WO2014147827A1 - トーションビーム式サスペンション装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a torsion beam type suspension device used for, for example, a rear suspension of an automobile, and more particularly to a torsion beam structure.
  • This suspension device is, for example, a structure in which the trailing arms that support the left and right wheels are connected by a torsion beam.
  • the torsion beam for example, the cylindrical body is crushed inward and the cross section is substantially V-shaped or U-shaped Those having such a structure are known.
  • the torsion beam having this structure, the torsion beam is twisted, and the substantially V-shaped or U-shaped outer wall and the inner side surface of the inner wall are rubbed with each other, causing a problem that abnormal noise is generated.
  • this torsion beam has a substantially V-shaped or U-shaped cross section, there is a problem in that it is difficult to make a mechanism for suppressing the generation of abnormal noise in terms of technology and cost.
  • torsion beam disclosed in Patent Document 1 as a mechanism provided with a mechanism for suppressing the generation of abnormal noise while having a substantially V-shaped or substantially U-shaped cross section.
  • the torsion beam has a burr formed on the inner side surface of the outer wall, and the outer wall and the inner wall are fixed by biting the burr into the inner side surface of the inner wall.
  • the outer wall and the inner wall are not securely fixed, abnormal noise cannot be sufficiently suppressed.
  • burr wear due to use is inevitable, and there remains a problem in terms of durability.
  • the present invention provides a torsion beam suspension device including a torsion beam that can easily form a mechanism for suppressing the generation of abnormal noise due to torsion while maintaining the effect of a conventional torsion beam. With the goal.
  • a torsion beam suspension device is a torsion beam suspension device including a trailing arm that rotatably supports left and right wheels, and a torsion beam having the trailing arm attached to both ends.
  • the torsion beam is made of a hollow material in which a cylindrical body is crushed inward, and has a substantially V-shaped or U-shaped cross section with a flat top.
  • a torsion beam suspension device including a torsion beam that can easily form a mechanism for suppressing the generation of abnormal noise due to twisting.
  • FIG. 1 is a perspective view of a torsion beam suspension device according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the torsion beam of the torsion beam type suspension apparatus. It is a top view of the torsion beam of the torsion beam type suspension device. It is sectional drawing of the torsion beam of the other torsion beam type suspension apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a top view of the torsion beam of the torsion beam type suspension device. It is sectional drawing of the torsion beam of the other torsion beam type suspension apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a top view of the torsion beam of the torsion beam type suspension device.
  • torsion apparatus torsion beam suspension apparatus
  • FIG. 1 is a perspective view of the suspension device according to the embodiment.
  • the suspension device according to the embodiment is a rear suspension used in a front-wheel drive type automobile, and trailing arms 120A and 120B that support the left and right wheels 130A and 130B, and the trailing arms 120A and 120B are provided at both ends.
  • An attached torsion beam 110 is provided.
  • the trailing arms 120A and 120B are formed in a substantially crescent shape in plan view that is curved outward of the vehicle.
  • Wheel supports 131A and 131B provided at the centers of the wheels 130A and 130B are rotatably attached to the rear ends of the trailing arms 120A and 120B.
  • bracket attachment portions 121A and 121B for attaching the suspension device to the vehicle body via brackets are formed at the front ends of the trailing arms 120A and 120B.
  • shock absorbers 140A and 140B and coil springs 150A and 150B are assembled behind the trailing arms 120A and 120B. These trailing arms 120A and 120B are connected to the torsion beam 110 by welding or the like at the inner central portion.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the torsion beam 110 in the AA ′ direction shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view of the torsion beam 110.
  • the torsion beam 110 is formed by crushing a cylindrical tube on the inside, and has a double structure with a cross-sectional shape that is substantially V-shaped or U-shaped. Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 2A, the top of the substantially V-shaped or U-shaped head is flattened. In the double structure, a portion appearing outside the substantially V or U shape is called an “outer wall”, and a portion appearing inside is called an “inner wall”. In addition, the top of the outer wall is referred to as an “outer apex” and the top of the inner wall is referred to as an “inner apex”. That is, in this case, it can be said that the torsion beam 110 has a double structure including the outer wall 111 and the inner wall 113 and has a flat outer apex 112 and inner apex 114.
  • the torsion beam 110 is formed with a plurality of joint portions 115 that join the outer wall 111 and the inner wall 113 at the outer top portion 112 and the inner top portion 114.
  • the junction part 115 is formed in two places in the case of FIG. 1, any number can be formed in consideration of the performance and cost aspects of the required torsion beam.
  • the outer wall 111 can be fixed to the inner wall 113 by forming the joint 115 at the top of the head.
  • the friction between the inner side surfaces of the outer wall 111 and the inner wall 113 is reduced, and the noise generated therewith is reduced. can do.
  • the joint portion 113 having various structures can be formed relatively easily.
  • the joint 113 shown in FIGS. 2A and 2B is formed by laser welding. Specifically, from the outer wall 111 side, a laser beam is radiated at a pin point to the top of the head to melt at least the inner surface of the outer wall 111 and the inner wall 113 to form the welded portion 116, thereby The wall 111 is fused to the inner wall 113.
  • a structure in which a continuous through hole is formed in the outer top portion and the inner top portion and then a rivet inserted through the through hole is caulked can be considered.
  • the airtightness of the torsion beam 110 is not impaired, so that the durability of the suspension device is not impaired.
  • the suspension can suppress the generation of noise due to torsion beam torsion by securing the outer wall to the inner wall, and can also ensure the airtightness of the torsion beam.
  • the suspension can suppress the generation of noise due to torsion beam torsion by securing the outer wall to the inner wall, and can also ensure the airtightness of the torsion beam.
  • suspension devices that can obtain the same effects as the suspension devices shown in FIGS. 1, 2A and 2B are listed.
  • the examples described below are the same as the suspension apparatus shown in FIGS. 1, 2A, and 2B except for the structure of the torsion beam joint, and here, the structure of the joint is mainly described here. To do.
  • 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view of the torsion beam 210 according to the embodiment of the present invention. Similar to the joint 115 of the torsion beam 110, the joint 215 of the torsion beam 210 is also formed by laser welding. However, in the case of the torsion beam 210, the outer top 212 and the inner top 214 are irradiated with a laser beam in a circular shape. Thereby, the welding part 216 can be formed circularly.
  • the area of the welded portion 216 is larger than that of the torsion beam 110. That is, since the bonding force of the outer wall 211 to the inner wall 213 is higher, the outer wall 211 can be less likely to peel off due to shear stress or the like than the torsion beam 110.
  • the joint 315 of the torsion beam 310 is formed using arc welding. Specifically, first, a through hole 316 is formed in the outer top portion 312. If the filler material 317 is welded by arc welding to the inner surface of the through hole 316 and the inner surface of the inner top portion 314 of the inner wall 313 from the through hole 316, the joint portion 315 can be formed.
  • the hermeticity of the torsion beam 310 can be ensured by welding the filler material 317 without any gap.
  • 5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view of the torsion beam 410 according to the embodiment of the present invention.
  • the joint 415 of the torsion beam 410 is formed using press working.
  • the concave portions 416 and 417 are collectively formed on the outer top portion 412 and the inner top portion 414 by pressing. Accordingly, the concave portion 416 of the outer top portion 412 is fitted with the concave portion 417 of the inner top portion 414, so that the outer wall 411 can be fixed to the inner side wall 412.
  • 6A and 6B are a sectional view and a plan view of the torsion beam 510 according to the embodiment of the present invention.
  • the joint 515 of the torsion beam 510 is formed by flow drilling.
  • the through holes 516 are collectively formed on the outer top 512 and the inner top 514 by a flow drill. Since the flow drill rotates at high speed, the inner surface of the through hole 516 is melted by frictional heat, and the outer top 512 and the inner top 514 are welded. As a result, the outer wall 511 can be fixed to the inner wall 513.
  • FIG. 7A is a perspective view of a torsion beam 610 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the torsion beam 610 shown in FIG. 7A in the AA ′ direction.
  • the joint 615 of the torsion beam 610 is also received at a plurality of locations (three locations in the case of FIG. 7A) as in the previous embodiments.
  • each joint 615 includes a bolt 617 that passes through a through hole 616 that is continuously formed with respect to the outer top 612 and the inner top 614, and a nut 618 that fits the bolt 617.
  • the outer wall 611 and the inner wall 613 are tightened.
  • the nut 618 may be connected to the inner wall 613 by welding at the position of the through hole 616 of the inner top portion 614.
  • the outer wall 611 and the inner wall 617 can be positively tightened by the bolt 617 and the nut 618, so that the airtightness of the torsion beam 610 can be ensured. it can.
  • the torsion beams 110, 210, 310, and 510 since the influence of heat is small compared to the case of joining by welding or a flow drill, it is possible to further suppress the local reduction in the strength of the base material that occurs at the joint. it can.
  • the torsion beam suspension device since the top of the torsion beam is flattened, it is possible to form joints having various structures as described above by various processing methods. it can. In addition, by forming a joint at the top of the torsion beam, it is possible to suppress the generation of abnormal noise due to torsion beam torsion.

Landscapes

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Abstract

 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装置は、左右の車輪をそれぞれ回転可能に支持するトレーリングアーム、並びに、当該トレーリングアームが両端部に取り付けられたトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンション装置であって、前記トーションビームは、筒状体を内側に潰した中空材からなり、頭頂部を平坦化させた略V字又は略U字の横断面を持つことを特徴とする。

Description

トーションビーム式サスペンション装置
 本発明は、例えば、自動車のリヤサスペンション等に使用されるトーションビーム式サスペンション装置に関し、特にトーションビームの構造に関する。
 近年の自動車に求められているコスト削減、省資源化、省エネルギ化を図るため、リヤサスペンションにトーションビーム式サスペンション装置を採用することが一般的になりつつある。
 このサスペンション装置は、例えば、左右の車輪を支持するトレーリングアーム間をトーションビームで連結したものであり、トーションビームとしては、例えば、筒状体を内側に潰し、断面を略V字形或いは略U字形とした構造を持つものが公知になっている。しかし、この構造を持つトーションビームの場合、トーションビームのねじれによって略V字形或いは略U字形の外側壁と内側壁の内側面同士がこすれてしまい異音が発生するという問題が生じてしまう。更に、このトーションビームは、断面が略V字形或いは略U字形をしているため、技術やコストの面から異音発生を抑制する機構を作り込み難いという点でも問題である。
 例えば、断面が略V字形或いは略U字形としつつも、異音発生を抑制する機構が設けられたものとして、特許文献1に開示されたトーションビームがある。このトーションビームは、外側壁の内側面にバリが形成されており、このバリが内側壁の内側面に噛み込むことで外側壁と内側壁が固定されるというものである。しかし、この場合、外側壁と内側壁が確実に固定されていないため十分に異音を抑制することはできない。また、使用によるバリの摩耗は避けられず、耐久性の面でも問題が残る。
特開2009-132249号公報
 本発明は、以上のような問題に鑑み、従来のトーションビームの効果を保持しつつ、ねじれによる異音発生を抑制するための機構を容易に形成できるトーションビームを備えたトーションビーム式サスペンション装置を提供することを目的とする。
 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装置は、左右の車輪をそれぞれ回転可能に支持するトレーリングアーム、並びに、当該トレーリングアームが両端部に取り付けられたトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンション装置であって、前記トーションビームは、筒状体を内側に潰した中空材からなり、頭頂部を平坦化させた略V字又は略U字の横断面を持つことを特徴とする。
 本発明によれば、ねじれによる異音発生を抑制するための機構を容易に形成できるトーションビームを備えたトーションビーム式サスペンション装置を提供することができる。
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装置の斜視図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの平面図である。 本発明の実施形態に係る他のトーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの平面図である。 本発明の実施形態に係る他のトーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの平面図である。 本発明の実施形態に係る他のトーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの平面図である。 本発明の実施形態に係る他のトーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの平面図である。 本発明の実施形態に係る他のトーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの斜視図である。 同トーションビーム式サスペンション装置のトーションビームの断面図である。
 以下、図面を参照しながら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装置について説明する。
 先ず、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装置(以下、単に「サスペンション装置」と呼ぶ)の概要について説明する。
 図1は、実施形態に係るサスペンション装置の斜視図である。
 実施形態に係るサスペンション装置は、前輪駆動方式の自動車に使用されるリヤサスペンションであり、左右の車輪130A、130Bを支持するトレーリングアーム120A、120Bと、これらトレーリングアーム120A、120Bが両端部に取り付けられたトーションビーム110を備える。
 トレーリングアーム120A、120Bは、車両外側に湾曲させた平面視略三日月状に形成されている。トレーリングアーム120A、120Bの後端には、車輪130A、130Bの中心に設けられた車輪支持体131A、131Bが回転可能に取り付けられている。一方、トレーリングアーム120A、120Bの前端には、サスペンション装置をブラケットを介して車体に取り付けるためのブラケット取付部121A、121Bが形成されている。更に、トレーリングアーム120A、120Bの後方には、ショックアブソーバ140A、140Bと、コイルスプリング150A、150Bが組み付けられている。これらトレーリングアーム120A、120Bはそれぞれ、内側中央部においてトーションビーム110と溶接等によって接続されている。
 次に、トーションビーム110の構造について説明する。
 図2Aは図1に示すトーションビーム110のA-A´方向の断面図であり、図2Bはトーションビーム110の平面図である。
 このトーションビーム110は、円筒管を内側に潰して形成されており、断面形状が略V字或いは略U字の形をした二重構造になっている。更に、本実施形態の場合、図2Aに示すように、略V字或いは略U字の頭頂部が平坦化されている。なお、二重構造のうち、略V字或いは略U字の外側に現れる部分を「外側壁」、内側に現れる部分を「内側壁」と呼ぶことにする。また、外側壁の頭頂部を「外側頂部」、内側壁の頂部を「内側頂部」と呼ぶことにする。つまり、この場合、トーションビーム110は、外側壁111及び内側壁113からなる二重構造であり、平坦な外側頂部112及び内側頂部114を持っていると言える。
 また、トーションビーム110は、図2A及び図2Bの点線円で示すように、外側頂部112及び内側頂部114において外側壁111と内側壁113とを接合する複数の接合部115が形成されている。なお、接合部115は、図1の場合2箇所に形成されているが、要求されるトーションビームの性能面やコスト面を勘案して任意の数を形成することができる。
 以上のように、頭頂部に接合部115を形成することで、外側壁111を内側壁113に固定することができる。その結果、走行時にトレーリングアーム120A、120Bを介してトーションビーム110にねじり応力が掛かったとしても、外側壁111と内側壁113の内側面同士の擦れが少なくなり、それに伴い発生する異音を低減することができる。また、トーションビーム110の場合、外側頂部112及び内側頂部114の断面形状が平坦であるため、様々な構造の接合部113を比較的容易に形成することが可能である。
 次に、トーションビーム110の接合部113の構造について説明する。
 図2A及び図2Bに示す接合部113は、レーザー溶接によって形成されている。具体的には、外側壁111側から、頭頂部に対してピンポイントにレーザー光線を照射し、外側壁111と内側壁113の少なくとも内側面の表面を溶かして溶接部116を形成し、これによって外側壁111を内側壁113に融着させる。
 ここで、例えば、接合部の構造として、外側頂部及び内側頂部において連続的な貫通孔を形成した上で、この貫通孔を挿通するリベットをかしめた構造が考えられる。しかし、この場合、トーションビーム110の内部には、頭頂部の貫通孔を通して水分が浸入してしまうという問題がある。
 この点、接合部115の場合、トーションビーム110の気密性がそこなわれることがないため、サスペンション装置の耐久性が損なわれることもない。
 なお、図1、図2A及び図2Bに示したサスペンション装置の他にも、外側壁を内側壁に固定することでトーションビームのねじれによる異音発生を抑制できると共に、トーションビームの気密性も確保できるサスペンション装置がいくつか考えられる。
 そこで、以下において、図1、図2A及び図2Bに示したサスペンション装置と同様の効果を得られるサスペンション装置の例をいくつか列挙しておく。なお、以下で説明する例は、いずれもトーションビームの接合部の構造を除き、図1、図2A及び図2Bで示したサスペンション装置と同様であるため、ここでは、主に接合部の構造について説明する。
 図3A及び図3Bは、本発明の実施形態に係るトーションビーム210の断面図及び平面図である。このトーションビーム210の接合部215も、トーションビーム110の接合部115と同様、レーザー溶接によって形成されている。但し、トーションビーム210の場合、外側頂部212及び内側頂部214に対してレーザー光線を円状に照射する。これにより、溶接部216を円状に形成することができる。
 トーションビーム210の場合、トーションビーム110よりも、溶接部216の面積が大きい。つまり、内側壁213に対する外側壁211の接合力がより高いため、トーションビーム110よりも、剪断応力などによる外側壁211の剥がれを生じ難くすることができる。
 図4A及び図4Bは、本発明の実施形態に係るトーションビーム310の断面図及び平面図である。このトーションビーム310の接合部315は、アーク溶接を用いて形成されている。具体的には、始めに、外側頂部312に貫通孔316を形成しておく。そして、この貫通孔316の内側面と貫通孔316から内側壁313の内側頂部314の内側面に対して、アーク溶接によって溶加材317溶着させれば、接合部315を形成できる。
 以上のように形成されたトーションビーム310であっても、溶加材317を隙間無く溶着させることで、トーションビーム310の気密性を確保することができる。
 図5A及び図5Bは、本発明の実施形態に係るトーションビーム410の断面図及び平面図である。このトーションビーム410の接合部415は、プレス加工を用いて形成されている。具体的には、外側頂部412と内側頂部414に対してプレス加工によって一括に凹部416、417を形成する。これによって、外頂部412の凹部416が、内側頂部414の凹部417と嵌合するため、外側壁411を内側壁412に固定することができる。
 図6A及び図6Bは、本発明の実施形態に係るトーションビーム510の断面図及び平面図である。このトーションビーム510の接合部515は、フロードリル加工によって形成されている。具体的には、外側頂部512と内側頂部514に対してフロードリルによって一括に貫通孔516を形成する。フロードリルは、高速に回転するため、貫通孔516の内側面は摩擦熱によって溶け、外側頂部512と内側頂部514が溶着される。これによって、外側壁511を内側壁513に固定することができる。
 図7Aは、本発明の実施形態に係るトーションビーム610の斜視図であり、図7Bは、図7Aに示すトーションビーム610のA-A´方向の断面図である。このトーションビーム610の接合部615は、図7Aに示すように、これまでの実施例と同様、複数箇所(図7Aの場合、3箇所)も受けられている。そして、各接合部615は、図7Bに示すように、外側頂部612及び内側頂部614に対して連続的に形成された貫通孔616を挿通するボルト617と、このボルト617と嵌合するナット618によって、外側壁611及び内側壁613を締め付ける構造を持つ。なお、ナット618は、内側頂部614の貫通孔616の位置において内側壁613と溶接によって接続しても良い。
 この接合部615の場合、挿通孔616が形成されていても、ボルト617及びナット618による外側壁611と内側壁617を積極的に締め付けることができるため、トーションビーム610の気密性を確保することができる。また、上記トーションビーム110、210、310、510のように、溶接やフロードリルによって接合した場合に比べ、熱の影響が少ないため、接合部に生じる局所的な母材強度の低下をより抑えることができる。
 以上のように、本実施形態に係るトーションビーム式サスペンション装置によれば、トーションビームの頭頂部が平坦化されているため、上記のような様々な構造の接合部を様々な加工方法によって形成することができる。また、トーションビームの頭頂部に接合部を形成することで、トーションビームのねじれによる異音発生を抑制することができる。
 110、210、310、410、510、610  トーションビーム
 111、211、411、511、611      外側壁
 112、212、312、412、512、612  外側頂部
 113、213、413、513、613      内側壁
 114、214、314、414、514、614  内側頂部
 115、215、315、415、515、615  接合部
 116                  溶接部
 120A、120B            トレーリングアーム
 121A、121B            ブラケット取付部
 130A、130B            車輪
 131A、131B            車輪支持体
 140A、141A            ショックアブソーバ
 150A、150B            コイルスプリング
 316、516、616          貫通孔
 317                  溶加材
 416、417              凹部
 617                  ボルト
 618                  ナット

Claims (8)

  1.  左右の車輪をそれぞれ回転可能に支持するトレーリングアーム、並びに、当該トレーリングアームが両端部に取り付けられたトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンション装置であって、
     前記トーションビームは、筒状体を内側に潰した中空材からなり、頭頂部を平坦化させた略V字又は略U字の横断面を持つ
     ことを特徴とするトーションビーム式サスペンション装置。
  2.  前記トーションビームは、前記平坦化された頭頂部において外側頂部と内側頂部を接合する接合部を有する
     ことを特徴とするトーションビーム式サスペンション装置。
  3.  前記接合部は、レーザー溶接によって前記外側頂部及び前記内側頂部を融着させてなる
     ことを特徴とする請求項2記載のトーションビーム式サスペンション装置。
  4.  前記外側頂部及び前記内側頂部は、円状に融着されている
     ことを特徴とする請求項3記載のトーションビーム式サスペンション装置。
  5.  前記接合部は、前記外側頂部に貫通孔を形成し、アーク溶接によって当該貫通孔の内側面及び前記内側頂部の内側面を溶接してなる
     ことを特徴とする請求項2記載のトーションビーム式サスペンション装置。
  6.  前記接合部は、プレス加工によって形成された互いに嵌合する前記外側頂部の凹部と前記内側頂部の凹部からなる
     ことを特徴とする請求項2記載のトーションビーム式サスペンション装置。
  7.  前記接合部は、フロードリル加工によって形成された互いに融着する前記外側頂部の貫通孔と前記内側頂部の貫通孔からなる
     ことを特徴とする請求項2記載のトーションビーム式サスペンション装置。
  8.  前記接合部は、前記外側頂部及び前記内側頂部に連続的に形成された貫通孔と、当該貫通孔を挿通するボルト並びに当該ボルトに嵌合するナットからなる
     ことを特徴とする請求項2記載のトーションビーム式サスペンション装置。
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