(57)【要約】  【課題】バンプ時における車輪のホイールアライメントの変化量をより大きく確保する。  【解決手段】車幅方向に伸びるトーションビーム１０によって、左右一対のトレーリングアーム１同士が連結される。トーションビーム１０の車幅方向中央部１１のねじり剛性が、他の部分１２，１３のねじり剛性よりも小さく設定される。中央部１１を所定長さ（例えば１０ｃｍ）だけ直線状に形成することができる。トーションビーム１０は、中央部１１がもっとも高い位置となるように、上方に向けて凸となる凸形状とすることもできる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端部が車体に枢支されると共に後端部に車輪を保持した左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に伸びて該左右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、を備えた車両のトーションビーム式サスペンションであって、
前記トーションビームは、車幅方向中央部におけるねじり剛性が他の部分のねじり剛性よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項２】
請求項１において、
前記トーションビームの前記中央部が、車幅方向に伸びる略直線状に伸びる直線部として形成されている、ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記トーションビームは、車幅方向の中央部がもっとも高くかつ該中央部から車幅方向外方側に向かうにつれて徐々に低くなる傾斜部を備えていて、全体として上方に向けて凸となる凸形状に形成されている、ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記トーションビームの断面形状が、バンプ時に前記中央部の上端部付近を中心としてねじられるように形成されて、バンプ時に前記車輪がトーインとされる、ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項５】
請求項４において、
前記トーションビームは、中空パイプ材を押しつぶすことにより断面略Ｖ字状あるいは略Ｕ字状に形成されると共に、略Ｖ字状または略Ｕ字状の開口部が下方に向かうようにされ、
前記トーションビームは、略Ｖ字状または略Ｕ字状とされた開口部の開口幅が前記中央部の方が他の部分よりも大きく設定されるか、または閉断面の面積が前記中央部の方が他の部分よりも小さく設定されている、ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記トーションビームの断面形状が、バンプ時に前記中央部の後端部付近を中心としてねじられるように形成されて、バンプ時に前記車輪がネガティブキャンバとされる、ことを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
【請求項７】
請求項６において、
前記トーションビームは、中空パイプ材を押しつぶすことにより断面略Ｖ字状あるいは略Ｕ字状に形成されると共に、略Ｖ字状または略Ｕ字状の開口部が前方に向かうようにされ、
前記トーションビームは、略Ｖ字状または略Ｕ字状とされた開口部の開口幅が前記中央部の方が他の部分よりも大きく設定されるか、または閉断面の面積が前記中央部の方が他の部分よりも小さく設定されている、ことを特徴とする車両の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、車両のトーションビーム式サスペンションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両、特に小型自動車において多く採用されている後輪用サスペンションとして、トーションビーム式のものがある。このサスペンションは、前端部が車体に枢支されると共に後端部に車輪を保持した左右一対のトレーリングアームを備えて、左右一対のトレーリングアームが車幅方向に伸びるトーションビームによって連結された構造とされる。そして、トーションビームは、左右一対のトレーリングアームの車幅方向の移動を規制する機能を有する他、左右のトレーリングアームが同一高さ位置になるように付勢力を発揮するスタビライザとしての機能を有する。
【０００３】
特許文献１には、トーションビームとプロペラシャフトとの干渉を防止するために、トーションビームを、その車幅方向中央部がもっとも高くなるように上方に向けて凸となるように形成して、この中央部を略直線状としたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５４６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車輪がバンプしたとき（車輪つまりトレーリングアームが車体に対して上方へ変位したとき）、トレーリングアームの後端部側面の向きを変化させて、この後端部に保持されている車輪のホイールアラメントを変化させることが行われている。例えば、操安性向上のために、バンプ時に車輪がトーインとなるようにあるいはネガティブキャンバとなるようにすることが行われている。そして、最近では、このようなホイールアライメントの変化をよりを大きく確保することが望まれるようになっている。
【０００６】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、バンプ時における車輪のホイールアライメントの変化量をより大きく確保できるようにした車両の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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
前端部が車体に枢支されると共に後端部に車輪を保持した左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に伸びて該左右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、を備えた車両のトーションビーム式サスペンションであって、
前記トーションビームは、車幅方向中央部におけるねじり剛性が他の部分のねじり剛性よりも小さく設定されている、
ようにしてある。
【０００８】
上記解決手法によれば、トーションビームの車幅方向中央部のねじり剛性を他の部分のねじり剛性よりも小さくするという極めて簡単な設定によって、トレーリングアームに保持された車輪のバンプ時におけるホイールアライメントの変化量を十分に大きく確保することができる。ちなみに、トーションビームのねじり剛性を車幅方向全長に渡って略均一に設定すると共に、全体のねじり剛性を中央部のねじり剛性と同じように小さく設定しても、バンプ時における車輪の大きなホイールアライメント変化は得られないものである。
【０００９】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記トーションビームの前記中央部が、車幅方向に伸びる略直線状に伸びる直線部として形成されている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、ねじり剛性の小さい部分を直線状にある程度長く確保して、中央部で所望のねじり剛性を得つつ応力集中を回避する上で好ましいものとなる。
【００１０】
前記トーションビームは、車幅方向の中央部がもっとも高くかつ該中央部から車幅方向外方側に向かうにつれて徐々に低くなる傾斜部を備えていて、全体として上方に向けて凸となる凸形状に形成されている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、トーションビームを全体的に高く設定する場合に比して、トーションビームと車体フロア面との上下方向間隔を極力大きく確保する上で好ましいものとなる。また、トーションビームのねじり中心を極力高い位置に設定する上で好ましいものとなる。
【００１１】
前記トーションビームの断面形状が、バンプ時に前記中央部の上端部付近を中心としてねじられるように形成されて、バンプ時に前記車輪がトーインとされる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、バンプ時のトーイン量を十分に確保して、操安性向上の上で好ましいものとなる。
【００１２】
前記トーションビームは、中空パイプ材を押しつぶすことにより断面略Ｖ字状あるいは略Ｕ字状に形成されると共に、略Ｖ字状または略Ｕ字状の開口部が下方に向かうようにされ、
前記トーションビームは、略Ｖ字状または略Ｕ字状とされた開口部の開口幅が前記中央部の方が他の部分よりも大きく設定されるか、または閉断面の面積が前記中央部の方が他の部分よりも小さく設定されている、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、トーションビームを簡単に形成しつつ、中央部と他の部分とのねじり剛性の相違も簡単に設定することができる。
【００１３】
前記トーションビームの断面形状が、バンプ時に前記中央部の後端部付近を中心としてねじられるように形成されて、バンプ時に前記車輪がネガティブキャンバとされる、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、バンプ時に前記車輪がネガティブキャンバ量を十分に確保して、操安性向上の上で好ましいものとなる。
【００１４】
前記トーションビームは、中空パイプ材を押しつぶすことにより断面略Ｖ字状あるいは略Ｕ字状に形成されると共に、略Ｖ字状または略Ｕ字状の開口部が前方に向かうようにされ、
前記トーションビームは、略Ｖ字状または略Ｕ字状とされた開口部の開口幅が前記中央部の方が他の部分よりも大きく設定されるか、または閉断面の面積が前記中央部の方が他の部分よりも小さく設定されている、
ようにしてある（請求項７対応）。この場合、トーションビームを簡単に形成しつつ、中央部と他の部分とのねじり剛性の相違も簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、極めて簡単な構成によって、バンプ時における車輪のホイールアライメント変化量を大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用されたトーションビーム式サスペンションの一例を示す平面図。
【図２】図１のサスペンションを後方かた見た後面図。
【図３】図１のサスペンションを左方から見た左側面図。
【図４】トーションビームの車幅方向中央部での断面形状を示すもので、図１Ｘ４−Ｘ４線相当断面図。
【図５】トーションビームの中央部以外の部分での断面形状を示すもので、図１Ｘ５−Ｘ５線相当断面図。
【図６】バンプ時にトーインとなる作用を図式的に示す図。
【図７】バンプ量とトーイン方向へのトー角変化量との関係を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すもので、図４に対応した断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態を示すもので、図５に対応した断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態を示すもので、図２に対応した後面図。
【図１１】図１０の実施形態において、バンプ量とトーイン方向へのトー角変化量との関係を示すもので、図７に対応した特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図３において、１は前後方向に伸びる左右一対のトレーリングアームである。トレーリングアーム１は、その前端部が、ブッシュ２を介してピン３を中心に車体に対して回動自在に取付けられている（枢支されている）。また、トレーリングアーム１の後端部には、図示を略す車輪（実施形態では後輪）が回転自在に取付けられる車輪取付部４が設けられている。上記ピン３の軸線は、図１に示す平面視において、車幅方向外方側に向かうにつれて後方に向かうように傾斜設定されている。また、ピン３は、図２に示す後方視において、車幅方向と平行の水平方向に設定されている。
【００１８】
左右一対のトレーリングアーム１は、車幅方向に伸びるトーションビーム１０によって連結されている。このトーションビーム１０は、左右一対のトレーリングアーム１の車幅方向の位置決めと、スタビライザとしての機能を果たすことになる。トーションビーム１０の車幅方向端部とトレーリングアーム１とに渡って、サスペンション受け部材５が固定されている。このサスペンション受け部材５に、それぞれ図示を略すサスペンションスプリングとサスペンションダンパとの各下端部が連結される。
【００１９】
トーションビーム１０は、車幅方向中央部１１がもっとも高い位置となるように、上方に向けて凸となる凸形状に形成されている。より具体的には、車幅方向中央部１１は、短い所定長さだけ車幅方向に直線状に伸び、この中央部１１から車幅方向外方側に向けて徐々に下方に向かう傾斜部１２とされ、傾斜部１２よりも車幅方向外方側となる車幅方向端部１３はほぼ直線状となるように設定されている。上記中央部の長さがＡで示され、左右一方の傾斜部１２の長さがＢ１で示され、左右一方の車幅方向端部１３の長さがＢ２で示され、このＢ１とＢ２との合計の長さがＢで示される。
【００２０】
トーションビーム１０は、例えば鉄製の中空パイプ材を押しつぶすように加工して、図４，図５に示すように、断面略Ｖ字状となるように形成されている。そして、実施形態では、バンプ時トーインとするため、トーションビーム１０のねじれ中心がその上端部付近（中央部１１付近）となるように、略Ｖ字状とされた開口部１０ａの向きが下方を向くように設定されている。
【００２１】
トーションビーム１０のねじり剛性は、車幅方向において相違するように設定されている。すなわち、中央部１１のねじり剛性が、他の部分１２、１３のねじり剛性よりも小さく設定されている。このようなねじり剛性の相違の設定は、例えば、図４，図５に示すように、略Ｖ字状の開口部１０ａの開口幅を、中央部１１と他の部分１２，１３とで相違させることによって行われる。具体的には、中央部１１（長さＡの区間）においては、図４に示すようにその開口幅がＬ１と大きくされる一方、傾斜部１２と車幅方向端部１３での開口幅（長さＢの区間）がＬ２と小さくされている（Ｌ１＞Ｌ２）。換言すれば、略Ｖ字状の開口部１０ａの広がり角が、中央部１１ではθ１と大きくされ、他の部分１２，１３の広がり角θ２は小さくされる（θ１＞θ２）。なお、中央部１１における閉断面の面積を、他の部分１２，１３の閉断面の面積よりも小さくすることにより、ねじり剛性を相違させることもできる。
【００２２】
図６は、トーションビーム１０のねじれ特性を示すものである。この図６は、左右一方のトレーリングアーム１をバンプ側に揺動させたとき（左右他方側のトレーリングアーム１はリバウンド側に揺動される）、トーションビーム１０を上方から見た平面視において（図６左方が前方）、そのねじり角度の大きさをＸ軸方向で示すものである。図６中、原点およびトーションビーム１０の車幅方向端を通ってねじれ角０の状態を示す基準線がαで示される。中央部１１（長さＡの区間）では、ねじり剛性が小さいため、ねじられる角度が大きくされる一方（β線）、傾斜部１２，車幅方向端部１３（長さＢの区間）ではねじり剛性が大きいためにねじられる角度は小さくなる（γ線）。そして、基準線αとγ線との角度差が、トーイン方向へのトー角変化量を示すものとなる。つまり、基準線αの方向が車輪の中心線の向きを示すと考えたとき、γ線はこの車輪の中心線の向きが変更された方向を示すことになる。
【００２３】
区間Ａの長さを短くすると、β線、γ線は、図６破線で示すβ２線あるいはγ２線のように変化して、基準線αとγ２線との角度差がより大きくなる。つまり、中央部１１の長さＡは、短いほど、トーイン方向へのトー角変化量を大きくすることができる（長さＡは実質的に０でも可能）。ただし、中央部１１の長さＡを極端に短くすることは応力集中の点で好ましくないので、長さＡとしては、５〜１５ｃｍ程度の範囲に設定するのが好ましい。なお、実施形態では、トーションビーム１０の全長は、約１０００ｍｍとされており、中央部１１の長さＡは約１０ｃｍとされている。また、トーションビームの１０の中央部１１の高さを高くするほど、トーイン方向のトー角変化量を大きくすることができるが、車体フロアとの上下方向間隔の確保の点から、中央部１１をあまり高くすることは好ましくないものであり、このため、実施形態では、中央部１１（の中心）の高さ位置は、車幅方向端部１３（の中心）に対して５０〜６０ｍｍ程度の範囲で設定するのが好ましい（実施形態では５５ｍｍ）。なお、トーションビーム１０の各寸法は、トーションビーム１０の形状および長さによって変わるものである。
【００２４】
ここで、ブッシュ２の高さ位置を高くするほど、乗り心地向上の点では好ましいものとなる。この一方、ブッシュ２の高さ位置を高くしたとき、トーションビーム１０のねじり中心位置を高くすることが要求されるが、実施形態のように中央部１１がもっとも高くなるようにトーションビームを上方に凸となる凸形状とすることにより、この要求を満足させることができる（ねじり中心は中央部１１の高さ付近となる）。そして、トーションビーム１を全体的に高い位置に設定する場合に比して、車体フロアまたは車体のサイドフレームとの上下方向間隔を極力十分に確保する上で好ましいものとなる。
【００２５】
図７は、バンプ量に対するトーイン方向のトー角変化量を示す特性図である。この図７において、一点鎖線で示すＸ１線が、目標線であり、バンプ量４０ｍｍのときのトー角変化量が０．３度を目標値としている。図７中、実線で示すＸ２線が、前述した実施形態によるものであり、目標以上のトー角変化量が得られることが容易に理解される。例えば中央部１１の高さを低くしたり（車体フロアとの上下方向間隔をより確保できる点で有利となる）、あるいは中央部１１の長さＡを長くすることにより（応力集中回避の点で有利となる）、トー角変化量を目標値にまで低下させることができる。
【００２６】
一方、図７中、破線で示すＸ３線は、トーションビーム１０の中央部を上方に向けて凸形状に形成し、ねじり剛性を車幅方向全長に渡って均一とした比較例を示す。トーションビーム１０のねじり剛性を車幅方向全長に渡って大小に関係なく均一にするだけでは、目標のトー角変化量を達成することは困難であることが理解される。
【００２７】
図８，図９は、本発明の第２の実施形態を示すもので、トーションビーム１０の断面形状の変更例を示すものであり、中空パイプを押しつぶし変形させて、断面形状を略Ｕ字状としたものである。図８が中央部１１の断面形状を示し（ねじり剛性小）、図９が傾斜部１２および車幅方向端部１３の断面形状を示す（ねじり剛性大）。本例では、略Ｕ字状の開口部１０ｂの開口幅が、中央部１１においてはＨ１と大きくされる一方、傾斜部１２，車幅方向端部１３での開口幅１０ｂはＨ２と小さくしてある（Ｈ１＞Ｈ２）。また、中央部１１の閉断面の面積が、傾斜部１２、車幅方向端部１３の閉断面の面積よりも小さくなるようにしてある。これにより、中央部１１のねじり剛性が、他の部分１２、１３のねじり剛性よりも小さくされる。
【００２８】
図１０は、本発明の第３の実施形態を示すもので、トーションビーム１０の全体形状を変更したものである。すなわち、本例では、トーションビーム１０は、その全長に渡って直線状とされている（上方に向けて凸となった凸形状とされていない）。ただし、中央部１１（長さＡ）のねじり剛性は、他の部分（長さＢ）のねじり剛性よりも小さくしてある。本例におけるバンプ量とトーイン方向へのトー角変化量との関係が、図１１に示され、この図１１は図７に対応している。そして、図１１中、Ｘ３３線が比較例であり、Ｘ２２線が本実施形態に対応している。本実施形態においても、バンプ時に、十分に大きなトー角変化量を得ることができる。
【００２９】
一方、Ｘ３３線は、車幅方向全長に渡ってねじり剛性を均一に設定した比較例である。このＸ３３線から理解されるように、トーションビーム１０を車幅方向全長に渡って均一に設定したのでは、バンプ時に大きなトー角変化量を得ることが難しいものとなる。
【００３０】
ここで、操安性向上のためには、バンプ時トーインとする代わりにあるいは加えて、バンプ時ネガティブキャンバとすることも好ましいものである。バンプ時ネガティブキャンバを得るためには、前述した実施形態において、トーションビーム１０の開口部１０ａ（図４，図５の場合）あるいは１０ｂ（図８，図９の場合）を、前方に向かうように設定すればよい（トーションビーム１０のねじり中心をその後端部付近に設定する）。すなわち、図６の左方が車体前方を示すことから、図６左方が車体上方となるようにすることによって、バンプ時ネガティブキャンバとなることが容易に理解される。
【００３１】
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。トーションビーム１０の断面形状は実施形態に示す場合に限らず、適宜選択できるものであり、また閉断面構造に限らず開断面構造であってもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、例えば小型自動車のリアサスペンションとして好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１：トレーリングアーム
２：ブッシュ：
３：ピン
４：車輪取付部材
１０：トーションビーム
１０ａ：開口部
１０ｂ：開口部
１１：中央部
１２：傾斜部
１３：車幅方向端部
Ａ：中央部の長さ（区間）
Ｂ１：傾斜部の長さ（区間）
Ｂ２：車幅方向端部の長さ（区間）
Ｂ：傾斜部と車幅方向端部の合計長さ（区間）
α：基準線
β：中央部でのねじれ角
γ：中央部以外でのねじれ角
Ｘ１、Ｘ１１：目標のバンプ時トー角変化量
Ｘ２、Ｘ２２：実施形態におけるバンプ時トー角変化量
【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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