JP2005280668A - 車両用サブフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、強度を高め、軽量化を図った車両用サブフレームを提供することを課題とする。
【解決手段】 車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）１６では、縦メンバ２１は、横メンバ（前部横メンバ）２２を嵌合する連結部（前連結部）４４及び連結部（前連結部）４４の奥に形成した仕切側辺４６とを備える。仕切側辺４６の近傍に取付部（上部アーム取付部）３８を設けた。連結部（前連結部）４４と横メンバ（前部横メンバ）２２をほぼ同様の形状の筒形で一体的に結合することができ、連結部（前連結部）４４の応力集中を抑えることができると同時に、連結部（前連結部）４４の奥に位置する連結部４４の固定端側を仕切側辺４６で補強することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車体に取付けるとともに、エンジンや懸架装置や差動装置を取付ける車両用サブフレームに関するものである。

車両用サブフレームは、例えば、筒形の部材を縦横に接合することで井の字形の構造を形成し、この構造に必要な取付け部を形成したものである。
井の字形の構造を用いた自動車サスペンションメンバが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
また、井の字形の構造を形成し、筒形の部材の端部に車体に取付けるための円柱部材を接合したサブフレームが知られている。（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−２２２１５２号公報（第３頁、図１、図２） 特開２００３−１４６２４０公報（第４頁、図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５（ａ），（ｂ）は、従来の技術の基本構成（その１）を説明する図であり、従来の「自動車サスペンションメンバの製造方法」によって製造されるサスペンションメンバは、タイヤを装着する一対のサイドメンバ２０１と、これらのサイドメンバ２０１を連結するクロスメンバ２０２，２０３と、を有し、一対のサイドメンバ２０１にクロスメンバ２０２，２０３を鋳ぐるんだものである。

特許文献２を次図に基づいて説明する。
図６は、従来の技術の基本構成（その２）を説明する図であり、従来の自動車用サブフレームは、サブフレーム本体３０１の先端部に、サブフレームを自動車車体フレームに連結するためのカラー部材３０２を接合したもので、サブフレーム本体３０１の寸法が不足した場合には、（ｃ）に示すように、カラー部材３０２の平坦部３０３をずらした状態で平坦部３０３とサブフレーム本体３０１をすみ肉溶接（ビード３０４）する。従って、カラー部材３０２を高精度に取付けることができる。

しかし、特許文献１のサスペンションメンバでは、一対のサイドメンバ２０１は、中実な鋳物であり、例えば、断面コ字形なものに比べ、重量は重く、さらなる軽量化が望まれていた。ただ、コ字形なものとした場合、サイドメンバ２０１の強度を確保するのに手間がかかる。

特許文献２の自動車用サブフレームでは、カラー部材３０２に負荷が加わった場合に、すみ肉溶接（ビード３０４）を施したサブフレーム本体３０１の先端部は変形が起きやすく、より強度の高い構造が望まれていた。

本発明は、強度を高め、軽量化を図った車両用サブフレームを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、車体の前後方向に伸び、サスペンションアームを取付ける取付部を備え、金属材料からなるダイカスト製の左右一対の縦メンバと、
車体の左右方向に伸び、左右一対の縦メンバを連結する金属材料からなる筒形の横メンバと、を備え、車体に取付ける車両用サブフレームであって、縦メンバは、横メンバを嵌合する連結部及び連結部の奥に形成した仕切側辺とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、縦メンバは、仕切側辺の近傍に取付部を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、縦メンバは、取付部を別体で備えるとともに、仕切側辺の近傍に別体の取付部を取付けるためのボスを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、縦メンバは、横メンバを嵌合する連結部及び連結部の奥に形成した仕切側辺とを備えたので、連結部と横メンバをほぼ同様の形状の筒形で一体的に結合することができ、連結部の応力集中を抑えることができると同時に、連結部の奥に位置する連結部の固定端側を仕切側辺で補強することができ、結果的に、縦メンバの強度を高めることができ、コ字形で縦メンバの軽量化を図ることができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、縦メンバは、仕切側辺の近傍に取付部を設けたので、サスペンションアームを取付ける取付部に加わる負荷を直接仕切側辺に伝えることができ、縦メンバの強度を高めることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、縦メンバは、取付部を別体で備えるとともに、仕切側辺の近傍に別体の取付部を取付けるためのボスを備えたので、サスペンションアームを取付ける取付部に加わる負荷を直接仕切側辺に伝えることができ、縦メンバの強度を高めることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従う。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は、本発明の車両用サブフレームを用いた車両の後部の斜視図であり、車両１１は、車体としての車体フレーム１２と、差動装置１３と、を備える。
車体フレーム１２は、車両１１の後部で車体の前後方向に伸びた左右のリヤサイドフレーム１４，１４と、これらのリヤサイドフレーム１４，１４に前後左右４個の防振用弾性ブッシュ１５・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を介して吊り下げた車両用サブフレームであるところのリヤサブフレーム１６と、を備える。

リヤサブフレーム１６は、差動装置１３を吊り下げ方式にて取付けるとともに、懸架装置１７（図２参照）を取付けるもので、左右の縦メンバ２１，２１と、前に設けた前部横メンバ２２と、後に設けた後部横メンバ２３と、を備える。次に具体的に説明する。

図２は、本発明の車両用サブフレームの斜視図であり、車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）１６及び懸架装置１７の左側を示す。
懸架装置１７は、独立懸架で、サスペンションアーム２５（アッパーアーム２６及びロアアーム２７を含む。）と、ショックアブソーバー３１と、ばね３２と、を備える。

車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）１６は、具体的には、車体の前後方向に伸びる左右の縦メンバ２１，２１と、これらの縦メンバ２１，２１の前端部３３，３３間に掛け渡しかつ車体の左右方向に伸びる前部横メンバ２２と、左右の縦メンバ２１，２１の後端部３４，３４間に掛け渡しかつ車体の左右方向に伸びる後部横メンバ２３と、を備える。３５はすみ肉溶接を施すことで形成される溶接部（ビードを含む。）である。
車両用サブフレーム１６の材質は、金属材料、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、総称して「アルミニウム合金」と言う。）である。

右の縦メンバ２１は、軸線Ｃに直交する断面がコ字形のダイカスト製品で、前端部３３から左右方向外側に伸びる前部車体取付部３６及び後端部３４から左右方向外側に伸びる後部車体取付部３７を、それぞれ一体に形成することで、全体形状が平面視で左右方向外側を向く略コ字状を呈する部材である。

また、右の縦メンバ２１は、前端部３３の上部に形成し、サスペンションアーム２５のアッパーアーム２６を取付けるための上部アーム取付部３８と、前端部３３の下部に形成したボス４１と、このボス４１に取付けるとともにサスペンションアーム２５のロアアーム２７を取付けるための下部アーム取付部３８を備えた別体の取付部であるところの別体ブラケット４２と、後端部３４の上・下部に形成し、サスペンションアーム２５を取付けるための上・下部アーム取付部４３，４３と、前端部３３に形成した前連結部４４と、後端部３４に形成した後連結部４５と、前連結部４４の奥に形成した仕切側辺４６とを備える。
左の縦メンバ２１は、右の縦メンバ２１と同様であり説明を省略する。

前部横メンバ２２は、差動装置１３（図１参照）との干渉を避けるために中央に上方へ凸となるように湾曲した湾曲部４７を形成し、中央から左右に連ねて掛止凹部４８，４８を形成し、掛止凹部４８，４８に連ねて先端部４９，４９を前連結部４４，４４の内面の寸法よりわずかに小さい寸法で嵌るように形成したものである。

また、前部横メンバ２２は、例えば、筒形の押出し材（押出し成形品）からなる角パイプを成形した後、更にバルジ成型等によって部分的に凹凸形状（掛止凹部４８，４８に相当する。）を成形した成形品である。

図３は、本発明の車両用サブフレームの分解図であり、車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）１６の左右の縦メンバ２１，２１と、縦メンバ２１，２１の前連結部４４，４４並びに後連結部４５，４５から外した前部横メンバ２２と、前連結部４４の奥に形成した仕切側辺４６と、後部横メンバ２３を示す。

前連結部４４は、開口部５１を形成するとともに開口部５１の縁を開先となる程度に処理した部位である。
後連結部４５は、開口部５１を形成するとともに開口部の縁を開先となる程度に処理した部位である。
開口部５１は、上辺５２と、下辺５３と、側辺５４，５４と、からなる。

ボス４１は、円柱に形成した部位で、３箇所に設けた円柱からなり、円柱の端面の中心にめねじ部５５（図４参照）を形成した。なお、めねじ部の仕様は任意である。
別体の取付部（別体ブラケット）４２は、本体部５６を三角板状に形成し、それぞれの角にボルト５７・・・用の孔５８・・・を設け、本体部５６に下部アーム取付部３８及びバー取付け部６１を形成し、懸架装置を支持する。

次にリヤサブフレーム１６の組立て要領の一例を簡単に説明する。
まず、左の縦メンバ２１を所定の位置にセットし、セットした左の縦メンバ２１の前連結部４４の開口部５１に前部横メンバ２２の左の先端部４９を矢印ａ１のように嵌合し、その次に、後連結部４５の開口部５１に後部横メンバ２３の左の先端部４９を矢印ａ２のように嵌合し、続けて、右の先端部４９，４９に右の縦メンバ２１の前・後連結部４４，４５の開口部５１，５１を矢印ａ３，ａ４のように嵌合するとともに、右の縦メンバ２１を所定の位置にセットする。その次に、縦メンバ２１，２１の開口部５１，５１と前部横メンバ２２、開口部５１，５１と後部横メンバ２３をすみ肉溶接（溶接部３５（図２参照））により接合する。
最後に、ボス４１に別体の取付部（別体ブラケット）４２をボルト５７・・・で矢印ａ５，ａ５のように取付ける。

図４は、図２の４−４線断面図であり、別体ブラケット４２と、右の縦メンバ２１の前連結部４４と、開口部５１と、仕切側辺４６と、上部アーム取付部３８と、前部横メンバ２２の右の先端部４９を示す。ｔｖは縦メンバ２１の平均的な厚さ、ｔｈは前部横メンバ２２の平均的な厚さで、厚さｔｈは厚さｔｖとほぼ同じであることを示す。

仕切側辺４６は、詳しくは、開口部５１とコ字形の縦メンバ２１の内面６２とが連通しないように閉塞する側辺に相当しかつ、仕切側辺４６の上部及び下部をそれぞれサスペンションアーム２５（図２参照）に寄せて傾斜させ、サスペンションアーム２５（図２参照）からの負荷を受けるリブに相当するものである。

このように、車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）１６では、縦メンバ２１は、横メンバ（前部横メンバ）２２を嵌合する連結部（前連結部）４４及び連結部（前連結部）４４の奥に形成した仕切側辺４６とを備えたので、連結部（前連結部）４４と横メンバ（前部横メンバ）２２をほぼ同様の形状の筒形で一体的に結合することができ、連結部（前連結部）４４の応力集中を抑えることができると同時に、連結部（前連結部）４４の奥に位置する連結部４４の固定端側を仕切側辺４６で補強することができ、結果的に、縦メンバ２１の強度を高めることができ、コ字形で縦メンバ２１の軽量化を図ることができる。

また、車両用サブフレーム１６では、縦メンバ２１は、仕切側辺４６の近傍に取付部（上部アーム取付部）３８を設けたので、取付部（上部アーム取付部）３８に加わる負荷Ｗを直接仕切側辺４６に矢印ｂ１のごとく伝えることができ、縦メンバ２１の強度を高めることができる。

車両用サブフレーム１６では、縦メンバ２１は、取付部（下部アーム取付部）３８を別体で備えるとともに、仕切側辺４６の近傍に別体の取付部（別体ブラケット）４２を取付けるためのボス４１を備えたので、取付部（下部アーム取付部）３８に加わる負荷Ｗを直接仕切側辺４６に矢印ｂ２のごとく伝えることができ、縦メンバ２１の強度を高めることができる。

尚、本発明の車両用サブフレームは、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明の車両用サブフレームは、四輪車に好適である。

本発明の車両用サブフレームを用いた車両の後部の斜視図 本発明の車両用サブフレームの斜視図 本発明の車両用サブフレームの分解図 図２の４−４線断面図 従来の技術の基本構成（その１）を説明する図 従来の技術の基本構成（その２）を説明する図

符号の説明

１１…車両、１２…車体（車体フレーム）、１６…車両用サブフレーム（リヤサブフレーム）、２１…縦メンバ、２２…前部横メンバ、２３…後部横メンバ、２５…サスペンションアーム、２６…アッパーアーム、２７…ロアアーム、３８…取付部（上部・下部アーム取付部）、４１…ボス、４２…別体の取付部（別体ブラケット）、４４…前連結部、４５…後連結部、４６…仕切側辺。

Claims (3)

1. 車体の前後方向に伸び、サスペンションアームを取付ける取付部を備え、金属材料からなるダイカスト製の左右一対の縦メンバと、
   車体の左右方向に伸び、前記左右一対の縦メンバを連結する金属材料からなる筒形の横メンバと、を備え、車体に取付ける車両用サブフレームであって、
   前記縦メンバは、横メンバを嵌合する連結部及び連結部の奥に形成した仕切側辺とを備えたことを特徴とする車両用サブフレーム。
2. 前記縦メンバは、前記仕切側辺の近傍に前記取付部を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用サブフレーム。
3. 前記縦メンバは、前記取付部を別体で備えるとともに、前記仕切側辺の近傍に別体の取付部を取付けるためのボスを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用サブフレーム。
   

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