Manufacturing method for a vehicle for the support structure

本発明は車両用支持構造体の製造方法に関し、より詳細には、支持構造体に設定以上の荷重が作用した際に、支持構造体自体が塑性変形し、衝撃力を緩和する車両用支持構造体の製造方法に関する。

車両のエンジン、トランスミッション、デフ等を車体に支持・固定する支持構造体には、衝突などによって支持構造体に取り付けられたエンジン等の被支持物に一定以上の荷重が作用した際に、支持構造体自体が塑性変形し、衝撃エネルギーを吸収、緩和する機構が設けられている。
たとえば、特許文献１には、断面Ｖ字形の切欠溝が側面に形成されたフランジ部を備え、一定以上の荷重が作用した際に、切欠溝を起点としてフランジ部が破断することにより衝撃を吸収するパワープラント支持用のブラケットが記載されている。
また、特許文献２には、衝突等によってエンジン支持構造に一定以上の荷重が作用した際に、塑性変形あるいは破壊される起点となるノッチ部が形成されたエンジンマウントが開示されている。

特開２００２−２３１０号公報

特開２００２−１２７７６２号公報

これらのエンジン、トランスミッション、デフ等の被支持物に設定以上の荷重が作用した際に、塑性変形して衝撃エネルギーを吸収、緩和する支持構造体は、被支持物の種類や取り付け位置によって種々の形状に形成され、支持構造体に求められる塑性変形にいたるまでの耐力もまちまちである。 このような多様な形態の支持構造体や、支持構造体に塑性変形を許容する部位を形成する方法として、切削加工等の機械加工によることは作業が複雑になり、製造コストがかかるという問題がある。

本発明は、変形を許容して被支持物に作用する衝撃エネルギーを吸収、緩和する作用を備えた支持構造体を安価に製作可能とし、所定の設定荷重が作用した際に確実に塑性変形して、被支持物に作用する衝撃エネルギーを的確に吸収、緩和することができる車両用支持構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、 被支持物が固定される第１固定部と、車体に固定される第２固定部と、前記第１固定部と第２固定部とを連設する連設部とを有し、前記被支持物に設定以上の荷重が作用した際に、前記連設部が前記荷重により塑性変形する車両用支持構造体の製造方法であって、鋳造時に互いに型合わせして用いられ、前記第１固定部と前記第２固定部と前記連設部の少なくとも側面を成形する成形面が形成された第１型および第２型と、前記第２固定部の固定面を成形する成形面と、前記固定面から前記連設部の内部にまで通じる凹穴を成形する突起体が形成された第３型とを備える鋳造型を用い、前記第１型および第２型とともに第３型を型合わせし、鋳造型内に前記第１固定部および第２固定部および連設部とを一体成形するキャビティを形成し、キャビティに溶湯を注入して鋳造により前記支持構造体を製造することを特徴とする。

また、前記支持構造体の前記第１固定部は、前記被支持物に荷重が作用する方向が長手となる形態に形成され、前記第１型および第２型の型合わせ面の面方向を、前記第１固定部の長手方向に平行となる方向に設定した鋳造型を使用して製造することにより、鋳造型の製作が簡易な構成として支持構造体を製造することができる。
また、前記第１型および第２型として、前記第１型および第２型の少なくとも一方に設けられる前記連設部を成形する成形面が、前記荷重が作用する方向と面方向が平行となる向きの側面部を成形する成形面間の間隔にくらべて、前記荷重が作用する方向と面方向が直交する向きの側面部を成形する成形面間の間隔が幅狭に形成された鋳造型を使用して製造することにより、荷重が作用する方向に対して塑性変形しやすい構造を備えた支持構造体を容易に製造することができる。

また、前記第１型および第２型として、前記第１型および第２型の少なくとも一方に設けられる前記連設部を成形する成形面のうち、前記荷重が作用する方向と面方向が直交する向きの側面部を成形する成形面に、前記側面部の外面に溝を成形する突条が形成された鋳造型を使用して製造することにより、連設部が塑性変形にいたるまでの耐力を適宜調節して支持構造体を製造することができる。
また、前記第１型および第２型として、前記第１型および第２型の少なくとも一方に設けられる前記連設部を成形する成形面のうち、前記荷重が作用する方向と面方向が平行となる向きの側面部を成形する成形面に、前記側面部の外面に凹部を成形する突部が形成された鋳造型を使用して製造することにより、連設部の断面形状あるいは連設部の肉厚を適宜調節して連設部が塑性変形にいたるまでの耐力を適宜調節して支持構造体を製造することができる。

本発明に係る車両用支持構造体の製造方法では、第１固定部、第２固定部および連設部を備えた支持構造体を鋳造型を用いた鋳造方法によって製造するから、連設部を荷重が作用した際に塑性変形する形態にてきぎ設計して容易に製造することができる。 また、第３型に連設部の内部を肉抜きする突起体を設けて成形することにより、連設部が塑性変形するまでの耐力を適宜設定して製造することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明方法によって製造する車両用支持構造体の構成例とその作用を示す。 図示例の支持構造体１０は、被支持物５が固定される第１固定部１２と、車両側の支持部６に固設される第２固定部１４と、第１固定部１２と第２固定部１４とを一体的に連設する連設部１６を備える。 第２固定部１４の固定面から連設部１６にかけては、固定面で開口する凹穴１８が設けられ、連設部１６に薄肉部が形成されることにより、設定以上の荷重が被支持物５に作用した際に、連設部１６が塑性変形し衝撃を吸収することが可能となっている。

図１（ａ）に、被支持物５に荷重が作用する方向を矢印によって示す。 支持構造体１０の第１固定部１２は、被支持物５に作用する荷重方向に長手方向が平行となるように被支持物５に固定される。 車両の衝突等の状態によっては被支持物５には様々な方向から荷重が作用し得る。 図１に示す荷重方向は、たとえば車両が前面から正面衝突したような場合に作用する荷重方向を想定している。
図１(a)は、被支持物５が支持構造体１０によって支持されている通常時、図１(b)は、被支持物５に設定以上の荷重が作用し、支持構造体１０が荷重が作用した方向に倒伏するように塑性変形した状態を示す。 支持構造体１０が塑性変形することによって、被支持物５に作用する衝撃エネルギーが吸収される。

図２は、図１に示す支持構造体１０の断面図および平面図を示す。 図２(a)は図２(c)（平面図）におけるＡ−Ａ線断面図、図２(b)は図２(c)におけるＢ−Ｂ線断面図である。
支持構造体１０は、正面形状がＨ形に形成され（図２(a)）、側面形状が第１固定部１２から第２固定部１４にかけて徐々に幅広となる階段状に形成される（図２(b)）。
図２(c)（連設部１６については断面を示す）に示すように、支持構造体１０の平面形状は、第１固定部１２が細長の長方形に、第２固定部１４は第１固定部１２の長手方向と等長の正方形に形成される。 第１固定部１２と第２固定部１４とを連設する連設部１６は、第１固定部１２の長手方向には細幅にくびれた形状に設けられ、第１固定部１２の幅方向には第１固定部１２の幅寸法よりも若干張り出して形成される。

第２固定部１４と連設部１６とに形成される凹穴１８は、第２固定部１４の固定面側で開口し、連設部１６と第１固定部１２との連結部近傍まで延びる深さに形成されている。 本実施形態においては、連設部１６の、第１固定部１２の長手方向に直交する側面部１６ａ（図２(a)）の肉厚が、第１固定部１２の長手方向に平行な側面部１６ｂ（図２(b)）の肉厚よりも薄くなるように凹穴１８の内面形状が設定されている。 なお、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に直交する側面部１６ａとは、連設部１６の外側面の面方向が第１固定部１２の長手方向に直交する一対の側面部であり、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に平行な側面部１６ｂとは、連設部１６の外側面の面方向が第１固定部１２の長手方向に平行となる一対の側面部である。

第１固定部１２の長手方向の両端には被支持物５に第１固定部１２を連結する取り付けボルトの挿通孔１２ａが形成され、第２固定部１４には第２固定部を車両側の支持部６に固定ねじによって固定するねじ穴１４ａが形成される。
なお、第１固定部１２にボルトの挿通孔１２ａを設けるかわりに固定ねじによって被支持物５を固定するねじ穴を設けてもよく、第２固定部１４にねじ穴１４ａを設けるかわりにボルト挿通孔を設けてもよい。

（支持構造体の製造方法）
図３は、上述した支持構造体１０を鋳造によって製造する際に使用する鋳造型４０を示す。 鋳造型４０は、第１固定部１２と第２固定部１４と連設部１６とを成形する第１型４２および第２型４４と、第２固定部１４の固定面と凹穴１８とを成形する第３型４６の３型から構成される。 図３は、第１型４２と第２型４４と第３型４６とを型合わせする前の状態を示している。

第１型４２と第２型４４は、第１固定部１２の幅方向の中心線位置と第２固定部１４の中心線位置（図２(b)のＣ−Ｃ線位置）とを通過する面を型合わせ面とする一対の割り型として形成される。 第１型４２と第２型４４には、第１固定部１２、第２固定部１４および連設部１６の外面を成形する成形面４２１、４４１が形成されている。 第３型４６には、第２固定部１４の固定面を成形する成形面４６１と凹穴１８を成形する突起体４７が形成されている。

図３(b)、(c)は、第１型４２と第２型４４と第３型４６とを型合わせしてキャビティ４８を形成した状態を示す。 図３(b)は第１型４２と第２型４４の型合わせ面に垂直方向での断面図、図３(c)は型合わせ面に平行方向での断面図である。 図３(c)は、第１型４２について示すが、第２型４４も同様に形成される。
キャビティ４８には、支持構造体１０の第１固定部１２と第２固定部１４と連設部１６を成形する成形部４８ａ、４８ｂ、４８ｃが形成される。 成形部４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、第１型４２、第２型４４に設けられた成形面４２１、４４１と、第３型４６に設けられた成形面４６１および突起体４７の外面である成形面４７１とにより、鋳造型内で連通した内部空間として形成される。 突起体４７の突出側の端面は、成形部４８ａと成形部４８ｃの境界近傍まで延出する。

図３(c)に示すように、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に面方向が直交する側面部１６ａを成形する成形部は、第１型４２と第２型４４に形成された、連設部１６の外側面を成形する成形面４２ａ（４４ａ）と、これらの成形面４２ａ（４４ａ）に対向する突起体４７の成形面４７ａとによって構成される。
また、図３(b)に示すように、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に面方向が平行となる側面部１６ｂを成形する成形部は、第１型４２と第２型４４に形成された連設部１６の外側面を成形する成形面４２ｂ、４４ｂと、これらの成形面４２ｂ、４４ｂに対向する突起体４７の成形面４７ｂとによって構成される。

本実施形態においては、上記第１型４２と第２型４４と第３型４４とを型合わせし、重力鋳造法（ＧＤＣ）にて、注湯口５０からキャビティ４８に溶湯を注入して、鋳造により支持構造体１０を製作する。 上記鋳造型４０を使用して得られた鋳造品は、第１固定部１２、第２固定部１４、連設部１６が一体成形され、第２固定部１４と連設部１６にかけて凹穴１８が成形された製品となる。 得られた鋳造品に、第１固定部１２に設けられる挿通孔１２ａ、第２固定部１４に設けられるねじ穴１４ａを加工することにより、図１、２に示す支持構造体１０が得られる。

得られた支持構造体１０は、支持構造体１０が支持する被支持物５に、図１に示す荷重方向に設定以上の荷重が作用した際に、連設部１６が荷重方向に塑性変形することを許容するように形成され、連設部１６がこのように塑性変形することによって、衝撃エネルギーを吸収、緩和する作用を有するものとなる。
連設部１６は第１固定部１２の長手方向、すなわち荷重が作用する方向（前後方向）には狭幅（くびれた形状）となるように形成されていること、さらに第２固定部１４から連設部１６にかけて凹穴１８が形成され、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に直交する向きの側面部１６ａの肉厚が、第１固定部１２の長手方向に平行となる向きの側面部１６ｂよりも薄く形成されていることにより、第１固定部１２の長手方向に荷重が作用した際に、連設部１６が塑性変形しやすい構造となっている。

本実施形態の支持構造体の製造方法のように、鋳造方法を利用して支持構造体１０を製作する方法によれば、支持構造体１０に荷重が作用した際に変形を許容する部位として形成する連設部１６の形態、たとえば側面部１６ａ、１６ｂの対向する側面間の距離は、第１型４２と第２型４４の成形面４２１、４４１の形状を変えることによって適宜設定することができ、連設部１６の側面部１６ａ、１６ｂの肉厚も、第１型４２と第２型４４の成形面４２１、４４１、および第３型４６に設ける突起体４７の突出量、形状を変えることによって適宜設定することが可能である。
また、第２固定部１４から連接部１６に凹穴１８を形成することによって支持構造体１０の軽量化を図るとともに、塑性変形にいたるまでの耐力を調節した支持構造体１０として得られる。

鋳造方法による場合は、連設部１６の外形を適宜形成することや、切削加工では加工が困難な凹穴を形成することが容易であり、凹穴１８も第３型４６に形成する突起体４７の突出量や形状を変えることによって適宜形状とすることができる。 すなわち、突起体４７の幅を広くしたり狭くしたりすることによって、連設部１６の側面部１６ａ、１６ｂの肉厚を薄くしたり、厚くしたりすることができる。 また、突起体４７の突出寸法を長くしたり、短くしたりすることによっても連設部１６の肉厚や内部形状を変えることができ、連設部１６に荷重が作用した際に連設部１６が塑性変形にいたるまでの耐力を適宜調節することが可能となる。

なお、本実施形態においては、第１型４２と第２型４４の型合わせ面を、第１固定部１２の長手方向に平行となるように設定したが、本実施形態の支持構造体１０は第１固定部１２の長手方向に直交する向きにも対称形となっているから、第１固定部１２の長手方向に直交する方向を型合わせ面とする割り型によって鋳造型を製作することも可能である。 ただしこの場合は、割り型の彫り込み深さが深くなり、若干、鋳造型の製作が難しくなる。 このように、支持構造体１０の形態によっては、型合わせ面を適宜選択して鋳造型とすることができる。

（第２の実施の形態）
図４(a)は、支持構造体１０の製造方法についての第２の実施の形態において使用する鋳造型の構成を示す。 本実施形態においても、第１固定部１２と第２固定部１４と連設部１６とを成形する第１型４２および第２型４４と、第２固定部１４の固定面と凹穴１８とを成形する第３型４６の３型から鋳造型４０を構成することについては第１の実施の形態と同様である。
本実施形態において特徴とする構成は、鋳造型を用いて支持構造体１０を鋳造する際に、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に直交する向きの側面部１６ａの外側面に溝１６ｃを成形することにある。

図４(a)は、第１型４２に形成された連設部１６の側面部１６ａ外側面を成形する成形面４２ａに、側面部１６ａの幅方向に長手となる突条４２ｃを設けたことを示す。 第２型４４についても、第１型４２の突条４２ｃと同様に側面部１６ａの幅方向に長手となる突条４４ｃを設ける。
図４(b)は、突条４２ｃ、４４ｃを設けた第１型４２、第２型４４と、突起体４７を備えた第３型４６とを用いて鋳造して得た支持構造体１０の平面図（連設部１６については断面）を示す。 第１型４２と第２型４４に突条４２ｃ、４４ｃを設けて鋳造することによって、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に直交する向きの側面部１６ａ、１６ａの外側面に溝１６ｃが形成された支持構造体１０が得られる。

連設部１６の外側面に溝１６ｃが形成された支持構造体１０は、連設部１６の側面部１６ａの肉厚が溝１６ｃが形成された部位で部分的に薄くなるから、被支持物に荷重が作用した際に、連設部１６の溝１６ｃが形成された部位に荷重が集中して作用し、連設部１６が塑性変形するにいたるまでの耐力を溝１６ｃが形成されていない場合に比べて弱めることができる。
連設部１６に溝１６ｃを形成することは、鋳造品に対して機械的な加工を施すことによっても可能であるが、鋳造型４０を用いて支持構造体１０を鋳造する際に同時に溝１６ｃを形成する方法であれば、連設部１６に溝１６ｃが形成された支持構造体１０を簡単に製造することができる。

また、本実施形態では連設部１６に１本の溝１６ｃを形成する例について示したが、連設部１６に複数の溝１６ｃを形成することも可能であり、溝１６ｃの幅や深さを適宜調節することもできる。 これらの溝１６ｃの形態は、鋳造型に製作する突条４２ｃ、４４ｃの形態を変えることによって適宜設定可能であり、鋳造方法によって支持構造体を製造する方法であれば、適宜形態の連設部１６を備えた支持構造体１０を製造することが容易であり、連設部１６が塑性変形するまでの耐力を適宜調節して支持構造体１０を製造することができる。

（第３の実施の形態）
図５(a)は、支持構造体１０の製造方法についての第３の実施の形態において使用する鋳造型の構成を示す。 本実施形態においても、前述した第１型４２、第２型４４、第３型４６を使用して鋳造により支持構造体１０を製造することは第１、第２の実施の形態と同様である。
本実施形態において特徴とする構成は、鋳造型を用いて支持構造体１０を鋳造する際に、連設部１６の第１固定部１２の長手方向に平行となる向きの側面部１６ｂの外側面に凹部１６ｄを成形することにある。

図５(a)は、第１型４２と第２型４４に形成された、連設部１６の側面部１６ｂの外側面を成形する成形面４２ｂ、４４ｂに、凹部１６ｄを成形するための突部４２ｄ、４４ｄを形成したことを示す。
図５(b)は、突部４２ｄ、４４ｄを設けた第１型４２と第２型４４とを用いて鋳造した支持構造体１０の平面図（連設部１６につては断面）を示す。 第１型４２と第２型４４に突部４２ｄ、４４ｄを設けて鋳造したことにより、連設部１６の側面部１６ｂに凹部１６ｄが形成された支持構造体１０が得られる。

このように、第１固定部１２の長手方向に平行となる向きの側面部１６ｂについて凹部１６ｄを形成した支持構造体１０は、連設部１６の凹部１６ｄが形成された部位の肉厚が薄くなり、連設部１６の断面積が縮小する。 これによって、連設部１６に荷重が作用した際に、連設部１６が塑性変形にいたるまでの耐力を、凹部１６ｄが形成されていない場合にくらべて弱めることができる。
側面部１６ｂに形成する凹部１６ｄについては、深さ、幅等を適宜設定することが可能であり、凹部１６ｄを複数形成することも可能である。 このように、連設部１６に形成する凹部１６ｄの形態および配置を適宜設定することによって、連設部１６が塑性変形にいたるまでの耐力を調節することが可能となる。

また、連設部１６の側面部１６ｂに凹部１６ｄを形成する場合は、第３型４６に設けた突起体４７によって連設部１６の内部に形成する凹穴１８との関係においても、連設部１６の肉厚を調節したり、連設部１６の断面形状を調節することによって連設部１６の塑性変形にいたるまでの耐力を調節することが可能である。
前述したように、第３型４６に形成する突起体４７は連設部１６を薄肉化することによって、支持構造体１０に荷重が作用した際に、塑性変形する最弱部を連設部１６に設けるものであるが、第３型４６に設ける突起体４７の形態と、連設部１６の外面に形成する溝１６ｃあるいは凹部１６ｄの形態とを組み合わせることにより、支持構造体１０に作用する荷重に対して、連設部１６が塑性変形するまでの耐力をさまざまに設定することが可能となる。

鋳造方法によって支持構造体１０を製造する方法の場合は、鋳造型を組み合わせることによって、連設部１６の形態や、第１固定部１２、第２固定部１４の形態が異なる種々の支持構造体１０を製造することが可能である。 すなわち、本発明に係る車両用支持構造体の製造方法は、鋳造方法によって支持構造体を製造することにより、支持構造体１０によって支持される被支持物の形態や被支持物の取り付け位置によって支持構造体１０に求められる衝撃エネルギーを吸収、緩和する作用を備えた種々の製品を安価に製造することが可能となる。

なお、上記説明においては、支持構造体１０に図１(a)に示すような荷重が作用する場合を例として説明したが、荷重が作用する方向が図１(a)に示す方向とは異なる場合でも、連設部１６の外形形状、断面形状を適宜設計することが可能であり、所定の衝撃エネルギーを吸収する作用を備えた支持構造体を製造することが可能である。
また、上記実施形態では、鋳造法として一般的な重力鋳造法を用いているが、重力鋳造法に限らずダイキャスト（ＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤ）、還元鋳造法など公知の鋳造方法を利用して製造することも可能である。

車両用支持構造体の構成と作用を示す説明図である。

車両用支持構造体の断面図(a)、(b)、および平面図(c)である。

第１の実施の形態における、車両用支持構造体の製造に使用する鋳造型の構成を示す断面図等である。

第２の実施の形態における車両用支持構造体の製造に使用する鋳造型の構成を示す断面図および車両用支持構造体の平面図である。

第３の実施の形態における車両用支持構造体の製造に使用する鋳造型の構成を示す断面図および車両用支持構造体の平面図である。

符号の説明

５ 被支持物 １０ 支持構造体 １２ 第１固定部 １４ 第２固定部 １６ 連設部 １６ａ 一方の側面部 １６ｂ 他方の側面部 １６ｃ 溝 １６ｄ 凹部 １８ 凹穴 ４０ 鋳造型 ４２ 第１型 ４４ 第２型 ４６ 第３型 ４２ａ、４４ａ 成形面 ４２ｂ、４４ｂ 成形面 ４２ｃ、４４ｃ 突条 ４２ｄ、４４ｄ 突部 ４７ 突起体 ４８ キャビティ ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ 成形部 ４２１、４４１ 成形面 ４６１ 成形面