JP6063063B2 - 車両用サブフレーム - Google Patents

Description

本発明は、車両用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、サスペンションアームからの横方向の荷重、エンジンマウントからの上下方向の荷重に対する剛性を大きくするために、アッパパネルとロアパネルとの間に配置された補強パネルを設けて、併せて部品点数を減らしながら製作の煩雑さをも解消し得る構成を開示している。

特開２０００−１１８４３５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のフロントサスペンションメンバの構成においては、補強パネルが、各々左右に設けられた第１の取付け部及び第２の取付け部と、それらの中間の第３の取付け部と、にわたり、アッパパネルが、第１の取付け部と第３の取付け部とにわたり、かつ、ロアパネルが第２の取付け部と第３の取付け部とにわたる形状であるため、パネルが大型化して重量が増加し、更にパネルの製作等にも費用が嵩む傾向があるものと考えられる。

また、更なる本発明者の検討によれば、特許文献１の構成において、フロントサスペンションメンバ、第１の取付け部と第２の取付け部との高低差が大きい車両に適用しようとすると、特に補強パネル及びアッパパネルの絞り深さが大きくなり、量産性を阻害する傾向があるものと考えられる。

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、良好な生産性や高い強度等を確保しながらサスペンションの支持剛性を向上することができる車両用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サブフレームは、車体の下方側に位置する板状部材である下方部材と、前記下方部材に前記車体の上方側で対向する板状部材である上方部材と、前記下方部材及び前記上方部材の前記車体の前方側に位置する板状部材である前方部材と、を備え、前記前方部材が、前記下方部材の前記車体の前方側の端部及び前記上方部材の前記前方側の端部の間に介在してそれらを接続し、かつ、前記下方部材の前記車体の後方側の端部及び前記上方部材の前記後方側の端部同士を接続することにより、前記車体の前後方向及び上下方向で閉じた閉断面形状を呈する本体部を構成し、前記前方部材は、前記本体部よりも前記車体の幅方向に突出した左右一対の突出部を有し、前記突出部は、前記幅方向に前記本体部から突出しながら前記上方側に延在して上端部を有すると共に前記前方側に凸の形状を呈し、前記上端部は、前記車体への前方取付部として機能し、前記突出部は、前記上端部を有する上壁と、前記上壁に対向する下壁と、前記上壁及び前記下壁の間を接続する側壁と、を有し、前記突出部は、前記上壁、前記下壁及び前記側壁の各々の端部が、前記本体部に接続された補強部材に接続されることにより、閉断面を成す構成を有する。

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記前方取付部と前記車体との間には、連結部材が更に設けられ、前記連結部材は、下向きに開くように形成された前記車体との締結用の切欠部を有することを第２の局面とする。

また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記突出部は、前記前方側に縦壁部を有し、前記縦壁部と、前記本体部から前記前方側に突設された支持部材と、により、サスペンションアームを支持する前方支持部が構成されることを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記支持部材から前記前方側に突設された外力受け部材を更に備えることを第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、前記上方部材及び前記下方部材が協働して前記車体への前記後方側の取付部である後方取付部及びサスペンションアームの前記後方側の支持部である後方支持部を構成することを第５の局面とする。

また、本発明は、かかる第５の局面に加え、前記後方取付部及び前記後方支持部に渡って配設されるスペーサ部材を更に備え、前記スペーサ部材は、前記後方取付部に配設される第１のカラー部、前記後方支持部に配設される第２のカラー部、及び前記第１のカラー部及び前記第２のカラー部を連結する連結部を有することを第６の局面とする。

また、本発明は、かかる第５又は第６の局面に加え、前記後方支持部と前記車体との間には連絡部材が更に設けられ、前記後方支持部及び前記連絡部材により前記サスペンションアームが支持されることを第７の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第７のいずれかの局面に加え、前記上方部材は、前記下方側に陥設したスタビライザ配策用の窪み部を更に有することを第８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、前方部材の突出部が、幅方向に本体部から突出しながら上方側に延在して上端部を有すると共に前方側に凸の形状を呈し、上端部が、車体への前方取付部として機能することにより、簡便な構成で、良好な生産性や高い強度等を確保しながらサスペンションの支持剛性を向上することができる。

また、本発明の第１の局面における構成によれば、突出部における上壁、下壁及び側壁の各々の端部が、本体部に接続された補強部材に接続されることにより、閉断面を成すことにより、簡便な構成で、良好な生産性や高い強度等をより確保しながらサスペンションの支持剛性をより向上することができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、前方取付部と車体との間に設けられた連結部材が、下向きに開くように形成された車体との締結用の切欠部を有することにより、車両前突時に締結部材が切欠部に沿って移動し、対応して前方取付部が車両下方に移動することができるので、サブフレームが車室に不要に侵入することを抑制することができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、突出部が、前方側に縦壁部を有し、縦壁部と、本体部から前方側に突設された支持部材と、により、サスペンションアームを支持する前方支持部が構成されることにより、簡便な構成で、サスペンションアームの支持剛性を向上しながら、サスペンションアームを支持する支持部を構成することができると共に、かかる前方支持部を左右両側に各々設ければ、車両の前面衝突時における車両前方側からの入力荷重をこれらで均等に受けることができ、サブフレームの左右の部分の変形モードを均等なものとすることができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、支持部材から前方側に突設された外力受け部材を更に備えることにより、車両の前面衝突時における車両前方側からの入力荷重を外力受け部材が吸収するので、その後方のサブフレームへ伝達される入力荷重を低減することができる。

また、本発明の第５の局面における構成によれば、上方部材及び下方部材が協働して車体への後方側の取付部である後方取付部及びサスペンションアームの後方側の支持部である後方支持部を構成することにより、サブフレームの取付剛性及びサスペンションアームの支持剛性を増大することができる。

また、本発明の第６の局面における構成によれば、スペーサ部材が、後方取付部に配設される第１のカラー部、後方支持部に配設される第２のカラー部、及び第１のカラー部及び第２のカラー部を連結する連結部を有することにより、サブフレームの後方取付部及び後方支持部の間におけるサブフレームの剛性及び強度を向上することができると共に、車両の衝突時において、サブフレームの後方支持部及び後方取付部の間におけるサブフレームの部分の変形を抑制することができ、後方支持部が下方に脱落する際にその変形がかかる脱落の妨げになるような事態の発生を抑制することができる。

また、本発明の第７の局面における構成によれば、後方支持部及び後方支持部と車体との間に設けられた連絡部材によりサスペンションアームが支持されるので、サスペンションアームの取付剛性を一層向上することができる。

また、本発明の第８の局面における構成によれば、上方部材が、下方側に陥設したスタビライザ配策用の窪み部を更に有することにとより、窪み部にスタビライザを配策すると共に、スタビライザの上方にステアリングギアボックスを配設することができ、周辺部品への干渉を防ぎながらスタビライザ及びステアリングギアボックスをサブフレームに取付けることができる。

本発明の実施形態における車両用サブフレームの斜視図である。 本実施形態における車両用サブフレームの平面図である。 本実施形態における車両用サブフレームの側面図である。 本実施形態における車両用サブフレームの部分拡大斜視図である。 図５Ａは、図２のＡ−Ａ拡大断面図である。 図５Ｂは、本実施形態における車両用サブフレームで用いられるスペーサ部材の拡大斜視図である。

以下、図１から図５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。

（車両サブフレームの全体構成）
まず、本実施形態における車両サブフレームの全体構成について、図１から図３を参照しながら、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における車両用サブフレームの斜視図である。図２は、本実施形態における車両用サブフレームの平面図であり、図３は、本実施形態における車両用サブフレームの側面図である。図４は、本実施形態における車両用サブフレームの部分拡大斜視図である。また、図５Ａは、図２のＡ−Ａ拡大断面図であり、図５Ｂは、本実施形態における車両用サブフレームで用いられるスペーサ部材の拡大斜視図である。なお、図３は、本実施形態における車両用サブフレームの右側面図であるが、左側面図で示すべき符号も括弧書きで適宜併せて示している。図４は、左側のサスペンションアーム及びその取付け構成について主として示すものであるが、右側のサスペンションアーム及びその取付け構成は、左側のサスペンションアームＳＡのものに対して左右対称な構成を有する。また、図５Ａは、左後ろ取付孔及び左後ろ貫通孔について主として示す断面図であるが、右後ろ取付孔及び右後ろ貫通孔についても括弧書きの符号で併せて示している。

図１から図５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各種構成部品を主として有するものであり、いずれも図示を省略する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、特に図４に示すサスペンションアームＳＡ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幅方向の中央を通る平面に対して、基本的には左右対称な形状を有する。

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成す本体部１０を備える。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前方部材２０、上方部材１００及び下方部材１２０を備える。下方部材１２０と上方部材１００とは、上下方向で対向し、前方部材２０は、下方部材１２０及び上方部材１００の前側に位置する。

ここで、本体部１０は、前方部材２０が下方部材１２０の前端部及び上方部材１００の前端部間を接続し、かつ、下方部材１２０の後端部及び上方部材１００の後端部同士が互いに接続することにより、前後方向及び上下方向で閉じた閉断面形状を呈している。

以下、前方部材２０、上方部材１００及び下方部材１２０の構成につき、前方部材２０から順により詳細に説明する。

＜前方部材の構成＞
前方部材２０は、上側に位置すると共に幅方向に延在する左右の左上壁部２２Ｌ及び右上壁部２２Ｒと、左上壁部２２Ｌ及び右上壁部２２Ｒの前端部に対応して連なって前方に下降しながら延在する壁部２３Ｌ及び２３Ｒ並びに幅方向でそれらの間に位置してそこで下方に陥設された前凹部２６を有する中央部２１と、左上壁部２２Ｌから左方に突出する左突出部２４と、右上壁部２２Ｒから右方に突出する右突出部３１と、を備える。なお、図１及び図２中で、中央部２１が左側に偏位して配設されているが、これは車両の図示を省略するエンジン・トランスミッション系のレイアウトに起因するもので、かかるレイアウトによっては、中央部２１は、偏位されずに幅方向の中央に配設されてもよいし右側に偏位して配設されていてもよい。

左突出部２４は、左上壁部２２Ｌの左端部に連なって左方に突出すると共に左方に向かうにつれてその上端部が上昇する縦壁部２７と、縦壁部２７の上端部に連なって後方に延在する上壁部２５と、縦壁部２７の左下部であって前後方向に貫通してサスペンションアームＳＡにおけるフロントサスペンション系の左前ピボット取付け用の取付孔２９を有する左端縦壁部２８と、縦壁部２７の左側並びに左端縦壁部２８の左側及び下側の各々の端部に連なって後方に延在して下壁及び側壁を兼ねる壁部３０と、を備える。また、右突出部３１は、右上壁部２２Ｒの右端部に連なって右方に突出すると共に右方に向かうにつれてその上端部が上昇する縦壁部３３と、縦壁部３３の上端部に連なって後方に延在する上壁部３２と、縦壁部３３の右下部であって前後方向に貫通してサスペンションアームＳＡにおけるフロントサスペンション系の右前ピボット取付け用の取付孔３５を有する右端縦壁部３４と、縦壁部３３の右側並びに右端縦壁部３４の右側及び下側の各々の端部に連なって後方に延在して下壁及び側壁を兼ねる壁部３６と、を備える。つまり、左突出部２４及び右突出部３１は、本体部１０から左右方向に各々対応して突出した突出部を構成し、かかる突出部は前方に凸の形状を呈することになる。

左突出部２４に対しては、上側に位置する上壁部４１、上壁部４１に連なって下方に延在しながら左側及び後ろ側に位置する縦壁部４２、及び上壁部４１及び縦壁部４２に連なって下側に位置する下壁部４３を有すると共に、それらで断面略コ字の形状を呈する左補強部材４０が対向して配設される。

ここで、左突出部２４の上壁部２５と左補強部材４０の上壁部４１とが典型的にはアーク溶接等で対応して溶接され、左突出部２４の壁部３０と左補強部材４０の縦壁部４２及び下壁部４３とが典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されることにより、閉断面形状の左箱状部５０が画成されている。なお、左突出部２４のみで必要な強度が確保される場合には、左箱状部５０は、左補強部材４０を用いることなく、左突出部２４のみで構成されてもよい。

左箱状部５０に対しては、その左縦壁部に近接して対向すると共に左右方向に貫通した取付孔６２を有する縦壁部６１、縦壁部６１の前端部に連なって右方に延在する前フランジ６３、縦壁部６１の上端部に連なって右方に延在する上フランジ６４、及び縦壁部６１の後端部に連なって右方に延在する後ろフランジ６５を備える左補助部材６０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、左箱状部５０に対しては、上下方向に延在して下方に開くと共に左右方向に貫通する切欠部２７２を有する縦壁部、縦壁部の上端部に連なって左方に延在すると共に上下方向に貫通する取付孔２７３を有する上壁部、及び縦壁部の左右端部に各々連なる一対の側壁部を備える左連結部材２７０が装着される。なお、サブフレーム１の車体側部材への取付剛性を向上させる観点からは、切欠部２７２は、前後方向に複数並設されることが好ましい。

かかる構成の左連結部材２７０は、左補助部材６０の取付孔６２を介して、図示を省略するボルト等の締結部材で左箱状部５０に装着される。なお、取付孔２７３に図示を省略するカラー部材を接合して、そのカラー部材を介して車体側部材と締結部材で締結してもよい。また、左連結部材２７０は、サブフレーム１の取付け対象である車体側部材の取付け位置が低い場合には、省略可能である。また、左連結部材２７０を省略した場合には、左箱状部５０の上端に取付孔を設ければよく、かかる取付孔には同様にカラー部材を設けてもよい。

右突出部３１に対しては、上側に位置する上壁部７１、上壁部７１に連なって下方に延在しながら右側及び後ろ側にわたって位置する縦壁部７２、及び上壁部７１及び縦壁部７２に連なって下側に位置する下壁部７３を有すると共に、それらで断面略コ字の形状を呈する右補強部材７０が対向して配設される。

ここで、右突出部３１の上壁部３２と右補強部材７０の上壁部７１とが典型的にはアーク溶接等で対応して溶接され、右突出部３１の壁部３６と右補強部材７０の縦壁部７２及び下壁部７３とが典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されることにより、閉断面形状の右箱状部８０が画成されている。なお、右突出部３１のみで必要な強度が確保される場合には、右箱状部８０は、右補強部材７０を用いることなく、右突出部３１のみで構成されてもよい。

右箱状部８０に対しては、その右縦壁部に近接して対向すると共に左右方向に貫通した取付孔９２を有する縦壁部９１、縦壁部９１の前端部に連なって左方に延在する前フランジ９３、縦壁部９１の上端部に連なって左方に延在する上フランジ９４、及び縦壁部９１の後端部に連なって左方に延在する後ろフランジ９５を備える右補助部材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、右箱状部８０に対しては、上下方向に延在して下方に開くと共に左右方向に貫通する切欠部２８２を有する縦壁部、縦壁部の上端部に連なって右方に延在すると共に上下方向に貫通する取付孔２８３を有する上壁部、及び縦壁部の左右端部に各々連なる一対の側壁部を備える右連結部材２８０が装着される。なお、サブフレーム１の車体側部材への取付剛性を向上させる観点からは、切欠部２８２は、前後方向に複数並設されることが好ましい。

かかる構成の右連結部材２８０は、右補助部材９０の取付孔９２を介して、図示を省略するボルト等の締結部材で右箱状部８０に装着される。なお、取付孔２８３に図示を省略するカラー部材を接合して、そのカラー部材を介して車体側部材と締結部材で締結してもよい。また、右連結部材２８０は、サブフレーム１の取付け対象である車体側部材の取付け位置が低い場合には、省略可能である。また、右連結部材２８０を省略した場合には、右箱状部８０の上端に取付孔を設ければよく、かかる取付孔には同様にカラーを設けてもよい。

前方部材２０においては、壁部２３Ｌ及び縦壁部２７に対して、左ブラケット１４０が典型的にはアーク溶接等で溶接される一方で、壁部２３Ｒ及び縦壁部３３に対して、右ブラケット１６０が典型的にはアーク溶接等で溶接されている。

＜上方部材の構成＞
上方部材１００は、上方に凸の基本形状を呈し、その前端部が前方部材２０の中央部２１の後端部及び左右の左上壁部２２Ｌ及び右上壁部２２Ｒの後端部に典型的にはアーク溶接等で溶接されていると共に、その後端部が下方部材１２０の後端部に典型的にはアーク溶接等で溶接されている。

ここで、上方部材１００の上壁部１０１の中前部は、前方部材２０の左右の左上壁部２２Ｌ及び右上壁部２２Ｒの間を前方に延在しながらそこで下方に陥設されると共に上下方向に貫通した前中取付孔１０５を有する前凹部１０４を備える。前凹部１０４の前端部は、前方部材２０の前凹部２６の後端部に型的にはアーク溶接等で溶接されている。

前凹部１０４の上面には、ナット部材２６５を典型的にはアーク溶接等で溶接して固設した典型的には鋼板等の金属製のマウントブラケット２４０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。なお、マウントブラケット２４０は、前方部材２０の前凹部２６の両脇に位置する左右の壁部２３Ｌ及び２３Ｒに、その一部が溶接されていてもよい。

上壁部１０１には、その左前部を上下方向に貫通すると共にカラー部材２５０が配設された左前貫通孔１０２、及びその右前部を上下方向に貫通すると共にカラー部材２５０が配設された右前貫通孔１０３が設けられている。カラー部材２５０は、典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより前貫通孔１０２及び右前貫通孔１０３に各々対応して固設されている。

左前貫通孔１０２の左側では、上壁部１０１を上下方向に貫通すると共に、前後に互いに並置された左前取付孔１０６及び左中取付孔１０７が設けられる一方で、右前貫通孔１０３の右側では、上壁部１０１を上下方向に貫通すると共に、前後に互いに並置された右前取付孔１０８及び右中取付孔１０９が設けられている。

左前取付孔１０６及び左中取付孔１０７の間と、右前取付孔１０８及び右中取付孔１０９との間と、を前後方向で挟む領域には、上壁部１０１を下方に陥設した後方凹部１１２が各々形成されている。

左中取付孔１０７の右側では、上壁部１０１を上下方向に貫通する中左取付孔１１０が設けられる一方で、右中取付孔１０９の左側では、上壁部１０１を上下に貫通する中右取付孔１１１が設けられている。

左中取付孔１０７の後ろ側では、上壁部１０１を上下方向に貫通する左後ろ取付孔１１３が設けられる一方で、右中取付孔１０９の後ろ側では、上壁部１０１を上下方向に貫通する右後ろ取付孔１１４が設けられている。

左後ろ取付孔１１３の後ろ側では、上壁部１０１を上下方向に貫通すると共にカラー部材２６０を配設された左後ろ貫通孔１１５が設けられる一方で、右後ろ取付孔１１４の後ろ側では、上壁部１０１を上下方向に貫通すると共にカラー部材２６０を配設された右後ろ貫通孔１１６が設けられている。カラー部材２６０は、典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより左後ろ貫通孔１１５及び右後ろ貫通孔１１６に各々対応して固設されている。

＜下方部材の構成＞
下方部材１２０は、下方に凸の基本形状を呈し、その前端部が前方部材２０の中央部２１の下端部に典型的にはアーク溶接等で溶接されていると共に、その後端部が上方部材１００の後端部に典型的にはアーク溶接等で溶接されている。

下方部材１２０には、いずれもその底壁部１２１を上下方向に貫通する貫通孔であって、上方部材１００の左後ろ取付孔１１３の下方でそれに対向した左後ろ取付孔１２２、上方部材１００の右後ろ取付孔１１４の下方でそれに対向した右後ろ取付孔１２３、上方部材１００の左後ろ貫通孔１１５の下方でそれに対向した左後ろ貫通孔１２４、及び上方部材１００の右後ろ貫通孔１１６の下方でそれに対向した右後ろ貫通孔１２５が、各々設けられている。

ここで、下方部材１２０の左前端部に対しては、それから車両前方に突設する左支持部材１３０が典型的にはアーク溶接等で溶接されている。左支持部材１３０は、その底壁部１３１の前端部から上方に延在すると共に、前後方向に貫通してサスペンションアームＳＡにおける左前ピボット取付け用の取付孔１３３を有する縦壁部１３２と、縦壁部１３２の上端部に連なって前方に突出するフランジ１３４と、を備える。取付孔１３３は、前方部材２０の取付孔２９に対してその前方で対向する。なお、かかる取付孔１３３は、前方部材２０の取付孔２９に対するサスペンションアームＳＡにおける左前ピボットの取付け強度が十分に確保できる場合には、省略可能である。

左支持部材１３０のフランジ１３４の上面には、前方部材２０に溶接された左ブラケット１４０の左端部が重なって、フランジ１３４及び左ブラケット１４０の左端部は典型的にはアーク溶接等で溶接されている。

左支持部材１３０のフランジ１３４の下面には、下方に開いた典型的には断面略コの字状で前方に突設する左上方部材１７１の後端部が重なって、フランジ１３４及び左上方部材１７１の後端部が典型的にはアーク溶接等により溶接されている。左上方部材１７１は、その上壁部１７２の幅方向の両端部から下方に垂下する左右一対のフランジ１７３、及び脆弱部である屈曲部１７４を備える。かかる屈曲部１７４は、典型的には車両の前面衝突時に印加される激力により、座屈変形する部分となり得て、その衝突時の力学的エネルギを吸収自在である。

左支持部材１３０の底壁部１３１には、左上方部材１７１の下方でそれと対向して、上方に開いた典型的には断面略コの字状で前方に突設する左下方部材１７５が典型的にはアーク溶接等により溶接されている。左下方部材１７５は、底壁部１７６及びその幅方向の両端部から上方に延在する左右一対のフランジ１７７を備える。

左上方部材１７１の左右一対のフランジ１７３と、左下方部材１７５の左右一対のフランジ１７７と、は、典型的にはアーク溶接等により各々対応して溶接され、左上方部材１７１及び左下方部材１７５は、箱形の閉断面を形成している。左上方部材１７１及び左下方部材１７５は、左外力受け部材１７０を構成している。なお、左外力受け部材１７０は、それよりも後方のサブフレーム１の部分に対して、溶接されて一体化される構成であるが、ボルト等の締結部材で取付けられる構成としてもよい。

下方部材１２０の右前端部に対しては、それから車両前方に突設する右支持部材１５０が典型的にはアーク溶接等で溶接されている。右支持部材１５０は、その底壁部１５１の前端部から上方に延在すると共に、前後方向に貫通してサスペンションアームＳＡにおける右前ピボット取付け用の取付孔１５３を有する縦壁部１５２と、縦壁部１５２の上端部に連なって前方に突出するフランジ１５４と、を備える。取付孔１５３は、前方部材２０の取付孔３５に対してその前方で対向する。なお、かかる取付孔１５３は、前方部材２０の取付孔３５に対するサスペンションアームＳＡにおける右前ピボットの取付け強度が十分に確保できる場合には、省略可能である。

右支持部材１５０のフランジ１５４の上面には、前方部材２０に溶接された右ブラケット１６０の右端部が重なって、フランジ１５４及び右ブラケット１６０の右端部は典型的にはアーク溶接等で溶接されている。

右支持部材１５０のフランジ１５４の下面には、下方に開いた典型的には断面略コの字状で前方に突設する右上方部材１８１の後端部が重なって、フランジ１５４及び右上方部材１８１の後端部が典型的にはアーク溶接等により溶接されている。右上方部材１８１は、その上壁部１８２の幅方向の両端部から下方に垂下する左右一対のフランジ１８３、及び脆弱部である屈曲部１８４を備える。かかる屈曲部１８４は、典型的には車両の前面衝突時に印加される激力により、座屈変形する部分となり得て、その衝突時の力学的エネルギを吸収自在である。

右支持部材１５０の底壁部１５１には、右上方部材１８１の下方でそれと対向して、上方に開いた典型的には断面略コの字状で前方に突設する右下方部材１８５が典型的にはアーク溶接等により溶接されている。右下方部材１８５は、底壁部１８６及びその幅方向の両端部から上方に延在する左右一対のフランジ１８７を備える。

右上方部材１８１の左右一対のフランジ１８３と、右下方部材１８５の左右一対のフランジ１８７と、は、典型的にはアーク溶接等により対応して溶接され、右上方部材１８１及び右下方部材１８５は、箱形の閉断面を形成している。右上方部材１８１及び右下方部材１８５は、右外力受け部材１８０を構成している。なお、右外力受け部材１８０は、それよりも後方のサブフレーム１の部分に対して、溶接されて一体化される構成であるが、ボルト等の締結部材で取付けられる構成としてもよい。

ここで、上方部材１００及び下方部材１２０においては、左後ろ取付孔１１３及び１２２、並びに右後ろ取付孔１１４及び１２３に対しては、図４に代表して詳細を示す連絡部材１９０及びそれを介して左側のサスペンションアームＳＡの左後ろサスペンションピボットが装着される。また、ここでは、左側のサスペンションアームＳＡ及びその取付け構成について主として説明するが、右側のサスペンションアーム及びその取付け構成は、左側のサスペンションアームＳＡのものに対して左右対称な構成を有する。

詳しくは、連絡部材１９０は、サスペンションアームＳＡの左後ろサスペンションピボットが装着される円筒部１９１と、円筒部１９１の左外周面に固設された左ブラケット１９２と、円筒部１９１の右上外周面に固設された右上ブラケット１９３と、円筒部１９１の右下外周面に固設された右下ブラケット１９４と、を備える。左ブラケット１９２、右上ブラケット１９３及び右下ブラケット１９４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、円筒部１９１の外周面に、アーク溶接等により各々溶接されている。

左ブラケット１９２は、幅方向に延在して左方に開くと共に上下方向に貫通する切欠部１９５を備える。かかる切欠部１９５は、車体側部材への取付けを可能にする観点からは、単に上下方向に貫通する取付孔にしてもよい。右上ブラケット１９３は、上下方向に貫通すると共に図示を省略するナット部材を溶接等で固設された貫通孔１９６を備える。また、右下ブラケット１９４は、上下方向に貫通する図示を省略する貫通孔を備える。

かかる構成の連絡部材１９０は、上方部材１００及び下方部材１２０の左後ろ取付孔１１３及び１２２を介して、図示を省略する締結ボルト等の締結部材で締結されて上方部材１００及び下方部材１２０に装着される。

また、上方部材１００及び下方部材１２０で挟まれた空間の内部であって、左後ろ取付孔１１３及び１２２、左後ろ貫通孔１１５及び１２４、右後ろ取付孔１１４及び１２３、並びに右後ろ貫通孔１１６及び１２５に対しては、図５に詳細を示すスペーサ部材２３０が配設されている。

詳しくは、スペーサ部材２３０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、その両端には略円筒状のカラー部２３１を各々備えると共に、これらのカラー部２３１を長手方向で連結する平板状の連結部２３２を備える。カラー部２３１は、サスペンションアームＳＡの左後ろサスペンションピボット用のボルト等の締結部材による締結軸力を受けるものである。連結部２３２は、両カラー部２３１を長手方向で連結する補強リブの機能を有し、サブフレーム１の剛性向上に寄与する。また、スペーサ部材２３０は、典型的には鋼板等の平板部材をプレス成形して構成しているので、鍛造製のスペーサ部材に比べ、コストが抑えられ、更に１枚の平板部材で２つのカラー部２３１を形成しているため、サブフレーム１の構成部品数の低減にも寄与することとなる。

スペーサ部材２３０は締結部材の締結軸力を受け持つものであるため、その配置精度は必ずしも正確でなくてもよく、更には上方部材１００及び下方部材１２０への溶接も必ずしも必要ではない。かかるスペーサ部材２３０には、例えば、連結部２３２の下部中央に凸状部２３３を設け、凸状部２３３を、下方部材１２０の底壁部１２１に設けられた孔部１２６に挿通させて位置決めしてもよい。

なお、上方部材１００及び下方部材１２０においては、左中取付孔１０７及び中左取付孔１１０の間に位置して上方部材１００及び下方部材１２０を貫通する孔部ＯＬが設けられると共に、右中取付孔１０９及び中右取付孔１１１の間に位置して上方部材１００及び下方部材１２０を貫通する孔部ＯＲが設けられている。

（各支持部及び各取付部等の構成）
以上の構成において、各支持部及び各取付部等と各構成要素との対応関係をより明確にしつつ、各支持部及び各取付部等の構成につき、図１から図３に加えて更に図４及び図５をも参照しながら、以下、より詳細に説明する。

以上の構成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、左右の前方取付部である第１取付部Ａ１及び第２取付部Ａ２、並びに左右の後方取付部である第３取付部Ａ３及び第４取付部Ａ４の４カ所の部位が設定されると共に、サスペンションアームＳＡを支持する部位として、左右の前方支持部である第１支持部Ｓ１及び第２支持部Ｓ２、並びに左右の後方支持部である第３支持部Ｓ３及び第４支持部Ｓ４の４カ所の部位が設定されている。

また、サブフレーム１においては、各種の外力印部品の装着用の取付部や、外力受け部が設定されている。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及びトルクロッド取付部Ａ９が挙げられる。また、かかる外力受け部としては、典型的には車両の前面衝突時に印加される激力を各々受ける第１外力受け部Ｃ１及び第２外力受け部Ｃ２が挙げられる。

詳しくは、第１取付部Ａ１は、前方部材２０の左突出部２４に対応した左箱状部５０に対して固設された左補助部材６０に締結された左連結部材２７０に対応して配置されている。かかる第１取付部Ａ１においては、図示を省略するボルト等の締結部材が、左連結部材２７０の切欠部２７２の上部に位置されながら、その左連結部材２７０及び左補助部材６０の縦壁部６１に設けられた取付孔６２に挿通されて締結されることにより、左連結部材２７０が、サブフレーム１に装着されると共に、図示を省略するボルト等の締結部材が、左連結部材２７０の取付孔２７３を介して、図示を省略する車体側である左フロントサイドフレームに装着される。

第２取付部Ａ２は、前方部材２０の右突出部３１に対応した右箱状部８０に対して固設された右補助部材９０に締結された右連結部材２８０に対応して配置されている。かかる第２取付部Ａ２においては、図示を省略するボルト等の締結部材が、右連結部材２８０の切欠部２８２の上部に位置されながら、その右連結部材２８０及び右補助部材９０の縦壁部９１に設けられた取付孔９２に挿通されて締結されることにより、右連結部材２８０が、サブフレーム１に装着されると共に、図示を省略するボルト等の締結部材が、右連結部材２８０の取付孔２８３を介して、図示を省略する車体側である右フロントサイドフレームに装着される。

第１取付部Ａ１及び第２取付部Ａ２においては、かかる切欠部２７２、２８２を設けた理由は、典型的には車両の前面衝突時にサブフレーム１に対して印加される激力により、締結部材が左補助部材６０及び右補助部材９０に締結された状態で切欠部２７２、２８２に沿って下方に移動されて左連結部材２７０及び右連結部材２８０から切り離され脱落することによって、対応してサブフレーム１が下方に移動するので、サブフレーム１が車室内に侵入することを抑制することができる。

第３取付部Ａ３は、上方部材１００のカラー部材２６０を固設した左後ろ貫通孔１１５に対応して配置されている。かかる第３取付部Ａ３においては、カラー部材２６０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。

第４取付部Ａ４は、上方部材１００のカラー部材２６０を固設した右後ろ貫通孔１１６に対応して配置されている。かかる第４取付部Ａ４においては、カラー部材２６０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。

第１支持部Ｓ１は、前方部材２０における左端縦壁部２８及び左支持部材１３０における縦壁部１３２の間で画成される外方に開いた第１開口部に対応して配置されている。かかる第１支持部Ｓ１においては、左端縦壁部２８に設けられた取付孔２９及び縦壁部１３２に設けられた取付孔１３３を介して、サスペンションアームＳＡにおける左前ピボットが図示を省略する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、前方部材２０における右端縦壁部３４と右支持部材１５０における縦壁部１５２との間で画成される外方に開いた第２開口部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、右端縦壁部３４に設けられた取付孔３５及び縦壁部１５２に設けられた取付孔１５３を介して、サスペンションアームＳＡにおける右前ピボットが図示を省略する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。

ここで、このような第１支持部Ｓ１及び第２支持部Ｓ２が左右両側に各々設けられているため、車両の前面衝突時における車両前方側からの入力荷重をこれらで均等に受けることができ、サブフレーム１の左右の部分の変形モードを均等なものとすることができる。併せて、左ブラケット１４０及び右ブラケット１６０が互いに別体の部材であるため、転舵の際に左右いずれか一方の側からの荷重入力があっても他方にその荷重が伝達される事象の発生を抑制することができ、車両の操舵特性を向上することができる。

第３支持部Ｓ３は、上方部材１００及び下方部材１２０の左後ろ取付孔１１３及び１２２、並びにこれらと車体側である左フロントサイドフレームを連絡する連絡部材１９０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、左サスペンションアームＳＡの左後ろサスペンションピボットが連絡部材１９０に設けられる円筒部１９１に圧入されて装着された状態で、連絡部材１９０が、上方部材１００及び下方部材１２０の左後ろ取付孔１１３及び１２２に対して対応して位置整合した右上ブラケット１９３の貫通孔１９６及び右下ブラケット１９４の図示を省略する貫通孔を各々介して、図示を省略する締結ボルト等の締結部材で締結されてサブフレーム１に装着されると共に、左ブラケット１９２の切欠部１９５を介して、図示を省略する締結ボルト等の締結部材で締結されて左フロントサイドフレームに装着される。

第３支持部Ｓ３においては、左ブラケット１９２が切欠部１９５を有するものであるため、典型的には車両の前面衝突時にサブフレーム１に対して印加される激力により、切欠部１９５に挿通された締結部材から左ブラケット１９２が右方に移動されて脱落することによって、連絡部材１９０を左フロントサイドフレームから切り離すことができ、対応してサブフレーム１が下方に移動するので、サブフレーム１が車室内に侵入することを抑制することができる。

第４支持部Ｓ４は、上方部材１００及び下方部材１２０の右後ろ取付孔１１４及び１２３、並びにこれらと車体側である右フロントサイドフレームを連絡する連絡部材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、右サスペンションアームＳＡの右後ろサスペンションピボットが第３支持部Ｓ３における連絡部材１９０を左右反転して用いる図示を省略した連絡部材に設けられる円筒部に圧入されて装着された状態で、第３支持部Ｓ３と同様に、サブフレーム１及び右フロントサイドフレームに装着されると共に、典型的には車両の前面衝突時に激力が印加された際に、連絡部材を右フロントサイドフレームから切り離すことができる。

ここで、左右のサスペンションアームＳＡ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、サスペンションアームＳＡと一体化された軸部に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、前後方向のバネ定数が小さく上下方向及び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支持部Ｓ３及び第３取付部Ａ３、並びに第４支持部Ｓ４及び第４取付部Ａ４の各々の間を連結するようにスペーサ部材２３０を設けることで、車両の衝突時において、これらの部分の変形を抑制することができ、第３支持部Ｓ３及び第４支持部Ｓ４が下方に脱落する際にその変形がかかる脱落の妨げになるような事態の発生を抑制することができる。

ステアリングギアボックス左取付部Ａ５は、上方部材１００のカラー部材２５０を固設した左前貫通孔１０２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、上方部材１００のカラー部材２５０を固設した右前貫通孔１０３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２５０、２５０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。なお、ステアリングギアボックスの仕様等によっては、更に、上方部材１００の中左取付孔１１０及び中右取付孔１１１をもかかる取付部として対応して用いてもよい。

スタビライザ左取付部Ａ７は、上方部材１００の左前取付孔１０６及び左中取付孔１０７に対応して配置され、かつ、スタビライザ右取付部Ａ８は、上方部材１００の右前取付孔１０８及び右中取付孔１０９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、これらの左前取付孔１０６及び左中取付孔１０７、並びに右前取付孔１０８及び右中取付孔１０９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。なお、かかるスタビライザは、典型的には棒状部材であり、少なくともその縦断面の一部を上方部材１００に設けられた後方凹部１１２に収容される態様でそれを幅方向に通過して配策され、その上部にはステアリングギアボックスが位置している。

トルクロッド取付部Ａ９は、前方部材２０の中央部２１、上方部材１００の前凹部１０４、及びマウントブラケット２４０に対応して配置されている。かかるトルクロッド取付部Ａ９においては、これらの前中取付孔１０５及びナット部材２６５を介して、いずれも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であるトルクロッドが、締結ボルト等の締結部材で締結されて装着される。かかるトルクロッドは、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、図示を省略する鋼材等の金属製の部材を介して、エンジン・トランスミッション系のケースに連結される。

第１外力受け部Ｃ１は、左上方部材１７１及び左下方部材１７５で構成された左外力受け部材１７０の前端部に対応して設定されている。左外力受け部材１７０は、典型的には車両の前面衝突時に印加される車両前方からの激力が第１外力受け部Ｃ１に印加された際に、後方に圧縮されながら潰れると共に、屈曲部１７４を起点に下方に折れ曲がることによりエネルギ吸収をして、それよりも後方のサブフレーム１の部分への激力の入力を低減することができる。

第２外力受け部Ｃ２は、右上方部材１８１及び右下方部材１８５で構成された右外力受け部材１８０の前端部に対応して設定されている。右外力受け部材１８０は、典型的には車両の前面衝突時に印加される車両前方からの激力が第２外力受け部Ｃ２に印加された際に、後方に圧縮されながら潰れると共に、屈曲部１８４を起点に下方に折れ曲がることにより、エネルギ吸収をして、それよりも後方のサブフレーム１の部分への激力の入力を低減することができる。

なお、以上の各種の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ＳＡ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。

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、良好な生産性や高い強度等を確保しながらサスペンションの支持剛性を向上することができる車両用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 (8)

1. 車体の下方側に位置する板状部材である下方部材と、
   前記下方部材に前記車体の上方側で対向する板状部材である上方部材と、
   前記下方部材及び前記上方部材の前記車体の前方側に位置する板状部材である前方部材と、
   を備え、
   前記前方部材が、前記下方部材の前記車体の前方側の端部及び前記上方部材の前記前方側の端部の間に介在してそれらを接続し、かつ、前記下方部材の前記車体の後方側の端部及び前記上方部材の前記後方側の端部同士を接続することにより、前記車体の前後方向及び上下方向で閉じた閉断面形状を呈する本体部を構成し、
   前記前方部材は、前記本体部よりも前記車体の幅方向に突出した左右一対の突出部を有し、
   前記突出部は、前記幅方向に前記本体部から突出しながら前記上方側に延在して上端部を有すると共に前記前方側に凸の形状を呈し、前記上端部は、前記車体への前方取付部として機能し、
   前記突出部は、前記上端部を有する上壁と、前記上壁に対向する下壁と、前記上壁及び前記下壁の間を接続する側壁と、を有し、
   前記突出部は、前記上壁、前記下壁及び前記側壁の各々の端部が、前記本体部に接続された補強部材に接続されることにより、閉断面を成す車両用サブフレーム。
2. 前記前方取付部と前記車体との間には、連結部材が更に設けられ、
   前記連結部材は、下向きに開くように形成された前記車体との締結用の切欠部を有する請求項１に記載の車両用サブフレーム。
3. 前記突出部は、前記前方側に縦壁部を有し、前記縦壁部と、前記本体部から前記前方側に突設された支持部材と、により、サスペンションアームを支持する前方支持部が構成される請求項１又は２に記載の車両用サブフレーム。
4. 前記支持部材から前記前方側に突設された外力受け部材を更に備える請求項３に記載の車両用サブフレーム。
5. 前記上方部材及び前記下方部材が協働して前記車体への前記後方側の取付部である後方取付部及びサスペンションアームの前記後方側の支持部である後方支持部を構成する請求項１から４のいずれかに記載の車両用サブフレーム。
6. 前記後方取付部及び前記後方支持部に渡って配設されるスペーサ部材を更に備え、前記スペーサ部材は、前記後方取付部に配設される第１のカラー部、前記後方支持部に配設される第２のカラー部、及び前記第１のカラー部及び前記第２のカラー部を連結する連結部を有する請求項５に記載の車両用サブフレーム。
7. 前記後方支持部と前記車体との間には連絡部材が更に設けられ、
   前記後方支持部及び前記連絡部材により前記サスペンションアームが支持される請求項５又は６に記載の車両用サブフレーム。
8. 前記上方部材は、前記下方側に陥設したスタビライザ配策用の窪み部を更に有する請求項１から７のいずれかに記載の車両用サブフレーム。

Images