JP6039806B2

JP6039806B2 - 車両用のサブフレーム

Info

Publication number: JP6039806B2
Application number: JP2015526219A
Authority: JP
Inventors: 憲夫冨久田; 祐介新井; 努小川; 太陽権; 浩司田米
Original assignee: FTECH CO., LTD.; Honda Motor Co Ltd
Current assignee: FTECH CO., LTD.; Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: EP3020618B1; CN105339242B; JPWO2015005044A1; CN105339242A; BR112016000353A2; WO2015005044A1; MX2016000338A; US9751563B2; BR112016000353B1; US20160152272A1; EP3020618A4; EP3020618A1

Description

本発明は、車両用のサブフレームに関し、特に、サスペンションアーム等を支持して自動車等の車両の車体に装着される車両用のサブフレームに関するものである。

近年、自動車等の車両用のサブフレームに対しては、サスペンションアームやスタビライザ等のサスペンション関連部品、ステアリングギアボックス等のステアリング関連部品、及びエンジン・トランスミッション系のマウント関連部品といった種々の外力印加部材が装着されるようになっている。

そのため、かかるサブフレームに対しては、その生産性等を向上させながら、その強度や剛性をより増大させることが求められている。

かかる状況下で、特許文献１は、フロントサスペンションメンバに関し、エンジンマウントやサスペンションアームを介し、フロントサスペンションメンバに対して印加される前後力、横力及び上下力の内で、特に上下力に対する剛性を大きくして上下方向の振動を抑制するために、中空構造内に装着されるバルクヘッドの代わりに、第１パネル及び第２パネルに対して第３パネルを組み合わせて、生産性を向上させながら、その強度や剛性を充分に確保する構成を開示している。

特開２０００−６８３３号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１においては、中空構造内に装着されるバルクヘッドは省略されているが、第１パネル及び第２パネルに対して更に第３パネルを組み合わせることが必要であるため、その構成が煩雑なものとなり、必要な生産性や強度等を確保しながら構成を簡素化するという点に関し改善の余地がある。

更に、本発明者の検討によれば、自動車等の車両に対しては、その製造時や使用時において、省エネルギ性が強く求められており、かかる観点からは、車両用のサブフレームにおいても、必要な生産性や強度等を確保しながら軽量化することができる新規な構成が強く求められた状況にある。

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、必要な生産性や強度等を確保しながら軽量化することができる車両用のサブフレームを提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面における車両用のサブフレームは、車体に装着される車両用のサブフレームであって、上方部材及び前記上方部材の下方で前記上方部材と互いに接合された下方部材を有して、前記上方部材及び前記下方部材が協働して閉断面を構成する本体部と、前記本体部に対して設けられて、複数のサスペンションアームを対応して支持する複数の支持部と、前記複数の支持部の内で、前記車体の幅方向の左側かつ前記車体の長手方向の前側に配置された第１支持部と、前記複数の支持部の内で、前記幅方向の右側かつ前記長手方向の前記前側に配置された第２支持部と、前記複数の支持部の内で、前記幅方向の前記左側かつ前記長手方向の後ろ側に配置された第３支持部と、前記複数の支持部の内で、前記幅方向の前記右側かつ前記長手方向の前記後ろ側に配置された第４支持部と、を備え、前記第１支持部と前記第４支持部とを結ぶ直線、及び前記第２支持部と前記第３支持部とを結ぶ直線により、平面視において前記本体部に複数の領域を規定し、前記複数の領域は、前記直線同士が成す交点から前記幅方向の前記左側に向かって拡がる第１領域と、前記交点から前記幅方向の前記右側に向かって拡がる第２領域と、前記交点から前記長手方向の前記前側に向かって拡がる第３領域と、前記交点から前記長手方向の前記後ろ側に向かって拡がる第４領域と、を有し、前記第１領域及び前記第４領域にわたって、前記上方部材及び前記下方部材の少なくとも一方に第１孔部が設けられ、かつ、前記第２領域及び前記第４領域にわたって、前記上方部材及び前記下方部材の少なくとも一方に第２孔部が設けられ、前記第１の孔部において、前記第１領域に位置した部分の平面視における面積が、前記第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第２の孔部において、前記第２領域に位置した部分の平面視における面積が、前記第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きくなるように、前記第１の孔部及び前記第２の孔部が配置された構成を有する。

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記第１孔部及び前記第２孔部は、各々、前記上方部材及び前記下方部材の双方に設けられてそれらを貫通する貫通孔を有することを第２の局面とする。

また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記第１孔部及び前記第２孔部は、各々、それらの縁部同士が接合されたことを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記縁部同士が、前記上方部材と前記下方部材との双方に設けられたフランジ部同士で接合されたことを第４の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加え、前記本体部は、前記第１支持部と前記第３支持部との間を延在する第１骨格部、前記第２支持部と前記第４支持部との間を延在する第２骨格部、前記第１支持部と前記第２支持部との間を延在する第３骨格部、及び前記第３支持部と前記第４支持部との間を延在する第４骨格部を有し、前記第１骨格部は、平面視で前記幅方向の前記右側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第２骨格部は、平面視で前記幅方向の前記左側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第３骨格部は、平面視で前記長手方向の前記後ろ側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第４骨格部は、平面視で前記長手方向の前記前側に向かって凹んだ凹形状を有することを第５の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第５のいずれかの局面に加え、更に、前記第３骨格部と前記第４骨格部とを結ぶ第５骨格部を備えることを第６の局面とする。

本発明の第１の局面における構成によれば、第１領域及び第４領域にわたって、上方部材及び下方部材の少なくとも一方に第１孔部が設けられ、かつ、第２領域及び第４領域にわたって、上方部材及び下方部材の少なくとも一方に第２孔部が設けられ、第１の孔部において、第１領域に位置した部分の平面視における面積が、第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きく、かつ、第２の孔部において、第２領域に位置した部分の平面視における面積が、第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きくなるように、第１の孔部及び第２の孔部が配置されていることにより、簡便な構成で、サブフレームの必要な生産性、強度や剛性を確保しながら、サブフレームの軽量化を実現することができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、第１孔部及び第２孔部が、各々、上方部材及び下方部材の双方に設けられてそれらを貫通することにより、サブフレームの一層の軽量化を実現することができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、第１孔部及び第２孔部が、各々、それらの縁部同士が接合されることにより、サブフレームの強度を増大することができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、縁部同士が、上方部材と下方部材の双方に設けられたフランジ部同士で接合されることにより、サブフレームの強度をより増大することができる。

また、本発明の第５の局面における構成によれば、第１骨格部が、平面視で車体の幅方向の右側に向かって凹んだ凹形状を有し、第２骨格部が、平面視で車体の幅方向の左側に向かって凹んだ凹形状を有し、第３骨格部が、平面視で車体の長手方向の後ろ側に向かって凹んだ凹形状を有し、第４骨格部が、平面視で車体の長手方向の前側に向かって凹んだ凹形状を有することにより、サブフレームの必要な強度や剛性を確保しながらその軽量化を果たすと共に、左右の車輪、エンジン及びミッション、並びに車体との不要な干渉を避けることができる。

また、本発明の第６の局面における構成によれば、更に、第３骨格部と第４骨格部とを結ぶ第５骨格部を備えることにより、サブフレームの強度をより増大することができる。

本発明の実施形態における車両用のサブフレームの斜視図である。本実施形態におけるサブフレームの平面図である。本実施形態におけるサブフレームの側面図である。図２のＡ−Ａ断面である。本実施形態の変形例におけるサブフレームの図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。本実施形態の別の変形例におけるサブフレームの図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における車両用のサブフレームにつき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸の正方向が車体の後ろ方向であり、ｙ軸の正方向が車体の右方向であり、かつ、ｚ軸の正方向が車体の上方向である。また、ｘ軸の方向を長手方向と呼ぶことがあり、ｙ軸の方向を幅方向と呼ぶことがある。

図１は、本実施形態におけるサブフレーム１の斜視図であり、図２は、本実施形態におけるサブフレーム１の平面図であり、また、図３は、本実施形態におけるサブフレーム１の側面図である。

図１から図３に示すように、サブフレーム１は、典型的には鋼板等の平板部材をプレス成形して得られるものであり、いずれも図示を省略するが、自動車等の車両のフロントエンジンベイを画成するフロントサイドフレーム等の車体に装着されながら、サスペンションアームを支持するものである。かかるサブフレーム１は、典型的には、ｘ−ｚ平面と平行な平面であって車体の幅方向の中央を長手方向に走る中央線を通る平面に対して、左右対称な形状を有する。

サブフレーム１においては、車体に装着される部位として、第１車体取付部Ａ１、第２車体取付部Ａ２、第３車体取付部Ａ３、及び第４車体取付部Ａ４の４カ所が設定され、サスペンションアームを支持する部位として、第１支持部Ｓ１、第２支持部Ｓ２、第３支持部Ｓ３、及び第４支持部Ｓ４の４カ所が設定されている。

また、サブフレーム１においては、第１支持部Ｓ１と第３支持部Ｓ３とを結んで第１骨格部Ｆ１が配設され、第２支持部Ｓ２と第４支持部Ｓ４とを結んで第２骨格部Ｆ２が配設され、第１支持部Ｓ１と第２支持部Ｓ２とを結んで第３骨格部Ｆ３が配設され、第３支持部Ｓ３と第４支持部Ｓ４とを結んで第４骨格部Ｆ４が配設され、かつ、第３骨格部Ｆ３と第４骨格部Ｆ４とを結んで第５骨格部Ｆ５が配設される。併せて、これらの第１骨格部Ｆ１から第５骨格部Ｆ５には、各種の外力印加部品の装着用の取付部が設定されていてもよく、かかる各種の取付部としては、ステアリングギアボックス左取付部Ａ５、ステアリングギアボックス右取付部Ａ６、スタビライザ左取付部Ａ７、スタビライザ右取付部Ａ８、及びマウント取付部Ａ９が挙げられる。

また更に、サブフレーム１においては、第１支持部Ｓ１と第４支持部Ｓ４とを結ぶ直線Ｌ１、及び第２支持部Ｓ２と第３支持部Ｓ３とを結ぶ直線Ｌ２は、交点Ｐ１で交わると共に、平面視で第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３、及び第４領域Ｒ４を画成するものである。交点Ｐ１は、ｘ−ｚ平面と平行な平面であって車体の幅方向の中央を長手方向に走る中央線上に存在する。

具体的には、サブフレーム１は、典型的には箱形の閉断面構造を呈する本体部１０を備え、本体部１０は、典型的にはアーク溶接等で互いに溶接されて一体化された上方部材２０、及びそれに対向する下方部材６０を備え、上方部材２０及び下方部材６０は、共に典型的には、鋼板等の一枚の平板部材をプレス成形して得られるものである。かかる本体部１０には、詳細はいずれも後述する第１孔部１２及び第２孔部１４が形成されている。

上方部材２０は、基本的に上方に凸の形状を呈した板部材であり、その上壁２１の左前端部から垂下するように配設される縦壁部であると共に、かかる縦壁部を前後方向に貫通するように穿孔して形成された取付け孔３１を有する左前縦壁部３０、及びその上壁２１の右前端部から垂下するように配設される縦壁部であると共に、かかる縦壁部を前後方向に貫通するように穿孔して形成された取付け孔３３を有する右前縦壁部３２を備える。

また、上方部材２０は、その上壁２１の左後部を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、かかる貫通孔に立設するように固設したナット部材３５を有する左後ろ貫通孔３４、及びその上壁２１の右後部を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、かかる貫通孔に立設するように固設したナット部材３７を有する右後ろ貫通孔３６を備える。

また、上方部材２０は、左前縦壁部３０と左後ろ貫通孔３４との間で、その上壁２１の左前部を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、かかる貫通孔に立設するように固設したカラー部材３９を有する左前貫通孔３８、並びに左前貫通孔３８の後ろ側でその上壁２１を上下方向に各々貫通するように穿孔して形成されると共に、前後に互いに並置された左取付け孔４２及び４３を備える。

また、上方部材２０は、右前縦壁部３２と右後ろ貫通孔３６との間で、その上壁２１の右前部を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、かかる貫通孔に立設するように固設したカラー部材４１を有する右前貫通孔４０、並び右前貫通孔４０の後ろ側でその上壁２１を上下方向に各々貫通するように穿孔して形成されると共に、前後に互いに並置された右取付け孔４４及び４５を備える。

また、上方部材２０は、左前縦壁部３０と右前縦壁部３２との間で、その上壁２１を下方に陥設して形成された凹部であると共に、その凹部における上壁２１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された前中取付け孔４７を有する前中凹部４６を備える。

かかる前中凹部４６に対しては、ナット部材９１を立設させて固設した典型的には鋼材等のマウントブラケット９０が、典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより固設されている。

また、上方部材２０は、左前縦壁部３０の後方側でそれと隣接するように、その上壁２１の周縁部を右側に向かって切り欠かれた左切欠部５０、及び右前縦壁部３２の後方側でそれと隣接するように、その上壁２１の周縁部を左側に向かって切り欠かれた右切欠部５１を備える。

また更に、上方部材２０は、左後ろ貫通孔３４の後ろ側で、その上壁２１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された左後ろ取付け孔５２、及び右後ろ貫通孔３６の後ろ側で、その上壁２１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された右後ろ取付け孔５３を備える。

一方で、上方部材２０の下方でそれに対向して溶接された下方部材６０は、その底壁６１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、上方部材２０における左後ろ貫通孔３４に対してその下方で対向した左後ろ貫通孔７４、及びその底壁６１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、上方部材２０における右後ろ貫通孔３６に対してその下方で対向した右後ろ貫通孔７６を備える。

また、下方部材６０は、その底壁６１を受け形状に成形して形成された凹部であると共に、上方部材２０における左切欠部５０に対してその下方で対向した左受け部８０、及びその底壁６１を受け形状に成形して形成された凹部であると共に、上方部材２０における右切欠部５１に対してその下方で対向した右受け部８１を備える。

かかる左切欠部５０及び左受け部８０に対しては、典型的には鋼材等の左装着部材１００が、その底部を左受け部８０で支持されると共にその側壁部を左切欠部５０で支持された態様でこれらと典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより固設されている。かかる左装着部材１００においては、その上端部に、カラー部材１０１がアーク溶接等で溶接されることにより固設されると共に、その下部に、上方部材２０の左前縦壁部３０に設けられた取付け孔３１に対してその後方で対向する取付け孔１０２が形成されている。

また、かかる右切欠部５１及び右受け部８１に対しては、典型的には鋼材等の右装着部材１１０が、その底部を右受け部８１で支持されると共にその側壁部を右切欠部５１で支持された態様でこれらと典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより固設されている。かかる右装着部材１１０においては、その上端部に、カラー部材１１１がアーク溶接等で溶接されることにより固設されると共に、その下部に、上方部材２０の右前縦壁部３２に設けられた取付け孔３２に対してその後方で対向する取付け孔１１２が形成されている。

また更に、下方部材６０は、その底壁６１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、上方部材２０における左後ろ取付け孔５２に対してその下方で対向した左後ろ取付け孔８２、及びその底壁６１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であると共に、上方部材２０における右後ろ取付け孔５３に対してその下方で対向した右後ろ取付け孔８３を備える。

以上の構成において、本体部１０は、その内部が外部に開いた部分である第１開口部ＡＰ１、第２開口部ＡＰ２、第３開口部ＡＰ３、及び第４開口部ＡＰ４を備える。具体的には、第１開口部ＡＰ１は、上方部材２０の左前縦壁部３０と左装着部材１００との間で、本体部１０の内部が外部に開いた部分である。第２開口部ＡＰ２は、上方部材２０の右前縦壁部３２と右装着部材１１０との間で、本体部１０の内部が外部に開いた部分である。第３開口部ＡＰ３は、左装着部材１００と、上方部材２０の左後ろ貫通孔３４及び下方部材６０の左後ろ貫通孔７４と、の間で、本体部１０の内部が外部に開いた部分である。また、第４開口部ＡＰ４は、右装着部材１１０と、上方部材２０の右後ろ貫通孔３６及び下方部材６０の右後ろ貫通孔７６と、の間で、本体部１０の内部が外部に開いた部分である。

ここで、第１骨格部Ｆ１、第２骨格部Ｆ２、第３骨格部Ｆ３、第４骨格部Ｆ４、及び第５骨格部Ｆ５は、独立した骨格部材として設けられているのではなく、互いに上下に離間した上方部材２０の上壁２１及び下方部材６０の底壁６１により、いずれも相対的に大きな縦断面が与えられた高強度部分であり、かかる高強度部分に対して、第１支持部Ｓ１、第２支持部Ｓ２、第３支持部Ｓ３、及び第４支持部Ｓ４に加えて、ステアリングギアボックス左取付部Ａ５、ステアリングギアボックス右取付部Ａ６、スタビライザ左取付部Ａ７、スタビライザ右取付部Ａ８、及びマウント取付部Ａ９が、各々対応して設定されていることになる。

詳しくは、第１支持部Ｓ１は、第１骨格部Ｆ１及び第３骨格部Ｆ３の左前端部において、上方部材２０の左前縦壁部３０と左装着部材１００との間に画成される第１開口部ＡＰ１に対応して配置される。かかる第１支持部Ｓ１においては、左前縦壁部３０に設けられた取付け孔３１及び左装着部材１００に設けられた取付け孔１０２を介して、いずれも図示を省略するサスペンションアームの左前ピボットが締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。かかる左前ピボットは、図示を省略する左前車輪側サスペンションピボットの右側に対向して位置するサスペンションピボットであり、左前車輪の車幅方向の位置を規定すると共に、本体部１０に対して主として車幅方向に相対的に大きな外力を印加する。かかる左前ピボットの典型的な構成としては、その締結部材が挿通されるカラー部材にゴム部が接着された構成を有し、長手方向のバネ定数が小さく車幅方向のバネ定数が大きいインシュレータブッシュ部材が挙げられる。

第２支持部Ｓ２は、第２骨格部Ｆ２及び第３骨格部Ｆ３の右前端部において、上方部材２０の右前縦壁部３２と右装着部材１１０との間に画成される第２開口部ＡＰ２に対応して配置されている。かかる第２支持部Ｓ２においては、右前縦壁部３２に設けられた取付け孔３３及び右装着部材１１０に設けられた取付け孔１１２を介して、いずれも図示を省略するサスペンショーアームの右前ピボットが締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。かかる右前ピボットは、図示を省略する右前車輪側サスペンションピボットの左側に対向して位置するサスペンションピボットであり、右前車輪の車幅方向の位置を規定すると共に、本体部１０に対して主として車幅方向に相対的に大きな外力を印加する。かかる右前ピボットの典型的な構成としては、その締結部材が挿通されるカラー部材にゴム部が接着された構成を有し、長手方向のバネ定数が小さく車幅方向のバネ定数が大きいインシュレータブッシュ部材が挙げられる。

第３支持部Ｓ３は、第１骨格部Ｆ１及び第４骨格部Ｆ４の左後ろ端部において、上方部材２０のナット部材３５を固設した左後ろ貫通孔３４、及び下方部材６０の左後ろ貫通孔７４に対応して配置されている。かかる第３支持部Ｓ３においては、これらのナット部材３５及び左後ろ貫通孔７４を介して、いずれも図示を省略する左サスペンションアームの左後ろサスペンションピボットが締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。

第４支持部Ｓ４は、第２骨格部Ｆ２及び第４骨格部Ｆ４の右後ろ端部において、上方部材２０のナット部材３７を固設した右後ろ貫通孔３６、及び下方部材６０の右後ろ貫通孔７６に対応して配置されている。かかる第４支持部Ｓ４においては、これらのナット部材３７及び右後ろ貫通孔７４を介して、いずれも図示を省略する右サスペンションアームの右後ろサスペンションピボットが締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。

ここで、左右のサスペンションアームは、典型的にはフロントサスペンションのＬ型ロアアームであり、かかる場合には、左後ろサスペンションピボット及び右後ろサスペンションピボットは、典型的にはそれらの対応する締結部材が挿通されるカラー部材にゴム部が接着された構成を有し、長手方向及び上下方向のバネ定数が小さく車幅方向のバネ定数が大きいコンプライアンスブッシュ部材である。また、第３開口部ＡＰ３は、所定のジオメトリに拘束される左サスペンションアームの左後ろピボットに連なる部分が上方部材２０及び下方部材６０に干渉しないようなクリアランス間隙を画成し、かつ、第４開口部ＡＰ４は、所定のジオメトリに拘束される右サスペンションアームの右後ろピボットに連なる部分が上方部材２０及び下方部材６０に干渉しないようなクリアランス間隙を画成している。

ステアリングギアボックス左取付部Ａ５は、第１骨格部Ｆ１及び第３骨格部Ｆ３の左接合部において、上方部材２０のカラー部材３９を固設した左前貫通孔３８に対応して配置され、かつ、ステアリングギアボックス右取付部Ａ６は、第２骨格部Ｆ２及び第３骨格部Ｆ３の右接合部において、上方部材２０のカラー部材４１を固設した右前貫通孔４０に対応して配置されている。かかるステアリングギアボックス左取付部Ａ５及びステアリングギアボックス右取付部Ａ６においては、これらのカラー部材３９及び４１を介して、いずれも図示を省略するステアリングギアボックスが締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。

スタビライザ左取付部Ａ７は、第１骨格部Ｆ１において、上方部材２０の左取付け孔４２及び４３に対応して配置され、かつ、スタビライザ右取付部Ａ８は、第２骨格部Ｆ２において、上方部材２０の右取付け孔４４及び４５に対応して配置されている。かかるスタビライザ左取付部Ａ７及びスタビライザ右取付部Ａ８においては、これらの左取付け孔４２及び４３並びに右取付け孔４４及び４５を介して、いずれも図示を省略する棒状のスタビライザが取付けブラケットと共に締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。

マウント取付部Ａ９は、第３骨格部Ｆ３及び第５骨格部Ｆ５の前接合部において、上方部材２０の前中取付け孔４７を有する前中凹部４６、及びナット部材９１を固設したマウントブラケット９０に対応して配置されている。かかるマウント取付部Ａ９においては、これらの前中取付け孔４７及びナット部材９１を介して、いずれも図示を省略する典型的には図示を省略するエンジン・トランスミッション系のマウント部材が、締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。かかるマウント部材は、典型的にはその締結部材が挿通されるカラー部材にゴム部が接着された構成を有し、上下方向のバネ定数が小さく長手方向及び車幅方向のバネ定数が大きく設定されたエンジン・トランスミッション系の動きを抑制するもので、典型的には鋼材等の部材を介して、エンジン・トランスミッション系のケースに連結される。

併せて、第１車体取付部Ａ１、第２車体取付部Ａ２、第３車体取付部Ａ３、及び第４車体取付部Ａ４も、第１骨格部Ｆ１、第２骨格部Ｆ２、第３骨格部Ｆ３、及び第４骨格部Ｆ４に対して各々対応して設定されている。

詳しくは、第１車体取付部Ａ１は、左装着部材１００のカラー部材１０１に対応して配置されている。ここで、左装着部材１００がその底部を左受け部８０で支持されると共にその側壁部を左切欠部５０で支持された態様でこれら固設されているものであるから、第１車体取付部Ａ１は、第１骨格部Ｆ１に対して設けられていることになる。かかる第１車体取付部Ａ１においては、左装着部材１００のカラー部材１０１が、いずれも図示を省略する締結ボルト等の締結部材で左フロントサイドフレームに締結されて車体側に装着される。

第２車体取付部Ａ２は、右装着部材１１０のカラー部材１１１に対応して配置されている。ここで、右装着部材１１０がその底部を右受け部８１で支持されると共にその側壁部を右切欠部５１で支持された態様でこれら固設されているものであるから、第２車体取付部Ａ２は、第２骨格部Ｆ２に対して設けられていることになる。かかる第２車体取付部Ａ２においては、右装着部材１１０のカラー部材１１１が、いずれも図示を省略する締結ボルト等の締結部材で右フロントサイドフレームに締結されて車体側に装着される。

第３車体取付部Ａ３は、上方部材２０の左後ろ取付け孔５２、及び下方部材６０の左後ろ取付け孔８２に対応して、第１支持部Ｓ１の斜め左後方に配置されていると共に、第１骨格部Ｆ１及び第４骨格部Ｆ４の左後ろ端部の延長部に配置されている。かかる第３車体取付部Ａ３においては、上方部材２０及び下方部材６０が、これらの左後ろ取付け孔５２及び８２を介して、図示を省略する締結ボルト等の締結部材で左フロントサイドフレームに締結されて車体側に装着される。なお、左後ろ取付け孔５２及び８２の間には、カラー部材が嵌装されていてもよい。

第４車体取付部Ａ４は、上方部材２０の右後ろ取付け孔５３、及び下方部材６０の右後ろ取付け孔８３に対応して、第２支持部Ｓ２の斜め右後方配置されていると共に、第２骨格部Ｆ２及び第４骨格部Ｆ４の右後ろ端部の延長部に配置されている。かかる第４車体取付部Ａ４においては、上方部材２０及び下方部材６０が、これらの右後ろ取付け孔５３及び８３を介して、図示を省略する締結ボルト等の締結部材で右フロントサイドフレームに締結されて車体側に装着される。なお、右後ろ取付け孔５３及び８３の間には、カラー部材が嵌装されていてもよい。

以上の構成において、典型的には、本体部１０においては、その前後方向の長さは、その左右方向の幅よりも短い寸法関係となる。具体的には、第１車体取付部Ａ１及び第３車体取付部Ａ３間の距離と、第２車体取付部Ａ２及び第４車体取付部Ａ４間の距離と、は、等しく、第１車体取付部Ａ１及び第３車体取付部Ａ３間の距離、並びに第２車体取付部Ａ２及び第４車体取付部Ａ４間の距離は、第１車体取付部Ａ１及び第２車体取付部Ａ２間の距離、並びに第３車体取付部Ａ３及び第４車体取付部Ａ４間の距離よりも短い。また、第１支持部Ｓ１及び第３支持部Ｓ３間の距離と、第２支持部Ｓ２及び第４支持部Ｓ４間の距離と、は、等しく、第１支持部Ｓ１及び第３支持部Ｓ３間の距離、並びに第２支持部Ｓ２及び第４支持部Ｓ４間の距離は、第１支持部Ｓ１及び第２支持部Ｓ２間の距離、並びに第３支持部Ｓ３及び第４支持部Ｓ４間の距離よりも短い。

また、いずれも平面視において、第１骨格部Ｆ１は、第１支持部Ｓ１と第３支持部Ｓ３とを結びながら、それらの間に第１車体取付部Ａ１、ステアリングギアボックス左取付部Ａ５及びスタビライザ左取付部Ａ７を担持すると共に、第３支持部Ｓ３の左斜め後方に第３車体取付部Ａ３を担持して、左車輪の包絡形状を避けるために右側に向かって凹んだ凹形状に延在することが好ましく、第２骨格部Ｆ２は、第２支持部Ｓ２と第４支持部Ｓ４とを結びながら、それらの間に第２車体取付部Ａ２、ステアリングギアボックス右取付部Ａ６及びスタビライザ右取付部Ａ８を担持すると共に、第４支持部Ｓ４の右斜め後方に第４車体取付部Ａ４を担持して、右車輪の包絡形状を避けるために左側に向かって凹んだ凹形状に延在することが好ましく、第３骨格部Ｆ３は、第１支持部Ｓ１と第２支持部Ｓ２とを結びながら、それらの間にステアリングギアボックス左取付部Ａ５、マウント取付部Ａ９及びステアリングギアボックス右取付部Ａ６を担持して、エンジン・ミッション系を避けるために後ろ側に向かって凹んだ凹形状に延在することが好ましく、かつ、第４骨格部Ｆ４は、第３支持部Ｓ３と第４支持部Ｓ４とを結びながら、第３支持部Ｓ３の左斜め後方に第３車体取付部Ａ３を担持し、かつ、第４支持部Ｓ４の右斜め後方に第４車体取付部Ａ４を担持して、車体のダッシュボードロアパネルを避けるために前側に向かって凹んだ凹形状に延在することが好ましい。

次に、本体部１０に設けられた第１孔部１２及び第２孔部１４の構成につき、図１から図３に加えて更に図４をも参照しながら、詳細に説明する。第１孔部１２及び第２孔部１４は、典型的には、ｘ−ｚ平面と平行な平面であって車体の幅方向の中央を長手方向に走る中央線を通る平面に対して、互いに左右対称な形状を有する。

図４は、図２のＡ−Ａ断面である。なお、図４は、第１孔部１２を主として示すものであるが、便宜上、第２孔部１４についても、括弧書きの符号で併せて示している。

図４に示すように、第１孔部１２は、上方部材２０の上壁２１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔である第１上孔部２２と、下方部材６０の底壁６１を上下方向に貫通するように穿孔して形成された貫通孔であって、第１上孔部２２の下方に隣接する第１下孔部６２と、から成る孔部である。

ここで、第１支持部Ｓ１と第４支持部Ｓ４とを結ぶ直線Ｌ１、及び第２支持部Ｓ２と第３支持部Ｓ３とを結ぶ直線Ｌ２により、平面視において、本体部１０に、直線Ｌ１及び直線Ｌ２が成す交点Ｐ１から左側に向かって拡がる第１領域Ｒ１と、Ｐ１交点から右側に向かって拡がる第２領域Ｒ２と、交点Ｐ１から前側に向かって拡がる第３領域Ｒ３と、交点Ｐ１から後ろ側に向かって拡がる第４領域Ｒ４と、を規定すると、第１孔部１２が設けられる部位は、第１領域Ｒ１である。

このように、第１孔部１２が第１領域Ｒ１に設けられる理由は、本体部１０の強度や剛性を必要充分に確保しながら、第１孔部１２が、そのプレス成形が煩雑にならないように単一の孔部として形成され得て、かつ、本体部１０の軽量化のために相対的な大きなサイズの孔部として得られることを考慮したためである。例えば、第１孔部１２が第３領域Ｒ３又は第４領域Ｒ４に設けられることとすると、それらには第５骨格部Ｆ５を存在させる必要があるために、第１孔部１２は、第５骨格部Ｆ５を分断しないように分割された孔部の態様を取る必要があるし、特に、第３領域Ｒ３における第３骨格部Ｆ３は、サスペンションアームの左右の前ピボットを支持して車幅方向の相対的に大きな外力受けるような本体部１０における主たる骨格部であるため、第３領域Ｒ３に第１孔部１２を配置することは強度や剛性を不要に低減させる可能性が高いためである。

また、このように第１孔部１２を第１領域Ｒ１に設ければ、第１支持部Ｓ１と第４支持部Ｓ４とを結ぶ直線Ｌ１、及び第２支持部Ｓ２と第３支持部Ｓ３とを結ぶ直線Ｌ２に沿っても各々骨格部を残すことができ、サブフレーム１のねじり強度や剛性も高く維持することができることになる。

但し、かかる第１孔部１２のサイズを増大するために、その一部が第４領域Ｒ４に侵入するように第１孔部１２を配置してもよい。かかる場合には、本体部１０の強度や剛性を必要充分に確保する観点から、第１孔部１２において、第１領域Ｒ１に位置する平面視における面積が、第４領域Ｒ４に位置する平面視における面積よりも大きいことが好ましく、第１孔部１２において、平面視におけるその図心Ｃ１が第１領域Ｒ１に位置することが好ましい。

また、第１上孔部２２において上壁２１が下方に陥設された壁部分に連なる周縁部である第１上縁部２３と、第１下孔部６２において底壁６１が上方に陥設された壁部分に連なる周縁部である第１下縁部６３と、は、第１孔部１２の周縁部における応力の集中を低減するために、互いにアーク溶接等により溶接されて接合されていることが好ましい。

かかる応力の集中をより低減するためには、第１上縁部２３は、上壁２１が下方に陥設された壁部分に連なる水平な平板状部分である第１上フランジ部２４を有すると共に、第１下縁部６３は、底壁６１が上方に陥設された壁部分に連なる水平な平板状部分である第１下フランジ部６４を有することが好ましく、かかる場合には、第１上フランジ部２４と第１下フランジ部６４とが、互いにアーク溶接等により溶接されて接合されていることが好ましい。また、かかる場合には、第１上フランジ部２４と第１下フランジ部６４との接合部に水分が不要に周り込まないように、第１上フランジ部２４の端部が、第１下フランジ部６４の端部よりも第１孔部１２側により突出していることが好ましい。

また、第１孔部１２において、前側の周縁部と後ろ側の周縁部との応力バランスをとって、かかる周縁部の応力の集中をより低減するためには、第１孔部１２の前側の周縁部の車幅方向の長さＤ１よりも、第１孔部１２の後ろ側の車幅方向の周縁部の長さＤ２を大きく設定して、平面視で略台形状の第１孔部１２とすることが好ましい。これは、第１孔部１２の前側を延在する第１骨格部Ｆ１には、サスペンションアームにおける左前ピボット及び右前ピボットから車幅方向に相対的に大きな外力が印加されることや、ステアリングギアボックス左取付部Ａ５、ステアリングギアボックス右取付部Ａ６、及びマウント取付部Ａ９が設定されていることを考慮するためである。なお、平面視における第１孔部１２の形状は、その図心Ｃ１が第１領域Ｒ１に位置するものであれば、略矩形状、略楕円状及び略半円状等のものであってもよい。

また、図４に示すように、上方部材２０及び下方部材６０の一般的な接合部においては、上方部材２０の上壁２１から垂下する縦壁の下端部分である上接合部５４と、下方部材６０の底壁６１から立設する縦壁の上端部分である下接合部８４と、が、互いにアーク溶接等により溶接されて接合されている。かかる構成においては、上接合部５４と下接合部８４との接合部に水分が不要に周り込まないように、上接合部５４が外方から下接合部８４に重なった状態とされて、下接合部８４を外部に曝さないことが好ましい。

なお、第２孔部１４の構成は、それが第２領域Ｒ２に設けられて左右反転した形状を有することが異なる以外は、第１孔部１２のものと同様であり、第１孔部１２における第１上孔部２２、第１上縁部２３、第１上フランジ部２４、第１下孔部６２、第１下縁部６３、及び第１下フランジ部６４が、第２孔部１４における第２上孔部２６、第２上縁部２７、第２上フランジ部２８、第２下孔部６６、第２下縁部６７、及び第２下フランジ部６８に各々対応する。

さて、以上の構成の本体部１０に設けられた第１孔部１２及び第２孔部１４に関しては、種々の変形例が考えられるため、かかる変形例の構成につき、更に図５及び図６をも参照しながら、以下、詳細に説明する。なお、かかる変形例においては、以上の構成における第１孔部１２及び第２孔部１４に関する一部の構成が異なっていることが相違点であるため、かかる相違点に着目して説明することとし、同一の構成には同じ符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。

図５は、本実施形態の変形例におけるサブフレームの図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

本変形例におけるサブフレーム１’においては、その第１孔部１２’が、上方部材２０には第１上孔部２２が設けられている一方で下方部材６０’には第１下孔部が設けられていない構成を有する。また、第２孔部１４’の構成は、それが第２領域Ｒ２に設けられて左右反転した形状を有することが異なる以外は、第１孔部１２’のものと同様である。

かかる構成においては、上方部材２０に第１上孔部２２及び第２上孔部２６が設けられている分だけ、サブフレーム１’を軽量化することができる。

図６は、本実施形態の別の変形例におけるサブフレームの図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

本変形例におけるサブフレーム１’’においては、その第１孔部１２’’が、下方部材６０には第１下孔部６２が設けられている一方で上方部材２０’には第１上孔部が設けられていない構成を有する。また、第２孔部１４’’の構成は、それが第２領域Ｒ２に設けられて左右反転した形状を有することが異なる以外は、第１孔部１２’’のものと同様である。

かかる構成においては、下方部材６０に第１下孔部６２及び第２下孔部６６が設けられている分だけ、サブフレーム１’’を軽量化することができると共に、それらの周縁部を上方部材２０で覆うことができるため、かかる周縁部からサブフレーム１’’の内部に水分が不要に侵入しないようにすることができる。

なお、以上の各種ナット部材及びカラー部材は、典型的には鋼材等の金属製である。

また、以上の各種変形例を含む本実施形態においては、サスペンションアームは、同機能を有するものであれば、Ｌ型以外のものであってもよい。

また、以上の各種変形例を含む本実施形態においては、サブフレーム１、１’、１”は、いわゆるリジット形式ではなく、いわゆるフローティング形式で車体に装着されていてもよい。

また、以上の各種変形例を含む本実施形態においては、各種の第１孔部１２、１２’、１２’’と各種の第２孔部１４、１４’、１４’’とは、適宜組み合わせてもよい。

以上の各種変形例を含む本実施形態の構成においては、第１領域Ｒ１において、上方部材２０及び下方部材６０の少なくとも一方に第１孔部１２、１２’、１２’’が設けられ、かつ、第２領域Ｒ２において、上方部材２０及び下方部材６０の少なくとも一方に第２孔部１４、１４’、１４’’が設けられていることにより、簡便な構成で、サブフレーム１、１’、１”の必要な強度や剛性を確保しながら、サブフレーム１、１’、１”の軽量化を実現することができる。

また、第１孔部１２、１２’、１２’’及び第２孔部１４、１４’、１４’’が、各々、上方部材２０及び下方部材６０の双方に設けられてそれらを貫通する貫通孔２２、２６、６２、６６を有することにより、サブフレーム１、１’、１”の一層の軽量化を実現することができる。

また、第１孔部１２、１２’、１２’’及び第２孔部１４、１４’、１４’’が、各々、それらの縁部２３、２７、６３、６７同士が接合されることにより、サブフレーム１、１’、１”の強度を増大することができる。

また、縁部２３、２７、６３、６７同士が、上方部材２０と下方部材６０の双方に設けられたフランジ部２４、２８、６４、６８同士で接合されることにより、サブフレーム１、１’、１”の強度をより増大することができる。

また、第１骨格部Ｆ１が、平面視で車体の幅方向の右側に向かって凹んだ凹形状を有し、第２骨格部Ｆ２が、平面視で車体の幅方向の左側に向かって凹んだ凹形状を有し、第３骨格部Ｆ３が、平面視で車体の長手方向の後ろ側に向かって凹んだ凹形状を有し、第４骨格部Ｆ４が、平面視で車体の長手方向の前側に向かって凹んだ凹形状を有することにより、サブフレーム１、１’、１”の必要な強度や剛性を確保しながらその軽量化を果たすと共に、左右の車輪、エンジン及びミッション、並びに車体との不要な干渉を避けることができる。

また、更に、第３骨格部Ｆ３と第４骨格部Ｆ４とを結ぶ第５骨格部Ｆ５を備えることにより、サブフレーム１、１’、１”の強度をより増大することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便な構成で、必要な生産性や強度等を確保しながら軽量化することができる車両用のサブフレームを提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体の車体のサブフレームの分野に適用され得るものと期待される。

Claims

車体に装着される車両用のサブフレームであって、
上方部材及び前記上方部材の下方で前記上方部材と互いに接合された下方部材を有して、前記上方部材及び前記下方部材が協働して閉断面を構成する本体部と、
前記本体部に対して設けられて、複数のサスペンションアームを対応して支持する複数の支持部と、
前記複数の支持部の内で、前記車体の幅方向の左側かつ前記車体の長手方向の前側に配置された第１支持部と、
前記複数の支持部の内で、前記幅方向の右側かつ前記長手方向の前記前側に配置された第２支持部と、
前記複数の支持部の内で、前記幅方向の前記左側かつ前記長手方向の後ろ側に配置された第３支持部と、
前記複数の支持部の内で、前記幅方向の前記右側かつ前記長手方向の前記後ろ側に配置された第４支持部と、
を備え、
前記第１支持部と前記第４支持部とを結ぶ直線、及び前記第２支持部と前記第３支持部とを結ぶ直線により、平面視において前記本体部に複数の領域を規定し、
前記複数の領域は、前記直線同士が成す交点から前記幅方向の前記左側に向かって拡がる第１領域と、前記交点から前記幅方向の前記右側に向かって拡がる第２領域と、前記交点から前記長手方向の前記前側に向かって拡がる第３領域と、前記交点から前記長手方向の前記後ろ側に向かって拡がる第４領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第４領域にわたって、前記上方部材及び前記下方部材の少なくとも一方に第１孔部が設けられ、かつ、前記第２領域及び前記第４領域にわたって、前記上方部材及び前記下方部材の少なくとも一方に第２孔部が設けられ、
前記第１の孔部において、前記第１領域に位置した部分の平面視における面積が、前記第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第２の孔部において、前記第２領域に位置した部分の平面視における面積が、前記第４領域に位置した部分の平面視における面積よりも大きくなるように、前記第１の孔部及び前記第２の孔部が配置された車両用のサブフレーム。
前記第１孔部及び前記第２孔部は、各々、前記上方部材及び前記下方部材の双方に設けられてそれらを貫通する貫通孔を有する請求項１に記載の車両用のサブフレーム。
前記第１孔部及び前記第２孔部は、各々、それらの縁部同士が接合された請求項２に記載の車両用のサブフレーム。
前記縁部同士が、前記上方部材と前記下方部材との双方に設けられたフランジ部同士で接合された請求項３に記載の車両用のサブフレーム。
前記本体部は、前記第１支持部と前記第３支持部との間を延在する第１骨格部、前記第２支持部と前記第４支持部との間を延在する第２骨格部、前記第１支持部と前記第２支持部との間を延在する第３骨格部、及び前記第３支持部と前記第４支持部との間を延在する第４骨格部を有し、前記第１骨格部は、平面視で前記幅方向の前記右側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第２骨格部は、平面視で前記幅方向の前記左側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第３骨格部は、平面視で前記長手方向の前記後ろ側に向かって凹んだ凹形状を有し、前記第４骨格部は、平面視で前記長手方向の前記前側に向かって凹んだ凹形状を有する請求項１から４のいずれかに記載の車両用のサブフレーム。
更に、前記第３骨格部と前記第４骨格部とを結ぶ第５骨格部を備える請求項５に記載の車両用のサブフレーム。
前記第１孔部及び前記第２孔部は、各々、前記前側の周縁部及び前記後ろ側の周縁部を有し、前記前側の前記周縁部における前記幅方向の長さよりも、前記後ろ側の前記周縁部における前記幅方向の長さが長く設定された請求項１から６のいずれかに記載の車両用のサブフレーム。
前記上方部材は、マウント部材を締結部材を介して締結するマウントブラケットが固設されたマウント取付部を有し、前記締結部材は、前記第３領域に配置される請求項１から７のいずれかに記載の車両用のサブフレーム。
前記第１孔部及び前記第２孔部は、平面視で第１の図心及び第２の図心を対応して有し、前記締結部、前記第１の図心及び前記第２の図心は、平面視で二等辺三角形を成す請求項８に記載の車両用のサブフレーム。