JP2019031234A - クロスメンバの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時のクロスメンバの脱落を防止する。【解決手段】前面衝突時、サスペンションクロスメンバ１４に入力する衝撃荷重が大きい場合は、サスペンションクロスメンバ１４の端部のボルト挿通孔１４１０、１４１２の周囲のアッパメンバプレート１４Ｂおよびロアメンバプレート１４Ａの部分に亀裂が生じやがて破断する。これにより、ロアメンバプレート１４Ａのボルト挿通孔１４１０の内径がボルト２８の頭部２８０６の外径より大きくなり、また、アッパメンバプレート１４Ｂのボルト挿通孔１４１２の内径が筒体３０の上部の外径よりも大きくなると、サスペンションクロスメンバ１４が自重により下方に脱落しようとする。しかしながら、補強板４０の孔４００２の縁部が筒体３０の大径部３００２に係止されることでサスペンションクロスメンバ１４の脱落が阻止される。【選択図】図９

Description

本発明は、車幅方向に延在するクロスメンバの取り付け構造に関する。

車幅方向に延在するクロスメンバとして、例えば、車両のサスペンションクロスメンバが知られている。サスペンションクロスメンバは、懸架装置（サスペンション機構）を保持する部材であり、サスペンションクロスメンバの車幅方向両側の端部が車幅方向両側のサイドメンバやサブフレームにボルトを用いて連結されている。
特許文献１には、車両の前面衝突時に、サスペンションクロスメンバをサブフレームから脱落させるクロスメンバの取り付け構造が開示されている。

特開２０１４−１６９０４３号公報

しかしながら、サスペンションクロスメンバの後方に車両構成部材が隣接して配置されている車両では、脱落したサスペンションクロスメンバが車両構成部材に衝突し、車両構成部材が損傷することが考えられる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、衝突時のクロスメンバの脱落を防止する上で有利なクロスメンバの取り付け構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車幅方向に延在する中空状のクロスメンバの車幅方向の端部を車両の前後方向に延在するサイドメンバにボルトにより取り付ける取り付け構造であって、前記サイドメンバに設けられ前記ボルトが螺合される雌ねじ部材と、前記クロスメンバの車幅方向の端部の内部に設けられ、前記ボルトを挿通させることで前記ボルトと前記雌ねじ部材とで挟持される筒体とを備え、前記筒体に、前記筒体の他の箇所に比べて外径が大きい大径部が設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記クロスメンバの車幅方向の端部は、サイドメンバの下方に取着され、前記筒体と前記雌ねじ部材は上下方向に延在しており、前記クロスメンバの車幅方向の端部の内部に、前記大径部よりも上方の前記筒体の部分が挿通され、外周部が前記クロスメンバに取着された補強板が設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記サイドメンバに、前記雌ねじ部材の車両前後方向の少なくとも一方に前記雌ねじ部材の車両前後方向の倒れを阻止する倒れ阻止部材が設けられていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記倒れ阻止部材は、前記雌ねじ部材の車幅方向両側に位置する突出部が備えられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、前面衝突時、クロスメンバに入力する衝撃荷重によってクロスメンバの端部のボルトの周囲の部分が破断してクロスメンバが自重により下方に脱落しようとした場合、クロスメンバの端部のボルトの周囲の部分が筒体の大径部に係止されるので、クロスメンバの脱落を防止する上で有利となる。
したがって、脱落したクロスメンバがクロスメンバの後方に隣接して配置された車両構成部材に衝突して車両構成部材が損傷することを防止する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、補強板の部分が筒体の大径部に係止するので、クロスメンバの脱落を防止する上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、雌ねじ部材が脱落することを抑制する上で有利となり、クロスメンバの脱落を防止する上でより有利となる。
請求項４記載の発明によれば、雌ねじ部材が脱落することを抑制する上でより有利となり、クロスメンバの脱落を防止する上でより一層有利となる。

実施の形態に係る車両のクロスメンバの取り付け構造が適用されたサスペンションクロスメンバの側面図である。 実施の形態に係る車両のクロスメンバの取り付け構造が適用されたサスペンションクロスメンバの平面図である。 サスペンションクロスメンバの要部を示す斜視図である。 サスペンションクロスメンバの要部を透視して示す斜視図である。 サイドメンバを車両前後方向と平行する鉛直面で破断した断面図である。 前倒れ阻止部材の斜視図である。 （Ａ）は前倒れ阻止部材が雌ねじ部材に溶接された状態を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図であり溶接前の状態を示す。 後倒れ阻止部材が雌ねじ部材に溶接された状態を示す斜視図である。 サスペンションクロスメンバの端部がサイドフレームに連結された部分の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の図面において、符号ＦＲは車両前方、符号ＵＰは車両上方、符号ＨＬは車幅方向を示す。
図１、図２に示すように、車両１０は、車幅方向に間隔をおいて車両１０の前後方向に延在する一対のサイドメンバ１２と、車両１０の前後方向に間隔をおいて車幅方向に延在し一対のサイドメンバ１２を連結する不図示の複数のクロスメンバとを備えている。
それら複数のクロスメンバは、サスペンションクロスメンバ１４を含み、本実施の形態では、サスペンションクロスメンバ１４が中空状のクロスメンバに相当し、このサスペンションクロスメンバ１４をサイドメンバ１２に取り付ける構造に本発明が適用されている。

サイドメンバ１２は、水平方向に延在する前部１２Ａと、前部１２Ａの後端から車両後方に至るにつれて下方に変位する傾斜部１２Ｂと、傾斜部１２Ｂの後端から水平方向で後方に延在する中間部１２Ｃとを含んでいる。
サイドメンバ１２は、傾斜部１２Ｂ、中間部１２Ｃでは上方が開放された断面ハット形状を呈し、傾斜部１２Ｂでは開放された部分に不図示のダッシュパネルが取着され、中間部１２Ｃでは開放された部分に不図示のフロアパネルが取着されている。

サスペンションクロスメンバ１４は、上下に間隔をおいたロアメンバプレート１４Ａとアッパメンバプレート１４Ｂの縁部が合わされることで構成され、左右の前輪１６の間で車幅方向に延在している。
サスペンションクロスメンバ１４の前部の車幅方向両側部は、サブフレーム１８を介してサイドメンバ１２の前方箇所に取着されている。
サスペンションクロスメンバ１４の前部の車幅方向両側部からそれぞれアーム２０が上方に突設され、それらアーム２０はサイドメンバ１２に取着されている。
サスペンションクロスメンバ１４の後部の車幅方向両側部はサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂに取着されている。

サスペンションクロスメンバ１４の車幅方向両側部に一対のロアアーム２２が揺動可能に結合されている。
すなわち、一対のロアアーム２２は、車幅方向に延在し、車幅方向の外側の端部でナックル２４を介して前輪１６を支持している。
ロアアーム２２の車幅方向の内側の端部に、前後に間隔をおいて不図示の前取り付け部と図３に示す後取り付け部２２０２とが設けられている。
図３に示すように、それら前取り付け部と後取り付け部２２０２とは、サスペンションクロスメンバ１４の開口１４０２からロアメンバプレート１４Ａとアッパメンバプレート１４Ｂとの間に挿入され、それぞれ不図示の前側ブッシュおよび後側ブッシュ２６を介してサスペンションクロスメンバ１４に揺動可能に結合されている。

次に、サスペンションクロスメンバ１４のサイドメンバ１２への取り付け構造について説明する。
図４に示すように、サスペンションクロスメンバ１４の後部の車幅方向両側部は、ボルト２８、筒体３０、雌ねじ部材３２を介してサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂに取着されている。
サイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂには、図５に示すように、下方に膨出する膨出部３４が設けられている。
膨出部３４は、車両前方に向いた前壁部３４０２と、前壁部３４０２の下端に連続し、後方に延在する下方を向いた底壁部３４０４と、それら前壁部３４０２と底壁部３４０４とで囲まれた空間を仕切る仕切壁部３４０６とを含んで構成されている。

底壁部３４０４には、ボルト２８のボルト挿通孔３４１０が形成されると共に、ボルト挿通孔３４１０と同軸上に、ボルト２８の雄ねじ２８０２（図９）が螺合される雌ねじ３２０６を有する雌ねじ部材３２が設けられている。
雌ねじ部材３２の下端の鍔部３２０４は、底壁部３４０４に溶着されている。
また、雌ねじ部材３２の上部は、仕切壁部３４０６の孔に挿通され、孔の内周部との間で溶接され、符号Ｂ１は雌ねじ部材３２の上部と孔の内周部とを接合したビードを示している。

さらに、傾斜部１２Ｂの内部には、雌ねじ部材３２の車両前後方向の倒れを阻止する倒れ阻止部材が設けられている。
倒れ阻止部材は、前倒れ阻止部材３６と後倒れ阻止部材３８とを含んで構成されている。

図４、図５、図６、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前倒れ阻止部材３６は、雌ねじ部材３２の前方に配置されている。
前倒れ阻止部材３６は、車両前後方向に延在する本体板部３６０２と、本体板部３６０２の車幅方向両側から下方に屈曲された一対の側板部３６０４と、それら側板部３６０４の下部から車両後方に突設され雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置する一対の突出板部３６０６とを備えている。
一対の突出板部３６０６は、雌ねじ部材３２の外周面に合わされる円筒状に形成されている。
本実施の形態では、一対の突出板部３６０６が、雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置し雌ねじ部材３２の車幅方向の倒れを阻止する突出部を構成している。
本体板部３６０２の前部は、傾斜部１２Ｂの内部で膨出部３４の前壁部３４０２に溶接され、図５、図６、図７（Ａ）において符号Ｂ２は本体板部３６０２の前部と前壁部３４０２とを接合したビードを示している。
また、本体板部３６０２の後部は、雌ねじ部材３２の車両１０の前方に位置する外周面の部分に溶接され、図５、図６、図７（Ａ）において符号Ｂ３は本体板部３６０２の後部と雌ねじ部材３２の外周面の部分とを接合したビードを示している。
また、一対の突出板部３６０６の後部は、雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置する外周面の部分に溶接され、図６、図７（Ａ）において符号Ｂ４は突出板部３６０６の後部と雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置する外周面の部分とを接合したビードを示している。

図４、図５、図８に示すように、後倒れ阻止部材３８は、雌ねじ部材３２の後方に配置されている。
後倒れ阻止部材３８は、仕切壁部３４０６から上方に起立する起立板部３８０２と、起立板部３８０２の上端から車両前方に突出する上板部３８０４とを備えている。
上板部３８０４には、雌ねじ部材３２の外周面に合わされる前方に開放された半円弧状の欠部３８０６が形成され、欠部３８０６の車幅方向両側の上板部３８０４の部分が、雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置し雌ねじ部材３２の車幅方向の倒れを阻止する突出部３８０４Ａを構成している。
起立板部３８０２の下部は、傾斜部１２Ｂの内部で仕切壁部３４０６に溶接され、図５、図８において符号Ｂ５は起立板部３８０２の下部と仕切壁部３４０６とを接合したビードを示している。
また、欠部３８０６は、雌ねじ部材３２の車両１０の後方に位置する外周面の部分に溶接され、図５、図８において符号Ｂ６は欠部３８０６と雌ねじ部材３２の外周面の部分とを接合したビードを示している。

図３、図４、図９に示すように、筒体３０は、クロスメンバ１４の車幅方向の端部の内部に設けられ、ボルト２８を挿通させることでボルト２８と雌ねじ部材３２とで挟持される。
本実施の形態では、ボルト２８はワッシャ付きボルトであり、ボルト２８に設けられたワッシャ２８Ａの外径は、筒体３０の外径よりも大きい寸法で形成されている。
また、サスペンションクロスメンバ１４の車幅方向の端部を構成するロアメンバプレート１４Ａとアッパメンバプレート１４Ｂには、ボルト挿通孔１４１０、１４１２が設けられ、筒体３０は、サスペンションクロスメンバ１４の内部でそれらボルト挿通孔１４１０、１４１２と同軸上に配置される。
筒体３０の下部には、他の箇所に比べて外径が大きい大径部３００２が設けられている。
より詳細には、筒体３０の下部と上部は、均一内径、均一外径の円筒部３００４、３００６で形成され、筒体３０の中間部に内径および外径が次第に大きくなる曲面状の大径部３００２が形成されている。
大径部３００２の外径は、ボルト２８のワッシャ２８Ａの外径よりも十分に大きい寸法で形成されている。

また、サスペンションクロスメンバ１４の車幅方向の端部の内部に、大径部３００２よりも上方の筒体３０の部分が挿通される孔４００２を有し、外周部が前記サスペンションクロスメンバ１４に溶着された補強板４０が設けられている。
このような補強板４０を設けることでサイドメンバ１２に取り付けられるサスペンションクロスメンバ１４の端部の強度の向上が図られている。
なお、大径部３００２の外径は孔４００２の内径よりも大きな寸法で形成されている。

次に作用効果について説明する。
前面衝突時、サスペンションクロスメンバ１４に対して車両後方に向かって衝撃荷重が入力すると、その荷重は、サスペンションクロスメンバ１４の端部のボルト挿通孔１４１０、１４１２の縁部からボルト２８、雌ねじ部材３２を介してサイドメンバ１２に伝達される。
サスペンションクロスメンバ１４に入力する衝撃荷重がそれほど大きくない場合は、衝撃荷重はサイドメンバ１２から後方に伝達され衝突エネルギーが吸収される。

一方、サスペンションクロスメンバ１４に入力する衝撃荷重が大きい場合は、サスペンションクロスメンバ１４の端部のボルト挿通孔１４１０、１４１２の周囲のアッパメンバプレート１４Ｂおよびロアメンバプレート１４Ａの部分に亀裂が生じやがて破断する。
ボルト挿通孔１４１０、１４１２の周囲のアッパメンバプレート１４Ｂおよびロアメンバプレート１４Ａの部分が破断することにより、ロアメンバプレート１４Ａのボルト挿通孔１４１０の内径がボルト２８のワッシャ２８Ａの外径より大きくなり、また、アッパメンバプレート１４Ｂのボルト挿通孔１４１２の内径が筒体３０の上部の外径よりも大きくなると、サスペンションクロスメンバ１４が自重により下方に脱落しようとする。
しかしながら、大きくなったボルト挿通孔１４１２の周囲のアッパメンバプレート１４Ｂの部分に大径部３００２に係止されることでサスペンションクロスメンバ１４の脱落が阻止される。
したがって、脱落したサスペンションクロスメンバ１４がサスペンションクロスメンバ１４の後方に隣接して配置された車両構成部材に衝突して車両構成部材が損傷することを防止する上で有利となる。

さらに本実施の形態では、ボルト挿通孔１４１０、１４１２の周囲のアッパメンバプレート１４Ｂおよびロアメンバプレート１４Ａの部分が大きく破断し、サスペンションクロスメンバ１４が自重により下方に脱落しようとしても、補強板４０の孔４００２の縁部が筒体３０の大径部３００２に係止されることでサスペンションクロスメンバ１４の脱落が阻止される。
したがって、脱落したサスペンションクロスメンバ１４がサスペンションクロスメンバ１４の後方に隣接して配置された車両構成部材に衝突して車両構成部材が損傷することを防止する上でより有利となる。

また、サイドメンバ１２に、雌ねじ部材３２の車両前後方向の倒れを阻止する倒れ阻止部材を設けたので、雌ねじ部材３２に伝達される衝撃荷重によって雌ねじ部材３２が車両前後方向に倒れることでサイドメンバ１２の底壁部３４０４に亀裂が生じて雌ねじ部材３２が脱落することを抑制する上で有利となり、したがって、サスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止する上でより有利となる。
また、倒れ阻止部材は、雌ねじ部材３２の車幅方向両側に位置する突出部によって雌ねじ部材３２の車幅方向の倒れも阻止するので、雌ねじ部材３２に伝達される衝撃荷重によって雌ねじ部材３２が車幅方向に倒れることでサイドメンバ１２の底壁部３４０４に亀裂が生じて雌ねじ部材３２が脱落することを抑制する上でより有利となり、したがって、サスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止する上でより一層有利となる。
なお、本実施の形態では、車両前後方向の双方に倒れ阻止部材（前倒れ阻止部材３６、後倒れ阻止部材３８）を設けた場合について説明したが、車両前後方向の少なくとも一方に倒れ阻止部材を設けてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、雌ねじ部材３２が脱落することを抑制する上でより有利となり、したがって、サスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止する上でより有利となる。
また、本実施形態の様にサスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止することで、サスペンションクロスメンバ１４の後方に配置されたサイドメンバ１２の中間部１２Ｃに衝突荷重を分散できるので、衝突エネルギを吸収する上で有利となる。

また、本実施の形態では、サスペンションクロスメンバ１４の端部に補強板４０を設け、補強板４０の孔の縁部が筒体３０の大径部３００２に係止することでサスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止する場合について説明した。
しかしながら、補強板４０を省略して以下のように構成してもよい。
すなわち、サスペンションクロスメンバ１４の端部を構成するアッパメンバプレート１４Ｂの部分の肉厚を大きく確保し、アッパメンバプレート１４Ｂのボルト挿通孔３４１０の周囲の部分の強度を高くする。
これにより、前面衝突時の衝撃荷重によりアッパメンバプレート１４Ｂのボルト挿通孔３４１０の周囲の部分に亀裂が生じにくくなり、ボルト挿通孔３４１０の内径を大径部３００２よりも小さい寸法に維持する上で有利となり、サスペンションクロスメンバ１４の脱落を防止する上で有利となる。

１０ 車両
１２ サイドメンバ
１４ サスペンションクロスメンバ（クロスメンバ）
２８ ボルト
３０ 筒体
３００２ 大径部
３２ 雌ねじ部材
３６ 前倒れ阻止部材（倒れ阻止部材）
３６０６ 突出板部（突出部）
３８ 後倒れ阻止部材（倒れ阻止部材）
３８０４Ａ 突出部
４０ 補強板

Claims (4)

1. 車幅方向に延在する中空状のクロスメンバの車幅方向の端部を車両の前後方向に延在するサイドメンバにボルトにより取り付ける取り付け構造であって、
   前記サイドメンバに設けられ前記ボルトが螺合される雌ねじ部材と、
   前記クロスメンバの車幅方向の端部の内部に設けられ、前記ボルトを挿通させることで前記ボルトと前記雌ねじ部材とで挟持される筒体とを備え、
   前記筒体に、前記筒体の他の箇所に比べて外径が大きい大径部が設けられている、
   ことを特徴とするクロスメンバの取り付け構造。
2. 前記クロスメンバの車幅方向の端部は、サイドメンバの下方に取着され、
   前記筒体と前記雌ねじ部材は上下方向に延在しており、
   前記クロスメンバの車幅方向の端部の内部に、前記大径部よりも上方の前記筒体の部分が挿通され、外周部が前記クロスメンバに取着された補強板が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載のクロスメンバの取り付け構造。
3. 前記サイドメンバに、前記雌ねじ部材の車両前後方向の少なくとも一方に前記雌ねじ部材の車両前後方向の倒れを阻止する倒れ阻止部材が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のクロスメンバの取り付け構造。
4. 前記倒れ阻止部材は、前記雌ねじ部材の車幅方向両側に位置する突出部が備えられている、
   ことを特徴とする請求項３記載のクロスメンバの取り付け構造。

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