JP4026815B2 - サブフレームの取り付け構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、衝突時におけるサブフレームと車体との取り付け部の分離機構による乗員保護機能を向上させるサブレームの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衝突の衝撃負荷により後退するサブフレームの前側フレーム部により車室が変形するのを防止すべく、衝突時の衝突負荷のエネルギー吸収量をより多く得るために、クラッシュブルストロークを稼ぐ技術が種々ある。
その中でサスペンションアームを支持するサブフレームと車体のボルトによる取り付け部を破断させてサブフレームを切り離す車体のサブフレーム締結構造が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、衝突時の衝突負荷のエネルギーを吸収する手段として、衝突時にサブフレームを車体に対してスライド移動させる「スライドによる分離構造」と、衝突時にサブフレームを破壊させることによりサブフレームを車体から分離させる「破壊による分離構造」との手段がある。「スライドによる分離構造」および「破壊による分離構造」は、サブフレームの４箇所を車体に支持する４箇所支持方式で、２箇所の取り付け箇所を衝突時に分離させる手段と、サブフレームの６箇所を車体に支持する６箇所支持方式で、２箇所の取り付け箇所を衝突時に分離させる手段とがある。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５２−１１７１７号公報（第１頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の車体のサブフレーム締結構造において、ボルト・ナットは、サブフレームと車体の支持状態を音および振動の商品性向上を目的として防振ゴムによるフローティング支持構造を採用している。この防振ゴムによるボルト・ナットの締結は、衝突時におけるエンジン脱落防止等の二重安全的な観点から防振ゴム破損時に脱落防止機能を持つように設定され、それが車体とサブフレームの分離を阻害し、ひいては車体に求められる衝突時の破壊モードをも阻害するという問題点がある。
【０００６】
また、前記したようなサブフレームの６箇所を車体に支持する６箇所支持方式サブフレームの支持構造において、比較的大きなサブフレームまたはダブルウイッシュボーン方式サスペンションを支持する場合、クラッシャブルストロークを長くしようとすると、サブフレームの２箇所の基本取り付け部を残して、２箇所を超えた車体の多数の取り付け箇所を安定的に分離させるニーズが生じてくる。
【０００７】
サブフレームと車体との多数の取り付け箇所を分離させようとした場合、衝突時に時間軸で複数回にわたって段差的に分離が起きるため、複数回にわたって衝突の慣性力を止める作用が起きる。したがって、サブフレームと車体との分離作用が起きるときは、衝突の慣性力を止めた力がそのまま乗員に衝撃力となって伝わる。このため、乗員への衝撃力の影響を考えると、比較的安定した負荷で取り付け箇所を分離させることが望まれる。
【０００８】
本発明の課題は、このような衝突時に受ける乗員のダメージを緩和して、乗員を保護するサブフレームの取り付け構造を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のサブフレームの取り付け構造は、サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間の車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間に車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体を設けたことにより、前記両部材間に車体の前後方向の負荷が加わった際、弾性体の過大な変形を拘束しないため、両者の取り付け箇所を容易に分離させることができる。
【００１７】
請求項２に記載のサブレームの取り付け構造は、サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間に架設される弾性体とを備え、両部材のうち少なくとも一方は上下方向または横方向のねじ止め部にねじ止めされ、そのねじ止め部に切欠部を形成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、後側の取り付け箇所は、衝突時に前後方向の負荷を受けると、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間の弾性体が座屈変形して分離するとともに、更に上下方向の負荷をうけると両部材間のねじ止め部に切欠部を形成したため、ねじがその切欠部内をスライド移動してねじ止め部からねじが離脱し易くなり、パワーユニットを落下し易くするとともに、後側の取り付け箇所が破壊するときに、乗員室への衝撃を大幅に減少させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るサブフレームの取り付け構造の一実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部平面図である。図２は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部側面図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、車両Ｍには、ボンネットがある前部側に搭載されるサブフレーム１と、リアトランクがある後部側に搭載されるサブフレーム（図示せず）とが備えられている。車両Ｍの前部側および後部側のサブフレーム１は、サスペンション（図示せず）を支持するため、サスペンションメンバとも呼ばれる骨格であり、ボディサイドフレーム２に弾性支持される。
【００２１】
前部側のサブフレーム１は、フロントサブフレームとも呼ばれる骨格であり、車両Ｍの前後方向に延びパワーユニットＰの左側に配置される左サイドメンバ１ｃと、車両Ｍの前後方向に延びパワーユニットＰの右側に配置される右サイドメンバ１ｄと、車両Ｍの左右方向に延びパワーユニットＰの前側に配置される前部クロスメンバ１ａと、車両Ｍの左右方向に延びパワーユニットＰの後側に配置される後部クロスメンバ１ｂとを溶接等により一体に固定することにより、平面視して井桁形状をしている。サブフレーム１は、その井桁形状の骨格にエンジンＥおよびトランスミッションＴを一体にしたパワーユニットＰを設置して、衝突したときにパワーユニットＰがその衝撃の負荷と自重により落下できるように支持されている。
【００２２】
パワーユニットＰを支持するサブフレーム１は、エンジンＥを支持する右サイドメンバ１ｄのサイドエンジンマウント４０と、前部クロスメンバ１ａのフロントマウント１８と、後部クロスメンバ１ｂのリアマウント１９と、トランスミッションＴを支持するトランスロアマウント２３，２４とを介してフローティング支持している。
【００２３】
また、サブフレーム１は、サスペンションリンク（図示せず）が設置されるサスペンションアーム３およびトランスアッパ２５を、防振ゴム（図示せず）を介して支持している。前記トランスアッパ２５とサイドエンジンマウント４０は、パワーユニットＰの略対称位置に設置して、パワーユニットＰを保持している。サブフレーム１は、ボディサイドフレーム２を、前後中左右の６箇所の各々ラバーマウントからなるサブフレームマウントＢ１〜Ｂ６を介してボルト２８〜３３により締結することにより、ボディサイドフレーム２への振動を抑制している。
【００２４】
図２に示すように、サブフレーム１の車両Ｍの前方上側にはラジエータ（図示せず）が配設され、車両Ｍの前方側にはバンパ２１が配設され、車両Ｍの後方側にはダッシュボード２２が配設されている。
【００２５】
ボディサイドフレーム２は、側面視してパワーユニットＰの中央部位に設けたサイドフレーム２ａと、このサイドフレーム２ａに連続して下側に配設したサイドシル２ｂとからなる。サイドシル２ｂは、サイドフレーム２ａから下側に傾斜した傾斜部２ｃと、傾斜部２ｃに連続して、ダッシュボード２２の下方部位に形成されるとともに、サブフレーム１と同じ高さの位置に水平に配設される。
【００２６】
サイドフレーム２ａ、サイドシル２ｂおよびサブフレーム１からなる骨格は、図２に示すように側面視して、略台形をしており、パワーユニットＰはその台形状骨格の底辺部に載置され、ボディサイドフレーム２に対して重心が低く、衝突したときに、自重により容易に落下できるような構造をしている。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、前後側取り付け部の拡大部分断面図である。
図３に示すように前後側のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４は、同じ構造である。サブフレームマウントＢ１は、外筒４と、内筒５と、ゴム６，７と、ホルダ８と、ステイ９，１０とからなり、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを締結している。鍔付きのボルト２８が挿入される内筒５の周囲には、ゴム６が嵌入されて接着剤等により固着され、そのゴム６の周囲には、外筒４が嵌入されて接着剤により固着される。その外筒４は、鍔付き円筒形状のホルダ８に嵌入される。このように、ホルダ８内には、中央部分の内側が肉厚になっている外筒４、ゴム６および内筒５が装着され、そのホルダ８はサブフレーム１に嵌入される。
【００２８】
そのサブフレーム１をボルト２８によりボディサイドフレーム２に締結するときは、ボルト２８を、ステイ１０を介して内筒５を挿通し、防振用のゴム７およびステイ９を介してボディサイドフレーム２に螺着する。
【００２９】
したがって、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ４のゴム６，７が破断しても、前後内筒直径方向には、外筒４もしくはサブフレーム１によって相対変位が規制され、また、上下方向にはボディサイドフレーム２もしくはステイ１０よって相対変位が規制されることになり、これらが変形もしくは破断しない限り、サブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離することがない。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、中間側取り付け部の拡大部分断面図である。図５は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す概略図で、ねじ止め部の分解斜視図である。
【００３１】
図４および図５に示すように、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ４とは相違した構造をしている。図４に示すように、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、介在したゴム１１により上側金具１４と下側金具１７に一体に固着してなり、上側金具１４をボルト３２によりボディサイドフレーム２に締結し、下側金具１７をボルト３４，３５によりサブフレーム１に締結している。
サブフレームマウントＢ５，Ｂ６のねじ止め部３９は、ボディサイドフレーム２に対して、ゴム１１の下側から空間１１ａに遊嵌した鍔付きのボルト３２によって締結される。
【００３２】
上側金具１４は、ボルト３２のねじ部が挿通される金属製筒体のカラー１２と、ゴム１１の上面に固着されるとともに、ねじの受け座を構成する金属製板材のアッパープレート１３とが一体に溶接の方法で接合してなる。
【００３３】
下側金具１７には、ゴム１１の下面に固着されるとともに、ボルト３２の頭部を挿通する孔１５ａを穿設した金属製板材のロープレート１５と、ボルト３４，３５のねじ止め部３８を下方向に突出した金属製板材のブラケット１６とが溶接の方法で接合してなる。
【００３４】
サブフレームマウントＢ５，Ｂ６の防振および緩衝用としてのゴム１１は、カラー１２とアッパープレート１３とが溶接の方法で接合された上側金具１４と、ロープレート１５とブラケット１６とが溶接の方法で接合された下側金具１７とを、それぞれ上下面に接合して一体にして１部品をなしている。ゴム１１の中央には、ボルト３２の頭部を没入させる中空状の空間１１ａが形成され、横方向には他の部材を設置していない。
【００３５】
図５に示すようにブラケット１６は、下方向にＵ字溝状に形成した切欠部１６ａを有する。サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、サブフレーム１に対して鍔付きのボルト３４，３５を左右方向に向けて切欠部１６ａおよびサブフレーム１のねじ挿通穴１ｅ，１ｆを挿通し、鍔付きのナット３６，３７により締結される。
【００３６】
このようにして締結されたボディサイドフレーム２とサブフレーム１は、ボルト３４，３５を挿通したブラケット１６の切欠部１６ａが下側を開放しているため、切欠部１６ａの開放方向（矢印Ｙ）に外力が負荷されると相対的なスライド移動をして、サブフレーム１およびボディサイドフレーム２が分離する。また、ボディサイドフレーム２とサブフレーム１は、上側金具１４と下側金具１７とがゴム１１により連結されているため、その両者の金具１４．１７間に前後方向（矢印Ｘ）の外力が負荷されるとゴム１１が剥離してボディサイドフレーム２とサブフレーム１が分離する。
【００３７】
なお、特許請求の範囲におけるところの「弾性体」は、「ゴム６，７，１１」に相当する。
また、特許請求の範囲におけるところの「車体に取り付けられる部材」は、「上側金具１４」に相当し、「サブフレームに取り付けられる部材」は、「下側金具１７」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「取り付け箇所」は、「サブフレームマウントＢ１〜Ｂ６」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「取り付け部」は、「ねじ止め部３８，３９」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「動力源」は、「パワーユニットＰ」に相当する。
【００３８】
次に本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造の作用を説明する。車両Ｍが全幅に亘って略均等に障害物に正面衝突すると、まずバンパ２１が押圧されて押し潰され、次に左右のボディサイドフレーム２が均等に押し潰される。サブフレーム１の前部クロスメンバ１ａは、ボディサイドフレーム２から離れない状態でダッシュボード２２側に移動しながらエンジンＥを後方に押す。
【００３９】
そして、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６に衝突の負荷がかかり、破断する。このとき、衝突時にボディサイドフレーム２とサブフレーム１とのサブフレームマウントＢ１〜Ｂ６のうち、中間側箇所であるサブフレームマウントＢ５，Ｂ６の破壊強度が低いため、比較的低い負荷で分離して破壊し、それ以外の前後方向側のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４は、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６に対して高い負荷で分離させることができる。このため、サブフレーム１の中間側のサブフレームマウントＢ４，Ｂ５で衝突の慣性力を受け止める作用が小さくなることにより、中間側のサブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊するときに乗員室への衝撃を減少させることができる。
【００４０】
このように、サブフレーム１の前側および後側箇所のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４よりも中間側箇所のサブフレームマウントＢ５，Ｂ６を低い破壊強度にしたことにより、サブフレーム１に衝突の負荷がかかると、最初にサブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊してサブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離する。サブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊するとき、車両Ｍの衝突による変速度は、サブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離してスライド移動することにより、段差なく緩やかに減速して、このときに乗員が受けるダメージをなくすことができる。
【００４１】
このとき、ボディサイドフレーム２にねじ止めした上側金具１４と、ボディサイドフレーム２にねじ止めした下側金具１７は、ゴム１１を介してのみ保持される構造であるため、ゴム１１が両者の金具１４，１７から剥離すると、上側金具１４と下側金具１７とが比較的低い負荷で容易に分離して前後方向（矢印Ｘ）にスライド移動する。
【００４２】
また、上側金具１４と下側金具１７とのねじ止め部３８は、ねじ止め部３８に上下方向の負荷がかかると、下側金具１７の切欠部１６ａに挿通していたボルト３４，３５が切欠部１６ａ内を下側方向（矢印Ｙ）にスライド移動して、サブフレーム１とボディサイドフレーム２がスムーズに分離して、パワーユニットＰを落下させることができる。
【００４３】
なお、ゴム１１の破断と、上側金具１４および下側金具１７の分離とが同時に進行する場合もあり得る。
【００４４】
なお、ボディサイドフレーム２とサブフレーム１が分離する構造は、通常、鋼製板材で構成されたボディ構造物の破壊に対しては遥かに低い負荷で、しかも安定的に分離する。
また、すべり分離の場合、上側金具１４と下側金具１７がゴム１１を介してのみ支持される構造のため、ゴム１１が比較的大きな範囲で前後方向（矢印Ｙ）に撓むことにより、安定的にスライド方向への負荷発生とブラケット１６の開放部からの分離が可能となる。
【００４５】
このように、まずサブフレーム１の中間側箇所が破壊して、次にサブフレーム１が車両Ｍの後方向側のサブフレームマウントＢ３，Ｂ４があるダッシュボード２２の手前の所まで移動したときに、前後側の比較的破壊強度が高いサブフレームマウントＢ３，Ｂ４が破壊されて、パワーユニットＰおよびサブフレーム１が自重により落下する。これにより、ダッシュボード２２は、パワーユニットＰに押圧されて変形することがなくなり、乗員室への衝撃を減少させることができる。
【００４６】
なお、本発明は、その技術思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
例えば、パワーユニットＰのエンジンＥは、自動車を駆動する動力源であれば、その他でもよい。
また、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ６は、ボルト２８〜３５およびナット３６，３７等に限定されるものではなく、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを保持する締結部材であればその他でもよい。また、６箇所からなるサブレレームマウントＢ１〜Ｂ６は、前側をサブフレームマウントＢ１，Ｂ２で構成し、後側をサブフレームマウントＢ５，Ｂ６で構成する４箇所で、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを保持してもよい。
【００４７】
そして、ねじ止め部３８の切欠部１６ａおよびねじ挿通穴１ｅ，１ｆは、図４に示す設置状態とは反対に、切欠部１６ａをサブフレーム１に形成し、ねじ挿通穴１ｅ，１ｆをブラケット１６に形成してもよく、その場合も全く同じ作用効果を得られる。
また、ゴム６，７，１１は、合成樹脂や合成ゴム等からなる弾性体であってもよく、その他でもよい。
【００４８】
なお、本実施形態でのサブフレーム１とボディサイドフレーム２との取り付け構造は、車両Ｍのボンネットがある前部側に搭載されるサブフレーム１に限定されるものではなく、リアトランクがある後部側に搭載されるサブフレームに設置して、車両Ｍの後方からの追突対策にも適用できるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のサブフレームの取り付け構造によれば、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間に車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体を設けたことにより、前記両部材間に車体の前後方向の負荷が加わった際、弾性体の過大な変形を抑制しないため、両者の取り付け箇所を容易に分離させることができる。
【００５３】
本発明の請求項２に記載のサブフレームの取り付け構造によれば、後側の取り付け箇所は、衝突時に前後方向の負荷を受けると、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間の弾性体が座屈変形して分離するとともに、更に上下方向の負荷をうけると両部材間のねじ止め部に切欠部を形成したため、ねじがその切欠部内をスライド移動してねじ止め部からねじが離脱し易くなり、パワーユニットを落下し易くするとともに、後側の取り付け箇所が破壊するときに、乗員室への衝撃を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、前後側取り付け部の拡大部分断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、中間側取り付け部の拡大部分断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す概略図で、ねじ止め部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ サブフレーム
１ｅ，１ｆ ねじ挿通穴
２ ボディサイドフレーム（車体）
４ 外筒
５ 内筒
６，７，１１ ゴム（弾性体）
１１ａ 空間
１４ 上側金具
１６ ブラケット
１６ａ 切欠部
１７ 下側金具
２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５ ボルト
３８，３９ ねじ止め部
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６ サブフレームマウント（取り付け箇所）
Ｍ 車両
Ｐ パワーユニット（動力源）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、衝突時におけるサブフレームと車体との取り付け部の分離機構による乗員保護機能を向上させるサブレームの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衝突の衝撃負荷により後退するサブフレームの前側フレーム部により車室が変形するのを防止すべく、衝突時の衝突負荷のエネルギー吸収量をより多く得るために、クラッシュブルストロークを稼ぐ技術が種々ある。
その中でサスペンションアームを支持するサブフレームと車体のボルトによる取り付け部を破断させてサブフレームを切り離す車体のサブフレーム締結構造が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、衝突時の衝突負荷のエネルギーを吸収する手段として、衝突時にサブフレームを車体に対してスライド移動させる「スライドによる分離構造」と、衝突時にサブフレームを破壊させることによりサブフレームを車体から分離させる「破壊による分離構造」との手段がある。「スライドによる分離構造」および「破壊による分離構造」は、サブフレームの４箇所を車体に支持する４箇所支持方式で、２箇所の取り付け箇所を衝突時に分離させる手段と、サブフレームの６箇所を車体に支持する６箇所支持方式で、２箇所の取り付け箇所を衝突時に分離させる手段とがある。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５２−１１７１７号公報（第１頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の車体のサブフレーム締結構造において、ボルト・ナットは、サブフレームと車体の支持状態を音および振動の商品性向上を目的として防振ゴムによるフローティング支持構造を採用している。この防振ゴムによるボルト・ナットの締結は、衝突時におけるエンジン脱落防止等の二重安全的な観点から防振ゴム破損時に脱落防止機能を持つように設定され、それが車体とサブフレームの分離を阻害し、ひいては車体に求められる衝突時の破壊モードをも阻害するという問題点がある。
【０００６】
また、前記したようなサブフレームの６箇所を車体に支持する６箇所支持方式サブフレームの支持構造において、比較的大きなサブフレームまたはダブルウイッシュボーン方式サスペンションを支持する場合、クラッシャブルストロークを長くしようとすると、サブフレームの２箇所の基本取り付け部を残して、２箇所を超えた車体の多数の取り付け箇所を安定的に分離させるニーズが生じてくる。
【０００７】
サブフレームと車体との多数の取り付け箇所を分離させようとした場合、衝突時に時間軸で複数回にわたって段差的に分離が起きるため、複数回にわたって衝突の慣性力を止める作用が起きる。したがって、サブフレームと車体との分離作用が起きるときは、衝突の慣性力を止めた力がそのまま乗員に衝撃力となって伝わる。このため、乗員への衝撃力の影響を考えると、比較的安定した負荷で取り付け箇所を分離させることが望まれる。
【０００８】
本発明の課題は、このような衝突時に受ける乗員のダメージを緩和して、乗員を保護するサブフレームの取り付け構造を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のサブフレームの取り付け構造は、サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間の車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間に車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体を設けたことにより、前記両部材間に車体の前後方向の負荷が加わった際、弾性体の過大な変形を拘束しないため、両者の取り付け箇所を容易に分離させることができる。
【００１７】
請求項２に記載のサブレームの取り付け構造は、サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間に架設される弾性体とを備え、両部材のうち少なくとも一方は上下方向または横方向のねじ止め部にねじ止めされ、そのねじ止め部に切欠部を形成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、後側の取り付け箇所は、衝突時に前後方向の負荷を受けると、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間の弾性体が座屈変形して分離するとともに、更に上下方向の負荷をうけると両部材間のねじ止め部に切欠部を形成したため、ねじがその切欠部内をスライド移動してねじ止め部からねじが離脱し易くなり、パワーユニットを落下し易くするとともに、後側の取り付け箇所が破壊するときに、乗員室への衝撃を大幅に減少させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るサブフレームの取り付け構造の一実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部平面図である。図２は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部側面図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、車両Ｍには、ボンネットがある前部側に搭載されるサブフレーム１と、リアトランクがある後部側に搭載されるサブフレーム（図示せず）とが備えられている。車両Ｍの前部側および後部側のサブフレーム１は、サスペンション（図示せず）を支持するため、サスペンションメンバとも呼ばれる骨格であり、ボディサイドフレーム２に弾性支持される。
【００２１】
前部側のサブフレーム１は、フロントサブフレームとも呼ばれる骨格であり、車両Ｍの前後方向に延びパワーユニットＰの左側に配置される左サイドメンバ１ｃと、車両Ｍの前後方向に延びパワーユニットＰの右側に配置される右サイドメンバ１ｄと、車両Ｍの左右方向に延びパワーユニットＰの前側に配置される前部クロスメンバ１ａと、車両Ｍの左右方向に延びパワーユニットＰの後側に配置される後部クロスメンバ１ｂとを溶接等により一体に固定することにより、平面視して井桁形状をしている。サブフレーム１は、その井桁形状の骨格にエンジンＥおよびトランスミッションＴを一体にしたパワーユニットＰを設置して、衝突したときにパワーユニットＰがその衝撃の負荷と自重により落下できるように支持されている。
【００２２】
パワーユニットＰを支持するサブフレーム１は、エンジンＥを支持する右サイドメンバ１ｄのサイドエンジンマウント４０と、前部クロスメンバ１ａのフロントマウント１８と、後部クロスメンバ１ｂのリアマウント１９と、トランスミッションＴを支持するトランスロアマウント２３，２４とを介してフローティング支持している。
【００２３】
また、サブフレーム１は、サスペンションリンク（図示せず）が設置されるサスペンションアーム３およびトランスアッパ２５を、防振ゴム（図示せず）を介して支持している。前記トランスアッパ２５とサイドエンジンマウント４０は、パワーユニットＰの略対称位置に設置して、パワーユニットＰを保持している。サブフレーム１は、ボディサイドフレーム２を、前後中左右の６箇所の各々ラバーマウントからなるサブフレームマウントＢ１〜Ｂ６を介してボルト２８〜３３により締結することにより、ボディサイドフレーム２への振動を抑制している。
【００２４】
図２に示すように、サブフレーム１の車両Ｍの前方上側にはラジエータ（図示せず）が配設され、車両Ｍの前方側にはバンパ２１が配設され、車両Ｍの後方側にはダッシュボード２２が配設されている。
【００２５】
ボディサイドフレーム２は、側面視してパワーユニットＰの中央部位に設けたサイドフレーム２ａと、このサイドフレーム２ａに連続して下側に配設したサイドシル２ｂとからなる。サイドシル２ｂは、サイドフレーム２ａから下側に傾斜した傾斜部２ｃと、傾斜部２ｃに連続して、ダッシュボード２２の下方部位に形成されるとともに、サブフレーム１と同じ高さの位置に水平に配設される。
【００２６】
サイドフレーム２ａ、サイドシル２ｂおよびサブフレーム１からなる骨格は、図２に示すように側面視して、略台形をしており、パワーユニットＰはその台形状骨格の底辺部に載置され、ボディサイドフレーム２に対して重心が低く、衝突したときに、自重により容易に落下できるような構造をしている。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、前後側取り付け部の拡大部分断面図である。
図３に示すように前後側のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４は、同じ構造である。サブフレームマウントＢ１は、外筒４と、内筒５と、ゴム６，７と、ホルダ８と、ステイ９，１０とからなり、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを締結している。鍔付きのボルト２８が挿入される内筒５の周囲には、ゴム６が嵌入されて接着剤等により固着され、そのゴム６の周囲には、外筒４が嵌入されて接着剤により固着される。その外筒４は、鍔付き円筒形状のホルダ８に嵌入される。このように、ホルダ８内には、中央部分の内側が肉厚になっている外筒４、ゴム６および内筒５が装着され、そのホルダ８はサブフレーム１に嵌入される。
【００２８】
そのサブフレーム１をボルト２８によりボディサイドフレーム２に締結するときは、ボルト２８を、ステイ１０を介して内筒５を挿通し、防振用のゴム７およびステイ９を介してボディサイドフレーム２に螺着する。
【００２９】
したがって、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ４のゴム６，７が破断しても、前後内筒直径方向には、外筒４もしくはサブフレーム１によって相対変位が規制され、また、上下方向にはボディサイドフレーム２もしくはステイ１０よって相対変位が規制されることになり、これらが変形もしくは破断しない限り、サブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離することがない。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、中間側取り付け部の拡大部分断面図である。図５は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す概略図で、ねじ止め部の分解斜視図である。
【００３１】
図４および図５に示すように、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ４とは相違した構造をしている。図４に示すように、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、介在したゴム１１により上側金具１４と下側金具１７に一体に固着してなり、上側金具１４をボルト３２によりボディサイドフレーム２に締結し、下側金具１７をボルト３４，３５によりサブフレーム１に締結している。
サブフレームマウントＢ５，Ｂ６のねじ止め部３９は、ボディサイドフレーム２に対して、ゴム１１の下側から空間１１ａに遊嵌した鍔付きのボルト３２によって締結される。
【００３２】
上側金具１４は、ボルト３２のねじ部が挿通される金属製筒体のカラー１２と、ゴム１１の上面に固着されるとともに、ねじの受け座を構成する金属製板材のアッパープレート１３とが一体に溶接の方法で接合してなる。
【００３３】
下側金具１７には、ゴム１１の下面に固着されるとともに、ボルト３２の頭部を挿通する孔１５ａを穿設した金属製板材のロープレート１５と、ボルト３４，３５のねじ止め部３８を下方向に突出した金属製板材のブラケット１６とが溶接の方法で接合してなる。
【００３４】
サブフレームマウントＢ５，Ｂ６の防振および緩衝用としてのゴム１１は、カラー１２とアッパープレート１３とが溶接の方法で接合された上側金具１４と、ロープレート１５とブラケット１６とが溶接の方法で接合された下側金具１７とを、それぞれ上下面に接合して一体にして１部品をなしている。ゴム１１の中央には、ボルト３２の頭部を没入させる中空状の空間１１ａが形成され、横方向には他の部材を設置していない。
【００３５】
図５に示すようにブラケット１６は、下方向にＵ字溝状に形成した切欠部１６ａを有する。サブフレームマウントＢ５，Ｂ６は、サブフレーム１に対して鍔付きのボルト３４，３５を左右方向に向けて切欠部１６ａおよびサブフレーム１のねじ挿通穴１ｅ，１ｆを挿通し、鍔付きのナット３６，３７により締結される。
【００３６】
このようにして締結されたボディサイドフレーム２とサブフレーム１は、ボルト３４，３５を挿通したブラケット１６の切欠部１６ａが下側を開放しているため、切欠部１６ａの開放方向（矢印Ｙ）に外力が負荷されると相対的なスライド移動をして、サブフレーム１およびボディサイドフレーム２が分離する。また、ボディサイドフレーム２とサブフレーム１は、上側金具１４と下側金具１７とがゴム１１により連結されているため、その両者の金具１４．１７間に前後方向（矢印Ｘ）の外力が負荷されるとゴム１１が剥離してボディサイドフレーム２とサブフレーム１が分離する。
【００３７】
なお、特許請求の範囲におけるところの「弾性体」は、「ゴム６，７，１１」に相当する。
また、特許請求の範囲におけるところの「車体に取り付けられる部材」は、「上側金具１４」に相当し、「サブフレームに取り付けられる部材」は、「下側金具１７」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「取り付け箇所」は、「サブフレームマウントＢ１〜Ｂ６」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「取り付け部」は、「ねじ止め部３８，３９」に相当する。
特許請求の範囲におけるところの「動力源」は、「パワーユニットＰ」に相当する。
【００３８】
次に本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造の作用を説明する。車両Ｍが全幅に亘って略均等に障害物に正面衝突すると、まずバンパ２１が押圧されて押し潰され、次に左右のボディサイドフレーム２が均等に押し潰される。サブフレーム１の前部クロスメンバ１ａは、ボディサイドフレーム２から離れない状態でダッシュボード２２側に移動しながらエンジンＥを後方に押す。
【００３９】
そして、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６に衝突の負荷がかかり、破断する。このとき、衝突時にボディサイドフレーム２とサブフレーム１とのサブフレームマウントＢ１〜Ｂ６のうち、中間側箇所であるサブフレームマウントＢ５，Ｂ６の破壊強度が低いため、比較的低い負荷で分離して破壊し、それ以外の前後方向側のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４は、サブフレームマウントＢ５，Ｂ６に対して高い負荷で分離させることができる。このため、サブフレーム１の中間側のサブフレームマウントＢ４，Ｂ５で衝突の慣性力を受け止める作用が小さくなることにより、中間側のサブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊するときに乗員室への衝撃を減少させることができる。
【００４０】
このように、サブフレーム１の前側および後側箇所のサブフレームマウントＢ１〜Ｂ４よりも中間側箇所のサブフレームマウントＢ５，Ｂ６を低い破壊強度にしたことにより、サブフレーム１に衝突の負荷がかかると、最初にサブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊してサブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離する。サブフレームマウントＢ５，Ｂ６が破壊するとき、車両Ｍの衝突による変速度は、サブフレーム１がボディサイドフレーム２から分離してスライド移動することにより、段差なく緩やかに減速して、このときに乗員が受けるダメージをなくすことができる。
【００４１】
このとき、ボディサイドフレーム２にねじ止めした上側金具１４と、ボディサイドフレーム２にねじ止めした下側金具１７は、ゴム１１を介してのみ保持される構造であるため、ゴム１１が両者の金具１４，１７から剥離すると、上側金具１４と下側金具１７とが比較的低い負荷で容易に分離して前後方向（矢印Ｘ）にスライド移動する。
【００４２】
また、上側金具１４と下側金具１７とのねじ止め部３８は、ねじ止め部３８に上下方向の負荷がかかると、下側金具１７の切欠部１６ａに挿通していたボルト３４，３５が切欠部１６ａ内を下側方向（矢印Ｙ）にスライド移動して、サブフレーム１とボディサイドフレーム２がスムーズに分離して、パワーユニットＰを落下させることができる。
【００４３】
なお、ゴム１１の破断と、上側金具１４および下側金具１７の分離とが同時に進行する場合もあり得る。
【００４４】
なお、ボディサイドフレーム２とサブフレーム１が分離する構造は、通常、鋼製板材で構成されたボディ構造物の破壊に対しては遥かに低い負荷で、しかも安定的に分離する。
また、すべり分離の場合、上側金具１４と下側金具１７がゴム１１を介してのみ支持される構造のため、ゴム１１が比較的大きな範囲で前後方向（矢印Ｙ）に撓むことにより、安定的にスライド方向への負荷発生とブラケット１６の開放部からの分離が可能となる。
【００４５】
このように、まずサブフレーム１の中間側箇所が破壊して、次にサブフレーム１が車両Ｍの後方向側のサブフレームマウントＢ３，Ｂ４があるダッシュボード２２の手前の所まで移動したときに、前後側の比較的破壊強度が高いサブフレームマウントＢ３，Ｂ４が破壊されて、パワーユニットＰおよびサブフレーム１が自重により落下する。これにより、ダッシュボード２２は、パワーユニットＰに押圧されて変形することがなくなり、乗員室への衝撃を減少させることができる。
【００４６】
なお、本発明は、その技術思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
例えば、パワーユニットＰのエンジンＥは、自動車を駆動する動力源であれば、その他でもよい。
また、サブフレームマウントＢ１〜Ｂ６は、ボルト２８〜３５およびナット３６，３７等に限定されるものではなく、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを保持する締結部材であればその他でもよい。また、６箇所からなるサブレレームマウントＢ１〜Ｂ６は、前側をサブフレームマウントＢ１，Ｂ２で構成し、後側をサブフレームマウントＢ５，Ｂ６で構成する４箇所で、サブフレーム１とボディサイドフレーム２とを保持してもよい。
【００４７】
そして、ねじ止め部３８の切欠部１６ａおよびねじ挿通穴１ｅ，１ｆは、図４に示す設置状態とは反対に、切欠部１６ａをサブフレーム１に形成し、ねじ挿通穴１ｅ，１ｆをブラケット１６に形成してもよく、その場合も全く同じ作用効果を得られる。
また、ゴム６，７，１１は、合成樹脂や合成ゴム等からなる弾性体であってもよく、その他でもよい。
【００４８】
なお、本実施形態でのサブフレーム１とボディサイドフレーム２との取り付け構造は、車両Ｍのボンネットがある前部側に搭載されるサブフレーム１に限定されるものではなく、リアトランクがある後部側に搭載されるサブフレームに設置して、車両Ｍの後方からの追突対策にも適用できるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のサブフレームの取り付け構造によれば、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間に車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体を設けたことにより、前記両部材間に車体の前後方向の負荷が加わった際、弾性体の過大な変形を抑制しないため、両者の取り付け箇所を容易に分離させることができる。
【００５３】
本発明の請求項２に記載のサブフレームの取り付け構造によれば、後側の取り付け箇所は、衝突時に前後方向の負荷を受けると、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材との間の弾性体が座屈変形して分離するとともに、更に上下方向の負荷をうけると両部材間のねじ止め部に切欠部を形成したため、ねじがその切欠部内をスライド移動してねじ止め部からねじが離脱し易くなり、パワーユニットを落下し易くするとともに、後側の取り付け箇所が破壊するときに、乗員室への衝撃を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、要部側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、前後側取り付け部の拡大部分断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す図面で、中間側取り付け部の拡大部分断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るサブフレームの取り付け構造を示す概略図で、ねじ止め部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ サブフレーム
１ｅ，１ｆ ねじ挿通穴
２ ボディサイドフレーム（車体）
４ 外筒
５ 内筒
６，７，１１ ゴム（弾性体）
１１ａ 空間
１４ 上側金具
１６ ブラケット
１６ａ 切欠部
１７ 下側金具
２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５ ボルト
３８，３９ ねじ止め部
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６ サブフレームマウント（取り付け箇所）
Ｍ 車両
Ｐ パワーユニット（動力源）
Claims (2)
- サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、
前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、
前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間の車体の前後方向に延在する空間で両部材間に架設される弾性体と、を備えたことを特徴とするサブフレームの取り付け構造。 - サスペンション、または動力源を支持する支持部材が取り付けられるサブフレームを、少なくとも車体の前側左右の２つの取り付け箇所、および車体の後側左右の２つの取り付け箇所で車体に弾性体を介して取り付けるサブフレームの取り付け構造であって、
前記前側の取り付け箇所は、ボルトによって車体に取り付けられるとともに軸線が上下方向に配置される内筒と、この内筒を取囲んでサブフレームに取り付けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に架設される弾性体とを備え、
前記後側の取り付け箇所は、車体に取り付けられる部材と、サブフレームに取り付けられる部材と、両部材間に架設される弾性体とを備え、両部材のうち少なくとも一方は上下方向または横方向のねじ止め部にねじ止めされ、そのねじ止め部に切欠部を形成したことを特徴とするサブレームの取り付け構造。
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