JP6882732B2

JP6882732B2 - 車両のサブフレーム

Info

Publication number: JP6882732B2
Application number: JP2016250845A
Authority: JP
Inventors: 企三宜藤; 晋初岡; 忍仲本; 修司吉川; 正志安藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Hiruta Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Hiruta Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: JP2018103714A; CN108240397B; CN108240397A

Description

本発明は、最中合わせ構造のサイドメンバを有する車両のサブフレームに関する。

車両のサブフレーム（フロントサブフレーム又はリアサブフレーム）は、例えば車両の本体フレームとの接続部分にブッシュを介装する。ブッシュは、金属製の内筒及び外筒の間に弾性体（通常弾性ゴム）を挟み、前記弾性体が弾性変形することにより振動や衝撃を吸収又は緩和する。ブッシュは、サブフレームを構成するサイドメンバの所定部位（通常、サイドメンバの前後端部）にブッシュホルダを溶接して固定し、前記ブッシュホルダに外筒を内接させた状態で嵌めて構成される（例えば特許文献１・［0016］［図４］参照）。

特開2015-189311号公報

車両のサブフレームにおけるブッシュは、ブッシュホルダを介してサイドメンバの所定部位に固定されるため、前記ブッシュホルダを前記所定部位に安定かつ強固に固定する必要がある。この点、特許文献１は、ブッシュホルダをどのようにサイドメンバの所定部位に溶接するかに触れていない。例えば、ブッシュホルダに溶接用の接合フランジを設け、前記接合フランジをサイドメンバに接面させて溶接することが考えられる。近年、溶接作業は機械化されているため、サイドメンバに対するブッシュホルダの周方向の位置決めをして、サイドメンバに接面する接合フランジの位置を常に一定にする必要がある。そこで、接合フランジを用いてブッシュホルダをサイドメンバに溶接することとし、前記接合フランジの位置を常に一定にするため、検討した。

検討の結果開発したものが、最中合わせ構造のサイドメンバを有する車両のサブフレームにおいて、サイドメンバは、構成部材の少なくとも一方の端部に形成されたホルダ取付孔にブッシュホルダを嵌合して構成され、ブッシュホルダは、筒状のホルダ本体から半径外向きに張り出す接合フランジと、前記ホルダ本体から半径方向内向きに張り出す支持フランジとを有し、前記支持フランジに、２個以上の位置決め切欠を周方向等間隔に設けたことを特徴とする車両のサブフレームである。最中合わせ構造とは、対となる板状の構成部材それぞれの縁部を重ね、一方の縁部を他方の縁部に接合する中空構造を意味する。

最中合わせ構造のサイドメンバは、一対の構成部材それぞれを治具に位置固定し、一定の位置関係で組み合わせた状態で溶接し、一体化する。本発明は、構成部材の一方を位置固定する治具にホルダ取付孔から位置決め突起を突出させ、前記位置決め突起にブッシュホルダの支持フランジに設けた位置決め切欠を掛合させることにより、前記構成部材の一方に対するブッシュホルダの接合フランジの位置を常に一定にする。ホルダ取付孔は円形で、位置決め切欠及び位置決め突起が１組あれば接合フランジの位置も特定できる。しかし、位置決め切欠及び位置決め突起を２個以上とすれば、より正確に接合フランジの位置も特定できる。複数の位置決め切欠は、周方向等間隔（２個の場合点対称位置）に設けるとよい。

本発明のサブフレームは、サイドメンバにおける構成部材の少なくとも一方の端部に、ブッシュホルダを嵌合するホルダ取付孔を形成し、筒状のホルダ本体から半径外向きに張り出す接合フランジと、前記ホルダ本体から半径方向内向きに張り出す支持フランジとを有するブッシュホルダにおける前記支持フランジに、２個以上の位置決め切欠を周方向等間隔に設けて、サイドメンバの構成部材の一方を位置固定する治具からホルダ取付孔内に位置決め突起を突出させ、前記ホルダ取付孔にホルダ本体を嵌合させたブッシュホルダの位置決め切欠に前記位置決め突起を掛合させることによりホルダ取付孔に対するブッシュホルダの周方向を位置決めし、構成部材の一方に接面させた接合フランジを前記構成部材の一方に溶接する手順で製造される。

本発明によって、接合フランジを用いてブッシュホルダをサイドメンバに溶接する構成において、ブッシュホルダの接合フランジをサイドメンバの構成部材の一方に対する位置を常に一定にできるため、機械化された溶接作業が利用できるようになり、サイドメンバ、ひいてはサブフレームの製造時間の短縮や製造コストの低減が実現される。ホルダ取付孔にブッシュホルダを嵌合させる作業は、作業者による手作業でもよい。しかし、例えば機械によりブッシュホルダをホルダ取付孔に嵌合させた後、ブッシュホルダを周方向に自転させることにより、位置決め切欠に位置決め突起が掛合したところで前記自転を停止させるようにすれば、接合フランジの位置特定も自動化され、サブフレームの製造時間の短縮や製造コストの低減がより見込めるようになる。

本発明を適用したリアサブフレームの一例を表す平面図である。図１中Ａ矢視部拡大部分平面図である。本例のブッシュホルダを表す斜視図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順１を表す平面図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順１を表す側面図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順２を表す平面図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順２を表す側面図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順３を表す平面図である。本例のリアサブフレームにおけるサイドメンバの製造手順３を表す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明は、例えば図１に見られように、左右のサイドメンバ２と前後のクロスメンバ３とから構成される車両のリアサブフレーム１に適用される。本例のリアサブフレーム１は、サイドメンバ２及びクロスメンバ３がいずれも最中合わせ構造である。サイドメンバ２は、上側構造部材21及び下側構成部材22から構成される最中合わせ構造で、前後両端に設けられたホルダ取付孔221に対して、下方からブッシュホルダ５が嵌め込まれる。説明の便宜上、右側のサイドメンバ２（図１中上側）を例に説明する。

右側のサイドメンバ２は、上下方向に半割された上側構成部材21及び下側構成部材22からなる最中合わせ構造である。本例のサイドメンバ２は、図４及び図５に見られるように、治具４に対して上側構成部材21を下向きに位置固定し、下向きにした下側構成部材22を上方から前記上側構成部材21の内側に嵌め込み、下側構成部材22の外面に上側構成部材21の縁部を溶接して、上側構成部材21及び下側構成部材22を接合する。サイドメンバ２は、本例と逆に、下側構成部材22の内側に上側構成部材21を嵌め込み、上側構成部材21の外面に下側構成部材22の縁部を溶接して接合した構成にしてもよい。

本例のブッシュホルダ５は、円筒状のホルダ本体51の一方の端縁から半径方向外向きかつ点対称位置から一対の平面視台形状の支持フランジ53を張り出し、前記ホルダ本体51の他方の端縁から半径方向内向きかつ円環状の支持フランジ53を張り出した外観で、接合フランジ53及び支持フランジ53とホルダ本体51との境界を断面円弧状に結んでいる。ブッシュ（図示略）は、接合フランジ51を設けた一方の端縁側からホルダ本体51内に嵌め込み、支持フランジ53に当接させた状態で保持される。支持フランジ53は、点対称位置に一対の平面視円弧状の切欠である位置決め切欠531を設けている。

ブッシュホルダ５は、下側構成部材22の両端に設けた平面視円形のホルダ取付孔221にホルダ本体51を貫通させ、ホルダ取付孔221の外面に接面させた接合フランジ52を前記外面に溶接し、下側構成部材22に固定する。ホルダ取付孔221は、ホルダ本体51の外径より大きい。これにより、断面円弧状である接合フランジ52とホルダ本体51との境界がホルダ取付孔221の内周縁と干渉しなくなり、ブッシュホルダ５の接合フランジ52が下側構成部材22の外面に必ず接面させることができる。

上側構成部材21は、下側構成部材22のホルダ取付孔221と同心で平面視円弧状のホルダ取付切欠211を両端に設けている。ホルダ取付切欠211は、ホルダ取付孔221と異なり、内周縁の内径がホルダ本体51の外径に等しく設定されている。これにより、下側構成部材のホルダ取付孔221に貫通させたホルダ本体51は、ホルダ取付切欠211の内周縁に外面を当接させる。上側構成部材21及び下側構成部材22は、後述するように、治具４により位置関係が特定されるから、ホルダ取付切欠211に外面が当接するブッシュホルダ５は、上側構成部材21を介して下側構成部材22のホルダ取付孔221に対するブッシュホルダ５の位置関係が特定される。

本例のリアサブフレーム１におけるサイドメンバ２の製造手順（図４〜図９参照）を説明する。本例の治具４は、上側構成部材21及び下側構成部材22を接合する際における両者の位置関係を特定する（機能１）と共に、最中合わせする上側構成部材21及び下側構成部材22の縁部の重なり程度の特定する（機能２）。更に、本発明において、下側構成部材22のホルダ取付孔221に嵌合するブッシュホルダ５の接合フランジ52の周方向位置を特定する（機能３）。本発明のサイドメンバ２を製造する際に用いる治具４は、前記機能１及び機能３を備えていればよく、本例では更に機能２を加えた構成になっている。

本例の治具４は、図４及び図５に見られるように、サイドメンバ２の平面視形状に倣って屈曲した治具ベース44に、上向きにした上側構成部材21を位置固定で支持する上側構成部材位置決め部41と、前記上側構成部材21の内側に嵌合する下側構成部材22の嵌合量を特定する嵌合量特定部43と、前記上側構成部材位置決め部41に支持された上側構成部材21の内側に下向きにして嵌合させた下側構成部材22を位置固定で支持する下側構成部材位置決め部42と、そして前記下側構成部材22のホルダ取付孔221に差し込まれるホルダ位置決め部45とが設けられている。

上側構成部材位置決め部41は、治具ベース44から上向きに突出した支持ブロックと、前記支持ブロックから上方に突出した支持ピンとから構成される。上側構成部材位置決め部41は、上側構成部材21に形成された位置決め孔に対応して１基ずつ、合計２基以上配置される（本例は２基）。上側構成部材21は、位置決め孔それぞれに対応する上側構成部材位置決め部41の支持ピンが差し込まれて水平方向に位置固定され、支持ブロックの上面を外面に当接させて上下方向に位置固定され、治具ベース44に対して位置関係を特定かつ位置固定される（機能１）。

嵌合量特定部43は、治具ベース44から上向きに突出し、上記上側構成部材位置決め部41に支持された上側構成部材21に接近離反自在な支持ブロックと、前記支持ブロックから前記上側構成部材21に向けて突出した支持ピンとから構成される。本例は、説明の便宜上、嵌合量特定部43を２基（左右対称位置に２基）としたが、上側構成部材21及び下側構成部材22の延在方向に離れた２基以上の嵌合量特定部43が配置されることが好ましい。下側構成部材22は、上側構成部材21の差込孔に差し込まれた嵌合量特定部43の支持ピンに縁部が当接するように前記上側構成部材21に嵌め込まれることにより嵌合量が特定される（機能２）。

下側構成部材位置決め部42は、治具ベース44に支持されて上下方向に揺動自在な押えブロックと、前記押えブロックから下方に突出した支持ピンとから構成される。下側構成部材位置決め部42は、下側構成部材21に形成された位置決め孔に対応して１基ずつ、合計２基以上配置される（本例は２基）。上側構成部材位置決め部41と下側構成部材位置決め部42の水平位置は、一致してもよいし、異なってもよい（本例は一致）。下側構成部材22は、上記嵌合量特定部43により特定の嵌合量で上側構成部材21の内側に嵌め込まれた状態で、位置決め孔それぞれに対応する下側構成部材位置決め部42の支持ピンが差し込まれて水平方向に位置固定され、押えブロックの下面を外面に当接させて上下方向に位置固定され、治具ベース44に対して位置関係を特定かつ位置固定される（機能１）。

ホルダ位置決め部45は、治具ベース44から上向きに突出した支持ブロックの上面に設けられた円柱状の本体と、前記本体に添えられた位置決め突起451とから構成される。ホルダ位置決め部45は、位置決め突起451のみでもよい。本例の位置決め突起451は、本体の平面視中心に向けて半径方向に僅かに移動自在で、常態として半径方向外向きに付勢され、円柱状の本体が半径方向内向きのストッパとして働く。ホルダ位置決め部45は、半径方向外向きに移動した位置決め突起451がブッシュホルダ５の位置決め切欠531に掛合できる程度に離れており、円柱状の本体は、前記位置決め突起451に挟まれる外径である。

ホルダ位置決め部45は、上側構成部材21のホルダ取付切欠211や下側構成部材22のホルダ取付孔221に対応して１基ずつ、合計２基配置される。ホルダ位置決め部45は、上側構成部材21及び下側構成部材22がそれぞれ上側構成部材位置決め部41及び下側構成部材位置決め部42に位置固定されると、本体の水平位置がホルダ取付切欠211やホルダ取付孔221と同心で、治具４において下側となる上側構成部材21のホルダ取付切欠211からやや上方に突出するまで差し込まれ、ホルダ取付孔221に嵌め込まれるブッシュホルダ５の位置決め切欠531に位置決め突起451を掛合させる（機能３）。

治具４に位置固定された上側構成部材21及び下側構成部材22は、上側構成部材21の縁部を下側構成部材22の外面に溶接することにより接合する。溶接作業は、溶接ロボットを用いた機械作業である場合、上側構成部材21及び下側構成部材22の位置関係や嵌合量が特定されていることが好ましい。ブッシュホルダ５は、前記溶接作業と同時又は前後で、下側構成部材22に接合される。ブッシュホルダ５の溶接作業も機械作業である場合、上側構成部材21及び下側構成部材22の溶接作業に用いられる溶接ロボットを利用することができるため、両溶接作業は同時に実施されることが望ましい。

ブッシュホルダ５は、図６及び図７に見られるように、接合フランジ52を上、支持フランジ53を下にした姿勢で、下側構成部材22のホルダ取付孔221に上方からホルダ本体51を嵌め込む。このとき、ホルダ本体51と下側構成部材22のホルダ取付孔221との中心がずれていても、ホルダ本体51の外面を上側構成部材21のホルダ取付切欠211の内周縁に当接させた状態で接合フランジ52を下側構成部材22の外面に接面させることにより、前記ずれが解消される。ブッシュホルダ５は、ブッシュの位置を特定する働きを有しているので、上側構成部材21及び下側構成部材22に対する位置関係が特定されることが望ましい。

また、ブッシュホルダ５の位置決め切欠531とホルダ位置決め部45の位置決め突起451とが周方向にずれていても、位置決め突起451が半径方向内向きに移動して支持フランジ53の内周縁に当接することで、ブッシュホルダ５をとりあえずホルダ取付孔221に嵌め込むことができる。ブッシュホルダ５は、周方向に回転させ、位置決め突起451が位置決め切欠531に掛合して節度感が感得できれば、周方向に位置決めされる。本例のブッシュホルダ５は、接合フランジ52が点対称な位置関係で一対設けているので、位置決め突起451を位置決め切欠531に掛合させる周方向の回転は、180度以下で済む。

周方向に位置決めされたブッシュホルダ５は、接合フランジ52が下側構成部材22の外面に最大限接面する位置関係に設定されている。こうして接合フランジ52が下側構成部材22の外面に接面した状態で、図８及び図９に見られるように、接合フランジ52を下側構成部材22の外面に溶接すれば（図８及び図９中、溶接ビード54を図示）、下側構成部材22に対するブッシュホルダ５の取付が完了する。下側構成部材22の外面に対する接合フランジ52の接面範囲が広いため、溶接ビード54も長く形成され、ブッシュホルダ５を下側構成部材22に強固に固定できる。

本例のブッシュホルダ５は、サイドメンバ２の下側構成部材22に設けられたホルダ取付孔221に対して、接合フランジ52を下、支持フランジ53を上にした姿勢で下方から嵌め込まれる。このため、ブッシュ（図示略）は、ブッシュホルダ５に下方から嵌め込まれ、支持フランジ53に囲まれる開口から突出させた支持ロッドを例えば車体フレーム（図示略）に接続する。本発明は、サイドメンバ２に対するブッシュホルダ５の取付け方を特定するものでああり、前記サイドメンバ２に取付けるブッシュホルダ５であれば、具体的な取付構造が異なっても適用される。

１リアサブフレーム
２サイドメンバ
21 上側構成部材
22 下側構成部材
３クロスメンバ
４治具
41 上側構成部材位置決め部
42 下側構成部材位置決め部
43 嵌合量特定部
44 治具ベース
45 ホルダ位置決め部
５ブッシュホルダ
51 ホルダ本体
52 接合フランジ
53 支持フランジ
531 位置決め切欠
54 溶接ビード

Claims

最中合わせ構造のサイドメンバを有する車両のサブフレームにおいて、
サイドメンバは、構成部材の少なくとも一方の端部に形成されたホルダ取付孔にブッシュホルダを嵌合して構成され、
ブッシュホルダは、筒状のホルダ本体から半径外向きに張り出す接合フランジと、前記ホルダ本体から半径方向内向きに張り出す支持フランジとを有し、前記支持フランジに、２個以上の位置決め切欠を周方向等間隔に設けたことを特徴とする車両のサブフレーム。
最中合わせ構造のサイドメンバを有する車両のサブフレームの製造に際し、
サイドメンバにおける構成部材の少なくとも一方の端部に、ブッシュホルダを嵌合するホルダ取付孔を形成し、
筒状のホルダ本体から半径外向きに張り出す接合フランジと、前記ホルダ本体から半径方向内向きに張り出す支持フランジとを有するブッシュホルダにおける前記支持フランジに、２個以上の位置決め切欠を周方向等間隔に設けて、
サイドメンバの構成部材の一方を位置固定する治具からホルダ取付孔内に位置決め突起を突出させ、前記ホルダ取付孔にホルダ本体を嵌合させたブッシュホルダの位置決め切欠に前記位置決め突起を掛合させることによりホルダ取付孔に対するブッシュホルダの周方向を位置決めし、構成部材の一方に接面させた接合フランジを前記構成部材の一方に溶接することを特徴とする車両のサブフレームの製造方法。