JPH08324218A - ツイストビーム式サスペンション - Google Patents

ツイストビーム式サスペンション

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JPH08324218A
JPH08324218A JP7264301A JP26430195A JPH08324218A JP H08324218 A JPH08324218 A JP H08324218A JP 7264301 A JP7264301 A JP 7264301A JP 26430195 A JP26430195 A JP 26430195A JP H08324218 A JPH08324218 A JP H08324218A
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twist
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suspension
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哲哉 青木
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Mamoru Sakamoto
守 坂本
Toshiyasu Mito
利泰 三戸
Tatsuzo Komiya
達三 小宮
Masaharu Oba
正晴 大庭
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ツイストビーム式サスペンションのツイスト
ビームの剛性をたかめる。 【解決手段】 ツイストビーム式サスペンションのツイ
ストビーム1はその両端で左右一対のトレーリングアー
ム2L,2Rに連結されている。ツイストビーム1は下
方のプロペラシャフトを避けるためその中央部を凸とす
る曲線部1rを有している。曲線部1rは中心部から離
れるにしたがい曲率半径が大きくなるようにし、両端部
は直線状とされる。ツイストビームに作用する曲げモー
メントが小さい中央部に曲げ部を形成することによりビ
ームの剛性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
サスペンションに係り、更に詳細にはツイストビーム式
サスペンションに係る。
【0002】
【従来の技術】自動車等のサスペンションの一つとし
て、前端にて車体に枢支され後端にて車輪に回転可能に
支持するトレーリングアームと、車両横方向に直線的に
延在し両端にて一対のトレーリングアームに連結された
ツイストビームとを有するツイストビーム式サスペンシ
ョンが知られている。
【0003】トレーリングアーム前端のブッシュ部とア
クスルセンタ(車輪支持部)とに対するツイストビーム
の剪断中心軸の前後方向の相対位置関係から、剪断中心
軸がトレーリングアーム前端のブッシュ近傍に存在する
所謂前端型、剪断中心軸がトレーリングアーム前端のブ
ッシュとアクスルセンタの中間に存在する所謂中間型、
剪断中心軸がアクスルセンタの近傍に存在する所謂後端
型の三種類に分類され、前端型は同相(左右の車両が同
方向にストローク)の場合、逆相(左右の車輪が逆方向
にストローク)の場合共にフルトレーリングアーム式サ
スペンションと同様の挙動を示し、中間型は同相の場合
にセミトレーリングアーム式サスペンション、逆相の場
合に車軸式サスペンションと同様な挙動を示す。また、
後端型は同相の場合、逆相の場合共に車軸式サスペンシ
ョンと同様な挙動を示す。このようなツイストビーム式
サスペンションに於いては、ツイストビームが車両の横
方向に直線的に延在するため、ツイストビーム式サスペ
ンションが四輪駆動車やフロントエンジンリヤドライブ
車に適用される場合には、ツイストビームとプロペラシ
ャフトの如き他の部材との干渉が問題になり易く、特に
プロペラシャフトの場合、前端型及び中間型のツイスト
ビームとの干渉が問題となる。
【0004】また、ツイストビーム式サスペンションに
於いては、周知の如く、車輪はそれらが互いに逆相にて
バウンド、リバウンドするときにはツイストビームの剪
断中心軸と車両中心面との交点とトレーリングアームの
前端の枢点とを結ぶ直線を仮想の揺動軸線として揺動
し、また、ツイストビームがプロペラシャフトと干渉し
ないようにツイストビームの中央部が上方へ湾曲されて
いると、これに対してツイストビームの剪断中心も上方
へ変位し、車輪の仮想の揺動軸線がアウトボードの方向
に見て下方へ傾斜してしまい、そのため車輪がバウン
ド、リバウンドする場合に於けるサスペンションのアラ
イメント変化特性も変化してしまう。
【0005】そこで、そのような問題点を解決するた
め、本願出願人と同一の出願人にかかる特開平4ー28
3114号において、アライメント変化特性に変更をき
たすことなくツイストビームとプロペラシャフトの如き
他の部材と干渉を回避するようにしたツイストビーム式
サスペンションを開示している。
【0006】図5はこの改良したツイストビーム式サス
ペンションを示すもので、一対のトレーリングアーム3
1L及び31Rと、車両横方向に延在し両端にて一対の
トレーリングアームに前端と後端との間にて連結された
ツイストビーム30とを有している。ツイストビーム3
0は上向きの開口した断面形状を有し、その両端間の中
央部にて上方へ湾曲されている。ツイストビーム30の
断面形状によりツイストビーム30が上方へ湾曲されて
いてもツイストビーム30の剪断中心が高くなりすぎる
ことが回避されるものである。 なお、32L,32R
は車軸33L、33Rの周りに回転駆動される車輪であ
り、34L,34Rは車体(図示せず)がトレーリング
アームを枢支するジョイントである。
【0007】ところで、車両が旋回するときに外輪に内
輪よりかなり大きな横力が作用する。図6は、上記図5
のツイストビーム式サスペンションが適用された車両の
右輪に横力fが加わった状態のツイストビームに作用す
る曲げモーメント線図を示すものである。
【0008】図6(a)は、平面視において、右輪に横
力fが加わった状態を示し、図6(b)は、この時のツ
イストビームに作用する曲げモーメント線図を示すもの
である。ここで、左右のジョイント34R,34L間の
距離をd、車軸からジョイント34Rまでの距離を
2 、ツイストビーム30の図心までの距離l1 ,右輪
に作用する力をfとするとき、ツイストビームの軸方向
をx軸として車両中心を基準0としたときの車両両端及
び車両中心での各モーメントMは、 x=−d/2のとき; M=(l1 /2)・f x=0のとき ; M=−(1/2)・(l2 −l1 )f x=d/2のとき ; M=−(1/2)・(2l2 −l1 )f となる。
【0009】横力は左輪にも同様に加わるため、ツイス
トビームに作用する最大曲げモーメントの分布は図4
(c)に示すように、 x=−d/2のとき; M=−(1/2)・(2l2 −l1 )f x=0のとき ; M=−(1/2)・(l2 −l1 )f x=d/2のとき ; M=−(1/2)・(2l2 −l1 )f となる。
【0010】車輪に加わる横力に対して、オーバーステ
ア側にステア角が変化することは操安性に悪影響を及ぼ
すため、ツイストビームの剛性は、上記図6(c)に示
す曲げモーメントに対して十分の剛性が必要になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記図5に示すツイス
トビームを後方より見るとそのスケルトンは図7に示す
ようになる。ツイストビームはプロペラシャフトを避け
るため上方に湾曲させたものであるため、○印A,Bで
示す如く、左右対称に比較的小さい曲率半径Rの曲げ部
分が存在している。
【0012】一般に、断面形状が同じであっても、長手
方向で曲がり部分が存在していれば、その部分で断面崩
れが発生し、剛性が低くなる。図5に示される構造のも
にあっては、図6(c)で示されるように,車輪に横力
が加わった場合の最大曲げモーメントの分布は、車両中
心から離れるにしたがって大きくなっており、したがっ
て、上記曲げ部A,Bは、曲げモーメントが中心位置よ
り大きな部位に存在していることとなる。従って、これ
らの部分により、剛性が低下し、横力に対してオーバー
ステア側のステア角度変化が大きくなり操安性の観点か
らは不利ということとなる。
【0013】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、ツイストビーム式サスペンションにおけるツイスト
ビームをビームの中央部を凸とする一つの曲線形状とす
ることにより、ツイストビームの剛性を向上するととも
に、横力に対するオーバーステア側のステア角変化を低
減することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、前端
にて車体に枢支され後端にて車輪を回転可能に支持する
一対のトレーリングアームと、実質的に車両横方向に延
在し、前記トレーリングアームに連結されるツイストビ
ームとを有するツイストビーム式サスペンションにおい
て、前記ツイストビームは、中央部分を上方に凸とする
1つの曲線形状部を有することを特徴とする。
【0015】請求項2の発明は、前端にて車体に枢支さ
れ後端にて車輪を回転可能に支持する一対のトレーリン
グアームと、実質的に車両横方向に延在し、前記トレー
リングアームに連結されると共に両端に補強部材を備え
るツイストビームとを有するツイストビーム式サスペン
ションにおいて、前記ツイストビームは、中央部分を上
方に凸とする1つの曲線形状部を有し、その両端部に前
記中央部分に繋がる直線形状部を有することを特徴とす
る。
【0016】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明のツイストビーム式サスペンションにおいて、
曲線形状部の曲率半径を、両端に向かうに従って大きく
したことを特徴とする。請求項1記載の発明によれば、
ツイストビーム式サスペンションにおけるツイストビー
ムの上方向の曲げ構造を、曲げモーメントが小さい車両
の中心付近で曲線形状とすることができ、かつ、曲率半
径を大きくすることができるようになり、その結果、ツ
イストビームの剛性が向上する。
【0017】請求項2記載の発明によれば、大きな曲げ
モーメントが作用するツイストビームの両端部を直線形
状とすることにより、その直線部で補強部材を溶接する
ことが可能となり、溶接の質が向上し、剛性が向上す
る。請求項3記載の発明によれば、ツイストビームの曲
線形状の曲率半径を車両中心から離れる程大きくし、車
両中心から離れる程大きくなる曲げモーメントに対して
剛性を向上することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるツイストビー
ム式サスペンションの一つの実施例を示すもので、斜め
前方より見た斜視図、図2(a)、(b)は、それぞれ
図1に示された実施例の平面図及び背視図、図2(c)
は図2(b)のAーA断面図である。
【0019】図1において、1はツイストビーム式サス
ペンションを構成するツイストビームを、2L,2Rは
それぞれ左右一対のトレーリングアームを、また、3は
ツイストビーム1とトレーリングアーム2L,2Rとの
連結部を補強するためのガセットである。
【0020】両前後方向に延在する左右一対のトレーリ
ングアーム2L,2Rは、図1及び図2(a)に見られ
るように、その前端部は直線部2sを有する形状とされ
ている。トレーリングアーム2L,2Rは、その前端に
おいて車両方向に延在する枢軸とゴムブッシュを含むジ
ョイント5L,5Rを介して車体(図示せず)により枢
支され、後端においてそれぞれ車輪4L,4Rを回転可
能に支持している。
【0021】また、トレーリングアーム2L,2Rには
車体との間に介装されるサスペンションスプリングとし
ての圧縮スプリング6L,6Rが装着され、更に、その
後端において車体に固定されたショックアブソーバ7
L,7Rを支持している。左右のトレーリングアーム2
L,2Rには、それらの前端と後端の間にてツイストビ
ーム1が連結固定されており、これらの連結部はガセッ
ト3L,3Rにより補強されている。ガセット3L,3
Rは、ツイストビーム1の両端においてツイストビーム
1及びトレーリングアーム2L,2Rとに溶接81 、8
2 により固定される。
【0022】ツイストビーム1は図2(c)に示すよう
に前方が開放したU字状の断面形状をしている。また、
ツイストビーム1が下方に変位してもツイストビーム1
の下方に存在するプロペラシャフト(図示せず)に干渉
しないように図2(b)に見られる如く、車軸中央の一
箇所で上方に凸状に湾曲する曲線部1rを有している。
そして、曲線部1rの両側は略直線状となるように直線
部1sが形成されている。
【0023】曲線部1rの湾曲形状は、曲率半径が車両
中心において最も小さく、車両中心から離れるにしたが
い大きくしており、両側の直線部1sにスムーズに連続
するようにしてある。このように本実施例においては、
ツイストビーム1の上方向への湾曲構造を、車両中心部
において湾曲部を1つ設ける構造としたため、図3及び
図5に示した従来のツイストビーム式サスペンションの
ものに比較して、湾曲部の曲率半径を大きくとることが
できる。また、図4により説明したように、曲げモーメ
ントが最も小さくなるのは車両中心部であり、本実施例
のものではその車両中心部に曲げ部が形成されるもので
あるから、これによりツイストビームの剛性が向上す
る。
【0024】ツイストビーム1とトレーリングアーム2
L,2Rとの連結部には前述のように補強部材であると
ころのガセット3が溶接により固定され剛性を高めてい
るが、ガセット3は、ツイストビーム1にはその直線部
1sに、また、トレーリングアーム2L,2Rにはそれ
らの直線部2sにおいて溶接固定されている。このよう
にガセット3はツイストビーム1と各トレーリングアー
ム2L,2Rに直線部分において溶接されるため、溶接
の質が向上して剛性が高められる。
【0025】また、曲げモーメントは、車両中心から離
れるほど大きくなり、したがって、ツイストビーム1、
トレーリングアーム2L,2R及びガセット3の結合部
には大きな曲げモーメントが作用することとなるが、ツ
イストビーム1とトレーリングアーム2L,2Rの直線
部でガセット3を溶接することによって、溶接品質が向
上しているためサスペンションの耐久性も向上する。
【0026】また、本実施例においては、ツイストビー
ム1とトレーリングアーム2L,2Rとの結合部は、図
2(b)、(c)に示すように、トレーリングアーム2
L,2Rの中心線がツイストビーム1の中心面内にある
ようにして連結している。このように配置するとによ
り、ツイストビーム1、トレーリングアーム2L,2R
及びガセット3はツイストビーム1の中心面に対して対
称となる。その結果、各部材は上下左右対称となり、左
右共通の部品として使用可能となって部品の種類を低減
することができる。
【0027】図3は、本発明によるツイストビーム式サ
スペンションの他の実施例を示し、ツイストビームとト
レーリングアームとの連結部の背面視を示すものであ
る。本実施例によるツイストビーム式サスペンション
は、図1、2に示したものと基本的に同構造のものであ
るが、ツイストビームとトレーリングアームとの連結部
を補強する補強部材であるところのガセットの取付け構
造が、図1、2に示したものと異なるものである。
【0028】ツイストビーム11とトレーリングアーム
12との連結部はガセット13が溶接により固定されて
いる。ガセット13のツイストビーム11に結合される
先端部13aは先細形状となっており、その先細形状の
先端部13aの縁に沿ってツイストビーム11に溶接さ
れる。その際、ガセット13は、その先端部13aの中
心線13cがツイストビーム11の中心線11cより間
隔Aだけ下方に位置するように配置され溶接されてい
る。
【0029】本実施例のようなツイストビーム式サスペ
ンションでは、旋回時等に働く横力をジョイント5で受
ける。しかしながら、横力が実際に働く力は4R,4L
の接地点であるため、構造上その接地点と左右の各ジョ
イント5を含む平面内にサスペンションのリンク部材
(ツイストビーム11、トレーリングアーム12)を配
置するのが最適である。また、リンク部材をこの平面内
に近づけるほど発生する応力は小さくなる。
【0030】但し、実際は製作上の制約から、リンク部
材は前記平面よりも上方に配置されているため、リンク
部材全体を前記平面に近づけることは不可能である。従
って、応力低減効果が大きいと思われるガセット13の
先端部13aをこの平面に近づけたものがこの実施例で
ある。この際、先端部13aを極端に下方へ位置させる
と、サスペンション特性に影響を及ぼすツイストビーム
の剪断中心線が大きく変化することになるため、図3の
ような位置となるように先端部13aの中心線13cを
配置する必要がある。
【0031】このようにして、ガセット13とツイスト
ビーム11との結合部(溶接部分とその周辺部)に発生
する応力を小さくすることができ、したがって、サスペ
ンションの耐久性が向上する。図4は本発明によるツイ
ストビーム式サスペンションを採用した場合の、ツイス
トビームサスペンションとその周辺部品との関係を示す
一実施形態を示す。
【0032】図4に示されるツイストビームサスペンシ
ョンは中間ビーム式リヤサスペンションで、(a)は側
面視図、(b)は背面視図である。ツイストビーム21
は、前端をアームブラケット27により車体フレームを
構成するクロスメンバ25及びサイドメンバ26に枢支
され、後端において車輪24を軸支するトレーリングア
ーム22の中間位置に連結されている。ツイストビーム
21は中央部で上方に湾曲されているが、この湾曲した
ツイスツビーム21の前方に、略同じ高さの位置にクロ
スメンバ25が位置するように配置されている。
【0033】ツイストビーム21と他の部品との配置関
係を上記のようにすることにより、前方からの飛石等に
対して、クロスメンバ25がツイストビーム21を保護
することとなり、ビームが損傷することを少なくするこ
とができる。したがって、サスペンションの耐久性が向
上させることができる。
【0034】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、ツイスト
ビーム式サスペンションにおけるツイストビームの上方
向の曲げ構造を、曲げモーメントが小さい車両の中心付
近で曲線形状とすることができ、かつ、曲率半径を大き
くすることができるようになり、その結果、ツイストビ
ームの剛性を向上することができる。
【0035】請求項2記載の発明によれば、大きな曲げ
モーメントが作用するツイストビームの両端部を直線形
状とすることにより、その直線部で補強部材を溶接する
ことが可能となり、溶接の質が向上し、剛性が向上する
と共に耐久性が向上する。請求項3記載の発明によれ
ば、ツイストビームの曲線形状の曲率半径を車両中心か
ら離れる程大きくし、車両中心から離れる程大きくなる
曲げモーメントに対して剛性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるツイストビーム式サスペンション
の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1の実施例の(a)平面図、(b)背面視図
及び(c)A−A断面図を示す図である。
【図3】本発明によるツイストビーム式サスペンション
の他の実施例を示す図である。
【図4】本発明によるツイストビーム式サスペンション
と他の部品との配置関係の一実施形態を示す図である。
(a)は側面視図、(b)は背面視図である。
【図5】従来のツイストビーム式サスペンションを示す
図である。
【図6】ツイストビームに作用する曲げモーメントの分
布図である。
【図7】図5のツイストビームの背面からみたスケルト
ンを示す図である。
【符号の説明】
1、11、21 ツイストビーム 2、12、22 トレーリングアーム 3、13、ガセット 4、24 車輪 5 ジョイント 6 圧縮スプリング 7 ショックアブソーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三戸 利泰 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小宮 達三 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大庭 正晴 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前端にて車体に枢支され後端にて車輪を
    回転可能に支持する一対のトレーリングアームと、実質
    的に車両横方向に延在し、前記トレーリングアームに連
    結されるツイストビームとを有するツイストビーム式サ
    スペンションにおいて、 前記ツイストビームは、中央部分を上方に凸とする1つ
    の曲線形状部を有することを特徴とするツイストビーム
    式サスペンション。
  2. 【請求項2】 前端にて車体に枢支され後端にて車輪を
    回転可能に支持する一対のトレーリングアームと、実質
    的に車両横方向に延在し、前記トレーリングアームに連
    結されると共に両端に補強部材を備えるツイストビーム
    とを有するツイストビーム式サスペンションにおいて、 前記ツイストビームは、中央部分を上方に凸とする1つ
    の曲線形状部を有し、その両端部に前記中央部分に繋が
    る直線形状部を有することを特徴とするツイストビーム
    式サスペンション。
  3. 【請求項3】 曲線形状部の曲率半径を、両端に向かう
    に従って大きくしたことを特徴とする請求項1または請
    求項2記載のツイストビーム式サスペンション。
JP26430195A 1995-03-24 1995-10-12 ツイストビーム式サスペンション Expired - Fee Related JP3546564B2 (ja)

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