JP6973744B2 - トーションビーム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるトーションビーム式サスペンション装置に使用されるトーションビームに関し、特に、パイプ部材を潰すことによって形成された断面を有する構造の技術分野に属する。

一般に、トーションビーム式サスペンション装置は、車輪を車体に支持するための左右一対のトレーリングアームと、左右のトレーリングアームを連結する左右方向に延びるトーションビームとを備えており、トレーリングアームの前端部が車体に対して揺動自在に取り付けられている。トーションビームの構造としては、例えば特許文献１、２に開示されているように板材を下方に開放するＵ字状断面を有するように成形した板曲げ構造や、例えば特許文献３、４に開示されているようにパイプ部材（素管）を下方に開放するＵ字状乃至Ｖ字状断面を有するように成形したパイプ潰し構造等が知られている。

特開２０１６−１９３６８２号公報 特開２０１６−１６８９５３号公報 特開２０１６−１９９２０９号公報 特開２０１３−９１４３３号公報

ところで、近年では自動車の低燃費化が強く求められており、低燃費化を実現するための手段として車体の更なる軽量化を行う方法がある。トーションビームを軽量化するという観点から見ると、特許文献１、２の板曲げ構造よりも特許文献３、４のパイプ潰し構造が有利であるため、パイプ潰し構造のトーションビームが採用されるようになってきている。

特許文献３、４のパイプ潰し構造のトーションビームは、車幅方向両側の断面形状が徐々に変化する部分（徐変部）と、徐変部の間の断面形状が略一様な部分（一様部分）とで構成されているのが一般的である。そして、素管の板厚、素管の径、徐変部や一様部分の断面形状等を変更することにより、トーションビームの剛性（特にロール剛性）が所望の剛性となるように設計されている。

ところが、トーションビームは車両搭載時に、ある方向からの荷重入力に対して車幅方向中央部が最弱部となり、万一の場合に曲げ破壊を起こすおそれがある。この曲げ破壊を抑制するためには、素管の板厚を厚くしたり、素管の径や断面形状を大きくすることによる変形の抑制や、材料強度を高めることによる許容応力の向上などが考えられる。

しかしながら、素管の板厚を厚くしたり、素管の径や断面形状を大きくすると所望の剛性が得られなくなり、更にはトーションビームの重量が増加してしまうという問題が発生する。また、材料強度を高めると成形性が悪化したり、コストが増加してしまうという問題が発生する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トーションビームのロール剛性に対する影響が殆ど無く、またトーションビームの重量やコストの増加を招くことなく、所定方向からの荷重入力に対する強度を向上させてトーションビームの曲げ破壊が起こり難くすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、トーションビームの両徐変部の間の部分を一方向に開放した形状とし、更に車幅方向中間部の開放幅が広くなるようにした。

第１の発明は、トーションビーム式サスペンション装置に使用されるパイプ部材からなるトーションビームにおいて、上記トーションビームの車幅方向両側には、それぞれ、車幅方向の端部に向かって徐々に断面形状が変化する断面徐変部が設けられ、上記トーションビームにおける一方の上記断面徐変部と他方の上記断面徐変部との間には、車両前後方向の一方に開放する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面となるように成形された開放部が設けられ、上記開放部における車幅方向中間部の開放幅は、該中間部が車幅方向両側の部位よりも上下方向の曲げ強度が高くなるように、該開放部における車幅方向両側の開放幅よりも広く設定されていることを特徴とする。

すなわち、従来例のトーションビームにおける一様部分に相当する部分が本発明の開放部であり、本発明では開放部の断面形状が長手方向について一様ではなく、開放部における開放幅が車幅方向両側よりも中間部において広くなる。これにより、素管の板厚を厚くしたり、素管の径や断面形状を大きくすることなく、しかも、材料強度を高めることなく、中央部の曲げ強度が向上する。よって、成形性の悪化、重量増加及びコストの増加を回避できる。

また、開放部の車幅方向中間部の開放幅だけが広くなっているので、トーションビームのロール剛性に対する影響は殆ど無い。

また、開放部が車両前後方向の一方に開放することで、トーションビームの車幅方向両端から上方へ向けて荷重入力があった場合に、中央部の曲げ強度が十分に確保される。

第２の発明は、第１の発明において、上記トーションビームは、車幅方向中央部が最も上に位置し両端に向かって下降するように湾曲形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、トーションビームの車幅方向中央部が最も上に位置しているので、中間部の下方に他の部材を配設することが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、上記トーションビームは、車幅方向中央部が最も車両前側に位置し両端へ行くほど車両後側に位置するように湾曲形成されていることを特徴とする。

第４の発明は、第２の発明において、上記開放部の上縁部は、上記トーションビームの長手方向中央部が最も上に位置し両端に向かって下降するように湾曲形成されていることを特徴とする。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、上記開放部の上縁部と下縁部との間隔は、上記トーションビームの長手方向中央部が最も広く、両端に向かって狭くなるように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、トーションビームのロール剛性に影響を殆ど与えることなく、しかもトーションビームの重量やコストの増加を招くことなく、所定方向からの荷重入力に対して中央部の曲げ強度を向上させることができ、曲げ破壊を起こり難くすることができる。

また、トーションビームの車幅方向中央部が最も上に位置するように該トーションビームを湾曲形成することにより、トーションビームの車幅方向中央部の下方に他の部材を配設してレイアウト性を向上させることができる。

また、開放部を車両前後方向の一方に開放させることで、トーションビームの車幅方向中央部が最も上に位置するように湾曲させた場合であっても曲げ強度を十分に確保できる。

本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション装置を上方から見た斜視図である。 トーションビーム式サスペンション装置の平面図である。 トーションビーム式サスペンション装置の背面図である。 トーションビームを上方から見た斜視図である。 トーションビームの平面図である。 トーションビームの正面図である。 トーションビームの左側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るトーションビーム式サスペンション装置１００を上方から見た斜視図であり、図２は、トーションビーム式サスペンション装置１００の平面図であり、図３は、トーションビーム式サスペンション装置１００の背面図である。この実施形態の説明では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両右側を単に「右」といい、車両左側を単に「左」というものとする。また、車両の左右方向は、車幅方向である。

（トーションビーム式サスペンション装置１００の構成）
トーションビーム式サスペンション装置１００は自動車の後側に設けられる懸架装置であり、図１〜図３に示すように、車幅方向に延びるトーションビーム１と、右側トレーリングアーム２と、左側トレーリングアーム３とを備えている。右側トレーリングアーム２及び左側トレーリングアーム３は、共に鋼板等の金属材料からなり、前後方向に延びる中空状の部材である。右側トレーリングアーム２は、後側が前側よりも右側に位置するように屈曲している。右側トレーリングアーム２の前端部には、ブッシュ（図示せず）が嵌入されるブッシュ取付筒２０が固定されている。ブッシュ取付筒２０に取り付けられたブッシュを介して右側トレーリングアーム２の前端部が車体の右側に支持される。車体に支持された右側トレーリングアーム２は、後側が上下方向に変位するように揺動可能になる。

左側トレーリングアーム３は、後側が前側よりも左側に位置するように屈曲している。左側トレーリングアーム３の前端部にもブッシュ取付筒３０が固定されている。ブッシュ取付筒３０に取り付けられたブッシュを介して左側トレーリングアーム３の前端部が車体の左側に支持される。車体に支持された左側トレーリングアーム３は、後側が上下方向に変位するように揺動可能になる。

右側トレーリングアーム２の前後方向中央部よりも前側でかつブッシュ取付筒２０よりも後側には、トーションビーム１の右端部が溶接等によって連結されている。右側トレーリングアーム２におけるトーションビーム１の連結部分よりも後側には、車輪支持部材（図示せず）が取り付けられるキャリア２１が取り付けられている。また、右側トレーリングアーム２の左側には、スプリング（図示せず）の下端部が載置される右側スプリングサポート２２が取り付けられている。右側スプリングサポート２２の前端部はトーションビーム１の右側に固定されている。さらに、右側トレーリングアーム２の左側には右側ブラケット２３が取り付けられている。この右側ブラケット２３は、トーションビーム１の右側及び右側スプリングサポート２２の前端部に固定されている。

左側トレーリングアーム３も右側と同様に構成されている。すなわち、左側トレーリングアーム３の前後方向中央部よりも前側でかつブッシュ取付筒３０よりも後側には、トーションビーム１の左端部が溶接等によって連結されている。左側トレーリングアーム３におけるトーションビーム１の連結部分よりも後側には、車輪支持部材（図示せず）が取り付けられるキャリア３１が取り付けられている。また、左側トレーリングアーム３の右側には、スプリング（図示せず）の下端部が載置される左側スプリングサポート３２が取り付けられている。左側スプリングサポート３２の前端部はトーションビーム１の左側に固定されている。さらに、左側トレーリングアーム３の右側には左側ブラケット３３が取り付けられている。この左側ブラケット３３は、トーションビーム１の左側及び左側スプリングサポート３２の前端部に固定されている。

（トーションビーム１の構成）
トーションビーム１は、中空部Ｒ（図４及び図７に示す）を有するパイプ部材で構成されている。図示しないが、トーションビーム１に成形する前のパイプ部材が素管であり、この素管としては例えば鋼管等を用いることができる。トーションビーム１の剛性、特にロール剛性は、例えば素管の板厚、素管の径、断面形状等を変更することによって調整可能であり、トーションビーム１のロール剛性が車両に適した所望の剛性となるように設計されている。

図５に示すように、トーションビーム１の車幅方向両側には、それぞれ、車幅方向の端部に向かって徐々に断面形状が変化する断面徐変部１０、１１が設けられ、トーションビーム１における一方の断面徐変部１０と他方の断面徐変部１１との間には、一方向に開放する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面となるように成形された開放部１２が設けられている。

すなわち、トーションビーム１の右側には、右端部に向かって徐々に断面形状が変化する右側断面徐変部１０が設けられている。また、トーションビーム１の左側には、左端部に向かって徐々に断面形状が変化する左側断面徐変部１１が設けられている。トーションビーム１における右側断面徐変部１０と、左側断面徐変部１１との間の部分が開放部１２となっている。この開放部１２は左右方向に連続して延びている。開放部１２は、前方に向けて開放する断面形状を有している。図５における前後方向に延びる仮想線Ｌ１は、右側断面徐変部１０と開放部１２との境界を示す線であり、同図における仮想線Ｌ２は、左側断面徐変部１１と開放部１２との境界を示す線である。

左側断面徐変部１１の左端部は、図７に示すように、円形または楕円形に近い形状とされている。この左側断面徐変部１１の左端部が左側トレーリングアーム３の右側面に一致するように成形されて該右側面に連結されている。左側断面徐変部１１は、左端部の円形または楕円形に近い形状から右側へ行くほど略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面を有する形状に近づいていき、左側断面徐変部１１の右端部は、開放部１２の左端部と同じ断面形状になり、該開放部１２の左端部と連続する。右側断面徐変部１０は、左側断面徐変部１１と左右対称形状であり、右側断面徐変部１０の左端部は、開放部１２の右端部と同じ断面形状とされて該開放部１２の右端部と連続する。

トーションビーム１は、図３及び図６に示すように、左右方向（車幅方向）中央部が最も上に位置し両端に向かって下降するように湾曲形成されている。よって、トーションビーム１を前後方向から見たとき、右側断面徐変部１０は、右端へ行くほど下に位置するように傾斜し、また、左側断面徐変部１１は、左端へ行くほど下に位置するように傾斜する。開放部１２は、その右端へ行くほど下に位置し、その左端へ行くほど下に位置するように緩やかに湾曲している。

これにより、トーションビーム１の左右方向中央部の下方に他の部材を配設するための空間を設けることが可能になる。トーションビーム１の左右方向中央部の下方に他の部材を配設することで、レイアウト性を向上させることができる。

また、トーションビーム１は、図２及び図５に示すように、左右方向中央部が最も前側に位置し両端へ行くほど後側に位置するように湾曲形成されている。よって、トーションビーム１を上下方向から見たとき、右側断面徐変部１０は、右端へ行くほど後に位置するように傾斜し、また、左側断面徐変部１１は、左端へ行くほど後に位置するように傾斜する。開放部１２は、その右端へ行くほど後に位置し、その左端へ行くほど後に位置するように緩やかに湾曲している。

図６に示すように、開放部１２における左右方向中間部の開放幅Ｗ１は、該開放部１２における右側及び左側の開放幅Ｗ２よりも広く設定されている。具体的には、開放部１２が前方に向けて口を開けるように開いているので、開放部１２の上縁部１２ａと下縁部１２ｂとは、上下方向に互いに離れることになり、開放部１２における左右方向中間部の上縁部１２ａと下縁部１２ｂとの間隔が開放幅Ｗ１となり、開放部１２における右側及び左側の上縁部１２ａと下縁部１２ｂとの間隔が開放幅Ｗ２となる。そして、開放部１２の上縁部１２ａと下縁部１２ｂとの間隔は、トーションビーム１の長手方向中央部が最も広く、右端に向かって狭くなるとともに、左端に向かっても狭くなるように設定されている。また、開放部１２の上縁部１２ａは、トーションビーム１の長手方向中央部が最も上に位置し、右端及び左端に向かって下降するように湾曲形成されている。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係るトーションビーム１は、開放部１２の断面形状が長手方向について一様ではなく、開放部１２における中間部の開放幅Ｗ１が車幅方向両側の開放幅Ｗ２よりも広くなっている。これにより、素管の板厚を厚くしたり、素管の径や断面形状を大きくすることなく、しかも、材料強度を高めることなく、中央部の曲げ強度を向上させることができる。よって、成形性の悪化、重量増加及びコストの増加を回避できる。また、開放部１２の左右方向中間部の開放幅Ｗ１だけが広くなっているので、トーションビーム１のロール剛性に対する影響は殆ど無い。

したがって、トーションビーム１のロール剛性に影響を殆ど与えることなく、しかもトーションビーム１の重量やコストの増加を招くことなく、所定方向からの荷重入力に対して中央部の曲げ強度を向上させることができ、曲げ破壊を起こり難くすることができる。特に、開放部１２が前方に向けて開放していて、その中間部の開放幅Ｗ１を両側の開放幅Ｗ２よりも広くしているので、トーションビーム１の両端部に対して上方向に大きな荷重が略同時に入力した場合におけるトーションビーム１の中央部の変位量を低下させることができる。中間部の開放幅Ｗ１を広くするほどトーションビーム１の中央部の変位量を低下させることができる。

また、開放部１２を前後方向の一方に開放させることで、トーションビーム１の左右方向中央部が最も上に位置するように湾曲させた場合であっても曲げ強度を十分に確保できる。

（他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

上記実施形態では、トーションビーム１の開放部１２が前方に開放している場合について説明したが、開放部１２の開放方向は前方に限定されるものではなく、後方であってもよいし、下方であってもよいし、上方であってもよい。また、トーションビーム１は左右方向中央部が最も後に位置するように湾曲していてもよい。

以上説明したように、本発明に係るトーションビームは、トーションビーム式サスペンション装置に使用することができる。

１ トーションビーム
１０ 右側断面徐変部
１１ 左側断面徐変部
１２ 開放部
１２ａ 上縁部
１２ｂ 下縁部
１００ トーションビーム式サスペンション装置

Claims (5)

1. トーションビーム式サスペンション装置に使用されるパイプ部材からなるトーションビームにおいて、
   上記トーションビームの車幅方向両側には、それぞれ、車幅方向の端部に向かって徐々に断面形状が変化する断面徐変部が設けられ、
   上記トーションビームにおける一方の上記断面徐変部と他方の上記断面徐変部との間には、車両前後方向の一方に開放する略Ｖ字状又は略Ｕ字状の閉断面となるように成形された開放部が設けられ、
   上記開放部における車幅方向中間部の開放幅は、該中間部が車幅方向両側の部位よりも上下方向の曲げ強度が高くなるように、該開放部における車幅方向両側の開放幅よりも広く設定されていることを特徴とするトーションビーム。
2. 請求項１に記載のトーションビームにおいて、
   上記トーションビームは、車幅方向中央部が最も上に位置し両端に向かって下降するように湾曲形成されていることを特徴とするトーションビーム。
3. 請求項１または２に記載のトーションビームにおいて、
   上記トーションビームは、車幅方向中央部が最も車両前側に位置し両端へ行くほど車両後側に位置するように湾曲形成されていることを特徴とするトーションビーム。
4. 請求項２に記載のトーションビームにおいて、
   上記開放部の上縁部は、上記トーションビームの長手方向中央部が最も上に位置し両端に向かって下降するように湾曲形成されていることを特徴とするトーションビーム。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のトーションビームにおいて、
   上記開放部の上縁部と下縁部との間隔は、上記トーションビームの長手方向中央部が最も広く、両端に向かって狭くなるように設定されていることを特徴とするトーションビーム。

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