JP2010064667A - 車両用サブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃を十分に吸収することができると共に、製造コストを低減すること。
【解決手段】エンジンの車両前側を支持するフロントクロスメンバ１４と、前記フロントクロスメンバ１４の両端に設けられ、車両前後方向に延在して車両左右のサスペンション取付部４０ａ、４０ｂをそれぞれ形成する鉄鋼製のサイドメンバ１６ａ、１６ｂと、車両左右に配置された前記鉄鋼製のサイドメンバ１６ａ、１６ｂにおける前記フロントクロスメンバ１４の結合部１８とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けられる軽金属製のリヤメンバ２０とを備え、前記リヤメンバ２０は、前記サイドメンバ１６ａ、１６ｂとボルト２２及びナット２４によって締結される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自動車等の車両に組み込まれる車両用サブフレーム構造に関する。

自動車等の車両には、車体部材としてのフロントサイドフレームに固定され、例えば、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構成部品が取り付けられ且つ前記サスペンション構成部品を支持するためのサブフレーム構造が用いられている。

この種のサブフレーム構造として、例えば、特許文献１には、軽量化と衝撃吸収性とを両立するために、サスペンション構成部品が取り付けられるリヤメンバを軽金属製材料によって形成すると共に、前記リヤメンバの２つの側辺部の前端部に接合されて車両前方に向かって延在する２つのサイドメンバを鉄鋼製材料によって形成することが開示されている。

この場合、軽金属製のリヤメンバに対して車両の前側に位置する一対のサイドメンバを鉄鋼製材料によって形成することにより、例えば、車両が前面衝突した際、前記一対のサイドメンバが変形してその衝撃を吸収する構造が採用されている。
特開２００７−３０２１４７号公報

しかしながら、例えば、フロントメンバ及びリヤメンバを含むサブフレーム全体が鉄鋼製材料によって形成されていた従来のサブフレーム構造と比較した場合、前記特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、鉄鋼製のサイドメンバの車両前後方向における長さが短縮されているため、前面衝突した際の衝撃を前記鉄鋼製のサイドメンバによって十分に吸収することができないおそれがある。

すなわち、前記特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、軽金属製材料で形成されたリヤメンバが車両幅方向に沿った後辺部と車両前方向に延在する一対の側辺部とからなるコの字状に構成され、前記リヤメンバの車両前方に延在しサイドメンバに結合される前記側辺部が実質的にサイドメンバとして機能するものと考えられる。この場合、リヤメンバの中で、実質的にサイドメンバとして機能する前記側辺部は、前記側辺部を鉄鋼製材料で形成した従来のサブフレーム構造と比較して、軽金属製材料で形成されているために衝撃吸収性に優れておらず（振動吸収性が低い）、例えば、軽金属製材料としてアルミニウムによって形成されたリヤメンバに対し前面衝突した際の衝撃が付与されたときに前記側辺部が破断するおそれがある。

また、前記特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、サスペンション構成部品の取付部やサイドメンバの一部も軽金属製材料によって形成されているため、従来のようにフロントメンバ及びリヤメンバの全てが鉄鋼製材料に形成されたものと比較して、製造コストが高騰するという問題がある。

さらに、一般的に、ステアリングギヤボックスやエンジンマウントがリヤメンバに対して取り付けられているが、前記特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、例えば、異なる車種等において仕様が異なるステアリングギヤボックスやエンジンマウントをリヤメンバに対して取り付ける際に流用することができず、実質的にサイドメンバとして機能する側辺部を含むリヤメンバ及びサイドメンバ全体を他のリヤメンバ及びサイドメンバと交換する必要があり、この点においても製造コストが高騰する。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、衝撃を十分に吸収することができると共に、製造コストを低減することが可能な車両用サブフレーム構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両の前部に配置され、車体部材に対し固定され又は前記車体部材に対してフローティング可能に支持された車両用サブフレーム構造において、エンジンの車両前側を支持するフロントクロスメンバと、前記フロントクロスメンバの両端に一体又は別体で設けられ、車両前後方向に延在して車両左右のサスペンション取付部をそれぞれ形成する鉄鋼製のサイドメンバと、車両左右に配置された前記鉄鋼製のサイドメンバにおける前記フロントクロスメンバの結合部とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けられる軽金属製のリヤメンバとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、サイドメンバ全体を鉄鋼製材料で形成し、リヤメンバを軽金属製材料によって形成し、前記軽金属製材料からなるリヤメンバを車両左右に配置された前記鉄鋼製のサイドメンバにおけるフロントクロスメンバの結合部とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けることにより、鉄鋼製材料で形成されたサイドメンバの長さを十分に設定することができ、例えば、車両の前面衝突時に付与される衝撃（衝突エネルギ）を充分に吸収することができる。

また、本発明では、特許文献１に開示された従来技術と比較して、軽金属製材料を用いる領域（部分）を減少させることにより、コスト性に優れる。さらに、本発明では、ステアリングギヤボックスやエンジンマウントを異なる車種等の仕様に対応して変える場合、他のリヤメンバに取り換えればよいため、サイドメンバの共用化（流用化）を図ることができ低コスト化を実現することができる。さらにまた、本発明では、コストアップすることがなく、従来の鉄鋼製材料だけで構成されたサブフレームと比較して軽量化を達成することができる。

また、本発明によれば、軽金属製のリヤメンバを車両左右の鉄鋼製のサイドメンバと締結部材（例えば、ボルト及びナット）によって締結することにより、仮に車両が前面衝突したときにエンジンが後方に移動しようとして過大な力が付与されたときに前記締結部材（ボルト）が外れ、リヤメンバがサイドメンバから離間することが可能となる。従って、本発明では、エンジンが若干後方に向かって移動するためのエネルギ吸収スペースを確保することができ、エンジン自体がリヤメンバと衝突して破壊されることを防止し、エンジンの移動に伴う振動を低減することができる。

この点に関し、特許文献１に開示された従来技術では、一対のサイドメンバに対してリヤメンバが離間するように設けられておらず、しかも、リヤメンバが軽金属製材料によって形成されているため、振動吸収性が低くて変形し難く、エンジンの移動に伴う衝撃がフロア（車室内）まで伝達されるおそれがある。

さらに、本発明によれば、締結部材による締結部位が、鉄鋼製のサイドメンバに当接し軽金属製のリヤメンバの少なくとも外周の一部に形成された当接部と、前記鉄鋼製のサイドメンバに形成され前記当接部を挟持する挟持部とから構成されることにより、締結部材を介して伸び性の高い鉄鋼部分で締結することができ、所定の締結力を確保することができると共に、リヤメンバの当接部をサイドメンバの挟持部で挟持する挟み込み構造を採用することにより、所定の締付剛性を確保することができる。

さらにまた、本発明によれば、ステアリングギヤボックスを取り付けるためのギヤボックス取付部が設けられ、前記ギヤボックス取付部を、前記軽金属製のリヤメンバの上面に形成されて車幅方向に延在する凹部によって形成することにより、前記ステアリングギヤボックスの高さ方向における取付位置を従来と比較して低下させることができ、エンジンルームのレイアウト性を向上させることができる。

ステアリングギヤボックスを取り付けるための前記凹部が設けられていない場合には、例えば、リヤメンバと別体で設けられたベースブラケットに対してステアリングギヤボックスが取り付けられていたため、車両上下方向に沿って前記ベースブラケットの高さ寸法分だけ高くなり、ステアリングギヤボックスの取付位置を低下させるのが困難であったのに対し、本発明では、リヤメンバの上面にギヤボックス取付部として凹部を設けることにより、ステアリングギヤボックスの取付位置を従来と比較して低く設定することができる。

本発明では、衝撃を十分に吸収することができると共に、製造コストを低減することが可能な車両用サブフレーム構造を得ることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図であり、図２は、前記サブフレーム構造体の斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体１０は、マウント部１１に装着される図示しないフロントエンジンマウントを介してエンジン１２の車両前側を支持し車両幅方向に沿って延在するフロントクロスメンバ１４と、前記フロントクロスメンバ１４の軸方向に沿った両端部に結合され、前記フロントクロスメンバ１４から車両後方に向かって略平行に延在する一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂと、車両の左右両側に略平行に配置された前記一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂにおける前記フロントクロスメンバ１４の結合部１８とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けられ、図示しないリヤエンジンマウントを介してエンジン１２の車両後方側を支持し車両幅方向に沿って延在するリヤメンバ２０とを備えて構成される。

この場合、前記リヤメンバ２０は、例えば、アルミニウム、マグネシウムやこれらの合金等の軽金属製材料からなる中空部材によって形成される。また、前記フロントクロスメンバ１４及び一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂは、鉄鋼製材料からなる中空部材によって形成される。

なお、本実施形態では、図２に示されるように、フロントクロスメンバ１４と一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂとを鋳造成形又は鍛造成形によって一体成形し、平面視して略コ字状に形成しているが、前記フロントクロスメンバ１４と一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂとをそれぞれ別体で形成し、例えば、溶接等によって一体的に接合するようにしてもよい。

また、前記サブフレーム構造体１０は、車体前部に配置され図示しない車体部材（骨格部材）に対して固定されるように設けられ、又は、図示しないフローティング機構によってフローティング可能に支持されるように設けられるとよい。前記サブフレーム構造体１０がフローティング支持されることにより、車体から伝達される振動を好適に吸収することができる利点がある。

図３に示されるように、前記リヤメンバ２０の軸方向に沿った両端部には、それぞれ、縦断面矩形状の中空体からなり、一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂに当接して前記サイドメンバ１６ａ、１６ｂに対してボルト２２及びナット２４（図４参照）によって締結される当接部２６と、前記当接部２６に隣接し前記サイドメンバ１６ａ、１６ｂの上面に重畳される重畳部２７とが設けられる。前記当接部２６及び重畳部２７には、ボルト２２が貫通される複数の締結用孔部２８が形成される。前記当接部２６は、前記リヤメンバ２０の外周の一部に形成されるとよい。なお、前記ボルト２２及びナット２４は、締結部材として機能するものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、図示しないねじやリベット等の締結部材を用いてもよい。

また、前記一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂの車両後方側の端部には、図３及び図４に示されるように、前記リヤメンバ２０の当接部２６を上下方向から挟み込んで挟持する挟持部３０が設けられる。前記挟持部３０は、サイドメンバ１６ａ、１６ｂ側に向かって所定長だけ突出し、上下方向に所定間隔離間する上部側フランジ部３２ａと下部側フランジ部３２ｂとによって構成される。前記上部側フランジ部３２ａと下部側フランジ部３２ｂとの間には、略水平方向に沿って延在するスライド溝３４が形成される。

この場合、図３に示されるように、一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂの間にリヤメンバ２０を略面一に保持した状態において、前記リヤメンバ２０を車両前方から車両後方に向かって水平にスライドさせ、前記リヤメンバ２０の当接部２６を挟持部３０のスライド溝３４に沿って移動させた後、複数のボルト２２及びナット２４によって締結することにより、前記リヤメンバ２０が一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂ間に固定される。

さらに、前記リヤメンバ２０の上面には、車両幅方向に沿って延在し、側面視して円弧状に窪んで形成されたギヤボックス取付用凹部３６が形成される。このギヤボックス取付用凹部３６は、ステアリングギヤボックス３８（図５及び図６参照）が取り付けられる取付部として機能するものであり、前記ギヤボックス取付用凹部３６を設けることによりステアリングギヤボックス３８の取付位置を従来と比較して低く設定することができる。なお、この点については、後記で詳細に説明する。

車両左右に位置する一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂの側部には、図２及び図３に示されるように、図示しないサスペンションアーム（例えば、ロアアーム）やスタビライザ等のサスペンション構成部品が取り付けられるサスペンション取付部４０ａ、４０ｂが設けられる。

本実施形態に係るサブフレーム構造体１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂ全体を鉄鋼製材料で形成し、リヤメンバ２０を軽金属製材料によって形成し、前記軽金属製材料からなるリヤメンバ２０を車両左右に配置された前記鉄鋼製のサイドメンバ１６ａ、１６ｂにおけるフロントクロスメンバ１４の結合部１８とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けている。従って、本実施形態では、鉄鋼製材料で形成された一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂの長さを十分に設定することができ、例えば、車両の前面衝突時に付与される衝撃（衝突エネルギ）を前記一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂによって充分に吸収することができる。また、本実施形態では、従来技術と比較して、軽金属製材料を用いる領域を減少させることにより、コスト性に優れる。

具体的には、ステアリングギヤボックス３８や図示しないエンジンマウントを異なる車種等の仕様に対応して変える場合、リヤメンバ２０を他のリヤメンバに取り換えればよいため、サイドメンバ１６ａ、１６ｂの共用化（流用化）を図ることができる。このように、本実施形態では、コストアップすることがなく、従来の鉄鋼だけで構成されたサブフレーム構造体と比較して軽量化を達成することができる。

また、本実施形態では、軽金属製のリヤメンバ２０が鉄鋼製材料によって形成された一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂに対してボルト２２及びナット２４で締結されることにより、仮に車両が前面衝突したときにエンジン１２が後方に移動しようとして過大な力が付与された場合にボルト２２が外れ、リヤメンバ２０が一対のサイドメンバ１６ａ、１６ｂから離間（分離）することが可能となる。従って、本実施形態では、エンジン１２が若干後方に向かって移動するためのエネルギ吸収スペースを確保することができ、エンジン１２自体がリヤメンバ２０と衝突して破壊されることを防止し、エンジン１２の移動に伴う振動を低減することができる。

この点に関し、従来技術では、一対のサイドメンバに対してリヤメンバが離間するように設けられておらず、しかも、リヤメンバが軽金属製材料によって形成されているため、振動吸収性が低く変形しないため、エンジン１２の移動に伴う衝撃がフロアまで伝達されるおそれがある。

さらに、本実施形態では、伸び性の高い鉄鋼部分（上部側フランジ部３２ａ及び下部側フランジ部３２ｂ）でボルト２２及びナット２４を締結しているため、所定の締結力を確保することができると共に、リヤメンバ２０の当接部２６をサイドメンバ１６ａ、１６ｂの挟持部３０で挟持する挟み込み構造を採用することにより、所定の締付剛性を確保することができる。

さらにまた、本実施形態では、車体の組み付け工程において、車両前方側からリヤメンバ２０の当接部２６をサイドメンバ１６ａ、１６ｂの左右両側のスライド溝３４に沿って挿入するだけでよく、新たな設備投資（設備変更）を伴うことがなく、従来の既存設備を利用して簡便に組み付けることができる。

またさらに、従来であれば、図７の比較例に示されるように、リヤメンバ５０とは別体として設けられていたベースブラケット５２にステアリングギヤボックス５４が取り付けられていたため、車両上下方向に沿ってベースブラケット５０の高さ寸法分だけ高くなり、ステアリングギヤボックス３８の取付位置を低下させるのが困難であったのに対し、本実施形態では、図６に示されるように、リヤメンバ２０の上面にギヤボックス取付用凹部３６を一体的に形成することにより、前記ステアリングギヤボックス３８の高さ方向における取付位置を従来と比較して低下させることができ、エンジンルームのレイアウト性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、リヤメンバ２０に加えて、さらにフロントクロスメンバ１４を軽金属製材料によって形成することにより、より一層軽量化を達成することができる。

本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図である。 前記サブフレーム構造体の斜視図である。 前記サブフレーム構造体を構成するリヤメンバの取り付け方法を示す斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。 図３のリヤメンバに対してステアリングギヤボックスの取り付け方法を示す斜視図である。 （ａ）は、図３のリヤメンバに対してステアリングギヤボックスが載置された状態を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った縦断面図である。 （ａ）は、比較例に係るリヤメンバに対してステアリングギヤボックスの取り付け方法を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った一部省略縦断面図である。

符号の説明

１０ サブフレーム構造体
１２ エンジン
１４ フロントクロスメンバ
１６ａ、１６ｂ サイドメンバ
２０ リヤメンバ
２２ ボルト（締結部材）
２４ ナット（締結部材）
２６ 当接部
３０ 挟持部
３６ ギヤボックス取付用凹部（凹部）
３８ ステアリングギヤボックス
４０ａ、４０ｂ サスペンション取付部

Claims (4)

1. 車両の前部に配置され、車体部材に対し固定され又は前記車体部材に対してフローティング可能に支持された車両用サブフレーム構造において、
   エンジンの車両前側を支持するフロントクロスメンバと、
   前記フロントクロスメンバの両端に一体又は別体で設けられ、車両前後方向に延在して車両左右のサスペンション取付部をそれぞれ形成する鉄鋼製のサイドメンバと、
   車両左右に配置された前記鉄鋼製のサイドメンバにおける前記フロントクロスメンバの結合部とは反対側の端部間に挟まれた位置に設けられる軽金属製のリヤメンバと、
   を備えることを特徴とする車両用サブフレーム構造。
2. 請求項１記載の車両用サブフレーム構造において、
   前記軽金属製のリヤメンバは、車両左右の前記鉄鋼製のサイドメンバと締結部材によって締結されることを特徴とする車両用サブフレーム構造。
3. 請求項２記載の車両用サブフレーム構造において、
   前記締結部材による締結部位は、前記鉄鋼製のサイドメンバに当接し前記軽金属製のリヤメンバの少なくとも外周の一部に形成された当接部と、前記鉄鋼製のサイドメンバに形成され前記当接部を挟持する挟持部とから構成されることを特徴とする車両用サブフレーム構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の車両用サブフレーム構造において、
   前記軽金属製のリヤメンバには、ステアリングギヤボックスが取り付けられるギヤボックス取付部が設けられ、
   前記ギヤボックス取付部は、前記軽金属製のリヤメンバの上面に形成されて車幅方向に延在する凹部からなることを特徴とする車両用サブフレーム構造。

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