JP2010100275A - サスペンション用サブフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 車体に対するサブフレームのマウント構造を改良して、車両の正面衝突時に、車体の減速度を減少させることができる、サスペンション用サブフレームを提供する。
【解決手段】 本発明のサスペンション用サブフレームは、上板及び下板を溶接して構成されるフレーム構造物、フレーム構造物の前方両側に各々形成されて、第１マウントボルトによって車体と連結されるフロントマウンティング部、フレーム構造物の後方両側に各々形成されて、第２マウントボルトによって車体と連結されるリアマウンティング部を有するサスペンション用サブフレームにおいて、各リアマウンティング部は、上板に第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に沿って形成される第１ホール、下板に第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で第１ホールに対応して前後方向に沿って形成される第２ホール、及び第２ホールと連結されて、第２マウントボルトのヘッドが通過することができる第３ホールを含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンション用サブフレームに関し、より詳細には、車体に装着するサブフレームのマウント構造に関する。

一般に、車両のサスペンションは、車軸及び車体を連結して、走行中に車軸が路面から受ける振動や衝撃及び外力が車体に直接伝達されないように制御して、車体及び貨物の損傷を防止し、乗車感を向上させる装置である。

特に、小型乗用車両に主に適用されるマックファーソンタイプのサスペンションは、上板及び下板を互いに溶接して構成されるサブフレームが適用される（例えば、特許文献１参照）。
サブフレームは、その上板上に車幅方向にステアリングギヤボックス及びスタビライザバーなどが設置され、その両側前後端部には、ローワーアームが設置される。

従来の技術において、サブフレームは、マウントボルトによって車体に装着されるが、ここで、前方両側が車体の前側に連結され、後方両側が車体の後側に連結される。
サブフレームの前後方両側には、マウントボルトを締結するための円形の貫通ホールが各々形成される。
サブフレームは、マウントボルトが前後方両側の各貫通ホールに挿入されて車体に締結されることによって、その車体に堅固に装着される。

この従来の技術では、サブフレームの前後方両側がマウントボルトによって車体に固定されているため、車両の正面衝突時に、マウントボルト及びサブフレームが一体となり、衝撃力によってサブフレームが後側に押される。
このため、車両の正面衝突時に、エンジンブロックによってサブフレームが後側に押されることが、車体の減速度を急激に増加させる要因として作用する。
したがって、従来の技術では、車両の正面衝突時に、サブフレームを通して車体に伝達される衝撃力によって、車体の減速度が増加し、搭乗者の傷害や積荷等の損傷を増大させるという問題があった。

特開平８−１６９３６０号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、車体に対するサブフレームのマウント構造を改良して、車両の正面衝突時に、車体の減速度を減少させることができる、サスペンション用サブフレームを提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するための本発明のサスペンション用サブフレームは、上板及び下板を溶接して構成されるフレーム構造物、フレーム構造物の前方両側に各々形成されて、第１マウントボルトによって車体と連結されるフロントマウンティング部、フレーム構造物の後方両側に各々形成されて、第２マウントボルトによって車体と連結されるリアマウンティング部を有するサスペンション用サブフレームにおいて、各リアマウンティング部は、上板に第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に沿って形成される第１ホール、下板に第２マウントボルトの本体の径に相応する幅前後方向に沿って形成される第２ホール、及び第２ホールと連結されて、第２マウントボルトのヘッドが通過することができる第３ホールを含んで構成されることを特徴とする。

前記サスペンション用サブフレームにおいて、各リアマウンティング部は、上板及び下板の間にスペーサを設置することが好ましい。
スペーサは、Ｕ字型の断面を有し、第２マウントボルトの本体を支持することが好ましい。
第１ホール及び第２ホールが、フレーム構造物の上板及び下板の相対峙する位置にスロット状に形成されることが好ましい。
第２ホール及び第３ホールは、互いに連結されて、Ｔ字型のホールに形成されることが好ましい。

本発明のサスペンション用サブフレームは、フレーム構造物のリアマウンティング部のマウントボルト結合構造を改良して、車両の正面衝突時に、マウントボルトがフレーム構造物の第２ホールから外れ、フレーム構造物の車体構造の補強効果を失わせることによって、車体の減速度を減少させることができる。
これにより、車両の正面衝突時にサブフレームを通して車体に伝達される衝撃力を遅延及び／または緩和し、車両搭乗者の傷害及び積荷等の損傷を軽減させることができる。

本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームを示した斜視図である。 本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームが車体に取付けられた状態のマウンティング構造を示した斜視図である。 図２のリアマウンティング部の断面構成図である。 図１の平面図である。 図１の底面図である。 本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームの車両正面衝突時の作用を示す断面構成図である。

本発明のサスペンション用サブフレームは、車両前部の底部にあるフロントサブフレームと、車両後部の底部にあるリアサブフレームとからなっている。
なお、本明細書で、フロント（ｆｒｏｎｔ）及びリア（ｒｅａｒ）という用語は、車体の前後方向を基準にした。また、前後、左右、上下の用語についても同様に車体を基準に表現した。
フロントサブフレームは、ステアリング系、変速機、エンジンなどの部品を搭載及び／または支持して、振動や騒音などを絶縁し、車体の剛性を増大させる補強強化の役割を果たす。
一方、リアサブフレームは、燃料タンクを載せ、サスペンションを支持し、マフラーを固定する。
これらのサブフレームは、軽量化のために上下２枚の鋼板のプレス成型材を組み合わせて成形され、ボルトなどのマウントユニットによって車体に装着される。
本発明のサブフレームはプレス成形された上板及び下板の周縁部を溶接して構成されるフレーム構造物からなっている。

このフレーム構造物には、フレーム構造物と車体と結合するためのマウンティング部が少なくとも前後左右の４個以上に設けられる。
フレーム構造物の前方両側には、各々突起状に形成されて、マウントボルト（以下、「第１マウントボルト」とする。）によって車体と連結されるフロントマウンティング部が設けられる。
各フロントマウンティング部には、第１マウントボルトが貫通するマウントホールが形成され、第１マウントボルトによって車体の前側取付け部に連結される。
第１マウントボルトは、車体の前方両側に上下方向に各々装着されるウェルドボルトからなって、フロントマウンティング部のマウントホールに挿入され、その端部にはナットが締結される。

一方、前記フレーム構造物の後方両側には、マウントボルト（以下、「第２マウントボルト」とする。）によって各々車体と連結されるリアマウンティング部を有している。
ここで、第２マウントボルトは、ネジ部を有する軸である本体、及び扁平で本体の径よりも大きな差し渡し径を有するヘッドからなるボルトである。
第２マウントボルトの本体は、各リアマウンティング部を貫通して車体に形成されたウェルドナットに締結され、ヘッドは、フレーム構造物の下板に支持される。
各リアマウンティング部の上板には、第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に長くスリット状に形成されるホール（以下、「第１ホール」とする。）が形成される。
第１ホールに形成されるスリットの長さと幅の比は１〜１０：１が好ましく、２〜５：１がより好ましい。

一方、各リアマウンティング部の下板には、ホール（以下、「第２ホール」とする。）が第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に長くスリット状に形成される。更に、第２ホールの前側には、第２マウントボルトのヘッドが上下方向に貫通することができる大きさのホール（以下、「第３ホール」とする。）が形成される。
第３ホールは円形状または三角形を含む多角形状で、その径はヘッドの差し渡し径より大きく、通常はヘッドの差し渡し径の１．１〜５倍程度とする。
第３ホールは、スリット状に形成された第２ホールに連結している。
第３ホールとの連結箇所において、第２ホールは第２マウントボルトの本体の径に相当する幅を有している。
従って、フレーム構造物の下板には、第２ホール及び第３ホールが互いに連結された、ほぼＴ字型のホールが形成される。
第３ホールの中心点は、第２ホールの前後方向の中心線上にあり、第２ホールの中心線は、車両の前後方向の中心線に平行である。
第１ホール及び第２ホールは、フレーム構造物の上板及び下板において、相対峙する位置に形成され、第２マウントボルトの本体が上下方向に貫通する。
連結された第２ホール及び第３ホールの前後方向の長さは、対峙する第１ホールの長さにほぼ等しく形成される。相対峙してスロット状に形成された第１ホール及び第２ホールは、車両の正面衝突時に第２マウントボルトを摺動させて前側端部にガイドする。

更に、各リアマウンティング部の第１ホールと第２ホールが相対峙する位置には、上板及び下板の間にスペーサが設置される。
スペーサは、上端部が上板の第１ホールの後方周縁側に接合され、下端部が下板の第２ホールの後方周縁側に接合される。
スペーサの水平断面は、第１ホール及び第２ホールの前側端部に向かって開放されたＵ字型をしている。スペーサは、上板及び下板の間でＵ字型の凹部において、第２マウントボルトの本体を嵌合支持している。
取付け時に、第２マウントボルトの本体は第２ホールの後側下部より挿入され、スペーサに嵌入された後、第１ホールの後側部を貫通して、車体に締結される。

車両に装着されたサブフレームには、車両の正面衝突時に車体の前側から後側に押す力が働く。
フレーム構造物が後側に押されて移動する過程で、車体に固定された第２マウントボルトには、現状態を保とうとする慣性力が働く。
このため、第２マウントボルトは、車両の正面衝突時にＵ字型をしたスペーサの凹部より、開放された第１及び第２ホールの前側端部に向かって移動する。
第２マウントボルトは、各リアマウンティング部でスリット状に形成された第１及び第２ホールにガイドされて、前側方向に摺動し、第３ホールに達する。第２マウントボルトのヘッドが、大きく開けられた第３ホールに達すると、第３ホールを貫通し、車体とリアマウンティング部の固定状態が解除される。
これにより、フレーム構造物と第２マウントボルトが果たしていた車体の前後方向の構造補強効果は失われる。
車両の正面衝突時に、衝撃力が、フレーム構造物と第２マウントボルトを通じて車体に伝達しなくなるため、車体の減速度を増加させることがなくなり、車両搭乗者の傷害及び積荷等の損傷を減少させることができる。

以下、本発明のサスペンション用サブフレームの実施例について、添付した図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームを示した斜視図であり、図２は本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームが車体に取付けられた状態のマウンティング構造を示した斜視図である。図３は図２のリアマウンティング部分の断面構成図である。

図１に、本発明の一実施例に係るサブフレーム１００として、例えば、小型乗用車両に主に採用されるマックファーソンタイプの、サスペンションに適用される車両のフロントサブフレームを示した、
サブフレーム１００は、上面に車幅方向にステアリングギヤボックス（図示せず）及びスタビライザバー（図示せず）などが設置され、両側前後端部には、ローワーアーム（図示せず）が設置される。

サブフレーム１００は、プレス成形された上板１１及び下板１３の周縁部を溶接して構成されるフレーム構造物１０から構成され、ボルトなどのマウントユニットによって車体２００に装着される。
本実施例に係るサブフレーム１００は、フレーム構造物１０の前方両側に各々形成されるフロントマウンティング部３０、及び、フレーム構造物１０の後方両側に各々形成されるリアマウンティング部５０を有している。

各フロントマウンティング部３０には、第１マウントボルト２１が貫通するマウントホール３１が形成され、第１マウントボルト２１によって車体２００の前側取付け部２０１に連結される。
本実施例では、図２に示したように、第１マウントボルト２１は、車体２００の前方両側に上下方向に各々装着されるウェルドボルトからなって、フロントマウンティング部３０のマウントホール３１に挿入され、その端部にはナット２３が締結される。

本実施例で、各リアマウンティング部５０は、図２に示したように、第２マウントボルト２５によって車体２００の後側と連結される。
ここで、第２マウントボルト２５は、本体２７及びヘッド２８からなるボルトであり、本体２７は、各リアマウンティング部５０を貫通して車体２００に設置されたウェルドナット２９に締結され、ヘッド２８は、フレーム構造物１０の下板１３に支持される。
図４及び図５は、図１に示した本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレームの平面図と底面図である。図４及び図５に示したように、本実施例のサブフレームは、各リアマウンティング部５０において、フレーム構造物１０の上板１１に形成される第１ホール６１、フレーム構造物１０の下板１３に形成される第２ホール６２、及び第３ホール６３とを有している。
第１及び第２ホール６１、６２は、フレーム構造物１０の相対峙する位置に形成され、それぞれに第２マウントボルト２５の本体２７の径に相応する幅で、前後方向に長いスリット状のホールが形成される。
第１及び第２ホール６１、６２は、第２マウントボルト２５の本体２７が上下方向に貫通する。

そして、第３ホール６３は、第２ホールの前側に、第２マウントボルト２５のヘッド２８が上下方向に貫通することができる大きさに形成されると共に、スリット状に形成された第２ホール６２に連結している。第３ホールは円形または三角形を含む多角形状で、その径はヘッド２８の差し渡し径の１．１〜５倍程度である。第３ホール６３との連結箇所において、第２ホールは第２マウントボルト２５の本体２７の径に相当する幅を有している。
つまり、各リアマウンティング部５０において、上板１１にはスロット形状の第１ホール６１が形成され、下板１３には第２及び第３ホール６２、６３が互いに連結されて、ほぼＴ字形状のホールが形成される。

これに加えて、各リアマウンティング部５０は、図２に示したように、上板１１及び下板１３の間に設置されるスペーサ７０をさらに含む。
スペーサ７０は、上板１１及び下板１３の間で第２マウントボルト２５の本体２７を嵌合支持している。
スペーサ７０は、上板１１及び下板１３の間で上端部が第１ホール６１の後方周縁側に接合され、下端部が第２ホール６２の後方周縁側に接合される。
スペーサ７０の水平断面は、第１及び第２ホール６１、６２の前側端部に向かって開放されたＵ字型をしている。
図２に示したとおり、第２マウントボルト２５は第２ホール６１の後側部より挿入され、スペーサ７０に嵌合支持された後、第１ホール６１の後側部し、車体２００の後側取付け部２０２において締結される。

以下、前記のように構成される本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレーム１００について、その装着過程及び作用を、図面に従って詳細に説明する。

図２におけるサスペンション用サブフレーム１００の装着過程は、まず、フレーム構造物１０の各フロントマウンティング部３０において、車体の前側取付け部２０１を貫通してきた第１マウントボルト２１がマウントホール３１を貫通し、その端部にナット２３が締結されることにより各フロントマウンティング部３０が、車体２００の前側に連結される。
そして、各リアマウンティング部５０は、第２マウントボルト２５の本体２７がフレーム構造物１０の下側で第２ホール６２、及び第１ホール６１を順次に貫通し、車体２００の後側取付け部２０２においてウェルドナット２９に締結され、第２マウントボルト２５のヘッド２８がフレーム構造物１０の下板１３に支持されることにより、車体２００の後側に連結される。
ここで、第２マウントボルト２５の本体２７は、各リアマウンティング部５０の上板１１及び下板１３の間でスペーサ７０によって嵌合支持された状態を維持している。

図６は、本発明の一実施例に係るサスペンション用サブフレーム１００の車両の正面衝突時の作用を示す断面構成図である。図２に示したように車体２００に装着されたサブフレーム１００は、車両の正面衝突時に、図６の白抜き矢印で示した方向に、車体２００の後側にフレーム構造物１０が押されて移動する。
フレーム構造物１０が後側に押される過程で、車体２００に固定された第２マウントボルト２５には、現状態を保とうとする慣性力か働くため、第２マウントボルト２５は、スリット状に形成された各リアマウンティング部５０の第１及び第２ホール６１、６２にガイドされて摺動し、フレーム構造物との相対位置を前側に移動する。
そうすると、第２マウントボルト２５のヘッド２８は、各リアマウンティング部５０の第３ホール６３の位置に達して第３ホール６３を貫通し、上板１１の第１ホール６１の内面に係止する。これによって、フレーム構造物１０のリアマウンティング部５０と車体２００との間に、フレーム構造物の厚みとほぼ同じ長さの隙間が生じ、フレーム構造物１０が果たしていた車体の前後方向の補強効果は失われる。

したがって、本実施例では、車両の正面衝突時に、フレーム構造物１０が後側に押し出されても、第２マウントボルト２５がフレーム構造物１０の第２ホール６２から外れ、フレーム構造物１０と第２マウントボルト２５を通じての衝撃力を車体に伝達しなくなるため、車体の減速度を増加させることがなくなる。
つまり、本実施例では、車両の正面衝突時に、前記のように第２マウントボルト２５が外れ、フレーム構造物１０を通して車体２００に伝達される衝撃力を遅延及び／または緩和させることによって、車両搭乗者の傷害及び積荷等の損傷を減少させることができる。

本発明のサスペンション用サブフレームは、車両の正面衝突時に、車両搭乗者の傷害及び積荷等の損傷を減少させることができることから、自動車用のサスペンション用サブフレームとして好適に利用される。

以上、本発明の実施例を図示しながら説明したが、本発明は前記の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内で多様な形態への変更実施が可能である。

１０ フレーム構造物
１１ 上板
１３ 下板
２１ 第１マウントボルト
２３ ナット
２５ 第２マウントボルト
２７ （第２マウントボルトの）本体
２８ （第２マウントボルトの）ヘッド
２９ ウェルドナット
３０ フロントマウンティング部
３１ マウントホール
５０ リアマウンティング部
６１ 第１ホール
６２ 第２ホール
６３ 第３ホール
７０ スペーサ
１００ サブフレーム
２００ 車体
２０１ （車体の）前側取付け部
２０２ （車体の）後側取付け部

Claims (4)

1. 上板及び下板を溶接して構成されるフレーム構造物、
   前記フレーム構造物の前方両側に各々形成されて、第１マウントボルトによって車体と連結されるフロントマウンティング部、
   及び前記フレーム構造物の後方両側に各々形成されて、第２マウントボルトによって前記車体と連結されるリアマウンティング部を有するサスペンション用サブフレームにおいて、
   前記各リアマウンティング部は、前記上板に前記第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に沿って形成される第１ホール、
   前記下板に前記第２マウントボルトの本体の径に相応する幅で前後方向に沿って形成される第２ホール、及び
   前記第２ホールと連結されて、前記第２マウントボルトのヘッドが通過することができる第３ホールを含んで構成されることを特徴とするサスペンション用サブフレーム。
2. 前記各リアマウンティング部は、前記上板及び前記下板の間にスペーサを設置することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用サブフレーム。
3. 前記スペーサは、Ｕ字型の断面を有し、前記第２マウントボルトの前記本体を嵌合支持することを特徴とする請求項２に記載のサスペンション用サブフレーム。
4. 前記第１ホール及び第２ホールは、前記フレーム構造物の相対峙する位置にスロット状に形成され、前記第２ホール及び前記第３ホールが互いに連結されて、Ｔ字型のホールに形成されることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用サブフレーム。
   

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