JP2022161541A - 自動車用のサスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】路面から受ける力に対する剛性を高めるとともに、前面衝突時に衝撃を効果的に緩和することのできるサスペンションを提供する。【解決手段】本明細書が開示する自動車用サスペンションは、サイドレールとロアアームとブラケットを備える。サイドレールは、前端と後端が車体のフレームに連結されており、車体の前後方向に延びているとともに中央が前端と後端の少なくとも一方よりも低くなるように湾曲している。ブラケットは、ロアアームをサイドレールに連結する。ブラケットは、ロアアームの軸を支持しているとともにサイドレールの側面に接合されている一対の側板と、一対の側板を連結しているとともにサイドメンバの上面に接合されている上板を備える。一対の側板の夫々と上板の境界の稜線がサイドレールに近づくにつれて低くなるように湾曲している。上板には、上から見たときにサイドメンバに近づくにつれて細くなる補強ビードが設けられている。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、自動車用のサスペンションに関する。

自動車用のサスペンションは、車体のフレームに連結されているサイドレールと、サイドレールに支持されているロアアームを備えている。サイドレールとロアアームは、ブラケットで連結されている（例えば特許文献１）。特許文献２には、補強リブとクラッシュビードを設けたサスペンションが開示されている。補強リブを設けることで、走行時に路面から受ける力に対してサスペンションの剛性を確保する。一方、前面衝突の際にクラッシュビードを起点としてサスペンションがつぶれることで、衝突時の衝撃が緩和される。

特開２０１４－８００９０号公報 特開２００５－１４７２８号公報

本明細書は、サスペンションのサイドレールとロアアームを連結するブラケットの形状を工夫することで、路面から受ける力に対する剛性を高めるとともに、前面衝突時に衝撃を効果的に緩和することのできるサスペンションを提供する。

本明細書が開示する自動車用サスペンションは、サイドレールとロアアームとブラケットを備える。サイドレールは、前端と後端が車体のフレームに連結されており、車体の前後方向に延びている。サイドレールは、中央が前端と後端の少なくとも一方よりも低くなるように湾曲している。ブラケットは、ロアアームをサイドレールに連結する。ブラケットは、ロアアームの軸を支持しているとともにサイドレールの側面に接合されている一対の側板と、一対の側板を連結しているとともにサイドメンバの上面に接合されている上板を備える。一対の側板の夫々と上板の境界の稜線がサイドレールに近づくにつれて低くなるように湾曲している。上板には、上から見たときにサイドメンバに近づくにつれて細くなる補強ビードが設けられている。

サイドレールを湾曲させることで、前面衝突時にサイドレールが変形し易くなる。一方、走行時に路面から受ける力はロアアームからブラケットを介してサイドレールに伝わる。ブラケットの上面の補強ビードがブラケットの剛性を高め、路面から受ける力に対するサスペンション全体の剛性を高める。補強ビードは、特に、ロアアームから受ける車幅方向の荷重に対するブラケットの剛性を高める。

補強ビードは上からみたときに先細りの形状を有している。一方、ブラケットの側板と上板の境界の稜線がサイドメンバに近づくにつれて低くなるように湾曲している。サイドレールは中央が前端と後端の少なくとも一方よりも低くなるように湾曲しており、前面衝突の際、サイドレールの中央が変形する。ブラケットは強度が高く、潰れ難いため、衝突荷重を受けたサイドレールはブラケットの前又は後で屈曲する。前面衝突時にサイドレールが屈曲することで衝撃が緩和される。本明細書が開示するサスペンションは、路面から受ける力に対する剛性が高く、かつ、前面衝突時に効果的に衝撃を緩和することができる。

本明細書が開示するサスペンションは次の構造的特徴を備えていてもよい。サイドレールの上面に、車体の中央に近い側が低く車体から遠い側が高い段差が設けられている。段差は車体前後方向の両端から中央に向かって徐々に深くなっている。サイドレールの長手方向においてブラケットの稜線が段差の最深部に位置している。この構造により、稜線を通じてサイドレールに伝わる路面力は、サイドレールの車体前後方向に分散する。

さらに、車体前後方向に沿って見たときに補強ビードの稜線が直線であってもよい。なお、補強ビードの稜線とは、補強ビードの上面と側面の境界を意味する。補強ビードの近傍におけるブラケットの剛性がさらに上がり、その結果、ブラケットの稜線を通る荷重が低減される。ブラケットの稜線とサイドレールの交点に生じる応力を下げることができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

車体前部の平面図である。 車体前部の側面図である。 車体前部の側面図である（変形時）。 サスペンションの斜視図である。 ブラケット付近の拡大図である（１）。 ブラケット付近の拡大図である（２）。 ブラケットとその周辺の平面図である。 図７の矢印VIIIの方向から見た側面図である。 図７の矢印IXの方向から見た正面図である。 第１変形例のサスペンションの側面図である。 第２変形例のサスペンションの側面図である。

図面を参照して実施例のサスペンション１０を説明する。図１に、サスペンション１０を含む車体２の前部平面図を示し、図２に車体２の前部側面図を示す。図中の座標系のＦｒ／Ｕｐ／ＬＨは、それぞれ、車体２の前方／上方／左側方を意味する。座標系の各軸の意味は他の図でも同じである。以下の説明において、軸ＬＨの方向を車幅方向と称する場合がある。

車体２は、強度を担持するフレームとして、フロントサイドメンバ３、ダッシュパネル４、ロッカ５を備える。一対のフロントサイドメンバ３は、車体２の前部にて、車体前後方向に延びている。フロントサイドメンバ３の前端は不図示のバンパリインフォースメントに連結されており、フロントサイドメンバ３の後端はダッシュパネル４に連結されている。ダッシュパネル４は、車体２のフロントコンパートメントとキャビンの間の仕切板である。ダッシュパネル４は一対のロッカ５の前端に連結されている。図１、２では、サスペンション１０の構造がよくわかるように、フロントサイドメンバ３、ダッシュパネル４、ロッカ５は仮想線で描いてある。

サスペンション１０は、２本のクロスメンバ１１、２本のサイドレール１２、２本のロアアーム１３を備えている。サスペンション１０は、それらの部品のほか、ハブキャリア、アンチロールバー、ダンパ、コイルスプリングなども備えているが、それらの図示は省略した。

一対のサイドレール１２は車体２の前後方向に延びており、一対のクロスメンバ１１が一対のサイドレール１２を連結している。サスペンション１０は、一対のフロントサイドメンバ３に連結されている。より詳しくは、サスペンション１０のサイドレール１２の前端と後端がフロントサイドメンバ３（すなわち車体２のフレーム）に連結されている。

それぞれのサイドレール１２にロアアーム１３が連結されている。ロアアーム１３はタイヤ６を支持するアームである。より詳細には、ロアアーム１３の先端がタイヤ６の近傍でハブキャリア（不図示）を支持しており、基部はサイドレール１２に連結されている。ハブキャリアがドライブシャフト（不図示）を支持し、ドライブシャフトの先端にタイヤ６が連結されている。

詳しくは後述するが、ロアアーム１３は、サイドレール１２に近い側がロアメインアーム１３ａとストラット１３ｂに分かれており、ロアメインアーム１３ａとストラット１３ｂがそれぞれサイドレール１２に連結される。ロアメインアーム１３ａはブラケット２０によりサイドレール１２に連結される。ストラット１３ｂは別のブラケット（不図示）でサイドレール１２に連結される。

図３に、衝突荷重Ｆにより車体２の前部が変形したときの側面図を示す。車体２の前から衝突荷重Ｆが加わると、フロントサイドメンバ３とサスペンション１０のサイドレール１２が変形し、衝撃が緩和される。サイドレール１２は、前方から衝突荷重が加わったときに中央で屈曲し易いように、中央が両端よりも低くなるように湾曲している（図２参照）。

以下、ブラケット２０の構造について詳しく説明する。図４にサスペンション１０の斜視図を示す。図４では、左側のサイドレール１２の一部とロアアームは図示を省略してある。サスペンション１０は左右対称であり、以下では、右側のブラケット２０の周辺の構造について説明する。

先に述べたように、ロアアーム１３は、サイドレール１２の側でロアメインアーム１３ａとストラット１３ｂに分かれている。ロアメインアーム１３ａはブラケット２０によりサイドレール１２に連結され、ストラット１３ｂはブラケット３０によりサイドレール１２に連結される。先端１３ｃがハブキャリア（不図示）を支持し、ハブキャリアがドライブシャフトを支持する。

ロアアーム１３は、タイヤとハブキャリアを通して路面から受ける力をサイドレール１２に伝える。ロアアーム１３は、ブラケット２０、３０を支点にして先端１３ｃが上下に揺動する。路面から受ける振動の上下方向の力は、不図示のコイルスプリングとダンパが受ける。路面から受ける力の一部はロアアーム１３を通じてサイドレール１２にも伝わる。ロアアーム１３の先端１３ｃとロアメインアーム１３ａは車幅方向で並んでおり、ロアアーム１３が路面から受ける力は主にロアメインアーム１３ａを介してサイドレール１２に伝わる。すなわち、ブラケット２０に車幅方向の大きな力が加わる。なお、ストラット１３ｂは、主に、ロアアーム１３の先端１３ｃに加わる前後方向の力を受ける。

ブラケット２０の上面には補強ビード２３が設けられている。補強ビード２３については後述する。

図５と図６に、ブラケット２０付近の拡大図を示す。ブラケット２０は、上板２２と、一対の側板２１を備える。一対の側板２１は、ロアアーム１３の軸１６を支持しているとともにサイドレール１２の側面に接合されている。ロアアーム１３の軸１６は、ボルト１７によって側板２１（ブラケット２０）に連結される。ロアアーム１３は、軸１６を中心に先端１３ｃが上下に揺動する。上板２２は、一対の側板２１を連結しているとともにサイドレール１２の上面に接合されている。サイドレール１２の底面から支持板１８が延びており、一対の側板２１は支持板１８にも接合される。ブラケット２０はボックス構造を有しており、その上、ブラケット２０はサイドレール１２（支持板１８を含む）と接触する範囲の全てが溶接されている。ボックス構造と広範囲の溶接により、ブラケット２０は強度が高くなる。それゆえ、前方から衝突荷重を受けるとサイドレール１２は、ブラケット２０の前または後で屈曲する。

サイドレール１２の上面には段差１５が設けられている。ブラケット２０の上板２２は段差１５の近傍に接合される。段差１５については後に詳しく説明する。

それぞれの側板２１と上板２２の境界の稜線２４は、サイドレール１２に近づくにつれて低くなるように湾曲している。また、上板２２には補強ビード２３が設けられている。補強ビード２３は、上からみると、サイドレール１２に近づくにつれて細くなっている。補強ビードとは、金属板にプレス加工で形成される細長い突起を意味する。補強ビード２３は、ブラケット２０の剛性を高める。

図７－９を参照しつつ、ブラケット２０の構造から得られる利点について説明する。図７は、ブラケット２０とその周辺の平面図である。図８は図７の矢印VIIIの方向からみた側面図であり、図９は図７の矢印IXの方向からみた正面図である。図７、図９の一点鎖線ＣＬはブラケット２０の中心線を示している。図７、図８では、図６で示した支持板１８の図示は省略した。

図８には、サイドレール１２の断面が示されている。サイドレール１２は内部が空洞の角筒である。サイドレール１の上面には段差１５が設けられている。

図２で示したように、サイドレール１２は、車体２の前後方向の両端よりも中央が低くなるように湾曲している。ブラケット２０は、サイドレール１２の中央に取り付けられている。サイドレール１２が下方に向けて湾曲していることで、前方衝突時にサイドレール１２の中央が変形し、衝撃が緩和される。

ブラケット２０の上板２２に設けられた補強ビード２３は、ブラケット２０の剛性を高める。ブラケット２０の剛性が高まることで、路面から受ける力に対するサスペンション１０の全体の剛性が高まる。特に、図７に示すように、補強ビード２３は上からみたときにブラケット２０の中央に設けられているとともにサイドレール１２に近づくにつれて先細りになっている。補強ビード２３の先端は、サイドレール１２の上面に達している。ロアアーム１３に伝わる車幅方向の力ＦＨは、ブラケット２０の中心（中心線ＣＬ）に集中するため、中心線ＣＬ上に位置する先細りの補強ビード２３は、力ＦＨによく耐える。力ＦＨは、主に、走行中に路面から受ける振動力である。補強ビード２３を有するブラケット２０は、走行振動に対するサスペンション１０の剛性を高める。

図８に示されているように、側板２１と上板２２の境界の稜線２４は、サイドレール１２に近づくにつれて低くなるように湾曲している。図７に示すように、稜線２４は上板２２の両縁に存在する。一対の稜線２４のいずれも、サイドレール１２に近づくにつれて低くなるように湾曲している。

補強ビード２３を備えることでブラケット２０は中心の剛性が高くなっている。一方、稜線２４が湾曲していることで、稜線２４の近傍ではブラケット２０は撓み易くなる。

図８によく示されているように、車体２の前後方向（Ｆｒ方向）からみたときに補強ビード２３の稜線２５はほぼ直線である。補強ビード２３の稜線２５が直線であることも、ブラケット２０の車幅方向の剛性を高めることに貢献する。なお、補強ビード２３の稜線２５とは、補強ビード２３の上面と側面の境界を意味する。

また、図５、図８、図９に示すように、サイドレール１２の上面には、車幅方向における車体２の中央に近い側が低く車体２の中央から遠い側が高い段差１５が設けられている。段差１５は、サイドレール１２の長手方向（車体２の前後方向）に沿って、段差１５の両端から中央に向かって徐々に深くなっている。図９に示すように、段差１５はサイドレール１２の長手方向の位置Ｆｘで最深（深さＨｍ）になっている。ブラケット２０の稜線２４の一方が段差１５の最深位置Ｆｘに一致している。サイドレール１２の段差１５とブラケット２０の稜線２４の上記の関係により、稜線２４を通じてロアアーム１３から伝わる力はサイドレール１２の前後方向に分散する。稜線２４を通してロアアーム１３から伝わる力は、最深位置Ｆｘに一致している稜線２４から他方の稜線２４へ向かう方向によく分散する。段差１５の最深の位置Ｆｘに一致している稜線２４は、ストラット１３ｂ（図４、５参照）の側の稜線とは反対側の稜線であるとよい。

図１０に、第１変形例のサスペンション１１０の側面図を示す。サスペンション１１０のサイドレール１１２は、前端がフロントサイドメンバ３に直接に連結されており、後端はスペーサ１１３を介してフロントサイドメンバ３に連結されている。サイドレール１１０は、その中央が前端よりも低く、かつ、後端と同じ高さに位置するように湾曲している。

図１１に、第２変形例のサスペンション２１０の側面図を示す。サスペンション２１０のサイドレール２１２は、後端がフロントサイドメンバ３に直接に連結されており、前端はスペーサ２１３を介してフロントサイドメンバ３に連結されている。サイドレール２１０は、その中央が後端よりも低く、かつ、前端と同じ高さに位置するように湾曲している。

図１０、図１１に示すように、サイドレールは、その中央が前端と後端の少なくとも一方よりも低くなるように湾曲していれば、実施例のサスペンション１０と同じ効果が得られる。別言すれば、サイドレールは、その中央が、前端と後端を通る仮想直線よりも下に位置するように湾曲していればよい。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のサスペンション１０は、２本のサイドレール１２が２本のクロスメンバ１１で連結された形状を有している。サスペンションは、両端が車体のフレームに連結されたサイドレールを有していればよい。すなわち、本明細書が開示する技術は、クロスメンバ１１を有しないサスペンションに適用することができる。また、実施例のロアアーム１３は、サイドレール１２に近い側が二股に分かれているウイッシュボーンタイプである。本明細書が開示する技術は、ウイッシュボーンタイプでないロアアームを含むサスペンションに適用することも可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：車体 ３：フロントサイドメンバ ４：ダッシュパネル ５：ロッカ ６：タイヤ １０、１１０、２１０：サスペンション １１：クロスメンバ １２、１１２、２１２：サイドレール １３：ロアアーム １３ａ：ロアメインアーム １３ｂ：ストラット １３ｃ：先端 １５：段差 １６：軸 １７：ボルト １８：下板 ２０、３０：ブラケット ２１：側板 ２２：上板 ２３：補強ビード ２４、２５：稜線 １１３、２１３：スペーサ

Claims (3)

1. 前端と後端が車体のフレームに連結されており前記車体の前後方向に延びているとともに、中央が前端と後端の少なくとも一方よりも低くなるように湾曲しているサイドレールと、
   ロアアームと、
   前記ロアアームを前記サイドレールに連結するブラケットと、
   を備えており、
   前記ブラケットは、
   前記ロアアームの軸を支持しているとともに前記サイドレールの側面に接合されている一対の側板と、
   前記一対の側板を連結しているとともに前記サイドレールの上面に接合されている上板と、
   を備えており、
   前記側板と前記上板の境界の稜線が前記サイドレールに近づくにつれて低くなるように湾曲しており、
   前記上板に、上から見たときに前記サイドレールに近づくにつれて細くなる補強ビードが設けられている、
   自動車用のサスペンション。
2. 前記サイドレールの上面に、前記車体の中央に近い側が低く前記車体から遠い側が高い段差が設けられており、前記段差は車体前後方向の両端から中央に向かって徐々に深くなっており、
   前記サイドレールの長手方向において前記稜線が前記段差の最深部に位置している、請求項１に記載のサスペンション。
3. 車体前後方向に沿って見たときに前記補強ビードの稜線が直線である、請求項１または２に記載のサスペンション。

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