JP6646094B2 - トーションビーム式サスペンション - Google Patents

Description

本発明は、トーションビーム式サスペンションに関し、特に、トーションビーム式サスペンションにおけるトーションビームとトレーリングアームとの結合部の補強部材に関する。

自動車のトーションビーム式サスペンションは、従来、車幅方向に間隔をおいて配置された一対のトレーリングアームと、前記一対のトレーリングアームの間に設けられて結合されたトーションビームとを備え、それぞれが車輪に接続されたトレーリングアームの上下動をトーションビームのねじれにより許容する構造となっている。

トーションビーム式サスペンションにおいて、トレーリングアームとトーションビームとは、一般的にアーク溶接により結合され、特許文献１に示すように、トレーリングアームと樋状のトーションビームとの結合部に補強部材を溶接して、結合強度を高めることにより補強したものがある。しかし、補強部材を溶接したものは、補強部材の溶接部において応力集中が問題となることがある。

そのような応力集中を緩和すべく、二股に分かれるように延在した板状部材を補強部材として、樋状のトーションビームの内部に配置し、補強部材の基端部をトレーリングアームに溶接し、二股に分かれた先端付近の両外側を樋状のトーションビームの内面に溶接して接合するものもある。この補強部材では、先端側が二股に分かれるより応力を分散することができる。

このような二股の補強部材では、一般的に、二股形状の先端部の応力が高くなるため、先端部を先端ほど細くなる先細り形状として、先端の応力低減を図られている。また、溶接終端を先端側とすることにより、疲労寿命の延長を図られている。

特開２０１５−２２９３７２号公報

しかしながら、先端側が二股に分かれ、先端が先細り形状とされた補強部材は、溶接の際に細くなった先端部側が溶接終端となることで、溶接の入熱により先端が溶け落ちやすくなるといった問題があった。そして、溶け落ちの生じた部分は応力集中の基点となって寿命低下を招くといった問題があった。さらに、補強部材を溶接する際の位置決めでは、トレーリングアーム側におかれた補強部材の基端部しか固定することができず、取り付け位置のバラツキが大きくなるという問題があった。

本発明は、これらのような課題を解決し、トレーリングアームとトーションビームとの結合を補強する補強部材において、応力集中を緩和する二股形状の補強部材を溶接する際に、先端の溶け落ちを防止し、かつ取り付け位置の位置決めが容易な補強部材を提供すること目的とする。

（１）本発明に係るトーションビーム式サスペンションは、車両の幅方向に間隔をおいて配置される一対のトレーリングアームと、前記車両の幅方向に延在し、延在方向の両端で前記トレーリングアームに結合するトーションビームと、前記トレーリングアームと前記トーションビームとが結合する結合部を補強する補強部材とを備えるものであって、前記トーションビームは樋状に延在しており、前記補強部材は、基端部から先端部に向けて二股に分かれるように延びる二股部を有し、樋状に形成された前記トーションビームの内部において前記トレーリングアームに前記基端部が接合されており、前記補強部材の先端部付近には、前記二股部の内側に突出する突出部が設けられ、前記二股部の両外側が、樋状に形成された前記トーションビームの内面に溶接されることを特徴とする。

このトーションビーム式サスペンションは、補強部材の二股部の両外側をトーションビームの樋状の部分の内面に溶接することにより、補強部材の応力分散ができるとともに、補強部材の二股部の内側に突出する突出部を設けることにより、溶接時の入熱性を改善し、先端部付近の溶け落ちを抑制できる。

さらに、補強部材を所定の位置に固定して溶接する際に、二股部の先端分付近に設けた突出部をクランプすることで、基端部と突出部との両方を固定できるため、溶接前の位置決めを正確にすることができる。

（２）前記したトーションビーム式サスペンションにおいて、前記補強部材は板状に延び、前記二股部の前記先端部付近は、補強部材の延在方向に対して幅広形状となるように前記二股部の内側に突出していてもよい。そのようにすれば、板状の補強部材を溶接することにより、補強部材の応力分散ができるとともに、補強部材の二股部の内側に突出する幅広部を設けることにより、溶接時の入熱性を改善し、先端部付近の溶け落ちを抑制できる。

（３）前記したトーションビーム式サスペンションにおいて、前記補強部材の前記先端部付近の二股部の両外側を前記トーションビームの前記樋状の部分の内側に溶接した先端付近溶接部は、溶接ビードの盛り上がりが先端ほど小さくなるように溶接されていてもよい。そのように溶接されることにより、補強部材は、溶接ビードの応力集中を緩和され、トーションビームに強固に接合される。

（４）本発明に係る溶接方法は、車両の幅方向に間隔をおいて配置される一対のトレーリングアームと、前記車両の幅方向に延在し、延在方向の両端で前記トレーリングアームに結合するトーションビームと、前記トレーリングアームと前記トーションビームとが結合する結合部を補強する補強部材とを備えるトーションビーム式サスペンションにおける溶接方法であって、前記トーションビームは樋状に延在し、前記補強部材は、前記基端部から先端部に向けて二股に分かれるように形成され、前記補強部材の先端部付近は、前記二股部の内側に突出する突出部を有し、前記トーションビームの両端を前記一対のトレーリングアームに溶接する結合部溶接ステップと、前記補強部材の前記基端部が前記トレーリングアームに溶接可能に隣接するように、前記トーションビームの前記樋状の部分の内側に前記補強部材を位置決めする位置決めステップと、前記位置決めステップの後に前記補強部材の基端部を前記トレーリングアームに溶接する基端部溶接ステップと、前記補強部材の先端付近の外側を前記トーションビームの前記樋状の部分の内側に溶接する先端付近溶接ステップとを含むことを特徴とする。

このトーションビーム式サスペンションにおける溶接方法は、先端付近溶接ステップにおいて、補強部材の二股部の両外側をトーションビームの樋状の部分の内面に溶接することにより、補強部材の応力分散ができるとともに、補強部材の二股部の内側に突出する突出部を設けることにより、溶接時の入熱性を改善し、先端部付近の溶け落ちを抑制できる。

（５）前記した溶接方法において、前記先端付近溶接ステップは、溶接ビードの盛り上がりが前記補強部材の先端ほど小さくなるように前記先端に向けて溶接を行うことを特徴としてもよい。そのようにすれば、補強部材は、溶接ビードの応力集中を緩和され、トーションビームに強固に結合される。

（６）前記位置決めステップは、前記補強部材の前記突出部をクランプして位置決めすることを特徴としてもよい。そのようにすれば、位置決めステップにおいて、基端部をクランプすることに加えて、二股部の先端分付近に設けた突出部をクランプすることで、基端部と突出部の両方を固定できるため、正確に位置決めすることができる。

本発明によれば、トーションビームとトレーリングアームの結合を補強する補強部材において応力分散ができるとともに、溶接時の入熱性を改善し、先端部付近の溶け落ちを抑制でき、かつ、補強部材の位置決めを確実にしたトーションビーム式サスペンションを提供することができる。

本実施形態に係るトーションビーム式サスペンションの斜視図である。 図１に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との結合部を示す図であり、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は底面図を示す。 溶接前の補強部材を示す概略斜視図である。 トーションビームと補強部材の先端部の溶接状態を拡大して示す概略斜視図である。

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について、図面を参照して説明する。

トーションビーム式サスペンション１は、前輪駆動の自動車の後輪側に設けられ、後輪が取り付けられる各トレーリングアーム１０の上下動を、トーションビーム２０のねじれにより許容する構造となっている。

図１に示すように、トーションビーム式サスペンション１は、車体（図示せず）の幅方向（左右方向）に間隔をおいて配置される一対のトレーリングアーム１０と、車両の幅方向に直線状に延在し、延在方向の両端でトレーリングアーム１０に結合するトーションビーム２０と、トレーリングアーム１０とトーションビーム２０とが結合する結合部を補強する補強部材３０（図２および図３を参照）とを備える。

トレーリングアーム１０は、車体の前方側に弾性部材である管状ブッシュが圧入されるブッシュ圧入部１１を備え、このブッシュ圧入部１１は、ブラケット（図示せず）や固定ボルト（図示せず）を介して車体に揺動可能に取り付けられている。また、トレーリングアーム１０は、車体の後方側に、スプリング（図示せず）、ショックアブソーバ（図示せず）を介して車体に懸架されている。さらに、トレーリングアーム１０の一端側は、車軸１２を介して後輪（図示せず）を回転可能に支持する。

トレーリングアーム１０は、アルミニウム合金などの非鉄金属等を用いて断面が概略円形の中空状のパイプを曲げて加工して形成されたものである。一対のトレーリングアーム１０は、左右で対称の形状になるように形成されている。

図２に示すように、トーションビーム２０は、板状部材が折り曲げられて、断面がＵ字の樋状に形成されている。トーションビーム２０は、樋状に形成された部分の開口が車体の下側に向いた状態、すなわち鞍型形状に設けられている。トーションビーム２０の両端とトレーリングアーム１０とは、溶接等により形成された結合部において結合されている。

補強部材３０は、トーションビーム２０と各トレーリングアーム１０との結合部を補強する補強構造（図２参照）をなすための部材である。補強部材３０は、例えばプレス加工等の加工を板材に施すことにより形成される。

図３に示すように、補強部材３０は、基端部３４から先端に向けて二股状に分かれるように延びる二股部３１を有する。補強部材３０は、矩形の板状体の長手方向（延在方向）の先端側において、幅方向（短手方向）の略中央部を切り欠くなどして形成することができる。このようにして、補強部材３０には、長手方向の先端側において、幅方向に二股に分かれた二股部３１が形成されている。

補強部材３０は、その先端部付近において、二股部３１の内側（幅方向内側）に突出する突出部３２を有する。突出部３２は、補強部材３０をなす板材の幅方向内側に向けて矩形状に突出している。そのため、二股部３１は、先端側において突出部３２の突出分だけ補強部材３０の幅方向に広い形状（幅広形状）とされている。また、溶接される前の補強部材３０は、突出部３２のさらに先端側に先細の最先端部３３を有する。

再び図２を参照して、補強部材３０は、基端部３４をトレーリングアーム１０側とし、先端部をトーションビーム２０の中央側とするように、トーションビーム２０の延在方向と同じ方向に延びるように設置される。これにより、補強部材３０は、基端部３４から先端部に向けて樋状に形成されたトーションビーム２０の内部を延びる。

補強部材３０は、結合部付近において、基端部３４をトレーリングアーム１０に溶接することにより接合されている。また、補強部材３０は、二股部の先端部の外側をトーションビーム２０の樋状に形成された部分の内側に溶接して接合されている。補強部材３０は、樋状に形成されたトーションビーム２０の開放部付近、すなわちトーションビーム２０の下側に接合されている。

図４に示すように、本実施形態において、補強部材３０を溶接により固定する際には、突出部３２より最先端側の最先端部３３付近（図３（Ｂ）を参照）において、突出部３２により熱が適度に拡散し、補強部材３０の先端部付近の溶接部３１ａで溶け落ちが抑制される。そのため、所望の形状で補強部材３０が溶接されて、応力集中の基点となることを防止できる。

先端部付近の二股部の両外側をトーションビーム２０の樋状に形成された部分の内側に溶接した先端部付近溶接部３１ａは、先端ほど溶接ビード（図４の黒塗り部分）の盛り上がりが先端ほど小さくなるように溶接されている。これは、先端部側が終端となるように溶接棒を先端側に向けて移動し、溶接ビードの盛り上がりを徐々に消し込むように溶接する。これにより、溶接ビードの応力集中を抑制できる。

本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション１において、トーションビーム２０とトレーリングアーム１０との溶接を行う場合には、まず、トーションビーム２０の両端を前記一対のトレーリングアーム１０に溶接する（結合部溶接ステップ）。具体的には、トーションビーム２０は、その端部の形状がトレーリングアーム１０の外形に適合するように形成されている。そのため、結合部溶接ステップにおいては、トーションビーム２０の端部をトレーディングアーム１０の外形に当接させた状態とし、この状態でトーションビーム２０の端部の形状に沿って溶接する。これにより、トーションビーム２０の両端に一対のトレーリングアーム１０が溶接される。

その後、補強部材３０の基端部がトレーリングアーム１０に隣接するように、トーションビーム２０の樋状に形成された部分の内側に補強部材３０を位置決めする（位置決めステップ）。本実施形態では、位置決めステップにおいて、補強部材３０の基端部３４がクランプされて所定の位置に位置決めされると共に、補強部材３０の突出部３２がクランプされ、位置決めされる。これにより、基端部３４と先端部の両方で補強部材３０が固定されるため、正確な位置決めが可能となる。

その後、位置決めステップの後に補強部材３０の基端部３４をトレーリングアーム１０に溶接する（基端部溶接ステップ）。基端部溶接ステップでは、補強部材３０の基端部３４の形状がトレーリングアーム１０の形状に適合するように形成されており、補強部材３０の基端部３４の形状に沿って溶接される。これにより、トレーリングアーム１０と補強部材３０とが接合する。

その後、補強部材３０の先端付近の外側をトーションビーム２０の樋状に形成された部分の内側に溶接する（先端付近溶接ステップ）。先端部付近溶接ステップでは、溶接ビードの盛り上がりが補強部材３０の先端ほど小さくなるように基端側から先端側に向けて溶接を行う。これにより、溶接ビードの応力集中を抑制して、トーションビーム２０と補強部材３０とが接合される。

本実施形態において、溶接は、いわゆるアーク溶接を想定して説明してきた。しかし、強度が得られれば、他の方法によって溶接されてもよい。

本実施形態において、トーションビーム式サスペンション１は、前輪駆動車の後輪に適用される例を説明した。しかし、トーションビーム式サスペンションは、４輪駆動車の後輪に使用されてもよいし、他の駆動方式の自動車や、前輪に用いられてもよい。

本実施形態において、二股部はＵ字状に形成されている。しかし、二股部は応力を分散できれば、Ｖ字状や他の形状であってもよい。また、突出部３２は、矩形に突出しているが、先端が丸みを帯びた状態で突出してもよい。

但し、上記各実施形態に示す構成は構成要素の具体例を挙げたものであり、各構成、形
状、又は取り付け態様は本発明の趣旨を逸脱しない限り、実施形態として示すものに限定
されることなく、種々の変形ないし変更が可能である。

本発明は、トーションビーム式サスペンションに利用できる。

１ トーションビーム式サスペンション
１０ トレーリングアーム
２０ トーションビーム
３０ 補強部材
３１ 二股部
３２ 突出部
３４ 基端部

Claims (1)

1. 車両の幅方向に間隔をおいて配置される一対のトレーリングアームと、
   前記車両の幅方向に延在し、延在方向の両端で前記トレーリングアームに結合するトーションビームと、
   前記トレーリングアームと前記トーションビームとが結合する結合部を補強する補強部材とを備えるトーションビーム式サスペンションであって、
   前記トーションビームは樋状に延在しており、
   前記補強部材は、基端部から先端部に向けて二股に分かれるように延びる二股部を有し、前記トーションビームの樋状に形成された部分の内部において前記トレーリングアームに前記基端部が接合されており、
   前記補強部材の先端部付近には、前記二股部の内側に突出する突出部が設けられ、
   前記二股部の両外側が、前記トーションビームの樋状に形成された部分の内面に溶接され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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