車両のサブフレーム

【課題】井桁形状のダイカスト製サブフレームを２分割で構成しても、分割接合部の形状の自由度を高めることができる車両のサブフレームを提供する。
【解決手段】車体１３の前部下部１４に取付ける井桁状のダイカスト製サブフレーム１１を、前後に分割したコ字状の前部サブフレーム１５と後部サブフレーム１６とで構成するとともに、前部サブフレーム１５を構成する前ビーム部材４７の左右端に成形した左右ビーム分割前部６５，６７と後部サブフレーム１６を構成する後ビーム部材５３の左右端に成形した左右ビーム分割後部８８，９１とを接合した構成とし、左右ビーム分割前部６５，６７に扁平部１１３，１１４を、サブフレーム１１に前後方向からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前部下部に取付ける井桁状の車両のサブフレームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
井桁状のダイカスト製サブフレームとし、車両用中空フレーム及び車両が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２１００１３公報（第１１頁、図３）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１３は、従来の技術（特許文献１）の基本構成を説明する図であり、従来の車両用中空フレーム（サブフレーム）２０１は、アルミニウム合金鋳物製フレーム本体２０２にアルミニウム合金製蓋体２０３を接合して中空部を構成したもので、軽量で、容易にかつ低コストで製作することができるというものである。
【０００４】
しかし、特許文献１の車両用中空フレーム（サブフレーム）２０１では、アルミニウム合金鋳物製フレーム本体２０２を大きくした場合、既存の鋳造設備など設備の制約で、大型の鋳物製フレーム本体を鋳造できない場合がある。
既存のダイカスト機に対応させて、例えば、鋳物製フレーム本体２０２を２分割することも考えられる。２分割した場合は、当然、分割した部位を一体的に接合して井桁形状を得るが、その際の接合に手間がかかる。２分割した場合でも形状（開先）設定など接合に手間のかからない構造が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、井桁形状のダイカスト製サブフレームを２分割で構成しても、分割接合部の形状の自由度を高めることができる車両のサブフレームを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、車体の前部下部に取付ける井桁状のダイカスト製サブフレームを、前後に分割したコ字状の前部サブフレームと後部サブフレームとで構成するとともに、前部サブフレームを構成する前ビーム部材の左右端に成形した左右ビーム分割前部と後部サブフレームを構成する後ビーム部材の左右端に成形した左右ビーム分割後部とを接合した構成とし、左右ビーム分割前部若しくは左右ビーム分割後部に扁平部を、サブフレームに前後方向からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、左右ビーム分割前部および左右ビーム分割後部は一側が開いた中空断面で形成され、少なくとも扁平部において展伸製板材を接合して開口を閉じたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明では、ダイカスト製サブフレームを前部サブフレームの左右ビーム分割前部に左右ビーム分割後部を接合した構成とし、左右ビーム分割前部若しくは左右ビーム分割後部に扁平部を、サブフレームに前後方向からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形したので、左右の分割接合部の強度を左右ビーム部材の母材側の形状の強度と同等若しくはそれ以上にすれば、分割接合部から塑性変形する心配はなく、分割接合部の形状の自由度を高めることができるという利点がある。
【０００９】
また、分割接合部の形状の自由度を高めることで、溶接の自由度は高まり、接合作業時間の削減を図ることができるという利点がある。
【００１０】
請求項２に係る発明では、左右ビーム分割前部および左右ビーム分割後部は一側が開いた中空断面で形成され、少なくとも扁平部において展伸製板材を接合して開口を閉じたので、展伸製板材（左底板、右底板）によって扁平部を破断ではなく曲げて、後部の後取付け部への荷重伝達を確実にコントロールできる。その結果、後取付け部は車体から抜けて後方にスライドし、クラッシャブルストロークを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の車両のサブフレームの概要を説明する概要説明図である。
サブフレーム１１は、例えば、車両１２の車体１３の下部１４に取付けるもので、前後に２分割した前部サブフレーム１５と、後部サブフレーム１６と、からなり、分割接合部１７，１８で接合したものである。具体的には後述する。
【００１２】
車体１３は、前部２１であるフロントボデー２２を備える。
フロントボデー２２は、ＦＦ用で、左右のフロントサイドメンバ２３，２３と、フロントサイドメンバ２３，２３の前端に接合したフロントクロスメンバ２４と、フロントサイドメンバ２３，２３の後端に接合したフロアメンバ２５，２５と、フロントサイドメンバ２３，２３に取付けたダンパハウジング２６，２６と、エンジンルームを隔てる隔壁２７と、フロントサイドメンバ２３，２３の下部及びフロアメンバ２５，２５に連結したサブフレーム１１と、を備え、エンジン３１（図２参照）や前懸架装置３２を支持する。３３はエンジン３１（図２参照）の前部を載せる前マウント装置、３４（図２参照）はエンジン３１の後部を載せる後マウント装置、３７は前懸架装置３２の下部リンクを示す。
【００１３】
図２は、本発明の車両のサブフレームにエンジンを載せた状態を説明する図である。図１を併用して説明する。
サブフレーム１１は、車体１３の下部１４に４隅をマウント部材４１・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）で取付け、左右に前懸架装置３２を支持し、前後にエンジン３１を前・後マウント装置３３，３４を介して支持する。
マウント装置３３は、エンジン３１の荷重を受けるとともに、エンジン３１で発生した振動を吸収してサブフレーム１１に伝わるのを抑制する。
エンジン３１は、例えば、直列４気筒で、横置きしたものである。４４は変速機を示す。
【００１４】
図３は、本発明の車両のサブフレームの平面図である。
図４は、本発明の車両のサブフレームの分解図である。
サブフレーム１１は、具体的には、前に配置する前部サブフレーム１５に後部サブフレーム１６を分割接合部１７，１８で溶接することで、前ビーム部材４７、左右ビーム部材５１，５２、後ビーム部材５３とで井桁状とし、前ビーム部材４７の両端に前取付け部５４，５５を形成し、前ビーム部材４７の中央に支持部５６を形成し、左右ビーム部材５１，５２にそれぞれ前懸架装置３２を連結する連結部５７，５８を形成し、左右ビーム部材５１，５２の後端に後取付け部６１，６２を形成し、後ビーム部材５３に操舵装置（図に示していない）を取付ける操舵取付け部６３，６４を形成した。
支持部５６は、前マウント装置３３（図２参照）を介してエンジン３１（図２参照）を支持するとともに、エンジン３１の荷重を前ビーム部材４７（前箱本体７５）に伝える。
【００１５】
次に、２分割状態の前部サブフレーム１５と後部サブフレーム１６を主体にして説明する。
前部サブフレーム１５は、上方から見てコ字形で、前ビーム部材４７の左端に左ビーム分割前部６５を形成し、右端に右ビーム分割前部６７を形成した。
また、前部サブフレーム１５は、箱形状のダイカスト製箱部材であるところの前部箱部材７１を鋳造し、前部箱部材７１の開口７２に金属製蓋部材であるところの底板７３を接合したものである。
【００１６】
前部箱部材（箱部材）７１は、前箱本体７５を横断面でＵ状に成形し、前箱本体７５の左端に左前箱本体７６を一体にＵ状に成形し、端に前取付け部５４を成形し、前箱本体７５の右端に右前箱本体７７を一体にＵ状に成形し、端に前取付け部５５を成形し、開口７２を構成する開口８１〜８３を前箱本体７５、左右前箱本体７６，７７に成形し、前の開口８１にフランジ部８４，８４を成形し、左の開口８２に左フランジ部８５，８５を成形し、右の開口８３に右フランジ部８６，８６を成形した。
【００１７】
後部サブフレーム１６は、上方から見てコ字形で、後ビーム部材５３の左端に左ビーム分割後部６６を形成し、右端に右ビーム分割後部６８を形成した。
また、後部サブフレーム１６は、箱形状のダイカスト製箱部材であるところの後部箱部材９２を鋳造し、後部箱部材９２の開口９３の一部に金属製蓋部材であるところの底板７３を接合したものである。
【００１８】
後部箱部材９２は、後箱本体９５を横断面でＵ状に成形し、後箱本体９５の左端に左後箱本体９６を一体にＵ状に成形し、後箱本体９５の右端に右後箱本体９７を一体にＵ状に成形し、それぞれに開口９３を構成する開口１０１〜１０３を成形し、左の開口１０２に左フランジ部１０４を成形し、右の開口１０３に右フランジ部１０５を成形した。
【００１９】
蓋部材（底板）７３は、展伸製板材であり、前箱本体７５の開口８１に接合する前底板１０７と、主に左前箱本体７６の開口８２及び左後箱本体９６の開口１０２に接合する左底板１０８と、主に右前箱本体７７の開口８３及び右後箱本体９７の開口１０３に接合する右底板１１１と、からなる。
なお、蓋部材（底板）７３は、３分割したもであるが、分割数は任意であり、また、分割位置も任意である。
【００２０】
左ビーム分割前部６５には、扁平部１１３（図７も参照）を分割接合部１７から前に距離Ｌｈだけ離して形成した。
右ビーム分割前部６７には、扁平部１１４を分割接合部１８から前に距離Ｌｍだけ離して形成した。
なお、左右ビーム分割前部６５，６７にそれぞれ扁平部１１３，１１４を形成したが、前分割左右部材８１，８２に扁平部１１３，１１４を形成しないで、左右ビーム分割後部６６，６８に扁平部を扁平部１１３，１１４のように形成することも可能である。
【００２１】
図５は、本発明の車両のサブフレームの斜視図であり、サブフレーム１１の底を上にした状態で示す。図３、図４を併用して説明する。
前部サブフレーム１５は、より具体的には、前箱本体７５のフランジ部８４，８４に蓋部材（底板）７３の前底板１０７を溶接（点模様で示す）で接合するとともに、前箱本体７５内に立てた押出しボス部１１６（図９参照）に前底板１０７を溶接（点模様で示す）で接合（溶接部１１９）した。
また、前箱本体７５の残りの左側のフランジ部８４，８４及び押出しボス部１１６（図９参照）に左底板１０８を溶接で接合するとともに、左前箱本体７６の左フランジ部８５，８５に左底板１０８を溶接（点模様で示す）で接合し、左前箱本体７６内に立てた押出しボス部１１７（図９参照）に左底板１０８を溶接で接合した。
【００２２】
同様に、前箱本体７５の残りの右側のフランジ部８４，８４及び押出しボス部１１６（図９参照）に右底板１１１を溶接で接合するとともに、右前箱本体７７の右フランジ部８６，８６並びに右前箱本体７７内に立てた押出しボス部１１８（図９参照）に右底板１１１を溶接（点模様で示す）で接合した。
【００２３】
次に、ビーム部材の断面を示す。前ビーム部材４７、左ビーム部材５１及び左ビーム部材５１の分割接合部１７を示す。
図６は、図３の６−６線断面図である。
前ビーム部材４７は、横断面がＵ状の前箱本体７５の開口８１を前底板１０７で閉じた構造管である。
前箱本体７５は、箱形状のダイカスト製箱部材で、開口８１と押出しボス部１１６を有する。
前ビーム部材４７は、前述したように、フランジ部８４，８４に蓋部材（底板）７３の前底板１０７を溶接で接合するとともに、押出しボス部１１６に前底板１０７を溶接で接合した。１１９・・・は押出しボス部１１６との溶接部、１２１・・・はフランジ部８４との溶接部を模式的に示す。
溶接部１１９，１２１を施す溶接方法は任意であり、例えば、ＦＳＷ装置１２２を用いて施工する。また、フランジ部８４，８４を溶接ロボット（スポット溶接機）で溶接してもよい。
【００２４】
図７は、図３の７−７線断面図である。
左ビーム部材５１の左ビーム分割前部６５は、左右方向の横断面がＵ状の左前箱本体７６の開口８２を左底板１０８で閉じた構造管である。
左前箱本体７６は、箱形状のダイカスト製箱部材で、開口８２と押出しボス部１１７を有する。
左ビーム部材５１は、前述したように、左フランジ部８５，８５並びに押出しボス部１１７（図９も参照）に左底板１０８を溶接で接合した。１２３・・・は溶接部を模式的に示す。
溶接部１２３を施す溶接方法は任意であり、例えば、ＦＳＷ装置１２２を用いて施工する。また、フランジ部８５，８５を溶接ロボット（スポット溶接機）で溶接してもよい。
【００２５】
右ビーム部材５２（図３参照）は、左ビーム部材５１とほぼ同様である。
右ビーム分割前部６７（図３参照）は、左ビーム分割前部６５とほぼ同様である。
【００２６】
扁平部１１３は、左ビーム分割前部６５の平均高さＨｂを小さくした部位で、左ビーム分割前部６５の幅Ｗｂに対する比（Ｈｂ／Ｗｂ）で、約０．１５と小さく、サブフレーム１１に前後方向（図１の矢印ａ１の方向）からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形した部位である。
扁平部１１４（図３、図４参照）は、扁平部１１３とほぼ同様であり、説明を省略する。
【００２７】
図８は、図３の８−８線断面図である。
分割接合部１７は、前部箱部材７１の左前箱本体７６に形成した開先部１２４と、後部箱部材９２の左後箱本体９６に形成した開先部１２５と、開先部１２５に開先部１２４を重ね、開先部１２４，１２５にすみ肉溶接を施すことで形成した溶接部１２６（図３参照）とからなる。
分割接合部１８（図３参照）は、分割接合部１７とほぼ同様である。
【００２８】
図９は、本発明の車両のサブフレームが備える前部箱部材の下面図である。
図１０は、図９の１０−１０線断面図である。図５を併用して説明する。
ダイカスト製の前部箱部材７１は、前箱本体７５を備え、前箱本体（箱部材）７５は、内面１２７に前箱本体７５の長手方向（矢印ａ２の方向）に配列して立てた押出しボス部１１６を複数（第１〜第６押出しボス部１３１〜１３６）備える。
【００２９】
押出しボス部１１６は、先端に蓋部材（底板）７３の前底板１０７、左底板１０８、右底板１１１を取付ける支柱であり、かつ、ダイカスト鋳型１３７（図１１参照）から離型させる際に押す座を兼ねる。
具体的には、中央の第３・第４押出しボス部１３３，１３４を前箱本体７５の長手方向の中心部１３８からピッチＰ／２で成形し、第２・第５押出しボス部１３２，１３５をピッチＰで成形し、第１・第６押出しボス部１３１，１３６をピッチＰ１で成形するとともに、両端の前取付け部５４，５５から距離Ｐ２で成形した。第３押出しボス部１３３と第４押出しボス部１３４のピッチはＰである。
【００３０】
押出しボス部１１６は、より具体的には、ほぼ水平断面が長円で、長円の長径をＤｗとし、短径をＤｆとした。
【００３１】
次に、本発明の車両のサブフレーム１１の作用を説明する。
図１１は、本発明のサブフレームの第１作用図である。図１、図３を併用して説明する。
車両１２の正面に通常の力より大きな力が加わると、力Ｆｈはサブフレーム１１の左ビーム部材５１に伝わる。力Ｆｈが左ビーム部材５１に加わると、左ビーム分割前部６５に成形した扁平部１１３から塑性変形が始まるとともに、扁平部１１３が塑性変形するので、分割接合部１７の強度を母材側の形状の強度と同等若しくはそれ以上にすれば、分割接合部１７から塑性変形する心配はなく、その結果、分割接合部１７の開先形状の自由度を高めることができる。
【００３２】
また、力Ｆｍ（力Ｆｈとほぼ同等）が右ビーム部材５２に加わると、右ビーム分割前部６７に成形した扁平部１１４から塑性変形が始まるとともに、扁平部１１４が塑性変形するので、分割接合部１８の強度を母材側の形状の強度と同等若しくはそれ以上にすれば、分割接合部１８から塑性変形する心配はなく、その結果、分割接合部１８の開先形状の自由度を高めることができる。
【００３３】
このように、車両のサブフレーム１１では、車体１３の前部下部１４に取付ける井桁状のダイカスト製サブフレーム１１を、前後に分割したコ字状の前部サブフレーム１５と後部サブフレーム１６とで構成するとともに、前部サブフレーム１５を構成する前ビーム部材４７の左右端に成形した左右ビーム分割前部６５，６７と後部サブフレーム１６を構成する後ビーム部材５３の左右端に成形した左右ビーム分割後部８８，９１とを接合した構成とし、左右ビーム分割前部６５，６７に扁平部１１３，１１４を、サブフレーム１１に前後方向からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形したので、左右の分割接合部１７，１８の強度を左右ビーム部材５１，５２の母材側の形状の強度と同等若しくはそれ以上にすれば、分割接合部から塑性変形する心配はなく、分割接合部１７，１８の形状の自由度を高めることができる。
【００３４】
また、分割接合部１７，１８の形状の自由度を高めることで、溶接の自由度は高まり、接合作業時間の削減を図ることができる。
【００３５】
図１２は、本発明のサブフレームの第２作用図である。図１、図３を併用して説明する。
車両１２の正面に通常の力より大きな力が加わり、力Ｆｔがサブフレーム１１の左ビーム部材５１に伝わると、左ビーム部材５１は破壊することなく、曲がりながら、サブフレーム１１の後部の後取付け部６１まで荷重を伝える。その際、扁平部１１３において、展伸製板材であるところの左底板１０８を接合しているので、左底板１０８によって破断ではなく曲げて、後部の後取付け部６１への荷重伝達を確実にコントロールできる。その結果、後取付け部６１は車体１３のフロアメンバ２５から抜けて後方に矢印ａ３のようにスライドし、衝撃を吸収するための領域を大きくすることができる。つまり、クラッシャブルストロークを確保することができる。
一方、右ビーム部材５２でも、同様の作用、効果を発揮する。
【００３６】
このように、車両のサブフレーム１１では、左右ビーム分割前部６５，６７および左右ビーム分割後部６６，６８は一側（左右の開口８２，８３側）が開いた中空断面で形成され、少なくとも扁平部１１３，１１４において展伸製板材（左底板、右底板）１０８，１１１を接合して左の開口８２、右の開口８３を閉じたので、展伸製板材（左底板、右底板）１０８，１１１によって扁平部１１３，１１４を破断ではなく曲げて、後部の後取付け部６１，６２への荷重伝達を確実にコントロールできる。その結果、後取付け部６１，６２は車体１３のフロアメンバ２５，２５から抜けて後方に矢印ａ３のようにスライドし、クラッシャブルストロークを確保することができる。
【００３７】
尚、本発明の車両のサブフレームは、一般の車両に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の車両のサブフレームは、四輪車に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の車両のサブフレームの概要を説明する概要説明図
【図２】本発明の車両のサブフレームにエンジンを載せた状態を説明する図
【図３】本発明の車両のサブフレームの平面図
【図４】本発明の車両のサブフレームの分解図
【図５】本発明の車両のサブフレームの斜視図
【図６】図３の６−６線断面図
【図７】図３の７−７線断面図
【図８】図３の８−８線断面図
【図９】本発明の車両のサブフレームが備える前部箱部材の下面図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】本発明のサブフレームの第１作用図
【図１２】本発明のサブフレームの第２作用図
【図１３】従来の技術（特許文献１）の基本構成を説明する図
【符号の説明】
【００４０】
１１…サブフレーム、１３…車体、１４…前部下部、１５…前部サブフレーム、１６…後部サブフレーム、４７…前ビーム部材、５３…後ビーム部材、６５…左ビーム分割前部、６７…右ビーム分割前部、８２…左の開口、８３…右の開口、８８…左ビーム分割後部、９１…右ビーム分割後部、１０８…展伸製板材（左底板）、１１１…展伸製板材（右底板）、１１３，１１４…扁平部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の前部下部に取付ける井桁状のダイカスト製サブフレームを、前後に分割したコ字状の前部サブフレームと後部サブフレームとで構成するとともに、前部サブフレームを構成する前ビーム部材の左右端に成形した左右ビーム分割前部と後部サブフレームを構成する後ビーム部材の左右端に成形した左右ビーム分割後部とを接合した構成とし、
前記左右ビーム分割前部若しくは左右ビーム分割後部に扁平部を、サブフレームに前後方向からの荷重が通常の荷重より大きく加わったときに塑性変形の起点となるように成形したことを特徴とする車両のサブフレーム。
【請求項２】
前記左右ビーム分割前部および左右ビーム分割後部は一側が開いた中空断面で形成され、少なくとも前記扁平部において展伸製板材を接合して開口を閉じたことを特徴とする請求項１記載の車両のサブフレーム。

【図１】