(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の板材から構成され、
前記板材の第１の部分である、車幅方向に延出するトーションビーム部と、
前記板材の第２の部分である、前記トーションビーム部の端部から車長方向に延出するトーションビームサイド部と、
前記板材の第３の部分である、前記トーションビーム部と前記トーションビームサイド部とを接続する第１フランジ部と、を有するトーションビーム用部品と、
前記トーションビームサイド部と重ね合わされるトーションビームサイド用部品と、
前記トーションビームサイド用部品の一部であり、前記第１フランジ部に重ね合わされるスプリングシート部と、
を備えるトーションビーム式サスペンション。
【請求項２】
１枚の板材から構成され、
前記板材の第１の部分である、車幅方向に延出するトーションビーム部と、
前記板材の第２の部分である、前記トーションビーム部の端部から車長方向に延出するトーションビームサイド部と、
前記板材の第３の部分である、前記トーションビーム部と前記トーションビームサイド部とを接続する第１フランジ部と、
前記トーションビーム部の側面に連続するトーションビームサイド壁部と、
前記トーションビームサイド壁部に隣接して形成され、前記トーションビーム部の頂部に連続するトーションビームサイド天板部と、
前記トーションビームサイド天板部を挟んで、前記トーションビームサイド壁部と対向する第２フランジ部と、を有するトーションビーム用部品と、
断面溝形形状を有し、溝形形状の一方の端面が、前記トーションビームサイド天板部と重ね合わされ、溝形形状の他方の端面が、前記第１フランジ部に重ね合わされるトーションビームサイド用部品とを備え、
前記第２フランジ部と前記トーションビームサイド用部品とは離間しているトーションビーム式サスペンション。
【請求項３】
請求項２に記載のトーションビーム式サスペンションにおいて、
前記第１フランジ部はスプリングシート部である
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、トーションビーム式サスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前輪駆動車等の自動車の後輪のサスペンションとして、トーションビーム式サスペンションが採用されている。トーションビーム式サスペンションは、車体の車長方向に延びる一対のトーションビームサイド（トレーリングアームともいう）と、トーションビームサイド間を連結するトーションビームとを備える。トーションビームサイドには、タイヤが回転可能に取り付けられる。また、トーションビームサイドのタイヤの取付位置の内側には、スプリングシートが設けられる。スプリングシートの上にはサスペンションスプリング、ショックアブソーバ等が設けられ、上下動に伴う振動を吸収する。
自動車の運動性能の改善にはバネ下を軽量化することが有効である。バネ下の軽量化とは自動車のバネの下にある部品を軽量化することである。軽量化する部品には、トーションビームサイドとトーションビームも含まれる。このため、トーションビームサイドとトーションビームには薄肉化と高強度化が求められている。【０００３】
一般に、トーションビームとトーションビームサイドの溶接は、トーションビームをトーションビームサイドの側面に突き当てるようにして接合される。
しかし、このような接合方法は、変形が集中する角部に溶接部が位置してしまい、施工しづらいという課題がある。また、このような接合方法は、トーションビームにねじれ力が作用すると、溶接部から疲労破壊が生じる可能性があるという課題がある。【０００４】
このため、トーションビームとトーションビームサイドの接合方法として、たとえば、特許文献１および特許文献２には、トーションビームサイドの側面から、トーションビーム接合部を車幅方向に突出させ、トーションビーム接合部に、トーションビームを溶接により接合する構造が開示されている。
特許文献１および特許文献２に記載の構造によれば、角部に溶接部が位置することを避けることができる。
また、特許文献３には、トーションビームサイドおよびトーションビームの間にガセットを配置し、ガセットを併用してトーションビームサイドおよびトーションビームを溶接により接合する構造が開示されている。
特許文献３に記載の構造によれば、ガセットを併用することにより、溶接部への変形集中を抑制して、ねじれ力に対する耐久性を向上できる。
特許文献４には、１枚の金属板を深絞り成形し、一体化したトレーリングアームとトーションビームとが開示されている。特許文献４によればトレーリングアームとトーションビームとの間に溶接部が無いため、トレーリングアームとトーションビームとの間の疲労破壊の課題は解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１３６４１号公報
【特許文献２】特開２０１５−７７９３７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０１７６４号公報
【特許文献４】特開平８−１２７２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１および特許文献２に記載の構造では、トーションビームに溶接部が位置するため、溶接部にねじれ力が作用することを解消することはできない。
また、特許文献３に記載の技術では、ガセットを併用しているため、部品点数の増加を招くという課題があり、バネ下の軽量化が図れない。
特許文献１、特許文献２、特許文献３ではトーションビームとスプリングシートは別部品である。特許文献４にはスプリングシートの記載が無い。車体とトーションビーム式サスペンションとは、サスペンションでつがなっている。
すなわち、自動車が走行中、スプリングシートには繰り返し荷重が付与される。スプリングシートとトーションビームとの接合部には荷重が集中し、疲労破壊が生じる恐れがある。トーションビームの軽量化のため、トーションビームが高強度化、薄肉化されると溶接は難しくなり、接合部への荷重は集中する。【０００７】
本発明の目的は、トーションビームとトーションビームサイドを簡単な構造とすることができ、スプリングシート部に疲労破壊が生じにくいトーションビーム式サスペンションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様のトーションビーム式サスペンションは、１枚の板材から構成され、前記板材の第１の部分である、車幅方向に延出するトーションビーム部と、前記板材の第２の部分である、前記トーションビーム部の端部から車長方向に延出するトーションビームサイド部と、前記板材の第３の部分である、前記トーションビーム部と前記トーションビームサイド部とを接続する第１フランジ部と、を有するトーションビーム用部品と、
前記トーションビームサイド部と重ね合わされるトーションビームサイド用部品と、前記トーションビームサイド用部品の一部であり、前記第１フランジ部に重ね合わされるスプリングシート部と、を備える。
第１フランジ部がスプリングシート部に重ね合わされれば、接合部を拡大し、両者を強固に接合することができる。したがって、スプリングシート部に作用する繰り返し荷重が作用しても、応力の集中が緩和されるため、疲労破壊が生じにくくなる。
また、第１フランジ部とスプリングシート部の重ね合わせ部分で、溶接等により接合することができ、施工性も向上する。
【００１５】
本発明の第２の態様のトーションビーム式サスペンションは、１枚の板材から構成され、前記板材の第１の部分である、車幅方向に延出するトーションビーム部と、前記板材の第２の部分である、前記トーションビーム部の端部から車長方向に延出するトーションビームサイド部と、前記板材の第３の部分である、前記トーションビーム部と前記トーションビームサイド部とを接続する第１フランジ部と、前記トーションビーム部の側面に連続するトーションビームサイド壁部と、前記トーションビームサイド壁部に隣接して形成され、前記トーションビーム部の頂部に連続するトーションビームサイド天板部と、前記トーションビームサイド天板部を挟んで、前記トーションビームサイド壁部と対向する第２フランジ部と、を有するトーションビーム用部品と、断面溝形形状を有し、溝形形状の一方の端面が、前記トーションビームサイド天板部と重ね合わされ、溝形形状の他方の端面が、前記第１フランジ部に重ね合わされるトーションビームサイド用部品とを備え、前記第２フランジ部と前記トーションビームサイド用部品とは離間している。
この発明によっても前述した作用および効果と同様の作用および効果を享受できる。
本発明の第３の態様のトーションビーム式サスペンションは、前記第１フランジ部はスプリングシート部である。
第１フランジ部そのものをスプリングシートとすることにより、トーションビームおよびトーションビームサイド部とスプリングシート部との接合箇所がなくなり、より疲労破壊が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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の構造を示す斜視図。
【図２】前記実施形態におけるトーションビーム用部品の構造を示す斜視図。
【図３】前記実施形態におけるトーションビーム用部品およびトーションビームサイド用部品を組み合わせた状態を示す斜視図。
【図４Ａ】前記実施形態におけるトーションビーム用部品およびトーションビームサイド用部品を組み合わせた状態を示す要部斜視図。
【図４Ｂ】トーションビーム用部品およびトーションビームサイド用部品を組み合わせた状態の変形例を示す要部斜視図。
【図５】前記実施形態におけるトーションビーム用部品の製造方法を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、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１が示されている。トーションビーム式サスペンション１は、前輪駆動の自動車の後輪の懸架装置として用いられる。トーションビーム式サスペンション１は、トーションビームサイド２と、サスペンションスプリング３と、ショックアブソーバ４と、トーションビーム用部品５と、スプリングシート部９と、を備える。なお、以下の説明では、車体の車長方向をＦ、車体の車幅方向をＷ、車体の車高方向をＨとする。
【００１８】
トーションビームサイド２は、トーションビーム用部品５を挟んで、車体（図示略）の前側に配置される前側アーム２Ａ、および車体の後側に配置される後ろ側アーム２Ｂを備える。
前側アーム２Ａの先端は、ブラケット６を介して、車体フレーム（図示略）に概ね車幅方向Ｗを軸に回転可能に取り付けられる。その結果、前側アーム２Ａは車高方向Ｈに可動となる。
後ろ側アーム２Ｂの後端の外側側面には、車輪７が回転可能に取り付けられる。後ろ側アーム２Ｂの内側側面には、ブラケット８を介して、ショックアブソーバ４の下端が、トーションビームサイド２の車幅方向Ｗを軸に回転可能に取り付けられる。その結果、後ろ側アーム２Ｂは車長方向Ｆに可動となる。
トーションビームサイド２の後ろ側アーム２Ｂの底面と、トーションビーム用部品５の底面との間には、スプリングシート部９が設けられ、スプリングシート部９の上面には、サスペンションスプリング３が設けられている。
【００１９】
サスペンションスプリング３は、コイルスプリングから構成され、ショックアブソーバ４は、ピストンロッドおよびシリンダから構成される油圧シリンダから構成される。
サスペンションスプリング３およびショックアブソーバ４は、車輪７の車高方向Ｈに作用した振動を吸収し、車体の上下動を緩和する。
また、車幅方向Ｗに設けられる一対の車輪７の車高方向Ｈの変位の違いは、トーションビーム用部品５のトーションビーム部５１（図２参照）のねじれによって吸収する。
【００２０】
トーションビーム用部品５は、トーションビーム式サスペンション１のトーションビームを構成する部品である。トーションビーム用部品５は、図２に示すように、トーションビーム部５１およびトーションビームサイド部５２、および第１フランジ部５８を備える。
トーションビーム部５１は、車幅方向Ｗに延出している。トーションビームサイド部５２は、トーションビーム部５１の端部から車長方向Ｆに延出している。
トーションビーム部５１、トーションビームサイド部５２、および第１フランジ部５８は、１枚の板材から構成されている。
【００２１】
第１の部分であるトーションビーム部５１は、車幅方向Ｗに沿って延出する開断面材から構成されている。本実施形態では、トーションビーム部５１は、トーションビーム部５１の車幅方向Ｗに直交する断面が山形形状である。山形形状の頂部は稜線５３であり、山形形状の頂部から延びる２本の斜辺は稜線５３から下方に傾斜する傾斜面５４である。トーションビーム部５１は、鋼板をプレス機等により成形加工して製造される。トーションビーム部５１に使用される鋼板の厚さは、２．３ｍｍ−４．０ｍｍとされる。
【００２２】
本実施形態では、トーションビーム部５１は、断面山形形状である。トーションビーム部を構成する部材の断面としては、山形形状に限らず、Ｕ字形状断面、溝形形状断面等の開断面形状であってもよい。また、トーションビーム部５１の下端縁は、切断加工面としてもよいが、山形の内側に折り曲げた折り返し部を形成してもよい。折り返し部を形成した場合、トーションビーム部５１がねじられた際、加工端面に応力が集中しないため、疲労強度が一層向上する。
【００２３】
第２の部分であるトーションビームサイド部５２は、トーションビーム部５１の車幅方向Ｗの両端部に一体に設けられ、トーションビーム部５１の車幅方向Ｗと交差する方向（車長方向Ｆ）に延出している。トーションビームサイド部５２は、トーションビームサイド壁部５５およびトーションビームサイド天板部５６を備える。トーションビームサイド壁部５５は、車体の車高方向Ｈに延出している。トーションビームサイド天板部５６は、トーションビームサイド壁部５５の上端から車幅方向Ｗに延出している。
トーションビームサイド壁部５５およびトーションビームサイド天板部５６は、断面Ｌ字形状に配置される。
【００２４】
トーションビームサイド壁部５５は、トーションビーム部５１の傾斜面５４に連続している。トーションビームサイド壁部５５の下端には、隣接して第１フランジ部５８が形成されている。
第３の部分である第１フランジ部５８は、トーションビーム部５１の傾斜面５４の下端に連続している。
【００２５】
トーションビームサイド天板部５６は、トーションビームサイド壁部５５の上端に隣接して形成され、トーションビーム部５１の頂部となる稜線５３に接続される。トーションビームサイド天板部５６と稜線５３の接続面には、強度向上のための凹部５６Ａが形成されている。
トーションビームサイド天板部５６の車幅方向Ｗの外側端面には、トーションビームサイド天板部５６の幅方向端部から車高方向Ｈに垂下し、トーションビームサイド天板部５６を挟んで、トーションビームサイド壁部５５と対向する第２フランジ部５９が形成されている。
【００２６】
このようなトーションビーム用部品５の車幅方向Ｗの外側には、図３に示すように、トーションビームサイド２を構成するトーションビームサイド用部品２１が接合される。
トーションビームサイド用部品２１は、トーションビームサイド部５２の断面よりも大きな断面溝形形状の鋼板成形加工体から構成され、トーションビーム用部品５のトーションビームサイド部５２を外側から覆うように接合される。なお、使用される鋼板の厚さは、トーションビーム用部品５と同様に、２．３ｍｍ−４．０ｍｍである。
【００２７】
トーションビームサイド用部品２１は、壁部２１Ａと、底面フランジ部２１Ｂと、天面フランジ部２１Ｃと、を備える。トーションビームサイド用部品２１がトーションビームサイド２を構成した場合、壁部２１Ａは車高方向Ｈに延在する。底面フランジ部２１Ｂは、壁部２１Ａの下端から折り曲げられ車幅方向Ｗの内側に延在する。同様に、天面フランジ部２１Ｃは、壁部２１Ａの上端から折り曲げられ車幅方向Ｗの内側に延在する。また、壁部２１Ａ、底面フランジ部２１Ｂと天面フランジ部２１Ｃは、車長方向Ｆにも延在する。
一方の端面となる底面フランジ部２１Ｂの上面には、トーションビーム用部品５の第１フランジ部５８の底面が重ね合わされる。
他方の端面となる天面フランジ部２１Ｃの下面には、トーションビーム用部品５のトーションビームサイド天板部５６の上面が重ね合わされる。
トーションビーム用部品５の第２フランジ部５９は、トーションビームサイド用部品２１の壁部２１Ａから離間して配置される。第２フランジ部５９の位置は、天面フランジ部２１Ｃの断面幅方向中央が好ましい。
【００２８】
トーションビーム用部品５にトーションビームサイド用部品２１を取り付けた状態では、第１フランジ部５８の先端は、図４Ａに示すように、底面フランジ部２１Ｂの先端よりも車幅方向Ｗの内側に延出した延出部５８Ａを有し、この延出部５８Ａがスプリングシート部９になっていてもよい。
また、図４Ｂに示すように、底面フランジ部２１Ｂの先端が、第１フランジ部５８の先端より車幅方向Ｗの内側に延出した延出部２１Ｄを有し、この延出部２１Ｄが、スプリングシート部９になっていてもよい。
トーションビームサイド天板部５６の車幅方向Ｗに沿った内側の端部も、天面フランジ部２１Ｃの先端よりも少なくとも５ｍｍ以上車幅方向Ｗの内側に突出している。
【００２９】
トーションビーム用部品５およびトーションビームサイド用部品２１は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、底面フランジ部２１Ｂの先端部、および第１フランジ部５８の重ね合わせ部の端部のうち露出している方を、重ね合わせ部の端部に沿って、重ね隅肉溶接して溶接部Ｙ２を形成することにより接合してもよい。これに限らず、重ね合わせ部の第１フランジ部５８と底面フランジ部２１Ｂに穴をあけ、ビス止め、リベット止め等の機械接合をしてもよい。
また、トーションビーム用部品５およびトーションビームサイド用部品２１は、天面フランジ部２１Ｃの先端面、およびトーションビームサイド天板部５６の天面を、トーションビームサイド用部品２１の延出方向に沿って、重ね隅肉溶接して溶接部Ｙ１を形成することにより接合してもよい。これに限らず、重ね合わせ部の天面フランジ部２１Ｃとトーションビームサイド天板部５６に穴をあけ、ビス止め、リベット止め等の機械接合をしてもよい。あるいは、重ね合わせ部を接着剤で接合してもよい。
【００３０】
このようなトーションビーム用部品５は、たとえば、図５に示すように、多段階のプレス加工により製造することができる。
まず、プレス機により、平面視略Ｈ字形状の鋼板５Ａを切断加工（ブランキング）する。
所定の金型を用い、鋼板５Ａに、トーションビーム部５１の稜線５３、傾斜面５４、トーションビームサイド部５２のトーションビームサイド壁部５５、トーションビームサイド天板部５６、第１フランジ部５８をプレス加工する。
最後に、第１段階のプレス加工とは異なる金型を用い、第２フランジ部５９、および凹部５６Ａをプレス加工する。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
軽量化のため、板厚を薄くすれば溶接は困難になり、溶接部も小さくなるため、溶接部に荷重が集中し破壊されやすい課題がある。この課題に対し、第１フランジ部５８、トーションビームサイド部５２、およびトーションビーム部５１が、１枚の板材から成形されているため、第１フランジ部５８とトーションビームサイド部５２およびトーションビーム部５１との境界で破壊が生じにくい効果がある。
【００３２】
さらに、曲がったトーションビームサイド部５２には溶接が難しく接合に寄与する溶接部も小さくなりやすい。これも溶接部に荷重が集中する要因になる。また、軽量化のため、高強度化を狙い、鋼の素材を熱間プレスで成形した場合、熱間プレスされた部材は溶接すると熱影響部が脆化あるいは軟化するため破壊されやすい課題がある。
この課題は、熱間プレス後の引張強さが１１９０ＭＰａ以上の鋼材で発生することが多い。鋼以外でも軽量化のため、高強度化を狙い、アルミニウム合金の素材の析出強化で高強度化した場合、アルミニウム合金を溶接すると溶接部と熱影響部は溶接の熱により析出物が無くなり軟化するため破壊されやすい。本実施形態では、第１フランジ部５８あるいは第１フランジ部５８に接合されたトーションビームサイド用部品２１をスプリングシート部９とした結果、スプリングシート部９が破壊されにくい効果がある。
【００３３】
副次的な効果として次のこともある。トーションビームサイド用部品２１の底面フランジ部２１Ｂの先端面とトーションビーム用部品５の第１フランジ部５８の重ね合わせ部の端部、天面フランジ部２１Ｃの先端面とトーションビーム用部品５のトーションビームサイド天板部５６との重ね合わせ部の端部を重ね隅肉溶接するだけで接合することができる。両者共に比較的平坦な面を有するため、溶接作業の施工性が向上する。また、部品点数が少ないため、部品同士を接合する工程を削減できる。あるいは、これら重ね合わせ部を機械接合、あるいは接着剤による接合をすることができる。これは、トーションビーム用部品５をＣＦＲＰ(Carbon Fiber Reinforced Plastic)等の溶接できない素材で製造する場合に有効である。
【００３４】
トーションビーム用部品５の第２フランジ部５９を、トーションビームサイド壁部５５に対向するように形成したので、トーションビームサイド部５２の車高方向Ｈの力に対する曲げ剛性を向上することができる。
また、第２フランジ部５９をトーションビームサイド壁部５５に対向するように形成することにより、トーションビームサイド天板部５６から上部に突出しない断面形状となる。したがって、トーションビームサイド用部品２１により、外側からトーションビームサイド部５２を覆うことができる。これにより、トーションビームサイド用部品２１の断面を大きくすることができ、第２フランジ部５９とトーションビームサイド天板部５６との間の稜線によりトーションビームサイド用部品２１の車高方向Ｈの力に対する曲げ剛性を向上することができる。
また、第２フランジ部５９とトーションビームサイド用部品２１とは離間していることが望ましい。第２フランジ部５９とトーションビームサイド天板部５６との間の稜線が変形しにくいため、トーションビームサイド天板部５６とトーションビームサイド用部品２１との接合が剥離しにくくなるからである。
トーションビーム用部品５およびトーションビームサイド用部品２１は、トーションビームサイド部５２において溶接により接合される。したがって、トーションビーム部５１およびトーションビームサイド部５２の境界に溶接箇所が生じないため、トーションビーム部５１およびトーションビームサイド部５２の境界において、疲労破壊が生じにくい。
【００３５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前述した実施形態では、鋼板を加工してトーションビーム用部品５を製造していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、アルミニウム、チタン、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）等の材料を用い、トーションビーム用部品を形成してもよい。
その他、本発明の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…トーションビーム式サスペンション、２…トーションビームサイド、２Ａ…前側アーム、２Ｂ…後ろ側アーム、３…サスペンションスプリング、４…ショックアブソーバ、５…トーションビーム用部品、５Ａ…鋼板、６…ブラケット、７…車輪、８…ブラケット、９…スプリングシート部、２１…トーションビームサイド用部品、２１Ａ…壁部、２１Ｂ…底面フランジ部、２１Ｃ…天面フランジ部、２１Ｄ…延出部、５１…トーションビーム部、５２…トーションビームサイド部、５３…稜線、５４…傾斜面、５５…トーションビームサイド壁部、５６…トーションビームサイド天板部、５６Ａ…凹部、５８…第１フランジ部、５８Ａ…延出部、５９…第２フランジ部。
【図１】
0006558507.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006558507.tif 000004
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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