JP6561801B2 - 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する。

左右の前継手部（フロントボデーマウント）をアルミニウム合金のダイカストにて形成し、前部横メンバ（フロントクロスメンバ）をアルミニウム合金の押し出し成形にて形成して、両者を接合したサブフレームは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２４７９０３号公報

しかしながら、サブフレームのフロントクロスメンバは、エンジンを含むパワーユニットを下側から支持するため、そのフロントクロスメンバには、パワーユニットの重さや振動により車体下方側へ向かう荷重が入力される。フロントクロスメンバに車体下方側へ向かう荷重が入力されると、フロントボデーマウントとフロントクロスメンバとの接合部分に応力が集中し、その接合部分が剥離してしまう懸念が生じる。

そこで、本発明は、フロントクロスメンバに車体下方側へ向かう荷重が入力されても、フロントボデーマウントとフロントクロスメンバとの接合部分の剥離を抑制できる車両用サブフレームを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用サブフレームは、車幅方向に延在し、かつ延在方向と直交する断面視で閉断面形状とされたフロントクロスメンバと、車幅方向内側へ延在し、かつ延在方向と直交する断面視で閉断面形状とされた延在部を有し、該延在部の車幅方向内側端部が、前記フロントクロスメンバの車幅方向両端部に被せられた左右一対のフロントボデーマウントと、を備え、前記延在部の車幅方向内側端部における車体前方側を向く側壁及び車体後方側を向く側壁に、車体前後方向から見て、車幅方向内側上方へ傾斜する上傾斜部と車幅方向内側下方へ傾斜する下傾斜部とが、該下傾斜部の長さが該上傾斜部の長さよりも長くなるように形成されており、前記上傾斜部及び前記下傾斜部が、前記フロントクロスメンバの車体前方側を向く側面及び車体後方側を向く側面に、それぞれ熱溶着によって接合されている。

請求項１に記載の発明によれば、フロントボデーマウントが、車幅方向内側へ延在する閉断面形状の延在部を有している。そして、延在部の車幅方向内側端部における車体前方側を向く側壁及び車体後方側を向く側壁に、車体前後方向から見て、車幅方向内側上方へ傾斜する上傾斜部と車幅方向内側下方へ傾斜する下傾斜部とが形成され、その上傾斜部及び下傾斜部が、フロントクロスメンバの車体前方側を向く側面及び車体後方側を向く側面に、それぞれ熱溶着によって接合されている。

ここで、フロントクロスメンバに対して、パワーユニットから車体下方側へ向かう荷重が入力されると、フロントボデーマウントの延在部の側壁に接合されているフロントクロスメンバの側面には、延在部の延在方向に沿った剪断力が作用する。しかしながら、本発明では、その剪断力が作用する方向に沿った上傾斜部及び下傾斜部がフロントクロスメンバの側面に熱溶着によって接合されているため、その剪断力に対する抵抗力が高い。したがって、フロントクロスメンバとフロントボデーマウントとの接合部分の剥離が抑制される。なお、ここで言う「延在方向に沿った」とは、延在方向に対して若干傾斜した場合、即ち「延在方向にほぼ沿った」場合も含まれる。

以上のように、本発明によれば、フロントクロスメンバに車体下方側へ向かう荷重が入力されても、フロントボデーマウントとフロントクロスメンバとの接合部分の剥離を抑制することができる。

第１実施形態に係るサスペンションメンバを示す斜視図である。 第１実施形態に係るサスペンションメンバの前部を拡大して示す正面図である。 第２実施形態に係るサスペンションメンバを示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＲＨを車体右方向とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。図１に示される車両用サブフレームとしてのサスペンションメンバ１０は、車体前後方向に沿って延在する左右一対のフロントサイドメンバ（図示省略）の前部下側に、そのフロントサイドメンバに吊り下げられた状態で支持されるようになっている。ここで、各フロントサイドメンバは、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させるためのキック部を有している。

したがって、サスペンションメンバ１０は、その前端部である後述する左右一対のフロントボデーマウント２０が、キック部よりも車体前方側のフロントサイドメンバの前端部に取り付けられ、その後端部である後述するリアクロスメンバ１６の左右一対の締結部１６Ａが、キック部の下端部に取り付けられるようになっている。

サスペンションメンバ１０は、車幅方向に延在するフロントクロスメンバ１２と、車幅方向に延在するとともに、車幅方向両端部からそれぞれ車体前方外側へ一体に延在された左右一対のサブサイドレール１８を有するリアクロスメンバ１６と、フロントクロスメンバ１２の車幅方向両端部とサブサイドレール１８の車体前方側端部とを連結する左右一対のフロントボデーマウント２０と、を備えている。

フロントクロスメンバ１２は、アルミニウム合金等の軽金属材の押し出し成形により、車幅方向（延在方向）と直交する断面視で、一定の矩形閉断面形状に形成されており、上面１２Ｕと、下面１２Ｄと、車体前方側を向く側面としての前面１２Ｆと、車体後方側を向く側面としての後面１２Ｒと、を有している。

リアクロスメンバ１６は、アルミニウム合金等の軽金属材のダイカストによって車体下方側が開放された開断面形状に形成されており、左右一対のサブサイドレール１８は、車体下方側が開放された断面略ハット型形状に形成されている。

なお、リアクロスメンバ１６の車幅方向両端部には、各フロントサイドメンバのキック部の下端部に取り付けるための締結部１６Ａが形成されている。そして、締結部１６Ａよりも車体前方側におけるリアクロスメンバ１６の車幅方向両端部には、サスペンションアーム（図示省略）を構成するロアアーム（図示省略）を取り付けるためのロアアーム取付部１６Ｂが形成されている。

フロントボデーマウント２０は、アルミニウム合金等の軽金属材のプレス成形により、平面視略「Ｌ」字状に形成されており、車体下方側が開放された開断面形状のアッパマウント２２と、車体上方側が開放された開断面形状のロアマウント２４と、で構成されている。そして、左右一対とされたフロントボデーマウント２０の各コーナー部２０Ａが、各フロントサイドメンバの前端部に支持される構成になっている。

フロントボデーマウント２０のコーナー部２０Ａよりも車体後方側は、車体前後方向に延在するサイドレール部２８とされている。そして、そのサイドレール部２８の延在方向における略中央部には、車幅方向から見た側面視で、車体下方側へ向かって凸となる（下凸状の）屈曲部２０Ｂが形成されている。

また、サイドレール部２８の後端部における略上半分（アッパマウント２２）が、サブサイドレール１８に接合されている。詳細には、サブサイドレール１８の下端部が、サイドレール部２８（アッパマウント２２）の側面にアーク溶接によって線接合されている。これにより、サイドレール部２８の後端部における略下半分（ロアマウント２４）が、サブサイドレール１８に覆われず、外部に露出されたままの状態となる構成になっている。

また、図２に示されるように、フロントボデーマウント２０のコーナー部２０Ａよりも車幅方向内側は、その車幅方向内側へ延在する延在部２６とされている。そして、その延在部２６の車幅方向内側端部が、フロントクロスメンバ１２の車幅方向両端部に被せられてアーク溶接によって線接合されている。

詳細に説明すると、延在部２６におけるアッパマウント２２は、上壁２２Ｕと、前壁２２Ｆと、後壁（図示省略）と、を有しており、延在部２６におけるロアマウント２４は、下壁２４Ｄと、前壁２４Ｆと、後壁（図示省略）と、を有している。そして、アッパマウント２２の上壁２２Ｕにより、延在部２６の上壁２６Ｕが構成されており、ロアマウント２４の下壁２４Ｄにより、延在部２６の下壁２６Ｄが構成されている。

また、延在部２６におけるアッパマウント２２の前壁２２Ｆの下端部は、延在部２６におけるロアマウント２４の前壁２４Ｆの上端部に車体前方側から重ね合わされて接合されている。そして、アッパマウント２２の前壁２２Ｆと、ロアマウント２４の前壁２４Ｆと、により、延在部２６の車体前方側を向く側壁としての前壁２６Ｆが構成されている。

同様に、延在部２６におけるアッパマウント２２の後壁の下端部は、延在部２６におけるロアマウント２４の後壁の上端部に車体後方側から重ね合わされて接合されている。そして、アッパマウント２２の後壁と、ロアマウント２４の後壁と、により、延在部２６の車体後方側を向く側壁としての後壁（図示省略）が構成されている。

また、延在部２６におけるアッパマウント２２の前壁２２Ｆ及び後壁の車幅方向内側端部には、車体前後方向から見て車幅方向内側上方へ傾斜する（延在方向にほぼ沿った）上縁部としての上傾斜部３２が形成されている。なお、上傾斜部３２の車幅方向内側端部は、上壁２２Ｕまで達しない構成になっている。つまり、前壁２２Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部は、車体上下方向に沿っている。

同様に、延在部２６におけるロアマウント２４の前壁２４Ｆ及び後壁の車幅方向内側端部には、車体前後方向から見て車幅方向内側下方へ傾斜する（延在方向にほぼ沿った）下縁部としての下傾斜部３４が形成されている。なお、下傾斜部３４の車幅方向内側端部は、下壁２４Ｄまで達しない構成になっている。つまり、前壁２４Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部は、車体上下方向に沿っている。

また、延在部２６におけるロアマウント２４の車幅方向内側への延在長さ（下傾斜部３４の長さ）は、延在部２６におけるアッパマウント２２の車幅方向内側への延在長さ（上傾斜部３２の長さ）よりも長くされている。つまり、ロアマウント２４の前壁２４Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部は、アッパマウント２２の前壁２２Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部よりも車幅方向内側に位置している。

以上のような構成とされた延在部２６の車幅方向内側端部における上壁２６Ｕ（上壁２２Ｕ）、下壁２６Ｄ（下壁２４Ｄ）、前壁２６Ｆ（前壁２２Ｆ、２４Ｆ）及び後壁が、それぞれフロントクロスメンバ１２の車幅方向両端部における上面１２Ｕ、下面１２Ｄ、前面１２Ｆ及び後面１２Ｒ（図１参照）に、車幅方向外側から被せられて接合されている。

すなわち、延在部２６の上壁２６Ｕ及び下壁２６Ｄの車体前後方向に沿った車幅方向内側の辺縁部と、延在部２６の前壁２６Ｆ及び後壁の車体上下方向に沿った車幅方向内側の辺縁部と、が、フロントクロスメンバ１２の上面１２Ｕと、下面１２Ｄと、前面１２Ｆの上部及び下部と、後面１２Ｒの上部及び下部に、それぞれアーク溶接（熱溶着）によって線接合されている。つまり、その線接合された部位が、車体前後方向及び車体上下方向に沿った第１接合部Ｗ１とされている（図１も参照）。

そして、延在部２６の前壁２６Ｆ及び後壁の延在方向（車幅方向）にほぼ沿った上傾斜部３２及び下傾斜部３４が、フロントクロスメンバ１２の前面１２Ｆ（上部及び下部を除く）と、後面１２Ｒ（上部及び下部を除く）に、それぞれアーク溶接（熱溶着）によって線接合されている。つまり、その線接合された部位が、延在方向（車幅方向）にほぼ沿った第２接合部Ｗ２とされている。

このように、本実施形態に係るフロントボデーマウント２０の延在部２６では、例えば第１接合部Ｗ１のみが車体前後方向及び車体上下方向（フロントクロスメンバ１２の周方向）に沿って形成されている構成に比べて、延在方向（車幅方向）にほぼ沿った第２接合部Ｗ２の割合を増やし、その分、車体前後方向や車体上下方向に沿った第１接合部Ｗ１の割合を減らしている。

また、サスペンションメンバ１０の車体上方側には、エンジン及びトランスミッションを含むパワーユニット（図示省略）が配設されるようになっている。したがって、図１、図２に示されるように、サスペンションメンバ１０のフロントクロスメンバ１２における車幅方向略中央部には、パワーユニットを下側から支持するためのエンジンマウント１４が設けられている。

なお、図示のエンジンマウント１４は、フロントクロスメンバ１２の延在方向に延在して、その上面１２Ｕに接合されたベース板１４Ａと、長手方向が車体前後方向とされて、ベース板１４Ａの上面中央に一体的に接合された平板状の固定部１４Ｂと、を有しているが、エンジンマウント１４は、この構成に限定されるものではない。

以上のような構成とされたサスペンションメンバ１０において、次にその作用について説明する。

上記したように、フロントクロスメンバ１２の車幅方向略中央部には、エンジンマウント１４が設けられている。したがって、フロントクロスメンバ１２には、パワーユニットの重さや振動により車体下方側へ向かう荷重が入力される。すると、フロントクロスメンバ１２の上面１２Ｕ及び下面１２Ｄにおける車体前後方向に沿った第１接合部Ｗ１には、車幅方向内側下方に向かう剪断方向の荷重が作用する。

一方、フロントクロスメンバ１２の前面１２Ｆ及び後面１２Ｒにおける車体上下方向に沿った第１接合部Ｗ１及び延在方向（車幅方向）にほぼ沿った第２接合部Ｗ２にも、車幅方向内側下方に向かう剪断方向の荷重が作用する。しかしながら、この第２接合部Ｗ２は、その剪断方向にほぼ沿って形成されているため、その剪断方向に掛かる荷重に対する抵抗力が高い。すなわち、この第２接合部Ｗ２は、パワーユニットによってフロントクロスメンバ１２に入力される車体下方側へ向かう荷重に対して強い接合力を有している。

したがって、剪断方向にほぼ沿った第２接合部Ｗ２が形成されていない構成（例えば、第１接合部Ｗ１のみがフロントクロスメンバ１２の周方向に沿って形成されている構成）に比べて、フロントクロスメンバ１２にパワーユニットから車体下方側へ向かう荷重が入力された際に、フロントボデーマウント２０の延在部２６とフロントクロスメンバ１２との接合部分が剥離されるのを抑制又は防止することができる。

しかも、延在部２６におけるロアマウント２４の車幅方向内側への延在長さが、延在部２６におけるアッパマウント２２の車幅方向内側への延在長さよりも長くされ、下傾斜部３４の長さが、上傾斜部３２の長さよりも長くされている。つまり、下傾斜部３４の接合強度が、上傾斜部３２の接合強度よりも高められている。

したがって、フロントクロスメンバ１２の車体下方側へ向かう荷重に対する剛性及び強度を、延在部２６におけるロアマウント２４によって向上させることができ、フロントクロスメンバ１２の車体下方側へ向かう塑性変形を抑制することができる。また、下傾斜部３４の長さが、上傾斜部３２の長さよりも長いため、アーク溶接時において、フロントクロスメンバ１２に生じる熱影響部（軟化）が同一断面に集中することを抑制することができる。

また、フロントボデーマウント２０の延在部２６とフロントクロスメンバ１２とはアーク溶接によって線接合されているので、両者を強固に接合することができ、両者の間に異物が入り込むことを抑制又は防止することができる。したがって、両者の間で電食が発生することも抑制又は防止することができる。なお、これは、フロントボデーマウント２０のサイドレール部２８とサブサイドレール１８とのアーク溶接による線接合においても同様である。

また、リアクロスメンバ１６は、アルミニウム合金等の軽金属材のダイカストによって形成されているため、他の部品を取り付けるための座面やボス等を容易に形成することができる。すなわち、リアクロスメンバ１６は、高剛性でありながら、形状の自由度が高く、部品点数の削減（形状の合理化）を図ることができる。

また、リアクロスメンバ１６のサブサイドレール１８は、車体下方側が開放された断面略ハット型形状に形成されているため、フロントボデーマウント２０のサイドレール部２８に対する組み付け（接合）がし易い。したがって、サスペンションメンバ１０の組立工程を簡略化することができる。

また、ロアアームは、リアクロスメンバ１６のみに取り付けられる構成であるため、ロアアームに対するサスペンションメンバ１０の支持剛性を向上させることができる。したがって、前輪（図示省略）やパワーユニットから入力される振動に起因する騒音を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は省略する。

図３に示されるように、この第２実施形態では、フロントボデーマウント３０が、アルミニウム合金等の軽金属材のハイドロフォーミングによって形成されている点のみが、上記第１実施形態と異なっている。すなわち、この第２実施形態におけるフロントボデーマウント３０は、断面矩形状となる筒状（周長が略一定の連続した矩形閉断面形状）に形成されている。

なお、このフロントボデーマウント３０における上縁部としての上傾斜部３２及び下縁部としての下傾斜部３４は、レーザー光線等で切断されることによって形成される。このような構成とされたフロントボデーマウント３０でも、上記第１実施形態に係るフロントボデーマウント２０と同等の作用効果が得られる。

以上、本実施形態に係るサスペンションメンバ（車両用サブフレーム）１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るサスペンションメンバ１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、軽金属材としては、アルミニウム合金に限定されるものではなく、マグネシウム合金等であってもよい。

また、延在部２６におけるロアマウント２４の車幅方向内側への延在長さが、延在部２６におけるアッパマウント２２の車幅方向内側への延在長さよりも長くされる構成に限定されるものではなく、それらの延在長さが同一とされていてもよい。すなわち、ロアマウント２４の前壁２４Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部と、アッパマウント２２の前壁２２Ｆ及び後壁の車幅方向内側の辺縁部と、が、車幅方向で同一位置に配置されていてもよい。

また、上縁部及び下縁部は、それぞれ延在方向（車幅方向）に対して若干傾斜した上傾斜部３２及び下傾斜部３４に限定されるものではない。上縁部及び下縁部は、それぞれ延在方向（車幅方向）に沿って形成されていてもよい。また、フロントボデーマウント２０の延在部２６とフロントクロスメンバ１２は、断面矩形状に限定されるものではなく、例えば断面円形状とされていてもよい。

また、フロントボデーマウント２０の延在部２６とフロントクロスメンバ１２とを線接合する溶接や、フロントボデーマウント２０のサイドレール部２８とサブサイドレール１８とを線接合する溶接は、アーク溶接に限定されるものではなく、例えばレーザー溶接等であってもよい。

１０ サスペンションメンバ（車両用サブフレーム）
１２ フロントクロスメンバ
１２Ｆ 前面（側面）
２０ フロントボデーマウント
２６ 延在部
２６Ｆ 前壁（側壁）
３２ 上傾斜部（上縁部）
３４ 下傾斜部（下縁部）

Claims (1)

1. 車幅方向に延在し、かつ延在方向と直交する断面視で閉断面形状とされたフロントクロスメンバと、
   車幅方向内側へ延在し、かつ延在方向と直交する断面視で閉断面形状とされた延在部を有し、該延在部の車幅方向内側端部が、前記フロントクロスメンバの車幅方向両端部に被せられた左右一対のフロントボデーマウントと、
   を備え、
   前記延在部の車幅方向内側端部における車体前方側を向く側壁及び車体後方側を向く側壁に、車体前後方向から見て、車幅方向内側上方へ傾斜する上傾斜部と車幅方向内側下方へ傾斜する下傾斜部とが、該下傾斜部の長さが該上傾斜部の長さよりも長くなるように形成されており、
   前記上傾斜部及び前記下傾斜部が、前記フロントクロスメンバの車体前方側を向く側面及び車体後方側を向く側面に、それぞれ熱溶着によって接合されている車両用サブフレーム。