JPH10510777A - クレードル組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 モータ車輌用クレードル組立体（１０）は、一対の離間したサイドフレーム部材（１２、１４）と、前方クロスフレーム部材（２４）と、後方フレーム部材（２６）を具備している。前方クロスフレーム部材は、サイドフレーム部材の前方端部（１６、１８）に接続し、後方クロスフレーム部材は、サイドフレーム部材の後方端部（２０、２２）の間に延在する。フレーム部材は、ハイドロフォーミング処理によって、各管状金属素材の内部に流体圧力を供給して、それを半径方向に膨張させ、フレーム部材が関連する素材の元の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するように形成する。サイドフレーム部材は、少なくとも一つの長さ方向に延びる領域を形成するようにハイドロフォーミング処理によって変化させた単位長当たりの金属量を有し、この長さ方向に延びる領域に於いては、ｉ）修正された周囲形状によって定められる横断面は元の断面に較べて５％以上増加し、ii）単位当たりの金属量は前記サイドフレーム部材の少なくとも他の領域より多くなる。サイドフレーム部材の各々は、関連するサイドフレーム部材に車輌サスペンション部材を載置するように構成、配置された堅牢なサスペンションマウント構造を有する。この堅牢なサスペンションマウントは、元の断面より５％以上増加した周囲形状によって定められる横断面を有する少なくとも一つの長さ方向に延びる領域に於いて、関連するサイドフレーム部材にしっかりと固定される。

Description

【発明の詳細な説明】 クレードル組立体 発明の背景 本発明は、モータ車輌用エンジンのクレードル組立体及びその形成方法に関す る。 発明の概要 典型的なモータ車輌フレームは、ラダーフレーム組立体又は単一ボディフレー ム型として構成される。本発明は単一ボディ車輌フレームの前部に固定されるエ ンジンクレードル組立体に関する。典型的には、エンジンクレードルは車輌エン ジンの下側に配設し、その上にエンジンを載置するのに用いる。また、エンジン クレードルは、車輌前端部に設けるサスペンション、ステアリング用油圧機構、 その他適当と思われる車輌構成要素を載置するのにも利用される。 クレードル組立体は、エンジン重量及びクレードル組立体を介して前端部のサ スペンションに掛かる全車輌重量（輸送負荷を含む）に起因する大きな機械応力 を受けるので、堅牢な構造を備えていなければならない。典型的には、クレード ル組立体は前端部と後端部を有し、互いに側方に離間した一対のサイドフレーム 部材と、このサイドフレーム部材の前端部間を横断状に接続する前方クロスフレ ーム部材と、上記サイドフレーム部材の後端部間に延在する後方クロスフレーム 部材とから構成される。サスペンションマウント構造は、典型的には上記離間し たサイドフレーム部材に載置され、車輌前端部のサスペンションをその上に載置 するのに適用される。前述の機械応力、特に車輌サスペンションを載置するクレ ードル組立体部分にはこの機械応力が掛かるから、斯うした大きい局部応力を吸 収しうる、特に「高強度点」を備えたクレードル組立体の製造が望ましい。 十分な強度を備えたクレードル組立体の製造が重要であるとは言え、クレード ルの形成に過剰な量の金属材料を使用しないことも等しく重要である。そうでな ければ、金属材料費、車輌重量を不必要に高めることになる。従って、クレード ル組立体のフレーム部材の殆どの部分は、その形状が中空（管状）材によって構 成する。 特許文献によれば、管状車輌フレーム部材を製造する一方法として、ハイドロ フォーミング技術の利用が開示されている。例えば、米国特許第5,339,667 号に よれば、丸型管状素材をハイドロフォーミング用の型に入れ、次いでそれを半径 方向に約５％とだけ膨張させて、断面形状が全体として箱形状を呈するフレーム 部材を形成するハイドロフォーミング方法を開示している。この特許に開示され た形成処理では、フレーム部材の壁厚を一様に薄くしてフレーム部材を仕上げて おり、如何なる特定部分も単位長当たりの金属量を増やして強化していない。ま た、米国特許第5,333,775 号は、端部同志を溶接した壁厚を異にする複数の管状 素材部分を用意することによって、ハイドロフォーミング処理した部材の一定部 分を他の部分より強化する方法を開示しているから、ハイドロフォーミング形成 によって完成した部材は所望の部位でより大きい壁厚を持つことになる。しかし 、この特許に開示されている方法は、些か退屈なもので、ハイドロフォーミング 処理によって単位長当たりの金属量を変化させ、完成したフレーム部材の一定部 分を他の部分に関して強化するように管状素材を修正することによって、ハイド ロフォーミング仕上げのフレーム部材を製造していない。更に、何れの関連技術 にもエンジンクレードル組立体を形成するのにハイドロフォーミング処理を利用 する点についての開示はなく、また斯かる組立体では 、サスペンションマウント構造を固定する位置で、局所的に掛かる機械的応力を 吸収するように、単位長当たりの金属量を相対的に多く使用して強化しなければ ならない点についての開示はない。 好適実施態様の説明 従って、上述の制限を克服するクレードル組立体の製造が必要となる。それ故 、本発明の目的は斯かる必要を満足するクレードル組立体を提供することにある 。本発明の原理によれば、一対の互いに離間したサイドフレーム部材、前方クロ スフレーム部材、及び後方クロスフレーム部材とを具備するモータ車輌用クレー ドル組立体が提供される。これらのサイドフレーム部材はそれぞれ前端部及び後 端部を有し、前方クロスフレーム部材はサイドフレーム部材のそれぞれの前端部 に接続される。後方クロスフレーム部材は、それぞれのサイドフレームの後端部 間に延在する。フレーム部材は、ハイドロフォーミング処理によって、関連する 各管状金属素材の内部に流体圧力を供給してそれを半径方向に膨張させ、関連す る管状素材の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するように形成する。サ イドフレーム部材は、少なくとも一つの長さ方向に延びる領域を形成するように ハイドロフォーミング処理によって変化させた単位長当たりの金属量を有し、こ の長さ方向に延びる領域に於いては、ｉ）修正された周囲形状によって定められ る横断面は元の断面に較べて５％以上増加し、ii）単位当たりの金属量は前記サ イドフレーム部材の少なくとの他の領域より多くなる。サイドフレーム部材の各 々は、関連するサイドフレーム部材に車輌サスペンション部材を載置するように 構成、配置された堅牢なサスペンションマウント構造を有する。この堅牢なサス ペンションマウントは、元の断面より５％以上増加した周囲形状によって定めら れる横断面を有する少なく とも一つの長さ方向に延びる領域に於いて、関連するサイドフレーム部材にしっ かりと固定される。 本発明の更なる目的は、本発明の原理に従ってクレードル組立体の製造方法を 提供することである。本発明による方法は、一対のサイドフレーム部材、前方ク ロスフレーム部材、及び後方クロスフレーム部材を形成する工程を含んでい。こ れらの部材はハイドロフォーミング処理を用いて関連する金属製の管状素材から 形成される。このハイドロフォーミング処理では、各素材は次のように形成され る。即ち、空洞を画成する内側表面を有するダイモールドの空洞内に金属製管状 素材を置き、この金属製環状素材内に十分な圧力で流体を供給して素材を外側に 膨張させ、その外側表面がダイモールドの内側表面と周面接触するように移動さ せ、素材が空洞の形と実質的に一致するようにして、フレーム部材が関連する管 状金属部材の元の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するようにしする。 サイドフレーム部材は、少なくとも一つの長さ方向に延びる領域を形成するよう にハイドロフォーミング処理によって変化させた単位長当たりの金属量を有し、 この長さ方向に延びる領域に於いては、ｉ）修正された周囲形状によって定めら れる横断面は元の断面に較べて５％以上増加し、ii）単位当たりの金属量は前記 サイドフレーム部材の残りの領域より多くなる。この方法は次の工程を更に含ん でいる。即ち、元の断面より５％以上増加した修正された周囲形状によって画成 される横断面を有する少なくとも一つの長さ方向に延びる領域に於いて、サスペ ンションマウントを各サイドフレーム部材に固定し、前方クロスフレーム部材を サイドフレーム部材の前方端部に接続すると共に、後方クロスフレーム部材をサ イドフレーム部材の後方端部に接続する。 また、本発明はフレーム部材間の接続方式、例えば後方クロスフ レーム部材とサイドフレーム部材が一体成形の組立体ではない場合の、後方クロ スフレーム部材と、サイドフレーム部材の各後方端部間の接続方式にも関係して いる。斯うした接続は、典型的には接続されるフレーム部分の外側表面が面接触 すること妨げる特別なフレームコネクタによって完成される。更に詳しく言えば 、各フレーム部材が二組の離間して対向する壁によって画成される実質的に長方 形の横断面によって定義され、これら壁の各々は内側及び外側表面を有し、フレ ーム部材は他のフレーム部材との締結を可能にするファスナーリセプタクルを含 んでいる。ファスナーリセプタクルは、少なくとも一組の離間して対向する壁に 設けた整列開口と、この整列開口を貫通して延在するスリーブ部材によって画成 される。このスリーブ部材は整列開口を補強する役割を果たすと共に、各対向壁 の外側表面に係合する対向フランジ部を構成するように外向きに半径方向に延在 する対向端を有している。第１のフレーム部材のファスナーリセプタクルに、他 のフレーム部材のファスナーリセプタクルが整列するように位置させ、両者をフ ァスナーで固定しようとすると、各リセプタクルのフランジ同志が係合し合い、 この係合状態によって固定されるフレーム部材の接続すべき対向外側表面間に僅 かな隙間が生ずる。このことは、結合に本質的な弱点を生じさせ、従って、斯う したタイプの接続方式を用いたクレードル組立体全体又は車輌フレームに本質的 弱点を生じさせることになる。 それ故、本発明の更に他の目的は上記の問題を克服するクレードル組立体を提 供することである。本発明の原理によれば、前方及び後方端部を有する一対の離 間したサイドフレーム部材と、このサイドフレーム部材の前方端部に接続された 前方クロスフレーム部材と、サイドフレーム部材の後方端部に接続された後方ク ロスフレーム部材とを具備するモータ車輌用クレードル組立体が提供される。後 方クロスフレーム部材、及びサイドフレーム部材の各々は、一対の離間した水平 な壁と、一対の離間した垂直な壁によって画成される実質的に長方形の横断面を 有し、各壁は外側表面と内側表面を含んでいる。後方クロスフレーム部材は、そ の対向端に於いて離間した水平な壁を貫通して延在するファスナーリセプタクル を有すると共に、各サイドフレーム部材は、その後方端部に於いて離間した水平 な壁を貫通して延在するファスナーリセプタクルを有している。後方クロスフレ ーム部材の対向端部にあるファスナーリセプタクルは、サイドフレーム部材の後 方端部にあるそれぞれのファスナーリセプタクルと整列する。ファスナーは、後 方クロスフレーム部材の対向端部と、サイドフレーム部材の後方端部にあるそれ ぞれの整列ファスナーリセプタクルを介して延在する。ファスナーは後方クロス フレーム部材の対向端部と、サイドフレーム部材のそれぞれの後方端部とを締結 する。後方クロスフレーム部材は、その対向端に於いてサイトフレーム部材の各 後方端部の外側表面と面接触に配置される水平な壁の一つの外側表面を有してい る。 この面接触結合を可能にする特別なフレーム構造の開発は、本発明の重要な目 的でもあることが理解される。従って、本発明の目的はモータ車輌フレーム、例 えばクレードル組立体等に用いるフレーム構造を提供することである。このフレ ーム構造は、二組の離間した対向壁によって画成される実質的に長方形横断面を 有する細長いフレーム部材を具備している。これら壁の各々は内側及び外側表面 を含んでいる。フレーム部材は少なくとも一組の離間した対面壁に整列した開口 を有している。更に、スリーブ部材は整列した開口の間に延在すると共に、その 一端を、少なくとも一対の壁の一方の壁の内側表面に於いて、開口に沿って環状 に溶接させている。また、このスリーブ部材は中間部を含み、この中間部はフレ ーム部材の内 部を通ってその一端から延び、少なくとも一対の壁の他方の壁にある整列開口を 通してフレーム部材の内部から外に向かって延在する。更に、このスリーブは、 上記の開口に沿って壁の外側表面に係合するフランジ部分を構成するように、外 向きに半径方向に延びる対向端を有している。 本発明の原理は以下の説明及び添付の請求の範囲を参照することによって最も 良く理解されるであろう。 図面の簡単な説明 図１は 本発明の原理に従って製造したクレードル組立体を示す斜視図であり 、 図２は 本発明の原理に従って製造したクレードル組立体の第２の実施例を示 す斜視図であり、 図３は、種々の車輌構成要素を搭載した本発明によるクレードル組立体を示す 斜視図であり、 図４は本発明のクレードル組立体を車輌フレームに取り付けた際の、図１の４ −４線に沿って見た、車輌フレームとクレードル組立体との接続関係を示す断面 図であり、そして 図５ａから図５ｆは、フレーム部材の形成に使用するモールド組立体と管状素 材の断面図であって、本発明の原理によるクレードル組立体の製造に用いるハイ ドロフォーミング処理を示す図である。 発明の詳細な説明 図１は本発明の原理に従って製造したクレードル組立体を示す図であって、そ の全体を参照数字１０によって示している。クレードル組立体１０は、強く堅牢 な構造を備え、種々のモータ車輌構成要素、例えば前端部サスペンション、車輌 エンジン、トランスミッシ ョン等を載置するのに適合している。クレードル組立体１０は、一対の離間した サイドフレーム部材１２、１４を含み、これらサイドフレーム部材はそれぞれ前 端部１６、１８、及び後端部２０、２２を有している。更に、このクレードル組 立体は、上記両サイドフレーム部材の前端部１６、１８を横断状に接続する前方 クロスフレーム部材２４を含んでいる。後方クロスフレーム部材２６は、両サイ ドフレーム部材の後端部２０、２２の間に延在する。各フレーム部材は、後に詳 しく述べるハイドロフォーミング処理によって管状金属素材を使用して形成され る。 サイドフレーム部材１２、１４は、好ましくは溶接によってそれぞれに固着し たサスペンションマウント２８、３０を含んでいる。これらサスペンションマウ ント２８、３０は、これに前端部サスペンションを回動自在に接続できるように 構成さる。例えば、図示のように、サスペンションマウントは、回動サスペンシ ョンストラット部材用の回動軸を定める整列した孔３６を有する一対の平行なサ イドブラケット３４を備えている。 また、サイドフレーム部材は、車輌エンジンを搭載するためのエンジン搭載孔 ３８、スエイバー４０、及びクレードル組立体１０の車輌フレームへの固定を可 能にするため、後端部２０、２２それぞれに配設した車輌フレームファスナー受 部４２、４３を含んでいる。 前方クロスフレーム部材２４は、サイドフレーム部材の前端部１６、１８が溶 接される中央部４４を含んでいる。また、前方クロスフレーム部材は対向端部４ ６，４８を含み、これら対向端部は関連するサイドフレーム部材の前端部から後 方に向かうと同時に横方向に延在するように張り出している。これら対向端部４ ６、４８は、サイドフレーム部材の後端部にあるものと同様な車輌フレームファ スナー受部５０、５２を含んでいる。前方クロスフレーム部材２４のファスナー 受部５０、５２は、サイドフレーム部材１２、１４のファスナー受部４２、４３ と協働して、車輌フレーム前端部への全クレードル組立体の載置を可能にする。 前方クロスフレーム部材の各端部と、関連するサイドフレーム部材との間には 、ブレース部材５６、５８がしっかりと、好ましくは前方クロスフレーム端部と 、関連するサイドフレーム部材との間に溶接によって固定される。 後方クロスフレーム部材２６は、トランスミッション搭載用の孔６０を含み、 それぞれのサイドフレーム部材１２、１４の後端部２０、２２に対し、その対向 端部をボルトで固定することが可能である。これに代わる構成としては、図２に 示すように、クレードル組立体１１０が、それぞれのサイドフレーム１１２の後 方端部１１２、１１４と一体に形成した後方クロスフレーム部材１２６を備えて いても良い。図２からわかるように、その他全ての点に於いて、クレードル組立 体１１０は、図１に図示のクレードル組立体と同じである。この代替え構造もま た、後に詳しく述べるハイドロフォーミング処理によって完成することができる 。 図３は、クレードル組立体のサスペンションマウント２８、３０に載置した回 動サスペンションストラット部材７０、及びステアリング用油圧機構７２を含む 種々の車輌構成要素を搭載したクレードル組立体１０を示す斜視図である。 図４は、図１の４−４線に沿って取った断面図であって、図１には図示してい ない弾性フレームマウント組立体２００を更に含んでいる。この図４の特殊な構 成によって、サイドフレーム部材１２、１４の対向後方端部２０、２２に対する 後方クロスフレーム部材２６の接続、切り離しが容易になる。また、同様に弾性 フレームマウ ント組立体を介して、クレードル組立体１０の全体を車輌フレームに載設するこ とが可能になる。図１及び図４からわかるように、後方クロスフレーム部材２６ は、その端部８０に於いて貫通して延在する図４の参照番号２０２によってその 全体を示すファスナーリセプタクルを含んでいる。また、対向端部８２も同様に 貫通して延在するファスナーリセプタクルを有していることがわかる。同様に、 サイドフレーム部材もその後端部２０、２２に於いて貫通して延在するファスナ ーリセプタクル２０４を有している（端部２２は図４に図示）。サイドフレーム 部材の後端部に於けるファスナーリセプタクル２０４は、後方クロスフレーム部 材の対向端部に於けるファスナーリセプタクル２０２と整列している。適当なフ ァスナーはそれぞれの整列したファスナー対を通して延在し、これによって後方 クロスフレーム部材２６の各対向端部を、サイドフレーム部材の後端部２０、２ ２のそれぞれに締結する。 図示のように、後方クロスフレーム部材２６及びサイドフレーム部材１２、１ ４は、それぞれ実質的に長方形をした断面を有し、後方クロスフレーム部材２６ の断面は、一対の離間した水平な壁２０６と一対の離間した垂直な壁２０８によ って画成される。同様に、各サイドフレーム部材は一対の離間した水平な壁２１ ０と一対の離間した垂直な壁２１２とから成っている。後方クロスフレーム部材 ２６は、外側表面２１４を有する水平な壁の一つ（図４の下方壁）をその対向端 部に於いて、それぞれのサイドフレーム部材の後方端部に於ける水平な壁２１０ の一つ（図４の上方壁）の各外側表面２１６と面接触させている。 後方クロスフレーム部材の外側表面２１４部分と、それぞれのサイドフレーム 部材の外側表面部分２１６とが面接合することによって、後方クロスフレーム部 材２６と対向サイドフレーム部材１２、 １４間の接続は、その間に空間を置いた場合よりも強固になる。 この面接触を形成するため、各ファスナーリセプタクル２０４は、各フレーム 部材の離間した水平な壁の垂直整列開口２３０によって画成される。また、この ファスナーリセプタクルは、垂直整列開口２３０の間に延在する円筒状のファス ナースリーブ２３２を含んでいる。このスリーブ２３２の各々の一端２３６は、 接続されるフレーム部材の外側表面と面接触に配置した水平な壁内の整列開口２ ３０の一つの周囲に沿って、関連するフレーム部材の内側表面に環状溶接される 。また、各ファスナースリーブは、関連するフレーム部材及び関連するファスナ ーリセプタクル２０４の他の垂直整列開口２３０を介して延びる中間部２４０を 含むんでいる。また、ファスナースリーブは、その一端２３６に対向する端部を 有し、この端部は接続されるフレーム部材と面接触する壁から離間した水平な壁 内にある垂直整列開口の周囲に沿って、関連するフレーム部材の外側表面に面接 触配置されるフランジ２４２を画成するように、外に向かって半径方向に延在す る。 上記端部２３６は、関連する各フレーム部材の壁の内側表面に環状に溶接され るため、その壁を貫通して延在することはないから、フレーム部材間の面接触の 障害とはならず、またその間に如何なる隙間も形成しないことがわかる。 図４に示すように、後方クロスフレーム部材及びサイドフレーム部材１４のフ ァスナーリセプタクル２０４は垂直に整列しているから、適当なファスナー、例 えばボルト２４６は、整列したファスナーリセプタクルを通して延在し、後方ク ロスフレーム部材の対向端部８０、８２を、サイドフレーム部材１２、１４の各 後端部に締結する。ボルト２４６の端部２４８にはネジが施され、このネジによ ってボルトは後方クロスフレーム部材２６の各ファスナースリーブ ２３２の中間部２４０に接続する。ファスナーは、サイドフレーム部材を貫通し て延在するファスナースリーブ２３２のフランジ２４２と係合するファスナーヘ ッド２５０を更に含んでいる。ファスナー２４６をネジを施した中間部２４０に 締め込むと、ファスナーは面接触している外側表面２１４、２１６をしかりと固 定する。サイドフレーム部材を通して延びるファスナースリーブ２３２の中間部 ２４０にネジを切って、ネジを施したボルトのヘッド２４８を受けるようにすれ ば、ファスナーヘッド２５０を逆にして、後方クロスフレーム部材の各フランジ ２４２と係合させることも可能であることがわかる。 次ぎに、クレードル組立体１０を車輌フレームに締結する仕方について説明す る。図４では、車輌フレーム部分をその弾性フレームマウント組立体２００によ ってその全体を示している。更に詳しく言えば、サイドフレームの後方端部２０ 、２２にあるフレームファスナー受部４２、４３、及び前方クロスフレーム部材 ２４の対向端部４６、４８に於けるフレームファスナー受部５０、５２は、それ ぞれ図４に示す一対の垂直整列開口２６０、２５２と、これら開口間に延びるフ ァスナースリーブ２６４を含んでいる。各ファスナースリーブ２６４は、その一 端２６８を、車輌フレームの弾性フレームマウント組立体２００に係合する水平 な壁２１０の開口２６０の周囲に沿って、関連するフレーム部材の内側表面に環 状溶接している。また、このファスナースリーブは対向端を含み、この対向端は 車輌フレームに係合する壁から離間した水平な壁２１０の開口２６２の周囲に沿 って、関連するフレーム部材（例えば、図４のサイドフレーム部材１４）の外側 表面と面接触に配されるフランジ２７０を画成するように、外に向かって半径方 向に延在する。各ファスナー受部は、クレードル組立体の車輌への固定を可能に し、且つファ スナースリーブ２６４を通して延びる内側及び外側の内部スリーブ２７４を含む こともできる。好ましくは、弾性材料２７８はファスナースリーブ２６４の間に 配置され、ボルト型のファスナーは内側内部スリーブを通って延在し、車輌フレ ームの弾性フレームマウント組立体２００と関連するサイドフレーム部材を固定 する。従って、内部スリーブ２７４、弾性材料２７８、及びボルト２８０はフレ ームマウント組立体２００の構成要素であって、本発明のクレードル組立体の要 素ではない。 図５ａから５ｆは、本発明によるクレードル組立体のフレーム部材の形成に使 用する装置を示す。更に詳しくは、サイドフレーム部材、前方クロスフレーム部 材、及び後方クロスフレーム部材は、ハイドロフォーミング処理によって管状の 金属素材から形成される。この処理では、各素材はその内側に流体圧力が掛けら れるので、半径方向に好ましくは平均５％以上膨張するようにして、その周面を モールドの内面と接触させる。従って、膨張した素材は、どの部分も概ね一様な 厚さの壁面を有する。初期形状に於いて単位長当たり概ね一定量の金属を有して いる素材は、ハイドロフォーミング処理によって、初期素材の周囲形状を修正し た周囲形状を有するフレーム部材に形成される。サイドフレーム部材１２、１４ は、修正周囲形状によって決まる横断面が初期の管状金属素材の周囲形状によっ て決まる初期断面より５％以上増加し、且つ単位長当たりの金属量が処理形成さ れたフレーム部材の残りの部分より多くなる一以上の長さ方向領域を形成するた めに、その単位長当たりの金属量を変化させる。更に詳しく言えば、それぞれの サスペンションマウント２８、３０を載せるサイドフレーム部材１２、１４の領 域は、初期素材の持つ単位長当たりの金属量よりも大きい単位当たりの金属量を 備えると共に、そうした領域は初期断面に較べて５％以上拡大され ていることが好ましい。斯うした金属の伸張及び単位長当たりの金属量の増加は 、それら特定位置に於けるサイドフレーム部材の強度を増加させる。 以下、図５ａから５ｆについてより詳しく説明する。図５ａに示すように、管 状素材３００を、好ましくは形成するフレーム部材の所期の形状に従って僅かに 曲げておき、協働するダイハーフ（割型）３０２、３０４の間に挿入する。この 場合の素材は公知の処理によって作られたものであって良いが、好ましくはシー ト状の金属材料をロールして管状にし、その継ぎ目を溶接して形成する。典型的 には、管状部材３００は、例えばＣＮＣ（コンピュータ数値制御）タイプの曲げ 機械装置のマンドレルを用いて事前に機械的に曲げておく。管状部材３００をダ イに入れた後、図５ｃおよび５ｄのようにダイハーフを閉成し、ハイドロフォー ミングポート３０８と、管状素材３００の対向端部３０６とを接続し、シールす る。だいはーふ３０２、３０４を互いに他に向かって移動させると、管状部素材 ３００は僅かに潰れて、例えば図５ｄに図示のように、卵形の断面を有するよう になる。 次いで、約10,000 PSIの高圧水をハイドロフォーミングポート３０８を介して 管状素材３００の内部領域内に注入する。この高圧によって管状素材は外に向か って膨張し、ダイ内部に空洞を画成する内部表面３１０に接する。斯うして、管 状素材はダイの内部表面３１０に一致する実質的に長方形の断面を持つ形になる （例えば、図５ｆ参照）。 高圧流体を管状構造に供給する際、ハイドロフォーミングポート３０８を管状 素材の対向端３０６に向かって内側に押しつけ、管状素材が膨張してダイの内部 表面に接するように金属の壁厚を補充する。斯うして、ハイドロフォーミング処 理の間に、管状素材の単位 長当たりの金属量は変化する。更に詳しく言えば、管状素材の外周は外に向かっ て膨張し、そして金属は側部から捕充されるので、壁の厚さは＋／−１０％以内 の変化に留まり、そのため膨張した全域わたって、単位長当たりより多くの金属 が供給される。最も大きく膨張した領域に於いて、外側表面は２６％以上増加す るが、壁厚は＋／−１０％以内の変化に留まる。 少し大げさに過ぎるかも知れないが、図５ｅで形成された部材の長さ方向に延 びる領域３３０は、何れかのサイドフレーム部材の部分を示し、この部分は５％ 以上拡大されて、サイドフレーム部材に十分な強度を与ている。この領域３３０ は、これまでに述べた本発明の原理に従って、サスペンションマウント２８又は ３０の一つを載置するサイドフレーム部材上の領域として利用するのに良く適し ている。この領域３３０が５％以上拡張した単なる領域である必要はなく、また この領域３３０がサイドフレーム部材に沿った最大拡張領域である必要もない。 しかし、後者の場合は最も好ましい。何故なら、サスペンションマウントを載置 するサイドフレーム部材上の部分はクレードル組立体に於いて最も大きい応力を 受けるからである。 図５ｅから、端部３０６はハイドロフォーミング処理の結果、変形しているこ とがわかる。しかし、この端部はハイドロフォーミング形成部材をクレードル組 立体に組込む以前に切り落とすのが好ましい。 ここで使用したハイドロフォーミングモールド技術と同様の技術は、詳細に開 示されている。例えば、"Industrieanzeiger" No．20 of 9，March 1984；"Meta llumformtechnik"，Issue ID/91，zp．15ff：A．Ebbinghaus: "Precision Workp ieces in Light Construction，Manufactured Through Internal High Pressue Mouldings"; "Werkstatt und Betrieb" 123(1990)，3，P．241-243: A．Ebbinghause:"Econom ic Construction with Internal High Pressure Moulded Precision Workpieces ": "Werkstatt und Betrieb" 122(1991)，11(1989)，P．933-938 等に開示され ている。 図１に示す実施例では、４つの管状素材を別々にハイドロフォーミングによっ て形成した４つの別々のフレーム部材がある。次いで、４つのフレーム部材は、 上述のように、四辺形状に組み立てられる。しかし、図２に示す実施例では、四 辺形は単に２つの素材から形成される。即ち、一つの素材は前方クロスフレーム 部材２４に形成され、他の素材はサイドフレーム部材１１２、１１４及び後方フ レーム部材１２６の一体化ユニットとして形成される。更に詳しく言えば、図２ に示す実施例では、実質的にＵ−字形の管状素材を設けて、それをモールド型に 挿入する。Ｕ−字形の管状素材は、ハイドロフォーミング処理によって、その湾 曲部が後方クロスフレーム部材１２６に形成され、その脚部がサイドフレーム部 材１１２、１１４に形成される。Ｕ−字形管状素材の脚部の対向端部は、最終的 にサイドフレーム部材の各前方端部１１６、１１８として形成される。ハイドロ フォーミング処理の間、Ｕ−字形素材の対向端部は、素材が膨張する際に、対向 ハイドロフォーミングポート（図５ａから５ｆのポート３０８のようなもの）に よって内側に押し込まれ金属の壁厚を補充する。図１に示す実施例では、サイド フレーム部材１１２、１１４は、５％以上拡張したサイドフレーム部材上の長さ 方向に延びる領域にサスペンションマウント１２８、１３０がそれぞれ設けられ ている。 これまで、本発明を詳細に図示し、説明してきたが、これらは例示的なもので あって、その特徴を制限するものではなく、好適な実施例を図示し、説明してき たものであり、添付請求の範囲に述べた 精神と、範囲に該当する全ての変更、修正は本発明の権利として保護されるべき ものであると理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バティンスキー，ゲイリー エー. アメリカ合衆国，ミシガン 48030，ロチ ェスター ヒルズ，チャルマーズ ドライ ブ 43980 (72)発明者 デボー，マイケル ジェイ. アメリカ合衆国，ミシガン 48013，ブル ームフィールド，モー バレー 5128 (72)発明者 ジル，マチィアス アメリカ合衆国，ミシガン 48310，ステ アリング ハイツ，パークウェイ サーク ル 2942 【要約の続き】 部材を載置するように構成、配置された堅牢なサスペン ションマウント構造を有する。この堅牢なサスペンショ ンマウントは、元の断面より５％以上増加した周囲形状 によって定められる横断面を有する少なくとも一つの長 さ方向に延びる領域に於いて、関連するサイドフレーム 部材にしっかりと固定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．モータ車輌用クレードル組立体であって、 前方及び後方端部を有する一対の離間したサイドフレーム部材と； 前記サイドフレーム部材の前方端部に接続された前方クロスフレーム部材と； 前記サイドフレーム部材の後方端部に接続された後方クロスフレーム部材とを 具備し、 前記フレーム部材は、ハイドロフォーミング処理によって、関連する各管状金 属素材の内部に流体圧力を供給してそれを半径方向に膨張させ、関連する管状素 材の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するように形成され、 前記サイドフレーム部材は、少なくとも一つの長さ方向に延びる領域を形成す るようにハイドロフォーミング処理によって変化した単位長当たりの金属量を有 し、この長さ方向に延びる領域に於いては、ｉ）修正された周囲形状によって定 められる横断面は元の断面に較べて５％以上増加し、ii）単位当たりの金属量は 前記サイドフレーム部材の少なくとの他の領域より多く、そして 前記サイドフレーム部材の各々は、関連するサイドフレーム部材に車輌サスペ ンション部材を搭載するように構成、配置された堅牢なサスペンションマウント 構造を有し、この堅牢なサスペンションマウントは、元の断面より５％以上増加 した周囲形状によって画成される横断面を有する前記少なくとも一つの長さ方向 に延びる領域に於いて、関連するサイドフレーム部材にしっかりと固定されるこ とを特徴とするモータ車輌用クレードル組立体。 ２．前記前方フレーム部材は、サイドフレーム部材の前方端部が 溶接される中央部と、関連するサイドフレームの前方端部から後方及び横方向に 延びる対向端部を含み、この対向端部はクレードル組立体を車輌フレームに固定 できるように構成、配置されている請求項１に記載のクレードル組立体。 ３．前方フレーム部材の各端部と、関連するサイドフレーム部材との間に溶接 固定したブレース部材を更に具備する請求項２に記載のクレードル組立体。 ４．前記前方フレーム部材は、ブレース部材が溶接されるその前方端部がそれ ぞれ、ｉ）元の断面より５％以上増加した修正周囲形状によって定まる横断面を 有し、、ii）単位長当たりの金属量が前方フレーム部材の中央部の金属量より多 くなるように変化した単位長当たりの金属量を有している請求項３に記載のクレ ードル組立体。 ５．前記後方クロスフレーム部材は、その対向端部に於いて貫通して延在する ファスナーリセプタクルを有し、前記サイドフレームは、その前記後方端部に於 いて貫通して延在するファスナーリセプタクルを有し、後方クロスフレームの前 記対向端部に於けるファスナーリセプタクルは、サイドフレーム部材の各後方端 部にあるファスナーリセプタクルと整列すると共に、前記後方クロスフレーム部 材の対向端部をサイドフレーム部材の後方端部にそれぞれ締結するために、整列 ファスナーリセプタクルを貫通して延在するファスナーを更に具備する請求項１ に記載のクレードル組立体。 ６．前記後方クロスフレーム部材及び前記サイドフレーム部材の各々は、一対 の離間した水平な壁と、一対の離間した垂直な壁によって画成される実質的に長 方形の断面を有し、前記壁の各々は内側表面及び外側表面を有し、 前記後方クロス部材は、その水平な壁の一つの外側表面をその対 向端部に於いて、前記サイドフレーム部材の各後方端部の外側表面と面接触に配 置する請求項５に記載のクレードル組立体。 ７．前記ファスナーリセプタクルは、前記離間した水平な壁内の垂直整列した 開口と、この開口間に延在するファスナー受けるスリーブ部材とによって画成さ れ、 前記スリーブ部材の各々は、その一端を面接触に配置された水平な壁の前記開 口の一つに沿って、関連するフレーム部材の内側表面に溶接され、前記スリーブ 部材は、関連するフレーム部材及び面接触の壁から離間した水平な壁の垂直整列 開口を介して前記一端から延びる中間部を含み、前記スリーブ部材は、面接触の 壁から離間した水平な壁の垂直整列開口に沿って、関連するフレーム部材の外側 表面と係合するフランジを形成するように外側に向かって半径方向に延びる対向 端部を有している請求項６に記載のクレードル組立体。 ８．後方クロスフレーム部材の対向端部及びサイドフレーム部材の前記それぞ れの後方端部にある前記整列ファスナーリセプタクルは、その中間部に沿って形 成されたネジ部を備えたスリーブ部材の一つを有し、前記ファスナーの各々は、 前記スリーブ部材の一つのネジを切った中間部と螺合するように構成、配置され たネジを施したステムと、前記ネジを施した中間部を有するスリーブ部材に整列 するスリーブ部材のフランジと係合するように構成されたファスナーヘッドとを 具備し、前記ファスナーを締めたとき、面接触に配置されている外側表面を互い に引き寄せてしっかりと固定する請求項７に記載のクレードル組立体。 ９．前記サイドフレーム部材の前記後方端部、及び前記前方クロスフレーム部 材の対向端部は、クレードル組立体を車輌フレームに固定できるように構成、配 置され、前記サイドフレーム部材、及び 前記前方クロスフレーム部材はそれぞれ一対の離間した水平な壁と、一対の離間 した垂直な壁によって画成される実質的に長方形の断面を有し、前記壁の各々は 内側及び外側表面を含み、 サイドフレーム部材の前記後方端部、及び前方クロスフレーム部材の対向端部 は、それぞれクレードル組立体を車輌フレームに固定するための車輌ファスナー 受部を含み、 前記車輌ファスナー受部の各々は、関連するフレーム部材の前記離間した水平 な壁に設けた垂直に整列した開口と、この開口間に延在するスリーブ部材とを含 み、 前記スリーブ部材の各々は、車輌フレームに係合する水平な壁の一つに設けた 前記開口に沿って、関連するフレーム部材の内側表面に、環状に溶接される一端 を有し、前記スリーブ部材は、関連するフレーム部材及び車輌フレームに係合す る壁から離間した水平な壁にある垂直整列開口を介して、環状溶接部から延びる 中間部を含み、前記スリーブ部材は、車輌フレームに係合する壁から離間した水 平な壁にある垂直整列開口に沿って、関連するフレーム部材の外面に係合するフ ランジを形成する外に向かって半径方向に延びる対向端を有している請求項２に 記載のクレードル組立体。 １０．前記車輌フレームファスナー受部の各々は、各スリーブ部材内で同心状 に延びる同心配置された内側及び外側内部スリーブを更に含み、前記車輌フレー ムファスナー受部は、前記内部スリーブ間に配された弾性材料を更に含み、前記 内側内部スリーブは、関連するフレーム部材を車輌フレームに固定するファスナ ーをその中を通して受けるのに適合する請求項９に記載のクレードル組立体。 １１．前記サイドフレーム部材の前記後方端部間に延在する前記クロスフレー ム部材は、単一の実質的にＵ−字形をした管状金属素材を使用し、この素材内部 に流体圧力を加えて素材周面をモールド 内面と接触させるように半径方向に膨張させるハイドロフォーミング処理によっ て、サイドフレーム部材と一体に形成され、前記Ｕ−字形素材は湾曲部と、一対 の対向脚部を含み、前記Ｕ−字形素材の前記湾曲部は後方クロスフレーム部材に 形成され、Ｕ−字形素材の前記対向脚部は前記サイドフレーム部材に形成される 請求項１に記載のクレードル組立体。 １２．前記堅牢なサスペンションマウントをしっかりと固定する少なくとも一 つの長さ方向に延びる領域は、関連するサイドフレーム部材の他の全ての長さ方 向に延びる領域より大きく拡張さる請求項１に記載のクレードル組立体。 １３．ハイドロフォーミング処理によって関連する管状金属素材から、一対の サイドフレーム部材と、前方クロスフレーム部材と、後方クロスフレーム部材と を形成するモータ車輌用クレードル組立体を製造する方法であって、 空洞を画成する内側表面を有するダイモールドの空洞内に管状金属素材を置き 、 この間状金属素材内に十分な圧力で流体を供給して素材を外側に膨張させ、そ の外側表面がダイモールトの内側表面と周面接触するように移動させ、素材が空 洞の形と実質的に一致するようにして、フレーム部材が関連する管状金属部材の 元の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するようにし、 前記サイドフレーム部材は、少なくとも一つの長さ方向に延びる領域を形成す るようにハイドロフォーミング処理によって変化させた単位長当たりの金属量を 有し、この長さ方向に延びる領域に於いては、ｉ）修正された周囲形状によって 定められる横断面は元の断面に較べて５％以上増加し、ii）単位当たりの金属量 は前記サイドフレーム部材の残りの領域より多く、 元の断面より５％以上増加した修正された周囲形状によって画成される横断面 を有する前記少なくとも一つの長さ方向に延びる領域に於いて、サスペンション マウントを各サイドフレーム部材に固定し、 前方クロスフレーム部材を前記サイドフレーム部材の前方端部接続すると共に 、後方クロスフレーム部材を前記サイドフレーム部材の後方端部に接続するモー タ車輌用クレードル組立体を製造する方法。 １４．かく管状素材が膨張する際に、素材の壁圧を補充するため、前記流体を 供給する間、各管状素材の対向端を打ち向きに押し込み、膨張した素材の壁圧を 元の素材の壁圧の＋／−１０％以内に留める工程を更に含む請求項１３に記載の 製造方法。 １５．各サイドフレーム部材に対する前記サスペンションマウントの固定は溶 接によって完成される請求項１３に記載の製造方法。 １６．モータ車輌用クレードル組立体であって、 前方及び後方端部を有する一対の離間したサイドフレーム部材と； 前記サイドフレーム部材の前方端部に接続された前方クロスフレーム部材と； 前記サイドフレーム部材の後方端部に接続された後方クロスフレーム部材とを 具備し、 前記後方クロスフレーム部材、及び前記サイドフレーム部材の各々は、一対の 離間した水平な壁と、一対の離間した垂直な壁によって画成される実質的に長方 形の横断面を有し、前記壁の各々は外側表面と内側表面を含み、 前記後方クロスフレーム部材は、その対向端に於いて前記離間した水平な壁を 貫通して延在するファスナーリセプタクルを有すると 共に、前記サイドフレーム部材の各々は、その後方端部に於いて前記離間した水 平な壁を貫通して延在するファスナーリセプタクルを有し、後方クロスフレーム 部材の前記対向端部にあるファスナーリセプタクルは、前記サイドフレーム部材 の後方端部にあるそれぞれのファスナーリセプタクルと整列し、 ファスナーは、前記後方クロスフレーム部材の前記対向端部と、前記サイドフ レーム部材の前記後方端部にあるそれぞれの整列ファスナーリセプタクルを介し て延在し、前記ファスナーは前記後方クロスフレーム部材の対向端部と、サイド フレーム部材のそれぞれの後方端部とを締結するように構成、配置され、 前記 後方クロスフレーム部材は、その前記対向端に於いて前記サイドフレーム部材の それぞれの後方端部の外側表面と面接触に配置される前記水平な壁の一つの外側 表面を有していることを特徴とするモータ車輌用クレードル組立体。 １７．前記フレーム部材の前記ファスナーリセプタクルは、離間した水平な壁 それぞれにある垂直に整列した開口と、この整列開口の間に延在するファスナー を受けるスリーブ部材とによって画成され、 前記スリーブ部材は、その一端を面接触に配置された水平な壁にある前記開口 の一つに沿って、関連するフレーム部材の内側表面に環状に溶接させ、前記スリ ーブ部材は、関連するフレーム部材と、面接触の壁から離間した水平な壁にある 垂直に整列した開口を介して前記一端から延びる中間部を含み、前記スリーブ部 材は面接触の壁から離間した水平な壁にある垂直に整列した開口に沿って、関連 するフレーム部材の外側表面に係合するフランジを形成するように、外側に向か って半径方向に延在する対向端を有している請求項１６に記載のクレードル組立 体。 １８．後方クロスフレーム部材の対向端部、及びサイドフレーム部材のそれぞ れの後方端部に於ける前記整列ファスナーリセプタクルは、その中間部に沿って ネジを備えたスリーブ部材の一つを有し、前記ファスナーの各々は、前記スリー ブ部材の一つのネジを切った中間部と螺合するように構成、配置されたネジを施 したステムと、前記ネジを施した中間部を有するスリーブ部材に整列するスリー ブ部材のフランジと係合するように構成、配置されたファスナーヘッドとを具備 し、前記ファスナーを締めたとき、面接触に配置されている外側表面を互いに引 き寄せてしっかりと固定する請求項１７に記載のクレードル組立体。 １９．前記サイドフレーム部材の前記後方端部、及び前記前方クロスフレーム 部材の対向端部は、クレードル組立体を車輌フレームに固定できるように構成、 配置され、前記サイドフレーム部材は一対の離間した水平な壁と、一対の離間し た垂直な壁によって画成される実質的に長方形の断面を有し、前記壁の各々は内 側及び外側表面を含み、サイドフレーム部材の前記後方端部、及び前方クロスフ レーム部材の対向端部は、それぞれクレードル組立体を車輌フレームに固定する ための車輌ファスナー受部を含み、 前記車輌ファスナー受部の各々は、関連するフレーム部材の前記離間した水平 な壁に設けた垂直に整列した開口と、この開口間に延在するスリーブ部材とを含 み、 前記スリーブ部材の各々は、車輌フレームに係合する水平な壁の一つに設けた 前記開口に沿って、関連するフレーム部材の内側表面に、環状に溶接される一端 を有し、前記スリーブ部材は、関連するフレーム部材及び車輌フレームに係合す る壁から離間した水平な壁にある垂直整列開口を介して、環状溶接部から延びる 中間部を含み、前記スリーブ部材は、車輌フレームに係合する壁から離間した水 平な壁にある垂直整列開口に沿って、関連するフレーム部材の外面に係合するフ ランジを形成する外に向かって半径方向に延びる対向端を有している請求項１６ に記載のクレードル組立体。 ２０．前記車輌フレームファスナー受部の各々は、各スリーブ部材内で同心状 に延びる同心配置された内側及び外側内部スリーブを更に含み、前記車輌フレー ムファスナー受部は、前記内部スリーブ間に配された弾性材料を更に含み、前記 内側内部スリーブは、関連するフレーム部材を車輌フレームに固定するファスナ ーをその中を通して受けるのに適合する請求項１９に記載のクレードル組立体。 ２１．モータ車輌フレーム用フレーム組立体の形成に使用し、少なくとも他の 一つのフレーム構造に接続するためのフレーム構造であって、 環状フレーム部材とファスナーを受けるスリーブ部材とを具備し、 前記管状フレーム部材は、実質的に平坦な壁とそれに対向する壁を有するよう に形成され、これらの壁は外側表面と内側表面とを有し、前記平坦な壁の外側表 面は、少なくとも一つの他のフレーム構造の平坦な表面に係合するように構成、 配置され、前記フレーム部材は平坦な壁と、これに対向する壁に整列した開口を 有し、 前記ファスナーを受けるスリーブ部材は、前記開口の間に延在すると共に、前 記フレーム構造を前記少なくとも一つの他のフレーム構造に接続するファスナー を受けるように構成、配置され、前記ファスナーを受けるスリーブ部材はその一 端を前記開口に沿って前記平坦な壁の内側表面に環状に溶接により固定する共に 、前記その一端からフレーム部材の内部を通って延在し、且つ前記対向壁の整列 開口を介して前記フレーム部材の内部から外に向かう中間部を含み、前記スリー ブ部材は、前記整列開口に沿って前記対向壁の外側表 面と係合するフランジを画成するように外に向かって半径方向に延在する対向端 を有しているフレーム構造。 ２２．前記スリーブ部材は、ネジを施したファスナーによって前記フレーム部 材を他のフレーム部材に固定できるよう、ネジが施されている請求項２１に記載 のフレーム構造。 ２３．前記フランジ部は実質的に環状形を有し、前記対向壁の前記開口に沿っ て、前記対向壁の外側表面に溶接される請求項２１に記載のフレーム構造。 ２４．前記管状フレーム部材は、管状金属素材の内部に流体圧力を加えて素材 周面を半径方向に膨張させるハイドロフォーミング処理によって、フレーム部材 が管状金属素材の元の周囲形状に関して修正された周囲形状を有するようにして 管状金属素材から形成される請求項２１に記載のフレーム構造。 ２５．前記平坦な壁の開口は前記対向壁の開口より大きく、前記スリーブ部材 は前記中間部を有し、この中間部の断面直径は、スリーブ部材の前記対向端近傍 に於ける直径より、内部表面に溶接された前記端部近傍に於ける直径の方が大き くなっている請求項２１に記載のフレーム構造。