JP6887150B2 - 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する。

トーションビーム式サスペンションは主に前輪駆動車の後輪側に用いられる。左右一対のトレーリングアームの間に長尺部材であるトーションビームが懸架される。トレーリングアームには車輪が支持されており、左右の車輪が路面の凹凸などによって独立して変位すると、トーションビームが捩じれて左右の車輪とトレーリングアームとが独立して上下に変位するのを許容する。路面が平坦になるとトーションビームが元の形状に復帰してトレーリングアーム及び車輪を元の位置に復帰させる。一方、左右の車輪が同相で変位すると、左右の車輪とトレーリングアームとが一体的に上下に揺動する。

トーションビームが捩じれるときに、その捩じれの中心となる点が存在する。その点は剪断中心と称される。トーションビームの剪断中心の位置は車両の操舵性に影響を与えることが知られている。

例えば、特許文献１の［０００７］には、車両の平面視において、剪断中心線がトーションビームに近くなると、捩じれ変形時の不動点（捩じれ変形の中心点）及びトレーリングアームを車両に対して支持する支持中心点を結ぶ軸線と、剪断軸線とのなす角度が大きくなることが記載されている。さらに、車体がロールした際には、旋回運動の外輪側の車輪のキャンバ角がネガティブ方向に大きくなる旨が記載されている。また、車両後面視において、上記軸線と剪断中心線とがなす角度が外下がりになっていると、車体がロールした際に旋回運動の外輪側の車輪がアンダーステア側にトー角が変化する旨が記載されている。そして、上記の角度が外上がりになっていると、オーバーステア側にトー角が変化する旨が記載されている。

また、特許文献２には、トレーリングアームの両端部に第１の端部区画と、第２の端部区画とを設けることが記載されている。そして、第１の端部区画及び第２の端部区画においてはトレーリングアームへの溶接に影響を及ぼさないように、トレーリングアームの中間区画における剪断中心線を低くするか高くすることが記載されている。

特許第３６２２５４０号公報 特許第４４４８５４０号公報

特許文献１のリアサスペンション装置におけるトーションビームは、左右の端部と中央部分との境目が屈曲している。このため、トーションビームを成形する際に屈曲した部分でワークが圧縮又は引き伸ばされて、ワークの厚みが不均一になりやすい。

特許文献２のツイスト車軸懸架装置におけるツイスト車軸は、左右の端部区画からまっすぐな中央区画に移行する傾斜部分においてワークが引き伸ばされている。このため、傾斜部分においてワークの厚みが不均一になりやすい。

トーションビームを成形する際にワークに肉寄りが生じたり、ワークが引き伸ばされたりすると、トーションビーム式サスペンションを使用する際の負荷によって、トーションビームが破損することがある。

トーションビームの中央部分において剪断中心の位置を低くするか高くすることで所望のアライメント特性が得られるようにしつつ、トーションビームを成形する際にワークの厚みが過度に不均一になることを防止することが可能な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。

左右で対であり、その一端側に車体側部材に対する支持部を備えており、その他端側に車輪の支持部を備えるトレーリングアームと、トレーリングアームにその両端部が支持されるトーションビーム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、トーションビームは、車両の正面視又は背面視において、その中央部分の剪断中心の位置が、その両端部分における剪断中心の位置よりも低く又は高くなるように構成されており、トーションビームの平面側における形状は、その一端側から他端側に至る全体が弓なりに湾曲した曲面として構成されるものであるトーションビーム式サスペンションによって、上記の課題を解決する。トーションビームは、その一端側から他端側に至る全体が弓なりに湾曲した曲面として構成されているため、過度にワークの厚みが薄かったり、過度にワークの厚みが厚くなったりすることが防止される。したがって、トーションビーム式サスペンションを使用している際に、ワークの厚みが異なることに起因してトーションビームが破損することを防止することができる。

トーションビームの中央部分において剪断中心の位置を低くするか高くすることで所望のアライメント特性が得られるようにしつつ、トーションビームを成形する際にワークの厚みが過度に不均一になることを防止することが可能な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。

トーションビーム式サスペンションの一実施形態を示す平面図である。 図１のトーションビーム式サスペンションの底面図である。 図１のトーションビーム式サスペンションの背面図である。 図１のトーションビーム式サスペンションの右側面図である。 図１のＡＡ部分における断面図である。 図１のＣＣ部分における断面図である。 図１におけるＢＢ部分におけるトーションビームの断面と図１におけるＣＣ部分におけるトーションビームの断面とのそれぞれの位置を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例に過ぎない。

図１ないし図４に示したように、本実施形態のトーションビーム式サスペンション１は、左右一対のトレーリングアーム１１と、両端部がトレーリングアーム１１に対して固定された状態であるトーションビーム１２と、トレーリングアーム１１の底面側とトーションビーム１２の底面側とに固定される一対のリインフォースメンバ１３（図５参照）とを含む。図１に示したように左右のトレーリングアーム１１とリインフォースメントメンバ１３とは、トーションビーム１２の中央部分を境目として左右対称の形状となっている。

図１等に示したように、本実施形態のトーションビーム式サスペンション１は、トレーリングアーム１１の一端側に車輪の支持部１６を備える。この支持部１６は、エンドプレート１７と呼ばれる部材と、車軸（図示略）とを含み、エンドプレート１７の中央部分から車軸が車両の左方向又は右方向に突出する。車輪側の軸孔を車軸に挿通した状態で車輪をエンドプレート１７に対して接面させて、車輪を支持する。

図１等に示したように、トレーリングアーム１１の他端側には、車体側部材に対する取付部１８を備える。本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、車体側部材に対する取付部１８は、中空の環状部材１９の中にゴムなどの弾性体から構成されるブッシュ（図示略）を内蔵して構成される。トレーリングアーム１１と中空の菅状部材１９とは、溶接によって接合されている。トーションビーム式サスペンション１を車体に取り付ける際には、ブッシュの穴に車両側の軸を挿通して、トレーリングアーム１１を車体に対して揺動可能に支持する。車輪を介して負荷がトレーリングアーム１１に入力されると、ブッシュに通した車両側の軸を中心として、他端側に回転可能に支持した車輪と共にトレーリングアーム１１が車両の上下方向に対して変位する。図７ではトレーリングアーム１１が車体に対して揺動運動するときの軸、すなわち、ブッシュに挿通される車両側の軸の高さを「Ｄ」とする。詳細は後述するが、図７において、トーションビーム１２の左右の端部における剪断中心（剪断中心線）の高さを図７では「Ｅ」とし、トーションビーム１２の中央部分における剪断中心（剪断中心線）の高さを「Ｆ」とする。

トレーリングアーム１１は、図１等に示したように、平面視又は底面視において中央部分が車両の中央方向に向かって弓なりに窪んだ湾曲形状となっている。このトレーリングアーム１１は、図５に示したようにその断面形状はその一端から他端に至るまで略円形となっており、トレーリングアーム１１の一端側から他端側に至るまで中空となっている。車両右側のトレーリングアーム１１と車両左側のトレーリングアーム１１は、左右対称の形状となっている。トレーリングアーム１１は、中空に構成されているため、トーションビーム式サスペンション１を軽量化することができる。

トーションビーム１２は、図７に示したように、平面側の板材１２１と、車両の正面側の板材１２２と、車両の背面側の板材１２３と、正面側の板材１２１及び背面側の板材１２３のそれぞれの縁から正面側又は背面側に突出するフランジ１２４とを備えており、その断面はハット形状である。このトーションビーム１２の平面側の板材１２１をトレーリングアーム１１の突部に当接させて、トーションビーム１２の底面側の開口が車両の底面側に向く状態として、溶接によってトレーリングアーム１１とトーションビーム１２とを固定している。トーションビーム１２の断面形状は、図７に示したように、トーションビーム１２の中央部分においては、両端部に比べて幅が小さい。そして、中央部分においては、正面側の板材１２２が、両端部に比べて長くなっている。

本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、図１等に示したように、トレーリングアーム１１の一端側の内側にダンパーの支持部２３が設けられている。ダンパーの支持部２３は、底面側の板材と左側の板材と右側の板材とから構成される溝であり、この溝が車両の背面側に向かって延びている。ダンパーの支持部２３は、ダンパーの端部に配される軸を支持するための貫通孔を左右の板材に計２つ備えており、ダンパーの端部を受け入れるためにその平面側が解放されている。

本実施形態トーションビーム式サスペンション１では、ダンバーの支持部２３とトレーリングアーム１１の中央部分に配される突部との間にコイルスプリングの支持部２５が設けられている。コイルスプリングの支持部２５は、底面側の板材とそこから平面側に隆起する板材で構成される壁面とから構成されており、トレーリングアーム１１の内側からトーションビーム１２の中央方向に向かって延びる皿状の部材である。

本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、図６の断面図に示したように、コイルスプリングの支持部２５とリインフォースメントメンバ１３とが連続する一体の部材から構成されている。これによって、支持部２５とリインフォースメントメンバ１３とを溶接により接合する煩雑さを解消して、部材を複数に分割することによる剛性の低下を防いでいる。

本実施形態トーションビーム式サスペンション１では、トレーリングアーム１１とトーションビーム１２との接合部分にまたがるようにリインフォースメントメンバ１３が固定されている。図２及び図５に示したように、本実施形態では、リインフォースメントメンバ１３の基端側はトレーリングアーム１１の底面側に固定され、その先端側はトーションビーム１２を構成する平面側の板材１２１の裏面に固定される。

図３及び図５に示したように、本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、トーションビーム１２の平面側の形状、換言すると平面側の板材１２１の形状が、正面視又は背面視において、その一端側から他端側に至るまでの全体が弓なりに湾曲した曲面として構成されている。そして、トーションビーム１２の平面側には直線部が全く存在しない。このため、後述するトレーリングアーム１１に対する当接部１２５を除いて、トーションビーム１２の一端から他端に至る全領域が車両の底面側に向けて弓なりに湾曲している。そして、トーションビーム１２の中央部分が最も底面側に近くなるように湾曲する。

上述の通り、トーションビーム１２は、全体が弓なりに湾曲しているため、ワークからトーションビームをプレス成形などで成形する際に、ワークの一部分が過剰に引き延ばされたり過剰に圧縮されることが防止される。これにより、トーションビーム１２の板厚が一端側から他端側に至るまで略均一になる。トーションビーム１２は、使用時において繰り返し捩じられる。本実施形態のトーションビーム１２は板厚が一端側から他端側に至るまで略均一になっているので、トーションビーム１２が割れたり折れたりするなど損傷が生じにくくなる。

トーションビーム１２は、平板状の鋼板をプレス成型することにより、ビームの一端側から他端側に至るまでの全体が弓なりに湾曲した形状に成形する。このビームの形状とした場合は、成形前の鋼板の形状を略長方形とすることが可能になる。成形前の鋼板の形状を略長方形とすれば、鋼板の端材の発生を抑えて歩留まりを向上させることが可能になる。一方、トーションビームに極端な屈曲部や傾斜部を設けた場合は、成形前の鋼板の形状を略長方形にすることができなくなってしまう。このような場合は、鋼板の端材が多く発生することになり、歩留まりが低下してしまう。

本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、図７に示したように、トーションビーム１２の左右の端部における剪断中心（Ｅ）の高さに比べて、トーションビーム１２の中央部分における剪断中心（Ｆ）の高さが低くなっている。そして、左右の端部における剪断中心（Ｅ）及び中央部分（不動点）における剪断中心（Ｆ）の高さは、ブッシュの軸（Ｄ）よりも高くなっている。これによって、中央部分の剪断中心（Ｆ）を左右の端部における剪断中心（Ｅ）に対して下げない場合に比べて、旋回外輪側のトー角をトーアウト方向に変化させやすくして、オーバーステア傾向を比較的に高くして良好な操舵特性を実現している。

本実施形態のトーションビーム式サスペンション１では、トレーリングアーム１１に対する当接部１２５は、トーションビーム１２と共に弓なりに湾曲する構成とはなっていない。しかしながら、トーションビーム１２が湾曲する深さに合せて、当接部１２５もトーションビーム１２と共に弓なりに湾曲する構成としてもよい。

当接部１２５はトレーリングアーム１１の外形に沿う形状を有する突片である。当接部１２５をトーションビームの両端部に配することによって、トレーリングアーム１１に対してトーションビーム１２をがたつきなく、しかも強固に固定することができる。

上記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では、トーションビーム１２の平面側の形状を、正面視又は背面視において、トーションビーム１２の一端から他端に至る全領域が車両の底面側に向けて弓なりに湾曲するようにした。この実施形態を形態を変更して、トーションビームの平面側の形状を、正面視又は背面視において、トーションビームの一端から他端に至るまでの全体が車両の平面側に向けて弓なりに湾曲するようにしてもよい。この場合、トーションビームの両端部分における剪断中心の位置に対してトーションビームの中央部の剪断中心の位置が高くなる。このようにすることによって、中央部分の剪断中心を上げない場合に比べて、旋回外輪側のトー角をトーイン方向に変化させやすくして、アンダーステア傾向を比較的に高くして良好な操舵特性を実現することができる。

１ 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
１２ トーションビーム
１６ 車輪の支持部
１８ 車体側部材に対する支持部
Ｆ 中央部分における剪断中心
Ｅ 両端部分における剪断中心

Claims (1)

1. 左右で対であり、その一端側に車体側部材に対する支持部を備えており、その他端側に車輪の支持部を備えるトレーリングアームと、
   トレーリングアームにその両端部が支持されるトーションビーム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、
   トーションビームは、車両の正面視又は背面視において、その中央部分の剪断中心の位置が、その両端部分における剪断中心の位置よりも低く又は高くなるように構成されており、
   トーションビームの平面側の形状は、その一端側から他端側に至る全体が弓なりに湾曲した曲面として構成されるものであり、
   トーションビームは、平坦な部分を有する平面側の板材と、正面側の板材と、背面側の板材と、正面側の板材及び背面側の板材の縁から正面側又は背面側に突出するフランジとが連続し、平面側の板材と背面側の板材とが連続する部分と平面側の板材と正面側の板材とが連続する部分が円弧状とされた断面形状であるトーションビーム式サスペンション。

Images