(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレームを構成するパイプ材の所定位置の厚さ方向にあけられた挿通孔に挿通され、前記パイプ材の所定位置の厚さより長く構成された中空材よりなるカラー、
及び前記カラーの端部の上方と下方の両側から挟んで前記パイプ材に固着される断面略コ字状で、ボルト挿通孔をその基底部の略中央に有するブラケット、
を介して、ボルトにより、前記サブフレームを車体に対して傾斜して取り付けることが可能なサブフレームの取付構造であって、
前記ブラケットは、基底部が側面視して前記車体のサブフレーム取付面に対して平行であり、かつ前記ボルトを挿通可能に前記パイプ材に装着され、少なくともその起立部をもって当該パイプ材に固定されるとともに、
前記ブラケットのうち、前記車体側に位置するブラケットの基底部の外表面に位置する取付面は、前記車体のサブフレーム取付面と面接触可能な形状を有していること、
を特徴としたサブフレームの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サスペンションなどが取り付けられるサブフレームを、車体に取り付けるサブフレームの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サブフレームは、エンジンが搭載される部分やサスペンションが取り付けられる部分など、車両において大きな外力が加わる部分に使用される。通常このサブフレームは、車体の前後の下部にそれぞれ取り付けられる。例えば、車体の前部にエンジンを置いて後輪に駆動力を伝えるＦＲ車の場合は、車体前部に取り付けられるフロントサブフレームには、フロントサスペンションが取り付けられるとともにエンジンなどが搭載される。そして、ＦＲ車の車体後部に取り付けられるリアサブフレームには、リアサスペンションが取り付けられるとともにデファレンシャル装置などが搭載される。
このサブフレームは、前記のとおり大きな外力が加わる部分に使用されるが、この外力はサブフレームと車体の取付部分にも加わる。したがって、サブフレームと車体を取り付けるサブフレームの取付構造は、車両を設計する場合にきわめて重要になる。また、サブフレームには種々の機器が取り付けられたり搭載されたりするので、レイアウトに制限がないようにする必要がある。更に、車体側のサブフレーム取付面に対してサブフレームが傾斜して取り付けられることがある。
【０００３】
従来のサブフレームの取付構造を、図６に示す。図６（ａ）は、ボルト挿通用の挿通孔とパイプ材挿嵌用のスリーブを有するブラケット５３をサブフレームたるパイプ材５１の端部に挿通した後溶接Ｗｅし、このブラケット５３を介してボルト５４によりサブフレーム（パイプ材５１）を車体５５に固定するものである。そして、図６（ｂ）は、サブフレームたるパイプ材５１の所定箇所に貫通孔をあけ、そこに中空材よりなるカラー５２を挿入して溶接Ｗｅし、そしてこのカラー５２にボルト５４を挿通してサブフレーム（パイプ材５１）を車体５５に固定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６（ａ）の場合は、パイプ材５１の端部にブラケット５３を取り付けるため、取付位置に制限がある。なお、パイプ材５１の中間部分にブラケット５３を取り付けることもできるが、そのためには広い取付スペースを要する。いずれにしても、レイアウトに制限を受けることになり好ましくない。更には、強度的にも問題がある。一方、パイプ材５１に貫通孔をあけたものにあっては（図６（ｂ））、レイアウトに制限を受けることはないが、車体５５と接触する部分がパイプ材５１に挿通されたカラー５２であるため、車体との接触面積・接触幅が小さく、外部からの入力に対して取付強度上の問題がある。加えて、サブフレーム取付面５５ａに対してサブフレーム（パイプ材５１）を傾斜して取り付けると、車体５５のサブフレーム取付面５５ａからサブフレームを構成する材料（パイプ材５１）の軸心までの距離が長くなるので、取付強度上の問題が増長されるとともに、位置精度的にも課題がある。
さらに、ブラケット５３やカラー５２とパイプ材５１との溶接部（溶接Ｗｅ）が剥離した場合、サブフレーム（パイプ材５１）が地面に落下するおそれがあった。
また、サブフレームの取付構造は、製造を容易にしてコストを削減するためにも複雑な構造は好ましくない。
【０００５】
そこで上記問題点より、本発明は、取付強度に優れ、設置スペースを取らず、かつ容易にサブフレームを傾斜して車体に取り付けることができるサブフレームの取付構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、サブフレームを構成するパイプ材の所定位置の厚さ方向にあけられた挿通孔に挿通され、前記パイプ材の所定位置の厚さより長く構成された中空材よりなるカラー、及び前記カラーの端部の上方と下方の両側から挟んで前記パイプ材に固着される断面略コ字状で、ボルト挿通孔をその基底部の略中央に有するブラケット、を介して、ボルトにより、前記サブフレームを車体に対して傾斜して取り付けることが可能なサブフレームの取付構造であって、前記ブラケットは、基底部が側面視して前記車体のサブフレーム取付面に対して平行であり、かつ前記ボルトを挿通可能に前記パイプ材に装着され、少なくともその起立部をもって当該パイプ材に固定されるとともに、前記ブラケットのうち、前記車体側に位置するブラケットの基底部の外表面に位置する取付面は、前記車体のサブフレーム取付面と面接触可能な形状を有していること、を特徴とする。
【０００７】
これによれば、ブラケットは両端に起立部をもった断面略コ字状であるので、その起立部をもってパイプ材との高さ調整を行うことができ、ひいてはサブフレームと車体の取付角を任意のものとすることができる。また、カラーが両ブラケット間に入って、スペーサ及び補強材の役割を果す。更に、パイプ材に固着されたブラケットによる車体との接触は、カラーのみによる車体との接触と異なり、接触面積を広く取ることができるとともに、接触幅も広く取ることができる。しかも、特別な設置スペースを必要としない。
また、ブラケットはカラーとともに、サブフレーム（パイプ材）の補強材の役割を果す。
そして、サブフレーム（パイプ材）を傾斜して車体に取り付けても、ブラケットの基底部はサブフレーム取付面に対して平行であるため、挿通されるボルトの軸線はサブフレーム取付面に対して直角に保持される。
なお、請求項の記載において「断面略コ字状」とは、その起立部が円弧を描く場合などを含む。ここで、起立部とはブラケットの両側部分をいい、基底部とは両側部分を結ぶ連結部をいう。更に、請求項の記載において「面接触可能」とは、ブラケットの「取付面」と「サブフレーム取付面」との接触が多点接触である場合を含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を適宜参照して説明する。
図１は、車両の内部構造を示す概略平面図である。図２は、本発明のサブフレーム取付構造が適用されるリアサブフレームの構造を示す斜視図である。図３は、図２の側面図である。図４は、本発明のサブフレームの取付構造を構成する各部材の取り付けの状態を示す図である。図５は、本発明のサブフレームの取付構造によるサブフレームの取り付け状態を示す側断面図である。
【０００９】
図１に例示するように、車両Ｍは２つのサブフレーム１・１を備える。前方のサブフレーム１はフロントサブフレーム１Ｆとよばれ、例えば仮想線で示すエンジンＥＮなどが載置されるとともに仮想線で示すフロントサスペンションＦＳ・ＦＳが取り付けられる。そして後方のサブフレーム１はリアサブフレーム１Ｒと呼ばれ、例えば仮想線で示すデファレンシャル装置ＲＤなどが載置されるとともに仮想線で示すリアサスペンションＲＳ・ＲＳが取り付けられる。
【００１０】
次に、図２〜図５を参照して本発明のサブフレームの取付構造について説明する。本発明のサブフレームの取付構造は、中空材よりなるカラー２、断面略コ字状のブラケット３・３を介してボルト４によりサブフレーム１を車体５に取り付けるものであり、フロントサブフレーム１Ｆにもリアサブフレーム１Ｒにも適用できる。以下、リアサブフレーム１Ｒに適用した場合について説明する。
【００１１】
リアサブフレーム１Ｒ（以下断りのない限り「リアサブフレーム１Ｒ」を「サブフレーム１」と記載する）は、中空のパイプ材Ｐを井桁などの形状に組んだ構造を有するが、パイプ材Ｐの断面形状は問わない。たとえば、丸パイプであったり角パイプであったりする。このパイプ材Ｐは、スチールやアルミニウムなどよりなる。なお、サブフレーム１のうち、本発明のサブフレームの取付機構が適用されない部分は、中空のパイプ材Ｐで構成する必要はない。
【００１２】
本実施形態のサブフレーム１は、図２、図３に示すように、２つの側フレーム１Ａ・１Ａ、前フレーム１Ｂ及び後フレーム１Ｃ、更に底フレーム１Ｄを備えている。２つの側フレーム１Ａ・１Ａ、前フレーム１Ｂ、後フレーム１Ｃは、平面視して井桁状に組まれている。このサブフレーム１には、前記した通りデファレンシャル装置ＲＤが搭載されるとともにリアサスペンションＲＳ・ＲＳが取り付けられる。本実施形態においては、側フレーム１Ａがパイプ材Ｐよりなる。そして、この側フレーム１Ａの所定位置に、後に説明するカラー２を挿通するための挿通孔１ａがあけられ、ここにカラー２が挿通されるとともに、ブラケット３がそれぞれ装着され固定されて（固着）、サブフレームの取付機構とされる（図４参照）。この取付機構によりサブフレーム１を車体５（図２において仮想線で示す）に取り付ける。
ここで挿通孔１ａは、パイプ材Ｐにその軸線に対して鉛直方向に孔をあけて形成してもよいし、軸線に対して傾斜して孔をあけて形成してもよい。サブフレーム１を車体５に取り付けた際に、ボルト４の軸線が、サブフレーム取付面５ａに対して略直角となるものであればよい（図５（ａ）参照）。
なお、本発明のサブフレームの取付機構が適用されない前フレーム１Ｂなどは、パイプ材Ｐで構成されるか否かは問わない。
【００１３】
次に、カラー２を説明する。
図４に示すように、カラー２は中空材よりなり、側フレーム１Ａ（以下「パイプ材Ｐ」を「側フレーム１Ａ」と記載する）の挿通孔１ａに挿通される。カラー２の長さは、側フレーム１Ａへの挿通後、カラー２の両端が側フレーム１Ａから突出する長さを有する。ブラケット３に対するスペーサなどの役割を有するからである。図４などで符号２ａで示される部分は、側フレーム１Ａの両側から突出した突出部であるが、この突出部２ａの長さ、殊に車体５側の突出部２ａの長さ（高さ）は、サブフレーム１と車体５との取付角などに影響を与えることになる。カラー２の内径は、ボルト４の挿通を許容する径である。
カラー２の両方の突出部２ａ・２ａの端面は、次に説明するブラケット３の基底部３ａの内面と面接触することができる形状であることが好ましい。スペーサ及び補強材としての役割を充分に発揮することができるからである（図４（ｃ）など参照）。
【００１４】
次に、ブラケット３は、平面視した中央部に基底部３ａを、両脇に起立部３ｂ・３ｂを有する断面略コ字状の形状をしている（図４など参照）。基底部３ａから起立部３ｂの先端に至る当該起立部３ｂの断面形状は、発明の目的を達成することができる範囲で任意の形状とすることができる。また、基底部３ａは、その略中央にボルト４を挿通するためのボルト挿通孔３ｃを有する。
このブラケット３は、ボルト４を挿通可能な状態に側フレーム１Ａの上方と下方の両側に固着される。側フレーム１Ａがサブフレーム取付面５ａに対して傾斜して取り付けられる場合であっても、ブラケット３の基底部３ａは、側面視してサブフレーム取付面５ａに平行になるように側フレーム１Ａに固着される。
なお、ブラケット３は所定位置に装着後、少なくとも両起立部３ｂ・３ｂをもって側フレーム１Ａに固定することで固着される。例えば、溶接により固着する場合は、両起立部３ｂ・３ｂの側フレーム１Ａと接触する部分が溶接される。
【００１５】
ボルト４は、車体５にサブフレーム１を取り付ける際に一般的に使用されるボルトでよい。車体５のサブフレーム取付面５ａには、このボルト４を挿通するためのボルト挿通孔５ｂがあけられている。車体５のボルト挿通孔５ｂに挿通されたボルト４の端部はナット７で螺着される。
この取り付けの際には、図５（ｂ）に符号６で示す取付ブラケットが使用される場合がある。この取付ブラケット６は、上部取付ブラケット６ａと下部取付ブラケット６ｂよりなり、その間にスペーサとしてのカラー６ｃが入れられている。そして、上部取付ブラケット６ａと下部取付ブラケット６ｂの間に車体５が挟持される。この図５（ｂ）の場合は、下部取付ブラケット６ｂの下面がサブフレーム取付面５ａに相当する。そして、下部取付ブラケット６ｂのボルト挿通孔が車体５のボルト挿通孔５ｂに相当する。
【００１６】
なお、図５（ａ）に示すように、側フレーム１Ａ（サブフレーム１）は、サブフレーム取付面５ａ（車体５）に対して傾斜して取り付けられる場合がある。傾斜する角度は側フレーム１Ａの軸線であるＹ軸線とサブフレーム取付面５ａのなす角度に関連する。
サブフレーム１（側フレーム１Ａ）が車体５（サブフレーム取付面５ａ）に対して傾斜して取り付けられる場合は、側フレーム１Ａの軸線に対して傾斜して挿通孔１ａをあけることもできるが、挿通孔１ａの径を大きめなサイズとれば、挿通孔１ａを側フレーム１Ａの軸線に対して傾斜してあける必要は特にない。
【００１７】
図５（ｂ）において、側フレーム１Ａの軸線であるＹ軸線とサブフレーム取付面５ａのなす角度の如何にかかわらず、側フレーム１Ａの上下に固着されるブラケット３・３の基底部３ａ・３ａは、側面視してサブフレーム取付面５ａに対して平行になるようにする。なお、本発明のサブフレームの取付機構であれば、側フレーム１Ａが円弧を描く円弧材よりなる場合であっても、各ブラケット３の基底部３ａを側面視してサブフレーム取付面５ａに対して平行に取り付けることができる。
この様にすることで、ボルト４の軸線であるＸ軸線と当該ボルト４が挿通されるサブフレーム取付面５ａとがなす角度を略直角とすることができる。したがって、サブフレーム１（側フレーム１Ａ）を車体５に取り付ける際に、各部材に無理な歪みを生じさせることなく、ブラケット３の取付面３ｄと車体５のサブフレーム取付面５ａとが面接触するので高い剛性をもってしっかりと取り付けることができる。
また、ブラケット３と側フレーム１Ａとの溶接部Ｗｅが剥離しても、ブラケット３が地面に落下するおそれがない。さらに、位置精度も出しやすくなる。
【００１８】
本発明のサブフレーム取付機構の組み立て手順を説明する。この手順は一例であって、必ずしもこの手順に限定されることはない。
【００１９】
1)側フレーム１Ａの所定箇所の鉛直方向に、大きめの挿通孔１ａを所定数あける。大きめに挿通孔１ａをあけるのは、カラー２を傾斜させて挿通可能とするためである。
【００２０】
2)カラー２のいずれか一方の端部にブラケット３を被せるように取り付けて、ボルト４が挿通可能な位置関係で両者をプロジェクション溶接する（溶接箇所は図示外）。この溶接によりブラケット３に対するカラー２の位置決めが行なわれる。
【００２１】
3)次に、側フレーム１Ａにあけた挿通孔１ａにブラケット３を溶接したカラー２を挿通する。
【００２２】
4)そして、ブラケット３の基底部３ａの内面と側フレーム１Ａ外面との間に所定のクリアランス（隙間）Ｃを形成した後、装着させたブラケット３の起立部３ｂと側フレーム１Ａの接触部分を溶接し固着する。クリアランスＣは、カラー２の突出部２ａの突出高さに相当するものである。
なお、溶接は、ＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接などを適用することができる。溶接は、カラー２の軸線が側面視してサブフレーム取付面５ａと略直角となるように、かつ、ブラケット３の基底部３ａが側面視してサブフレーム取付面５ａと平行になるように位置決めした後に行なう。
【００２３】
5)続いて、もう片側にブラケット３を装着する。そして、ブラケット３と側フレーム１Ａ外面とのクリアランスＣの調整を行なう。同時に、ブラケット３の基底部３ａが側面視してサブフレーム取付面５ａと水平となるようにする。この際、カラー２がスペーサの役割を果すので、位置の決定・調整は容易である。そして、前記と同様に側フレーム１Ａに溶接し固着する。
【００２４】
6)溶接が完了したならばボルト４・４・・を挿通して、サブフレーム１を車体５に取り付ける。ボルト４は、側フレーム１Ａの下部に位置するブラケット３、カラー２（側フレーム１Ａ）、側フレーム１Ａの上部に位置するブラケット３、車体５に挿通され、場合によって更に端部が取付ブラケット６を挿通して、ナット７により螺着される（図５など参照）。
これによって、サブフレーム１を車体５に取り付けることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段及び手法に限定されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、本発明にいう効果を有する範囲において適宜に変更実施することが可能なものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のサブフレームの取付機構によれば、しっかりとサブフレーム１を車体５に取り付けることができる。また、容易にサブフレーム１を車体５に対して傾斜して取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両の内部構造を示す概略平面図である。
【図２】  本発明のサブフレームの取付構造が適用されるリアサブフレームの構造を示す斜視図である。
【図３】  図２の斜視図を側面視した側面図である。
【図４】  本発明のサブフレームの取付構造を構成する各部材の取り付けの状態を示す図である。（ａ）は分解斜視図を示し、（ｂ）はボルト挿入時の斜視図を示し、（ｃ）ボルト挿入後の断面図を示す。
【図５】  本発明のサブフレームの取付構造によるサブフレームの取り付け状態を示す側断面図である。（ａ）は基本形態を示し、（ｂ）は変形例を示す。
【図６】  従来例を説明する斜視図である。（ａ）はブラケットによる取り付けを示し、（ｂ）はカラーによる取り付けを示す。
【符号の説明】
１    サブフレーム
（１Ｆ：フロントサブフレーム    １Ｒ：リアサブフレーム）
１Ａ・・側フレーム（パイプ材）
１Ｂ・・前フレーム
１Ｃ・・後フレーム
１ａ・・挿通孔
２    カラー
２ａ・・突出部
３    ブラケット
３ａ・・基底部
３ｂ・・起立部
３ｃ・・ボルト挿通孔
３ｄ・・取付面
４    ボルト
５    車体
５ａ・・サブフレーム取付面
５ｂ・・ボルト挿通孔
６    取付ブラケット
６ａ・・上部取付ブラケット
６ｂ・・下部取付ブラケット
６ｃ・・カラー
７    ナット
Ｂ    ボルト
Ｃ    クリアランス（隙間）
Ｍ    車両
Ｐ    パイプ材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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