JP2011105199A - 車両のトーションビーム式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】トーションビームが短い場合であっても、トーションビームの強度を確保しつつ車両に適当なロール剛性をもたせることとを、重量増加を招きにくい構成で達成可能とする。
【解決手段】
車両前後方向に延び且つ車両上下方向に揺動可能に配設されて車輪を懸架する左右一対のトレーリングアーム３１と、車幅方向に延びて前記左右一対のトレーリングアーム間に架設されたトーションビーム４１とを備える車両のトーションビーム式サスペンションであって、トレーリングアーム３１の揺動部位とトーションビーム４１の端部とがブッシュを介して連結されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のトーションビーム式サスペンションに関する。詳しくは、車両前後方向に延び且つ車両上下方向に揺動可能に配設されて車輪を懸架する左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて前記左右一対のトレーリングアーム間に架設されたトーションビームとを備える車両のトーションビーム式サスペンションに関する。

この種のサスペンションでは、従来、車体及び車輪と連結されるトレーリングアームとトーションビームとが溶接されており、トーションビーム及びトレーリングアームが捩れたり撓んだりすることで車両がロールするのをある程度許容する構成となっていた。そのため、トーションビーム及びトレーリングアームの材質や形状等の設計により、ねじり剛性と曲げ剛性とを調整することで、車両がロールしたときの剛性（ロール剛性）が適正化されていた。

また、下記特許文献１には、トーションビーム式サスペンションの別の構造が提案されている。下記特許文献１のサスペンションでは、左右の各トレーリングアームには車幅方向に沿って延びるビーム片が延設されている。そして、左右のビーム片の一部が上下に重複した状態で、左のビーム片の先端と右のビーム片の中間及び右のビーム片の先端と左のビーム片の中間が、車幅方向を軸線としてゴムブッシュを介して相対回動可能に連結されている。この連結された左右のビーム片がトーションビームを構成している。このサスペンションによれば、ゴムブッシュの弾性により左右のビーム片の相対回動が許容されることにより、各ビーム片自体は捩れたり曲がったりしなくても車両に適当なロール剛性をもたせることができる。

特開２００８−２０１２４１号公報

ところで、例えば、一人乗りの車両などトレッドの狭い車両においてトーションビーム式サスペンションを採用しようとすると、トーションビームが短くなり、該トーションビームの強度を確保すると、ねじり剛性と曲げ剛性が高くなり、車両がロールしたときの剛性が高くなる。したがって、トーションビームの材料や形状等の設計を変更しただけでは、強度確保と車両のロール剛性の適正化とを両立するのが困難であった。そこで、ビーム片の捩れや曲がりを要することなく適当なロール剛性をもたせることのできる上記特許文献１のサスペンション構造をトレッドの狭い車両にも適用することができれば、左右のビーム片の強度を下げることなく、車両に適当なロール剛性をもたせることができるかもしれない。しかし、左右のビーム片の一部を重複させるため、その重複長さを適切に確保できるか不明であるし、その重複長さを適切に確保することができたとしても重量増加を招く点で好ましくない。

そこで、本発明の課題は、トーションビームが短い場合であっても、トーションビームの強度を確保しつつ車両に適当なロール剛性をもたせることとを、重量増加を招きにくい構成で達成可能とすることにある。

本発明は、車両前後方向に延び且つ車両上下方向に揺動可能に配設されて車輪を懸架する左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて前記左右一対のトレーリングアーム間に架設されたトーションビームとを備える車両のトーションビーム式サスペンションであって、前記トレーリングアームの揺動部位と前記トーションビームの端部とがブッシュを介して連結されていることを特徴とする。

かかる車両のトーションビーム式サスペンションによれば、トーションビームが短く、該トーションビームの強度を確保すると、該トーションビームのねじり剛性と曲げ剛性とを下げるのが難しい場合であっても、車両がロールするときには、トレーリングアームとトーションビームとを連結するブッシュが変形することにより、トレーリングアームに対してトーションビームが相対的に回転ないし変位するのが許容される。そのため、サスペンション全体としての見かけのねじり剛性と曲げ剛性とを下げることができ、車両のロール剛性を適正化することができる。

本発明の車両のトーションビーム式サスペンションでは、前記ブッシュは筒形であり、該筒形のブッシュの軸方向と、車幅方向に延びる前記トーションビームの軸回りの仮想円の接線方向とが一致していると好ましい。筒形のブッシュのバネ定数は、軸直方向のよりも軸方向の方が低いため、トレーリングアームに対するトーションビームの相対回転が許容されやすい。そのため、サスペンション全体としての見かけのねじり剛性をより良好に下げて車両のロール剛性を適正化することができる。

本発明の車両のトーションビーム式サスペンションによれば、重量増加を招きにくい構成によって、トーションビームが短い場合であっても、トーションビームの強度確保と車両に適当なロール剛性をもたせることとを両立させることが可能となる。
また、ブッシュが筒形であり、該筒形のブッシュの軸方向と、車幅方向に延びるトーションビームの軸回りの仮想円の接線方向とが一致していると、サスペンション全体として見かけのねじり剛性をより良好に下げて車両のロール剛性を適正化することができる。

本発明の実施形態に係る車両のトーションビーム式サスペンションの平面図である。 図１に示される車両のトーションビーム式サスペンションの側面図である。 図１に示される車両のトーションビーム式サスペンションの連結構造を拡大して示す斜視図である。 図１に示される車両のトーションビーム式サスペンションの連結構造を拡大して示す背面図である。 図４に示される車両のトーションビーム式サスペンションの連結構造のＶ−Ｖ線断面図である。 本実施形態の車両のトーションビーム式サスペンションの連結構造におけるトーションビームとブッシュとの相対的な位置関係を側面視で模式的に示す図である。 本実施形態の変形例１について図６に対応させて示した図である。 本実施形態の変形例２について図６に対応させて示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、幅方向に一人だけ乗車可能な小幅な車両において、リアサスペンションとして本発明のトーションビーム式サスペンションを適用した実施形態の一例である。
図１に示される一人乗り用小型車両（以下、単に車両と略することがある。）１１は後輪１３ａ，１３ｂを駆動輪とした電動四輪車である。なお、各図において矢印でしめされるＦｒ，Ｒｒ，Ｌ，Ｒは、車両１１の前方，後方，左方，右方を示している。図１に示されるように、車両１１の後部には、フレーム構造１５として車両前後方向に延びて配設された左右一対のサイドメンバ１５ａ，１５ｂと、車幅方向に延びて配設されたリアクロスメンバ１５ｃとが備えられている。図２に示されるように、サイドメンバ１５ａは、前側水平部１６ａと該前側水平部１６ａに対して相対的に高い位置に段違いに配置された後側水平部１６ｂとが、垂直部１６ｃを介して接続形成されている。図１に示されるように、リアクロスメンバ１５ｃは、サイドメンバ１５ａ，１５ｂの後端部に横架されてサイドメンバ１５ａ，１５ｂを連結している。そして、車両１１の後部には、このフレーム構造１５に対して左右の後輪１３ａ，１３ｂを適度な剛性で懸架するトーションビーム式サスペンション２１が備えられている。また、車両１１の後部には、駆動装置１９も備えられている。駆動装置１９は、電動モータ１９ａと、電動モータ１９ａの駆動力を後輪１３ａ，１３ｂの車軸１４ａ，１４ｂに伝達する伝達部材１９ｂ，１９ｃとを備える。

トーションビーム式サスペンション２１は、左右一対のトレーリングアーム３１，３２と、トーションビーム４１とを備える。トレーリングアーム３１，３２は、断面矩形の中空な棒状の鋼材からなり車両前後方向に延びて配設されている。トーションビーム４１は、断面矩形の中空な棒状の鋼材からなり車幅方向に延びて配置されている。トーションビーム４１は、左右の端部４１ａ，４１ｂが、後で詳述する連結構造２３ａ，２３ｂによりトレーリングアーム３１，３２の後端部３１ａ，３２ｂと連結されて、左右のトレーリングアーム３１，３２に横架されている。トレーリングアーム３１，３２の前端部３１ｂ，３２ｂは、車両上下方向に揺動可能にサイドメンバ１５ａ，１５ｂに軸着されている。詳しくは、図２に示されるように、トレーリングアーム３１の前端部３１ｂがサイドメンバ１５ｂの垂直部１６ｃに設けられたブラケット１６ｄに軸着されている。トレーリングアーム３１，３２の中間の後端部３１ａ，３２ａ寄りの位置には、車軸支持ブラケット３１ｃ，３２ｃが設けられており、車軸１４ａ，１４ｂが支持されている。図１に示されるように、トーションビーム式サスペンション２１は、パイプ状のラテラルロッド２５も備えている。ラテラルロッド２５は、長手方向の一端部２５ａがトーションビーム４１の左側の端部４１ａに連結されるとともに、他端部２５ｂが、車軸１４ｂよりも後方に位置する右側のサイドメンバ１５ｂとリアクロスメンバ１５ｃとの接合部に設けられた連結部１７に連結されている。そのため、トーションビーム式サスペンション２１では、後輪１３ａ，１３ｂの車軸１４ａ，１４ｂよりも後方にトーションビーム４１とラテラルロッド２５とが配設されている。後輪１３ａ，１３ｂの車軸１４ａ，１４ｂの近傍の前方には、上下方向に弾性力を発揮可能なコイルばね２７，２７がトレーリングアーム３１，３２の中間とサイドメンバ１５ａ，１５ｂとの間に弾装されている。

トレーリングアーム３１，３２とトーションビーム４１との連結構造２３ａ，２３ｂは、左右同じである。そこで、ここでは左側の連結構造２３ａを取り上げて詳細に説明する。図３，４に示されるように、連結構造２３ａは、トレーリングアーム３１の後端部３１ａにおいて車幅方向内方に張り出して一体的に設けられたアーム側連結ブラケット３３と、トーションビーム４１の端部４１ａにおいて車幅方向外方に張り出して一体的に設けられたビーム側連結ブラケット４３とが、ブッシュ５１，５１（図５参照）を介して締結具（ボルト・ナット）６１，６１で締結された構成となっている。

図３に示されるように、アーム側連結ブラケット３３は前後一対の板状部材３５，３７で構成されている。板状部材３５，３７は、その板面が車両前後方向に面し、互いに前後方向に離間して配設されている。板状部材３５，３７は、略同じ形状であり、図４に示されるように、上下方向の寸法はトレーリングアーム３１の上下方向の寸法よりも長く、上下方向の中間には、車幅方向外側（左側）の端縁から切り欠かれた切り欠き部３７ａが形成されている。この切り欠き部３７ａをトレーリングアーム３１と嵌合させた状態でトレーリングアーム３１と板状部材３５，３７とが溶接されている。そのため、アーム側連結ブラケット３３は、トレーリングアーム３１から車幅方向内方に張り出だすとともに上下方向にも張り出している。アーム側連結ブラケット３３の車幅方向内側の端辺部には、図５に示されるように、板状部材３５，３７に貫通する２つの連結孔部３９ａ，３９ｂが上下方向に離間して設けられている。なお、このアーム側連結ブラケット３３を構成する板状部材３５，３７には、必要に応じて補強リブを設けてもよい。

図３に示されるように、ビーム側連結ブラケット４３は、上下一対のブラケット片４５，４７で構成されている。上側のブラケット片４５は、ビーム側連結ブラケット４３の上面に立設されて、ビーム側連結ブラケット４３から上方へ張り出すとともに車幅方向外方へ張り出している。ブラケット片４５は、トーションビーム４１に溶接された基部４５ａと車幅方向外方に張り出して設けられた円筒状部４５ｂとを備える。基部４５ａは、後方から見ると、図４に示されるように、長方形の車幅方向内方の上側の角が欠けたような形状である。基部４５ａは、図３に示されるように、かかる形状の一対の板状部位４６ａ，４６ｂで構成されている。板状部位４６ａ，４６ｂは車両前後方向に離間して配設されており、車幅方向内側の斜辺部４６ｃが接続形成されている。円筒状部４５ｂは、図５に示されるように、その軸方向が車両前後方向と一致しており、前記２枚の板状部位４６ａ，４６ｂに跨り、該板状部位４６ａ，４６ｂの車幅方向外方の端辺部に接合されている（図４参照）。下側のブラケット片４７は、上側のブラケット片４５と構成は同じであり、上側のブラケット片４５とに対して上下対称に配設されてトーションビーム４１の下面から垂下している。したがって、ビーム側連結ブラケット４３は、トーションビーム４１の端部４１ａから車幅方向外方且つ上下方向に張り出した位置に、トーションビーム４１を挟んで上下対称に離間して配置された２つの円筒状部４５ｂ，４７ｂを備えている。図５に示されるように、円筒状部４５ｂ，４７ｂは、その軸方向の長さがアーム側連結ブラケット３３を構成する板状部材３５，３７の間隙よりも短く、板状部材３５，３７の間において板状部材３５，３７とは離間して配設されている。

ブッシュ５１は、円筒状の内筒５３と、該内筒５３の外側に同軸で配置された外筒５５とを備えるとともに、内筒５３と外筒５５との間に配置され、内筒５３の外面と外筒５５の内面とに密着するゴム弾性体５７を備えている。内筒５３は、外筒５５に比べて肉厚であるとともに、外筒５５及びゴム弾性体５７に比べて軸方向の寸法が長く、その長さ寸法はアーム側連結ブラケット３３を構成する板状部材３５，３７の間隙にちょうど納まる寸法である。ゴム弾性体５７と外筒５５は、軸方向の寸法は略等しく、その寸法は、ビーム側連結ブラケット４３の円筒状部４５ｂ，４７ｂの軸方向の長さと略等しい。

連結構造２３ａでは、ビーム側連結ブラケット４３の円筒状部４５ｂ，４７ｂのそれぞれにブッシュ５１，５１が同軸で圧入されており、該ブッシュ５１，５１の内筒５３，５３がアーム側連結ブラケット３３を構成する板状部材３５，３７の間において連結孔部３９ａ，３９ｂと同軸で配置されている。そして、ブッシュ５１の内筒５３を介在した状態でアーム側連結ブラケット３３を構成する板状部材３５，３７がボルト・ナット６１，６１で締め付けられている。それにより、ブッシュ５１，５１を介してトレーリングアーム３１（図４参照）とトーションビーム４１とが連結されている。

以上の構成のトーションビーム式サスペンション２１によれば、ブッシュ５１のゴム弾性体５７の変形することにより、トーションビーム４１に対してトレーリングアーム３１，３２が相対的に回転ないし上下方向に変位するのが許容される。それにより、左右のトレーリングアーム３１，３２がある程度独立して揺動することが許容される。そのため、トーションビーム４１のねじり剛性と曲げ剛性とを下げることが難しい場合であっても、トーションビーム式サスペンション２１全体として、見かけのねじり剛性と曲げ剛性とを下げ、車両１１に適度なロール剛性をもたせることができる。特に、図６に示されるように、トーションビーム４１の軸回りの仮想円Ｃの接線Ｔとブッシュ５１の比較的ばね弾性率の低い軸線方向とが一致しているため、見かけのねじり剛性を効率よく低下させて車両のロール剛性を適正化しやすい。

なお、本実施形態は本発明の要旨を逸脱しない範囲内でその他種々の実施の形態が考えられるものである。例えば、トーションビーム４１の軸回りの仮想円Ｃの接線Ｔとブッシュ５１の軸線とを一致させるためには、図７に例示されるように、ブッシュ５１，５１を、トーションビーム４１を挟んで前後に離間させ、軸線が垂直になるように配設してもよい（変形例１）。また、図８に例示されるように、ブッシュ５１をトーションビーム４１の軸回りの仮想円Ｃの接線Ｔに合わせて斜めに配設してもよい（変形例２）。

１１ 車両
１３ａ，１３ｂ 後輪
１４ａ，１４ｂ 車軸
１５ フレーム構造
２１ トーションビーム式サスペンション
２３ａ，２３ｂ 連結構造
２５ ラテラルロッド
３１，３２ トレーリングアーム
３３ アーム側連結ブラケット
４１ トーションビーム
４３ ビーム側連結ブラケット
５１ ブッシュ
５３ 内筒
５５ 外筒
５７ ゴム弾性体
６１，６１ ボルト・ナット

Claims (2)

1. 車両前後方向に延び且つ車両上下方向に揺動可能に配設されて車輪を懸架する左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて前記左右一対のトレーリングアーム間に架設されたトーションビームとを備える車両のトーションビーム式サスペンションであって、
   前記トレーリングアームの揺動部位と前記トーションビームの端部とがブッシュを介して連結されていることを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
2. 請求項１に記載の車両のトーションビーム式サスペンションであって、
   前記ブッシュは筒形であり、該筒形のブッシュの軸方向と、車幅方向に延びる前記トーションビームの軸回りの仮想円の接線方向とが一致していることを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション。
   

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