JP6431897B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、トーションビームを有するサスペンションによって車両の車輪を懸架したトーションビーム式サスペンションに関する。

トーションビーム式サスペンションは、概して車両の左右方向に配置された左右一対のトレーリングアーム間にトーションビームを配置している。

トレーリングアームはU字状断面をしたアッパー部材の車両搭載時における左右の部分とU字状断面の開口を塞ぐように配置されるロア部材とを有する。アッパー部材の左右の部分とロア部材とによって中空構造が形成され、アッパー部材の中央部がトーションビームとして構成される（特許文献１参照）。

特開２０１０−２０８５４９号公報

トレーリングアームには車体の取り付け点とタイヤ連結箇所が設けられ、アッパー部材の左右部分とロア部材とによって閉断面が形成されるのに対し、トーションビームは名前のように梁のような形状である。そのため、トレーリングアームからトーションビームにかけては車体の取付け箇所とタイヤ連結箇所がトーションビームに向けて合流するような形状となっている。このような形状は断面形状が急激に変化しやすく、トレーリングアームからトーションビームにかけての剛性が急激に変わってしまう傾向がある。また、断面の急変部位には、応力が集中し、トーションビーム本体およびその近傍の溶接部などに亀裂が生じる可能性があるため、応力集中に対して当該箇所への対策が必要になる。

そこで本発明は、上記課題を解決するために発明されたものであり、トレーリングアームとトーションビームとの接続箇所において急激な剛性の変化を防止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。

上記目的を達成する本発明は、断面がＵ字状に形成された開口を備える第１部材と、
第１部材におけるＵ字状断面の縁部において第１部材と当接する、車両搭載時に左右方向に対になって配置された第２部材と、を有するトーションビーム式サスペンションである。トーションビーム式サスペンションは、第１部材の車両搭載時における左右に配置された一対の構成部材と一対の第２部材とを備えて構成され車体の前後方向に伸延し上下に揺動しうる左右のトレーリングアームと、第１部材において一対の構成部材の間に配置される断面が開口を備えたＵ字状のトーションビームと、を有する。第２部材は構成部材の開口を塞ぐ塞ぎ部と、塞ぎ部からトーションビームのＵ字状断面の底部に向って傾斜しト
ーションビームと接合する接合部と、前記塞ぎ部から前記トーションビームのＵ字状断面の底部に向って傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から車両搭載状態における左右方向の内方に伸延する伸延部と、前記伸延部における内方の縁を立ち上げて形成した立ち上がり部と、を備える。

本発明に係るトーションビーム式サスペンションによれば、第２部材が塞ぎ部と接合部を有するように構成している。そのため、第２部材の接合部によって閉断面で構成されるトレーリングアーム部分と開断面で構成されるトーションビームを接合する断面の急変を抑制し、トレーリングアームからトーションビームにおける急激な剛性の変化を防止することができる。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は本発明の一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概略斜視図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は同サスペンションを示す平面図、底面図である。 図２（Ａ）の３−３線に沿う部分断面図である。 図２（Ｂ）の４−４線に沿う断面図である。 トレーリングアームとトーションビームとの接続部を示す拡大図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、同サスペンションを構成するアッパー部材を示す斜視図、平面図、側面図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は同サスペンションを構成するロア部材を示す側面図、正面図、斜視図、底面図である。 本発明に係るトーションビーム式サスペンションの変形例を示す斜視図である。 図８に係るトーションビーム式サスペンションを図４と同じ位置で切断した状態を示す断面図である。 図１０（A）、（B）はロア部材の変形例に係る部分斜視図及び部分底面図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は本発明の一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概略斜視図、図２（Ａ）、図２（Ｂ）は同サスペンションを示す平面図、底面図、図３は図２（Ａ）の３−３線に沿う断面図、図４は図２（Ｂ）の４−４線に沿う断面図である。図５はトレーリングアームとトーションビームとの接続部を示す拡大図、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は同サスペンションを構成するアッパー部材を示す斜視図、平面図、側面図である。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は同サスペンションを構成するロア部材を示す側面図、正面図、斜視図、底面図、である。

本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１００は、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）などの車両の後輪を懸架するリアサスペンションである。サスペンション１００は図１（Ａ）に示すように、アッパー部材１０（第１部材に相当）と、一対のロア部材２０（第２部材に相当）と、カラー３０と、スピンドル４０と、を有する。

アッパー部材１０は、一対のトレーリングアーム構成部材１１と、トーションビーム１６と、一対のスプリングシート１７と、を有する。一対のトレーリングアーム構成部材１１と一対のロア部材２０と一対のカラー３０と一対のスピンドル４０とによってトレーリングアーム５０が構成される。トレーリングアーム５０は、図２（Ａ）などに示すように、トーションビーム１６の車両左右方向両端に対称に配置される。

トレーリングアーム構成部材１１は、図６（Ｂ）などに示すように、車体接続部１２と、タイヤ接続部１３と、スプリング接続部１４と、ビーム接続部１５と、を有する。車体接続部１２は、車両搭載時に車両前方に形成されている。車体接続部１２にはカラー３０が接合され、カラー３０にブッシュが取り付けられる。

タイヤ接続部１３は、車両搭載時に後方に形成され、スピンドル４０が取り付けられ、スピンドル４０にタイヤの構成部品が接続される。スプリング接続部１４は、車両搭載時に左右方向内方に形成され、当該箇所にスプリングシート１７が接合される。ビーム接続部１５はトーションビーム１６との接続部位である。トレーリングアーム構成部材１１、トーションビーム１６、及びスプリングシート１７は、板厚の異なる板材を接合したテーラードブランクによって構成されている。トレーリングアーム構成部材１１とトーションビーム１６との部分の板材は板厚を変えて形成されており、当該部位がビーム接続部１５に対応する。ビーム接続部１５をこのように構成することによってトレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての剛性が調整される。

アッパー部材１０は、図６（Ａ）に示すように、プレス成形によって断面が開口を有するＵ字状に形成されている。アッパー部材１０の断面形状は、車体接続部１２とタイヤ接続部１３から内方に向うに従って形状が合流し、トーションビーム１６との接続部にかけて断面の形状が連続的に減少するように形成されている。本明細書では、トーションビーム１６からトレーリングアーム構成部材１１にかけてU字状の断面形状の変化が開始する箇所を断面形状変化箇所１８と呼ぶことにする（図５参照）。このようにトーションビーム１６とトレーリングアーム構成部材１１との接続部の断面形状が連続的に変化するように構成されることによって、トレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての剛性の変化が調整される。また、トレーリングアーム５０は、車両内方においてスプリングシート１７と接合される。

ロア部材２０は、平面視または底面視した際にトレーリングアーム構成部材１１と同様の輪郭を有する。ロア部材２０は、図７（Ａ）から図７（Ｄ）に示すように、アッパー接続部２１（塞ぎ部に相当）とビーム接合部２２（接合部に相当）とを有する。アッパー接続部２１はトレーリングアーム構成部材１１と接続してＵ字状断面の開口を塞ぐ部分であり、本実施形態では略平面に形成されているが、形状は上記以外にも起伏を有する形状であってもよい。

ビーム接合部２２は、Ｕ字状に形成されたトーションビーム１６の内壁（底部）においてトーションビーム１６と接合される形状である。ビーム接合部２２は、図７（Ａ）に示すように、傾斜部２３と、伸延部２４、２５と、立ち上がり部２６と、を有する。トーションビーム１６は、後述のように断面が開口を有するＵ字状に形成されている。ビーム接合部２２は、トーションビーム１６とトレーリングアーム構成部材１１との接続部の剛性を調整するために、傾斜部２３が平面状のアッパー接続部２１とＵ字状のトーションビーム１６の曲面形状（底部）までをつなぎ、そこから伸延部２４、２５が曲面形状に沿って車両左右方向に伸延する。

伸延部２４、２５は、傾斜部２３から車両左右方向の内方に伸延する。傾斜部２３から伸びる形状は伸延部２４，２５のように２つに分岐して伸延しているが、分岐する個数は２つに限定されない。また、伸延部２４、２５は、図４に示すように、トーションビーム１６のＵ字断面の中でも曲面にあたる底部において当接し、接合されている。なお、伸延部２４、２５はアッパー部材１０とロア部材２０で構成される閉断面部分とトーションビーム開断面との境界付近に位置し、当該境界部分は他部位と比較して、応力集中しやすい。このためビーム接合部２２は傾斜部２３を介して、トーションビーム３０の内壁を沿わせながらトーションビーム３０の底部に着地、接合させることが望ましい。トレーリングアーム側の閉断面を徐々に小さくして、断面の急変を防止するためである。また、トーションビームにねじりなどの外部入力が伝達された際、変位量が比較的に大きいトーションビーム１６のU字状断面の上部縁部に対して、変位量が比較的に小さいトーションビーム１６の底部に着地させることによって応力集中を低減させることができる。さらに伸延部２４、２５でトーションビーム１６と接合される溶接は、断続させずに、カラー３０近傍およびスピンドル４０近傍まで連続させることが望ましい（図２（Ｂ）の二点鎖線Ｐ１参照）。溶接が断続することで断続部に応力が集中することを防止するためである。

立ち上がり部２６は、傾斜部２３、伸延部２４、２５の中で内方の縁に沿って形成されている。立ち上がり部２６は、例えば平板状のブランクを図５の方向から見て伸延部２４、２５を形成するように打ち抜いた後、形成された縁部を立ち上げることによって形成される。伸延部２４、２５によってトレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての接続部の剛性が調整されるが、立ち上がり部２６を形成することによって剛性の強化をさらに行うことができる。

トーションビーム１６は、車両搭載時に下方が開放された断面がＵ字状のビームである。トーションビーム１６は、トレーリングアーム５０の間に配置され、左右の各端部がトレーリングアーム構成部材１１に接合される。

スプリングシート１７は、スプリングを取付けて車体を弾性によって支持する固定端部である。スプリングシート１７は設置する場所によって車体の室内空間を狭くするおそれがあるため、例えば図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すようにトーションビーム１６とトレーリングアーム５０との交差部近傍に設けることが好ましい。

アッパー部材１０及びロア部材２０は、例えば熱間圧延鋼板から構成され、各板材の板厚は１、２ｍｍ程度に構成されるがこれに限定されない。

次に本実施形態の作用効果について説明する。トーションビーム式サスペンションではトレーリングアームに車体とタイヤとの接続部が形成されるのに対し、トーションビームは名前のように梁のような形状であるため、トレーリングアームからトーションビームへの接続箇所にかけては断面形状の変化によって剛性が急激に変わってしまい、応力集中などが起こりやすい。

これに対し、本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１００は、ロア部材２０がアッパー接続部２１に加えてアッパー接続部２１からＵ字状断面のトーションビーム１６の底部に向ってトーションビーム１６と接合するビーム接合部２２を有するように構成している。そのため、ビーム接合部２２によってトーションビーム１６がＵ字状断面の内方に変形してしまう現象を低減または抑制することができ、これによりトレーリングアーム５０からトーションビーム１６の接続部における急激な剛性の変化を防止して応力集中などの現象を防止または抑制することができる。

また、ビーム接合部２２は、トーションビーム１６の内壁において溶接接合されている。そのため、トーションビーム１６との接合を容易かつ強固に行うことができる。

また、ビーム接合部２２はアッパー接続部２１からトーションビーム１６の底部に向って伸びる伸延部２４、２５の内方縁部を立ち上げた立ち上がり部２６を有するように構成している。そのため、ビーム接合部２２を構成する伸延部２４、２５によるトレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての剛性の強化をさらに向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。

図８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の変形例を示す斜視図、図９は図８に係るトーションビーム式サスペンションを図４と同じ位置で切断した状態を示す断面図、図１０（A）、（B）はロア部材の変形例に係る部分斜視図及び部分底面図である。

トーションビーム１６の内部にはトーションビーム１６のねじり剛性を調整する棒状部材（ロールバーなどとも呼ばれる。剛性強化部材に相当。）６０を伸延部２４と伸延部２５との間に挿通して配置するように構成してもよい。このように構成することによってトレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての接続部の剛性をさらに向上させることができる。また、剛性強化部材６０を伸延部２４と伸延部２５の間に挿通させて配置することによって、トレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての剛性の調整をロア部材２０と剛性強化部材６０とによって行うことができる。

また、ビーム接合部２２は、伸延部２４，２５がトーションビーム１６の底部において接合される実施形態について説明したが、これに限定されない。つまり、図１０(A)、図１０（B）では、ロア部材２０ａがアッパー接続部２１と傾斜部２３ａ、２３ｂと傾斜部２３ａ、２３ｂから内方に向って伸延する伸延部２４ａ、２４ｂとを有する。そして、アッパー接続部２１の縁部からトーションビーム１６の側面におけるロア部材２０ａにおける傾斜部２３ａ、２３ｂ、伸延部２４ａ、２４ｂとの接触部位までを連続して接合するように構成してもよい。このように構成することによって、トレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての特定箇所に応力を集中させず分散させることができ、トーションビーム式サスペンションの信頼性をさらに向上させることができる。

１０ アッパー部材（第１部材）、
１００ トーションビーム式サスペンション、
１１ トレーリングアーム構成部材、
１２ 車体接続部、
１３ タイヤ接続部、
１４ スプリング接続部、
１５ ビーム接続部、
１６ トーションビーム、
１７ スプリングシート、
１８ 断面形状変化箇所、
２０、２０ａ ロア部材（第２部材）、
２１ アッパー接続部（塞ぎ部）、
２２ ビーム接合部（接合部）、
２３、２３ａ、２３ｂ 傾斜部、
２４、２５、２４ａ、２５ａ 伸延部（分岐形状）、
２６ 立ち上がり部、
３０ カラー、
４０ スピンドル、
５０ トレーリングアーム、
６０ ロールバー（剛性強化部材）。

Claims (5)

1. 断面がＵ字状に形成された開口を備える第１部材と、
   前記第１部材におけるＵ字状断面の縁部において前記第１部材と当接する、車両搭載時に左右方向に対になって配置された第２部材と、を有するトーションビーム式サスペンションであって、
   前記第１部材の車両搭載時における左右に配置された一対の構成部材と前記一対の第２部材とを備えて構成され車体の前後方向に伸延し上下に揺動しうる左右のトレーリングアームと、
   前記第１部材において前記一対の構成部材の間に配置される断面が開口を備えたＵ字状のトーションビームと、を有し、
   前記第２部材は前記構成部材の前記開口を塞ぐ塞ぎ部と、前記塞ぎ部から前記トーションビームのＵ字状断面の底部に向って傾斜し前記トーションビームと接合する接合部と、前記塞ぎ部から前記トーションビームのＵ字状断面の底部に向って傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から車両搭載状態における左右方向の内方に伸延する伸延部と、前記伸延部における内方の縁を立ち上げて形成した立ち上がり部と、を備えるトーションビーム式サスペンション。
   
2. 前記接合部は、前記トーションビームの内壁において前記トーションビームと溶接接合される請求項１に記載のトーションビーム式サスペンション。
3. 前記第１部材は、前記第２部材の前記塞ぎ部から前記接合部まで連続して接合される請求項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。
4. 前記トーションビームの前記Ｕ字状断面内部に配置され前記トーションビームの剛性を調整する剛性強化部材をさらに有する請求項１から３のいずれか１項に記載のトーションビーム式サスペンション。
5. 前記接合部は前記塞ぎ部から２以上に分岐した分岐形状を有し、前記剛性強化部材は複数の前記分岐形状の間を挿通して配置される請求項４に記載のトーションビーム式サスペンション。