WO2011081021A1 - サスペンションのサブフレーム - Google Patents

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WO2011081021A1
WO2011081021A1 PCT/JP2010/072586 JP2010072586W WO2011081021A1 WO 2011081021 A1 WO2011081021 A1 WO 2011081021A1 JP 2010072586 W JP2010072586 W JP 2010072586W WO 2011081021 A1 WO2011081021 A1 WO 2011081021A1
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WO
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main body
side end
frame
sub
body member
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PCT/JP2010/072586
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English (en)
French (fr)
Inventor
高橋 寛
洋平 小礒
Original Assignee
株式会社ヨロズ
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/11Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted with resilient means for suspension, e.g. of wheels or engine; sub-frames for mounting engine or suspensions

Definitions

  • the present invention relates to a sub-frame used for a suspension of a car.
  • the suspension of a vehicle has a sub-frame located between the left and right wheels.
  • the sub-frame is connected to the vehicle body side, and the wheels are also connected via a lower arm and a knuckle. Therefore, the sub-frame must be sufficiently rigid against the force from the front, rear, left, right or up and down transmitted from the wheel side, and such an input can be efficiently transmitted, It is preferable to ensure support.
  • a relatively large single plate material is used by press-molding, and in order to make it highly rigid, for example, in the case disclosed in Japanese Patent No. 2963749, a local portion of the plate material is used.
  • a reinforcing body is provided between the upper panel and the lower panel.
  • the present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and has extremely high rigidity against forces acting from all directions, is lightweight, inexpensive, versatile, and highly safe.
  • the purpose is to provide a suspension sub-frame.
  • the sub-frame of the suspension according to the present invention for achieving this object has a main body member disposed between the wheels and a side end member molded to have high rigidity independently of the main body member. And the side end members are attached to both end portions in the vehicle width direction of the main body member so as to extend in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the main body member is reinforced by the highly rigid side end member, and the entire sub frame has high rigidity. Further, the main body member having a large area can be downsized as much as the both side end members are provided, material removal can be performed without waste, and the both side end members may be plate materials having a small area. There is no waste in material taking, which is advantageous in cost.
  • the vehicle using the sub-frame is different from 2WD or 4WD, the kind of engine mounted, etc., the tread difference, or each model or destination
  • the input can be opposed at the time of a frontal collision, and the safety of the vehicle interior is improved.
  • the side end member is constituted by a frame-like member having a space in which the base end portion of the arm member is accommodated, the arm member can be attached to a portion having high rigidity. Even if force is applied to the arm member from the front and rear, right and left or up and down directions, the suspension has extremely high rigidity.
  • the arm member can be attached utilizing the space of the side end member, and not only the workability improves, but also the freedom degree of the arm member design is expanded.
  • the connecting member for connecting the sub-frame and the vehicle body since the connecting member for connecting the sub-frame and the vehicle body is directly attached to the side end member, the force acting from all directions transmitted from the wheel side through the arm member is the side end member. It can be directly transmitted to the connecting member, the body member and the vehicle body, and the transmission efficiency of the input can be extremely improved and the input can be easily handled.
  • the high-rigidity side end member is primarily opposed to the input and transmitted to the main body member, weight reduction can be achieved by reducing the plate thickness and reducing the cross section of the main body member.
  • the main body member since the longitudinal end of the main body member is bent to form the vertical wall, the main body member is also made highly rigid by the vertical wall, and the main body member is a side with high rigidity. Since it is surrounded by the end member and the vertical wall, a suspension with higher rigidity is obtained.
  • the vertical wall is positioned on or near the line connecting the support points supporting the base end of the arm member, the vertical wall opposes the input from the arm member, and the main body The member is made more rigid.
  • the main body member is formed of a molded plate having a rectangular shape in a plan view, even the main body member having a large area can be removed without waste, which is advantageous in cost.
  • the main body member is constituted by the formed plate having the well-like frame structure, even if the main body member has a large area, the weight can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a suspension according to an embodiment of the present invention. It is a schematic plan view of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
  • FIG. 4 (A) is a schematic cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2, and (B) and (C) are schematic cross-sectional views showing other examples.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 2; It is a schematic perspective view which shows the modification 1 of embodiment. It is a disassembled perspective view of FIG. It is a schematic plan view which shows the modification 2 of embodiment.
  • the sub-frame 1 of the suspension according to the present embodiment is for a front suspension, but generally, a main body disposed between both wheels (only one of the wheels is shown in the figure) W and having a relatively large area It is comprised from the member 2 and the side end member 10 attached to the vehicle width direction both-ends part of this main body member 2, respectively.
  • the main body member 2 and the side end member 10 are attached to the vehicle body via the connecting member 15, but without using the connecting member 15 having a predetermined height in such vertical direction, directly or by using a height adjusting member, etc. You may attach to the vehicle body side via.
  • the main body member 2 has a generally “I” shape in plan view as a whole, and includes the upper member 3 and the lower member 4.
  • the upper member 3 is formed with a bulging portion that bulges upward at the center, and the lower member 4 is also formed with a somewhat uneven portion due to the relationship with peripheral devices. Basically, both have almost the same external shape, and the plate is press-formed. That is, as shown in FIG. 2, the upper member 3 and the lower member 4 are provided on both sides of the substantially rectangular main plate portions 3a and 4a (areas surrounded by the one-dot chain line) and the main plate portion 3a in the vehicle width direction.
  • the side plate portions 3b and 4b have substantially trapezoidal shapes, and the side plate portions 3b and 4b are formed so as to widen outward in the vehicle width direction. If this is done, the bonding area between the highly rigid side end member 10 and the main body member 2 described later becomes large, and the rigidity of the main body member 2 becomes high, which is preferable.
  • Both side ends 3b and 4b in the vehicle width direction of the upper member 3 and the lower member 4 are connected by fixing means such as welding or bolts in a state mounted on the upper and lower surfaces of the side end member 10 (FIG. 4) reference).
  • both side end portions 3b and 4b may be bent, and the bent end portions may be connected to the upright portion 11 of the side end member 10 by welding or fixing means such as a bolt.
  • the end portions 3c and 4c in the front-rear direction of the upper member 3 and the lower member 4 are bent at a right angle as shown in FIG. 3A, and the vertical wall 5 is formed by putting together the tip portions. . If the vertical wall 5 is formed, the rigidity of the main body member 2 is further enhanced, and the main body member 2 is surrounded by the highly rigid side end member 10 and the vertical wall 5, thereby providing a suspension of higher rigidity.
  • the vertical wall 5 does not necessarily have to be bent at a right angle, but may not have to be formed by sticking the end portions together, and may be formed by sticking obliquely inclined ones (not shown), FIG. It may be formed in an L shape as shown in the above, or as shown in FIG. 3 (C), in which the tips are overlapped.
  • the vertical wall 5 is preferably located on or near the line connecting the left and right support points S (see FIG. 1) at which the ends 3c and 4c support the base end of the arm member 13. In this way, the vertical wall 5 opposes the input from the arm member 13, and the body member 2 is made more rigid.
  • the vertical wall 5 may be in a state in which the end portions 3c and 4c are bent, but it is preferable to increase the rigidity by matching or welding the end faces.
  • the side end member 10 has high rigidity and is formed independently of the main body member 2. Forming the highly rigid side end member 10 independently of the main body member 2 provides the following various advantages.
  • the side end member 10 having desired rigidity can be easily formed.
  • the side end member 10 functions as a so-called “necessary” or “core”, and the rigidity of the entire sub-frame can also be greatly improved.
  • the side end members 10 can be used to form the sub frame 1. Therefore, even if there are various differences in specifications such as differences in the types of engines, such as 2WD or 4WD, the type of engine, etc., different treads, or different requirements for each model and destination, It is possible to cope with the difference in specification by dealing with parts by making minimum changes to each part of the frame or controlling the thickness and shape of each part to share parts. That is, basically, the side end members on both sides may be shared, and only the portion of the main body member may be changed, resulting in a suspension that can easily absorb the specification difference of each vehicle, and as a result, contributes to the cost reduction of the suspension.
  • the highly rigid side end member 10 significantly deforms the front surface of the vehicle when the vehicle makes a frontal collision or an offset collision. Can be prevented and the safety of occupants can be enhanced.
  • the side end member 10 may be of any type as long as it has a highly rigid cross-sectional shape, and for example, those shown in FIGS. 4 (A) to 4 (C) can be used. . That is, it is preferable to use a frame-like member having an “U” -shaped, “L” -shaped, or “R” -shaped cross section perpendicular to the axis.
  • the rigidity can be extremely high.
  • the one formed in a U-shaped cross section perpendicular to the axis is arranged so that the open side, that is, the release side portion is located on the outer side in the vehicle width direction, the space generated by this U shape is utilized here.
  • the lower arm 13 can be installed to improve not only the workability but also the freedom of arm member design.
  • the lower arm 13 connects the sub-frame 1 and the wheel W, and is attached to the side end member 10 so as to be capable of swinging in the vertical direction.
  • the periphery of the lower arm 13 or the connection portion with the wheel W is The description is omitted because it belongs to the public.
  • the main body member 2 and the side end members 10 are punched out of a strip-like plate material to take out the material and press-formed the same.
  • the main body member 2 having a large area in the sub frame 1 is rectangular Since the shape is relatively easy to take out of the material having a trapezoidal shape, waste in material removal is small, which is advantageous in cost. Further, since the material may be taken in a substantially rectangular shape before the side end member 10 is also bent and formed, there is no waste in the material taking for the side end member 10 as well.
  • the body member 2 and the side end member 10 may be stamped and formed at the same time using the same material, but in order to form the side end member 10 of higher rigidity, it is preferable to form them separately.
  • main body member 2 and the side end member 10 are not necessarily limited to punching forming and bending forming, and in some cases, may be formed using a pipe shape, a closed cross sectional structure, or the like.
  • a connecting member 15 for connecting the sub-frame 1 to the vehicle body side is provided from the upper surface to the inner surface of the side end member 10.
  • the connecting member 15 has a through hole 16 formed at the top, through which a bolt, a bush 14 or the like for connecting to the vehicle body side is inserted.
  • the lower portion of the connecting member 15 is welded in a state in which the outer portion is placed on the side end member 10, the inner side portion passes through the upper member 3 of the main body member 2 and reaches the lower member 4 3 and lower member 4 are welded.
  • the connecting member 15 since the connecting member 15 is directly attached to the highly rigid side end member 10, it not only has high rigidity, but also transmits force from the wheel side via the lower arm 13 and acts from any direction. Is directly transmitted via the side end member 10 to the connecting member 15, the body member 2 and the vehicle body without any attenuation. As a result, the transmission efficiency of the input is greatly improved, and coping with the force is facilitated. Moreover, since this force is transmitted to the connecting member 15, the main body member 2 and the vehicle body side after the highly rigid side end members 10 oppose each other, the weight reduction by reducing the thickness and the cross section of the main body member 2 is realized. Can be
  • the connecting member 15 is disposed on the side end member 10 and extends along the upright portion 11 of the side end member 10, and thus has high rigidity, but in some cases Alternatively, welding may be performed in a state of being placed across both the side end member 10 and the main body member 2, and the lower portion of the connection member 15 through which the upper member 3 of the main body member 2 is inserted is the side end member 10. Welding may be performed in a state of being extended to the lower surface of the horizontal portion 12.
  • the connecting member 15 directly connects the suspension to the vehicle body, but is formed of a hollow member formed by combining press-formed parts and welding them together in order to reduce the weight. However, not only this but also it may form using a pipe.
  • a plate material for the upper member 3 and the lower member 4 of the main body member 2 is punched out of a strip-shaped long plate material by a pressing device, and the material is removed.
  • the main body member 2 has a shape easy to take out of material, waste is unlikely to occur, which is extremely advantageous in cost.
  • the upper member 3 and the lower member 4 may be integrally formed into a hollow cross-sectional shape by sheet hydro or the like without using a pressing device.
  • the plate material for the upper member 3 and the lower member 4 is press-formed.
  • the two are combined and the mating surfaces are welded to form the main body member 2.
  • the upper member 3 or the lower member 4 has sufficient rigidity, only one of them may be used.
  • the side end member 10 uses a plate material different from the main body member 2 and is punched from the plate material into a substantially rectangular shape. Also in this case, the plate material for the side end member 10 has a substantially rectangular shape, and therefore, as in the case of the main body member 2, no waste occurs in the material removal. This plate material is press-formed into a U-shaped, L-shaped or L-shaped cross section perpendicular to the axis to form a long frame-like member. Also in this case, it is needless to say that the sheet may be formed by sheet hydro or the like without using a pressing device.
  • the side end member 10 is brought into surface contact with both side end portions of the main body member 2, and the side end member 10 is firmly connected to the main body member 2 by welding or fixing means such as bolts.
  • the connecting member 15 is placed on the side end member 10, and in some cases, the connecting member 15 straddling the joint portion of the side end member 10 and the main body member 2 and welded.
  • the sub-frame 1 thus formed is set in the engine room, and when the lower arm 13 is attached to the side end member 10 while the connecting member 15 is connected to the vehicle body side, the setting is completed.
  • the lower arm 13 may be attached directly to the side end member 10 or may be attached via a separate bracket.
  • various forces or moments are applied to the sub-frame 1 from the wheel W through the lower arm 13 or the like from any direction such as front and rear, left and right or up and down with respect to the sub-frame 1.
  • the force from the vertical direction accompanying the vertical movement of the wheel W during traveling the force from the longitudinal direction by applying braking, the moment accompanying the twist of the vehicle body generated when steering, etc. are applied to the sub-frame 1 .
  • Such a force temporarily acts on the side end member 10 but is directly transmitted to the vehicle body side or the main body member 2 through the connection member 15. Therefore, since this input is not attenuated on the way or acting on other members and is transmitted very efficiently, it is possible to reduce the plate thickness and the cross section of the main body member 2. Contribute to weight reduction.
  • ⁇ Modification 1> 6 is a schematic perspective view showing a first modification of the embodiment
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG.
  • the same reference numerals are used for members common to the members shown in FIGS. 1 to 5, and the description will be omitted.
  • the main body member 2 described above has a substantially “I” shape in plan view, but as shown in FIG. 6, the main body member 2 may be composed of an upper member 3 and a lower member 4 in a substantially rectangular shape in plan view. .
  • the upper member 3 is integrally formed with a central main plate 3d, sloped plate portions 3e at both ends, and front and rear end plates 3c.
  • the upper surface of the main plate portion 3d is formed flat, and a steering gear box or the like is attached thereto.
  • the lower member 4 has a flat main plate 4d in the center, an inclined portion 4e inclined downward from the periphery of the main plate 4d, and an end plate 4c erected on the periphery of the inclined portion 4e. , And the lower member 4 is also formed in the shape of a high space. After the upper member 3 and the lower member 4 are put together in the middle, the front and rear end plates 3c of the upper member 3 and the end plate 4b of the lower member 4 are welded over the entire circumference.
  • the highly rigid vertical wall 5 is formed in the front-rear direction, and together with the highly rigid side end member 10, a very rigid subframe is formed. Further, if the upper member 3 and the lower member 4 are configured to be in-between, the rigidity of the vertical wall 5 can be further increased, and since it is hollow, it contributes to weight reduction of the sub-frame 1.
  • a so-called crash bar 20 may be attached to the tip of the side end member 10 as shown in FIG.
  • the attachment may be direct or in some cases via a bracket.
  • the crash bar 20 has a function of absorbing an external force at the time of frontal collision, the crash bar 20 is formed of a hollow rod, but may be solid. In this way, the safety of the vehicle can be further enhanced, but it is particularly effective for small vehicles.
  • the crash bar 20 may connect the tip portions of two crash bars 20 to each other by a connecting plate 21 as shown in FIG. This is preferable because the strength of the crash bar 20 is further improved.
  • the crush bar 20 When the crash bar 20 is attached to the front end of the side end member 10, the crush bar 20 is supported by a very rigid member, and the side end member 10 is, for example, in the frontal collision direction in which the force acts. Therefore, even if the crash bar 20 is deformed by a relatively large impact force, the side end member 10 opposes this, and the vehicle end space is not adversely affected. In some cases, deformation of the crash bar 20 can also control the amount of impact energy absorbed.
  • FIG. 8 is a plan view of the second modification.
  • the members common to the members shown in FIGS. 1 to 5 and the like are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the above-mentioned main body member 2 has a substantially “I” shape or a rectangular shape in a plan view, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. It may be configured by In this way, the weight of the main body member 2 having a large area can be reduced.
  • the main body member 2 may be formed by combining two formed plates having a well-shaped frame structure, but the pipe-like members P1 and P2 are used and provided between the side end members 10 It is also good.
  • the pipe-like member P2 is positioned on or near the line connecting the support points S supporting the base end of the arm member 13. Installation is preferred. In this way, the pipe-like member P2 opposes the input from the arm member 13, and the rigidity of the main body member 2 is further enhanced.
  • the side end member 10 is provided independently of the vehicle body, but in some cases, the axial rear end portion side of the side end member 10 is a vehicle body reinforcing structural member (so-called member) It may be attached to or located near to.
  • a vehicle body reinforcing structural member so-called member
  • a highly rigid structural member for reinforcing a vehicle body which extends in the vehicle width direction in front of a cabin, is installed.
  • the side end member 10 When the side end member 10 is attached directly or indirectly to such a highly rigid structural member for reinforcing a vehicle body, or when the side end member 10 is moved backward due to a frontal collision, it abuts or collides with the structural member for reinforcing the vehicle body. It may be arranged to
  • the main body member 2 and the side end member 10 are fixed in surface contact with each other, not only this, but the side end member 10 is provided with a receiving seat, and the main body member 2 is supported by this receiving seat It is also good.
  • the present invention is suitably applicable to a sub-frame used for a suspension.

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Abstract

 本発明は、平板状をした本体部材2の両側端部に高剛性の側端部材10を車両の前後方向に伸延するようにそれぞれ取付けたサスペンションのサブフレーム1であり、側端部材10により前後左右などからの力に対して極めて高剛性を有し、しかも、材料取りも無駄なくでき、軽量かつ安価なものとなる。

Description

サスペンションのサブフレーム
 本発明は、自動車のサスペンションに使用されるサブフレームに関する。
 一般に、車両のサスペンションは、左右の車輪間に位置するサブフレームを有している。このサブフレームは、車体側と連結される一方、車輪ともロアアーム及びナックルを介して連結されている。したがって、サブフレームは、車輪側から伝達される、前後左右あるいは上下方向からの力に対しては十分剛性を有するものでなければならず、また、このような入力を効率よく伝達し、これを確実に支持することが好ましい。
 従来のサブフレームは、比較的大きな1枚の板材をプレス成形したものが使用され、これを高剛性にするために、例えば、特許第2963749号公報に開示されているものでは、板材に対し局部的に凹凸を形成し、特開2005-138652号公報のものでは、アッパーパネルとロアーパネル間に補強体を設けている。
 しかし、このように大きな面積の板材を使用すると、製造時に母材から材料取りするに際し、材料に無駄が生じやすく、コスト的に不利となるおそれがある。また、サブフレームを高剛性にするために、局部的に凹凸を形成したり、アッパーパネルとロアーパネルの内部に補強体を設けることがあるが、このようにすると、サブフレーム全体の重量が増加することになり、好ましくない。特に、板材に凹凸を形成することにより剛性を確保しようとすると、板材に対するプレス工程数も増大し、製造が面倒で、コスト的にも不利となる。
 本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、あらゆる方向から作用する力に対して極めて高い剛性を有し、軽量かつ安価で、汎用性もある、安全性の高いサスペンションのサブフレームを提供することを目的とする。
 かかる目的を達成するための本発明に係るサスペンションのサブフレームは、車輪間に配置される本体部材と、当該本体部材とは独立に高剛性を有するように成形された側端部材と、を有し、当該側端部材が車両の前後方向に伸延するように前記本体部材の車幅方向両側端部に取り付けたことを特徴とする。
 このように構成した本発明では、本体部材が高剛性の側端部材により補強され、サブフレーム全体が高い剛性を有するものとなる。また、大きな面積を有する本体部材も、両側端部材を設けた分、小型化され、材料取りも無駄なく行うことができ、両側端部材も小さい面積の板材でよいことから、サブフレーム全体での材料取りに無駄がなく、コスト的に有利となる。
 特に、高剛性の側端部材間に本体部材を設けるので、サブフレームを使用する車両が、2WDあるいは4WDとか、搭載するエンジンの種類などの違いとか、トレッド違い、あるいは機種ごと、仕向け地毎に異なる要件など、種々の仕様差があっても、サブフレームの各部位を最小限変更するのみで対処したり、部位ごとに板厚や形状をコントロールして部品の共用化が可能となり、容易に仕様差に対処できる。つまり、基本的に両側の側端部材を共用し本体部材の部分のみを変更すればよく、各車両の仕様差を容易に吸収できるサスペンションとなり、結果的に、サスペンションのコスト削減に寄与する。
 加えて、前記側端部材を本体部材の両側端部において車両の前後方向に伸延するように設けると、前面衝突時には、その入力に対抗でき、車室内の安全性が向上する。
 請求項2の発明では、前記側端部材を、アーム部材の基端部が収容されるスペースを有するフレーム状部材により構成したので、高剛性を有する部分にアーム部材を取付けることができ、車輪側からアーム部材に前後左右あるいは上下方向から力が作用しても、これに対して極めて高い剛性を有するサスペンションとなる。しかも、側端部材のスペースを利用してアーム部材を取付けることができ、作業性が向上するのみでなく、アーム部材設計の自由度も拡がる。
 請求項3の発明では、前記側端部材として、軸直角断面が「コ」字状又は「L」字状のフレーム状部材を使用すれば、外側にロアアームを設置するスペースができ、ここにロアアームを設置しやすく、サスペンションの組立も容易になるのみでなく、アーム部材設計の自由度も拡がる。また、「ロ」字状をしたフレーム状部材を使用すれば、ロアアームの基端のみをフレーム状部材内に収容すればよく、フレーム状部材の軸直角断面が閉じ構造のものとなり、さらに高剛性の側端部材になる。
 請求項4の発明では、サブフレームと車体とを連結する連結部材を側端部材に直接取り付けたので、車輪側からアーム部材を介して伝達されるあらゆる方向から作用する力を、側端部材を介して連結部材、本体部材及び車体に直接伝達することができ、入力の伝達効率が極めて向上し、入力に対する対処が容易になる。また、この入力に対し高剛性の側端部材が一次的に対向した後に、本体部材に伝達されるので、本体部材に関しては、板厚ダウン、断面削減による軽量化を図ることができる。
 請求項5の発明では、本体部材の前後方向端部を折り曲げて縦壁を形成したので、この縦壁により本体部材も高剛性化されることになり、しかも、本体部材は、高剛性の側端部材と前記縦壁により取り囲まれることになるので、より高剛性のサスペンションとなる。
 請求項6の発明では、前記縦壁を、前記アーム部材の基端部を支持する支持点を結ぶ線上若しくはその近傍に位置させたので、前記アーム部材からの入力に縦壁が対抗し、本体部材がより高剛性化される。
 請求項7の発明では、本体部材を、平面視矩形状をした成形板により構成したので、大きな面積を有する本体部材であっても無駄なく材料取りでき、コスト的に有利となる。
 請求項8の発明では、本体部材を、井桁状の骨組構造をした成形板により構成したので、大きな面積を有する本体部材であっても軽量化できる。
 本発明のさらに他の目的、特徴および特質は、以後の説明および添付図面に例示される好ましい実施の形態を参酌することによって、明らかになるであろう。
本発明の実施形態に係るサスペンションを示す概略斜視図である。 図1の概略平面図である。 図2の3-3線に沿う概略断面図である。 (A)は図2の4-4線に沿う概略断面図、(B)及び(C)は他の例を示す概略断面図である。 図2の5-5線に沿う概略断面図である。 実施形態の変形例1を示す概略斜視図である。 図6の分解斜視図である。 実施形態の変形例2を示す概略平面図である。
 以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
 図1において、本実施形態に係るサスペンションのサブフレーム1は、フロントサスペンション用であるが、概して、両車輪(図では一方の車輪のみを示す)W間に配置され、比較的大きな面積を有する本体部材2と、この本体部材2の車幅方向両側端部にそれぞれ取付けられた側端部材10と、から構成されている。本体部材2や側端部材10は、連結部材15を介して車体に取付けられるが、このような上下方向に所定の高さを有する連結部材15を使用せず、直接あるいは高さ調節部材などを介して車体側に取付けてもよい。
 さらに詳述する。まず、本体部材2は、図1、2に示すように、全体的には平面視略「I」字状をしており、アッパー部材3とロア部材4とから構成されている。
 アッパー部材3は、中央に上方に膨出された膨出部が形成され、ロア部材4も周辺機器との関係から多少の凹凸部分が形成されているが、これらアッパー部材3とロア部材4は、基本的には両者ほぼ同じ外形形状をしたもので、板材をプレス成形したものである。つまり、アッパー部材3及びロア部材4は、図2に示すように、ほぼ矩形状の主板部3a,4a(一点鎖線で囲まれた領域)と、この主板部3aより車幅方向両側に設けられたほぼ台形状の側板部3b,4bを有しており、両側板部3b,4bは、車幅方向外方に向かってそれぞれ末広がりに形成されている。このようにすれば、後述する高剛性の側端部材10と本体部材2との接合領域が大きくなり、本体部材2の剛性が高いものとなり好ましい。
 アッパー部材3とロア部材4の車幅方向の両側端部3b,4bは、側端部材10の上下面に載置された状態で、溶接あるいはボルトなどの固着手段により連結されている(図4参照)。ただし、このような接合状態ではなく、両側端部3b,4bを折り曲げ、この折り曲げ端部を側端部材10の直立部11に溶接あるいはボルトなどの固着手段により連結してもよい。
 一方、アッパー部材3とロア部材4の前後方向の端部3c,4cは、図3(A)に示すように、直角に折り曲げられ、先端部を付き合せることにより縦壁5が形成されている。縦壁5を形成すれば、本体部材2がさらに高剛性化され、しかも、本体部材2が高剛性の側端部材10と縦壁5により取り囲まれることになり、より高剛性のサスペンションとなる。
 なお、この縦壁5は、必ずしも直角に折り曲げ、先端部を付き合せて形成しなくてもよく、斜めに傾斜させたものを付き合せて形成してもよく(不図示)、図3(B)に示すL字状に形成したもの、あるいは図3(C)に示すように、先端部が重なり合うようにしたものであってもよい。
 特に、縦壁5は、端部3c,4cがアーム部材13の基端部を支持する左右両支持点S(図1参照)を結ぶ線上若しくはこの線の近傍に位置させることが好ましい。このようにすれば、アーム部材13からの入力に縦壁5が対抗することになり、本体部材2がより高剛性化される。
 また、本体部材2は、全体的に中空構造となるので、サブフレーム1全体の軽量化に寄与することになる。なお、縦壁5は、端部3c,4cを折り曲げた状態のままでもよいが、その端面を合致あるいは溶接接合すればより剛性が高まり好ましい。
 次に、側端部材10は、図1、2に示すように、高剛性を有するものであって、本体部材2とは独立に形成されている。高剛性の側端部材10を本体部材2とは独立に成形すれば、下記のような種々の利点がある。
 (1)所望の剛性を有する側端部材10を容易に形成できる。
 (2)サブフレームにおいて、側端部材10が、いわゆる「要」乃至「芯材」として機能することになり、サブフレーム全体の剛性も大幅に向上させることができる。
 (3)高剛性の側端部材10間に本体部材2を設けるので、サブフレーム1を形成するに当り、この側端部材10を拠りどころにして形成できる。したがって、サブフレームを搭載する車両が、2WDあるいは4WDとか、搭載するエンジンの種類などの違いとか、トレッド違い、あるいは機種ごと、仕向け地毎に異なる要件など、種々の仕様差があっても、サブフレームの各部位を最小限変更するのみで対処したり、部位ごとに板厚や形状をコントロールして部品の共用化が可能となり、容易に仕様差に対処できる。つまり、基本的に両側の側端部材を共用し本体部材の部分のみを変更すればよく、各車両の仕様差を容易に吸収できるサスペンションとなり、結果的に、サスペンションのコスト削減に寄与する。
 (4)側端部材10を、車両の前後方向に伸延するように設けると、車両が正面衝突あるいはオフセット衝突などをした場合に、高剛性の側端部材10が車両の前面部分の大幅な変形を防止し、乗員の安全性を高めることもできる。
 側端部材10は、高剛性の断面形状を有するものであればどのようなものであってもよいが、例えば、図4(A)~(C)に示すようなものを使用することができる。つまり、軸直角断面が「コ」字状、「L」字状、あるいは「ロ」字状をしたフレーム状部材を使用することが好ましい。
 図4(A)に示すように、軸直角断面コ字状、つまり、直立部11の上下端に水平部12を設けたものにすれば、きわめて剛性の高いものにすることができる。しかも、軸直角断面コ字状に形成したものを、外開き、つまり車幅方向外方側に解放側部分が位置するように配置すれば、このコ字状により生じるスペースを利用して、ここにロアアーム13を設置することができ、作業性が向上するのみでなく、アーム部材設計の自由度も拡がる。
 図4(B)に示すように、軸直角断面L字状、つまり、直立部11の上端又は下端に水平部12を設けたものにしても、剛性の高いものにすることができる。この場合も、ロアアーム13を設置するスペースを確保することができるが、本体部材2の下方側の側端部4bは、外方に向かって突出させることが好ましい。
 図4(C)に示すように、軸直角断面ロ字状、つまり、フレーム状部材の軸直角断面が閉じ構造のものにすると、ロアアーム13の基端のみをフレーム状部材内に収容すればよく、さらに高剛性の側端部材になる。
 なお、ロアアーム13は、サブフレーム1と車輪Wとを連結するもので、側端部材10に上下方向揺動可能に取り付けられているが、このロアアーム13の周辺あるいは車輪Wとの連結部分などは公知に属するため、説明を省略する。
 本体部材2と側端部材10は、帯状の板材から打ち抜くことにより材料取りし、これをプレス成形するが、この打ち抜き時に、サブフレーム1で大きな面積を有している本体部材2は、矩形と台形をした部分からなる比較的材料取りしやすい形状であるので、材料取りに無駄が生じることが少なく、コスト的に有利となる。また、側端部材10も折り曲げ成形する前は、略矩形状に材料取りすればよいことから、この側端部材10に関しても材料取りに無駄が生じることがない。
 なお、本体部材2と側端部材10を同一の材料を用いて同時に打ち抜き成形してもよいが、より高剛性の側端部材10にするにはそれぞれ別々に成形することが好ましい。
 ただし、本体部材2と側端部材10は、必ずしも打ち抜き成形や折り曲げ成形に限定されるものではなく、場合によっては、パイプ状、閉断面構造のものなどを用いて成形してもよい。
 図1及び図5に示すように、サブフレーム1を車体側と連結する連結部材15が、側端部材10の上面から内側面にかけて設けられている。連結部材15は、図5に示すように、頂部に通孔16が形成され、ここに車体側と連結するためのボルトやブッシュ14などが挿通される。連結部材15の下部は、外側部分が側端部材10上に載置された状態で溶接され、内方側部分は本体部材2のアッパー部材3を挿通し、ロア部材4に達し、これらアッパー部材3とロア部材4に溶接されている。
 したがって、連結部材15は、高剛性の側端部材10に直接取付けられているので、高剛性を有するものとなるのみでなく、車輪側からロアアーム13を介して伝達する、あらゆる方向から作用する力を、側端部材10を介して連結部材15、本体部材2及び車体側に減衰などを生じることなく直接伝達することになる。この結果、入力の伝達効率が極めて向上し、前記力に対する対処が容易になる。また、この力は、高剛性の側端部材10が対抗した後に、連結部材15、本体部材2及び車体側に伝達されるので、本体部材2に関しては、板厚ダウン、断面削減による軽量化を図ることができる。
 本実施形態では、連結部材15は、側端部材10上に設置され、側端部材10の直立部11に沿って伸延されているので、高剛性を有するものとなっているが、場合によっては、側端部材10と本体部材2の両者に跨るように載置した状態で溶接してもよく、また、本体部材2のアッパー部材3を挿通した連結部材15の下部が、側端部材10の水平部12の下面まで伸延された状態で溶接してもよい。
 連結部材15は、サスペンションを車体に直接連結するものであるが、軽量化のために、プレス成形部品を組み合わせ、相互に溶接することにより形成した中空状部材により構成されている。ただし、これのみでなくパイプを用いて形成してもよい。
 次に、本実施形態の製造及び作用を説明する。
 本実施形態のサブフレームを製造するに当っては、まず、帯状をした長尺な板材から本体部材2のアッパー部材3及びロア部材4用の板材をプレス装置により打ち抜き、材料取りする。この場合、本体部材2は、材料取りしやすい形状であるので、無駄が生じにくく、コスト的にきわめて有利である。なお、プレス装置を用いることなく、シートハイドロなどによりアッパー部材3及びロア部材4を一体化した中空断面形状に成形してもよいことはいうまでもない。
 次に、アッパー部材3及びロア部材4用の板材はプレス成形される。両者は合体され、合わせ面が溶接されて本体部材2とされる。ただし、車両により、アッパー部材3若しくはロア部材4のいずれか一方のみでも十分剛性を有する場合には、一方のみを使用してもよい。
 側端部材10は、本体部材2とは別の板材を使用し、この板材から略矩形状に打ち抜く。この場合も側端部材10用の板材は、略矩形状をしているので、本体部材2と同様材料取りに無駄が生じることがない。この板材は、軸直角断面がコ字状、L字状あるいはロ字状にプレス成形し長尺なフレーム状部材とする。なお、この場合も、プレス装置を用いることなく、シートハイドロなどにより成形してもよいことはいうまでもない。
 そして、側端部材10を本体部材2の両側端部に面接触させ、溶接あるいはボルトなどの固着手段により側端部材10を本体部材2に強固に連結する。
 最後に、連結部材15を、側端部材10に、場合によっては、連結部材15を側端部材10と本体部材2の合わせ部分に跨るように設置し、溶接する。
 この結果、本実施形態のサブフレーム1では、全ての部材が高剛性の側端部材10に取り付けられた状態になるので、サブフレーム1全体としても剛性の高いものとなる。
 このようにして成形されたサブフレーム1は、エンジンルーム内にセットされ、連結部材15を車体側と連結すると共に、ロアアーム13を側端部材10に取り付けると、セットが完了する。なお、ロアアーム13は、側端部材10に直接取り付けられる場合や別体のブラケットを介して取り付けられる場合もある。
 そして、車輪Wからロアアーム13などを介してサブフレーム1に対し前後左右あるいは上下というあらゆる方向から種々の力あるいはモーメントがサブフレーム1に加わる。例えば、走行中での車輪Wの上下動に伴う上下方向からの力、あるいは制動を掛けることによる前後方向からの力、操舵するときに生じる車体の捩じれに伴うモーメントなどがサブフレーム1には加わる。このような力は、一時的には側端部材10に作用するが、連結部材15を介して車体側や本体部材2に直接伝達されることになる。したがって、この入力は、途中で減衰したり他の部材に作用することがなく、極めて効率よく伝達されることから、本体部材2の板厚や、断面を削減することができ、本体部材2の軽量化に寄与する。
<変形例1>
 図6は実施形態の変形例1を示す概略斜視図、図7は図6の分解斜視図である。なお、図1~図5に示す部材と共通する部材には同一符号を使用し、説明は省略する。
 上述した本体部材2は、平面視略「I」字状をしたものであるが、図6に示すように、平面視略矩形状をしたアッパー部材3とロア部材4とから構成してもよい。
 アッパー部材3は、中央の主板部3dと、両側端の傾斜板部3eと、前後の端板3cが一体に成形され、前方側から正面視すれば中高状を呈している。なお、主板部3dは上面が平坦に形成され、ここにステアリングギアボックスなどが取り付けられる。
 ロア部材4は、図7に示すように、中央の平坦な主板部4dと、この主板部4dの周縁より下り傾斜された傾斜部4eと、傾斜部4eの周縁に立設された端板4cとを有し、このロア部材4も中高状に形成されている。アッパー部材3とロア部材4は、最中合わせされた後、アッパー部材3の前後の端板3cとロア部材4の端板4bが全周に渡って溶接される。
 このように本体部材2を平面視略矩形状とすれば、先の実施形態よりもさらに材料取りに無駄が生じることがなくなる。
 この変形例1でも、前後方向に高剛性の縦壁5が形成されることになり、高剛性の側端部材10とも相俟って、極めて剛性の高いサブフレームとなる。さらにアッパー部材3とロア部材4を最中合わせしたものにより構成すれば、さらに縦壁5の剛性を高いものにすることができ、中空であるため、サブフレーム1の軽量化にも寄与する。
 上述した実施形態の場合と同様、高剛性が得られる場合には、必ずしもアッパー部材3とロア部材4の両者を使用しなくてもよく、いずれか一方のみであってもよく、また、両者を用いる場合であっても、アッパー部材3とロア部材4の周囲を溶接しなくてもよい。さらに、中高状でなくてもよいことはいうまでもない。
 側端部材10は、上述した実施形態と同様であるが、側端部材10の先端には、図6に示すように、いわゆるクラッシュバー20を取り付けてもよい。取り付けは、直接的でもよく、場合によってはブラケットを介して行ってもよい。クラッシュバー20は、前面衝突時の外力を吸収する機能を有するものであるため、中空の棒材により構成しているが、中実であってもよい。このようにすれば、車両の安全性をより高めることができるが、特に小型車両においては有効なものとなる。クラッシュバー20は、図6に示すように、2本のクラッシュバー20の先端部分を連結板21により相互に連結してもよい。このようにすれば、クラッシュバー20の強度がさらに向上することになり好ましい。
 側端部材10の前端にクラッシュバー20を取付けると、クラッシュバー20は極めて剛性の高いものにより支持されることになり、しかも側端部材10は、例えば、前面衝突時では、力が作用する方向に長軸を有していることになるので、かなり大きな衝撃力でクラッシュバー20が変形しても、側端部材10がこれに対抗し、車室などに悪影響を及ぼすことがない。また、場合によっては、クラッシュバー20の変形により衝突エネルギ吸収量をコントロールすることもできる。
 なお、このようなクラッシュバー20は、前述した実施形態あるいは後述の変形例2にも適用することができることはいうまでもない。
<変形例2>
 図8は、変形例2の平面図である。なお、図1~図5などに示す部材と共通する部材には同一符号を使用し、説明は省略する。上述した本体部材2は、平面視略「I」字状あるいは矩形状をしたものであるが、本発明は、これのみでなく、図8に示すように、井桁状の骨組構造をした成形板により構成してもよい。このようにすれば、大きな面積を有する本体部材2であっても軽量化できる。
 本体部材2は、上述のように井桁状の骨組構造をした成形板を2枚最中合わせしてもよいが、パイプ状部材P1、P2を使用し、これを側端部材10間に設けてもよい。
 本変形例2では、前述した実施形態における縦壁5に相当するものはないが、パイプ状部材P2を、アーム部材13の基端部を支持する支持点Sを結ぶ線上若しくはその近傍に位置させて設置することが好ましい。このようにすれば、アーム部材13からの入力にパイプ状部材P2が対抗することになり、本体部材2がより高剛性化される。
 本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施形態は、側端部材10は車体に対して独立に設けられているが、場合によっては、側端部材10の軸方向後端部側を車体補強用構造部材(いわゆるメンバー)に取り付けるかあるいはその近傍に配置してもよい。一般的に車両には、車室の前方において車幅方向に伸延する極めて剛性の高い車体補強用構造部材が設置されている。このような高剛性の車体補強用構造部材に側端部材10を直接又は間接的に取り付けるか、あるいは前面衝突により側端部材10が後方移動したときに前記車体補強用構造部材に当接乃至衝突するように配置してもよい。
 また、本体部材2と側端部材10とを相互に面接触させて固定しているが、これのみでなく、側端部材10に受け座を設け、この受け座により本体部材2を支持してもよい。
 産業上の利用可能性
 本発明は、サスペンションに使用されるサブフレームに好適に利用できる。
 最後に、本出願は、2009年12月28日に出願された日本特許出願番号2009-298411号及び2010年8月25日に出願された日本特許出願番号2010-188776号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

Claims (8)

  1.  車輪に連結されるアーム部材の基端部を支持するサスペンションのサブフレームであって、前記車輪間に配置される本体部材と、当該本体部材とは独立に高剛性を有するように成形された側端部材と、を有し、当該側端部材が車両の前後方向に伸延するように前記本体部材の車幅方向両側端部に取り付けたことを特徴とするサスペンションのサブフレーム。
  2.  前記側端部材は、前記アーム部材の基端部が収容されるスペースを有するフレーム状部材により構成したことを特徴とする請求項1に記載のサスペンションのサブフレーム。
  3.  前記フレーム状部材は、直立部の上下端に水平部を有する軸直角断面が「コ」字状、直立部の上端又は下端に水平部を有する軸直角断面が「L」字状、軸直角断面が閉じ構造の「ロ」字状をしたものの内、いずれかにより構成したことを特徴とする請求項2に記載のサスペンションのサブフレーム。
  4.  前記側端部材に、車体側と連結する連結部材を直接取り付けたことを特徴とする請求項1に記載のサスペンションのサブフレーム。
  5.  前記本体部材は、前後方向端部の内、少なくとも一方を折り曲げることにより縦壁を形成したことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のサスペンションのサブフレーム。
  6.  前記縦壁は、前記各側端部材に設けられた、前記アーム部材の基端部を支持する支持点を結ぶ線上に位置させたことを特徴とする請求項5に記載のサスペンションのサブフレーム。
  7.  前記本体部材は、平面視矩形状をした成形板により構成したことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のサスペンションのサブフレーム。
  8.  前記本体部材は、井桁状の骨組構造をした成形板により構成したことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のサスペンションのサブフレーム。
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