JP6395043B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents
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Description
本発明は、トーションビームと、該トーションビームの端部に接合されるトレリングアームとを備えたトーションビーム式サスペンションに関する。
従来から、自動車の軽量化、省スペース化及び低コスト化を達成するため、車両幅方向に延在して配置されるトーションビームの左右端部に左右一対のトレリングアームが接合されたトーションビーム式サスペンションが採用されている。
また、自動車の燃費向上のために更なる軽量化を実現すべく、自動車部品の材料を鉄製から軽金属合金製に置換することが行われており、足回り部品であるトーションビーム式サスペンションにも軽金属合金化が進められている。
また、自動車の燃費向上のために更なる軽量化を実現すべく、自動車部品の材料を鉄製から軽金属合金製に置換することが行われており、足回り部品であるトーションビーム式サスペンションにも軽金属合金化が進められている。
特許文献１には、ビーム軸と交差する１方向の面で切断した形状において、鉄製のトーションビームとアルミニウム製のトレリングアームとが突き合わせられ、接着剤を用いて接合されているトーションビーム式サスペンションが開示されている。
また、特許文献２には、内側に配置するトーションビームが外側に配置するトレリングアームに挿入され、トーションビームの外周部とトレリングアームの内周部とが重ね溶接されている溶接部と、トーションビームの外周部とトレリングアームの端部とが該トーションビームの中心軸に対して所定の角度で傾斜された状態で重ね接合されている傾斜溶接部とを有するトーションビーム式サスペンションが開示されている。
また、特許文献２には、内側に配置するトーションビームが外側に配置するトレリングアームに挿入され、トーションビームの外周部とトレリングアームの内周部とが重ね溶接されている溶接部と、トーションビームの外周部とトレリングアームの端部とが該トーションビームの中心軸に対して所定の角度で傾斜された状態で重ね接合されている傾斜溶接部とを有するトーションビーム式サスペンションが開示されている。
ところで、トーションビームには、左右の車輪が上下逆位相でストロークすることによるロールに起因するねじり荷重が入力されるため、適度な剛性が要求されている。一方、トレリングアームには、横荷重、前後荷重及び上下荷重が入力されるため、これら荷重に耐えられる剛性が要求されている。
そのため、トーションビームとトレリングアームとの接合体であるトーションビーム式サスペンションには、車輪などと連結されているトレリングアームから、横荷重、前後荷重及び上下荷重並びにねじり荷重（以下、単に荷重という）が繰返し入力されることとなる。
そのため、トーションビームとトレリングアームとの接合体であるトーションビーム式サスペンションには、車輪などと連結されているトレリングアームから、横荷重、前後荷重及び上下荷重並びにねじり荷重（以下、単に荷重という）が繰返し入力されることとなる。
例えば、図１３及び図１４に示すように、トレリングアーム１０２から荷重が入力されると、剛性の変化点であるトーションビーム１０１とトレリングアーム１０２との重ね部の端Ｊ１，Ｊ２には曲げ荷重Ｆが発生する。そのため、トーションビーム１０１とトレリングアーム１０２との重ね接合部（溶接ビード）１０３を中心としたモーメントによって、トーションビーム１０１とトレリングアーム１０２とを剥離させる方向への荷重（以下、剥離荷重ということがある）Ｍが発生することになる。したがって、トーションビーム１０１とトレリングアーム１０２との重ね接合部１０３に横荷重が入力されると、トーションビーム１０１がトレリングアーム１０２から容易に剥離するおそれがある。
また、本願発明者らの研究により、部材同士の場合、特に鉄と軽金属合金などの異種材料同士の接合においては顕著に、さらに、フラックスコワードワイヤー（ＦＣＷ）などのロウ付けにおいても顕著に、剥離強さがせん断強さに対して大幅に低くなることが分かった。このような剥離強さを向上させるためには、接合強度自体を向上させる必要があり、接合強度向上の具体的な方法としては、部材同士の接合長を長くすることなどが挙げられる。
また、本願発明者らの研究により、部材同士の場合、特に鉄と軽金属合金などの異種材料同士の接合においては顕著に、さらに、フラックスコワードワイヤー（ＦＣＷ）などのロウ付けにおいても顕著に、剥離強さがせん断強さに対して大幅に低くなることが分かった。このような剥離強さを向上させるためには、接合強度自体を向上させる必要があり、接合強度向上の具体的な方法としては、部材同士の接合長を長くすることなどが挙げられる。
しかしながら、上述した特許文献１または２のトーションビーム式サスペンションでは、下記の課題を有している。
ｉ）トーションビームとトレリングアームとの接合部に荷重が入力されると、特にねじり荷重の場合には顕著に、接合部に応力が集中する。そのため、特許文献１または２の構成でも、トーションビームとトレリングアームとが接合部において剥離する可能性を有しているので、接合部の接合強度を高める必要がある。
特許文献１または２の構成では、トーションビームとトレリングアームとを接合する接合長を長くするには限界がある。そのため、当該接合部に生じる応力の低減にも限界がある。したがって、剥離荷重により接合部が破損するおそれがある。
しかも、特許文献１の方法により、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めるためには、トーションビーム及びトレリングアームの重ね長さを大幅に増大させることが考えられる。しかし、トーションビームの形状は、周辺部品との配置関係などの理由で変えることができず、トレリングアームを長くすることになるので、トレリングアームの重量が増加してしまう。その結果、トーションビーム式サスペンションの重量増加を招いてしまうという問題があった。
また、特許文献２の構成では、トーションビームに上下荷重が加わり接合部に曲げ荷重が作用すると、接合部を剥がす方向に剥離荷重が加わることになる。特許文献２の構成は、剥離荷重に対して弱い構造であると考えられるため、接合強度を向上させる必要がある。特許文献２の方法により、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めるためには、傾斜溶接部の所定の角度を小さくして、当該傾斜溶接部の接合長を長くすることが考えられる。しかし、傾斜溶接部の接合長を長くすると、トレリングアームの車両上側の部位を車両内側へ延ばす必要がある。上述したように、トーションビームの形状は、周辺部品との配置関係などの理由で変えることができず、トレリングアームの長さを大きくことになるので、トレリングアームの重量が増加してしまう。
その結果、特許文献１または２の構成は共に、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めると、トーションビーム式サスペンションの大幅な重量増加を招いてしまうという問題があった。
ｉ）トーションビームとトレリングアームとの接合部に荷重が入力されると、特にねじり荷重の場合には顕著に、接合部に応力が集中する。そのため、特許文献１または２の構成でも、トーションビームとトレリングアームとが接合部において剥離する可能性を有しているので、接合部の接合強度を高める必要がある。
特許文献１または２の構成では、トーションビームとトレリングアームとを接合する接合長を長くするには限界がある。そのため、当該接合部に生じる応力の低減にも限界がある。したがって、剥離荷重により接合部が破損するおそれがある。
しかも、特許文献１の方法により、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めるためには、トーションビーム及びトレリングアームの重ね長さを大幅に増大させることが考えられる。しかし、トーションビームの形状は、周辺部品との配置関係などの理由で変えることができず、トレリングアームを長くすることになるので、トレリングアームの重量が増加してしまう。その結果、トーションビーム式サスペンションの重量増加を招いてしまうという問題があった。
また、特許文献２の構成では、トーションビームに上下荷重が加わり接合部に曲げ荷重が作用すると、接合部を剥がす方向に剥離荷重が加わることになる。特許文献２の構成は、剥離荷重に対して弱い構造であると考えられるため、接合強度を向上させる必要がある。特許文献２の方法により、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めるためには、傾斜溶接部の所定の角度を小さくして、当該傾斜溶接部の接合長を長くすることが考えられる。しかし、傾斜溶接部の接合長を長くすると、トレリングアームの車両上側の部位を車両内側へ延ばす必要がある。上述したように、トーションビームの形状は、周辺部品との配置関係などの理由で変えることができず、トレリングアームの長さを大きくことになるので、トレリングアームの重量が増加してしまう。
その結果、特許文献１または２の構成は共に、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を高めると、トーションビーム式サスペンションの大幅な重量増加を招いてしまうという問題があった。
ｉｉ）また、特許文献１の方法は、接着剤を用いてトーションビームとトレリングアームとを接合しており、接着剤は熱や水等によって経時変化することから、接合強度が低下する可能性を有している。しかも、接着剤は塗布及び充填する工程や、一部の接着剤では熱を加えて硬化させる工程が必要であるため、加工コストが高くなるおそれがあった。また、トーションビームとトレリングアームとが、トーションビームの中心軸に対して垂直方向の１箇所で接合されているので、接合部に荷重が入力されると（特にねじり荷重の場合には顕著に）、当該接合部に応力が集中し、当該接合部で破損するおそれがあった。
ｉｉｉ）さらに、特許文献２の方法は、トーションビームがトレリングアームに挿入されて接合される構造であることから、トーションビームの端部はトレリングアームの内側に入っている。そのため、トレリングアームの内側に挿入されたトーションビームの端部には溶接トーチが届かず、トレリングアームの内側に位置するトーションビームとトレリングアームとが重なる部位を溶接できない。その結果、トレリングアームに荷重が入力された場合、トーションビームとトレリングアームとの接合部が剥離するおそれがあった。また、トーションビームが回転方向及び車両幅方向へ移動するのを阻止する固定を行うことができないので、トーションビームとトレリングアームとの組付け作業時において、トーションビームとトレリングアームとの位置決めが困難であり、作業性に問題を有していた。しかも、特許文献２の方法では、トレリングアームの板厚分の段差がトーションビームとトレリングアームとの接合部に生じる構造となっているので、接合部である段差部分に応力集中が発生するおそれがある。
また、特許文献２の方法では、材質が異なるトーションビームとトレリングアームとが接触しているので、トーションビームの内周部などか水などの腐食物質が侵入すると、異種金属接触腐食が発生することになり、トーションビーム式サスペンションが破損するおそれがある。
さらに、特許文献２の構成では、特にリベットなどの重量物による接合方法を適用した場合、重なる部分における接合の点数が増えることなり、重量が増加するという問題があった。
ｉｉｉ）さらに、特許文献２の方法は、トーションビームがトレリングアームに挿入されて接合される構造であることから、トーションビームの端部はトレリングアームの内側に入っている。そのため、トレリングアームの内側に挿入されたトーションビームの端部には溶接トーチが届かず、トレリングアームの内側に位置するトーションビームとトレリングアームとが重なる部位を溶接できない。その結果、トレリングアームに荷重が入力された場合、トーションビームとトレリングアームとの接合部が剥離するおそれがあった。また、トーションビームが回転方向及び車両幅方向へ移動するのを阻止する固定を行うことができないので、トーションビームとトレリングアームとの組付け作業時において、トーションビームとトレリングアームとの位置決めが困難であり、作業性に問題を有していた。しかも、特許文献２の方法では、トレリングアームの板厚分の段差がトーションビームとトレリングアームとの接合部に生じる構造となっているので、接合部である段差部分に応力集中が発生するおそれがある。
また、特許文献２の方法では、材質が異なるトーションビームとトレリングアームとが接触しているので、トーションビームの内周部などか水などの腐食物質が侵入すると、異種金属接触腐食が発生することになり、トーションビーム式サスペンションが破損するおそれがある。
さらに、特許文献２の構成では、特にリベットなどの重量物による接合方法を適用した場合、重なる部分における接合の点数が増えることなり、重量が増加するという問題があった。
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、重量の増加を抑制しながら、トーションビームとトレリングアームとの接合強度、特に剥離強さを向上させることが可能なトーションビーム式サスペンションを提供することにある。
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、車両幅方向に延在して配置されるトーションビームの左右両端部に、トレリングアームがそれぞれ接合されているトーションビーム式サスペンションにおいて、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方に、前記トーションビームの車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、それぞれの前記傾斜する角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、それぞれの前記略平行な角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、少なくとも、前記略平行な角部もしくは端部よりも前記トーションビームの車両下側の領域には、前記トーションビームと前記トレリングアームとが重なる部分を有している。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記略平行な角部もしくは端部において少なくとも一部が突き合わされている。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方は、前記略平行な角部もしくは端部の端から車両上下方向に延在する前記傾斜する角部もしくは端部を有している。
そして、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の外周囲の一部もしくは全周囲が接合されることによって一体に構成されている。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の内側で接合されている。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームは、前記重なる部分以外の領域から前記重なる部分の領域にかけて段差部が設けられ、該段差部の端部において、前記トーションビームもしくは前記トレリングアームが突き合わされることにより、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの外周部が略平坦になっている。
そして、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において開口している。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記重なる部分は点接合され、前記点接合は、前記トーションビームのビーム軸よりも車両上側の第１接合点と、前記第１接合点よりも車両幅方向の中心側で、前記トーションビームのビーム軸よりも車両下側の第２接合点とを含んでいる。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において前記第２接合点よりも車両下側が線接合されている。
上述の如く、本発明に係るトーションビーム式サスペンションは、車両幅方向に延在して配置されるトーションビームの左右両端部に、トレリングアームがそれぞれ接合されており、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方に、前記トーションビームの車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、それぞれの前記傾斜する角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、それぞれの前記略平行な角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、少なくとも、前記略平行な角部もしくは端部よりも前記トーションビームの車両下側の領域には、前記トーションビームと前記トレリングアームとが重なる部分を有しているので、トーションビームのビーム軸よりも車両上側のトーションビームとトレリングアームとの接合部に加わる車両上下荷重等を剥離荷重ではなく、圧縮荷重にすることができ、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を向上させることができる。その結果、本発明のトーションビーム式サスペンションによれば、トーションビーム及びトレリングアームの接合範囲や接合箇所を増やす必要が無くなるので、トーションビームとトレリングアームとが重なる部分を少なくすることができ、重量増大を抑制できる。
傾斜する角部もしくは端部の接合は、ろう付け溶接や摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）、ミグ溶接（ＭＩＧ溶接）やレーザ溶接等によって行うことができる。特に、ろう付け溶接や摩擦撹拌接合によって傾斜する角部もしくは端部を接合すると、コストや作業性の面で有利である他に、例えば、トーションビームが鉄製であり、トレリングアームが軽金属合金製などであるような、異種材料同士を接合する場合でも接合できるため、好ましい。また、このような接合方法を用いることにより、トーションビームとトレリングアームとの接合に接着剤を使用する場合のように、経時変化に起因する接合部の接合強度の低下を生じることが無い。しかも、接着剤の硬化などの時間が掛かる工程が無く、作業時間の短縮により接合コストが安価で、コストダウンを図ることができる。
また、本願発明者らの研究により、トーションビームとトレリングアームとの接合部においては、荷重が入力されると（特にねじり荷重の場合には顕著に）、車両上下方向の中央近傍の所定の高さにおいて応力が低くなる部位と、車両上下方向の上側及び下側の応力が高くなる部位が存在することが分かった。なお、所定の高さは、部品形状や材質などによって異なる。
そのため、車両上下方向の所定の高さにおいて応力が低くなる部位に略平行な角部もしくは端部（以下、平行部という場合がある）を配置することにより、応力の低い部位で接合長を長く稼ぐことが可能となる。これにより、荷重が入力されても（特にねじり荷重の場合には顕著に）、トーションビームとトレリングアームとの接合部が荷重の影響を受けることは殆ど無くなり、接合強度を向上させることができる。その結果、トーションビームの形状を変えることができなくても、トレリングアームにおけるトーションビームの車両下側の部位を平行部の分だけ車両内側へ延ばすのみで対応できる。したがって、本発明の構成によれば、接合強度、特に剥離強さを向上させつつ、トーションビーム式サスペンションの重量を確実に低減させることができる。特に、トーションビームが鉄製で、トレリングアームが軽金属合金製などであるような異種材料同士を接合する場合において、顕著に上記効果を得ることができる。
傾斜する角部もしくは端部の接合は、ろう付け溶接や摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）、ミグ溶接（ＭＩＧ溶接）やレーザ溶接等によって行うことができる。特に、ろう付け溶接や摩擦撹拌接合によって傾斜する角部もしくは端部を接合すると、コストや作業性の面で有利である他に、例えば、トーションビームが鉄製であり、トレリングアームが軽金属合金製などであるような、異種材料同士を接合する場合でも接合できるため、好ましい。また、このような接合方法を用いることにより、トーションビームとトレリングアームとの接合に接着剤を使用する場合のように、経時変化に起因する接合部の接合強度の低下を生じることが無い。しかも、接着剤の硬化などの時間が掛かる工程が無く、作業時間の短縮により接合コストが安価で、コストダウンを図ることができる。
また、本願発明者らの研究により、トーションビームとトレリングアームとの接合部においては、荷重が入力されると（特にねじり荷重の場合には顕著に）、車両上下方向の中央近傍の所定の高さにおいて応力が低くなる部位と、車両上下方向の上側及び下側の応力が高くなる部位が存在することが分かった。なお、所定の高さは、部品形状や材質などによって異なる。
そのため、車両上下方向の所定の高さにおいて応力が低くなる部位に略平行な角部もしくは端部（以下、平行部という場合がある）を配置することにより、応力の低い部位で接合長を長く稼ぐことが可能となる。これにより、荷重が入力されても（特にねじり荷重の場合には顕著に）、トーションビームとトレリングアームとの接合部が荷重の影響を受けることは殆ど無くなり、接合強度を向上させることができる。その結果、トーションビームの形状を変えることができなくても、トレリングアームにおけるトーションビームの車両下側の部位を平行部の分だけ車両内側へ延ばすのみで対応できる。したがって、本発明の構成によれば、接合強度、特に剥離強さを向上させつつ、トーションビーム式サスペンションの重量を確実に低減させることができる。特に、トーションビームが鉄製で、トレリングアームが軽金属合金製などであるような異種材料同士を接合する場合において、顕著に上記効果を得ることができる。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記略平行な角部もしくは端部において少なくとも一部が突き合わされているので、トーションビーム式サスペンションに荷重が入力されると、特にねじり荷重の場合には顕著に、当該突き合わせ部においてトーションビームとトレリングアームとが互いに押し合う作用を奏することになる。すなわち、荷重、特にねじり荷重が入力されたとしても、トーションビームとトレリングアームとの接合部に破損の原因となる応力が集中することが無くなる。その結果、トレリングアームから荷重が入力されても、トーションビームとトレリングアームとの接合部における破損を抑制することができる。
しかも、組付け作業の際に、平行部によってトーションビームが回転方向へ移動するのを阻止し、固定することが可能となるため、トーションビームとトレリングアームとの組付け作業時に、トーションビームとトレリングアームとを容易に位置決めすることができ、作業性の向上を図ることができる。
しかも、組付け作業の際に、平行部によってトーションビームが回転方向へ移動するのを阻止し、固定することが可能となるため、トーションビームとトレリングアームとの組付け作業時に、トーションビームとトレリングアームとを容易に位置決めすることができ、作業性の向上を図ることができる。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方は、前記略平行な角部もしくは端部の端から車両上下方向に延在する前記傾斜する角部もしくは端部を有しているので、トーションビームとトレリングアームとの組付け作業時に、トーションビームの略平行な角部もしくは端部あるいは傾斜する角部もしくは端部により固定することが可能となる。したがって、本トーションビーム式サスペンションの一態様の構成によれば、トーションビームとトレリングアームとを容易に位置決めすることができ、作業性の向上を図ることができる。
そして、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の外周囲の一部もしくは全周囲が接合されることによって一体に構成されているので、トーションビームとトレリングアームとを車両幅方向で長尺に接合することによって接合長をさらに長くすることができる。そのため、トーションビームとトレリングアームとの接合強度を向上させることができる。しかも、重なる部分の外周囲が全周囲にわたり接合される場合には、重なる部分への水の侵入を完全に防止することができる。したがって、本トーションビーム式サスペンションの一態様の構成によれば、トーションビームとトレリングアームの材質が異なる場合においても、異種金属接触腐食を防止でき、耐久性の向上を図ることができる。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の内側で接合されているので、トーションビームとトレリングアームとが重なる部分の内側において点接合（例えば、リベット接合）を行うことにより、トーションビームとトレリングアームとの突き合わせ部における線接合（例えば、ろう付け、摩擦撹拌接合）とが併用された接合構造を得ることが可能となる。そのため、トレリングアームに荷重の入力があった場合、点接合により入力された荷重を分散させ、線接合が行われた部位への剥離荷重を抑制することが可能となり、高い接合強度、特に高い剥離強さを得ることができる。それに加えて、応力の高い車両上下方向の上側及び下側に設ける点接合の点数を多くできるとともに、応力の低い車両上下方向の中央近傍に設ける点接合の点数を減らすことができる。したがって、本トーションビーム式サスペンションの一態様の構成によれば、不要なトーションビームとトレリングアームとの重なり部を減らすことが可能となり、トーションビーム式サスペンションの軽量化を実現することができる。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビームと前記トレリングアームは、前記重なる部分以外の領域から前記重なる部分の領域にかけて段差部が設けられ、該段差部の端部において、前記トーションビームもしくは前記トレリングアームが突き合わされることにより、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの外周部が略平坦になっているので、トーションビームとトレリングアームとの接合部に段差が存在せず、接合部に生じる応力集中を抑制することができ、接合部の耐久性性能を向上させることができる。
そして、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において開口しているので、内周側におけるトーションビームとトレリングアームとの重なる部分に溶接トーチなどの接合用機器が届くようになり、内周側におけるトーションビームとトレリングアームとを確実に接合することができる。したがって、本発明の構成によれば、トレリングアームに荷重が入力されたとしても、トーションビームとトレリングアームとの接合部において剥離が生じるおそれを無くすことができる。特に、トーションビームが鉄製で、トレリングアームが軽金属合金製などであるような異種材料同士を接合する場合において、より一層顕著に上記効果を得ることができる。
さらに、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記重なる部分は点接合され、前記点接合は、前記トーションビームのビーム軸よりも車両上側の第１接合点と、前記第１接合点よりも車両幅方向の中心側で、前記トーションビームのビーム軸よりも車両下側の第２接合点とを含んでいるので、点接合も線接合（例えば、ろう付け、摩擦撹拌接合）に組み合わせることによってトーションビームとトレリングアームとの接合強度を向上させることができる。また、トーションビーム及びトレリングアームに対して車両上下方向の荷重が加わる場合、接合部には、第２接合点を中心にして車両外向きに回転させようとする荷重が加わることになる。この時、第１接合点には、圧縮する方向に荷重が掛かるため、第１接合点の抜けや破損を防ぐことが可能となり、接合強度を更に向上させることができる。
また、本トーションビーム式サスペンションの一態様において、前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において前記第２接合点よりも車両下側が摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）や摩擦撹拌点接合（ＦＳＳＷ）されているので、トーションビーム及びトレリングアームの端部を密着させることが可能となり、溶接時の入熱を小さくでき、金属間化合物の生成を抑制でき、接合強度をより一層向上させることができる。しかも、当該端部を密着させることによって、当該端部が擦れ合うことによる異音の発生を低減させることができる。
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１１は本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションを示すものである。なお、図２において、矢印Ｉは車両内側方向、矢印Ｒは車両後方、矢印Ｕは車両上方をそれぞれ示している。また、図３において、矢印Ｆ１はタイヤ接地点Ｇの上下荷重、矢印Ｆ２はタイヤ接地点Ｇの前後荷重、矢印Ｆ３はタイヤ接地点Ｇの横荷重の方向をそれぞれ示している。さらに、図７における鎖線Ｃはクランク形状の部分を示し、図１０における鎖線Ｓは水平部分を示している。
図１〜図１１は本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンションを示すものである。なお、図２において、矢印Ｉは車両内側方向、矢印Ｒは車両後方、矢印Ｕは車両上方をそれぞれ示している。また、図３において、矢印Ｆ１はタイヤ接地点Ｇの上下荷重、矢印Ｆ２はタイヤ接地点Ｇの前後荷重、矢印Ｆ３はタイヤ接地点Ｇの横荷重の方向をそれぞれ示している。さらに、図７における鎖線Ｃはクランク形状の部分を示し、図１０における鎖線Ｓは水平部分を示している。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る車両１は、４輪タイプの自動車であり、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を備えており、該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にそれぞれ懸架している。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、図２〜図４に示すように、車両幅方向に延在して配置される長尺のトーションビーム５と、該トーションビーム５の左右両端部にそれぞれ連結される左右一対のトレリングアーム６を備えている。トレリングアーム６には、スプリング７及びショックアブソーバ８が取付けられ、車体４に懸架されている。
本実施形態のトレリングアーム６は、図２〜図５に示すように、軽金属合金など非鉄合金を用いたアルミニウム合金製のものであり、中空構造の閉断面形状に形成されている。このトレリングアーム６は、車両幅方向へ延びるビーム接合部６ａを一端に有し、該ビーム接合部６ａの他端側には車両前後方向へ延びる前側アーム部６ｂと後側アーム部６ｃが設けられている。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、図２〜図４に示すように、車両幅方向に延在して配置される長尺のトーションビーム５と、該トーションビーム５の左右両端部にそれぞれ連結される左右一対のトレリングアーム６を備えている。トレリングアーム６には、スプリング７及びショックアブソーバ８が取付けられ、車体４に懸架されている。
本実施形態のトレリングアーム６は、図２〜図５に示すように、軽金属合金など非鉄合金を用いたアルミニウム合金製のものであり、中空構造の閉断面形状に形成されている。このトレリングアーム６は、車両幅方向へ延びるビーム接合部６ａを一端に有し、該ビーム接合部６ａの他端側には車両前後方向へ延びる前側アーム部６ｂと後側アーム部６ｃが設けられている。
トレリングアーム６のビーム接合部６ａは、突き合わせられるトーションビーム５との接合部分であって、トーションビーム５の板厚よりも板厚が厚く設定され、図２〜図５及び図７〜図９に示すように、開口側を車両下側に配置する垂直断面略Ｕ形状に形成されている。また、ビーム接合部６ａは、後述の傾斜する角部（もしくは端部）のみならず、車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方（本実施形態では両方）で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部（もしくは端部）６０を少なくとも一部に有しており、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、略平行な角部６０において少なくとも一部が突き合わされて配置され、互いに接合されるようになっている。そして、少なくとも、略平行な角部６０よりもトーションビーム５の車両下側の領域には、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分６１を有し、該重なる部分６１においては、トレリングアーム６の車両下側が開口している。なお、車両上下方向の所定の高さは、トーションビーム５及びトレリングアーム６の部品形状及び材質などによって異なってくる。
ビーム接合部６ａの車両内側に位置する先端部側には、上部が車両外側に配置され、かつ下部が車両内側に配置されるように、車両前方視もしくは車両後方視でクランク形状に形成した薄肉の段差部６２が設けられている。この段差部６２は、重なる部分６１以外の領域から重なる部分６１の領域にかけて、トーションビーム５の板厚に相当する厚さｔを減肉することによって形成されたものであり、段差部６２の端部においてトーションビーム５の略平行な角部（後述する）が突き合わされることにより、トーションビーム５の外周部がトレリングアーム６の外周部と略平坦（面一）になっている。しかも、トレリングアーム６は、略平行な角部６０の一端（車両内側の一端）からトーションビーム５の車両下側へ向かって傾斜して延在する第１の角部（もしくは端部）６３ａと、略平行な角部６０の他端（車両外側の一端）からトーションビーム５の車両上側へ向かって傾斜して延在する第２の角部（もしくは端部）６３ｂを有している。
さらに、トレリングアーム６の前側アーム部６ｂには、エンジン、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６４が設けられており、このブッシュ圧入部６４は、車体４側に固定されるブラケット９に固定ボルト１０を介して揺動可能に取付けられている。また、トレリングアーム６の後側アーム部６ｃには、車両外側に向けてキャリア６５が設けられているとともに、ビーム接合部６ａと後側アーム部６ｃとの車両幅方向内側の角部には、スプリングシート６６及びショックアブソーバ取付け部６７が設けられている。そして、キャリア６５には、ハブ１１及びブレーキドラム１２が取付けられ、車輪３を回転可能に支持している。スプリングシート６６は、上端が車体４に取付けられたスプリング７の下端を支持するものであって、シート板面には取付け穴６６ａが設けられている。しかも、トレリングアーム６は、応力集中対策として、キャリア６５及びブッシュ圧入部６４からビーム接合部６ａまで、Ｒを大きくした形状に形成されている。
一方、本実施形態のトーションビーム５は、図２、図４及び図６に示すように、板状部材を湾曲して折り曲げることにより、開口側を車両下側に配置する垂直断面略Ｕ形状に形成された長尺の成形品であり、トレリングアーム６とは異なる異種金属の鋼板製部品である。また、トーションビーム５は、トレリングアーム６の板厚よりも薄い板厚ｔを有しており、車両幅方向の左右両端部は、突き合わせられるトレリングアーム６との接合部分であるアーム接合部５ａとしてそれぞれ形成されている。
このアーム接合部５ａは、図２〜図４及び図６〜図９に示すように、車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方（本実施形態では両方）で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部（もしくは端部）５０を少なくとも一部に有しており、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、略平行な角部５０において少なくとも一部が突き合わされて配置され、互いに接合されるようになっている。そして、少なくとも、略平行な角部５０よりもトーションビーム５の車両下側（本実施形態では車両下側及び車両上側）の領域には、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１を有し、該重なる部分５１においては、上述したトレリングアーム６と同様、トーションビーム５の車両下側が開口している。これにより、内周側におけるトーションビーム５とトレリングアーム６との重なる部分５１，６１に溶接トーチなどの接合用機器が届くようになり、内周側におけるトーションビーム５とトレリングアーム６とが接合され、トレリングアーム６に荷重が入力されたとしても、トーションビーム５とトレリングアーム６とのアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａにおいて剥離が生じないようにしている。
このアーム接合部５ａは、図２〜図４及び図６〜図９に示すように、車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方（本実施形態では両方）で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部（もしくは端部）５０を少なくとも一部に有しており、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、略平行な角部５０において少なくとも一部が突き合わされて配置され、互いに接合されるようになっている。そして、少なくとも、略平行な角部５０よりもトーションビーム５の車両下側（本実施形態では車両下側及び車両上側）の領域には、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１を有し、該重なる部分５１においては、上述したトレリングアーム６と同様、トーションビーム５の車両下側が開口している。これにより、内周側におけるトーションビーム５とトレリングアーム６との重なる部分５１，６１に溶接トーチなどの接合用機器が届くようになり、内周側におけるトーションビーム５とトレリングアーム６とが接合され、トレリングアーム６に荷重が入力されたとしても、トーションビーム５とトレリングアーム６とのアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａにおいて剥離が生じないようにしている。
また、アーム接合部５ａの車両外側に位置する先端部側は、上部が車両外側に配置され、かつ下部が車両内側に配置されるように切断され、車両下側が車両上側よりも車両内側に位置しており、車両前方視もしくは車両後方視でトレリングアーム６のビーム接合部６ａの段差部６２と相補的なクランク形状に形成されている。このアーム接合部５ａの車両外側に位置する先端部は、トレリングアーム６の重なる部分６１及び段差部６２において、トレリングアーム６の略平行な角部６０に突き合わされることにより、トーションビーム５の外周部がトレリングアーム６の外周部と略平坦（面一）になっている。しかも、トーションビーム５は、略平行な角部５０の一端（車両内側の一端）からトーションビーム５の車両下側へ向かって傾斜して延在する第１の角部（もしくは端部）５３ａと、略平行な角部５０の他端（車両外側の一端）からトーションビーム５の車両上側へ向かって傾斜して延在する第２の角部（もしくは端部）５３ｂを有している。
ここで、トレリングアーム６及びトーションビーム５の略平行な角部６０，５０において「略平行」とは、車両上下方向に若干の凹凸形状を有していても良いという意味であり、車両上下方向への凹凸形状を有している場合には、突き合わせた角部６０，５０の噛み合わせ効果が得られ、トレリングアーム６とトーションビーム５との位置ズレが発生しにくくなる。また、「トーションビーム５の車両下側もしくは車両上側へ向かって」には、第１の角部５３ａ及び第２の角部５３ｂが最終的にトーションビーム５の車両下側もしくは車両上側へ向かえば良く、途中で一部分が反対側へ向かっていることも含んでいる。
ここで、トレリングアーム６及びトーションビーム５の略平行な角部６０，５０において「略平行」とは、車両上下方向に若干の凹凸形状を有していても良いという意味であり、車両上下方向への凹凸形状を有している場合には、突き合わせた角部６０，５０の噛み合わせ効果が得られ、トレリングアーム６とトーションビーム５との位置ズレが発生しにくくなる。また、「トーションビーム５の車両下側もしくは車両上側へ向かって」には、第１の角部５３ａ及び第２の角部５３ｂが最終的にトーションビーム５の車両下側もしくは車両上側へ向かえば良く、途中で一部分が反対側へ向かっていることも含んでいる。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション２においては、図７〜図９に示すように、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１の外周の全周囲（外周囲の一部でも可能）で接合されることによって一体に構成されており、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、車両幅方向の接合長さが長く確保された状態で長尺に接合されている。これによって、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合強度は高められ、重なる部分５１，６１の外周囲が全周囲にわたり接合される場合には、当該接合部分から重なる部分５１，６１内への水の侵入が防げるようになっており、材質が異なるトーションビーム５とトレリングアーム６との接合であっても、異種金属接触腐食が防止されるようになっている。
また、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、ろう付けまたは摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）によって線接合されており、重なる部分５１，６１の外周囲には、線接合のビード接合部Ｗ１が形成されている。しかも、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、重なる部分５１，６１の内側でセルフピアシングリベットまたは摩擦撹拌点接合（ＦＳＳＷ）によって点接合されており、重なる部分５１，６１には、複数個の点接合部Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ）が設けられている。なお、点接合は、リベット、摩擦撹拌点接合（ＦＳＳＷ）によって行うのがコストや作業性の観点から好ましい。ただし、ボルト締め、かしめ（ＴＯＸ）接合、スポット溶接、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）、ＭＩＧ接合、レーザ溶接等の既知の接合方法を使用して接合しても良い。
そのため、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、ろう付けとセルフピアシングリベットという２種類の接合方法が組み合わせられることになり、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合に時間が掛かる接着剤を使用する場合と比べて、作業時間が短縮されるようになっている。また、トレリングアーム６に荷重の入力があった場合、重なる部分５１，６１の点接合部Ｗ２により入力された荷重が分散され、線接合が行われたビード接合部Ｗ１への剥離荷重が抑制されることとなり、高い剥離強さが得られるようになっている。さらに、応力の高い車両上下方向の下側に設ける点接合部Ｗ２の点数を多く、応力の低い車両上下方向の上側に設ける点接合部Ｗ２の点数を減らすことで、必要な接合強度を確保しながら重なる部分５１，６１の面積が減らせ、重量の増加が抑えられるようになっている。
また、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、ろう付けまたは摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）によって線接合されており、重なる部分５１，６１の外周囲には、線接合のビード接合部Ｗ１が形成されている。しかも、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、重なる部分５１，６１の内側でセルフピアシングリベットまたは摩擦撹拌点接合（ＦＳＳＷ）によって点接合されており、重なる部分５１，６１には、複数個の点接合部Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ）が設けられている。なお、点接合は、リベット、摩擦撹拌点接合（ＦＳＳＷ）によって行うのがコストや作業性の観点から好ましい。ただし、ボルト締め、かしめ（ＴＯＸ）接合、スポット溶接、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）、ＭＩＧ接合、レーザ溶接等の既知の接合方法を使用して接合しても良い。
そのため、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、ろう付けとセルフピアシングリベットという２種類の接合方法が組み合わせられることになり、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合に時間が掛かる接着剤を使用する場合と比べて、作業時間が短縮されるようになっている。また、トレリングアーム６に荷重の入力があった場合、重なる部分５１，６１の点接合部Ｗ２により入力された荷重が分散され、線接合が行われたビード接合部Ｗ１への剥離荷重が抑制されることとなり、高い剥離強さが得られるようになっている。さらに、応力の高い車両上下方向の下側に設ける点接合部Ｗ２の点数を多く、応力の低い車両上下方向の上側に設ける点接合部Ｗ２の点数を減らすことで、必要な接合強度を確保しながら重なる部分５１，６１の面積が減らせ、重量の増加が抑えられるようになっている。
さらに、本実施形態の点接合部Ｗ２は、図７及び図８に示すように、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両上側の第１点接合部（第１接合点）Ｗ２ａと、第１点接合部Ｗ２ａよりも車両幅方向の中心側で、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両下側の第２点接合部（第２接合点）Ｗ２ｂとを含んでいる。そのため、トーションビーム５及びトレリングアーム６に対して車両上下方向の荷重が加わった場合、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａには、第２点接合部Ｗ２ｂを中心にして車両外向きに回転させようとする荷重が加わることになり、第１点接合部Ｗ２ａには、圧縮する方向に荷重（図７中の矢印Ｆ）が掛かって、第１点接合部Ｗ２ａの抜けや破損が防げるようになっている。
しかも、トーションビーム５及びトレリングアーム６の重なる部分５１，６１においては、図７及び図８に示すように、第２点接合部Ｗ２ｂよりも車両下側が線接合され、重なる部分５１，６１の車両下側に線接合部Ｗ３がビーム軸Ｂの方向に沿って所定の長さで設けられている。この線接合は、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）によって行われている。これにより、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部であるアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａが密着され、隙間を埋めるために必要な溶接時の入熱が小さくなり、金属間化合物の生成が抑制されて接合強度が高められるとともに、当該端部のアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａが擦れ合うことによる異音の発生が抑えられるようになっている。
その理由として、トーションビーム５及びトレリングアーム６の重なる部分５１，６１に点接合を行うと、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部に反りが生じ、重なる部分５１，６１に大きな隙間が形成される可能性がある。このような大きな隙間をトーションビーム５及びトレリングアーム６の端部への溶接によって埋めようとすると、溶接時の入熱を大きくして溶接後に形成されるビードの幅を広くする必要がある。しかしながら、溶接時の入熱を大きくすると、溶接ビードとトーションビーム５又はトレリングアーム６との間に金属間生成物が厚く生成されることになり、接合強度を低下させるおそれがあるからである。
その理由として、トーションビーム５及びトレリングアーム６の重なる部分５１，６１に点接合を行うと、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部に反りが生じ、重なる部分５１，６１に大きな隙間が形成される可能性がある。このような大きな隙間をトーションビーム５及びトレリングアーム６の端部への溶接によって埋めようとすると、溶接時の入熱を大きくして溶接後に形成されるビードの幅を広くする必要がある。しかしながら、溶接時の入熱を大きくすると、溶接ビードとトーションビーム５又はトレリングアーム６との間に金属間生成物が厚く生成されることになり、接合強度を低下させるおそれがあるからである。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２において、図１０に示すように、トーションビーム５及びトレリングアーム６における重なる部分５１，６１の第１の角部５３ａ，６３ａ及び第２の角部５３ｂ，６３ｂは、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａに生じる応力集中を抑制するため、トーションビーム５の車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している。すなわち、アーム接合部５ａの車両外側に位置する先端部側は、ビーム軸Ｂと交差する１方向の面Ａ１と、面Ａ１よりも車両外側に配置されてビーム軸Ｂと交差する１方向の面Ａ２によって切断されており、車両前方視もしくは車両後方視でトレリングアーム６のビーム接合部６ａの段差部６２と相補的なクランク形状に形成されている。しかも、クランク形状の面Ａ１とビーム軸Ｂの交差角部と、面Ａ２とビーム軸Ｂの交差角部は、Ｒ形状（湾曲形状）にそれぞれ形成されており、角部周りの突き合わせ部分のビード接合部Ｗ１に生じる応力集中が緩和できるように構成されている。
面Ａ１と面Ａ２は、ビーム軸Ｂに対して車両外側に傾けて配置されており、互いに平行であること、及び傾斜角θ１，θ２が同じであることは必要でない。ビーム軸Ｂと面Ａ１との傾斜角θ１は、４５°＜θ１≦９０°とし、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａへの応力集中を効果的に抑制するようになっている。傾斜角θ１を４５°以下に設定すると、アーム接合部５ａの断面の両端部が鋭利な形状となり、アーム接合部５ａに応力集中が生じる可能性がある。また、ビーム軸Ｂと面Ａ２との傾斜角θ２は、０°＜θ２≦９０°とし、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａへの応力集中を効果的に抑制するようになっている。
面Ａ１と面Ａ２は、ビーム軸Ｂに対して車両外側に傾けて配置されており、互いに平行であること、及び傾斜角θ１，θ２が同じであることは必要でない。ビーム軸Ｂと面Ａ１との傾斜角θ１は、４５°＜θ１≦９０°とし、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａへの応力集中を効果的に抑制するようになっている。傾斜角θ１を４５°以下に設定すると、アーム接合部５ａの断面の両端部が鋭利な形状となり、アーム接合部５ａに応力集中が生じる可能性がある。また、ビーム軸Ｂと面Ａ２との傾斜角θ２は、０°＜θ２≦９０°とし、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａへの応力集中を効果的に抑制するようになっている。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２において、図１０に示すように、ビーム軸Ｂの面で切断して形成されるトーションビーム５の略平行な角部５０の水平部分の長さＬは、第２点接合部Ｗ２ｂの外径の２倍以上に設定されている。これにより、トーションビーム５及びトレリングアーム６の重なる部分５１，６１におけるトーションビーム５の車両下側に、第２点接合部Ｗ２ｂが１点以上で点接合が多く行われることとなり、発生する応力が高い車両上下方向の下側には、第２点接合部Ｗ２ｂを効果的に配置することが可能に構成されている。
しかも、図１１に示すように、ビーム軸Ｂの面で切断するトーションビーム５の略平行な角部５０の水平部分の高さＨ２は、トーションビーム５の断面の高さＨ１の１/３の高さＨ３からトーションビーム５の断面Ｒ部の終端（ビーム外側）Ｄ２の範囲内に設定されている。Ｄ１はトーションビーム５の断面Ｒ部の終端（ビーム内側）を示している。この範囲内は、トーションビーム５に生じる応力が低いことから、略平行な角部５０の水平部分の位置を当該高さＨ２に配置することにより、応力の低い部分で溶接長さを長くすることが可能となり、トーションビーム５の全体に生じる応力の低下と、トーションビーム式サスペンション２の耐久性能向上が図れることになる。
しかも、図１１に示すように、ビーム軸Ｂの面で切断するトーションビーム５の略平行な角部５０の水平部分の高さＨ２は、トーションビーム５の断面の高さＨ１の１/３の高さＨ３からトーションビーム５の断面Ｒ部の終端（ビーム外側）Ｄ２の範囲内に設定されている。Ｄ１はトーションビーム５の断面Ｒ部の終端（ビーム内側）を示している。この範囲内は、トーションビーム５に生じる応力が低いことから、略平行な角部５０の水平部分の位置を当該高さＨ２に配置することにより、応力の低い部分で溶接長さを長くすることが可能となり、トーションビーム５の全体に生じる応力の低下と、トーションビーム式サスペンション２の耐久性能向上が図れることになる。
次に、本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション２の作用及び効果について説明する。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、車両幅方向に延在して配置されるトーションビーム５の左右両端部に、トレリングアーム６がそれぞれ接合されるものであり、トーションビーム５及びトレリングアーム６は、トーションビーム５及びトレリングアーム６の車両前後方向の前側及び後側に、トーションビーム５の車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している角部５３ａ，５３ｂ，６３ａ、６３ｂを有し、トーションビーム５及びトレリングアーム６は、それぞれの傾斜する角部５３ａ，５３ｂ，６３ａ、６３ｂにおいて、少なくとも一部が接合されているので、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両上側のトーションビーム５とトレリングアーム６とのアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａに加わる車両上下荷重等を剥離荷重ではなく、図７の矢印Ｆで示すような圧縮荷重にすることができ、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合強度を向上させることができる。したがって、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５及びトレリングアーム６の接合範囲や接合箇所を低減させることが可能になるので、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１の面積を小さくし、重量増大を抑えることができる。しかも、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２における第１の角部５３ａ，６３ａ及び第２の角部５３ｂ，６３ｂは、トーションビーム５の車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように、所定の傾斜角θ１，θ２で傾斜しているので、ビード接合部Ｗ１に生じる応力集中を効果的に抑制することができ、トーションビーム５のアーム接合部５ａ及びトレリングアーム６のビーム接合部６ａの耐久性性能を高めることができる。
本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、車両幅方向に延在して配置されるトーションビーム５の左右両端部に、トレリングアーム６がそれぞれ接合されるものであり、トーションビーム５及びトレリングアーム６は、トーションビーム５及びトレリングアーム６の車両前後方向の前側及び後側に、トーションビーム５の車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している角部５３ａ，５３ｂ，６３ａ、６３ｂを有し、トーションビーム５及びトレリングアーム６は、それぞれの傾斜する角部５３ａ，５３ｂ，６３ａ、６３ｂにおいて、少なくとも一部が接合されているので、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両上側のトーションビーム５とトレリングアーム６とのアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａに加わる車両上下荷重等を剥離荷重ではなく、図７の矢印Ｆで示すような圧縮荷重にすることができ、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合強度を向上させることができる。したがって、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５及びトレリングアーム６の接合範囲や接合箇所を低減させることが可能になるので、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１の面積を小さくし、重量増大を抑えることができる。しかも、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２における第１の角部５３ａ，６３ａ及び第２の角部５３ｂ，６３ｂは、トーションビーム５の車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように、所定の傾斜角θ１，θ２で傾斜しているので、ビード接合部Ｗ１に生じる応力集中を効果的に抑制することができ、トーションビーム５のアーム接合部５ａ及びトレリングアーム６のビーム接合部６ａの耐久性性能を高めることができる。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５及びトレリングアーム６が、車両前後方向の前側及び後側で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部５０，６０を少なくとも一部に有し、トーションビーム５とトレリングアーム６とは、それぞれの略平行な角部５０，６０において少なくとも一部が接合され、略平行な角部５０，６０よりもトーションビーム５の車両下側の領域には、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１を有しているので、車両上下方向の所定の高さにおいて応力が低くなる部位に略平行な角部５０，６０を配置することにより、応力の低い部位で長い接合長を確保でき、特にねじり荷重や曲げ荷重が入力されても、トーションビーム５のアーム接合部５ａとトレリングアーム６のビーム接合部６ａとが荷重の影響を受けず、接合強度及び剥離強さを向上させることができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、トーションビーム５の略平行な角部５０とトレリングアーム６の略平行な角部６０が突き合わされているので、ねじり荷重や曲げ荷重などが入力された場合でも、当該突き合わせ部においてトーションビーム５とトレリングアーム６とが車両上下方向で互いに押し合う作用を奏することになり、トーションビーム５及びトレリングアーム６のアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａに破損の原因となる応力集中を無くし、図３の矢印Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３等の方向へトレリングアーム６から荷重が入力されても、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａにおける破損を効果的に抑制することができる。
しかも、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２におけるトーションビーム５及びトレリングアーム６の車両前後方向の前側及び後側は、略平行な角部５０，６０の端から車両上下方向に延在する、傾斜する第１の角部５３ａ，６３ａと第２の角部５３ｂ，６３ｂを有しているので、トーションビーム５とトレリングアーム６との組付け作業時に、トーションビーム５の略平行な角部５０，６０あるいは傾斜する第１の角部５３ａ，６３ａ及び第２の角部５３ｂ，６３ｂの係合作用により固定することが可能となり、トーションビーム５とトレリングアーム６とを容易に位置決めすることができ、接合強度及び組付け作業性の向上を図ることができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２は、トーションビーム５の略平行な角部５０とトレリングアーム６の略平行な角部６０が突き合わされているので、ねじり荷重や曲げ荷重などが入力された場合でも、当該突き合わせ部においてトーションビーム５とトレリングアーム６とが車両上下方向で互いに押し合う作用を奏することになり、トーションビーム５及びトレリングアーム６のアーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａに破損の原因となる応力集中を無くし、図３の矢印Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３等の方向へトレリングアーム６から荷重が入力されても、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａにおける破損を効果的に抑制することができる。
しかも、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２におけるトーションビーム５及びトレリングアーム６の車両前後方向の前側及び後側は、略平行な角部５０，６０の端から車両上下方向に延在する、傾斜する第１の角部５３ａ，６３ａと第２の角部５３ｂ，６３ｂを有しているので、トーションビーム５とトレリングアーム６との組付け作業時に、トーションビーム５の略平行な角部５０，６０あるいは傾斜する第１の角部５３ａ，６３ａ及び第２の角部５３ｂ，６３ｂの係合作用により固定することが可能となり、トーションビーム５とトレリングアーム６とを容易に位置決めすることができ、接合強度及び組付け作業性の向上を図ることができる。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５及びトレリングアーム６の重なる部分５１，６１の外周囲の全周が接合されることによって一体に構成されているので、トーションビーム５とトレリングアーム６とを車両幅方向で長尺に接合してさらに長い接合長を確保でき、トーションビーム５とトレリングアーム６との接合強度を向上させることができるとともに、重なる部分５１，６１への水の侵入を完全に防止することができる。これに伴って、材質が異なる金属のトーションビーム５とトレリングアーム６とを接合する場合においても、異種金属接触腐食を確実に防止でき、耐久性の向上を図ることができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１の内側で接合されているので、重なる部分５１，６１の内側において点接合（例えば、リベット接合）を行うことにより、トーションビーム５とトレリングアーム６との突き合わせ部における線接合（例えば、ろう付け、摩擦撹拌接合）とが併用された接合構造を得ることができる。そのため、トレリングアーム６に荷重の入力があった場合、点接合部Ｗ２ａ，Ｗ２ｂにより入力された荷重を分散させることが可能となり、線接合が行われたビード接合部Ｗ１への剥離荷重を抑制でき、高い接合強度、特に高い剥離強さを得ることができるとともに、重なる部分５１，６１の低減によりトーションビーム式サスペンション２の軽量化を実現することができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５とトレリングアーム６とが重なる部分５１，６１の内側で接合されているので、重なる部分５１，６１の内側において点接合（例えば、リベット接合）を行うことにより、トーションビーム５とトレリングアーム６との突き合わせ部における線接合（例えば、ろう付け、摩擦撹拌接合）とが併用された接合構造を得ることができる。そのため、トレリングアーム６に荷重の入力があった場合、点接合部Ｗ２ａ，Ｗ２ｂにより入力された荷重を分散させることが可能となり、線接合が行われたビード接合部Ｗ１への剥離荷重を抑制でき、高い接合強度、特に高い剥離強さを得ることができるとともに、重なる部分５１，６１の低減によりトーションビーム式サスペンション２の軽量化を実現することができる。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トレリングアーム６の重なる部分６１以外の領域から重なる部分６１にかけて段差部６２が設けられ、段差部６２の端部において、トーションビーム５の角部５０，５３ａ，５３ｂが突き合わされることにより、トーションビーム５及びトレリングアーム６の外周部表面が面一の略平坦になっているので、トーションビーム５のアーム接合部５ａとトレリングアーム６のビーム接合部６ａに段差の無い形状とすることが可能となり、ビード接合部Ｗ１に生じる応力集中を抑制して、接合部５ａ，６ａの耐久性向上を図ることができる。しかも、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、重なる部分５１，６１においては、トーションビーム５及びトレリングアーム６が開口し内周側におけるトーションビーム５とトレリングアーム６との重なる部分５１，６１に溶接トーチなどの接合用機器が届くようになり、トーションビーム５とトレリングアーム６とを確実に接合することができ、トレリングアーム６に荷重が入力されたとしても、トーションビーム５のアーム接合部５ａとトレリングアーム６のビーム接合部６ａとの剥離を防止することができる。
さらに、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２では、トーションビーム５とトレリングアーム６との重なる部分５１，６１が点接合されることによって、重なる部分５１，６１に点接合部Ｗ２が設けられており、点接合部Ｗ２は、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両上側の第１点接合部Ｗ２ａと、第１点接合部Ｗ２ａよりも車両幅方向の中心側で、トーションビーム５のビーム軸Ｂよりも車両下側の第２点接合部Ｗ２ｂとを含んでいるので、点接合（例えば、リベット、摩擦撹拌点接合）と線接合（例えば、ろう付け、摩擦撹拌接合）とを組み合わせることによって、トーションビーム５及びトレリングアーム６の接合強度を向上させることができる。しかも、トーションビーム５及びトレリングアーム６に対して車両上下方向（図３中の矢印Ｆ１方向）の荷重が作用すると、アーム接合部５ａ及びビーム接合部６ａには、第２点接合部Ｗ２ｂを中心にして車両外向きに回転させようとする荷重が加わり、第１点接合部Ｗ２ａには、圧縮する方向に荷重が掛かるようになるため、第１点接合部Ｗ２ａの抜けや破損を防ぐことができ、更なる接合強度の向上を図ることができる。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２におけるトーションビーム５及びトレリングアーム６は、重なる部分５１，６１において第２点接合部Ｗ２ｂよりも車両下側が線接合部Ｗ３がビーム軸Ｂの方向に沿って設けられているので、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部を密着させ、溶接時の入熱を小さくして金属間化合物の生成を抑制でき、接合強度をさらに向上させることができるとともに、当該端部が擦れ合うことによる異音の発生を低減できる。
また、本実施形態のトーションビーム式サスペンション２におけるトーションビーム５及びトレリングアーム６は、重なる部分５１，６１において第２点接合部Ｗ２ｂよりも車両下側が線接合部Ｗ３がビーム軸Ｂの方向に沿って設けられているので、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部を密着させ、溶接時の入熱を小さくして金属間化合物の生成を抑制でき、接合強度をさらに向上させることができるとともに、当該端部が擦れ合うことによる異音の発生を低減できる。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施の形態では、トーションビーム５が断面略Ｕ形状を有しているが、図１２（ａ）に示すような垂直断面略Ｃ形状や図１２（ｂ）に示すような垂直断面略Ｖ形状を有していても良い。
また、既述の実施の形態において、トレリングアーム６のトーションビーム５への接合側端部であるビーム接合部６ａの段差部６２には、クランク形状の略平行な角部６０及び傾斜する角部６３ａ，６３ｂが車両前後方向の前側及び後側の両方に設けられているが、前側もしくは後側の片側だけにクランク形状の略平行な角部６０及び傾斜する角部６３ａ，６３ｂが設けられていても同様の効果を奏することが可能である。
さらに、既述の実施の形態では、図９に示すように、トーションビーム５のアーム接合部５ａがトレリングアーム６のビーム接合部６ａの上に重ねて略平坦に接合されているが、トレリングアーム６のビーム接合部６ａがトーションビーム５のアーム接合部５ａの上に重ねて略平坦に接合されても良い。あるいは、トーションビーム５のアーム接合部５ａとトレリングアーム６のビーム接合部６ａとが段差のある構造で重ねて接合されても良い。
また、既述の実施の形態において、トレリングアーム６のトーションビーム５への接合側端部であるビーム接合部６ａの段差部６２には、クランク形状の略平行な角部６０及び傾斜する角部６３ａ，６３ｂが車両前後方向の前側及び後側の両方に設けられているが、前側もしくは後側の片側だけにクランク形状の略平行な角部６０及び傾斜する角部６３ａ，６３ｂが設けられていても同様の効果を奏することが可能である。
さらに、既述の実施の形態では、図９に示すように、トーションビーム５のアーム接合部５ａがトレリングアーム６のビーム接合部６ａの上に重ねて略平坦に接合されているが、トレリングアーム６のビーム接合部６ａがトーションビーム５のアーム接合部５ａの上に重ねて略平坦に接合されても良い。あるいは、トーションビーム５のアーム接合部５ａとトレリングアーム６のビーム接合部６ａとが段差のある構造で重ねて接合されても良い。
また、既述の実施の形態において、トーションビーム５及びトレリングアーム６は、重なる部分５１，６１において第２点接合部Ｗ２ｂよりも車両下側に線接合部Ｗ３が形成されているが、トーションビーム５及びトレリングアーム６の端部に外側へ向けてほぼ直角に折り曲げた略平行なフランジ部をそれぞれ形成し、これらフランジ部を上下に重ね合わせた状態で線接合を行うことにより線接合部Ｗ３を設けるように構成しても良い。
さらに、トレリングアーム６の材質は、アルミニウム合金だけでなく、トーションビーム５の材質と異なる材料、例えば、マグネシウム合金等であっても同様の接合構造を適用することが可能である。また、トーションビーム５の材質は、鋼ではなく非鉄合金であっても良い。
さらに、トレリングアーム６の材質は、アルミニウム合金だけでなく、トーションビーム５の材質と異なる材料、例えば、マグネシウム合金等であっても同様の接合構造を適用することが可能である。また、トーションビーム５の材質は、鋼ではなく非鉄合金であっても良い。
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
５ａ アーム接合部
６ トレリングアーム
６ａ ビーム接合部
５０ 略平行な角部（もしくは端部）
５１ 重なる部分
５３ａ 第１の角部
５３ｂ 第２の角部
６０ 略平行な角部（もしくは端部）
６１ 重なる部分
６２ 段差部
６３ａ 第１の角部
６３ｂ 第２の角部
Ａ１，Ａ２ 面
Ｂ トーションビームのビーム軸
Ｈ１ トレリングアームの断面の高さ
Ｈ２ トレリングアームの略平行な角部の水平部分の高さ
Ｗ１ ビード接合部
Ｗ２ 点接合部
Ｗ２ａ 第１点接合部（第１接合点）
Ｗ２ｂ 第２点接合部（第２接合点）
Ｗ３ 線接合部
θ１，θ２ 傾斜角
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
５ａ アーム接合部
６ トレリングアーム
６ａ ビーム接合部
５０ 略平行な角部（もしくは端部）
５１ 重なる部分
５３ａ 第１の角部
５３ｂ 第２の角部
６０ 略平行な角部（もしくは端部）
６１ 重なる部分
６２ 段差部
６３ａ 第１の角部
６３ｂ 第２の角部
Ａ１，Ａ２ 面
Ｂ トーションビームのビーム軸
Ｈ１ トレリングアームの断面の高さ
Ｈ２ トレリングアームの略平行な角部の水平部分の高さ
Ｗ１ ビード接合部
Ｗ２ 点接合部
Ｗ２ａ 第１点接合部（第１接合点）
Ｗ２ｂ 第２点接合部（第２接合点）
Ｗ３ 線接合部
θ１，θ２ 傾斜角
Claims (9)
- 車両幅方向に延在して配置されるトーションビームの左右両端部に、トレリングアームがそれぞれ接合されているトーションビーム式サスペンションにおいて、
前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方に、前記トーションビームの車両下側が車両上側よりも車両内側に位置するように傾斜している角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、
前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、それぞれの前記傾斜する角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、
前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方で車両上下方向の所定の高さに、車両幅方向に略平行な角部もしくは端部を少なくとも一部に有し、
前記トーションビームと前記トレリングアームとは、それぞれの前記略平行な角部もしくは端部において、少なくとも一部が接合され、
少なくとも、前記略平行な角部もしくは端部よりも前記トーションビームの車両下側の領域には、前記トーションビームと前記トレリングアームとが重なる部分を有してい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。 - 前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記略平行な角部もしくは端部において少なくとも一部が突き合わ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サスペンション。
- 前記トーションビーム及び前記トレリングアームの車両前後方向の前側及び後側の少なくとも一方は、前記略平行な角部もしくは端部の端から車両上下方向に延在する前記傾斜する角部もしくは端部を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の外周囲の一部もしくは全周囲が接合されることによって一体に構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビームと前記トレリングアームとは、前記重なる部分の内側で接合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビームと前記トレリングアームは、前記重なる部分以外の領域から前記重なる部分の領域にかけて段差部が設けられ、該段差部の端部において、前記トーションビームもしくは前記トレリングアームが突き合わされることにより、前記トーションビーム及び前記トレリングアームの外周部が略平坦になっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において開口していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記重なる部分は点接合され、前記点接合は、前記トーションビームのビーム軸よりも車両上側の第１接合点と、前記第１接合点よりも車両幅方向の中心側で、前記トーションビームのビーム軸よりも車両下側の第２接合点とを含んでいることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のトーションビーム式サスペンション。
- 前記トーションビーム及び前記トレリングアームは、前記重なる部分において前記第２接合点よりも車両下側が線接合されていることを特徴とする、請求項８に記載のトーションビーム式サスペンション。
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