JP6131750B2 - トレーリングアーム - Google Patents

Description

本発明は、車両の左右の後輪を連結するアクスルから前方に延びて車体に結合されるトレーリングアームに関するものである。

トレーリングアームは、車両の後部に設けられているリアサスペンションの一部である。トレーリングアームは、車両の左右の後輪を連結するアクスルから前方に向かって車体に取り付けられ、リアタイヤが受けた前後方向の衝撃を緩和する。例えば、トレーリングアームは、路面の凹凸からリアタイヤを通じて受けた振動を減衰し、乗員や車体への影響を軽減する役割を果たす。

トレーリングアームには、リアタイヤからの衝撃を緩和する際、通常、捩じりモーメント（トルク）が作用する。これによって応力がアクスル側の結合部周辺に集中し、トレーリングアームのアクスル側の上部が車内側へ捩じれるような変形が生じる。それによって、トレーリングアームのアクスル側結合部がリアサスペンションに近づいて、接触してしまうおそれがある。かかる問題に対し、従来は、トレーリングアームの厚みを増大させたり、新たな部材を付加したりするなど、トレーリングアームのボリュームを増大させることによって剛性を高めるという対策がとられてきた。

例えば、特許文献１には、トレーリングアームのアクスル側の結合部の側面に、車幅方向に段差を設けることによって、剛性を向上させ変形しにくくする技術が挙げられている。また、特許文献２には、トレーリングアームの外周全体に車幅方向にフランジを張出させることで剛性を向上させる技術が記載されている。

特開２００６−２４８２５６号公報 特開２０１２−０８１８９２号公報

例えば特許文献１に記載の技術のように、トレーリングアームの応力集中が起こるアクスル側結合部の上部と下部に車幅方向に張出す段差を設けた場合、トレーリングアームの剛性は確かに増大すると思われる。しかし、充分な剛性を得ることができたとしても、トレーリングアームのボリュームが増大した分、重量が増大する。また、かかる段差が大きく突出するため、トレーリングアームが変形しなくとも、段差自体が、リアサスペンションに配置されているコイルスプリングに接触してしまうおそれもある。

また、特許文献２に記載の技術のように、トレーリングアームの外周に車幅方向にフランジを張出させる場合も、重量の増大が不可避である。そして、フランジが大きく張出すことで、トレーリングアームとコイルスプリングが接触してしまうおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑み、重量の増大を生じさせずに、捻じりモーメントによる所定箇所への応力集中を緩和し、所定箇所の変形を防止するトレーリングアームを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかるトレーリングアームの代表的な構成は、車両の左右の後輪を連結するアクスルから前方に延びて車体に結合されるトレーリングアームにおいて、車体に結合される車体結合部と、車体結合部からアクスルに向かって延びる第１領域と、第１領域のアクスル側の端部に位置しアクスルの前側に結合される前側結合部と、車体結合部からアクスルの上に向かって延びさらにアクスルの後側に回り込む、第１領域の上に隣接した第２領域と、第２領域のアクスル側の端部に位置しアクスルの後側に結合される後側結合部とを備え、トレーリングアームを下方から見たとき、第１領域および第２領域は、車体結合部から後方にゆくにしたがって車幅方向外側へ傾斜していて、第２領域よりも第１領域の傾斜の勾配のほうが大きいことを特徴とする。

上記構成によれば、第２領域より第１領域の傾斜の勾配を大きくすることで、捩じりモーメントによってアクスル周辺へ集中していた応力の分散が可能となり、とりわけ大きな変形が生じていた後側結合部の変形を軽減可能である。また、第１領域・第２領域の傾斜の勾配に差を設けるという手段で応力集中を回避しているため、トレーリングアームの厚みを増したりトレーリングアームに部材を追加したりする必要がなく、コスト削減および重量増大の回避も可能となる。

上記の第１領域および第２領域は、いずれも平板状にするとよい。かかる構成によれば、第１領域と第２領域との間に生じる段差に明確な角度の違いが生まれる。そのため、捻じりモーメントによる後側結合部の変形が、前側結合部に影響しにくくなる。すなわち、後側結合部に連動して前側結合部が変形する度合いが小さくなる。これにより、捩じりモーメントによる変形をより小さくすることが可能である。

上記の前側結合部よりも後側結合部のほうが車幅方向内側に設けられているとよい。かかる構成によれば、第２領域に設けられている傾斜を小さく形成することができる。そのため、曲げ剛性の向上につながる。さらに、後側結合部と車体結合部が車幅方向において近づくため、車体結合部を基点として働く捩じりモーメントが抑えられ、後側結合部の変形が抑制される。

当該トレーリングアームは、第１領域の下端辺から車内側に張出している第１フランジと、第２領域の上端辺から車外側に張出している第２フランジとをさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、フランジの向きを、捩じりモーメントの方向と逆の方向に形成しているため、効果的に剛性を向上することができる。すなわち、従来技術におけるフランジを有するトレーリングアームと比較して、フランジの張出量を低く設定しても、充分に剛性を向上させることが可能である。フランジの張出量を低くできるため、車両の右左折時にトレーリングアームとコイルスプリングとが接触するリスクも低減する。

当該トレーリングアームは、前側結合部と後側結合部との間でアクスルの上側の周囲に沿って形成され第１領域および第２領域にまたがっている第１ビードと、第１領域と第２領域との境界に沿って形成される第２ビードとをさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、第１ビードを応力の集中が起こりやすいアクスルの上側の周囲に設けることで、捩じりモーメントによる後側結合部周辺の変形が防止される。また第２ビードを第１領域と第２領域の境界に沿って設けることで、トレーリングアームの側面の面剛性をさらに向上させることが可能である。

本発明によれば、捻じりモーメントによる所定箇所への応力集中を緩和し、もって所定箇所の変形を防止し、しかも重量増大も生じないトレーリングアームを提供可能である。

本発明によるトレーリングアームの実施形態を適用した車両の下面を示す斜視図である。 図１のリアサスペンションの一部を別の角度から見た斜視図である。 図２のトレーリングアームを別の角度から見た斜視図である。 図３のトレーリングアームと比較例のトレーリングアームとの比較図である。 図４（ａ）（ｂ）のトレーリングアームを下方から見た模式図である。 図３のトレーリングアームを下方から見た下面図である。 図６に示す本発明による実施形態と、図４（ｂ）の比較例との比較図である。 図５（ａ）に示した本発明によるトレーリングアームの実施形態の変形例を示す模式図である。 図３の本発明の実施形態にかかるトレーリングアームのＡ−Ａ断面図および図４（ｂ）の比較例にかかるトレーリングアームのＢ−Ｂ断面図である。 図２のトレーリングアームのアクスル側の結合部周辺を拡大した拡大図である。 図３のトレーリングアームを別の角度から見た斜視図である。 図４（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す、本発明の実施形態であるトレーリングアームと比較例によるトレーリングアームとの力の加わり方を模式的に比較した模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明によるトレーリングアームの実施形態を適用した車両の下面を示す斜視図である。図１では車両の後部の下面を右後方から見上げている。図１に示すように、車両後部には、リアサスペンション１０２が設けられている。リアサスペンション１０２は、車両の左右の後輪（図示省略）を連結するアクスル１０４と、アクスル１０４の右側からアクスル１０４の左側上方の車体にかけて設けられたラテラルロッド１０６とを含んでいる。またリアサスペンション１０２は、車両後部にそれぞれ左右一対に設けられたショックアブソーバ１０８、１０８ａ、コイルスプリング１１０、１１０ａおよびトレーリングアーム１００、１００ａを含んでいる。これら左右一対の要素は、いずれも対称的な同様の構成を有する。トレーリングアーム１００、１００ａはアクスル１０４から前方に延びて、それぞれ、リアサイドメンバ１１２、１１２ａに取り付けられたサスペンションハンガ１１４、１１４ａに結合されている。

図２は、図１のリアサスペンション１０２の一部を別の角度から見た斜視図である。図２では、リアサスペンション１０２のうち、ラテラルロッド１０６、アクスル１０４およびトレーリングアーム１００、１００ａを示している。上述のようにトレーリングアーム１００、１００ａは対称的な同様の構成を有するため、以下、車両右側のトレーリングアーム１００についてのみ説明する。トレーリングアーム１００は、車両前方側で、車体結合部１１６によって車体に取り付けられている。また、トレーリングアーム１００は、車両後方側でアクスル１０４に結合されている。トレーリングアーム１００は、アクスル１０４に対して、アクスル１０４の前側の前側結合部１１８および後側の後側結合部１２０という、２つの結合部によって結合されている。

図３は、図２のトレーリングアーム１００を別の角度から見た図である。図３中、符号FRONTで示す方向が車両前方であり、符号REARで示す方向が車両後方である。

トレーリングアーム１００は、第１領域１３０を備えている。第１領域１３０は、車体結合部１１６から、アクスル１０４（図３では二点鎖線で仮想的に示す）に向かって延び、第１領域１３０のアクスル１０４側の端部に位置する前側結合部１１８によってアクスル１０４の前側に結合される。またトレーリングアーム１００は、第１領域１３０の上に隣接している第２領域１４０を備えている。第２領域１４０は、車体結合部１１６からアクスル１０４の上に向かって延び、さらにアクスル１０４の後側に回り込み、第２領域１４０のアクスル１０４側の端部に位置する後側結合部１２０によってアクスル１０４の後側に結合されている。

第１領域１３０、第２領域１４０、車体結合部１１６、前側結合部１１８および後側結合部１２０は、いずれも平板状である。図３の境界１４２は、第１領域１３０と第２領域１４０の境目を示している。

図４は、図３のトレーリングアームと比較例のトレーリングアームとの比較図である。図４（ａ）に本発明による実施形態を示し、図４（ｂ）に比較例としてのトレーリングアーム１００ｂを示す。

図４（ｂ）に示すように、比較例にかかるトレーリングアーム１００ｂは、本実施形態と同様に、車体に結合される車体結合部１１６ｂと、アクスルに結合される前側結合部１１８ｂ、後側結合部１２０ｂを有する。また、比較例にかかるトレーリングアーム１００ｂは、本実施形態の第１領域１３０および第２領域１４０の両方に対応する、領域１３０ｂを有する。

図５は、図４（ａ）（ｂ）のトレーリングアーム１００、１００ｂを下方から見た模式図である。図５（ａ）（ｂ）はそれぞれ図４（ａ）（ｂ）に対応している。図５中、車両前後方向をそれぞれ符号FRONT、REARで示し、車幅方向内側および外側をそれぞれ、符号INNER、OUTERで示す。

図５（ａ）によれば、本実施形態にかかるトレーリングアーム１００の第１領域１３０および第２領域１４０は、車体結合部１１６から後方にゆくにしたがって車幅方向外側へ傾斜している。さらに、第２領域１４０よりも第１領域１３０の傾斜の勾配のほうが大きい。

このように、本発明の実施形態によると、第２領域１４０より第１領域１３０の傾斜の勾配を大きくすることで、図４に示す車体結合部１１６を基点として発生する捩じりモーメント１７０によってアクスル１０４（図１および図２参照）側の結合部周辺へ集中していた応力の分散が可能になる。

また、本実施形態によれば、後側結合部１２０の長さＬ１が、比較例の後側結合部１２０ｂの長さＬ２と比べて車両前後方向に短くなっている。

上記のように、第１領域１３０・第２領域１４０の傾斜の勾配に差を設けたこと、後側結合部１２０を車両前後方向に短くしたことにより、比較例では矢印１６６ａで示すとりわけ大きな変形が生じていた後側結合部１２０の変形を、本実施形態では、矢印１６６で示すように軽減可能である。

さらに本実施形態では、剛性を向上させるためにトレーリングアーム１００の厚みを増したり部材を追加したりする必要がないため、コスト削減および重量増大の回避も可能となる。

図６は、図３のトレーリングアーム１００を下方から見た下面図である。図６では、トレーリングアーム１００の形状の理解のため、図５と同様に、平板状の第１領域１３０、第２領域１４０、車体結合部１１６、前側結合部１１８および後側結合部１２０を模式的に線分で示している。図６では、それら線分に符号１３０、１４０、１１６、１１８および１２０を付している。既に述べた通りであるが、第１領域１３０および第２領域１４０は、いずれも平板状である。

第１領域１３０および第２領域１４０がいずれも平板状であるため、第１領域１３０と第２領域１４０との間に生じる段差に明確な角度の違いが生まれる。そのため、捻じりモーメント１７０による後側結合部１２０の変形、つまり図５（ａ）に矢印１６６で示した変形が、前側結合部１１８に影響しにくくなる。すなわち、後側結合部１２０に連動して前側結合部１１８が変形する度合いが小さくなる。これにより、捩じりモーメント１７０による変形をより小さくすることが可能である。

図７は、図６に示す本発明による実施形態と、図４（ｂ）の比較例との比較図である。図７（ａ）は図６の一部拡大図であり、本発明による実施形態を示す。図７（ｂ）は図４（ｂ）の比較例にかかるトレーリングアーム１００ｂを図７（ａ）と同様の方向から見た図である。図７でも、図６と同様に、便宜上、平板状の前側結合部１１８および後側結合部１２０の位置を模式的に一点鎖線で示し、それら一点鎖線に符号１１８および１２０を付している。

図７（ａ）に示すように、前側結合部１１８よりも後側結合部１２０のほうが、距離１７６の分だけ、車幅方向内側に設けられている。それに対し比較例では、前側結合部１１８ｂと後側結合部１２０ｂが、車幅方向で同じ位置に形成されている。

再び図６を参照する。図７（ａ）に示したように、本実施形態では、前側結合部１１８よりも後側結合部１２０のほうが車幅方向内側に設けられている。そのため、車体結合部１１６から延長した一点鎖線１８２から前側結合部１１８までの距離Ｄ１と、一点鎖線１８２から後側結合部１２０までの距離Ｄ２とを比較すると、Ｄ２＜Ｄ１となる。

図６および図７（ａ）に示した本実施形態の上記の構成によれば、図７（ｂ）の比較例の構成に比較して、第２領域１４０の傾斜を小さくすることができる。そのため、トレーリングアーム１００の曲げ剛性の向上につながる。さらに、図６に示したように後側結合部１２０と車体結合部１１６とが車幅方向において近づくため、車体結合部１１６を基点として働く捩じりモーメント１７０が抑えられ、後側結合部１２０周辺の変形が抑制される。

図８は、図５（ａ）に示した本発明によるトレーリングアームの実施形態の変形例を示す模式図である。図５（ａ）のトレーリングアーム１００は、図６および図７（ａ）にも示したように、前側結合部１１８よりも後側結合部１２０のほうが、車幅方向内側に設けられている。しかしこの変形例にかかるトレーリングアームでは、図８に示すように、前側結合部１１８と後側結合部１２０が、車幅方向で同じ位置に形成されている。ただし第２領域１４０よりも第１領域１３０の傾斜の勾配のほうが大きい点は、図５（ａ）のトレーリングアーム１００と同様である。このように傾斜の勾配に差を設けるのみでも、充分に本発明の効果を得ることが可能である。

図９は、図３の本発明の実施形態にかかるトレーリングアーム１００のＡ−Ａ断面図および図４の比較例にかかるトレーリングアーム１００ｂのＢ−Ｂ断面図である。図９（ａ）が上記Ａ−Ａ断面図であり、図９（ｂ）が上記Ｂ−Ｂ断面図であり、それぞれ、トレーリングアーム１００、１００ｂが同様の位置で切断された断面図を示している。図９（ｂ）に示すように、比較例ではトレーリングアーム１００ｂの縁から車内側へ向けてフランジ１８４が張出している。一方、図９（ａ）に示すように、本発明による実施形態によれば、トレーリングアーム１００の第１領域１３０の下端辺から第１フランジ１９０が車内側に張出している。また、第２領域１４０の上端辺から第２フランジ１９２が車外側に張出している。

図９（ｂ）に示す比較例のフランジ１８４の場合、捩じりモーメント１７０ａに対して、本発明の実施形態にかかるトレーリングアーム１００の第１フランジ１９０および第２フランジ１９２と比較して、車幅方向に高いフランジ１８４を設ける必要がある。しかし、図９（ａ）に示す本実施形態によれば、捩じりモーメント１７０の方向、すなわち図９（ａ）の時計回り方向と逆の方向、すなわち反時計回り方向に第１フランジ１９０と第２フランジ１９２が張出しているため、効果的に剛性が向上している。

すなわち、図９（ｂ）の比較例におけるフランジ１８４と比較して、図９（ａ）の本実施形態における第１フランジ１９０および第２フランジ１９２の張出量を低く設定しても、充分にトレーリングアーム１００の剛性を向上させることが可能である。このように本実施形態によれば第１フランジ１９０および第２フランジ１９２の張出量を低くできるため、車両の右左折時にトレーリングアーム１００とコイルスプリング１１０（図１参照）とが接触するリスクも低減する。

また、第１フランジ１９０と第２フランジ１９２との間の断面１９４が直線に近い形状を有していることで、トレーリングアーム１００の面上に大きな変形点が存在せず、この点でも、トレーリングアーム１００の剛性が向上する。そのため、トレーリングアーム１００の捩じれの防止につながる。図９（ｂ）の比較例のような曲折した断面１９４ｂを有している場合、曲がっている箇所で変形が生じやすい欠点がある。

図１０は、図２のトレーリングアーム１００のアクスル１０４側の結合部周辺を拡大した拡大図である。図１０（ａ）は図２のトレーリングアーム１００を車外側から見た側面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のトレーリングアーム１００のＣ−Ｃ断面図を示している。図中、符号TOP、BOTTOMで上方および下方を示す。図１０ではアクスル１０４は図示省略している。

図１０（ａ）の中央線１９６に示すように、車外から見たとき、後側結合部１２０は、前側結合部１１８に、上下方向において近接して配置されている。しかし、仮に、後側結合部１２０と前側結合部１１８との位置が上下方向で重なると、アクスル１０４から作用する車両前後方向の荷重によってトレーリングアーム１００、とりわけ後側結合部１２０が変形してしまうおそれがある。そこで、車両前後方向にかかる荷重による変形を防ぐため、上記のような位置関係を保っている。

図１１は、図３のトレーリングアーム１００を別の角度から見た斜視図である。図１１に示すように、トレーリングアーム１００は、第１ビード２００を備えている。第１ビード２００は、前側結合部１１８と後側結合部１２０との間でアクスル１０４（図１および図２参照）の上側の周囲に沿って形成されていて、第１領域１３０および第２領域１４０にまたがっている。トレーリングアーム１００は、さらに、第１領域１３０と第２領域１４０との境界１４２に沿って形成された第２ビード２１０を備えている。第１ビード２００および第２ビード２１０は、いずれも、周囲より膨出した形状を有する。

上記構成によれば、第１ビード２００を応力の集中が起こりやすいアクスル１０４（図１および図２参照）の上側の周囲に設けることで、捩じりモーメント１７０による後側結合部１２０周辺の変形が防止される。また第２ビード２１０を第１領域１３０と第２領域１４０の境界１４２に沿って設けることで、トレーリングアーム１００の側面の面剛性をさらに向上させることが可能である。

図１２は、図４（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す、本発明の実施形態であるトレーリングアーム１００と、比較例によるトレーリングアーム１００ｂとの力の加わり方を模式的に比較した模式図である。図１２（ａ）は図４（ａ）の本発明による実施形態を示し、図１２（ｂ）は図４（ｂ）の比較例を示している。

図１２は、それぞれのトレーリングアーム１００、１００ｂに同様の力を加えて、応力が特に大きくかかる範囲２１２、２１２ｂを示している。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のトレーリングアーム１００を車両後方から見た図である。また、図１２（ｄ）は、図１２（ｂ）のトレーリングアーム１００ｂを車両後方から見た図である。

図１２（ｃ）および（ｄ）の図中の一点鎖線２１４、２１４ａは、平板状の前側結合部１１８、１１８ｂから延長した補助線である。また一点鎖線２１６、２１６ａは、同じく平板状の後側結合部１２０、１２０ｂから延長した補助線である。

図１２（ａ）（ｂ）によると、本発明の実施形態によるトレーリングアーム１００の応力の集中する範囲２１２のほうが、比較例における同様の範囲２１２ｂに比較して、狭くなっている。トレーリングアーム１００、１００ｂに加わる力は同等であるので、図１２（ａ）に示す本実施形態のほうが、応力が分散されていることが分かる。また、図１２（ｃ）と図１２（ｄ）とを比較すると、本発明の実施形態によるトレーリングアーム１００の後側結合部１２０のほうが、比較例のトレーリングアーム１００ｂの後側結合部１２０ｂよりも、変形の程度が少ないことがわかる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両の左右の後輪を連結するアクスルから前方に延びて車体に結合されるトレーリングアームに利用することができる。

１００、１００ａ、１００ｂ…トレーリングアーム、１０２…リアサスペンション、１０４…アクスル、１０６…ラテラルロッド、１０８、１０８ａ…ショックアブソーバ、１１０…、１１０ａ…コイルスプリング、１１２、１１２ａ…リアサイドメンバ、１１４、１１４ａ…サスペンションハンガ、１１６、１１６ｂ…車体結合部、１１８、１１８ｂ…前側結合部、１２０、１２０ｂ…後側結合部、１３０…第１領域、１３０ｂ…領域、１４０…第２領域、１４２…境界、１７０、１７０ａ…捩じりモーメント、１８２、２１４、２１４ａ、２１６、２１６ａ…一点鎖線、１８４…フランジ、１９０…第１フランジ、１９２…第２フランジ、１９４、１９４ｂ…断面、１９６…中央線、２００…第１ビード、２１０…第２ビード、２１２、２１２ｂ…網掛け部

Claims (5)

1. 車両の左右の後輪を連結するアクスルから前方に延びて車体に結合されるトレーリングアームにおいて、
   前記車体に結合される車体結合部と、
   前記車体結合部からアクスルに向かって延びる第１領域と、
   第１領域のアクスル側の端部に位置し該アクスルの前側に結合される前側結合部と、
   前記車体結合部からアクスルの上に向かって延びさらに該アクスルの後側に回り込む、第１領域の上に隣接した第２領域と、
   第２領域のアクスル側の端部に位置し該アクスルの後側に結合される後側結合部とを備え、
   当該トレーリングアームを下方から見たとき、第１領域および第２領域は、前記車体結合部から後方にゆくにしたがって車幅方向外側へ傾斜していて、
   第２領域よりも第１領域の傾斜の勾配のほうが大きいことを特徴とするトレーリングアーム。
2. 第１領域および第２領域はいずれも平板状であることを特徴とする請求項１に記載のトレーリングアーム。
3. 前記前側結合部よりも前記後側結合部のほうが車幅方向内側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のトレーリングアーム。
4. 第１領域の下端辺から車内側に張出している第１フランジと、
   第２領域の上端辺から車外側に張出している第２フランジとをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトレーリングアーム。
5. 前記前側結合部と後側結合部との間で前記アクスルの上側の周囲に沿って形成され第１領域および第２領域にまたがっている第１ビードと、
   第１領域と第２領域との境界に沿って形成される第２ビードとをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトレーリングアーム。