(57)【要約】【課題】車両の旋回時のトーイン変化を損なうことなく、トーションビームのコンパクト化を達成することができるリアサスペンション装置を提供する。【解決手段】本発明にかかるリアサスペンション装置１０は、車幅方向に間隔をおいて配設される一対のトレーリングアーム１１，１１と、車幅方向に延在して一対のトレーリングアーム１１，１１同士を連結するトーションビーム１２と、を備える。トーションビーム１２は繊維強化樹脂製パイプ２０からなり、繊維強化樹脂製パイプ２０は、車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向に間隔をおいて配設される一対のトレーリングアームと、車幅方向に延在して前記一対のトレーリングアーム同士を連結するトーションビームと、を備え、
前記トーションビームは繊維強化樹脂製パイプからなり、
前記繊維強化樹脂製パイプは、車両前方側部分が車両後方側部分よりも高い面内せん断剛性を有していることを特徴とするリアサスペンション装置。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂製パイプは、繊維を所定方向に配向して積層したものであり、前記車両前方側部分と前記車両後方側部分とで前記繊維の配向方向が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のリアサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トーションビーム式のリアサスペンション装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のリアサスペンション装置は、車幅方向に間隔をおいて配設される一対のトレーリングアームと、車幅方向に延在して一対のトレーリングアーム同士を連結するトーションビームと、を備える。トーションビームは、Ｕ字断面の鋼板から形成され、このトーションビームの内側にスタビライザ（トーションバー）が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３６１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載のリアサスペンション装置では、トーションビームに所定の曲げ剛性を確保する必要があること、捩じれた際にトーイン変化を得るために幾何学的にある程度の大きさが必要となることから、トーションビームは開断面であるＵ字断面とされる。トーションビームが車両の他の構成部材と干渉しないようにするために、レイアウト上の制約を受けるので、トーションビームのコンパクト化に関し改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の旋回時のトーイン変化を損なうことなく、トーションビームのコンパクト化を達成することができるリアサスペンション装置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】
【０００７】
本発明に係るリアサスペンション装置においては、車幅方向に延在して一対のトレーリングアーム同士を連結するトーションビームが、繊維強化樹脂製パイプからなる。前記繊維強化樹脂製パイプは、車両前方側部分が車両後方側部分よりも高い面内せん断剛性を有している。
【発明の効果】
【０００８】
前記リアサスペンション装置では、車両の旋回時等に前記繊維強化樹脂製パイプに回転捩じりが付与された際には、面内せん断剛性が低い車両後方側部分の面外方向の変位は、面内せん断剛性が高い車両前方側部分の面外方向の変位と比較して大きくなる。このため、車両の旋回時等に前記繊維強化樹脂製パイプに回転捩じりが付与されたときには、前記繊維強化樹脂製パイプの車幅方向の両端部が中間部に対して相対的に車両前方側、すなわち車輪をトーインさせる方向に変位する。この結果、車両の旋回時には、前記繊維強化製パイプの車幅方向の端部に接合された前記トレーリングアームが車両前方側端部を回動中心にして相対的に車幅方向外側に回動して、前記トレーリングアームに支持された車輪がトーイン変化する。
【０００９】
また、前記トーションビームを閉断面のパイプ状（繊維強化樹脂製パイプ）とすることにより、開断面であるＵ字断面とした場合と比較してトーションビームをコンパクトなものとすることが可能である。すなわち、前記トーションビームを閉断面のパイプ形状とした場合は、曲げ剛性が同じであるとすると、開断面であるＵ字断面とした場合と比較してトーションビームの外径等を小さくすることができる。
【００１０】
従って、本発明に係るリアサスペンション装置によれば、車両の旋回時のトーイン変化を損なうことなく、トーションビームのコンパクト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置の平面図である。
【図３】トーションビームを車両前方側から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置におけるトーイン変化を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置におけるトーイン変化を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置におけるトーイン変化を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るリアサスペンション装置におけるトーイン変化を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。
【００１３】
なお、図面において、矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＲＲは車両後方を示し、矢印ＲＨは車幅方向右側を示し、矢印ＬＨは車幅方向左側を示す。
【００１４】
本実施形態に係るリアサスペンション装置１０は、トーションビーム式のリアサスペンション装置である。このリアサスペンション装置１０は、図１及び図２に示すように、車幅方向に間隔をおいて配設される一対のトレーリングアーム１１，１１と、車幅方向に延在して一対のトレーリングアーム１１，１１同士を連結するトーションビーム１２と、を備えている。
【００１５】
一対のトレーリングアーム１１，１１はそれぞれ、車両前後方向に延在しており、各トレーリングアーム１１の車両前方側端部に弾性ブッシュ１３が配設され、車両後方側端部には、車輪１４を回転可能に支持する車輪支持部材１５が配設されている。また、トレーリングアーム１１の車両前後方向の中間部にサスペンションスプリング１６が配設され、このサスペンションスプリング１６の車両後方側にショックアブソーバ（図示せず）が配設される。
【００１６】
トーションビーム１２は、図１から図３に示すように、所定の曲げ剛性及び捩じり剛性を有している繊維強化樹脂製パイプ（以下、ＦＲＰ製パイプという）２０からなる。このＦＲＰ製パイプ２０は、その全長に亘って閉断面に形成されており、両端部がそれぞれトレーリングアーム１１に接合される。このＦＲＰ製パイプ２０を形成する繊維強化樹脂（ＦＲＰ）としては、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）及びアラミド繊維強化樹脂（ＡＦＲＰ）等、種々の繊維強化樹脂を用いることができる。本実施形態では、ＦＲＰ製パイプ２０は、丸パイプ形状に形成されているが、これに限定されず、角パイプ形状等の他のパイプ形状に形成されていてもよい。
【００１７】
ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１との接合方法は、例えばトレーリングアーム１１の材質等に応じて、種々の方法を採用することが可能である。例えば、ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１とは、繊維強化樹脂で一体成形することができる。また、ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１とを、接着により接合するようにしてもよい。また、ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１とを、溶着により接合するようにしてもよい。また、ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１とを、例えばＮＭＴ（ナノ・モールディング・テクノロジー）等の化学的処理により接合するようにしてもよい。さらに、ＦＲＰ製パイプ２０とトレーリングアーム１１とを、ボルト締結等の機械接合により接合するようにしてもよい。
【００１８】
本実施形態に係るリアサスペンション装置１０では、ＦＲＰ製パイプ２０（トーションビーム１２）は、車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有している。より詳細には、ＦＲＰ製パイプ２０は、ＣＦ、ＧＦ及びＡＦ等の繊維２１（図２参照）を所定方向に配向して積層したものであり、車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで繊維２１の配向方向（すなわち、積層構成）が異なっている。本実施形態では、平面視においてＦＲＰ製パイプ２０の中立軸ＣＰ（図２参照）を挟んで、車両前方側と車両後方側とで繊維２１の配向方向（積層構成）が非対称となっている。
【００１９】
ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆは、面内せん断剛性が比較的高い積層構成とされる。ＦＲＰ製パイプ２０の中立軸ＣＰと平行な方向に沿った繊維２１の配向角度を０°とすると、車両前方側部分２０Ｆは、例えば、［０°］の一方向の積層構成、又は、［４５°／−４５°］、［０°／９０°］等の直交異方性の積層構成とすることが考えられる。その一方で、ＦＲＰ製パイプ２０の車両後方側部分２０Ｒは、面内せん断剛性が比較的低い積層構成とされる。車両後方側部分２０Ｒは、例えば、［０°／４５°／９０°／−４５°］、［０°／１２０°／−１２０°］等の疑似等方性の積層構成とすることが考えられる。このようなＦＲＰ製パイプ２０は、フィラメントワインディング成形法（ＦＷ）や、シートワインディング成形法（ＳＷ）等により成形することが可能である。但し、ＦＲＰ製パイプ２０は、車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで板厚ｔ（図３参照）を同じとすることが好ましい。
【００２０】
また、異なる種類の繊維（ＣＦ、ＧＦ、ＡＦ等）を適宜組み合わせることでも、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有するようにすることが可能である。
【００２１】
次に、本実施形態に係るリアサスペンション装置１０におけるトーイン変化の仕組みを図４から図７に基づいて説明する。
【００２２】
図４から図７は、本実施形態に係るリアサスペンション装置１０におけるトーイン変化を説明するための説明図であり、車両の右旋回時の様子を示している。なお、図４から図７において、符号Ｏ１はＦＲＰ製パイプ２０の中立軸ＣＰと車体中心線ＣＬとの交点を示し、符号Ｏ２は弾性ブッシュ１３の中心を示し、符号Ｏ３はトレーリングアーム１１の車両後方側端部の中心を示す。また、図４から図６においては、車輪１４、車輪支持部材１５及びサスペンションスプリング１６等は図示省略している。
【００２３】
車両の旋回時に車輪１４に横力が入力されると、図５に示すように、外輪側のトレーリングアーム１１はこのトレーリングアーム１１の車両前方側端部にある弾性ブッシュ１３の中心Ｏ２と前記交点Ｏ１とを結ぶ軸線周りに上方に回動する。その一方で、内輪側のトレーリングアーム１１はこのトレーリングアーム１１の車両前方側端部にある弾性ブッシュ１３の中心Ｏ２と前記交点Ｏ１とを結ぶ軸線周りに下方に回動する。この結果、車両の旋回時には、外輪側のトレーリングアーム１１と内輪側のトレーリングアーム１１とを連結するＦＲＰ製パイプ２０（トーションビーム１２）に回転捩じりが付与される。
【００２４】
ＦＲＰ製パイプ２０に回転捩じりが付与されたとき、ＦＲＰ製パイプ２０には面内せん断応力が発生する。その際に、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで繊維２１の配向方向が中立軸ＣＰに対して対称である場合、ＦＲＰ製パイプ２０の面外方向への変位は生じ難い。これに対して、本実施形態のように、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで繊維２１の配向方向が中立軸ＣＰに対して非対称であると、ＦＲＰ製パイプ２０に回転捩じりが付与されたときに面外方向への変位が生じ易くなる。
【００２５】
さらに、本実施形態のように、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有している場合、面内せん断剛性が高い車両前方側部分２０Ｆの面外方向への変位は車両後方側部分２０Ｒと比較して小さくなる。逆に、面内せん断剛性が低い車両後方側部分２０Ｒの面外方向への変位は車両前方側部分２０Ｆと比較して大きくなる。このため、車両の旋回時等にＦＲＰ製パイプ２０に回転捩じりが付与されたときには、図６及び図７に示すように、ＦＲＰ製パイプ２０の車幅方向の両端部が中間部（前記交点Ｏ１）に対して相対的に車両前方側、すなわち車輪１４をトーインさせる方向に変位する。この結果、車両の旋回時には、トレーリングアーム１１が車両前方側端部（前記中心Ｏ２）を回動中心にして相対的に車幅方向外側に回動して、トレーリングアーム１１に支持された車輪１４がトーイン変化する。
【００２６】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００２７】
（１）本実施形態に係るリアサスペンション装置１０は、車幅方向に間隔をおいて配設される一対のトレーリングアーム１１，１１と、車幅方向に延在して一対のトレーリングアーム１１，１１同士を連結するトーションビーム１２と、を備える。トーションビーム１２はＦＲＰ製パイプ２０からなり、ＦＲＰ製パイプ２０は、車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有している。
【００２８】
車両の旋回時等にＦＲＰ製パイプ２０に回転捩じりが付与された際には、前述のように、面内せん断剛性が低い車両後方側部分２０Ｒの面外方向の変位は、面内せん断剛性が高い車両前方側部分２０Ｆの面外方向の変位と比較して大きくなる。このため、車両の旋回時等にＦＲＰ製パイプ２０に回転捩じりが付与されたときには、ＦＲＰ製パイプ２０の車幅方向の両端部が中間部に対して相対的に車両前方側、すなわち車輪１４をトーインさせる方向に変位する。この結果、車両の旋回時には、ＦＲＰ製パイプ２０の車幅方向の端部に接合されたトレーリングアーム１１が車両前方側端部を回動中心にして相対的に車幅方向外側に回動して、トレーリングアーム１１に支持された車輪１４がトーイン変化する。
【００２９】
また、トーションビーム１２を閉断面のパイプ状（ＦＲＰ製パイプ２０）とすることにより、開断面であるＵ字断面とした場合と比較してトーションビーム１２をコンパクトなものとすることが可能である。すなわち、トーションビームを閉断面のパイプ形状とした場合は、曲げ剛性が同じであるとすると、開断面であるＵ字断面とした場合と比較してトーションビームの外径等を小さくすることができる。
【００３０】
ところで、トーションビームを、繊維強化樹脂製パイプではなく、鉄製パイプからなるものとすることも考えられる。しかしながら、トーションビームに捩じれの変位が必要なことから、捩じり剛性はあまり高くできないため、鉄製のトーションビームでは、閉断面のパイプ状とするのは捩じり剛性が高くなり過ぎて不適当であるといえる。これに対し、繊維強化樹脂は鉄等の金属材料と比較して一般的にヤング率が低いので、トーションビームを繊維強化樹脂製パイプからなるものとして曲げ剛性を確保しても、捩じり剛性を低く抑えることができる。また、繊維強化樹脂は鉄等の金属材料と比較して一般的に比強度が高いので、トーションビームを繊維強化樹脂製のものとすることにより軽量化を図ることが可能である。
【００３１】
以上より、本実施形態に係るリアサスペンション装置１０によれば、車両の旋回時のトーイン変化を損なうことなく、トーションビーム１２のコンパクト化を達成することができる。
【００３２】
（２）本実施形態に係るリアサスペンション装置１０においては、ＦＲＰ製パイプ２０は、繊維２１を所定方向に配向して積層したものであり、車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで繊維２１の配向方向が異なっている。
【００３３】
本実施形態に係るリアサスペンション装置１０によれば、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆと車両後方側部分２０Ｒとで繊維２１の配向方向が異なるようにすることで、任意にＦＲＰ製パイプ２０の面内せん断剛性の設計を行うことができる。すなわち、トーションビーム１２を繊維強化樹脂製のものとすることにより、鉄等の金属材料製のものとする場合と比較して強度設計の自由度が高くなるという利点がある。
【００３４】
ところで、本発明のリアサスペンション装置は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【００３５】
例えば、ＦＲＰ製パイプ２０全体を［０°／４５°／９０°／−４５°］、［０°／１２０°／−１２０°］等の疑似等方性の積層構成とし、このＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆに、断面半円形状の補剛部材（図示せず）を装着するようにしてもよい。この場合、補剛部材は、ＦＲＰ製パイプ２０と繊維強化樹脂で一体成形してもよく、鋼板等により形成してＦＲＰ製パイプ２０に接着等により接合するようにしてもよい。すなわち、このような補剛部材を使用することによっても、ＦＲＰ製パイプ２０の車両前方側部分２０Ｆが車両後方側部分２０Ｒよりも高い面内せん断剛性を有するようにすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  リアサスペンション装置
１１  トレーリングアーム
１２  トーションビーム
２０  繊維強化樹脂製パイプ
２０Ｆ  車両前方側部分
２０Ｒ  車両後方側部分
２１  繊維
【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】
2015214254.tif 000008
【図７】
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