JP6603578B2 - サスペンションメンバの補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に組み込まれるサスペンションメンバにおける補強構造に関する。

一般に、自動車のサスペンションメンバは、上・下のプレス成型された板部材を中空状をなすように結合するとともに、エンジンユニット等の配置スペースを確保するために前辺部を車両後方に凹むように湾曲させた形状になっている。また、サスペンションメンバにおいては、車両前後方向に延びるようにこのサスペンションメンバの下側に設けられるエキゾーストパイプ（機能部材）との干渉を避けるために、例えば底面の一部に凹部が形成される場合がある（例えば特許文献１を参照）。

このようなサスペンションメンバでは、操舵時のロアアームからの荷重により、車両前後方向視で、上下の板部材が近接するように変形するおそれがある。特に、特許文献１に開示されているように、サスペンションメンバに、エキゾーストパイプを回避するための凹部が形成されている場合は、当該凹部を起点にして変形が大きくなるおそれがある。このような変形を抑制するために、特許文献１では、サスペンションメンバの内部に補強部材が設けられている。同文献の図２、図３、図５等に示されるように、補強部材（同文献における第１補強部材１３）は、サスペンションメンバの凹部に対応する位置に設けられている。この補強部材（第１補強部材１３）は、一対の縦壁部（１３ａ）、横壁部（１３ｂ）および一対のフランジ部（１３ｃ）を有して横断面略ハット形状をなしており、車両前後方向における中央付近に設けられている。このような補強部材を設けたサスペンションメンバの補強構造によれば、サスペンションメンバ（特に凹部付近）の変形が抑制される。

しかしながら、上記従来技術においては、補強部材が横断面ハット形状であるため、補強部材自体の重量が比較的に大きい。また、サスペンションメンバの凹部付近の変形抑制効果の点において、改善の余地があった。

特開２０１４−１１７９８６号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、軽量化を図りつつ操舵時の荷重等に対する剛性を高めるのに適した、サスペンションメンバの補強構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明によって提供されるサスペンションメンバの補強構造は、上側板部材および下側板部材が中空状をなすように結合され、上記下側板部材の一部に機能部材を避ける凹部が車両前後方向に延びるように形成されたサスペンションメンバにおける補強構造であって、上記凹部の上方位置において上記上側板部材における車両前方側にある前方壁に形成され、車両前方または車両後方に変位する第１結合部を有する屈曲補強部と、車両前後方向に延びるとともに上記上側板部材の頂部壁および上記下側板部材の底部壁の各々に結合されており、車両前方側において上記第１結合部に結合された第２結合部を有する補強部材と、を備えることを特徴としている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るサスペンションメンバの補強構造の一例を示し、車両上方から見た平面図である。 図１のサスペンションメンバ補強構造を車両後方から見た背面図である。 屈曲補強部周辺を車両前方の斜め上から見た斜視図である。 上側板部材の頂部壁を除いた状態を示す部分拡大平面図である。 図３の背面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う部分拡大断面図である。 屈曲補強部の他の例を示し、屈曲補強部周辺を車両前方の斜め上から見た斜視図である。 屈曲補強部の他の例を示し、屈曲補強部周辺を車両前方の斜め上から見た斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係るサスペンションメンバの補強構造の一例を示している。当該サスペンションメンバ補強構造Ａ１は、サスペンションメンバ１に設けられた屈曲補強部２および補強部材３を備えて構成されている。なお、サスペンションメンバ１は、自動車に組み込まれるものであり、車両の進行方向（図１にて矢印Ｄ１で表す）に見た状態で前後および左右を規定するものとする。

サスペンションメンバ１は、アッパーパネル１１（上側板部材）およびロアパネル１２（下側板部材）を備える。アッパーパネル１１およびロアパネル１２は、鋼板等の板部材を大略ハット状にプレス成型したものであり、その周縁に一体形成されたフランジ部１１３，１２３をスポット溶接等により結合することで中空状の最中構造とされている。より詳細には、アッパーパネル１１は、サスペンションメンバ１の上部を塞ぐ頂部壁１１１と、当該頂部壁１１１の周縁から筒状に延びる外周壁１１２と、外周壁１１２の周縁から水平外方に延びるフランジ部１１３とを有する。ロアパネル１２は、サスペンションメンバ１の下部を塞ぐ底部壁１２１と、当該底部壁１２１の周縁から筒状部に延びる外周壁１２２と、外周壁１２２周縁から水平外方に延びるフランジ部１２３とを有する。

サスペンションメンバ１の車幅方向における左右両端部には、車体取付け部１３，１３が設けられている。この車体取付け部１３は、上記アッパーパネル１１の上面より上方に突出する脚形状の前取付け部１３１と、平坦形状の後取付け部１３２とを含んで構成されている。これら左右の前取付け部１３１，１３１および後取付け部１３２，１３２は、例えば図示しないボディ（サイドメンバ）にボルト締結によって取り付けられている。

また、サスペンションメンバ１の車幅方向における左右両端部には、図示しないロアアームが上下揺動可能に連結されている。このロアアームには、図示しないナックルアームを介して左右の操向輪が支持され、当該ナックルアームと車体との間には懸架ばねおよびダンパーが介在されている。

サスペンションメンバ１の前方には、図示しないエンジンユニットが配置される。サスペンションメンバ１は、当該エンジンユニットの配置スペースを確保するため、前方部の車幅方向中央が後方に凹むように湾曲している。

サスペンションメンバ１（ロアパネル１２）の車幅方向における右寄りの下面には、エキゾーストパイプ５（本発明でいう機能部材の一例）との干渉を避けるための凹部１２４が形成されている。凹部１２４は、車両前後方向に延びるトンネル形状とされている。より詳細には、凹部１２４は、ロアパネル１２の車幅方向右側の一部を、上方凸形状をなすように屈曲させて形成されたものである。そのため、ロアパネル１２の底部壁１２１とアッパーパネル１１の頂部壁１１１との間隔は、他の部分より狭くなっている。

アッパーパネル１１の頂部壁１１１には、図示しないステアリングギアケースが取り付けられている。当該ステアリングギアケースは、図２に示した３箇所のギアケース取付け部１１４，１１５，１１６において、ボルト締結によって取り付けられる。上記ステアリングギアケースは、ステアリング装置を構成するピニオンギアや操向軸（いずれも図示せず）を収容しており、当該操向軸の両端部にはタイロッドやナックルアームを介して操向輪が連結されている。また、ステアリング装置において、上記ピニオンギアにはステアリングシャフトを介してステアリングホイールが接続されており、当該ステアリングホイールを回動させることで上記操向輪（即ち、車両）を所望方向に向けることが可能となっている。

屈曲補強部２および補強部材３は、サスペンションメンバ１を補強するものであり、ロアパネル１２の凹部１２４の上方位置に設けられている。

図３、図４、図６に示すように、屈曲補強部２は、アッパーパネル１１の外周壁１１２のうち車両前方側にある前方壁１１２ａに設けられている。屈曲補強部２は、例えばアッパーパネル１１の前方壁１１２ａの一部を屈曲させて形成されたものであり、左右一対の起立片２１，２１と、突出片２２とを有する。

本実施形態において、突出片２２は、屈曲補強部２周辺の前方壁１１２ａの他の部分よりも車両前方に変位している。突出片２２は、本発明でいう第１結合部の一例に相当する。一対の起立片２１，２１は、屈曲補強部２周辺の前方壁１１２ａの他の部分から車両前方に向けて屈曲している。一対の起立片２１，２１は、突出片２２と当該前方壁１１２ａの他の部分との両方につながっている。

図５に示すように、本実施形態においては、一対の起立片２１，２１は、上方に向かうにつれて互いに近づいており、背面視（車両後方から前方を見る）においてハの字状となっている。また、本実施形態においては、図６に示すように、突出片２２は、前方壁１１２ａに平行ではなく、上方に向かうにつれて前方壁１１２ａに近づくように前方壁１１２ａに対して傾斜している。このような構成により、起立片２１は、三角形状とされている。

図５に示すように、補強部材３は、例えば鋼板等からなる板部材が屈曲した形状とされており、背面視において大略Ｚ字形状である。補強部材３は、起立板３１、下部板３２、上部板３３および前方板３４を有する。

起立板３１は、上下方向においてロアパネル１２の底部壁１２１からアッパーパネル１１の頂部壁１１１まで至る。また、起立板３１は、車両前後方向に延びており、図１、図４から理解されるように、後端部がサスペンションメンバ１の後方寄りに位置し、かつ前端部が屈曲補強部２まで至る。

下部板３２は、底部壁１２１の内面と面的に接触しており、底部壁１２１に対して例えばプラグ溶接等の適宜手段により結合されている。図４において図中斜線を付した部位３２１が溶接箇所である。

上部板３３は、頂部壁１１１の内面と面的に接触しており、頂部壁１１１に対して例えばスポット溶接等の適宜手段により結合されている。図４において図中斜線を付した部位３３１が溶接箇所である。また、図４、図５から理解されるように、上部板３３の一部は、平面視において頂部壁１１１のギアケース取付け部１１６と重なっており、締付ボルト６１によってステアリングギアケースの取付け部分６とともに頂部壁１１１に結合されている。

前方板３４は、起立板３１の前方端部から屈曲するとともに、屈曲補強部２の突出片２２と重なり合っている。前方板３４は、突出片２２に対して例えばスポット溶接等の適宜手段により結合されている。図４、図５において図中斜線を付した部位３４１が溶接箇所である。前方板３４は、本発明でいう第２結合部の一例に相当する。

本実施形態のサスペンションメンバ補強構造Ａ１においては、図１、図２に示すように、第２補強部材４を備えている。第２補強部材４は、サスペンションメンバ１の車幅方向における左寄りに設けられている。第２補強部材４は、背面視において大略Ｚ字形状である。第２補強部材４は、上下方向においてロアパネル１２の底部壁１２１からアッパーパネル１１の頂部壁１１１まで至る。また、第２補強部材４は、車両前後方向に延びており、後端部がサスペンションメンバ１の後方寄りに位置し、かつ前端部が前方壁１１２ａまで至る。

次に、上記したサスペンションメンバ補強構造Ａ１の作用について説明する。

本実施形態のサスペンションメンバ補強構造Ａ１は、サスペンションメンバ１における凹部１２４の上方位置の内部空間に設けられた屈曲補強部２および補強部材３を備える。屈曲補強部２は、アッパーパネル１１の前方壁１１２ａに形成されており、車両前方に変位する突出片２２を有する。補強部材３は、車両前後方向に延びる起立板３１と、アッパーパネル１１の頂部壁１１１およびロアパネル１２の底部壁１２１の各々に結合される上部板３３および下部板３２と、上記突出片２２に結合された前方板３４と、を有する。このような構成によれば、サスペンションメンバ１が例えば操舵時においてサスペンションメンバ１がロアアームからの荷重（例えば図１に表された矢印Ｆ１）を受けても、凹部１２４に対応する箇所に設けられた屈曲補強部２および補強部材３によってサスペンションメンバ１の剛性が高められる。したがって、本実施形態によれば、サスペンションメンバ１の変形を抑制することができ、操縦安定性を高めることができる。

本実施形態においては、補強部材３が車両前後方向において比較的長く延びて前方壁１１２ａ近傍まで延びており、前方壁１１２ａに形成された屈曲補強部２に結合されている。このような構成によれば、凹部１２４に対応する箇所に設けられた屈曲補強部２および補強部材３の協働によってサスペンションメンバ１への荷重による応力が分散し、サスペンションメンバ１の変形抑制効果が高められる。また、屈曲補強部２および補強部材３によってサスペンションメンバ１への荷重による応力が分散することで、これら屈曲補強部２および補強部材３の溶接部への応力も分散され、溶接部の強度を適切に確保することができる。

屈曲補強部２および補強部材３を互いに別部材で構成することで、車両前後方向に延びて形成された凹部１２４に対応する比較的広い範囲を補強することができる。即ち、別部材からなる屈曲補強部２および補強部材３を具備することにより、車両前後方向に沿った縦断面形状が変化する、頂部壁１１１や底部壁１２１と前方壁１１２ａとの間を、適切に補強することができる。

また、サスペンションメンバ１の前方部の車幅方向中央が後方に凹むように湾曲しているが、屈曲補強部２および補強部材３によって、車両前後方向に延びて前方壁１１２ａに至る広い範囲が補強される。このような構成によれば、サスペンションメンバ１の前方の湾曲部分へ応力が集中するのを回避することができる。

屈曲補強部２は、一対の起立片２１，２１および突出片２２を有するブロック状とされているので、剛性が適切に高められる。これにより、前方壁１１２ａ（アッパーパネル１１）の板厚を相対的に小さすることが可能であり、サスペンションメンバ１の軽量化を図ることができる。補強部材３は、車両前後方向において前方壁１１２ａ近傍に至るまで比較的長く延びるとともに、背面視で大略Ｚ字形状とされている。この補強部材３によれば、凹部１２４によって狭くなった部分において頂部壁１１１および底部壁１２１の間を上下に突っ張ることで剛性が適切に高められる。一方、大略Ｚ字形状とされることで無駄な重量を削減することができ、補強部材３の軽量化および低コスト化を図ることができる。

図５に示すように、屈曲補強部２は、背面視においてハの字状とされている。このような構成によれば、ロアアームから受ける荷重（例えば同図中左方向を向く矢印）を、ハの字を構成する起立片２１に沿わせて（例えば同図中左斜め上方を向く２つの矢印）、適切に分散させることができる。かかる構成は、サスペンションメンバ１の剛性を高めるうえで好ましい。

本実施形態においては、補強部材３（上部板３３）がステアリングギアケースとも結合されているため、ステアリングギアケースの取付け剛性をも高めることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。

上記実施形態においては、屈曲補強部２の突出片２２（第１結合部）が車両前方に変位する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば図７に示すように、突出片２２が車両後方に変位する構成としてもよい。また、一対の起立片２１，２１の形状は三角形状に限定されず、例えば図８に示すように、矩形状の起立片２１，２１を有する構成としてもよい。即ち、前方壁１１２ａが屈曲させられることで剛性が高められ、かつ補強部材３の前方板３４（第２結合部）に結合される突出片２２（第１結合部）を有する構成であれば、屈曲補強部２は種々な形状を採用することができる。

Ａ１ サスペンションメンバ補強構造
１ サスペンションメンバ
１１ アッパーパネル（上側板部材）
１１１ 頂部壁
１１２ 外周壁
１１２ａ 前方壁
１１３ フランジ部
１１４，１１５，１１６ ギアケース取付け部
１２ ロアパネル（下側板部材）
１２１ 底部壁
１２２ 外周壁
１２３ フランジ部
１２４ 凹部
１３ 車体取付け部
１３１ 前取付け部
１３２ 後取付け部
２ 屈曲補強部
２１ 起立片
２２ 突出片（第１結合部）
３ 補強部材
３１ 起立板
３２ 下部板
３３ 上部板
３４ 前方板（第２結合部）
４ 第２補強部材
５ エキゾーストパイプ（機能部材）

Claims (1)

1. 上側板部材および下側板部材が中空状をなすように結合され、上記下側板部材の一部に機能部材を避ける凹部が車両前後方向に延びるように形成されたサスペンションメンバにおける補強構造であって、
   上記凹部の上方位置において上記上側板部材における車両前方側にある前方壁に形成され、上記前方壁の他の部分よりも車両前方または車両後方に変位する第１結合部、および、各々が上記第１結合部と上記前方壁の他の部分との両方につながっており、車両前後方向視においてハの字状とされた一対の起立片、を有する屈曲補強部と、
   車両前後方向に延びるとともに上記上側板部材の頂部壁および上記下側板部材の底部壁の各々に結合されており、車両前方側において上記第１結合部に結合された第２結合部を有する補強部材と、を備える、サスペンションメンバの補強構造。

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