JP4486396B2 - 車両用サブフレーム - Google Patents

Description

本発明は、車体の前後方向に伸びる金属材料からなる筒状の縦メンバと、車体の左右方向に伸びる金属材料からなる筒状の横メンバと、縦メンバ及び横メンバの端部同士を連結する金属材料からなるダイキャスト製の連結部材と、を備え、車体に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、車両用サブフレームは、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６（ａ），（ｂ）は、従来の技術の基本構成を説明する第１の図であり、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７は、従来の技術の基本構成を説明する第２の図であり、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、中空なものに比べ、重量は重く、さらなる軽量化が望まれていた。ただ、中空なものとした場合、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、強度を高めるとともに、軽量化を図ることのできる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に係る発明は、車体の前後方向に伸びる金属材料からなる筒状の縦メンバと、車体の左右方向に伸びる金属材料からなる筒状の横メンバと、縦メンバ及び横メンバの端部同士を連結する金属材料からなるダイキャスト製の連結部材と、を備え、車体に取付ける車両用サブフレームであって、連結部材は、車両の平面視で、Ｌ字状に略直角に形成され、直角の角に上下方向に貫通した貫通孔を有して貫通孔を車体に取付ける取付部を一体に形成し、縦メンバの前端部に嵌めた縦継ぎ手開口部を形成し、横メンバのうち前側の横メンバの端部に嵌めた横継ぎ手開口部を形成し、縦継ぎ手開口部から横継ぎ手開口部に連通する空間を分けるとともに、貫通孔の周壁に接続した仕切り壁を形成していることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、縦メンバ及び横メンバの端部同士を連結する連結部材は、車両の平面視で、Ｌ字状に略直角に形成され、直角の角に上下方向に貫通した貫通孔を有して貫通孔を車体に取付ける取付部を一体に形成し、縦メンバの前端部に嵌めた縦継ぎ手開口部を形成し、横メンバのうち前側の横メンバの端部に嵌めた横継ぎ手開口部を形成し、縦継ぎ手開口部から横継ぎ手開口部に連通する空間を分けるとともに、貫通孔の周壁に接続した仕切り壁を形成しているので、仕切り壁によって、縦継ぎ手開口部の固定端側の強さ（断面係数、断面積）は高まるとともに、横継ぎ手開口部の固定端側の強さは高まり、連結部材の強度を高めることができ、結果的に、車両用サブフレームの強度を高めることができるという利点がある。

また、連結部材は、開口部（縦継ぎ手開口部）から開口部（横継ぎ手開口部）に連通する空間を分けるとともに、貫通孔の周壁に接続した仕切り壁を形成しているので、強度を確保しつつ、空間によって連結部材の軽量化を図ることができ、結果的に、車両用サブフレームの軽量化を図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の斜視図である。
車両用サブフレームはフロントサブフレーム１２であり、フロントサブフレーム１２は、車体１１の前後方向に伸びる左右の縦メンバ１３，１４と、これらの縦メンバ１３，１４の前端部１５，１６間に掛け渡しかつ車体１１の左右方向に伸びる前部横メンバ１７と、左右の縦メンバ１３，１４の後端部１８，１９間に掛け渡しかつ車体１１の左右方向に伸びる後部横メンバ２１と、左右の縦メンバ１３，１４の前端部１５，１６に前部横メンバ１７の端部２２，２３を連結する左右の連結部材２４，２５と、を備える。２８・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）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。
フロントサブフレーム１２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。

左右の縦メンバ１３，１４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、更にバルジ成型等によって、部分的に凹凸形状に形成した成形品のサイドメンバで、既に述べた前端部１５，１６を有し、前部横メンバ１７の端部２２，２３に取付けた連結部材２４，２５に結合する。

前部横メンバ１７は、例えば筒形の押出し材（押出し成形品）からなる丸パイプのクロスメンバである。
左右の連結部材２４，２５は、Ｌ字状に鋳込んだダイキャスト製品で、角に、上下方向に貫通した貫通孔３１，３１を有する取付部３２，３２を一体に形成したものである。具体的には後述する。

図２は、本発明の車両用サブフレームの分解図であり、前部横メンバ１７及び左右の縦メンバ１３，１４から外した左右の連結部材２４，２５を示す。
連結部材２５は、具体的には、一方に横継ぎ手開口部４１を前部横メンバ１７の外径よりわずかに大きい内径で形成し、横継ぎ手開口部４１の縁４２を開先となる程度に処理し、他方に縦継ぎ手開口部４３を縦メンバ１４の外面の寸法よりわずかに大きい内面の寸法で形成し、縦継ぎ手開口部４３の縁４４を開先となる程度に処理し、縦継ぎ手開口部４３の奥（矢印ａ１の方向）に縦継ぎ手開口部４３と横継ぎ手開口部４１同士の連通を仕切る仕切り壁４５を形成したものである。

縦継ぎ手開口部４３は、上壁４６と、下壁４７と、側壁４８，４９とからなる。
連結部材２４は右の連結部材２５と同様である。

図３は、図２の３矢視図であり、連結部材２５の仕切り壁４５を示す。
連結部材２５は、縦継ぎ手開口部４３の奥に仕切り壁４５を形成するとともに、仕切り壁４５を上壁４６、下壁４７、側壁４８，４９と一体に造りかつ、横継ぎ手開口部４１に連続して一体に造った部位である。

次に図２に示す車両用サブフレーム（フロントサブフレーム）１２の組立て要領の一例を簡単に説明する。
まず、左の連結部材２４の貫通孔３１を所定の位置にセットし、セットした連結部材２４の横継ぎ手開口部４１に前部横メンバ１７の端部２２を矢印ａ２のように嵌める。引き続き、前部横メンバ１７の端部２３に右の連結部材２５の横継ぎ手開口部４１を矢印ａ３のように嵌めるとともに、連結部材２５の貫通孔３１を所定の位置にセットする。続けて、嵌めた前部横メンバ１７を所定の位置にセットする。この状態で連結部材２４，２５と前部横メンバ１７を、図１に示すようにすみ肉溶接（溶接部（ビードを含む。）２８）により接合してもよく、溶接しないで次に進んでもよい。セット済みの左右の連結部材２４，２５の縦継ぎ手開口部４３，４３に左の縦メンバ１３の前端部１５を矢印ａ４のように嵌合するとともに、右の縦メンバ１４の前端部１６を矢印ａ５のように嵌合する。最後に、縦メンバ１３，１４と連結部材２４，２５、連結部材２４，２５と前部横メンバ１７を、図１に示すようにすみ肉溶接（溶接部（ビードを含む。）２８）により接合する。

図４は、図１の４−４線断面図であり、連結部材２５の断面と共に仕切り壁４５の断面を示す。
仕切り壁４５は、縦継ぎ手開口部４３から横継ぎ手開口部４１に連通する空間５２を、空間５３，５４に分ける壁でありかつ、縦継ぎ手開口部４３の固定端５５を支持する壁に相当するとともに、横継ぎ手開口部４１の固定端５６（図５参照）側に形成した壁に相当する。Ｈｖは負荷Ｆｖに対する仕切り壁４５の高さを示す。
「連通する空間５２」とは、仕切り壁４５が無ければ連通して形成される空間である。

図５は、図１の５−５線断面図であり、連結部材２５の断面と共に仕切り壁４５の断面を示す。
仕切り壁４５は、既に説明したように、縦継ぎ手開口部４３から横継ぎ手開口部４１に連通する空間５２を、空間５３，５４に分ける壁でありかつ、縦継ぎ手開口部４３の固定端５５を支持する壁に相当するとともに、横継ぎ手開口部４１の固定端５６側を支持する壁である。Ｗは仕切り壁４５の幅を示す。

仕切り壁４５の厚さはｔであり、厚さｔを縦継ぎ手開口部４３の上・下・側壁４６（図４参照），４７，４８，４９の厚さとほぼ同等に設定するとともに、横継ぎ手開口部４１の厚さとほぼ同等に設定した。

このように、図４及び図５に示す車両用サブフレーム（フロントサブフレーム）１２では、連結部材２５は、開口部（縦継ぎ手開口部）４３の奥（矢印の方向）に開口部（縦継ぎ手開口部、横継ぎ手開口部）４３，４１同士が連通する空間５２を仕切る仕切り壁４５を備えるので、仕切り壁４５によって、縦継ぎ手開口部４３の固定端５５側の強さ（断面係数、断面積）は高まるとともに、横継ぎ手開口部４１の固定端５６側の強さは高まり、連結部材２５の強度を高めることができ、結果的に、車両用サブフレームの強度を高めることができる。

車両用サブフレーム（フロントサブフレーム）１２では、連結部材２５は、開口部（縦継ぎ手開口部）４３の奥に開口部（縦継ぎ手開口部、横継ぎ手開口部）４３，４１同士が連通する空間５２を仕切る仕切り壁４５を備えるので、強度を確保しつつ、空間５３，５４によって連結部材２５の軽量化を図ることができ、結果的に、車両用サブフレームの軽量化を図ることができる。

また、連結部材２５は、開口部（縦継ぎ手開口部）４３の奥に開口部（縦継ぎ手開口部、横継ぎ手開口部）４３，４１同士が連通する空間５２を仕切る仕切り壁４５を備えるので、仕切り壁４５の肉厚（厚さｔ）によって、鋳造の際の変形は抑制され、寸法精度の向上を図ることができる。

仕切り壁４５の厚さｔを縦継ぎ手開口部４３の上・下・側壁４６（図４参照），４７，４８，４９の厚さとほぼ同等に設定するとともに、横継ぎ手開口部４１の厚さとほぼ同等に設定したので、連結部材２５の強度を所望の強度まで高めることができるとともに、軽量化を図ることができる。

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。
また、本発明のダイキャスト製には、溶湯鍛造によるものも含むものである。

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の斜視図 本発明の車両用サブフレームの分解図 図２の３矢視図 図１の４−４線断面図 図１の５−５線断面図 従来の技術の基本構成を説明する第１の図 従来の技術の基本構成を説明する第２の図

符号の説明

１１…車体、１２…車両用サブフレーム（フロントサブフレーム）、１３，１４…縦メンバ、１５，１６…縦メンバの前端部、１７…横メンバ（前部横メンバ）、２２，２３…前部横メンバの端部、２４，２５…連結部材、４１…横継ぎ手開口部、４３…縦継ぎ手開口部、４５…仕切り壁、５２…連通する空間。

Claims (1)

1. 車体の前後方向に伸びる金属材料からなる筒状の縦メンバと、車体の左右方向に伸びる金属材料からなる筒状の横メンバと、前記縦メンバ及び横メンバの端部同士を連結する金属材料からなるダイキャスト製の連結部材と、を備え、車体に取付ける車両用サブフレームであって、
   前記連結部材は、前記車両の平面視で、Ｌ字状に略直角に形成され、直角の角に上下方向に貫通した貫通孔を有して該貫通孔を前記車体に取付ける取付部を一体に形成し、前記縦メンバの前端部に嵌めた縦継ぎ手開口部を形成し、前記横メンバのうち前側の横メンバの端部に嵌めた横継ぎ手開口部を形成し、前記縦継ぎ手開口部から前記横継ぎ手開口部に連通する空間を分けるとともに、前記貫通孔の周壁に接続した仕切り壁を形成していることを特徴とする車両用サブフレーム。

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