JP7697395B2 - サスペンションメンバ - Google Patents

Description

本発明は、車両のサスペンションメンバに関する。

特許文献１には、前後方向に延びる左右一対のサイドレールと車両幅方向に延びる前後一対のクロスメンバが四角枠状に繋がっており、ゴムブッシュ等の減衰要素を介することなく車体へ直に結合される車体取付部を備えたサブフレーム（サスペンションメンバ）が開示されている。

特許文献２には、中空形状の本体部と、該本体部を車体に締結する車体取付部とを備え、鋳造により一体成形されたサブフレーム（サスペンションメンバ）が開示されている。

特開２０１９－２１４３５１号公報 特開２０１５－０５４６７５号公報

左右一対のサイドレールと前後一対のクロスメンバが四角枠状に繋がったサスペンションメンバは、サイドレールとクロスメンバを溶接などの工法により接合してサスペンションメンバを組み立てる場合、接合部が母材より強度が低くなって、接合部を起点に変形や破損が生じ易くなる傾向がある。また、良質な接合を実現するためには、接合可能な母材品質の確保や、組み立て時の精度の確保などが必要となり、一体成形よりも工程や管理項目が増えて、コストが高くなることがある。

そのため、鋳造などの工法により、左右一対のサイドレールと前後一対のクロスメンバが四角枠状に繋がったサスペンションメンバを一体成形することが求められる。そして、中子を用いた鋳造などの工法により、このように四角枠状に繋がったサスペンションメンバを中空形状とすることにより、重量効率よく高剛性なサスペンションメンバを実現できる。

しかし、サスペンションメンバの内部を全て完全に空洞としてしまうと、ホイールキャリアに接続するサスペンションアーム等から特に大きな負荷が加わる部分の剛性が不足する可能性がある。

そこで、本発明は、サスペンションメンバの軽量化と高剛性化を両立させることを目的とする。

本発明に係るサスペンションメンバは、中空形状の本体部と、前記本体部を車体へ直に締結する車体マウント部と、を備え、前記本体部は、車両幅方向の両端に設けられて前後方向に延びる左右一対の右側サイドレール及び左側サイドレールと、車両幅方向に延びる前後一対の前側クロスメンバ及び後側クロスメンバと、を有し、前記右側サイドレール、前記左側サイドレール、前記前側クロスメンバ及び前記後側クロスメンバは、一体成形により上面視で四角枠状に繋がっており、前記右側サイドレール及び前記左側サイドレールは、いずれも上下二列に分かれ、中央部に車両幅方向に貫通する穴が形成された側面視で環状の形状を有し、前記前側クロスメンバは、前記右側サイドレールの前記穴より前側の上下二列が接続した部分と前記左側サイドレールの前記穴より前側の上下二列が接続した部分に繋がっており、前記後側クロスメンバは、前記右側サイドレールの前記穴より後側の上下二列が接続した部分と前記左側サイドレールの前記穴より後側の上下二列が接続した部分に繋がっており、前記右側サイドレールと前記左側サイドレールの間に配置されたディファレンシャルギアから車両幅方向両側へ延びるドライブシャフトは、前記右側サイドレールに設けられた前記穴と前記左側サイドレールに設けられた前記穴を通るように配置され、前記本体部の内側に、前記本体部の剛性を高める補強部材として、前記右側サイドレールと前記前側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記左側サイドレールと前記前側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記右側サイドレールと前記後側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記左側サイドレールと前記後側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、が設けられていることを特徴とする。

本発明は、サスペンションメンバの軽量化と高剛性化を両立させることができる。

第１の実施形態のサスペンションメンバの斜視図である。 図１におけるＡ－Ａ線断面図である。 図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。 第２の実施形態のサスペンションメンバの斜視図である。 図４におけるＣ－Ｃ線断面図である。 図４におけるＤ－Ｄ線断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１～３を参照しながら、第１の実施形態のサスペンションメンバ１０について説明する。以下説明する各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両の前方向（進行方向）、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、それぞれ車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１は、サスペンションメンバ１０の斜視図である。図１に示すように、サスペンションメンバ１０は、中空形状の本体部１と、本体部１を不図示の車体へ締結する４箇所の車体マウント部２を備える。

本体部１は、車両幅方向の両端に設けられて前後方向に延びる左右一対の右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２と、車両幅方向に延びる前後一対の前側クロスメンバ１３及び後側クロスメンバ１４を有する。右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２は、いずれも前端及び後端よりも前後方向中央部が車両幅方向内側に配置されるように上面視で湾曲した形状を有する。右側サイドレール１１、左側サイドレール１２、前側クロスメンバ１３及び後側クロスメンバ１４は、いずれも中空形状となっており、一体成形により上面視で四角枠状に繋がっている。

右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２は、いずれも上下二列に分かれ、中央部に車両幅方向へ貫通する穴１５が形成された側面視で環状の形状を有する。前側クロスメンバ１３は、右側サイドレール１１の穴１５より前側の上下二列が接続した部分と左側サイドレール１２の穴１５より前側の上下二列が接続した部分に繋がっている。後側クロスメンバ１４は、右側サイドレール１１の穴１５より後側の上下二列が接続した部分と左側サイドレール１２の穴１５より後側の上下二列が接続した部分に繋がっている。

車体マウント部２は、右側サイドレール１１の前端及び後端と左側サイドレール１２の前端及び後端に配置されている。いずれの車体マウント部２にも、上下方向に貫通するボルト穴２ａが形成されている。ボルト穴２ａを下から上へ通したボルトが不図示の車体に締結されることによって、サスペンションメンバ１０は車体に固定される。車体マウント部２は、ゴムブッシュ等の減衰要素を介することなく車体へ直に結合される。

サスペンションメンバ１０には、ディファレンシャルギア、電気モータ、エンジンなどの駆動ユニットが搭載される。なお、搭載される駆動ユニットは、ディファレンシャルギアのみであってもよい。後側クロスメンバ１４には、前後方向に貫通する円筒形の貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａは、駆動ユニットが締結されるマウント部として用いられる。前側クロスメンバ１３の下側には、駆動ユニットが締結される駆動ユニットマウント部１３ａが設けられている。駆動ユニットは、ゴムブッシュ等の減衰要素を介してサスペンションメンバ１０へ結合されてもよいし、ゴムブッシュ等の減衰要素を介さずにサスペンションメンバ１０へ直に結合されてもよい。

不図示のディファレンシャルギアは、右側サイドレール１１と左側サイドレール１２の間に配置される。そして、ディファレンシャルギアから車両幅方向両側へ延びるドライブシャフトは、右側サイドレール１１に設けられた穴１５と左側サイドレール１２に設けられた穴１５を通るように配置される。サスペンションメンバ１０は、ドライブシャフトの軸周りに環状な形状の右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２を備えることにより、ドライブシャフトから入力される負荷に対して大きな断面二次モーメントを確保できるため、タイヤ回転軸周りの剛性を向上することができる。

右側サイドレール１１には、右側のホイールキャリアへ接続する複数本のサスペンションアームが締結される。そして、左側サイドレール１２には、左側のホイールキャリアへ接続する複数本のサスペンションアームが締結される。そのため、サスペンションアームからサスペンションメンバ１０へアーム軸方向に伝達される荷重は、４箇所の車体マウント部２を介して車体に伝達される。右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２には、サスペンションアームが締結される複数のアーム締結部１６が設けられている。サスペンションアームは、ゴムブッシュ等の減衰要素を介してサスペンションメンバ１０へ結合されてもよいし、ゴムブッシュ等の減衰要素を介さずにサスペンションメンバ１０へ直に結合されてもよい。

サスペンションメンバ１０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）や車高センサ、スタビライザなどの周辺部品を保持するための締結部１７を備える。締結部１７は、いずれもネジ穴であり、これらの周辺部品をネジで締結することによって固定できる。これらの周辺部品は、ゴムブッシュ等の減衰要素を介してサスペンションメンバ１０へ結合されてもよいし、ゴムブッシュ等の減衰要素を介さずにサスペンションメンバ１０へ直に結合されてもよい。

サスペンションメンバ１０は、中子を用いた鋳造により一体成形されており、中空形状の右側サイドレール１１、左側サイドレール１２、前側クロスメンバ１３及び後側クロスメンバ１４は継ぎ目なく繋がっている。そのため、サスペンションメンバ１０は、サイドレールとクロスメンバを溶接などの工法により四角枠状に接合したサスペンションメンバと比較して、接合部における剛性低下が生じないため、剛性を向上させることができる。

なお、サスペンションメンバ１０は、このように中子を用いた鋳造により一体成形されているため、サスペンションメンバ１０には、鋳造で中空形状を生成するために必要な巾木穴が設けられている。そこで、サスペンションメンバ１０では、巾木穴に環状のリブを嵌め込むように配置して補強することによって、巾木穴が設けられた部分の局所的な剛性の低下を防いでいる。

また、サスペンションメンバ１０では、サスペンションアームから右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２へアーム軸方向に荷重が加わることにより、車両幅方向へ延びる中空長尺形状の前側クロスメンバ１３に対して、折り曲げるように変形させようとする荷重が加わることがある。そこで、サスペンションメンバ１０では、図２に示すように、前側クロスメンバ１３の内側に補強部材として、リブ１３ｂ及びリブ１３ｃを設けている。図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図である。リブ１３ｂは、前側クロスメンバ１３の上側内壁面から下方へ向かって突出し、前側クロスメンバ１３の上側内壁面に沿って前側クロスメンバ１３の右端から左端まで延びている。リブ１３ｃは、前側クロスメンバ１３の後側内壁面から前方へ向かって突出し、前側クロスメンバ１３の後側内壁面に沿って前側クロスメンバ１３の右端から左端まで延びている。サスペンションメンバ１０は、このようにリブ１３ｂ及びリブ１３ｃを設けることによって、前側クロスメンバ１３を折り曲げるように変形させようとする荷重に対する剛性を向上させることができる。

また、サスペンションメンバ１０では、サスペンションアームから右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２へアーム軸方向に荷重が加わることにより、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２に対して、折り曲げるように変形させようとする荷重が加わることがある。そこで、サスペンションメンバ１０では、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２の内側に補強部材として、内壁１８及びリブ１９を設けている。図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。図３に示すように、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２は、穴１５より上側の部分と下側の部分が、それぞれ中空形状となっている。そして、断面が十字型に形成された内壁１８は、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２の穴１５より上側の部分の内側を車両前後方向へ向かって延びている。リブ１９は、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２の穴１５より下側の部分の内壁面から突出するように設けられており、車両前後方向へ向かって延びている。サスペンションメンバ１０は、このように内壁１８及びリブ１９を設けることによって、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２を折り曲げるように変形させようとする荷重に対する剛性を向上させることができる。

サスペンションメンバ１０は、上記のように中空形状の本体部１が一体成形により四角枠状に継ぎ目なく繋がっていることと、前側クロスメンバ１３の内側にリブ１３ｂ及びリブ１３ｃを設けることと、右側サイドレール１１及び左側サイドレール１２の内側に内壁１８及びリブ１９が設けられていることにより、軽量化と高剛性化を両立させることができる。そして、このようにサスペンションメンバ１０自体の剛性が向上する上、更に、車体マウント部２でゴムブッシュ等の減衰要素を介することなく車体へ直接締結されるため、車両のボディ剛性を向上させることができる。また、車両のボディ剛性を示すＫｔ値について、Ｋｔ値を向上させる必要がない場合は、サスペンションメンバ１０の剛性が向上することにより、ボディ骨格部の剛性を低下させても同等のＫｔ値を達成できるため、車体の軽量化や低コスト化が可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、図４～６を参照しながら、第２の実施形態のサスペンションメンバ２０について説明する。図４は、サスペンションメンバ２０の斜視図である。図４に示すように、サスペンションメンバ２０は、中空形状の本体部７と、本体部７を不図示の車体へ締結する４箇所の車体マウント部８を備える。

本体部７は、車両幅方向の両端に設けられて前後方向に延びる左右一対の右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２と、前後方向の両端に設けられて車両幅方向に延びる前後一対の前側クロスメンバ２３及び後側クロスメンバ２４を有する。右側サイドレール２１、左側サイドレール２２、前側クロスメンバ２３及び後側クロスメンバ２４は、いずれも中空形状となっており、一体成形により上面視で四角枠状に繋がっている。右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２は、いずれも中央部に車両幅方向へ貫通する穴２５が形成された側面視で環状の形状を有する。

車体マウント部８は、右側サイドレール２１の前端及び後端と左側サイドレール２２の前端及び後端に配置されている。いずれの車体マウント部８にも、上下方向に貫通するボルト穴８ａが形成されており、ボルト穴８ａを下から上へ通したボルトが不図示の車体に締結されることによって、サスペンションメンバ２０は車体に固定される。車体マウント部８は、ゴムブッシュ等の減衰要素を介することなく車体へ直に結合される。

右側サイドレール２１には、右側のホイールキャリアへ接続する複数本のサスペンションアームが締結される。そして、左側サイドレール２２には、左側のホイールキャリアへ接続する複数本のサスペンションアームが締結される。そのため、右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２には、サスペンションアームが締結されるアーム締結部２６が設けられている。サスペンションアームは、ゴムブッシュ等の減衰要素を介してサスペンションメンバ２０へ結合されてもよいし、ゴムブッシュ等の減衰要素を介さずにサスペンションメンバ２０へ直に結合されてもよい。

サスペンションメンバ２０は、中子を用いた鋳造により一体成形されており、中空形状の右側サイドレール２１、左側サイドレール２２、前側クロスメンバ２３及び後側クロスメンバ２４は継ぎ目なく繋がっている。そのため、サスペンションメンバ２０は、サイドレールとクロスメンバを溶接などの工法により四角枠状に接合したサスペンションメンバと比較して、接合部における剛性低下が生じないため、剛性を向上させることができる。

サスペンションメンバ２０では、不図示のサスペンションアームから右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２へアーム軸方向に荷重が加わるため、図４に矢印Ａ１で示すように直線Ｌ１を回転軸として捩るように変形させる荷重が加わったり、矢印Ａ２で示すように右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２を折り曲げるように変形させる荷重が加わったりすることがある。

そこで、サスペンションメンバ２０では、図５及び図６に示すように、本体部７の内側に補強部材として内壁２７及び内壁２８を設けている。図５は、図４におけるＣ－Ｃ線断面図である。図６は、図４におけるＤ－Ｄ線断面図である。図５に示すように、内壁２７は、右側サイドレール２１と前側クロスメンバ２３との境界を仕切るように設けられている。そして、内壁２７は、左側サイドレール２２と前側クロスメンバ２３との境界にも同様に設けられている。また、図６に示すように、右側サイドレール２１と後側クロスメンバ２４との境界を仕切るように内壁２８が設けられており、同様に左側サイドレール２２と後側クロスメンバ２４との境界を仕切るように内壁２８が設けられている。サスペンションメンバ２０は、このように内壁２７及び内壁２８を設けることによって、右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２を捩るように変形させる荷重や右側サイドレール２１及び左側サイドレール２２を折り曲げるように変形させる荷重に対する剛性を向上させることができる。

サスペンションメンバ２０は、上記のように中空形状の本体部７が一体成形により四角枠状に継ぎ目なく繋がっていることと、内壁２７及び内壁２８を設けることにより、軽量化と高剛性化を両立させることができる。そして、このようにサスペンションメンバ２０自体の剛性が向上する上、更に、車体マウント部８でゴムブッシュ等の減衰要素を介することなく車体へ直接締結されるため、車両のボディ剛性を向上させることができる。

＜実施形態の補足＞
本開示のサスペンションメンバは、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、クロスメンバの数は２本に限定されず、３本以上のクロスメンバを備えていてもよい。

１，７ 本体部、２，８ 車体マウント部、２ａ，８ａ ボルト穴、１０，２０ サスペンションメンバ、１１，２１ 右側サイドレール、１２，２２ 左側サイドレール、１３，２３ 前側クロスメンバ、１３ａ 駆動ユニットマウント部、１３ｂ，１３ｃ リブ、１４、２４ 後側クロスメンバ、１４ａ 貫通孔、１５，２５ 穴、１６，２６ アーム締結部、１７ 締結部、１８ 内壁、１９ リブ、２７，２８ 内壁。

Claims (1)

1. 中空形状の本体部と、
   前記本体部を車体へ直に締結する車体マウント部と、を備え、
   前記本体部は、
   車両幅方向の両端に設けられて前後方向に延びる左右一対の右側サイドレール及び左側サイドレールと、
   車両幅方向に延びる前後一対の前側クロスメンバ及び後側クロスメンバと、を有し、
   前記右側サイドレール、前記左側サイドレール、前記前側クロスメンバ及び前記後側クロスメンバは、一体成形により上面視で四角枠状に繋がっており、
   前記右側サイドレール及び前記左側サイドレールは、いずれも上下二列に分かれ、中央部に車両幅方向に貫通する穴が形成された側面視で環状の形状を有し、
   前記前側クロスメンバは、前記右側サイドレールの前記穴より前側の上下二列が接続した部分と前記左側サイドレールの前記穴より前側の上下二列が接続した部分に繋がっており、
   前記後側クロスメンバは、前記右側サイドレールの前記穴より後側の上下二列が接続した部分と前記左側サイドレールの前記穴より後側の上下二列が接続した部分に繋がっており、
   前記右側サイドレールと前記左側サイドレールの間に配置されたディファレンシャルギアから車両幅方向両側へ延びるドライブシャフトは、前記右側サイドレールに設けられた前記穴と前記左側サイドレールに設けられた前記穴を通るように配置され、
   前記本体部の内側に、前記本体部の剛性を高める補強部材として、前記右側サイドレールと前記前側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記左側サイドレールと前記前側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記右側サイドレールと前記後側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、前記左側サイドレールと前記後側クロスメンバとの境界を仕切る内壁と、が設けられていることを特徴とするサスペンションメンバ。

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