JP2007145110A - フレーム構造体及び自動車のパワーユニット支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性でかつ軽量なフレーム構造体を得る。フレーム構造体が樹脂成形品である場合には経費を過大に掛けることなく簡単に成形できるようにする。
【解決手段】略三角形状の第１及び第２縦面部２７，２９を上下に離間して延びる第１及び第２平面部１７，１９間の略下半領域で縦面部２１が長手方向に交互に凸凹になるように形成する。略逆三角形状の第３及び第４縦面部３１，３３を第１及び第２平面部１７，１９間の略上半領域で縦面部２１が長手方向に交互に凹凸になるように形成する。第１縦面部２７と第３縦面部３１とを上下に凸凹になるように対向させる。第２縦面部２９と第４縦面部３３とを上下に凸凹になるように対向させる。第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３を第１及び第２平面部１７，１９間の略中央で長手方向に離間して位置する略菱形状の連結リブ部３５で一体に連結する。
【選択図】図２

Description

この発明は、フレーム構造体及びそれを用いた自動車のパワーユニット支持構造に関するものである。

特許文献１，２には、自動車のエンジン及びトランスミッションからなるパワーユニットとディファレンシャル装置とをプロペラシャフトで連結した自動車において、断面コ字状のフレーム構造体の一端を上記パワーユニットに、他端を上記ディファレンシャル装置にそれぞれ連結して、上記フレーム構造体を上記プロペラシャフトに並設することにより、走行時の車体の捻り剛性や曲げ剛性等を高めるようにしたパワーユニット支持構造が開示されている。
特開平１１−１３９１６９号公報（第３頁、図１，２） 特開２００１−１８０２９４号公報（第３，４頁、図１乃至３）

上記のように走行時の車体の捻り剛性や曲げ剛性等を高めることに力を入れて研究することは、安全上、欠くべからざる事項である。

その対策の一例として、上述の如きフレーム構造体の肉厚を増大させてそれ自体を高剛性にすることが考えられるが、重量の増大化を招いてしまう。また、フレーム構造体が樹脂製の成形品である場合、スライド型を用いることなく簡素な型構造で成形品の脱型を可能にするためには、成形品にアンダーカット部ができないようにすることが必要であり、形状が自ずと制約されてフレーム構造体を理想とする高剛性構造にするのに支障を来すことがある。さりとて、フレーム構造体を複数個に分割して各々を別々に成形した後、これらを組み合わせて１個のフレーム構造体とする場合には、製作工数が増加するとともに成形型の型費が高騰して現実的ではない。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高剛性でかつ軽量なフレーム構造体を得ることであり、フレーム構造体が樹脂製の成形品である場合には経費を過大に掛けることなく簡単に成形できるようにすることである。

上記の目的を達成するため、この発明は、略三角形状面部及び略逆三角形状面部を適正に組み合わせてフレーム構造体を構成したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、フレーム構造体及びそれを用いた自動車のパワーユニット支持構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１乃至３に記載の発明は、偏平で長尺な所定幅を有する第１及び第２平面部が互いに略平行に上下方向に離間して延び、これら第１及び第２平面部を縦面部で一体に連結して構成されたフレーム構造体に関するものであり、そのうち、請求項１に記載の発明は、上記縦面部は、略三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の一方側に一体に連結されるとともにその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して縦面部の一方の面側で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成する複数個の第１縦面部と、略三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の一方側に一体に連結されるとともにその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して隣り合う上記第１縦面部間で縦面部の他方の面側に凹陥して当該他方の面の一部を構成する複数個の第２縦面部と、略逆三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の他方側に一体に連結されるとともに上記各第１縦面部に対向してその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して縦面部の他方の面側に凹陥して当該他方の面の一部を構成する複数個の第３縦面部と、略逆三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の他方側に一体に連結されるとともに上記各第２縦面部に対向してその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して隣り合う上記第３縦面部間で縦面部の一方の面側で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成する複数個の第４縦面部とを備え、これら第１乃至第４縦面部は、上記第１及び第２平面部間の略中央で長手方向に離間して位置する略菱形状の連結リブ部で一体に連結されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、フレーム構造体は射出成形品であり、連結リブ部の内側には、縦面部の面厚方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、フレーム構造体はシートモールディングコンパウンドによって成形された樹脂製の成形品であり、連結リブ部の内側には、縦面部の面厚方向略中間に位置する中間縦面部が一体に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、自動車のエンジン及びトランスミッションからなるパワーユニットとディファレンシャル装置とをプロペラシャフトで連結して上記パワーユニットを車体に支持する支持構造に関するものであって、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレーム構造体が一端を上記パワーユニットに、他端を上記ディファレンシャル装置にそれぞれ連結して上記プロペラシャフトに並設されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、略平行に上下方向に離間して延びる第１及び第２平面部間の縦面部の一部を構成する第１乃至第４縦面部のうち、略三角形状をなす第１及び第２縦面部を第１及び第２平面部の一方側で長手方向に交互に縦面部の面厚方向に凸凹に位置させているとともに、略逆三角形状をなす第３及び第４縦面部を第１及び第２平面部の他方側で長手方向に交互に縦面部の面厚方向に凹凸に位置させている。また、第１及び第３縦面部を上下方向に互いに対向させて縦面部の面厚方向に凸凹に位置させているとともに、第２及び第４縦面部を上下方向に互いに対向させて縦面部の面厚方向に凹凸に位置させている。さらに、これら第１乃至第４縦面部を上記第１及び第２平面部間の略中央で略菱形状の連結リブ部で一体に連結している。

したがって、特許文献１，２の如き単なる断面コ字状のフレーム構造体の場合に比べて、面の出入りが大きくかつ縦面部の面厚方向の凸凹（凹凸）が長手方向に交互に連続するとともに、この凸凹（凹凸）列が上下２列にしかも上側の凹部に対向する下側を凸部に形成した立体構造となり、フレーム構造体を曲げようとしたり捻ろうとしても、複数個の凸凹（凹凸）が曲げ力や捻り力に抵抗して捻り剛性や曲げ剛性等が一段と高まってフレーム構造体を高剛性にすることができるとともに、剛性を確保するために肉厚を増大させることなくフレーム構造体の軽量化を図ることできる。

特に、フレーム構造体が樹脂製の成形品であっても、第１乃至第４縦面部や連結リブ部の出入り方向が縦面部の面厚方向で同じであるため、成形品にアンダーカット部が形成されず、型構造の複雑な成形型を用いなくても成形品の脱型が可能になって所期の目的とする高剛性構造のフレーム構造体とすることができるとともに、フレーム構造体を複数個の分割材の組み合わせで構成しなくてよく、１個の成形型で経費を過大に掛けることなく簡単にフレーム構造体を成形することができる。

請求項２に係る発明によれば、フレーム構造体が射出成形品で成形型のキャビティは充填圧に耐えるべく密閉構造になっているため、連結リブ部の内側に貫通孔を形成しても、成形時に成形型の上記貫通孔成形対応部分にバリが生成せず、このバリ取り作業が不要である。したがって、連結リブ部の内側に中間縦面部を形成している場合に比べて軽量化をさらに促進できるとともに材料費を低減することができる。

請求項３に係る発明によれば、フレーム構造体がシートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣという）によって成形された樹脂製の成形品で成形時に樹脂材が押圧されて延ばされるため、連結リブ部の内側に貫通孔を形成すると、成形時にバリが成形型に生成してこのバリを成形型から除去するバリ取り作業が必要となるが、連結リブ部の内側に中間縦面部を形成しているので、成形時に連結リブ部の内側に対応する成形型にバリが生成することがなく、バリ取り作業をなくすことができる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至３の如き効果を奏するフレーム構造体をプロペラシャフトに並設することで、走行時の車体の捻り剛性や曲げ剛性等を一段と高めることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図７及び図８はこの発明の実施の形態に係る自動車Ｍのパワーユニット支持構造を示す。図７及び図８中、１は前輪３側に配設されたエンジン５及びトランスミッション７からなるパワーユニット、９は後輪１１側に配設されたディファレンシャル装置であり、上記トランスミッション７とディファレンシャル装置９とがプロペラシャフト１３で連結されている。上記プロペラシャフト１３には、この発明の特徴としてのフレーム構造体１５が一端を上記パワーユニット１のトランスミッション７に、他端を上記ディファレンシャル装置９にそれぞれボルトＶで連結して並設されている。

上記フレーム構造体１５は、ＳＭＣによって成形された樹脂製の成形品であるが、これに限らず、樹脂製の射出成形品であってもよく、また、例えばアルミニウム合金等の軽金属材で構成してもよい。

上記フレーム構造体１５は、図１乃至図６に示すように、偏平で長尺な所定幅を有する第１及び第２平面部１７，１９を備え、そのうち、下側の第２平面部１９の幅は上側の第１平面部１７の幅よりも長く形成されている。これら第１及び第２平面部１７，１９は互いに略平行に上下方向に離間して延び、かつ縦面部２１で上下に一体に連結されてフレーム構造体１５を構成している。このフレーム構造体１５の一端（車体前方側）には取付孔２３ａを有するブラケット部２３が、他端（車体後方側）には取付孔２５ａを有するブラケット部２５がそれぞれ一体に突設され、上記ブラケット部２３はトランスミッション７に、上記ブラケット部２５はディファレンシャル装置９に各々の取付孔２３ａ，２５ａにボルトＶを挿入締結することでそれぞれ連結され、フレーム構造体１５がプロペラシャフト１３に並設されるようになっている。

上記縦面部２１は、第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３をそれぞれ複数個備えている。具体的には、上記第１縦面部２７は、略三角形状をなし、その底部（下辺部）が上記第１及び第２平面部１７，１９の一方側である第２平面部１９の幅方向一側縁に一体に連結されるとともに、その頂部（上部）が上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央に位置するように、かつ長手方向に離間して縦面部２１の一方の面側（図１及び図２で表側、図３乃至図５で左側）で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成している（図３参照）。

上記第２縦面部２９は、上記第１縦面部２７と同様に略三角形状をなし、その底部（下辺部）が上記第１及び第２平面部１７，１９の一方側である第２平面部１９の幅方向他側縁に一体に連結されるとともに、その頂部（上部）が上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央に位置するように、かつ長手方向に離間して隣り合う上記第１縦面部２７間で縦面部２１の他方の面側（図１及び図２で裏側、図３乃至図５で右側）に凹陥して当該他方の面の一部を構成している（図５参照）。これにより、上記第１及び第２縦面部２７，２９が第２平面部１９側で長手方向に交互に縦面部２１の面厚方向に凸凹に位置している。

上記第３縦面部３１は、上記第１及び第２縦面部２７，２９とは逆に略逆三角形状をなし、その底部（上辺部）が上記第１及び第２平面部１７，１９の他方側である第１平面部１７の幅方向他側縁に一体に連結されるとともに、上記各第１縦面部２７に対向してその頂部（下部）が上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央に位置するように、かつ長手方向に離間して縦面部２１の他方の面側（図１及び図２で裏側、図３乃至図５で右側）に凹陥して当該他方の面の一部を構成している（図３参照）。

上記第４縦面部３３は、上記第３縦面部３１と同様に略逆三角形状をなし、その底部（上辺部）が上記第１及び第２平面部１７，１９の他方側である第１平面部１７の幅方向一側縁に一体に連結されるとともに、上記各第２縦面部２９に対向してその頂部（下部）が上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央に位置するように、かつ長手方向に離間して隣り合う上記第３縦面部３１間で縦面部２１の一方の面側（図１及び図２で表側、図３乃至図５で左側）で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成している（図５参照）。これにより、上記第３及び第４縦面部３１，３３が第１平面部１７側で長手方向に交互に縦面部２１の面厚方向に凹凸に位置している。また、第１及び第３縦面部２７，３１が上下方向に互いに対向して縦面部２１の面厚方向に凸凹に位置しているとともに、第２及び第４縦面部２９，３３が上下方向に互いに対向して縦面部２１の面厚方向に凹凸に位置している。

これら第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３は、上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央で長手方向に離間して位置し、長手方向と直交する方向に延びる略菱形状の連結リブ部３５で一体に連結されている（図４参照）。つまり、この連結リブ部３５は、上記４個の第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３で包囲されている。また、連結リブ部３５の内側には、縦面部２１の面厚方向略中間、すなわち第１及び第２平面部１７，１９の幅方向略中間に位置する中間縦面部３７が一体に形成されている（図４参照）。

隣り合う上記第１及び第２縦面部２７，２９、第３及び第４縦面部３１，３３も、長手方向と直交する方向に延びる連結リブ部３９でそれぞれ一体に連結されている。上下方向に互いに対向する第１及び第３縦面部２７，３１、第２及び第４縦面部２９，３３は、１個の傾斜面部４１を共用して各々の頂部としている。

本例では、上述の如く連結リブ部３５の内側に中間縦面部３７を一体に形成しているが、フレーム構造体１５が射出成形品である場合には、図示しないが、上記中間縦面部３７を成形することなく連結リブ部３５の内側に縦面部２１の面厚方向に貫通する貫通孔を形成してもよい。このことは、フレーム構造体１５が射出成形品で成形型のキャビティは充填圧に耐えるべく密閉構造になっているため、連結リブ部３５の内側に貫通孔を形成しても、成形時に貫通孔周りにバリが生成せず、バリ取り作業が不要だからである。したがって、連結リブ部３５の内側に中間縦面部３７を形成している場合に比べて軽量化をさらに促進できるとともに材料費を低減することができる。なお、上記中間縦面部３７を形成しなくても、該中間縦面部３７はフレーム構造体１５の剛性にほとんど影響しない。また、フレーム構造体１５がＳＭＣによって成形される場合には、成形時に樹脂材が押圧されて延ばされるため、連結リブ部３５の内側に貫通孔を形成すると、成形時にバリが成型型に生成してこのバリを成形型から除去するバリ取り作業が必要となるので、連結リブ部３５の内側に中間縦面部３７を形成して成形時にバリが生成しないようにしておく必要がある。

このように、この実施の形態では、略平行に上下方向に離間して延びる第１及び第２平面部１７，１９間の縦面部２１の一部を構成する第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３のうち、略三角形状をなす第１及び第２縦面部２７，２９を第２平面部１９側で長手方向に交互に縦面部２１の面厚方向に凸凹に位置させているとともに、略逆三角形状をなす第３及び第４縦面部３１，３３を第１平面部１７側で長手方向に交互に縦面部２１の面厚方向に凹凸に位置させている。また、第１及び第３縦面部２７，３１を上下方向に互いに対向させて縦面部２１の面厚方向に凸凹に位置させているとともに、第２及び第４縦面部２９，３３を上下方向に互いに対向させて縦面部２１の面厚方向に凹凸に位置させている。さらに、これら第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３を上記第１及び第２平面部１７，１９間の略中央で略菱形状の連結リブ部３５で一体に連結している。

したがって、特許文献１，２の如き単なる断面コ字状のフレーム構造体の場合に比べて、面の出入りが大きくかつ縦面部２１の面厚方向の凸凹（凹凸）が長手方向に交互に連続するとともに、この凸凹（凹凸）列が上下２列にしかも上側の凹部に対向する下側を凸部に形成した立体構造となり、フレーム構造体１５を曲げようとしたり捻ろうとしても、複数個の凸凹（凹凸）が曲げ力や捻り力に抵抗して捻り剛性や曲げ剛性等が一段と高まってフレーム構造体１５を高剛性にすることができるとともに、剛性を確保するために肉厚を増大させることなくフレーム構造体１５の軽量化を図ることできる。

また、第１乃至第４縦面部２７，２９，３１，３３や連結リブ部３５，３９の出入り方向が縦面部２１の面厚方向で同じであるため、成形されたフレーム構造体１５にアンダーカット部が形成されず、型構造の複雑な成形型を用いなくてもフレーム構造体１５の脱型が可能になって所期の目的とする剛構造なフレーム構造体１５とすることができるとともに、フレーム構造体１５を複数個の分割材の組み合わせで構成しなくてよく、１個の成形型で経費を過大に掛けることなく簡単にフレーム構造体１５を成形することができる。

そして、このようなフレーム構造体１５をプロペラシャフト１３に並設することで、走行時の車体の捻り剛性や曲げ剛性等を一段と高めることができる。

なお、この実施の形態では、第１及び第２縦面部２７，２９の形状を略三角形状と表現し、第３及び第４縦面部３１，３３の形状を略逆三角形状と表現しているが、これら「略三角形状」及び「略逆三角形状」は台形状等に近似した形状をも含む概念である。連結リブ部３５の「略菱形状」もこれに近似した形状をも含む概念である。

また、この実施の形態では、第１平面部１７の幅を第２平面部１９より小さく形成したが、これに限定されることなく、フレーム構造体１５の用途に応じて両平面部１７，１９の幅を同一、あるいは第１平面部１７の幅を第２平面部１９より大きくなるように形成してもよい。

さらに、この実施の形態では、フレーム構造体１５を自動車Ｍのパワーユニット支持構造に適用した場合を示したが、これ以外に、例えば自動車Ｍのサイドシートのフレーム等や、自動車Ｍ以外の用途にも適用することができるものである。

この発明は、フレーム構造体及びそれを用いた自動車のパワーユニット支持構造として有用である。

フレーム構造体の正面図である。 フレーム構造体の斜視画である。 図１及び図２のＡ−Ａ線における断面図である。 図１及び図２のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１及び図２のＣ−Ｃ線における断面図である。 図１及び図２のＤ−Ｄ線における断面図である。 図８の平面図である。 パワーユニット支持構造を示す自動車の左側面図である。

符号の説明

１ パワーユニット
５ エンジン
７ トランスミッション
９ ディファレンシャル装置
１３ プロペラシャフト
１５ フレーム構造体
１７ 第１平面部
１９ 第２平面部
２１ 縦面部
２７ 第１縦面部
２９ 第２縦面部
３１ 第３縦面部
３３ 第４縦面部
３５ 連結リブ部
３７ 中間縦面部
Ｍ 自動車

Claims (4)

1. 偏平で長尺な所定幅を有する第１及び第２平面部が互いに略平行に上下方向に離間して延び、これら第１及び第２平面部を縦面部で一体に連結して構成されたフレーム構造体であって、
   上記縦面部は、略三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の一方側に一体に連結されるとともにその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して縦面部の一方の面側で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成する複数個の第１縦面部と、
   略三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の一方側に一体に連結されるとともにその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して隣り合う上記第１縦面部間で縦面部の他方の面側に凹陥して当該他方の面の一部を構成する複数個の第２縦面部と、
   略逆三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の他方側に一体に連結されるとともに上記各第１縦面部に対向してその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して縦面部の他方の面側に凹陥して当該他方の面の一部を構成する複数個の第３縦面部と、
   略逆三角形状をなしその底部が上記第１及び第２平面部の他方側に一体に連結されるとともに上記各第２縦面部に対向してその頂部が上記第１及び第２平面部間の略中央に位置するようにかつ長手方向に離間して隣り合う上記第３縦面部間で縦面部の一方の面側で突出するように形成されて当該一方の面の一部を構成する複数個の第４縦面部とを備え、
   これら第１乃至第４縦面部は、上記第１及び第２平面部間の略中央で長手方向に離間して位置する略菱形状の連結リブ部で一体に連結されていることを特徴とするフレーム構造体。
2. フレーム構造体は射出成形品であり、
   連結リブ部の内側には、縦面部の面厚方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレーム構造体。
3. フレーム構造体はシートモールディングコンパウンドによって成形された樹脂製の成形品であり、
   連結リブ部の内側には、縦面部の面厚方向略中間に位置する中間縦面部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレーム構造体。
4. 自動車のエンジン及びトランスミッションからなるパワーユニットとディファレンシャル装置とをプロペラシャフトで連結して上記パワーユニットを車体に支持する支持構造であって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレーム構造体が一端を上記パワーユニットに、他端を上記ディファレンシャル装置にそれぞれ連結して上記プロペラシャフトに並設されていることを特徴とする自動車のパワーユニット支持構造。

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