JP2020164094A - 車両用サブフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】強度及び剛性を高め、所要の衝突性能を発揮することができる車両用サブフレームを提供する。【解決手段】車両用サブフレーム１は、車体の前後方向に各々延在しながら第１のサイドメンバ１１０及び第２のサイドメンバ２１０と、第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバを連結するクロスメンバ１０と、クロスメンバから後方側に離間しながら、第１、第２のサイドメンバを連結する連結部材３００とを備え、前後方向で互いに離間して第１のサイドメンバ１１０に設定された左前連結部Ｂ１及び左後連結部Ｂ３で連結されると共に、前後方向で互いに離間して第２のサイドメンバ２１０に設定された右前連結部Ｂ２及び右後連結部Ｂ４で連結され、第１のサイドメンバ１１０は、左前連結部Ｂ１と左後連結部Ｂ３の間に設定された第１の脆弱部１４０を有し、第２のサイドメンバ２１０は、右前連結部Ｂ２と右後連結部Ｂ４の間に設定された第２の脆弱部２４０を有す。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用サブフレームに関し、特に、各種補機を含む駆動源やシャーシ系等の構成部品を支持して自動車等の車両に装着される車両用サブフレームに関するものである。

近年、自動車等の車両に装着されるサブフレームにおいては、それが装着される車両の典型的には前面衝突時において、その変形が積極的に許容される部位とそうではない部位とを考慮しながら、その衝突時に車両が受ける運動エネルギの一部を吸収するためにそれが所望の変形モードで変形すること、つまり所要の衝突性能を発揮することが求められている。

また、かかるサブフレームに対しては、内燃機関や電動モータといった駆動源や駆動源関連部品、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関連部品、ステアリングギヤボックス等のステアリング関連部品及びエンジン・トランスミッション系のマウント関連部品といった種々の外力印加部品が装着されるようになっている。

そのため、かかるサブフレームに対しては、その生産性等を向上させながら、その強度や剛性をより増大させた態様で車両の車体に装着されることが求められている。

かかる状況下で、特許文献１は、自動車用のサブフレームに関し、安価かつ軽量で、運転時及び衝突時に好適な機械的特性を有するサブフレームを実現することを企図し、２つの長手メンバ１１と、クロスメンバ１２と長手メンバ１１間で延在する単一シェルのスティフナ１３と、を備え、スティフナ１３は、２つの長手ストラット２０と、２つの横手ストラット２１と、を備えて、これらで矩形状の外側フレームを構成し、２つの長手ストラット２０には、所定の曲げ点２６が各々形成された構成を開示する。

欧州特許出願公開第２４７７８７５号明細書

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、２つの長手ストラット２０に所定の曲げ点２６を各々形成するものであるため、スティフナ１３の構成自体が大がかりなものとなってしかも煩雑であり、この点で改良の余地がある。

また、特許文献１は、衝突性能を考慮した２つの長手メンバ１１やそれらへのスティフナ１３の装着についての詳細な構成について、何等開示や示唆するものではない。

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、強度及び剛性を高めることができると共に、所要の衝突性能を発揮することができる車両用サブフレームを提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面は、車体に装着される車両用サブフレームであって、前記車体の前後方向に各々延在しながら前記車体の幅方向で互いに対向して配設される第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバと、前記幅方向に延在して配設されると共に、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバを連結するクロスメンバと、前記クロスメンバから前記車体の後方側に離間しながら前記幅方向に延在して配設されると共に、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバを連結する連結部材と、を備え、前記連結部材は、前記第１のサイドメンバに対して、前記前後方向で互いに離間して前記第１のサイドメンバに設定された左前連結部及び左後連結部で連結されると共に、前記第２のサイドメンバに対して、前記前後方向で互いに離間して前記第２のサイドメンバに設定された右前連結部及び右後連結部で連結され、前記第１のサイドメンバは、前記前後方向において、前記左前連結部及び前記左後連結部の間に設定された第１の脆弱部を有し、前記第２のサイドメンバは、前記前後方向において、前記右前連結部及び前記右後連結部の間に設定された第２の脆弱部を有する車両用サブフレームである。

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記連結部材は、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバの間で交差する交差部を有すると共に、前記交差部で第３の脆弱部を有することを第２の局面とする。

また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記第１の脆弱部、前記第２の脆弱部及び前記第３の脆弱部は、前記前後方向における配設位置が互いに等しく設定されたことを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記第１のサイドメンバは、更に、前記左前連結部に対して、前記車体の前方側に第４の脆弱部を有すると共に、前記左後連結部に対して、前記後方側に第５の脆弱部を有し、前記第２のサイドメンバは、更に、前記右前連結部に対して、前記前方側に第６の脆弱部を有すると共に、前記右後連結部に対して、前記後方側に第７の脆弱部を有することを第４の局面とする。

また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記第３の脆弱部は、前記車体の下方に凹む凹部で形成することを第５の局面とする。

また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記連結部材は、前記サイドメンバから前記交差部に向かうにつれ、前記車体の下方に傾斜することを第６の局面とする。

本発明の第１の局面における構成によれば、車両用サブフレームが、車体の前後方向に各々延在しながら車体の幅方向で互いに対向して配設される第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバと、幅方向に延在して配設されると共に、第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバを連結するクロスメンバと、クロスメンバから車体の後方側に離間しながら幅方向に延在して配設されると共に、第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバを連結する連結部材と、を備え、連結部材が、第１のサイドメンバに対して、前後方向で互いに離間して第１のサイドメンバに設定された左前連結部及び左後連結部で連結されると共に、第２のサイドメンバに対して、前後方向で互いに離間して第２のサイドメンバに設定された右前連結部及び右後連結部で連結され、第１のサイドメンバは、前後方向において、左前連結部及び左後連結部の間に設定された第１の脆弱部を有し、第２のサイドメンバは、前後方向において、右前連結部及び右後連結部の間に設定された第２の脆弱部を有するものであるため、連結部材で車両用サブフレームの強度及び剛性を高めることができると共に、連結部材の連結部に対して第１の脆弱部及び第２の脆弱部を適切に配置して車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、連結部材が、第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバの間で交差する交差部を有すると共に、交差部で第３の脆弱部を有するものであるため、連結部材を斜交い構造のものとして車両用サブフレームの強度及び剛性を高めることができると共に、連結部材が第１の脆弱部及び第２の脆弱部の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材の第３の脆弱部を配置してそれらの変形を許容し車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、第１の脆弱部、第２の脆弱部及び第３の脆弱部が、前後方向における配設位置が互いに等しく設定されたものであるため、車両の衝突時に、第１の脆弱部及び第２の脆弱部が変形する際に併せて第３の脆弱部も変形し、これらの変形のタイミングを実質同等なものとして車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、１のサイドメンバが、更に、左前連結部に対して、車体の前方側に第４の脆弱部を有すると共に、左後連結部に対して、後方側に第５の脆弱部を有し、第２のサイドメンバが、更に、右前連結部に対して、前方側に第６の脆弱部を有すると共に、右後連結部に対して、後方側に第７の脆弱部を有するものであるため、第５の脆弱部及び第６の脆弱部で第１の脆弱部及び第２の脆弱部の変形を補助的に促進して車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本発明の第５の局面における構成によれば、第３の脆弱部が、下方に凹む凹部で形成するため、連結部材を斜交い構造のものとして車両用サブフレームの強度及び剛性を高めることができると共に、より効果的に連結部材が第１の脆弱部及び第２の脆弱部の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材の第３の脆弱部を配置してそれらの変形を許容し車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本発明の第６の局面における構成によれば、連結部材が、サイドメンバから交差部に向かうにつれて下方に傾斜するため、連結部材を斜交い構造のものとして車両用サブフレームの強度及び剛性を高めることができると共に、より効果的に連結部材が第１の脆弱部及び第２の脆弱部の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材の第３の脆弱部を配置してそれらの変形を許容し車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。また、連結部材が下方に傾斜しているため車両用サブフレームの上方に空間を確保することができ、周辺部材のレイアウト性を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態における車両用サブフレームの構成を示す平面図である。 図２は、本実施形態における車両用サブフレームの構成を示す底面図である。 図３は、本実施形態における車両用サブフレームの構成を示す左側面図である。 図４は、図１における各断面を示し、図４（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図、及び図４（ｃ）は、図１のＣ−Ｃ断面図である。 図５は、本実施形態における車両用サブフレームの衝突時における構成を模式的に示す部分左側面図である。 図６は、本発明の実施形態の第１の変形例における車両用サブフレームの構成を示す左側面図であり、位置的には図３に相当する。 図７は、本発明の実施形態の第２の変形例における車両用サブフレームの構成を示す断面図であり、位置的には図４（ａ）に相当する。

以下、図１から図５を適宜参照して、本発明の実施形態における車両用サブフレームにつき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸の正方向が車体の左方向であり、ｙ軸の正方向が車体の前方向であり、かつ、ｚ軸の正方向が車体の上方向である。また、ｘ軸の方向を幅方向又は横方向、ｙ軸の方向を前後方向及びｚ軸の方向を上下方向と呼ぶことがある。

図１から図３は、各々、本実施形態における車両用サブフレームの構成を示す平面図、底面図及び左側面図である。図４（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図、及び図４（ｃ）は、図１のＣ−Ｃ断面図であり、何れもｙ軸及びｚ軸が成すｙ−ｚ平面に平行な平面で切った縦断面図である。また、図５は、本実施形態における車両用サブフレームの衝突時における構成を模式的に示す部分左側面図である。なお、図３及び図５では、説明の便宜上、車両用サブフレームの右側の構成要素の一部を括弧書きの符号で必要に応じて右側の構成要素の符号に併せて示している。

図１から図４に主として示すように、サブフレーム１は、いずれも図示を省略するが、自動車等の車両のフロントエンジンベイを画成するフロントサイドフレーム等の車体に装着されながら、サスペンションアーム等を支持するものである。かかるサブフレーム１は、典型的には、ｙ−ｚ平面と平行な平面であって車体の幅方向の中央を前後方向に走る中央線を通る平面に対して、左右対称（面対称）な形状を有する。

サブフレーム１においては、いずれも詳細は後述するが、車体に装着される部位として、第１車体取付部Ａ１、第２車体取付部Ａ２、第３車体取付部Ａ３及び第４車体取付部Ａ４の４カ所が設定され、サスペンションアームを支持する部位として、第１支持部Ｓ１、第２支持部Ｓ２、第３支持部Ｓ３及び第４支持部Ｓ４の４カ所が設定されている。

具体的には、サブフレーム１は、主として、幅方向に延在して配設されるクロスメンバ１０と、クロスメンバ１０に連結されると共に、前後方向に延在しながら幅方向で互いに対向して配設される一対のサイドメンバである左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０と、左サイドメンバ１１０の左側部に配設される左支持部材１２０と、右サイドメンバ２１０の右側部に配設される右支持部材２２０と、クロスメンバ１０の後方向の側に配設されると共に、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０に連結される連結部材３００と、を備える。これらの部材は、各々、典型的には鋼板等の一枚の平板部材をプレス成形して得られるものであり、互いの重ね合わされた部分や突き合わされた部分が対応して当接された状態でアーク溶接等で溶接されて一体化されることにより、サブフレーム１は、基本的には閉断面形状を呈している。なお、これらの部材は、各々必要に応じ、筒部材、鋳造部材及び合成樹脂の成形部材に置換することも可能であり、かかる場合の部材間の結合の形態は、ボルト、ナット等を用いた機械的なもの、接着剤等を用いた接着的なもの、及び部材間の界面領域の物性的な変化を利用した接合的なものに置換することも可能である。

クロスメンバ１０は、幅方向に延在する横上部材１２と、横上部材１２の下方向の側でそれに対向しながら幅方向に延在して配設されると共に、横上部材１２と典型的にはアーク溶接等で溶接されることにより一体化された横下部材２２と、を備える。

詳しくは、横上部材１２は、クロスメンバ１０の上方向及び前方向の側を塞ぐ板部材であり、上壁部１４及び前縦壁部１６を有する。上壁部１４及び前縦壁部１６は、幅方向における横上部材１２の全長にわたって設けられて、クロスメンバ１０の上方向及び前方向の側を対応して塞いでいる。

横下部材２２は、クロスメンバ１０の下方向の側及び前方向の側を塞ぐ板部材であり、底壁部２４及び前縦壁部２６を有する。底壁部２４及び前縦壁部２６は、幅方向における横下部材２２の全長にわたって設けられて、クロスメンバ１０の下方向の側及び前方向の側を対応して塞いでいる。横上部材１２の上壁部１４の後端部及び横下部材２２の底壁部２４の後端部は、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されると共に、横上部材１２の前縦壁部１６の下端部及び横下部材２２の前縦壁部２６の上端部は、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されている。横上部材１２の上壁部１４の後端部及び横下部材２２の底壁部２４の後端部は、特に、サブフレーム１の強度及び剛性を高めながら、クロスメンバ１０、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０で囲われたサブフレーム１の内側領域の容積を拡大する等の観点からは、上面視で前方に凹の凹形状を呈することが好ましい。

左サイドメンバ１１０は、基本的に上方向に凸の凸形状を呈しながら左側を前後方向に延在する板部材である左上部材１１２と、左上部材１１２の下方向の側でそれに対向して配設されると共に基本的に下方向に凸の凸形状を呈して前後方向に延在する板部材である左下部材１５２と、を備える。これらの左上部材１１２及び左下部材１５２は、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されて一体化されている。

詳しくは、左上部材１１２は、左サイドメンバ１１０の上方向の側及び幅方向の両側を塞ぐ板部材であり、上壁部１１３、外壁部１１４及び内壁部１１５を有する。上壁部１１３、外壁部１１４及び内壁部１１５は、前後方向における左上部材１１２の全長にわたって設けられて、左上部材１１２の上方向の側、幅方向の外側及び幅方向の内側を対応して塞いでいる。

上壁部１１３は、左上部材１１２の前端部１１６及び後端部１１７の間で、上壁部１１３を貫通する貫通孔１３２、１３４、１３５、１３７及び１３９、並びに上壁部１１３が下方向に向かって陥設された凹部１４０を有する。

貫通孔１３２、１３４及び１３５には、サブフレーム１を車体に取り付けるための図示を省略する取付ブラケットの装着用のボルト等の締結部材が挿通される。また、これらの貫通孔の個数は、必要に応じ、３個未満であっても４個以上であってもよいが、かかる取付ブラケットの支持剛性を向上する等の観点からは、それらの少なくとも一つ（図中では、最も前方に配置された貫通孔１３２のみ）は、上壁部１１３のみならず左支持部材１２０をも貫通していることが好ましい。

貫通孔１３７は、貫通孔１３２、１３４及び１３５の後方の側に配置され、貫通孔１３７には、図示を省略する左側サスペンション部材の内側のリアピボット部を装着して支持するための図示を省略する取付ブラケットの装着用のボルト等の締結部材が挿通される。また、貫通孔１３９は、貫通孔１３９には、貫通孔１３７の後方の側に配置され、サブフレーム１を車体に取り付けるためのボルト等の締結部材が挿通される。

凹部１４０では、左サイドメンバ１１０をｘ−ｚ平面に平行な面で切った縦断面の面積が減じられており、凹部１４０は、典型的には車両の前面衝突時に前端部１１６に印加される撃力により、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形する脆弱部として機能する。また、かかる凹部１４０は、典型的には、左サイドメンバ１１０をｙ−ｚ平面に平行な面で切った縦断面では、頂点が下方を向いた三角形状を呈し、貫通孔１３２、１３４、１３５、１３７及び１３９に干渉しない位置（図中では、前後方向において、貫通孔１３７及び１３９の間の位置）に配置されている。

上壁部１１３及び外壁部１１４には、これらに典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されて一体化された左支持部材１２０が配設される。左支持部材１２０は、前後方向で対向する前支持壁部１２２及び後支持壁部１２４を有する。前支持壁部１２２及び後支持壁部１２４は、図示を省略する左側サスペンション部材の内側のフロントピボット部を装着して支持するための支持部である。前支持壁部１２２は、図示を省略する貫通孔を有し、後支持壁部１２４は、前支持壁部１２２の貫通孔に対応して、図示を省略する貫通孔及びナット１２６を有する。これらの対向する貫通孔を介し、ナット１２６には左側サスペンション部材の内側のフロントピボット部を装着するためのボルト等の締結部材が締結される。

上壁部１１３及び内壁部１１５には、クロスメンバ１０の横上部材１２の上壁部１４及び前縦壁部１６が典型的にはアーク溶接等で対応して溶接され、クロスメンバ１０及び左サイドメンバ１１０は、一体化されている。左支持部材１２０の前支持壁部１２２及び後支持壁部１２４の支持剛性を向上する等の観点からは、前支持壁部１２２及び後支持壁部１２４とクロスメンバ１０の横上部材１２の上壁部１４とは、上壁部１１３及び内壁部１１５を介して、幅方向において互いに対向することが好ましい。また、サブフレーム１を車体に取り付けるための図示を省略する取付ブラケットの支持剛性を向上する等の観点からは、横上部材１２の上壁部１４の後端部をより後方の側に延在させて、貫通孔１３２、１３４及び１３５の少なくとも一つとクロスメンバ１０の横上部材１２の上壁部１４とが、幅方向において互いに対向していてもよい。

左下部材１５２は、左サイドメンバ１１０の下方向の側及び幅方向の両側を塞ぐ板部材であり、底壁部１５３、外壁部１５４及び内壁部１５５を有する。底壁部１５３、外壁部１５４及び内壁部１５５は、前後方向における左下部材１５２の全長にわたって設けられて、左下部材１５２の下方向の側、幅方向の外側及び幅方向の内側を対応して塞いでいる。

底壁部１５３は、左下部材１５２の前端部１５７及び後端部１５８の間で、底壁部１５３を貫通する貫通孔１７２、１７４、１７５、１７７及び１７９を有する。また、底壁部１５３は、必要に応じて、左下部材１５２の前端部１５７及び後端部１５８の間で、底壁部１５３が下方向に向かって突設された凸部１８０、底壁部１５３が上方向に向かって陥設された前凹部１８１及び後凹部１８２を有していてもよい。

貫通孔１７２、１７４、１７５、１７７及び１７９は、左上部材１１２の貫通孔１３２、１３４、１３５、１３７及び１３９に対して下方の側で対向するもので、貫通孔１７２、１７４及び１７５には、貫通孔１３２、１３４及び１３５に適用されるボルト等の締結部材が挿通される。貫通孔１７７は、貫通孔１７２、１７４及び１７５の後方の側に配置され、貫通孔１７７には、貫通孔１３７に適用されるボルト等の締結部材が挿通される。また、貫通孔１７９は、貫通孔１７７の後方の側に配置され、貫通孔１７９には、貫通孔１３９に適用されるボルト等の締結部材が挿通される。なお、左上部材１１２の貫通孔１３２、１３４、１３５、１３７及び１３９と、左下部材１５２の貫通孔１７２、１７４、１７５、１７７及び１７９との間には、対応して、金属製等のカラー部材が介在していてもよい。

凸部１８０、並びに凸部１８０を前後方向に挟んでその前方向の側及びその後方向の側に対応して配置された前凹部１８１及び後凹部１８２は、左上部材１１２の凹部１４０の脆弱部としての機能を補助するもので、左上部材１１２の凹部１４０が、典型的には車両の前面衝突時に前端部１１６に印加される撃力により、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形する際に、いずれも、その変形を促進するように変形することにより、凸部１８０は、凹部１４０と共に脆弱部として機能し、前凹部１８１は、凹部１４０及び凸部１８０からなる脆弱部よりも前方の側に配置される前脆弱部として機能し、後凹部１８２は、凹部１４０及び凸部１８０からなる脆弱部よりも後方の側に配置される後脆弱部として機能する。つまり、典型的には車両の前面衝突時に前端部１５７に印加される撃力により、凸部１８０は、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形し、前凹部１８１及び後凹部１８２は、各々主として上方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形する。ここで、かかる凸部１８０は、典型的には、左サイドメンバ１１０をｙ−ｚ平面に平行な面で切った縦断面では、頂点が下方を向いた三角形状を呈して、左上部材１１２の凹部１４０の下方でそれと対向して配置されればよい。また、前凹部１８１は、貫通孔１７４及び１７５の後方の側であって凸部１８０の前方の側、及び後凹部１８２は、凸部１８０の後方の側であって貫通孔１７７の前方の側に各々配置されて、典型的には、左サイドメンバ１１０をｙ−ｚ平面に平行な面で切った縦断面では、頂点が上方を向いた三角形状を呈すればよい。

底壁部１５３及び外壁部１５４には、左上部材１１２の左支持部材１２０の下方の側に配設されて、左支持部材１２０、底壁部１５３及び外壁部１５４に典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されて一体化されると共に、左支持部材１２０を補強する左補強部材１５６が配設される。

底壁部１５３及び内壁部１５５には、クロスメンバ１０の横下部材２２の底壁部２４及び前縦壁部２６が典型的にはアーク溶接等で対応して溶接され、クロスメンバ１０及び左サイドメンバ１１０は、一体化されている。また、サブフレーム１を車体に取り付けるための図示を省略する取付ブラケットの支持剛性を向上する等の観点からは、横下部材２２の底壁部２４の後端部をより後方の側に延在させて、貫通孔１７２、１７４及び１７５の少なくとも一つとクロスメンバ１０の横下部材２２の底壁部２４とが、幅方向において互いに対向していてもよい。

左サイドメンバ１１０の右側でそれと幅方向で対向して配設される右サイドメンバ２１０に関連する構成は、左サイドメンバ１１０に関連する構成に対して、ｙ−ｚ平面と平行な平面であって車体の幅方向の中央を前後方向に走る中央線を通る平面に対して、基本的に左右対称なものであるため、その詳細な説明は省略するが、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２、その上壁部１１３、外壁部１１４、内壁部１１５、前端部１１６、後端部１１７、左支持部材１２０、前支持壁部１２２、後支持壁部１２４、ナット１２６、貫通孔１３２、１３４、１３５、１３７、１３９及び凹部１４０、並びに左サイドメンバ１１０の左下部材１５２、その底壁部１５３、外壁部１５４、内壁部１５５、左補強部材１５６、前端部１５７、後端部１５８、貫通孔１７２、１７４、１７５、１７７、１７９、凸部１８０、前凹部１８１及び後凹部１８２に対応して、右サイドメンバ２１０の右上部材２１２、その上壁部２１３、外壁部２１４、内壁部２１５、前端部２１６、後端部２１７、右支持部材２２０、前支持壁部２２２、後支持壁部２２４、ナット２２６、貫通孔２３２、２３４、２３５、２３７、２３９及び凹部２４０、並びに右サイドメンバ２１０の右下部材２５２、その底壁部２５３、外壁部２５４、内壁部２５５、右補強部材２５６、前端部２５７、後端部２５８、貫通孔２７２、２７４、２７５、２７７、２７９、凸部２８０、前凹部２８１及び後凹部２８２を有する。なお、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０の前後の端部１１６、１５７、２１６、２５７、１１７、１５８、２１７及び２５８は、必要に応じて、上壁部１１３及び２１３又は底壁部１５３及び２５３を対応して曲げ加工する等して塞いでもよい。

連結部材３００は、クロスメンバ１０の後方の側で、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０間を延在してこれらを連結するように、典型的には、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２の上壁部１１３に対して、第１連結部Ｂ１及びその後方の側に配置された第３連結部Ｂ３で、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されると共に、右サイドメンバ２１０の右上部材２１２の上壁部２１３に対して、第２連結部Ｂ２及びその後方の側に配置された第４連結部Ｂ４で、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接される。また、典型的には車両の前面衝突時に脆弱部として各々機能するように左上部材１１２の上壁部１１３に設けられた凹部１４０及び右上部材２１２の上壁部２１３に設けられた凹部２４０に起因する変形モードに不要な影響を与えないように、第１連結部Ｂ１及び第３連結部Ｂ３は、凹部１４０を挟んで、凹部１４０の前方の側及び凹部１４０の後方の側に対応して配置され、第２連結部Ｂ２及び第４連結部Ｂ４は、凹部２４０を挟んで、凹部２４０の前方の側及び凹部２４０の後方の側に対応して配置される。この際、図中では、前後方向で、左上部材１１２について、貫通孔１３４及び１３５の後方の側に順に前方から後方に向かって、第１連結部Ｂ１、貫通孔１３７、凹部１４０、第３連結部Ｂ３及び貫通孔１３９が配置され、左下部材１５２について、貫通孔１７４及び１７５の後方の側に順に前方から後方に向かって、前凹部１８１、第１連結部Ｂ１（左上部材１１２に配置）、貫通孔１７７、凸部１８０、第３連結部Ｂ３（左上部材１１２に配置）、後凹部１８２及び貫通孔１７９が配置され、右上部材２１２について、貫通孔２３４及び２３５の後方の側に順に前方から後方に向かって、第２連結部Ｂ２、貫通孔２３７、凹部２４０、第４連結部Ｂ４及び貫通孔２３９が配置され、並びに、右下部材２５２について、貫通孔２７４及び２７５の後方の側に順に前方から後方に向かって、前凹部２８１、第２連結部Ｂ２（右上部材２１２に配置）、貫通孔２７７、凸部２８０、第４連結部Ｂ４（右上部材２１２に配置）、後凹部２８２及び貫通孔２７９が配置されることになる。

ここで、連結部材３００は、例えば一枚の平板母材をプレス成形等で成形した一枚ものの板部材であってもよいが、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０間の支持剛性の向上、連結部材３００の軽量化、及びその母材の歩留まりの向上等を総合的に考慮すると、左上部材１１２の上壁部１１３と右上部材２１２の上壁部２１３との間の幅方向の中央に交差部Ｃを画成しながら、上面視で交差部Ｃを中心とした斜交い形状を呈する個別の板部材のプレス成形品である第１連結部材３１０及び第２連結部材３２０を組み合わせて有する構成としてもよいが、サスペンションアームからの入力に対する剛性向上等の観点からは、交差部Ｃから前方側と後方側とで別個の板部材からなるプレス成型品を組み合わせて構成してもよく、その際は各々の板部材が接合される接合部位と凹部１４０及び２４０とがＸ軸方向から見て前後方向で重複する位置に設定されることが好ましい。

第１連結部材３１０は、第２連結部Ｂ２及び第３連結部Ｂ３間を延在する板状の本体部３１１と、交差部Ｃの右方向の側で本体部３１１から起立して互いに離間する方向に張り出した一対のフランジ部３１２及び３１３と、交差部Ｃの左方向の側で本体部３１１から起立して互いに離間する方向に張り出した一対のフランジ部３１５及び３１６と、を有する。第２連結部材３２０は、第１連結部Ｂ１及び第４連結部Ｂ４間を延在する板状の本体部３２１と、交差部Ｃの左方向の側で本体部３２１から起立して互いに離間する方向に張り出した一対のフランジ部３２２及び３２３と、交差部Ｃの右方向の側で本体部３２１から起立して互いに離間する方向に張り出した一対のフランジ部３２５及び３２６と、を有する。また、第１連結部材３１０及び第２連結部材３２０は、交差部Ｃで本体部３１１及び本体部３２１が互いに上下に重ねられて、典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されて一体化される。なお、第１連結部材３１０及び第２連結部材３２０には、軽量化用の複数の貫通孔ｈが設けられていてもよい。

また、第１連結部材３１０及び第２連結部材３２０には、典型的には車両の前面衝突時に、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０を介して撃力が印加されるため、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２の上壁部１１３に設けられて脆弱部として機能する凹部１４０及び右サイドメンバ２１０の右上部材２１２の上壁部２１３に設けられて脆弱部として機能する凹部２４０に主として起因する左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０の変形モードに不要な影響を与えることがないように、交差部Ｃで、双方のフランジ３１２、３１３、３１５、３１６、３２２、３２３、３２５、３２６を対応して接続することなく分断して、交差部Ｃをフランジ非設置部とすると共に、双方の本体部３１１及び３２１を対応して貫通する貫通孔３１７及び３２７を配置して、脆弱部とすることが好ましい。かかる交差部Ｃにおける脆弱部は、フランジ非設置部並びに貫通孔３１７及び３２７の少なくとも一方を含むものであってもかまわず、その脆弱部の位置としては、上面視での交差部Ｃの中心点Ｏでもってそれを代表して示してもよい。また、この際、第１連結部材３１０及び第２連結部材３２０の交差部Ｃの脆弱部の中心点Ｏの前後方向における位置は、左上部材１１２の上壁部１１３の凹部１４０及び右上部材２１２の上壁部２１３の凹部２４０の各々の前後方向の位置と一致させることが好ましい。かかる場合、凹部１４０、凹部２４０及び上面視での交差部Ｃの脆弱部の中心点Ｏは、幅方向に平行な直線状で整列する。

以上の構成において、更に図５をも参照すると、典型的には車両の前面衝突時に、左サイドメンバ１１０について、左上部材１１２の前端部１１６及び左下部材１５２の前端部１５７に撃力Ｆが印加されると、左上部材１１２の凹部１４０は、連結部材３００による不要な影響を受けることなく、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形する。この際、左サイドメンバ１１０について、左下部材１５２の凸部１８０が設けられている場合には、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形して、左上部材１１２の凹部１４０の変形を促進するように変形する。また、連結部材３００の交差部Ｃに脆弱部が設けられている場合には、この脆弱部も潰れ変形等の変形を起こすので、左上部材１１２の凹部１４０は、連結部材３００による不要な影響をより受けることなく、主として下方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形する。また更に、左サイドメンバ１１０について、左下部材１５２の前凹部１８１及び後凹部１８２が設けられている場合には、前凹部１８１及び後凹部１８２は、各々主として上方向に向かって折れ曲がるような所要の変形モードで変形して、左上部材１１２の凹部１４０の変形を促進するように変形する。なお、かかる変形の態様は、典型的には車両の前面衝突時に、右サイドメンバ２１０について、右上部材２１２の前端部２１６及び右下部材２５２の前端部２５７に撃力Ｆが印加される場合も同様である。

また、以上の構成において、サブフレーム１が車体に装着される各種部位の内、左前の第１車体取付部Ａ１としては、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２に設けられた貫通孔１３２、１３４及び１３５、左サイドメンバ１１０の左下部材１５２に設けられた貫通孔１７２、１７４及び１７５並びにこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当し、右前の第２車体取付部Ａ２としては、右サイドメンバ２１０の右上部材２１２に設けられた貫通孔２３２、２３４及び２３５、右サイドメンバ２１０の右下部材２５２に設けられた貫通孔２７２、２７４及び２７５並びにこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当し、左後の第３車体取付部Ａ３としては、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２に設けられた貫通孔１３９、左サイドメンバ１１０の左下部材１５２に設けられた貫通孔１７９及びこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当し、右後の第４車体取付部Ａ４としては、右サイドメンバ２１０の右上部材２１２に設けられた貫通孔２３９、右サイドメンバ２１０の右下部材２５２に設けられた貫通孔２７９及びこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当する。なお、これらの部位は、いずれも典型的にはボルト等の締結部材を用いる締結用の部位である。また、これらの部位としては、サブフレームマウント部材を介在させないリジット構造を採用した例を想定しているが、サブフレームマウント部材を介在させたフローティング構造を採用するものであってもかまわない。また、第１車体取付部Ａ１及び第２車体取付部Ａ２では、いずれも図示を省略するが、取付けブラケットが各々締結されることを想定している。

また、サブフレーム１がサスペンションアームの内側のピボット部を各々支持する各種部位の内、左前の第１支持部Ｓ１としては、左支持部材１２０の前支持壁部１２２及び後支持壁部１２４が相当し、右前の第２支持部Ｓ２としては、右支持部材２２０の前支持壁部２２２及び後支持壁部２２４が相当し、左後ろの第３支持部Ｓ３としては、左サイドメンバ１１０の左上部材１１２に設けられた貫通孔１３７、左サイドメンバ１１０の左下部材１５２に設けられた貫通孔１７７及びこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当し、右後ろの第４支持部Ｓ４としては、右サイドメンバ２１０の右上部材２１２に設けられた貫通孔２３７、右サイドメンバ２１０の右下部材２５２に設けられた貫通孔２７７及びこれらに対応して設けられて図示を省略するカラー部材が相当する。なお、これらの部位は、いずれも典型的にはボルト等の締結部材を用いる締結用の部位である。また、これらの部位に適用されるサスペンションアームとして、Ｌ型ロアアームを採用する例を想定しているが、Ａ型ロアアームや２本のＩ型ロアアームを採用するものであってもかまわない。また、左前の第１支持部Ｓ１及び右前の第２支持部Ｓ２では、図示を省略するインシュレータブッシュ部材の内筒が各々締結される例を想定し、左後ろの第３支持部Ｓ３及び右後ろの第４支持部Ｓ４では、いずれも図示を省略するが、取付けブラケットが各々締結されて、かかるブラケットにインシュレータブッシュ部材が装着される例を想定している。

以上の本実施形態においては、車両用サブフレーム１が、車体の前後方向に各々延在しながら車体の幅方向で互いに対向して配設される第１のサイドメンバ１１０及び第２のサイドメンバ２１０と、幅方向に延在して配設されると共に、第１のサイドメンバ１１０及び第２のサイドメンバ２１０を連結するクロスメンバ１０と、クロスメンバ１０から後方側に離間しながら幅方向に延在して配設されると共に、第１のサイドメンバ１１０及び第２のサイドメンバ２１０を連結する連結部材３００と、を備え、連結部材３００が、第１のサイドメンバに対して、前後方向で互いに離間して第１のサイドメンバ１１０に設定された左前連結部Ｂ１及び左後連結部Ｂ３で連結されると共に、第２のサイドメンバ２１０に対して、前後方向で互いに離間して第２のサイドメンバ２１０に設定された右前連結部Ｂ２及び右後連結部Ｂ４で連結され、第１のサイドメンバ１１０は、前後方向において、左前連結部Ｂ１及び左後連結部Ｂ３の間に設定された第１の脆弱部１４０を有し、第２のサイドメンバ２１０は、前後方向において、右前連結部Ｂ２及び右後連結部Ｂ４の間に設定された第２の脆弱部２４０を有するものであるため、連結部材３００で車両用サブフレーム１の強度及び剛性を高めることができると共に、連結部材３００の連結部Ｂ１からＢ４に対して第１の脆弱部１４０及び第２の脆弱部２４０を適切に配置して車両用サブフレーム１に所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本実施形態においては、連結部材３００が、第１のサイドメンバ１１０及び第２のサイドメンバ２１０の間で交差する交差部Ｃを有すると共に、交差部Ｃで第３の脆弱部を有するものであるため、連結部材３００を斜交い構造のものとして車両用サブフレーム１の強度及び剛性を高めることができると共に、連結部材３００が第１の脆弱部１４０及び第２の脆弱部２４０の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材３００の第３の脆弱部を配置してそれらの変形を許容し車両用サブフレームに所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本実施形態においては、第１の脆弱部１４０、第２の脆弱部２４０及び交差部Ｃの第３の脆弱部が、前後方向における配設位置が互いに等しく設定されたものであるため、車両の衝突時に、第１の脆弱部１４０及び第２の脆弱部２４０が変形する際に併せて交差部Ｃの第３の脆弱部も変形し、これらの変形のタイミングを実質同等なものとして車両用サブフレーム１に所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本実施形態においては、第１のサイドメンバ１１０が、更に、左前連結部Ｂ１に対して、前方側に第４の脆弱部１８１を有すると共に、左後連結部Ｂ３に対して、後方側に第５の脆弱部１８２を有し、第２のサイドメンバ２１０が、更に、右前連結部Ｂ２に対して、前方側に第６の脆弱部２８１を有すると共に、右後連結部Ｂ４に対して、後方側に第７の脆弱部２８２を有するものであるため、第４の脆弱部１８１、第５の脆弱部１８２、第６の脆弱部２８１及び第７の脆弱部２８２で第１の脆弱部１４０及び第２の脆弱部２４０の変形を補助的に促進して車両用サブフレーム１に所要の衝突性能を発揮させることができる。

また、本実施形態の車両用サブフレーム１では、種々の変形例が考えられるが、まず、図６に示す第１の変形例における車両用サブフレーム１’においては、連結部材３００’の構成が、前述してきた車両用サブフレーム１の連結部材３００の構成と異なることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。

図６は、本変形例における車両用サブフレーム１’の構成を示す左側面図であり、位置的には図３に相当する。

具体的には、図６に示すように、連結部材３００’は、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ２１０の各々の傾斜度合に対応して、第１連結部Ｂ１及び第２連結部Ｂ２から交差部Ｃに各々向かうに連れて、下方向の側に傾斜する形状を有すると共に、第３連結部Ｂ３及び第４連結部Ｂ４から交差部Ｃに各々向かうに連れて、下方向の側に傾斜する形状を有し、残余の構成は、連結部材３００の構成と同様である。これにより、連結部材３００’を斜交い構造のものとして車両用サブフレーム１’の強度及び剛性を高めることができると共に、より効果的に連結部材３００’が左サイドメンバ１１０の左上部材１１２の上壁部１１３に設けられた凹部１４０及び右サイドメンバ２１０の右上部材２１２の上壁部２１３に設けられた凹部２４０が脆弱部として各々機能する際の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材３００’の交差部Ｃの脆弱部を配置して、それらの変形を許容して車両用サブフレーム１’に所要の衝突性能を発揮させることができる。また、連結部材３００’が下方向の側に傾斜しているため、車両用サブフレーム１’の上方向の側に空間を確保することができ、周辺部材のレイアウト性を向上することも可能となる。

また、図７に示す第２の変形例における車両用サブフレーム１’’においては、連結部材３００’’の構成が、前述してきた車両用サブフレーム１、１’の連結部材３００、３００’の構成と異なることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。

図７は、本変形例における車両用サブフレーム１’’の構成を示す断面図であり、位置的には図４（ａ）に相当する。

具体的には、図７に示すように、連結部材３００’’は、交差部Ｃにおいて、貫通孔３１７及び３２７が設けられる代わりに、第１連結部材３１０’’の本体部３１１’’が第２連結部材３２０’’の本体部３２１’’から上方向の側に離間してハット断面を形成し、かつ交差部Ｃにおける前後方向の中間部で、幅方向にわたって、本体部３１１’’が下方向の側に凹んだ凹部３１８’’を脆弱部として有し、残余の構成は、連結部材３００、３００‘の構成と同様である。これにより、連結部材３００’’を斜交い構造のものとして車両用サブフレーム１’’の強度及び剛性を高めることができると共に、より効果的に連結部材３００’’が左サイドメンバ１１０の左上部材１１２の上壁部１１３に設けられた凹部１４０及び右サイドメンバ２１０の右上部材２１２の上壁部２１３に設けられた凹部２４０が脆弱部として各々機能する際の変形モードに不要な影響を与えることがないように連結部材３００’’の交差部Ｃの脆弱部を配置して、それらの変形を許容して車両用サブフレーム１’’に所要の衝突性能を発揮させることができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数などは前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、強度及び剛性を高めることができると共に、所要の衝突性能を発揮することができる車両用サブフレームを提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体のサブフレームの分野に適用され得るものと期待される。

１、１’、１’’…サブフレーム
１０…クロスメンバ
１２…横上部材
１４…上壁部
１６…前縦壁部
２２…横下部材
２４…底壁部
２６…前縦壁部
１１０…左サイドメンバ
１１２…左上部材
１１３…上壁部
１１４…外壁部
１１５…内壁部
１１６…前端部
１１７…後端部
１２０…左支持部材
１２２…前支持壁部
１２４…後支持壁部
１２６…ナット
１３２、１３４、１３５、１３７、１３９…貫通孔
１４０…凹部
１５２…左下部材
１５３…底壁部
１５４…外壁部
１５５…内壁部
１５６…左補強部材
１５７…前端部
１５８…後端部
１７２、１７４、１７５、１７７、１７９…貫通孔
１８０…凸部
１８１…前凹部
１８２…後凹部
２１０…右サイドメンバ
２１２…右上部材
２１３…上壁部
２１４…外壁部
２１５…内壁部
２１６…前端部
２１７…後端部
２２０…右支持部材
２２２…前支持壁部
２２４…後支持壁部
２２６…ナット
２３２、２３４、２３５、２３７、２３９…貫通孔
２４０…凹部
２５２…右下部材
２５３…底壁部
２５４…外壁部
２５５…内壁部
２５６…左補強部材
２５７…前端部
２５８…後端部
２７２、２７４、２７５、２７７、２７９…貫通孔
２８０…凸部
２８１…前凹部
２８２…後凹部
３００、３００’、３００’’…連結部材
３１０、３１０’、３１０’’…第１連結部材
３１１、３１１’’…本体部
３１２、３１３、３１５、３１６…フランジ部
３１７…貫通孔
３１８’’…凹部
３２０、３２０’、３２０’’…第２連結部材
３２１、３２１’’…本体部
３２２、３２３、３２５、３２６…フランジ部
３２７…貫通孔
ｈ…貫通孔
Ｃ…交差部
Ａ１…第１車体取付部
Ａ２…第２車体取付部
Ａ３…第３車体取付部
Ａ４…第４車体取付部
Ｓ１…第１支持部
Ｓ２…第２支持部
Ｓ３…第３支持部
Ｓ４…第４支持部
Ｂ１…第１連結部
Ｂ２…第２連結部
Ｂ３…第３連結部
Ｂ４…第４連結部

Claims (6)

1. 車体に装着される車両用サブフレームであって、
   前記車体の前後方向に各々延在しながら前記車体の幅方向で互いに対向して配設される第１のサイドメンバ及び第２のサイドメンバと、
   前記幅方向に延在して配設されると共に、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバを連結するクロスメンバと、
   前記クロスメンバから前記車体の後方側に離間しながら前記幅方向に延在して配設されると共に、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバを連結する連結部材と、を備え、
   前記連結部材は、前記第１のサイドメンバに対して、前記前後方向で互いに離間して前記第１のサイドメンバに設定された左前連結部及び左後連結部で連結されると共に、前記第２のサイドメンバに対して、前記前後方向で互いに離間して前記第２のサイドメンバに設定された右前連結部及び右後連結部で連結され、
   前記第１のサイドメンバは、前記前後方向において、前記左前連結部及び前記左後連結部の間に設定された第１の脆弱部を有し、
   前記第２のサイドメンバは、前記前後方向において、前記右前連結部及び前記右後連結部の間に設定された第２の脆弱部を有する車両用サブフレーム。
2. 前記連結部材は、前記第１のサイドメンバ及び前記第２のサイドメンバの間で交差する交差部を有すると共に、前記交差部で第３の脆弱部を有する請求項１に記載の車両用サブフレーム。
3. 前記第１の脆弱部、前記第２の脆弱部及び前記第３の脆弱部は、前記前後方向における配設位置が互いに等しく設定された請求項２に記載の車両用サブフレーム。
4. 前記第１のサイドメンバは、更に、前記左前連結部に対して、前記車体の前方側に第４の脆弱部を有すると共に、前記左後連結部に対して、前記後方側に第５の脆弱部を有し、
   前記第２のサイドメンバは、更に、前記右前連結部に対して、前記前方側に第６の脆弱部を有すると共に、前記右後連結部に対して、前記後方側に第７の脆弱部を有する請求項３に記載の車両用サブフレーム。
5. 前記第３の脆弱部は、前記車体の下方に向かって凹む凹部で形成する請求項２に記載の車両用サブフレーム
6. 前記連結部材は、前記サイドメンバから前記交差部に向かうにつれ、前記車体の下方に傾斜する請求項２に記載の車両用サブフレーム。

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