JP6350914B2 - Torsion beam suspension - Google Patents
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Description
本発明は、トーションビームと、トーションビームのそれぞれの端部に溶接で接合される一対のトレーリングアームと、を備えるトーションビーム式サスペンションに関する。 The present invention relates to a torsion beam suspension including a torsion beam and a pair of trailing arms joined to respective ends of the torsion beam by welding.
近年、自動車の燃費向上を目的として、車体の軽量化のために足回り部品のアルミ化が進められている。
足回り部品であるトーションビーム式サスペンションは、トーションビームと、トーションビームのそれぞれの端部に溶接で接合される一対のトレーリングアームと、を備えている。トレーリングアームは横力、前後力、上下力に対して高い剛性が要求される。一方、トーションビームは左右の車輪が上下逆位相でストロークするロール荷重を受けるために適度な剛性が要求される。
In recent years, for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles, aluminum parts for undercarriage parts have been promoted in order to reduce the weight of the vehicle body.
A torsion beam suspension, which is an underbody part, includes a torsion beam and a pair of trailing arms joined to respective ends of the torsion beam by welding. The trailing arm is required to have high rigidity with respect to lateral force, longitudinal force, and vertical force. On the other hand, the torsion beam is required to have an appropriate rigidity in order to receive a roll load in which the left and right wheels are stroked in the opposite phase.
特許文献1には、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できるように、トーションビームをトレーリングアームに差し込むように構成したトーションビーム式サスペンションが開示されている。
しかしながら、特許文献1のトーションビーム式サスペンションでは、下記の課題がある。
(i)トーションビームとトレーリングアームは片側の端部しか固定されておらず、特に回転方向の位置決めが困難である。
(ii)トーションビームはトレーリングアームの端部に突合せられているが、例えば、トーションビームとトレーリングアームを車体上側から接合する際には、突合せ位置が合っているかを目視で確認しながら、突合せ部を接合することはできない。
However, the torsion beam suspension of
(I) The torsion beam and the trailing arm are fixed only at one end, and positioning in the rotational direction is particularly difficult.
(Ii) The torsion beam is abutted against the end of the trailing arm. For example, when joining the torsion beam and the trailing arm from the upper side of the vehicle body, while confirming whether the abutting position is correct, Can not be joined.
本発明は、トーションビームとトレーリングアームの位置決め、特に回転方向の位置決めを容易に行うことができる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。 An object of the present invention is to provide a torsion beam suspension capable of easily positioning a torsion beam and a trailing arm, particularly in a rotational direction.
本発明は、上記課題を解決するため、少なくとも長手方向の両端部に、長手方向と交差する方向に曲げられた湾曲部を有し、該湾曲部の両端縁部に長手方向と交差する方向の突出縁部を形成したトーションビームと、該トーションビームの両端部湾曲部に重ねて連結されるビーム接合部を有し、該ビーム接合部の終端部に前記トーションビームの突出縁部と同方向に突出した突出縁部を形成した一対のトレーリングアームとを備え、前記トレーリングアームは、前記トーションビームの湾曲部と互いに重ね合わされて前記トーションビームの湾曲部先端が接合される第一の接合部と、該トレーリングアームの前記突出縁部の軸方向の端面に対向する前記トーションビームの前記突出縁部の軸方向の端面が突き合わされて接合される第二の接合部とを備えたことにある。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention has curved portions bent at least at both ends in the longitudinal direction in a direction intersecting the longitudinal direction, and at both end edges of the curved portion in a direction intersecting the longitudinal direction. A torsion beam having a projecting edge, and a beam joint that is connected to the curved portions at both ends of the torsion beam, and a projecting part projecting in the same direction as the projecting edge of the torsion beam at the end of the beam joint A pair of trailing arms formed with edges, wherein the trailing arms overlap each other with the curved portion of the torsion beam and join the tip of the curved portion of the torsion beam; and the trailing A second joint in which the axial end face of the protruding edge of the torsion beam facing the axial end face of the protruding edge of the arm is abutted and joined. It lies in the fact that with the door.
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
本発明は、トレーリングアームは、前記トーションビームの湾曲部と互いに重ね合わされて前記トーションビームの湾曲部先端が接合される第一の接合部と、該トレーリングアームの前記突出縁部の軸方向の端面に対向する前記トーションビームの前記突出縁部の軸方向の端面が突き合わされて接合される第二の接合部とを備えているので、トーションビームとトレーリングアームの回転を抑制することができる。トーションビームの突出縁部とトレーリングアームの突出縁部との軸方向の端面を突き合わせて接合しているので、軸方向の位置決めを図ることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, the trailing arm is overlapped with the curved portion of the torsion beam so that the distal end of the curved portion of the torsion beam is joined, and the axial end surface of the protruding edge of the trailing arm Since the second end of the torsion beam opposite to the end face in the axial direction of the protruding edge portion is abutted and joined, rotation of the torsion beam and the trailing arm can be suppressed. Since the end surfaces in the axial direction of the protruding edge portion of the torsion beam and the protruding edge portion of the trailing arm are abutted and joined, axial positioning can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を、図1から図8の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るトーションビーム式サスペンションを適用した車両を示し、図2および図3はトーションビーム式サスペンションの第1の実施の形態を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.
FIG. 1 shows a vehicle to which a torsion beam suspension according to an embodiment of the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 are perspective views showing a first embodiment of the torsion beam suspension.
図1において、1は、リヤサスペンションとしてトーションビーム式サスペンション2を備えた車両である。車両1は、トーションビーム式サスペンション2を介して、左右の車輪3を車体4に懸架している。
トーションビーム式サスペンション2は、図2および図3に示すように、車幅方向に沿って設けられる長尺のトーションビーム5と、トーションビーム5の両端に連結された一対のトレーリングアーム6を備えている。トレーリングアーム6には、スプリング7およびショックアブソーバ8が取り付けられて車体4に懸架されている。
In FIG. 1,
As shown in FIGS. 2 and 3, the
前記トレーリングアーム6は、図4ないし図8に示すように、アルミニウム合金など非鉄合金を用いた鋳物製のもので、中空構造の閉断面形状に形成されている。このトレーリングアーム6は、継手部として車幅方向に延びるビーム接合部6aを一端に有し、このビーム接合部6aの他端側に車体の前後方向に延びる前アーム6bと後ろアーム6cが設けられている。
As shown in FIGS. 4 to 8, the
前記前アーム6bには、弾性部材である管状ブッシュが圧入されたブッシュ圧入部61が設けられ、このブッシュ圧入部61は、車体4に取り付けられるブラケット9に固定ボルト10を介して搖動可能に取り付けられている。前記後ろアーム6cには、車体の外側に向けてキャリア62が設けられ、ビーム接合部6aと後ろアーム6cとの車幅方向内側の角部にはスプリングシート63およびショックアブソーバ取付け部64が設けられている。前記キャリア62には、ハブ11およびブレーキドラム12が取り付けられ、車輪3を回転可能に支持している。スプリングシート63は、上端を車体4に取り付けられたスプリング7の下端を支持するもので、シート板面には取り付け穴63aが設けられている。また、応力集中対策として、キャリア62およびブッシュ圧入部61からビーム接合部6aまで、Rを大きくとった形状にしている。
The
前記トレーリングアーム6は、車幅方向に延びる断面略角筒状に形成され、先端65から車幅方向外側に向けて下面側を斜面に形成した斜面部66を前記トーションビーム5との継手部分13となるビーム接合部6aとして設けている。
この斜面部66は、図7に示すようにトーションビーム5の下端の長手方向に延びる線を基準線BLとすると、この基準線BLに対して、傾斜、すなわち前記トーションビーム5下端から上方に離れる方向に傾斜している。すなわち、この斜面部66は図7に示すように基準線BLに対してトーションビーム5の長手方向に沿って弧状に湾曲させて形成されている。
この斜面部66が前記継手部分13となるビーム接合部6aとなっており、ビーム接合部6aの壁面部分が僅かに細くなるように凹部67に形成され、トーションビーム5内壁面との間に後述する間隙が形成されている。前記斜面部66には、図6に示すように開口穴68Aが形成されている。前記トレーリングアーム6の継手部分13は、前記斜面部66が設けられた傾斜部分の開口側よりも非開口側を、前記トーションビーム5の長手方向における車体中央側に設けられている。
前記ビーム接合部6aの基端には前記トーションビーム5の先端を係止する係止部となる壁部67aが図5に示すように平面視、車体前方に向けて広がる方向の斜めになるように設けられている。前記トレーリングアーム6は、ビーム接合部6aにトーションビーム5が組み付けられた状態でトーションビーム5と略同一面になるように形成されている。トーションビーム5の長手方向の両端部には、トレーリングアーム6のビーム接合部6aに設けられた係止部となる壁部67aに沿うように平面視、斜めに形成されている。
The
As shown in FIG. 7, the
The
As shown in FIG. 5, a
前記トーションビーム5は、板状部材を長手方向と交差する方向に湾曲して長手方向に沿って下面に開口した凹条部51を形成した略U字状の長尺の成形品である。このトーションビーム5は、アルミ押し出し材またはアルミ板のプレス成形品からなり、図9(a)(b)(c)に示すように、ビームの軸方向に対する直角断面が略C形、V字形、U字形の開断面に形成されている。前記トーションビーム5は、管状のパイプの下面に長手方向に切り欠き部を形成することで、形成することも可能である。
前記トーションビーム5は、湾曲部52の両端縁部に長手方向と交差する方向の突出縁部53を形成している。前記トレーリングアーム6のビーム接合部6aの壁部67aが設けられた終端部には前記トーションビーム5の突出縁部53と同方向の突出縁部69が設けられている。
The
The
前記トーションビーム5は、図10および図11に示すように、その両端部湾曲部内面側に前記トレーリングアーム6のビーム接合部6aが重ねて配置されて組み付けられており、下面側の開口部以外全周が溶接されている。前記トーションビーム5とビーム接合部6aの溶接個所は、前記トーションビーム5の先端縁部5aと前記トレーリングアーム6のビーム接合部6aの壁部67近傍の係止部となる壁面67aに沿って溶接(w1)し、また、ビーム接合部6aの先端縁部65aと、トーションビーム5の凹条部51の壁面5bとを溶接(w3)している。前記トーションビーム5の突出縁部53は、前記トレーリングアーム6の突出縁部69と軸方向に端面53a,69a相互が対向しており、端面53a,69a相互を互いに当接して位置決めが図られている。前記トーションビーム5の突出縁部53と前記トレーリングアーム6の突出縁部69は対向面を互いに突き合わせて溶接(w2)されている。前記トレーリングアーム6は前記トーションビーム5の先端部との溶接個所として、前記トーションビーム5の先端縁部5aと前記トレーリングアーム6のビーム接合部6aの壁面67aとの溶接個所w1が第一の接合部となり、トーションビーム5の突出縁部53と前記トレーリングアーム6の突出縁部69との溶接個所w2が第二の接合部となっている。前記トレーリングアーム6の突出縁部69の突出方向の長さL1とトーションビーム5の突出縁部53の突出方向の長さL2は略同一L1=L2に形成されている。また、前記トレーリングアーム6の突出縁部69の厚みm1とトーションビーム5の突出縁部53の厚みm2は略同一m1=m2に形成されている。さらに、このトレーリングアーム6の継手部分13の非開口側から開口側に向かう高さ方向の長さH1と、前記トーションビーム5の高さ方向の長さH2を略同一H1=H2に設定している。
As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the
次に、トーションビーム5に入力される荷重および拘束方法について説明する。
図2に示すように、トーションビーム5に入力される荷重は、タイヤ接地点に対して、横力F1、前後力F2、上下力F3、および左右タイヤへ上下方向で逆位相の変位を与えるロール荷重がある。また、トーションビーム5前方に圧入された弾性部材であるブッシュによって、回転フリーで拘束し、スプリング7およびショックアブソーバ8により車体4の上下位置を決めている。
Next, a load input to the
As shown in FIG. 2, the load input to the
上記第1の実施の形態の作用を説明する。
トレーリングアーム6のビーム接合部6aにトーションビーム5の凹条部51を被せるように重ね合わせ、トーションビーム5の突出縁部53の軸方向端面53aをトレーリングアーム6の突出縁部69の端面69aに突き当てるまで組み付ける。
トレーリングアーム6のビーム接合部6a端部の壁部67aにトーションビーム5の湾曲部52先端を突き合わせるように配置する。図11(a)に示すように、トレーリングアーム6のビーム接合部6a端部の壁部67aと、トーションビーム5の湾曲部52先端との間には、間隙g1を設けている。また、トレーリングアーム6のビーム接合部6aとトーションビーム5の壁面との間にも間隙g2が形成されている。
The operation of the first embodiment will be described.
The
The leading end of the bending
そして、トーションビーム5の先端縁部5aとトレーリングアーム6のビーム接合部6aの壁部67近傍の係止部となる壁面67aとを溶接(w1)する。また、同時に、ビーム接合部6aの先端縁部65aと、トーションビーム5の湾曲部52の内壁面5bとを溶接(w3)する。こうして、トレーリングアーム6のビーム接合部6aとトーションビーム5の湾曲部52とは、2か所の部分で溶接されるので、十分な剛性を得ることができる。一方、トレーリングアーム6のビーム接合部6aの終端部には、先端縁部65aが途切れた下端部に、突出縁部69が設けられていることから、トーションビーム5の突出縁部53の軸方向端面53aが突出縁部69の端面69aに突き当てることで係止されて位置決めが図られる。したがって、トレーリングアーム6のビーム接合部6a端部の壁部67aにトーションビーム5の湾曲部52先端が突き当たる前に、トーションビーム5の突出縁部53の軸方向端面53aが突出縁部69の端面69aに突き当たり、トーションビーム5の湾曲部52先端と壁部67aとの間に間隙g1が形成される。
そして、トレーリングアーム6の突出縁部69の端面69aとトーションビーム5の突出縁部53の端面53aを突き合わせて溶接して接合する(w2)。
And the front-
Then, the
この接合構造とすることで、トレーリングアーム6からトーションビーム5に向かってトレーリングアーム6の断面積が徐々に小さくなるため、トレーリングアーム6側接合部の剛性が低くなる。その結果、トレーリングアーム6とビーム接合部6aの急激な剛性変化を抑制することができ応力集中の緩和を図ることができる。トレーリングアーム6とビーム接合部6aの上下方向の長さを略同一としているので、接合部の剛性変化を抑制し、応力集中を緩和することができる。トーションビーム5に上下荷重が入力したとき、車両前側の溶接部とビーム接合部6aに発生する応力集中を離すことができ、破損対策となる。
With this joining structure, since the cross-sectional area of the trailing
上記第1の実施の形態によれば、トレーリングアーム6のビーム接合部6aの終端部には、先端縁部65aが途切れた下端部に、突出縁部69が設けられていることから、トーションビーム5の突出縁部53の軸方向端面53aが突出縁部69の端面69aに突き当てることで係止されて位置決めが図られる。そして、トレーリングアーム6の突出縁部69とトーションビーム5の突出縁部53を突き合わせて溶接して接合するので、軸方向の位置決めを図ることができる。
前記トレーリングアーム6の突出縁部69と前記トーションビーム5の突出縁部53の突出方向の長さが略同一L1=L2に設定したので、トレーリングアーム6とトーションビーム5の段差部がなくなるため、溶接部の応力集中を緩和することができる。トレーリングアーム6とトーションビーム5の車体上下方向の位置合わせが容易となる。
前記トレーリングアーム6の突出縁部69と前記トーションビーム5の突出縁部53の厚みを略同一m1=m2に設定したので、トレーリングアーム6とトーションビーム5の段差部がなくなるため、溶接部の応力集中を緩和することができる。
前記トレーリングアーム6の前記トーションビーム5との継手部分13は、前記トーションビーム5の長手方向に延びる基準線BLに対して傾斜しているので、接合部を長くできるとともに応力集中を緩和することができる。
前記トレーリングアーム6の継手部分13の傾斜部分は、該傾斜部分の開口側よりも非開口側を、前記トーションビーム5の長手方向における車体中央側に設けたので、急激な剛性変化を抑制でき、応力集中を緩和することができる。
前記トレーリングアーム6の継手部分13の非開口側から開口側に向かう高さ方向の長さと、前記トーションビーム5の高さ方向の長さを略同一H1=H2に設定したので、急激な剛性変化を抑制でき、応力集中を緩和することができる。接合部を全周に渡り溶接できるため、溶接部と未溶接部の境目が発生しないことから、応力集中を緩和することができる。
According to the first embodiment, since the projecting
Since the length in the protruding direction of the protruding
Since the thickness of the protruding
Since the
Since the inclined portion of the
Since the length in the height direction from the non-opening side to the opening side of the
前記第一の接合部近傍における前記トレーリングアーム6と前記トーションビーム5との間には間隙g2が設けられているので、溶接時に発生するガスが逃げやすくなり、溶接不良の発生を抑制することができる。荷重が加わって変形した際にも異音の発生を防ぐことができる。
前記第一の接合部における前記トレーリングアーム6の係止部となる壁部67aと前記トーションビーム5の端面5aとの間には間隙g1が設けられているので、溶接時に発生するガスが逃げやすくなり、溶接不良の発生を抑制することができる。
前記第一の接合部における前記トレーリングアーム6の係止部となる壁部67aと前記トーションビーム5の端面5aとは全周が溶接されているので、溶接部と未溶接部の境目がなくなるため、応力集中を緩和することができる。
前記トレーリングアーム6の継手部の先端縁部周囲と前記トーションビーム5内部壁面とが溶接されているので、トーションビーム5の端面5aだけでなくトレーリングアーム6の先端部も接合できることから2方向の接合継ぎ手を備えることができる。
Since the gap g2 is provided between the trailing
Since a gap g1 is provided between the
Since the entire circumference of the
Since the periphery of the tip edge of the joint of the trailing
トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとのトレーリングアーム6端部側の接合部w3の剛性変化を小さくすることで、接合部の応力集中を緩和することができる。
また、トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとのトーションビーム5端部側の接合部w1を剛性の高い位置で接合することで、接合部の応力集中を緩和できる。
さらに、トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとの溶接の方向を斜め方向と上下方向の2方向とすることができることから、継ぎ手強度が弱い剥離方向の荷重を抑制し、継ぎ手強度を高くすることができる。
トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとの接合部w1,w2,w3は、全周溶接できるため、溶接部と未溶接部の境目が発生せず、応力集中を抑制できる。
トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとの接合部w1,w2は、トーションビーム5径方向の外表面に段差がないため、応力集中を緩和することができる。
トレーリングアーム6を中空断面としているため、鋳造時に中子を必要とするが、トーションビーム5とトレーリングアーム6のビーム接合部6aとのトレーリングアーム6側へ穴を設置することで、キャリア部の穴と2点で中子を安定して支持することができる。
トーションビーム5の断面を開断面とすることで、ねじり剛性をそれ程必要とされない車種に対応することができる。
By reducing the change in rigidity of the joining portion w3 on the trailing
Further, the stress concentration at the joint portion can be alleviated by joining the joint portion w1 of the
Furthermore, since the welding direction between the
Since the joint portions w1, w2, and w3 between the
The joint portions w1 and w2 between the
Since the trailing
By making the cross section of the
図12および図13は本発明の第2の実施の形態で、図7と同一部分は同符号を付して示す、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とトレーリングアームの継手部を示している。
この実施の形態では、トレーリングアーム6のビーム接合部6aの上面側の壁部67に開口穴68Bが形成されている。
この開口穴68Bを通して、全周溶接における溶接終了時でもガスを逃がすことができ、溶接部の品質が向上する。トーションビーム5が嵌合しているトレーリングアーム6のビーム接合部6aの面積が小さくなるため、トーションビーム5を軽量化できるとともに、トーションビーム5変形時にトレーリングアーム6とトーションビーム5が接触する可能性が格段に低くなり、接触に伴う異音の発生を抑制できる。開口穴68Bの大きさ、および形状で、嵌合部の剛性を調節することができ、急激な剛性変化を抑制できる。開口穴68Bを利用してトレーリングアーム6とトーションビーム5を接合することで、接合部の補強が可能となる。トーションビーム5の両面が外気と接触することで放熱性が向上し、図14に示すように付近に配置されるマフラー14の熱影響を抑制できる。
FIGS. 12 and 13 show a second embodiment of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and a torsion beam and a trailing arm joint of a torsion beam suspension are shown.
In this embodiment, an opening hole 68 </ b> B is formed in the
Through this
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、トレーリングアーム6とトーションビーム5の接合は、溶接ではなく、FSW(摩擦攪拌接合)を用いることで、溶接部の材料強度低下が小さい良好な継ぎ手を得ることができる。など、その他、本発明の技術的範囲を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Joining of the trailing
1 車両
2 トーションビーム式サスペンション
3 車輪
4 車体
5 トーションビーム
6 トレーリングアーム
7 スプリング
8 ショックアブソーバ
13 継手部分
6a ビーム接合部
51 凹条部
52 湾曲部
53、69 突出縁部
53a,69a 端面
65 先端
66 斜面部
67 凹部
67a 壁部
68A,68B, 開口穴
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記トレーリングアームは、前記トーションビームの湾曲部と互いに重ね合わされて前記トーションビームの湾曲部先端が接合される第一の接合部と、該トレーリングアームの前記突出縁部の軸方向の端面に対向する前記トーションビームの前記突出縁部の軸方向の端面が突き合わされて接合される第二の接合部とを備えたことを特徴とするトーションビーム式サスペンション。 A torsion beam having curved portions bent in a direction intersecting the longitudinal direction at both ends in the longitudinal direction, and projecting edges in the direction intersecting the longitudinal direction formed at both end edges of the curved portion; A pair of trailing arms having a beam joining portion that is overlapped and connected to the curved portions at both ends of the beam, and a protruding edge portion that protrudes in the same direction as the protruding edge portion of the torsion beam at the end portion of the beam joining portion; With
The trailing arm is overlapped with the curved portion of the torsion beam so as to be opposed to a first joint portion where a distal end of the curved portion of the torsion beam is joined, and an axial end surface of the protruding edge portion of the trailing arm. A torsion beam suspension, comprising: a second joining portion joined by joining end faces in the axial direction of the protruding edge portions of the torsion beam.
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