JP2014104976A - 自動車のサブフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】補強構造をさらに別の機能のためにも利用することができる自動車のサブフレーム、およびそのようなサブフレームを具備した自動車を提供する。
【解決手段】自動車のフロントボディまたはリヤボディのサブフレームである。このサブフレーム１は、自動車の左右方向に互いに距離をおいて配置されるとともに少なくとも１本のクロスメンバ３を介して互いに接続されている２本のサイドメンバ２、２と、ねじり剛性を向上させるための補強構造４とを有する。サブフレーム１は、非接触エネルギー伝送用の充電モジュール５を補強構造４に組み込むことができるように構成されている。自動車は、上記のサブフレームを具備し、充電モジュール５が電気エネルギー貯蔵装置に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車のサブフレームに関し、特に自動車のフロントボディまたはリヤボディのサブフレームであって、自動車の左右方向に互いに距離をおいて配置された２本のサイドメンバを有し、これらのサイドメンバは少なくとも１本のクロスメンバを介して互いに接続されており、かつ前記サブフレームが、ねじり剛性を向上させるための補強構造を呈した構成の自動車のサブフレームに関する。

このようなサブフレームは、自動車の車体構造においては、サスペンションについての車体側の各支持点を取り付けるために利用されるものである。フロントボディのサブフレームには、大抵の場合は、さらにそれに追加して、原動機、変速機、および／またはステアリングシステムを取り付けられるようになっている。サブフレーム自体は、通常はラバーマウントを用いて車体に弾性結合されるようになっている。上記の補強構造は、選択により、せん断強さを持つプレートとして構成されるか、または好適には十字形のブレース接合構造として構成されたものであってよい。せん断強さを持つプレートにより、サブフレームの剛性だけが向上され得るのに対して、ブレース接合構造は、それにさらに追加して、様々な力を吸収することができる。

特許文献１および特許文献２には、いずれにも、２本のサイドメンバを備えた、自動車のサブフレームが説明されている。これらのサイドメンバは、互いに距離をおいて配置されるとともに、少なくとも一本のクロスメンバにより互いに接続されている。このサブフレームのねじり強さは、サイドメンバおよびクロスメンバにそれぞれ取り付けられかつせん断強さを持つプレートにより、向上されるようになっている。しかしながら、このプレートにより車両の重量が増加するうえに、特許文献１、２においては、このプレートに、ねじり剛性を向上させるという役割しか与えられていない。

ヨーロッパ特許出願公開第１６９０７７９号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００９０２９８８３号明細書

したがって本発明の課題は、サブフレームの補強構造をさらに別の機能のためにも利用することができる自動車のサブフレーム、およびそのようなサブフレームを具備した自動車を提供することにある。

この課題を解決するため、本発明の自動車のサブフレームは、自動車のフロントボディまたはリヤボディのサブフレームであって、このサブフレームは、自動車の左右方向に互いに距離をおいて配置されるとともに少なくとも１本のクロスメンバを介して互いに接続されている２本のサイドメンバと、ねじり剛性を向上させるための補強構造とを有し、
前記サブフレームは、非接触エネルギー伝送用の充電モジュールを前記補強構造に組み込むことができるように構成されていることを特徴とする。

本発明の自動車は、上記の自動車のサブフレームを具備し、充電モジュールが電気エネルギー貯蔵装置に接続されていることを特徴とする。
詳細には、本発明の自動車のフロントボディまたはリヤボディのサブフレームは、自動車の左右方向に互いに距離をおいて配置されるとともに、少なくとも１本のクロスメンバを介して互いに接続されている、２本のサイドメンバを有している。このサブフレームは、ねじり剛性を向上させるための補強構造を有している。この補強構造の部分には、非接触でエネルギーを伝送するための充電モジュールを組み込むことができるようになっている。

補強構造の部分に充電モジュールが組み込まれることによって、サブフレームの補強のためにいずれにせよ必要な取付け空間を、さらにもう一つの機能、すなわち自動車への非接触でのエネルギー伝送のために利用できることになる。それにより、全体として、何よりも特に自動車の上下方向の、所要取付け空間が低減される。この充電モジュールは、ドイツ特許出願公開第１０２０１００４２３９５号明細書およびヨーロッパ特許出願公開第０２５３３４５号明細書に例示的に示されるような、非接触エネルギー伝送システムの車両側部材であると理解することができるものである。そこでは、好適には定置式に配設されたトランスミッタから、車両側に組み付けられた充電モジュールに、電気エネルギーが（誘導方式により）伝送されて、さらに利用されるようになっている。伝送効率を向上するためには、充電モジュールとトランスミッタとが互いに可能な限り近接して位置することが不可欠である。したがって（板状の）充電モジュールを、自動車の低い位置に配置するよう、検討が行われるとよい。補強構造は、選択により、例えばせん断強さを持つプレートとして構成されるか、または好適には十字形に構成されたブレース接合構造（いわゆる対角線方向の部材）として構成されたものであってよい。せん断強さを持つプレートではサブフレームの剛性だけが向上され得るのに対して、ブレース接合構造では、それにさらに追加して、様々な力を吸収することができる。

サブフレームの両サイドメンバは、好適には鏡面対称に配置されて、直接、または例えば何らかの溶融接合部を介して間接的に、少なくとも一本のクロスメンバと接合されたものであってよく、その結果として、開口した、もしくは閉じたフレーム構造を形成するものであってよい。

本発明の好ましい実施形態においては、補強構造がオープンスペースを有しており、このオープンスペースにおいて少なくとも部分的に充電モジュールが埋設されるようになっている。このオープンスペースは、補強構造の材料を切り欠いて設けた開口部であり、補強構造の中央部に配設されると好適である。充電モジュールは、このオープンスペースの中にはめ込まれるようになっており、それにより自動車の上下方向に沿った所要取付け空間を最小限のものとしている。自動車の最低地上高に不利な影響を与えないようにするためには、特に、充電モジュールの組み付け状態において、充電モジュールと補強構造との下面が面一となって閉止していることが好ましい。

好ましい実施形態においては、充電モジュールが、シールド板とコイルユニットとを有している。このコイルユニットの機能性を改善するためには、その周囲に位置する強磁性構成部品（例えばサイドメンバ、クロスメンバ、補強構造など）に対する遮蔽が不可欠となる。この目的のために、コイルユニットは、好適にはアルミニウム製であるシールド板により部分的に取り囲まれる。詳細には、シールド板は、それぞれの強磁性構成部品とコイルユニットとの間に位置するようになっている。（静止型の）トランスミッタの交番磁界の動作中には、この交番磁界がコイルユニットと少なくとも部分的に交差するが、それにより電圧が誘起される。この電圧は、適切なパワーエレクトロニクスにより変換されて、自動車の車載バッテリ電源網に転送される。

好ましい実施形態においては、シールド板が補強構造に接続される。このため補強構造により吸収される様々な力やモーメントは、このシールド板にもさらに伝達されることになるが、これはサブフレームのねじり特性もしくは強度特性にプラスに作用する。コイルユニットは、シールド板とコイルユニットとの間の解放要素により、その際に生じるシールド板の変形による損傷から保護されるようになっている。

好ましい実施形態においては、シールド板とコイルユニットとの間に解放要素が配置される。コイルユニットは、通常、自動車の走行運転時にシールド板に生じ得る曲げやねじりに対して極めて高い感度を示す。このため、コイルユニットがシールド板に解放要素により（ラバーマウント式に）弾性支持されていると有利である。

本発明の好ましい実施形態においては、コイルユニットが、組付け時の位置において、シールド板よりも下側に配置される。それにより、路面側のトランスミッタとの最適協働が保証される一方で、上方へはシールド板により自動車の強磁性構成部品に対して遮蔽されることになる。

本発明に従ったサブフレームを具備した自動車においては、充電モジュールが電気エネルギー貯蔵装置に接続される。好ましい実施形態の一例においては、このエネルギー貯蔵装置が、走行用のメイン・バッテリとして構成される。したがって、この自動車が路面側の一つの静止型トランスミッタの上方を通過して移動すると、サブフレームの補強構造にはめ込まれた充電モジュールのコイルユニットが、トランスミッタから送信される交番磁界を受信することで、電圧が誘起される。この電圧は、パワーエレクトロニクスによりメイン・バッテリに転送され、それによりメイン・バッテリが充電される。後にこの電圧をメイン・バッテリから再び取り出すことで、自動車を前進させるために電気機械を駆動することができる。

本発明のその他の細部および長所は、以下の図面を参照した一つの好ましい実施形態の説明から明らかにされる。

サブフレームの上面図である。 サブフレームの片側を切り取って示した図である。

図１に示されるように、自動車のサブフレーム１は、互いに距離をおいて配置された２本のサイドメンバ２、２を備えている。これらのサイドメンバ２、２は、クロスメンバ３により互いに接続されるとともに、対称軸Ａ−Ａを挟んで鏡面対称に配置されている。このようにして形成されたサブフレーム１には、ねじり剛性を向上させるために、ここではせん断強さを持つプレートとして構成された、一つの補強構造４が設けられている。この補強構造４は、その中央部にオープンスペース４ａを有している。このオープンスペース４ａの中に、一つの充電モジュール５がはめ込まれている。充電モジュール５の下面は、組付け状態においては、これを取り囲んでいる補強構造４と可能な限り面一となるように配置されている。したがってこの充電モジュール５は、補強構造４の一構成部品であり、それ自体がサブフレーム１の補強に寄与するようになっている。

図２には、サブフレーム１を切り取った半部が、左右のサイドメンバ２、２の内の一方とクロスメンバ３と共に示されている。充電モジュール５は、シールド板５ａと、コイルユニット５ｂと、シールド板５ａとコイルユニット５ｂとの間に配置される解放要素５ｃとを有している。アルミニウム製であることが好適であるシールド板５ａは、そのそれぞれの縁部のところで補強構造４にボルト締結されており、それにより補強構造４から様々な力やモーメントをこのシールド板５ａに導入できるようにしている。解放要素５ｃにより、コイルユニット５ｂはシールド板５ａの変形から縁切りされている。シールド板５ａの各縁部は、コイルユニット５ｂの両側部の遮蔽性を改善するために、このコイルユニット５ｂの両側部に沿って下向きに延びるように絞り加工されている。

１ サブフレーム
２ サイドメンバ
３ クロスネンバ
４ 補強構造
４ａ オープンスペース
５ 充電モジュール
５ａ シールド板
５ｂ コイルユニット
５ｃ 解放要素

Claims (8)

1. 自動車のフロントボディまたはリヤボディのサブフレーム（１）であって、このサブフレーム（１）は、自動車の左右方向に互いに距離をおいて配置されるとともに少なくとも１本のクロスメンバ（３）を介して互いに接続されている２本のサイドメンバ（２）と、ねじり剛性を向上させるための補強構造（４）とを有し、
   前記サブフレーム（１）は、非接触エネルギー伝送用の充電モジュール（５）を前記補強構造（４）に組み込むことができるように構成されていることを特徴とする自動車のサブフレーム。
2. 補強構造（４）は、充電モジュール（５）が少なくとも部分的に埋設されるオープンスペース（４ａ）を有することを特徴とする請求項１記載の自動車のサブフレーム。
3. 充電モジュール（５）がシールド板（５ａ）とコイルユニット（５ｂ）とを有することを特徴とする請求項１または２記載の自動車のサブフレーム。
4. シールド板（５ａ）が補強構造（４）に接続されていることを特徴とする請求項３記載の自動車のサブフレーム。
5. シールド板（５ａ）とコイルユニット（５ｂ）との間に解放要素（５ｃ）が配置されていることを特徴とする請求項３または４記載の自動車のサブフレーム。
6. コイルユニット（５ｂ）は、組付けた状態においてシールド板（５ａ）よりも下側に配置されていることを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項記載の自動車のサブフレーム。
7. 請求項１に記載の自動車のサブフレームを具備した自動車であって、
   充電モジュール（５）が電気エネルギー貯蔵装置に接続されていることを特徴とする自動車。
8. エネルギー貯蔵装置が走行用のメイン・バッテリとして構成されていることを特徴とする請求項７記載の自動車。

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