JP4676257B2

JP4676257B2 - サブフレーム

Info

Publication number: JP4676257B2
Application number: JP2005175694A
Authority: JP
Inventors: 哲也宮原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: JP2006347348A

Description

本発明は、ダイカスト製箱部材に蓋部材を接合したサブフレームに関するものである。

ダイカスト製箱部材に蓋部材を接合した構造として自動車用センターピラーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２４９０７０公報（第８頁、図７）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は、従来の技術（特許文献１）の基本構成を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
従来の自動車用センターピラー２０１は、ダイカスト製のピラー構造部材２０２とピラー構造部材２０２の開口面２０３及び位置決め用突起２０４に一体的に接合するピラーカバー２０５とで構成する。ピラーカバー２０５には位置決め用穴２０６を開け、位置決め用突起２０４に嵌める。その結果、複雑形状を容易に製作することができるとともに、確実に位置決めすることができる。

しかし、特許文献１のセンターピラー２０１では、位置決め用突起２０４を複数鋳造する必要があり、構造は複雑になる。当然、ダイカストの鋳型も複雑になり、鋳型の製造に手間がかかる。

本発明は、ダイカスト製箱部材に蓋部材を接合しても、構造が簡単で、強度を高めた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、少なくとも１つの面が開口する箱形状のダイカスト製箱部材と、開口の全面若しくは一部を閉じる金属製蓋部材とからなり、箱部材に蓋部材を接合したサブフレームにおいて、箱部材は、箱部材の内に一体に立てるとともに、蓋部材に達し、かつ、ダイカスト鋳型に配置した押出しピンの押す部位でもある押出しボス部と、箱部材の開口に、蓋部材を接合するために形成されたフランジ部と、を備え、押出しボス部が、蓋部材を取付けるための支柱であり、フランジ部よりも蓋部材へ向かって延びて、蓋部材に溶接部で接合し、フランジ部が蓋部材に溶接部で接合していることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、箱部材を長尺に成形し、箱部材の外中央にエンジンを支持するための支持部を成形し、箱部材の長手方向に押出しボス部を一列に複数配列するとともに、支持部に近い押出しボス部同士間の間隔を箱部材の両端に近い側よりも狭くしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、箱部材は、箱部材の内に一体に立てるとともに、蓋部材に達し、かつ、ダイカスト鋳型に配置した押出しピンの押す部位でもある押出しボス部と、箱部材の開口に、蓋部材を接合するために形成されたフランジ部と、を備え、押出しボス部が、蓋部材を取付けるための支柱であり、フランジ部よりも蓋部材へ向かって延びて、蓋部材に溶接部で接合し、フランジ部が蓋部材に溶接部で接合しているので、押出しボス部は押出しピンの押す部位と蓋部材を接合する支柱を兼ねることができ、これらの押す部位と支柱を別々に形成するものに比べ、箱部材の構造は簡単になるという利点がある。
また、押出しボス部に蓋部材を溶接することができる。

請求項２に係る発明では、箱部材を長尺に成形し、箱部材の外中央にエンジンを支持するための支持部を成形し、箱部材の長手方向に押出しボス部を一列に複数配列するとともに、支持部に近い押出しボス部同士間の間隔を箱部材の両端に近い側よりも狭くしたので、支持部に加わるエンジンからの力に対する強度（断面係数）を支持部に近い押出しボス部によって高めることができ、結果的に、サブフレームの剛性および強度を高め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。
図１は、本発明のサブフレームの概要を説明する概要説明図である。
サブフレーム１１は、例えば、車両１２の車体１３の下部１４に取付けるサブフレームであり、前後に２分割した前部サブフレーム１５と、後部サブフレーム１６と、からなり、分割接合部１７，１８で接合したものである。具体的には後述する。

車体１３は、前部２１であるフロントボデー２２を備える。
フロントボデー２２は、ＦＦ用で、左右のフロントサイドメンバ２３，２３と、フロントサイドメンバ２３，２３の前端に接合したフロントクロスメンバ２４と、フロントサイドメンバ２３，２３の後端に接合したフロアメンバ２５，２５と、フロントサイドメンバ２３，２３に取付けたダンパハウジング２６，２６と、フロントサイドメンバ２３，２３の下部及びフロアメンバ２５，２５に連結したサブフレーム１１と、を備え、エンジン３１（図２参照）や前懸架装置３２を支持する。３３はエンジン３１（図２参照）の前部を載せる前マウント装置、３４（図２参照）はエンジン３１の後部を載せる後マウント装置、３７は前懸架装置３２の下部リンクを示す。

図２は、本発明のサブフレームにエンジンを載せた状態を説明する図である。図１を併用して説明する。
サブフレーム１１は、車体１３の下部１４に４隅をマウント部材４１…（…は複数を示す。以下同様。）で取付け、左右に前懸架装置３２を支持し、前後にエンジン３１を前・後マウント装置３３，３４を介して支持する。
マウント装置３３は、エンジン３１の荷重を受けるとともに、エンジン３１で発生した振動を吸収してサブフレーム１１に伝わるのを抑制する。
エンジン３１は、例えば、直列４気筒で、横置きしたものである。４４は変速機を示す。

図３は、本発明のサブフレームの平面図である。
図４は、本発明のサブフレームの分解図である。
サブフレーム１１は、具体的には、前に配置する前部サブフレーム１５に後部サブフレーム１６を分割接合部１７，１８で溶接することで、前ビーム部材４７、左右ビーム部材５１，５２、後ビーム部材５３とで井桁状とし、前ビーム部材４７の両端に前取付け部５４，５５を形成し、前ビーム部材４７の中央に支持部５６を形成し、左右ビーム部材５１，５２にそれぞれ前懸架装置３２を連結する連結部５７，５８を形成し、左右ビーム部材５１，５２の後端に後取付け部６１，６２を形成し、後ビーム部材５３に操舵装置（図に示していない）を取付ける操舵取付け部６３，６４を形成した。
支持部５６は、前マウント装置３３（図２参照）を介してエンジン３１（図２参照）を支持するとともに、エンジン３１の荷重を前ビーム部材４７（前箱本体７５）に伝える。

次に、２分割状態の前部サブフレーム１５と後部サブフレーム１６を主体にして説明する。
前部サブフレーム１５は、上方から見てコ字形で、前ビーム部材４７の左端に左ビーム分割前部６５を形成し、右端に右ビーム分割前部６７を形成した。
また、前部サブフレーム１５は、箱形状のダイカスト製箱部材であるところの前部箱部材７１を鋳造し、前部箱部材７１の開口７２に金属製蓋部材であるところの底板７３を接合したものである。

前部箱部材（箱部材）７１は、前箱本体７５を横断面でＵ状に成形し、前箱本体７５の左端に左前箱本体７６を一体にＵ状に成形し、端に前取付け部５４を成形し、前箱本体７５の右端に右前箱本体７７を一体にＵ状に成形し、端に前取付け部５５を成形し、開口７２を構成する開口８１〜８３を前箱本体７５、左右前箱本体７６，７７に成形し、前の開口８１にフランジ部８４，８４を成形し、左の開口８２に左フランジ部８５，８５を成形し、右の開口８３に右フランジ部８６，８６を成形した。

後部サブフレーム１６は、上方から見てコ字形で、後ビーム部材５３の左端に左ビーム分割後部６６を形成し、右端に右ビーム分割後部６８を形成した。
また、後部サブフレーム１６は、箱形状のダイカスト製箱部材であるところの後部箱部材９２を鋳造し、後部箱部材９２の開口９３の一部に金属製蓋部材であるところの底板７３を接合したものである。

後部箱部材９２は、後箱本体９５を横断面でＵ状に成形し、後箱本体９５の左端に左後箱本体９６を一体にＵ状に成形し、後箱本体９５の右端に右後箱本体９７を一体にＵ状に成形し、それぞれに開口９３を構成する開口１０１〜１０３を成形し、左の開口１０２に左フランジ部１０４を成形し、右の開口１０３に右フランジ部１０５を成形した。

蓋部材（底板）７３は、前箱本体７５の開口８１に接合する前底板１０７と、主に左前箱本体７６の開口８２及び左後箱本体９６の開口１０２に接合する左底板１０８と、主に右前箱本体７７の開口８３及び右後箱本体９７の開口１０３に接合する右底板１１１と、からなる。
なお、蓋部材（底板）７３は、３分割したもであるが、分割数は任意であり、また、分割位置も任意である。

図５は、本発明のサブフレームの斜視図であり、サブフレーム１１の底を上にした状態で示す。図３、図４を併用して説明する。
前部サブフレーム１５は、より具体的には、前箱本体７５のフランジ部８４，８４に蓋部材（底板）７３の前底板１０７を溶接（点模様で示す）で接合するとともに、前箱本体７５内に立てた押出しボス部１１６（図９参照）に前底板１０７を溶接（点模様で示す）で接合（溶接部１１９）した。
また、前箱本体７５の残りの左側のフランジ部８４，８４及び押出しボス部１１６（図９参照）に左底板１０８を溶接で接合するとともに、左前箱本体７６の左フランジ部８５，８５に左底板１０８を溶接（点模様で示す）で接合し、左前箱本体７６内に立てた押出しボス部１１７（図９参照）に左底板１０８を溶接で接合した。

同様に、前箱本体７５の残りの右側のフランジ部８４，８４及び押出しボス部１１６（図９参照）に右底板１１１を溶接で接合するとともに、右前箱本体７７の右フランジ部８６，８６に右底板１１１を溶接（点模様で示す）で接合し、右前箱本体７７内に立てた押出しボス部１１８（図９参照）に右底板１１１を溶接で接合た。

次に、ビーム部材の断面を示す。前ビーム部材４７、左ビーム部材５１及び左ビーム部材５１の分割接合部１７を示す。
図６は、図３の６−６線断面図である。
前ビーム部材４７は、横断面がＵ状の前箱本体７５の開口８１を前底板１０７で閉じた構造管である。
前箱本体７５は、箱形状のダイカスト製箱部材で、開口８１と押出しボス部１１６を有する。

前ビーム部材４７は、前述したように、フランジ部８４，８４に蓋部材（底板）７３の前底板１０７を溶接で接合するとともに、押出しボス部１１６に前底板１０７を溶接で接合した。１１９…は押出しボス部１１６との溶接部、１２１…はフランジ部８４との溶接部を模式的に示す。
溶接部１１９，１２１を施す溶接方法は任意であり、例えば、ＦＳＷ装置１２２を用いて施工する。また、フランジ部８４，８４を溶接ロボット（スポット溶接機）で溶接してもよい。ＦＳＷは、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）である。

図７は、図３の７−７線断面図である。
左ビーム部材５１の左ビーム分割前部６５は、左右方向の横断面がＵ状の左前箱本体７６の開口８２を左底板１０８で閉じた構造管である。
左前箱本体７６は、箱形状のダイカスト製箱部材で、開口８２と押出しボス部１１７を有する。
左ビーム部材５１は、前述したように、左フランジ部８５，８５並びに押出しボス部１１７（図９も参照）に左底板１０８を溶接で接合した。１２３…は溶接部を模式的に示す。
溶接部１２３を施す溶接方法は任意であり、例えば、ＦＳＷ装置１２２を用いて施工する。また、フランジ部８５，８５を溶接ロボット（スポット溶接機）で溶接してもよい。

右ビーム部材５２（図３参照）は、左ビーム部材５１とほぼ同様である。
右ビーム分割前部６７（図３参照）は、左ビーム分割前部６５とほぼ同様である。

図８は、図３の８−８線断面図である。
分割接合部１７は、前部箱部材７１の左前箱本体７６に形成した開先部１２４（図４参照）と、後部箱部材９２の左後箱本体９６に形成した開先部１２５（図４参照）と、開先部１２５に開先部１２４を重ね、開先部１２４，１２５にすみ肉溶接を施すことで形成した溶接部１２６（図３参照）とからなる。
分割接合部１８（図３参照）は、分割接合部１７とほぼ同様である。

図９は、本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材の下面図であり、ダイカスト製の前部箱部材７１内を示す。
図１０は、図９の１０−１０線断面図である。図５を併用して説明する。
ダイカスト製の箱部材（前部箱部材）７１は、前箱本体７５を備え、前箱本体（箱部材）７５は、内面１２７に前箱本体７５の長手方向（矢印ａ２の方向）に配列して立てた押出しボス部１１６を複数（第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６）備える。

押出しボス部１１６は、先端に蓋部材（底板）７３の前底板１０７、左底板１０８、右底板１１１を取付ける支柱であり、かつ、ダイカスト鋳型１３７（図１１参照）から離型させる際に押す座を兼ねる。
具体的には、中央の第３・第４押出しボス部１３３，１３４を前箱本体７５の長手方向の中心部１３８からピッチＰ／２で成形し、第２・第５押出しボス部１３２，１３５をピッチＰで成形し、第１・第６押出しボス部１３１，１３６をピッチＰ１で成形するとともに、両端の前取付け部５４，５５から距離Ｐ２で成形した。第３押出しボス部１３３と第４押出しボス部１３４のピッチはＰである。

ピッチＰは、Ｐ＞Ｐ１＞Ｐ２で、ピッチＰ１より狭く、前取付け部５４に近い第１・第２押出しボス部１３１．１３２同士間の間隔（ピッチ）Ｐ１、前取付け部５５に近い第５・第６押出しボス部１３５．１３６同士間の間隔（ピッチ）Ｐ１に比べ、支持部５６に近い第２〜第５押出しボス部１３２，１３３，１３４，１３５同士間の間隔（ピッチ）Ｐを狭くした。

押出しボス部１１６は、より具体的には、先端を、蓋部材（底板）７３に所定の面積だけ当接する開先とし、かつ、押出しピン１５２（図１１参照）の力を受ける受圧面とし、ほぼ水平断面が長円で、長円の長径をＤｗとし、短径をＤｆとし、長径Ｄｗで成形した部位を長径部１４１とし、長径部１４１を箱部材（前箱本体）７５の長手方向（矢印ａ２の方向）に平行に配置した。

次に、本発明のサブフレーム１１が備えるダイカスト製の前部箱部材７１を鋳造する際に用いるダイカスト鋳型について簡単に説明する。
図１１は、本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第１模式図である。

ダイカスト鋳型１３７は、可動型１４３と、固定型１４４と、固定型１４４に取付けた押出し装置１４５と、を備え、可動型１４３に型面１４６を彫り込み、固定型１４４に型面１４７を彫り込み、型閉することでキャビティ１４８を形成する。
なお、鋳造の具体的な設定は任意である。

押出し装置１４５は、型面１４７に開けた孔１５１…にスライド自在（矢印ａ３の方向）に嵌めた押出しピン１５２…と、押出しピン１５２に接続したシリンダ１５３を備え、押出しピン１５２…をピッチＰ，Ｐ１，Ｐ２で配置し、第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６と同様に長円で、長径をＤｗ、短径をＤｆ（図９参照）で形成した。

ダイカスト鋳型１３７を閉じ、キャビティ１４８にダイカスト機で射出されたアルミニウム合金が充填され、図１１のように凝固した後、可動型１４３を型開方向（矢印ａ４の方向）へスライドさせることで型開きする。

図１２は、本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第２模式図である。
可動型１４３を型開方向（矢印ａ４の方向）へスライドさせると、型開の情報に基づいて押出し装置１４５が作動を開始する。

図１３は、本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第３模式図である。
押出し装置１４５のシリンダ１５３が作動すると、押出しピン１５２…が押出しボス部１１６（第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６）を矢印ａ５…のように押して、前部箱部材７１を離型する。

このように、サブフレーム１１では、少なくとも１つの面が開口７２する箱形状のダイカスト製箱部材（前部箱部材）７１と、開口７２の全面若しくは一部を閉じる金属製蓋部材（底板）７３とからなり、箱部材（前部箱部材）７１に蓋部材（底板）７３を接合したサブフレーム１１において、箱部材（前部箱部材）７１の内に一体に立てるとともに、蓋部材（底板）７３に達し、かつ、ダイカスト鋳型１３７に配置した押出しピン１５２…の押す部位でもある押出しボス部１１６を備え、押出しボス部１１６に蓋部材（底板）７３を接合したので、押出しボス部１１６は押出しピン１５２…の押す部位と蓋部材（底板）７３を接合する支柱を兼ねることができ、これらの押す部位と支柱を別々に形成するものに比べ、箱部材（前部箱部材）７１の構造は簡単になる。

図６、図９に示すように、サブフレーム１１では、箱部材（前箱本体）７５は、長尺で、押出しボス部１１６は、箱部材（前箱本体）７５の長手方向（矢印ａ２の方向）に複数（第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６）配列して成形され、蓋部材（底板）７３に平行な断面が長円で、長手方向に平行に長径部１４１を配置したので、押出しボス部１１６によって強度（断面係数）が高まり、さらに、長手方向に平行に長径部１４１を配置することによって、押出しボス部１１６の強度（断面係数）を高めることができ、かつ、押出しボス部１１６と蓋部材（底板）７３との接合強度を高めることができる。従って、サブフレーム１１の剛性および強度を高めることができる。

図６、図９に示すように、サブフレーム１１では、箱部材（前箱本体）７５を長尺に成形し、箱部材（前箱本体）７５の両端にフロントサイドメンバ２３，２３に取付けるための取付け部（前取付け部）５４，５５を成形し、箱部材（前箱本体）７５の外中央にエンジン３１（図２参照）を支持するための支持部５６を成形し、箱部材（前箱本体）７５の長手方向（矢印ａ２の方向）に押出しボス部１１６を複数（第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６）配列するとともに、取付け部（前取付け部）５４に近い押出しボス部１３１．１３２同士間の間隔（ピッチ）Ｐ１、取付け部（前取付け部）５５に近い押出しボス部１３５．１３６同士間の間隔（ピッチ）Ｐ１に比べ、支持部５６に近い押出しボス部１３２，１３３，１３４，１３５同士間の間隔（ピッチ）Ｐを狭くしたので、押出しボス部１１６によって強度（断面係数）が高まり、サブフレーム１１の剛性および強度を高めることができる。

尚、本発明のサブフレームは、実施の形態では車両１２の車体１３の下部１４に取付けるサブフレームであるが、サブフレーム以外にも適用可能であり、一般のダイカスト製箱部材に蓋部材を接合した構造に適用することは差し支えない。

本発明のサブフレームは、四輪車のサブフレームに好適である。

本発明のサブフレームの概要を説明する概要説明図本発明のサブフレームにエンジンを載せた状態を説明する図本発明のサブフレームの平面図本発明のサブフレームの分解図本発明のサブフレームの斜視図図３の６−６線断面図図３の７−７線断面図図３の８−８線断面図本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材の下面図図９の１０−１０線断面図本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第１模式図本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第２模式図本発明のサブフレームが備えるダイカスト製箱部材を得る鋳型の一例を説明する第３模式図従来の技術（特許文献１）の基本構成を説明する図

１１…サブフレーム、２３…フロントサイドメンバ、３１…エンジン、５４，５５…取付け部（前取付け部）、５６…支持部、７１…箱部材（前部箱部材）、７２…開口、７３…蓋部材（底板）、７５…箱部材（前箱本体）、１１６…押出しボス部、１３７…ダイカスト鋳型、１４１…長径部、１５２…押出しピン、Ｐ…支持部に近い押出しボス部同士間の間隔（ピッチ）。

Claims

少なくとも１つの面が開口する箱形状のダイカスト製箱部材と、前記開口の全面若しくは一部を閉じる金属製蓋部材とからなり、箱部材に蓋部材を接合した構造からなるサブフレームにおいて、
前記箱部材は、前記箱部材の内に一体に立てるとともに、前記蓋部材に達し、かつ、ダイカスト鋳型に配置した押出しピンの押す部位でもある押出しボス部と、前記箱部材の開口に、前記蓋部材を接合するために形成されたフランジ部と、を備え、
前記押出しボス部が、前記蓋部材を取付けるための支柱であり、前記フランジ部よりも前記蓋部材へ向かって延びて、前記蓋部材に溶接部で接合し、
前記フランジ部が前記蓋部材に溶接部で接合していることを特徴とするサブフレーム。
前記箱部材を長尺に成形し、前記箱部材の外中央にエンジンを支持するための支持部を成形し、前記箱部材の長手方向に前記押出しボス部を一列に複数配列するとともに、前記支持部に近い前記押出しボス部同士間の間隔を前記箱部材の両端に近い側よりも狭くしたことを特徴とする請求項１記載のサブフレーム。