JPH08198134A - アルミニウム合金製クロスメンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 著しい重量増加を伴なうことなく優れた剛性
及び強度を確保することができ、鋳造コストが低廉な前
輪駆動車における前輪サスペンションアーム支持用のク
ロスメンバを提供する。 【構成】 アルミニウム合金の一体鋳造によって、車幅
方向に延在する横ビーム部とその両端に接続され車体前
後方向に延在する左右の縦辺部とからなる平面形状が略
Ｈ字状をなすクロスメンバを形成する。上記縦辺部の内
方側壁に、サスペンションアーム枢着部からの距離に応
じて車幅方向の幅が増大する補強フランジを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、特に車体前部
に横置されたエンジンを搭載した自動車における前輪の
サスペンションアームを支持するクロスメンバに採用さ
れて好適なアルミニウム合金製クロスメンバに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】車体前部に横置エンジン及びトランスミ
ッション組立体を搭載した前輪駆動の自動車における前
輪のサスペンションアームを支持する通常のクロスメン
バの構造を、図１２の概略平面図を参照して説明する。
図中符号１０は鋼板をプレス成形して作られたクロスメ
ンバであって、車幅方向に延在する中央の相対的に狭幅
の横ビーム部１２と、同横ビーム部１２の車幅方向両端
部分に一体的に形成され、車体前後方向に拡幅した左右
の拡幅部１４と具え、同拡幅部１４の前端付近に、前方
ロアアーム１６（図にはその中心線で表わされている）
の車体内方の端部を枢着する前方ロアアーム取付部１８
が設けられると共に、同拡幅部１４の後端付近には、後
方ロアアーム２０（図にはその中心線のみが示されてい
る）の車体内方の端部を枢着する後方ロアアーム取付部
２２が設けられている。上記前方及び後方ロアアーム１
６及び２０の車体外方の端部は、図示を省略されている
前輪のナックルに夫々枢着される。また、上記拡幅部１
４の前方ロアアーム取付部１８に隣接する前端付近、及
び上記後方ロアアーム取付部２２に隣接する後端付近
に、夫々クロスメンバ１０を、図示しない車体側、構造
部材に取付けるための取付座２４及び２６が設けられて
いる。図示のクロスメンバ１０の場合、前方の取付座２
４は左右各１個設けられ、また後方の取付座２６は、夫
々後方ロアアーム取付部２２を挟んでその両側に各１
個、即ち左右夫々２個ずつ配置されている。さらに、上
記クロスメンバ１０の前方に、横置されたエンジン２８
及びトランスミッション３０の組立体又はアセンブリが
図示を省略されているマウント装置を介し配設されてい
る。なお、図中矢印Ｆは車体前方を表わしている。

【０００３】さて、上記のような横置エンジンを搭載し
た前輪駆動の自動車においては、近来、エンジンの高性
能化のためエンジン及びトランスミッション組立体が大
型化する傾向があり、一方車体のコンパクト化、その一
部として前輪より前方への車体のオーバハング量を極力
小さくすることが要請されている。この要請に応えよう
として、エンジン２８及びトランスミッション３０の組
立体を、なるべく後方に配置しようとすると、図１２に
斜線を施して示したように、トランスミッション３０の
一部３０′が、クロスメンバ１０に干渉するために、車
体のレイアウトが成立しなくなる不具合がある。技術上
良く知られているように、前輪駆動車において、前輪用
のサスペンションアーム、特に上記前方及び後方ロアア
ーム１６及び２０を支持するクロスメンバ１０には、走
行中、左右の前輪から大きな外力が伝達されるので、同
クロスメンバ１０は、上下方向の曲げ荷重、横方向の曲
げ荷重、捩り荷重等に対し、十分な剛性及び強度を確保
する必要がある。一方、上記前方オーバハング量を極力
小さくして車体のコンパクト化を達成するために、クロ
スメンバ１０に対する上記トランスミッション３０の干
渉部３０′に対応する分だけ同クロスメンバの横ビーム
部１２の車体前後方向の幅を低減すると、前方ロアアー
ム１６の取付部１８と横ビーム部１２との間の車体前後
方向の距離が増大するため、同前方ロアアーム１６に作
用する横力Ｐに基づく曲げモーメントが著しく大きくな
って、横ビーム部１２と拡幅部１４との接続部分に大き
な曲げ応力が発生するので、図示の鋼板をプレス成形し
たクロスメンバ１０では、許容し得る重量及び寸度の範
囲内で、十分な剛性及び強度を具え、従って耐久性、信
頼性において問題がないクロスメンバを実現すること
は、実際上、殆んど不可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み創案されたもので、クロスメンバを、アルミニウム
合金の一体鋳造品として形成すると共に、その形状に格
別の工夫を施すことによって、著しい重量増加を伴うこ
となく優れた剛性及び強度を確保することができ、これ
によって高性能の横置エンジン及びトランスミッション
組立体の大型化にも拘わらず前輪より前方への車体のオ
ーバハング量を低減して車体構造のコンパクト化を図る
ことができ、さらに鋳造性が良くて鋳造欠陥の発生が少
なく、従って鋳造コストが低廉な、横置エンジンを搭載
した前輪駆動車の前輪サスペンションアーム支持用に好
適なクロスメンバを提供することを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、車幅方向に延在し、前方側壁及び後方側
壁と上記両側壁の上端を連結する頂壁とを有する溝型断
面の横ビーム部と、略車体前後方向に延在し、上記横ビ
ーム部の両端に接続された左右の縦辺部とを具え、上記
左右縦辺部の前端付近にサスペンションアームの一端が
夫々枢着されるアルミニウム合金製の一体鋳造されたク
ロスメンバであって、上記縦辺部の車体内方の側壁と上
記横ビーム部の前方側壁との隅角接続部分に、上記縦辺
部の内方側壁から略水平方向に延在し、上記サスペンシ
ョンアームの枢着部分からの離隔距離に応じて漸増する
フランジ幅を有する補強フランジが突設されていること
を特徴とするアルミニウム合金製クロスメンバを提案す
るものである。

【０００６】本発明においては、上記補強フランジの車
体内方の端縁に、下方に向い延在する縦リブが形成され
ることが好ましく、また上記横ビーム部の前方側壁及び
後方側壁が、夫々車体前後方向に延在する複数の隔壁に
よって連結されることが好ましい。

【０００７】さらに、本発明では、上記横ビーム部と左
右の縦辺部とにより全体の平面形状が略Ｈ字状をなすク
ロスメンバが形成され、上記左右縦辺部の前後端付近に
同クロスメンバを車体に取付けるための取付座が夫々形
成されることが望ましく、なおまた、上記左右縦辺部の
横ビーム部より前方に延在した部分の平面形状が、前端
から後方にゆくに従がい車幅方向の幅が増加する略台形
をなすように形成されることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明によれば、クロスメンバがアルミニウム
合金の一体鋳造により形成されること、及び同クロスメ
ンバが、車幅方向に延在した前方及び後方側壁と頂壁と
を有する下方が開口した溝型断面の横ビーム部又は横辺
部と、同横ビーム部の両端に接続された左右の縦辺部と
から形成されていて、同左右縦辺部の車体内方の側壁と
横ビーム部の前方側壁との隅角接続部分に、上記縦辺部
の内方側壁から略水平方向に延在し、同縦辺部の前端付
近から後方への離隔距離に応じて漸増するフランジ幅を
有する補強フランジが設けられているので、縦辺部の前
端付近に枢着されたサスペンションアームから伝達され
る横力に基づく曲げモーメントが、縦辺部の各部で略均
等に担持され、特に縦辺部と横ビーム部との接続部分に
発生し易い応力集中を効果的に防止することができる。
このため、縦辺部の横ビーム部からの前方延出量即ち前
方オフセット量を十分大きくすることができ、相応して
横置エンジン及びトランスミッション組立体を従来より
後方に配設することができるので、車体の前方オーバハ
ング量を小さくして、コンパクトな車体レイアウトが可
能となる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図１ないし図１１につ
いて具体的に説明する。（なお、図１２を参照して説明
した従来のフロントクロスメンバに対応する部材及び部
分については同一の符号を用い、重複説明は省略す
る。）先ず、図１の概略平面図及び図２の概略正面図に
おいて、符号１０はアルミニウム合金の鋳造により一体
成形されたクロスメンバであって、同クロスメンバ１０
は、車幅方向に延在する中央の横ビーム部又は横辺部１
２と、同横ビーム部１２の両端に接続されて略車体前後
方向に延在する縦辺部１４とからなり、平面形状が略Ｈ
字状をなすように形成されている。上記左右の縦辺部１
４の横ビーム部１２より前方に延びた前方縦辺部１４ｆ
の前端付近に配設された取付部１８に、前方ロアアーム
１６の車体内方の端部が枢着され、また縦辺部１４の横
ビーム部１２より後方に延びた後方縦辺部１４ｒの後端
付近に配設された取付部２２に、後方ロアアーム２０の
車体内方の端部が枢着されている。上記前方ロアアーム
１６及び後方ロアアーム２０の車体外方の端部は、夫々
ボールジョイント３２ｆ及び３２ｒを介して前輪ナック
ル３４に枢着され、同前輪ナックル３４には前輪３６が
支持されている。

【００１０】特に図２の概略正面図に良く示されている
ように、上記前輪ナックル３４には、上方に延在した支
柱３８が突設され、同支柱３８の上端にボールジョイン
ト４０を介して、平面形状がＶ又はＵ字状をなすアッパ
アーム４２の車体外方の端部が枢支されている。また、
同アッパアーム４２の車体内方の端部は、図示を省略さ
れている車体前部の構造部材に枢着されている。また、
上記前方ロアアーム１６には、上方に延びた支持脚４４
の下端が枢着され、同支持脚４４の上端と車体前部の構
造部材との間に筒型ショックアブソーバ４６が介装さ
れ、同筒型ショックアブソーバ４６の外筒と車体前部の
構造部材との間にコイルスプリング４８が介装されてい
る。

【００１１】また、上記クロスメンバ１０の左右の縦辺
部１４には、その前方縦辺部１４ｆの前端付近に、上方
に立上った隆起部５０が設けられ、同隆起部５０の頂部
に、クロスメンバ１０を車体前部の構造部材５２にゴム
ブッシュを具えた弾性取付装置５４を介して取付ける取
付座２４が設けられている。一方、左右縦辺部１４の後
方縦辺部１４ｒの後端付近には、上記後方ロアアーム２
０の取付部２２を挟んでその車幅方向両側に、クロスメ
ンバ１０を上記車体前部の構造部材５２に上記同様のゴ
ムブッシュ付弾性取付装置５４を介して取付ける取付座
２６が設けられている。上記前方縦辺部１４ｆは、上記
隆起部５０の基部を含み、全体の平面形状が、前端部分
の車幅方向の幅が最も小さく、後方即ち横ビーム部１２
側の車幅方向の幅が最も大きい略台形をなすように形成
されている。また、前方及び後方縦辺部１４ｆ及び１４
ｒの接続部分、即ち横ビーム部１２の延長部分に、スタ
ビライザ５６（図１参照）を支持するスタビライザ支持
部５８が設けられている。

【００１２】上記横ビーム部又は横辺部１２は、特に図
６ないし図９の断面図に良く示されているように、車体
前後方向に間隔を存して夫々上下方向に配置された前方
側壁６０及び後方側壁６２と、これら両側壁の上端を接
続する頂壁６４とからなる下方が開口した溝型又は逆Ｕ
字状の断面形状を具え、図４の車体後方から視た正面図
に良く示されているように中央部分が隆起した「へ」字
状の正面形状を具えている。また上記前方側壁６０及び
後方側壁６２は、車幅方向に適宜の間隔を存して配設さ
れた車体前後方向に延在する複数の隔壁６６にて相互に
連結されて強固な梁部材としての横ビーム部１２を形成
している。上記各隔壁６６の下端部には、上記スタビラ
イザ５６を、遊隙を存して挿通させるための切欠又は凹
部６８が形成されている。

【００１３】上記左右の縦辺部１４における前方縦辺部
１４ｆの内方側壁７０と横ビーム部１２の前方側壁６０
との隅角接続部分に、上記内方側壁７０から略水平方向
に延在する補強フランジ７２が設けられている。同補強
フランジ７２は図１及び図３に良く示されているよう
に、前方ロアアーム１６の取付部１８から横ビーム部１
２に向う後方への離隔距離に応じて車幅方向のフランジ
幅が漸増するように形成されている。さらに、上記補強
フランジ７２の車体内方の端縁に、下方に向って延在し
た縦リブ７４が一体的に形成されている。

【００１４】さらに、上記横ビーム部１２の車体前後方
向中心線Ｏ−Ｏ（図３参照）と左方側辺部１４との間の
中間位置において、前方側壁６０及び後方側壁６２の下
端に取付座７６及び７８が設けられ、同取付座７６及び
７８に、図１０に良く示されているように、車体前後方
向に延在するセンタメンバ８０の後端部分がボルト８１
により固着され、同センタメンバ８０の前端は、車体前
方の図示しない車体側クロスフレームに固着されてい
る。なお、上記弾性取付装置５４の詳細な構造は、図１
１の断面図に示すとおりであって、上記取付座２４，２
６に嵌挿される円筒状のゴムブッシュ８２と、同ゴムブ
ッシュ８２の中心に同軸的に嵌装され又は焼着け固着さ
れたスペーサパイプ８４と、同スペーサパイプ８４内に
挿通されて前記車体側の構造部材に螺合される取付ボル
ト８６と、上記取付ボルト８６に外嵌されて上記ゴムブ
ッシュ８２の上下端面に当接され又は小さい間隔を存し
対向配置された上下のストッパ８８及び９０とから構成
されている。この構造により、クロスメンバ１０が車体
に対し上下方向及び水平方向に弾性的に支持される。

【００１５】上記構成によれば、車両の走行中に前輪３
６からクロスメンバ１０に伝達される横力は、前方ロア
アーム１６が略車幅方向に延在しており、一方、後方ロ
アアーム２０が略Ｌ字状の平面形状を具えているため、
殆んど前方ロアアーム１６から縦辺部１４の前端付近に
作用する。上記作用横力に対して、前方縦辺部１４ｆの
車体内方の側壁７０に設けられた補強フランジ７２のフ
ランジ幅が、横力の作用点である前方縦辺部１４ｆの前
端付近から後方即ち横ビーム部１２に向い離隔距離が増
大するにつれて車幅方向の幅が漸増するように形成され
ているため、横力に基づく曲げモーメントが前方縦辺部
１４ｆの各部において略均等に分散して担持され、特
に、とかく応力集中により亀裂等が発生し易い前方縦辺
部１４ｆと横ビーム部１２との接続部分の破損を確実に
防止することができる。また、上記補強フランジ７２の
内方端縁に、さらに下向きに延在する縦リブ７４を設け
ることにより、補強フランジ７２の強度及び剛性、ひい
ては前方縦辺部１４ｆの強度及び剛性を一層向上するこ
とができる。また、上記作用横力に基づく曲げモーメン
トは、前方縦辺部１４ｆの前端付近から横ビーム部１２
に向う離隔距離の増大と共に増大するので、前方縦辺部
１４ｆの平面形状を、前端部の幅が小さく横ビーム部１
２との接続部で大きい幅を有する略台形とすることも、
発生応力を前方縦辺部１４ｆの各部で略均等化するのに
有効である。

【００１６】一方、横ビーム部１２を、前方及び後方側
壁６０及び６２と、頂壁６４とからなる下方に開口した
溝型断面の部材とし、前方及び後方側壁６０及び６２を
複数の隔壁６６により相互に連結することによって、車
体前後方向の寸度又は幅が小さくても、十分な曲げ及び
捩り剛性を有し、かつ強度が優れた梁部材とすることが
できる。さらに、同横ビーム部１２の前方及び後方側壁
６０及び６２が、センタメンバ８０を介して前方の車体
側クロスフレームに連結されることにより、同横ビーム
部１２の剛性、強度が一層向上する。

【００１７】以上の結果として、横置されたエンジン２
８及びトランスミッション３０の組立体を、従来より十
分後方に配設することができ、この結果、同一の前輪位
置に対して、車体の前方オーバハング量を十分に低減
し、車体レイアウトのコンパクト化を達成することがで
きる。また、クロスメンバ１０が、アルミニウム合金の
一体鋳造品であるため、著しい重量増加を招く不具合が
なく、さらに前方及び後方ロアアーム１６及び１８が取
付けられ、また車体への取付座２４及び２６等が設けら
れるため、構造的に複雑になる左右縦辺部１４におい
て、補強フランジ７２の肉厚を隣接する他の部分の肉厚
と略同じ寸度とすることができるので（図８参照）、構
造複雑な鋳物の場合、とかく湯廻りが悪くなりひけ巣や
気泡発生等の鋳造欠陥が生じ易い傾向があるが、肉厚に
極端な差がないため鋳造欠陥の発生が少なく不良品率が
低くなり、従って鋳造コストが安くなる利点がある。な
おまた、上記補強フランジ７２によって作用力が円滑に
横ビーム部１２に伝達されるため、相対的に同補強フラ
ンジ７２以外の縦辺部１４の各部分の応力が低下し、図
３に明瞭に示されているように、多くの肉抜き部を設け
て、軽量化を図り製造コストを低減し得る利点がある。

【００１８】

【発明の効果】叙上のように、本発明に係るアルミニウ
ム合金製クロスメンバは、車幅方向に延在し、前方側壁
及び後方側壁と上記両側壁の上端を連結する頂壁とを有
する溝型断面の横ビーム部と、略車体前後方向に延在
し、上記横ビーム部の両端に接続された左右の縦辺部と
を具え、上記左右縦辺部の前端付近にサスペンションア
ームの一端が夫々枢着されるアルミニウム合金製の一体
鋳造されたクロスメンバであって、上記縦辺部の車体内
方の側壁と上記横ビーム部の前方側壁との隅角接続部分
に、上記縦辺部の内方側壁から略水平方向に延在し、上
記サスペンションアームの枢着部分からの離隔距離に応
じて漸増するフランジ幅を有する補強フランジが突設さ
れていることを特徴とし、著しい重量増加を伴なうこと
なく優れた剛性及び強度を確保することができ、これに
よって高性能の横置エンジン及びトランスミッション組
立体の大型化にも拘わらず、前輪より前方への車体のオ
ーバハング量を低減して車体構造のコンパクト化を図る
ことができ、さらに鋳造コストが低廉な、横置エンジン
を搭載した前輪駆動車における前輪サスペンションアー
ム支持用クロスメンバを提供することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るクロスメンバを含む前
輪サスペンション装置の概略平面図である。

【図２】図１に示した前輪サスペンション装置の部分的
正面図である。

【図３】図１に示したクロスメンバ１０の部分的拡大平
面図である。

【図４】図１に示したクロスメンバ１０の車体後方から
視た正面図である。

【図５】図４に示したクロスメンバ１０の側面図であ
る。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿い矢印方向に視た断面
図である。

【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿い矢印方向に視た
断面図である。

【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿い矢印方向に
視た断面図である。

【図９】図４のＩＸ−ＩＸ線に沿い矢印方向に視た断面
図である。

【図１０】図１のＸ−Ｘ線に沿い矢印方向に視た断面図
である。

【図１１】図２に示した弾性支持装置５４の拡大断面図
である。

【図１２】従前の前輪サスペンションアーム支持用クロ
スメンバの概略平面図である。

【符号の説明】

１０…クロスメンバ、１２…横ビーム部、１４…縦辺
部、１４ｆ…前方縦辺部、１４ｒ…後方縦辺部、１６…
前方ロアアーム、１８…前方ロアアームの取付部、２０
…後方ロアアーム、２２…後方ロアアームの取付部、２
４及び２６…取付座、２８…横置エンジン、３０…トラ
ンスミッション、３４…前輪ナックル、３６…前輪、６
０…前方側壁、６２…後方側壁、６４…頂壁、６６…隔
壁、７０…内方側壁、７２…補強フランジ、７４…縦リ
ブ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車幅方向に延在し、前方側壁及び後方側
   壁と上記両側壁の上端を連結する頂壁とを有する溝型断
   面の横ビーム部と、略車体前後方向に延在し、上記横ビ
   ーム部の両端に接続された左右の縦辺部とを具え、上記
   左右縦辺部の前端付近にサスペンションアームの一端が
   夫々枢着されるアルミニウム合金製の一体鋳造されたク
   ロスメンバであって、上記縦辺部の車体内方の側壁と上
   記横ビーム部の前方側壁との隅角接続部分に、上記縦辺
   部の内方側壁から略水平方向に延在し、上記サスペンシ
   ョンアームの枢着部分からの離隔距離に応じて漸増する
   フランジ幅を有する補強フランジが突設されていること
   を特徴とするアルミニウム合金製クロスメンバ。
2. 【請求項２】 上記補強フランジの車体内方の端縁に、
   下方に向い延在する縦リブが形成されていることを特徴
   とする請求項１記載のアルミニウム合金製クロスメン
   バ。
3. 【請求項３】 上記横ビーム部の前方側壁及び後方側壁
   が、夫々車体前後方向に延在する複数の隔壁によって連
   結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載のアルミニウム合金製クロスメンバ。
4. 【請求項４】 上記横ビーム部と左右の縦辺部とにより
   全体の平面形状が略Ｈ字状をなすクロスメンバが形成さ
   れ、上記左右縦辺部の前後端付近に同クロスメンバを車
   体に取付けるための取付座が夫々形成されていることを
   特徴とする請求項１又は２記載のアルミニウム合金製ク
   ロスメンバ。
5. 【請求項５】 上記左右縦辺部の横ビーム部より前方に
   延在した部分の平面形状が、前端から後方にゆくに従が
   い車幅方向の幅が増加する略台形に形成されたことを特
   徴とする請求項１，請求項２，請求項３又は請求項４記
   載のアルミニウム合金製クロスメンバ。