(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の上下動に応じて捩れ変形するトーションバースプリングを備えるトーションバー式サスペンションにおいて、
前記トーションバースプリングの一端を固定するフローティングメンバを、シャーシフレームに固定したクロスメンバの内部に配設し、かつ、
前記フローティングメンバから前記クロスメンバに伝達される車両前後方向の力を吸収するように、前記フローティングメンバと前記クロスメンバとを、前記クロスメンバの内側に配置した弾性部材を介して連結し、
前記弾性部材を筒状に形成すると共に、その軸が車両前後方向に前記トーションバースプリングとは偏心して延びるように配置し、かつ、
前記弾性部材の外周側を前記フローティングメンバ又は前記クロスメンバの一方に連結すると共に、前記弾性部材の内周側を前記フローティングメンバ又は前記クロスメンバの他方に連結したことを特徴とするトーションバー式サスペンション。
【請求項２】
請求項１記載のトーションバー式サスペンションにおいて、前記フローティングメンバが、前記クロスメンバの前後壁に前記弾性部材を介して連結されていることを特徴とするトーションバー式サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用サスペンションに係り、特に、トーションバー式サスペンションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用サスペンションとして、従来より、トーションバー式サスペンションが用いられている。トーションバー式サスペンションは、車輪を支持すると共に車体に対して上下に揺動可能に連結されたアーム機構と、アーム機構と車体との間に連結され、アーム機構の揺動に応じて捩れ変形するトーションバースプリング（以下、トーションバーと略称する）とを備えている。
【０００３】
車輪に上下方向の力が作用すると、アーム機構は上下に揺動する。アーム機構の揺動に応じて、トーションバーに捩れ変形が生ずることで、車輪に入力された上下方向の力が吸収される。
車両が、例えば道路の継ぎ目等の比較的小さな段差を乗り越える際には、車輪には前後方向の力が入力される。トーションバー式サスペンションにおいて、車輪に入力された前後方向の力に対しては、トーションバーは変形しない。このため、車輪に入力された前後方向の力はトーションバーによっては吸収されることなく車体に伝達される。車体に前後方向の力が伝達されると、乗員に不快感を与えることになる。従って、車両の良好な乗り心地を確保するために、トーションバーから車体に伝達される前後方向の力を緩和する手段を設けることが必要である。
【０００４】
かかる手段を備えるトーションバー式サスペンションとして、従来より、例えば例えば米国特許第3,288,487 号に開示される構成が公知である。上記従来のサスペンションは、車両前輪用のサスペンションとして構成されている。上記従来のサスペンションにおいて、トーションバーはフローティングメンバを介して車体フレームのクロスメンバに連結されている。フローティングメンバは、クロスメンバの車両後方を、クロスメンバに対して平行に車幅方向に延びるように配置されている。トーションバーはクロスメンバを貫通して車両後方に延び、その後端においてフローティングメンバに固定されている。そして、フローティングメンバとクロスメンバとは、弾性部材により互いに連結されている。
【０００５】
かかる構成によれば、車輪に車両前後方向の力が作用すると、その力はフローティングメンバから弾性部材を介してクロスメンバに伝達される。この際、弾性部材には伸縮方向の力が作用することで、弾性部材の伸縮変形によって、前後方向の力が吸収される。従って、上記従来のサスペンションによれば、車体に作用する車両前後方向の力を緩和することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、クロスメンバの前後には、エンジン及び燃料タンクが配置される。従って、エンジンの搭載性を良好なものとするために、クロスメンバの前後の領域には十分なスペースを確保することが望ましい。しかしながら、上述の如く、上記従来のサスペンションにおいて、フローティングメンバ及び弾性部材によってクロスメンバの後方のスペースが占有される。このため、上記従来のサスペンションによれば、エンジン及び燃料タンクの設置スペースが制限されてしまう。
【０００７】
また、上記従来のサスペンションにおいて、車輪に入力される前後方向の外力を、弾性部材によって効果的に吸収するには、弾性部材の伸縮方向の剛性は低い方が望ましい。一方、車輪に上下方向の力が作用した場合は、トーションバーの捩れ変形に伴う反力は弾性部材に剪断力として作用する。上述の如く、トーションバー式サスペンションはトーションバーの捩れにより上下方向の力を吸収する構成であるため、弾性部材によってかかる力を吸収する必要はない。従って、弾性部材の耐久性が向上するように、その剪断方向の剛性は大きい方が望ましい。このように、上記従来のサスペンションにおいては、弾性部材の剛性を、剪断方向については大きく、伸縮方向については小さく設けることが望ましく、その結果、弾性部材が大型化してしまう。この点においても、上記従来のサスペンションは、クロスメンバの後方に大きなスペースを占有することになる。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、クロスメンバの前後に大きなスペースを占有することなく、車体に伝達される車両前後方向の力を緩和することが可能なトーションバー式サスペンションを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、車輪の上下動に応じて捩れ変形するトーションバースプリングを備えるトーションバー式サスペンションにおいて、  前記トーションバースプリングの一端を固定するフローティングメンバを、シャーシフレームに固定したクロスメンバの内部に配設し、かつ、
前記フローティングメンバから前記クロスメンバに伝達される車両前後方向の力を吸収するように、前記フローティングメンバと前記クロスメンバとを、前記クロスメンバの内側に配置した弾性部材を介して連結し、
前記弾性部材を筒状に形成すると共に、その軸が車両前後方向に前記トーションバースプリングとは偏心して延びるように配置し、かつ、
前記弾性部材の外周側を前記フローティングメンバ又は前記クロスメンバの一方に連結すると共に、前記弾性部材の内周側を前記フローティングメンバ又は前記クロスメンバの他方に連結したトーションバー式サスペンションにより達成される。
【００１０】
本発明において、トーションバースプリングとクロスメンバとは弾性部材を介して連結される。従って、車輪からトーションバースプリングに伝達された車両前後方向の力は、弾性部材により吸収される。その結果、車両に伝達される前後方向の力が緩和される。また、弾性部材はクロスメンバの内部に配置される。このため、クロスメンバの前後のスペースが占有されることが防止される。
【００１２】
また、本発明において、弾性部材は、その軸が車両の前後方向に延びるように配置され、かつ、弾性部材の外周側がトーションバースプリング又はクロスメンバの一方に連結されると共に、内周側がトーションバースプリング又はクロスメンバの他方に連結される。このため、車輪に入力された前後方向の力は、弾性部材の軸方向の剪断力として伝達される。一般に、弾性部材は剪断方向の力に対して低い剛性を有している。従って、車輪に入力された前後方向の力は弾性部材によって効果的に吸収される。また、弾性部材が、その軸がトーションバースプリングとは偏心するように配置されることで、トーションバースプリングの捩れ変形に伴う反力は、弾性部材にその径方向の圧縮力として伝達される。一般に、弾性部材は圧縮力に対して大きな剛性を有している。従って、弾性部材の大型化を伴うことなくその耐久性が向上される。
更に、請求項２に記載する如く、請求項１記載のトーションバー式サスペンションにおいて、前記フローティングメンバが、前記クロスメンバの前後壁に前記弾性部材を介して連結されている場合には、前後方向の力が前記フローティングメンバ及び弾性部材を介してクロスメンバの前後壁に分散されることになり、クロスメンバの変形が抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例であるトーションバー式サスペンション１０（以下、サスペンション１０と略称する）の斜視図である。本実施例のサスペンション１０は車両の前輪側のサスペンションとして構成されており、図１中左上方が車両前方に相当している。なお、図１には、サスペンション１０の右前輪側に対応する構成部分のみを示している。以下の記載においては、サスペンション１０の右前輪側に対応する構成部分についてのみ説明するが、サスペンション１０は、左前輪側に対応する部分についても右前輪側と対称の構成を有している。
【００１４】
図１に示す如く、サスペンション１０はアッパアーム１２を備えている。アッパアーム１２は、ブッシ１４、１６を介してシャシーフレーム１８に上下に揺動可能に連結されている。アッパアーム１２には、ボールジョイント２０を介してナックル２２が連結されている。ナックル２２は図示しない車輪を支持している。ナックル２２は、また、ボールジョイント２４を介してロアアーム２６に連結されている。
【００１５】
ロアアーム２６はブッシュ２８、３０を介してシャシーフレーム１８に上下に揺動可能に連結されている。ロアアーム２６の、揺動軸の周囲に位置する部位にはトルクアーム３２が固定されている。トルクアーム３２にはトーションバースプリング３４（以下、トーションバー３４と略称する）の一端（車両前方側の端部）が、軸回りの回転運動を伝達可能に連結されている。トーションバー３４は、その軸が、ロアアーム２６のシャシーフレーム１８に対する揺動軸とほぼ一致するように配置されている。
【００１６】
トーションバー３４の他端（車両後方側の端部）は、クロスメンバ３６に連結されている。クロスメンバ３６は、図４に示す如く下向きに開放したコの字型の断面形状を有する長手部材であり、車幅方向に延在している。クロスメンバ３６の両端はシャシーフレーム１８に溶接されている。
以下、図１と共に図２〜図４を参照して、トーションバー３４とクロスメンバ３６との連結部の構成について説明する。図２は、トーションバー３４とクロスメンバ３６との連結部を拡大して示す平面図である。図３は、この連結部を図２に示す矢印III の方向から見た図である。ただし、図３においては、クロスメンバ３６を取り除いた状態を示している。また、図４は、図２に示す直線IV-IV に沿って切断した際の断面図である。
【００１７】
図１〜図３に示す如く、トーションバー３４は、その車両後方側の端部に拡径部３４ａを備えている。トーションバー３４の拡径部３４ａの外周には、アンカーアーム３７が嵌合されている。拡径部３４ａとアンカーアーム３７との嵌合部にはセレーションが設けられている。このため、トーションバー３４とアンカーアーム３７とは、軸回りの回転運動を伝達可能に連結されている。
【００１８】
アンカーアーム３７の、トーションバー３４との連結部より車両内側の部位には、下側から上側に向けてボルト３８が貫通している。ボルト３８にはスイベル４０が螺合されている。スイベル４０は半円柱状の部材であり、フローティングメンバ４２に設けられたスイベル穴４４に嵌挿されている。
フローティングメンバ４２は、２つの部材４２ａ、４２ｂを組み合わせてなる長手部材であり、クロスメンバ３６の内側を車幅方向に延在している。フローティングメンバ４２は、その両端部近傍においては、図４に示す如く、下向きに開放したコの字型の断面形状を有し、その中間部においては、図１に示す如く、箱型の閉じた断面形状を有するように構成されている。
【００１９】
図３に示す如く、フローティングメンバ４２の端部は、上方側から、トーションバー３４の拡径部３４ａの外周面に係合している。このため、ボルト３８がスイベル４０に締め込まれると、フローティングメンバ４２がトーションバー３４の拡径部３４ａに向けて押圧され、これにより、フローティングメンバ４２、アンカーアーム３７、及びトーションバー３４は互いに固定される。なお、ボルト３８は、スイベル４０に締め込まれた状態で、その頭部３８ａがフローティングメンバ４２の内側に収容されるように配置されている。
【００２０】
フローティングメンバ４２の、トーションバー３４の拡径部３４ａとの係合部と、スイベル穴４４との間の部位には、パイプ４６がほぼ車両前後方向に貫通している。パイブ４６は例えば溶接によりフローティングメンバ４２に固定されている。パイブ４６の内周には、ブッシュ４８が圧入されている。ブッシュ４８は円筒状に形成された例えばゴム製の弾性部材である。ブッシュ４８の内周には、カラー５０が貫通している。
【００２１】
カラー５０は環状の部材であり、ブッシュ４８の内周面に例えば接着により固定されている。カラー５０は、その両端面がクロスメンバ３６の前後の内壁面と当接するように配置されている。このクロスメンバ３６及びカラー５０をボルト５２が貫通している。ボルト５２がワッシャ５４を介してナット５６に締め込まれることで、カラー５０はクロスメンバ３６に固定されている。
【００２２】
上述の如く、トーションバー３４はフローティングメンバ４２に固定され、このフローティングメンバ４２にパイプ４６が固定されている。一方、カラー５０はクロスメンバ３６に固定されている。従って、バイプ４６とカラー５０との間にブッシュ４８が介装されていることで、トーションバー３４とクロスメンバ３６とはブッシュ４８を介して連結されていることになる。
【００２３】
上記したサスペンション１０の構成によれば、車輪に入力される上下方向の力が変動すると、アッパアーム１２及びロアアーム２６は上下に揺動する。ロアアーム２６が上下に揺動すると、それに応じてトーションバー３４には捩れ変形が生ずる。そして、トーションバー３４の捩れ変形に伴って生ずる弾性力によって、車体が懸架されると共に、車輪に入力された上下方向の力の変動が吸収される。
【００２４】
トーションバー３４の捩れ弾性力に対する反力は、アンカーアーム３７を介してフローティングメンバ４２に、上下方向の力として伝達される。フローティングメンバ４２に伝達された上下方向の力は、ブッシュ４８を介してクロスメンバ３６に伝達される。この場合、ブッシュ４８にはその径方向、すなわち厚さ方向の圧縮力が作用する。車輪には、車体の荷重に応じた力が常に作用するため、ブッシュ４８には常に厚さ方向の大きな圧縮力が作用することになる。一般に、弾性材料は圧縮方向の力に対して大きな剛性を有している。従って、本実施例においては、車輪の上下方向の力がブッシュ４８に径方向の圧縮力として作用することで、ブッシュ４８を大型化することなく、その耐久性を確保することが可能となっている。
【００２５】
一方、車両が道路の継ぎ目等の比較的小さな段差を乗り越える際に、車輪には前後方向の力が入力される。車輪に入力された前後方向の力は、ロアアーム２６を介してトーションバー３４に軸方向の力として伝達される。トーションバー３４は軸方向の力に対しては、弾性変形を生じない。このため、トーションバー３４に伝達された前後方向の力は吸収されることなく、フローティングメンバ４２に伝達される。このフローティングメンバ４２に伝達された前後方向の力は、ブッシュ４８を介して、クロスメンバ３６からシャシーフレーム１８に伝達される。
【００２６】
トーションバー３４からフローティングメンバ４２に伝達された前後方向の力がそのままシャシーフレーム１８に伝達されると、車体に衝撃力が作用して乗員に不快感を与えてしまう。従って、車両の良好な乗り心地を確保するために、ブッシュ４８によって、フローティングメンバ４２からクロスメンバ３６に伝達される前後方向の力を緩和させ得ることが望ましい。
【００２７】
本実施例においては、ブッシュ４６の外周側がパイプ４６及びフローティングメンバ４２に連結され、内周側がカラー５０を介してクロスメンバに連結されている。このため、車両前後方向の力がフローティングメンバ４２からブッシュ４８を介してクロスメンバ３６に伝達される際に、ブッシュ４８にはその軸方向の剪断力が作用する。一般に、弾性部材は、剪断力に対して低い剛性を有している。従って、本実施例によれば、車輪に入力された前後方向の力が、ブッシュ４８に剪断方向の力として伝達されることで、この力はブッシュ４８により十分に吸収され、これにより、クロスメンバ３６に伝達される前後方向の力が効果的に緩和される。
【００２８】
このように、本実施例のサスペンション１０によれば、ブッシュ４８が円筒状に形成され、車輪に伝達された上下方向の力がブッシュ４８に圧縮力として伝達されると共に、前後方向の力がブッシュ４８に剪断力として伝達されることによって、ブッシュ４８の小型化を図りつつその耐久性を確保し、かつ、車体に伝達される前後方向の力を効果的に緩和することが可能となっている。
【００２９】
ところで、一般に、クロスメンバ３６の前後には、エンジン及び燃料タンクが配置されるため、十分なスペースを確保することが必要である。上記従来のサスペンションの如く、クロスメンバ３６の後方に弾性部材を介してフローティングメンバ４２を配置することとした場合には、弾性部材及びフローティングメンバ４２がクロスメンバ３６の後方のスペースを占有するために、エンジン及び燃料タンクの設置スペースを十分に確保することができなってしまう。このため、クロスメンバ３６の中央部を分割し、クロスメンバ３６の中央部を取り外した状態で、エンジンを取付けることが必要となる。この場合、分割したクロスメンバ３６を連結する連結部材が必要となって、部品点数が増大すると共に、クロスメンバが重量化してしまう。
【００３０】
これに対して、本実施例においては、フローティングメンバ４２及びブッシュ４８がクロスメンバ３６の内側に配置されていることで、これらの部材により、クロスメンバ３６の前後のスペースが占有されることが防止されている。従って、本実施例においては、エンジン及び燃料タンクの設置スペースに制限を加えることなく、車体に伝達される前後方向の力を効果的に抑制することが可能となっている。
【００３１】
また、エンジンの設置スペースに制限が加えられないことで、クロスメンバ３６を中間部分で分割することも不要である。従って、本実施例においては、クロスメンバ３６を連結する連結部品が不要となり、部品点数の削減及びクロスメンバ３６の軽量化を図ることもできる。
更に、上記従来のサスペンションの如く、フローティングメンバ４２をクロスメンバ３６の外側に、弾性部材を介して連結することとすると、弾性部材をフローティングメンバ４２及びクロスメンバ３６にそれぞれ連結するために多数のボルトが必要となる。これに対して、本実施例においては、フローティングメンバ４２及びブッシュ４８がクロスメンバ３６の内側に配置されることで、左右各輪に対応してそれぞれ一本のボルト５２のみで、フローティングメンバ４６とクロスメンバ３６とをブッシュ４８を介して連結することが可能となっている。従って、本実施例によれば、上述の如く、クロスメンバ３６の分割が不要となることに伴って部品点数が削減されるのに加えて、ブッシュ４８を連結するボルトの個数が削減されることによって、部品点数の大幅な削減が実現される。
【００３２】
また、フローティングメンバ４２がクロスメンバ３６の内側に配置されることで、フローティングメンバ４２からクロスメンバ３６に伝達される力は、クロスメンバ３６の前後の壁面に均一に作用する。図５は、フローティングメンバ４２からクロスメンバ３６へ伝達される力を模式的に示している。なお、図６には、比較のため、上記従来のサスペンションの如く、フローティングメンバ４２がクロスメンバ３６の外側に配置された場合について示している。
【００３３】
図６に示す如く、フローティングメンバ４２がクロスメンバ３６の外側に配置された場合、クロスメンバ３６の一方の壁面にのみ力が作用する。このため、図中に破線で示す如く、クロスメンバ３６の断面は広がるように大きく変形することになる。かかる変形を防止するためには、クロスメンバ３６の下面に補強板を設け、クロスメンバ３６の断面を箱型の閉じた形状とすることが必要となる。しかしながら、この場合、クロスメンバ３６の重量化を招いてしまう。
【００３４】
これに対して、本実施例においては、図５に示す如く、フローティングメンバ４２に伝達された力は、ブッシュ４８からカラー５０を介して、クロスメンバ３６の前後の壁面に分散して作用する。このため、クロスメンバ３６の断面が開放形状であっても、クロスメンバ３６の断面に生ずる変形は小さく抑制される。このように、本実施例においては、クロスメンバ３６を、その断面が開放形状となるように構成しても、力の伝達に伴う変形を抑制することができ、これにより、クロスメンバ３６の軽量化を図ることが可能となっている。また、クロスメンバ３６の断面が開放形状とされることで、フローティングメンバ４２をクロスメンバ３６の内側に収容させることが容易になっている。
【００３５】
また、本実施例において、トーションバー３４とフローティングメンバ４２とはボルト３８により互いに連結されている。従って、サスペンション１０の強度を確保するうえで、ボルト３８に損傷が生ずるのを防止することが重要である。これに対して、本実施例においては、上述の如く、ボルト３８はその頭部３８ａがフローティングメンバ４２の内側に収容されるように配置されている。このため、フローティングメンバ４２がボルト３８に対する保護部材として機能することにより、ボルト３８に損傷が加えられることが防止されている。従って、例えば、悪路走行時において、路面がボルト３８の近傍にまで達した場合にも、フローティングメンバ４２が路面と干渉し、ボルト３８が路面と直接干渉することが防止される。
【００３６】
なお、上記実施例において、ブッシュ４８を円筒状に構成することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、角柱状など任意の柱状形状に構成することができる。また、上記実施例において、ブッシュ４８の内周側をカラー５０を介してクロスメンバ３６に連結し、外周側をパイプ４６及びフローティングメンバ４２を介してトーションバー３４に連結することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブッシュ４８の内周側をトーションバー３４に連結し、外周側をクロスメンバ３６に連結することとしてもよい。なお、上記実施例においては、ブッシュ４８が上記した弾性部材に相当している。
【００３７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、クロスメンバの前後に大きなスペースを占有することなく、車体に伝達される車両前後方向の力を緩和することができる。また、弾性部材の大型化を招くことなく、弾性部材の耐久性を向上させることができると共に、車輪から車体に伝達される車両前後方向の力をより効果的に吸収することができる。
また、請求項２記載の発明によれば、車両前後方向の力がクロスメンバの前後壁に分散して伝達されることになり、クロスメンバの変形を抑制ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトーションバー式サスペンションの斜視図である。
【図２】本実施例のトーションバー式サスペンションのトーションバーとクロスメンバとの連結部を拡大して示す平面図である。
【図３】トーションバーとクロスメンバとの連結部を、クロスメンバを取り除いた状態で図２に示す矢印IIから見た図である。
【図４】図２示す直線IV-IV に沿って切断した際の断面図である。
【図５】本実施例においてフローティングメンバからクロスメンバに伝達される力を示す模式図である。
【図６】フローティングメンバがクロスメンバの外側に配置された場合に、フローティングメンバからクロスメンバに伝達される力を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  トーションバー式サスペンション
３４  トーションバースプリング
３６  クロスメンバ
４２  フローティングメンバ
４８  ブッシュ
【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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