(57)【要約】【課題】トレーリングアームとトーションビームの間の接続強度が十分で、且つ、生産性、コスト、部品点数の低減化などを確保し易いサスペンション構造を提供する。【解決手段】左右一対のトレーリングアーム２と、一対のトレーリングアーム２に亘って連結されたトーションビーム７とを備えたサスペンション構造であって、トーションビーム７が、下方に延びた一対の脚部と各脚部を接続する円弧状の接続部とを含む下方に開放された第１断面形状Ｓ１の中央部位７Ｍと、トレーリングアーム２に連結される端部を含み下方に開放された三角状の第２断面形状Ｓ２の連結部位７Ｃと、中央部位から連結部位に向かって第１断面形状から第２断面形状へと徐変する徐変断面形状Ｓｇの徐変部位７Ｇとを有し、徐変部位７Ｇがトレーリングアーム２の近傍に配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のトレーリングアームと、前記一対のトレーリングアームに亘って連結されたトーションビームとを備えたサスペンション構造であって、
前記トーションビームが、下方に延びた一対の脚部と前記一対の脚部を接続する円弧状の接続部とを含む下方に開放されたアーチ状の第１断面形状を備えた中央部位と、前記トレーリングアームに連結される端部を含み下方に開放された三角状の第２断面形状を備えた連結部位と、前記中央部位から前記連結部位に向かって前記第１断面形状から前記第２断面形状へと徐変する断面形状を備えた徐変部位とを有し、
前記徐変部位が前記トレーリングアームの近傍に配置されているサスペンション構造。
【請求項２】
前記トーションビームの断面での周長は、前記トーションビームの長手方向での各断面において一定とされている請求項１に記載のサスペンション構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右一対のトレーリングアームと、一対のトレーリングアームに亘って連結されたトーションビームとを備えた車両用のサスペンション構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のサスペンション構造に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記されたサスペンション構造では、トレーリングアームとトーションビームとの間に跨るガゼットが配置され、トレーリングアームとトーションビームとの双方に溶接されている。そのため、トレーリングアームとトーションビームの接続部に十分な強度を持たせることができ、同時に、ガゼットの配置箇所をガゼットの長手方向に沿って調整することで、トーションビームのねじり剛性を適用する車体に適した値に近づけることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８１２３号公報（００１７段落、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記されたサスペンション構造では、トレーリングアームとトーションビームの他に補強用のガゼットを設けているために、生産性、コスト、部品点数の低減化、車両重量の軽量化などの点で不利であった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるサスペンション構造が与える課題に鑑み、トレーリングアームとトーションビームの接続部に十分な強度を持たせることができ、且つ、生産性、コスト、部品点数の低減化、車両重量の軽量化などを確保し易いサスペンション構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるサスペンション構造の第１の特徴構成は、
左右一対のトレーリングアームと、前記一対のトレーリングアームに亘って連結されたトーションビームとを備えたサスペンション構造であって、
前記トーションビームが、下方に延びた一対の脚部と前記一対の脚部を接続する円弧状の接続部とを含む下方に開放されたアーチ状の第１断面形状を備えた中央部位と、前記トレーリングアームに連結される端部を含み下方に開放された三角状の第２断面形状を備えた連結部位と、前記中央部位から前記連結部位に向かって前記第１断面形状から前記第２断面形状へと徐変する断面形状を備えた徐変部位とを有し、
前記徐変部位が前記トレーリングアームの近傍に配置されている点にある。
【０００７】
車両が道路のコーナー部や急なカーブを走行する際などには、トーションビームに捻り応力が加えられ、一般に断面形状が長手方向において一定の場合には、捻れに対して最も弱い変曲点はトーションビームの断面の開口側端部に出現する。
しかし、第１の特徴構成によるサスペンション構造では、トーションビームの断面形状が長手方向において一定ではなく、その中央部位には互いに平行に延びた脚部を有しパイプ状に近いためにネジリ剛性が高いアーチ状の第１断面形状が採用され、他方、トレーリングアームとの連結部位には、ネジリ剛性は劣るが上下方向の十分な曲げ剛性を有する三角状の第２断面形状が採用され、中央部位と連結部位の間には断面形状が第１断面形状から第２断面形状に徐変する徐変部位が配置されている。これにより、捻れに対して最も弱い変曲点が、開口側端部からトーションビームの頂部側に移動する結果が得られたので、トーションビームの断面の開口側端部に捻れに基づく割れなどが生じ難くなる。また、同じ理由で、トーションビームの断面を下方に開口する逆Ｕ字状（∩字状）または逆Ｖ字状（∧字状）とした場合も、走行中に車輪によって跳ね上げられた石などの異物が衝突するトーションビームの断面の下端箇所が変曲点と一致しないため、トーションビームの耐久性が向上することになる。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記トーションビームの断面での周長は、前記トーションビームの長手方向での各断面において一定とされている点にある。
【０００９】
このような構成であれば、必然的に第２断面形状には第１断面形状よりも上下方向の寸法を大きく確保でき易いので、連結部位にはトレーリングアームとの溶接を行うための切り欠きが余裕をもって得られ、ガゼットなどの補助部材を用いずに両部材どうしの間に強固な連結構造が確保される。その結果、車両の組み立て時の生産性、コスト、部品点数の低減化、車両重量の軽量化などを向上させ易い。
【００１０】
また、このような構成であれば、平坦な鋼板から前述の断面形状を得るためのプレス加工において、その長手方向に沿って幅が一定の単純形状の矩形鋼板を出発材料として用いればよいので、生産性が高く、また、加工時の歩留まりも良いという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるサスペンション構造を備えた車両の後部を示す側面図である。
【図２】本発明によるサスペンション構造を示す側面図である。
【図３】本発明によるサスペンション構造を示す平面図である。
【図４】図３のサスペンション構造の要部を示す斜視図である。
【図５】トーションビームの中央部位及び連結部位の断面図である。
【図６】トーションビームの作用を説明する略図である。
【図７】別実施形態による連結部位を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明によるサスペンション構造を適用した車両の後部を概略的に示す。
このサスペンション構造は、左右一対のトレーリングアーム２と、一対のトレーリングアーム２に亘って連結されたトーションビーム７とを備えている。
【００１３】
図２に示すように、各トレーリングアーム２は概略的には断面の丸いパイプ状を呈し、車体の前後に延出している。各トレーリングアーム２の前部には車体フレームの軸心Ｘ回りで揺動可能に支持するための環状のブッシュ３が設けられている。他方、トレーリングアーム２の後部には、車輪２０のスピンドル４ａを連結するためのエンドプレート４と、スプリング２１を取り付けるバネ受け部材５と、ショックアブソーバ２２に連結される支持ブラケット６とが設けられている。
【００１４】
トーションビーム７は、曲げ剛性やネジリ剛性を得るために、略矩形の鋼板をプレス機によって長手方向に沿って曲げ加工することで、下方に開放された断面形状を与えられている。
図３及び図４に例示するように、トーションビーム７の両端には円弧状の切り欠き７Ｒが形成されており、この切り欠き７Ｒにトレーリングアーム２の中間部位を係入させた状態で、両部材７，２が溶接されている。
【００１５】
トーションビーム７の断面形状はトーションビーム７の長手方向に沿って一定ではなく、その長手方向の一部に断面形状が変化する部位を含んでいる。
より具体的には、トーションビーム７は、その断面形状の特徴から、車体の左右の中央に位置する中央部位７Ｍと、トレーリングアームに連結される連結部位７Ｃと、中央部位７Ｍと連結部位７Ｃとの間に位置する徐変部位７Ｇとに分けられる。
【００１６】
図４及び図５に示すように、中央部位７Ｍは、下方に延びた一対の脚部と、一対の脚部を接続する円弧状の接続部とを含む下方に開放された概して∩字状（アーチ状の一例）の第１断面形状Ｓ１を備えている。より厳密には、図５（ａ）に示すように、中央部位７Ｍの第１断面形状Ｓ１は、比較的大径の円弧状の接続部ｄ１と、接続部ｄ１の両端から斜め下向きに直線状に延びた一対の中間部ｄ２と、中間部ｄ２の各端部から真下に平行に延びた一対の脚部ｄ３とで構成されている。
【００１７】
連結部位７Ｃは、下方に開放された概して∧字状（三角状の一例）の第２断面形状Ｓ２を備えている。より厳密には、図５（ｂ）に示すように、連結部位７Ｃも第２断面形状Ｓ２は、比較的小径の円弧状の接続部ｆ１と、接続部ｆ１の両端からハの字状に延びた一対の脚部ｆ２とで構成されている。尚、第１断面形状Ｓ１の接続部ｄ１を構成する円弧の半径Ｒ１は、第２断面形状Ｓ２の接続部ｆ１を構成する円弧の半径Ｒ２の約２〜３倍とされている。
【００１８】
徐変部位７Ｇは、第１断面形状Ｓ１から第２断面形状Ｓ２へと概して連続的に変化する徐変断面形状Ｓｇを備えている。
徐変断面形状Ｓｇは、図４に示すように、円弧状の接続部ｅ１と、接続部ｅ１の両端から斜め下方に直線状に延びる一対の中間部ｅ２と、中間部ｅ２の両端から下方に延びる一対の脚部ｅ３とで構成されている。中央部位７Ｍとの境界から連結部位７Ｃとの境界に向かって、円弧状の接続部ｅ１は次第に小径となっており、中間部ｅ２は次第に短くなっており、脚部ｅ３は次第に長くなっている。また、脚部ｅ３の延出角度は、中央部位７Ｍとの境界における真下向きから、連結部位７Ｃとの境界における開脚角度（４０°〜４５°の範囲内にある所定角度）に向かって徐変している。
【００１９】
徐変部位７Ｇはトレーリングアーム２の近傍に配置されており、トーションビーム７の長手方向の中点ＣＰから左右のいずれか一方に延びた部分について、中央部位７Ｍ、徐変部位７Ｇ、連結部位７Ｃの各長さを比で表すと、（７Ｍ：７Ｇ：７Ｃ＝５０〜７０：１５〜２５：１５〜２５）の関係が成り立ち、特に好適な比率は一例として（７Ｍ：７Ｇ：７Ｃ＝６０：２０：２０）である。
【００２０】
但し、連結部位７Ｃの長さを限りなくゼロに近づけて、トーションビーム７が長さ的には実質的に中央部位７Ｍと徐変部位７Ｇとだけで構成され、（７Ｍ：７Ｇ＝７０〜８０：：２０〜３０）または（７Ｍ：７Ｇ＝７５：２５）となるように構成しても良い。
【００２１】
中央部位７Ｍに割り当てられた、∩字状（アーチ状）の第１断面形状Ｓ１は、鋼板を下方に開放された形状に折り曲げて得られる単純な断面形状の中でも、上下及び左右方向の十分な曲げ剛性を保有するだけでなく、ネジリ剛性の高い形状として採用されている。これは、左右のトレーリングアーム２どうしの捻れを抑制するというトーションビーム本来の目的を果たすためである。中央部位７Ｍは、長手方向に沿って一定の断面形状を有するだけでなく、上下方向と前後方向の寸法も長手方向に沿って略一定である。
【００２２】
次に、連結部位７Ｃに割り当てられた、下方に開放された∧字状（三角状）の第２断面形状Ｓ２は、第１断面形状に比してネジリ剛性は劣るが、上下方向の十分な曲げ剛性を保有し、且つ、第１断面形状Ｓ１よりも上下方向の寸法を大きく確保し易い形状として採用されている。この上下方向の大きめの寸法は、トレーリングアーム２との溶接を行うための切り欠き７Ｒが余裕をもって形成されることで、ガゼットなどの補助部材を用いることなく両部材どうしの十分強固な連結構造を確保する役目を果たす。
【００２３】
徐変部位７Ｇに割り当てられた、第１断面形状Ｓ１から第２断面形状Ｓ２へと徐変する徐変断面形状Ｓｇは、中央部位７Ｍと連結部位７Ｃの間に断面形状が急激に変化する部位が形成されないことを意図した構成である。
中央部位７Ｍと連結部位７Ｃの間に徐変部位７Ｇを設けてある別の意図は、トーションビーム７の耐久性を向上させるためである。
【００２４】
すなわち、車両が道路のコーナー部や急なカーブを走行する際などには、トレーリングアーム２からトーションビーム７に捻り応力が加えられる。トーションビーム７の一方に開いた断面形状を長手方向に沿って一定としている場合には、この捻り応力による変曲点（最大応力箇所）は、一般にトーションビーム７の断面の開口側端部（断面が∩字状または∧字状であれば下端部）に出現すると考えられている。
【００２５】
したがって、本実施形態のように、トーションビーム７の断面形状を下方に開いた∧字状または∩字状とした場合、断面形状の下端部は走行中に車輪によって跳ね上げられた小石や瓦礫などの異物が衝突する箇所となるため、捻り応力による変曲点が下端部に出現することは、トーションビーム７の耐久面からみて不利である。
【００２６】
しかし、出願人は、プレスによってトーションビーム用の鋼板を一方に開いた断面形状に加工する際に、前述した徐変部位７Ｇが長手方向の両端付近に生じるように加工すれば、図３及び図４に示すように、変曲点Ｔが徐変部位７Ｇにおけるトーションビームの断面の端部から内方に（図５に示された断面における下端部から上方に）移動するという興味深い現象が見られることを、構造解析による応力分布の推定によって確認するに至った。
【００２７】
すなわち、本発明によるサスペンション装置では、この新たに得られた知見を適用し、トーションビーム７の中央部位７Ｍと連結部位７Ｃの間に徐変部位７Ｇを設けたことで、図４に例示するように、捻り応力による変曲点Ｔがビーム状断面の端部から内方に移動（断面が∩字状または∧字状であれば上方に移動）しているので、走行中に小石や瓦礫などの異物が衝突する箇所と変曲点とが一致せず、結果的にトーションビーム７の耐久性が向上するという効果が得られる。
【００２８】
さらに、下方に開放された断面形状を備えたトーションビーム７のせん断中心は断面の上端から上方に幾らか離間した位置に存在するが、本発明によれば変曲点Ｔがトーションビーム７の断面の端部（下端）から内方に移動して、せん断中心に近付くため、その理由からもトーションビーム７の下端にねじれによる割れが発生し難くなっている。
【００２９】
尚、トーションビーム７の断面を構成する∧字または∩字の線長、言い換えれば断面の周長が長手方向の各断面において一定とされている。そのため、プレス加工では、その長手方向に沿って幅が一定の矩形鋼板を出発材料として用いればよいので、形状が単純な矩形鋼板を出発材料とすれば良いことから、生産性が高く、また、加工時の歩留まりもよくなる。
【００３０】
また、車両が道路のコーナー部や急なカーブを走行する際などには、トーションビーム７に対して路面と平行な向きの曲げ応力も加えられるが、本構成では、図６に誇張した例を示すように、トーションビーム７の曲げは、トレーリングアーム２に近い徐変部位７Ｇの外側に位置する左右の変曲点Ｔを不動点として発生するという知見が構造解析によって得られたので、トーションビーム７の振れ幅を可及的に大きく確保することが可能となり、且つ、トーションビーム７とトレーリングアーム２の接合部に大荷重が伝達され難くなったので、車両の乗り心地が大幅に改善された。
【００３１】
徐変部位７Ｇの左右端部付近の上端には一対のプレス基準孔ＰＨが設けられている。このプレス基準孔ＰＨは、金型（不図示）の一部から突出した２本のピン（不図示）と各々係合することで、プレス加工の初期段階から最終段階まで素材の矩形鋼板が金型に対して移動することを阻止する役目を果たす。
【００３２】
〔別実施形態〕
〈１〉図７に例示するように、連結部位７Ｃの断面形状を、小さな円弧状の接続部ｆ１と、接続部ｆ１の両端から斜め下方に延びた一対の第１脚部ｆ２と、第１脚部ｆ２の各端部から真下に平行に延びた一対の第２脚部ｆ３とで構成される形態としてもよい。但し、この場合、第２脚部ｆ３の長さはトーションビーム７の長手方向に沿って次第に減少する形態とすることが好適である。この場合、徐変部位７Ｇの断面については、中央部位７Ｍとの境界から連結部位７Ｃとの境界に向かって、脚部ｅ３は長さが次第に短くなるが角度は真下向きのまま一定とし、中間部ｅ２は長さが次第に長くなると同時に傾斜角度が次第に急になる構成とすればよい。
【００３３】
〈２〉図４に示されるトーションビーム７の頭頂部、すなわち接続部ｄ１、接続部ｅ１、接続部ｆ１の全体または一部を曲面ではなく、水平な平面で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
左右一対のトレーリングアームとトーションビームの間の接続強度が十分で、且つ、生産性、コスト、部品点数の低減化などを確保し易い車両用のサスペンション構造として、乗用車および商用車、並びに、トラックおよびバスに利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２  トレーリングアーム
７  トーションビーム
７Ｃ  連結部位
７Ｇ  徐変部位
７Ｍ  中央部位
７Ｒ  切り欠き
Ｓ１  第１断面形状
Ｓ２  第２断面形状
Ｓｇ  徐変断面形状
Ｔ  変曲点（最大応力箇所）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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