JP3864473B2

JP3864473B2 - 車両のクロスメンバ構造

Info

Publication number: JP3864473B2
Application number: JP35197296A
Authority: JP
Inventors: 康宏中島; 勝行小宮
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH10167108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサスペンション構成部品を組み付けてなる車両のクロスメンバ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平７−３１５２４５号公報に示されているように、パイプ材からなるクロスメンバにサスペンションアームを組み付け、サブアセンブリとして車体に取り付けるようにした自動車のリヤサスペンション用のサブフレームが知られている。
【０００３】
また、車体フロアを下げて車室空間を広げるためサスペンションをコンパクトに形成し特に高さ寸法を抑えたいという要求に対し、従来はサスペンション性能を多少とも犠牲にしなければ対処できないのが普通であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
サスペンション構成部品をクロスメンバに組み付け、サブアセンブリとして車体に取り付ける場合に、クロスメンバ本体はパイプ材のロール成形によって形成することができ、その方がプレス成形によるよりも製造コストが安くなり、部品点数も少なくてすむ。ところが、そのようにクロスメンバ本体をパイプ材により形成してそれにサスペンション構成部品を取り付ける場合は、その構成部品を支持する支持部材を溶接などによってクロスメンバ本体に固定することになり、その固定部および支持部材自体の強度的な信頼性を確保する必要がある。特に、車体フロアを下げるためにサスペンションのダンパーとコイルスプリングを別配置とし、そのコイルスプリングを支持するスプリングシートをクロスメンバに固定する場合、スプリングシートはスプリング荷重を受けることから、クロスメンバを両端部において車体（サイドフレーム）に取り付けた状態でスプリングシートの部分でも車体に取り付ける必要があるが、そのためにスプリングシートを例えばクロスメンバへの固定部とは反対の車体外方側にて車体に取り付けると、スプリング荷重がねじり力として作用し、そのため固定部近傍にクラックが発生しやすい。したがって、特にクロスメンバ本体にサスペンションのスプリングシートを固定する場合のスプリングシート固定部近傍のクラックの発生を防止しスプリングシートの剛性を確保することが課題である。本発明は上記課題を解決するとともにクロスメンバ全体としての剛性を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための車両のクロスメンバ構造を提供するもので、両端部を車幅方向両側の車体サイドフレームに取り付けるようクロスメンバ本体を構成し、そのクロスメンバ本体に、サスペンションのロアアーム中間部との間にコイルスプリングを圧縮保持するスプリングシートを固定するものにおいて、そのスプリングシートを、車体外方側にて車体サイドフレームの一方に取り付けられる第１の取付部を有するとともに、コイルスプリングとの当接部を挟んで第１の取付部と略対向する側にて両側の車体サイドフレーム間を連結するフレーム連結部材に取り付けられる第２の取付部を有するものとした。
【０００６】
本発明の上記構成によれば、クロスメンバ本体が両端部において車体サイドフレームに取り付けられた後、スプリングシートの部分が車体外方側に位置する第１の取付部にて車体サイドフレームに取り付けられ、スプリングシートのコイルスプリングとの当接部を挟んで第１の取付部と略対向する第２の取付部にて車体サイドフレームに取り付けられる。そのため、スプリング荷重に対する反力がバランスしてねじり力の発生が抑えられ、スプリングシートがクロスメンバ本体に溶接などによって固定されたものであっても、スプリングシートは固定近傍にクラックが発生することがなくて剛性の低下が防止され。また、スプリングシートが第１の取付部にて車体サイドフレームに取り付けられ第２の取付部にて車体サイドフレームに取り付けられることにより、車体サイドフレーム間を連結するフレーム連結部材に対してスプリングシートが補強部材としての役目も果し、フレーム連結部材の剛性が向上する。
【０００７】
上記構成はクロスメンバ本体がパイプ材により構成されたものである場合に特に有利である。クロスメンバ本体はパイプ材のロール成形によって形成することにより製造コストを低減でき部品点数も削減できるが、コイルスプリングをクロスメンバ本体に組み込もうとしたときにパイプ材からなるクロスメンバ本体自体にスプリングシートを一体形成することはできないため、別体のスプリングシートを溶接等によってパイプ材に固定することになり、固定部近傍のクラックの発生を防止しスプリングシートの剛性を確保することが特に重要な課題となるものであり、本発明の上記構成がその有効な解決手段となる。
【０００８】
また、上記構成は、クロスメンバ本体を平面視にて車体前方側に開く略Ｕ字形状で車幅方向両側を略車体前後方向に延びる部分の前端部が車体サイドフレームに取り付けられるものとし、そのクロスメンバ本体の車体前後方向後端部の車幅方向両側部分にスプリングシートを固定するものとするのが好ましい。そうすることにより、サスペンション機能を確保しつつダンパーとコイルスプリングとを別配置としてサスペンションの高さ寸法を低減し、かつ、サスペンションをまるごとサブアセンブリとして車体に搭載できるようにするなど搭載性の向上を図ることが可能となる。また、クロスメンバ本体とスプリングシートとの車体への取付点が互いに大きく離間するのでこれらの支持剛性が向上する。
【０００９】
上記構成は、スプリングシートの第１の取付部がコイルスプリングとの当接部に対し車体外方側かつ後方側に位置し、第２の取付部がコイルスプリングとの当接部に対し第１の取付部と略対向する側でかつ車体前方側に位置するようにするのがよく、また、そうした場合に、スプリングシートはクロスメンバ本体への固定部がクロスメンバ本体の軸方向に所定の幅を持つとともにコイルスプリングとの当接部に対し角度をなして車体前後方向の後方に向け下方に傾斜した斜面を構成するのがよい。スプリングシートの固定部をこのように所定の幅を持つとともに後方に向け下方に傾斜した斜面を構成するものとすることにより、固定部を一辺とする面ができ、かつ、その面がスプリングシートのシート面と角度をなすものなってスプリングシートの剛性が向上する。
【００１０】
また、上記クロスメンバ構造は、サスペンションが、車体前後方向に延び一端が上下方向揺動可能に車体に取り付けられ他端が車輪支持部材に対し前後方向の力および車輪回転方向の回転力を伝達可能に構成されたスイングアームと、互いに独立して車幅方向に延びる前記ロアアームを含む３本のラテラルリンクと、ダンパーと、ダンパーと別配置のコイルスプリングとを備え、スイングアームは車輪支持部材の車体に対する車幅方向の変位を許容する板材から構成され、各ラテラルリンクの一端は車輪支持部材に他端はクロスメンバ本体に固定されたそれぞれのブラケットに枢着手段を介して回転可能に取り付けられ、ダンパーは一端が車輪支持部材に他端が前記クロスメンバ本体に固定されたブラケットにそれぞれ枢着部材を介して回転可能に取り付けられたものである場合に好適であり、その場合、サスペンションをコンパクトに形成でき特に高さ寸法を抑えて車体フロアを低くすることが可能となり、かつ、サスペンション構成部品を全てクロスメンバに組み付けてサブアセンブリとしてまとめて車体に取り付けるようにでき、サスペンションの搭載が容易となる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１〜図４は本発明による車両のクロスメンバ構造の一例を示している。図１は車体上方側から見た構造図、図２は車体前方側から見た構造図（図１のＡ矢視図）図３は車体右側方側から見た構造図（図１のＢ矢視図）であり、図４はリヤサスペンションをクロスメンバに組み込んでなるサブアセンブリの単体構造を一部省略して車体前方右斜め上側から見た斜視図である。
【００１３】
図１〜図４において、１はクロスメンバ本体である。このクロスメンバ本体１はパイプ材を平面視にて車体前方側に開く略Ｕ字形状にロール成形してなる第１のメンバ部材２と、略真っすぐなパイプ材からなり第１のメンバ部材２の車幅方向両側を略車体前後方向に延びる両側方部分２ａ，２ｂ間を連結するよう両端が各側方部分２ａ，２ｂの途中に溶接固定された第２のメンバ部材（フロントパイプ）３とからなるもので、第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂの前端部にゴムブッシュ４，５が貫挿固定され、これらゴムブッシュ４，５の部分でボルト（図示せず）により車体サイドフレーム６，７の後部に取り付けられるよう構成されている。
【００１４】
また、この例は、クロスメンバ本体１が取り付けられる車体後部のクロスメンバ本体１と平面視にて一部重なる後方位置にスペアタイヤパン８が配設され、クロスメンバ本体１の直前方に燃料タンク９が配設されるものである。そして、クロスメンバ本体１は、第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂが、第２のメンバ部材３が固定された位置より車体前後方向の前方側に外方へ向け湾曲する湾曲部２ｃ，２ｄを構成するとともにその湾曲部２ｃ，２ｄに接続して斜め前外方へ傾斜する斜面部２ｅ，２ｆを構成するものとなっている。
【００１５】
また、図１〜図４において、１０はサスペンション（リヤサスペンション）であって、スイングアーム１１と、第１のロアアーム（ラテラルリンク）１２，アッパーアーム（ラテラルリンク）１３および第２のロアアーム（ラテラルリンク）１４の３本のラテラルリンクと、別配置とされたダンパー１５およびコイルスプリング１６とから構成されている。
【００１６】
スイングアーム１１は上下に巾広の板形状で車体前後方向に延び、前端は車体サイドフレーム６，７に固定されたブラケット１７を介して車幅方向の水平軸まわりに回動可能に取り付けられるものとされ、後端は車輪支持部材（ホイールサポート）１８にボルト１９によって固定されている。スイングアーム１１の前端にはゴムブッシュ２０が設けられている。そして、ゴムブッシュ２０が車体側の上記ブラケット１７に回動可能に取り付けられる。
【００１７】
第１のロアアーム１２は略車幅方向に延び、一端は略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能にゴムブッシュ２１を介して車軸支持部材１８に取り付けられ、他端はクロスメンバ本体１の第２のメンバ部材３に固定されたブラケット２２ａ，２２ｂに、略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能にゴムブッシュ２３を介して取り付けられている。
【００１８】
アッパーアーム１３は、一端がゴムブッシュ２４を介して車輪支持部材１８に略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能に取り付けられ、他端がクロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２に固定されたブラケット２５ａ，２５ｂに略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能にゴムブッシュ２６を介して取り付けられている。アッパーアーム１３の他端が取り付けられる上記ブラケット２５ａ，２５ｂは、クロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂの第２のメンバ部材３が固定された位置の近傍に固定されている。
【００１９】
第２のロアアーム１４は、一端がゴムブッシュ２７を介して車輪支持部材１８に略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能に取り付けられ、他端がクロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２後端のクロスパイプ部分２ｇに固定されたブラケット２８ａ，２８ｂに略車体前後方向の水平軸まわりに回動可能にゴムブッシュ２９を介して取り付けられている。
【００２０】
ダンパー１５は、上下方向に延びて、下端は車輪支持部材１８に車幅方向の水平軸まわりに回動可能に取り付けられ、上端はクロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂに回転変位可能なようそれら両側方部分２ａ，２ｂに固定されたブラケット（ダンパー取付ブラケット）３０ａ，３０ｂにブッシュ３１を介して取り付けられている。ダンパー１５の上端が取り付けられる上記ブラケット３０ａ，３０ｂは、クロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂの湾曲部２ｃ，２ｄに固定されたものである。
【００２１】
コイルスプリング１６は、上下方向に延びて、下端が車幅方向両側の第２のロアアーム１４の中間部に当接支持され、上端がクロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂの後端部に固定されたスプリングシート３２ａ，３２ｂに当接支持され、それら第２のロアアーム１４とスプリングシート３２ａ，３２ｂの間に伸縮自在に圧縮保持されている。そして、各スプリングシート３２ａ，３２ｂには、車体外方側にてそれぞれの側の車体サイドフレーム６，７にボルト固定によって取り付けられる第１の取付部（ゴムブッシュ）３３が設けられるとともに、各コイルスプリング１６との当接部を挟んで第１の取付部３３と略対向する側にて両車体サイドフレーム６，７間を連結するよう配置されたフレーム連結部材（Ｎｏ．４クロス）３４にボルト固定によって取り付けられる第２の取付部（ゴムブッシュ）３５が設けられている。また、スプリングシート３２ａ，３２ｂは、クロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の両側方部分２ａ，２ｂへの固定部が、両側方部分２ａ，２ｂの軸方向に所定の幅を持つとともに、コイルスプリング１６との当接部に対し角度をなして車体前後方向の後方に向け下方に傾斜した二つ折れの斜面３６ａ，３６ｂを構成している。
【００２２】
図１および図２において、４１はデファレンシャルであり、４２はドライブシャフトを示す。また、４３は排気管である。クロスメンバ本体１の第１のメンバ部材２の車幅方向両側を略車体前後方向に延びる両側方部分２ａ，２ｂはドライブシャフト４２を跨ぐよう側面視にて車体前後方向の中央部が上方に持ち上がり、また、第２のメンバ部材３はデファレンシャル４１と干渉しないよう車幅方向の中央部が上方に持ち上がった形状となっている。
【００２３】
上記サスペンション１０は、構成部品の一部について図示を省略しているが、車体後部において左右対称となるようクロスメンバ本体１に組み付けられらるものである。
【００２４】
なお、上記構成はクロスメンバ本体の直前方に燃料タンクが配設されている場合であるが、燃料タンクに代わる車体搭載部品（リヤシートを含む）がこの位置にある場合でも同様のクロスメンバ構造を適用でき、クロスメンバ本体の第１のメンバ部材により構成する斜面部をその車体搭載部品に対向して斜め前方外方へ傾斜するものとすることができるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、クロスメンバ本体特にパイプ材により構成したクロスメンバ本体にサスペンションのスプリングシートを溶接などによって固定する場合のスプリングシート固定部近傍のクラックの発生を防止しスプリングシートの剛性を確保してクロスメンバ全体としての剛性を向上させることができるとともに、車体サイドフレーム間を連結するフレーム連結部材の剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクロスメンバ構造の車体上方側から見た構造図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ矢視図である。
【図４】同上クロスメンバ構造におけるリヤサスペンションとクロスメンバとのサブアセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
１クロスメンバ本体
６，７車体サイドフレーム
９燃料タンク（車体搭載部品）
１０サスペンション
１１スイングアーム
１２第１のロアアーム（ラテラルリンク）
１３アッパーアーム（ラテラルリンク）
１４第２のロアアーム（ラテラルリンク）
１５ダンパー
１６コイルスプリング
１８車輪支持部材
３２ａ，３２ｂスプリングシート
３３第１の取付部
３４フレーム連結部材
３５第２の取付部
３６ａ，３６ｂ斜面

Claims

両端部が車幅方向両側の車体サイドフレームに取り付けられるクロスメンバ本体を備え、該クロスメンバ本体にサスペンションのロアアーム中間部との間にコイルスプリングを圧縮保持するスプリングシートが固定されてなる車両のクロスメンバ構造であって、
前記スプリングシートは、車体外方側にて前記車体サイドフレームの一方に取り付けられる第１の取付部を有するとともに、前記コイルスプリングとの当接部を挟んで前記第１の取付部と略対向する側にて前記両側の車体サイドフレーム間を連結するフレーム連結部材に取り付けられる第２の取付部を有することを特徴とする車両のクロスメンバ構造。
前記クロスメンバ本体はパイプ材により構成されたものである請求項１記載の車両のクロスメンバ構造。
前記クロスメンバ本体は平面視にて車体前方側に開く略Ｕ字形状で車幅方向両側を略車体前後方向に延びる部分の前端部が前記車体サイドフレームに取り付けられるもので、前記スプリングシートが前記クロスメンバ本体の車体前後方向後端部の車幅方向両側部分に固定された請求項１または２記載の車両のクロスメンバ構造。
前記スプリングシートの前記第１の取付部は前記コイルスプリングとの当接部に対し車体外方側かつ後方側に位置し、前記第２の取付部は前記コイルスプリングとの当接部に対し前記第１の取付部と略対向する側でかつ車体前方側に位置する請求項３記載の車両のクロスメンバ構造。
前記スプリングシートは前記クロスメンバ本体への固定部がクロスメンバ本体の軸方向に所定の幅を持つとともに前記コイルスプリングとの当接部に対し角度をなして車体前後方向の後方に向け下方に傾斜した斜面を構成する請求項４記載の車両のクロスメンバ構造。
前記サスペンションは、車体前後方向に延び一端が上下方向揺動可能に車体に取り付けられ他端が車輪支持部材に対し前後方向の力および車輪回転方向の回転力を伝達可能に構成されたスイングアームと、互いに独立して車幅方向に延びる前記ロアアームを含む３本のラテラルリンクと、ダンパーと、該ダンパーと別配置のコイルスプリングとを備え、前記スイングアームは前記車輪支持部材の車体に対する車幅方向の変位を許容する板材から構成され、各ラテラルリンクの一端は前記車輪支持部材に他端は前記クロスメンバ本体に固定されたそれぞれのブラケットに枢着手段を介して回転可能に取り付けられ、前記ダンパーは一端が前記車輪支持部材に他端が前記クロスメンバ本体に固定されたブラケットにそれぞれ枢着部材を介して回転可能に取り付けられた請求項１，２，３，４または５記載の車両のクロスメンバ構造。