JP7063423B1 - サブフレーム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2020年9月1日に、日本に出願された特願2020-146523号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
しかしながら、従来のサブフレームは、軽量化とロアアーム支持部の性能に改善の余地があった。
(2)上記(1)において、ブラケットを備え、前記ブラケットは、第2部材と、第3部材と、を備え、前記第2部材は、頂部に第1ボディ取付部を備え、前記底壁部と前記側壁部と前記ベース面部とに接合されてよい。
(3)上記(2)において、前記縦壁部と前記第2部材により第2ロアアーム支持部が形成されてよい。
(4)上記(2)又は(3)において、前記天壁部と前記第2部材とは、重ねあわされて接合されていてよい。
(5)上記(2)から(4)のいずれかにおいて、前記ベース面部と前記第2部材とは、重ねあわされて接合されていてよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記第1部材は、第2ロアアーム支持壁を備え、前記第2ロアアーム支持壁は、前記側壁部に隣接し、前記縦壁部に重ねあわされて接合されてよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれかにおいて、前記ベース部材は、前記ベース部材の前記側壁部より前記車幅方向の端部において、前記ベース面部と同じ向きの第2ボディ取付部を備えてよい。
(8)上記(1)から(7)のいずれかにおいて、前記天壁部は、前記ベース面部に重ねあわされて接合されていてよい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記縦壁部に隣接して前記ベース面部と向かいあう内向きフランジを備えてよい。
サブフレームは、所望の剛性を確保するため、対となる同程度の大きさの鋼板部材の間に閉空間を形成し、車幅方向に垂直な断面を閉断面とした中空構造であってもよい。
しかしながら、このような構造のサブフレームは、同程度の大きさの対となる鋼板部材(ベース部材とその下方のクロージングプレート)を向い合わせて、互いを、特に周縁を、全体的に溶接することにより一体化させた構造であるので、軽量化とロアアーム支持部の性能との両立に改善の余地があった。
そこで、サブフレームの構造を見直し、軽量化とロアアーム支持部の性能を両立できるサブフレームを見出した。
以下、本発明の実施形態について説明する。
実施形態に係るサブフレーム100を説明する。
図1はサブフレーム100を備えた車体1の一部を下から見上げた斜視図である。図2は、サブフレーム100を上から見下ろした斜視図である。図3は、サブフレーム100を下から見上げた斜視図である。図4は、トルクロッド支持ブラケット140の斜視図である。図5は、ブラケット120の分解斜視図である。図6は、図1から図3におけるA矢視図であり、サブフレーム100の正面図である。図7は、サブフレーム100の平面図である。図8は、サブフレーム100の側面図である。図9は、サブフレーム100の底面図である。図10は、サブフレーム100の背面図である。図11は、図6におけるB矢視図である。
以下、車体1の車長方向をX方向といい、車体1の車幅方向をY方向といい、車体1の車高方向をZ方向という場合がある。
サブフレーム100について説明する。
サブフレーム100は、メインフレームを含む車体1に取り付けられる部材である。サブフレーム100は、図1から図3及び図6から図11に示すように、車体1に取り付けられた状態で、車幅方向(Y方向)に見たときに、X方向よりZ方向が短い扁平形状であり、鉛直方向(Z方向)に見たときに、X方向よりY方向が長い細長形状である。
サブフレーム100は、概ね、車幅方向に(X方向に沿う対称軸を中心として)線対称な形状であってよい。
ブラケット120は、左側ロアアーム210Lを支持する左側ブラケット120Lと、右側ロアアーム210Rを支持する右側ブラケット120Rと、を有している。
ベース部材110は、図2及び図3に示すように、ベース面部111と、ベース面部111の車長方向両側にある2つの縦壁部112(第2縦壁部112f,第1縦壁部112r)と、を備えている。ベース部材110は、車高方向下側が開口した溝形材である。
第1部材121は、図5に示すように、底壁部121gと、天壁部121tと、側壁部121sと、を備えている。底壁部121gと天壁部121tは、ベース面部111と同じ向きに配置されている。
第1部材121は、車長方向から見て、天壁部121tと底壁部121gとが側壁部121sより車幅方向外側に配置され、対向している。
天壁部121tは、ベース面部111に重ねあわされて接合されている。縦壁部112と底壁部121gは、溝形形状を形成している。側壁部121sは、底壁部121gと天壁部121tとの間にある、車幅方向を遮る壁である。ベース面部111と底壁部121gとにより、第1ロアアーム支持部131が形成される。
これにより、車幅方向の全幅に亘って、クロージングプレートがないため、サブフレーム100を軽量化できる。また、第1ロアアーム支持部131に隣接して側壁部121sがあり、側壁部121sは天壁部121tを介してベース部材110に固定されているため、第1ロアアーム支持部131が変形しにくくなっている。また、側壁部121sがベース部材110と底壁部121gを拘束しているため、サブフレーム100の車幅方向端部が変形しにくくなっている。したがって、サブフレーム100の軽量化とロアアーム支持部(第1ロアアーム支持部131)の性能とを両立できる。
このように、ベース部材110の車幅方向端部は、第1部材121の側壁部121sにより変形しにくくなっているので、車幅方向端部に設けられた第2ボディ取付部110bの剛性を向上させることができる。
また、重畳接続部Vに、スポット溶接に要する座面を確保できるので、アーク溶接ではなく、スポット溶接によって接合できる。よって、溶接に係る重量及び製造コストを更に低減できる。
重畳接続部Vの位置は、サブフレーム100の中心(平面視における図心)までの距離より、第1ロアアーム支持部131(若しくは第2ロアアーム支持部132)又は第2ボディ取付部110b若しくは第1ボディ取付部120bまでの距離の方が短くなる位置であることが好ましい。これにより、重畳接続部Vを、剛性及び強度が要求される第1ロアアーム支持部131(若しくは第2ロアアーム支持部132)又は第2ボディ取付部110b若しくは第1ボディ取付部120bの近傍に寄せることができる。
ベース部材110は、図1から図3及び図6から図11に示すように、車幅方向(Y方向)に見たときに、X方向よりZ方向が短い扁平形状であり、鉛直方向(Z方向)に見たときに、X方向よりY方向が長い細長形状である。ベース部材110は、車幅方向に(X方向に沿う対称軸を中心として)線対称な形状である。
ベース部材110は、実質的に均一な板厚を有する板素材をプレス成形等による塑性加工によって形成されている。ベース部材110は、例えば、590MPa以上の引張強度を有する鋼製である。ベース部材110の引張強度は、980MPa以上であることが好ましい。
ベース部材110は、実質的に均質で所定の板厚(例えば、2.9mm)の板素材をベースとして、プレス成形等による塑性加工により形成されている。
ベース面部111は、適宜、上方又は下方に窪む窪部111kを有してよい。これにより、ベース面部111の剛性を高めることができる。
ベース部材110は、適宜、スタビライザ(不図示)を取り付けるための孔を含むスタビライザ用取付部115を有してよい。
ベース部材110は、適宜、ステアリングラックケース(不図示)を取り付けるための孔を含むステアリングラックケース用取付部116を有してよい。
縦壁部112は、後方の縦壁部112(第1縦壁部112r)の左端部及び右端部に、第2ボディ取付部110bを有している。第2ボディ取付部110bは、後方の縦壁部112(第1縦壁部112r)の左端部及び右端部において、下端部から、後方(X方向)に向かって延在して設けられている。第2ボディ取付部110bは、縦壁部112に一体的に設けられていてよく、別途の部材を縦壁部112に接合することで設けられてもよい。第2ボディ取付部110bは、ベース部材110をプレス成形等による塑性加工する際に、後方の縦壁部112と一体的に形成されてもよい。
縦壁部112は、適宜、前方の縦壁部112(第2縦壁部112f)の中央に、エンジンマウントを構成するトルクロッドを通す開口部112pを有していてもよい。
詳細には、縦壁部112は、縦壁部112の下端部から車体1の車長方向(X方向)に延びる内向きフランジ113を有してよい。具体的には、ベース部材110は、前側の縦壁部112の下端部から後方(X方向)に向かって延在する内向きフランジ113を有していてもよい。同様に、ベース部材110は、後側の縦壁部112の下端部から前方(X方向)に向かって延在する内向きフランジ113を有していてもよい。
内向きフランジ113は、縦壁部112の下端部からX方向に向かって、例えば、10mm程度の長さで延在している。内向きフランジ113は、縦壁部112の下端部においてY方向に沿って、縦壁部112の左端部から右端部まで設けられている。これにより、主に、サブフレーム100の曲げ剛性及び捻じれ剛性を高めることができる。
ブラケット120は、実質的に均一な板厚を有する板素材をプレス成形等による塑性加工によって形成されている。ブラケット120は、左側ブラケット120L及び右側ブラケット120Rを備えている。左側ブラケット120Lは、ベース部材110の左端部に対して、スポット溶接等の適宜の接合手段により接合される。右側ブラケット120Rは、ベース部材110の右端部に対して、スポット溶接等の適宜の接合手段により接合される。左側ブラケット120Lと右側ブラケット120Rとは、車幅方向に(Z方向に沿う対称軸を中心として)線対称な形状である。
図5に示すように、左側ブラケット120L(ブラケット120)は、第2部材122と、第3部材123と、を備えていてよい。
ここで、第2部材122は、頂部に第1ボディ取付部120bを備えている。第2部材122は、第1部材121の底壁部121gと、第1部材121の側壁部121sと、ベース部材110のベース面部111とに接合されている。
これにより、剛性が高く変形しにくいサブフレーム100の車幅方向端部を形成する側壁部121sを、第1ボディ取付部120bの剛性に貢献させることができる。また、第2部材122を第1部材121の側壁部121sに接合することで、剛性が高く変形しにくいサブフレーム100の車幅方向端部を形成する側壁部121sを、第1ボディ取付部120bの剛性に貢献させることができる。
これにより、剛性の高い縦壁部112と、第2部材122に接合される第1部材121の側壁部121sとを、第2ロアアーム支持部132の剛性に貢献させることができる。
これにより、第2ロアアーム支持壁121aを側壁部121sが拘束するため、第2ロアアーム支持部132の剛性を向上させることができる。
これにより、側壁部121sをベース面部111に突き当てて隅肉溶接するよりも、側壁部121sを変形しにくくできる。また、隅肉溶接に比べて防錆と実施コストの点で、面同士を重ね合わせた接合の方が有利である。また、面同士を重ね合わせた接合は、面全体を接合する必要はなく、点接合でもよい。点接合としては、スポット溶接、レーザー溶接などの溶接、ねじ止め、リベット止めといった締結が挙げられる。
これにより、第2部材122の変形を抑制できる。
これにより、第2部材122の変形を抑制できる。
これにより、ブラケット120が複雑な構造であっても、実質的に均一な板厚を有する板素材をプレス成形等による塑性加工によって形成された複数の部材を、重ねた状態で接合することで製造できる。そして、ブラケット120における剛性が必要な部分(例えば、左側ロアアーム支持部131L,132L、第1ボディ取付部120b)において板が重なった状態にできるので、必要な部分の剛性及び強度を高めることができる。
トルクロッド支持ブラケット140は、実質的に均一な板厚を有する板素材をプレス成形等による塑性加工によって形成されている。トルクロッド支持ブラケット140は、図4に示すように、一端部141から他端部142に向かってX方向に沿って延在する架橋部145と、架橋部145と一体となって左方及び右方に向かってY方向に沿って延在する接続部146とを備えている。トルクロッド支持ブラケット140は、全体が略T字形状となっている。トルクロッド支持ブラケット140は、全体が開断面になっている。トルクロッド支持ブラケット140の一端部141は、スポット溶接等の接合手段sにより、ベース部材110の第1縦壁部112r又は内向きフランジ113に接合される。また、トルクロッド支持ブラケット140の他端部142にある接続部146は、スポット溶接等の接合手段sにより、ベース部材110の第2縦壁部112f又は内向きフランジ113に接合される。トルクロッド支持ブラケット140は、トルクロッド支持部150を有している。
次に、サブフレーム100の製造方法を説明する。
(1)まず、ベース部材110を製造する。
具体的には、実質的に均質で所定の板厚(例えば、2.9mm)の板素材を用意する。次に、プレス成形により、ベース面部111と、縦壁部112と、適宜の内向きフランジ113が形成された、略U字状の断面を有するベース部材110を形成する。
(2)ブラケット120を製造する(ブラケット製造ステップ)。具体的には、図5に示すような、ブラケット120を構成する第1部材121、第2部材122及び第3部材123を、それぞれ、実質的に均質で所定の板厚(例えば、3.6mm)の板素材からプレス成形によって形成する。そして、それらを互いに重ね合わせて、スポット溶接により接合する。そして、このようにして形成された、互いに線対称形状となる関係の左側ブラケット120L及び右側ブラケット120Rを用意する。
(3)そして、ベース部材110とブラケット120とをスポット溶接及びボルト等の締結部材により溶接する。具体的には、ベース部材110を、左側ブラケット120Lと右側ブラケット120Rとの間に架け渡すように配置した状態とする。そして、ベース部材と左側ブラケット120L及び右側ブラケット120Rとが重なった箇所を締結部材で締結し、スポット溶接で接合する。
このようにして、サブフレーム100を製造できる。よって、溶接に係る製造コストを低減できるサブフレーム100を提供できる。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
100 サブフレーム
110 ベース部材
110b 第2ボディ取付部
111 ベース面部
111k 窪部
112 縦壁部
112f 第2縦壁部
112p 開口部
112r 第1縦壁部
113 内向きフランジ
115 スタビライザ用取付部
116 ステアリングラックケース用取付部
120 ブラケット
120b 第1ボディ取付部
120L 左側ブラケット
120R 右側ブラケット
121 第1部材
121a 第2ロアアーム支持壁
121g 底壁部
121s 側壁部
121t 天壁部
122 第2部材
123 第3部材
131 第1ロアアーム支持部
131L 左側ロアアーム支持部
131R 右側ロアアーム支持部
132 第2ロアアーム支持部
132L 左側ロアアーム支持部
132R 右側ロアアーム支持部
140 トルクロッド支持ブラケット
141 一端部
142 他端部
145 架橋部
146 接続部
150 トルクロッド支持部
200 サスペンション
210 ロアアーム
210L 左側ロアアーム
210R 右側ロアアーム
s 接合手段
V 重畳接続部
Claims (9)
- ベース部材と、第1部材と、を備え、
前記ベース部材は、ベース面部と、前記ベース面部の車長方向両側にある2つの縦壁部と、を備えた、車高方向下側が開口した溝形材であって、車幅方向全幅に亘ってクロージングプレートがなく、
前記第1部材は、底壁部と、天壁部と、側壁部と、を備え、
前記底壁部と前記天壁部は、前記ベース面部と同じ向きに配置され、
前記天壁部は、前記ベース面部に重ねあわされて接合され、
前記縦壁部と前記底壁部は、溝形形状を形成し、
前記側壁部は、前記底壁部と前記天壁部との間にある、車幅方向を遮る壁であり、
前記ベース面部と前記底壁部とにより、第1ロアアーム支持部が形成される
サブフレーム。 - ブラケットを備え、
前記ブラケットは、第2部材と、第3部材と、を備え、
前記第2部材は、頂部に第1ボディ取付部を備え、前記底壁部と前記側壁部と前記ベース面部とに接合される
請求項1に記載のサブフレーム。 - 前記縦壁部と前記第2部材により第2ロアアーム支持部が形成される
請求項2に記載のサブフレーム。 - 前記天壁部と前記第2部材とは、重ねあわされて接合されている
請求項2又は請求項3に記載のサブフレーム。 - 前記ベース面部と前記第2部材とは、重ねあわされて接合されている
請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のサブフレーム。 - 前記第1部材は、第2ロアアーム支持壁を備え、
前記第2ロアアーム支持壁は、前記側壁部に隣接し、前記縦壁部に重ねあわされて接合される
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のサブフレーム。 - 前記ベース部材は、前記ベース部材の前記側壁部より前記車幅方向の端部において、前記ベース面部と同じ向きの第2ボディ取付部を備える
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のサブフレーム。 - 前記天壁部は、前記ベース面部に重ねあわされて接合されている
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のサブフレーム。 - 前記縦壁部に隣接して前記ベース面部と向かいあう内向きフランジを備える
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のサブフレーム。
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