JP5230551B2 - 車両用フロントサブフレーム構造 - Google Patents

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。

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。

特許第４２０６８４０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

フロントサブフレームを斜め下方から見た斜視図。 図１の２方向矢視図（フロントサブフレームの下面図）。 図１の３方向矢視図（フロントサブフレームの正面図）。 図２の４部拡大図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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。

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