JP6397487B2 - 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、概して車両の前後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、トーションビームの両端部をトレーリングアームに溶接している。

トーションビームの両端に接合されるトレーリングアームは各々アッパー部材とロア部材を有する。アッパー部材とロア部材によって中空構造が形成され、アッパー部材がトーションビームと連続して形成される（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箇所とタイヤ連結箇所が設けられるのに対し、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への接続箇所においては剛性が急激に変わってしまう傾向があり、その部分への強度対策が必要になる。

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。当該サスペンションは、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部材とを備えて形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。上記サスペンションは、トーションビームがねじられた際の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を調整する２種類以上の剛性調整部を位置をずらして配置している。２種類以上の前記剛性調整部の一つは、第２部材においてトーションビームと接続するビーム接続部によって構成される。ビーム接続部は、第２部材が第１部材と当接する当接箇所からトーションビームのＵ字状断面の底部にかけて伸延する伸延部を２以上有する。伸延部は、トーションビームの軸線をまたいで伸延部の長さを異ならせて構成される。

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、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の変化を調整する２種類以上の剛性調整部を位置をずらして配置している。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の剛性の変化を段階的に変化させることができ、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の急激な変化を防止することができる。

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（Ｂ）の３−３線に沿う断面図である。 図４（Ａ）〜図４（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、底面図、側面図である。 図５（Ａ）〜図５（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。 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７（Ａ）、図７（Ｂ）は本発明の変形例に係るトーションビーム式サスペンションを示す斜視図である。

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（Ｂ）の３−３線に沿う断面図、図４（Ａ）〜図４（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、底面図、側面図である。図５（Ａ）〜図５（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、図６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などとして用いられる。サスペンション１００は図１並びに図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アッパー部材１０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、を有する。

アッパー部材１０は、図４（Ｂ）などに示すように、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４（Ｂ）などに示すように、機能的に車体接続部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。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てテーラードブランクとして構成している。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（トーションビーム全体として）の剛性が調整される。なお、テーラードブランクの構成としては、板厚の違い以外にも複数の板材の間で材料を異ならせたり、板厚や材料が同じでも複数の板材から部品を構成したような場合も含む。

アッパー部材１０は、図４（Ａ）に示すように、プレス成形によって断面がＵ字状に形成され、Ｕ字状に形成されることによって開口を備えている。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から左右方向における内方に向うに従って（後述する線L1、L3から線L2にかけて）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変化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。断面形状変化箇所１８は剛性調整部に相当する。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との接続部の断面の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（トーションビーム全体として）の剛性の変化が調整される。また、トレーリングアーム構成部材１１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５（Ａ）から図５（Ｄ）に示すように、アッパー接続部２１とビーム接続部２２とを有する。図６の線L1は、タイヤ側からトーションビーム３０の軸線L2にかけての線、線L３は車体側からトーションビーム１６の軸線Ｌ２にかけての線である。アッパー接続部２１はアッパー部材１０の中でもトレーリングアーム構成部材１１と外周縁部において接続する部分であり、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。

ビーム接続部２２は、トーションビーム１６と接続する近傍の形状である。ビーム接続部２２は、図５（Ａ）に示すように、傾斜部２３と、伸延部２４、２５と、を有する。トーションビーム１６は、後述のように断面がＵ字状に形成されている。ビーム接続部２２は、トーションビーム１６とトレーリングアーム５０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から車両内方に伸延する。伸延部２４、２５は剛性調整部に相当する。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。伸延部２４は、車両搭載時に前側（車体側）に配置され、伸延部２５は後側（タイヤ側）に配置される。伸延部２５は、図６に示すように、伸延部２４に比べて車両左右方向の内方に伸延して形成されている。別の言い方をすれば、伸延部２４、２５はトーションビーム１６の軸線を中心にして剛性を非対称となるように構成している。または、伸延部２４、２５はタイヤの軸中心からの距離が近い部位の剛性を高くするように構成している。本実施形態では伸延部２５の方が伸延部２４よりもタイヤの軸中心からの距離が近くなっている。サスペンションへの入力はタイヤから入り、その入力によってトーションビームがねじられる。そのため、トレーリングアーム５０からトーションビーム１６との接続部に形成される伸延部２４、２５は、タイヤの軸中心からの距離が近い側の伸延部と遠い側の伸延部の伸びる量を調整することによって剛性の調整を適切に行うことができる。本実施形態ではタイヤ入力点に近い伸延部２５を伸延部２４よりも車両内方に伸延させることによってトレーリングアーム５０とトーションビーム１６との接続部の剛性を効率的に調整することができる。

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５０に接合される。

スプリングシート１７は、タイヤからの入力を吸収するスプリングを取付ける固定端部である。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、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、タイヤからの入力によってトーションビームがねじられた際に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、図６に示すように、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（トーションビーム全体として）の剛性を調整する２種類以上の剛性調整部１５、１８、２４、２５を車両搭載時の略左右方向に位置を変えてずらすように構成している。そのため、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を段階的に変化させることができ、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、剛性調整部は、ロア部材２０においてトーションビーム１６と接続するビーム接続部２２を構成する伸延部２４，２５によって構成するように構成している。そのため、ロア部材２０におけるビーム接続部２２の当接位置によって、アッパー部材１０におけ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の接続部の形状とは別個に当該接続部近傍の剛性を調整することができる。

また、剛性調整部を構成する伸延部２４、２５はタイヤの軸中心からの距離が近い伸延部２５の方を伸延部２４よりも車両方向内方に伸延させることによってタイヤの軸中心からの距離が近い部位の剛性を強くするように構成している。そのため、サスペンションの変形を効率的に抑制して応力集中などを防止または抑制することができる。

また、伸延部２４，２５は、トーションビーム１６の軸線を中心にした剛性を非対称となるように構成している。これにより、トーションビーム１６の軸線を中心にした剛性を伸延部２４，２５の形状などによって調整できる。そのため、トーションビーム式サスペンション１００全体の重量や材料費を抑制しながら、トーションビーム１６の軸線を中心にした剛性の調整を効率的に行える。

また、伸延部２４、２５は、トーションビーム１６の軸線をまたいで伸延部２４と伸延部２５の長さを異ならせているため、車体側よりもタイヤ側の剛性を強くすることができ、タイヤからの入力を効率的に抑制して応力集中などを防止することができる。

また、アッパー部材１０を構成す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とスプリングシート１７とは厚さなどの異なる複数種類の板材を接合するテーラードブランクによって構成され、板材の厚さが変化するビーム接続部１５を剛性を調整したい箇所にすることによって、応力集中などの現象を効率的に防止または低減することができる。

また、アッパー部材１０におけるトレーリングアーム構成部材１１からトーションビーム１６にかけては断面形状を連続的に変化させることによって剛性調整部を構成するようにしている。そのため、トレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけての断面の形状を連続的に変化させることによっても剛性の急激な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。

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。

剛性調整部は、伸延部２４、２５やトレーリングアーム５０の線Ｌ１、Ｌ３からトーションビーム１６にかけての断面形状の変化及びテーラードブランクにおける板厚の変化部位によって構成すると記載したが、これに限定されない。例えば、テーラードブランクにおいてトレーリングアーム構成部材１１からトーションビーム１６にかけての板厚を複数段階変化させることも本願における２種類以上の剛性調整部に含まれる。また、トーションビーム１６の内部にはトーションビーム１６のねじり剛性を向上させる中実または中空の棒状部材（ロールバーなどとも呼ばれる）を配置してもよい。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）は本発明の変形例に係るトーションビーム式サスペンションを示す斜視図である。ロア部材２０は、平面状のアッパー接続部２１とアッパー接続部２１からトーションビーム１６の底部に向って傾斜部２３が傾斜する実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にもサスペンション１００ａにおいてロア部材２０ａは、アッパー接続部とビーム接続部とが明確に区別されておらず、車体接続部１２とタイヤ接続部１３からトーションビーム１６に向って傾斜する傾斜部２３ａが形成され、そこからさらに伸延部２４ａ、２５ａが車両左右方向における内方に伸延して形成されている。このように構成することによってもトレーリングアーム５０からトーションビーム１６にかけてロア部材２０ａによって剛性調整部を構成することができる。

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 （アッパー部材の）ビーム接続部（剛性調整部）、
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（剛性調整部）、
２０ ロア部材（第２部材）、
２１ アッパー接続部（当接箇所）、
２２ （ロア部材の）ビーム接続部、
２３ 傾斜部、
２４、２５ 伸延部（剛性調整部）、
３０ カラー、
４０ スピンドル、
５０ トレーリングアーム、
Ｌ１ タイヤ側からトーションビームの軸線にかけての線、
Ｌ２ トーションビームの軸線、
Ｌ３ 車体側からトーションビームの軸線にかけての線。

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部材とを備えて形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、
   前記トーションビームがねじられた際の前記トレーリングアームから前記トーションビームにかけての剛性を調整する２種類以上の剛性調整部を位置をずらして配置し、
   ２種類以上の前記剛性調整部の一つは、前記第２部材において前記トーションビームと接続するビーム接続部によって構成され、
   前記ビーム接続部は、前記第２部材が前記第１部材と当接する当接箇所から前記トーションビームのＵ字状断面の底部にかけて伸延する伸延部を２以上有し、
   前記伸延部は、前記トーションビームの軸線をまたいで前記伸延部の長さを異ならせて構成されるトーションビーム式サスペンション。
2. 前記伸延部は、タイヤの軸中心からの距離が近い部位の剛性を高くするように配置される請求項１に記載のトーションビーム式サスペンション。
3. 前記伸延部は、前記トーションビームの軸線を中心にして、剛性が異なるように配置される請求項１又は２に記載のトーションビーム式サスペンション。
4. 前記第１部材は２以上の板材によって構成したテーラードブランク工法で形成され、
   ２種類以上の前記剛性調整部の一つは、前記第１部材において前記板材の切り替わる部位によって構成される請求項１〜３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. ２種類以上の前記剛性調整部の一つは、前記第１部材における前記構成部材から前記トーションビームにかけての軸方向に交差する断面の形状を連続的に変化させることによって構成する請求項１〜４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。