングアーム２２は、カラー４２を介して図示しない車体に揺動可能に支持されている。

一方、トレーリングアーム２２の他方の端部（以下、車輪側端部２２２という）には、板状のエンドプレート５２が溶接により固定されている。エンドプレート５２には、車輪（図示略）を回転可能に支持するスピンドル（図示略）を取り付けるための嵌合孔５２１が形成されている。

同図に示すように、トレーリングアーム２１、２２は、一枚の板材を円筒状に曲げ加工して形成されている。また、トレーリングアーム２１、２２は、冷間プレスにより成形されている。また、左側のトレーリングアーム２１と右側のトレーリングアーム２２とは、左右対称形状のものを用いている。

また、トレーリングアーム２１、２２は、その中心軸２１０、２２０が実質的に同一平面上に存在するように、つまり２次元的に変位するように曲げ加工して形成されている。また、トレーリングアーム２１、２２は、連結部２１３、２２３付近を車両内側方向に湾曲させた形状を呈している。

また、トレーリングアーム２１、２２は、その断面周長が連結部２１３、２２３から車輪側端部２１２、２２２に向かって徐々に長くなっている。また、トレーリングアーム２１、２２は、その断面積が連結部２１３、２２３から車輪側端部２１２、２２２に向かって徐々に大きくなっている。

同図に示すように、トーションビーム３は、一枚の板材を曲げ加工して形成されている。トーションビーム３の断面形状は、車両下側を開口した略Ｕ字形状を呈している（図３参照）。トーションビーム３の左端部３１には、左側のトレーリングアーム２１の連結部２１３が連結されている。また、トーションビーム３の右端部３２には、右側のトレーリングアーム２２の連結部２２３が連結されている。

具体的に、トーションビーム３の左端部３１には、左側のトレーリングアーム２１の連結部２１３を挿入するための複数の切欠部３１１が設けられている。切欠部３１１は、トレーリングアーム２１の連結部２１３の外周形状に沿った形状に形成されている。そして、切欠部３１１内には、トレーリングアーム２１の連結部２１３が挿入されている。切欠部３１１の内側面と連結部２１３の外周面とは、溶接により固定されている。

また、トーションビーム３の右端部３２には、右側のトレーリングアーム２２の連結部２２３を挿入するための複数の切欠部３２１が設けられている。切欠部３２１は、トレーリングアーム２２の連結部２２３の外周形状に沿った形状に形成されている。そして、切欠部３２１内には、トレーリングアーム２２の連結部２２３が挿入されている。切欠部３１１の内側面と連結部２２３の外周面とは、溶接により固定されている。

ここで、図１に示すように、カラー４１、４２の軸方向中間位置断面とカラー４１、４２の中心軸４１０、４２０とが交わる点を車体側取付点７１１、７２１とする。また、トレーリングアーム２１、２２の他端面とトレーリングアーム２１、２２の中心軸２１０、２２０とが交わる点を車輪側取付点７２１、７２２とする。

そして、図１、図３、図４に示すように、２つの車体側取付点７１１、７２１と、２つの車輪側取付点７１２、７２２のうちの１つの車輪側取付点７２２との３点が存在する平面をアーム取付面７４とする。

また、図４、図６に示すように、右側のトレーリングアーム２２の中心軸２２０が存在する平面をアーム基準面６２とする。
この場合、図５に示すように、右側のトレーリングアーム２２の連結部２２３の軸方向中間位置断面（トーションビーム３の車両左右方向Ｘの中間位置断面）において、アーム基準面６２の交線６２ａとアーム取付面７４の交線７４ａとが成す角度αが１５°以下である。また、アーム基準面６２の交線６２ａは、アーム取付面７４の交線７４ａに対して車両内側に向かって車両下側に傾斜している。

また、同図に示すように、トレーリングアーム２２のアーム基準面６２に対する上端位置Ｂとトーションビーム３の上端位置Ｃとは、実質的に同じ位置にある。実際には、製造上の理由により、上端位置Ｂと上端位置Ｃとの間には、若干の隙間が設けられている。

なお、本実施形態では、前述のように、右側のトレーリングアーム２２について説明したが、左側のトレーリングアーム２１についても同様の構成であるため、説明を省略した。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション１において、トレーリングアーム２１、２２は、その中心軸２１０、２２０が同一平面上に存在するように曲げ加工して形成されている。すなわち、中心軸２１０、２２０が２次元的に変位するように曲げ加工したトレーリングアーム２１、２２を採用している。そのため、トレーリングアーム２１、２２の形状を単純化・簡略化することができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。また、形状の単純化・簡略化により、強度の向上を図り、耐久性を高めることができる。

また、右側のトレーリングアーム２２の連結部２２３の軸方向中間位置断面において、アーム基準面６２の交線６２ａとアーム取付面７４の交線７４ａとが成す角度αが１５°以下である。すなわち、トレーリングアーム２２がアーム取付面７４に対して傾いた状態で配置され、その傾きの角度αを特定の範囲としている。そのため、形状を単純化・簡略化した２次元曲げ加工のトレーリングアーム２２を採用した構成であっても、トーションビーム３に対してトレーリングアーム２２の配設位置の調整が可能となる。これにより、トーションビーム３とトレーリングアーム２２との連結位置（接合位置）の調整が可能となる。なお、左側のトレーリングアーム２１も右側のトレーリングアーム２１と同様の構成であるため、同様の作用効果を有する。

また、これによって、従来のように、トーションビーム３の一部を車両上下方向Ｚにオフセットした形状としたり、３次元曲げ加工のトレーリングアーム２１、２２を採用したりする必要や、トーションビーム３をトレーリングアーム２１、２２の配設位置に対して車両上下方向Ｚにオフセットさせて配置する必要がなくなる。そのため、トーションビーム３とトレーリングアーム２１、２２との接合強度を十分に確保することができる。また、両者の接合強度を補うための補強部材を設ける必要がないため、部品点数の削減、生産性の向上を図ることもできる。

また、前述した構成とすることにより、トーションビーム式サスペンション１全体の構造を単純化・簡略化することができる。そのため、全体として応力集中が生じにくい構造とすることができる。これにより、全体強度の向上、トーションビーム３とトレーリングアーム２２との接合強度の向上を図り、耐久性を高めることができる。

また、右側のトレーリングアーム２２の連結部２２３の軸方向中間位置断面において、アーム基準面６２の交線６２ａは、アーム取付面７４の交線７４ａに対して車両内側に向かって車両下側に傾斜しており、トレーリングアーム２２のアーム基準面６２に対する上端位置Ｂとトーションビーム３の上端位置Ｃとが略同じ位置である。そのため、トーションビーム３とトレーリングアーム２１、２２との接合強度をより一層高めることができる。また、両者の接合強度を補うための補強部材を設ける必要がないため、部品点数の削減、生産性の向上を図ることもできる。なお、左側のトレーリングアーム２１も右側のトレーリングアーム２１と同様の構成であるため、同様の作用効果を有する。

また、トレーリングアーム２１、２２は、一枚の板材を筒状に曲げ加工して形成されている。そのため、トレーリングアーム２１、２２の断面形状の自由度を高めることができる。そのため、トレーリングアーム２１，２２においてより強度が必要となる部分、すなわち車輪を回転可能に支持する他端側部分の強度が高くなるような形状とすることが可能となる。これにより、耐久性をさらに高めることができる。

また、トレーリングアーム２１、２２は、冷間プレスにより成形されている。そのため、生産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。
また、左側のトレーリングアーム２１と右側のトレーリングアーム２２とは、左右対称形状のものを用いている。そのため、トレーリングアーム成形用の金型の共通化が可能となり、生産コストの低減や生産性の向上を図ることができる。

また、トレーリングアーム２１、２２は、連結部２１３、２２３から車輪側端部２１２、２２２に向かって断面周長が徐々に長くなっている。そのため、トレーリングアーム２１、２２においてより強度が必要となる部分、すなわち車輪を回転可能に支持する他端側部分の強度を効果的に高めることができる。これにより、耐久性をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、２つの車体側取付点７１１、７２１と１つの車輪側取付点７２２とが存在する平面であるアーム取付面６２について説明したが、２つの車体側取付点７１１、７２１ともう１つの車輪側取付点７１２とが存在する平面であるアーム取付面もアーム取付面６２と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。

このように、本実施形態によれば、生産性、耐久性に優れたトーションビーム式サスペンション１を提供することができる。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、前述の実施形態に限定されるものではない。

１…トーションビーム式サスペンション
２１、２２…トレーリングアーム
２１０、２２０…中心軸（トレーリングアームの中心軸）
２１３、２２３…連結部
３…トーションビーム
４１、４２…カラー（車両取付用部材）
６２…アーム基準面
６２ａ…交線（アーム基準面の交線）
７１１、７２１…車体側取付軸
７１２、７２２…車輪側取付点
７４…アーム取付面
７４ａ…交線（アーム取付面の交線）

Claims (3)

1. 一端が車体に揺動可能に支持され、他端に車輪を回転可能に支持する筒状の一対のトレーリングアームと、
   該一対のトレーリングアームを連結するトーションビームとを備え、
   前記各トレーリングアームは、その中心軸が同一平面上に存在するように曲がった状態で形成されていると共に、前記トーションビームと連結する連結部を有し、
   前記トレーリングアームの中心軸が存在する平面をアーム基準面とし、前記一対のトレーリングアームの一端に設けられた筒状の車体取付部材の軸方向中間位置断面の中心である２つの車体側取付点と、前記一対のトレーリングアームの他端面の中心である２つの車輪側取付点のうちの１つの車輪側取付点とが存在する平面をアーム取付面とした場合、
   前記トレーリングアームの前記連結部の軸方向中間位置断面において、前記アーム基準面の交線と前記アーム取付面の交線とが角度を有し、その角度αが１５°以下であ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. 前記トレーリングアームの前記連結部の軸方向中間位置断面において、前記アーム基準面の交線は、前記アーム取付面の交線に対して車両内側に向かって車両下側に傾斜しており、前記トレーリングアームの前記アーム基準面に対する上端位置と前記トーションビームの上端位置とが略同じ位置であ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。
3. 前記トレーリングアームは、前記連結部から他端に向かって断面周長が徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトーションビーム式サスペンション。

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