JP2022157768A - サブフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】車両取付点の取付スパンを短縮することによって軽量化を図りつつ、サスアームからの入力荷重に耐え得る剛性を備えるサブフレームを提供する。
【解決手段】本発明のサブフレームは、サスペンション装置を保持するサブフレームであって、前後方向に延びる一対のサイドメンバと、サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第１クロスメンバと、第１クロスメンバの後方に離間して配置され、サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第２クロスメンバと、第１クロスメンバよりも後方に配置され、サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第１車体取付点と、第１車体取付点よりも後方に配置され、サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第２車体取付点と、を備え、サイドメンバには、サスペンション装置から延びるサスアームが取付けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、サブフレームに関する。

自動車等の車両に用いられるサブフレーム（サスペンションメンバ）を構成する部材として、特許文献１には、中空部材が開示されている。特許文献１に開示された中空部材は、中空状の本体と、本体の下側壁に取り付けられて他の部材がねじ結合される溶接ボルトとを備え、本体の周方向に継ぎ目のない車両用サスペンションメンバのサイドメンバであって、本体の上側壁に穴を形成して穴かボルトを挿入することによりボルトを本体の内面側に取り付け、穴はボルト及びボルトを内面に溶接固定するための電極棒を本体内に挿入可能にすべく、内面に固定されるボルトの軸線上に位置して軸線方向から見てボルトを包囲する大きさであることを特徴としている。

また、上記中空部材によれば、本体の外周壁にボルトを取り付けるためのブラケットを溶接等により接合する必要がなく、この結果、ブラケットの分だけ軽量化及び製作コストの低減を図ることができる共に、ブラケットとの他の部品との干渉を考慮しなくて済むため、レイアウトの自由度の向上を図ることができるという効果が得られると記載されている。

ところで、特許文献１の開示による中空部材を用いた車両用のサブフレーム（サスペンションメンバ）をはじめとする、図１に示すような一般的なサブフレーム１００Ａでは、車幅方向における両側にそれぞれ２箇所ずつ、車両取付点１０４Ａ、１０５Ｂが、サイドメンバ１０１Ａ上のクロスメンバ１０２Ａ、１０３Ａを挟んだ位置に配置されている。

特開２００２－３３７７２５号公報

しかしながら、例えサブフレームに中空部材を採用しても、上記車両取付点の配置では、サイドメンバの車両前後方向長さを短縮することが困難であるため、軽量化には限界があった。
また、軽量化を図るため、車両取付点の取付スパン（車幅方向における片側の２箇所に配された車両取付点の各々の間の距離）を短縮することが挙げられていたが、それによって生じるサブフレームの剛性低下が懸念材料であった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、車両取付点の取付スパンを短縮することによって軽量化を図りつつ、サスアームからの入力荷重に耐え得る剛性を備えるサブフレームを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。

本発明の一態様に係るサブフレーム（例えば、実施形態のサブフレーム１００）は、サスペンション装置を保持するサブフレームであって、前後方向に延びる一対のサイドメンバ（例えば、実施形態のサイドメンバ１０１）と、前記サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第１クロスメンバ（例えば、実施形態の第１クロスメンバ１０２）と、前記第１クロスメンバの後方に離間して配置され、前記サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第２クロスメンバ（例えば、実施形態の第２クロスメンバ１０３）と、前記第１クロスメンバよりも後方に配置され、前記サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第１車体取付点（例えば、実施形態の第１車体取付点１０４）と、前記第１車体取付点よりも後方に配置され、前記サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第２車体取付点（例えば、実施形態の第２車体取付点１０５）と、を備え、前記サイドメンバには、前記サスペンション装置から延びるサスアーム（例えば、実施形態のサスアームＳ）が取付けられている。

上記構成によれば、第１車体取付点は、第１クロスメンバよりも後方に配置され、サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている。また、第２車体取付点は、第１車体取付点よりも後方に配置され、サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている。これにより、第１車体取付点と第２車体取付点の距離が近くなり、サイドメンバをコンパクト化することができるため、軽量化に資するとともに、製造コストを低減することができる。
さらに、第１車体取付点及び第２車体取付点の各々は、車幅方向外側に延びるように形成されている。このため、第１車体取付点と第２車体取付点の距離を近くしても、サブフレームに対してサスアームから入力される前後方向及び車幅方向の成分を含む方向の荷重に対する剛性を損なうことなく、維持することができる。

本発明の一態様に係るサブフレームは、前記サスアームが、上面視で前記第１クロスメンバが延びる直線上に並べて配置されていてもよい。

上記構成によれば、サスアームが、クロスメンバが延びる直線上の近傍に、並べて配置されている。このため、サスアームから入力される前後方向及び車幅方向の成分を含む方向の荷重を、剛性の高い部分で受けることができる。

本発明の一態様に係るサブフレームは、前記サイドメンバに前記サスアームを取付けるためのサスアームブラケット（例えば、実施形態のサスアームブラケット１０６）を備え、前記サイドメンバは、前記第１クロスメンバよりも前方に向かって延びる延長部（例えば、実施形態の延長部１０）を有し、前記サスアームブラケットは、前記サイドメンバのうちの前記延長部を含む部分に接合されていてもよい。

上記構成によれば、サイドメンバは、第１クロスメンバよりも前方に向かって延びる延長部を有している。また、サスアームブラケットは、サイドメンバのうちの延長部を含む部分に接合されている。このため、サスアームブラケットとサイドメンバの取付剛性が向上する。

本発明の一態様に係るサブフレームは、前記延長部が、車幅方向外側の方向成分を含むような方向に向かって延び、前記延長部は、後方に向いているとともに、上下方向に延びる第２端部（例えば、実施形態の第２端部１３）を有し、前記サスアームブラケットは、前記第２端部に接合されていてもよい。

上記構成によれば、延長部は、車幅方向外側の方向成分を含むような方向に向かって延び、前記延長部は、後方に向いているとともに、上下方向に延びる第２端部を有している。また、サスアームブラケットは、延長部の第２端部に接合されている。このため、サスアームから入力される前後方向の成分を含む荷重をサスアームブラケットを通して延長部に効率よく分散できるため、サスアームブラケットが胴部にのみ接合される場合と比べ、サスアーム及びサスアームブラケットのサブフレームへの取付剛性が向上する。

本発明の一態様に係るサブフレームは、前記延長部が、前端部（例えば、実施形態の第１端部１２）が曲面状に形成されていてもよい。

上記構成によれば、延長部は、前端部が曲面状に形成されている。このため、例えば、上記構成に係るサブフレームを搭載した自動車が交通事故等によって衝突し、延長部と周辺部との物理的接触が生じても、周辺部品の破損度合を低減することができる。

本発明によれば、車両取付点の取付スパンを短縮することによって軽量化を図りつつ、サスアームからの入力荷重に耐え得る剛性を備えるサブフレームを提供することができる。

従来技術に係るサブフレームの平面図である。 本発明の一実施形態に係るサブフレームの平面図である。 本発明の一実施形態に係るサブフレームの斜視図である。 図３における点線囲繞部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係るサブフレームのサスアームブラケット近傍の拡大斜視図である。 本発明の一実施形態に係るサブフレームのサスアームブラケット近傍の拡大平面図である。

以下、図２から図６を参照し、本発明の一実施形態に係るサブフレームを説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００の平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００の斜視図である。図４は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００の車体取付点近傍の拡大斜視図である。図５は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００のサスアームブラケット１０６近傍の拡大斜視図である。図６は、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００のサスアームブラケット１０６近傍の拡大平面図である。
なお、サブフレーム１００は左右対称であるため、ここでは、本実施形態に係るサブフレーム１００の左側を中心に説明する。また、説明において特筆しない場合、サブフレーム１００の左側の構成・配置は、サブフレーム１００の右側の構成・配置でもあるものとする。

（方向定義）
本実施形態に係るサブフレーム１００の説明においては、前方向及び前方とは、サブフレーム１００が車両に取付けられた際の車両前方向を意味し、後方向及び後方とは、サブフレーム１００が車両に取付けられた際の車両後方向を意味する。車幅方向とは、上記前方向及び前方並びに上記後方向及び後方に対応する左右方向を意味する。また、鉛直方向とは、サブフレーム１００が車両に取付けられ、略水平な道路等に配置されている際において、鉛直方向とサブフレーム１００が対応する方向を意味し、重量バランス等による影響は考慮しない。

図２に示すように、本実施形態に係るサブフレーム１００は、一対のサイドメンバ１０１と、第１クロスメンバ１０２と、第２クロスメンバ１０３と、第１車体取付点１０４と、第２車体取付点１０５と、を備えている。
サイドメンバ１０１には、サスアームブラケット１０６によって、サスアームＳが取り付けられている。サスアームＳは、アッパーアームＳ１と、コントロールアームＳ２と、から構成されている。

サイドメンバ１０１は、前後方向に延びる金属製の部材であり、プレス成型等によって形成されている。サイドメンバ１０１を構成する金属には、例えば、アルミニウム合金等が用いられる。一対のサイドメンバ１０１の各々は、互いに車幅方向に離間した位置に配置され、第１クロスメンバ１０２、及び、第１クロスメンバ１０２の後方に離間して配置されている第２クロスメンバ１０３によって車幅方向に繋ぐように連結されている。図３に示すように、サイドメンバ１０１は、アッパーアームＳ１と、コントロールアームＳ２と、を介して、アクスル１０７に連結されている。

サイドメンバ１０１における、車幅方向外側の位置で、かつ、第１クロスメンバ１０２よりも後方である位置には、第１車体取付点１０４が、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている。また、第１車体取付点１０４よりも後方である位置には、第２車体取付点１０５が、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている。第１車体取付点１０４および第２車体取付点１０５は、いずれもサスアームＳよりも後方に配置されている。
第１車体取付点１０４及び第２車体取付点１０５を上記位置に形成することで、第１車体取付点１０４と第２車体取付点１０５の前後方向における距離を近くしても、サブフレーム１００に対してサスアームＳから入力される前後方向及び車幅方向の成分を含む方向の荷重に対する剛性を損なわずに維持することが可能となる。

第１クロスメンバ１０２は、車幅方向に延びる金属製の部材であり、プレス成型等によって形成されている。第１クロスメンバ１０２を構成する金属には、例えば、アルミニウム合金等が用いられる。第１クロスメンバ１０２は、一対のサイドメンバ１０１の各々を車幅方向に繋ぐように連結している。

第２クロスメンバ１０３は、第１クロスメンバ１０２と同様に、車幅方向に延びる金属製の部材であり、プレス成型等によって形成されている。第２クロスメンバ１０３を構成する金属には、第１クロスメンバ１０２と同様に、例えば、アルミニウム合金等が用いられる。
第２クロスメンバ１０３は、第１クロスメンバ１０２の後方に離間して配置され、一対のサイドメンバ１０１の各々を車幅方向に繋ぐように連結している。

延長部１０は、図４から図６に示すように、サイドメンバ１０１の第１クロスメンバ１０２よりも前方に延びるように形成されている部分である。延長部１０は、胴部１１と、第１端部１２と、第２端部１３と、を有している。また、延長部１０は、車幅方向外側方向の成分を含む方向に向かって延びるように形成されている。これにより、延長部１０は、第１端部１２が、第２端部１３よりも前方に位置し、第２端部１３が、第１端部１２よりも後方に位置する形状となる。胴部１１及び第２端部１３には、後述するサスアームブラケット１０６が配置され、取付けられる。
胴部１１は、延長部１０における、鉛直方向上側に向いた面である。第１端部１２は、延長部１０における、前端部である。第２端部１３は、延長部１０における、後方に向いているとともに、上下方向に延びる面である。
なお、胴部１１は、第２端部１３（延長部１０の後側面）に接合され、前方に向かうに従って上方に延びる傾斜面とされていてもよい。
また、第１端部１２（前端部）が曲面状に形成されていてもよい。

アッパーアームＳ１は、図３から図６に示すように、サスアームＳうちの１本を構成している。また、サスアームＳの鉛直方向における上側で、かつ、上面視で第１クロスメンバ１０２が延びる直線上に配置されている。
アッパーアームＳ１には、アッパーアームＳ１の左側及び右側に穴が形成されている。アッパーアームＳ１は、アッパーアームＳ１の左側に形成された穴及びアクスル１０７に形成された穴の両方に軸が挿入されるとともに、図示しない係止部材によって軸が脱落不能に係止されることで、アクスル１０７と連結されている。さらに、アッパーアームＳ１は、サイドメンバ１０１と、上側連結部１０８Ｕにおいて連結されている。上側連結部１０８Ｕでは、アッパーアームＳ１の右側に形成された穴及び後述するサスアームブラケット１０６に形成された穴の両方に軸が挿入され、図示しない係止部材によって軸が脱落不能に係止されている。これにより、アッパーアームＳ１は、アクスル１０７と、サイドメンバ１０１と、を連結している。

コントロールアームＳ２は、図３から図６に示すように、サスアームＳうちの１本を構成している。また、サスアームＳの鉛直方向における下側で、かつ、上面視で第１クロスメンバ１０２が延びる直線上に配置されている。
コントロールアームＳ２には、コントロールアームＳ２の左側及び右側に穴が形成されている。コントロールアームＳ２は、コントロールアームＳ２の左側に形成された穴及びアクスル１０７に形成された穴の両方に軸が挿入されるとともに、図示しない係止部材によって軸が脱落不能に係止されることで、アクスル１０７と連結されている。さらに、コントロールアームＳ２は、第１クロスメンバ１０２と、下側連結部１０８Ｌにおいて連結されている。下側連結部１０８Ｌでは、アッパーアームＳ１の右側に形成された穴及び後述する第１クロスメンバ１０２に形成された穴の両方に軸が挿入され、図示しない係止部材によって軸が脱落不能に係止されている。これにより、コントロールアームＳ２は、アクスル１０７と、第１クロスメンバ１０２と、を連結している。

サスアームブラケット１０６は、図４から図６に示すように、アッパーアームＳ１と、サイドメンバ１０１と、第１クロスメンバ１０２と、を連結する部材である。サスアームブラケット１０６は、例えば、鉄等の金属製の板状部材をプレス加工することで形成される。また、連結の方法には、溶接を用いてもよいし、ネジ、ボルト及びナット等を用いてよい。

サスアームブラケット１０６は、上側連結部１０８Ｕと、サイドメンバ取付面１０９と、第１クロスメンバ取付面１１２と、を有している。サスアームブラケット１０６は、上側連結部１０８Ｕにおいて、上述のように、アッパーアームＳ１と、サイドメンバ１０１と、を連結している。サスアームブラケット１０６は、サイドメンバ取付面１０９及び第１クロスメンバ取付面１１２に取付けられる。これにより、サイドメンバ１０１と、第１クロスメンバ１０２と、を連結している。
サイドメンバ取付面１０９は、第２端部取付面１１０と、胴部取付面１１１と、を有している。サスアームブラケット１０６は、第２端部取付面１１０において、第２端部１３に取付けられている。サスアームブラケット１０６は、胴部取付面１１１において、胴部１１に取付けられている。

従って、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００は、サスペンション装置を保持するサブフレーム１００であって、前後方向に延びる一対のサイドメンバ１０１と、サイドメンバ１０１を車幅方向に繋ぐように連結する第１クロスメンバ１０２と、第１クロスメンバ１０２の後方に離間して配置され、サイドメンバ１０１を車幅方向に繋ぐように連結する第２クロスメンバ１０３と、第１クロスメンバ１０２よりも後方に配置され、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている第１車体取付点１０４と、第１車体取付点１０４よりも後方に配置され、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている第２車体取付点１０５と、を備え、サイドメンバ１０１には、サスペンション装置から延びるサスアームＳが取付けられている。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００は、サスアームＳが、上面視で第１クロスメンバ１０２が延びる直線上に並べて配置されていてもよい。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００は、サイドメンバ１０１にサスアームＳを取付けるためのサスアームブラケット１０６を備え、サイドメンバ１０１は、第１クロスメンバ１０２よりも前方に向かって延びる延長部１０を有し、サスアームブラケット１０６は、サイドメンバ１０１のうちの延長部１０を含む部分に接合されていてもよい。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００は、延長部１０が、車幅方向外側の方向成分を含むような方向に向かって延び、延長部１０は、後方に向いているとともに、上下方向に延びる第２端部１３を有し、サスアームブラケット１０６は、第２端部１３に接合されていてもよい。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００は、延長部１０が、前端部が曲面状に形成されていてもよい。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るサブフレーム１００によれば、第１車体取付点１０４は、第１クロスメンバ１０２よりも後方に配置され、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている。また、第２車体取付点１０５は、第１車体取付点１０４よりも後方に配置され、サイドメンバ１０１から車幅方向外側に延びるように形成されている。これにより、第１車体取付点１０４と第２車体取付点１０５の距離が近くなり、サイドメンバ１０１をコンパクト化することができるため、軽量化に資するとともに、製造コストを低減することができる。
さらに、第１車体取付点１０４及び第２車体取付点１０５の各々は、車幅方向外側に延びるように形成されている。このため、第１車体取付点１０４と第２車体取付点１０５の距離を近くしても、サブフレーム１００に対してサスアームＳから入力される前後方向及び車幅方向の成分を含む方向の荷重に対する剛性を損なうことなく、維持することができる。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００によれば、サスアームＳが、クロスメンバが延びる直線上の近傍に、並べて配置されている。このため、サスアームＳから入力される前後方向及び車幅方向の成分を含む方向の荷重を、剛性の高い部分で受けることができる。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００によれば、サイドメンバ１０１は、第１クロスメンバ１０２よりも前方に向かって延びる延長部１０を有している。また、サスアームブラケット１０６は、サイドメンバ１０１のうちの延長部１０を含む部分に接合されている。このため、サスアームブラケット１０６とサイドメンバ１０１の取付剛性が向上する。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００によれば、延長部１０が、車幅方向外側の方向成分を含むような方向に向かって延び、延長部１０は、後方に向いているとともに、上下方向に延びる第２端部１３を有し、サスアームブラケット１０６は、第２端部１３に接合されている。このため、サスアームＳから入力される前後方向の成分を含む荷重をサスアームブラケット１０６を通して延長部１０に効率よく分散できるため、サスアームブラケット１０６が胴部１１にのみ接合される場合と比べ、サスアームＳ及びサスアームブラケット１０６のサブフレーム１００への取付剛性が向上する。

さらに、本実施形態に係るサブフレーム１００によれば、延長部１０は、前端部が曲面状に形成されている。このため、例えば、上記構成に係るサブフレーム１００を搭載した自動車が交通事故等によって衝突し、延長部１０と周辺部との物理的接触が生じても、周辺部品の破損度合を低減することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１００…サブフレーム
１０１…サイドメンバ
１０２…第１クロスメンバ
１０３…第２クロスメンバ
１０４…第１車体取付点
１０５…第２車体取付点
Ｓ…サスアーム
Ｓ１…アッパーアーム
Ｓ２…コントロールアーム
１０…延長部
１０６…サスアームブラケット
Ｗ…後輪

Claims (5)

1. サスペンション装置を保持するサブフレームであって、
   前後方向に延びる一対のサイドメンバと、
   前記サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第１クロスメンバと、
   前記第１クロスメンバの後方に離間して配置され、前記サイドメンバを車幅方向に繋ぐように連結する第２クロスメンバと、
   前記第１クロスメンバよりも後方に配置され、前記サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第１車体取付点と、
   前記第１車体取付点よりも後方に配置され、前記サイドメンバから車幅方向外側に延びるように形成されている第２車体取付点と、を備え、
   前記サイドメンバには、前記サスペンション装置から延びるサスアームが取付けられているサブフレーム。
2. 前記サスアームは、上面視で前記第１クロスメンバが延びる直線上に並べて配置されている、請求項１記載のサブフレーム。
3. 前記サブフレームは、前記サイドメンバに前記サスアームを取付けるためのサスアームブラケットを備え、
   前記サイドメンバは、前記第１クロスメンバよりも前方に向かって延びる延長部を有し、
   前記サスアームブラケットは、前記サイドメンバのうちの前記延長部を含む部分に接合されている、請求項１又は２記載のサブフレーム。
4. 前記延長部は、車幅方向外側の方向成分を含むような方向に向かって延び、
   前記延長部は、後方に向いているとともに、上下方向に延びる第２端部を有し、
   前記サスアームブラケットは、前記第２端部に接合されている、請求項３記載のサブフレーム。
5. 前記延長部は、前端部が曲面状に形成されている、請求項３又は４記載のサブフレーム。

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