(57)【要約】【課題】生産性の向上とトーションビームの接合強度の向上を図ることができ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接合構造を提供すること。【解決手段】車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビーム３を備えるトーションビーム式サスペンションの前記トーションビーム３の前記各トレーリングアームへの接合構造として、前記トーションビーム３の開放端縁に厚肉部３ａを形成する。又、前記トーションビーム３を軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成する。そして、前記トレーリングアームを軽合金の鋳造品で構成し、その内側に、前記トーションビーム３の接合端部内に嵌合する嵌合凸部２ｃを形成する。【選択図】図６
2013256142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンションの前記トーションビームの前記各トレーリングアームへの接合構造であって、
前記トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成し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のトーションビーム接合構造。
【請求項２】
前記トーションビームを軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成したことを特徴とする請求項１記載の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接合構造。
【請求項３】
前記トレーリングアームを軽合金の鋳造品で構成し、その内側に、前記トーションビームの接合端部内に嵌合する嵌合凸部を形成したことを特徴とする請求項２記載の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接合構造。
【請求項４】
前記トーションビームの接合端部と前記トレーリングアームの嵌合凸部とを摩擦攪拌接合によって接合することを特徴とする請求項３記載の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接合構造。
【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を構成するトーションビームのトレーリングアームへの接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に対しては燃費向上のために軽量化の要求が高まっており、サスペンションとして、部品点数が少なくて省スペース化、低コスト化、軽量化等の点で有利なトーションビーム式サスペンションを採用する車両が増えつつある。
【０００３】
斯かるトーションビーム式サスペンションは、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビームを備えるものであって、各トレーリングアームに支持された左右の車輪相互間の上下方向の相対変位（逆方向の上下動）をトーションビームの捩り反力によって規制する機能を果たす。
【０００４】
ところで、トーションビームの左右両端部は左右の各トレーリングアームに溶接によって接合されているが、車両走行中におけるトレーリングアームの動き（車輪からの入力による動き）に伴って該トーションビームのトレーリングアームへの接合部には応力が集中する。このため、トレーリングアームには高い接合強度が要求される。
【０００５】
一般にトーションビームは、Ｕ字状やＶ字状の開断面形状に成形されているが、この断面形状が該トーションビームの長手方向全長に亘って続く場合には、その左右両端部の溶接の周長が短くなって必要な接合強度を確保することができない。
【０００６】
そこで、特許文献１には、トーションビームの長手方向中央部の横断面形状をＵ字状又はＶ字状とし、左右の接合端面は環状横断面形状とし、中央部と左右の接合端面との間の部位を横断面形状が連続的に変化する断面除変部とする構成が提案されている。
【０００７】
他方、従来の鋼板製のトーションビームは、捩りや曲げ変形に耐えるよう板厚が厚く、重量の大きなものであった。トーションビームに必要な捩り剛性や曲げ剛性を確保しつつ板厚を薄くして軽量化を図る手段として、例えば、特許文献２，３には、横断面Ｕ字状又はＶ字状のトーションビームの開口端縁を内側又は外側に折り返したループ部を形成し、このループ部の端縁を溶接によって接合する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−０４６２３２号公報
【特許文献２】特開平５−２７８４２４号公報
【特許文献３】特開２００５−０２９１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１において提案されているようにトーションビームに断面形状の異なる部位を複数設けることは製造的に困難な点が多く、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【００１０】
又、特許文献２，３において提案されている構成では、トーションビームの左右両端部を各トレーリングアームに接合する際、トーションビームのループ部の溶接が困難であるために溶接が途切れ、応力集中が発生し易くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、生産性の向上とトーションビームの接合強度の向上を図ることができ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接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に配されて前記トレーリングアームを連結する開断面形状のトーションビームを備えるトーションビーム式サスペンションの前記トーションビームの前記各トレーリングアームへの接合構造として、前記トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トーションビームを軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記トレーリングアームを軽合金の鋳造品で構成し、その内側に、前記トーションビームの接合端部内に嵌合する嵌合凸部を形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記トーションビームの接合端部と前記トレーリングアームの嵌合凸部とを摩擦攪拌接合によって接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、トーションビームの開放端縁に厚肉部を形成して厚肉部によって開放端縁を補強したため、該トーションビームの開放端縁をトレーリングアームにトーションビームの外側からの溶接等によって接合することができ、トーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。そして、トーションビームの厚肉部によって当該トーションビームの剛性を高めることができる。
【００１７】
又、トーションビームとトレーリングアームとの接合部に未接合部が生じないために両者の接合強度が高められるとともに、捩りと曲げに対してトーションビームの全体を使用することができ、トーションビーム式サスペンションの捩り剛性と曲げ剛性を高めつつ、その軽量化を図ることができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、トーションビームを軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成したため、該トーションビームの開放端縁に厚肉部を容易に形成することができる。又、トーションビームの開放端縁以外の箇所にも厚肉部を容易に形成することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、トレーリングアームに形成された嵌合凸によってトーションビームを位置決めすることができるためにトーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。
【００２０】
更に、トレーリングアームの嵌合凸部をトーションビームの接合端部内に嵌合させることによって、トーションビームとトレーリングアームとの接合強度が高められる。そして、トーションビームとトレーリングアームとは軽合金同士の接合となるため、両者が容易に接合されるとともに、トーションビーム式サスペンションの軽量化が図られる。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によってトーションビームの厚肉部に対しても強固な接合が可能となり、溶け込み深さの深い高強度の接合が可能となる。又、トーションビームの裏側（内側）にトレーリングアームの嵌合凸部が入り込んでいるため、該嵌合凸部が摩擦攪拌接合の荷重受けとして機能し、荷重受けを別途設けることなくトーションビームとトレーリングアームとを摩擦攪拌接合によって接合することができ、トーションビーム式サスペンションの生産性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る接合構造を備えるトーションビーム式サスペンションの斜視図である。
【図２】図１のＡ-Ａ線断面に相当するトーションビームの部分斜視図である。
【図３】トーションビームの横断面図である。
【図４】トレーリングアームの斜視図である。
【図５】図４のＡ部拡大詳細図である。
【図６】図１のＢ-Ｂ線断面に相当する本発明に係るトーションビームとトレーリングアームとの接合構造を示す破断斜視図である。
【図７】本発明の変形例を示す図６と同様の図である。
【図８】本発明の変形例を示す図６と同様の図である。
【図９】本発明の変形例を示す図６と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明に係る接合構造を備えるトーションビーム式サスペンションの斜視図であり、図示のトーションビーム式サスペンション１は、車両両側部に前後方向に配された左右一対のトレーリングアーム２と、車幅方向に配されて前記トレーリングアーム２を連結する開断面形状を有するトーションビーム３を含んで構成されている。
【００２５】
本実施の形態では、左右の各トレーリングアーム２は、アルミニウム合金等の軽合金を素材とする鋳造によって平面視Ｔ字状に一体成形して構成されている。そして、このトレーリングアーム２は、そのＴ字の横棒を車両の前後方向に概略沿って配置するとともに、その前後方向の一端部（前端部）には、車幅方向に貫通するように円孔４が形成されており、この円孔４に嵌め込まれる不図示のブッシュを介して車体に上下揺動可能に支持されている。
【００２６】
又、各トレーリングアーム２の前後方向他端部（後端部）には、不図示のスピンドル等の車輪支持部材を取り付けるための円孔５が形成されており、この円孔５に取り付けられる車輪支持部材を介して車輪（不図示）が取り付けられる。更に、前後方向他端部（後端部）には、不図示のショックアブソーバの下端を取り付けるためのチャンネル状の取付部２ａ及び不図示のコイルバネの下端を受けるためのバネ受け２ｂが形成されている。詳細には、トレーリングアーム２の後端部における円孔５よりも車両後方側であって車幅方向で車両の中央側に、ショックアブソーバの取付部２ａが形成され、ショックアブソーバの取付部２ａよりも車両前方側であって車幅方向で車両の中央側にバネ受け２ｂが形成されている。
【００２７】
そして、左右の各トレーリングアーム２の前後方向中間部の内側（車幅方向で車両の中央側）には車幅方向中央側に向かって水平に突出する先細状の連結部２Ａが一体に形成されている。この連結部２Ａの後縁にはバネ受け２ｂの前縁が接続されている。つまり、バネ受け２ｂは、トレーリングアーム２の後端部の側縁と連結部２Ａの後縁に接続され、不図示のコイルバネからの荷重を効率良く後端部と連結部２Ａに伝えるとともに、トレーリングアーム２の後端部の側縁と連結部２Ａの後縁を連結することによって各トレーリングアーム２の剛性を向上させている。尚、このバネ受け２ｂは、トーションビーム３には連結されておらず、トーションビーム３の捩り剛性に影響を与えないため、トーションビーム３の捩り剛性の調整（サスペンションの剛性の調整）が容易となっている。そして、各連結部２Ａの先端部には前記トーションビーム３の左右の端部が接合され、左右のトレーリングアーム２は車幅方向に配されたトーションビーム３によって連結されている。
【００２８】
以上のように構成されたトーションビーム式サスペンション１においては、車両の走行中にトレーリングアーム２の長手方向一端（後端）に回転可能に支持された左右の車輪が上下動すると、これらの車輪の挙動は不図示のコイルバネで吸収され、車輪の上下動はショックアブソーバによって減衰される。そして、左右の車輪相互間に生じる上下方向の相対変位は、トーションビーム３を捩るように作用するとともに、トレーリングアーム２を捩るように作用する。尚、この捩りによって最大応力が発生するトーションビーム３の部位は、該トーションビーム３の接合部となる左右の端部となっている。
【００２９】
ところで、本実施の形態では、トーションビーム３は、アルミニウム合金等の軽合金の押出材又は軽合金の鋳造品で構成されており、その左右両端が本発明に係る接合構造によって左右のトレーリングアーム２の連結部２Ａの先端部に接合されている。以下に本発明に係る接合構造の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態では、トーションビーム３の左右の一方の接合構造のみを図示及び説明するが、他方の接合構造も同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。
【００３０】
図２〜図６は本発明の実施の形態に係る接合構造を示す図であって、図２は図１のＡ-Ａ線断面に相当するトーションビームの部分斜視図、図３は同トーションビームの横断面図、図４は図１のＢ-Ｂ線断面に相当するトレーリングアームの斜視図、図５は図４のＡ部拡大詳細図、図６はトーションビームとトレーリングアームとの接合構造を示す破断斜視図である。
【００３１】
本実施の形態では、トーションビーム３にはアルミニウム合金（Ａ６０６１）の押出材が使用され、図２及び図３に示すように、該トーションビーム３は下方が開放された横断面逆Ｕ字状に一体成形されている。詳細には、トーションビーム３の上部は断面外径Ｒの円弧状に形成され、下部は円弧状の上部に滑らかに連続する平面にて構成されており、長手方向に一様な断面の押出材が使用されている。そして、このトーションビーム３の平面状の下部の下端縁（垂直な開放端縁）の内面には、当該トーションビーム３の内側に突出する凸形状が形成されて所定高さの厚肉部３ａが一体に形成されている。
【００３２】
他方、図４及び図５に示すように、トレーリングアーム２の連結部２Ａの先端部には、トーションビーム３の長手方向一端の接合端部の内部に入り込んでトーションビーム３の接合端部に嵌合するように、トーションビーム３の内面形状に合わせた形状に成形された嵌合凸部２ｃが一体に形成されている。即ち、トレーリングアーム２の連結部２Ａの先端部に形成された嵌合凸部２ｃは、トーションビーム３の内面形状に沿った形状に形成されており、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃの左右のトーションビーム３の厚肉部３ａに嵌合する箇所には、トーションビーム３の厚肉部３ａが嵌合する嵌合凹部２ｃ１が形成されている。尚、本実施の形態では、トレーリングアーム２にはアルミニウム合金（ＡＣ４ＣＨ）の鋳造品が使用されている。
【００３３】
而して、トーションビーム３の左右の両端接合部の内部には、図６に示すようにトレーリングアーム２の連結部２Ａの先端に形成された嵌合凸部２ｃが嵌め込まれ、両者は厚肉部３ａの箇所も含めて摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によって接合される。ここで、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）とは、接合用工具である回転体を回転させながら被接合部材の接合部に挿入する（押し込む）ことによって金属を流動化させ、これによって被接合部材同士を接合する接合方法である。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に係る接合構造においては、トーションビーム３の開放端縁の補強構造として、開口端縁を内側又は外側に折り返すループ部でなく開口端縁に厚肉部３ａを形成する構造を採用したため、該トーションビーム３とトレーリングアーム２とを開口端縁まで外側から摩擦攪拌接合によって接合することができ、トーションビーム式サスペンション１の生産性が高められる。又、トーションビーム３の厚肉部３ａによって当該トーションビーム３の剛性が高められるという効果も得られる。そして、本実施の形態では、トーションビーム３をアルミニウム合金の押出材で構成したため、該トーションビーム３の開放端縁に厚肉部３ａを容易に形成することができる。尚、トーションビーム３の開放端縁以外の箇所にも同様の厚肉部を容易に形成することができる。
【００３５】
又、本実施の形態では、トレーリングアーム２の連結部２Ａの先端に形成された嵌合凸部２ｃをトーションビーム３の左右の接合端内に嵌め込むようにしたため、トーションビーム３の左右の両端接合部の内部に嵌合凸部２ｃが嵌め込まれているため、トーションビーム３を捩る方向の力とトレーリングアーム２を捩る方向の力に関し、トーションビーム３とトレーリングアーム２との間の力の伝達を嵌合凸部２ｃでも負担することができ、トーションビーム３の左右の両端接合部の負担を軽減して耐久性を向上させることができる。これには、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃの嵌合凹部２ｃ１とトーションビーム３の凸形状（厚肉部３ａ）の係合も効果的に作用する。尚、図５に示すように、嵌合凸部２ｃの基端部分（先端部分の反対側であって連結部２Ａに接続する根元部分）には、トーションビーム３の肉厚と概ね同じ高さの段差が形成されており、この段差面にトーションビーム３の端面が突き合わされる。この突合せとトレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃによってトーションビーム３を幅方向に位置決めすることができ、これによってもトーションビーム式サスペンション１の生産性が高められる。
【００３６】
更に、本実施の形態に係る接合構造によれば、トーションビーム３とトレーリングアーム２との接合部に未接合部が生じないためにトーションビーム３とトレーリングアーム２との接合強度が高められるとともに、捩りと曲げに対してトーションビーム３の全体を使用することができ、トーションビーム式サスペンション１の捩り剛性と曲げ剛性を高めつつ、その軽量化を図ることができる。
【００３７】
又、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃをトーションビーム３の接合端内に嵌合させることによって、トーションビーム３とトレーリングアーム２との接合強度が高められる。そして、トーションビームとトレーリングアームとは軽合金同士の接合となるため、両者が容易に接合されるとともに、トーションビーム式サスペンションの軽量化が図られる。
【００３８】
更に、本実施の形態では、互いに嵌合するトーションビーム３の接合端部とトレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃとを摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によって接合するようにしたため、トーションビーム３の厚肉部３ａに対しても強固な接合が可能となり、溶け込み深さの深い高強度の接合が可能となる。そして、この場合、トーションビーム３の裏側（内側）にトレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃが入り込んでいるため、該嵌合凸部２ｃが摩擦攪拌接合の荷重受けとして機能し、荷重受けを別途設けることなくトーションビーム３とトレーリングアーム２を摩擦攪拌接合によって接合することができ、これによってもトーションビーム式サスペンション１の生産性が高められる。
【００３９】
尚、接合に関し、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃにトーションビーム３の端部が嵌合した状態では、嵌合凸部２ｃの基端部分の段差によって、トレーリングアーム２の接合部近傍の外表面とトーションビーム３の外表面が、概ね連続する面となるように設定されており、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）は、トレーリングアーム２の段差部分とトーションビーム３の端面部（左右の端部）とが突き合わされた箇所を接合する。詳細には、厚肉部３ａ部分の端面を含めトーションビーム３の端面全てを含めてトレーリングアーム２に接合する。又、突き合わせ部分の接合だけでなく、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃが挿入されているトーションビーム３の箇所（トーションビーム３と嵌合凸部２ｃが重なっている部分）に対して、回転体（接合用工具）を厚肉部３ａの厚さ以上の深さに挿入して接合しても良い。
【００４０】
ところで、以上の実施の形態では、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃを中実なものとして構成したが、図７に示すように嵌合凸部２ｃに円孔６を形成したり、図８及び図９に示すように下方が開口する長溝７，８を形成することによって嵌合凸部２ｃを肉抜きしてトレーリングアーム２の軽量化を図っても良い。このようにトレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃを円孔６や長溝７，８によって肉抜きしてもトーションビーム３とトレーリングアーム２との接合強度に変化がないことが確認された。
【００４１】
又、以上の実施の形態では、トーションビーム３の内側に突出する凸形状の厚肉部３ａを形成したが、厚肉部３ａを外側に膨出させて形成しても良く、勿論、内側と外側の両方に膨出させて厚肉部３ａを形成しても良い。外側への膨出だけで厚肉部３ａを形成すれば、トレーリングアーム２の嵌合凸部２ｃの形状が単純形状となり、生産性を更に向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１      トーションビーム式サスペンション
２      トレーリングアーム
２Ａ    トレーリングアームの連結部
２ｃ    トレーリングアームの嵌合凸部
３      トーションビーム
３ａ    トーションビームの厚肉部
【図１】
2013256142.tif 000003
【図２】
2013256142.tif 000004
【図３】
2013256142.tif 000005
【図４】
2013256142.tif 000006
【図５】
2013256142.tif 000007
【図６】
2013256142.tif 000008
【図７】
2013256142.tif 000009
【図８】
2013256142.tif 000010
【図９】
2013256142.tif 000011