JP6295670B2 - Torsion beam and torsion beam suspension - Google Patents
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Description
本発明は、車両の懸架装置に用いられるトーションビームに関する。 The present invention relates to a torsion beam used for a vehicle suspension system.
トーションビームを用いたトーションビーム式サスペンションは、車両の左右に設けられた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構造を有し、トーションビームがトレーリングアームの作動をたわみやねじれで許容しつつ、トレーリングアームを常に所定の状態に戻し、保持するため、構造が比較的簡易で、車両のコスト低減や軽量化が図れる等の利点を備えている。 A torsion beam suspension using a torsion beam has a structure in which a pair of trailing arms provided on the left and right sides of a vehicle are connected by a torsion beam, and the torsion beam allows the operation of the trailing arm by bending and twisting. Since the vehicle is always returned to and held in a predetermined state, the structure is relatively simple, and there are advantages such as reduction in vehicle cost and weight.
トーションビームは、一般的に同じ厚みの部材を用いても、断面を円形に近づけると、ねじれ易さについて優位になり、断面を矩形に近づけると、剛性が上がり保持力が優位になることが知られている。 It is known that the torsion beam is generally superior in terms of torsion when the cross-section is made close to a circle even if members of the same thickness are used, and the rigidity increases and holding power prevails when the cross-section is made close to a rectangle. ing.
しかし、トーションビームの剛性を高くすると、トーションビームにねじれ等が生じたとき、トレーリングアームとの接合部分に高い応力が発生する。そのため、従来トーションビーム式サスペンションは、耐久性を考慮して、トーションビームの剛性を弱めてねじれ易くし、比較的重量が軽い車両に用いていた。 However, when the rigidity of the torsion beam is increased, a high stress is generated at the joint portion with the trailing arm when the torsion beam is twisted or the like. Therefore, the conventional torsion beam type suspension has been used for a vehicle having a relatively light weight by reducing the rigidity of the torsion beam to make it easy to twist in consideration of durability.
そして、剛性が必要となる、大型車などに対しては、例えば、アンチロールバー等を用いてサスペンションの剛性を補うことが考えられるが、そのためにコストが上昇したり重量の増加を招き、トーションビーム式サスペンションを用いるメリットが相殺されていた。 For large vehicles that require rigidity, it is conceivable to supplement the rigidity of the suspension with, for example, an anti-roll bar. However, this increases the cost and increases the weight, resulting in a torsion beam. The advantage of using a suspension was offset.
本発明は、高い剛性と、軽量化が図れ、しかも十分な耐久強度が得られるトーションビーム、及びそれを用いた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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a torsion beam that can achieve high rigidity, light weight, and sufficient durability, and a torsion beam suspension using the torsion beam.
本発明は、上記の課題を解決するため、左右一対のトレーリングアームの間にトーションビームを設けた車両用のトーションビーム式サスペンションにおいて、トーションビームを次のように構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured as follows in a torsion beam suspension for a vehicle in which a torsion beam is provided between a pair of left and right trailing arms.
前記トーションビームは、対向した一対の側壁と、前記一対の側壁の端縁をつなぐ天井壁とを備えた、断面が全長にわたって前記側壁と前記天井壁で囲まれた一面が開放された形状を有している。更に、前記トーションビームは、前記トーションビームの両側に設けられた、前記天井壁が平板状で、前記側壁と前記天井壁とが屈曲した状態で連結された、断面がコの字状の高剛性部と、前記高剛性部の間に、前記高剛性部に連続して設けられた、前記天井壁が湾曲し、前記側壁と前記天井壁とが連続して連結された、断面が逆U字状の低剛性部と、を備えて構成した。 The torsion beam has a pair of side walls opposed to each other and a ceiling wall that connects the edges of the pair of side walls, and has a cross-sectional shape that is open on one side surrounded by the side walls and the ceiling wall. ing. Further, the torsion beam is provided on both sides of the torsion beam, and the ceiling wall is a flat plate, and the side wall and the ceiling wall are connected in a bent state, and a high-rigidity portion having a U-shaped cross section. The ceiling wall is continuously provided between the high-rigidity parts, the ceiling wall is curved, and the side wall and the ceiling wall are continuously connected. And a low-rigidity portion.
本発明によれば、高い剛性と、軽量化が図れ、しかも耐久強度を満足させるトーションビーム式サスペンションのトーションビームを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a torsion beam of a torsion beam type suspension that can achieve high rigidity and light weight and satisfy durability.
本発明にかかる一実施形態のトーションビーム10について説明する。図1は、後輪18のサスペンションに、トーションビーム10を用いたトーションビーム式サスペンション14を備えた車両12を示す斜視図である。図2は、トーションビーム式サスペンション14を、斜め前方の位置から見た状態を示す斜視図である。図3は、トーションビーム10を、斜め前方の位置から見た状態を示す斜視図である。図4は、トーションビーム10を、前方から見た状態を示す側面図である。
A
以下、トーションビーム10について、トーションビーム10が車両12に設けられた状態において、車両12の前進方向を前方とし、その逆方向を後方とし、それらを基準に左右を定め、又、重力の方向を下方とし、その逆を上方とし、基本的に車両12の中心に向かう側を内方、あるいは内側とし、その逆を外方、あるいは外側として説明する。
Hereinafter, in the state where the
図1に、車両12を示す。車両12は、乗用車で、後輪18の懸架装置としてトーションビーム式サスペンション14を用いている。トーションビーム式サスペンション14は、図2に示すように、左右にそれぞれ一対のトレーリングアーム20を備え、それらの間に設けられたトーションビーム10により、一対のトレーリングアーム20を接合させている。
FIG. 1 shows a
トレーリングアーム20は、前方側の一端に連結部22を備え、他端側に取付基台24を備えている。連結部22は、車両12に、上下方向に回動自在に取り付けられ、取付基台24には、ハブを介して後輪18が組み付けられる。その他、衝撃緩衝器やコイルばね等の他の構成部材が、トーションビーム式サスペンション14と車両12との間に取り付けられる。
The
トーションビーム10は、例えば金属薄板からなり、図3、図7に示すように、側壁40、42と天井壁44で囲まれた、下方の一面が開いた概ねコの字形状を有している。トーションビーム10は、図4〜図6に示すように、概ね左右対称形で、長手方向にほぼ同一の高さであり、基本的に均一な厚みで形成されている。図5は、トーションビーム10の平面図、図6は、トーションビーム10の底面図である。
The
トーションビーム10は、トーションビーム10の左端部(図4では、右方になる)に、左のトレーリングアーム20に合わせて形成された左端縁26が、又、右端部に、右のトレーリングアーム20に合わせて形成された右端縁28が設けられている。
The
トーションビーム10には、図3等に示すように左端縁26の側から、第1高剛性部30と、低剛性部34と、第2高剛性部38とが形成されている。より詳しくは、トーションビーム10には、左端縁26から長さaまでの部分に第1高剛性部30が形成され、次に、第1移行部32を挟んで長さbの低剛性部34が形成され、更に、第2移行部36を挟んで長さaの第2高剛性部38が右端縁28まで形成されている。
As shown in FIG. 3 and the like, a first high-
次に、トーションビーム10の上記各部について説明する。尚、第1高剛性部30と第2高剛性部38は、低剛性部34を挟んでほぼ対称に形成されているので、第1高剛性部30について説明し、第2高剛性部38については、第1高剛性部30と同一の部分に同一の符号を付して説明を省略する。
Next, each part of the
図7に、図4におけるトーションビーム10をF7−F7線で破断した断面図を示す。第1高剛性部30は、図7に示すように、前後に設けられた一対の側壁40a、42aと、天井壁44aとを備えている。側壁40aと、側壁42aと、天井壁44aとは、いずれも、平板状で、かつ側壁40aと天井壁44a、及び側壁42aと天井壁44aとは、それぞれ角部33においてほぼ直角の角度で屈曲している。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the
側壁40a等の高さはH1で、天井壁44aの横方向の長さはL2であり、それらはほぼ同じ長さ幅を有している。したがって、第1高剛性部30は、ほぼ正方形の一面が開放されたコの字状の断面を長さaにわたり有している。
The height of the
側壁40aと側壁42aの下部には、外方に屈曲した縁部31が形成されている。尚、縁部31は、トーションビーム10の全体にわたりほぼ同一の幅で形成されている。第1高剛性部30は、左端縁26の位置からaの長さまで設けられており、その長さaは、トーションビーム10の全体の長さL1の1/4程度である。
An
第1高剛性部30と第2高剛性部38の間には、図3等に示すように、低剛性部34が設けられている。低剛性部34は、図9に示すように側壁40b、42bと、半円状の天井壁44bとを備えている。図9は、図3におけるトーションビーム10をF9−F9線で破断した断面図である。
A
側壁40b、42bは、平板状で、H2の高さを有している。H2は、H1の約1/2の高さである。天井壁44bは、ほぼ半円状で、天井壁44bの両端縁は、側壁40b及び側壁42bの上端縁とそれぞれ連続して連結している。連続して連結しているとは、屈曲することなく、側壁40b及び側壁42bと天井壁44bとが、滑らかな曲線で続いているということである。したがって、低剛性部34は、図9に示すように、側壁40bと側壁42bと半円状の天井壁44bとから、逆U字状の断面形状を有している。
The
又、低剛性部34は、縁部31の下端から天井壁44bの頂部55までの高さH3が、高さH1とほぼ同じである。したがって低剛性部34は、図4に示すように、第1高剛性部30及び第2高剛性部38と同じ高さで、連続して形成されている。
Further, in the
図3に示すように、第1高剛性部30と低剛性部34の間には第1移行部32が、又、低剛性部34と第2高剛性部38の間には第2移行部36が設けられている。第1移行部32及び第2移行部36は、それぞれ長さがcである。
As shown in FIG. 3, a
第1移行部32及び第2移行部36は、第1高剛性部30と低剛性部34、及び低剛性部34と第2高剛性部38とを連続して変化する曲面で連結している。図8に、図3におけるトーションビーム10をF8−F8線で破断した断面図を示す。図8は、第1移行部32を、第1移行部32の中央部分で破断した断面図である。
The
図8に示すように、第1移行部32の中央部分は、第1高剛性部30の断面形状と低剛性部34の断面形状の中間のような断面形状を有している。これにより、第1移行部32等は、第1高剛性部30と低剛性部34との間等でねじれなどの変位が生じた場合、第1高剛性部30と低剛性部34との間で、応力集中を生じさせることなく応力を伝達する。
As shown in FIG. 8, the central portion of the
第1高剛性部30及び第2高剛性部38の内側には、図4に示すように、補強材60がそれぞれ傾斜して取り付けられている。補強材60は、図11、図12に示すように、基板62と基板62の両側に設けられた側板64とを備えている。
As shown in FIG. 4, reinforcing
図11、図12は、トーションビーム10の第2高剛性部38の近傍を示す。尚、補強材60は、第1高剛性部30の内部にも、第2高剛性部38の内部と同様に、対称にして設けられている。基板62は、ほぼ平板状で、側板64は、基板62の前後端に、基板62とほぼ直角の角度で設けられている。補強材60は、基板62と側板64により、断面が偏平なコの字形状を有している。又、補強材60の外側端部61と内側端部63は、それぞれトーションビーム10の長手方向と平行に形成されている。
11 and 12 show the vicinity of the second high-
補強材60は、第2高剛性部38の内部に斜めに設けられ、補強材60の外側端部61が、トーションビーム10の右端縁28の下端に接合されている。更に補強材60の外側端部61は、トレーリングアーム20の形状に沿って形成され、トーションビーム10の右端縁28とともに、トレーリングアーム20に溶接により固着される。
The reinforcing
補強材60の内側端部63は、第2移行部36と第2高剛性部38との境界部において、図13に示すように天井壁44aとの間に若干の間隙を有して接合されている。補強材60は、トーションビーム10の内部に、溶接により固着されている。補強材60とトーションビーム10との溶接箇所を図13に示す。溶接は、図13に示すように、補強材60を、トーションビーム10の角部33を避けた、図13の×印を付した箇所に行われている。
The
次に、トーションビーム10の作用効果について説明する。トーションビーム10は、図2、図10に示すように、一対のトレーリングアーム20の間に設けられ、トーションビーム式サスペンション14を構成する。トーションビーム式サスペンション14は、図1に示すように車両12に取り付け、後輪18を支持する。
Next, the effect of the
車両12が走行中に、例えば路面の凹凸を通過して後輪18が上下動したり、車両12が旋回して車両12にいわゆるロールが発生した場合などには、左右のトレーリングアーム20がトーションビーム10を挟んで左右個別に作動し、トーションビーム10にねじれやたわみが発生する。
While the
図10において、例えば右の後輪18が、左の後輪18に対して上昇した場合、左のトレーリングアーム20が上昇し、その変位が第1高剛性部30から第1移行部32を介して低剛性部34に伝達される。一方、左の後輪18は上昇しないとすると、トーションビーム10、つまり第1高剛性部30と第2高剛性部38との間にねじれが発生する。
In FIG. 10, for example, when the right
第1高剛性部30及び第2高剛性部38の断面がコの字状であるので、トレーリングアーム20と第1高剛性部30との間、およびトレーリングアーム20と第2高剛性部38との間では、上下左右のいずれの方向にも変形しにくい。そのため、ねじれの力は、第1高剛性部30から第1移行部32を介して、又、第2高剛性部38から第2移行部36を介して低剛性部34に伝達される。
Since the cross sections of the first high-
低剛性部34は、断面が逆U字状に形成されているので、第1高剛性部30と第2高剛性部38から逆方向のねじりの力が低剛性部34に伝達されると、半円状の天井壁44bの湾曲に沿って適宜変形する。低剛性部34によりねじれが吸収されることから、第1高剛性部30等とトレーリングアーム20や第2高剛性部38とトレーリングアーム20との接合部分等に大きな応力が発生しない。
Since the low-
更に、第1高剛性部30から低剛性部34へ、又、第2高剛性部38から低剛性部34へは、第1移行部32及び第2移行部36を介してねじれの力が伝達されるので、かかる部分においても、応力集中を生じさせることがない。かかるトーションビーム10のねじれ易さは、低剛性部34の長さb、及び第1移行部32と第2移行部36の長さc等に応じて適宜増減する。
Further, torsional force is transmitted from the first high-
これにより、トレーリングアーム20は、円滑に作動し、後輪18は路面に追従して上下動する。又、トーションビーム10には、いずれの個所にも過大な応力が発生しないので、耐久性に不具合を生じさせない。
As a result, the trailing
そして、走行路が平坦になったり、車両12が直進走行に移行したら、トーションビーム10は、復元力でねじれを解消し、所定の状態に復帰する。トーションビーム10が復帰すると、トーションビーム式サスペンション14は、第1高剛性部30と第2高剛性部38がそれぞれトレーリングアーム20を保持するので、後輪18を所定の状態に安定させる。
Then, when the travel path becomes flat or the
又、車両12にロールが発生した場合、トレーリングアーム20に、コの字状断面を有する第1高剛性部30及び第2高剛性部38が、所定の長さaで接続しているので、後輪18は安定して保持される。
Further, when a roll is generated in the
又、後輪18を進行方向に対して左右方向、つまり図10のR1の方向に変位させる応力が作用したときは、低剛性部34が適宜変形して、過大な力を吸収するとともに、第1高剛性部30等の天井壁44aと補強材60の外側端部61が、主にその応力に対応し、トレーリングアーム20を安定して保持する。
In addition, when a stress is applied that causes the
又、後輪18を上下方向に沿って内外方向、つまりキャンバーの方向に変位させる応力が作用したときも同様に、低剛性部34が適宜変形して、過大な力を吸収するとともに、第1高剛性部30等の側壁40a、42aが主にその応力に対応し、トレーリングアーム20を安定して保持する。
Similarly, when a stress is applied to move the
更に、トーションビーム10にねじれが生じたとき、第1高剛性部30及び第2高剛性部38の角部33に応力が集中することがある。これに対しては、補強材60が、角部33を避けた(20mm〜30mm)位置においてトーションビーム10と溶接接合されているので、第1高剛性部30や第2高剛性部38にかかる応力を分散し、応力の集中を防止できる。又、補強材60を、角部33を避けた位置においてトーションビーム10と溶接接合するため、角部33は、直角に近い、いわゆる角が立った状態に形成してある。
Further, when the
このように、トーションビーム10に、ねじりやたわみを生じさせるような応力が発生した場合でも、第1高剛性部30及び第2高剛性部38の断面がコの字状であるので、操縦安定性に影響を与えるような変位がトレーリングアーム20に生じにくい。
Thus, even when stress that causes torsion or deflection occurs in the
したがって、トーションビーム式サスペンション14は、低剛性部34でねじりやたわみを適宜逃がすとともに、第1高剛性部30や第2高剛性部38がトレーリングアーム20を確実に保持して、車両12を不安定な状態にさせない。
Therefore, the torsion
更に、第1高剛性部30と第2高剛性部38の内部には、補強材60が上下方向に斜めに設けられているので、トレーリングアーム20との接合において、ねじれやたわみの発生がより強く抑止されるとともに、トレーリングアーム20と第1移行部32等とを強く接合させ、耐久性等に不具合を生じさせない。これにより、トーションビーム式サスペンション14は、重量車にも、トーションビーム式サスペンションが有する、軽量、簡易な構造である利点を有したまま用いることができる。
Further, since the reinforcing
尚、本発明は、上記実施形態に限るものではなく、説明した範囲を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。 In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, In the range which does not deviate from the range demonstrated, it can change suitably.
本発明は、車両のトーションビーム式サスペンションに利用できる。 The present invention can be used for a torsion beam suspension of a vehicle.
10…トーションビーム、12…車両、14…トーションビーム式サスペンション、18…後輪、20…トレーリングアーム、22…連結部、24…取付基台、26…左端縁、28…右端縁、30…第1高剛性部、31…縁部、32…第1移行部、33…角部、34…低剛性部、36…第2移行部、38…第2高剛性部、40、42…側壁、44…天井壁、55…頂部、60…補強材、61…外側端部、62…基板、63…内側端部、64…側板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記トーションビームは、対向した一対の側壁と、前記一対の側壁の端縁をつなぐ天井壁とを備えた、断面が全長にわたって前記側壁と前記天井壁で囲まれた一面が開放された形状を有し、
更に、前記トーションビームは、
前記トーションビームの両側に設けられた、前記天井壁が平板状で、前記側壁と前記天井壁とが屈曲した状態で連結された、断面がコの字状の高剛性部と、
前記高剛性部の間に、前記高剛性部に連続して設けられた、前記天井壁が湾曲し、前記側壁と前記天井壁とが連続して連結された、断面が逆U字状の低剛性部と、を備えたことを特徴とするトーションビーム。 In a torsion beam suspension for a vehicle in which a torsion beam is provided between a pair of left and right trailing arms,
The torsion beam has a pair of side walls opposed to each other and a ceiling wall that connects the edges of the pair of side walls, and has a cross-sectional shape that is open on one side surrounded by the side walls and the ceiling wall. ,
Furthermore, the torsion beam is
A high-rigidity portion having a U-shaped cross section, which is provided on both sides of the torsion beam, the ceiling wall is flat, and the side wall and the ceiling wall are connected in a bent state;
Between the high-rigidity parts, the ceiling wall that is provided continuously to the high-rigidity part is curved, and the side wall and the ceiling wall are continuously connected. A torsion beam comprising a rigid portion.
かつ、前記高剛性部の内部に、補強材を備えたことを特徴とする請求項1に記載のトーションビーム。 In the high rigidity portion, the height width of the side wall and the length width of the ceiling wall between the side walls are substantially the same,
The torsion beam according to claim 1, wherein a reinforcing material is provided inside the high-rigidity portion.
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