JP4018909B2 - 自動車のサブフレーム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体フレームの下部に取り付けられる自動車のサブフレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車車両の車体フレームとして、略前後に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、各フロントサイドメンバの前端側に両端側が接続され略左右に延びるクロスメンバ(ラジエータフロントロア)とを備えたものが一般的である。そして、この車体フレームの下部に、フロント側のサスペンションリンク類の支持、車体剛性の向上等のために、サブフレームが取り付けられた自動車車両が知られている。
【0003】
この種のサブフレームは、一般に、各フロントサイドメンバ及びラジエータフロントロアの下面に沿って略コ字状に形成される。すなわち、サブフレームは、各フロントサイドメンバの下面側と連結され前後に延びる左右一対のサブフレーム本体部と、各サブフレーム本体部の前端側から前記クロスメンバの下面に沿って左右方向へ延びる前端連結部とを有する。この前端連結部は、略ハット状に形成された上側部材と、略逆ハット状に形成された下側部材とを接合することにより、側面断面にて略四角形の形状をなしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記サブフレームでは、前端連結部が略四角形状に形成されており、前端連結部にて上下寸法が比較的大きくなる。すなわち、前記サブフレームを備えた車両においては、サブフレームの前端連結部がラジエータフロントロアの下面に位置し、車両前端側における車両と地面との距離が小さくなるので、車両のアプローチアングル(近接角)が比較的小さくなる。従って、路面との干渉を回避するために、比較的大きなアプローチアングルが要求されるRV車等においては、前記サブフレームを用いた構造では、十分なアプローチアングルを確保することができないという問題点があった。
【0005】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両のアプローチアングルを大きく確保することのできる自動車のサブフレームを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、略前後に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、各フロントサイドメンバの前端側に両端側が接続され略左右に延びるクロスメンバと、を有する車体フレームの下部に取り付けられるサブフレームであって、前記各フロントサイドメンバの下面側と連結され略前後に延びる左右一対のサブフレーム本体部と、前記各サブフレーム本体部の前端側から左右中央側へ延び、前記クロスメンバの下側に配される左右延在部とを有し、前記左右延在部を、前記クロスメンバの下面に沿って形成された一枚の板状体としたことを特徴とする。
【0007】
請求項1記載の発明によれば、車体フレームのクロスメンバの下側には、クロスメンバの下面に沿って形成された左右延在部が位置する。ここで、左右延在部は一枚の板状体であることから上下方向寸法が比較的小さく、車両前端部における車両と地面との距離が比較的大きくなる。
【0008】
従って、車両前端部の地上高が大きくなり、車両のアプローチアングルを大きく確保することができる。特に、路面との干渉を回避するため、車両に大きなアプローチアングルが要求されるRV車等において極めて有利であり、設計自由度等が飛躍的に向上する。
【0009】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の自動車のサブフレームにおいて、前記左右延在部は、前記各サブフレーム本体部の前端側にそれぞれ接続し前記クロスメンバの両端側下面にそれぞれ位置する左右一対の端部板状体を有し、前記サブフレーム本体部と、これに接続する前記端部板状体とをそれぞれ有する互いに独立した左フレームと右フレームとから構成されたことを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の発明によれば、請求項1の作用に加え、左右延在部の各端部板状体がクロスメンバ両端側の下面にそれぞれ位置し、クロスメンバ中央側の下面には左右延在部の構成部分は位置しない。
また、車体フレームへのサブフレームの組み付けに際し、左フレームと右フレームとがそれぞれ別個に車体フレームに組み付けられる。このとき、左右の各フレームは互いに独立して構成されているため、左右のサブフレーム本体部が連結された従来のもののように、車体フレームへの組み付けに際して、各サブフレーム本体部間の高い寸法精度が要求されることはなく、寸法誤差等は比較的許容される。
【0011】
従って、従来のサブフレームに備えられていたクロスメンバ中央側の下面に位置する部材は存在せず、サブフレームの軽量化並びに小型化を図ることができるし、車両の製造コストを低減することができる。また、車両の軽量化を図ることができるので車両の燃費等を向上させることができるのは勿論のこと、フロントエンジン車においては、原動機等が搭載され重量が嵩む車両前部の軽量化を図ることができ、車両の運動性能等の走行性能を飛躍的に向上させることができる。また、左フレームと右フレームとを別個に組み付けることに加え、左右の各フレームの寸法誤差等が比較的許容されるので、サブフレームの車体フレームへの組み付けが容易である。また、左右の各フレームが独立して構成されているので、車両の製造工場等におけるサブフレームの運搬等に際しても極めて有利である。
【0012】
また、請求項3記載の発明では、請求項2記載の自動車のサブフレームにおいて、前記左フレーム及び前記右フレームは、前記端部板状体の左右中央端側の前側及び後側にて前記クロスメンバに固定されるとともに、前記サブフレーム本体部の前端側にて前記フロントサイドメンバに固定されることを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明によれば、請求項2の作用に加え、左フレーム及び右フレームの前側は、クロスメンバの前後2個所と、フロントサイドメンバの前側1個所で車体フレーム側に固定される。
すなわち、左フレーム及び右フレームの端部板状体を、クロスメンバの前後2個所に固定したことから、クロスメンバを介して左フレーム及び右フレームが連結される。これにより、オフセット衝突時に、左フレーム及び右フレームの一方に後方への荷重が作用すると、クロスメンバを介し、他方のフレーム及びフロントサイドメンバに確実に荷重が伝達される。
さらに、左フレーム及び右フレームの前部は、フロントサイドメンバの前側に固定されていることから、前面衝突時に、サブフレームと各フロントサイドメンバは一体的に変形し、サブフレームと車体フレームとに後方へ作用する荷重が分散される。
【0014】
従って、車両のオフセット衝突時に、衝突側に位置する左フレーム及び右フレームの一方から、非衝突側に位置する他方のフレーム及びフロントサイドメンバへと確実に荷重が伝達されるようにしたので、所定のオフセット衝突性能を確保することができ、実用に際して極めて有利である。
また、車両の前面衝突時に、サブフレームと車体フレームとに後方へ作用する荷重が分散されるようにしたので、サブフレーム及び車体フレーム全体で後方への荷重を効率よく受けることができ、車両の衝突性能を向上させることができる。
【0015】
また、請求項4記載の発明では、請求項1乃至3の何れか1項記載の自動車のサブフレームにおいて、前記各本体部の前端側に、前後方向と略直交する方向に延びる突条部が形成されたことを特徴とする。
【0016】
請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至3の何れか1項の作用に加え、車両の前面衝突等により、車両に前後方向の圧縮する力が加わると、前記各本体部の前端側は、それぞれ突条部を起点として容易に圧縮方向に変形する。
【0017】
従って、車両の前面衝突等に際し、各サブフレーム本体部の前端側で確実に衝突等のエネルギを吸収することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1乃至図7は本発明の一実施形態を示すもので、図1は自動車の前部構造を示す車体フレーム及びサブフレームの分解斜視図、図2はサブフレームの左フレームの外観斜視図である。
【0019】
図1に示すように、この自動車用のサブフレーム1は、自動車前部の車体フレーム2の下部に取り付けられる。ここで、車体フレーム2は従来公知の構成であって、略前後に延びる左右一対のフロントサイドメンバ3と、各フロントサイドメンバ3の前端側に両端側が接続され略左右に延びるクロスメンバとしてのラジエータロアフレーム4とを有している。
【0020】
図2に示すように、このサブフレーム1は、各フロントサイドメンバ3の下面側と連結され前後に延びる左右一対のサブフレーム本体部5と、各サブフレーム本体部5の前端側からラジエータロアフレーム4の下面に沿って左右方向へ延びる左右延在部6とを有している。本実施形態においては、各サブフレーム本体部5は、その前部をなすサブフレーム前側本体部7と、その後部をなすサブフレームリア8とを有し、サブフレーム前側本体部7とサブフレームリア8とは溶接等により固着されている。
【0021】
図3乃至図5に示すように、各サブフレーム前側本体部7は、正面断面にて略ハット状に形成され前後に延びるサブフレームフロントアッパ9、正面断面にて略逆ハット状に形成され前後に延びるサブフレームフロントロア10等から構成され、これらの部材により正面断面にて略四角形の閉断面が形成されている。サブフレームフロントアッパ9及びサブフレームフロントロア10は、鉄、アルミ等の金属のプレス加工により成形される。本実施形態においては、サブフレームフロントアッパ9及びサブフレームフロントロア10の左右両端には左右外側へ延び互いにスポット溶接等により溶着されるフランジ9a,10aが、前端には前方へ延び互いにスポット溶接等により溶着されるフランジ9b,10bがそれぞれ形成されている。また、本実施形態においては、図7に示すように、サブフレームフロントロア10は中央部分が僅かに凹んだ略逆ハット状となっており、サブフレームフロントアッパ9はサブフレームフロントロア10に比して中央部分が大きく凹んだ略ハット状となっている。尚、本実施形態においては、サブフレームフロントロア10の前端側には、左右中央側へ延びる部分が連続して形成され、この部分が前述の左右延在部6をなしている。
【0022】
また、図3及び図4に示すように、各サブフレーム前側本体部7には、前後と直交する方向に延びる複数のビード11が形成されている。すなわち、突条部としての各ビード11は、サブフレームフロントアッパ9の上面及び各側面とサブフレームフロントロア10の各側面及び上面とに連続的に形成され、各側面においては略上下方向に延び、上面及び下面においては略左右方向に延びている。本実施形態においては、計5つのビード11が前後に並んで形成され、前方の各ビード11の前後間隔は比較的小さく、後方の各ビード11の前後間隔は比較的大きくなっている。
【0023】
ここで、サブフレームフロントアッパ9の上面には固定孔9cが形成され、この固定孔9cを挿通する図示しないボルトにより、サブフレームフロントアッパ9はフロントサイドメンバ3に固定される。すなわち、サブフレーム1は、各サブフレーム本体部5の前側にて各フロントサイドメンバ3側に固定される。
【0024】
各サブフレームリア8は、各サブフレーム前側本体部7の後端側に接続され、正面断面にて略四角形状に形成されている。本実施形態においては、各サブフレームリア8は、鉄、アルミ等の金属のハイドロフォーム加工により成形され、前後に延びる略四角筒状に形成されている。各サブフレームリア8もまた、サブフレームフロントアッパ9と同様にして、各フロントサイドメンバ3側に固定されるようになっている。
【0025】
左右延在部6は、左側のサブフレーム本体部5の前端側と連続して形成されラジエータフレームロア4の左端側下面に位置する左端側板状体12と、右側のサブフレーム本体部5の前端側と連続して形成されラジエータフレームロア4の右端側下面に位置する右端側板状体13とを有している。本実施形態においては、左端側板状体12及び右端側板状体13は、左右中央側へ向かって、ラジエータフレームロア4の所定区間に対応して設けられる。すなわち、本実施形態のサブフレーム1は、左側のサブフレーム本体部5と左端側板状体12とを有し略L字状に形成された左フレーム1aと、右側のサブフレーム本体部5と右端側板状体13とを有し略L字状に形成された右フレーム1bとから構成され、左フレーム1aと右フレーム1bとは互いに独立したものとなっている。
【0026】
各サブフレームフロントロア10の左端側板状体12並びに右端側板状体13は、ラジエータフロントロア4の下面に沿うように側面断面にて略逆ハット状に形成されている。
【0027】
ここで、ラジエータフロントロア4について詳述する。図6に示すように、ラジエータフロントロア4は、側面断面にて略ハット状に形成された上側部材4aと、側面断面にて略逆ハット状に形成された下側部材4bとをスポット溶接等により溶着することにより形成されている。本実施形態においては、下側部材4bの下壁部4b1は略水平となっており、前側の縦壁部4b2は、後側の縦壁部4b3に比して上下方向に長く形成される。前側の縦壁部4b2は前上がりに傾斜し、後側の縦壁部4b3は後上がりに傾斜している。そして、各縦壁部4b2,4b3の上端からは、前後外側へ延びるフランジ4b4,4b5がそれぞれ形成され、各フランジ4b4,4b5は上側部材4aの各フランジ4a1,4a2とそれぞれスポット溶接等により溶着されている。
【0028】
図6に示すように、左端側板状体12は、このラジエータフロントロア4の下側部材4bと同様に、下壁部12aと、前側の縦壁部12bと、後側の縦壁部12cと、各縦壁部12b,12cの上端から前後外側へ延びるフランジ12d,12eとを有している。各壁部12a,12b,12cは、下側部材4bの下面に沿い、下側部材4bの各壁部4b1,4b2,4b3から僅かに離隔している。各フランジ12d,12eは、下側部材4bの各フランジ4b4,4b5と略接触し、その右端側にてラジエータフロントロア4にそれぞれ固定される。本実施形態においては、左端側板状体12の各フランジ12d,12eの左右中央端側(右端側)にそれぞれ形成された固定孔12fと、上側部材4aのフランジ4a1,4a2と、下側部材4bのフランジ4b4,4b5とを挿通するボルト13を用い、左フレーム1aの前側がラジエータフロントロア4に固定される。尚、左端側板状体12と右端側板状体13とは左右対称に形成されており、右端側板状体13は左端側板状体12と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【0029】
以上のように構成されたサブフレーム1においては、車体フレーム2のラジエータフロントロア4の下面には、この下面に沿った左右延在部6が位置する。ここで、左右延在部6は一枚の板状体に形成され、上下方向寸法が比較的小さいので、車両前部における地面からの距離が比較的大きくなる。すなわち、本実施形態の左右延在部6は、例えば中空の閉断面を有する従来公知のものに比べると上下方向寸法が格段に小さく、従来公知のものと比べて車両前部における地面からの距離が格段に大きくなる。
【0030】
また、車体フレーム2へのサブフレーム1の組み付けに際し、略L字状に形成された左フレーム1aと右フレーム1bとがそれぞれ別個に各フロントサイドメンバ3及びラジエータフロントロア4に組み付けられる。このとき、左右の各フレーム1a,1bは互いに別個に構成されているため、サブフレーム1等の寸法誤差等は比較的許容される。すなわち、左右のサブフレーム本体部が連結され略コ字状に形成された従来のもののように、車体フレームへの組み付けに際して、各サブフレーム本体部間の高い寸法精度が要求されることはない。
【0031】
また、左フレーム1a及び右フレーム1bの左右延在部6を、ラジエータフロントロア4の前後2個所に固定したことから、ラジエータフロントロア4を介して左フレーム1a及び右フレーム1bが連結される。これにより、オフセット衝突時に、左フレーム1a及び右フレーム1bの一方に後方への荷重が作用すると、ラジエータフロントロア4を介し、他方のフレーム1a,1b及びフロントサイドメンバ3に確実に荷重が伝達される。尚、本実施形態においては、サブフレーム本体部5がラジエータフロントロア4と略同一高さに位置するよう構成されており、オフセット衝突時に、これらの部材間で生じる曲げモーメントが低減され、他方のフレーム1a,1b及びフロントサイドメンバ3に、スムースに荷重が伝達されるようになっている。さらに、左フレーム1a及び右フレーム1bの前部は、フロントサイドメンバ3の前端側に固定されていることから、前面衝突時に、サブフレーム1と各フロントサイドメンバ3は一体的に変形し、サブフレーム1と車体フレーム2とに後方へ作用する荷重が分散される。
【0032】
また、車両の前面衝突等により、車両に前後方向の圧縮する力が加わると、各サブフレーム本体部5の前端側は、それぞれビード11を起点として容易に圧縮方向に変形する。
【0033】
このように、本実施形態のサブフレーム1によれば、車両前部における地面からの距離が比較的大きくなるようにしたので、車両のアプローチアングルを大きく確保することができる。特に、路面との干渉を回避するため、車両に大きなアプローチアングルが要求されるRV車等において極めて有利であり、設計自由度等が飛躍的に向上する。
【0034】
また、本実施形態のサブフレーム1によれば、ラジエータフロントロア4中央側の下面に位置する部材は存在せず、サブフレーム1の軽量化並びに小型化を図ることができるし、車両の製造コストを低減することができる。さらに、車両の軽量化に伴って車両の燃費等を向上させることができるのは勿論のこと、フロントエンジン車においては、原動機等が搭載され重量が嵩む車両前部の軽量化を図ることができ、車両の運動性能等の走行性能を飛躍的に向上させることができる。
【0035】
また、本実施形態のサブフレーム1によれば、左フレーム1aと右フレーム1bとを別個に組み付けることに加え、左右の各フレーム1a,1bの寸法誤差等が比較的許容されるので、サブフレーム1の車体フレーム2への組み付けが容易である。また、左右の各フレーム1a,1bが独立して構成されているので、車両の製造工場等におけるサブフレーム1の運搬等に際しても極めて有利である。
【0036】
また、本実施形態のサブフレーム1によれば、車両のオフセット衝突時に、衝突側に位置する左フレーム1a及び右フレーム1bの一方から、非衝突側に位置する他方のフレーム及びフロントサイドメンバ3へと確実に荷重が伝達されるようにしたので、上述のように車両のアプローチアングルの拡大やサブフレーム1の軽量化を図りつつ、所定のオフセット衝突性能をも確保することができ、実用に際して極めて有利である。
【0037】
また、本実施形態のサブフレーム1によれば、車両の前面衝突時に、サブフレーム1と車体フレーム2とに後方へ作用する荷重が分散されるようにしたので、サブフレーム本体部5と、フロントサイドメンバ3とに圧縮方向への力が分散され、サブフレーム1及び車体フレーム2全体で後方への荷重を効率よく受けることができ、車両の衝突性能を向上させることができる。
【0038】
また、本実施形態のサブフレーム1によれば、車両の前面衝突等により、車両に前後方向の圧縮する力が加わると、各サブフレーム本体部5は、それぞれビード11を起点として容易に圧縮方向に変形するようにしたので、車両の前面衝突等に際し、各サブフレーム本体部5の前端側で確実に衝突等のエネルギを吸収することができる。
【0039】
尚、前記実施形態においては、サブフレーム1を左フレーム1aと右フレーム1bとに分割して構成したものを示したが、ラジエータフロントロア4の下面に板状体6が配されるものであれば、如何なる構成であっても、車両のアプローチアングルが大きく確保されることはいうまでもない。
【0040】
また、前記実施形態におけるビード11の形状・個数等、サブフレーム1の車体フレーム2への固定構造等は、本発明の目的を達成する範囲内で任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のサブフレームによれば、車両前部における地面からの距離が比較的大きくなるようにしたので、車両のアプローチアングルを大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、自動車の前部構造を示す車体フレーム及びサブフレームの分解斜視図である。
【図2】サブフレームの左フレームの外観斜視図である。
【図3】左フレームのサブフレーム前側本体部を示す側面図である。
【図4】左フレームの前部を示す上面図である。
【図5】左フレームのサブフレーム前側本体部を示す側面断面図である。
【図6】ラジエータフロントロアと、左サブフレームの左端側板状体とを示す側面断面図である。
【図7】左サブフレームの前部正面断面図である。
【符号の説明】
1 サブフレーム
1a 左フレーム
1b 右フレーム
2 車体フレーム
3 フロントサイドメンバ
4 ラジエータフロントロア
5 サブフレーム本体部
6 左右延在部
11 ビード
12 左端側板状体
13 右端側板状体
Claims (4)
- 略前後に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、各フロントサイドメンバの前端側に両端側が接続され略左右に延びるクロスメンバと、を有する車体フレームの下部に取り付けられるサブフレームであって、
前記各フロントサイドメンバの下面側と連結され略前後に延びる左右一対のサブフレーム本体部と、
前記各サブフレーム本体部の前端側から左右中央側へ延び、前記クロスメンバの下側に配される左右延在部とを有し、
前記左右延在部を、前記クロスメンバの下面に沿って形成された一枚の板状体とした
ことを特徴とする自動車のサブフレーム。 - 前記左右延在部は、前記各サブフレーム本体部の前端側にそれぞれ接続し前記クロスメンバの両端側下面にそれぞれ位置する左右一対の端部板状体を有し、
前記サブフレーム本体部と、これに接続する前記端部板状体とをそれぞれ有する互いに独立した左フレームと右フレームとから構成された
ことを特徴とする請求項1記載の自動車のサブフレーム。 - 前記左フレーム及び前記右フレームは、前記端部板状体の左右中央端側の前側及び後側にて前記クロスメンバに固定されるとともに、前記サブフレーム本体部の前端側にて前記フロントサイドメンバに固定される
ことを特徴とする請求項2記載の自動車のサブフレーム。 - 前記各サブフレーム本体部の前端側に、前後方向と略直交する方向に延びる突条部が形成された
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の自動車のサブフレーム。
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