JP6483504B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、左右一対のトレーリングアームと該トレーリングアームを連結するトーションビ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ものであり、特に、複数の部材に分割されたトレーリングアームにトーションビームを溶接する構造の技術分野に属する。

トーションビーム式サスペンションは、車輪を車体に支持するための左右一対のトレーリングアームと、左右のトレーリングアームを連結する左右方向に延びるトーションビームとを備えており、トレーリングアームの前端部が車体に揺動自在に連結されている。トレーリングアームの構造としては、例えば、特許文献１に開示されているように断面円形の中空状のパイプを曲げ加工することによって形成したもの、特許文献２の図５に開示されているように１枚の板材を湾曲したパイプ状に形成したもの、特許文献２の図６に開示されているように上下分割構造にしたもの、特許文献３に開示されているように左右分割構造にしたもの等が知られている。

特許文献２の図６に開示されているトレーリングアームは、下方に開放する上側部材と、上方に開放する下側部材とからなる。上側部材は下側部材の内側に嵌合しており、上側部材の下部と下側部材の上部とを厚み方向に重ねて上側部材の外面と下側部材の上部とを溶接して一体化している。

また、特許文献３に開示されているトレーリングアームの場合、例えば左側のトレーリングアームは右側に開放する左側部材と、左側に開放する右側部材とからなる。左側部材は右側部材の内側に嵌合しており、左側部材の右端部と右側部材の左端部とを厚み方向に重ね、両者を溶接して一体化している。

特開２００４−３２２９１３号公報 特開平１１−１１５４３０号公報 特開２０１２−１５３３４６号公報

ところで、特許文献１のトレーリングアームや特許文献２の図５のトレーリングアームは基本的に１つの部材からなるものであるのに対し、特許文献２の図６のトレーリングアームや特許文献３のトレーリングアームは２つの部材を組み合わせて構成している。２つの部材を組み合わせて構成した方が、各部材の厚みを変えたり、アーム断面形状の設定自由度が向上して断面の最適化が可能になる。従って、特許文献２の図６のトレーリングアームや特許文献３のトレーリングアームの方が、特許文献１のトレーリングアームや特許文献２の図５のトレーリングアームに比べて効率よく軽量化しやすいという利点がある。

ところが、特許文献３の左右分割構造のトレーリングアームの場合、塗料が付きにくい溶接部が下に位置することになる。このため、トレーリングアームの内部に侵入した水が下方へ流れていった際に、その水が溶接部に付着しやすくなり、その結果、上下分割構造のトレーリングアームに比べて腐食しやすいという問題がある。また、トレーリングアームは左右方向に大きく屈曲した形状になることが多いので、上下分割構造にすることで、左右分割構造に比べて各部材の成形深さを浅くすることができ、各部材の成形性の面でも利点がある。

したがって、特許文献２の図６の上下分割構造のトレーリングアームが、軽量化、耐腐食性、各部材の成形性の面でよいのであるが、トーションビームとの接合部において次のような問題が生じ得る。すなわち、特許文献２の図６の上下分割構造では、上側部材は下側部材の内側に嵌合していて、上側部材の下部と下側部材の上部とが厚み方向に重なることになるので、トレーリングアームの側面に段差ができる。そして、トレーリングアームの側面にトーションビームの端部を溶接することになるのであるが、トレーリングアームの側面に段差ができていると、段差を避けるようにして溶接しなければならない。このため、トーションビームをトレーリングアームの上側部材から下側部材に亘って連続溶接できなくなり、このことで応力集中しやすくなり、耐久性が低下してしまう。

また、トレーリングアームの上側部材を下側部材に嵌合させる場合、上側部材を下側部材に比べて小さく成形する必要がある。ところが、上側部材を小さくしすぎると上側部材と下側部材との間の隙間が大きくなって溶接品質が悪化するため、上側部材には厳しい形状精度が求められる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量、かつ、安価で高品質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。

上記目的を達成するために、本発明では、トレーリングアームを上下分割構造とすることを前提とし、上側部材の下端部と、下側部材の上端部とを突き合わせて接合するようにした。

第１の発明は、
車両の左右両側にそれぞれ取り付けられるトレーリングアームと、
車両の左右方向に延び、上記トレーリングアームを連結するトーションビームとを備えたトーションビーム式サスペンションにおいて、
上記トレーリングアームは、上下方向の中間部において上下に分割され、下方に開放する上側部材と上方に開放する下側部材とが組み合わされて構成され、
上記上側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁下端部と、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁上端部とは、突き合わされた状態で接合され、
上記上側部材における上記トーションビームが連結される側とは反対側の側壁下端部と、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側とは反対側の側壁上端部とは、厚み方向に重なるように配置されて互いに溶接され、
上記トーションビームの車両左右方向の端部は、上記上側部材の上面、上記上側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁外面、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁外面及び上記下側部材の下面に亘って連続して溶接されていることを特徴とする。

この構成によれば、上側部材及び下側部材を組み合わせてトレーリングアームを構成したので、上側部材及び下側部材の厚みを変えることが可能になるとともに、断面形状の設定自由度が向上してトレーリングアームの断面の最適化が可能になる。従って、トレーリングアームの軽量化が効率よく行われる。

また、トレーリングアームを上下分割構造としたので、接合部分が上下方向中間部に位置することになって雨水等が付着しにくくなり、耐腐食性が向上する。

さらに、トレーリングアームは車両の左右方向に大きく屈曲した形状になることが多いが、上下分割構造にすることで、上側部材及び下側部材の成形深さが浅くなり、各部材の成形性の面で有利になる。

そして、上側部材におけるトーションビームが連結される側の側壁下端部と、下側部材におけるトーションビームが連結される側の側壁上端部とが突き合わされているので、トレーリングアームの側壁外面に段差が形成されない。よって、トーションビームの端部を上側部材の側壁外面から下側部材の側壁外面に亘って連続溶接することが可能になる。これにより、トーションビームの連結部分における応力が分散されて応力集中が回避される。

また、上側部材の側壁下端部と、下側部材の側壁上端部とを突き合わせることで、上側部材と下側部材を嵌合させる場合に比べて形状精度が低くても、上側部材と下側部材との間に隙間ができにくくなる。これにより、溶接品質が向上する。

また、トーションビームの端部をトレーリングアームの広い範囲に溶接することが可能になるので、トーションビームの連結部分における応力をより一層分散させることが可能になる。

また、トーションビームが連結される側とは反対側において、トレーリングアームの上側部材の側壁下端部と下側部材の側壁上端部とを厚み方向に重ねて溶接するようにしたので、トレーリングアームの強度を高めることが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記トーションビームには、車両の左右方向に延びるとともに、車両前後方向に互いに離れた第１板部及び第２板部が形成され、
上記第１板部及び上記第２板部の車両左右方向の端部は、上記上側部材の側壁外面及び上記下側部材の側壁外面に突き合わされて溶接されていることを特徴とする。

この構成によれば、トーションビームの第１板部及び第２板部の端部が上側部材及び下側部材の側壁外面に突き合わされるので両者の隙間が狭くなり、溶接品質が良好になる。

第１の発明によれば、トレーリングアームを上下分割構造とし、上側部材におけるトーションビームが連結される側の側壁下端部と、下側部材におけるトーションビームが連結される側の側壁上端部とが突き合わされた状態で接合されているので、トーションビームの端部を上側部材の側壁外面から下側部材の側壁外面に亘って連続溶接することができる。これにより、軽量、かつ、安価で高品質なトーションビーム式サスペンションとすることができる。

また、トーションビームの端部を上側部材の上面から下側部材の下面に亘って溶接するようにしたので、トーションビームの連結部分における応力をより一層分散させることができる。

また、トーションビームが連結される側とは反対側において、トレーリングアームの上側部材の側壁下端部と下側部材の側壁上端部とを厚み方向に重ねて溶接するようにしたので、トレーリングアームの強度を高めることができる。

第２の発明によれば、トーションビームの第１板部及び第２板部の端部を上側部材の側壁外面及び下側部材の側壁外面に突き合わせて溶接するようにしたので、トーションビームとトレーリングアームとの溶接品質を良好にすることができる。

実施形態に係るトーションビーム式サスペンションを上方から見た斜視図である。 図１におけるII−II線断面図である。 右側トレーリングアーム及びトーションビーム右端部の平面図である。 右側トレーリングアーム及びトーションビーム右端部を下方から見た斜視図である。 右側トレーリングアーム及びトーションビーム右端部を車両後方から見た図である。 図３におけるVI−VI線断面図である。 トーションビームを下方から見た斜視図である。 トーションビームの正面図である。 トーションビームの左側面図である。 上側部材を上方から見た斜視図である。 上側部材を下方から見た斜視図である。 上側部材の左側面図である。 上側部材の平面図である。 下側部材を上方から見た斜視図である。 下側部材の左側面図である。 下側部材の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１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１を上方、かつ、斜め前方から見た斜視図である。トーションビーム式サスペンション１は、例えば自動車の後側のサスペンション装置として使用されるものであり、車両の左右両側にそれぞれ取り付けられる右側トレーリングアーム２及び左側トレーリングアーム３と、車両の左右方向に延び、左右のトレーリングアーム２、３を連結するトーションビーム４とを備えている。トーションビーム式サスペンション１は、さらに、右側スプリングサポート５及び左側スプリングサポート６を備えている。

尚、この実施形態の説明では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両左側と単に「左」といい、車両右側を単に「右」というものとする。

図７〜図９にも示すように、トーションビーム４は、例えば鋼鈑をプレス成形してなる一体成形品であり、左右方向に延び、かつ、前後方向に互いに離れた前板部（第１板部）４１及び後板部（第２板部）４２と、前板部４１及び後板部４２の上端部同士を連結する上板部４３とからなり、下方に開放する略コ字状の断面を有している。上板部４３は左右方向に延びている。

図２に示すように、前板部４１及び後板部４２の下端部は、トレーリングアーム２、３の下面よりも下方へ延びている。前板部４１の下端部には前方へ突出する前側延出部４１ａが形成されている。また、後板部４２の下端部には後方へ突出する後側延出部４２ａが形成されている。前側延出部４１ａ及び後側延出部４２ａは、トーションビーム４の左右両端に亘って延びている。

図７に示すように、トーションビーム４の右端部には、右側トレーリングアーム２の外形状に沿うように切り欠かれた右側切欠部４ａが形成されている。トーションビーム４の右端部において右側切欠部４ａよりも下方には、右側へ突出する右側突出部４ｂ、４ｂが形成されている。右側突出部４ｂ、４ｂは、前板部４１及び後板部４２から突出している。また、トーションビーム４の左端部には、左側トレーリングアーム２の外形状に沿うように切り欠かれた左側切欠部４ｃが形成されている。トーションビーム４の左端部において左側切欠部４ｃよりも下方には、左側へ突出する左側突出部４ｄ、４ｄが形成されている。左側突出部４ｄ、４ｄは、前板部４１及び後板部４２から突出している。

図２〜図４にも示すように、右側トレーリングアーム２は、全体として前後方向に延びる中空状部材で構成されており、図３に示す平面視において、前後方向の中間部が最も左に位置し、そこから前端部及び後端部に近づくほど右に位置するように湾曲している。右側トレーリングアーム２の前端部には、ブッシュ（図示せず）が取り付けられる筒部材７が固定されている。筒部材７の中心軸は、略左右方向に延びている。筒部材７は、後述する上側部材２０と下側部材２５とで上下に挟まれて上側部材２０及び下側部材２５に溶接される。右側トレーリングアーム２の後端部には、車輪支持部材（図示せず）が取り付けられるキャリア８が固定されている。キャリア８は、上側部材２０と下側部材２５とに溶接される。右側トレーリングアーム２の前後方向中間部にトーションビーム４の右端部が溶接される。

図５や図６に示すように、右側トレーリングアーム２は、該右側トレーリングアーム２の上下方向の中間部において上下に分割され、下方に開放する上側部材２０と、上方に開放する下側部材２５とが組み合わされて構成されている。上側部材２０及び下側部材２５は、各々、例えば鋼鈑をプレス成形してなる一体成形品である。

図１０や図１１に示すように、上側部材２０は、前後方向に延びる上壁部２１と、上壁部２１の左端部から下方へ延びる上側左壁部（トーションビーム４が連結される側の側壁）２２と、上壁部２１の右端部から下方へ延びる上側右壁部（トーションビーム４が連結される側とは反対側の側壁）２３とを有している。上壁部２１は、図１３に示す平面視で右側トレーリングアーム２の湾曲形状に対応するように左右方向に湾曲していて、図１２に示すように該上壁部２１の前端部に近づくほど上に位置するように傾斜している。また、上壁部２１の後側は上方へ膨出するように形成されている。

図１３に示すように、上側左壁部２２及び上側右壁部２３も右側トレーリングアーム２の湾曲形状に対応するように左右方向に湾曲している。上側左壁部２２及び上側右壁部２３の間隔は、前端部が最も狭く、後端部が最も広くなるように設定されている。上側左壁部２２の下端部２２ａと、上側右壁部２３の下端部２３ａとは、略同じ高さに位置している。

図１４〜図１６に示すように、下側部材２５は、前後方向に延びる下壁部２６と、下壁部２６の左端部から上方へ延びる下側左壁部（トーションビーム４が連結される側の側壁）２７と、下壁部２６の右端部から上方へ延びる下側右壁部（トーションビーム４が連結される側とは反対側の側壁）２８とを有している。下壁部２６は、底面から見たとき、右側トレーリングアーム２の湾曲形状に対応するように左右方向に湾曲している。また、下壁部２６の後側は下方へ膨出するように形成されている。

下側左壁部２７及び下側右壁部２８も右側トレーリングアーム２の湾曲形状に対応するように左右方向に湾曲している。図１６に示すように、下側左壁部２７及び下側右壁部２８の間隔は、前端部が最も狭く、後端部が最も広くなるように設定されている。下側左壁部２７の下端部２７ａと、下側右壁部２８の下端部２８ａとは、略同じ高さに位置している。また、図６に示すように、下側左壁部２７の上下方向の寸法は、上側左壁部２２の上下方向の寸法よりも短く設定されている。さらに、下側右壁部２８の上下方向の寸法は、上側右壁部２３の上下方向の寸法よりも短く設定されている。

上側部材２０における上側左壁部２２の下端部２２ａと、下側部材２５における下側左側壁部２７の上端部２７ａとは、突き合わされた状態で接合されている。すなわち、上側左壁部２２の下端部２２ａの端面と、下側左側壁部２７の上端部２７ａの端面とは同じ位置に配置されるように成形されて互いに当接し、溶接されている。これにより、右側トレーリングアーム２における左側、即ちトーションビーム４が連結される側の面は、上部から下部まで段差が形成されない面となる。

一方、上側部材２０における上側右壁部２３の下端部２３ａと、下側部材２５における下側右側壁部２８の上端部２８ａとは、厚み方向に重なるように配置されて互いに溶接されている。この実施形態では、上側右壁部２３の下端部２３ａの外面に、下側右側壁部２８の上端部２８ａの内面が重なるように配置されており、上側右壁部２３の下端部２３ａと下側右側壁部２８の上端部２８ａとが重なった部分では、他の部分と比べて約２倍の厚みを有することになる。下側右側壁部２８の上端部２８ａの端面と、上側右壁部２３の外面とが溶接される。尚、下側右側壁部２８の上端部２８ａの外面に、上側右壁部２３の下端部２３ａを重ねてもよい。

図１に示すように、左側トレーリングアーム３は、右側トレーリングアーム２と同様に全体として前後方向に延びる中空状部材であり、該左側トレーリングアーム３の上下方向の中間部において上下に分割され、下方に開放する上側部材３０と、上方に開放する下側部材３５とが組み合わされて構成されている。また、左側トレーリングアーム３は、前後方向の中間部が最も右に位置し、そこから前端部及び後端部に近づくほど左に位置するように平面視で湾曲している。左側トレーリングアーム３の前端部には、ブッシュ（図示せず）が取り付けられる筒部材７が固定されている。左側トレーリングアーム３の後端部には、車輪支持部材（図示せず）が取り付けられるキャリア８が固定されている。左側トレーリングアーム３の前後方向中間部にトーションビーム４の左端部が溶接される。

右側スプリングサポート５は、右側トレーリングアーム２とトーションビーム４の右側とに溶接されており、車両右側に配設されるスプリング（図示せず）の下端部を受けるためのものである。また、左側スプリングサポート６は、左側トレーリングアーム３とトーションビーム４の左側とに溶接されており、車両左側に配設されるスプリング（図示せず）の下端部を受けるためのものである。

トーションビーム４の右端部を右側トレーリングアーム２に溶接する場合には、まず、トーションビーム４の右側切欠部４ａの内部に右側トレーリングアーム２の前後方向中間部を入れ、右側切欠部４ａの周縁部を右側トレーリングアーム２の上側左壁部２２及び下側左壁部２７の外面に当接させる。これにより、トーションビーム４の前板部４１及び後板部４２の右端部が、上側部材２０の上側左壁部２２の外面及び下側部材２５の下側左壁部２７の外面に突き合わされる。そして、トーションビーム４の前板部４１及び後板部４２の右端部を、上側部材２０の上側左壁部２２の外面及び下側部材２５の下側左壁部２７の外面に溶接する。このとき、右側トレーリングアーム２における左側の面は、上部から下部まで段差が形成されない面となっているので、トーションビーム４の右端部は、上側部材２０における上側左壁部２２の外面から下側部材２５における下側左壁部２７の外面に亘って連続溶接することができる。また、トーションビーム４の上板部４３を右側トレーリングアーム２の上壁部２１に溶接するとともに、トーションビーム４の右側突出部４ｂを右側トレーリングアーム２の下壁部２６に溶接する。

トーションビーム４の左端部も同様にして左側トレーリングアーム３に溶接する。これにより、トーションビーム４によって右側トレーリングアーム２及び左側トレーリングアーム３が連結されたトーションビーム式サスペンション１が得られる。

以上説明したように、この実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１によれば、上側部材２０及び下側部材２５を組み合わせて右側トレーリングアーム２を構成したので、上側部材２０及び下側部材２５の厚みを変えることが可能になるとともに、断面形状の設定自由度が向上して右側トレーリングアーム２の断面の最適化が可能になる。左側トレーリングアーム３も同様である。従って、トレーリングアーム２、３の軽量化が効率よく行われる。

また、右側及び左側トレーリングアーム２、３を上下分割構造としたので、接合部分が上下方向中間部に位置することになる。これにより、左右分割構造にした場合に比べて接合部分に雨水等が付着しにくくなるので、トレーリングアーム２、３の耐腐食性が向上する。

さらに、この実施形態では、右側及び左側トレーリングアーム２、３が車両の左右方向に大きく屈曲した形状となっているが、上下分割構造にすることで、上側部材２０、３０及び下側部材２５、３５の成形深さを浅くすることができ、上側部材２０、３０及び下側部材２５、３５の成形性の面で有利になる。

そして、右側トレーリングアーム２の上側部材２０におけるトーションビーム４が連結される上側左側壁２２の下端部２２ａと、下側部材２５におけるトーションビーム４が連結される下側左側壁２７の上端部２７ａとが突き合わされているので、右側トレーリングアーム２の側壁に段差が形成されない。よって、トーションビーム４の右端部を上側部材２０の上側左側壁２２の外面から下側部材２５の下側左側壁２７の外面に亘って連続溶接することが可能になる。よって、トーションビーム４の連結部分における応力が分散されて応力集中が回避される。

また、右側トレーリングアーム２の上側部材２０における上側左側壁２２の下端部２２ａと、下側部材２５における下側左側壁２７の上端部２７ａとを突き合わせることで、上側部材２０と下側部材２５を嵌合させる場合に比べて形状精度が低くても、上側左側壁２２の下端部２２ａと、下側左側壁２７の上端部２７ａとの間に隙間ができにくくなる。よって、溶接品質が向上する。左側トレーリングアーム３についても同様である。

したがって、軽量、かつ、安価で高品質なトーションビーム式サスペンション１とすることができる。

また、トーションビーム４の右端部を上側部材２０、３０の上面から下側部材２５、３５の下面に亘って溶接するようにしたので、トーションビーム４の連結部分における応力をより一層分散させることができる。トーションビーム４の左端部においても同様である。

また、上記実施形態では、トーションビーム４を板材で構成した場合について説明したが、これに限らず、例えばパイプを径方向に潰すことによって成形したトーションビーム（図示せず）であっても本発明を適用することができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係るトーションビーム式サスペンションは、例えば乗用自動車等に適用することができる。

１ トーションビーム式サスペンション
２、３ トレーリングアーム
４ トーションビーム
４１ 前板部（第１板部）
４２ 後板部（第２板部）
２０ 上側部材
２２ 上側左壁部（トーションビームが連結される側の側壁）
２２ａ 下端部
２３ 上側右壁部（トーションビームが連結される側とは反対側の側壁）
２３ａ 下端部
２５ 下側部材
２７ 下側左壁部（トーションビームが連結される側の側壁）
２７ａ 上端部
２８ 下側右壁部（トーションビームが連結される側とは反対側の側壁）
２８ａ 上端部

Claims (2)

1. 車両の左右両側にそれぞれ取り付けられるトレーリングアームと、
   車両の左右方向に延び、上記トレーリングアームを連結するトーションビームとを備えたトーションビーム式サスペンションにおいて、
   上記トレーリングアームは、上下方向の中間部において上下に分割され、下方に開放する上側部材と上方に開放する下側部材とが組み合わされて構成され、
   上記上側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁下端部と、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁上端部とは、突き合わされた状態で接合され、
   上記上側部材における上記トーションビームが連結される側とは反対側の側壁下端部と、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側とは反対側の側壁上端部とは、厚み方向に重なるように配置されて互いに溶接され、
   上記トーションビームの車両左右方向の端部は、上記上側部材の上面、上記上側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁外面、上記下側部材における上記トーションビームが連結される側の側壁外面及び上記下側部材の下面に亘って連続して溶接され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。
2. 請求項１に記載のトーションビーム式サスペンションにおいて、
   上記トーションビームには、車両の左右方向に延びるとともに、車両前後方向に互いに離れた第１板部及び第２板部が形成され、
   上記第１板部及び上記第２板部の車両左右方向の端部は、上記上側部材の側壁外面及び上記下側部材の側壁外面に突き合わされて溶接され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。

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