JP7296831B2 - 車両用サブフレーム - Google Patents

Description

本発明は、車両用サブフレームに関し、特に、サスペンションアーム等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、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、自動車のフロントサスペンションメンバに関し、車体に取り付けられる第１の取付部１８、及びサスペンションアームを取り付ける第２の取付部２０を、左右の側部に各々有し、エンジンマウントを取り付ける第３の取付部２２を左右の側部の中間部に有し、アッパパネル１２とロアパネル１４とによって閉じ構造に形成されると共に、左の第１の取付部と、左の第２の取付部と、第３の取付部と、右の第１の取付部と、右の第２の取付部とにわたり、アッパパネルとロアパネルとの間に配置される補強パネル１６が設けられた構成を開示する。

特開２０００－１１８４３５号公報

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、左右各々に設けられた車体に取り付けられる第１の取付部及び第２の取付部にわたりアッパパネルとロアパネルとの間に補強パネルが設けられるものであるため、フロントサスペンションメンバの部品点数を減らすこと企図したものではあるが、補強パネルのサイズが増大してその母材の歩留まりが悪化する傾向にあり、生産性を向上する観点からは改善の余地がある。

また、本発明者の検討によれば、フロントサスペンションメンバ（サブフレーム）の生産性を高く維持することはもちろん必要であるが、近年は、サブフレームが適用される車両の操縦性における安定性と応答性とを高いレベルで両立することも要求されるようになっており、高い生産性を維持した態様で、操縦安定性と操縦応答性とを高いレベルで両立するために必要なサスペンションアームの支持強度や支持剛性を増大することができる新規な構成を有するサブフレームの実現が強く求められた状況にある。

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、必要な生産性を維持しながら、サスペンションアームの支持強度や支持剛性を増大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、前記車体の幅方向に対向して設置された一対のサスペンションアームを対応して支持する一対のアーム支持部を前記車体の幅方向に延在しながら連結する板部材から成るクロスメンバと、前記幅方向における外方側に向かって各々延在しながら前記車体の上下方向における上方側に向かって突出し一対の車体取付部が対応して設けられると共に、前記幅方向で互いに対向して配設された板部材から成る一対の取付部材と、を備え、前記クロスメンバは、上前クロスメンバ及び前記上前クロスメンバに対して前記車体の前後方向における後方側に配設された上後クロスメンバと、前記上前クロスメンバ及び前記上後クロスメンバに対して前記上下方向における下方側に配設されて、前記上前クロスメンバ及び前記上後クロスメンバに接合された下クロスメンバと、を有し、前記一対のアーム支持部は、前記上前クロスメンバの前記前後方向における前方側の壁部の前記幅方向の外方側の端部と、前記一対の取付部材の前記前方側の壁部と、を有し、前記幅方向における前記一対のアーム支持部の間で、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、互いに協働して、前記前後方向及び前記上下方向が規定する平面に平行な平面で切った断面で、前記幅方向に連続する閉縦断面を有し、前記上後クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、前記閉縦断面よりも前記後方側に、前記車両のエンジンのマウント系部材の支持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、前記上前クロスメンバの板厚は、前記上後クロスメンバ及び前記下クロスメンバの各々の板厚よりも厚く設定されたことを第２の局面とする。

また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、前記上下方向で互いに重ねられた重ね部を構成し、前記重ね部において、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバの一方に前記幅方向に延在する長孔が設けられると共に、前記長孔の周縁部で前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバが溶接されて一体化されたことを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記長孔は、前記幅方向に並置された第１の長孔及び第２の長孔を含み、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバの一方は、前記第１の長孔及び前記第２の長孔の間で、前記上方向又は前記下方向に凸の形状を呈しながら前記前後方向に延在する補強部を有することを第４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、一対のアーム支持部が、上前クロスメンバの前後方向における前方側の壁部の幅方向の外方側の端部と、一対の取付部材の前方側の壁部と、を有し、幅方向における一対のアーム支持部の間で、上前クロスメンバ及び下クロスメンバが、互いに協働して、前後方向及び上下方向が規定する平面に平行な平面で切った断面で、幅方向に連続する閉縦断面を有するものであるため、一対のサスペンションアームをクロスメンバにおける幅方向に連続する閉断面の構成要素及び車体取付部材における内部空間を閉じる構成要素により画成される一対の開口端部で対応して確実に支持することができると共に、各々のサスペンションアームから印加される幅方向の荷重入力を、かかる構成要素を介して確実に受けることができ、連続した閉断面や閉じられた内部空間により全体的な強度や剛性が増大されることと相まって、かかるサスペンションアームの支持強度や支持剛性を増大することができる。

また、本発明の第１の局面における構成によれば、上後クロスメンバ及び下クロスメンバが、閉縦断面よりも後方側に、車両のエンジンのマウント系部材の支持部を有するものであるため、クロスメンバにおける幅方向に連続する閉断面を成立させた態様で、車両のエンジンのマウント系部材を支持することができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、上前クロスメンバの板厚が、上後クロスメンバ及び下クロスメンバの各々の板厚よりも厚く設定されたものであるため、サブフレームの全体的な重量の増加を抑制しながら、サスペンションアームの支持強度や支持剛性をより増大することができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、上前クロスメンバ及び下クロスメンバが、上下方向で互いに重ねられた重ね部を構成し、重ね部において、上前クロスメンバ及び下クロスメンバの一方に幅方向に延在する長孔が設けられると共に、長孔の周縁部で上前クロスメンバ及び下クロスメンバが溶接されて一体化されたものであるため、クロスメンバの強度や剛性をより増大することができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、長孔が、幅方向に並置された第１の
長孔及び第２の長孔を含み、上前クロスメンバ及び下クロスメンバの一方が、第１の長孔及び第２の長孔の間で、上方向又は下方向に凸の形状を呈しながら前後方向に延在する補強部を有するものであるため、クロスメンバの強度や剛性を更に増大することができる。

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のＡ－Ａ断面図である。 図５は、図３のＢ－Ｂ断面図である。 図６は、図１のＣ－Ｃ断面図である。 図７は、図１のＤ－Ｄ断面図である。

以下、図１から図７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右方向であり、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及び図７は、図１のＡ－Ａ断面図及びＤ－Ｄ断面図であり、いずれも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。図５は、図３のＢ－Ｂ断面図であり、ｘ軸及びｙ軸が成すｘ－ｙ平面に平行な平面で切った横断面図である。また、図６は、図１のＣ－Ｃ断面図であり、ｘ軸及びｚ軸が成すｘ－ｚ平面に平行な平面で切った縦断面図である。なお、図３から図６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左側の構成要素の符号に併せて示している。

図１から図７に示すように、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、第４車体取付部Ａ４、第５車体取付部Ａ５及び第６車体取付部Ａ６の６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。

また、サブフレーム１においては、各種の外力印加部品の装着用の取付部が設定されており、かかる各種の取付部としては、いずれも詳細は後述するが、ステアリングギヤボックス左取付部Ａ７、ステアリングギヤボックス右取付部Ａ８、トルクロッド取付部Ａ９、スタビライザ左取付部Ａ１０及びスタビライザ右取付部Ａ１１が挙げられる。

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に連結されてその左端部の側に配設される左取付部材６０と、クロスメンバ１０に連結されてその右端部の側に配設される右取付部材８０と、クロスメンバ１０並びに左取付部材６０及び右取付部材８０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１３０と、を主として備える。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やプラグ溶接等で溶接され接合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。

クロスメンバ１０は、幅方向に延在する上前クロスメンバである上前部材１２と、上前部材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、上前部材１２と典型的にはアーク溶接やプラグ溶接等で溶接されることにより一体化された下クロスメンバである下部材３２と、上前部材１２の後方向の側であって、かつ、下部材３２の上方向の側でそれに対向して配設されると共に、上前部材１２及び下部材３２と典型的にはアーク溶接やプラグ溶接等で溶接されることにより一体化された上後クロスメンバである上後部材１５０と、を備え、上前部材１２及び上後部材１５０が上クロスメンバに相当し、下部材３２が下クロスメンバに相当する。また、クロスメンバ１０は、互いに一体化された上前部材１２及び下部材３２により、ｙ－ｚ平面に平行な平面で切った断面で閉断面（縦閉断面）を幅方向に連続して画成すると共に、上前部材１２及び下部材３２に一体化された上後部材１５０により、ｘ－ｚ平面に平行な平面で切った断面で閉断面（縦閉断面）を前後方向に連続して画成する。ここで、クロスメンバ１０では、上前部材１２の強度や剛性を確保する観点から、上前部材１２の板厚が、下部材３２及び上後部材１５０の各々の板厚よりも厚く設定されることが好ましい。なお、成形性は煩雑になるが、必要に応じて、上前部材１２、下部材３２及び上後部材１５０は、各々別体の鋼板等の板部材ではなく、これらの全体を単一化した１枚の鋼板等の板部材又はこれらを適宜組み合わせて単一化した複数枚の鋼板等の板部材から成形されるものであってもよい。

上前部材１２は、基本的に上方向に凸の形状を呈した板部材であり、上方向の側に配置された上壁部１４、上壁部１４の前端部から垂下する前壁部１６、及び上壁部１４の後端部から垂下すると共に前壁部１６の後方向の側で前壁部１６に対向する後壁部１８を有する。上壁部１４及び前壁部１６は、実質的に、幅方向における上前部材１２の全長にわたって設けられているが、後壁部１８は、幅方向における上前部材１２の中間部からその左端部及び右端部である両外端部に至る途中で実質消失している。幅方向における前壁部１６の両外端部、つまり前壁部１６における左端部及び右端部には、それらを対応して貫通する貫通孔２１、２３が形成されている。また、前壁部１６の前端部には、前方向に向かって突出する平板状のフランジ部１７が設けられ、後壁部１８の後端部には、後方向に向かって突出する平板状のフランジ部１９が設けられている。

下部材３２は、基本的に下方向に凸の形状を呈した板部材であり、下方向の側に配置された底壁部３４、底壁部３４の後端部から起立する後壁部３５、並びに底壁部３４における左端部及び右端部から対応して起立する縦壁部であるバルクヘッド部３６及び３８を有する。底壁部３４及び後壁部３５は、幅方向における下部材３２の全長にわたって設けられている。バルクヘッド部３６の上端部には、その上端部から左方向に向かって突出する平板状のフランジ部３７が設けられ、バルクヘッド部３８の上端部には、その上端部から右方向に向かって突出する平板状のフランジ部３９が設けられている。

前後方向における底壁部３４の中央部よりも前側の部分には、それを貫通する溶接孔４０が形成されている。溶接孔４０は、溶接孔４０を囲む底壁部３４の部分に上前部材１２のフランジ部１９が当接された状態で、溶接孔４０の孔周縁と上前部材１２のフランジ部１９とがアーク溶接等で溶接されるための幅方向に伸長された長孔部であり、このように孔周縁が溶接され、かつ、下部材３２の底壁部３４と、上前部材１２のフランジ部１７と、がアーク溶接等で溶接されることにより、下部材３２は、上前部材１２と一体化されている。かかる溶接孔４０は、上前部材１２及び下部材３２を複数箇所で分散して溶接され得るように複数個設けられていることが好ましい。また、底壁部３４では、複数個の溶接孔４０の隣接するもの同士の間に、底壁部３４が下方向に凸の形状を呈する補強部であるリブ部４２が設けられてもよく、かかる場合には、板部材の成形性等を考慮すると溶接孔４０の周囲の底壁部３４が上方向に凸の形状を呈する凸部４４となることが好ましい。ここで、上前部材１２及び下部材３２が溶接されて一体化されることにより画成される閉断面は、具体的には、上前部材１２の上壁部１４、前壁部１６及び後壁部１８と、下部材３２の底壁部３４と、によって幅方向に連続して画成されている。なお、リブ部４２は、上方向に凸の形状を呈するものであってもよいし、上前部材１２のフランジ部１９と溶接孔４０とが重複する部分以外の上前部材１２に設けられていてもよい。また、溶接孔４０は、その孔周縁のみならずその全体が塞がれるようにプラグ溶接されていてもよいし、その孔周縁の一部のみを溶接するものであってもよい。

また、底壁部３４の溶接孔４０の後方向の側には、それを各々貫通する貫通孔４５、４６及び４７が形成されており、幅方向において、貫通孔４５を挟んで、貫通孔４５の左側に貫通孔４６が配置されると共に、貫通孔４５の右側に貫通孔４７が配置されている。

クロスメンバ１０の左端部の側には、図示を省略する左側サスペンション部材を装着するための左開口端部５１が設けられ、クロスメンバ１０の右端部の側には、図示を省略する右側サスペンション部材を装着するための右開口端部５２が設けられる。つまり、左開口端部５１及び右開口端部５２は、幅方向におけるクロスメンバ１０の両外端部の側に設定されている。

また、幅方向におけるクロスメンバ１０の左右の両外端部の側には、左開口端部５１及び右開口端部５２に対応した態様で、サブフレーム１を車体に取り付けるための一対の取付部材である左取付部材６０及び右取付部材８０が対応して配設されている。

左取付部材６０は、幅方向の両側、後方向の側及び上方向の側を主として囲む周壁部６３、並びにそれに接続して下方向の側を塞ぐ底壁部７１を有すると共に、基本的に左方向かつ上方向に向かって突出しながらクロスメンバ１０の左端部の側に配設される左後部材６２と、左後部材６２に対して整合して接合される形状を有しながら、幅方向の両側、前方向の側及び上方向の側以外を主として囲む周壁部６５、並びにそれに接続して下方向の側を塞ぐ底壁部７２を有すると共に、左後部材６２に対して前方向の側に対応して配設される左前部材６４と、左後部材６２及び左前部材６４の左端部に配設される左ブラケット７４と、左ブラケット７４を介して左後部材６２及び左前部材６４に固定される左固定部材７６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る。

左後部材６２、左前部材６４及び左ブラケット７４は、周壁部６３及び６５同士及び底壁部７１及び７２同士が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ことにより、左取付部材６０の内部に閉じた空間が画成されており、左取付部材６０では、ｘ－ｚ平面と平行な平面で切った縦断面において、幅方向に連続する閉断面が画成され、ｙ－ｚ平面と平行な平面で切った縦断面において、前後方向に連続する閉断面が画成され、かつ、ｘ－ｙ平面と平行な平面で切った横断面において、上下方向に連続する閉断面が画成されているといえる。左固定部材７６は、左ブラケット７４を介して左後部材６２及び左前部材６４に、ボルト７７を用いて締結されて固定されると共に、左固定部材７６には、適宜図示を省略するが、左固定部材７６を貫通した貫通孔に車体取付用ボルトを挿通するための典型的には金属製の筒状部材であるカラー部材７８が固設されている。なお、成形性は煩雑になるが、必要に応じて、左後部材６２及び左前部材６４は、各々別体の鋼板等の板部材ではなく、これらの全体を単一化した１枚の鋼板等の板部材から成形されるものであってもよい。なお、左取付部材６０の内部の空間が閉じられているとは、左取付部材６０の内部の空間が完全な密閉状態にあるということではなく、板部材の合わせ部の隙間や、塗装時の塗装穴及び空気抜き穴等の孔部の存在を許容するが、それら以外の部分では左取付部材６０の内部の空間が閉じられていることを意味している。

また、左前部材６４の底壁部７２は、クロスメンバ１０の下部材３２の底壁部３４の上方向の側で、それに対して重なった部分が当接してアーク溶接等で溶接されている。左前部材６４の周壁部６５の内で前方向にその平面部を向けた前壁部６６には、それを貫通する貫通孔６７が形成されると共に、貫通孔６７に対しては、前壁部６６から後方向を向いて起立するナット６８が固設されている。

クロスメンバ１０の右端部の側に配設される右取付部材８０に関連する構成は、左取付部材６０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、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、右取付部材８０は、左取付部材６０における左後部材６２、周壁部６３、左前部材６４、周壁部６５、前壁部６６、貫通孔６７、ナット６８、底壁部７１及び７２、左ブラケット７４、左固定部材７６、ボルト７７、並びにカラー部材７８に対応して、右後部材８２、周壁部８３、右前部材８４、周壁部８５、前壁部８６、貫通孔８７、ナット８８、底壁部９１及び９２、右ブラケット９４、右固定部材９６、ボルト９７、並びにカラー部材９８を有する。

ここで、クロスメンバ１０の左端部では、上前部材１２における後壁部１８がクロスメンバ１０の中央部から左端部に至る途中で左取付部材６０の左前部材６４に当接した態様でアーク溶接等で溶接されると共に実質消失しているため、上前部材１２の上壁部１４及び前壁部１６と、下部材３２の底壁部３４と、左取付部材６０の前壁部６６と、で囲われた矩形状の開口端部として、クロスメンバ１０の左端部での側で左開口端部５１が画成されることになる。左開口端部５１において、上前部材１２の前壁部１６及び左取付部材６０の前壁部６６は共に平板部であって互いに対向している。つまり、このように対向する一方の前壁部１６に、それを貫通する貫通孔２１が形成されている一方で、前壁部１６に対向する左取付部材６０の前壁部６６には、それを貫通する貫通孔６７が前壁部１６の貫通孔２１に対応して形成されると共に、貫通孔６７に対しては、前壁部６６から後方向を向いてナット６８が起立するように固設されていることになる。

クロスメンバ１０の右端部の側に画成される右開口端部５２に関連する構成は、左開口端部５１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、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、右開口端部５２は、上前部材１２の上壁部１４及び前壁部１６と、下部材３２の底壁部３４と、右取付部材８０の前壁部８６と、で囲われ、左開口端部５１における貫通孔２１、貫通孔６７、及びナット６８に対応して貫通孔２３、貫通孔８７、及びナット８８を有する矩形状の開口端部である。

上後部材１５０は、基本的に上方向に凸の形状を呈した板部材であり、上方向の側に配置された上壁部１５１、上壁部１５１の左端部から垂下する左側壁部１５２、上壁部１５１の右端部から垂下する右側壁部１５３、及び上壁部１５１の後端部から垂下する後壁部１５６を有する。上後部材１５０では、上壁部１５１の前端部の中間部がクロスメンバ１０の上前部材１２の上壁部１４の後端部にその上方向の側から重なり、その左前端部が左取付部材６０の左後部材６２の周壁部６３にその上方向の側から重なり、その右前端部が右取付部材８０の右後部材８２の周壁部８３にその上方向の側から重なり、前後方向に各々延在する左側壁部１５２及び右側壁部１５３が左サイドメンバ１１０の左下部材１１７の左側の側壁部１２８及び右サイドメンバ１３０の右下部材１３７の右側の側壁部１４８に対応して重なっている。このように上後部材１５０の重なる部分が典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されることにより、上後部材１５０は、上前部材１２、左取付部材６０、右取付部材８０、左サイドメンバ１１０及び右サイドメンバ１３０と一体化されている。なお、上後部材１５０の幅方向に延在する後壁部１５６の左右の両端部と、左サイドメンバ１１０の左下部材１１７の後壁部１２７及び右サイドメンバ１３０の右下部材１３７の後壁部１４７と、は、アーク溶接等で対応して溶接されていてもよい。

上後部材１５０では、上壁部１５１を各々貫通して、左取付部材６０の右斜め後方向の側で前後方向に並んだ一対の貫通孔１５７及び１５７、並びに右取付部材８０の左斜め後方向の側で前後方向に並んだ一対の貫通孔１５９及び１５９が形成されており、かかる一対の貫通孔１５７及び１５７、並びに一対の貫通孔１５９及び１５９に対応して、上壁部１５１の一部を下方向に陥設しながら幅方向に延在して形成されると共に、図示を省略するスタビライザバーを幅方向に挿通自在な凹部１６２及び１６４が設けられている。上後部材１５０では、上壁部１５１を各々貫通して、一対の貫通孔１５７及び１５７の左斜め後方向の側に左下部材１１７の貫通孔１２３に上方向で対向する貫通孔１６５、貫通孔１６５の右斜め後方向の側に左下部材１１７の貫通孔１２４に上方向で対向する貫通孔１６６、一対の貫通孔１５９及び１５９の右斜め後方向の側に左下部材１１７の貫通孔１４３に上方向で対向する貫通孔１６７、並びに貫通孔１６７の左斜め後方向の側に右下部材１３７の貫通孔１４４に上方向で対向する貫通孔１６８が形成されている。貫通孔１６６及び貫通孔１２４、並びに貫通孔１６８及び貫通孔１４４に各々対応して、クロスメンバ１０の内部に、典型的には金属製の筒状部材であって図示を省略するカラー部材が固設されていてもよい。また、上後部材１５０では、上壁部１５１を各々貫通して、一対の貫通孔１５７及び１５７の右斜め後方向の側に配置されて下部材３２の貫通孔４６に上方向で対向する貫通孔１７１、及び一対の貫通孔１５９及び１５９の左斜め後方向の側に配置されて下部材３２の貫通孔４７に上方向で対向する貫通孔１７２が形成されている。貫通孔１７１及び４６、並びに貫通孔１７２及び４７に各々対応して、クロスメンバ１０の内部に、典型的には金属製の筒状部材であって図示を省略するカラー部材が固設されていてもよい。また、上後部材１５０では、幅方向において貫通孔１７１及び１７２の中間の上壁部１５１に、下部材３２の貫通孔４５に上方向で対向すると共に、上壁部１５１を貫通した図示を省略する貫通孔に対応してナット１７０が固設されている。ナット１７０の前方向の側では、上壁部１５１と、上前部材１２の上壁部１４及びフランジ部１９並びに下部材３２の底壁部３４と、の間に開口部が設けられ、クロスメンバ１０の内部空間が外方に開いた装着用開口部Ｉが画成されており、図示を省略するエンジン・トランスミッション系のマウント部材のブラケットは、装着用開口部Ｉを介し、上前部材１２の上壁部１４、前壁部１６及び後壁部１８と、下部材３２の底壁部３４と、によって幅方向に連続して画成される閉断面の上方向の側を通過して、かかるマウント部材のインシュレータブッシュを下部材３２の貫通孔４５及び上壁部１５１のナット１７０の位置まで到達させることが可能となっている。

ここで、上後部材１５０では、上壁部１５１を各々貫通して、貫通孔１６５の右方向の側を後方向に向かって右側に斜行しながら前後方向に伸張された長孔部である溶接孔１７３、及び貫通孔１６７の左方向の側を後方向に向かって左側に斜行しながら前後方向に伸張された長孔部である溶接孔１７４が形成されている。溶接孔１７３を囲う上壁部１５１の部分には下部材３２のバルクヘッド部３６のフランジ部３７が当接され、かかる状態で溶接孔１７３の孔周縁と下部材３２のバルクヘッド部３６のフランジ部３７とがアーク溶接等で溶接されると共に、溶接孔１７４を囲う上壁部１５１の部分には下部材３２のバルクヘッド部３８のフランジ部３９が当接され、かかる状態で溶接孔１７３の孔周縁と下部材３２のバルクヘッド部３８のフランジ部３９とがアーク溶接等で溶接されている。併せて、上後部材１５０では、幅方向に延在する後壁部１５６の中間部が下部材３２の後壁部３５に典型的にはアーク溶接等で溶接されている。このように上後部材１５０が溶接されることにより、上後部材１５０は、下部材３２と一体化されると共に、ｘ－ｚ平面と平行な平面で切った縦断面において、上壁部１５１、下部材３２の底壁部３４、並びに下部材３２のバルクヘッド部３６及び３８によって閉断面が画成されている。なお、溶接孔１７３及び１７４は、各々、それらの孔周縁のみならずそれらの全体が塞がれるようにプラグ溶接されていてもよいし、その孔周縁の一部のみを溶接するものであってもよい。

左サイドメンバ１１０は、上壁部１１２及びその左右の両端部から垂下する一対の側壁部１１５を有して、基本的に上方向に凸の凸形状を呈しながら左方向の側を前後方向に延在する板部材である左上部材１１１と、左上部材１１１の下方向の側でそれに対向して配設されると共に、底壁部１１８及びその左右の両端部から起立する一対の側壁部１２８を有して、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１１７と、を備え、左上部材１１１が左上サイドメンバに相当し、左下部材１１７が左下サイドメンバに相当する。左上部材１１１及び左下部材１１７は、互いに対応する側壁部１１５及び１２８等の壁部同士が典型的にはアーク溶接等で溶接されて一体化されている。左下部材１１７では、クロスメンバ１０、左取付部材６０及び右取付部材８０に対して上下方向で重なる部分において、一対の側壁部１２８の内で右側の側壁部１２８が実質消失している。なお、左サイドメンバ１１０においては、成形性は煩雑になるが、必要に応じて、左上部材１１１及び左下部材１１７は、各々別体の鋼板等の板部材ではなく、これらの全体を単一化した１枚の鋼板等の板部材や筒部材から成形されるものであってもよい。

左上部材１１１は、上壁部１１２の前端部でそれを貫通した図示を省略する貫通孔に対応して典型的には金属製の筒状部材であるカラー部材１１３を固設すると共に、その後端部に接続部１１４を有する。接続部１１４がクロスメンバ１０の上前部材１２の前壁部１６に対して前方向の側から典型的にはアーク溶接等で対応して溶接されることにより、左上部材１１１は、クロスメンバ１０と一体化されている。左上部材１１１は、接続部１１４に隣接する前方向の側で、ｘ－ｚ平面に平行な平面で切った縦断面における断面積が上下方向に減じられた部分を有し、かかる部分は、脆弱部１１６の一部に相当する。また、一対の側壁部１２８の内の左方向の側の側壁部１２８には、左開口端部５１における貫通孔２１、並びに貫通孔６７及びナット６８にボルトを挿通して締結ができるように、左サイドメンバ１１０の内部空間が外方に開いた締結用開口部Ｉが画成されている。

左下部材１１７は、左上部材１１１の前端部に下方向の側で対向する前端部、及び上後部材１５０の後端部の後壁部１５６に下方向の側で対向する後端部である後壁部１２７を有し、クロスメンバ１０の下部材３２の底壁部３４に対してその下方向の側で底壁部１１８がそれに接しながら、前後方向に延在している。左下部材１１７は、その前端部で底壁部１１８を貫通した貫通孔１１９を有すると共に、貫通孔１１９から後方向に向かって順に、各々底壁部１１８を貫通した溶接孔１２１及び１２２、並びに貫通孔１２３及び１２４を有する。

貫通孔１１９は、左上部材１１１のカラー部材１１３の下方向の側で対向しており、カラー部材１１３及び貫通孔１１９に対応して、左サイドメンバ１１０の内部に、典型的には金属製の筒状部材であって図示を省略するカラー部材が固設されていてもよい。溶接孔１２１は、溶接孔１２１を囲む底壁部１１８の部分にはクロスメンバ１０の下部材３２の底壁部３４が当接された状態で、溶接孔１２１の孔周縁とクロスメンバ１０の下部材３２の底壁部３４とがアーク溶接等で溶接されるための前方向の側の幅よりも後方向の側の幅が拡張された孔部であり、このように孔周縁が溶接されると共に、底壁部１１８の右端部がクロスメンバ１０の下部材３２の左端部に溶接されることにより、左下部材１１７とクロスメンバ１０の下部材３２とは、一体化されている。この際、底壁部１１８とクロスメンバ１０の上後部材１５０の上壁部１５１とは、クロスメンバ１０の下部材３２のバルクヘッド部３６で仕切られるものであるため、ｘ－ｚ平面と平行な平面で切った縦断面において、底壁部１１８、側壁部１２８、クロスメンバ１０の上後部材１５０の上壁部１５１及び左側壁部１５２、並びにクロスメンバ１０の下部材３２のバルクヘッド部３６によって閉断面が画成されている。溶接孔１２２は、溶接孔１２２を囲む底壁部１１８の部分に左取付部材６０の左後部材６２の底壁部７１及び左取付部材６０の左前部材６４の底壁部７２が当接された状態で、溶接孔１２２の孔周縁と左取付部材６０の左後部材６２の底壁部７１及び左取付部材６０の左前部材６４の底壁部７２とがアーク溶接等で溶接されるための孔部であり、このように孔周縁が溶接されることにより、左下部材１１７と左取付部材６０とは、一体化されている。なお、溶接孔１２１では、クロスメンバ１０の下部材３２の底壁部３４に加えて、クロスメンバ１０の上前部材１２が溶接されていてもよく、溶接孔１２２では、左取付部材６０の左後部材６２の底壁部７１及び左取付部材６０の左前部材６４の底壁部７２に加えて、クロスメンバ１０の下部材３２が溶接されてもよい。また、溶接孔１２１及び１２２は、各々、それらの孔周縁のみならずそれらの全体が塞がれるようにプラグ溶接されていてもよいし、その孔周縁の一部のみを溶接するものであってもよい。

溶接孔１２２と貫通孔１２４との間には、左下部材１１７の底壁部１１８を上方向に突設して凸形状とした補強部１２６が、前後方向において、溶接孔１２２と貫通孔１２４とを連続的に繋いで延在して設けられている。ここで、前後方向において、溶接孔１２２の位置は、左取付部材６０のカラー部材７８の位置、つまり第３車体取付部Ａ３の位置に相当し、貫通孔１２４の位置は、第５車体取付部Ａ５の位置に相当するため、補強部１２６は、前後方向において、第３車体取付部Ａ３と第５車体取付部Ａ５とを連続的に繋いで延在していることになる。また、クロスメンバ１０の下部材３２のバルクヘッド部３６は、補強部１２６の右方向の側に隣接して並置されて、補強部１２６に沿いながら前後方向に延在するものであるため、補強部１２６に加えてバルクヘッド部３６により、左下部材１１７の強度がより増大されている。なお、補強部１２６は、左下部材１１７の底壁部１１８を下方向に突設した凸形状を呈するものであってもよい。

また、左上部材１１１の脆弱部１１６の一部に下方向の側で対向する左下部材１１７の部分は、ｘ－ｚ平面に平行な平面で切った縦断面における断面積が上下方向に減じられた脆弱部１１６の一部に相当し、このような左上部材１１１及び左下部材１１７の各々の部分が協働して、第３車体取付部Ａ３及び第４車体取付部Ａ４に対する前方向の側で脆弱部１１６の全体を構成している。典型的には車両の前面衝突時に左サイドメンバ１１０に印加される撃力により、かかる脆弱部１１６が前後方向で圧壊されながら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自在である。なお、左下部材１１７は、１枚の鋼板等の板部材で構成しているが、必要に応じて、前後方向の途中で分割した複数の鋼板等の板部材を連結して構成してもよい。また、かかる複数の板部材は、それらの板厚を異ならせてもよい。

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１３０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、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１１１、上壁部１１２、カラー部材１１３、接続部１１４、側壁部１１５、脆弱部１１６、左下部材１１７、底壁部１１８、貫通孔１１９、溶接孔１２１及び１２２、貫通孔１２３及び１２４、補強部１２６、後壁部１２７、並びに側壁部１２８に対応して、右上部材１３１、上壁部１３２、カラー部材１３３、接続部１３４、側壁部１３５、脆弱部１３６、右下部材１３７、底壁部１３８、貫通孔１３９、溶接孔１４１及び１４２、貫通孔１４３及び１４４、補強部１４６、後壁部１４７、並びに側壁部１４８を有する。

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１１１に設けられたカラー部材１１３、左サイドメンバ１１０の左下部材１１７に設けられた貫通孔１１９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、右前の第２車体取付部Ａ２としては、右サイドメンバ１３０の右上部材１３１に設けられたカラー部材１３３、右サイドメンバ１３０の右下部材１３７に設けられた貫通孔１３９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、左中の第３車体取付部Ａ３としては、左取付部材６０の左固定部材７６に設けられたカラー部材７８が相当し、右中の第４車体取付部Ａ４としては、右取付部材８０の右固定部材９６に設けられたカラー部材９８が相当し、左後ろの第５車体取付部Ａ５としては、左サイドメンバ１１０の左下部材１１７に設けられた貫通孔１２４、上後部材１５０に設けられた貫通孔１６６及びこれらに対応して設けられたカラー部材が相当し、並びに右後ろの第６車体取付部Ａ６としては、右サイドメンバ１３０の右下部材１３７に設けられた貫通孔１４４、上後部材１５０に設けられた貫通孔１６８及びこれらに対応して設けられた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、サブフレーム１がサスペンションアームの内側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、クロスメンバ１０の上前部材１２の貫通孔２１、左取付部材６０の左前部材６４の貫通孔６７及びナット６８を有する左開口端部５１が相当し、右前の第２支持部Ｓ２としては、クロスメンバ１０の上前部材１２の貫通孔２３、右取付部材８０の右前部材８４の貫通孔８７及びナット８８を有する右開口端部５２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の左下部材１１７に設けられた貫通孔１２３及び上後部材１５０に設けられた貫通孔１６５が相当し、並びに右後ろの第４支持部Ｓ４としては、右サイドメンバ１３０の右下部材１３７に設けられた貫通孔１４３及び上後部材１５０に設けられた貫通孔１６７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、右前の第２支持部Ｓ２、左後ろの第３支持部Ｓ３及び右後ろの第４支持部Ｓ４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ている。

また、サブフレーム１が各種の外力印加部品を装着する各種取付部の内、ステアリングギヤボックス左取付部Ａ７としては、クロスメンバ１０の上後部材１５０に設けられた貫通孔１７１、クロスメンバ１０の下部材３２に設けられた貫通孔４６及びこれらに対応して設けられたカラー部材が相当し、ステアリングギヤボックス右取付部Ａ８としては、上後部材１５０に設けられた貫通孔１７２、下部材３２に設けられた貫通孔４７及びこれらに対応して設けられたカラー部材が相当し、トルクロッド取付部Ａ９としては、クロスメンバ１０の上前部材１２に設けられたナット１７０及び下部材３２に設けられた貫通孔４５が相当し、スタビライザ左取付部Ａ１０としては、上後部材１５０に設けられた貫通孔１５７及び１５７が相当し、スタビライザ右取付部Ａ１１としては、上後部材１５０に設けられた貫通孔１５８及び１５８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、ステアリングギヤボックス左取付部Ａ７及びステアリングギヤボックス右取付部Ａ８では、ステアリングギヤボックス本体の左右の取付座が対応して締結される例を想定し、トルクロッド取付部Ａ９では、エンジン・トランスミッション系のマウント部材の内筒が締結される例を想定し、並びにスタビライザ左取付部Ａ１０及びスタビライザ右取付部Ａ１１では、いずれも図示を省略するが、ブラケットが各々締結されて、かかるブラケットにブッシュ部材を介してスタビライザバーが装着される例を想定している。

以上の本実施形態におけるサブフレーム１においては、一対のアーム支持部Ｓ１、Ｓ２が、上前クロスメンバ１２の前後方向における前方側の壁部１６の幅方向の外方側の端部と、一対の取付部材６０、８０の前方側の壁部６６、８６と、を有し、幅方向における一対のアーム支持部Ｓ１、Ｓ２の間で、上前クロスメンバ１２及び下クロスメンバ３２が、互いに協働して、前後方向及び上下方向が規定する平面に平行な平面で切った断面で、幅方向に連続する閉縦断面を有するものであるため、一対のサスペンションアームをクロスメンバ１０における幅方向に連続する閉断面の構成要素及び車体取付部材６０、８０における内部空間を閉じる構成要素により画成される一対の開口端部５１、５２で対応して確実に支持することができると共に、各々のサスペンションアームから印加される幅方向の荷重入力を、かかる構成要素を介して確実に受けることができ、連続した閉断面や閉じられた内部空間により全体的な強度や剛性が増大されることと相まって、かかるサスペンションアームの支持強度や支持剛性を増大することができる。

また、本実施形態におけるサブフレーム１においては、上後クロスメンバ１５０及び下クロスメンバ３２が、閉縦断面よりも後方側に、車両のエンジンのマウント系部材の支持部Ａ９を有するものであるため、クロスメンバ１０における幅方向に連続する閉断面を成立させた態様で、車両のエンジンのマウント系部材を支持することができる。

また、本実施形態におけるサブフレーム１においては、上前クロスメンバ１２の板厚が、上後クロスメンバ１５０及び下クロスメンバ３２の各々の板厚よりも厚く設定されたものであるため、サブフレーム１の全体的な重量の増加を抑制しながら、サスペンションアームの支持強度や支持剛性をより増大することができる。

また、本実施形態におけるサブフレーム１においては、上前クロスメンバ１２及び下クロスメンバ３２が、上下方向で互いに重ねられた重ね部を構成し、重ね部において、上前クロスメンバ１２及び下クロスメンバ３２の一方に幅方向に延在する長孔４０が設けられると共に、長孔４０の周縁部で前部材１２及び下クロスメンバ３２が溶接されて一体化されたものであるため、クロスメンバ１０の強度や剛性をより増大することができる。

また、本実施形態におけるサブフレーム１においては、長孔４０が、幅方向に並置された第１の長孔４０及び第２の長孔４０を含み、上前クロスメンバ１２及び下クロスメンバ３２の一方が、第１の長孔４０及び第２の長孔４０の間で、上方向又は下方向に凸の形状を呈しながら前後方向に延在する補強部４２を有するものであるため、クロスメンバ１０の強度や剛性を更に増大することができる。

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、必要な生産性を維持しながら、サスペンションアームの支持強度や支持剛性を増大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…サブフレーム
１０…クロスメンバ
１２…上前部材
１４…上壁部
１５、１７…フランジ部
１６…前壁部
１８…後壁部
２１、２３…貫通孔
３２…下部材
３４…底壁部
３５…後壁部
３６、３８…バルクヘッド部
３７、３９…フランジ部
４０…溶接孔
４２…リブ部
４４…凸部
４５、４６、４７…貫通孔
５１…左開口端部
５２…右開口端部
６０…左取付部材
６２…左後部材
６３…周壁部
６４…左前部材
６５…周壁部
６６…前壁部
６７…貫通孔
６８…ナット
７１、７２…底壁部
７４…左ブラケット
７６…左固定部材
７７…ボルト
７８…カラー部材
８０…右取付部材
８２…右後部材
８３…周壁部
８４…右前部材
８５…周壁部
８６…前壁部
８７…貫通孔
８８…ナット
９１、９２…底壁部
９４…右ブラケット
９６…右固定部材
９７…ボルト
９８…カラー部材
１１０…左サイドメンバ
１１１…左上部材
１１２…上壁部
１１３…カラー部材
１１４…接続部
１１５…側壁部
１１６…脆弱部
１１７…左下部材
１１８…底壁部
１１９…貫通孔
１２１、１２２…溶接孔
１２３、１２４…貫通孔
１２６…補強部
１２７…後壁部
１２８…側壁部
１３０…右サイドメンバ
１３１…右上部材
１３２…上壁部
１３３…カラー部材
１３４…接続部
１３５…側壁部
１３６…脆弱部
１３７…右下部材
１３８…底壁部
１３９…貫通孔
１４１、１４２…溶接孔
１４３、１４４…貫通孔
１４６…補強部
１４７…後壁部
１４８…側壁部
１５０…上後部材
１５１…上壁部
１５２…左側壁部
１５４…右側壁部
１５６…後壁部
１５７、１５９…貫通孔
１６２、１６４…凹部
１６５、１６６、１６７、１６８、１７１、１７２…貫通孔
１７０…ナット
１７３、１７４…溶接孔
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
Ａ５…第５車体取付部
Ａ６…第６車体取付部
Ａ７…ステアリングギヤボックス左取付部
Ａ８…ステアリングギヤボックス右取付部
Ａ９…トルクロッド取付部
Ａ１０…スタビライザ左取付部
Ａ１１…スタビライザ右取付部
Ｓ１…第１支持部
Ｓ２…第２支持部
Ｓ３…第３支持部
Ｓ４…第４支持部
Ｔ…締結用開口部
Ｉ…装着用開口部

Claims (4)

1. 車体に装着される車両用サブフレームであって、
   前記車体の幅方向に対向して設置された一対のサスペンションアームを対応して支持する一対のアーム支持部を前記車体の幅方向に延在しながら連結する板部材から成るクロスメンバと、
   前記幅方向における外方側に向かって各々延在しながら前記車体の上下方向における上方側に向かって突出し一対の車体取付部が対応して設けられると共に、前記幅方向で互いに対向して配設された板部材から成る一対の取付部材と、
   を備え、
   前記クロスメンバは、上前クロスメンバ及び前記上前クロスメンバに対して前記車体の前後方向における後方側に配設された上後クロスメンバと、前記上前クロスメンバ及び前記上後クロスメンバに対して前記上下方向における下方側に配設されて、前記上前クロスメンバ及び前記上後クロスメンバに接合された下クロスメンバと、を有し、
   前記一対のアーム支持部は、前記上前クロスメンバの前記前後方向における前方側の壁部の前記幅方向の外方側の端部と、前記一対の取付部材の前記前方側の壁部と、を有し、
   前記幅方向における前記一対のアーム支持部の間で、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、互いに協働して、前記前後方向及び前記上下方向が規定する平面に平行な平面で切った断面で、前記幅方向に連続する閉縦断面を有し、
   前記上後クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、前記閉縦断面よりも前記後方側に、前記車両のエンジンのマウント系部材の支持部を有する車両用サブフレーム。
2. 前記上前クロスメンバの板厚は、前記上後クロスメンバ及び前記下クロスメンバの各々の板厚よりも厚く設定された請求項１に記載の車両用サブフレーム。
3. 前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバは、前記上下方向で互いに重ねられた重ね部を構成し、
   前記重ね部において、前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバの一方に前記幅方向に延在する長孔が設けられると共に、前記長孔の周縁部で前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバが溶接されて一体化された請求項２に記載の車両用サブフレーム。
4. 前記長孔は、前記幅方向に並置された第１の長孔及び第２の長孔を含み、
   前記上前クロスメンバ及び前記下クロスメンバの一方は、前記第１の長孔及び前記第２の長孔の間で、前記上方向又は前記下方向に凸の形状を呈しながら前記前後方向に延在する補強部を有する請求項３に記載の車両用サブフレーム。

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