JP4018909B2

JP4018909B2 - 自動車のサブフレーム

Info

Publication number: JP4018909B2
Application number: JP2002007536A
Authority: JP
Inventors: 知巳下澤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP2003205853A

Description

【０００１】
【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

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。