説明

サブフレームの支持構造

【課題】 フロントサイドフレームにサブフレームを支持する支持ブラケットの剛性を重量の増加を最小限に抑えながら高める。
【解決手段】 2本のパイプ材31,32を結合してフロントサイドフレーム11が構成されるので、安価なパイプ材を用いた軽量な構造でありながら、フロントサイドフレーム11の断面形状や剛性分布を任意に設定することができる反面、サブフレーム34の支持部のような局部的に高い剛性を必要とする部分の剛性が不足する場合がある。しかしながら、左右のフロントサイドフレーム11の下面に設けた支持ブラケット33にサブフレーム34を支持する際に、左右のフロントサイドフレーム11間を連結するクロスメンバ39と支持ブラケット33とをガセット42を介して連結するので、サブフレーム34から支持ブラケット33に入力された荷重をガセット42を介してクロスメンバ39に伝達することで、サブフレーム34の支持剛性を確保することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数本のパイプ材を並べて相互に結合した左右一対のフロントサイドフレームにサブフレームを支持するサブフレームの支持構造に関する。
【背景技術】
【0002】
前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームと車幅方向に延びるクロスメンバの両端とが交差する部分に設けたサブフレーム支持部にサブフレームを支持するときに、クロスメンバの一部を膨出させてサブフレーム支持部に接続することで、サブフレーム支持部を補強してサブフレームの支持剛性を高めるものが、下記特許文献1、2により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第2852194号公報
【特許文献2】特許第3969160号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら上記従来のものは、フロントサイドフレームに設けられたサブフレーム支持部からクロスメンバが離れている場合には、重量増加が避けられないという問題があった。
【0005】
特に、複数本のパイプ材を並べて相互に結合することでフロントサイドフレームを構成した場合、フロントサイドフレームにサブフレーム支持部を設ける部位の断面積を充分に拡大することができず、剛性が部分的に不足する場合があり、充分な補強を行うことが必要となる。
【0006】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フロントサイドフレームにサブフレームを支持する支持ブラケットの剛性を重量の増加を最小限に抑えながら高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、複数本のパイプ材を並べて相互に結合した左右一対のフロントサイドフレームにサブフレームを支持するサブフレームの支持構造であって、前記フロントサイドフレームの下面に設けた支持ブラケットに前記サブフレームを支持するとともに、前記左右一対のフロントサイドフレーム間を連結するクロスメンバと前記支持ブラケットとをガセットを介して連結することを特徴とするサブフレームの支持構造が提案される。
【0008】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記支持ブラケットは、前記フロントサイドフレームの少なくとも2本の前記パイプ材が左右方向および上下方向からずれて並べられる部分に設けられることを特徴とするサブフレームの支持構造が提案される。
【0009】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記ガセットは、相互に対向する前記支持ブラケットの後面と前記クロスメンバの前面とを剪断面で結合することを特徴とするサブフレームの支持構造が提案される。
【0010】
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記ガセットは、前記支持ブラケットの下面に設けられたサブフレーム締結部の近傍と、前記クロスメンバの上側の稜線とに接合フランジで結合されることを特徴とするサブフレームの支持構造が提案される。
【0011】
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記クロスメンバは断面ハット型の板材であって、車幅方向中央部がダッシュボードロアに結合されて閉断面を構成し、車幅方向両端部が蓋材に結合されて閉断面を構成することを特徴とするサブフレームの支持構造が提案される。
【0012】
尚、実施の形態の第1パイプ材31および第2パイプ材32は本発明のパイプ材に対応し、実施の形態のダッシュロアクロスメンバ39は本発明のクロスメンバに対応する。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の構成によれば、複数本のパイプ材を並べて相互に結合することでフロントサイドフレームが構成されるので、安価なパイプ材を用いた軽量な構造でありながら、フロントサイドフレームの長手方向に沿う断面形状や剛性分布を任意に設定することができる反面、サブフレームの支持部のような局部的に高い剛性を必要とする部分の剛性が不足する場合がある。しかしながら、左右のフロントサイドフレームの下面に設けた支持ブラケットにサブフレームを支持する際に、左右のフロントサイドフレーム間を連結するクロスメンバと支持ブラケットとをガセットを介して連結するので、サブフレームから支持ブラケットに入力された荷重をガセットを介してクロスメンバに伝達することで、フロントサイドフレームに対するサブフレームの支持剛性を確保することができる。
【0014】
また請求項2の構成によれば、フロントサイドフレームの少なくとも2本のパイプ材が左右方向および上下方向からずれて並べられる部分は、サブフレームから入力される荷重によって変形し易くなるが、その部分に設けられた支持ブラケットをガセットで補強することで、フロントサイドフレームおよび支持ブラケットの剛性を効果的に高めることができる。
【0015】
また請求項3の構成によれば、ガセットは相互に対向する支持ブラケットの後面とクロスメンバの前面とを剪断面で結合するので、ガセットにより支持ブラケットからの荷重を確実にクロスメンバに伝達することができる。
【0016】
また請求項4の構成によれば、ガセットは支持ブラケットの下面に設けられたサブフレーム締結部の近傍と、クロスメンバの上側の稜線とに接合フランジで結合されるので、軽量な構造でありながら支持ブラケットからの荷重を確実にクロスメンバに伝達することができる。
【0017】
また請求項5の構成によれば、クロスメンバは断面ハット型の板材であって、車幅方向中央部がダッシュボードロアに結合されて閉断面を構成し、車幅方向両端部が蓋材に結合されて閉断面を構成するので、クロスメンバを車幅方向の全長に亙って閉断面で構成することが可能となり、そこにガセットを介して連結される支持ブラケットの剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】自動車の車体前部のフレーム構造を示す斜視図。(第1の実施の形態)
【図2】フロントサイドフレームの斜視図。(第1の実施の形態)
【図3】図2の3(A)−3(A)〜3(D)−3(D)線断面図。(第1の実施の形態)
【図4】図1の4方向矢視図。(第1の実施の形態)
【図5】図4の5部拡大図。(第1の実施の形態)
【図6】図4の6−6線断面図。(第1の実施の形態)
【図7】図5の7(A)ー7(A)線断面図および7(B)ー7(B)線断面図。(第1の実施の形態)
【図8】ガセットの作用効果を説明する図。(第1の実施の形態)
【図9】前記図1に対応する図。(第2の実施の形態)
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図1〜図8に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。本明細書における前後方向、左右方向(車幅方向)および上下方向は、運転席に着座した乗員を基準として定義される。
【0020】
図1に示すように、自動車の車体前部に左右一対のフロントサイドフレーム11,11が前後方向に配置されており、その前部は概ね水平方向に延び、その後部は下向きかつ車幅方向内向きに屈曲した後に、図示せぬフロアパネルの下面を概ね水平方向に延びている。左右のフロントサイドフレーム11,11の車幅方向外側に配置される左右一対のホイールハウスアッパメンバ12,12は、後上方から前下方に傾斜して配置されており、その後部に左右一対のフロントピラーアッパ13,13の前部が接続されるとともに、フロントピラーアッパ13,13の下部から下方に延びる左右一対のフロントピラーロア14,14の下端が前後方向に配置された左右一対のサイドシル15,15の前端に接続される。
【0021】
ホイールハウスアッパメンバ12,12の後部とフロントサイドフレーム11,11とがダンパハウジング16,16で接続され、サイドシル15,15の前端とフロントサイドフレーム11,11とがアウトリガー17,17で接続される。また左右のフロントピラーアッパ13,13が左右方向に延びるダッシュボードアッパ18で接続されるとともに、左右のダンパハウジング16,16および左右のフロントサイドフレーム11,11が左右方向に延びるダッシュボードロア19で接続される。また左右のフロントサイドフレーム11,11の前部とホイールハウスアッパメンバ12,12の前端とが、左右方向に延びる左右一対のサイドフレームガセット20,20で接続される。そして左右のフロントサイドフレーム11,11の前端間に矩形枠状のフロントバルクヘッド21が支持される。
【0022】
図2および図3は、左側のフロントサイドフレーム11を示すもので、このフロントサイドフレーム11はロールフォーミング等で成型された鋼管よりなる第1パイプ材31および第2パイプ材32を並べた状態で一体に結合して構成される。第1パイプ材31の断面は長手方向に一定の四角形であって四つの辺a,b,c,dを有しており、その一つの辺aに溝状のビード31aが形成される。また第2パイプ材32の断面は長手方向に一定の台形であって上底a、下底b、脚cおよび脚dを有しており、上底aおよび下底bに直交する脚cに溝状のビード32aが形成される。
【0023】
フロントサイドフレーム11は、概ね水平に配置される前側の第1水平部11aと、概ね水平に配置される後側の第2水平部11bと、第1、第2水平部11a,11bに挟また傾斜部11cとを備えており、傾斜部11cは第1水平部11aの後端から下向き、かつ車幅方向内向きに屈曲して第2水平部11bの前端に連なっている。
【0024】
図3(A)に示すように、フロントサイドフレーム11の第1水平部11aでは、第2パイプ材32の下底bが上向きに配置されており、そこに第1パイプ材31の下向きに配置された辺aが重ね合わされ、MIG溶接w1によって一体に結合される。
【0025】
図3(D)に示すように、フロントサイドフレーム11の第2水平部11bでは、第1パイプ材31および第2パイプ材32の位置関係が変化しており、第1水平部11aで第2パイプ材32の上側に位置していた第1パイプ材31が、第2水平部11bでは第2パイプ材32の車幅方向内側に位置しており、MIG溶接w2によって一体に結合される。
【0026】
図3(B)および図3(C)に示すように、第1水平部11aおよび第2水平部11bに挟まれた傾斜部11cでは、第1パイプ材31が第2パイプ材32の上方から車幅方向内方へと移動する。このとき、第1パイプ材31および第2パイプ材32は捩じれることなく、先ず左右方向に相対移動し、次いで上下方向に相対移動して相互の位置関係を変化させる。傾斜部11cでは第1パイプ材31および第2パイプ材32は溶接されておらず、よって第1水平部11aの溶接w1と第2水平部11bの溶接w2とは連続せずに途切れている。
【0027】
以上のように、第1パイプ材31および第2パイプ材32を組み合わせてフロントサイドフレーム11を構成し、フロントサイドフレーム11の各部分で第1パイプ材31および第2パイプ材32の相対的な位置関係を異ならせたので、一定断面のパイプ材を用いながらフロントサイドフレーム11の各部の断面形状や剛性分布を変化させることができ、軽量で高剛性のフロントサイドフレーム11を安価に提供することができる。
【0028】
図4〜図6に示すように、フロントサイドフレーム11の傾斜部11cの下面に設けられる支持ブラケット33は下向きにテーパする裁頭四角錐状の部材であって、その上縁に設けた接合フランジ33a…,33b…が、それぞれ第1パイプ材31の車幅方向内面および下面に溶接w3されるとともに、第2パイプ材32の車幅方向内面、下面および車幅方向外面に溶接w4される。
【0029】
サブフレーム34は左右の前輪のサスペンション装置を支持する車幅方向に細長い部材であり、その側部から車幅方向外側に2本の前部アーム34a,34aが突出するとともに、その後部から後方に2本の後部アーム34b,34bが突出する。前部アーム34aの先端にはゴムブッシュマウント35が設けられており、このゴムブッシュマウント35を下から上に貫通するボルト36を、支持ブラケット33のサブフレーム締結部33cの裏面に設けたウエルドナット37に螺合することで、サブフレーム34の前部アーム34aがフロントサイドフレーム11の中間部に弾性支持される。同様に、サブフレーム34の後部アーム34bがゴムブッシュマウント38を介してフロントサイドフレーム11に弾性支持される。
【0030】
図4、図5および図7に示すように、左右のフロントサイドフレーム11,11の車幅方向内面間にダッシュロアクロスメンバ39の両端部に設けた接合フランジ39aが溶接w5される。ダッシュロアクロスメンバ39は後方に開放するハット状の断面を有する板状部材であって、その車幅方向中間部の上下縁に設けた接合フランジ39bがダッシュボードロア19の前面に溶接w6される(7(A)参照)。またダッシュロアクロスメンバ39の車幅方向両端部の上下縁に設けた接合フランジ39cがハット状の断面を有する蓋材41の前面に溶接w7される(7(B)参照)。従って、ダッシュロアクロスメンバ39は、車幅方向の全長に亙ってダッシュボードロア19および蓋材41,41に結合されて閉断面に構成され、その剛性が高められる。
【0031】
支持ブラケット33およびダッシュロアクロスメンバ39の車幅方向端部を連結するガセット42は横辺a、縦辺bおよび斜辺cを有する直角三角形状の板状部材であって、横辺aの端部に形成された接合フランジ42aが、ハット状断面のダッシュロアクロスメンバ39の上側の稜線dに沿って溶接w8され(図5および図7(B)参照)、縦辺bに沿って形成された接合フランジ42bが、サブフレーム34の前部アーム34aの締結点に近い支持ブラケット33の後面に溶接w9される(図5参照)。
【0032】
ところで、図8に示すように、自動車の旋回時にタイヤ43からサスペンション装置44を介してサブフレーム34に入力した車幅方向の横力は、支持ブラケット33からフロントサイドフレーム11に伝達される。このとき、図8(A)に示す比較例では、左右のフロントサイドフレーム11がダッシュロアクロスメンバ39に連結されているだけなので、フロントサイドフレーム11と共に支持ブラケット33が左右方向に倒れてしまい、サブフレーム34の支持剛性が低くなって自動車の操縦安定性に悪影響を及ぼす可能性があった。
【0033】
それに対し、図8(B)に示す本実施の形態では、支持ブラケット33がガセット42を介してダッシュロアクロスメンバ39に接続されているため、フロントサイドフレーム11および支持ブラケット33の剛性が高まって左右方向に倒れ難くなり、サブフレーム34の支持剛性を高めて自動車の操縦安定性の低下を防止することができる。
【0034】
特に、フロントサイドフレーム11の第1パイプ材31および第2パイプ材32が左右方向および上下方向からずれて斜めに並べられる傾斜部11cでは、フロントサイドフレーム11がサブフレーム34から入力される荷重に対して変形し易くなるが、その部分に設けられた支持ブラケット33をガセット42で補強することで、フロントサイドフレーム11および支持ブラケット33の剛性が効果的に高められる。
【0035】
またガセット42の接合フランジ42aはダッシュロアクロスメンバ39の稜線dに沿って結合されるので、ガセット42をダッシュロアクロスメンバ39に強固に接続して支持ブラケット33からの荷重を確実にダッシュロアクロスメンバ39に伝達することができる。しかもガセット42は相互に対向する支持ブラケット33の後面と、ダッシュロアクロスメンバ39の前面とを剪断面で結合するので、軽量な構造でありながら支持ブラケット33からの荷重を確実にダッシュロアクロスメンバ39に伝達することができる。
【0036】
次に、図8に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
【0037】
第1の実施の形態ではサブフレーム34を支持する支持ブラケット33をフロントサイドフレーム11の傾斜部11cに設けているが、第2の実施の形態はフロントサイドフレーム11の第1水平部11aに支持ブラケット33を設けたものである。第1水平部11aは第1パイプ材31および第2パイプ材32が上下方向に重ね合わされていて傾斜部11cに比べて変形し難いが、ガセット42を設けたことで支持ブラケット33の変位を一層確実に防止することができる。
【0038】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0039】
例えば、実施の形態の第1、第2パイプ材31,32は長手方向に一定の断面形状を有しているが、ハイドロフォーミング加工等によって長手方向に変化する断面形状を有するものであっても良い。
【0040】
また実施の形態の第1、第2パイプ材31,32は鋼材製であるが、アルミニウム製やマグネシウム製であっても良く、その断面形状は四角形に限定されず、他の多角形であっても良い。
【0041】
また実施の形態のフロントサイドフレーム11は2本のパイプ材から構成されているが、3本以上のパイプ材から構成されていても良い。
【0042】
また実施の形態では第1、第2パイプ材31,32を相対的に平行移動させてフロントサイドフレーム11の断面形状を変化させているが、第1、第2パイプ材31,32を相対的に回転させて(捩じって)フロントサイドフレーム11の断面形状を変化させても良い。
【0043】
また本発明のサブフレームは実施の形態のサスペンション装置を支持するものに限定されず、ステアリング装置やパワープラントを支持するものであっても良い。
【符号の説明】
【0044】
11 フロントサイドフレーム
19 ダッシュボードロア
31 第1パイプ材(パイプ材)
32 第2パイプ材(パイプ材)
33 支持ブラケット
33c サブフレーム締結部
34 サブフレーム
39 ダッシュロアクロスメンバ(クロスメンバ)
41 蓋材
42 ガセット
42a 接合フランジ
42b 接合フランジ
d クロスメンバの稜線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数本のパイプ材(31,32)を並べて相互に結合した左右一対のフロントサイドフレーム(11)にサブフレーム(34)を支持するサブフレームの支持構造であって、
前記フロントサイドフレーム(11)の下面に設けた支持ブラケット(33)に前記サブフレーム(34)を支持するとともに、前記左右一対のフロントサイドフレーム(11)間を連結するクロスメンバ(39)に前記支持ブラケット(33)をガセット(42)を介して接続することを特徴とするサブフレームの支持構造。
【請求項2】
前記支持ブラケット(33)は、前記フロントサイドフレーム(11)の少なくとも2本の前記パイプ材(31,32)が左右方向および上下方向からずれて並べられる部分に設けられることを特徴とする、請求項1に記載のサブフレームの支持構造。
【請求項3】
前記ガセット(42)は、相互に対向する前記支持ブラケット(33)の後面と前記クロスメンバ(39)の前面とを剪断面で結合することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のサブフレームの支持構造。
【請求項4】
前記ガセット(42)は、前記支持ブラケット(33)の下面に設けられたサブフレーム締結部(33c)の近傍と、前記クロスメンバ(39)の上側の稜線(d)とに接合フランジ(42a,42b)で結合されることを特徴とする、請求項3に記載のサブフレームの支持構造。
【請求項5】
前記クロスメンバ(39)は断面ハット型の板材であって、車幅方向中央部がダッシュボードロア(19)に結合されて閉断面を構成し、車幅方向両端部が蓋材(41)に結合されて閉断面を構成することを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のサブフレームの支持構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−187994(P2012−187994A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−52517(P2011−52517)
【出願日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】