JP3861587B2 - フロントサスペンションのサブフレーム構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントサスペンションのサブフレーム構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図13に示すように、従来のフロントサスペンションを保持するサブフレームのサブフレーム本体101は、断面がへの字状のアッパパネル103と断面が逆への字状のロアパネル105とを互いに合わせ、これら両パネル103,105の間に中空部107を形成している。そして、前記ロアパネル105の車幅方向外側の面105aに、板材を略コ字状に折り曲げたサスペンションアーム取付用ブラケット109を配設している。この図に示すように、サスペンションアーム取付用ブラケット109の取付部の前後には、このブラケット109にサスペンションアームを取り付ける際のボルト締結作業をするための作業スペースを確保している。
【0003】
この場合において、前記ブラケット109の前後方向における剛性を十分に確保できないときは、車両に前方からの衝撃力が入力された場合に、タイヤから入力された荷重による衝撃エネルギーを吸収することが困難であった。従って、前記ブラケット109の板厚を十分に厚くすることによって剛性を確保しなければならず、車両重量を増大させると共に、コストアップを招いていた。
【0004】
また、前記ブラケット109はサブフレーム本体101の側面に配設されているため、サスペンションアームの長さを大きくすることができなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決し、前面衝突時におけるサスペンションアームの取付強度を向上させるフロントサスペンションのサブフレーム構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフロントサスペンションのサブフレーム構造は、上記目的を達成するため、車体前部に車幅方向に沿って配設されたフロントクロスメンバと、該フロントクロスメンバの後方側に車幅方向に沿って配設されたリヤクロスメンバと、これらの両クロスメンバ同士を連結する左右一対のサブフレーム本体とを備え、このサブフレーム本体はアッパパネルとロアパネルとから中空部を形成するように構成され、前記サブフレーム本体を構成するロアパネルの車幅方向外側の後部側にサスペンションアーム取付部材を取り付けたフロントサスペンションのサブフレーム構造であって、前記サスペンションアーム取付部材を取り付けたロアパネルの取付面から後方側にかけてのアッパパネルとロアパネルとのパネル形状をそれぞれ略球殻状に形成している。
【0007】
前記略球殻状とは、前記サスペンションアーム取付部材を中心にして描いた球面状の形状を意味し、下方に開口した半球を更に約1/4程度に分割して前方側及び車幅方向外側が開口した形状である。また、この球殻形状は、完全な球状に限定されず、多少湾曲した卵状のような形状も含まれる。前記サスペンションアーム取付部材には、サスペンションアームが取り付けられ、該サスペンションアームにはホイールとフロントタイヤが配設される。ここで、車両に前方からの衝撃力が入力された場合に、フロントタイヤに衝撃荷重を受けるが、この衝撃荷重は前記のサスペンションアームからサスペンションアーム取付部材を介して、サブフレーム本体の取付面に入力される。従って、この取付面の形状を略球殻状に形成することによって、取付面に入力された衝撃荷重は均等に分散されるため、サブフレーム本体の強度が向上し、車両へ衝撃力が入力されるときでもサブフレーム本体の損傷が少なくてすむ。
【0008】
また、本発明の一態様では、前記略球殻状に形成されたロアパネルの取付面の下部側を車幅方向内側に向けて凹ませ、この凹ませたパネル面に前記サスペンションアーム取付部材を取り付けている。
【0009】
さらに、本発明の別の態様では、前記サスペンションアーム取付部材を取り付けるパネル面の前後方向の位置を、前記リヤクロスメンバの位置に略一致させている。
そして、本発明の更に別の態様では、前記サスペンションアーム取付部材と該取付部材の後方側に位置するロアパネルのパネル面とを第一の補強部材によって連結している。また、本発明の更に別の態様では、前記サスペンションアーム取付部材の後方側に位置するロアパネルのパネル面とアッパパネルとを第二の補強部材によって前後方向に連結している。
このため、サスペンションアーム取付部材に入力された衝撃荷重は第一の補強部材や第二の補強部材にも分散されるため、サブフレーム本体の強度が更に向上する。
即ち、サスペンションアーム取付部に入力される荷重の車幅方向の分力はリヤクロスメンバで受け、荷重の車両前後方向の分力は第一の補強部材及び第二の補強部材を介してロアパネル、更にはアッパパネルで受けることができる。さらに、リヤクロスメンバと第二の補強部材との間のアッパパネルとロアパネルは、略球殻状に形成されているために、荷重を均等に分散させることができる。
【0010】
さらに、本発明の更に別の態様では、前記第一の補強部材として棒状又は板状のタイダウンフックを用いることができる。
タイダウンフックは、車両運搬時において車両を固定するために用いるものであるが、このタイダウンフックを第一の補強部材として有効に利用することができる。
なお、本発明の更に別の態様では、前記第二の補強部材として円筒状の補強パイプを用いることができる。ここで、該円筒状の補強パイプの中心軸は、サスペンションアーム取付部材の取付穴の中心に略一致させるように配置している。
そして、前記補強パイプの内径は、取付ボルト、ワッシャ、ソケットレンチ等の工具などが通過可能な程度の大きさに形成する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
車体の前部には、図1に示すように、フロントクロスメンバ1とリヤクロスメンバ3とがそれぞれ車幅方向に沿って配設されており、これらのクロスメンバ1,3の両端部1a,3a同士を連結するために前後方向に沿ってサブフレーム本体5が設けられている。これらのフロントクロスメンバ1、リヤクロスメンバ3及びサブフレーム本体5によって略井形のサブフレーム7が構成されている。前記フロントクロスメンバ1の端部にはアッパアームブラケットを兼ねた車体取付ブラケット9が配設されている。前記リヤクロスメンバ3は、リヤアームブラケット11の前後位置とほぼ同じ位置に配設されている。
【0012】
図2は、図1に示したサブフレーム本体5とフロントクロスメンバ1とにサスペンションアーム13を配設し、車体の斜め前方から見た斜視図である。サブフレーム本体5の下部に配設されたリヤアームブラケット11には、前記サスペンションアーム13の後部側アーム15を配設し、フロントクロスメンバ1にはフロントアームブラケット17を介してサスペンションアーム13の前部側アーム19を支持している。
【0013】
図3〜図6に示すように、サブフレーム本体5は、アッパパネル31とロアパネル33とをそれらの周縁部31a,33a同士を接合することによって形成されており、これらのアッパパネル31とロアパネル33とで閉断面構造の中空部35が形成されている。また、サブフレーム本体5の車幅方向の内側には、円筒状のリヤクロスメンバ3が配設されており、ロアパネル33の下部側及び車幅方向外側の面には、リヤアームブラケット11が配設されている。そして、図4に示すように、補強パイプ43の中心軸はリヤアームブラケット11の取付穴12のほぼ中心を通るように配置されている。
【0014】
図7に示すように、本発明のアッパパネル31は従来のものとほぼ同じ形状であり、ロアパネル33は、従来のロアパネル105(二点鎖線で示す)の下部側を車幅方向内側に向けて凹ませた下部面37を形成している。つまり、従来のサブフレーム本体の中空部の断面形状は略平行四辺形であったが、本発明に係るサブフレーム本体5は、従来のロアパネル105の下部側を凹ませることによって、中空部35の断面形状を略くの字状に形成している。
【0015】
そして、サブフレーム本体5の後部側にリヤアームブラケット11を取り付けているが、この取付近傍部を切断した斜視図を図8に示す。この図に示すように、サブフレーム本体5の後部は、下方に開口した半球を更に約1/4程度に分割して前方側及び車幅方向外側が開口した略球殻状に形成されている。ロアパネル33の後端面には、棒状に形成されたタイダウンフック39の後端部39aをアーク溶接などによって接合し、ロアパネル33の車幅方向内側の面にはリヤアームブラケット11を接合し、該リヤアームブラケット11の後面41に前記タイダウンフック39の前端部39bを接合している。
【0016】
前記サブフレーム本体5の構造を更に詳細に説明する。
図9と図10に示すように、ロアパネル33とアッパパネル31との周縁部33a,31a同士を接合する。その際に、車幅方向の内側にリヤクロスメンバ3を配設すると共に、前記ロアパネル33とアッパパネル31との間に補強パイプ43を設ける。そして、ロアパネル33の下側からリヤアームブラケット11を配設し、タイダウンフック39をリヤアームブラケット11とロアパネル33とを連結するように配設することによって、図6に示すサブフレーム7を構成することができる。
【0017】
次いで、上記フロントサスペンションのサブフレーム構造による作用を以下に説明する。
前述した構造のサブフレーム7を備えた車両において、フロントタイヤに荷重が入力された場合にサブフレームが受ける荷重を効果的に分散させることができる。
【0018】
つまり、図11に示すように、まずフロントタイヤ45に掛かった衝撃荷重Fは、サスペンションアーム13の取付点47に掛かる。そして、この取付点47からサスペンションアーム13を介して前記リヤアームブラケット11に入力される。この荷重Gは、図11に示すように、サブフレーム本体5に斜め約45°方向に入力される。ここで、図8で説明したように、サブフレーム本体5の後方側でかつ車幅方向の内側は、略球殻状に形成されているため、リヤアームブラケット11に入力された荷重Gを均等に分散しながらサブフレーム本体5で受けることができる。また、リヤアームブラケット11に固定されているタイダウンフック39や、アッパパネル31とロアパネル33とを連結した補強パイプ43にも荷重Gの一部が入力されて分散されるため、全体的にサブフレーム7の強度を向上させることができる。
【0019】
また、図7で説明したように、ロアパネル33の下部は、車幅方向内側に凹んでおり、リヤアームブラケット11をより車幅方向内側の位置に取り付けることができるため、サスペンションアーム13の長さを長くすることができる。さらに、リヤアームブラケット11をより車幅方向内側に位置させる場合においても、路面からの高さを変えることなく、車体側取付部との下方向へのオフセットが大きくなることがない。そして、リヤアームブラケット11の後方に前後方向に補強パイプ43が配設されていて、該補強パイプ43の中心軸とリヤアームブラケット11の取付穴12の中心とを略一致させているため、該補強パイプ43の内径面からソケットレンチエクステンションを通すことができる。
【0020】
なお、本発明は前記した実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変更及び変形が可能である。
例えば、前記タイダウンフック39は、図9と図10に示すような棒状のものに限定されずに、図12に示すようなブラケット状のものでも良い。このタイダウンフック49は、上下方向に配設された板状の本体面51と、該本体面51の上端縁を側方に折り曲げた取付フランジ52とから構成されており、前記本体面51には横長のフック穴53が穿設されている。
このタイダウンフック49の板厚や材質を変えることによって、前方からの衝撃によるフロントタイヤ45の後方移動抗力を調整することができる。つまり、リヤクロスメンバ3の中心とリヤアームブラケット11の中心とが上下に多少ずれているため、リヤクロスメンバ11の中央部を上方に反らすようなモーメントが発生することになる。
【0021】
【発明の効果】
本発明に係るフロントサスペンションのサブフレーム構造は、車体前部に車幅方向に沿って配設されたフロントクロスメンバと、該フロントクロスメンバの後方側に車幅方向に沿って配設されたリヤクロスメンバと、これらの両クロスメンバ同士を連結する左右一対のサブフレーム本体とを備え、このサブフレーム本体はアッパパネルとロアパネルとから中空部を形成するように構成され、前記サブフレーム本体を構成するロアパネルの車幅方向外側の後部側にサスペンションアーム取付部材を取り付けたフロントサスペンションのサブフレーム構造であって、前記サスペンションアーム取付部材を取り付けたロアパネルの取付面から後方側にかけてのアッパパネルとロアパネルとのパネル形状をそれぞれ略球殻状に形成しているため、サスペンションアーム取付部材に入力される荷重の車幅方向の分力はリヤクロスメンバで受け、荷重の車両前後方向の分力は後述する第一の補強部材及び第二の補強部材を介してロアパネル、更にはアッパパネルで受けることができる。さらに、略球殻状に形成しているために、取付面に入力された衝撃荷重は均等に分散され、サブフレーム本体の強度が向上し、車両へ衝撃力が入力されるときでもサブフレーム本体の損傷が少なくてすむ。
【0022】
また、本発明の一態様によれば、前記略球殻状に形成されたロアパネルの取付面の下部側を車幅方向内側に向けて凹ませ、この凹ませたパネル面に前記サスペンションアーム取付部材を取り付けているため、サスペンションアーム取付部材を車幅方向のより内側に設けることができ、サスペンションアームの長さを長くすることができる。また、サスペンションアーム取付部材を車幅方向の内側に設けても、その取付位置が下方に下がることなく、車体側取付部から下方へのオフセットが大きくならず、路面との高さを確保することができる。
【0023】
さらに、本発明の別の態様によれば、前記サスペンションアーム取付部材を取り付けるパネル面の前後方向の位置を、前記リヤクロスメンバの位置に略一致させている。
そして、本発明の更に別の態様では、前記サスペンションアーム取付部材と該取付部材の後方側に位置するロアパネルのパネル面とを第一の補強部材によって連結し、また、前記サスペンションアーム取付部材の後方側に位置するロアパネルのパネル面とアッパパネルとを第二の補強部材によって前後方向に連結している。
このため、サスペンションアーム取付部材に入力された衝撃荷重は第一の補強部材や第二の補強部材にも分散されるため、サブフレーム本体の強度が更に向上する。
【0024】
さらに、本発明の更に別の態様では、前記第一の補強部材として棒状又は板状のタイダウンフックを用いることができる。該タイダウンフックは、車両運搬時において車両を固定するために用いるものであるが、このタイダウンフックを第一の補強部材として有効に利用することができる。
なお、本発明の更に別の態様では、前記第二の補強部材として円筒状の補強パイプを用いることができ、該円筒状の補強パイプの中心軸とサスペンションアーム取付部材の取付穴の中心位置を略一致させているため、前記補強パイプの内径に、取付ボルト、ワッシャ、ソケットレンチ等の工具などを通過させて、サスペンションアームを前記取付部材に取り付ける作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る構造を備えたサブフレームを示す平面図である。
【図2】図1のサブフレームを斜め前方から見た斜視図である。
【図3】図1のA−A線による断面図である。
【図4】図1のB−B線による断面図である。
【図5】図1のC−C線による断面図である。
【図6】図1のサブフレームを斜め後方から見た斜視図である。
【図7】本発明に係るサブフレームの後方内側の断面図である。
【図8】本発明に係るサブフレームの後方角部の断面図である。
【図9】本発明に係るサブフレーム本体の分解斜視図である。
【図10】本発明に係るサブフレーム本体の分解斜視図である。
【図11】本発明に係るサブフレームに前面衝突による荷重が入力される状態を示す概念図である。
【図12】タイダウンフックの変形例を示す斜視図である。
【図13】従来の構造を有するサブフレーム本体の断面図である。
【符号の説明】
1 フロントクロスメンバ
3 リヤクロスメンバ
5 サブフレーム本体
7 サブフレーム
9 車体取付ブラケット
11 リヤアームブラケット
12 取付穴
13 サスペンションアーム
15 後部側アーム
17 フロントアームブラケット
19 前部側アーム
31 アッパパネル
33 ロアパネル
35 中空部
37 下部面
39,49 タイダウンフック
41 後面
43 補強パイプ
45 フロントパイプ
47 取付点
51 本体面
53 フック穴
Claims (2)
- 車体前部に車幅方向に沿って配設されたフロントクロスメンバと、該フロントクロスメンバの後方側へ車幅方向に沿って配設されたリヤクロスメンバと、これらの両クロスメンバ同士を連結する左右一対のサブフレーム本体とを備え、このサブフレーム本体はアッパパネルとロアパネルとから中空部を形成するように構成され、前記サブフレーム本体を構成するロアパネルの車幅方向外側の後部側にサスペンションアーム取付部材を取り付けたフロントサスペンションのサブフレーム構造であって、
前記サスペンションアーム取付部材を取り付けたロアパネルの取付面から後方側にかけてのアッパパネルとロアパネルとのパネル形状をそれぞれ略球殻状に形成し、前記略球殻状に形成されたロアパネルの取付面の下部側を車幅方向内側に向けて凹ませ、この凹ませたパネル面に前記サスペンションアーム取付部材を取り付け、前記サスペンションアーム取付部材の中心は前記略球殻状の球中心とほぼ一致し、前記サスペンションアーム取付部材中心から車体幅方向の延長線を前記リヤクロスメンバの位置に略一致させ、前記サスペンションアーム取付部材の車両後方側で前記ロアパネルと前記アッパパネルとを前後方向に連結する第二の補強部材の中心軸は、前記サスペンションアーム取付部材の取付穴のほぼ中心を通るように配置されていることを特徴とするフロントサスペンションのサブフレーム構造。 - 前記第二の補強部材は円筒状の補強パイプであることを特徴とする請求項1に記載のフロントサスペンションのサブフレーム構造。
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