JP2003175857A - アルミニウム合金製サブフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度で容易に製造することができるアル
ミニウム合金製サブフレームを提供する。 【解決手段】 右部材１Ｒに固定された上裏当て板３Ｔ
及び下裏当て板が中央部材１Ｃの一方の開口端にその内
面に倣うようにして挿入され、左部材１Ｌに固定された
上裏当て板３Ｔ及び下裏当て板が中央部材１Ｃの他方の
開口端にその内面に倣うようにして挿入され、中央部材
１Ｃと右部材１Ｒ及び左部材１Ｌとが突き合わせ溶接に
より接合されて溶接ビード２がこれらの間に形成されて
いる。サスペンションサブフレーム１０は、中央部材１
Ｃが自動車の幅方向に延び、右部材１Ｒ及び左部材１Ｌ
が自動車の進行方向（長さ方向）に延びるようにして自
動車のボディ内に搭載されると共に、メインフレームに
固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乗用車等に搭載され
るアルミニウム合金製サブフレームに関し、特に、組立
精度の向上を図ったアルミニウム合金製サブフレームに
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のサスペンションサブフレーム等
の車体フレームには、鋼製の中空形状の部材が使用され
ている。図５は従来の鋼製のサスペンションサブフレー
ムの構造を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。

【０００３】鋼製のサスペンションサブフレーム５０
は、例えば所定長の鋼管をその両端部から等しい位置に
おいて湾曲させて平面視で「コ」の字型の形状とし、そ
の後ハイドロフォーミングとよばれる加工を行うことに
より製造されている。ハイドロフォーミングでは、サス
ペンションサブフレームに転写すべき型の内部に湾曲後
の鋼管を配置し、鋼管の内部に高圧の水を圧入すること
により鋼管を変形させている。そして、湾曲が行われた
２箇所に挟まれた中央の部位が自動車の進行方向側に位
置するようにしてメインフレームに固定される。なお、
図５（ａ）に示すように、鋼製のサスペンションサブフ
レーム５０の中央の部位にはノッチ５１が形成され、図
５（ｂ）に示すように、側方の部位は自動車の上下方向
において波状に湾曲した形状となっている。

【０００４】サスペンションサブフレーム５０には、自
動車の前輪が固定されると共に、サスペンションサブフ
レーム５０にマウント部（図示せず）が取り付けられて
その上にエンジンが載置されることが多い。上述のよう
にノッチ５１が形成され、また側方の部位が湾曲した形
状となっているのは、自動車が前面衝突を起こした場合
に、これらの部分でサスペンションサブフレーム５０を
容易に変形させてエンジンを車体下方に落とし込み、大
重量で剛性の高いエンジンにより室内スペースを狭める
変形を防止すると共に、更にはエンジンが室内に飛び込
むことを防止するためである。

【０００５】従来、このような鋼製のサスペンションサ
ブフレームが多用されているが、近時、軽量化等の観点
からアルミニウム合金製とすることが検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム合金製のサスペンションサブフレームを鋼製のも
のと同様にハイドロフォーミングを採用して製造しよう
としても、アルミニウム合金材、例えばＪＩＳ ５００
０系又は６０００系の合金材は変形しにくいという問題
点がある。また、断面形状が「コ」の字型の２つの部材
をプレス成形により製造し、これらを溶接により組み立
てることによって中空のサスペンションサブフレームを
製造することも考えられるが、溶接の際に変形が生じや
すく、要求された寸法精度を満足させることが難しい。
従って、この方法では、所望の形状のサスペンションサ
ブフレームを得ることは極めて困難である。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高い精度で容易に製造することができるア
ルミニウム合金製サブフレームを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金製サブフレームは、自動車の前輪が取り付けられ
るアルミニウム合金製サブフレームにおいて、前記自動
車の幅方向に延びる管状の第１のアルミニウム合金製部
材と、この第１のアルミニウム合金製部材の一方の端部
に溶接によって接合され前記自動車の長さ方向に延びる
管状の第２のアルミニウム合金製部材と、前記第１のア
ルミニウム合金製部材の他方の端部に溶接によって接合
され前記自動車の長さ方向に延びる管状の第３のアルミ
ニウム合金製部材と、を有することを特徴とする。

【０００９】本発明においては、管軸に沿って順次接合
された３個の部材が設けられているので、いずれかの接
合部でねじれ等の変形が生じても他の部位でその変形を
吸収して高い精度で組み立てることが可能である。ま
た、部材が熱処理又は加工によって強度を高めたアルミ
ニウム合金からなる場合には、接合部の周辺の強度を他
の部位より低下させることができるため、衝突の際には
接合部周辺で容易に変形させることができる。従って、
この部分で衝突の衝撃が吸収されるので、エンジン等が
室内に飛び込みにくくなり、乗車している人の安全が向
上する。

【００１０】なお、前記第１及び第２のアルミニウム合
金製部材の接合部並びに前記第１及び第３のアルミニウ
ム合金製部材の接合部における内面に固定されたアルミ
ニウム合金製裏当て板を設けることにより、接合部の健
全性を補償する完全な溶け込み状態を得ることが容易と
なる。

【００１１】また、前記第１及び第２のアルミニウム合
金製部材の接合面並びに前記第１及び第３のアルミニウ
ム合金製部材の接合面を、実質的に前記自動車の長さ方
向に平行とすることにより、特に前面衝突の際に変形し
やすくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るアル
ミニウム合金製サブフレームについて、添付の図面を参
照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る
アルミニウム合金製のサスペンションサブフレームを示
す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。また、図２は図１（ａ）中のＡ−Ａ線による断面図
であり、図３及び図４は本発明の実施例に係るアルミニ
ウム合金製のサスペンションサブフレームを示す分解図
である。

【００１３】本実施例に係るアルミニウム合金製サスペ
ンションサブフレーム１０には、アルミニウム合金製の
中央部材１Ｃ、右部材１Ｒ及び左部材１Ｌが設けられて
いる。右部材１Ｒ及び左部材１Ｌは、図５に示す従来の
鋼製サスペンションサブフレーム５０における鋼管の湾
曲部及びそれよりも端部側に位置する部位に相当する部
材であり、互いに対称な形状を有している。従って、右
部材１Ｒ及び左部材１Ｌには、自動車の上下方向におい
て波状に湾曲する部位が設けられている。また、中央部
材１Ｃは、鋼製サスペンションサブフレーム５０におけ
る鋼管の湾曲部に挟まれた部位に相当する部材である。

【００１４】また、中央部材１Ｃには、図３及び図４に
示すように、自動車に搭載される際に下側に位置する中
央下部材１ＣＢ及び上側に位置する中央上部材１ＣＴが
設けられている。例えば、中央下部材１ＣＢの内側面の
間隔と中央上部材１ＣＴの外側面との間隔は一致してお
り、中央上部材１ＣＴが中央下部材１ＣＢに嵌挿された
状態で両部材がすみ肉溶接により接合されている。従っ
て、中央部材１Ｃは閉口断面の中空形状を有している。

【００１５】右部材１Ｒには、図３及び図４に示すよう
に、自動車に搭載される際に下側に位置する右下部材１
ＲＢ及び上側に位置する右上部材１ＲＴが設けられ、左
部材１Ｌには、自動車に搭載される際に下側に位置する
左下部材１ＬＢ及び上側に位置する左上部材１ＬＴが設
けられている。例えば、右下部材１ＲＢ及び左下部材１
ＬＢの内側面の間隔と右上部材１ＲＴ及び左上部材１Ｌ
Ｔの外側面との間隔は一致しており、右上部材１ＲＴ及
び左上部材１ＬＴが、夫々右下部材１ＲＢ、左下部材１
ＬＢに嵌挿された状態で両部材がすみ肉溶接により接合
されている。従って、右部材１Ｒ及び左部材１Ｌも閉口
断面の中空形状を有している。

【００１６】これらの中央下部材１ＣＢ、中央上部材１
ＣＴ、右下部材１ＲＢ、右上部材１ＲＴ、左下部材１Ｌ
Ｂ及び左上部材１ＬＴは、例えばアルミニウム合金板を
プレス成形することにより得ることができる。

【００１７】更に、図３に示すように、右上部材１ＲＴ
及び左上部材１ＬＴの中央上部材１ＣＴ側の各端部の内
面には、端部から突出するアルミニウム合金製の上裏当
て板３Ｔが、例えば溶接により固定されている。同様
に、図４に示すように、右下部材１ＲＢ及び左下部材１
ＬＢの中央下部材１ＣＢ側の各端部の内面には、端部か
ら突出するアルミニウム合金製の下裏当て板３Ｂが、例
えば溶接により固定されている。上裏当て板３Ｔは右上
部材１ＲＴ及び左上部材１ＬＴの内面だけでなく中央上
部材１ＣＴの内面にも倣う形状にプレス成形されてお
り、下裏当て板３Ｂは右下部材１ＲＢ及び左下部材１Ｌ
Ｂの内面だけでなく中央下部材１ＣＢの内面にも倣う形
状にプレス成形されている。

【００１８】そして、図１に示すように、右部材１Ｒに
固定された上裏当て板３Ｔ及び下裏当て板３Ｂが中央部
材１Ｃの一方の開口端にその内面に倣うようにして挿入
され、左部材１Ｌに固定された上裏当て板３Ｔ及び下裏
当て板３Ｂが中央部材１Ｃの他方の開口端にその内面に
倣うようにして挿入され、中央部材１Ｃと右部材１Ｒ及
び左部材１Ｌとが突き合わせ溶接により接合されて溶接
ビード２がこれらの間に形成されている。

【００１９】このようにして構成された本実施例のアル
ミニウム合金製サスペンションサブフレーム１０は、中
央部材１Ｃが自動車の幅方向に延び、右部材１Ｒ及び左
部材１Ｌが自動車の進行方向（長さ方向）に延びるよう
にして自動車のボディ内に搭載されると共に、メインフ
レームに固定される。従って、中央部材１Ｃと右部材１
Ｒ及び左部材１Ｌとの接合面は実質的に自動車の長さ方
向に平行な面、即ち自動車の幅方向に対して垂直な面と
なる。更に、サスペンションサブフレーム１０に前輪軸
を支持するアーム類を保持するブラケット及びマウント
部（図示せず）が取り付けられ、マウント部にエンジン
及びメインフレーム等が載置される。

【００２０】本実施例に係る中空のサスペンションサブ
フレーム１０は、管軸に沿って順次接合された３個の部
材（左部材１Ｌ、中央部材１Ｃ及び右部材１Ｒ）から構
成されているので、ねじれ等の変形を吸収して高い精度
で組み立てることが可能である。つまり、図６（ａ）に
示すように、単に「コ」の字型の２つの部材をそれらの
対向部に溶接線５が形成されるようにして溶接して中空
のサブフレームを製造した場合には、主に溶接ビードの
長さがサブフレームの内側と外側とで著しく相違するた
め、変形が生じて端部が著しくねじれてしまう。また、
図６（ｂ）に示すように、接合面４を１つだけ設け中空
のサブフレームを２個の部材から構成した場合には、接
合面４の近傍に反りが生じてサブフレームの端部におけ
る精度に誤差が生じてしまう。これに対し、本実施例に
よれば、図６（ｃ）に示すように、サブフレームを３個
の部材から構成し２つの接合面４を設けているため、一
方の接合面４において溶接の際に反りが生じても、他方
の接合面４における溶接の際にその突き合わせに予めギ
ャップを設けることにより、反りを相殺することができ
る。従って、サブフレームの端部における精度が極めて
高いものを製造することができる。

【００２１】また、本実施例においては、中央部材１Ｃ
と左部材１Ｌ及び右部材１Ｒとの接合部が従来の鋼製サ
スペンションサブフレーム５０におけるノッチ５１と同
様の位置に存在する。接合部では、溶接の際の加熱によ
り母材が軟化しているので、前面衝突が発生した場合に
は、この部分でサスペンションサブフレーム１０が容易
に変形する。従って、この位置の改めてノッチ等を形成
しなくても、エンジンが室内に飛び込むような事態を抑
制することが可能である。但し、接合部近傍の強度をよ
り一層弱めるために、その部位にノッチ等を設けてもよ
い。

【００２２】更に、本実施例においては、裏当て板３Ｔ
及び３Ｂが左部材１Ｌ及び右部材１Ｒに固定されている
ので、中央部材１Ｃとの接合の際に十分な溶け込みを確
保することが可能である。従って、接合部の強度が必要
以上に低下することを防止して必要最低限の強度を確保
することができる。

【００２３】なお、上述の実施例においては、中央部材
１Ｃ、右部材１Ｒ及び左部材１Ｌがいずれも２つの部材
を突き合わせ、溶接することによって構成されている
が、各々が１個のアルミニウム合金材から構成されてい
てもよい。また、両端部の間に中央部材１Ｃ、右部材１
Ｒ及び左部材１Ｌの３つの部材が設けられているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、両端部の間に４
個以上の部材が設けられていてもよい。更に、厳密に左
右対称でなくてもよい。

【００２４】また、本実施例に係るサスペンションサブ
フレーム１０の自動車の長さ方向における大きさは６０
０ｍｍ程度、幅方向における大きさは８００ｍｍ程度、
各部材の厚さは４ｍｍ程度であるが、本発明はこれらの
大きさに限定されるものではなく、自動車のボディの大
きさに適宜合わせた大きさとすることが可能である。更
に、各部材としては、例えばＪＩＳ ５０００系又は６
０００系のアルミニウム合金材を使用することが可能で
あるが、これらに限定されるものではない。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
３個の部材のいずれかの接合部でねじれ等の変形が生じ
ても他の部位でその変形を吸収して高い精度で組み立て
ることができる。また、接合部の強度は熱の影響により
他の部位よりも低下するため、衝突の際には接合部で容
易に変形し、この部分で衝突の衝撃が吸収されるので、
エンジン等が室内に飛び込みにくくなり、乗車している
人の安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るアルミニウム合金製のサ
スペンションサブフレームを示す図であって、（ａ）は
上面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】図１（ａ）中のＡ−Ａ線による断面図であり、

【図３】本発明の実施例に係るアルミニウム合金製のサ
スペンションサブフレームにおいて上側に位置する部材
を示す分解図である。

【図４】本発明の実施例に係るアルミニウム合金製のサ
スペンションサブフレームにおいて下側に位置する部材
を示す分解図である。

【図５】従来の鋼製のサスペンションサブフレームの構
造を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
である。

【図６】（ａ）乃至（ｃ）はサブフレームの変形を示す
模式図である。

【符号の説明】

１Ｃ；中央部材 １ＣＴ；中央上部材 １ＣＢ；中央下部材 １Ｒ；右部材 １ＲＴ；右上部材 １ＲＢ；右下部材 １Ｌ；左部材 １ＬＴ；左上部材 １ＬＢ；左下部材 ２；溶接ビード ３Ｔ；上裏当て板 ３Ｂ；下裏当て板 ４；接合面 ５；溶接線 １０；サスペンションサブフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢部 成輝 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 3D003 AA04 AA12 BB01 CA18 DA29

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の前輪が取り付けられるアルミニ
   ウム合金製サブフレームにおいて、前記自動車の幅方向
   に延びる管状の第１のアルミニウム合金製部材と、この
   第１のアルミニウム合金製部材の一方の端部に溶接によ
   って接合され前記自動車の長さ方向に延びる管状の第２
   のアルミニウム合金製部材と、前記第１のアルミニウム
   合金製部材の他方の端部に溶接によって接合され前記自
   動車の長さ方向に延びる管状の第３のアルミニウム合金
   製部材と、を有することを特徴とするアルミニウム合金
   製サブフレーム。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のアルミニウム合金製
   部材の接合部並びに前記第１及び第３のアルミニウム合
   金製部材の接合部における内面に固定されたアルミニウ
   ム合金製裏当て板を有することを特徴とする請求項１に
   記載のアルミニウム合金製サブフレーム。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２のアルミニウム合金製
   部材の接合面並びに前記第１及び第３のアルミニウム合
   金製部材の接合面は、実質的に前記自動車の長さ方向に
   平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載のア
   ルミニウム合金製サブフレーム。