JP2023101935A - サスペンションメンバ - Google Patents

Abstract

【課題】方形枠形状のサスペンションメンバにおいて、枠形状を形成する骨格部材の接合部分における応力集中を避ける。【解決手段】サスペンションメンバの左右の骨格部材を形成するサイドメンバ２８の側面に、後側の骨格部材を形成するリヤクロスメンバ３２の端部が接合している。リヤクロスメンバ３２の端部において、端面の角部に切り欠き６０が形成されている。切り欠き６０により、溶接部５６，５８の、切り欠き６０に近い側の端部の応力が低減される。【選択図】図５

Description

本発明は、車両のサスペンションメンバの構造に関する。

車体に取り付けられ、リンクなどのサスペンションの可動部品を支持する骨格となるサスペンションメンバまたはサスペンションクロスメンバが知られている。下記特許文献１には、フロントクロスメンバ（１４）とリヤクロスメンバ（１５）と左右のサイドクロスメンバ（１６，１６）とを平面視で方形枠状に組み合わせたサスペンションクロスメンバが示されている。なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２００３－２２３０号公報

方形枠状に組み合わされる各部材の接合部分には応力が集中する場合がある。本発明は、サスペンションメンバを構成する各部材の接合部分の応力を分散する手法を提供する。

本発明に係るサスペンションメンバは、当該サスペンションメンバの左右の骨格部材を形成し、それぞれ前後方向に沿って延びる２本のサイドメンバと、当該サスペンションメンバの前後の骨格部材を形成し、２本のサイドメンバに両端が接合された２本のクロスメンバと、を備える。２本のクロスメンバの少なくとも１本のクロスメンバには、サイドメンバに接合する端部において、端面の角部に切り欠きが形成されている。

少なくとも１本のクロスメンバの、サイドメンバに接合する接合部分において、切り欠きを設けることで、この切り欠きが形成された角部近傍における応力集中を避けることができる。

少なくとも１本のクロスメンバは、切り欠きに向けて延びる主稜線から切り欠きの手前で分岐する分岐稜線が形成されたものとすることができる。稜線を分岐することで、切り欠きに伝わる荷重を分散させることができる。

分岐稜線は、主稜線から分岐後、少なくとも１本のクロスメンバの端縁に並行して延び、次にこの端縁に向けて延びるものとすることができる。特に、分岐稜線が端縁に達した到達点が、クロスメンバとサイドメンバの、当該到達点が属する接合部分の長さ方向の中央部に位置するようにできる。分岐稜線を介して伝わる荷重を、応力が高くなる接合部分の端部を避けて伝達することができる。

また、第２の態様の少なくとも１本のクロスメンバは、両端部において、上面板と２つの側面板とで下に開いたコの字断面形状に形成され、コの字断面形状の少なくとも一方の角部に切り欠きが形成さたものとすることができる。

さらに、前記の第２の態様の少なくとも１本のクロスメンバは、上面板に、切り欠きが形成された角部に向けて延びる主稜線から切り欠きの手前で分岐する分岐稜線が形成されているものとすることができる。稜線を分岐することで、切り欠きに伝わる荷重を分散させることができる。

さらに、前記の第２の態様の少なくとも１本のクロスメンバの分岐稜線は、主稜線から分岐後、上面板の端縁に並行して延び、次に端縁に向けて延びるものとすることができる。特に、分岐稜線が端縁に達した到達点が、上面板とサイドメンバを接合する接合部分の長さ方向の中央部に位置するようにできる。分岐稜線を介して伝わる荷重を、応力が高くなる接合部分の端部を避けて伝達することができる。

さらに、前記の第２の態様の少なくとも１本のクロスメンバのコの字断面形状は、２つの側面板の一方と上面板とが一体となったＬ字断面部材と、２つの側面板の他方の側面板である直線断面部材とから構成されたものとすることができる。Ｌ字断面部材のＬ字形の角部を、切り欠きが形成された角部とすることができる。

クロスメンバの端面の角部に切り欠きを設けることで、角部近傍の、クロスメンバとサイドメンバの接合部分における応力集中を避けることができる。

リヤサスペンションの概略構成を示す斜視図である。 リヤサスペンションの概略構成を示す底面図である。 リヤサスペンションメンバの概略構成を示す後方斜視図である。 リヤサスペンションメンバの概略構成を示す前方斜視図である。 リヤサスペンションメンバのサイドメンバとリヤクロスメンバの結合部分の拡大図である。 リヤクロスメンバの後側部材の他の態様を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。以下の説明において、特段の断りがない限り、前後左右上下等の相対位置および向きを表す語句は、車両に関する相対位置および向きを表す。また、車両の左右方向（幅方向）において車両の前後方向に延びる中心線に近い側を車幅方向内側、遠い側を車幅方向外側と記す。各図において、矢印ＦＲの向きが前方、矢印ＵＰの向きが上方、矢印ＬＨの向きが左方である。

図１および図２は、車両のリヤサスペンション１０の概略構成を示す図であり、図１は斜視図、図２は底面図である。リヤサスペンション１０は、車体に取り付けられたサスペンションメンバ１２と、一端が車体またはサスペンションメンバ１２に支持され、他端においてアップライト１４を支持する複数のリンク１６，１８，２０，２２と、スプリング２４と、ダンパ２６とを含む。また、サスペンション１０は左右対称の構造を有する。

サスペンションメンバ１２は、略方形の枠形状を有し、略方形の左右の骨格部材を形成する２本のサイドメンバ２８と、前後の骨格部材を形成する２本のクロスメンバ３０，３２を含む。２本のクロスメンバ３０，３２のうち、前側に配置されたものをフロントクロスメンバ３０、後側に配置されたものをリヤクロスメンバ３２と記す。サイドメンバ２８は、概略前後方向に延びており、車幅方向内向きに凸の湾曲した形状を有する管状の部材である。サイドメンバ２８は、その前端部および後端部において、車体に結合されている。フロントおよびリヤクロスメンバ３０，３２は、両端において、左右のサイドメンバ２８の側面に溶接などの手法によって接合されている。フロントクロスメンバ３０は、概略左右方向に延びており、より詳細には、下方に凸の湾曲した形状を有する概略方形断面の管状部材である。リヤクロスメンバ３２は、概略左右方向に延びており、より詳細には、下方に凸の湾曲した形状を有する。リヤクロスメンバ３２は、左右方向の中央部が概略方形断面の管形状であり、端部においては、下方に開いたコの字の断面形状を有する。

トレーリングリンク１６は、概略前後方向に延び、前端において車体に固定されたトレーリングブラケット３４に結合され、後端においてアップライト１４に結合されている。アッパーリンク１８は、概略左右方向に延び、車幅方向内側端において、サイドメンバ２８に接合されたアッパーリンクブラケット３６に結合され、外側端において、アップライト１４の上部に結合されている。フロントロワリンク２０は、概略左右方向に延び、車幅方向内側端において、フロントクロスメンバ３０に接合されたフロントロワリンクブラケット３８に結合され、外側端においてアップライト１４の前下部に結合されている。リヤロワリンク２２は、フロントロワリンク２０より後方にて概略左右方向に延びている。リヤロワリンク２２は、車幅方向内側端が、リヤクロスメンバ３２端部のコの字断面の内側に位置し、ここでリヤクロスメンバ３２に結合され、外側端においてアップライト１４の後下部に結合されている。

リヤクロスメンバ３２には、左右方向の中央部にスプリング受け部４０が設けられており、スプリング２４の下端を受けている。また、ダンパ２６の下端がアップライト１４に結合されている。さらに、リヤサスペンション１０は、スタビライザ４２を含む。スタビライザ４２は、フロントクロスメンバ３０に接合された左右２個のスタビライザ支持部４４に支持され、両端が左右のアップライト１４にそれぞれ結合されている。

図３および図４は、サスペンションメンバ１２を示す図である。サイドメンバ２８の断面形状は、中央部でほぼ円形であり、端部において方形である。サイドメンバ２８の両端部には、両端部を上下に貫通するようにスリーブ４５が設けられており、このスリーブ４５を通るボルト（不図示）によりサスペンションメンバ１２は車体に取り付けられている。

フロントクロスメンバ３０は、上側部材４６と下側部材４８を結合させて形成されている。上側部材４６および下側部材４８は、断面がコの字形状となるように鋼板を成形してそれぞれ作製される。そして、コの字の開いた側が向かい合うようにして溶接等の手法によって接合され、断面が略方形の中空のフロントクロスメンバ３０が作製される。

リヤクロスメンバ３２は、前側部材５０、後側部材５２および底部材５４（図２参照）を結合させて形成されている。前側部材５０は、リヤクロスメンバ３２の前側側面板３２ｆを形成し、強度および剛性を確保するためなどの凹凸があるものの概略平坦な形状を有する。後側部材５２は、リヤクロスメンバ３２の上面板３２ｕと後側側面板３２ｒを形成する、断面が概略Ｌ字の部材である。後側部材５２がＬ字断面の部材であるのに対し、前述の前側部材は、断面が略直線状である直線断面部材である。前側部材５０と後側部材５２を溶接等の手法により接合することで、下方に向いたコの字の断面形状が形成される。さらに、リヤクロスメンバ３２の左右方向における中央部には、前側部材５０と後側部材５２で形成されたコの字断面の開口を閉じるように底部材５４が配置されている。底部材５４によってリヤクロスメンバ３２の底面板３２ｂが形成され、リヤクロスメンバ３２の中央部が中空の方形断面の管状部材となる。リヤクロスメンバ３２の両端部は、下向きに開放しており、この開放部分にリヤロワリンク２２の車幅方向内側端部が進入し、結合されている。

図５は、右側のサイドメンバ２８とリヤクロスメンバ３２の接合部分を示す拡大図である。リヤクロスメンバ３２とサイドメンバ２８が溶接、例えばアーク溶接されて接合されている。詳細には、リヤクロスメンバ３２の上面板３２ｕとサイドメンバ２８の側面が溶接部５６で接合され、後側側面板３２ｒとサイドメンバ２８の側面が溶接部５８で接合されている。溶接部５６，５８は、溶接により形成されたビードである。図示していないが、前側側面板３２ｆも同様にサイドメンバ２８の側面に溶接によって接合されている。後側側面板３２ｒの溶接部５８は、図に表れている部分からサイドメンバ２８の、図において隠れている側面に沿って延伸している。

リヤクロスメンバ３２の端面において、上面板３２ｕと後側側面板３２ｒで形成される角部に切り欠き６０が形成されている。切り欠き６０は、上面板３２ｕおよび後側側面板３２ｒの端縁よりも深く切り込まれている。上面板３２ｕと後側側面板３２ｒは、これらの境界に、リヤクロスメンバ３２の長手方向に沿って延びる稜線を形成する。この稜線を以降「主稜線６２」と記す。主稜線６２は、上面板３２ｕと後側側面板３２ｒで形成される角部に向けて、すなわち切り欠き６０に向けて延びている。

リヤクロスメンバ３２の上面板３２ｕには、切り欠き６０に向かう主稜線６２から、切り欠き６０の手前で分岐する分岐稜線６４が形成されている。分岐稜線６４は、分岐後、リヤクロスメンバ３２の端縁、具体的には上面板３２ｕの端縁に並行して延びる並行部分６４ａを含む。並行部分６４ａが延びる方向は、リヤクロスメンバ３２または上面板３２ｕを横断する方向でもある。分岐稜線６４は、並行部分６４ａの端から更にリヤクロスメンバ３２の端縁、具体的には上面板３２ｕの端縁に向け、この端縁と交差する方向に延びる交差部分６４ｂを含む。分岐稜線の交差部分６４ｂは、上面板３２ｕの端縁に略直交方向に延びてよい。また、交差部分６４ｂが、上面板３２ｕの端縁に到達した点である到達点６４ｃは、この到達点６４ｃが属する溶接部５６の中央部に位置する。なお、分岐稜線の交差部分６４ｂは、上面板３２ｕの端縁に完全に到達していなくても、端縁の近傍まで延びていれば到達とみなす。この場合、交差部分６４ｂの延長線が上面板３２ｕの端縁に到達した点を到達点とみなす。

左側のサイドメンバ２８とリヤクロスメンバ３２の接合部分も、上述の右側の構造と同様の構造を有する。

切り欠き６０を設けたことにより、主に荷重伝達を担う主稜線６２の端と溶接部５６，５８の距離が広がり、溶接部５６，５８の切り欠き６０側の端部の応力を下げることができる。また、分岐稜線６４を設けたことにより、主稜線６２を伝わる荷重の一部をリヤクロスメンバ３２の端部に伝えることができ、切り欠き６０を設けたことによる剛性低下を補うことができる。さらに、分岐稜線６４の到達点６４ｃを溶接部５６の中央部としたことにより、分岐稜線６４を伝わる荷重が作用する位置を、亀裂が生じやすい溶接部５６の端部を避けた位置とすることができる。

上述の実施形態では、分岐稜線６４を上面板３２ｕに設けたが、後側側面板３２ｒの溶接部５８の応力が高い場合、後側側面板３２ｒに分岐稜線を設けてよい。また、前側側面板３２ｆと上面板３２ｕの形成する角部に切り欠きを設けてよく、その場合、前側側面板３２ｆと上面板３２ｕとで形成される稜線から分岐した分岐稜線を前側側面板３２ｆと上面板３２ｕの一方または両方に設けてよい。さらに、リヤクロスメンバ３２において、上面板３２ｕと後側側面板３２ｒを一体としてＬ字断面部材としたが、上面板３２ｕと前側側面板３２ｆを一体としてＬ字断面部材としてもよく、この場合後側側面板３２ｒが略平面の直線断面部材となる。さらにまた、フロントクロスメンバ３０と、サイドメンバ２８の接合部分に上述と同様の切り欠き、分岐稜線を設けてよい。

図６は、リヤクロスメンバ３２の後側部材の他の実施形態を示す図である。この実施形態の後側部材１５２は、前述の後側部材５２と同様に断面がＬ字形の部材であり、後側部材５２と代替可能である。後側部材１５２の、サイドメンバ２８（図５など参照）に接合する端縁の角に切り欠き１６０が設けられている。切り欠き１６０は、Ｌ字形に配置された上面板１３２ｕと後側側面板１３２ｒの角部に形成され、上面板１３２ｕの端縁および後側側面板１３２ｒの端縁よりも深く切り込まれている。

上面板１３２ｕと後側側面板１３２ｒの境界である主稜線１６２は、切り欠き１６０に向けて延びている。切り欠き１６０に向けて延びる主稜線１６２から、切り込みの手前で２つの分岐稜線１６４が分岐している。２つの分岐稜線１６４は、上面板１３２ｕと後側側面板１３２ｒをそれぞれ延び、全体として切り欠き１６０を囲むようにその周囲に延びている。切り欠き１６０を設けることにより、上面板１３２ｕおよび後側側面板１３２ｒのそれぞれの溶接部の切り欠き１６０側の端の応力を低減することができる。また、分岐稜線１６４により切り欠き１６０を形成したことによる剛性の低下を改善することができる。

上面板１３２ｕには、上面板１３２ｕの表裏を貫く複数の穴１６６，１６８が形成されている。第１の群を構成する穴１６６は、分岐稜線１６４に隣接して並行するよう配列されている。また、第２の群を構成する穴１６８は、後側部材１５２の前側側縁に隣接して並行するように配列されている。第１の群（穴１６６）と第２の群（穴１６８）は、それぞれ上面板１３２ｕの後側と前側に配置され、互いに離れている。上面板１３２ｕの後側と前側に穴１６６，１６８を設けたことにより、上面板１３２ｕにおいて後側と前側の剛性が中央部に比べて低下し、上面板１３２ｕの溶接部の端に掛かる応力を低減することができる。

上述の切り欠き１６０と、これを囲む分岐稜線１６４をリヤクロスメンバ３２端部の他の角部、またはフロントクロスメンバ３０端部の角部に設けてよい。また、リヤクロスメンバ３２およびフロントクロスメンバ３０において、これらのメンバを構成する面の側縁近傍に穴を形成することで、この面に係る溶接部の端部の応力を、中央部に比べて低下させることができる。

以上、リヤサスペンションメンバを例に挙げて説明したが、枠形状に構成されたフロントサスペンションメンバについても同様に本発明を適用することができる。

１０ リヤサスペンション、１２ サスペンションメンバ、２８ サイドメンバ、３０ フロントクロスメンバ、３２ リヤクロスメンバ、３２ｆ 前側側面板、３２ｕ，１３２ｕ 上面板、３２ｒ，１３２ｒ 後側側面板、３２ｂ 底面板、５０ 前側部材（直線断面部材）、５２，１５２ 後側部材（Ｌ字断面部材）、５４ 底部材、５６，５８ 溶接部、６０，１６０ 切り欠き、６２，１６２ 主稜線、６４，１６４ 分岐稜線、６４ａ 並行部分、６４ｂ 交差部分、６４ｃ 到達点。

Claims (7)

1. 車体に取り付けられ、サスペンションの可動部品を支持するサスペンションメンバであって、
   当該サスペンションメンバの左右の骨格部材を形成し、それぞれ前後方向に沿って延びる２本のサイドメンバと、
   当該サスペンションメンバの前後の骨格部材を形成し、前記２本のサイドメンバに両端が接合された２本のクロスメンバと、
   を備え、
   前記２本のクロスメンバの少なくとも１本のクロスメンバには、前記サイドメンバに接合する端部において、端面の角部に切り欠きが形成されている、
   サスペンションメンバ。
2. 請求項１に記載のサスペンションメンバであって、前記少なくとも１本のクロスメンバには、前記切り欠きに向けて延びる主稜線から前記切り欠きの手前で分岐する分岐稜線が形成されている、サスペンションメンバ。
3. 請求項２に記載のサスペンションメンバであって、前記分岐稜線は、主稜線から分岐後、前記少なくとも１本のクロスメンバの端縁に並行して延び、次に前記端縁に向けて延び、当該分岐稜線が前記端縁に達した到達点が、当該クロスメンバと前記サイドメンバの、当該到達点が属する接合部分の長さ方向の中央部に位置する、サスペンションメンバ。
4. 請求項１に記載のサスペンションメンバであって、前記少なくとも１本のクロスメンバは、両端部において、上面板と２つの側面板とで下に開いたコの字断面形状に形成され、前記コの字断面形状の少なくとも一方の角部に前記切り欠きが形成されている、サスペンションメンバ。
5. 請求項４に記載のサスペンションメンバであって、前記少なくとも１本のクロスメンバは、前記上面板に、前記切り欠きが形成されている前記角部に向けて延びる主稜線から前記切り欠きの手前で分岐する分岐稜線が形成されている、サスペンションメンバ。
6. 請求項５に記載のサスペンションメンバであって、前記分岐稜線は、前記主稜線から分岐後、前記上面板の端縁に並行して延び、次に前記端縁に向けて延び、当該分岐稜線が前記端縁に達した到達点が、前記上面板と前記サイドメンバを接合する接合部分の長さ方向の中央部に位置する、サスペンションメンバ。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載のサスペンションメンバであって、
   前記少なくとも１本のクロスメンバの前記コの字断面形状は、前記２つの側面板の一方と前記上面板とが一体となったＬ字断面部材と、前記２つの側面板の他方の側面板である直線断面部材とから構成され、
   前記Ｌ字断面部材のＬ字形の角部が、前記切り欠きが形成されている前記角部である、
   サスペンションメンバ。