JP5230551B2 - Front subframe structure for vehicles - Google Patents

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Description

本発明は、車体の前部下面に取り付けられるフロントサブフレームの前縁部にステアリングギヤボックスを支持するとともに、前記フロントサブフレームの左右両側部にサスペンションアームを支持する車両用フロントサブフレーム構造に関する。   The present invention relates to a vehicle front subframe structure in which a steering gear box is supported on a front edge portion of a front subframe attached to a front lower surface of a vehicle body, and suspension arms are supported on both left and right side portions of the front subframe.

フロントサスペンション装置およびステアリングギヤボックスを予め組付けたアルミニウムダイキャスト製のフロントサブフレーム(フロントサスペンションメンバ)を、サブアセンブリとして車体フレームに一括して搭載するものが、下記特許文献1により公知である。   Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228667 discloses a front subframe (front suspension member) made of aluminum die cast in which a front suspension device and a steering gear box are assembled in advance as a subassembly.

特許第4206840号公報Japanese Patent No. 4206840

ところで、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックスは、ラックバーを左右摺動自在に支持するギヤボックス本体と、ギヤボックス本体の左右方向一端側から車室に向かって斜め後上方に突出する操舵トルクセンサとを備えており、操舵トルクセンサにはラックバーに噛合するピニオンに接続されたピニオンシャフトが支持される。かかるステアリングギヤボックスのギヤボックス本体をフロントサブフレームの前縁部に沿って固定したとき、操舵トルクセンサをフロントサブフレームの前縁部と干渉せずに配置すべく、フロントサブフレームには下面が開放する逆U字状の開口が形成される。   By the way, the rack and pinion type steering gear box includes a gear box body that supports the rack bar so as to be slidable in the left and right directions, and a steering torque sensor that protrudes obliquely rearward and upward from one end side in the left and right direction of the gear box body toward the vehicle interior The pinion shaft connected to the pinion meshing with the rack bar is supported by the steering torque sensor. When the gear box body of the steering gear box is fixed along the front edge of the front subframe, the front subframe has a lower surface so that the steering torque sensor can be disposed without interfering with the front edge of the front subframe. An inverted U-shaped opening is formed.

しかしながら、フロントサブフレームの開口の近傍にはフロントサスペンション装置のサスペンションアームが支持されるため、前記開口により剛性が低下したフロントサブフレームがサスペンションアームから入力される荷重で変形する虞があった。   However, since the suspension arm of the front suspension device is supported in the vicinity of the opening of the front subframe, the front subframe whose rigidity has been reduced by the opening may be deformed by a load input from the suspension arm.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリングギヤボックスの操舵トルクセンサを収納する開口が形成されたフロントサブフレームの剛性を高めることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to increase the rigidity of a front sub-frame in which an opening for accommodating a steering torque sensor of a steering gear box is formed.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、車体の前部下面に取り付けられるフロントサブフレームの前縁部にステアリングギヤボックスを支持するとともに、前記フロントサブフレームの左右両側部にサスペンションアームを支持する車両用フロントサブフレーム構造であって、前記前縁部の左右一端側に、前記ステアリングギヤボックスの操舵トルクセンサが収納される一部開放の開口を形成し、前記開口の開放部を前記サスペンションアームの支持部に接続される連結部により閉じたことを特徴とする車両用フロントサブフレーム構造が提案される。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the steering gear box is supported on the front edge portion of the front subframe attached to the lower surface of the front portion of the vehicle body, and the left and right sides of the front subframe are supported. A vehicle front sub-frame structure that supports suspension arms on both sides, wherein a partially open opening for accommodating a steering torque sensor of the steering gear box is formed on the left and right ends of the front edge, A vehicular front subframe structure is proposed in which an opening portion of the opening is closed by a connecting portion connected to a support portion of the suspension arm.

また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記連結部は前記フロントサブフレームと一体にダイキャスト成形され、前記フロントサブフレームの開口および前記サスペンションアームの支持部は略同じ高さに配置され、前記連結部は前記開口に臨む部分に円弧状の補強リブを備えることを特徴とする車両用フロントサブフレーム構造が提案される。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, the connecting portion is die-cast integrally with the front subframe, and the opening of the front subframe and the support of the suspension arm are formed. The vehicle front sub-frame structure is proposed in which the portions are arranged at substantially the same height, and the connecting portion includes an arc-shaped reinforcing rib at a portion facing the opening.

尚、実施の形態の前部クロスメンバ13は本発明の前縁部に対応し、実施の形態のサイドメンバ15は本発明の側部に対応し、実施の形態の取付ブラケット15bは本発明の支持部に対応し、実施の形態のロアアーム22は本発明のサスペンションアームに対応し、実施の形態の下部開口29は本発明の開口に対応する。   The front cross member 13 of the embodiment corresponds to the front edge portion of the present invention, the side member 15 of the embodiment corresponds to the side portion of the present invention, and the mounting bracket 15b of the embodiment of the present invention. Corresponding to the support portion, the lower arm 22 of the embodiment corresponds to the suspension arm of the present invention, and the lower opening 29 of the embodiment corresponds to the opening of the present invention.

請求項1の構成によれば、フロントサブフレームの前縁部にステアリングギヤボックスが支持され、フロントサブフレームの左右両側部にサスペンションアームが支持される。フロントサブフレームの前縁部に形成した一部開放の開口にステアリングギヤボックスの操舵トルクセンサを収納すると、開口によりフロントサブフレームの剛性が低下してサスペンションアームから大きな荷重が入力すると変形する虞があるが、開口の開放部をサスペンションアームの支持部に接続される連結部により閉じたので、部品点数や重量を増加させることなく開口近傍のフロントサブフレームの剛性を高めて変形を防止することができる。   According to the configuration of the first aspect, the steering gear box is supported on the front edge portion of the front subframe, and the suspension arms are supported on the left and right side portions of the front subframe. If the steering torque sensor of the steering gear box is housed in a partially open opening formed at the front edge of the front subframe, the rigidity of the front subframe is lowered by the opening, and there is a risk of deformation when a large load is input from the suspension arm. However, since the opening part of the opening is closed by the connecting part connected to the support part of the suspension arm, it is possible to increase the rigidity of the front subframe near the opening and prevent deformation without increasing the number of parts or weight. it can.

また請求項2の構成によれば、連結部をフロントサブフレームと一体にダイキャスト成形したので、連結部を別部材で構成してフロントサブフレームに結合する場合に比べて部品点数を削減することができる。またフロントサブフレームの開口およびサスペンションアームの支持部を略同じ高さに配置したので、サスペンションアームの支持部に入力される荷重をフロントサブフレームの本体部および連結部に分散して伝達することができるだけでなく、連結部が開口に臨む部分に円弧状の補強リブを設けたので、連結部の破断強度を高めることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the connecting portion is integrally die-cast with the front subframe, the number of parts can be reduced as compared with the case where the connecting portion is formed of a separate member and coupled to the front subframe. Can do. In addition, since the opening of the front subframe and the support part of the suspension arm are arranged at substantially the same height, the load input to the support part of the suspension arm can be distributed and transmitted to the main body part and the connecting part of the front subframe. In addition, since the arc-shaped reinforcing rib is provided at the portion where the connecting portion faces the opening, the breaking strength of the connecting portion can be increased.

フロントサブフレームを斜め下方から見た斜視図。The perspective view which looked at the front sub-frame from diagonally downward. 図1の2方向矢視図(フロントサブフレームの下面図)。FIG. 2 is a view in the direction of the arrow 2 in FIG. 1 (a bottom view of the front subframe). 図1の3方向矢視図(フロントサブフレームの正面図)。FIG. 3 is a view in the direction of arrows 3 in FIG. 1 (front view of the front subframe). 図2の4部拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of part 4 of FIG. 2.

以下、図1〜図4に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1〜図4に示すように、自動車の車体前部の左右両側に前後方向に配置される左右一対のフロントサイドフレーム11,11の下面に、フロントサブフレーム12が着脱自在に支持される。フロントサブフレーム12は四角枠状の部材であって、車幅方向に延びる前部クロスメンバ13と、前部クロスメンバ13の後方において車幅方向に延びる後部クロスメンバ14と、前部クロスメンバ13および後部クロスメンバ14の車幅方向外側を前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ15,15とを備える。フロントサブフレーム12は、左右のサイドメンバ15,15の前部および前後方向中間部の4カ所に設けた車体取付部15a…において、フロントサイドフレーム11,11にボルトにより締結される。   As shown in FIGS. 1 to 4, a front sub-frame 12 is detachably supported on the lower surfaces of a pair of left and right front side frames 11, 11 arranged in the front-rear direction on the left and right sides of the front part of a vehicle body. The front sub-frame 12 is a square frame-shaped member, and includes a front cross member 13 extending in the vehicle width direction, a rear cross member 14 extending in the vehicle width direction behind the front cross member 13, and a front cross member 13. And a pair of left and right side members 15 extending in the front-rear direction on the outer side in the vehicle width direction of the rear cross member 14. The front sub-frame 12 is fastened to the front side frames 11 and 11 by bolts at vehicle body attachment portions 15a provided at four locations, the front portions of the left and right side members 15 and 15 and the middle portion in the front-rear direction.

フロントサブフレーム12には、図示せぬエンジンおよび図示せぬトランスミッションの他に、その前部クロスメンバ13の前面にラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス16が2本のボルト31,31で固定されるとともに、その左右両側部にフロントサスペンション装置17,17が支持される。ステアリングギヤボックス16はラックバーが左右摺動自在に支持されたギヤボックス本体部16aと、ギヤボックス本体部16aの左端(左ハンドル車の場合)から斜め後上方に突出する操舵トルクセンサ16bと、ギヤボックス本体部16aの内部に収納されたラックバーから左右に延出して左右の前輪18,18を転舵するタイロッド19,19とを備える。操舵トルクセンサ16bには、ラックバーに噛合するピニオンから延びるピニオンシャフト16cが収納されており、ピニオンシャフト16cは車室に向かって延びるステアリングシャフト20にカルダンジョイント21を介して接続される。   In addition to an engine (not shown) and a transmission (not shown), a rack and pinion type steering gear box 16 is fixed to the front subframe 12 with two bolts 31 and 31 on the front surface of the front cross member 13. At the same time, front suspension devices 17 and 17 are supported on both the left and right sides. The steering gear box 16 includes a gear box main body 16a in which a rack bar is slidably supported left and right, a steering torque sensor 16b that protrudes obliquely rearward and upward from the left end (in the case of a left-hand drive vehicle) of the gear box main body 16a, Tie rods 19 and 19 are provided that extend left and right from a rack bar housed in the gear box body 16a and steer the left and right front wheels 18 and 18, respectively. The steering torque sensor 16b accommodates a pinion shaft 16c extending from a pinion meshing with the rack bar, and the pinion shaft 16c is connected to a steering shaft 20 extending toward the vehicle compartment via a cardan joint 21.

各々のフロントサスペンション装置17はダブルウィシュボーン式のもので、A型のロアアーム22およびA型のアッパーアーム(図示せず)を備える。ロアアーム22の基端側前部は、サイドメンバ15の前部に二股に形成された取付ブラケット15b,15cの間にゴムブッシュジョイント32を介して枢支されるとともに、ロアアーム22の基端側後部は、サイドメンバ15の後部にゴムブッシュジョイント33を介して枢支される。前記ロアアーム22の先端と、基端側をフロントサブフレーム12の側部に支持されたアッパーアーム(図示せず)の先端と、タイロッド19の先端とが前輪18のナックル26にボールジョイントを介して枢支される。またスタビライザ27の端部が上下方向に配置されたリンク(図示せず)を介してナックル26に接続される。   Each front suspension device 17 is of a double wishbone type and includes an A-type lower arm 22 and an A-type upper arm (not shown). The front end of the lower arm 22 is pivotally supported via a rubber bush joint 32 between mounting brackets 15b and 15c formed on the front of the side member 15, and the rear rear side of the lower arm 22 Is pivotally supported on the rear part of the side member 15 via a rubber bush joint 33. The tip of the lower arm 22, the tip of an upper arm (not shown) supported on the side of the front sub-frame 12 on the base end side, and the tip of the tie rod 19 are connected to the knuckle 26 of the front wheel 18 via a ball joint. Pivoted. The end of the stabilizer 27 is connected to the knuckle 26 via a link (not shown) arranged in the vertical direction.

フロントサブフレーム12のサイドメンバ15には上部開口28が上下方向に貫通し、フロントサブフレーム12の前部クロスメンバ13およびサイドメンバ15の接続部には下部開口29が略前後方向に貫通する。アルミニウムダイキャスト製のフロントサブフレーム12は概ね水平面内に延びる平坦な部材であるため、それを成形する金型は上下に分割される(図3の金型分割線参照)。よって上部開口28は中子を用いずに上型および下型だけで成形可能であるが、下部開口29は金型に対して前後方向にスライドする中子を用いて成形される。   An upper opening 28 penetrates the side member 15 of the front subframe 12 in the vertical direction, and a lower opening 29 penetrates the connection portion between the front cross member 13 and the side member 15 of the front subframe 12 in the substantially front-rear direction. Since the front subframe 12 made of aluminum die casting is a flat member extending generally in a horizontal plane, the mold for molding the front subframe 12 is divided into upper and lower parts (see the mold dividing line in FIG. 3). Therefore, the upper opening 28 can be formed only by the upper mold and the lower mold without using the core, while the lower opening 29 is formed by using the core that slides in the front-rear direction with respect to the mold.

前記下部開口29は、本来はフロントサブフレーム12のダイキャスト時の型割りの都合で一部が開放する形状のものであるが、本実施の形態では、その開放部がL字状に連なる板状の連結部30A,30Bにより覆われて閉断面となっている。即ち、水平方向に延びる連結部30Aは、左右方向外側に延びてロアアーム22の基端側前部を支持する前側の取付ブラケット15aに接続される。また前記連結部30Aは左右方向外端から上方に延びる連結部30Bは、下部開口29と前記取付ブラケット15aとの間に介在する。   The lower opening 29 originally has a shape that is partially opened for the convenience of die splitting when the front subframe 12 is die-cast, but in this embodiment, the opening is a plate that is continuous in an L shape. It is covered with the connection parts 30A and 30B and has a closed cross section. That is, the connecting portion 30 </ b> A extending in the horizontal direction is connected to the front mounting bracket 15 a that extends outward in the left-right direction and supports the front end side front portion of the lower arm 22. Further, the connecting portion 30A extends upward from the outer end in the left-right direction and is interposed between the lower opening 29 and the mounting bracket 15a.

図3に明瞭に示すように、正面視で下部開口29の中心と取付ブラケット15bにロアアーム22の基端側前部が枢支される位置(ボルト孔15d参照)とは略同じ高さにある。また連結部30A,30Bが下部開口29に臨む部分、具体的には下部開口29の下面および車幅方向外側面には板状の補強リブ29aが円弧状に形成される。   As clearly shown in FIG. 3, the center of the lower opening 29 and the position at which the front end of the base end side of the lower arm 22 is pivotally supported by the mounting bracket 15b (see bolt hole 15d) in the front view are substantially the same height. . Further, plate-like reinforcing ribs 29a are formed in an arc shape on the portion where the connecting portions 30A and 30B face the lower opening 29, specifically on the lower surface of the lower opening 29 and the outer surface in the vehicle width direction.

尚、フロントサブフレーム12には、前記上部開口28および前記下部開口29とは別個の使用されない上部開口28′および前記下部開口29′が左右対称に形成されているが、これは同じフロントサブフレーム12を左ハンドル車両と右ハンドル車両とに兼用するためのものである。   The front subframe 12 is formed with an upper opening 28 'and a lower opening 29' which are not used separately from the upper opening 28 and the lower opening 29 and are symmetrically formed. 12 is used for both a left-hand drive vehicle and a right-hand drive vehicle.

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.

ステアリングギヤボックス16をフロントサブフレーム12の前部クロスメンバ13に固定すると、ステアリングギヤボックス16のギヤボックス本体部16aから後上方に突出する操舵トルクセンサ16bが、フロントサブフレーム12の下部開口29の内部に収納される。操舵トルクセンサ16bから後上方に突出するピニオンシャフト16cは下部開口29を貫通し、その上端にカルダンジョイント21を介して接続されたステアリングシャフト20は、サイドメンバ15の上部開口28を下から上に貫通して車室内に延出する。   When the steering gear box 16 is fixed to the front cross member 13 of the front sub-frame 12, a steering torque sensor 16 b that protrudes rearward and upward from the gear box main body 16 a of the steering gear box 16 is provided in the lower opening 29 of the front sub-frame 12. Stored inside. The pinion shaft 16c protruding rearward and upward from the steering torque sensor 16b passes through the lower opening 29, and the steering shaft 20 connected to the upper end of the pinion shaft 16c via the cardan joint 21 moves the upper opening 28 of the side member 15 upward from below. It penetrates and extends into the passenger compartment.

さて、前輪18が路面から受ける荷重の一部は、ナックル26、ロアアーム22およびサイドメンバ15の二股状の取付ブラケット15b,15cを介してフロントサブフレーム12のサイドメンバ15に伝達され、そこから前部クロスメンバ13に伝達される。このとき、サイドメンバ15および前部クロスメンバ13の接続部に一部開放した下部開口29が形成されていると仮定すると、その下部開口29によってフロントサブフレーム12の剛性が低下して変形し易くなる問題がある。しかしながら、本実施の形態によれば、下部開口29の開放部が連結部30A,30Bによって覆われることで、下部開口29が開放部を持たない閉断面構造となり、しかも連結部30A,30Bはロアアーム22の二股になった取付ブラケット15b,15cの一方の取付ブラケット15bに接続されるので、下部開口29の近傍の剛性を高めてロアアーム22から入力される荷重に対するフロントサブフレーム12の変形を効果的に防止することができる。   Part of the load that the front wheel 18 receives from the road surface is transmitted to the side member 15 of the front subframe 12 via the knuckle 26, the lower arm 22 and the bifurcated mounting brackets 15b and 15c of the side member 15, and from there to the front Is transmitted to the cross member 13. At this time, assuming that a lower opening 29 that is partially opened is formed in the connection portion between the side member 15 and the front cross member 13, the rigidity of the front sub-frame 12 is lowered by the lower opening 29 and is easily deformed. There is a problem. However, according to the present embodiment, the open portion of the lower opening 29 is covered with the connecting portions 30A and 30B, so that the lower opening 29 has a closed cross-sectional structure having no open portion, and the connecting portions 30A and 30B are lower arms. 22 is connected to one of the two mounting brackets 15b and 15c, the rigidity in the vicinity of the lower opening 29 is increased, and the deformation of the front sub-frame 12 with respect to the load input from the lower arm 22 is effective. Can be prevented.

また下部開口29の中心と取付ブラケット15bにロアアーム22の基端側前部を枢支する位置(図3のボルト孔15d参照)とは略同じ高さにあるため、取付ブラケット15bに入力された荷重を、下部開口29の上側の経路(連結部30A,30Bを通らない経路)と、下部開口29の下側の経路(連結部30A,30Bを通る経路)とに略均等に配分して前部クロスメンバ13に伝達することができ、前記荷重の一部を連結部30A,30Bに分担させてフロントサブフレーム12の変形を一層効果的に抑制することができる。しかも下部開口29に臨む連結部30A,30Bに円弧状の補強リブ29aを設けたので、その補強リブ29aで下部開口29の周囲の剛性を更に高めることができる。   Further, since the center of the lower opening 29 and the position where the base end side front portion of the lower arm 22 is pivotally supported by the mounting bracket 15b (see the bolt hole 15d in FIG. 3) are substantially at the same height, they are input to the mounting bracket 15b. The load is distributed substantially evenly between the upper path of the lower opening 29 (path that does not pass through the connecting portions 30A and 30B) and the lower path of the lower opening 29 (path that passes through the connecting portions 30A and 30B). It can be transmitted to the cross member 13 and part of the load can be shared by the connecting portions 30A and 30B, so that the deformation of the front subframe 12 can be more effectively suppressed. In addition, since the arc-shaped reinforcing ribs 29a are provided in the connecting portions 30A and 30B facing the lower opening 29, the rigidity around the lower opening 29 can be further increased by the reinforcing ribs 29a.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態では連結部30A,30Bをフロントサブフレーム12と一体に成形しているが、連結部30A,30Bをフロントサブフレーム12と別部材で構成してフロントサブフレーム12に溶接やボルト締めで結合しても良い。   For example, in the embodiment, the connecting portions 30A and 30B are formed integrally with the front subframe 12, but the connecting portions 30A and 30B are formed as separate members from the front subframe 12 and welded or bolted to the front subframe 12. You may combine by fastening.

また実施の形態ではフロントサブフレーム12はアルミニウムダイキャスト製であるが、板金プレス製であっても良い。   In the embodiment, the front subframe 12 is made of aluminum die cast, but may be made of sheet metal press.

12 フロントサブフレーム
13 前部クロスメンバ(前縁部)
15 サイドメンバ(側部)
15b 取付ブラケット(支持部)
16 ステアリングギヤボックス
16b 操舵トルクセンサ
22 ロアアーム(サスペンションアーム)
29 下部開口(開口)
29a 補強リブ
30A 連結部
30B 連結部
12 Front sub-frame 13 Front cross member (front edge)
15 Side member (side)
15b Mounting bracket (support)
16 Steering gear box 16b Steering torque sensor 22 Lower arm (suspension arm)
29 Lower opening (opening)
29a Reinforcing rib 30A connecting part 30B connecting part

Claims (2)

車体の前部下面に取り付けられるフロントサブフレーム(12)の前縁部(13)にステアリングギヤボックス(16)を支持するとともに、前記フロントサブフレーム(12)の左右両側部(15)にサスペンションアーム(22)を支持する車両用フロントサブフレーム構造であって、
前記前縁部(13)の左右一端側に、前記ステアリングギヤボックス(16)の操舵トルクセンサ(16b)が収納される一部開放の開口(29)を形成し、前記開口(29)の開放部を前記サスペンションアーム(22)の支持部(15b)に接続される連結部(30A,30B)により閉じたことを特徴とする車両用フロントサブフレーム構造。
A steering gear box (16) is supported on a front edge portion (13) of a front subframe (12) attached to the lower surface of the front portion of the vehicle body, and suspension arms are provided on both left and right side portions (15) of the front subframe (12). (22) a vehicle front subframe structure for supporting,
A partially open opening (29) for accommodating the steering torque sensor (16b) of the steering gear box (16) is formed on the left and right ends of the front edge (13), and the opening (29) is opened. The vehicle front subframe structure is characterized in that the portion is closed by a connecting portion (30A, 30B) connected to the support portion (15b) of the suspension arm (22).
前記連結部(30A,30B)は前記フロントサブフレーム(12)と一体にダイキャスト成形され、前記フロントサブフレーム(12)の開口(29)および前記サスペンションアーム(22)の支持部(15b)は略同じ高さに配置され、前記連結部(30A,30B)は前記開口(29)に臨む部分に円弧状の補強リブ(29a)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の車両用フロントサブフレーム構造。   The connecting portions (30A, 30B) are die-cast integrally with the front subframe (12), and the opening (29) of the front subframe (12) and the support portion (15b) of the suspension arm (22) are formed. 2. The vehicle according to claim 1, wherein the connecting portions (30 </ b> A, 30 </ b> B) are arranged at substantially the same height, and are provided with arc-shaped reinforcing ribs (29 a) in a portion facing the opening (29). Front subframe structure.
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