JP3713703B2

JP3713703B2 - 自動車のサブフレーム

Info

Publication number: JP3713703B2
Application number: JP2000283265A
Authority: JP
Inventors: 忠信山本; 晋佐野; 匡史吉村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: JP2002087319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のサブフレームに関するものであり、より詳細には、部品を車体に連結するために使用されるサブフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、サスペンションアーム、エンジンなどの部品を、サイドフレームなどの車体側部材に連結するために利用されるサブフレームが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなサブフレームとして、上側部材と下側部材とを閉断面を構成するように接合した部材から構成されたものが提案されている。しかしながら、このようなサブフレームには、小さな断面で大きな強度が持たせることが難しい。また、上側部材と下側部材との接合のためのフランジ部が必要となり、このフランジ部が張り出すことにより、周囲の空間を効率的に利用することが困難になるという問題がある。
【０００４】
また、特開平９−８６４３５号公報等に記載されているように、サブフレーム全体をパイプ部材によって構成することも提案されている。全体がパイプ部材によって構成されたサブフレームでは、上述したような問題は生じない。しかし、パイプ部材には、加工が難しく、特に、曲率半径の小さな湾曲部や小さな屈曲部などが連続する複雑な形状に加工することが難しいという問題がある。これは、他の部品との関係で、形状に大きな自由度が望まれるサブフレームでは大きな問題である。
【０００５】
例えば、サブフレームが、ＦＦ車のフロントサブフレームであるとき、前後に延びる一対のフレーム部を、前方側では、エンジン、ミッションが配置される空間を間に形成するように広い間隔をあけて配置し、後方側では、取付けられるサスペンションの特性を引き出すため狭い間隔で配置したいとの要請がある。このようなサブフレームの全体をパイプ部材で構成しようとすると、間隔の広い部分から狭い部分に移行する屈曲部の加工が容易ではないという問題が生じる。
【０００６】
更に、パイプ部材で構成されたサブフレームには、直接、部品を取付けることが難しく、部品をブラケット等を介して取付けなければならず、部品点数が増加する等の問題もある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、所望の形状を容易に達成でき、且つ、部品の取付けも容易なサブフレームを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本件出願の発明によれば、車両前方側に配置される自動車のサブフレームであって、サブフレームは、車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部と、両フレーム部の前端を連結しているクロスメンバ部とを有し、各フレーム部の前方部分とクロスメンバ部とはパイプ部材により一体的に構成され、各フレーム部の後方部分は複数部材をフランジ結合することにより形成された閉断面部材により構成され、各フレーム部の後方部分には、閉断面部材を後方に向かって車幅方向内方に折り曲げて形成された屈曲部が設けられ、後方部分の屈曲部より後方側には、左右一対の各フレーム部の前方部分より間隔の狭い部分が設けられ、各フレーム部の後方部分の間隔の狭い部分には、サスペンションアームの一端が取り付けられるサスペンションアーム取付部が設けられ、各フレーム部のパイプ部材で構成された前方部分の間には、エンジンおよびトランスミッションが車幅方向に並列して配置されている自動車のサブフレームが提供される。
【０００９】
このような構成を備えた発明によれば、各フレーム部の後方部分は、加工が容易な閉断面部材で構成されているので、所望の形状の屈曲部、例えば、小さな曲率半径の屈曲が連続した屈曲部を容易に形成することが出来る。そして、本発明によれば、後方部分に、後方に向かって車幅方向内方に折り曲げて形成された屈曲部が設けられ、さらに、その後方側に左右一対の各フレーム部の前方部分より間隔の狭い部分が形成されているので、車幅方向のより内方側の位置にサスペンションアーム取付部を設けることが出来る。その結果、十分なサスペンションアームの長さを確保できる。また、サスペンションアームの取付部が閉断面部材に形成されるので、サスペンションアームの取付けが容易になる。
一方、各フレーム部の前方部分はその間隔を広く保つことが出来る。従って、エンジンおよびトランスミッションが車幅方向に並列して配置されるＦＦ車において、これらの部材を設置する空間を確保することが容易になる。さらに、前方部分はパイプ部材によって構成されているので、この前方部分にはフランジがなくなり、より確実に空間を確保することが出来る。
このように、本発明のサブフレームによれば、屈曲部及びサスペンションアーム取付部を容易に形成することが出来、且つ、エンジン及びトランスミッションが配置される広い空間を得ることが出来ると共に、サスペンションの特性を高めることが出来る十分に長いアーム長のサスペンションアームを取り付けることが出来る。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、サスペンションアーム取付部は、閉断面部材の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、切り欠き部に取り付けられた取付部材とにより構成され、サスペンションアームの一端は、閉断面部材の断面内方で取付部材に連結されている。
【００１１】
このような構成によれば、切り欠き部及び取付部材により、サスペンションアームの取付けが容易になる。また、切り欠き部により、サスペンションアームの一端を閉断面部材の断面内方で支持することが出来、その結果、よりアーム長の長いサスペンションアームを使用することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態のサブフレーム１００について詳細に説明する。図１は、サブフレーム１００の平面図であり、図２は、サブフレーム１００とサイドフレーム２００との位置関係を示す側面図である。また、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。さらに、図６はサブフレーム１００の底面図である。
【００２１】
サブフレーム１００は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）タイプの自動車の車室前方側に配置されるフロントサブフレームであり、車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部１、２と、両フレーム部材１、２の一端（前端）を連結しているクロスメンバ部３とを備えている。両フレーム部１、２の他端（後端）側は、車幅方向に延びる連結部４によって連結されている。全体として、略四角形の枠型形状であるサブフレーム１００の四隅には、サブフレーム１００を、図２に示すように、サイドフレーム２００に取付けるための前側ボルト孔５、６および後側ボルト孔７、８がそれぞれ形成されている。さらに、連結部４の中央には、エンジンＥおよびトランスミッションＴに連結される一対のエンジン取付用ブラケット９、１０が取付けられている。更に、各フレーム部１、２は車幅内側方向に折れ曲がる屈曲部１１、１２を備えている。この屈曲部１１、１２では、小さな曲率半径の屈曲が連続している。
【００２２】
各フレーム部１、２の一端側の部分（前方部分）と、クロスメンバ部３とによって構成されたサブフレーム１００の前方側の略Ｕ字型部分は、１本のパイプ部材Ｐを曲げ加工することにより一体的に形成されている。従って、サブフレーム１００では、前方側の略Ｕ字形部分は、図３の断面図に示されているように、管状の断面形状を有している。
【００２３】
本実施形態では、パイプ部材Ｐは、チューブハイドロフォーミング法によって、Ｕ字形に曲げ加工されている。チューブハイドロフォーミング法は、例えば特開平８−３３７１８２号公報、特開平９−１５０７５２号公報などに記載されている公知の加工方法である。本実施形態のサブフレームでは、まず、材料のパイプ部材（鋼管）Ｐをベンダ−で目的の形状に近い形状に曲げ加工するプレベント（予備曲げ）を行い、次いで、曲げられた鋼管をハイドロフォーミング用型に入るようにプレートリフォーム（潰し加工）する。そして、この鋼管をハイドロフォーミング用の金型に入れ、型締めをした後または型締めを行いながら、鋼管内に高圧流体を注入して、鋼管を所望形状に変形させている。尚、本発明はチューブハイドロフォーミング法に限定されるものではなく、他の方法によってパイプ部材を所定の形状に曲げ加工したものであってもよい。
【００２４】
また、サブフレーム１００では、屈曲部１１、１２を含む各フレーム部１、２の残部（フレーム部１、２の後方部分）と、連結部４とは、複数部材をフランジ結合することにより形成された閉断面部材によって構成されている。この閉断面部材は、図４の断面図に示されているように、板状の下側部材１３の上に、外方に向かって延びるフランジ部１４ａを備え逆Ｕ字形の断面を有する所謂ハット型断面の上側部材１４を被せ、フランジ部（つば部）１４ａと下側部材１３との間の溶接箇所１５で上側部材１４と下側部材１３とを溶接することによって形成されている。尚、図４では、溶接箇所１５を不連続の点として示しているが、本実施形態では、溶接箇所１５は、フランジ（つば部）全体にわたって連続的に延びるアーク溶接箇所である。
【００２５】
フレーム部１、２の前方部分を構成するパイプ部材Ｐと、フレーム部１、２の後方部分を構成する閉断面部材は、屈曲部１１、１２の前方で連結されている。この連結部分では、パイプ部材Ｐの外周は、下側部材１３と上側部材１４とによって構成された閉断面の内周に嵌合する寸法・形状とされている。そして、図５の断面図に示されているように、パイプ部材Ｐが、下側部材１３と上側部材１４によって構成された閉断面に挿入され、パイプ部材Ｐの外周全体にわたる溶接部１６で溶接されることで、パイプ部材Ｐと閉断面部材とが連結されている。
【００２６】
フレーム部１、２の屈曲部１１、１２の後方側の閉断面部材で形成されている部分には、サスペンションアームが取付けられる取付部１７が設けられている。この取付部１７は、図７の斜視図に示されているように、閉断面部材を構成する上側部材１４の一部を切欠いて、側方に向かって開口する逆Ｕ字形の取付部材１８をフレーム部１、２に取付けることによって形成されている。取付部材１８は、図７に×印で示される上側部材１４の端面と接触する箇所で、上側部材１４と溶接されている。さらに、下方では、下側部材１３とも溶接されている。
【００２７】
取付部材１８には、両側壁にボルト孔１８ａが形成され、このボルト孔１８ａにサスペンションアーム先端に設けられたボルトを挿通することによって、サスペンションアームが取付部１７に連結される。本実施形態では、サスペンションは、マルチリンク式のサスペンションであり、この取付部１７には、サスペンションのフロントアームの先端が取付けられることになる。
【００２８】
また、図１に示されているように、本実施形態のサブフレーム１００では、両フレーム部１、２のパイプ部材で形成されている部分の間にエンジンＥ及びトランスミッションＴが車幅方向に並列して配置されている。エンジンＥ及びトランスミッションＴは連結されており、これらはトランスミッションＴに接続された連結機構１９により、連結部材４の中央の一対のエンジン取付用ブラケット９、１０に取付けられている。エンジンＥ及びトランスミッションＴは、さらに、左右両端で、車体のサイドフレーム２００に連結され、三点で車体に支持されている。
【００２９】
更に、サブフレーム１００は、図１および図６に示されているように、フレーム部１、２の先端（一端）側部分とクロスメンバ部３の端部分とを連結する補強部材２０、２０を更に備えている。補強部材２０は、鋼製の略三角形の板であり、その一辺がフレーム部１、２の先端（一端）側部分に、もう一辺がクロスメンバ部３の端部分に沿うように、サブフレーム１００の下側から溶接されている。
【００３０】
本実施形態のサブフレーム１００では、取付部１７の前方側で、フレーム部１、２が屈曲部１１、１２により車幅方向内方に折れ曲がっている。このため、フレーム部１、２は、前方側ではエンジンＥ及びトランスミッションＴを間に並列配置するだけの間隔を確保しながら、後方側では、十分なサスペンションアームの長さを確保できる車幅方向内方側の位置にアームの取付部１７、１７が配置されている。
【００３１】
そして、屈曲部１１、１２を上側部材１４と下側部材１３とをフランジ結合して形成された閉断面部材によって構成しているため、アーム部１、２の後方部分を比較的狭い間隔で配置できる急な屈曲部を容易に形成できる。また、アーム部１、２の前方側及びクロスメンバ部３をパイプ部材Ｐによって構成しているので、この部分にはフランジがなくなり、内側空間をエンジンＥおよびトランスミッションＴを並列して配置するために有効に利用できる。
【００３２】
図８は、サブフレーム１００を車体に取付けるために使用されるブラケットＢを示す車体下方からの斜視図であり、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【００３３】
図８及び図９に示されているように、サブフレーム１００の後方部分は、略三角形の板体であるブラケットＢを介して、車体に連結されている。略三角形のブラケットＢのそれぞれの頂点近傍には、ボルト孔２１、２２、２３が形成され、それぞれにボルト等が挿通されている。車幅方向外方に位置するボルト孔２１に挿通されているボルト２４は、サイドフレーム２００に締結されている。また、車両後方側に位置するのボルト孔２２に挿通されているボルト２４は、ダッシュロアパネル２５の下方に取付けられたダッシュロアレインフォースメント２６に締結されている。更に、車両前方側に位置するボルト孔２３に挿通されているボルト即ちボディスタッド２７は、サブフレーム１００の後側ボルト孔７を通り、ダッシュロアレインフォースメント２６に締結されている。図９に示されているように、後側ボルト孔７内では、円筒状のラバー２８が外周に設けられたサスフレーム側ラバーブッシュ２９が、ボディスタッド２７の周囲に設置されている。そして、ボディスタッド２７に取付けられるナット３０、３１の締め付けにより、ラバーブッシュ２９が下方向からブラケットＢによって共締めされる。これにより、ラバーブッシュ２９がボディスタッド２７に対して両持ち構造となり、この部分での剛性が向上して、サスペンションからの入力に対するスタッドの倒れ変形を抑制できる等の効果が生じる。
【００３４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなくて、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、所望の形状を容易に達成でき、且つ、部品の取付けも容易なサブフレームを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のサブフレームの平面図である。
【図２】図１のサブフレームとサイドフレームとの位置関係を示す側面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図１のサブフレームの底面図である。
【図７】サスペンションアームの取付部の斜視図である。
【図８】図１のサブフレームを車体に取付けるために使用されるブラケットを示す車体下方からの斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１、２：フレーム部
３：クロスメンバ部
４：連結部
５、６：前側ボルト孔
７、８：後側ボルト孔
９、１０：エンジン取付用ブラケット
１１、１２：屈曲部
１３：下側部材
１４：上側部材
１７：取付部
２０：補強部材
１００：サブフレーム
Ｂ：ブラケット
Ｐ：パイプ部材
Ｅ：エンジン
Ｔ：トランスミッション

Claims

車両前方側に配置される自動車のサブフレームであって、
該サブフレームは、車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部と、両フレーム部の前端を連結しているクロスメンバ部とを有し、
前記各フレーム部の前方部分と前記クロスメンバ部とはパイプ部材により一体的に構成され、
前記各フレーム部の後方部分は複数部材をフランジ結合することにより形成された閉断面部材により構成され、
前記各フレーム部の後方部分には、前記閉断面部材を後方に向かって車幅方向内方に折り曲げて形成された屈曲部が設けられ、前記後方部分の前記屈曲部より後方側には、前記左右一対の各フレーム部の前方部分より間隔の狭い部分が設けられ、
前記各フレーム部の後方部分の間隔の狭い部分には、サスペンションアームの一端が取り付けられるサスペンションアーム取付部が設けられ、
前記各フレーム部のパイプ部材で構成された前方部分の間には、エンジンおよびトランスミッションが車幅方向に並列して配置されていることを特徴とする自動車のサブフレーム。
前記サスペンションアーム取付部は、前記閉断面部材の一部を切り欠いて形成された切り欠き部と、該切り欠き部に取り付けられた取付部材とにより構成され、
前記サスペンションアームの一端は、前記閉断面部材の断面内方で支持されるように前記取付部材に連結されている請求項１記載の自動車のサブフレーム。