JP5687277B2 - 自動車のリアアクスル用の閉断面の異形クロスメンバ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のリアアクスルの構造に関し、さらに詳しくは、リアアクスルの２つの長手方向のアームを接続できるようにするねじり変形可能な閉断面の異形クロスメンバの構造に関する。

そのようなリアアクスル用のクロスメンバは、一般に、円形、矩形、または長円形の断面の管から形成され、その各々の端部が、２つのアクスルアームの一方へと接続されるように意図され、管の１つの中央部が、Ｕ字形またはＶ字形の横断面を得るように深絞りされている。中央部により、曲げ剛性およびねじりの柔軟性が確保されている。

この形式のクロスメンバは、例えば米国特許第６，５１０，７６３号明細書にすでに開示されている。この文献によれば、特にクロスメンバの各々の端部を中央部へと接続している２つの移行部のレベルにおいて曲げ剛性を高めるために、これら２つの移行部が、合成または金属発泡体で満たされている。発泡体は、クロスメンバの端部を通って直接注入される。変種としては、発泡剤と混合された結晶または金属粉がクロスメンバの端部を通って移行部へと導入され、次いで加熱によって膨張させられる。どちらの場合も、移行部の充てんは、中央部のクロスメンバの壁が互いにくっついているところまで可能であるにすぎない。

しかしながら、このような構成において、中央部において互いに接触している壁が、クロスメンバがねじりを被るときに互いに変位することで、内壁のフレッチング腐食が引き起こされる。この欠点を克服するために、中央部の内壁の間に最小限の距離を保証するような様式でクロスメンバを形成する管を深絞りすることが、特に本出願の出願人の名義である仏国特許第２８０５４７９号明細書からすでに知られている。

それでもなお、クロスメンバがねじりにさらされるとき、壁は、壁の特定の領域が接触するような相対変位を被る。この状況が、図１に概略的に示されており、中間部において得られたクロスメンバ１の断面において、クロスメンバが上側の壁１０および下側の壁１１を（矢印Ｆ２およびＦ３によって示されているように）互いに近付くように移動させるねじり荷重（矢印Ｆ１）を被るときのこれら２つの壁の間の接触領域２が示されている。結果として、クロスメンバが、依然として、局所的に、フレッチング腐食の問題にさらされる。

本発明の目的は、クロスメンバの剛性に関してクロスメンバの抵抗力を高めることによって、閉断面の異形クロスメンバの中央部における腐食の恐れを抑えることにある。

これを達成するために、本発明の主題は、自動車のリアアクスルの２つの長手方向のアームを接続することを可能にする自動車のリアアクスル用のねじり変形可能な閉断面の異形クロスメンバであって、管から形成され、管が、２つのアームの一方にそれぞれ接続することができる端部と、管の内壁がすき間によって隔てられているＵ字形またはＶ字形の横断面を得るように深絞りされた中央部と、各々の端部を中央部へとつなぐように横断面が変化している２つの移行部とを備えているクロスメンバであり、クロスメンバがねじり荷重にさらされるときに中央部のレベルにおける内壁の間のすべての接触を避けるべく、各々の移行部の全長のすべてまたは一部にわたって中央部の一端をそれぞれ閉じる２つのインサートをさらに備えることを特徴とするクロスメンバである。

好ましくは、各々のインサートが、例えばポリプロピレンの種類のプラスチック材料で作られる芯を、インサートを管の内壁に対して保持するための手段をもたらす接着材料の層によって囲んで備えている。

接着材料の層は、ポリウレタン発泡体であってもよく、熱硬化性接着剤であってもよい。

インサートがクロスメンバの内側で動かぬように堅固に保持されることを保証するために、２つのインサートを互いに機械的に接続するための手段を設けることができる。

本発明の種々の利点および特徴が、添付の図面を参照する例示の実施形態の以下の説明に照らして、さらに容易に理解されるであろう。

すでに説明したとおり、先行技術による閉断面の異形クロスメンバの中央部の断面を示している。 本発明による第１の考えられる実施形態によるクロスメンバの斜視図を示している。 図２におけるインサートの斜視図である。 図２におけるインサートの斜視図である。 図２のインサートの中央の領域の断面図である。 本発明による第２の考えられる実施形態によるクロスメンバを示している。 図４の機械的に接続された２つのインサートの斜視図を示している。 図４によるクロスメンバの中央部において得た断面図を示している。

次に、本発明によるクロスメンバについて考えられる第１の実施形態を、図２および図３ａ〜図３ｃを参照して説明する。図２において、ねじり変形可能な閉断面のクロスメンバ１が、自動車のリアアクスルの２つのアーム（ここでは図示されていない）のうちの１つへとそれぞれ接続することができる２つの端部Ｔ _Ｅ を備えている管から従来どおりに形成されている。さらに管は、Ｕ字形またはＶ字形の横断面を得るように深絞りされた中央部Ｔ_Ｉを備えている。

すでに示したように、好ましくは鋼製の管が、この中央の領域において、フレッチング腐食を防止するような様式で内壁（図６において参照番号１０および１１として見て取ることができる）の間に特定のすき間が存在するように深絞りされる。さらに、クロスメンバ１を形成している管は、各々の端部Ｔ _Ｅ を中央部Ｔ_Ｉへとつなげるように断面が変化している２つの移行部Ｔ_Ｔを備えている。

本発明によれば、クロスメンバ１が、２つのインサート３をさらに備えており、各々のインサート３が、各々の移行部Ｔ_ｊの全長のすべてまたは一部にわたり、中央部Ｔ_Ｉの一端を閉じている。

横部材の各側にインサート３を配置することで、管の２つの壁の相対移動を少なくし、クロスメンバ１がねじり荷重にさらされたときに、中央部のレベルにおけるこれらの壁の間のすべての接触を回避することができる。

図３ａ〜図３ｃが、インサート３の種々の図を示している。インサート３は、好ましくは、壁の相対変位の軽減を可能にするために充分に剛な材料（典型的には、ポリプロピレンの種類のプラスチック材料である）で作られた芯３０の形態である。インサートが確実にクロスメンバの内部において動かぬように保持されるよう、芯３０は、好都合には、接着材料の数ミリメートルの層３１によって囲まれている。この層３１を、ポリウレタン発泡体または熱硬化性接着剤によって構成することができる。どちらの場合も、インサートは、各々のインサートを端部Ｔ_Ｅを通って導入することによってクロスメンバ１の内部に配置される。次いで、２つのインサート３を備えたクロスメンバ１の加熱段階によって、発泡体を膨張させることができ、あるいは接着剤を硬化させることができる。この加熱段階の終わりにおいて、インサート３がクロスメンバ１の内部に保持される。図において、各々のインサート３の外面が、クロスメンバの内壁の形態を完全に採用していることを理解できるであろう。すなわち、インサート３の横断面が、クロスメンバを完璧に閉じるよう、インサート３によって占められるクロスメンバの部位の横断面と同じ様式で変化している。

インサート３は、気密であり、フレッチング腐食に対する保護だけでなく、２つのインサートの間に位置する部位の内部の酸化による腐食に対する保護も提供する。

さらに、インサートは、液滴状のループのレベル（すなわち、クロスメンバ１のＵ字形またはＶ字形の断面の端部領域のレベル）において応力領域を大きくすることによって、ねじり応力のレベルを下げることも可能にする。したがって、好都合なことに、管の壁の厚さを減らして、より軽量でより低コストなクロスメンバを得ることを可能にすると考えられる。

クロスメンバの内部におけるインサートの保持を補強するために、好都合には、インサート３を互いに機械的に接続することが考えられる。図４〜６が、インサート３が各々のインサートの芯３０を囲んでいる接着層３１だけでなく、機械的な接続の手段によってもクロスメンバ１の内部に保持される第２の実施形態を示している。ここでは、機械的な接続の手段は、好ましくは鋼で製作されてクロスメンバの内部で２つのインサート３の間を互いに実質的に平行に延びている２本のケーブル４０、４１の形態であり、より具体的には、特に図６において理解できるとおり、各々のケーブルがクロスメンバ１の２つの液滴状のループ１２のうちの一方の内側を長手方向に延びている。ケーブル４０および４１の各々の端部が、ねじまたは他の固定具などの任意の固定手段によって、２つのインサート３の一方へと取り付けられている。このようなクロスメンバの製造は、クロスメンバ内のケーブル４０、４１の端部が取り付けられた一方のインサート３を導入することによって始まり、次いで他方のインサートが導入され、ケーブルの自由端へと取り付けられる。次いで、アセンブリ全体が、特にインサート３の接着層３１がクロスメンバの内壁へと効果的に接着できるよう、すでに述べたように加熱される。可撓なケーブルの使用は、これらのケーブルが軽量かつ安価であるがゆえに好ましい。しかしながら、クロスメンバの内部への可撓なケーブルの導入は、あまり容易ではなく、組み立て作業を容易にするために、ケーブルを剛体棒で置き換えることも考えられる。いずれにせよ、ケーブルまたは剛体棒の長さは、配置後のインサートの間隔に一致するように構成されなければならない。

Claims (8)

1. 自動車のリアアクスルの２つの長手方向のアームを接続することを可能にする自動車のリアアクスル用のねじり変形可能な閉断面のクロスメンバ（１）であって、管から形成され、該管が、前記２つのアームの一方にそれぞれ接続することができる端部（Ｔ _Ｅ ）と、前記管の内壁（１０、１１）がすき間によって隔てられているＵ字形またはＶ字形の横断面を得るように深絞りされた中央部（Ｔ_Ｉ）と、各々の端部（Ｔ _Ｅ ）を前記中央部（Ｔ_Ｉ）へとつなぐように横断面が変化している２つの移行部（Ｔ_Ｔ）とを備えているクロスメンバ（１）であり、当該クロスメンバ（１）がねじり荷重にさらされるときに前記中央部（Ｔ_Ｉ）のレベルにおける前記内壁（１０、１１）の間のすべての接触を避けるべく、各々の移行部（Ｔ_ｊ）の全長のすべてまたは一部にわたって前記中央部（Ｔ_Ｉ）の一端をそれぞれ閉じる２つのインサート（３）をさらに備えることを特徴とするクロスメンバ（１）。
2. 各々のインサート（３）が、該インサート（３）を前記管の内壁に対して保持するための手段をもたらす接着材料の層（３１）によって囲まれた芯（３０）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のクロスメンバ（１）。
3. 前記層（３１）が、ポリウレタン発泡体であることを特徴とする、請求項２に記載のクロスメンバ（１）。
4. 前記層（３１）が、熱硬化性接着剤であることを特徴とする、請求項２に記載のクロスメンバ（１）。
5. 前記芯（３０）が、ポリプロピレンの種類のプラスチック材料で作られていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のクロスメンバ（１）。
6. 前記２つのインサート（３）を互いに機械的に接続するためのさらなる手段（４０、４１）を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクロスメンバ（１）。
7. 前記機械的に接続するための手段（４０、４１）が、当該クロスメンバの内部で前記２つのインサートの間を互いに実質的に平行に延びている２本のケーブルを備えており、該ケーブルの各々が、当該クロスメンバ（１）の１つの液滴状のループ（１２）の内側を長手方向に延びており、該ケーブルの各々の端部が、前記２つのインサート（３）のうちの一方へと取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載のクロスメンバ（１）。
8. 前記機械的に接続するための手段（４０、４１）が、当該クロスメンバの内部で前記２つのインサートの間を互いに実質的に平行に延びている２本の剛体棒を備えており、該棒の各々が、当該クロスメンバ（１）の１つの液滴状のループ（１２）の内側を長手方向に延びており、前記棒の各々の端部が、前記２つのインサート（３）のうちの一方へと取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載のクロスメンバ（１）。

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