JP6676514B2

JP6676514B2 - サブフレーム

Info

Publication number: JP6676514B2
Application number: JP2016210819A
Authority: JP
Inventors: アミットクマル
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: JP2018069892A

Description

本発明は車体前部を構成するサブフレームに関する。

ナローオフセット衝突あるいはスモールオーバーラップ衝突等のオフセット衝突においては車体前部に車幅方向内側へ向かう荷重が発生する。その対策として、車体構成部材に傾斜部を含めた構造が提案されている。例えば、特許文献１には、衝突時の車体の回転運動を抑制するために三角形状のサブフレームをクロスメンバ部材に回動可能に軸着した構造が開示されている。また、特許文献２にはＶ字型およびＡ字型のブレースを設けた構造が開示されている。

特許第３８０１７４９号公報特開２０１４−１０４８９８号公報

特許文献１の構成は、サブフレームとクロスメンバ部材とが回動可能に軸着されているため、サブフレームからクロスメンバ部材への荷重伝達が強く働かない可能性があり、クロスメンバ部材の変形による衝撃エネルギの吸収性の点で改善の余地がある。また、一般に車体前部にはエンジン等のパワープラントが配置され、特許文献１や特許文献２のように、Ｖ字状の傾斜部を設けた場合、傾斜部間にこのような車両構成部品の一部が位置する場合がある。衝突時に傾斜部間に挟まれる車両構成部品と傾斜部とが干渉して車両構成部品が損傷する。

本発明の目的は、衝突時における衝撃エネルギの吸収性能を向上しつつ、隣接する車両構成部品の損傷を防止することにある。

本発明によれば、車体前部を構成するサブフレームであって、
車幅方向に延設された前側クロスメンバ部と、
車幅方向に延設され、前記前側クロスメンバ部から車両前後方向で後方に離間した後側クロスメンバ部と、
前記前側クロスメンバ部の車幅方向の両端部から、それぞれ車両前後方向後方へ延設された左右の側方部と、
前記左右の側方部の各後部から車両前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設され、前記左右の側方部と前記後側クロスメンバ部とを接続する左右の傾斜部と、を含み、
前記左右の側方部は、フロントサイドフレームに支持され、
前記フロントサイドフレームの前端部は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅し、
前記左右の側方部は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅している、
ことを特徴とするサブフレームが提供される。

本発明によれば、衝突時における衝撃エネルギの吸収性能を向上しつつ、隣接する車両構成部品の損傷を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るサブフレームの斜視図。（Ａ）〜（Ｄ）は図１のI-I線、II-II線、III-III線、IV-IV線に沿う断面図。図１のサブフレームを適用した車体前部構造の平面図。図３の車体前部構造の側面図。オフセット衝突時における図１のサブフレームの挙動を説明する説明図。

図１は本発明の一実施形態に係るサブフレーム１の斜視図であり、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、図１のI-I線、II-II線、III-III線、IV-IV線に沿う断面図である。図１において、前後方向および車幅方向とは、サブフレーム１を車両に搭載した場合における車両の前後方向（全長方向）および車幅方向を示しており、左、右は車両の前進方向を基準としている。車両は本実施形態の場合、四輪車である。サブフレーム１は、前側クロスメンバ部２、後側クロスメンバ部３、左右の側方部４および左右の傾斜部５を備える。

前側クロスメンバ部２は、車幅方向に延設された部材である。本実施形態の場合、前側クロスメンバ部２は、鋼管等のパイプ部材であり、図２（Ｄ）に示すように、円形断面を有している。本実施形態の場合、クロスメンバ部２は中央部から左右の端部２１にかけて僅かに湾曲している。

後側クロスメンバ部３は、車幅方向に延設された部材であり、前側クロスメンバ部２から車両前後方向で後方に離間している。本実施形態の場合、後側クロスメンバ部３は、車幅方向に延設する延設部３１と、延設部３１の車幅方向の両端部３１ｃに一体に設けられた左右の拡幅部３２とを含む。拡幅部３２は、延設部３１よりも前後方向の幅が拡幅されている。

延設部３１は、車幅方向で見て、中央部３１ａ、端部３１ｃおよび中央部３１ａと端部３１ｃとの間の左右の接続部３２ｂとを含む。接続部３２ｂは傾斜部５の後端が接続された部分である。

拡幅部３２は、前後方向で見て、前部３２ａおよび後部３２ｂを含み、平面視でＹ字型の外形状を有している。前部３２ａ、後部３２ｂには、それぞれ、車体にサブフレーム１を支持するための取付部３２ａ’、３２ｂ’が設けられている。取付部３２ａ’、３２ｂ’は本実施形態の場合、上方へ延びる軸部材である。

前部３２ａには、ロアアーム１０２が取り付けられる取付部３３が設けられている。ロアアーム１０２は、前輪を支持するサスペンション装置を構成する。取付部３３において、拡幅部３２は車幅方向外側に開口し、ロアアーム１０２の端部は前後方向の軸周りに回動自在に支持されている。右側の拡幅部３２には、取付部６が設けられている。取付部６はトルクロッドが取付けられるブラケットであり、拡幅部３２に固着されている。

左右の各側方部４は、前側クロスメンバ部２の両側の端部２１から前後方向後方へ延設されている。側方部４は、前後方向で見て、前部４１および後部４２を含み、平面視で前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅された外形状を有している。前側クロスメンバ部２の端部２１は、側方部４の内部、特に前部４１の内部に、車幅方向に挿入されている。前部４１、後部４１には、それぞれ、車体にサブフレーム１を支持するための取付部４１ａ、４２ａが設けられている。取付部４１ａ、４２ａは本実施形態の場合、上方へ延びる軸部材である。

後部４２には、ロアアーム１０２が取り付けられる取付部４３が設けられている。取付部４３において、後部４２は車幅方向外側に開口し、ロアアーム１０２の端部は上下方向の軸周りに回動自在に支持されている。

左右の各傾斜部５は、側方部４の後部４２から前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設されており、側方部４と後側クロスメンバ３とを接続している。傾斜部５の前端は、前側クロスメンバ部２の端部２１から前後方向後方に離間して後部４２に接続され、傾斜部５の後端は、後側クロスメンバ部３の接続部３１ｂに接続されている。左右の傾斜部５の各後端間は、車幅方向に離間しており、これら後端間に中央部３１ａが介在している。前側クロスメンバ２、左右の側方部４、左右の傾斜部５および後側クロスメンバ３の中央部３１ａにより、平面視で五角形の骨格が形成されている。

本実施形態の場合、後側クロスメンバ部３、左右の側方部４および左右の傾斜部５が中空体を構成しており、特に、上側分割体１１と下側分割体１２とを上下に結合してなるモナカ構造の中空体として、一体的に形成されている。各分割体１１および１２は、例えば、鋼板をプレス加工して一体成型される。パイプ部材である前側クロスメンバ部２は、各端部２１を上側分割体１１と下側分割体１２とで挟むことで、側方部４に挿入した構成を比較的簡易に得ることができ、また、ロアアーム１０２の各端部の取付部３３、４３も、上側分割体１１と下側分割体１２との間に構築し易くなる。したがって、これらを備えたサブフレーム１を比較的容易に製造することができる。

図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、図１のI-I線、II-II線、III-III線に沿う断面図であり、前後方向の切断面における端部３１ｃ、接続部３１ｂ、中央部３１ａの断面形状を示している。端部３１ｃは傾斜部５と分離しており、端部３１ｃのみで閉断面を形成している。接続部３１ｂは傾斜部５と一体の閉断面を形成している。中央部３１ａも中央部３１ａのみで閉断面を形成している。端部３１ｃ、接続部３１ｂおよび中央部３１ａのうち、接続部３１ｂが傾斜部５と一体に閉断面を形成する結果、その面積が最も大きく、衝突時の変形量を大きくとることができる。

次に、サブフレーム１の車両への搭載例について説明する。図３はサブフレーム１を適用した車体前部構造１００の平面図であり、車体前部構造１００は四輪車の前部を構成する。図４は車体前部構造１００の側面図であり、フロントサイドフレーム１０１によるサブフレーム１の支持体用を示している。車体前部構造１００は、車幅方向に離間した一対のフロントサイドフレーム１０１を含む。各フロントサイドフレーム１０１は前後方向に延設されている。

一対のフロントサイドフレーム１０１間には、パワープラントＰが配置されており、サブフレーム１はパワープラントＰの下方に配置されている。パワープラントＰは例えばエンジンと変速機を含む。パワープラントＰは、例えば、フロントサイドフレーム１０１に支持される。本実施形態の場合、一対のフロントサイドフレーム１０１間に配置される車両構成部品としてパワープラントＰを例示したが、車両のレイアウトに応じて他の車両構成部品を一対のフロントサイドフレーム１０１間に配置する構成も採用可能である。

サブフレーム１の取付部６にはトルクロッド１０３の一端が取付けられ、トルクロッド１０３の他端はパワープラントＰに取り付けられている。トルクロッド１０３を介してサブフレーム１とパワープラントＰとを接続することにより、パワープラントＰが発生する振動等を低減することができ、静粛性を向上できる。

サブフレーム１は、取付部４１ａ、４１ｂ、３２ａ’および３２ｂ’においてフロントサイドフレーム１０１に連結され、支持されている。取付部４１ａ、４１ｂ、３２ａ’とフロントサイドフレーム１０１とは、上下方向に延びる支持部材１０４を介して連結されている。本実施形態では、側方部４の後部４２に取付部４１ａとロアアーム１０２の端部が支持される取付部４３を設け、また、拡幅部３２の前部３２ａに取付部３２ａ’とロアアーム１０２の端部が支持される取付部３３を設けているため、取付部４１ａと取付部４３が近接し、また、取付部３２ａ’と取付部３３とが近接している。したがって、支持部材１０４を介してロアアーム１０２の上下入力がフロントサイドフレーム１０１で支持され、ロアアーム１０２の支持剛性を向上することができる。

フロントサイドフレーム１０１の前端部１０１ａは、平面視で前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅し、これに合わせるようにして、側方部４も平面視で前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅されている。そして、前端部１０１ａと前部４１とは取付部４１ａにおいて連結されている。これにより、スモールオーバーラップ衝突においても、衝突荷重がサブフレーム１に入力され易くなる。

次に、図５を参照してオフセット衝突が生じた場合の車体前部構造１００におけるサブフレーム１の挙動について説明する。オフセット衝突により、衝突の荷重Ｌ１がサブフレーム１に入力された場合を想定する。図５の例では前側クロスメンバ部２の左側の端部２１近傍に荷重Ｌ１が入力された状態を想定している。

荷重Ｌ１が入力されると、前側クロスメンバ部２の左側の端部２１が破線で示すように後方に押圧される。本実施形態の場合、前側クロスメンバ部２が比較的剛性が高いパイプ部材であり、しかも、その端部２１が側方部４に挿入されているため、側方部４の前後方向中央部等が前側クロスメンバ部２の端部２１の後方変位により押し潰される（変形Ｃ１）。変形Ｃ１により、荷重Ｌ１の衝撃エネルギが吸収される。また、左側の傾斜部５に荷重Ｌ１が伝達され易くなり、傾斜部５に作用する軸力Ｆ（傾斜部５の長手方向に伝達される荷重）を増大させることができる。

本実施形態の場合、各傾斜部５が後側クロスメンバ部３に剛結合されており、かつ、側方部４の変形Ｃ１により、各傾斜部５と後側クロスメンバ部３との接続部位を中心とした傾斜部５の回動変位が生じ難い構成とされている。本実施形態の車体前部構造１００の構成の場合、パワープラントＰの下部Ｐ’が、図５に示すように左右の傾斜部５間に位置するレイアウトとなる。荷重Ｌ１の入力により、部位Ｓで示す位置において、右側の傾斜部５と下部Ｐ’との干渉の可能性があるが、上記のとおり、傾斜部５の回動変位が生じ難い構成であるため、右側の傾斜部５と下部Ｐ’との干渉を回避してその損傷の防止を図ることができる。

軸力Ｆは、接続部３１ｂにおいて後側クロスメンバ部３に伝達され、後側クロスメンバ部３にせん断力Ｆ’が印加されてその断面が変形する。これにより衝撃エネルギを吸収することができる。特に、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示したように、接続部３１ｂにおいては、閉断面積が中央部３１ａや端部３１ｃよりも大きいため、接続部３１ｂ周辺においてより大きな変形を得ることができ、衝撃エネルギの吸収性能を更に向上できる。後側クロスメンバ部３に伝達された荷重Ｌ１は、左右の拡幅部３２から車両の客室側へ入力されるが、既に衝撃エネルギが吸収されているため、荷重ＦＬおよびＦＲが小さな荷重となって、客室側の車体の変形を抑制することができる。

図５の荷重Ｌ２は、スモールオーバーラップ衝突における荷重の例を示している。本実施形態の場合、フロントサイドフレーム１０１の前端部１０１ａおよび側方部４が平面視で前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅されているため、荷重Ｌ２のようなスモールオーバーラップ衝突においても、衝突荷重がサブフレーム１に入力され易くなり、荷重Ｌ１の場合と同様の挙動によりサブフレーム１によって衝撃エネルギを吸収することが可能である。

＜実施形態のまとめ＞
１．上記実施形態のサブフレームは、
車体前部を構成するサブフレーム(例えば1)であって、
車幅方向に延設された前側クロスメンバ部(例えば2)と、
車幅方向に延設され、前記前側クロスメンバ部から車両前後方向で後方に離間した後側クロスメンバ部(例えば3)と、
前記前側クロスメンバ部の車幅方向の両端部(例えば21)から、それぞれ車両前後方向後方へ延設された左右の側方部(例えば4)と、
前記左右の側方部の各後部(例えば42)から車両前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設され、前記左右の側方部と前記後側クロスメンバ部とを接続する左右の傾斜部(例えば5)と、を含む。

この構成によれば、オフセット衝突において、前記傾斜部を介して前記後側クロスメンバ部にせん断力を印加してその断面を変形させ、衝撃エネルギを吸収できる。したがって、衝突時における衝撃エネルギの吸収性能を向上できる。また、前記側方部が前後方向に変形することで前記傾斜部の内側への倒れ込み抑制し、前記傾斜部間に位置する車両構成部品との干渉を低減できる。したがって、隣接する車両構成部品の損傷を防止できる。

２．上記実施形態のサブフレームでは、
前記前側クロスメンバ部がパイプ部材で構成され、
前記左右の側方部は、それぞれ、前記パイプ部材が挿入される前部(例えば41)を含み、
前記後部には、ロアアーム(例えば102)が取り付けられる。

この構成によれば、前記パイプ部材により前記側方部が前後方向に潰されることを促進し、前記傾斜部の軸力を増大させる。これにより、前記後側クロスメンバ部の変形を促進でき、衝撃エネルギの吸収性能を更に向上することができる。

３．上記実施形態のサブフレームでは、
前記後側クロスメンバ部および前記左右の傾斜部は中空体であり、
前記後側クロスメンバ部は、
閉断面を有して車幅方向に延設する延設部(例えば31)と、
前記延設部の車幅方向の両端部に設けられ、車両前後方向の幅を前記延設部よりも拡幅した左右の拡幅部(例えば32)と、を含み、
前記延設部は、
車幅方向の中央部(例えば31a)と、
前記中央部に隣接し、前記左右の傾斜部がそれぞれ接続される、左右の接続部(例えば32b)と、
前記左右の拡幅部に隣接する両端部(例えば32c)と、を含み、
前記中央部は、車両前後方向の切断面において閉断面を有し、
前記両端部は、車両前後方向の切断面において閉断面を有し、
前記左右の接続部と前記左右の傾斜部とは、車両前後方向の切断面において、一体の閉断面を有し、
前記一体の閉断面は、前記中央部の前記閉断面および前記両端部の前記閉断面よりも大きい面積を有している。

この構成によれば、前記左右の接続部において変形量を大きくとることができ、衝撃エネルギの吸収性能を更に向上することができる。

４．上記実施形態のサブフレームでは、
前記左右の側部、前記左右の傾斜部および前記後側クロスメンバ部は、上側分割体(例えば11)と下側分割体(例えば121)とを上下に結合してなる中空体により形成され、
前記パイプ部材は、前記上側分割体と前記下側分割体とに挟まれる。

この構成によれば、前記パイプ部材や前記ロアアームを備えたサブフレームを比較的容易に製造することができる。

５．上記実施形態のサブフレームでは、
前記後側クロスメンバ部は、
車幅方向に延設する延設部(例えば31)と、
前記延設部の車幅方向の両端部に設けられ、車両前後方向の幅を前記延設部よりも拡幅した左右の拡幅部(例えば32)と、を含み、
前記左右の側方部は、フロントサイドフレーム(例えば101)に支持され、
前記左右の拡幅部は、前記フロントサイドフレームに支持される前部(例えば32a)および後部(例えば32b)を含み、
前記左右の側方部の前記後部と、前記左右の拡幅部の前記前部とにロアアームが支持される。

この構成によれば、前記ロアアームの上下入力を前記フロントサイドフレームで支持することができ、前記ロアアームの支持剛性を向上することができる。

６．上記実施形態のサブフレームでは、
前記後側クロスメンバ部は、
車幅方向に延設する延設部(例えば31)と、
前記延設部の車幅方向の両端部に設けられ、車両前後方向の幅を前記延設部よりも拡幅した左右の拡幅部(例えば32)と、を含み、
前記左右の拡幅部の一方には、トルクロッドの取付部(例えば6)が設けられている。

この構成によれば、車両の静粛性を向上しつつ、衝突時における衝撃エネルギの吸収性能を向上できる。

７．上記実施形態のサブフレームでは、
前記左右の側方部は、フロントサイドフレーム(例えば101)に支持され、
前記フロントサイドフレームの前端部(例えば101a)は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅し、
前記左右の側方部は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅している。

この構成によれば、スモールオーバーラップ衝突においても、衝撃エネルギの吸収性能の向上や、隣接する車両構成部品の損傷防止を図れる。

８．上記実施形態の車体前部構造(例えば100)は、
一対のフロントサイドフレーム(例えば101)と、
前記一対のフロントサイドフレームの間に配置されたパワープラントの下方に位置し、前記一対のフロントサイドフレームの間に支持されたサブフレームと、を備え、
前記サブフレームは、
車幅方向に延設された前側クロスメンバ部(例えば2)と、
車幅方向に延設され、前記前側クロスメンバ部から車両前後方向で後方に離間した後側クロスメンバ部(例えば3)と、
前記前側クロスメンバ部の車幅方向の両端部(例えば21)から、それぞれ車両前後方向後方へ延設された左右の側方部(例えば4)と、
前記左右の側方部の各後部(例えば42)から車両前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設され、前記左右の側方部と前記後側クロスメンバ部とを接続する左右の傾斜部(例えば5)と、を含む。

この構成によれば、オフセット衝突において、前記傾斜部を介して前記後側クロスメンバ部にせん断力を印加してその断面を変形させ、衝撃エネルギを吸収できる。したがって、衝突時における衝撃エネルギの吸収性能を向上できる。また、前記側方部が前後方向に変形することで前記傾斜部の内側への倒れ込み抑制し、前記傾斜部と前記パワープラント下部との干渉を低減できる。したがって、前記パワープラントの損傷を防止できる。

１サブフレーム、２前側クロスメンバ部、３後側クロスメンバ部、４側方部、５傾斜部

Claims

車体前部を構成するサブフレームであって、
車幅方向に延設された前側クロスメンバ部と、
車幅方向に延設され、前記前側クロスメンバ部から車両前後方向で後方に離間した後側クロスメンバ部と、
前記前側クロスメンバ部の車幅方向の両端部から、それぞれ車両前後方向後方へ延設された左右の側方部と、
前記左右の側方部の各後部から車両前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設され、前記左右の側方部と前記後側クロスメンバ部とを接続する左右の傾斜部と、を含み、
前記左右の側方部は、フロントサイドフレームに支持され、
前記フロントサイドフレームの前端部は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅し、
前記左右の側方部は、車両前後方向前方に向かって車幅方向の幅が拡幅している、
ことを特徴とするサブフレーム。
車体前部を構成するサブフレームであって、
車幅方向に延設された前側クロスメンバ部と、
車幅方向に延設され、前記前側クロスメンバ部から車両前後方向で後方に離間した後側クロスメンバ部と、
前記前側クロスメンバ部の車幅方向の両端部から、それぞれ車両前後方向後方へ延設された左右の側方部と、
前記左右の側方部の各後部から車両前後方向後方へ車幅方向中央側へ傾斜して延設され、前記左右の側方部と前記後側クロスメンバ部とを接続する左右の傾斜部と、を含み、
前記後側クロスメンバ部および前記左右の傾斜部は中空体であり、
前記後側クロスメンバ部は、
閉断面を有して車幅方向に延設する延設部と、
前記延設部の車幅方向の両端部に設けられ、車両前後方向の幅を前記延設部よりも拡幅した左右の拡幅部と、を含み、
前記延設部は、
車幅方向の中央部と、
前記中央部に隣接し、前記左右の傾斜部がそれぞれ接続される、左右の接続部と、
前記左右の拡幅部に隣接する両端部と、を含み、
前記中央部は、車両前後方向の切断面において閉断面を有し、
前記両端部は、車両前後方向の切断面において閉断面を有し、
前記左右の接続部と前記左右の傾斜部とは、車両前後方向の切断面において、一体の閉断面を有し、
前記一体の閉断面は、前記中央部の前記閉断面および前記両端部の前記閉断面よりも大きい面積を有している、
ことを特徴とするサブフレーム。