JP3604889B2

JP3604889B2 - スタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンション

Info

Publication number: JP3604889B2
Application number: JP34920497A
Authority: JP
Inventors: 耕佐藤; 尚史谷口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: JPH11180124A

Description

【０００１】
【技術分野】
本願発明は、自動車のリヤサスペンションとして用いられるスタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、この種のトレーリングアーム式サスペンションの一例として、特開平８−２１６６３９号公報に所載のものを先に提案している。この従来のものは、本願の図７および図８に示すように、車輪取付け用のスピンドル軸１１を後端部に備えた左右一対のトレーリングアーム１ｅ，１ｅに、車幅方向に延びるトーションビーム２ｅの長手方向両端部を連結したものである。上記トレーリングアーム１ｅ，１ｅの前部には、車体への取付け用のブッシュ１０，１０が溶接されており、これらブッシュ１０，１０の支持点を中心として、上記各トレーリングアーム１ｅが車両高さ方向に揺動可能である。上記トーションビーム２ｅは、車両前方側が開口した断面略Ｖ字状または断面略Ｕ字状であり、スタビライザ８は、このトレーリングアーム２ｅの内部に配されて、各トレーリングアーム１ｅを車幅方向に貫通している。上記スタビライザ８は、丸棒状の部材の両端部をプレス加工して形成されたものであり、その端部８０は、たとえば本願の図９に示すように、水平方向の横幅ｂが車両高さ方向の縦幅ｈよりも大きい横長の矩形断面形状に押し潰されており、この端部８０が各トレーリングアーム１ｅにボルト止めされている。
【０００３】
上記構成のトレーリングアーム式サスペンションでは、左右一対のトレーリングアーム１ｅ，１ｅに上下方向の段差を生じさせる入力があると、このトーションビーム２ｅの曲げ変形や捩じり変形によって、その入力を吸収緩和できる。また、その際にスタビライザ８は、上記入力に対する抵抗力を発揮するために、サスペンションのロール剛性が高まり、車両のローリングを抑制する機能を発揮する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトレーリングアーム式サスペンションでは、次に述べるように、未だ改善の余地があった。
【０００５】
第１に、上記従来のトレーリングアーム式サスペンションでは、スタビライザ８の支持端となる両端部８０，８０が横長な偏平状であるために、各トレーリングアーム１ｅへのボルト止め作業については容易化されるものの、上記スタビライザ８の固有振動数を大きくする上で不利を生じていた。すなわち、部材の固有振動数ωｎは、たとえば一端固定・他端自由の先端に質量ｍをもつ片もち梁では、ωｎ＝（ｋ／ｍ）^１／２である。ここで、ｋ＝３ＥＪ／Ｌ^３であり、Ｅは縦弾性係数、Ｊは梁の断面２次モーメント、Ｌは梁の長さであり、梁の断面形状が矩形の場合には、Ｊ＝ｂｈ^３／１２である。従来のスタビライザ８の端部８０は、その横幅ｂが大きい反面、縦幅ｈの数値が小さくなっている。このため、従来では、スタビライザ８の端部８０の断面２次モーメント、およびその剛性は比較的小さく、スタビライザ８が上下方向に振動する際の固有振動数が小さくなり易い傾向があった。その一方、スタビライザ８の固有振動数が小さい場合には、車両走行時にスタビライザ８が上下方向に大きな振幅で振動し易くなり、この振動がサスペンションの他の部材や車両各部に伝わることによって、車両の乗り心地が悪くなる不具合を招く。したがって、従来では、スタビライザ８の振動を少なくし、車両の乗り心地を向上させる点において、未だ改善の余地があった。
【０００６】
第２に、上記従来のトレーリングアーム式サスペンションでは、スタビライザ８がトーションビーム２ｅよりも前方の位置、より厳密には、トーションビーム２ｅの開口部分の内部に配されている。ところが、このような構成では、サスペンションへの負荷入力点である後輪の取付位置（スピンドル軸１１）からスタビライザ８が遠く離れた位置に存在することとなり、後輪の取付箇所からサスペンションに対して上下方向の負荷入力があっても、この入力負荷がスタビライザ８によって受けられる割合が少なくなってしまう。すなわち、スタビライザ８の取付点と後輪との間の距離が大きいと、上記入力負荷がトレーリングアーム１ｅ自体の変形やトーションビーム２ｅの変形によって吸収される可能性が高まってしまい、その分だけスタビライザ８の本来の機能が減じられることとなる。したがって、この点においても、従来では、改善の余地があった。
【０００７】
なお、実開昭５５−７１９０６号公報の第１図には、左右一対のトレーリングアームを繋ぐビームよりも車両後方にスタビライザを配した構造が記載されている。したがって、同公報に記載の構造では、スタビライザの支持点を後輪に近づけることによってスタビライザの本来の機能を高めることは可能である。ところが、同公報に記載の構造では、スタビライザの長手方向中間部をビームに支持させている。したがって、上記図７および図８に示したサスペンションのように、スタビライザの両端部のみをトレーリングアームに連結させて、その長手方向中間部についてはビームなどに固定させることなく、スタビライザの全長域のバネ性を利用して車両のローリングを少なくしようとする場合には、上記実開昭５５−７１９０６号公報に記載の手段を適用することはできない。また、同公報に記載の構造では、スタビライザの両端部とトレーリングアームとの連結点の構成は不明瞭であり、いずれにもしても、図７ないし図９を参照して先に述べた点については、未だ改善の余地があった。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、簡易な手段によって、スタビライザを上下方向に振動し難くし、またスタビライザが本来の機能を効率良く発揮できるようにして、車両の乗り心地の向上を図ることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本願発明は、車幅方向に間隔を隔てて配されて車体に対する前端部の取付け点を中心として車両高さ方向に揺動可能な左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて上記一対のトレーリングアームどうしを互いに連結するトーションビームと、上記一対のトレーリングアームのそれぞれに両端部が連結されたバー状のスタビライザとを具備しており、かつ上記一対のトレーリングアームには、上記トーションビームよりも車両後方において後輪を支持する後輪支持手段が設けられている、スタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンションであって、上記スタビライザの両端部と上記一対のトレーリングアームとの連結位置は、上記トーションビームよりも車両後方に配されているとともに、上記スタビライザの両端部は、水平方向の横幅よりも車両高さ方向の縦幅の方が大きな縦長の断面形状に形成されており、上記各トレーリングアームは、アッパ部材とロア部材とが接合され、かつこれらアッパ部材とロア部材とのそれぞれの外周縁に形成されたフランジ部が重ね合わされた構造を有しており、上記フランジ部が重ね合わされた部分には、この部分に重ね合わされて固定される車両前後方向に延びた第１板部と、この第１板部の一端から車両高さ方向に屈曲して車両前後方向に延びた第２板部とを有するブラケットが取付けられ、このブラケットの第２板部に上記スタビライザの端部が重ね合わされて固定連結されていることを特徴としている。
【００１１】
本願発明においては、一対のトレーリングアームのそれぞれに連結されるスタビライザの両端部を、水平方向の横幅よりも車両高さ方向の縦幅の方が大きな縦長の断面形状に形成しているために、従来のスタビライザの両端部を横長の断面形状にしていた場合と比較すると、スタビライザの車両高さ方向の負荷に対する両端部の強度、すなわち両端部の断面２次モーメントや剛性が高まる。このため、スタビライザ全体の固有振動数を大きくすることができる。したがって、車両走行時において、スタビライザが大きな振幅で車両高さ方向に振動し易くなることを解消することができ、従来よりも車両の乗り心地を良好にすることができるという効果が得られる。
【００１２】
また、本願発明では、たとえばスタビライザを丸棒部材から作製する場合に、この丸棒部材の両端部を押し潰す方向を、従来の方向と相違させるだけでよい。したがって、本願発明では、スタビライザの製造作業が従来よりも煩雑になるといった不具合もなく、その製造コストを安価にすることができる。さらに、本願発明では、スタビライザの両端部と各トレーリングアームとの連結位置は、トーションビームよりも車両後方であり、スタビライザの両端部はトーションビームよりも後輪の近くにあるために、後輪から入力する負荷はスタビライザによって効率良く受けることができ、スタビライザの本来の機能を効率良く発揮させることができる。より具体的には、ロール剛性を従来よりも高めて車両のローリングを従来よりも少なくすることができるとともに、車両のコーナリング時に発生するロールステアの抑制効果などが得られることとなる。
【００１４】
さらに、本願発明によれば、各トレーリングアームに取付けられているブラケットの第２板部は、車両高さ方向、すなわち上下方向に延びた部分であるから、いわゆる縦長の断面形状に形成されているスタビライザの端部を上記第２板部に沿わせてボルト止めするなど、上記スタビライザの取付けが適切に行える。また、上記ブラケットの第１板部は、各トレーリングアームを構成するアッパ部材とロア部材とのそれぞれのフランジ部に重ねられて固定されているために、これらフランジ部と第１板部とが互いに重なり合うことによって、この部分の剛性が高められることとなる。したがって、スタビライザの端部の支持強度を高める上でも好都合となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本願発明に係るスタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンションの一例を示す一部省略平面図である。図２は、図１に示すサスペンションの要部斜視図である。図３は、図１に示すサスペンションの要部分解斜視図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ断面図である。図６は、図１に示すサスペンションのスタビライザの取付部分の分解斜視図である。なお、これらの図において矢印Ｆｒは車両前方を示し、矢印ｗは車幅方向を示し、矢印Ｕｐは車幅方向を示す。
【００１７】
図１において、本実施形態のトレーリングアーム式サスペンションは、左右一対のトレーリングアーム１，１、トーションビーム２、スタビライザ３、およびこのスタビライザ３を支持する左右２つのブラケット４，４を具備して構成されている。
【００１８】
上記トレーリングアーム１，１のそれぞれは車両前後方向に延びており、車幅方向に一定間隔を隔てて互いに対向して配置されている。上記各トレーリングアーム１の前端部には、このトレーリングアーム１を車体フレーム（図示略）に取付けるためのブッシュ１０が設けられており、このブッシュ１０の取付中心Ｃを中心としてトレーリングアーム１の全体が車両高さ方向（上下方向）に揺動可能となっている。また、各トレーリングアーム１の後端部には、車輪を取付けるためのスピンドル軸１１が突設されている他、サススプリングを取付けるための取付座部１２なども適宜設けられている。
【００１９】
図２および図３によく表れているように、上記各トレーリングアーム１は、上下２分割状のアッパ部材１ａとロア部材１ｂとが接合して構成されたいわゆるモナカ状の中空形状となっている。これらアッパ部材１ａとロア部材１ｂとは、金属板をプレス加工（深絞り加工）することによって形成されたものであり、アッパ部材１ａの下部周縁とロア部材１ｂの上部周縁に設けられたフランジ部１３ａ，１３ｂは互いに重ねられて溶接されている。
【００２０】
図３および図４によく表れているように、上記トーションビーム２は、車両前方側に開口した開口部２０を形成する傾斜状の上片部２１ａと下片部２１ｂとを備えた断面略Ｖ字状または断面略Ｕ字状であり、たとえば一定厚みの金属板を屈曲または湾曲加工して形成されたものである。このトーションビーム２は、車幅方向に延びており、その長手方向両端部は、図１ないし図３に示すように、各トレーリングアーム１の車幅方向内方を向く内側面部に設けられた第１の開口部１４内に挿入されている。また、上記トーションビーム２の長手方向両端部の先端は、上記第１の開口部１４よりもさらに車幅方向外方に延びており、各トレーリングアーム１の車幅方向外方を向く外側面部に設けられた第２の開口部１５内にも挿入している。その結果、上記トーションビーム２は、その長手方向両端部が上記各トレーリングアーム１の車幅方向に貫通した状態となっている。上記第１の開口部１４の周縁および第２の開口部１５の周縁のそれぞれとトーションビーム２の外面には、溶接Ｗａ，Ｗｂが施されており、これにより各トレーリングアーム１とトーションビーム２との連結固定が図られている。
【００２１】
なお、図３によく表れているように、上記各トレーリングアーム１に設けられた第１の開口部１４は、トレーリングアーム１のアッパ部材１ａとロア部材１ｂとにフランジ１３ａ，１３ｂなどを設けることなく、上記アッパ部材１ａとロア部材１ｂとの両者によってその周縁をかたちどることによって形成された開口部である。この第１の開口部１４は、この開口部１４内にトーションビーム２の端部を差し込んだときにこのトーションビーム２よりも車両前方の部分が開口するように、トレーリングアーム１の長手方向略中央部からブッシュ１０の近傍に至る比較的広い領域にわたって形成されている。このように、トーションビーム２の挿入位置の前方側を開口させれば、トレーリングアーム１に比較的大きな捩じり変形を生じさせることができ、トーションビーム２の変形のみらず、トレーリングアーム１の変形によってもサスペンションへの入力負荷の吸収を図ることが可能となる。また、上記第１の開口部１４の周縁の先端部には、その先端部を上記第１の開口部１４の外方方向へ屈曲することによって形成された起立状のフランジ板部１９ａ，１９ｂが設けられている。これらのフランジ板部１９ａ，１９ｂは、上記第１の開口部１４の周縁の強度、とくに応力集中が生じ易い上記溶接Ｗａの溶接終端９０付近の強度を高めたり、あるいは上記第１の開口部１４の開口寸法を高精度に仕上げることを容易にするのに役立つ。
【００２２】
また、図２によく表れているように、上記第２の開口部１５は、上記第１の開口部１４とは異なり、アッパ部材１ａのフランジ１３ａの一部を上方に湾曲させるとともに、下側のフランジ１３ｂの一部を下方に湾曲させることによって、これら両フランジ１３ａ，１３ｂによって外周が囲まれた形態の開口部として形成した部分である。上記第２の開口部１５をフランジ１３ａ，１３ｂによって囲んだ形状とすれば、この第２の開口部１５の周縁の剛性を高めるのに有利となる。上記トーションビーム２は、上記第１の開口部１４に挿入する部分の幅Ｓ１よりも第２の開口部１５に挿入する部分の幅Ｓ２の方が小さく形成されており、第２の開口部１５をできる限り小さくして、トレーリングアーム１の強度低下をなるべく招かないように配慮されている。
【００２３】
上記スタビライザ３は、図１によく表れているように、一定寸法を有する金属製のバー状の部材を平面視略コ字状に屈曲または湾曲して形成されたものであり、車幅方向に延びる直線状の中間部３ａと、この中間部３ａの両端から屈曲して車両後方に向けて延びる屈曲部３ｂ，３ｂとを具備している。このスタビライザ３の材料としては、たとえば丸棒部材が用いられている。したがって、このスタビライザ３の各所は、基本的には断面円形状であるが、このスタビライザ３の屈曲部３ｂ，３ｂの長手方向の両端部３０，３０についてはプレス加工が施されており、この部分の断面形状は縦長な略矩形状とされている。すなわち、図６によく表れているように、このスタビライザ３の端部３０は、その水平方向の横幅ｂよりも車両高さ方向の縦幅ｈの方がかなり大きな縦長の略矩形状断面形状となっている。
【００２４】
上記各ブラケット４は、適当な肉厚の金属製プレートを断面略Ｌ字状に折り曲げるなどして形成されたものであり、第１板部４１とこの第１板部４１の一端から第１板部４１と直交する方向に屈曲した第２板部４２とを具備している。図５によく表れているように、上記第１板部４１は、略水平状の姿勢に設定されてから各トレーリングアーム１の２つのフランジ部１３ａ，１３ｂに重ねられた上で、その部分にボルト止めされている。より具体的には、上記フランジ部１３ａ，１３ｂと上記第１板部４１とにはボルト５ａが挿通するボルト挿通孔５０，４３が適宜数設けられており、上記ボルト５ａとこれに螺合するナット５ｂとの締付けによって、上記ブラケット４が上記フランジ部１３，１３ｂに固定して取付けられている。これにより、上記ブラケット４の第２板部４２は、上記第１板部４１から車両高さ方向に一定寸法だけ延びた姿勢となっており、この第２板部４２の側面部に上記スタビライザ３の端部３０がボルト止めされている。より具体的には、スタビライザ３の端部３０と上記第２板部４２とにはボルト５ｃが挿通するボルト挿通孔３１，４４が適宜数設けられており、上記ボルト５ｃとこれに螺合するナット５ｃとの締付けによって、上記スタビライザ３の端部が上記ブラケット４の第２板部４２に固定して取付けられている。
【００２５】
図１によく表れているように、上記スタビライザ３は、その全体がトーションビーム２よりも車両後方に位置するように配されており、その両端部３０，３０のトレーリングアーム１，１に対する連結位置Ａ，Ａも、上記トーションビーム２よりも車両後方とされ、車両前後方向においてスピンドル軸１１の取付け位置と略同等な位置に配されている。
【００２６】
次に、上記構成のトレーリングアーム式サスペンションの作用について説明する。
【００２７】
まず、上記トレーリングアーム式サスペンションでは、スタビライザ３の両端部３０，３０が縦長な略矩形状断面に形成されており、その縦幅ｈの値が大きい。その一方、断面矩形状の部材の断面２次モーメントの値Ｊ（Ｊ＝ｂｈ^３／１２）は、縦幅ｈの３乗に比例するために、この縦幅ｈを大きくすることによって、断面２次モーメントの値を非常に大きくすることができる。したがって、上記スタビライザ３の支持点となる両端部３０，３０の断面２次モーメントＪを大きくし、その剛性を高めることができる分だけ、スタビライザ３全体の固有振動数を大きくすることができる。その結果、車両の走行時において、路面の凹凸変化などに即座に反応してスタビライザ３が上下方向に大きな振幅で振動することが抑制され、車両全体の振動を少なくすることができることとなる。上記スタビライザ３の中間部３ａは、トーションビーム２に支持されておらず、このスタビライザ３の全長域のバネ性を利用してスタビライザ本来の機能を充分に発揮させることが可能であるが、このように中間部３ａを支持しない構造とすれば、本来的にスタビライザ３の振動が起こり易くなるものの、本実施形態では、上述したようにスタビライザ３の振動を適切に抑制することが可能となる。
【００２８】
また、上記トレーリングアーム式サスペンションでは、上記一対のトレーリングアーム１，１に上下方向の段差を生じさせる負荷入力があったときには、この入力負荷をスタビライザ３で効率良く受けることができ、このスタビライザ３の抵抗力によって車両のロールを抑制することができる。すなわち、サスペンションへの負荷入力は、後輪からこの後輪を支持するスピンドル軸１１に入力するが、上記スタビライザ３の両端部３０，３０はこのスピンドル軸１１に近い位置に設けられているために、その負荷入力についてはスタビライザ３によって効率良く受けることができる。さらに詳しくは、上記スタビライザ３は、このスタビライザ３よりも車両前方に位置するトーションビーム２が大きく変形してから作用するのではなく、上記入力負荷を上記トーションビーム２や各トレーリングアーム１の各部の変形に先立つかたちでスタビライザ３に受けさせることが可能となる。したがって、上記スタビライザ３の機能により、車両のロール剛性を高め、車両旋回時に後輪がいわゆるトーアウトなる角度を小さくしてオーバステアの原因となるロールステアを少なくする上で、好ましいものとなる。さらには、上記スタビライザ３の両端部３０，３０は、後輪に近い位置に連結されているために、このスタビライザ３が左右一対の後輪間を車幅方向に突っ張り、それらの間の距離を一定寸法に規制する機能をも発揮することとなる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、スタビライザ３の両端部３０，３０を支持する各ブラケット４の第１板部４１を、各トレーリングアーム１のフランジ部１３ａ，１３ｂに重ね合わせてこれらを一体的にボルト止めしているために、このブラケット４の取付部分の強度を効率良く高めることができる。
【００３０】
また、本願発明では、要は、スタビライザの端部の断面形状は、水平方向の横幅よりも車両高さ方向の縦幅の方が大きな断面形状であればよく、その横幅と縦幅との具体的な寸法比率なども限定されない。
【００３１】
その他、本願発明に係るトレーリングアーム式サスペンションの各部の具体的な構成は、上記実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。たとえば、上記実施形態では、トレーリングアームに第１の開口部と第２の開口部とを設けて、トーションビームをそれらの開口部に一連に挿通しているが、本願発明はこれとは異なり、トレーリングアームの車幅方向内方を向く内側面部にのみ開口部を形成して、この開口部にのみトーションビームが挿入して接合された構造のサスペンション構造としてもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るトレーリングアーム式サスペンションの一例を示す一部省略平面図である。
【図２】図１に示すサスペンションの要部斜視図である。
【図３】図１に示すサスペンションの要部分解斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図１に示すサスペンションのスタビライザの取付部分の分解斜視図である。
【図７】従来のトレーリングアーム式サスペンションの一例を示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】従来のスタビライザの一例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１トレーリングアーム
１ａアッパ部材（トレーリングアームの）
１ｂロア部材（トレーリングアームの）
２トーションビーム
３スタビライザ
４ブラケット
１１スピンドル軸（後輪支持手段）
３０端部（スタビライザの）
４１第１板部（ブラケットの）
４２第２板部（ブラケットの）
ｂ横幅（スタビライザの端部の）
ｈ縦幅（スタビライザの端部の）

Claims

車幅方向に間隔を隔てて配されて車体に対する前端部の取付け点を中心として車両高さ方向に揺動可能な左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて上記一対のトレーリングアームどうしを互いに連結するトーションビームと、上記一対のトレーリングアームのそれぞれに両端部が連結されたバー状のスタビライザとを具備しており、かつ上記一対のトレーリングアームには、上記トーションビームよりも車両後方において後輪を支持する後輪支持手段が設けられている、スタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンションであって、
上記スタビライザの両端部と上記一対のトレーリングアームとの連結位置は、上記トーションビームよりも車両後方に配されているとともに、
上記スタビライザの両端部は、水平方向の横幅よりも車両高さ方向の縦幅の方が大きな縦長の断面形状に形成されており、
上記各トレーリングアームは、アッパ部材とロア部材とが接合され、かつこれらアッパ部材とロア部材とのそれぞれの外周縁に形成されたフランジ部が重ね合わされた構造を有しており、
上記フランジ部が重ね合わされた部分には、この部分に重ね合わされて固定される車両前後方向に延びた第１板部と、この第１板部の一端から車両高さ方向に屈曲して車両前後方向に延びた第２板部とを有するブラケットが取付けられ、このブラケットの第２板部に上記スタビライザの端部が重ね合わされて固定連結されていることを特徴とする、スタビライザを備えたトレーリングアーム式サスペンション。