JP2001088525A - トーションビーム式サスペンション構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない部品点数で効率的にスタビライザ機能と
してのロール剛性を持たせることが可能なトーションビ
ーム式サスペンション構造を提供する。 【解決手段】トーションビーム６内に車幅方向に延びる
板状部材７を配置し、その板状部材７の両端部をそれぞ
れ内側補強部材７ａとする。また当該板状部材７の幅方
向両側をトーションビーム６の内面に固定することで、
トーションビーム６の剛性を全長に亘って向上すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のトーション
ビーム式サスペンション構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトーションビーム式サスペンショ
ン構造は、例えば、車幅方向に延在するトーションビー
ムの両端部をそれぞれトレーリングアームの側面に剛体
結合して構成される。このトーションビーム式サスペン
ション構造では、左右逆方向の車輪の上下動をトーショ
ンビームの捻れによって吸収しているために、ロール剛
性の調整も当該トーションビームで行うことができる。
上記トーションビームは、断面略Ｕ字形状の開き断面形
状をしていて、その開き断面の開き方向は下方や、車両
前方などに設定される。

【０００３】また、トーションビームが捻れたり前後力
を受ける際に、トーションビーム端部とトレーリングア
ームとの結合部に応力が集中するため、当該結合部の応
力緩和の目的で、図１０に示すように、トーションビー
ム５０の両端部には、トレーリングアーム５１と繋ぐ補
強部材５２，５３をその端部外側及び内側にそれぞれ配
設している。

【０００４】さらに、車両のロール剛性を高めに調整す
るために、トーションビーム５０とは別に丸棒からなる
スタビライザを設けることがある。上記従来のスタビラ
イザの取付けは、例えば、トーションビーム５０とは別
に、スタビライザを、当該トーションビーム５０の外側
で車幅方向に延在させ、そのスタビライザの両端部をそ
れぞれ左右のトレーリングアームに剛体結合することで
行われたり、図１１に示すように、トーションビーム５
０内にスタビライザ５４を貫通するように配置し、その
スタビライザ５４の両端部をそれぞれ左右のトレーリン
グアーム５１にだけ剛体結合することで行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トーシ
ョンビーム５０の外側に、別途スタビライザ５４を配置
することは、ガソリンタンクやフロアなどの周りの部品
との干渉を避けて配置する関係からレイアウト上の制約
を受け、特にコンパクトカーにおいては、レイアウトの
成立が困難になるという問題がある。

【０００６】また、中空状のトーションビーム５０内に
スタビライザ５４を配置した場合には、上記レイアウト
上の問題はないものの、スタビライザ５４がトーション
ビーム５０の内面と干渉しないように、トーションビー
ム５０の内面から離すように当該スタビライザ５４が断
面略Ｕ字状の開き側に配置されて必然的に断面Ｕ字形状
の頂部から離れて配置される。ここに、図１２に示すよ
うに、トーションビーム５０自体のせん断中心Ｓ１は上
記頂部Ｐ近傍にあるために、従来にあっては、当該トー
ションビーム５０のせん断中心Ｓ４と上記スタビライザ
５４のせん断中心Ｓ４とが離れる結果、スタビライザ５
４の有無によって、スタビライザ５４を含めたトーショ
ンビーム５０のせん断中心Ｓ５及びＳ１の位置が大きく
異なり、スタビライザ５４の有無によってサスペンショ
ンのロールステアやキャンバー特性などのアライメント
が違ってしまうために、汎用性が良くない。

【０００７】さらに、例えば、トーションビーム５０内
にスタビライザ５４を配置する場合には、トレーリング
アーム５１とトーションビーム５０端部とを繋ぐ補強部
材５２，５３のうちトーションビーム５０内に設けられ
る内側補強部材５３と、トレーリングアーム５１と接合
されるスタビライザ５４の端部との位置が交差するよう
に干渉するのでレイアウト上成立しない。このため、従
来にあっては、トーションビーム５０内にスタビライザ
５４を配置する場合には、内側補強部材５３を省略し
て、トーションビーム５０端部の応力集中については、
トーションビーム５０の板厚を厚くすることでロール剛
性を高く設定することで対応する手法が取られている。
しかし、この手法を採用すると、重量増大やコストアッ
プの原因となるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目し
て、少ない部品点数で効率的にスタビライザ機能として
のロール剛性を持たせることが可能なトーションビーム
式サスペンション構造を提供することを課題としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、車幅方向
両側に配置される一対のアームと、車幅方向に延在して
上記一対のアーム間を連結し断面略Ｕ字形状の開き断面
となっているトーションビームと、トーションビームの
内面側に配置されて当該トーションビームの各端部とア
ームとをそれぞれ連結する左右の内側補強部材とを備え
たトーションビーム式サスペンション構造において、ト
ーションビーム内を当該トーションビームに沿って延在
しその両端部が上記左右の内側補強部材とそれぞれ一体
的に連結する連結部材を備えることを特徴とするもので
ある。

【００１０】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した発明に対し、上記連結部材は、車幅方向に
延びる平面視で平坦な板状部材から構成され、その板状
部材の幅方向両端部がそれぞれトーションビーム内面に
固定されていることを特徴とするものである。次に、請
求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に対
し、上記左右の補強部材及び連結部材が、車幅方向に延
在する一枚の板部材で構成されることを特徴とするもの
である。

【００１１】次に、請求項４に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対し、上記左右の補強部材及び連結
部材が、一本のパイプ材から構成され、そのパイプ材の
両端部を平坦状に加工して左右の内側補強部材部分とす
ることを特徴とするものである。次に、請求項５に記載
した発明は、請求項４に記載した構成に対し、上記パイ
プ材の連結部材部分をトーションビーム内面に固定した
ことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に係る発明を採用すると、左右
の内側補強部材を繋ぐ連結部材がスタビライザを構成す
る部材となり、トーションビームの外側にスタビライザ
を配置しなくても所要のねじり剛性を持ったスタビライ
ザ機能を有してスタビライザレイアウト上の制約が解消
されると同時に、トーションビーム両端部に内側補強部
材が配置されて、従来のようにロール剛性を高く設定す
るためにトーションビームの肉厚を厚くする必要がない
という効果がある。

【００１３】このとき、請求項２に係る発明を採用する
と、連結部材が平坦な板状部材から構成されて連結部材
の軽量化が図られる。また、連結部材が板状部材から構
成されて連結部材単独のねじり剛性が低くても、その連
結部材の幅方向両側をトーションビームに固定すること
で、当該連結部材及び左右の内側補強部材とトーション
ビームとによって、トーションビーム全長に亘って閉断
面若しくは閉断面に近い形状が構成される結果、トーシ
ョンビームのねじり剛性が、全長に亘って、重量増加を
小さく抑えつつ効率的且つ有効に高く設定されて、トー
ションビームにスタビライザ機能を付加することが可能
となる。本発明にあっては、連結部材単独でスタビライ
ザ機能を持たせているわけではなく、トーションビーム
との組合せで所要の剛性を持ったスタビライザ機能を確
保している。また、上述のことから、トーションビーム
の全長に亘って連続的に剛性が高く設定されるので、ね
じれが入力されても、長手方向に沿ってみた場合に、局
部的に応力が急激に変化する部分の発生が防止されて、
トーションビームの耐久上有利となっている。

【００１４】また、本発明では、積極的に連結部材の幅
方向両端部をトーションビーム内面に当接させること
で、連結部材のせん断中心をトーションビームのせん断
中心に近づけることが可能となり、トーションビーム単
体のせん断中心と、当該トーションビーム及び連結部材
の両方で合成されるせん断中心とが接近して、連結部材
の有無によってロール剛性の調整をしても、サスペンシ
ョンのロールステアやキャンバー特性の傾向などが近似
し、もって当該サスペンションアライメント条件を共用
化することが可能となる。すなわち、汎用性が向上す
る。

【００１５】また、請求項３に係る発明を採用すると、
上記効果に併せて、左右の内側補強部材と連結部材とが
一枚の板部材から構成されて、部品点数の削減を図るこ
とができるという効果がある。また、請求項４に係る発
明を採用すると、請求項３と同様に、左右の内側補強部
材と連結部材とが一個のパイプ材から構成されて、部品
点数の削減を図ることができるという効果がある。この
ことは、少ない材料、つまり重量の増加を小さく抑えつ
つ効果的にロール剛性を向上できるという効果がある。

【００１６】そして、パイプ材の両端部を平坦形状に加
工することで、従来の内側補強部材とすることが可能と
なる。さらに、パイプ材を加工する際に、当該パイプ材
のうち連結部材部分の断面形状を調整するだけで、スタ
ビライザ機能としての捻れ剛性を変化できる。つまり、
同一のパイプ材についての加工条件を調整するだけで捻
れ剛性の調整が容易にできるという効果がある。なお、
本発明では、パイプ材自体が単独で閉断面形状を有する
ことから、所要のねじり剛性を有する。

【００１７】このとき、請求項５に係る発明を採用する
と、積極的にパイプ材をトーションビーム内面に固定さ
せることで、連結部材部分のせん断中心がトーションビ
ームのせん断中心に近づくことで、トーションビーム単
体のせん断中心と、当該トーションビーム及びパイプ材
の両方で合成されるせん断中心とが接近して、パイプ材
の有無によって剛性調整をしても、サスペンションのロ
ールステアやキャンバー特性の傾向などが近似して当該
サスペンション調整条件を共用化することが可能とな
る。

【００１８】しかも、パイプ材自体が中空形状の閉断面
形状となって所要剛性が確保されると共にそのパイプ材
のトーションビーム内面への固定の仕方（車両前後方向
両側を固定する方法）によっては、当該パイプ材外面と
トーションビーム内面との間にも別の閉断面が形成され
て更にねじり剛性を向上させることができる。また、パ
イプ材をトーションビームに固定することで、パイプ材
のねじれがトーションビームの一部（端部）に集中する
ことが回避される。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、発明の第１実施形態につい
て図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係
るトーションビーム式リアサスペンション構造を示す斜
視図である。本実施形態のサスペンションは、図１に示
すように、車幅方向両側にそれぞれトレーリングアーム
１が配置されている。各トレーリングアーム１は、車両
前後方向に延在し、前端部がブッシュ２を介して車体側
部材（不図示）に連結していると共に、後端部側に車輪
支持部材３及びショックアブソーバ４の下部が配置され
ている。符号５は、サスペンションコイルの下部が配置
されるブラケットである。

【００２０】また、上記一対のトレーリングアーム１
は、車幅方向に延在するトーションビーム６によって連
結されている。トーションビーム６は、図２に示すよう
に、断面略Ｕ字形状の開き断面形状となっていて、下方
に開いている。そのトーションビーム６の両端部は、そ
れぞれトレーリングアーム１の内側面に突き当てられた
状態で溶着している。

【００２１】そのトーションビーム６の両端部は、トー
ションビーム６内側に配置される内側補強部材７ａ、及
びトーションビーム６の外側面に配置される外側補強部
材８によってトレーリングアーム１に連結して補強され
ている。本実施形態の左右の内側補強部材７ａは、図３
に示すように、車幅方向に延びる一枚の板を一体プレス
成形してなる板状部材７の左右両端部部分で構成されて
いる。その左右の内側補強部材部分７ａを繋ぐ中間部分
が板状の連結部材７ｂを構成している。本実施形態で
は、連結部材部分７ｂは下側に凸の断面円弧形状にプレ
ス加工されている。左右両端部は、従来の内側補強部材
７ａと同一形状に成形されている。

【００２２】そして、上記板状部材７における両端部分
に形成される内側補強部材部分７ａを、従来と同様に、
トーションビーム６の端部内面に溶接すると共にトレー
リングアーム１に溶接して固定する。また、連結部材部
分７ｂについても、図２に示すように、幅方向両端部分
を、トーションビーム６内面に溶接によって固定する。
溶接は、長手方向に沿って連続的に施しても良いし、所
定間隔単位に施しても良い。

【００２３】次に、上記構成のトーションビーム式サス
ペンション構造の作用や効果等について説明する。本実
施形態のトーションビーム６の構造では、車幅方向全長
に亘って、板状部材７とトーションビーム６とで閉断面
構造（ボックス構造）が形成される結果、当該トーショ
ンビーム６のねじれ剛性が向上してスタビライザ機能を
有する。このように、板状部材７を設けることにより、
トーションビーム６にスタビライザとしての機能を持た
せることで、トーションビーム６の外部にスタビライザ
を別途配置することなくロール剛性の調整を行うことが
できる。

【００２４】しかも、板状部材７を断面略Ｕ字の頂部Ｐ
に近づけて配置することで、当該板状部材７自体のせん
断中心Ｓ２がトーションビーム６自体のせん断中心Ｓ１
に近づき、板状部材７を設けて剛性を向上させても、板
状部材７とトーションビーム６との合成によるせん断中
心Ｓ３が、当該板状部材７がない場合のトーションビー
ム６単独のせん断中心Ｓ１の近傍に位置する。この結
果、板状部材７の有無でねじり剛性を調整しても、サス
ペンションのロールステアやキャンバ特性などのサスペ
ンションアライメント条件に大きな差が生じることが防
止されて、サスペンションアライメントを大きく変更す
ることが防止されて汎用性を有する。

【００２５】しかも、板状部材７単独でのねじり剛性は
低いものの、上述のようにトーションビーム６との間に
閉断面を構成することでスタビライザとしての所要のね
じり剛性を確保している。つまり、重量の増加を小さく
抑えながら、効果的にねじり剛性を向上させることがで
きる。また、板状部材７の左右両端部は、上記スタビラ
イザの構成部を形成すると同時に、従来と同様にトーシ
ョンビーム６端部のトレーリングアーム１への取付け剛
性を高くする内側補強部部材としての役割も発揮する。
つまり、上記一枚の板状部材７を設けることで、左右の
内側補強部材７ａが設けられると共にトーションビーム
６にスタビライザ機能を付与可能となるので、部品点数
を減らすことにも繋がる。

【００２６】また、トーションビーム６の全長に亘って
連続して剛性が高く設定される結果、局部的且つ急激な
応力変化の生じる部分の発生が防止される。なお、従来
にあっては、補強部材７ａ、８で補強されている部分か
ら補強部材７ａ、８の無い部分移行するところ（図１中
符号Ｂ部分）に急激な応力変化が発生する可能性があ
る。

【００２７】ここで、上記連結部材部分７ｂの断面形状
は、下側に凸の円弧形状に限定させず、図４に示すよう
な上側に凸の円弧形状に加工したり、図５に示すように
平板形状に加工しても良い。なお、図５ではトーション
ビーム６内面との固定を容易にするために幅方向端部に
フランジを設けた場合を例示している。このように、プ
レス加工時の断面形状を調整することで、上記閉断面形
状が変更されて、スタビライザとしてのねじり剛性が変
更される。

【００２８】次に、第２実施形態について図面を参照し
つつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部材につい
ては同一の符号を付して説明する。本実施形態のサスペ
ンション構造は、上記第１実施形態と同様であるが、上
記板状部材７の代わりにパイプ材１０を使用したところ
が異なる。すなわち、図６に示すように、パイプ材１０
の両端部１０ａを完全に潰して平坦状にしてそれぞれ内
側補強部材部分として、当該パイプ材１０を板状部材の
代わりにトーションビーム６内に配置したものである。

【００２９】但し、連結部材１０ｂ部分は、図７に示す
ように、トーションビーム６とは接触していない。他の
構成は、上記第１実施形態と同様である。本実施形態で
は、パイプ材自体がスタビライザを構成する。また、一
本のパイプ材１０によって左右の内側補強部材及びスタ
ビライザ構成部材（連結部材）が構成され部品点数の削
減が図られている。

【００３０】但し、この実施形態では、第１実施形態に
比べて、パイプ材１０のせん断中心がトーションビーム
６のせん断中心から離れるという不利益がある。また、
スタビライザとしてのねじれ応力が、トーションビーム
６においては当該トーションビーム６の端部に集中する
という不利益がある。もっとも、本実施形態では、パイ
プ材１０の端部１０ａを平坦にして内側補強部材として
いるので、２層の内側補強部材を配設したのと同様の補
強効果を有する。

【００３１】また、本実施形態では、パイプ材１０の端
部１０ａ以外の連結部材部分１０ｂについては、その断
面形状を変更することでスタビライザとしてのねじり剛
性を容易に調整可能となる。上記不利益を解消するため
の例を次に説明する。本実施例は、図８に示すように、
上記パイプ材１０の端部以外についても車幅方向両側部
分をトーションビーム６の内面に溶接により固定したも
のである。他の構成は上記実施形態と同様である。

【００３２】これによって、パイプ材１０の連結部材部
分１０ｂを積極的にトーションビーム６に当接してパイ
プ材１０のせん断中心がトーションビーム６のせん断中
心に接近して、第１実施形態で説明した効力を発揮す
る。また、パイプ材１０の外面上側とトーションビーム
６とによっても閉断面構造が構成される結果、トーショ
ンビーム６も全長に亘ってスタビライザを構成する部材
となって、上記問題が解消される。しかも、本実施例で
は、２つの閉空間を持った閉断面構造となるので、上記
第１実施形態よりもねじり剛性を大きく設定することが
できる。

【００３３】ここで、パイプ材１０の加工は上記形状に
限定されず、例えば図９に示すような形状でも良く、設
定すべきスタビライザとしてのねじり剛性に合わせて決
定すればよい。また、上記全実施形態では、左右の内側
補強部材７ａ、１０ａ及び連結部材７ｂ、１０ｂとを１
つの部品で構成する場合を例示しているが、これに限定
されない。左右の内側補強部材間を連結するパイプ材な
どからなる連結部材を別途、用意して、その連結部材の
両端部をそれぞれ溶接やボルト接合などによって上記左
右の各内側補強部材に一体的に連結して構成しても良
い。この場合には、連結部材がスタビライザとして機能
する。この場合であっても、連結部材を板状部材などか
ら構成してその幅方向両端部をトーションビーム６の内
面に固定することで、部品点数の削減は図れないもの
の、上記説明した各効果をそれぞれ有することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施形態に係るトーションビー
ム式サスペンションを示す斜視図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】板状部材を示す斜視図である。

【図４】連結部材の他の断面形状を示す図である。

【図５】連結部材の他の断面形状を示す図である。

【図６】本発明に基づく第２実施形態に係るパイプ材を
示す図である。

【図７】本発明に基づく第２実施形態に係るパイプ材の
連結部材部分の配置を示す断面図である。

【図８】本発明に基づく第２実施形態に係るパイプ材の
連結部材部分の別の配置を示す断面図である。

【図９】連結部材部分の別の形状を示す断面図である。

【図１０】補強部材を示す部分拡大図である。

【図１１】従来のスタビライザの配置例を示す図であ
る。

【図１２】従来の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１ トレーリングアーム ６ トーションビーム ７ 板状部材 ７ａ 内側補強部材 ７ｂ 連結部材部分 ８ 外側補強部材 １０ パイプ材 １０ａ 内側補強部材部分 １０ｂ 連結部材部分 Ｓ１ トーションビームのせん断中心 Ｓ２ 連結部材のせん断中心 Ｓ３ 合成のせん断中心

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車幅方向両側に配置される一対のアーム
   と、車幅方向に延在して上記一対のアーム間を連結し断
   面略Ｕ字形状の開き断面となっているトーションビーム
   と、トーションビームの内面側に配置されて当該トーシ
   ョンビームの各端部とアームとをそれぞれ連結する左右
   の内側補強部材とを備えたトーションビーム式サスペン
   ション構造において、 トーションビーム内を当該トーションビームに沿って延
   在しその両端部が上記左右の内側補強部材とそれぞれ一
   体的に連結する連結部材を備え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構造。
2. 【請求項２】 上記連結部材は、車幅方向に延びる平面
   視で平坦な板状部材から構成され、その板状部材の幅方
   向両端部がそれぞれトーションビーム内面に固定されて
   いることを特徴とする請求項１に記載したトーションビ
   ーム式サスペンション構造。
3. 【請求項３】 上記左右の補強部材及び連結部材が、車
   幅方向に延在する一枚の板部材で構成されることを特徴
   とする請求項２に記載したトーションビーム式サスペン
   ション構造。
4. 【請求項４】 上記左右の補強部材及び連結部材が、一
   本のパイプ材から構成され、そのパイプ材の両端部を平
   坦状に加工して左右の内側補強部材部分とすることを特
   徴とする請求項１に記載したトーションビーム式サスペ
   ンション構造。
5. 【請求項５】 上記パイプ材の連結部材部分をトーショ
   ンビーム内面に固定したことを特徴とする請求項４に記
   載したトーションビーム式サスペンション構造。