(57)【要約】【課題】Ｕ字状の開放断面を有するトーションビームの端縁部の亀裂を、バフ掛けやプレスコイニング加工を行わずに確実に防止する。【解決手段】トーションビーム式サスペンションは、車体前後方向に延びて上下に揺動する左右のトレーリングアームに、車体左右方向に延びるトーションビーム１１の両端の接続部を接続してなる。トーションビーム１１は上壁１６、縦壁１７および下壁１８が連なるＵ字状断面を有しており、前記上壁１６および下壁１８の少なくとも一方に外側に屈曲した曲げフランジ１６ａを形成し、この曲げフランジ１６ａの方向をトーションビーム１１の上下移動軌跡Ｃの方向Ｔに対して４０°から６０°の範囲で傾斜させることで、曲げフランジ１６ａの先端に作用する応力を低減することができる。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延びて上下に揺動する左右のトレーリングアーム（１０Ｌ，１０Ｒ）に、上壁（１６）、縦壁（１７）および下壁（１８）が連なるＵ字状断面を有して車体左右方向に延びるトーションビーム（１１）の両端の接続部（１９）を接続したトーションビーム式サスペンションにおいて、
前記上壁（１６）および下壁（１８）の少なくとも一方に外側に屈曲した曲げフランジ（１６ａ）を形成し、この曲げフランジ（１６ａ）の方向をトーションビーム（１１）の上下移動軌跡に対して４０°から６０°の範囲で傾斜させ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体前後方向に延びて上下に揺動する左右のトレーリングアームに、上壁、縦壁および下壁が連なるＵ字状断面を有して車体左右方向に延びるトーションビームの両端の接続部を接続したトーションビーム式サスペンションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるトーションビーム式サスペンションは、特開２０００−９４９１７号公報により公知である。
【０００３】
この種のサスペンションのトーションビームの両端部は左右のトレーリングアームの前後方向中間部に溶接により結合されており、左右のトレーリングアームの上下揺動角の差によってトーションビームが捩じれ変形し易いように、その断面は前面または後面が開放したＵ字状に形成されている。このように、トーションビームがＵ字状の開放断面を有している場合、その開放した端縁部に特に応力が集中し易くなる。
【０００４】
Ｕ字状の開放断面を有するトーションビームは一般的にプレス打ち抜きにより加工されるため、その開放した端縁部は切断面と破断面とから構成されており、そこに高い応力が作用すると、特に面性状の不安定な破断面側のエッジが起点となって亀裂が発生し易くなる。そこで従来は、開放した端縁部をバフ掛けして平滑化し、かつエッジ部に丸みを付けることで亀裂の発生を防止していた。
【０００５】
特開２０００−５２７３３号公報には、加工コストが嵩む前記バフ掛けを廃止するために、開放した端縁部のエッジにプレスコイニング加工で丸みを付けるものが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレスコイニング加工でエッジ部に丸みを付ける場合、その丸みの曲率半径を安定させるのは、プレスコイニング加工前の開放した端縁部の位置精度および面性状の安定化と、コイニング金型の合わせ込み品質管理とが重要であり、量産品の品質を維持するにはコイニング金型の破損や摩耗に充分な注意を払う必要があるために金型のランニングコストが嵩む問題があった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、Ｕ字状の開放断面を有するトーションビームの端縁部の亀裂を、バフ掛けやプレスコイニング加工を行わずに確実に防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びて上下に揺動する左右のトレーリングアームに、上壁、縦壁および下壁が連なるＵ字状断面を有して車体左右方向に延びるトーションビームの両端の接続部を接続したトーションビーム式サスペンションにおいて、前記上壁および下壁の少なくとも一方に外側に屈曲した曲げフランジを形成し、この曲げフランジの方向をトーションビームの上下移動軌跡に対して４０°から６０°の範囲で傾斜させ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が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、上壁、縦壁および下壁が連なるＵ字状断面を有するトーションビームの上壁および下壁の少なくとも一方に外側に屈曲した曲げフランジを形成し、この曲げフランジの方向をトーションビームの上下移動軌跡に対して４０°から６０°の範囲で傾斜させたので、曲げフランジの先端に作用する応力を低減することができる。これにより、トーションビームの端縁部にバフ掛けやプレスコイニング加工を行うことなく亀裂の発生を防止することができ、加工コストの削減に寄与することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１はトーションビーム式サスペンションの全体平面図、図２はトーションビーム式サスペンションの全体斜視図、図３は図１の３部拡大図、図４はトレーリングアームおよびトーションビームの分解斜視図、図５は図１の５方向拡大矢視図、図６は図１の６−６線拡大断面図、図７はトーションビームが捩じれ変形した状態を示す図、図８は曲げフランジの角度と応力との関係を示すグラフである。
【００１２】
図１および図２に示すように、自動車の後輪用のトーションビーム式サスペンションは、車体前後方向に延びる左右のトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒと、車体左右方向に延びて左右のトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒを接続するトーションビーム１１とを備える。トレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの前端には円筒状のトレーリングアーム支持部１２，１２が溶接されており、このトレーリングアーム支持部１２，１２に収納したゴムブッシュジョイント（図示せず）を介して車体に上下揺動自在に枢支される。トレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの後部外端に溶接したスピンドル支持板１３，１３に固定したスピンドル１４，１４に左右の後輪Ｗ，Ｗが回転自在に支持され、またトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの後部内端に懸架ばねの下端を支持するばね座１５，１５が設けられる。
【００１３】
図３〜図５から明らかなように、車体前方側が開放したトーションビーム１１は、上壁１６，縦壁１７および下壁１８が連なるＵ字状断面を有しており、その左右両端の接続部１９，１９は前後方向の幅が僅かに拡大している。トーションビーム１１の各接続部１９の略上下方向に起立する縦壁１７には、左右方向外端が開放するスリット２０が形成されており、このスリット２０の上下縁から後方に向けて上下のフランジ１７ａ，１７ｂが一体に突出する。スリット２０の左右方向内端は、応力集中を緩和してクラックの発生を防止すべく丸みを持たせてある。
【００１４】
トーションビーム１１の右側の接続部１９は右側のトレーリングアーム１０Ｒに以下のようにして結合される。即ち、トーションビーム１１の縦壁１７のスリット２０をトレーリングアーム１０Ｒに嵌合させ、上壁１６および下壁１８の外端部をトレーリングアーム１０Ｒに溶接ｗ１し、スリット２０の上下のフランジ１７ａ，１７ｂをトレーリングアーム１０Ｒに溶接ｗ２する。
【００１５】
トーションビーム１１の左側の接続部１９を左側のトレーリングアーム１０Ｌに結合する部分の構造は、上述したトーションビーム１１の右側の接続部１９を右側のトレーリングアーム１０Ｒに結合する部分の構造と同じである。
【００１６】
上記構造を備えたトーションビーム式サスペンションは、路面の凹凸や旋回時の横力により左右の車輪Ｗ，Ｗを支持する左右のトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒが異なる角度で上下に揺動すると、図７に示すように、トーションビーム１１が捩じれ変形することで左右のトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの角度を一致させる復元力が発生する。
【００１７】
図６から明らかなように、トーションバー１１の上壁１６の開放した前縁部に、屈曲部ａにおいて斜め上向きに折り曲げられた曲げフランジ１６ａが形成される。トーションバー１１がその捩じれ変形に伴って上下移動する中心はトレーリングアーム支持部１２の軸線Ｌであり、この軸線Ｌを中心とする円弧Ｃ上の前記屈曲部ａを通る接線Ｔに対して、曲げフランジ１６ａは角度αだけ屈曲している。
【００１８】
図８のグラフは、トーションビーム１１の曲げフランジ１６ａの屈曲角度αの変化（横軸参照）に対する、曲げフランジ１６ａの先端の板外（図６のｏ点）および板内（図６のｉ点）における応力の変化（縦軸参照）を示している。板外ｏにおいては、屈曲角度αが２０°以下の領域で応力が増加し、屈曲角度αが２０°〜６０°の領域で応力が略一定であり、屈曲角度αが６０°以上の領域で応力が減少している。また板内ｉにおいては、屈曲角度αが５０°以下の領域で応力が増加し、屈曲角度αが５０°〜６０°の領域で応力が略一定であり、屈曲角度αが６０°以上の領域で応力が増加している。従って、屈曲角度αを４０°〜６０°の範囲に設定すれば、板外ｏおよび板内ｉの両方の応力を許容値以下に抑えることができ、曲げフランジ１６ａの先端にバフ掛けやプレスコイニング加工を施すことなく亀裂の発生を確実に防止することができる。
【００１９】
上壁１６に曲げフランジ１６ａを形成したことにより、その曲げフランジ１６ａの先端の応力を低減できる理由は、以下のように考えられる。
【００２０】
図７に示すように、左右の車輪Ｗ，Ｗを支持する左右のトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒが異なる角度で上下に揺動すると、正面視でトーションビーム１１はＳ字状に湾曲し、例えばトーションビーム１１の符号Ａで示す部分は上下方向（正確には、図６における屈曲部ａを通る接線Ｔの方向）に湾曲する。曲げフランジ１６ａの板厚をｔとし、高さをｈ（＞ｔ）とすると、曲げフランジ１６ａがその上下移動軌跡である接線Ｔの方向に屈曲している場合、つまりα＝０°の場合には、曲げフランジ１６ａの断面係数ＺａはＺａ＝ｔｈ２　／６となって最大値となる。一方、曲げフランジ１６ａの方向が接線Ｔの方向と直交している場合、つまりα＝９０°の場合には、曲げフランジ１６ａの断面係数ＺｂはＺｂ＝ｈｔ２　／６となって最小値となる。
【００２１】
図７のＡ部における曲げモーメントＭの大きさは、曲げフランジ１６ａの方向によらずに一定であると見做せるため、曲げフランジ１６ａに作用する曲げ応力σ＝Ｍ／Ｚは、断面係数Ｚに依存することになる。従って、断面係数Ｚが最大値Ｚａとなるとき（α＝０°のとき）に曲げ応力σ＝Ｍ／Ｚａは最小値となり、断面係数Ｚが最小値Ｚｂとなるとき（α＝９０°のとき）に曲げ応力σ＝Ｍ／Ｚｂは最大値となる。
【００２２】
しかしながら、トレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの枢支部にはゴムブッシュジョイントが装着されているために、ゴムブッシュジョイントの変形によりトレーリングアーム１０Ｌ，１０Ｒの実際の揺動中心は前記軸線Ｌ（図６および図７参照）からずれており、曲げフランジ１６ａの応力が最小になるのはα＝０°のときではなく、ゴムブッシュジョイントの特性やトーションビーム１１の捩じれ量に応じてαが４０°〜６０°の領域となる。
【００２３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２４】
例えば、実施例ではトーションビーム１１の上壁１６に曲げフランジ１６ａを形成したが、下壁１８に曲げフランジを形成しても良く、上壁１６および下壁１８の両方に曲げフランジを形成しても良い。
【００２５】
また曲げフランジ１６ａは図６の接線Ｔの何れの側に傾斜させても良く、αが４０°〜６０°の範囲であれば、図６において鎖線で示すように逆方向に傾斜させても同じ効果を達成することができる。
【００２６】
また実施例のトーションビーム１１は前方側が開放しているが、後方側が開放していても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、上壁、縦壁および下壁が連なるＵ字状断面を有するトーションビームの上壁および下壁の少なくとも一方に外側に屈曲した曲げフランジを形成し、この曲げフランジの方向をトーションビームの上下移動軌跡に対して４０°から６０°の範囲で傾斜させたので、曲げフランジの先端に作用する応力を低減することができる。これにより、トーションビームの端縁部にバフ掛けやプレスコイニング加工を行うことなく亀裂の発生を防止することができ、加工コストの削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トーションビーム式サスペンションの全体平面図
【図２】トーションビーム式サスペンションの全体斜視図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】トレーリングアームおよびトーションビームの分解斜視図
【図５】図１の５方向拡大矢視図
【図６】図１の６−６線拡大断面図
【図７】トーションビームが捩じれ変形した状態を示す図
【図８】フランジの角度と応力との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０Ｌ　　　トレーリングアーム
１０Ｒ　　　トレーリングアーム
１１　　　　トーションビーム
１６　　　　上壁
１６ａ　　　曲げフランジ
１７　　　　縦壁
１８　　　　下壁
１９　　　　接続部
【図１】
2004034867.tif 000003
【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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