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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024051380
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】サブフレーム構造
(51)【国際特許分類】
   B62D 21/00 20060101AFI20240404BHJP
   B62D 3/12 20060101ALI20240404BHJP
【FI】
B62D21/00 A
B62D3/12 503Z
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022157519
(22)【出願日】2022-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】久野 僚介
(72)【発明者】
【氏名】小畠 勲
(72)【発明者】
【氏名】大浜 彰介
【テーマコード(参考)】
3D203
【Fターム(参考)】
3D203AA01
3D203BA13
3D203BB29
3D203CA56
3D203DA13
(57)【要約】
【課題】従来技術におけるステアリングラックの締結・固定部位に対する応力集中を回避することが可能なサブフレーム構造を提供すること。
【解決手段】車体に固定される複数の固定部を有するサブフレーム構造体10と、ステアリングラック機構14とを備え、ステアリングラック機構14は、車幅方向に沿って延びる外筒部32を有し、サブフレーム本体12と、外筒部32とは、一体成形されている。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体に固定される複数の固定部を有するサブフレームと、ステアリングラック機構とを備えた車両において、
前記ステアリングラック機構は、車幅方向に沿って延びる外筒部を有し、
前記サブフレームと、前記外筒部とは、一体成形されていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項2】
請求項1記載のサブフレーム構造において、
前記複数の固定部のうち、少なくとも、対角線上に位置する2つの前記固定部を結んだ仮想線を設け、
前記外筒部は、前記仮想線と交差するように配置されていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項3】
請求項2記載のサブフレーム構造において、
前記サブフレームは、前記外筒部から前記対角線に沿って連続し、前記固定部まで延出する左右一対の延出部を有することを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項4】
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、
前記サブフレームは、少なくとも1つの前記固定部と、前記外筒部の車幅方向に沿った車幅方向端部とを繋ぐ上部リブが設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項5】
請求項3記載のサブフレーム構造において、
前記サブフレームは、少なくとも1つの前記固定部と、前記外筒部の車幅方向に沿った車幅方向端部とを繋ぐ上部リブが設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項6】
請求項1記載のサブフレーム構造において、
前記外筒部の下面部には、車両上下方向の下方に向かって延びる下部リブが設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項7】
請求項3記載のサブフレーム構造において、
前記外筒部の下面部には、車両上下方向の下方に向かって延びる下部リブが設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項8】
請求項6記載のサブフレーム構造において、
前記下部リブの下端部は、ジャッキアップポイントを有するジャッキ部材に連結されていることを特徴とするサブフレーム構造。
【請求項9】
請求項7記載のサブフレーム構造において、
前記下部リブの下端部は、ジャッキアップポイントを有するジャッキ部材に連結されていることを特徴とするサブフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車体に固定される複数の固定部を有するサブフレームと、ステアリングラック機構とを備えた車両のサブフレーム構造に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、サブフレームに対して別体で構成されたステアリングラックを、2つの中間ブラケットを介して、ボルト等の締結・固定手段で締結・固定する構造が開示されている。
【0003】
また、サブフレームに対するステアリングラックの締結・固定手段としては、例えば、スティフナ等の補強部材が必要となる場合がある。
【0004】
さらに、近年、交通参加者の中でも高齢者や子供といった脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。この実現に向けて衝突安全性能に関する研究開発を通じて交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発に注力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4231473号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、タイロッドからの入力に対するステアリングラックの剛性・強度の観点では、例えば、ボルト等の締結・固定部位に応力が集中し易くなり、所望の剛性・強度を確保することが難しい場合がある。
【0007】
また、サブフレームやボディへ入力荷重を伝達するために、例えば、ボルト締結されたスティフナ等を追加配置する等、別途補強部材が必要となり、車体重量が増加するおそれがある。さらに、衝突安全性能の観点においては、所望の剛性・強度を確保する必要がある。
【0008】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、従来技術におけるステアリングラックの締結・固定部位に対する応力集中を回避す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。そして、延いては、持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の目的を達成するために、本発明は、車体に固定される複数の固定部を有するサブフレームと、ステアリングラック機構とを備えた車両において、前記ステアリングラック機構は、車幅方向に沿って延びる外筒部を有し、前記サブフレームと、前記外筒部とは、一体成形されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、従来技術におけるステアリングラックの締結・固定部位を不要として、従来技術における締結・固定部位に対する応力集中を軽減することが可能なサブフレーム構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施形態に係るサブフレーム構造が適用されたサブフレーム構造体を車両後方の左斜め方向からみた斜視図である。
図2図1に示すサブフレーム構造体を車両前方の右斜め方向からみた斜視図である。
図3図1に示すサブフレーム構造体の平面図である。
図4図1に示すサブフレーム構造体の一部拡大斜視図である。
図5図1のV-V線に沿った端面図である。
図6】下部リブの下端部がジャッキ部材に連結された状態を示す断面図である。
図7】タイロッド入力F1の伝達経路を示す正面図である。
図8】タイロッド入力F1及び駆動反力F2の伝達経路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。なお、各図において、「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。
【0013】
図1及び図2に示されるように、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造が適用されたサブフレーム構造体10は、サブフレーム本体12と、ステアリングラック機構14と、サブフレーム本体12を図示しない車体側部材に対して固定する複数の固定部とを備えて構成されている。
【0014】
サブフレーム本体12は、車両前方に臨む前壁16と、車両後方に臨む後壁18とを有する。前壁16の車両上端部と後壁18の車両上端部とは、サブフレーム本体12の上部に搭載された後記する外筒部32を介して、それぞれ一体的に構成されている。サブフレーム本体12の車両前方の車幅方向に沿った両側には、該サブフレーム本体12から車幅方向外側に向かって延びる前側左固定部22aと、前側右固定部22bとがそれぞれ配置されている。サブフレーム本体12の車両後方の車幅方向に沿った両側には、該サブフレーム本体12から車幅方向外側に向かって延びる後側左固定部24aと、後側右固定部24bとがそれぞれ配置されている。
【0015】
サブフレーム構造体10は、前側左固定部22a、前側右固定部22b、後側左固定部24a、及び、後側右固定部24bからなる複数の固定部を介して、図示しない車体側部材に固定されている。例えば、サブフレーム構造体10は、複数の固定部を介して、車両前後に沿って延び、車幅方向両側にそれぞれ配置された図示しない左右一対のフロントサイドフレームの間に懸架されるように取り付けられる。サブフレーム本体12の各固定部には、上下方向に沿って貫通するボルト挿通孔26が設けられ、図示しないボルトをボルト挿通孔26に挿通して図示しないナットによって締結固定される。
【0016】
サブフレーム構造体10の車幅方向に沿った一側(Lハンドル又はRハンドルに対応してそれぞれ右側又は左側)には、ステアリングラック機構14が配置されている。
【0017】
このステアリングラック機構14は、図示しないステアリングハンドルの回転運動を、ステアリングラック28の水平方向の動作に変換して左右のタイヤに伝達するものである。
【0018】
ステアリングラック機構14は、例えば、図示しないステアリングハンドルと、ステアリングハンドルの中心に連結されて該ステアリングハンドルと一体的に回動する図示しないステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの下端に設けられる図示しないラック&ピニオン(ステアリングラック28(図5参照)&ピニオンシャフト)とを含む。
【0019】
さらに、ステアリングラック機構14は、内部にステアリングラック28が車幅方向に沿って変位可能に収納された貫通孔30を有する外筒部32と、蛇腹状を呈しステアリングラック28の左右両端部をそれぞれ被覆する左右一対のステアリングブーツ34と、ステアリングラック28の両端部にそれぞれ連結される左右一対のタイロッド36とを備えて構成される。
【0020】
本実施形態において、サブフレーム構造体10は、サブフレーム本体12の上部に搭載されて車幅方向に沿って延びる外筒部32が、サブフレーム本体12と一体成形されている。外筒部32は、車両上下方向において、頂部20とサブフレーム本体12との間に位置している(図1図2参照)。
【0021】
図5に示されるように、この外筒部32は、最も上方に位置し、車幅方向に沿って部分的に直線状に延びる稜線を有する頂部20と、内部に軸直断面が略円形状を呈し、車幅方向に沿って延びてステアリングラック28が収納される貫通孔30を有する環状体33と、この環状体33の車両前方側から立ち下がって前壁16に連続する車両前方袖部35aと、環状体33の車両後方側から立ち下がって後壁18に連続する車両後方袖部35bと、環状体33の下部から下方に向かって延びる後記する下部リブ50とを有する。環状体33の車幅方向に沿った両端部には、ステアリングラック28の図示しない挿通ポートがそれぞれ設けられている。
【0022】
外筒部32の車幅方向に沿った一側の部位には、ピニオンシャフト挿通部38と、モータ軸挿通部40とがそれぞれ設けられている。ピニオンシャフト挿通部38は、外筒部32の上端から車両上方に向かって突出する円筒体からなり、図示しないピニオンシャフトの下端部が挿通されるピニオンシャフト挿通孔42を有する。モータ軸挿通部40は、外筒部32の上部から車両後方に向けて突出する円筒体からなり、図示しないモータのモータ軸が挿通されるモータ軸挿通孔44を有する。
【0023】
ここで、複数の固定部と外筒部32との位置関係について説明する。先ず、複数の固定部のうち、少なくとも、対角線上に位置する2つの固定部を結んだ仮想線を想定する。例えば、図3に示されるように、サブフレーム本体12の前側左固定部22aの中心と後側右固定部24bの中心とを結んで第1仮想線L1を構成する。また、サブフレーム本体12の前側右固定部22bの中心と後側左固定部24aの中心とを結んで第2仮想線L2を構成する。車幅方向に沿って直線状に延在する外筒部32は、第1仮想線L1及び第2仮想線L2とそれぞれ交差するように配置されている。
【0024】
また、サブフレーム構造体10は、外筒部32の車幅方向端部から対角線(第1仮想線L1及び第2仮想線L2)に沿って連続し、前側左固定部22a及び前側右固定部22bまでそれぞれ延出する左右一対の延出部46a、46bを有する(図3参照)。左延出部46aは、平面視して、外筒部32の車幅方向左端部の前部から第1仮想線L1に沿って連続するように配置されている。右延出部46bは、平面視して、外筒部32の車幅方向右端部の前部から第2仮想線L2に沿って連続するように配置されている。
【0025】
さらに、サブフレーム構造体10は、前側各固定部と、外筒部32とを繋ぐ上部リブ48が設けられている。この上部リブ48は、前側左固定部22aと、外筒部32の車幅方向に沿った車幅方向左側端部とを繋ぐ左上部リブ48aと、前側右固定部22bと、外筒部32の車幅方向に沿った車幅方向右側端部とを繋ぐ右上部リブ48bとから構成されている。この左上部リブ48a及び右上部リブ48bは、それぞれ、車幅方向に沿って延びる2つの突条部によって構成されている(図1図4参照)。この2つの突条部の間には、車両下方に向かって窪む凹部が設けられている。左上部リブ48a及び右上部リブ48bは、外筒部32と前側各固定部とを繋ぐことで、サブフレーム構造体10の剛性・強度を向上させるものである。
【0026】
図5に示されるように、外筒部32の下面部には、車両上下方向の下方に向かって延びる下部リブ50が、該外筒部32と一体的に設けられている。この下部リブ50は、外筒部32の車幅方向左側端部から車幅方向右側端部まで車幅方向に沿って連続して延びている。図6に示されるように、この下部リブ50の下端部56の一部は、ジャッキアップポイント52を有するジャッキ部材54に連結されている。なお、図6において、参照符号55a、55bは、下部リブ50の下端部56と、ジャッキ部材54との接合部を示している。ジャッキ部材54に連結された一部を除いた下部リブ50の下端部56の残部は、自由端となっている。
【0027】
さらにまた、サブフレーム本体12の左右両側には、図示しないブッシュを介してサスペンションロアアーム(図示せず)の一端部が締結されるロアアーム締結部58がそれぞれ設けられている(図2参照)。また、左右のロアアーム締結部58の略中央には、トルクロッド60を締結するためのトルクロッド締結部62が設けられている。
【0028】
本実施形態に係るサブフレーム構造が適用されたサブフレーム構造体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。
【0029】
本実施形態において、ステアリングラック機構14は、車幅方向に沿って延びる外筒部32を有し、サブフレーム本体12と、外筒部32とが、一体成形されている。
【0030】
これにより、本実施形態では、従来技術において設けられていたステアリングラックの締結・固定部位を不要として、従来発生していた締結・固定部位における応力集中を軽減することができる。この結果、ステアリングラック28の剛性・強度を向上させることができる。
【0031】
図7は、本実施形態に係るサブフレーム構造体において、タイロッド入力の伝達経路を示す正面図、図8は、タイロッド入力及び駆動反力の伝達経路を示す平面図である。
【0032】
従来技術では、ステアリングラックの締結・固定部位において、タイロッド入力が断絶されて応力が集中する要因となっていた。これに対し、図7に示されるように、本実施形態では、サブフレーム本体12と外筒部32とを一体成形することで、従来設けられていたステアリングラックの締結・固定部位を不要とし、タイロッド入力F1の力の伝達を円滑に遂行することができる(図7に示す白抜き矢印参照)。
【0033】
さらに、図8に示されるように、本実施形態では、タイロッド入力F1に対してトルクロッド60から入力される駆動反力F2を加算(F1+F2)して力の伝達を円滑に遂行することができる(図8に示す白抜き矢印参照)。なお、それぞれ加算されたタイロッド入力F1及び駆動反力F2(F1+F2)は、固定部を介して図示しない車体側部材へ伝達される。
【0034】
また、本実施形態では、サブフレーム本体12と外筒部32とを一体成形することで、部品点数を削減して製造コストの低減と軽量化を達成することができる。さらに、軸直断面円形状を呈する外筒部32の環状体33(図5参照)がサブフレームとして機能するため、サブフレーム構造体10の剛性・強度が向上する。さらにまた、各固定部を介して、サブフレーム構造体10が車体側部材に固定される各固定点における取付誤差等が生じないため、ステアリングラック28とサブフレーム構造体10との位置関係が担保され、サブフレーム構造体10としての製品の品質を向上させることができる。
【0035】
また、本実施形態において、複数の固定部のうち、少なくとも、対角線上に位置する2つの固定部を結んだ第1仮想線L1(前側左固定部22aの中心と後側右固定部24bの中心とを結んだ仮想線)及び第2仮想線L2(前側右固定部22bの中心と後側左固定部24aの中心とを結んだ仮想線)を設定し、外筒部32は、第1仮想線L1及び第2仮想線L2と交差するように配置されている(図3参照)。
【0036】
本実施形態では、サブフレーム本体12と一体成形された外筒部32が、各固定部の対角線上に位置することで、従来ステアリングラックを避けるために減少していたサブフレーム本体12の厚さ寸法を外筒部32によって増大させることができる。この結果、本実施形態では、サブフレーム構造体10の捩れ剛性・捩れ強度を向上させることができる。
【0037】
さらに、本実施形態において、サブフレーム構造体10は、外筒部32から対角線(第1仮想線L1及び第2仮想線L2)に沿って連続し、前側左固定部22a及び前側右固定部22bまで延出する左右一対の延出部46a、46bを有している。
【0038】
本実施形態では、左右一対の延出部46a、46bを設けることで、この延出部46a、46bによってサブフレーム構造体10に入力される捩れ応力を受容することができる。この結果、本実施形態では、応力集中を軽減すると共に、サブフレーム構造体10の捩れ剛性・捩れ強度をより一層向上させることができる。
【0039】
さらにまた、本実施形態において、サブフレーム構造体10は、前側左固定部22a及び前側右固定部22bと、外筒部32の車幅方向に沿った車幅方向端部とをそれぞれ繋ぐ上部リブ48が設けられている。
【0040】
本実施形態では、上部リブ48を設けることで、操舵によって外筒部32に発生する入力荷重を上部リブ48を介して前側左固定部22a及び前側右固定部22bへそれぞれ伝達することができる。この結果、本実施形態では、ステアリングラック機構14の剛性・強度を向上させることができる。また、外筒部32の車幅方向に沿った車幅方向端部が対角線上に位置することで、上部リブ48も対角線上に配置することが可能となり、サブフレーム構造体10の捩れ剛性・捩れ強度を向上させることができる。さらに、上部リブ48は、例えば、上部リブ48の下方に配置されたタイロッド36やステアリングブーツ34等のステアリング部品に対する遮熱部材として機能し、周辺部品の熱から好適に保護することができる。
【0041】
さらにまた、本実施形態において、外筒部32の下面部には、車両上下方向の下方に向かって延びる下部リブ50が設けられている。
【0042】
これにより、本実施形態では、下部リブ50を設けることで、外筒部32、及び、該外筒部32内に収納されたステアリングラック28の剛性・強度を向上させることができる。
【0043】
さらにまた、本実施形態において、前記した下部リブ50の下端部56は、ジャッキアップポイント52を有するジャッキ部材54に連結されている。
【0044】
これにより、本実施形態では、剛性・強度が高い下部リブ50のある部分にジャッキアップポイント52を配置することが可能となり、ジャッキ部材54の十分な剛性・強度を確保することができる。
【符号の説明】
【0045】
10 サブフレーム構造体
12 サブフレーム本体
14 ステアリングラック機構
22a 前側左固定部
22b 前側右固定部
24a 後側左固定部
24b 後側右固定部
28 ステアリングラック
32 外筒部
46a 左延出部
46b 右延出部
48 上部リブ
50 下部リブ
52 ジャッキアップポイント
54 ジャッキ部材
56 (下部リブの)下端部
L1 第1仮想線
L2 第2仮想線
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8