JP7083035B2 - サブフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車等の車両に搭載されるサブフレーム構造に関する。

例えば、特許文献１には、左右一対のリヤサイドフレームの車幅方向に沿った間に、後突時の衝突荷重を分散、吸収するリヤサブフレーム（ペリメータフレーム）を設けた車体後部構造が開示されている。

特許文献１に開示されたリヤサブフレーム（ペリメータフレーム）は、左右車両前端部及び左右車両後端部がそれぞれリヤサイドフレームに連結された一対の側方フレームと、一対の側方フレーム間に連結された前方フレーム及び後方フレームとによって構成されている。

特許第５４９９７２６号公報

ところで、特許文献１に開示された車体後部構造では、リヤサブフレームが車体に対して車両前後、且つ、左右一対の合計４点（取付点が４点）で取り付けられている。

このようなリヤサブフレームの４点支持構造では、例えば、リヤサブフレームに支持されたサスペンションからの入力荷重に対して、十分な剛性・強度を得ることができず、乗り心地や操縦安定性が低下するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、車両全体の重量増加及び製造コストの高騰を抑制しつつ、車体後部の剛性・強度を向上させることが可能なサブフレーム構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車幅方向に沿った車体側部に配置され、車両前後方向に延びる左右一対の車体側部フレームと、前記各車体側部フレームから車幅中央側に所定距離だけ離間した位置で前記各車体側部フレームに沿うように延びる左右一対の縦メンバと、前記左右一対の縦メンバの車両後方部位の間で車幅方向に延びるクロスメンバと、を備え、前記クロスメンバは、第１取付部と、延長部と、第２取付部とを有し、前記第１取付部は、前記各縦メンバに対して取り付けられ、前記延長部は、前記第１取付部から車幅方向外側で且つ上方側に向けて延びるように設けられ、前記第２取付部は、前記延長部の車幅方向外側端部で前記車体側部フレームに取り付けられることを特徴とする。

本発明では、車両全体の重量増加及び製造コストの高騰を抑制しつつ、車体後部の剛性・強度を向上させることが可能なサブフレーム構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係るリヤサブフレームが組み込まれた車体後部を底面側からみた底面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った縦断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。 図１の矢印Ｘ方向からみた矢視側面図である。 図４の矢印Ｙ方向からみた矢視斜視図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るリヤサブフレームが組み込まれた車体後部を底面側からみた底面図、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った縦断面図、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った縦断目図である。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）を、それぞれ示している。

図１に示されるように、車体後部には、本発明の実施形態に係るリヤサブフレーム（サブフレーム）１０と、左右一対の車体側部フレーム１２、１２と、車体クロスメンバ１４とがそれぞれ配置されている。左右一対の車体側部フレーム１２、１２の車幅方向に沿った間には、略平面状を呈するリヤフロアパネル１５が配置されている。

左右一対の車体側部フレーム１２、１２は、車体側部に配置され、車両前後方向に延びている。各車体側部フレーム１２は、左右一対のリヤサイドフレーム１６、１６と、左右一対のサイドシル１８、１８とを含み、これらが左右の車体側部において車両前後方向で連結されている。

リヤサブフレーム１０は、左右一対の車体側部フレーム１２、１２の車幅方向に沿った内側に位置し、且つ、左右一対の車体側部フレーム１２、１２の下方側に取り付けられている。また、リヤサブフレーム１０は、図示しない後輪用懸架装置を支持すると共に、図示しない防振装置を介して図示しないパワーユニット（モータやエンジン等の駆動源）を支持している。

図１に示されるように、リヤサブフレーム１０は、車両前後方向に沿って延びる左右一対の縦メンバ２０、２０と、左右一対の縦メンバ２０、２０の間で車幅方向に沿って延びるクロスメンバとを備えて構成されている。このクロスメンバは、左右一対の縦メンバ２０、２０の車両前方側に固定される前クロスメンバ２２と、左右一対の縦メンバ２０、２０の車両後方側に固定される後クロスメンバ（クロスメンバ）２４とを有する。

図２に示されるように、後クロスメンバ２４は、第１取付部２６と、延長部２８と、第２取付部３０とを有している。

第１取付部２６は、後クロスメンバ２４の車幅方向に沿った左右端部側で中央部寄りの部位が、各縦メンバ２０に対して取り付けられている（図１参照）。後クロスメンバ２４は、車両前後方向から側面視して略矩形状の貫通孔３２を有する（図２、図４参照）。この貫通孔３２は、車両前方に臨む前クロスメンバ２２の前壁、及び、車両後方に臨む前クロスメンバ２２の後壁にそれぞれ車両前後方向に沿って貫通するように形成されている（図３参照）。また、この貫通孔３２は、第１取付部２６と上下方向で重畳する位置に設けられている（図３参照）。

また、各縦メンバ２０の車両後方部位２０ｅは、後クロスメンバ２４の貫通孔３２を貫通して取り付けられている（図１、図３参照）。すなわち、各縦メンバ２０の車両後方部位２０ｅは、後クロスメンバ２４の貫通孔３２に対して嵌挿されている。また、後クロスメンバ２４の貫通孔３２の形状は、各縦メンバ２０の車両後方部位２０ｅの軸直断面形状に対応している。

なお、本実施形態では、図１に示されるように、各縦メンバ２０の車両後方端部２０ｄに近接する部位を後クロスメンバ２４の貫通孔３２に対して貫通させているが、これに限定されるものではない。車両後方部位２０ｅは、例えば、各縦メンバ２０の車両後方端部２０ｄであってもよいし、又は、車両後方端部２０ｄよりも車両前方端部２０ｃ側に近接する部位であってもよい。

図２に示されるように、延長部２８は、第１取付部２６から車幅方向外側で且つ上方側に向けて立ち上がるように延びている。延長部２８は、第１取付部２６から第２取付部３０に向けて断面高さ寸法が小さくなっている（Ｈ１＞Ｈ３参照）。

第２取付部３０は、延長部２８の車幅方向外側端部で各車体側部フレーム１２に対して取り付けられている。車体側部フレーム１２の閉断面１３内には、第１貫通孔３４を有する略円筒状の第１カラー部材３６が固定されている。また、後クロスメンバ２４の閉断面２５内には、第２貫通孔３８を有する略円筒状の第２カラー部材４０が固定されている。

第１カラー部材３６及び第２カラー部材４０は、それぞれ同軸状で上下方向に重畳するように配置されている。第１カラー部材３６及び第２カラー部材４０の第１貫通孔３４及び第２貫通孔３８を貫通する図示しないボルト及びナットを締結することで、後クロスメンバ２４が各車体側部フレーム１２に対して固定されている。

図２に示されるように、後クロスメンバ２４において、第１取付部２６における断面高さ寸法（Ｈ１）は、中央寄りの他の部位における断面高さ寸法（Ｈ２）よりも大きくなっている（Ｈ１＞Ｈ２）。

図２に示されるように、さらに、後クロスメンバ２４は、上部側の上クロスメンバ部２４ａと、下部側の下クロスメンバ２４ｂ部とによって構成されている。上クロスメンバ部２４ａ及び下クロスメンバ部２４ｂの内部には、閉塞された閉断面２５が形成されている。

図４は、図１の矢印Ｘ方向からみた矢視側面図、図５は、図４の矢印Ｙ方向からみた矢視斜視図である。

図３に示されるように、上クロスメンバ部２４ａは、天井壁４２ａと、天井壁４２ａに連続し車両前後方向に沿って対向する前側壁４２ｂ及び後側壁４２ｃとから構成されている。また、図４に示されるように、上クロスメンバ部２４ａは、縦メンバ２０に対して取り付けられる第１取付部２６よりも車幅方向内側の位置に上側屈曲部４４が設けられている。この上側屈曲部４４から車幅方向外側端部の第２取付部３０に向かって上方に立ち上がる上側延長部４６が設けられている。

図３に示されるように、下クロスメンバ部２４ｂは、下側底壁４８ａと、下側底壁４８ａに連続し車両前後方向に沿って対向する前側壁４８ｂ及び後側壁４８ｃとから構成されている。また、図４に示されるように、下クロスメンバ部２４ｂは、第１取付部２６よりもやや車幅方向外側寄りの位置に下側屈曲部５０が設けられている。この下側屈曲部５０から車幅方向外側端部に第２取付部３０に向かって上方に立ち上がる下側延長部５２が設けられている。

図４に示されるように、上側屈曲部４４は、各縦メンバ２０よりも車幅方向内側に設けられ、下側屈曲部５０は、各縦メンバ２０よりも車幅方向外側に設けられている。

また、図５に示されるように、下側延長部５２は、下側屈曲部５０から第２取付部３０に向けて延びるビード５４を有する。このビード５４は、底面視して車幅方向に沿って延在し、外側に向かって突出した帯状凸部によって形成されている。

前クロスメンバ２２は、軸直断面が略コ字状に形成された上壁と、軸直断面が略コ字状に形成された下壁とによって閉断面を有する図示しない閉断面部が設けられている。

左右一対の縦メンバ２０、２０は、同一構成からなり、それぞれ左右対称に配置されている。各縦メンバ２０は、断面略コ字を呈する上壁部２０ａと、断面略コ字状を呈する下壁部２０ｂとによって構成されている。上壁部２０ａと下壁部２０ｂとは、フランジ部を介して一体的に結合（接合）され、その内部に閉断面２１が形成されている。また、各縦メンバ２０の車両前方端部２０ｃは、各縦メンバ２０の車両後方端部よりも車幅方向外側に位置する前開き状態に設けられている。

各縦メンバ２０は、各車体側部フレーム１２から車幅中央側に所定距離だけ離間した位置で各車体側部フレーム１２に沿うように延びている。

車体クロスメンバ１４は、左右一対の車体側部フレーム１２、１２の間で車幅方向に延びている。また、車体クロスメンバ１４の車幅方向に沿った両側は、各縦メンバ２０及び各車体側部フレーム１２に対してそれぞれ取り付けられている。

図２に示されるように、第２取付部３０に近接するリヤフロアパネル１５の下面は、車幅方向中央側且つ上方側に向けて傾斜する傾斜辺部５６を有する。この傾斜辺部５６は、車幅方向外側から車幅方向内側に向けて立ち上がる傾斜面５８を有する。リヤフロアパネル１５の傾斜辺部５６と、後クロスメンバ２４の上側延長部４６及び下側屈曲部５０とは、上下方向において重畳する位置に配置されている。

本実施形態に係るリヤサブフレーム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、左右一対の縦メンバ２０、２０の車両後方部位２０ｅ、２０ｅの間で車幅方向に延びる後クロスメンバ２４を備えている。この後クロスメンバ２４は、各縦メンバ２０に対して取り付けられる第１取付部２６と、第１取付部２６から車幅方向外側で且つ上方側に向けて延びるように設けられた延長部２８と、延長部２８の車幅方向外側端部で各車体側部フレーム１２に取り付けられる第２取付部３０とを有している。

これにより、本実施形態では、例えば、図示しないサスペンションアームから各縦メンバ２０に向けて車幅方向中央側に入力される横荷重を、第１取付部２６→延長部２８→第２取付部３０→各車体側部フレーム１２（リヤサイドフレーム１６）の順序で伝達することができる。この結果、本実施形態では、車両全体の重量増加及び製造コストの高騰を抑制しつつ、図示しないサスペンションアームからの横荷重に対する剛性・強度を向上させることができる。

また、本実施形態では、後クロスメンバ２４において、第１取付部２６における断面高さ寸法（Ｈ１）が、他の部位における断面高さ寸法（Ｈ２）よりも大きくなっている（Ｈ１＞Ｈ２）。本実施形態では、他の部位と比較して断面高さ寸法が大きい第１取付部２６の大断面化により第１取付部２６の剛性・強度を高めることができる。これにより、本実施形態では、各縦メンバ２０がタイヤ・サスペンションから最初に受ける横力に対して、入力初期の最も大きい荷重に対して高剛性・高強度を持って受容することができる。この結果、本実施形態では、図示しないサスペンションアームからの横荷重に対する剛性タフネス・強度タフネスを向上させることができる。

さらに、本実施形態では、延長部２８において、第１取付部２６から第２取付部３０に向けて断面高さ寸法が徐々に小さくなっている。これにより、本実施形態では、第２取付部３０の断面高さ寸法が小さくなることで、第２取付部３０の取付高さを最小限に抑えることができ、他の部品との間のレイアウトを向上させることができる。

加えて、本実施形態では、第１取付部２６から第２取付部３０に向けて断面高さ寸法が徐々に小さくなることで、第２取付部３０に対する応力集中を回避して各車体側部フレーム１２（リヤサイドフレーム１６）への荷重伝達効率を高めることができる。

さらにまた、本実施形態では、後クロスメンバ２４に対し、第１取付部２６と上下方向で重畳する位置に車両前後方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。各縦メンバ２０車両後方部分は、貫通孔３２を貫通して取り付けられている。本実施形態では、貫通孔３２を介して、縦メンバ２０が後クロスメンバ２４を貫通して取り付けられていることで、第１取付部２６の剛性・強度を高めることができる。

さらにまた、本実施形態では、後クロスメンバ２４に対し、上クロスメンバ部２４ａと下クロスメンバ部２４ｂとによって閉塞された閉断面２５を形成している。上クロスメンバ部２４ａは、天井壁４２ａと、上側屈曲部４４と、上側延長部４６とを有し、下クロスメンバ部２４ｂは、下側底壁４８ａと、下側屈曲部５０と、下側延長部５２とを有している。上側屈曲部４４は、各縦メンバ２０よりも車幅方向内側に位置し、一方、下側屈曲部５０は、各縦メンバ２０よりも車幅方向外側に位置するように設けられている。

これにより、本実施形態では、上クロスメンバ部２４ａの上側屈曲部４４から第２取付部３０まで延びる上側延長部４６の傾斜角度（立ち上がり角度）を緩やかに形成することが可能となり、荷重伝達効率を向上させることができる。また、下クロスメンバ部２４ｂの下側屈曲部５０から第２取付部３０まで延びる下側延長部５２の傾斜を急傾斜とすることで、第２取付部３０の高さ寸法を抑制して他の部品との間のレイアウトを向上させることができる。加えて、本実施形態では、後クロスメンバ２４に対して縦メンバ２０が取り付けられる部位の断面高さ寸法を高くすることができ、第１取付部２６の剛性・強度をより一層向上させることができる。

さらにまた、本実施形態では、下側延長部５２に対し、下側屈曲部５０から第２取付部３０に向けて延びるビード５４を設けている。これにより、本実施形態では、傾斜が急傾斜となって応力が集中し易い下側屈曲部５０をビード５４によって補強することができる。この結果、本実施形態では、下クロスメンバ部２４ｂの下側底壁４８ａ、下側屈曲部５０、及び、下側延長部５２に沿って伝達される荷重の荷重伝達効率を高めることができる。

さらにまた、本実施形態では、リヤフロアパネ１５ルの下面に対し、車幅方向中央側且つ上方側に向けて傾斜する傾斜辺部５６を設けている。これにより、本実施形態では、図示しないサスペンションアームから各縦メンバ２０に対して入力された横荷重を、各車体側部フレーム１２（リヤサイドフレーム１６）から傾斜辺部５６を介してリヤフロアパネル１５へ伝達することができる。この結果、本実施形態では、図示しないサスペンションアームからの横荷重に対する剛性・強度を向上させることができる。

１０ リヤサブフレーム（サブフレーム）
１２ 車体側部フレーム
１５ リヤフロアパネル
２０ 縦メンバ
２０ｅ （縦メンバの）車両後方部位
２４ 後クロスメンバ（クロスメンバ）
２４ａ 上クロスメンバ部
２４ｂ 下クロスメンバ部
２５ （後クロスメンバの）閉断面
２６ 第１取付部
２８ 延長部
３０ 第２取付部
３２ 貫通孔
４２ａ 天井壁
４４ 上側屈曲部
４６ 上側延長部
４８ａ 下側底壁
５０ 下側屈曲部
５２ 下側延長部
５４ ビード
５６ 傾斜辺部
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 断面高さ寸法

Claims (7)

1. 車体側部に配置され、車両前後方向に延びる左右一対の車体側部フレームと、
   前記各車体側部フレームから車幅中央側に所定距離だけ離間した位置で前記各車体側部フレームに沿うように延びる左右一対の縦メンバと、
   前記左右一対の縦メンバの車両後方部位の間で車幅方向に延びるクロスメンバと、
   を備え、
   前記クロスメンバは、第１取付部と、延長部と、第２取付部とを有し、
   前記第１取付部は、前記各縦メンバに対して取り付けられ、
   前記延長部は、前記第１取付部から車幅方向外側で且つ上方側に向けて延びるように設けられ、
   前記第２取付部は、前記延長部の車幅方向外側端部で前記車体側部フレームに取り付けられることを特徴とするサブフレーム構造。
2. 請求項１記載のサブフレーム構造において、
   前記クロスメンバは、前記第１取付部における断面高さ寸法（Ｈ１）が、他の部位における断面高さ寸法（Ｈ２）よりも大きい（Ｈ１＞Ｈ２）ことを特徴とするサブフレーム構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のサブフレーム構造において、
   前記延長部は、前記第１取付部から前記第２取付部に向けて断面高さ寸法が小さくなっていることを特徴とするサブフレーム構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のサブフレーム構造において、
   前記クロスメンバは、前記第１取付部と上下方向で重畳する位置に車両前後方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記各縦メンバは、前記貫通孔を貫通して取り付けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のサブフレーム構造において、
   前記クロスメンバは、上クロスメンバ部と下クロスメンバ部とを有し、前記上クロスメンバ部と前記下クロスメンバ部とによって閉塞された閉断面が形成され、
   前記上クロスメンバ部は、天井壁と、前記天井壁の車幅方向外側端部に設けられた上側屈曲部と、前記上側屈曲部から車幅方向外側且つ上方側に延びる上側延長部とを有し、
   前記下クロスメンバ部は、下側底壁と、前記下側底壁の車幅方向外側端部に設けられた下側屈曲部と、前記下側屈曲部から車幅方向外側且つ上方に延びる下側延長部とを有し、
   前記上側屈曲部は、前記各縦メンバよりも車幅方向内側に設けられ、
   前記下側屈曲部は、前記各縦メンバよりも車幅方向外側に設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
6. 請求項５記載のサブフレーム構造において、
   前記下側延長部は、前記下側屈曲部から前記第２取付部に向けて延びるビードを有することを特徴とするサブフレーム構造。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のサブフレーム構造において、
   前記左右一対の車体側部フレームの車幅方向に沿った間には、リヤフロアパネルが配置され、
   前記リヤフロアパネルの下面は、車幅方向中央側且つ上方側に向けて傾斜する傾斜辺部を有することを特徴とするサブフレーム構造。

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