(57)【要約】【課題】高い剛性と、軽量化が図れ、しかも十分な耐久強度が得られるトーションビーム、及びそれを用いたトーションビーム式サスペンションを提供すること。【解決手段】トーションビームは、対向した一対の側壁と、一対の側壁の端縁をつなぐ天井壁とを備えた、断面が概ねコの字状の一方が開放された形状を有している。更に、トーションビームは、トーションビームの両側に設けられた、天井壁が平板状で、側壁と天井壁とが屈曲した状態で連結された、断面が矩形の高剛性部と、高剛性部の間に、高剛性部に連続して設けられた、天井壁が湾曲し、側壁と天井壁とが連続して連結された、断面が逆Ｕ字状の低剛性部と、を備えて構成した。【選択図】図１
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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の間にトーションビームを設けた車両用のトーションビーム式サスペンションにおいて、
前記トーションビームは、対向した一対の側壁と、前記一対の側壁の端縁をつなぐ天井壁とを備えた、断面が概ねコの字状の一方が開放された形状を有し、
更に、前記トーションビームは、
前記トーションビームの両側に設けられた、前記天井壁が平板状で、前記側壁と前記天井壁とが屈曲した状態で連結された、断面が矩形の高剛性部と、
前記高剛性部の間に、前記高剛性部に連続して設けられた、前記天井壁が湾曲し、前記側壁と前記天井壁とが連続して連結された、断面が逆Ｕ字状の低剛性部と、を備えたことを特徴とするトーションビーム。
【請求項２】
前記高剛性部において、前記側壁の高さ幅と、前記側壁間における前記天井壁の長さ幅とがほぼ同一であり、
かつ、前記高剛性部の内部に、補強材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のトーションビーム。
【請求項３】
前記補強材は、基板と前記基板の両端に設けられた側板とを有する断面コの字状で、一端が前記トーションビームの端縁下部に設けられ、他端が前記高剛性部と前記低剛性部の境界部分の前記天井壁に近接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のトーションビーム。
【請求項４】
前記補強材は、前記他端において、前記高剛性部の前記天井壁と前記側壁とが交わる角部を避けて、前記高剛性部に溶接されていることを特徴とする請求項３に記載のトーションビーム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかのトーションビームの両端にトレーリングアームを設けたことを特徴とするトーションビーム式サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の懸架装置に用いられるトーションビームに関する。
【背景技術】
【０００２】
トーションビームを用いたトーションビーム式サスペンションは、車両の左右に設けられた一対のトレーリングアームをトーションビームで連結した構造を有し、トーションビームがトレーリングアームの作動をたわみやねじれで許容しつつ、トレーリングアームを常に所定の状態に戻し、保持するため、構造が比較的簡易で、車両のコスト低減や軽量化が図れる等の利点を備えている。
【０００３】
トーションビームは、一般的に同じ厚みの部材を用いても、断面を円形に近づけると、ねじれ易さについて優位になり、断面を矩形に近づけると、剛性が上がり保持力が優位になることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８８４６１号公報
【特許文献２】特開２０１３−６０１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、トーションビームの剛性を高くすると、トーションビームにねじれ等が生じたとき、トレーリングアームとの接合部分に高い応力が発生する。そのため、従来トーションビーム式サスペンションは、耐久性を考慮して、トーションビームの剛性を弱めてねじれ易くし、比較的重量が軽い車両に用いていた。
【０００６】
そして、剛性が必要となる、大型車などに対しては、例えば、アンチロールバー等を用いてサスペンションの剛性を補うことが考えられるが、そのためにコストが上昇したり重量の増加を招き、トーションビーム式サスペンションを用いるメリットが相殺されていた。
【０００７】
本発明は、高い剛性と、軽量化が図れ、しかも十分な耐久強度が得られるトーションビーム、及びそれを用いた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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、左右一対のトレーリングアームの間にトーションビームを設けた車両用のトーションビーム式サスペンションにおいて、トーションビームを次のように構成した。
【０００９】
前記トーションビームは、対向した一対の側壁と、前記一対の側壁の端縁をつなぐ天井壁とを備えた、断面が概ねコの字状の一方が開放された形状を有している。更に、前記トーションビームは、前記トーションビームの両側に設けられた、前記天井壁が平板状で、前記側壁と前記天井壁とが屈曲した状態で連結された、断面が矩形の高剛性部と、前記高剛性部の間に、前記高剛性部に連続して設けられた、前記天井壁が湾曲し、前記側壁と前記天井壁とが連続して連結された、断面が逆Ｕ字状の低剛性部と、を備えて構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い剛性と、軽量化が図れ、しかも耐久強度を満足させるトーションビーム式サスペンションのトーションビームを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる一実施形態のトーションビームを備えた車両を示す斜視図。
【図２】同トーションビームを有するトーションビーム式サスペンションを示す斜視図。
【図３】同トーションビームを示す斜視図。
【図４】同トーションビームを示す側面図。
【図５】同トーションビームを示す平面図。
【図６】同トーションビームを示す底面図。
【図７】図４のトーションビームを、Ｆ７−Ｆ７線で破断して示す断面図。
【図８】図４のトーションビームを、Ｆ８−Ｆ８線で破断して示す断面図。
【図９】図４のトーションビームを、Ｆ９−Ｆ９線で破断して示す断面図。
【図１０】トーションビーム式サスペンションを示す平面図。
【図１１】同トーションビーム式サスペンションの一部を拡大して示す斜視図。
【図１２】同トーションビーム式サスペンションの一部を拡大して示す透視斜視図。
【図１３】同トーションビーム式サスペンションの一部を拡大して示す断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明にかかる一実施形態のトーションビーム１０について説明する。図１は、後輪１８のサスペンションに、トーションビーム１０を用いたトーションビーム式サスペンション１４を備えた車両１２を示す斜視図である。図２は、トーションビーム式サスペンション１４を、斜め前方の位置から見た状態を示す斜視図である。図３は、トーションビーム１０を、斜め前方の位置から見た状態を示す斜視図である。図４は、トーションビーム１０を、前方から見た状態を示す側面図である。
【００１３】
以下、トーションビーム１０について、トーションビーム１０が車両１２に設けられた状態において、車両１２の前進方向を前方とし、その逆方向を後方とし、それらを基準に左右を定め、又、重力の方向を下方とし、その逆を上方とし、基本的に車両１２の中心に向かう側を内方、あるいは内側とし、その逆を外方、あるいは外側として説明する。
【００１４】
図１に、車両１２を示す。車両１２は、乗用車で、後輪１８の懸架装置としてトーションビーム式サスペンション１４を用いている。トーションビーム式サスペンション１４は、図２に示すように、左右にそれぞれ一対のトレーリングアーム２０を備え、それらの間に設けられたトーションビーム１０により、一対のトレーリングアーム２０を接合させている。
【００１５】
トレーリングアーム２０は、前方側の一端に連結部２２を備え、他端側に取付基台２４を備えている。連結部２２は、車両１２に、上下方向に回動自在に取り付けられ、取付基台２４には、ハブを介して後輪１８が組み付けられる。その他、衝撃緩衝器やコイルばね等の他の構成部材が、トーションビーム式サスペンション１４と車両１２との間に取り付けられる。
【００１６】
トーションビーム１０は、例えば金属薄板からなり、図３、図７に示すように、側壁４０、４２と天井壁４４で囲まれた、下方の一面が開いた概ねコの字形状を有している。トーションビーム１０は、図４〜図６に示すように、概ね左右対称形で、長手方向にほぼ同一の高さであり、基本的に均一な厚みで形成されている。図５は、トーションビーム１０の平面図、図６は、トーションビーム１０の底面図である。
【００１７】
トーションビーム１０は、トーションビーム１０の左端部（図４では、右方になる）に、左のトレーリングアーム２０に合わせて形成された左端縁２６が、又、右端部に、右のトレーリングアーム２０に合わせて形成された右端縁２８が設けられている。
【００１８】
トーションビーム１０には、図３等に示すように左端縁２６の側から、第１高剛性部３０と、低剛性部３４と、第２高剛性部３８とが形成されている。より詳しくは、トーションビーム１０には、左端縁２６から長さａまでの部分に第１高剛性部３０が形成され、次に、第１移行部３２を挟んで長さｂの低剛性部３４が形成され、更に、第２移行部３６を挟んで長さａの第２高剛性部３８が右端縁２８まで形成されている。
【００１９】
次に、トーションビーム１０の上記各部について説明する。尚、第１高剛性部３０と第２高剛性部３８は、低剛性部３４を挟んでほぼ対称に形成されているので、第１高剛性部３０について説明し、第２高剛性部３８については、第１高剛性部３０と同一の部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図７に、図４におけるトーションビーム１０をＦ７−Ｆ７線で破断した断面図を示す。第１高剛性部３０は、図７に示すように、前後に設けられた一対の側壁４０ａ、４２ａと、天井壁４４ａとを備えている。側壁４０ａと、側壁４２ａと、天井壁４４ａとは、いずれも、平板状で、かつ側壁４０ａと天井壁４４ａ、及び側壁４２ａと天井壁４４ａとは、それぞれ角部３３においてほぼ直角の角度で屈曲している。
【００２１】
側壁４０ａ等の高さはＨ１で、天井壁４４ａの横方向の長さはＬ２であり、それらはほぼ同じ長さ幅を有している。したがって、第１高剛性部３０は、ほぼ正方形に形成されたコの字状の断面を長さａにわたり有している。
【００２２】
側壁４０ａと側壁４２ａの下部には、外方に屈曲した縁部３１が形成されている。尚、縁部３１は、トーションビーム１０の全体にわたりほぼ同一の幅で形成されている。第１高剛性部３０は、左端縁２６の位置からａの長さまで設けられており、その長さａは、トーションビーム１０の全体の長さＬ１の１／４程度である。
【００２３】
第１高剛性部３０と第２高剛性部３８の間には、図３等に示すように、低剛性部３４が設けられている。低剛性部３４は、図９に示すように側壁４０ｂ、４２ｂと、半円状の天井壁４４ｂとを備えている。図９は、図３におけるトーションビーム１０をＦ９−Ｆ９線で破断した断面図である。
【００２４】
側壁４０ｂ、４２ｂは、平板状で、Ｈ２の高さを有している。Ｈ２は、Ｈ１の約１／２の高さである。天井壁４４ｂは、ほぼ半円状で、天井壁４４ｂの両端縁は、側壁４０ｂ及び側壁４２ｂの上端縁とそれぞれ連続して連結している。連続して連結しているとは、屈曲することなく、側壁４０ｂ及び側壁４２ｂと天井壁４４ｂとが、滑らかな曲線で続いているということである。したがって、低剛性部３４は、図９に示すように、側壁４０ｂと側壁４２ｂと半円状の天井壁４４ｂとから、逆Ｕ字状の断面形状を有している。
【００２５】
又、低剛性部３４は、縁部３１の下端から天井壁４４ｂの頂部５５までの高さＨ３が、高さＨ１とほぼ同じである。したがって低剛性部３４は、図４に示すように、第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８と同じ高さで、連続して形成されている。
【００２６】
図３に示すように、第１高剛性部３０と低剛性部３４の間には第１移行部３２が、又、低剛性部３４と第２高剛性部３８の間には第２移行部３６が設けられている。第１移行部３２及び第２移行部３６は、それぞれ長さがｃである。
【００２７】
第１移行部３２及び第２移行部３６は、第１高剛性部３０と低剛性部３４、及び低剛性部３４と第２高剛性部３８とを連続して変化する曲面で連結している。図８に、図３におけるトーションビーム１０をＦ８−Ｆ８線で破断した断面図を示す。図８は、第１移行部３２を、第１移行部３２の中央部分で破断した断面図である。
【００２８】
図８に示すように、第１移行部３２の中央部分は、第１高剛性部３０の断面形状と低剛性部３４の断面形状の中間のような断面形状を有している。これにより、第１移行部３２等は、第１高剛性部３０と低剛性部３４との間等でねじれなどの変位が生じた場合、第１高剛性部３０と低剛性部３４との間で、応力集中を生じさせることなく応力を伝達する。
【００２９】
第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８の内側には、図４に示すように、補強材６０がそれぞれ傾斜して取り付けられている。補強材６０は、図１１、図１２に示すように、基板６２と基板６２の両側に設けられた側板６４とを備えている。
【００３０】
図１１、図１２は、トーションビーム１０の第２高剛性部３８の近傍を示す。尚、補強材６０は、第１高剛性部３０の内部にも、第２高剛性部３８の内部と同様に、対称にして設けられている。基板６２は、ほぼ平板状で、側板６４は、基板６２の前後端に、基板６２とほぼ直角の角度で設けられている。補強材６０は、基板６２と側板６４により、断面が偏平なコの字形状を有している。又、補強材６０の外側端部６１と内側端部６３は、それぞれトーションビーム１０の長手方向と平行に形成されている。
【００３１】
補強材６０は、第２高剛性部３８の内部に斜めに設けられ、補強材６０の外側端部６１が、トーションビーム１０の右端縁２８の下端に接合されている。更に補強材６０の外側端部６１は、トレーリングアーム２０の形状に沿って形成され、トーションビーム１０の右端縁２８とともに、トレーリングアーム２０に溶接により固着される。
【００３２】
補強材６０の内側端部６３は、第２移行部３６と第２高剛性部３８との境界部において、図１３に示すように天井壁４４ａとの間に若干の間隙を有して接合されている。補強材６０は、トーションビーム１０の内部に、溶接により固着されている。補強材６０とトーションビーム１０との溶接箇所を図１３に示す。溶接は、図１３に示すように、補強材６０を、トーションビーム１０の角部３３を避けた、図１３の×印を付した箇所に行われている。
【００３３】
次に、トーションビーム１０の作用効果について説明する。トーションビーム１０は、図２、図１０に示すように、一対のトレーリングアーム２０の間に設けられ、トーションビーム式サスペンション１４を構成する。トーションビーム式サスペンション１４は、図１に示すように車両１２に取り付け、後輪１８を支持する。
【００３４】
車両１２が走行中に、例えば路面の凹凸を通過して後輪１８が上下動したり、車両１２が旋回して車両１２にいわゆるロールが発生した場合などには、左右のトレーリングアーム２０がトーションビーム１０を挟んで左右個別に作動し、トーションビーム１０にねじれやたわみが発生する。
【００３５】
図１０において、例えば右の後輪１８が、左の後輪１８に対して上昇した場合、左のトレーリングアーム２０が上昇し、その変位が第１高剛性部３０から第１移行部３２を介して低剛性部３４に伝達される。一方、左の後輪１８は上昇しないとすると、トーションビーム１０、つまり第１高剛性部３０と第２高剛性部３８との間にねじれが発生する。
【００３６】
第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８の断面が矩形であるので、トレーリングアーム２０と第１高剛性部３０との間、およびトレーリングアーム２０と第２高剛性部３８との間では、上下左右のいずれの方向にも変形しにくい。そのため、ねじれの力は、第１高剛性部３０から第１移行部３２を介して、又、第２高剛性部３８から第２移行部３６を介して低剛性部３４に伝達される。
【００３７】
低剛性部３４は、断面が逆Ｕ字状に形成されているので、第１高剛性部３０と第２高剛性部３８から逆方向のねじりの力が低剛性部３４に伝達されると、半円状の天井壁４４ｂの湾曲に沿って適宜変形する。低剛性部３４によりねじれが吸収されることから、第１高剛性部３０等とトレーリングアーム２０や第２高剛性部３８とトレーリングアーム２０との接合部分等に大きな応力が発生しない。
【００３８】
更に、第１高剛性部３０から低剛性部３４へ、又、第２高剛性部３８から低剛性部３４へは、第１移行部３２及び第２移行部３６を介してねじれの力が伝達されるので、かかる部分においても、応力集中を生じさせることがない。かかるトーションビーム１０のねじれ易さは、低剛性部３４の長さｂ、及び第１移行部３２と第２移行部３６の長さｃ等に応じて適宜増減する。
【００３９】
これにより、トレーリングアーム２０は、円滑に作動し、後輪１８は路面に追従して上下動する。又、トーションビーム１０には、いずれの個所にも過大な応力が発生しないので、耐久性に不具合を生じさせない。
【００４０】
そして、走行路が平坦になったり、車両１２が直進走行に移行したら、トーションビーム１０は、復元力でねじれを解消し、所定の状態に復帰する。トーションビーム１０が復帰すると、トーションビーム式サスペンション１４は、第１高剛性部３０と第２高剛性部３８がそれぞれトレーリングアーム２０を保持するので、後輪１８を所定の状態に安定させる。
【００４１】
又、車両１２にロールが発生した場合、トレーリングアーム２０に、矩形断面を有する第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８が、所定の長さａで接続しているので、後輪１８は安定して保持される。
【００４２】
又、後輪１８を進行方向に対して左右方向、つまり図１０のＲ１の方向に変位させる応力が作用したときは、低剛性部３４が適宜変形して、過大な力を吸収するとともに、第１高剛性部３０等の天井壁４４ａと補強材６０の外側端部６１が、主にその応力に対応し、トレーリングアーム２０を安定して保持する。
【００４３】
又、後輪１８を上下方向に沿って内外方向、つまりキャンバーの方向に変位させる応力が作用したときも同様に、低剛性部３４が適宜変形して、過大な力を吸収するとともに、第１高剛性部３０等の側壁４０ａ、４２ａが主にその応力に対応し、トレーリングアーム２０を安定して保持する。
【００４４】
更に、トーションビーム１０にねじれが生じたとき、第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８の角部３３に応力が集中することがある。これに対しては、補強材６０が、角部３３を避けた(２０ｍｍ〜３０ｍｍ)位置においてトーションビーム１０と溶接接合されているので、第１高剛性部３０や第２高剛性部３８にかかる応力を分散し、応力の集中を防止できる。又、補強材６０を、角部３３を避けた位置においてトーションビーム１０と溶接接合するため、角部３３は、直角に近い、いわゆる角が立った状態に形成してある。
【００４５】
このように、トーションビーム１０に、ねじりやたわみを生じさせるような応力が発生した場合でも、第１高剛性部３０及び第２高剛性部３８の断面が矩形であるので、操縦安定性に影響を与えるような変位がトレーリングアーム２０に生じにくい。
【００４６】
したがって、トーションビーム式サスペンション１４は、低剛性部３４でねじりやたわみを適宜逃がすとともに、第１高剛性部３０や第２高剛性部３８がトレーリングアーム２０を確実に保持して、車両１２を不安定な状態にさせない。
【００４７】
更に、第１高剛性部３０と第２高剛性部３８の内部には、補強材６０が上下方向に斜めに設けられているので、トレーリングアーム２０との接合において、ねじれやたわみの発生がより強く抑止されるとともに、トレーリングアーム２０と第１移行部３２等とを強く接合させ、耐久性等に不具合を生じさせない。これにより、トーションビーム式サスペンション１４は、重量車にも、トーションビーム式サスペンションが有する、軽量、簡易な構造である利点を有したまま用いることができる。
【００４８】
尚、本発明は、上記実施形態に限るものではなく、説明した範囲を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、車両のトーションビーム式サスペンションに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…トーションビーム、１２…車両、１４…トーションビーム式サスペンション、１８…後輪、２０…トレーリングアーム、２２…連結部、２４…取付基台、２６…左端縁、２８…右端縁、３０…第１高剛性部、３１…縁部、３２…第１移行部、３３…角部、３４…低剛性部、３６…第２移行部、３８…第２高剛性部、４０、４２…側壁、４４…天井壁、５５…頂部、６０…補強材、６１…外側端部、６２…基板、６３…内側端部、６４…側板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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