JP2004268723A

JP2004268723A - 車体の補強部材

Info

Publication number: JP2004268723A
Application number: JP2003062080A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamai; 秀樹玉井; Tadanori Sano; 匡範佐野; Tsukasa Ueno; 宰上野; Kazukiyo Shimoda; 一静下田; Yoshinao Honda; 善尚本多
Original assignee: Y Tec Corp
Current assignee: Y Tec Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】剛性を確保しつつ、振動特性を改良した補強部材を提供する。特に、従来の鉄板からなる補強部材に置き換わる軽量な材料で補強部材を構成する。
【解決手段】車幅方向に延設された平面視略コの字状のトランスバースメンバ１の両端部間に架け渡されるクロスメンバ５はその両端に取付孔１１を有するマグネシウム製長尺本体６からなり、長尺本体６の内部に鉄製インサート材７を鋳包んでクロスメンバ５を構成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体の補強部材に関し、特に、剛性強度が要求されかつ防振性能に優れた軽量の補強部材に関する。さらに詳しくは、例えば、車輪を車体に懸架するサスペンションメンバであって、平面視略コの字形状をしたトランスバースメンバに対する補強構造に適した補強部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、サスペンションメンバは、車体幅方向に延びるトランスバースメンバの両端部に車輪支持部材がそれぞれ設けられ、該車輪支持部材を介して左右の車輪が回転自在に支持されている。このようなサスペンションメンバにおいて、トランスバースメンバの両端部側にサイド支持部材の一端部を車体前方に延びるように連結し、この左右一対のサイド支持部材の他端部間にクロスメンバを横架して補強し、上記トランスバースメンバの変形及びアライメント変化の発生を防止しているメンバ構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものでは、両サイド支持部材の車体前後方向両端部側がそれぞれインシュレータを介して車体に防振支持されている。また、各サイド支持部材の他端部側と各車輪支持部材との間には、テンションロッドが架設されていて、車輪に入力された車体前後方向の力を受けて上記車輪支持部材を支持するようになっている。上記テンションロッドに入力された力は、サイド支持部材の他端部側に伝達される。このとき、サイド支持部材は、一端部側がトランスバースメンバに固定された片持ち状態となっているので、上記力による曲げモーメントによってトランスバースメンバが変形してしまうと共に、車輪にトー変化が発生する。このため、左右一対のサイド支持部材の他端部間にクロスメンバを横架して補強し、上記トランスバースメンバの変形及びトー変化の発生を防止している。
【０００４】
このクロスメンバの取付けは、車幅方向に延びるクロスメンバの両端部を、それぞれ車幅方向で対向している左右のサイド支持部材側面に直接に溶着するか、若しくは補強ブラケット等を介して取り付けることで、クロスメンバをサイド支持部材間に横架するようにしている。
【０００５】
また、トランスバースメンバの両端部側にサイド支持部材の一端部を車体前方に延びるように連結し、この両サイド支持部材の車体前後方向両端部側をそれぞれインシュレータを介して車体に防振支持するとともに、左右一対のサイド支持部材の他端部間に板状のクロスメンバを横架して補強し、上記トランスバースメンバの変形及びトー変化の発生を防止しているメンバ構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このクロスメンバは、板厚方向を上下方向に向けた平板部材からなり、その両端部に捩りを加えることで端部の板厚方向をサイド支持部材前端面に向けて、その端部の表面がサイド支持部材に当接可能になっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−１７０６０７号公報（第２，３頁、第２，４図）
【特許文献２】
特開平０７−０８１６１１号公報（第４頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献１，２では、トランスバースメンバがいずれも鉄板であり、トランスバースメンバに作用する変形力に対して剛性が十分でなく、剛性不足を補強するためにトランスバースメンバを高剛性なものにすると、重量・コストがアップする。また、補強部材を強化して剛性をアップすると、補強部材の重量が増加し、その上振動性能が悪化する。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、剛性を確保しつつ、振動特性を改良した補強部材を提供することを目的としている。
特に、従来の鉄板からなる補強部材に置き換わる軽量な材料で上記補強部材を構成することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、両端に連結部を有するマグネシウム製長尺本体と、該長尺本体の内部に鋳包まれた鉄製インサート材とで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成では、長尺本体の剛性不足を内部の鉄製インサート材で補うとともに、振動性能はマグネシウム材で改良されるので、軽量でありながら、高い剛性及び高い防振性を有する補強部材が得られる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車体の補強部材において、連結部は車体部品に連結され、インサート材は上記連結部間に跨って長尺本体の長手方向に延びている構成であり、全体が鉄製インサート材で補強され、軽量でありながら、高い剛性及び高い防振性を有する補強部材が確実に得られる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２に記載の車体の補強部材において、補強部材は、車体方向に延設された平面視略コの字形状のトランスバースメンバの両端部間に架け渡されるクロスメンバであり、連結部が連結される車体部品はトランスバースメンバである構成である。
【００１４】
この構成では、補強部材の対象がサスペンションメンバのクロスメンバであることが具体化され、軽量でありながら、高い剛性及び高い防振性を有するクロスメンバが得られる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３に記載の車体の補強部材において、クロスメンバは、車体前後方向に緩やかな曲面形状に形成されているので、上下方向及び前後方向に対しても高い剛性を維持できるとともに防振性に優れる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の車体の補強部材において、クロスメンバは、板厚方向を上下方向に向けて配設された平面部と、この平面部の車体前後方向に形成された前延設部及び後延設部とからなるので、軽量で且つ高剛性・高防振性のクロスメンバが得られる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５に記載の車体の補強部材において、インサート材が前延設部及び後延設部の少なくとも一方に鋳包まれているので、軽量で防振性能に優れたものが得られる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６に記載の車体の補強部材において、インサート材が傾斜して鋳包まれているので、クロスメンバの上下方向及び車体前後方向の振動に対して効果的に抑制できる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれか１項に記載の車体の補強部材において、クロスメンバには、前延設部と後延設部とを連結する厚肉部がマグネシウム材で一体に設けられているので、クロスメンバの振動を効果的に抑制できる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項８に記載の車体の補強部材において、厚肉部がクロスメンバの長手方向両端部とセンタ部との間の中間部分に設けられているので、防振性に優れたものが得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は通常のストラットサスペンション構造を示し、平面視略コの字形状のトランスバースメンバ１が車幅方向に架設されている。このトランスバースメンバ１の車幅方向両端部には、一対のＬ型ロアアーム２が連結され、該ロアアーム２の先端にはそれぞれ車輪支持部材３が設けられている。図中、４はサスペンションストラットである。そして、上記トランスバースメンバ１の車幅方向両端部は、図示しない車体側のフレームに支持され、本発明の第１実施形態に係る補強部材であるクロスメンバ５が、トランスバースメンバ１の車幅方向両端部の内側に横架されて連結されている。
【００２３】
上記クロスメンバ５は、図２〜図６に示すように、板状のマグネシウム製長尺本体６を備え、該長尺本体６の内部には、板状の鉄製インサート材７が鋳包まれている。上記クロスメンバ５（長尺本体６）は、車幅方向に延びるとともに板厚方向を上下方向に向けて配設された平面部８と、この平面部８の車体前後方向に形成された前延設部９及び後延設部１０とからなる断面略台形状であって、全体として車体前後方向に緩やかな曲面形状に形成され、その両端部に連結部としての取付孔１１が形成され、ボルト等で車体部品であるトランスバースメンバ１の車幅方向両端部に締結されている。また、このクロスメンバ５（長尺本体６）には、前延設部９と後延設部１０とを連結する厚肉部１２が車体前方から後方に向かって末広がりに形成されている。この厚肉部１２は、クロスメンバ５の長手方向両端部とそのセンタ部との間の中間部分に設けられ、この厚肉部１２の車幅方向両側に薄肉部１３が設けられている。この厚肉部１２はセンタ部に設けると、この部分の重量が重たくなって振動性能が悪くなる傾向になるので、センタ部に厚肉部１２を設けずに、センタ部と長手方向両端部との中間部分に厚肉部１２を設けている。
【００２４】
上記前延設部９及び後延設部１０は外表面が傾斜して全体として略ハの字形状に形成されており、上記インサート材７がそれぞれこの傾斜面に沿って傾斜し、かつ略ハの字形状に前延設部９及び後延設部１０に鋳包まれ、上下及び車体前後方向の振動に対する防振性の向上に寄与している。上記後延設部１０に鋳包まれたインサート材７の両端部は、後延設部１０から外れて２つの取付孔１１の間に延びて配設され、上記前延設部９に鋳包まれたインサート材７の両端部は、車体前側の取付孔１１の前側位置に配設され、性能アップが図られている。
【００２５】
図７は第２実施形態を示す。この第２実施形態では第１実施形態と異なる構成のみを説明し、同じ構成については説明を省略する。すなわち、この第２実施形態では、インサート材７がそれぞれ前延設部９及び後延設部１０に鋳包まれている。このインサート材７の両端部は共に、クロスメンバ５の車幅方向両端部にまで延設されている。なお、第２実施形態ではインサート材７は単なる平坦な板材であるが、例えば、図８に二点鎖線で示すように、部分的に切り欠いて折り曲げることで折曲部７ａを形成し、マグネシウム材との密着度を向上させるようにしてもよい。
【００２６】
図９は第３実施形態を示し、第２実施形態と同じ構成は省略し、異なる構成のみを説明する。この第３実施形態では、厚肉部１２の形状が異なり、略三角形の薄肉部１３を規則的に形成し、その周囲に厚肉部１２を設けた構造である。
【００２７】
図１０及び図１１は第４実施形態を示し、第１実施形態と同じ構成は省略し、異なる構成のみを説明する。この第４実施形態では、第１実施形態のような厚肉部をなくし、薄肉部１３を車幅方向ほぼ全幅に亘って設け、その代わりに前延設部９及び後延設部１０を少し肉厚にしたタイプを示す。
【００２８】
図１２は第５実施形態を示し、第４実施形態に比べて前延設部９側のインサート材７を断面Ｌ字形状としたものであり、軽量化とインサート材７による剛性アップを図った構造である。
【００２９】
図１３は第６実施形態を示し、第４実施形態に比べて前延設部９側のインサート材７を断面Ｌ字形状に、後延設部１０のインサート材７を断面ヘの字形状にそれぞれ形成し、少し鉄板の厚さを増加したものである。
【００３０】
図１４は第７実施形態を示し、第６実施形態に比べて薄肉部をなくして厚肉部だけの長尺本体６とし、マグネシウム材の量を少し増やし、その代わりにインサート材７の大きさを少し小さくしたものである。
【００３１】
図１５は第８実施形態を示し、第７実施形態に比べてインサート材７を単純な平板とし、２枚のインサート材７を垂直に配設して鋳包んだ構造であり、車体後側のインサート材７を長尺本体６の車体前後方向略中央部分に配設している。
【００３２】
図１６及び図１７は第９実施形態を示し、第８実施形態に比べて２枚のインサート材７の間と車体後側のインサート材７後方とに略矩形状の薄肉部１３を複数設けて、軽量化を図ったものを示す。
【００３３】
図１８は第１０実施形態を示し、第６実施形態に比べて後延設部１０の断面形状を大きくし、前延設部９の大きさを小さくし、断面略Ｌ字形状のインサート材７を後延設部１０にのみに設けた構成を示す。
【００３４】
図１９は第１１実施形態を示し、第１０実施形態に比べて薄肉部をなくして厚肉部だけの長尺本体６とし、その代わりにＬ字形状のインサート材７の形状を大きくしている。
【００３５】
図２０は第１２実施形態を示し、第３実施形態に比べてインサート材７を１枚物にし、クロスメンバ５の平面部８、前延設部９及び後延設部１０に跨って略ヘの字形状に鋳包んだものを示す。
【００３６】
図２１は第１３実施形態を示し、第１２実施形態に比べて前延設部９も後延設部１０のように薄肉の傾斜壁形状にして、インサート材７はこの傾斜した前延設部９及び後延設部１０に鋳包んでおり、第１２実施形態に比較してさらに軽量化を図ったものである。
【００３７】
図２２は第１４実施形態を示し、第１２実施形態に比べて後延設部１０も前延設部９と同様に断面略三角形状とし、インサート材７を直角に折り曲げて断面略コの字形状に形成して鋳包んだものである。
【００３８】
図２３は断面略台形状の長尺本体６にインサート材７を縦に２枚で鋳包んだ第１５実施形態を示す。図２４は断面略台形状の長尺本体６に１枚の略への字形状のインサート材７を鋳包んだ第１６実施形態を示す。図２５は断面略台形状の長尺本体６の下面に１枚の偏平なインサート材７を平面部が上下方向になるように横にして鋳包んだ第１７実施形態を示す。図２６は断面略台形状の長尺本体６に１枚の偏平なインサート材７を傾斜させて鋳包んだ第１８実施形態を示す。図２７は断面略台形状の長尺本体６の上面に１枚の偏平なインサート材７を平面部が上下方向になるように横にして鋳包んだ第１９実施形態を示す。
【００３９】
図２８は従来例を示し、２枚の鉄板１４を上下に重ねてボックス形状に形成したものである。
【００４０】
図２９は比較例として断面略台形状の長尺本体６を単純にマグネシウム材のみで形成したものを示す。即ち、インサート材７を鋳包んでないタイプである。
【００４１】
従来例、比較例、本発明の実施形態のいくつかについて、剛性及び防振機能についてテストした結果を以下の表１に示す。なお、上記の表１で示す重量はクロスメンバ単体の重量であり、剛性及び固有値は、トランスバースメンバにクロスメンバを取り付けた状態でのテスト結果を示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
上記の第１〜６実施形態については、従来例に比べて軽量で、かつ高剛性・高防振性を達成できる。第７，８実施形態では、剛性については従来例に比べて優れるが、防振性では従来例と同様な値を示す。他の実施形態についてはテストしてないが、同様に剛性や防振性で優れた効果を有すると予想される。
【００４４】
なお、上記剛性や防振性等の性能比較は、１例として３０００ＣＣクラスのＳＵＶ車のフロントサスペンションを例にして行ったものであり、他の車両では構造も形状も異なり、当然要求される剛性や防振性も異なるものである。したがって、採用する車両の要求に合った構造を採用すればよいものであり、上記の各実施形態の構造に限られるものではなく、上記の各実施形態の剛性や防振性の値に制限されるものではない。
【００４５】
また、本発明におけるクロスメンバ５の構造は、上記の各実施形態に示す構造に限られるものではない。例えば、マグネシウム材の断面形状は、平面部が上下方向に面した単なる平板や、平面部が前後方向に面した平板や、傾斜面やこれらを組み合わせた捻り構造であってもよい。また、丸棒形状や矩形棒状体であってもよい。
【００４６】
さらに、補強部材はトランスバースメンバ１に横架されたクロスメンバ５であったが、この構造に限られるものではなく、特開平１１−２６８６６２号公報に示すセンターメンバ、特開平０５−００８７５６号公報に示すセンタ−メンバ、特開平０８−１９８１３５号公報に示すエンジンサポートメンバ・トランスバースメンバ、特開平０５−３１０１４５号公報に示すデフクロスメンバ等に採用してもよい。
【００４７】
また、本発明は、トランスバースメンバ１の補強部材に限られるものではなく、他の部材にも適用できるものであって、高剛性と高防振性が要求され、かつ軽量部材であるものに適用できるものである。特に、両端を車体や車体部品に支持されたブリッジ状に支持される補強部材に好適である。例えば、サスペンションアーム等の各種アーム類、サスペンションリンク等の各種リンク類、クロスメンバ、クロスビーム等の各種ビーム、トランスバースメンバ、各種ピラー、車体フレームの一部、ペリメータフレーム、バンパ補強部材等に適用できるものである。
【００４８】
さらにまた、第２実施形態では、インサート材７の両端部を長尺本体６の両端部まで延ばした構造であったが、この構造に限られるものではなく、インサート材７の両端部を長尺本体６の両端部からはみだすようにして、周りにある他の鉄板部材等に締結する構造にしてもよい。
【００４９】
また、上記の各実施形態では、インサート材７として、単純な平板、略Ｌ字形状及び略コの字形状等のものを示したが、この形状に限られるものではなく、丸棒や中空パイプでもよい。また、インサート材７を平板形状で形成し、途中を捻った形状にしたものでもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、両端に連結部を有するマグネシウム製長尺本体の内部に鉄製インサート材を鋳包んだので、補強部材の剛性不足を内部の上記インサート材で補うとともに、振動性能を長尺本体で改良することができ、その結果、軽量でありながら、高剛性及び高防振性を有する補強部材を得ることができる。特に、長尺本体両端部の連結部が車体部品に連結され、インサート材の両端部が上記両連結部間に跨って長手方向に延びて配設されているものでは、全体をインサート材で補強でき、鉄板のみの補強部材や鋳造品による補強部材に比べて軽量でかつ、高剛性及び高防振機能を有する補強部材を得ることができ、従来の鉄板のみや鋳造材による補強部材に対して切り替えられる有効な構造を提供できる。また、補強部材が、車幅方向に延設された平面視略コの字形状のトランスバースメンバ両端部間に架け渡されるクロスメンバであり、クロスメンバの両端部には、上記トランスバースメンバへの連結部が設けられているものでは、軽量で単純な形状でありながら、剛性と防振性の両方を高い値で有するので、サスペンションメンバの補強部材として有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ストラットサスペンション構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態であって、クロスメンバの略半分を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】クロスメンバを裏側から見た斜視図である。
【図７】第２実施形態の図２相当図である。
【図８】鉄製プレートの変形例を示す平面図である。
【図９】第３実施形態の図２相当図である。
【図１０】第４実施形態の図２相当図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】第５実施形態の図４相当図である。
【図１３】第６実施形態の図４相当図である。
【図１４】第７実施形態の図４相当図である。
【図１５】第８実施形態の図４相当図である。
【図１６】第９実施形態の図２相当図である。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ断面図である。
【図１８】第１０実施形態の図４相当図である。
【図１９】第１１実施形態の図４相当図である。
【図２０】第１２実施形態の図４相当図である。
【図２１】第１３実施形態の図４相当図である。
【図２２】第１４実施形態の図４相当図である。
【図２３】第１５実施形態の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２４】第１６実施形態の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２５】第１７実施形態の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２６】第１８実施形態の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２７】第１９実施形態の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２８】従来例の図４相当図を模式的に示した図である。
【図２９】比較例の図４相当図を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１トランスバースメンバ（車体部品）
５クロスメンバ（補強部材）
６長尺本体
７インサート材
８平面部
９前延設部
１０後延設部
１１取付孔（連結部）
１２厚肉部
１３薄肉部

Claims

両端に連結部を有するマグネシウム製長尺本体と、
該長尺本体の内部に鋳包まれた鉄製インサート材とで構成されていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項１に記載の車体の補強部材において、
連結部は車体部品に連結され、インサート材は上記連結部間に跨って長尺本体の長手方向に延びていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項２に記載の車体の補強部材において、
補強部材は、車幅方向に延設された平面視略コの字形状のトランスバースメンバの両端部間に架け渡されるクロスメンバであり、連結部が連結される車体部品はトランスバースメンバであることを特徴とする車体の補強部材。
請求項３に記載の車体の補強部材において、
クロスメンバは、車体前後方向に緩やかな曲面形状に形成されていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項３又は４に記載の車体の補強部材において、
クロスメンバは、板厚方向を上下方向に向けて配設された平面部と、この平面部の車体前後方向に形成された前延設部及び後延設部とからなることを特徴とする車体の補強部材。
請求項５に記載の車体の補強部材において、
インサート材が前延設部及び後延設部の少なくとも一方に鋳包まれていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項６に記載の車体の補強部材において、
インサート材が傾斜して鋳包まれていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項５ないし７のいずれか１項に記載の車体の補強部材において、
クロスメンバには、前延設部と後延設部とを連結する厚肉部がマグネシウム材で一体に設けられていることを特徴とする車体の補強部材。
請求項８に記載の車体の補強部材において、
厚肉部がクロスメンバの長手方向両端部とセンタ部との間の中間部分に設けられていることを特徴とする車体の補強部材。