(57)【要約】【課題】高ロール剛性を得ることができ、しかも全体の軽量化を好適に図ることが可能なトーションビーム式サスペンションを提供する。【解決手段】車幅方向に間隔を隔てて位置する左右一対のトレーリングアーム１と、車幅方向に延び、かつ長手方向両端部が一対のトレーリングアーム１に連結されたトーションビーム２と、を備えている、トーションビーム式サスペンションＳであって、トーションビーム２の端部に溶接されたブラケット３をさらに備えており、トーションビーム２と各トレーリングアーム１との連結は、ブラケット３を各トレーリングアーム１に機械的締結手段４，５を用いて連結することにより図られている。【選択図】  図１
2016190573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向に間隔を隔てて位置する左右一対のトレーリングアームと、
車幅方向に延び、かつ長手方向両端部が前記一対のトレーリングアームに連結されたトーションビームと、
を備えている、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の端部に溶接されたブラケットを、さらに備えており、
前記トーションビームと前記各トレーリングアームとの連結は、前記ブラケットを前記各トレーリングアームに機械的締結手段を用いて連結することにより図られていることを特徴とする、トーションビーム式サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の後輪懸架装置としてのトーションビーム式サスペンションに関する。トーションビーム式サスペンションは、トレーリングアーム式サスペンションとも称される。
【背景技術】
【０００２】
トーションビーム式サスペンションの具体例として、図４に示すようなものがある（たとえば、特許文献１を参照）。図面において、矢印Ｆｒは車両前方、矢印Ｗは車幅方向、矢印Ｕｐは車両高さ方向の上方をそれぞれ示す。
図４（ａ）に示すトーションビーム式サスペンションＳｅは、車幅方向に間隔を隔てて位置する左右一対のトレーリングアーム１ｅが、車幅方向に延びるトーションビーム２ｅによって連結された構成を有している。各トレーリングアーム１ｅは、後端部の近傍に後輪８０用のスピンドル軸８が取り付けられ、かつ前端部１７は車体（図示略）に連結される。この連結部分の車幅方向に延びる中心軸Ｃｅを中心として、トレーリングアーム１ｅは車体に相対して上下高さ方向に揺動可能である。
このような構成によれば、左右の後輪８０に路面からの入力があると、トーションビーム２ｅに曲げ変形や捩じり変形を生じさせながら一対のトレーリングアーム１ｅを互いに異なる角度に揺動させることができる。したがって、路面からの入力を独立懸架に近いかたちで吸収緩和することが可能である。
【０００３】
従来においては、図４（ｂ）に示すように、トーションビーム２ｅの端部を、トレーリングアーム１ｅに連結させる場合には、これらを直接、溶接する手段が採用されているのが実情である。
しかしながら、このような手段を採用した場合には、次に述べるように、改善すべき余地ある。
【０００４】
第１に、トーションビーム２ｅは、曲げ変形や捩じり変形を殆ど常に繰り返し生じる部材であるため、このトーションビーム２ｅとしては、高疲労強度材を用いる必要がある。高疲労強度材の代表例としては、高張力鋼が挙げられる。一方、たとえば鉄とアルミなど、異種の金属どうしを適切に溶接することは困難である。このため、トーションビーム２ｅの材質を高張力鋼（鉄系）とした場合には、その溶接対象であるトレーリングアーム１ｅの材質も鉄系にしなければならない。ところが、このように前記両者２ｅ，１ｅの材質を、ともに鉄系としたのでは、それら全体の重量が大きくなりがちであり、サスペンション全体の軽量化を促進することは難しい。
第２に、車両の高ロール剛性を得るには、トーションビーム２ｅの板厚をある程度大きくする必要がある。ところが、そのようにすると、トレーリングアーム１ｅの厚みもそれに近い厚みにしなければならない。それら両者２ｅ，１ｅの厚みが大きく相違したのでは、溶接時に厚みが小さい側の部材に溶け落ちを生じ易いからである。したがって、従来においては、トーションビーム２ｅの板厚よりもトレーリングアーム１ｅの厚みをかなり薄くすることはできず、トレーリングアーム１ｅの薄肉化によってサスペンション全体の軽量化を図ることも難しいものとなっている。
第３に、トーションビーム２ｅとトレーリングアーム１ｅとの溶接を的確に行ない、溶接強度を十分に確保するには、それら両者２ｅ，１ｅの溶接対象部分を互いに密接させ、しかもその密接領域を長い寸法長に設ける必要がある。したがって、トーションビーム２ｅの端部の形状などにも大きな制約を受けることとなり、設計の自由度などにも乏しいものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、高ロール剛性を得ることができ、しかも全体の軽量化を好適に図ることが可能なトーションビーム式サスペンションを提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明により提供されるトーションビーム式サスペンションは、車幅方向に間隔を隔てて位置する左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延び、かつ長手方向両端部が前記一対のトレーリングアームに連結されたトーションビームと、を備えている、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の端部に溶接されたブラケットを、さらに備えており、前記トーションビームと前記各トレーリングアームとの連結は、前記ブラケットを前記各トレーリングアームに機械的締結手段を用いて連結することにより図られていることを特徴としている。
ここで、「機械的締結手段」とは、ボルト・ナットやリベットなどの締結部材を用いて前記ブラケットと前記トレーリングアームとを連結する手段であり、さらには、前記ブラケットおよび前記トレーリングアームのいずれか一方にネジ軸を設け、かつこのネジ軸を他方の孔部に挿通させてナットにより締め付けるといった手段も該当する。溶接は、「機械的締結手段」に含まれない。
【０００９】
本発明の前記構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、トレーリングアームは、トーションビームに溶接されたブラケットに機械的締結手段を用いて連結されているため、従来技術とは異なり、トレーリングアームを、トーションビームと同系の材質に揃える必要はない。したがって、トーションビームの材質を高疲労強度材としてのたとえば高張力鋼とする一方、トレーリングアームの材質をたとえばアルミ系金属にするなどして、トーションビームの強度を確保して高ロール剛性を達成しつつ、トレーリングアームの軽量化、ひいてはサスペンション全体の軽量化を好適に図ることが可能である。
第２に、従来技術とは異なり、溶接の適正化を目的としてトレーリングアームの板厚をトーションビームの板厚に近い寸法にする必要もない。したがって、トレーリングアームの薄肉化を図ることにより、サスペンション全体の軽量化をより促進することが可能となる。
第３に、トーションビームの端部にブラケットを溶接する場合、ブラケットの形状やサイズを工夫することにより、それらの溶接を適切に行なうことが可能である。したがって、従来技術とは異なり、トーションビームの端部をトレーリングアームに対して適切に溶接し得るような形状およびサイズに形成しなければならないといった制約を無くすことができる。したがって、設計の自由度を高めることもできる。ブラケットとトレーリングアームとを連結する場合においても、ブラケットの形状やサイズを工夫することにより、トレーリングアームの構造の煩雑化を抑制し、それらの連結の容易化などを適切に図ることが可能である。
【００１０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明に係るトーションビーム式サスペンションの一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIb−Ib断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の一部破断要部分解斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す要部斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解断面図である。
【図４】（ａ）は、従来技術の一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１（ａ）に示すトーションビーム式サスペンションＳは、車幅方向に間隔を隔てて位置する左右一対のトレーリングアーム１、トーションビーム２、および左右一対のブラケット３を備えている。
トレーリングアーム１およびトーションビーム２のそれぞれの基本的な構成自体は、図４（ａ）に示した従来技術と同様である。トレーリングアーム１は、後端部１ｂの近傍に後輪９０用のスピンドル軸９を取り付けるための取付け部１９やバネ座１８を有し、かつ前端部１ａは、車体（図示略）に連結され、この連結部分の車幅方向に延びる中心軸Ｃを中心とし、車体に相対して上下高さ方向へ揺動可能である。トーションビーム２は、車幅方向に延びた形態を有し、一対のトレーリングアーム１に両端部が連結されている。ただし、この連結は、後述するように、ブラケット３を利用して行なわれており、かつトレーリングアーム１は、トーションビーム２とは相違した材質とされている。
【００１４】
ブラケット３は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、たとえば断面コ字状であり、上下高さ方向に間隔を隔てて対向する上下片部３０ａ，３０ｂ（上片部３０ａ，下片部３０ｂ）、およびこれらの上下片部３０ａ，３０ｂどうしを繋ぐ起立板部３１を有し、一対の上下片部３０ａ，３０ｂ間に凹部３２を形成している。このブラケット３は、トーションビーム２の長手方向の端部２ａに溶接されている。トーションビーム２は、たとえばパイプ状であるが、前記溶接は、トーションビーム２の端部２ａに、切欠き部２０を形成し、かつこの切欠き部２０にブラケット３の背面側（車幅方向内側）の一部を嵌入させることにより行なわれている。切欠き部２０は、たとえば側面視矩形状の凹部であり、この切欠き部２０の上下に上側部２１ａおよび下側部２１ｂを形成するように設けられている。好ましくは、前記溶接は、トーションビーム２の端部２ａとブラケット３との接触箇所の略全長域にわたって行なわれている（図１（ｂ）では、符号ｗ１は溶接部を示す）。
トーションビーム２は、たとえば高張力鋼である。ブラケット３は、それと同材質、または高張力鋼との溶接性に優れた他の鉄系金属である。
【００１５】
トレーリングアーム１は、たとえばアルミ系金属（アルミニウムまたはアルミニウム合金）製である。本実施形態では、トレーリングアーム１がアルミの押し出し材を利用して形成されているが、プレス成形品とすることも勿論可能である。このトレーリングアーム１の長手方向（車両前後方向）中間部分には、ブラケット３がボルト連結されている。
より具体的には、トレーリングアーム１の中間部分の一部は、ブラケット３の凹部３２に嵌入される嵌入部１０として形成されており、この嵌入部１０には、ブラケット３の上下片部３０ａ，３０ｂに設けられた複数のボルト挿通用の孔部３３に対応する複数の孔部１１が設けられている。孔部３３，１１には、ボルト４が一連に挿通され、かつナット５が螺合されて締められていることにより、嵌入部１０とブラケット３との機械的連結が図られている。
【００１６】
本実施形態では、ボルト４の軸長方向が車両上下高さ方向とされているが、これはトーションビーム２の曲げ方向と一致している。このため、トーションビーム２の曲げ変形時において、ボルト４にはその軸長方向とは直交する方向に大きな剪断荷重や曲げ荷重が作用しないようにすることができる。これは、ボルト４の耐久強度、ひいてはブラケット３とトレーリングアーム１との連結強度を高める上で有利である。
【００１７】
次に、前記したトーションビーム式サスペンションＳの作用について説明する。
【００１８】
まず、トーションビーム２とトレーリングアーム１とは、ブラケット３を介して連結されている。このため、たとえばトーションビーム２とトレーリングアーム１とを直接溶接させる場合とは異なり、トレーリングアーム１をトーションビーム２とは異なる材質であるアルミ系金属製とすることが好適に実現される。このことにより、トーションビーム２の軽量化を図ることが可能である。また、トレーリングアーム１の板厚を、トーションビーム２の板厚に対応させた厚みにするような必要もない。したがって、トレーリングアーム１の一層の軽量化を図ることが可能である。
【００１９】
トーションビーム２とブラケット３とは溶接されているものの、これらはともに高張力鋼であり、または少なくともに鉄系金属どうしであるため、その溶接を適切に行ない、溶接強度を高いものとすることができる。また、トーションビーム２とブラケット３との溶接に際し、トーションビーム２の端部２ａの剛性を大きく低下させるような形状に設定するような必要もない。一方、ブラケット３とトレーリングアーム１との連結は、ボルト連結であるものの、やはりその連結強度を高くすることができる。本実施形態では、ブラケット３の凹部３２にトレーリングアーム１の嵌入部１０を嵌入させた状態でボルト連結が図られているために、それらの連結を強固かつ安定的なものとする上で、より好ましい。既述したように、ボルト４の軸長方向が上下方向とされて、ボルト４に対してその軸長方向とは直交する方向に大きな剪断荷重や曲げ荷重が作用しないように設定した構成も、前記した連結箇所をより信頼性の高いものとする効果をもたらせる。
このようなことから、このトーションビーム式サスペンションＳによれば、全体の軽量化を図りながらも、トーションビーム２の曲げおよび捩じりに対する剛性を高め、高いロール剛性を有するものとすることが可能である。
【００２０】
図２および図３は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付し、重複説明は省略する。
【００２１】
図２（ａ）に示す実施形態においては、パイプ状のトーションビーム２の端部２ａに、下部開口状の切欠き部２０が形成されている。この切欠き部２０の上側には、上側部２１ａが設けられているが、この切欠き部２０の下側には、図１の実施形態における下側部２１ｂに相当する部分は形成されていない。切欠き部２０にブラケット３の一部を嵌入させた状態において、ブラケット３とトーションビーム２とは溶接される。
図２（ｂ）に示す実施形態においては、下側開口状のトーションビーム２の端部２ａに、側面視半円状またはこれに近い形状の切欠き部２０が形成されている。ブラケット３の起立板部３１は、切欠き部２０に対応した湾曲状であり、この湾曲状の部分を切欠き部２０に嵌入させることにより、ブラケット３とトーションビーム２とが溶接されるようにしている。
これらの実施形態から理解されるように、トーションビーム２とブラケット３とを溶接する場合、トーションビーム２に設けられる切欠き部２０の具体的な形状や、ブラケット３の具体的な形状は、種々に変更することが可能である。
【００２２】
図３に示す実施形態においては、ブラケット３のフランジ部３４の片側は、トーション
ビーム２との溶接を図るためのブロック部３５とされ、かつその反対側には、車幅方向外方に突出する先端側ほど小径のテーパ軸部３６、およびネジ軸部３７が突設されている。トレーリングアーム１には、テーパ軸部３６が嵌入するテーパ孔１５が車幅方向に貫通して設けられている。ネジ軸部３７は、トレーリングアーム１の車幅方向に外方に位置し、このネジ軸部３７にナット５Ａが螺合装着されて、その締め付けが図られている。
本実施形態においても、ブラケット３とトレーリングアーム１との機械的な連結を適切に図ることができる。ナット５Ａを締めると、テーパ軸部３６の外周面とテーパ孔１５の内周面とが圧接するため、ブラケット３とトレーリングアーム１とをがたつきのない状態に強固に連結する上で一層好ましいものとなる。
本実施形態から理解されるように、本発明でいう機械的締結手段とは、ブラケット３やトレーリングアーム１の一部を締結部材の一部として構成してもよい。
【００２３】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るトーションビーム式サスペンションの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【００２４】
トーションビーム、ブラケット、およびトレーリングアームの具体的な材質は、上述したものに限定されない。トーションビームとトレーリングアームとを同一材質にした場合も、本発明の技術的範囲に包摂される。なぜなら、本発明においては、トレーリングアームとトーションビームとを直接溶接しないために、トレーリングアームの板厚をトーションビームに対応させた厚みにする必要がなく、トーションビームの板厚を厚く、かつトレーリングアームの板厚を薄くすることにより、サスペンションの軽量化と高ロール剛性化との両立を図ることができるからである。トーションビームとブラケットとの溶接の種類なども問わない。
【符号の説明】
【００２５】
Ｓ  トーションビーム式サスペンション
１  トレーリングアーム
２  トーションビーム
２ａ  端部（トーションビームの）
３  ブラケット
３７  ネジ軸部（機械的締結手段）
４  ボルト（機械的締結手段）
５，５Ａ  ナット（機械的締結手段）
【図１】
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【図２】
2016190573.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016190573.tif 000006