JP6342154B2 - パワープラントのサポートクロスメンバ - Google Patents

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Description

本発明はパワープラントのサポートクロスメンバに関する。
例えばトラックやバス等の大型車両のシャシフレームは、車両の幅方向に間隔を存して互いに離間し、且つ車両の前後方向に延設した左右一対のサイドメンバを配置し、これらサイドメンバを複数のクロスメンバにより相互に連結したラダー型に形成されている。シャシフレームの前部のサイドメンバ間にエンジン等のパワープラントが搭載される。しかし、大型車両のエンジンは重量が大きいため、一対のサイドメンバのエンジンが搭載された箇所は、エンジンの荷重を受けて下方に拡開するように変形することがある。
特許文献1には、このサイドメンバの拡開変形を防止することを目的とし、U字平板形状のメンバを2枚重ね合わせてエンジンのサポートクロスメンバを形成し、このサポートクロスメンバを車両の幅方向の中央部を下方に向けて突出させる向きで一対のサイドメンバに連結させることにより、上記拡開変形を抑制するパワープラントの支持構造が開示されている。
特開2008−149888号公報
上記従来のサポートクロスメンバは、1枚の鋼板からプレス成型によりU字形状のメンバを打ち抜いて製作するため、1枚の鋼板に対するメンバの歩留まりが悪い。換言すると、1つの原材料から製品として使用できない材料が多く発生することから、サポートクロスメンバの製造コスト低減については依然として課題が残されていた。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歩留まりを向上することにより、製造コストを大幅に低減することができるパワープラントのサポートクロスメンバを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のパワープラントのサポートクロスメンバは、車両の幅方向に間隔を存して互いに離間し且つ車両の長手方向に延設した一対のサイドメンバ間にてパワープラントを支持するべく、これらサイドメンバ間に亘って配置され、各サイドメンバを互いに連結するサポートクロスメンバであって、幅方向に並び、且つ互いに連結された複数のメンバエレメントを含むエレメント連結体を具備し、エレメント連結体は、メンバエレメントを2つ有するとともに、これらメンバエレメントを互いに連結し且つ車両の幅中央に位置すべきジョイントを有し、各メンバエレメントは、同一形状の本体と、該本体の端部に一対に連なり、ジョイントの一部を形成する連結部とを有し、一方のメンバエレメントは全体が平板形状をなし、他方のメンバエレメントは、その本体及び連結部がそれぞれ平板形状をなし、これら本体及び連結部を接続する段差部を更に有し、エレメント連結体は、各メンバエレメントの連結部同士を重ね合わせてジョイントを形成したとき、各メンバエレメントのそれぞれの本体を一直線上に位置付ける。
また、別の本発明のパワープラントのサポートクロスメンバは、車両の幅方向に間隔を存して互いに離間し且つ車両の長手方向に延設した一対のサイドメンバ間にてパワープラントを支持するべく、これらサイドメンバ間に亘って配置され、各サイドメンバを互いに連結するためのサポートクロスメンバであって、幅方向に並び、且つ互いに連結された複数のメンバエレメントを含むエレメント連結体を具備し、エレメント連結体は、メンバエレメントを2つ有するとともに、これらメンバエレメントを互いに連結し且つ車両の幅中央に位置すべきジョイントを有し、各メンバエレメントは、同一形状の本体と、該本体の端部に一対に連なり、ジョイントの一部を形成する連結部とを有し、各メンバエレメントは全体が平板形状をなし、エレメント連結体は、各メンバエレメントの連結部同士を連結し且つジョイントの一部を形成するプレートを含む。
好ましくは、エレメント連結体を複数有する複合構造を含む。
好ましくは、エレメント連結体は、各メンバエレメントの連結部同士を連結し且つジョイントの一部を形成するボルト及びナットを含む。
本発明のパワープラントのサポートクロスメンバによれば、サポートクロスメンバの歩留まりを向上することにより、その製造コストを大幅に低減することができる。
本発明の一実施形態に係るサポートクロスメンバが設置されたシャシフレームの一部を示す斜視図である。 図1のサポートクロスメンバ及びマウントブラケットを示す斜視図である。 図2のサポートクロスメンバの分解斜視図である。 図2のサポートクロスメンバをA方向から見た正面図である。 図2のサポートクロスメンバをB方向から見た上面図である。 従来の前側及び後側メンバをプレス成型するときの鋼板の歩留まりを示す図である。 図5の第1及び第2メンバエレメントをプレス成型するときの鋼板の歩留まりを示す図である。 本発明の別の実施形態に係るサポートクロスメンバの上面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るサポートクロスメンバの上面図である。
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図1に示すように、トラックやバス等の大型車両はシャシフレーム1を備えている。シャシフレーム1は、車両の幅方向Xに間隔を存して互いに離間し、且つ車両の前後方向(長手方向)Yに延設した左右一対のサイドメンバ2を配置し、これらサイドメンバ2を複数のクロスメンバ4により相互に連結したラダー型に形成されている。
シャシフレーム1の前部のサイドメンバ2間には、図示しないエンジン(パワープラント)、トランスミッションの他、車輪を支持するサスペンション装置等の機能部品が搭載されており、シャシフレーム1上には図示しないキャビンや荷台等が架装される。
以下、エンジンの支持構造について説明する。エンジンはシャシフレーム1の左右のサイドメンバ2に前部2点、後部2点の計4点で支持されている。エンジンの前部左右は防振ゴム等を備えたエンジンマウント6を介して左右のサイドメンバ2にそれぞれ取り付けられ、これよりエンジンの前部がエンジンマウント6を介して左右のサイドメンバ2間で弾性支持される。
一方、エンジンの後部の支持構造は、左右のサイドメンバ2にそれぞれ固定されたマウントブラケット8と、両マウントブラケット8を相互に連結するためのサポートクロスメンバ10とから構成されている。左右のマウントブラケット8は、エンジンの後部に対応する位置に配設され、左右のサイドメンバ2の内側面にそれぞれ取り付けられている。
図2に示すように、各マウントブラケット8は、それぞれ本体ブラケット12及び浮動ブロック14を備え、浮動ブロック14は本体ブラケット12に防振ゴム16を介して弾性支持されている。エンジンの後部は浮動ブロック14に取り付けられ、これよりエンジンの後部がマウントブラケット8を介して左右のサイドメンバ2間で弾性支持される。エンジンの運転時には、前側のエンジンマウント6及び後側のマウントブラケット8によりエンジンから発生する振動が吸収される。
本体ブラケット12にはサポートクロスメンバ10の取付部18が一体成形されている。取付部18は、本体ブラケット12の下部から下方に向けて垂下され、前後方向Yに所定の厚みを有する板状をなしている。
一方、サポートクロスメンバ10は左右一対のサイドメンバ2間に亘って配置され、各サイドメンバ2を互いに連結している。
詳しくは、サポートクロスメンバ10は、前側メンバ(エレメント連結体)20と後側メンバ(エレメント連結体)22との複合構造で形成されている。これらメンバ20、22は、前後方向Yで見て、左右のサイドメンバ2間に配置されるエンジンとの干渉を回避すべく幅方向Xの車両の幅中央を下方に向けてU字形状に突出した平面視同一形状をなしている。また、各メンバ20、22の幅方向Xにおける両端部は左右のマウントブラケット8の取付部18を前後方向Yに挟み込むようにして配設されている。
図3に示すように、前側及び後側メンバ20、22の幅方向Xにおける各両端部には、それぞれ3つのボルト孔24が穿孔されている。各メンバ20、22の各両端部に挟み込まれる各マウントブラケット8の取付部18にも、ボルト孔24と対応する位置に図示しないボルト孔が穿孔されている。そして、各メンバ20、22のボルト孔24及び対応する各取付部18のボルト孔にボルト26(図2参照)を一貫挿通し、図示しないナットで締結することにより、左右一対のサイドメンバ2がサポートクロスメンバ10により相互に連結される。
ここで、前側メンバ20は、図2のA方向から見て、前側メンバ20の左側をなす第1メンバエレメント(メンバエレメント)28と、前側メンバの20の右側をなす第2メンバエレメント(メンバエレメント)30とから構成されている。第1及び第2メンバエレメント28、30は、幅方向Xに並んで配設され、且つ車両の幅中央にて互いに2組のボルト32及びナット34で連結され、これより前述したU字形状の前側メンバ20が形成されている。
詳しくは、第1メンバエレメント28は、本体28a、連結部28b、及び取付部28cを有して形成されている。本体28aは、図2のA方向から見て、前側メンバ20のU字形状の左半分を形作るべく全体が円弧状の平板形状をなしている。連結部28bは本体28aの内端部(端部)から一体に連なり、幅方向Xで見て車両の幅中央に位置付けられている。また、取付部28cは幅方向Xで見て本体28aの外端部に位置付けられて前記した各ボルト孔24が穿孔されている。
第1メンバエレメント28の連結部28b及び取付部28cは、本体28aにて面一に連なって形成され、連結部28bには幅方向Xに並ぶ2つのボルト孔36が穿孔されている。
一方、第2メンバエレメント30は、本体30a、連結部30b、及び取付部30cを有して形成されている。本体30aは、図2のA方向から見て、前側メンバ20のU字形状の右半分を形作るべく全体が円弧状の平板形状をなしている。連結部30bは本体30aの内端部(端部)から一体に連なり、幅方向Xで見て車両の幅中央に位置付けられている。また、取付部30cは幅方向Xで見て本体30aの外端部に位置付けられて各ボルト孔24が穿孔されている。
第2メンバエレメント30の取付部30cは本体30aにて面一に連なって形成されているものの、連結部30bは本体30aから前方に向けて傾斜した段差部30dを存して本体30aと平行に一体に連なって形成される。また、連結部30bには幅方向Xに並ぶ2つのボルト孔38が穿孔されている。
第1メンバエレメント28の連結部28bと、第2メンバエレメント30の連結部30bとは連結部30bが前側になる位置で重ね合わせられる。
そして、第1メンバエレメント28のボルト孔36及び対応する第2メンバエレメント30のボルト孔38に、ボルト32を第1メンバエレメント28の後側から一貫挿通する。そして、第2メンバエレメント30の前側からボルト32をナット34で締結することで、前後一対の第1及び第2メンバエレメント28、30が連結部28b、30bにおいて相互に連結される。こうして、連結部28b、30b、ボルト32、ナット34により第1及び第2メンバエレメント28、30を互いに連結し且つ車両の幅中央に位置する前側メンバ20のジョイント(接続部)20aが形成される。
図4に示すように、図2のA方向から見た場合、第1及び第2メンバエレメント28、30のそれぞれの本体28a、30aは同一形状である。また、第1メンバエレメント28は全体が平板形状をなしている。一方、第2メンバエレメント30は、その本体30a及び連結部30bがこれらの部位を接続する段差部30dを除いて平板形状をなしている。また、各本体28a、30aのそれぞれの端部には、一対に連なる連結部28b、30bによってジョイント20aの一部が形成されている。このように、前側メンバ20は全体として平面視略左右対称のU字形状をなしている。
図5に示すように、第1及び第2メンバエレメント28、30をマウントブラケット8の取付部18に装着した状態で図2のB方向から見た場合、第1及び第2メンバエレメント28、30は、前後方向Yにおける厚みが全域に亘って略同一に形成されている。また、本体28a、30aの断面形状は、取付部28c、30cを除いて、上下方向を長辺とし前後方向Yを短辺とする略同一の矩形状に形成されている。
また、前側メンバ20と後側メンバ22とは、少なくとも取付部28c、30cにおいては、取付部18の板厚と略同一の間隙40を存して離間している。
前側メンバ20において、連結部28b、30bを連結する各ボルト32の頭部は間隙40側に位置付けられているが、後側メンバ22には非接触である。
また、前側メンバ20は、第1及び第2メンバエレメント28、30の連結部28b、30b同士を重ね合わせてジョイント20aを形成したとき、第1及び第2メンバエレメント28、30のそれぞれの本体28a、30aが一直線上に位置付けられる。換言すると、少なくとも、第1メンバエレメント28の本体28aの間隙40側の内面28dと、第2メンバエレメント30の本体30aの間隙40側の内面30eとは面一となっており、これは、段差部30dの幅及び傾斜角度を予め設定することにより実現可能である。
一方、図3〜図5に示すように、後側メンバ22は、前側メンバ20を構成する部材と同じ部材、すなわち第1及び第2メンバエレメント28、30から構成されている。したがって、以下にサポートクロスメンバ10を形成したときの後側メンバ22の第1及び第2メンバエレメント28、30の位置関係、及び後側メンバ22と前側メンバ20との位置関係を中心に説明する。なお、以降は前側メンバ20と同じ構成については同符号を付して説明を省略することがある。
後側メンバ22では、第1メンバエレメント28が右側に配置され、第2メンバエレメント30が左側に配置されており、第1及び第2メンバエレメント28、30が前側メンバ20とは反転した配置となっている。すなわち、前側メンバ20を前後方向Yに表裏反転した連結体が後側メンバ22として使用されている。
後側メンバ22において連結部28b、30bを連結する各ボルト32の頭部は、前側メンバ20と同様に間隙40側に位置付けられているが、前側メンバ20には非接触である。
また、後側メンバ22側の各ボルト32の頭部は、前側メンバ20の各ボルト32の頭部と干渉しないように微小隙間42を存して交互に離間して位置付けられている。前側及び後側メンバ20、22を各ボルト32の頭部が交互になる位置に重ね合わせると、左右のマウントブラケット8の取付部18に前側及び後側メンバ20、22を取り付ける際の幅方向Xの位置決めを容易に行うことができる。
以下に図6及び図7を参照して、前側及び後側メンバ20、22を構成する第1及び第2メンバエレメント28、30の製作方法を従来の前側及び後側メンバの製作方法と比較して説明する。
図6に示すように、従来は材料である1枚の鋼板44をプレス成型によりU字形状に打ち抜き、全く同形状となる前側及び後側メンバ46、48を1つずつ製作する。そして、1組の前側及び後側メンバ46、48を重ね合わせることで製品である1つのサポートクロスメンバを形成していた。
この場合には、鋼板44は幅方向Xにおける前側及び後側メンバ46、48の幅よりも大きな横幅が必要であり、1枚の鋼板44から1つのサポートクロスメンバしか製作できない。また、鋼板44には、前側及び後側メンバ46、48のU字形内方に広面積の廃材領域50が発生する。
一方、図7に示すように本実施形態の場合には、先ず材料である1枚の鋼板52に6つの第1メンバエレメント28をプレス成型により打ち抜いて製作する。
製作された6つの第1メンバエレメント28のうち、3つの第1メンバエレメント28はそのまま第1メンバエレメント28として使用する。残りの3つの第1メンバエレメント28には、適正位置に別途プレス加工を施すことにより段差部30dを形成し、3つの第2メンバエレメント30を形成する。そして、3組の第1及び第2メンバエレメント28、30を連結して3組の前側及び後側メンバ20、22を形成し、これら前側及び後側メンバ20、22を重ね合わせることで、製品である3つのサポートクロスメンバ10が形成される。
この場合には、鋼板52は第1メンバエレメント28の幅方向Xにおける横幅を確保した大きさで良いため、鋼板44よりも面積の小さな鋼板52を用いることができる。しかも、小さな鋼板52から3つのサポートクロスメンバ10を製作することができる。また、前述したように、第1メンバエレメント28は前側メンバ20のU字形状の半分を形作るべく円弧状に形成されることから、従来の場合と比較して、第1メンバエレメント28の円弧形内方に発生する廃材領域54は面積が小さい。
以上のように本実施形態では、第1及び第2メンバエレメント28、30を連結して前側及び後側メンバ20、22、ひいてはサポートクロスメンバ10を形成する。これにより、従来に比して、より面積の小さな鋼板52から、多くのサポートクロスメンバ10を無駄なく製作することができる。したがって、鋼板52に対するサポートクロスメンバ10の歩留まりが向上し、ひいてはサポートクロスメンバ10の製造コストを大幅に低減することができる。
また、車両の旋回運転時などには、左右のサイドメンバ2に発生する捻り変形や曲げ変形を第1及び第2メンバエレメント28、30のそれぞれの本体部28a、30a、及び取付部28c、30cが直接的に受ける。このため、本体部28a、30a、及び取付部28c、30cには特に大きな応力が作用し易い。一方、前側及び後側メンバ20、22の幅方向Xの中央部は比較的小さな応力しか作用しない。
ゆえに、第1及び第2メンバエレメント28、30のそれぞれの連結部28b、30bを車両の幅中央に設けることにより、前側及び後側メンバ20、22、ひいてはサポートクロスメンバ10の剛性を相対的に高めることができる。したがって、第1及び第2メンバエレメント28、30の板厚を従来に比して薄くすることが可能であり、サポートクロスメンバ10の軽量化、及び製造コストのさらなる低減が可能である。
また、図7を用いて説明したように、第1及び第2メンバエレメント28、30の本体28a、30aは同形状に形成され、双方とも鋼板52から同形状の材料をプレス成型して製作することができる。したがって、少なくとも製品に至る中間部品の共通化を図ることができるため、サポートクロスメンバ10の製造コストをさらに低減することができる。
また、前側及び後側メンバ20、20においてジョイント20aを形成したとき、第1及び第2メンバエレメント28、30のそれぞれの本体28a、30aが一直線上に位置付けられる。これにより、段差部30dの形成に要するプレス加工を1回行うだけの簡単な加工で、前側及び後側メンバ20、22間に一定幅の間隙40を有するサポートクロスメンバ10を容易に製作することができ、サポートクロスメンバ10の製造コスト低減に貢献する。
以上で本発明の一実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば図8に示すように、第1及び第2メンバエレメント28、30を幅方向Xの同じ側に配置して連結することにより、図5の場合とは異なる形態の前側及び後側メンバ56、58、ひいてはサポートクロスメンバ60を形成しても良い。この場合であっても、図5の場合と同様に、サポートクロスメンバ60の歩留まりが向上し、サポートクロスメンバ60の軽量化、及び製品に至る中間部品の共通化を図ることができ、ひいてはサポートクロスメンバ60の製造コストを低減することができる。
また、図9に示すように、2つの第1メンバエレメント28をこれらの間隙40とは反対側の外面28eにおいて4組のボルト32及びナット34を用いてプレート62で連結しても良い。この場合には、図5及び図8の場合とは異なる形態のジョイント62a、前側及び後側メンバ64、66、ひいてはサポートクロスメンバ68が形成される。
この場合には、左右のマウントブラケット8の取付部18と同幅の間隙40の幅を容易に確保しながら、幅方向Xで見て段差部30dの無い一連の平板形状をなす第1メンバエレメント28を左右に配置して連結するだけで前側及び後側メンバ64、66を形成することができる。したがって、製品に至る中間部品の共通化をさらに促進することができ、また、第1メンバエレメント28に段差部30dをプレス加工して第2メンバエレメント30を形成するための工程が削減されるため、サポートクロスメンバ68のさらなる製造コスト低減に貢献する。
また、図9の形態において、2つのプレート62のうちの少なくとも何れか一方を間隙40側に配置し、2つの第1メンバエレメント28を間隙40側の内面28dにおいてプレート62で連結しても良い。この場合であっても図9の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
また、図示は省略するが、段差部30dを有する第2メンバエレメント30のみで前側及び後側メンバを構成しても良く、この場合であっても、段差部30dを形成する前の中間部品の共通化が少なくとも可能である。
また、上記各実施形態では、2つのメンバエレメントから前側及び後側メンバという2つのエレメント連結体を形成し、さらに2つのエレメント連結体からサポートクロスメンバを形成している。しかし、これに限らず、3つ以上のメンバエレメントからエレメント連結体を形成しても良い。また、1つのエレメント連結体からサポートクロスメンバを形成しても良いし、3つ以上のエレメント連結体からサポートクロスメンバを形成しても良い。ただし、サポートクロスメンバを多部材の複合構造にすればするほど、材料として用いる鋼板は小さくて済み、併せて鋼板の廃材領域は小さくなるため、上記した本発明の歩留まり向上効果が顕著となって好適である。
また、上記各実施形態では、前側及び後側メンバはこれを構成する各メンバエレメントをボルト32及びナット34により連結して形成されるが、各メンバエレメントを溶接などの他の手段で接合したジョイントを形成しても良い。ただし、各メンバエレメントの連結にボルト締結構造を採用することにより、少なくとも溶接接合の場合に比してサポートクロスメンバの製造コスト低減が可能である。
また、上記実施形態では、エンジンの後部を支持する支持構造として本発明を具体化したが、エンジンの前部も同様の支持構造で支持しても良い。また、左右のサイドメンバ2間に搭載されるパワープラントの支持構造であれば、エンジンに限ることはなく、例えばトランスミッションの支持構造に適用してもよい。
2 サイドメンバ
10 サポートクロスメンバ
20 前側メンバ(エレメント連結体)
20a ジョイント
22 後側メンバ(エレメント連結体)
28 第1メンバエレメント(メンバエレメント)
28a 本体
28b 連結部
30 第2メンバエレメント(メンバエレメント)
30a 本体
30b 連結部
30d 段差部
32 ボルト
34 ナット
56 前側メンバ(エレメント連結体)
58 後側メンバ(エレメント連結体)
60 サポートクロスメンバ
62 プレート
62a ジョイント
64 前側メンバ(エレメント連結体)
66 後側メンバ(エレメント連結体)
68 サポートクロスメンバ

Claims (4)

  1. 車両の幅方向に間隔を存して互いに離間し且つ車両の長手方向に延設した一対のサイドメンバ間にてパワープラントを支持するべく、これらサイドメンバ間に亘って配置され、前記各サイドメンバを互いに連結するためのサポートクロスメンバであって、
    前記幅方向に並び、且つ互いに連結された複数のメンバエレメントを含むエレメント連結体を具備し、
    前記エレメント連結体は、前記メンバエレメントを2つ有するとともに、これらメンバエレメントを互いに連結し且つ前記車両の幅中央に位置すべきジョイントを有し、
    前記各メンバエレメントは、同一形状の本体と、該本体の端部に一対に連なり、前記ジョイントの一部を形成する連結部とを有し、
    前記一方のメンバエレメントは全体が平板形状をなし、
    前記他方のメンバエレメントは、その本体及び連結部がそれぞれ平板形状をなし、これら本体及び連結部を接続する段差部を更に有し、
    前記エレメント連結体は、前記各メンバエレメントの前記連結部同士を重ね合わせて前記ジョイントを形成したとき、前記各メンバエレメントのそれぞれの前記本体を一直線上に位置付ける、パワープラントのサポートクロスメンバ。
  2. 車両の幅方向に間隔を存して互いに離間し且つ車両の長手方向に延設した一対のサイドメンバ間にてパワープラントを支持するべく、これらサイドメンバ間に亘って配置され、前記各サイドメンバを互いに連結するためのサポートクロスメンバであって、
    前記幅方向に並び、且つ互いに連結された複数のメンバエレメントを含むエレメント連結体を具備し、
    前記エレメント連結体は、前記メンバエレメントを2つ有するとともに、これらメンバエレメントを互いに連結し且つ前記車両の幅中央に位置すべきジョイントを有し、
    前記各メンバエレメントは、同一形状の本体と、該本体の端部に一対に連なり、前記ジョイントの一部を形成する連結部とを有し、
    前記各メンバエレメントは全体が平板形状をなし、
    前記エレメント連結体は、前記各メンバエレメントの前記連結部同士を連結し且つ前記ジョイントの一部を形成するプレートを含む、パワープラントのサポートクロスメンバ。
  3. 前記エレメント連結体を複数有する複合構造を含む、請求項1又は2に記載のパワープラントのサポートクロスメンバ。
  4. 前記エレメント連結体は、前記各メンバエレメントの前記連結部同士を連結し且つ前記ジョイントの一部を形成するボルト及びナットを含む、請求項1又は2に記載のパワープラントのサポートクロスメンバ。
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