JP6680999B2 - サスペンションクロスメンバ構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロールロッドを組付可能としたサスペンションクロスメンバ構造に関する。

自動車（車両）では、フロントサスペンションの取付精度の確保や、フロントサスペンションの支持剛性の確保ため、サスペンションクロスメンバ（以下、単にクロスメンバという）が、車体のフロント下部、具体的にはパワーユニット（エンジンなどから構成）と隣接した位置に設けられる。多くのクロスメンバには、パネル構造、例えばアッパパネルとロアパネルといった二枚のパネル部材を接合して、パネル間を閉断面とした箱形の構造が用いられる。４ＷＤ車などに組み付くクロスメンバには、引用文献１，２にも開示されているようにトランスファから車両前後方向へ延びるプロペラシャフトや、エンジンから車両前後方向へ延びる排気管などの干渉を避けるために、クロスメンバの一部に凹部、すなわちクロスメンバの下面部の一部を凹ませた干渉回避用の凹部を形成した、鞍形の形となるクロスメンバが用いられる。

ところで、パワーユニットの支持の多くは、ペンデュラム式（振り子式）と呼ばれるマウント構造が用いられている。
このペンデュラム式は、パワーユニットから延びるロールロッドをクロスメンバに支持させるものである。

特開２０１２− ８１８８２号公報 特開２０１５−１３１５９２号公報

ところで、鞍形のクロスメンバのうち、干渉回避用凹部の有る部位は、上下方向の断面が局所的に小さく、かつ上下にオフセットした形状になるため、剛性と強度が低下しやすい。このため、鞍形のクロスメンバの剛性と強度は、干渉用凹部で定まるといってもよい。
そのため、鞍形のクロスメンバでは、別途、クロスメンバ内部に補強部材を設けて、干渉用凹部の有る部位の剛性と強度を補強することが行われる。しかし、同補強構造は、クロスメンバの複雑化や重量の増加を招きやすい難点があり、改善が求められている。

そこで、本発明の目的は、サスペンションクロスメンバに組み付く部品を活用した簡単な構造で、干渉回避用凹部が有る部位の剛性と強度が高められるサスペンションクロスメンバ構造を提供する。

本発明の態様は、車幅方向に沿って配置され、下面部には当該下面部の一部を車両前後方向に渡り凹ませた干渉回避用の凹部を有するサスペンションクロスメンバと、凹部と隣接してサスペンションクロスメンバの下面部に設けられ、同下面部でロールロッドの端部を支持するロールロッドブラケットと、ロールロッドブラケットの車幅方向側部から凹部の凹面に沿って延長され、凹部の凹面を二重壁構造とする延長部とを具備するものとした。

本発明によれば、サスペンションクロスメンバの、剛性と強度に難のある干渉回避用の凹部の有る部位は、ロールロッドブラケットの延長部と重なり合う二重壁構造となるので、同部位の剛性と強度は高められる（補強）。特に延長部は、ロールロッドブラケットといった剛性と強度の高い部品から形成されるので、剛性と強度に寄与するだけでなく、部品点数も抑えられる。

それ故、簡単な構造で干渉用凹部の部位の剛性と強度を高めることができ、サスペンションクロスメンバの剛性と強度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る態様となるサスペンションクロスメンバ構造を示す斜視図。 図１（ａ）中の矢視Ａ方向から見たサスペンションクロスメンバ構造の正面図。 サスペンションクロスメンバ構造を分解した、干渉回避用の凹部周りの分解斜視図。 ロールロッドブラケット付のロアパネルとアッパパネルとに分解した分解斜視図。 図４中の矢視Ｂ方向から見た凹部周りの平面図。 （ａ）は図４中のＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｂ）は図４中のＤ−Ｄ線に沿う断面図。

以下、本発明を図１から図６に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１（ａ），（ｂ）は自動車（車両）のサスペンションクロスメンバ構造やサスペンションクロスメンバの全体が示され、図２はサスペンションクロスメンバの正面図（図１（ａ）中の矢視Ａ方向）が示され、図３および図４は干渉回避用の凹部周りを分解した図が示され、図５は同凹部の平面図（図４中の矢視Ｂ方向）、図６はクロスメンバの各部の断面図（図４中のＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線）が示されている。

図１〜図４を参照してサスペンションクロスメンバ構造を説明する。図１中１は鞍形のサスペンションクロスメンバ（以下、単にクロスメンバという）、２５はロールロッド、３５はロールロッドブラケット（以下、単にブラケットという）を示している。なお、図１（ａ）中、矢印Ｆはフロント側を示し、矢印Ｒはリヤ側を示す。
クロスメンバ１は、図示はしないが車体のフロント下部に車幅方向に渡り配置される部品である。このクロスメンバ１には、例えば板金製の閉断面構造から鞍形を形成した部品が用いられる。このクロスメンバ１は、図１(ａ)，(ｂ）に示されるように車幅方向両側を二股形状部としたハット形断面をもつアッパパネル３の前後（車両前後方向）の周縁部と、同様に車幅方向両側を二股形状部とした逆ハット形断面をもつロアパネル５の前後（車両前後方向）の周縁部とを接合（例えば溶接）して閉断面にした、扁平な箱形部品から構成される。

クロスメンバ１の各部を説明する。図１（ｂ）に示されるようにアッパパネル３の上壁部３ａには、車幅方向に沿って延びる二条の隆起部４ａ，４ｂを有している。また上壁部３ａの車両前後方向一側端となるフロント側の縁部には、図１〜図４、図６に示されるように下向きフランジ部６ａを有し、反対側の縁部（リヤ側）には横向きフランジ部６ｂを有している。ロアパネル５の下壁部５ａのフロント側の縁部には、図１〜図４、図６に示されるようにアッパパネル３の下向きフランジ部６ａと横方向で重なり合う上向きフランジ部７ａを有し、反対側の縁部（リヤ側）にはアッパパネル３の横向きフランジ部６ｂと上下方向で重なり合う横向きフランジ部７ｂを有している。そして、重なり合う下向きフランジ部６ａと上向きフランジ部７ａ、横向きフランジ部６ｂと横向きフランジ部７ｂとは接合（溶接など）され、閉断面にしている。そして、ロアパネル５の車幅方向中央には干渉回避用の凹部９、具体的には下壁部５ａを凹ませ、上向きフランジ部７ａを凹ませて、下壁部５ａの一部を車両前後方向に渡り凹ませた円弧形の凹部９が形成され、車幅方向中央の断面高さを小さくした鞍形のクロスメンバ１を構成している（図１、図２）。

そして、干渉回避用の凹部９と隣接したロアパネル５の下壁部５ａに、ブラケット３５が設けられる。すなわち、図２および図３に示されるようにロアパネル５の、凹部９と隣接した下壁部５ａには、ロールロッド２５の取付高さで水平方向に延びる据付壁１０ａが形成される。据付壁１０ａには、下方へ突き出た膨出部でなる台座１０ｂが形成されている。この据付壁１０ａが、下方へ向かって段差した段差部１１を介して、ロアパネル５の二股部へ続いている。ブラケット３５は、この据付壁１０ａの下側を覆うように設けられる。

一般にブラケット３５は、図２中の二点鎖線δまでの部品、具体的には段差部１１から、据付壁１０ａの下側を通り、二点鎖線δ位置で示す凹部９の開口縁部までの間を跨る大きさの部品で構成される。具体的にはブラケット３５は、図３のように据付壁１０ａの下側を通るＬ形のパネル部３７ａと、このパネル部３７ａの幅方向両側の縁部から突き出た一対のフランジ部３７ｂとでなる。さらに述べればパネル部３７ａの水平部部分には、上方へ突き出た膨出部でなる台座３７ｃを有している。パネル部３７ａとフランジ部３７ｂとは、段差部１１の下部と凹部９の開口縁部間に接合（溶接など）され、台座３７ｂを台座１０ｂの直下に配置している。これによって、台座１０ｂと台座３７ｂの両者間、すなわちロアパネル５の下面部に、ロールロッド２５の端部（ブッシュ部２９）が支持可能なロッド取付部３９を構成する（図２、図４）。

このブラケット３５が付いたクロスメンバ１の左右両側が、図１（ａ）に示されるようにパワーユニット１７（車体のフロント側に搭載）の後方の車体下部（図示しない）に据え付けられる。このクロスメンバ１の車幅方向両側部に、サスペンション部材である一対のロアアーム１５（片側だけ二点鎖線で図示）を介して、左右のフロントタイヤ（図示しない）が支持される。またクロスメンバ１の上部の各部、具体的にはアッパパネル３の隆起部４ａの基端側や隆起部４ａ，４ｂ間に、ステアリングギヤ１６、スタビライザ１８などが組み付けられる。そして、パワーユニット１７から延びるプロペラシャフト１９や排気管２０が凹部９内を通り、リヤ側へ延びている。つまり、凹部９にて、クロスメンバ１との干渉を回避している。

ロールロッド２５は、パワーユニット１７をペンデュラム式（振り子式）のマウント構造において、パワーユニット１７の前後方向のロールを抑制するためにパワーユニット１７をクロスメンバ１に支持（連結）する部材である。ロールロッド２５は、例えば、図１および図４に示されるようにパワーユニット１７と締結可能な軸方向横向きのブッシュ部２７とクロスメンバ１と締結可能な軸方向縦向きのブッシュ部２９とを杆状の連結部材３１で連結して構成される。そして、ロールロッド２５の一端側（車両前方側）のブッシュ部２７がパワーユニット１７の下部に車幅方向に通したボルト（図示無し）を介して連結され、他端側（車両後方側）のブッシュ部２９が、車両上下方向に通したボルト部材３２（図４）を介して、ロアパネル５のロッド取付部３９（下面部）、すなわち台座１０ｂと台座３７ｃ間に連結され、パワーユニット１７とクロスメンバ１とを繋いでいる。

ところで、クロスメンバ１は、車幅方向中央に剛性に難のある凹部９が有るため、凹部９で低下する剛性を補う。この補強構造には、クロスメンバ１に組み付く部品を利用した構造、具体的には高い剛性をもつブラケット３５を活用した構造が用いられる。すなわち、補強構造には、図２〜図６に示されるようにブラケット３５の凹部９側の側部（車幅方向一側部）に、同側部を二点鎖線δ位置から凹部９の凹面９ａ（凹んだ面）に沿って延長させた延長部４５が用いられる。そのため、図３に示されるようにブラケット３５のパネル部３７ａや一対フランジ部３７ｂを凹部９の円弧の凹面９ａにならって延長させている。

具体的には延長部４５は、ブラケット３５のパネル部３７ａ端を、凹部９の下面のほぼ全体と重なり合うまで延ばした円弧形の延長パネル部４７（本願のパネル部に相当）と、一対のフランジ部３７ｂを凹部９の縁部のほぼ全体と重なり合うまで延ばし円弧形の延長フランジ部４９とを有している。これら延長パネル部４７、延長フランジ部４９は、凹部９の凹面９ａに固定される。これにて、図５の平面図（図４の矢視Ｂ方向）に示されるように延長部４５は、凹部９の大部分を下側から覆うよう組み付けられる。

つまり、凹部９の凹面９ａには、延長部４５により二重壁構造といった、高い剛性をもたらす構造が形成され、凹部９の有る部位の剛性を補強している。特にパネル構造のクロスメンバ１は、凹部９の有る部位に、アッパパネル３、ロアパネル５、延長部４５の三枚合わせの閉断面構造が形成され、飛躍的に剛性と強度は高められる。
すなわち、ブラケット３５を活用してクロスメンバ１が補強される。この補強を効率よく行うためには、延長部４５は、少なくとも凹部９の断面高さが最小となる最小断面部、ここでは図２中の一点鎖線αで示す位置を超えるまで延長することが必要である。つまり、最も剛性と強度の低くなりやすい最小断面部を延長部４５で補強することで、確実かつ効率よくクロスメンバ１の剛性と強度の向上を図ることができる。なお、延長部４５は、パネル部３７ａだけを延長した構造でもよい。

また本実施形態では、図２〜図６に示されるように延長パネル部４７の固定の仕方や延長フランジ部４９の固定の仕方にも工夫が施されている。
延長パネル部４７の固定について説明すると、図３、図５および図６に示されるようにロアパネル５の、延長パネル部４７と重なり合う凹部９の下壁部５ａには、下方を凸とした車幅方向に延びる帯形のビード部５１が複数、例えば二条形成されている。そして、重なり合うビード部５１の頂部と延長パネル部４７とが接合される。具体的には、各ビード部５１の頂部には、車幅方向に延びる接合用の開口部５１ａが形成され、図４に示されるようにアッパパネル３とロアパネル５とを接合する工程前、開口部５１ａを利用して、ビード部５１の頂部と、重なり合う延長パネル部４７とを溶接することで、延長パネル部４７と下壁部５ａとを接合している。図６中、符号Ｇは同部分の溶接個所を示す。

同接合構造により、凹部９の有る部位の剛性は、延長パネル部４７の剛性とビード部５１がもたらす左右方向の剛性との相乗効果により、一層、高められる。
また、延長フランジ部４９の固定について説明すると、これは、図２〜図６に示されるように延長部４５（ブラケット３５）の、車幅方向に並ぶ延長フランジ部４９のうち、少なくとも車両前後方向一側端となるフロント側の延長フランジ部４９を、アッパパネル３の下向きフランジ部６ａとの二枚合わせで接合するものである。具体的にはフロント側の延長フランジ部４９全体は、アッパパネル３の下向きフランジ部６ａと横方向で重なり合う位置まで延長させてあり、アッパ接合用のフランジ部５０（本願のブラケット側フランジ部に相当）をなしている。ちなみにリヤ側のフランジ部３７ｂは、ロアパネル５の下面まで延びている。また図３〜図５に示されるようにロアパネル５の上向きフランジ部７ａのうち、ブラケット３５のフランジ部５０が所在する領域と対応するフランジ部分の先端側は、ロアパネル５の内方へ所定量、退避させてある。

そして、図５および図６に示されるようにアッパパネル３の下向きフランジ部６ａは、内方へ退避させた退避フランジ部７ｘによって、ブラケット３５のフランジ部５０が所在する領域においては当該フランジ部５０と接合され、フランジ部５０が所在しない領域においてはロアパネル５の上向きフランジ部７ａと接合される（いずれも溶接など）。退避フランジ部７ｘは、固定されない。ちなみにリヤ側のフランジ部３７ｂは、ロアパネル５の下面に接合（溶接など）される。

このロアパネル５に代えて、アッパパネル３と延長部４５とを接合する構造は、ブラケット３５の構成部分で閉断面の多くの部分が形成されるため、さらに凹部９が有る部位の剛性が高められる。しかも、退避フランジ部７ｘは、補強ビードとして機能するため、クロスメンバ１のフロント側の剛性は効果的に高められる。特に、剛性の要求の高いクロスメンバ１のフロント側（ロールロッドが突き出る側）の補強には有効である。

以上のようにブラケット３５に凹部９に沿って延びる延長部４５を形成したことにより、剛性に難のある凹部９は、ブラケット３５の延長部４５と重なり合う二重壁構造となる。このため、凹部９の有る部位の剛性は補強される。特に延長部４５は、高い剛性を有するブラケット３５から形成されるので、剛性に寄与するだけでなく、補強に必要な部品の点数は少なくてすむ。

したがって、簡単な構造で、クロスメンバ１の干渉用の凹部９の部位の剛性と強度を高めることができ、クロスメンバ１全体の剛性と強度の向上を図ることができる。しかも、延長部４５は、少なくとも凹部９の断面高さが最小となる最小断面部（図２中、α部分）を超えるまで延長させているので、最も剛性や強度の低くなりやすい最小断面部まで確実に補強することができ、十分に補強効果が発揮できる。そのうえ、延長部４５は、凹部９の凹面９ａと重なり合うパネル部３７ａで構成する簡単な構造ですむ。

特にパネル部材を接合した閉断面のクロスメンバ１の凹部９は、アッパパネル３、ロアパネル５、延長部４５といった三枚合わせ構造となるので、簡単な構造でありながら高い剛性と強度が確保できる。
しかも、凹部９の凹面９ａに、車幅方向に延びる複数条のビード部５１を形成することよって、一層、凹部９の有る部位の剛性を高めることができる。そのうえ、退避フランジ部７ｘを用いて、ロアパネル５に代えて、ブラケット３５をアッパパネル３に接合する構造としたことにより、既存部品を活用して、さらなる凹部９の剛性と強度の向上を図ることができる。特にクロスメンバ１のフロント側の剛性と強度を高めるときには有効である。

なお、上述した一実施形態における各構成およびそれの組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば一実施形態では、クロスメンバのフロント側だけに、ブラケットの延長フランジ部とアッパパネルの下向きフランジ部とを接合する構造を用いたが、クロスメンバのリヤ側にも適用してもよい。

１ サスペンションクロスメンバ
３ アッパパネル
５ ロアパネル
６ａ 下向きフランジ部
７ａ 上向きフランジ部
７ｘ 退避フランジ部
９ 凹部
９ａ 凹面
２５ ロールロッド
３５ ロールロッドブラケット
３７ａ パネル部
４５ 延長部
４７ 延長パネル部（パネル部）
４９ 延長フランジ部（ブラケット側フランジ部）
５１ ビード部

Claims (5)

1. 車幅方向に沿って配置され、下面部には当該下面部の一部を車両前後方向に渡り凹ませた干渉回避用の凹部を有するサスペンションクロスメンバと、
   前記凹部と隣接して前記サスペンションクロスメンバの下面部に設けられ、同下面部でロールロッドの端部を支持するロールロッドブラケットと、
   前記ロールロッドブラケットの車幅方向側部から前記凹部の凹面に沿って延長され、前記凹部の凹面を二重壁構造とする延長部と
   を具備したことを特徴とするサスペンションクロスメンバ構造。
2. 前記サスペンションクロスメンバは、アッパパネルパネルの周縁部とロアパネルの周縁部とを閉断面になるよう接合し、前記ロアパネルに前記凹部を形成して構成され、
   前記ロールロッドブラケットは、前記凹部と隣接して前記ロアパネルの下面部に設けられ、同下面部でロールロッドの端部を支持し、
   前記延長部は、前記ロールロッドブラケットの車幅方向側部から前記凹部の凹面に沿って延長されるものである
   ことを特徴とする請求項１に記載のサスペンションクロスメンバ構造。
3. 前記延長部は、少なくとも前記干渉回避用の凹部の断面高さが最小となる最小断面部を超えるまで延長するものである
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサスペンションクロスメンバ構造。
4. 前記延長部は、前記ロールロッドブラケットの車幅方向側部から前記凹部の凹面と重なり合うよう延びたパネル部で形成される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のサスペンションクロスメンバ構造。
5. 前記パネル部と重なり合う前記凹部の凹面は、下方を凸とした車幅方向に延びる複数条のビード部を有し、
   前記パネル部が前記ビード部との接合によって固定される
   ことを特徴とする請求項４に記載のサスペンションクロスメンバ構造。

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