JP3925689B2 - 中空部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用のサスペンションメンバのサイドメンバやクロスメンバ等に好適な中空部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の中空部材としては、断面コ字状の長尺部材を２つ用意し、各長尺部材のコ字状端同士を突き合わせ溶接によって接合して中空状とされた本体と、該本体の周壁に取り付けられて他の部材（例えばスタビライザーを連結するためのピロー型インシュレータ等）がねじ結合されるねじ部材（ボルトやナット等）とを備えたものが知られており、ねじ部材の取り付けは各長尺部材を溶接接合する前に行われるようになっている。
【０００３】
しかしながら、このような中空部材においては、断面コ字状の長尺部材を成形するに際して、１つの長尺部材について２つの型（上下型）が必要となって合計４つの型が必要となり、しかも、溶接作業も面倒であることからコスト高になるという問題がある。
このような事情から、近年、中空部材の本体として、液圧成形法により形成された所謂ハイドロフォーム部材を用いることが提案されている。
【０００４】
液圧成形法では周方向に継ぎ目のない中空状の本体を容易に成形することができるため、溶接作業も不要となり、しかも、成形型も上下型の２つで足りるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、周方向に継ぎ目のない中空状の本体の周壁にねじ部材を取り付ける場合は、図９に示すように、中空状の本体ａの外周壁にブラケットｂを溶接等により接合して、このブラケットｂにボルト等のねじ部材ｃを取り付けるようにしている。
【０００６】
しかしながら、このような中空部材においては、ブラケットｂの分だけ重量が及びコストが増すと共に、ブラケットｂと他の部品との干渉を避けるためにレイアウトの自由が制限されるという問題が生じてくる。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、低コスト化及び軽量化を図ることができると共に、レイアウトの自由度の向上を図ることができる中空部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る中空部材は、中空状の本体と、該本体の周方向の一側に取り付けられて他の部材がねじ結合されるねじ部材とを備え、前記本体の周方向に継ぎ目のない中空部材であって、
前記本体の周方向の他側に穴を形成して該穴から前記ねじ部材を挿入することにより該ねじ部材を該本体の内面側に取り付け、前記穴は、前記ねじ部材及び該ねじ部材を前記内面に固定するための固定手段を前記本体内に挿入可能にすべく、該内面に固定される前記ねじ部材の軸線上に位置して該軸線方向から見て該ねじ部材を包囲する大きさであり、
前記穴は、前記本体の軸線方向に互いに離間して複数箇所配置されると共に、本体の周方向の他側に取り付けられたブラケットを備え、
前記ブラケットは、前記複数の穴のうち隣り合う２つの穴の一方の穴の周囲に沿って配置されるように当該一方の穴を間に挟んで本体の軸方向で対面配置された一対の壁部とその一対の壁部を連結する第２の壁部とを備え、さらに、前記一対の壁部の一方に連結すると共に前記隣り合う２つの穴の他方の穴の近傍に配置されるように本体の略軸方向に沿う第３の壁部を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る中空部材は、請求項１において、前記ねじ部材はボルト又はナットであることを特徴とする。
請求項３に係る中空部材は、請求項１又は２において、前記ねじ部材を溶接又は圧入により前記本体の内面側に固定することを特徴とする。
請求項４に係る中空部材は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記本体を液圧成形法により形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る中空部材は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記本体が車両用サスペンションメンバのサイドメンバ及びクロスメンバの内の少なくとも一方であることを特徴とする。
請求項６に係る中空部材は、請求項５において、前記ブラケットがサスペンションアームを取り付けるためのブラケットであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明では、本体の周方向の他側に穴を形成して該穴からねじ部材及び固定手段を本体の内部に挿入可能にすることにより、本体の内面側に他の部材がねじ結合されるねじ部材を取り付けているので、周方向に継ぎ目のない中空状の本体においても、従来のように、本体の外周壁にボルトを取り付けるためのブラケットを溶接等により接合する必要がなく、この結果、ブラケットの分だけ軽量化及び製作コストの低減を図ることができる共に、ブラケットとの他の部品との干渉を考慮しなくて済むため、レイアウトの自由度の向上を図ることができるという効果が得られる。
また、中空部材の構成部材であるブラケットを用いて穴を補強しているので、別途に新たな補強部材を用いなくても穴を良好に補強することができ、中空部材の軽量化及び製作コストの低減に寄与することができるという効果が得られる。
さらに、ブラケットの本体の略軸方向に沿って延びる壁部を用いて穴を補強しているので、穴に作用する曲げ力に対する補強効果を優れたものとすることができるという効果が得られる。
さらにまた、１つのブラケットの壁部によって少なくとも二個の穴を同時に補強するようにしているので、各穴を別々に補強する場合に比べて、製作コストの低減を図ることができるという効果が得られる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に加えて、中空部材の本体を上下型の２つの型で足りる液圧成形法により形成することにより、該本体をより安価に複雑な形状に形成することができるという効果が得られる。
【００１５】
請求項５又は６の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に加えて、車両用サスペンションメンバのサイドメンバ及びクロスメンバの内の少なくとも一方に用いた場合により効果的なものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は車両のリヤサスペンション構造の概略を示す全体斜視図、図２は本発明の実施の形態の一例である中空部材としてのサイドメンバを説明するための要部平面図、図３は図２の左側面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５はねじ部材としてのボルトに他の部材をねじ結合した状態を示す図、図６は溶接ボルトを説明するための説明図、図７は圧入ボルトを説明するための説明図、図８は溶接ナットを説明するための説明図である。なお、この実施の形態では、中空部材として、サスペンションメンバのサイドメンバを例に採る。
【００１７】
まず、車両のリヤサスペンション構造の概略を簡単に説明すると、図１において符号１はサスペンションメンバであり、このサスペンションメンバ１は、車両の略前後方向に延びて互いに車幅方向に離間配置された一対のサイドメンバ２と、互いに車両の前後方向に離間配置されて一対のサイドメンバ２を連結するクロスメンバ３，４とを備えている。
【００１８】
一対のサイドメンバ２はそれぞれＡ型アッパーアーム（サスペンションアーム）５及び二本のロワーアーム（サスペンションアーム）６ａ，６ｂを介して左右のアクスル７に連結されており、また、サイドメンバ２にはスタビライザー８が連結され、該スタビライザー８の両端はコンロッド９を介してＡ型アッパーアーム５に連結されている。符号１０はショックアブソーバ、１１はサスペンションスプリングである。
【００１９】
ここで、この実施の形態では、サスペンションメンバ１のサイドメンバ２に本発明の中空部材を採用している。なお、一対のサイドメンバ２は左右対称であるため、ここでは、左側のサイドメンバ２について説明する。
図２〜図５を参照して、サイドメンバ２は、液圧成形法により形成されて車両の略前後方向に延びる断面矩形状の本体１２と、該本体１２の軸方向の両端部にそれぞれ溶接等により接合されたゴムブッシュ取付部１３ａ，１３ｂと、一端側のゴムブッシュ取付部１３ａに設けられてロワーアーム６ａの端部が連結される連結部１４と、本体１２の下側壁に設けられてスタビライザー８を連結するためのピロー型インシュレータ（他の部材）１５がねじ結合されるボルト（ねじ部材）１６と、本体１２の上側壁に設けられてＡ型アッパーアーム５の二股端部５ａ，５ｂが連結される２つのアッパーブラケット１７，１８と、本体１２の下側壁に設けられてロワーアーム６ｂの端部が連結されるロワーブラケット１９とを備えている。
【００２０】
本体１２は、例えばアルミニウム合金の断面円形状又は矩形状の押出し成形材を所定長さに切断したものにプレス装置等によりプレフォーム加工を施し、次いで、プレフォーム加工品を上下型の断面矩形状のキャビティーに装填して上下型の型締めを行った後、プレフォーム加工品の内部に液体を注入して高圧力の内圧を発生させることにより、プレフォーム加工品が上下型の型面に沿って径方向外方に膨出されて断面矩形状に成形される。そして、離型後に成形品に対して本体１２の湾曲形状に応じた曲げ加工を施すことにより、周方向に継ぎ目のない断面矩形状（上下側壁が長片側、左右側壁が短片側）の本体１２が得られる。なお、この曲げ加工は液圧成形前に行うようにしてもよい。
【００２１】
ボルト１６は、この実施の形態では、図６に示すような溶接ボルトを用いており、本体１２の下側壁に該本体１２の軸方向に互いに離間して二か所取り付けられている。各ボルト１６のピッチはピロー型インシュレータ１５の２つの取付穴２０（図５参照）のピッチに対応しており、本体１２の下側壁に形成されたボルト挿通穴２１に本体１２の内部側からボルト１６の軸２２を挿入して頭部２３の裏面の溶接突起２４を該下側壁内面に当接させた状態で該当接部分に電極棒Ｙ（固定手段）で電流を流すことによりその抵抗熱で溶接突起２４が溶融して接合固定され、これにより、本体１２の下側壁内面に二本のボルト１６がその軸２２を該下側壁から突出させた状態で取り付けられる。
【００２２】
そして、本体１２の下側壁から突出した二本のボルト軸２２にピロー型インシュレータ１５の２つの取付穴２０を挿入して該取付穴２０から突出したボルト軸２２にナット２５を締め付けるとにより、本体１２の下側壁にピロー型インシュレータ１５が取り付けられ、該ピロー型インシュレータ１５にスタビライザー８の一端が連結されるようになっている。
【００２３】
ここで、この実施の形態では、本体１２の下側壁内面へのボルト１６の取り付けを可能にすべく、本体１２の上側壁に穴３０を形成して該穴３０からボルト１６及び電極棒Ｙを本体１２の内部に挿入可能にしている。穴３０は、ボルト１６の数及び取付位置に対応すべく本体１２の軸方向に互いに離間して２箇所配置されており、共にボルト１６及び電極棒Ｙを本体１２内に挿入できるように、且つ、電極棒Ｙによる溶接作業が可能になるように、本体１２の下側壁内面に固定されるボルト１６の軸線上に位置して該軸線方向（図４の矢印Ｂ方向）から見て該ボルト１６を包囲する大きさとされている。
【００２４】
アッパーブラケット１７，１８は共に本体１２の上側壁に設けられており、図２において車両の後方側のアッパーブラケット１７にＡ型アッパーアーム５の二股端部５ａが連結され、車両の前方側のアッパーブラケット１８にＡ型アッパーアーム５の二股端部５ｂが連結される。
アッパーブラケット１７は、二個の穴３０の内の車両の後方側に配置された穴３０を間に挟んで本体１２の軸方向に離間して互いに対面配置された一対の壁部３１，３２と、該穴３０の車幅方向の内側（右側）位置で本体１２の略軸方向に沿って延びて各壁部３１，３２を連結する壁部３３と、壁部３１の穴３０の車幅方向の外側位置から車両の前方に向けて本体１２の略軸方向に沿って延びる壁部３４と、壁部３２の穴３０の車幅方向の外側位置で車両の後方に向けて本体１２の略軸方向に沿って延びる壁部３５とを備えており、壁部３４は車両の前方側に配置された穴３０の近傍位置に配置されている。
【００２５】
そして、アッパーブラケット１７の壁部３３が二個の穴３０の内の車両の後方側の穴３０の近傍に配置され、壁部３４が車両の前方側の穴３０の近傍に配置されることにより、壁部３３，３４がサイドメンバ２に作用する曲げ入力（特に本体１２の軸線に対して鉛直方向に作用する曲げ入力）に対して補強部材として機能し、これにより、１つのアッパーブラケット１７によって二個の穴３０を同時に補強して穴３０の回りにひずみが発生しにくくすることができ、しかも、壁部３５についても前記曲げ入力に対して補強部材として機能するため、効果的にサイドメンバ２の剛性、強度及び耐久性の向上を図ることができる。
【００２６】
一方、アッパーブラケット１８は、車両の前方側に配置された穴３０の前方位置で本体１２の軸方向に離間して互いに対面配置された一対の壁部４１，４２と、各壁部４１，４２の車幅方向の内側（右側）位置で本体１２の略軸方向に沿って延びて各壁部４１，４２を連結する壁部４３と、壁部４１の車幅方向の外側位置から車両の前方に向けて本体１２の略軸方向に沿って延びる壁部４４と、壁部４２の車幅方向の外側位置で車両の後方に向けて本体１２の略軸方向に沿って延びる壁部４５とを備えており、壁部４３，４４，４５がサイドメンバ２に作用する曲げ入力に対して補強部材として機能し、サイドメンバ２の剛性、強度及び耐久性の向上効果の更なる向上を図ることができる。
【００２７】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、本体１２の上側壁に穴３０を形成して該穴３０からボルト１６及び電極棒Ｙを本体１２の内部に挿入可能にすることにより、本体１２の下側壁内面にピロー型インシュレータ（他の部材）１５がねじ結合されるボルト１６を取り付けているので、周方向に継ぎ目のない中空状の本体１２においても、従来のように、本体１２の外周壁にボルトを取り付けるためのブラケットｂ（図９参照）を溶接等により接合する必要がなく、この結果、ブラケットｂの分だけサイドメンバ２ひいてはサスペンションメンバ１の軽量化及び製作コストの低減を図ることができる共に、ブラケットｂとの他の部品との干渉を考慮しなくて済むため、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。
【００２８】
また、サイドメンバ２の構成部材であるアッパーブラケット１７を用いて穴３０を補強しているので、別途に新たな補強部材を用いなくても穴３０を良好に補強することができ、サイドメンバ２の軽量化及び製作コストの低減に寄与することができる。
更に、アッパーブラケット１７の本体１２の略軸方向に沿って延びる壁部３３．３４を用いて穴３０を補強しているので、前記曲げ入力に対する補強効果を優れたものとすることができる。
【００２９】
更に、１つのアッパーブラケット１７の壁部３３，３４によって二個の穴３０を同時に補強するようにしているので、二個の穴３０を別々に補強する場合に比べて、製作コストの低減を図ることができる。
更に、サイドメンバ２の本体１２を上下型の２つの型で足りる液圧成形法により形成されたハイドロフォーム部材としているため、該本体１２をより安価なものとすることができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、形状安定性に優れた液圧成形法によってサイドメンバ２の本体１２を得るようにした場合を例に採ったが、必ずしもこれに限定する必要はなく、断面矩形状の直線部材に、例えば、プレス装置を用いて曲げ加工を施してサイドメンバ２の本体１２を得るようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、ねじ部材として溶接ボルト１６を採用しているが、これに代えて、図７に示すように、圧入部となるセレーション５０が形成された圧入ボルト５１を用いても良い。この場合、本体１２の下側壁に形成されたボルト挿通穴２１に本体１２の内部側からボルト５１の軸５２を挿入して該ボルト５１の頭部５３を穴３０から挿入されたハンディタイプの油圧プレス（固定手段）等で押圧することにより、本体１２の下側壁内面に圧入ボルト５１が取り付けられる。
【００３１】
更に、上記実施の形態では、ねじ部材としてボルト１６を採用しているが、これに代えて、図８に示すように、溶接突起６１を接合面に有する溶接ナット６０を用いても良い。
更に、上記実施の形態では、ブラケット１７の壁部が本体１２の上側壁に対して略直交する方向を向いている場合を例に採ったが、ブラケットの壁部が本体１２の上側壁に重合される場合には、該壁部で穴３０を塞いで該穴３０を補強するようにしてもよい。
【００３２】
更に、上実施の形態では、サスペンションメンバ１のサイドメンバ２に本発明を適用した場合を例のみを示したが、サイドメンバ２に限ることなく、クロスメンバ３，４、又はサイドメンバ２及びクロスメンバ３，４の両方に本発明を適用してもよく、また、サスペンションアーム、エンジンマウントメンバー等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両のリヤサスペンション構造の概略を示す全体斜視図である
【図２】本発明の実施の形態の一例である中空部材としてのサイドメンバを説明するための要部平面図である。
【図３】図２の左側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ねじ部材としてのボルトに他の部材をねじ結合した状態を示す図である。
【図６】溶接ボルトを説明するための説明図である。
【図７】圧入ボルトを説明するための説明図である。
【図８】溶接ナットを説明するための説明図である。
【図９】従来の中空部材を説明するための説明的断面図である。
【符号の説明】
１…サスペンションメンバ（車両用サスペンションメンバ）
２…サイドメンバ（中空部材）
３，４…クロスメンバ
５…Ａ型アッパーアーム（サスペンションアーム）
１２…本体
１５…ピロー型インシュレータ（他の部材）
１６…溶接ボルト（ねじ部材、ボルト）
１７…アッパーブラケット（ブラケット）
３０…穴
３３，３４…壁部
５１…圧入ボルト（ねじ部材、ボルト）
６０…溶接ナット（ねじ部材、ナット）
Ｙ…電極棒（固定手段）

Claims (6)

1. 中空状の本体と、該本体の周方向の一側に取り付けられて他の部材がねじ結合されるねじ部材とを備え、前記本体の周方向に継ぎ目のない中空部材であって、
   前記本体の周方向の他側に穴を形成して該穴から前記ねじ部材を挿入することにより該ねじ部材を該本体の内面側に取り付け、前記穴は、前記ねじ部材及び該ねじ部材を前記内面に固定するための固定手段を前記本体内に挿入可能にすべく、該内面に固定される前記ねじ部材の軸線上に位置して該軸線方向から見て該ねじ部材を包囲する大きさであり、
   前記穴は、前記本体の軸線方向に互いに離間して複数箇所配置されると共に、本体の周方向の他側に取り付けられたブラケットを備え、
   前記ブラケットは、前記複数の穴のうち隣り合う２つの穴の一方の穴の周囲に沿って配置されるように当該一方の穴を間に挟んで本体の軸方向で対面配置された一対の壁部とその一対の壁部を連結する第２の壁部とを備え、さらに、前記一対の壁部の一方に連結すると共に前記隣り合う２つの穴の他方の穴の近傍に配置されるように本体の略軸方向に沿う第３の壁部を備えることを特徴とする中空部材。
2. 前記ねじ部材はボルト又はナットであることを特徴とする請求項１記載の中空部材。
3. 前記ねじ部材を溶接又は圧入により前記本体の内面側に固定することを特徴とする請求項１又は２記載の中空部材。
4. 前記本体を液圧成形法により形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空部材。
5. 前記本体が車両用サスペンションメンバのサイドメンバ及びクロスメンバの内の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空部材。
6. 前記ブラケットがサスペンションアームを取り付けるためのブラケットであることを特徴とする請求項５記載の中空部材。

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