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JP5953582B2 - 車両のサブフレーム - Google Patents
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Description

本発明は、中空部を有する本体部が鋳造成形され、本体部の左右の端部にサスペンション支持部がそれぞれ設けられた車両のサブフレームに関する。
車両のなかには、パワープラント(エンジン/トランスミッションユニット)の車体後方に鋳造製のサブフレームが設けられ、サブフレームの左右の側部にサスペンションアームがそれぞれ支持されるものが知られている。サブフレームは、前壁が車体後方に向けて上り勾配に形成されている。
サスペンションアームは、前連結部がサブフレームの前側部に連結され、後連結部がサブフレームの後側部に連結されている。よって、サスペンションアームに入力した荷重はサスペンションアームの前連結部や後連結部を介してサブフレームの前側部や後側部に伝えられる。
サブフレームの前側部や後側部に伝えられた荷重は、前側部および後側部間のサブフレームの側部に伝えられる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2012−136195号公報
ここで、特許文献1のサブフレームは、前壁が車体後方に向けて上り勾配に形成されている。よって、サブフレームの鋳造の際に用いる鋳造型(固定型および可動型)の合わせ部(以下、「パーティングライン」という)がサブフレームの底部に位置する。サブフレームの底部にパーティングラインが位置することにより、サブフレームの側部の底部にパーティングラインのすじ跡(すなわち、パーティング跡)が形成される。
サブフレーム(側部)の底部にパーティング跡が形成されることにより、サブフレームの側部にサスペンションアームから荷重が伝えられた際に、パーティング跡に応力が集中することが考えられる。
このため、サブフレームの強度を確保する工夫が要求され、この観点から改良の余地が残されていた。
本発明は、サブフレームの強度を確保できる車両のサブフレームを提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、鋳造成形されることにより内部に中空部を有する本体部と、該本体部の左右の端部に一体に設けられた左右のサスペンション支持部と、を備え、車体に取り付けられた状態で、前記サスペンション支持部にサスペンションアームが連結される車両のサブフレームにおいて、前記本体部は、該本体部の上部に、該上部の前端から車体後方に向けて上り勾配で延びる前上傾斜部を有し、前記サスペンション支持部は、前記前上傾斜部の車幅方向外側に設けられ、下方および車幅方向外方が開放されることにより前記サスペンションアームが車幅方向外側から連結される前連結部を有し、前記サブフレームを鋳造する際に形成されるパーティングライン跡は、前記前連結部の前部において該前連結部の下端部に形成され、かつ、前記前連結部の車幅方向外側部において前記下端部から前記車幅方向外側部に沿って上方へ延びるように形成されたことを特徴とする。
請求項2は、前記前連結部の車体後方に、前記車体に取り付けられる取付部が設けられ、前記本体部の底部が前記前連結部から前記取付部へ向けて緩やかに高くなるように形成されたことを特徴とする。
請求項1に係る発明では、本体部の上部に前上傾斜部を有し、前上傾斜部が上部の前端から車体後方に向けて上り勾配に形成されている。また、サスペンション支持部の前連結部が下方および車幅方向外方に開放されている。
さらに、前連結部の車幅方向外側部において下端部から車幅方向外側部に沿って上方へ延びるように合わせ部位が形成される。
ここで、前連結部が下方および車幅方向外方に開放され、サスペンションアームが車幅方向外側から前連結部に連結される。さらに、サスペンションアームから前連結部に入力される荷重は本体部の側部を経て車体後方に伝達される。
よって、合わせ部位を前連結部の下端部から上方へ延ばすことにより、合わせ部位を荷重の伝達方向から避けて形成できる。これにより、サスペンションアームから前連結部に荷重が入力された際に、入力した荷重で合わせ部位に応力が集中することを抑えることができ、サブフレームの強度を確保できる。
請求項2に係る発明では、前連結部の車体後方に取付部を設け、取付部を車両に取り付けるようにした。さらに、本体部の底部を前連結部から取付部へ向けて緩やかに高くなるように形成した。
これにより、サスペンションアームから前連結部に荷重が入力された際に、入力した荷重を本体部の底部を経て取付部に良好に伝えることができ、取付部に伝えられた荷重を車体で好適に支えることができる。
本発明に係るサブフレームを備えた車体前部構造体を斜め前下方から見た状態を示す斜視図である。 図1の車体前部構造体を示す側面図である。 図2の車体前部構造体を示す分解側面図である。 本発明に係るサブフレームを示す斜視図である。 図4の5部拡大図である。 図1の車体前部構造体を示す底面図である。 図3のサブフレームを示す側面図である。 図1の8部拡大図である。 本発明に係るサブフレームに左サスペンションアームの前取付部から荷重が車体後方に向けて伝達する例を説明する図である。 本発明に係るサブフレームに左サスペンションアームの後取付部から荷重が車体前方に向けて伝達する例を説明する図である。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前(Fr)」、「後(Rr)」、「左(L)」、「右(R)」は運転者から見た方向にしたがう。
実施例に係る車両のサブフレーム15について説明する。
図1、図2に示すように、車体前部構造体10は、車体前後方向に向けて配置された左右のサイドフレーム12,13と、左右のサイドフレーム12,13の下方に取り付けられたサブフレーム(車両のサブフレーム)15と、サブフレーム15の左右の端部に設けられた左右のサスペンションアーム(サスペンションアーム)16,17と、左右のサスペンションアーム16,17に連結された左右の前輪18,19(図6参照)とを備えている。
さらに、車体前部構造体10は、サブフレーム15の車体前方に設けられたパワープラント21と、パワープラント21をサブフレーム15に連結するトルクロッド22とを備えている。
車体前部構造体10やサブフレーム15は略左右対称の構造であり、以下左側の部材や左側の部位について説明して右側の詳しい説明を省略する。
左右のサイドフレーム12,13は、車体11の前部骨格の一部を形成する部材である。
パワープラント21は、一例として、エンジンとトランスミッションとが一体に形成され、左右のサイドフレーム12,13間に横向きに配置されたエンジン/トランスミッションユニットである。
パワープラント21の左側部が左サイドフレーム12に左取付ブラケットを介して取り付けられ、パワープラント21の右側部が右サイドフレーム13に右取付ブラケットを介して取り付けられる。
図3、図4に示すように、サブフレーム15は、一例として、アルミニウム合金製の部材であり、鋳造型で一体に高圧鋳造される際に、中子を用いて中空状に形成されている。
このサブフレーム15は、中子で中空状に形成された本体部25と、本体部25の左端部(左側部)25aに設けられた左車体取付部26および左サスペンション支持部(サスペンション支持部)27と、本体部25の右端部(右側部)25bに設けられた右車体取付部28および右サスペンション支持部(サスペンション支持部)29と、本体部25の前中央部25cに設けられた中央連結部31とを備えている。
左車体取付部26は、本体部25の左端部25aのうち前部25dに一体に設けられた左前取付部33と、本体部25の左端部25aのうち後部25eに一体に設けられた左後取付部(取付部)34とを含む。
右車体取付部28は、左車体取付部26と同様に、本体部25の右端部25bのうち前部25fに一体に設けられた右前取付部36と、本体部25の右端部25bのうち後部25gに一体に設けられた右後取付部(取付部)37とを含む。
図1、図3に示すように、左前取付部33は、左前脚部41の下端部41aにボルト42・ナット43で取り付けられている。左前脚部41の上端部41bが左サイドフレーム12の前フレーム取付部位12aに取り付けられている。
また、左後取付部34は、左サイドフレーム12の後フレーム取付部位12bに左後取付カバー45とともにボルト46・ナット47で取り付けられている。
右車体取付部28は、左前取付部33および左後取付部34と同様に、右前取付部36および右後取付部37が右サイドフレーム13に取り付けられる。
このように、左前取付部33および左後取付部34が左サイドフレーム12に取り付けられ、右前取付部36および右後取付部37が右サイドフレーム13に取り付けられる。これにより、サブフレーム15が左右のサイドフレーム12,13に取り付けられる。
図5に示すように、本体部25は、鋳造型で一体に高圧鋳造される際に、中子を用いて内部に中空部51が形成され、車幅方向に延出されている。
この本体部25は、上方に臨む上部52と、下方に臨む底部53と、上部52および底部53の各前端部を連結する前壁54と、上部52および底部53の各後端部を連結する後壁55とを有する。
上部52、底部53、前壁54および後壁55で本体部25に中空部51が形成されている。
上部52は、前端52aおよび中央52b間(すなわち、上部52の前部)に前上傾斜部57を有する。前上傾斜部57は、上部52の前端52aから中央52bまで車体後方に向けて上り勾配で延びる部位である。
上部52の前部に前上傾斜部57を形成することにより、サブフレーム15の前上方への膨出量を小さく抑えることができる。
よって、図2に示すように、エンジンルーム61のうち、サブフレーム15の前上方空間61aを大きく確保でき、エンジンルーム61にパワープラント21を収納することができる。
さらに、上部52に前上傾斜部57を有することにより、前上傾斜部57を抜き勾配として利用することができる。すなわち、サブフレーム15を鋳造型で高圧鋳造する際に、前上傾斜部57を抜き勾配として利用することにより、鋳造型(キャビティ)内のサブフレーム15を鋳造型から容易に離型することができる。
図4、図6に示すように、左サスペンション支持部27は、本体部25の左端部25aのうち前部25dに一体に設けられた左前連結部(前連結部)63と、本体部25の左端部25aのうち後部25eに一体に設けられた左後連結部64とを含む。
左前連結部63は、前部25dから車体前方に張り出すように設けられることにより、左前取付部33より車体前方で、かつ、前上傾斜部57より車幅方向左外側(車幅方向外側)に設けられている。
図7、図8に示すように、左前連結部63は、車幅方向内方が内連結壁65で閉塞され、本体部25(左端部25a)の前部25dで形成される後連結壁66と、後連結壁66の上端66aから車体前方に向けて張り出された上連結部67と、上連結部67の前端67aから下方に向けて張り出された前連結壁(前連結部の前部)68とを有する。
左前連結部63の前連結壁68は、左前取付部33(左車体取付部26)より車体前方で、かつ、サブフレーム15(本体部25)の前壁54より車体前方に設けられている。
後連結壁66、上連結部67および前連結壁68で左前連結部63が形成されることにより、左前連結部63の下部開口63aが下方に向けて開放され、さらに、左前連結部63の車幅方向外側部開口63bが車幅方向外方に向けて開放されている。
左前連結部63の内部に左サスペンションアーム16の前取付部16aが車幅方向外側から差し込まれ、前取付部16aが左前連結部63に左前支持ボルト71を介して連結される。
左前連結部63の車体後方に隣接して、左前連結部63の上方に左前取付部33が設けられている。左前取付部33の車体後方に間隔をおいて左後取付部34が設けられている。すなわち、左前連結部63の車体後方に間隔をおいて左後取付部34が設けられている。
図2、図3に戻って、左後連結部64は、左後取付部34の近傍に設けられている。左後連結部64および左後取付カバー45間に左サスペンションアーム16の後取付部16bが挟持され、左後取付カバー45がボルト46,48で左後連結部64に取り付けられる。これにより、左後連結部64に左サスペンションアーム16の後取付部16bが連結される。
左後取付カバー45は、左サイドフレーム12の後フレーム取付部位12bにボルト46・ナット47で左後取付部34とともに取り付けられる。さらに、左後取付カバー45は、左サイドフレーム12の後フレーム取付部位12bにボルト48・ナット49で左後固定部35とともに取り付けられる。
図6に示すように、左サスペンションアーム16の前取付部16aが左前連結部63に連結され、左サスペンションアーム16の後取付部16bが左後連結部64に連結される。これにより、左サスペンション支持部27に左サスペンションアーム16が連結される。
左サスペンションアーム16に左サスペンション(図示せず)の下端部が連結され、車体11に左サスペンションの上端部が連結されている。
よって、左サスペンションが左サスペンションアーム16に支持される。これにより、左サスペンションが左サスペンションアーム16を介して左サスペンション支持部27に支持される。
さらに、左サスペンションアーム16の先端部16cにナックルボルト79を介してナックルが取り付けられ、ナックルに左前輪18が支持される。
図1、図4に戻って、右サスペンション支持部29は、左サスペンション支持部27と同様に、本体部25の右端部25bのうち前部25fに一体に設けられた右前連結部(前連結部)73と、本体部25の右端部25bのうち後部25gに一体に設けられた右後連結部74とを含む。
右前連結部73は、左前連結部63と同様に、車幅方向内方が内連結壁75で閉塞され、前連結壁(前連結部の前部)78を有する。
右前連結部73の前連結壁78は、左前連結部63の前連結壁68と同様に、右前取付部36(右車体取付部28)より車体前方で、かつ、サブフレーム15(本体部25)の前壁54より車体前方に設けられている。
図6に戻って、右サスペンション支持部29は、左サスペンション支持部27と同様に、右前連結部73に右サスペンションアーム17の前取付部17aが連結され、右後連結部74に右サスペンションアーム17の後取付部17bが連結される。
これにより、右サスペンション支持部29に右サスペンションアーム17が連結される。
図2、図4に示すように、本体部25の車幅方向中央で、かつ、車体前後方向の前部に中央連結部31が設けられている。中央連結部31にトルクロッド22の基端部22aがボルト76(図1参照)で連結されている。トルクロッド22の先端部22bがパワープラント21にボルト77で連結されている。これにより、パワープラント21がトルクロッド22で支持されている。
ここで、サブフレーム15(具体的には、本体部25)の上部52に前上傾斜部57が形成され、サブフレーム15の前上方への膨出量が小さく抑えられている。
よって、図2に示すように、エンジンルーム61のうち、サブフレーム15の前上方空間61aにパワープラント21の後部を収納することができる。
図7、図8に示すように、サブフレーム15は、鋳造型を用いてアルミニウム合金により高圧鋳造で成形される。サブフレーム15を高圧鋳造で成形する際に、鋳造型(固定型および可動型)を型締めすることにより鋳造型がパーティングラインで合わされる。
鋳造型にパーティングラインが形成されることにより、鋳造型でサブフレーム15を成形する際に、サブフレーム15にパーティングライン跡(合わせ跡)81が形成される。
パーティングライン跡81は、前連結壁68に形成される第1合わせ跡82と、第1合わせ跡82の外端82aに連結される第2合わせ跡83と、第2合わせ跡83の上端83aに連結される第3合わせ跡84と、第3合わせ跡84の後端84aに連結される第4合わせ跡85と、第4合わせ跡85の後端85aに連結される第5合わせ跡86と、第5合わせ跡86の後端86aに連結される第6合わせ跡87とを有する。
さらに、パーティングライン跡81は、図1に示すように、本体部25(前壁54)および左右の内連結壁65,75の下端部に形成された第7合わせ跡88とを有する。
図7、図8に戻って、第1合わせ跡82は、前連結壁68において前連結壁68の下端部68aに沿って略水平に形成される。第2合わせ跡83は、第1合わせ跡82の外端82aに連結され、前連結壁68の車幅方向外側部68bにおいて下端部68aから車幅方向外側部68bに沿って上方へ延びるように形成される。
第3合わせ跡84は、第2合わせ跡83の上端83aに連結され、上連結部67の車幅方向外側部67aにおいて前端部67bから車幅方向外側部67aに沿って車体後方へ向けて略水平に延びるように形成される。第4合わせ跡85は、第3合わせ跡84の後端84aに連結され、左前取付部33に沿って上向き凸状に形成される。
ここで、左前連結部63の下部63aが下方に向けて開放され、左前連結部63の車幅方向外側部63bが車幅方向外方に向けて開放されている。さらに、左前連結部63の内部に左サスペンションアーム16の前取付部16aが車幅方向外側から差し込まれ、前取付部16aが左前連結部63に左前支持ボルト71を介して連結される(図1参照)。
よって、第1〜第4の合わせ跡82〜85は、左サスペンションアーム16の前取付部16aを避けて形成されている。これにより、左サスペンションアーム16の前取付部16aから入力した荷重を避けた位置に第1〜第4の合わせ跡82〜85が形成される。
また、第5合わせ跡86は、第4合わせ跡85の後端85aに連結され、本体部25の左端部25aのうち上端25hに沿って左後取付部34まで車体後方へ向けて略水平に延びるように形成される。第6合わせ跡87は、第5合わせ跡86の後端86aに連結され、本体部25(左端部25a)の後部25eに沿って後部25eの後端まで延びるように形成されている。
さらに、サブフレーム15は、本体部25の底部53(図6も参照)が左前連結部63から左後取付部34へ向けて緩やか連続的に高くなるように湾曲状に形成されている。
よって、左サスペンションアーム16の前取付部16aから左前連結部63に荷重が入力された際に、入力した荷重を本体部25(底部53)の左側部53cを経て左後取付部34に効率よく伝えることができる。
ここで、図1に示すように、第7合わせ跡88は、左端部が第1合わせ跡82に連通され、右端部が第8合わせ跡89に連通されている。第8合わせ跡89は、第1合わせ跡82と同様に、前連結壁78(下端部)に形成される。
すなわち、パーティングライン跡81は、左車体取付部26(左前取付部33、左後取付部34)および右車体取付部28(右前取付部36、右後取付部37(図4参照))を第7合わせ跡88で連結するように形成される。
ところで、パーティングライン跡81が各部位から突出されたリブ状に形成されることにより、パーティングライン跡81を補強部として兼用することが可能である。
よって、本体部25(前壁54)、左車体取付部26および右車体取付部28がパーティングライン跡81で補強される。これにより、サブフレーム15に入力された荷重を本体部25(前壁54)、左車体取付部26および右車体取付部28で好適に支えることができる。
つぎに、左サスペンションアーム16の前取付部16aから本体部25の左端部25aに荷重F1が伝わる例を図9に基づいて説明する。
図9に示すように、左サスペンションアーム16の先端部16cから左サスペンションアーム16に荷重が入力する。左サスペンションアーム16に入力した荷重の一部は、前取付部16aおよび左前支持ボルト71を経てサブフレーム15の左前連結部63に荷重F1として矢印Aの如く伝えられる。
左前連結部63に伝えられた荷重F1は、サブフレーム15の本体部25(具体的には、左端部25a)に車体後方へ向けて矢印Bの如く伝えられる。左端部25aに伝えられた荷重F1は左後取付部34に伝えられる。
左後取付部34に伝えられた荷重F1は、左後取付部34およびボルト46を経て左サイドフレーム12の後フレーム取付部位12bに矢印Cの如く伝えられる。後フレーム取付部位12bに伝えられた荷重F1は、左サイドフレーム12(すなわち、車体11)で好適に支えられる。
ここで、荷重F1が矢印A〜矢印Cの如く伝えられることにより、第1合わせ跡82、第2合わせ跡83、第3合わせ跡84および第4合わせ跡85を荷重F1の伝達方向から避けて形成できる。
これにより、左サスペンションアーム16から左前連結部63に荷重F1が入力された際に、入力した荷重F1で第1〜第4の合わせ跡82〜85に応力が集中することを抑えることができ、サブフレーム15の強度を確保できる。
また、サブフレーム15は、本体部25の底部53が左前連結部63から左後取付部34へ向けて緩やかに高くなるように略湾曲状に形成されている。
よって、左サスペンションアーム16から左前連結部63に伝えられた荷重F1を、本体部25の底部53(具体的には、底部53の左側部53c)を経て左後取付部34に良好に(効率よく)伝えることができる。
これにより、左前連結部63に伝えられた荷重F1を、左後取付部34を経て左サイドフレーム12の後フレーム取付部位12bに効率よく伝え、車体で好適に支えることができる。
ついで、左サスペンションアーム16の後取付部16bから本体部25の左端部25aに荷重F2が伝わる例を図10に基づいて説明する。
図10に示すように、左サスペンションアーム16の先端部16cから左サスペンションアーム16に入力した残りの荷重は、後取付部16bおよびボルト46,48を経て左後連結部64に荷重F2として矢印Dの如く伝えられる。
左後連結部64に伝えられた荷重F2は、本体部25の左端部25aに車体前方へ向けて矢印Eの如く伝えられる。左端部25aに伝えられた荷重F2は、左前取付部33に向けて矢印Fの如く伝えられる。
左前取付部33に伝えられた荷重F2は、左前取付部33、ボルト42および左前脚部41を経て左サイドフレーム12の前フレーム取付部位12aに矢印Gの如く伝えられる。前フレーム取付部位12aに伝えられた荷重F2は、左サイドフレーム12(すなわち、車体11)で好適に支えられる。
ここで、荷重F2が矢印D〜矢印Gの如く伝えられることにより、第1合わせ跡82、第2合わせ跡83および第3合わせ跡84を荷重F2の伝達方向から避けて形成できる。
これにより、左サスペンションアーム16の後取付部16bから左後連結部64に荷重F2が入力された際に、入力した荷重F2で第1〜第3の合わせ跡82〜84に応力が集中することを抑えることができ、サブフレーム15の強度を確保できる。
また、サブフレーム15は、本体部25の底部53が左前連結部63から左後取付部34へ向けて緩やかに高くなるように略湾曲状に形成されている。
よって、左サスペンションアーム16から左後連結部64に伝えられた荷重F2を、本体部25の底部53(具体的には、底部53の左側部53c)を経て左前取付部33に良好に(効率よく)伝えることができる。
これにより、左後連結部64に伝えられた荷重F2を、左前取付部33を経て左サイドフレーム12の前フレーム取付部位12aに効率よく伝え、車体で好適に支えることができる。
なお、本発明に係る車両のサブフレームは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、車体11の前部に備えるサブフレーム15に本発明を適用させる例について説明したが、これに限らないで、車体11の後部に備えるサブフレームに本発明を適用させることも可能である。
また、前記実施例では、前上傾斜部57を上部52の前端52aから中央52bまで上り勾配で延ばす例について説明したが、これに限らないで、前上傾斜部57を上部52の前端52aから中央52bの前側や後側まで延ばすように形成することも可能である。
さらに、前記実施例で示した車体前部構造体、車体、サブフレーム、左右のサスペンションアーム、本体部、左右のサスペンション支持部、左右の後取付部、前上傾斜部、左右の前連結部、前連結壁およびパーティングライン跡などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、中空部を有する本体部が鋳造成形され、この本体部の左右端部にサスペンション支持部がそれぞれ設けられるサブフレームを備えた自動車への適用に好適である。
10…車体前部構造体、11…車体、15…サブフレーム(車両のサブフレーム)、16,17…左右のサスペンションアーム(サスペンションアーム)、25…本体部、25a,25b…本体部の左右の端部、27,29…左右のサスペンション支持部、34,37…左右の後取付部(取付部)、51…中空部、52…本体部の上部、52a…上部の前端、53…本体部の底部、57…前上傾斜部、63,73…左右の前連結部(前連結部)、68,78…前連結壁(前連結部の前部)、68a…前連結壁の下端部、68b…前連結壁の車幅方向外側部、81…パーティングライン跡。

Claims (2)

  1. 鋳造成形されることにより内部に中空部を有する本体部と、
    該本体部の左右の端部に一体に設けられた左右のサスペンション支持部と、を備え、
    車体に取り付けられた状態で、前記サスペンション支持部にサスペンションアームが連結される車両のサブフレームにおいて、
    前記本体部は、
    該本体部の上部に、該上部の前端から車体後方に向けて上り勾配で延びる前上傾斜部を有し、
    前記サスペンション支持部は、
    前記前上傾斜部の車幅方向外側に設けられ、下方および車幅方向外方が開放されることにより前記サスペンションアームが車幅方向外側から連結される前連結部を有し、
    前記サブフレームを鋳造する際に形成されるパーティングライン跡は、
    前記前連結部の前部において該前連結部の下端部に形成され、かつ、
    前記前連結部の車幅方向外側部において前記下端部から前記車幅方向外側部に沿って上方へ延びるように形成されたことを特徴とする車両のサブフレーム。
  2. 前記前連結部の車体後方に、前記車体に取り付けられる取付部が設けられ、
    前記本体部の底部が前記前連結部から前記取付部へ向けて緩やかに高くなるように形成されたことを特徴とする請求項1記載の車両のサブフレーム。
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