JP5617657B2

JP5617657B2 - サブフレーム

Info

Publication number: JP5617657B2
Application number: JP2011010505A
Authority: JP
Inventors: 康雄秋本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP2012148728A

Description

本発明は、車体構造を構成するサブフレームに関する。

車両の車体構造（シャーシ部材）として、車両側部には、左右１対のサイドメンバが車長方向に沿って配置されており、例えば、車両前側においては、サイドメンバの下方にサブフレームが取り付けられている。サブフレームは、左右１対のサイドパイプとサイドパイプ同士を連結する２本のクロスパイプからなり、上面視において井桁形状となっている。このようなサブフレームの上に、エンジン、駆動装置、操舵装置等が取り付けられる。

従来のサブフレームにおいては、車長方向における衝突の衝撃を吸収するため、サイドパイプに折部（折れ角）を設け、サイドメンバ（ボディ側）への後端側（車両中心側）の固定点より折部（折れ角）を下側又は水平に配置し、衝突時にサブフレームを下方に屈曲させて、サブフレームをボディ下側へ逃がすようにしている。

特開２００８−０１８７７８号公報特開２００９−０７３２４３号公報特開２００５−１８６７２７号公報

車両レイアウトによっては、サブフレームの一部を後端側（車両中心側）の固定点より上側に配置したい場合がある。このような場合、サイドパイプの折部（折れ角）も後端側（車両中心側）の固定点より上側となる場合があり、その場合、衝突時にサブフレームが上方に屈曲してしまい（後述の図５参照）、ボディ側の部材、例えば、ダッシュパネル等と干渉してしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、一部を車両中心側の固定点より上側に配置した場合でも、衝突時にボディ下方へ屈曲するサブフレームを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るサブフレームは、
車長方向に配置された左右１対のサイドメンバの下方に取り付けられ、左右１対のサイドパイプを有するサブフレームであって、前記サイドパイプの水平部分の一部に車両中心側の固定点より位置が高い突設部分を設けたサブフレームにおいて、
サスペンションを取り付けるブラケットを前記突設部分に設け、
前記突設部分を設ける際に形成された前記サイドパイプの折部であって、前記突設部分より車両中心側の折部の前後に跨がって、一方の端部が前記固定点より下方に偏った位置となると共に他方の端部が前記ブラケットに取り付けられる補強部材を前記ブラケットの後方に延長するように設け、当該補強部材により衝突時における折れ点を前記固定点より低い位置としたことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るサブフレームは、
上記第１の発明に記載のサブフレームにおいて、
前記サイドパイプに取り付ける前記補強部材の前記一方の端部の面を、前記サイドパイプの軸線に対して垂直に形成したことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るサブフレームは、
上記第１の発明に記載のサブフレームにおいて、
前記ブラケットと前記補強部材を一体としたことを特徴とする。

本発明によれば、サイドパイプの一部を車両中心側の固定点より上側に配置した場合でも、サイドパイプの折部の部分に補強部材を設け、衝突時におけるサイドパイプの折れ点を車両中心側の固定点より下側にしたので、車長方向からの衝突時にサイドパイプがボディ下方に屈曲し、ボディ下側へ逃げることになり、衝突安全性を向上させることができる。

本発明に係るサブフレームの実施形態の一例を示す斜視図である。（ａ）は、図１に示したサブフレームの上面図であり、（ｂ）は、図１に示したサブフレームの側面図である。本発明に係るサブフレームに取り付ける補強部材を示す図であり、（ａ）は、その斜視図、（ｂ）は、その上面図、（ｃ）は、その側面図である。補強部材取付前のサブフレームを示す図であり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、その側面図である。図４に示した補強部材取付前のサブフレームにおける衝突実験結果を示す側面図である。図１〜図２に示した補強部材取付後のサブフレームにおける衝突実験結果を示す側面図である。図１〜図２に示した補強部材取付後のサブフレームにおける衝突実験結果を示す下面図である。

以下、図１〜図７を参照して、本発明に係るサブフレームの実施形態を説明する。なお、ここでは、車両前側のサブフレームを図示して説明するが、本発明は、車両後側のサブフレームにも適用可能である。

（実施例１）
図１は、本実施例のサブフレームを示す斜視図であり、図２（ａ）は、その上面図、図２（ｂ）は、その側面図である。又、図３（ａ）は、サブフレームに取り付ける補強部材の斜視図であり、図３（ｂ）は、その上面図、図３（ｃ）は、その側面図である。又、本実施例の構成を説明するため、補強部材取付前のサブフレームとして、図４（ａ）に上面図、図４（ｂ）に側面図を示している。加えて、本実施例の効果を説明するため、図５には、図４に示した補強部材取付前のサブフレームにおける衝突実験結果の側面図を、図６〜図７には、図１〜図２に示した補強部材取付後のサブフレームにおける衝突実験結果の側面図及び下面図を図示している。

本実施例のサブフレーム１０は、主に、左右１対のサイドパイプ１１とサイドパイプ１１同士を連結する２本のクロスパイプ１２ａ、１２ｂからなり、上面視において井桁形状となっている。図示は省略しているが、エンジン、駆動装置、操舵装置等がサブフレーム１０の上に取り付けられる。又、エンジン、駆動装置、操舵装置等を取り付けるための多数のブラケットがサブフレーム１０に設けられるが、ここでは、主なブラケットのみ図示している。

サイドパイプ１１、クロスパイプ１２ａ、１２ｂは、例えば、円筒形状（パイプ形状）の鋼管から形成されており、断面中空となっている。１対のサイドパイプ１１は、左右のサイドメンバ各々の下方に、サイドメンバと略同一の車長方向に沿って配置されており、互いに左右対称の形状となっている。クロスパイプ１２ａ、１２ｂは、車幅方向に配置されており、溶接等により固定されて、左右のサイドパイプ１１同士を連結している。又、後側のクロスパイプ１２ｂの両端には、サイドパイプ１１との間に補強用のステイ１５が設けられている。ステイ１５としては、例えば、平板形状の部材にビード等を施すことで、補強の機能を果たしている。

サイドパイプ１１は、側面視において、略Ｌ字形状となるように曲げ加工されており、主に、鉛直上方に立ち上がる鉛直部１１ａと略水平となる水平部１１ｂ〜１１ｄとからなり、鉛直部１１ａが車両前側に配置されている。サイドパイプ１１の前端部には固定ブラケット１３が取り付けられており、この固定ブラケット１３に挿通孔１４ａが設けられている。又、サイドパイプ１１の後端部にも挿通孔１４ｂが設けられている。

図示は省略しているが、車両の車体構造として、車両側部には、左右１対のサイドメンバが車長方向に沿って配置されている。そして、上述した挿通孔１４ａ、１４ｂにボルトを挿通し、ナットで締結することにより、サイドメンバの下方にサブフレーム１０が取り付けられることになる。つまり、挿通孔１４ａがボディ側（サイドメンバ）への前端側のボルト固定点、挿通孔１４ｂがボディ側（サイドメンバ）への後端側（車両中心側）のボルト固定点となる。ここでは、後述の説明で用いるため、後端側のボルト固定点をＦＰと呼ぶ。

本実施例において、サイドパイプ１１の水平部１１ｂ〜１１ｄは、全体としては略水平であるが、曲げ加工することにより、中側の水平部１１ｃを上方に突出させ、水平部１１ｂ、１１ｄより高い位置としている。なお、以降、水平部１１ｃを突設部１１ｃと呼び、水平部１１ｂ、１１ｄと区別する。

突設部１１ｃの車両外側の位置には、コの字断面形状のサスペンションブラケット１６が取り付けられており、このサスペンションブラケット１６にサスペンションのロアアームが取り付けられる。このように、車両レイアウト上、サスペンションのロアアームを高い位置に取り付けたい場合、サスペンションブラケット１６を取り付けるサイドパイプ１１の水平部分の一部（突設部１１ｃ）が高くなる形状としている。

又、突設部１１ｃの部分は、互いに、クロスパイプ１２ｂ及びステイ１５により連結されており、サスペンションを保持するための強度が確保されている。

又、上面視において、水平部１１ｄの部分は、車両中心側（車両後方側）から見て、ハの字形状の配置となるように、サイドパイプ１１の曲げ加工が行われている。詳細は後述の図７で説明するが、水平部１１ｄがハの字形状の配置となっているので、衝突時には、ボルト固定点ＦＰ（挿通孔１４ｂ）を回転中心として、サイドパイプ１１が屈曲することになる。

上述したように、サイドパイプ１１を曲げ加工して、突設部１１ｃを設けているため、突設部１１ｃのすぐ後方（車両中心側）に下方への折部（折れ角）が形成される。従って、衝突時における折れ点ＢＰ０がこの折部（折れ角）の位置に設定されることになり、その結果、折れ点ＢＰ０の位置もボルト固定点ＦＰより高い位置となってしまう（図４（ａ）、（ｂ）参照）。

加えて、本実施例においては、突設部１１ｃにサスペンションブラケット１６を設けており、サスペンションブラケット１６が、謂わば、補強部材のように機能するので、サスペンションブラケット１６のすぐ後方であり、突設部１１ｃのすぐ後方のサイドパイプ１１の折部（折れ角）が衝突時における折れ点ＢＰ０となってしまう。

そして、折れ点ＢＰ０がボルト固定点ＦＰより高いと、衝突時には、図４（ｂ）、図５に示すように、折れ点ＢＰ０が上方に屈曲してしまう。

そこで、本実施例においては、突設部１１ｃの後方（車両中心側）の折部の前後に跨がって、一方（車両中心側）の端部がボルト固定点ＦＰより下方に偏った位置となる補強部材１７を設けている。

例えば、補強部材１７は、その一方の端部を円筒状のサイドパイプ１１の外周面に取り付けており、その他方の端部をコの字断面形状のサスペンションブラケット１６に取り付けており、サスペンションブラケット１６を後方に延長するように設けられている。

更に具体的には、補強部材１７は、基本的には、コの字断面形状をしており、図３に示すように、サスペンションブラケット１６に溶接接合する第１接合部１７ａはサスペンションブラケット１６の形状に合わせて形成されている。一方、サイドパイプ１１の外周に溶接接合する第２接合部１７ｂにおいて、その接合部分は、サイドパイプ１１の外周面に取り付けられるように、サイドパイプ１１の形状に合わせて、半円形に切り欠きされており、更に、第２接合部１７ｂを形成する面は、溶接接合する部分のサイドパイプ１１の軸線に対し、直角又は略直角となるように折り曲げて形成されている。つまり、補強部材１７の後方（車両中心側）の端部において、サイドパイプ１１周囲の実質的な断面を急変させる形状としている。

このようにして、補強部材１７の一方の端部（第２接合部１７ｂ）はサイドパイプ１１の外周に溶接接合されて、補強部材１７の他方の端部（第１接合部１７ａ）はサスペンションブラケット１６に溶接接合され、補強部材１７が、突設部１１ｃのすぐ後方の折部（折れ角）の前後に跨がるように配置されている。そして、サイドパイプ１１とサスペンションブラケット１６、補強部材１７を含めた断面の面積は、サイドパイプ１１の軸線に対して直角又は略直角に接合する第２接合部１７ｂの部分で急変している。そのため、補強部材１７のすぐ後方に、新たな折れ点ＢＰが設定されて、その位置がボルト固定点ＦＰより低い位置となる（図２（ａ）、（ｂ）参照）。

ここで、補強部材１７の有無による変形モードの相違を、図５〜図７を参照して説明する。

図５は、図４に示すサブフレーム１０（補強部材１７無し）における衝突実験結果を示す側面図である。図５に示すように、車長方向からの衝撃が加わると、サイドメンバ１８がその方向に圧縮され、潰れるように変形する。サイドメンバ１８の変形と共にサイドパイプ１１も変形することになり、鉛直部１１ａはサイドメンバ１８により後方へ屈曲するが、水平部１１ｂ〜１１ｄにおいては、折れ点ＢＰ０で上方へ屈曲することになる。この場合、サブフレーム１０の近傍に設けられているダッシュパネル１９にサブフレーム１０がぶつかり（図５中の領域Ａ参照）、車体（特に車室）を大きく変形させてしまう。

一方、図６〜図７は、図１〜図２に示すサブフレーム１０（補強部材１７有り）における衝突実験結果を示す側面図及び下面図である。図６に示すように、車長方向からの衝撃が加わると、サイドメンバ１８がその方向に圧縮され、潰れるように変形し、サイドメンバ１８の変形と共にサイドパイプ１１の鉛直部１１ａもサイドメンバ１８により後方へ屈曲する。一方、サイドパイプ１１の水平部１１ｂ〜１１ｄにおいては、補強部材１７が設けられているので、折れ点ＢＰで下方へ屈曲することになる。この場合、サブフレーム１０の近傍に設けられているダッシュパネル１９にサブフレーム１０が干渉することはなく（図６中の領域Ｂ参照）、車体（特に車室）を変形させることがなくなる。

又、図７に示すように、サブフレーム１０の各サイドパイプ１１は、ボルト固定点ＦＰを回転中心とし、車両内側かつ後方に回転するように、Ｕ字形状に屈曲することになる。

このように、補強部材１７により、断面面積が急変する位置を設け、折れ点ＢＰがボルト固定点ＦＰより下方の位置に移動するので、サイドパイプ１１が下側に逃げるように屈曲することになる。この結果、衝突時におけるサイドパイプ１１と車体との干渉を回避し、近傍に設けられているダッシュパネルの変形を抑制して、衝突安全性を向上させることができる。

なお、本実施例においては、サスペンションブラケット１６と補強部材１７とを独立した部材としているが、サスペンションブラケット１６と補強部材１７は一体で形成してもよい。

本発明に係るサブフレームは、前側の車体構造として好適なものであるが、後側の車体構造としても適用可能である。又、エンジン車だけでなく、電気自動車（ＥＶ車）にも適用可能である。

１０サブフレーム
１１サイドパイプ
１２ａ、１２ｂクロスパイプ
１３固定ブラケット
１４ａ、１４ｂ挿通孔
１５ステイ
１６サスペンションブラケット
１７補強部材
１８サイドメンバ
１９ダッシュパネル

Claims

車長方向に配置された左右１対のサイドメンバの下方に取り付けられ、左右１対のサイドパイプを有するサブフレームであって、前記サイドパイプの水平部分の一部に車両中心側の固定点より位置が高い突設部分を設けたサブフレームにおいて、
サスペンションを取り付けるブラケットを前記突設部分に設け、
前記突設部分を設ける際に形成された前記サイドパイプの折部であって、前記突設部分より車両中心側の折部の前後に跨がって、一方の端部が前記固定点より下方に偏った位置となると共に他方の端部が前記ブラケットに取り付けられる補強部材を前記ブラケットの後方に延長するように設け、当該補強部材により衝突時における折れ点を前記固定点より低い位置としたことを特徴とするサブフレーム。
請求項１に記載のサブフレームにおいて、
前記サイドパイプに取り付ける前記補強部材の前記一方の端部の面を、前記サイドパイプの軸線に対して垂直に形成したことを特徴とするサブフレーム。
請求項１に記載のサブフレームにおいて、
前記ブラケットと前記補強部材を一体としたことを特徴とするサブフレーム。