JP2017114162A - サスペンションクロスメンバ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スペンションクロスメンバに組み付く部品を活用した簡単な構造で、サスペンションクロスメンバの耐久強度や安全性に応える強度を確保可能としたサスペンションクロスメンバ構造を提供する。【解決手段】本発明は、アッパパネル３とロアパネル５を接合したサスペンションクロスメンバ１、アッパパネルの車幅方向両側に形成された一対のギヤハウジング固定座３ｘと、ギヤハウジング固定座と車両前後に並んだ一対のスタビ固定座３ｙ、ギヤハウジング固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分間に介在されギヤハウジング固定座に組み付くギヤハウジング部の固定をなす固定部材２９、スタビ固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分間に介在されスタビ固定座を補強するリンフォース部材３５、車両前後に並んだ各固定部材と各リンフォース部材間を連結する連結部４３を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングギヤボックスやスタビライザが組み付くサスペンションクロスメンバ構造に関する。

自動車（車両）の多くは、フロントサスペンションの取付精度の確保や、フロントサスペンションの支持剛性確保のため、車体のフロント下部にサスペンションクロスメンバを設けて、同クロスメンバにサスペンション部材やステアリングギヤボックスやスタビライザを支持させることが行われている。
サスペンションクロスメンバ（以下、単にクロスメンバという）の多くは、パネル構造、例えばアッパパネルとロアパネルといった二枚のパネルを接合して、パネル間を閉断面とした箱形の構造が用いられる。そして、アッパパネル上に、ステアリングギヤボックスやスタビライザが組み付けられる。

このためクロスメンバでは、各部材の組み付けを果たすために、アッパパネルの車幅方向両側の部分に、ステアリングギヤボックスのギヤハウジング部が組み付くギヤハウジング固定座やスタビライザが組み付くスタビ固定座を形成したり、ギヤハウジング固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に、ギヤハウジング部の固定をなすパイプナット（固定部材）を介在させたり、スタビ固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に、スタビ固定座を補強するリンフォース部材を介在させることが行われている。

ところで、クロスメンバは、ロアアームからの荷重が上下方向から繰り返し加わったり、スタビライザからロールを抑えるロール反力が繰り返し加わったりなど、各部から荷重が入力するため、これらに耐え得る耐久強度が求められる。また耐久性だけでなく安全性の確保からクロスメンバには、自動車の衝突（前突）を要因としたステアリングギヤボックスの後退を抑える強度も求められる。

しかし、クロスメンバは、剛性強度の点に有利な閉断面構造が採用されていても、点在するパイプナット（固定部材）やリンフォース部材だけでは、耐久強度や衝突時のステアリングギヤボックスの後退を抑制する強度の確保には不十分である。
このためクロスメンバでは、引用文献１や引用文献２のようにクロスメンバの各部に、別途、補強のためのリブやバルクヘッドなど多種類の補強部材を設けることが行われている。

特許２００４−２０３２４１号公報 特許第５６１７１４４号公報

ところが、多くの種類の補強部材を設けて行うクロスメンバの補強は、コスト的な負担が強いられる。それだけでなく、多種の補強部材を必要とするために、クロスメンバの複雑化や重量の増加を招きやすい。
そこで、本発明の目的は、サスペンションクロスメンバに組み付く部品を活用した簡単な構成で、サスペンションクロスメンバの耐久強度や安全性に応える強度を確保可能としたサスペンションクロスメンバ構造を提供する。

本発明の態様は、アッパパネルの周縁部とロアパネルの周縁部とを接合して形成された閉断面状のサスペンションクロスメンバと、アッパパネルの車幅方向両側にそれぞれ形成された、ステアリングギヤボックスのギヤハウジング部両側を組付可能な一対のギヤハウジング固定座と、ギヤハウジング固定座と車両前後方向に並んで配置された、スタビライザ部材の両側を組付可能な一対のスタビ固定座と、ギヤハウジング固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に介在され、ギヤハウジング固定座に組み付くギヤハウジング部の固定をなす固定部材と、スタビ固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に介在され、スタビ固定座を補強するリンフォース部材と、車両前後方向に並んだ各固定部材と各リンフォース部材との間を連結する連結部を有するものとした。

本発明によれば、サスペンションクロスメンバの車幅方向両側の、車両前後方向に並ぶ各ギヤハウジング固定座に設けられる固定部材と各スタビ固定座に設けられるリンフォース部材とを連結部によって連結したことで、ギヤハウジング固定座とスタビ固定座とが固定部材、連結部、リンフォース部材を介して連結された状態となるので、サスペンションクロスメンバに組み付けられた状態で、ステアリングギヤボックスとスタビライザ部材とを前後方向に強固に連結することができる。これによって、スタビライザ部材からの繰り返しの入力をリンフォース部材、連結部、固定部材を介して比較的剛性と強度の高いステアリングギヤボックス側へ分散させることができるので、サスペンションクロスメンバのスタビ固定座の支持剛性を飛躍的に向上させ、ロール剛性を向上させることができる。また、リンフォース部材とロアパネルとの固定部（溶接部分）への応力の集中が抑制されるので、サスペンションクロスメンバ（リンフォース部材）の耐久性が向上する。

また、ギヤハウジング固定座の固定部材をリンフォース部材が前後方向で支える構成としたので、車両の衝突（前突）を要因としたステアリングギヤボックスの後退を抑える強度も確保できる。もちろん、固定部材とリンフォース部材との間は連結部で占められるので、ステアリングギヤボックスが後退する余地はない。
それ故、サスペンションクロスメンバは、据え付く部品を活用して、耐久強度や、操縦安定性、安全性に応える強度を十分に確保することができる。特にサスペンションクロスメンバを補強する固定部材およびリンフォース部材は、サスペンションクロスメンバに組み付く既存の部品をそのまま活用するので、コスト的に安価なうえ、軽量かつ簡単な構造ですむ。

本発明の一実施形態に係る態様となるサスペンションクロスメンバ構造を示す斜視図。 ステアリングギヤボックス、スタビライザを外したサスペンションクロスメンバを示す斜視図。 サスペンションクロスメンバを分解した分解斜視図。 図１中の矢視Ａ−Ａ線に沿う断面図。 サスペンションクロスメンバに構成される骨格部を説明する斜視図。

以下、本発明を図１から図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１はサスペンションクロスメンバ構造の全体が示され、図２はサスペンションクロスメンバが示され、図３は分解したサスペンションクロスメンバが示され、図４はサスペンションクロスメンバ構造の断面（図１中のＡ-Ａ線）が示されている。
図１〜図４を参照してサスペンションクロスメンバ構造を説明する。図中１はサスペンションクロスメンバ（以下、単にクロスメンバという）を示す。クロスメンバ１は、図示はしないが自動車（車両）の車体のフロント下部に車幅方向に渡り配置される部品である。

このクロスメンバ１は、板金製の閉断面構造で構成されている。具体的にはクロスメンバ１は、図１〜図４に示されるように例えば車幅方向両側に二股形状部を有したアッパパネル３の周縁部と、ほぼ長方形状となるロアパネル５の周縁部とを、パネル間に隙間が存するよう、互いに接合（例えば溶接）した閉断面の箱形部品で構成される。そして、クロスメンバ１の車幅方向両側部の前後に、車体（図示しない）に組み付く車体前方側の前部取付部７や車体後方側の後部取付部９が設けられる。つまり、クロスメンバ１全体は、前後取付部７，９を介して、パワーユニット１０（車体の前部に搭載）の後方の車体下部（図示しない）に据え付けられる。このクロスメンバ１の車幅方向両側部に、サスペンション部材である一対のロアアーム１１（片側だけ二点鎖線で図示）を介して、フロントタイヤ（図示しない）が支持される。

またクロスメンバ１の上部には、図１および図２に示されるように車両前後方向に所定の間隔をおいて、ステアリング機構を構成するステアリングギヤボックス１３、ロールを抑えるスタビライザ１５が組み付く。
一般的にはステアリングギヤボックス１３は、ラック・アンド・ピニオン構造で構成される。これは、例えば図２に示されるようなステアリングシャフト（図示しない）に連携して回転するピニオン軸１７と、同ピニオン軸１７からの回転運動を車幅方向に沿う直線運動に換えるラック軸１８と、これらを収めるギヤハウジング部２０とを有する。ステアリングギヤボックス１３には、車幅方向（長手方向）に間隔をおいて一対の固定部２１（片側しか図示していない）が形成されており、この固定部２１でクロスメンバ１のアッパパネル３の上面に固定される。固定部２１は、いずれも例えばステアリングギヤボックス１３の側部から一体で突き出る中空のボスでなる。

またスタビライザ１５は、図１および図２に示されるようにＣ形のスタビライザ部材１９で構成される。例えばスタビライザ部材１９は、車幅方向に沿って配置されるバー部２５ａと、同バー部２５ａの両端から並行に車両前後方向に延びる一対のバー部２５ｂとを有して構成される。また、スタビライザ部材１９の中間部、すなわちバー部２５ａの部分の車幅方向両側は、ブラケット３７によりアッパパネル３に支持される。

一方、アッパパネル３の上面の車幅方向両側（クロスメンバ１の上部両側）には、これらステアリングギヤボックス１３、スタビライザ１５を組み付けるための座面が形成されている。具体的には、図２および図３に示されるようにアッパパネル３の車幅方向両側には、ギヤハウジング部据付用の一対の座面３ｘ（本願のギヤハウジング固定座に相当）が形成されている。これら座面３ｘから離れた車両前後方向後側の地点には、スタビライザ据付用の一対の座面３ｙ（本願のスタビ固定座に相当）が形成されている。また座面３ｘの位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間には、例えばパイプナット２９（本願の固定部材に相当）が上下方向に渡り介在されて座面３ｘを補強している。ちなみにパイプナット２９は、アッパパネル部分やロアパネル部分に固定（溶接など）されている。

これにより、図２に示されるようにボルト部材３１（締結部材）をそれぞれ固定部２１の通孔２２ａから、座面３ｘを通じ、パイプナット２９へ螺挿することによって、図４に示されるようにギヤハウジング部２０の両側が、それぞれ固定部２１を介してアッパパネル３上に固定される。つまり、図１に示される如くステアリングギヤボックス１３は、ギヤハウジング部２０が車幅方向に沿って配置される姿勢で、クロスメンバ１の上部に組み付く。ちなみに、ギヤハウジング部２０端となる、ステアリングギヤボックス１３のラック軸１８端は、例えばタイロッドを介してフロントタイヤ（いずれも図示せず）に接続される。

また、図２〜図４に示されるように座面３ｙの位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間には、座面３ｙを補強するリンフォース部材３５が介在されている。具体的にはリンフォース部材３５は、縦方向に延びる縦壁部３６ａと、同縦壁部３６ａの上端部から横方向に延びる上壁部３６ｂと、同縦壁部３６ａの下端部から横方向（上壁部と同方向）に延びる下壁部３６ｃとを有した板金部品でなる。そして、このリンフォース部材３５の上壁部３６ｂが、座面３ｙの裏面に固定（例えば溶接）されて当該座面３ｙと重なり合い、リンフォース部材３５の下壁部３６ｃが、座面３ｙ直下のロアパネル部分に固定（例えば溶接）されて当該ロアパネル部分と重なり合い、座面３ｙを含む周辺の剛性と強度を高めている。つまり、リンフォース部材３５で，座面３ｙの剛性と強度を補強している。ちなみに、リンフォース部材３５の上壁部３６ｂ裏面には、図示はしないが固定用ナットが固定されている。

これにより、図２に示されるようにスタビライザ部材１９のバー部２５ａを支持するブラケット３７の両側の通孔３７ａから、それぞれボルト部材３９を、座面３ｙを通じ、リンフォース部材３５のナットへ螺挿することによって、図１に示されるようにスタビライザ部材１９のバー部２５ａの両端側がアッパパネル３上にそれぞれ固定される。つまり、図１に示される如くスタビライザ部材１９は、バー部２５ａが車幅方向に配置され、一対のバー部２５ｂが車両前後方向に向く姿勢で、クロスメンバ１の上部に組み付く。ちなみにスタビライザ部材１９端となる、バー部２５ｂの端部（図示しない）は、フロントタイヤのサスペンション部品、例えばロアアーム１１に固定される。この固定により、スタビライザ部材１９の捩じりを利用して、ロールを抑えるロール反力が生み出せる。

そして、本実施形態のクロスメンバ１では、図２〜図４に示されるように今までクロスメンバ１の内部で点在、すなわち車両前後方向に並んで点在されていた各パイプナット２９と各リンフォース部材３５との間を連結部４１で連結した構成としている。例えば連結部４１には、パイプナット２９およびリンフォース部材３５の一方の部材、例えばリンフォース部材３５に、他方の部材であるパイプナット２９に連結するための延長部分を形成した構造が用いられている。

具体的には、一般的にリンフォース部材３５は、図３（ｂ）に示すリンフォース部材３５ｘのように、座面３ｙの全長に応じた長さ寸法しかないが、ここでは、延長するべく図３（ｃ）のようにリンフォース部材３５の車両前後方向前側の端部分、例えば縦壁部３６ａの前側（車両前後方向）を、横方向に延びる壁部と共に、パイプナット２９へ向かって延長させている。そして、図２〜図４に示されるようにこの延長した部分で構成される延長部４３の先端（延長端）とパイプナット２９の外周部とを固定（例えば溶接）して、パイプナット２９とリンフォース部材３５との間を連結する構造が用いられている。本実施形態では、リンフォース部材３５の縦壁部３６ａだけでなく、少なくとも上壁部３６ｂも一緒にパイプナット２９側へ延長されてパイプナット２９に固定されている。つまり、延長部４３が上壁部３６ｂによって補強されている。これにより、延長部４３を含めたリンフォース部材３５全体の剛性と強度が向上されている。もちろん、リンフォース部材３５の全体（縦壁部３６ａ，上壁部３６ｂ，下壁部３６ｃを含む）を延長させる構造でも構わない。

このように車幅方向両側に配置されているパイプナット２９とリンフォース部材３５との間が前後方向に連結されることで、ステアリングギヤボックス１３が固定される座面３ｘ（ギヤハウジング固定座）とスタビライザ部材１９が組み付けられる座面３ｙ（スタビ固定座）とが、パイプナット２９（固定部材）、延長部４３、リンフォース部材３５を介して連結された状態となる。つまり、図５に示されるようにクロスメンバ１に組み付けられた状態で、ステアリングギヤボックス１３とスタビライザ部材１９とを前後方向に強固に連結する骨格がクロスメンバ１内に構成される。これによって、通常、クロスメンバ１の座面３ｙには、スタビライザ部材１９からロールによる上下方向での荷重が繰り返し入力されるが、スタビライザ部材１９からの入力をリンフォース部材３５、延長部４３、パイプナット２９（固定部材）を介して比較的剛性と強度の高いステアリングギヤボックス１３側へ分散させることができるので、クロスメンバ１の座面３ｙ（スタビ固定座）の支持剛性が飛躍的に向上され、ロール剛性を向上させることができる。また、リンフォース部材３５とロアパネル５との固定部（溶接部分）への応力の集中が抑制されるので、クロスメンバ１の耐久性が向上する。

また、座面３ｘ（ギヤハウジング固定座）のパイプナット２９（固定部材）は、リンフォース部材３５によって前後方向で支えられる構成としたので、車両の衝突（前突）を要因としたステアリングギヤボックス１３の後退、すなわち図４に示されるような前突による衝撃力Ｆにより、例えばパワーユニット１０が後退し、ステアリングギヤボックス１３と干渉したとしても、座面３ｘのパイプナット２９（固定部材）が延長部４３（連結部）およびリンフォース部材３５によって支持されているので、ステアリングギヤボックス１３の後退が抑制され、クロスメンバ１の変形が抑えられる。特にパイプナット２９（固定部材）とリンフォース部材３５の間は延長部４３（連結部）で占められているので、ステアリングギヤボックス１３が後退する余地はない。

以上のようにパイプナット２９（固定部材）とリンフォース部材３５との間を連結する構造を採用したことにより、クロスメンバ１に据え付く比較的剛性と強度の高いステアリングギヤボックス１３を活用して、クロスメンバ１の剛性と強度を向上させることができ、十分にクロスメンバ１の耐久強度や、操縦安定性と安全性に応える剛性を確保することができる。特にクロスメンバ１の座面３ｘおよび座面３ｙを前後方向に連結して補強するパイプナット２９（固定部材）およびリンフォース部材３５は、クロスメンバ１に組み付く既存の部品をそのまま活用しているので、コスト的にも安価なうえ、軽量かつ簡単な構造ですむ。

なお、上述した一実施形態における各構成およびそれの組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば上述した実施形態では、リンフォース部材に延長部を形成する構造を挙げたが、これに限らず、パイプナット（固定部材）に延長部を形成しても構わない。むろん、他の連結部材の構造で、パイプナットとリンフォース部材との間を連結してもよい。

１ サスペンションクロスメンバ
３ アッパパネル
３ｘ 座面（ギヤハウジング固定座）
３ｙ 座面（スタビ固定座）
５ ロアパネル
１３ ステアリングギヤボックス
１９ スタビライザ部材
２０ ギヤハウジング部
２９ パイプナット（固定部材）
３５ リンフォース部材
３６ａ 縦壁部
３６ｂ 上壁部
３６ｃ 下壁部
４３ 延長部（連結部）

Claims (3)

1. アッパパネルの周縁部とロアパネルの周縁部とを接合して形成された閉断面状のサスペンションクロスメンバと、
   前記アッパパネルの車幅方向両側にそれぞれ形成された、ステアリングギヤボックスのギヤハウジング部両側を組付可能な一対のギヤハウジング固定座と、
   前記ギヤハウジング固定座と車両前後方向に並んで配置された、スタビライザ部材の両側を組付可能な一対のスタビ固定座と、
   前記ギヤハウジング固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に介在され、前記ギヤハウジング固定座に組み付く前記ギヤハウジング部の固定をなす固定部材と、
   前記スタビ固定座の位置するアッパパネル部分とロアパネル部分との間に介在され、前記スタビ固定座を補強するリンフォース部材とを備え、
   前記車両前後方向に並んだ各固定部材と各リンフォース部材との間を連結する連結部を有する
   ことを特徴とするサスペンションクロスメンバ構造。
2. 前記連結部は、前記車両前後方向に並んだ前記各固定部材および前記各リンフォース部材のうちの一方の部材を他方の部材へ向かって延長し、延長端が他方の部材に連結される延長部から構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のサスペンションクロスメンバ構造。
3. 前記リンフォース部材は、縦壁部と同縦壁部の上下端部から横方向に延びて、前記アッパパネルと前記ロアパネルに固定される上下壁部とを有し、
   前記延長部は、前記リンフォース部材の縦壁部と少なくとも上壁部を延長して形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のサスペンションクロスメンバ構造。

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