JP5827032B2 - クロスメンバ - Google Patents

Description

本発明は、車両用のクロスメンバに関する。

例えば、車両のサスペンションに設けれるサブフレームは、概して、車体の前後方向に伸びるサイドメンバおよび車幅方向に伸びるクロスメンバなどから構成されている。クロスメンバは、車幅方向の両端にて、サイドメンバやアクスル等の車体フレームと連結される。

このようなクロスメンバは、前後、左右及び上下の方向の力が作用するため、このような力やモーメントに対抗するために十分な剛性を有するとともに、軽量であることが要請される。

このため、従来から、内部を中空とすることで軽量かつ十分な剛性を備えるクロスメンバが使用されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−２４０５３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のクロスメンバは、車幅方向の両端に開口部が形成されているため、当該開口部から内部空間に飛石が侵入しやすい。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、両端の開口部からの飛石の侵入を抑制可能なクロスメンバを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係るクロスメンバは、車両の車幅方向に延在して当該車幅方向の端部に開口部が形成されるクロスメンバであって、車幅方向端部における当該車幅方向と直交する断面が一方向へ開放するように内面が形成されるクロスメンバ本体と、前記クロスメンバ本体の内面を閉じるように配置されて前記クロスメンバ本体に結合される閉鎖板と、前記クロスメンバ本体の車幅方向端部において前記クロスメンバ本体および閉鎖板により形成される内部空間に設けられ、車幅方向および前記クロスメンバ本体の開放方向と直交する方向に貫通孔を形成するように前記クロスメンバ本体に結合される円筒状スペーサと、を有し、前記クロスメンバ本体の車幅方向端部の当該クロスメンバ本体が開放する側と対向する側に、前記内面側へ窪んだ凹形状部が形成され、前記凹形状部は、前記円筒状スペーサの外周面に当接することを特徴とする。

本発明に係るクロスメンバによれば、クロスメンバ本体および閉鎖板によって中空に形成されることで軽量かつ十分な剛性を備えつつ、クロスメンバ本体の車幅方向端部に内面側へ窪んだ凹形状部が形成されることで、開口部の開口面積を減少させ、開口部からの飛石の侵入を抑制できる。また、前記クロスメンバ本体の凹形状部が、前記円筒状スペーサの外周面に当接するようにすれば、クロスメンバ本体に対して円筒状スペーサを当接させるだけで容易に位置決めできるため、クロスメンバ本体に対して円筒状スペーサを接合（溶接）する工程を簡略化でき、クロスメンバをより高速かつ低コストで作製できる。

更に、クロスメンバ本体の端部に開口部が形成されるとともに凹形状部が形成されることで、クロスメンバ本体および閉鎖板により構成される中空部材の、車幅方向およびクロスメンバ本体の開放方向と直交する方向への剛性が低くなる。このため、円筒状スペーサに車体フレームを連結した際に、クロスメンバ本体および閉鎖板により構成される中空部材の剛性が低減され、円筒状スペーサを適正な軸力で車体フレームに連結することができるため、連結部の締結効率が優れ、外力に対しても緩みにくい構造となる。

前記閉鎖板が、前記円筒状スペーサの外周面に当接するようにすれば、クロスメンバ本体に対して円筒状スペーサを当接させるだけで容易に位置決めできるため、クロスメンバ本体に対して円筒状スペーサを接合（溶接）する工程を簡略化でき、クロスメンバをより高速かつ低コストで作製できる。

前記クロスメンバ本体の内面に、前記閉鎖板と当接する突起部が形成されるようにすれば、閉鎖板のクロスメンバ本体に対する位置決めが容易となって接合（溶接）する工程を簡略化でき、クロスメンバをより高速かつ低コストで作製できる。

実施形態に係るクロスメンバを示す斜視図である。 実施形態に係るクロスメンバの端部を示す斜視図である。 図２の３−３線に沿う断面図である。 図２の４−４線に沿う断面図である。 図１の５−５線に沿う断面図である。 円筒スペーサを利用してクロスメンバを車体フレームに連結した際を示す断面図である。 実施形態に係るクロスメンバを製造する際に使用する治具を示す斜視図である。 治具を用いて実施形態に係るクロスメンバを製造する際を示す第１の斜視図である。 治具を用いて実施形態に係るクロスメンバを製造する際を示す第２の斜視図である。 治具を用いて実施形態に係るクロスメンバを製造する際を示す第３の斜視図である。 実施形態に係るクロスメンバの変形例を示す断面図である。 実施形態に係るクロスメンバの他の変形例を示す斜視図である。 図１２の１３−１３線に沿う断面図である。 実施形態に係るクロスメンバの更に他の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

本発明の実施形態に係るクロスメンバ１０は、図１〜５に示すように、車幅方向Ｘへ延在し、車幅方向Ｘの端部に開口部１１が設けられる中空の部材であり、クロスメンバ本体２０と、閉鎖板３０と、円筒状スペーサ４０と、リンク連結部材５０と、ブラケット６０とを備えている。

クロスメンバ本体２０は、車幅方向Ｘの全体にわたって、車幅方向Ｘと直交する断面が車両の後方向Ｒへ開放する略“コ”字形状となるように内面２１が形成されている。クロスメンバ本体２０の車幅方向Ｘの両端には、内面２１の開放方向である後方向Ｒと対向する前方向Ｆ側の面に、内面側へ窪んだ凹形状部２２が形成される。凹形状部２２は、車幅方向Ｘに沿って端部方向へ向かうほど深くなるようにテーパ状に形成されている。なお、クロスメンバ本体２０が開放する方向は後方向Ｒに限定されず、例えば前方向Ｆへ開放していてもよい。

クロスメンバ本体２０の車幅方向Ｘの両端部の、車幅方向Ｘおよび開放方向（後方向Ｒ）と直交する上下方向Ｚの両面には、円筒状スペーサ４０が挿通される孔部２３が形成されている。また、クロスメンバ本体２０の車幅方向Ｘの略中央部には、上下方向Ｚの両面から内面２１側に突出し、閉鎖板３０が当接する突起部２４が形成されている（図５参照）。

また、クロスメンバ本体２０の前方向Ｆ側の面の、車幅方向Ｘの両端部よりも中央側には、クロスメンバ本体２０に閉鎖板３０を接合する際にクロスメンバ本体２０を位置決めするためのロケート孔２５が形成されている。

円筒状スペーサ４０は、車体フレーム１００にボルト１０１によって連結される部材であり（図６参照）、上下方向Ｚへ貫通孔４１を有する円筒形状で形成される。円筒状スペーサ４０は、クロスメンバ本体２０の内部に設置されて、貫通孔４１が上下方向Ｚの両面の孔部２３と連通し、一端側または両端側でクロスメンバ本体２０に溶接されてスペーサ溶接部４２が形成される（図４参照）。

閉鎖板３０は、車幅方向Ｘに延在する板状の部材であり、クロスメンバ本体２０の内面２１を閉じるようにクロスメンバ本体２０の上下方向Ｚの両面に挟まれて配置されて、クロスメンバ本体２０と接する縁部がクロスメンバ本体２０に対して溶接されて、閉鎖板溶接部３１が形成される。閉鎖板３０の、車幅方向Ｘの両端部よりも中央側には、閉鎖板３０をクロスメンバ本体２０に接合する際に閉鎖板３０を位置決めするためのロケート孔３３が形成されている。閉鎖板３０の車幅方向Ｘの略中央部には、円筒状のリンク連結部材５０が貫通する孔部３２が形成されており、リンク連結部材５０が溶接されて第１リンク連結部材溶接部５１が形成されている（図５参照）。また、リンク連結部材５０は、クロスメンバ本体２０に対しても第２リンク連結部材溶接部５２によって連結されている。リンク連結部材５０およびブラケット６０によって、ラテラルリンク（不図示）が連絡されるワットリンク（不図示）が連結される。

そして、閉鎖板３０の車幅方向Ｘの略中央部はクロスメンバ本体２０に形成される突起部２４に当接し、両端部は円筒状スペーサ４０の外周面に当接して、閉鎖板３０がクロスメンバ本体２０に対して位置決めされている。

ブラケット６０は、ワットリンクと連結可能な部材であり、クロスメンバ本体２０の前方向Ｆ側の面に溶接によって接合されている。

上述したクロスメンバ本体２０および閉鎖板３０は、いずれも薄い平板材（例えば、板厚ｔが１．４ｍｍ〜１．８ｍｍ）を成形することで形成される。

次に、実施形態に係るクロスメンバ１０を製造する工程を説明する。

クロスメンバ１０を製造する際には、図７に示す治具７０を使用する。治具７０は、クロスメンバ本体２０を載置する載置面７１が形成される平板状の載置板７２と、載置板７２の載置面７１から突出する２本のロケートピン７３と、載置板７２を回転可能とする回転軸７４とを備えている。

ロケートピン７３は、クロスメンバ本体２０のロケート孔２５および閉鎖板３０のロケート孔３３に挿入可能となっている。

回転軸７４は、固定的に設けられる軸受（不図示）に枢着しており、載置板７２に載置された部材の姿勢を自在に変更可能となっている。なお、任意の回転位置で載置板７２を固定できる固定手段（不図示）が設けられることが好ましい。

クロスメンバ１０を製造する際には、まず、平板材からクロスメンバ本体２０および閉鎖板３０を成形する。なお、クロスメンバ本体２０には、成形の過程でリンク連結部材５０および円筒状スペーサ４０を１〜２箇所程度で仮溶接する。

次に、図８に示すように、載置面７１が上方を向いている状態で載置板７２を固定し、内面２１の開放方向を上方にしてクロスメンバ本体２０を載置板７２に載置する。このとき、ロケートピン７３がクロスメンバ本体２０のロケート孔２５を挿通し、載置板７２に対してクロスメンバ本体２０が位置決めされる。この状態で、クロスメンバ本体２０に対して仮溶接されているリンク連結部材５０を本溶接して第２リンク連結部材溶接部５２（図５参照）を形成し、更にクロスメンバ本体２０に対して仮溶接されている円筒状スペーサ４０を本溶接してスペーサ溶接部４２（図４参照）を形成する。

次に、図９に示すように、ロケートピン７３を閉鎖板３０のロケート孔３３に挿通させつつ閉鎖板３０をクロスメンバ本体２０の開放された内面２１に嵌合させる。このとき、閉鎖板３０の車幅方向Ｘの略中央部がクロスメンバ本体２０に形成される突起部２４に当接し（図５参照）、更に閉鎖板３０の両端部は円筒状スペーサ４０の外周面に当接するため（図４参照）、閉鎖板３０がクロスメンバ本体２０に対して正確かつ容易に位置決めされる。

次に、図１０に示すように、クロスメンバ本体２０に対して閉鎖板３０を溶接して閉鎖板溶接部３１を形成し、更に閉鎖板３０に対してリンク連結部材５０を溶接して第１リンク連結部材溶接部５１を形成する。

この後、載置板７２を回転させて載置されているクロスメンバ本体２０等の部材の姿勢を望ましい姿勢に変更して、クロスメンバ本体２０にブラケット６０を溶接し、クロスメンバ１０の製造が完了する。

本実施形態によれば、断面が一方向に開放されて略“コ”字形状のクロスメンバ本体２０に閉鎖板３０を溶接することで中空形状に形成するため、軽量かつ十分な剛性を備えたクロスメンバ１０を容易かつ低コストで作製できる。更に、クロスメンバ１０の両端部に凹形状部２２が形成されており、かつ円筒状スペーサ４０が設けられているため、開口部１１の開口面積が減少し、クロスメンバ１０の内部への飛石の侵入を抑制できる。

また、クロスメンバ本体２０の内面２１に突起部２４が形成されているため、閉鎖板３０のクロスメンバ本体２０に対する位置決めが容易となって溶接工程を簡略化でき、クロスメンバ１０をより高速かつ低コストで作製できる。更に、クロスメンバ本体２０に固定された円筒状スペーサ４０の外周面に閉鎖板３０が当接するため、閉鎖板３０のクロスメンバ本体２０に対する位置決めが容易となり、クロスメンバ本体２０に対して閉鎖板３０を溶接する工程を簡略化でき、クロスメンバ１０をより高速かつ低コストで作製できる。

また、クロスメンバ本体２０の断面が一方向に開放された略“コ”字形状であるため、クロスメンバ本体２０を治具７０上で一定の姿勢に固定した状態のまま、クロスメンバ本体２０に対して円筒状スペーサ４０、リンク連結部材５０および閉鎖板３０を接合することができ、クロスメンバ１０をより高速かつ低コストで作製できる。

また、治具７０を回転させることで、載置している部材の姿勢を容易に変更でき、クロスメンバ本体２０にブラケット６０を接合することが容易となる。

また、クロスメンバ１０の両端に開口部１１が形成されるとともに凹形状部２２が形成されているため、クロスメンバ本体２０および閉鎖板３０により構成される中空部材の上下方向Ｚの剛性が低い。このため、図６に示すように、円筒状スペーサ４０に車体フレーム１００を連結した際に、クロスメンバ本体２０および閉鎖板３０により構成される中空部材の剛性が低減され、円筒状スペーサ４０を適正な軸力で車体フレーム１００に連結することができるため、連結部の締結効率が優れ、外力に対しても緩みにくい構造となる。

なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、本発明に係るクロスメンバは、サスペンション用のクロスメンバ以外にも適用できる。また、クロスメンバ本体２０は、車幅方向Ｘの全体にわたって略“コ”字形状となるように形成されているが、車幅方向Ｘの両端のみが略“コ”字形状であってもよい。また、クロスメンバ本体２０の断面形状は、内面２１が一方向に開放されていれば、略“コ”字形状でなくてもよい。

また、図１１に示すクロスメンバの変形例のように、閉鎖板３０’を円筒状スペーサ４０に対して溶接して第２スペーサ溶接部３４を形成してもよい。

また、図１２，図１３に示すクロスメンバの他の変形例のように、クロスメンバ本体２０’に形成される凹形状部２６を、円筒状スペーサ４０の外周面に当接するようにしてもよい。この際、凹形状部２６は、円筒状スペーサ４０の外周面に沿うように曲率を有して形成される。このようにすれば、クロスメンバ本体２０’に対して円筒状スペーサ４０を当接させるだけで容易に位置決めできるため、クロスメンバ本体２０’に対して円筒状スペーサ４０を溶接する工程を簡略化でき、クロスメンバをより高速かつ低コストで作製できる。

また、図１４に示すクロスメンバの更に他の変形例のように、クロスメンバ本体２０”の縁部に、板材が重なるように折り返して形成される折り返し部２７が、車幅方向Ｘに延在して形成されてもよい。このようにすれば、折り返し部２７によってクロスメンバの剛性を高めることができる。

本発明は、車両のサスペンションに設けられるサスペンションクロスメンバに好適に利用できる。

１０ クロスメンバ、
１１ 開口部、
２０、２０’、２０” クロスメンバ本体、
２１ 内面、
２２，２６ 凹形状部、
２４ 突起部、
２６ 凹形状部、
３０、３０’ 閉鎖板、
４０ 円筒状スペーサ、
４１ 貫通孔、
５０ リンク連結部材、
６０ ブラケット、
７０ 治具、
１００ 車体フレーム、
Ｆ 前方向、
Ｒ 後方向（開放方向）、
Ｘ 車幅方向、
Ｚ 上下方向。

Claims (3)

1. 車両の車幅方向に延在して当該車幅方向の端部に開口部が形成されるクロスメンバであって、
   車幅方向端部における当該車幅方向と直交する断面が一方向へ開放するように内面が形成されるクロスメンバ本体と、
   前記クロスメンバ本体の内面を閉じるように配置されて前記クロスメンバ本体に結合される閉鎖板と、
   前記クロスメンバ本体の車幅方向端部において前記クロスメンバ本体および閉鎖板により形成される内部空間に設けられ、車幅方向および前記クロスメンバ本体の開放方向と直交する方向に貫通孔を形成するように前記クロスメンバ本体に結合される円筒状スペーサと、を有し、
   前記クロスメンバ本体の車幅方向端部の当該クロスメンバ本体が開放する側と対向する側に、前記内面側へ窪んだ凹形状部が形成され、前記凹形状部は、前記円筒状スペーサの外周面に当接することを特徴とするクロスメンバ。
2. 前記閉鎖板は、前記円筒状スペーサの外周面に当接することを特徴とする請求項１に記載のクロスメンバ。
3. 前記クロスメンバ本体の内面に、前記閉鎖板と当接する突起部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のクロスメンバ。

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