JP5119817B2 - 車体懸架装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体懸架装置に関し、アーム部材からサブフレームに入力される外力を分散させてアーム取付剛性を高める技術に関する。

例えば、従来の車体懸架装置には、エンジンルームの下部に、エンジン、操向装置などが取り付けられるサブフレームを設け、そのサブフレームの両側部に一対のロアアームを取り付け、これらロアアーム間を連結するクロスメンバを設けることにより、車体懸架装置のねじり剛性を向上させるものがある。
特開平８−１６４８６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車体懸架装置では、さらなる操縦性向上を達成するためには、ロアアーム間をクロスメンバで連結するだけではねじり剛性が十分ではない。

そこで、本発明は、アーム部材の取り付け剛性を高め、更にねじり剛性を向上させることのできる車体懸架装置を提供することを目的とする。

本発明の車体懸架装置では、左右一対のサイドメンバーに対して複数の取付部によって懸架されるサブフレームに軸支される一対のアーム部材からこのサブフレームへ入力される外力を、各取付部へと伝達させる伝達手段を当該サブフレームに設けた構造としている。また、伝達手段を、連結部材と、該連結部材と前記取付部とをつなぐ伝達パイプとで構成し、一対のアーム部材を、前記連結部材により連結させている。さらに、取付部は、カラー部材を介してサイドメンバーに締結されており、伝達パイプは、サブフレームに設けられた挿通孔を貫通して該サブフレームに結合されると共に挿通孔から突き出た一端を前記カラー部材に突き当てられて結合されている。

本発明の車体懸架装置によれば、アーム部材からサブフレームへ入力される外力を、各取付部へと伝達させる伝達手段をサブフレームに設けているので、このアーム部材からサブフレームへと負荷された外力が前記伝達手段を介して剛性の高いサイドメンバーに伝達される。したがって、本発明によれば、サブフレームへ負荷される外力を分散させることができ、このサブフレームに軸支されるアーム部材の取り付け剛性を向上させることが可能となり、これにより車体懸架装置のねじり剛性を高めることができる。
また、本発明の車体懸架装置によれば、伝達手段を連結部材と伝達パイプとで構成したことにより、アーム部材からサブフレームへ負荷される外力を連結部材及び伝達パイプを介して各取付部へと伝達させ、最終的にサイドメンバーへと伝達できるため、アーム部材の取付剛性を高めることができる。また、伝達手段としてパイプを使用しているので、コストの面でも有利である。
また、本発明の車体懸架装置によれば、一対のアーム部材をサブフレームに設けた連結部材に連結させたので、この連結部材がスタビライザとして作用し、車体懸架装置のねじり剛性を高める。
また、本発明の車体懸架装置によれば、取付部をカラー部材を介してサイドメンバーに締結し、そのカラー部材に伝達パイプを突き当てて結合させているので、伝達パイプを伝って来た入力（負荷）が直に取付部に伝達し、サイドメンバーに伝達されるため、アーム部材の取付剛性を向上させることができる。
また、本発明の車体懸架装置によれば、サブフレームに設けられた挿通孔を貫通させて伝達パイプをこのサブフレームに結合させているので、この伝達パイプを伝わって来た外力をサブフレームに伝達させることなく効率良く取付部に伝達させることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「車体懸架装置の概略構造説明」
先ず、車体懸架装置の概略構造を図１から図１０を参照して説明する。図１は本実施の形態の車体懸架装置がサイドメンバに取り付けられた状態を示す斜視図、図２は図１の車体懸架装置の分解斜視図、図３はサブフレームに取り付けられるステアリングギア及びエンジンマウント部材の装着位置を示す斜視図、図４は図１を車両下方から見上げたときの平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図１を車両上方から見下ろしたときの平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図、図８は図６のＣ−Ｃ線断面図、図９は図６のＤ−Ｄ線断面図、図１０はアーム部材からサブフレームへ入力される外力が各取付部へと伝達される様子を示す図である。

自動車には、車両前後方向に延設される左右一対のサイドメンバー１が所定間隔を置いて平行に設けられている。このサイドメンバー１に対しては、サブフレーム２と、アーム部材であるアッパーアーム３及びロアアーム４と、アッパーアーム３とロアアーム４に取り付けられるナックル５と、で構成される車体懸架装置が懸架されている。本実施の形態の車体懸架装置は、ダブルウィッシュボーン型である。

サブフレーム２には、左右のロアアーム４が路面入力によって、上下に互い違いに位相するのを抑制するように反力を発生させ、車体のロールを抑制する機能をするスタビライザー６が取り付けられている。また、サブフレーム２には、図３に示すように、ステアリングギア７と、エンジンを搭載させるためのエンジンマウント部材８と、が取り付けられている。ロアアーム４には、コイルスプリング９を装着したショックアブソーバ１０が取り付けられている。

サブフレーム２は、サイドメンバー１に対して複数（６箇所）の取付部１１によって懸架されている。複数の取付部１１は、サイドメンバー１の車両前方寄りの前側左右二箇所に設けられた取付部１１Ａ、１１Ｂと、車両後方寄りの後側左右二箇所の取付部１１Ｃ、１１Ｄと、ロアアーム４と共締めされる二箇所の取付部１１Ｅ、１１Ｆと、の全６箇所とされている。各取付部１１Ａ〜１１Ｆには、サイドメンバー１に締結する際に使用されるカラー部材１２が圧入されている。

前側左右二箇所の取付部１１Ａ、１１Ｂと後側左右二箇所の取付部１１Ｃ、１１Ｄは、何れもボルト１３とナット１４などの締結手段を用いて前記カラー部材１２を介してサイドメンバー１に締結されている。残りの二箇所の取付部１１Ｅ、１１Ｆは、ロアアーム４を挟んでボルト１３によりサイドメンバー１に締結されている。

アッパーアーム３は、一端部をナックル５の先端部に連結させ、他端部を車体骨格部材（図示は省略する）に軸支して連結させている。

ロアアーム４は、車両前側の前側アーム４Ａと車両後側の後側アーム４Ｂの２つのアームを有しており、その後側アーム４Ｂを、前記サイドメンバー１とサブフレーム２とで挟持するように取り付けられている。前側アーム４Ａは、後述する連結部材１５に設けられたロアアーム支持部１６に軸支されている。また、前側アーム４Ａには、前記スタビライザ６の端部が連結されている。後側アーム４Ｂは、一箇所をサブフレーム２に対して締結ボルト１７で固定し、他の箇所をサブフレーム２の裏側からこの後側アーム４Ｂに形成されたボルト挿通孔１８を通して設けられるボルト１３にてサイドメンバー１に固定している。

「サブフレームの構造説明」
次に、サブフレームの構造を図１１から図１７を参照して説明する。図１１はサブフレームの分解斜視図、図１２（Ａ）はサブフレームの側面図、図１２（Ｂ）はサブフレームの平面図、図１３は図１２（Ａ）のＥ−Ｅ線断面図、図１４は図１２（Ｂ）のＦ−Ｆ線断面図、図１５は図１２（Ｂ）のＧ−Ｇ線断面図、図１６は図１２（Ｂ）のＨ−Ｈ線断面図、図１７は図１４のＩ部分の要部拡大断面図である。

サブフレーム２は、平面視Ｕ字状をなす一本のＵ字状パイプ１９と、前記取付部１１Ａ〜１１Ｆが形成された取付ブラケット２０〜２３及びその他各種ブラケットからなる複数種類のブラケットとを有し、これらブラケットをＵ字状パイプ１９に複数取り付けることにより構成されている。各ブラケットは、Ｕ字状パイプ１９に対して溶接により接合されることにより取り付けられている。Ｕ字状パイプ１９は、断面円形状をなす鋼材中空パイプを平面視Ｕ字状に折り曲げることにより形成されたものである。

前側左右二箇所の取付ブラケット２０、２１は、何れも３つのブラケット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを組み合わせることにより形成されている。後側左右二箇所の取付ブラケット２２、２３は、何れも２つのブラケット２２Ａ，２２Ｂ、２３Ａ，２３Ｂを組み合わせることにより形成されている。

その他各種ブラケットとしては、エンジンマウント部材８を装着させるエンジンマウントブラケット２４（２４Ａ，２４Ｂ）、２５（２５Ａ，２５Ｂ）、２６（２６Ａ，２６Ｂ）や、スタビライザ６を装着させるスタビライザマウントブラケット２７、２８や、ステアリングギア７を装着させるステアリングギアマウントブラケット２９（２９Ａ，２９Ｂ）、３０（３０Ａ，３０Ｂ）や、レインフォースブラケット３１（３１Ａ，３１Ｂ）、３２（３２Ａ，３２Ｂ）、３３、３４、３５、３６からなる。

このように構成されたサブフレーム２には、アッパーアーム３及びロアアーム４からなるアーム部材から当該サブフレーム２へ入力される外力を前記取付部１１Ｃ、１１Ｄへと伝達させて分散させる伝達手段が設けられている。伝達手段は、ロアアーム４を軸支させるロアアーム支持部１６を有した連結部材１５と、この連結部材１５と前記後側左右二箇所の取付部１１Ｃ、１１Ｄとをつなぐ伝達パイプ３７、３８とからなる。連結部材１５と伝達パイプ３７、３８とは、外力伝達用ブラケット３９（３９Ａ，３９Ｂ）を介して連結されている。

連結部材１５は、Ｕ字状パイプ１９の車両前方寄り（パイプ開放側）の位置に車幅方向にその長手方向を向けて設けられ、該連結部材１５を上下方向から挟み込むようにして取り付けられている。かかる連結部材１５は、Ｕ字状パイプ１９を挟み込む切り欠き部４０を有した上下２つのパーツ１５Ａ、１５Ｂからなる。そして、この連結部材１５の両端には、ロアアーム４を軸支させるロアアーム支持部１６が形成されている。ロアアーム支持部１６に軸支された左右のロアアーム４は、連結部材１５を介して互いに連結された構造となる。

伝達パイプ３７、３８は、Ｕ字状パイプ１９よりも細い鋼材中空パイプからなり、サブフレーム２に対してその二本のパイプをハの字状に配置させることによりトラスト構造を構成している。また、伝達パイプ３７、３８の途中部位は、Ｕ字状パイプ１９に設けられた挿通孔４１を貫通して該Ｕ字状パイプ１９に結合されている。そして、これら伝達パイプ３７、３８は、一端３７ａ、３８ａをサイドメンバー１に前記カラー部材１２を介して連結させ、他端（終端）３７ｂ、３８ｂを外力伝達用ブラケット３９を介して前記連結部材１５の略中央付近に連結させている。

具体的には、一方の伝達パイプ３８を例にとって説明すると、この伝達パイプ３８の一端３８ａを、後側の一方の取付部１１Ｄに圧入したカラー部材１２に突き当てて溶接することにより結合することで、当該伝達パイプ３８をカラー部材１２を介して前記サイドメンバー１に連結させている。

伝達パイプ３７、３８の他端３７ｂ、３８ｂは、上下２つのパーツ３９Ａ、３９Ｂからなる外力伝達用ブラケット３９に挟み込まれて固定されている。外力伝達用ブラケット３９には、２つの伝達パイプ３７、３８を平面視略ハの字形状に配置するための半円弧形状をなす２つのパイプ嵌合用凹部４２（一方のパイプ嵌合用凹部は図示を省略する）と、このパイプ嵌合用凹部４２と連接して設けられる前後方向凹部４３とで平面視略Ｙ字形状の凹形状が形成されている。逆の見方をすると、２つのパイプ嵌合用凹部４２の反対側には半円弧形状をなす２つのパイプ嵌合用ビード部４４と、このパイプ嵌合用ビード部４４に連接して設けられる前後方向ビード部（前後ビード）４５とで平面視略Ｙ字状の凸形状が形成されている。

伝達パイプ３７、３８と外力伝達用ブラケット３９とは、パイプ嵌合用ビード部４４に形成された溶接用孔（スロット）４６からアークを飛ばして溶接するスロット溶接にて接合されている。スロット溶接されることで２本の伝達パイプ３７、３８が接合された外力伝達用ブラケット３９は、前方に設けられたフランジ部４７を連結部材１５に溶接することで当該連結部材１５に接続固定されている。

「外力伝達作用の説明」
次に、アーム部材からサブフレーム２へ入力される外力がどのように伝達されるかについて説明する。

例えば、図１０に示すように、一方のアッパーアーム３及びロアアーム４からなるアーム部材からサブフレーム２へ負荷された外力Ｆは、ロアアーム４に連結される伝達手段の一部を構成する連結部材１５に伝達される。この連結部材１５に伝達された外力Ｆのうち一部の外力Ｆ１は、Ｕ字状パイプ１９を伝達して車両前方寄りの前側左右二箇所に設けられた一方の取付部１１Ｂに伝達される。また、連結部材１５に伝達された外力Ｆのうち一部の外力Ｆ２は、Ｕ字状パイプ１９を伝達してロアアーム４と共締めされる一方の取付部１１Ｄに伝達される。

また、連結部材１５に伝達された外力Ｆのうち該連結部材１５の長手方向へ伝達された後、外力伝達用ブラケット３９を介して一方の伝達パイプ３８へと伝達された外力Ｆ３は、車両後方寄りの後側左右二箇所に設けられた一方の取付部１１Ｄに伝達される。同じく、外力伝達用ブラケット３９を介して他方の伝達パイプ３７へと伝達された外力Ｆ４は、車両後方寄りの後側左右二箇所に設けられた他方の取付部１１Ｃへと伝達される。

外力伝達用ブラケット３９には、伝達パイプ３７、３８と接続されるパイプ嵌合用ビード部４４と、このパイプ嵌合用ビード部４４に連接して設けられる前後方向ビード部４５とが設けられているので、連結部材１５に伝達された外力がこれらビード部４４、４５を介して各伝達パイプ３７、３８に伝達される。

連結部材１５の長手方向に沿って他方のアーム部材へと伝達された外力Ｆ５は、同様に、車両前方の取付部１１Ａと車両後方の取付部１１Ｃに伝達される。このように、本実施の形態では、一方のアーム部材からサブフレーム２へ負荷された外力Ｆは、伝達手段によって６箇所の各取付部１１Ａ〜１１Ｆに分散されて伝達されることになる。

「実施の形態の効果」
以上のように本実施の形態によれば、アーム部材からサブフレーム２へ入力される外力を各取付部１１Ａ〜１１Ｆへと伝達させて分散させる伝達手段を、前記サブフレーム２に設けているので、アーム部材の取付部に外力が集中することなく当該外力を分散させてアーム部材の取付剛性を高めることができる。これにより、本実施の形態によれば、車体懸架装置のねじり剛性を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、一対のアーム部材をサブフレーム２に設けた連結部材１５に連結させたので、この連結部材１５がスタビライザとして作用し、車体懸架装置のねじり剛性を高める。

また、本実施の形態によれば、伝達手段を連結部材１５と伝達パイプ３７、３８とで構成したことにより、アーム部材からサブフレーム２へ負荷される外力Ｆを連結部材１５及び伝達パイプ３７、３８を介して各取付部１１Ａ〜１１Ｆへと伝達させ、最終的にサイドメンバー１へと伝達できるため、アーム部材の取付剛性を高めることができる。また、伝達手段としてパイプを使用しているので、コストの面でも有利である。

また、本実施の形態によれば、取付部１１Ａ〜１１Ｆをカラー部材１２を介してサイドメンバー１に締結し、そのカラー部材に伝達パイプ３７、３８を突き当てて結合させているので、伝達パイプ３７、３８を伝って来た入力（負荷）が直に取付部１１Ａ〜１１Ｆに伝達し、サイドメンバー１に伝達されるため、アーム部材の取付剛性を向上させることができる。なお、伝達パイプ３７、３８をカラー部材１２に突き当てにしないと、伝達パイプ３７、３８と取付部１１Ａ〜１１Ｆ間の部材が変形することになり剛性が低くなる。

また、本実施の形態によれば、伝達パイプ３７、３８を外力伝達用ブラケット３９を介して連結部材１５の略中央付近に連結させたので、左右のアーム部材からサブフレーム２へ負荷される外力を各伝達パイプ３７、３８へ均等に分散させることができる。また、本実施の形態によれば、外力伝達用ブラケット３９を介して伝達パイプ３７、３８を連結させているので、連結部材１５からの入力をこの外力伝達用ブラケット３９によって各伝達パイプ３７、３８へ集中応力を掛けることなく伝達させることができる。なお、連結部材１５に伝達パイプ３７、３８を直接突き当ててしまうと、突き当てた部位のパネル側壁に集中応力が発生するが、本実施の形態では、連結部材１５に左右方向の入力を各伝達パイプ３７、３８軸方向に変換させる役割を前記外力伝達用ブラケット３９が担うことになる。

また、本実施の形態によれば、外力伝達用ブラケット３９には伝達パイプ３７、３８の終端と連結部材１５とを連結する前後方向ビード部（前後ビード）４５を設けたので、この前後方向ビード４５を伝達して連結部材１５から入力される外力を各伝達パイプ３７、３８へと伝達させることができる。

また、本実施の形態によれば、平面視Ｕ字状をなす一本のパイプに取付部１１Ａ〜１１Ｆが形成された取付ブラケットを複数取り付けた構造のサブフレーム２を使用しているので、該サブフレーム２の組立性を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、Ｕ字状パイプ１９に設けられた挿通孔４１を貫通させて伝達パイプ３７、３８をこのＵ字状パイプ１９に結合させているので、この伝達パイプ３７、３８を伝わって来た外力をＵ字状パイプ１９に伝達させることなく効率良く取付部１１Ａ〜１１Ｆに伝達させることができる。なお、伝達パイプ３７、３８をＵ字状パイプ１９に対して貫通させないで直接接続した場合は、伝達パイプ３７、３８を伝わって来た外力によりＵ字状パイプ１９が変形し、効率良く外力を取付部１１Ａ〜１１Ｆに伝達することができない。

また、本実施の形態によれば、アーム部材（ロアアーム４）の後側アームをサイドメンバー１とサブフレーム２とで挟持させているので、アーム部材をサイドメンバー１とサブフレーム２とで共締めした構造に比べてアーム部材の上下入力を効率的に受けることができる。それにより、本実施の形態によれば、アーム部材の取付剛性を高めることができ、車体懸架装置のねじり剛性を向上できる。

また、本実施の形態によれば、サブフレーム２に対して二本のパイプをハの字状に配置して伝達パイプ３７、３８をトラスト構造を構成するようにしたので、サブフレーム自体の剛性を高めることができる。

「その他の実施の形態」
図１８は伝達パイプの他の構成を示す図、図１９は伝達パイプの更に他の構成を示す図である。

上述の実施の形態では、伝達パイプ３７、３８をそれぞれ独立した２本のパイプとしたが、例えば図１８に示すように、１本のパイプをくの字状或いはＬ字状に折り曲げて形成した伝達パイプ４８を使用してもよい。このように、１本のパイプから伝達パイプ４８を形成すれば、２本のパイプを使用したのと同様の効果を得ることができる上に、部品点数を少なくすることができる。

または、図１９に示すように、同じく１本のパイプを平面視略逆Ｖ字状に折り曲げると共に、先端に連結部材１５との結合部４９Ａを形成した伝達パイプ４９を使用してもよい。この伝達パイプ４９では、結合部４９Ａを連結部材１５に対して外力伝達用ブラケット３９を介さずに直接溶着或いはボルト締結する。このように構成した伝達パイプ４９を使用しても上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

図１は本実施の形態の車体懸架装置がサイドメンバに取り付けられた状態を示す斜視図である。 図２は図１の車体懸架装置の分解斜視図である。 図３はサブフレームに取り付けられるステアリングギア及びエンジンマウント部材の装着位置を示す斜視図である。 図４は図１を車両下方から見上げたときの平面図である。 図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。 図６は図１を車両上方から見下ろしたときの平面図である。 図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。 図８は図６のＣ−Ｃ線断面図である。 図９は図６のＤ−Ｄ線断面図である。 図１０はアーム部材からサブフレームへ入力される外力が各取付部へと伝達される様子を示す図である。 図１１はサブフレームの分解斜視図である。 図１２（Ａ）はサブフレームの側面図、図１２（Ｂ）はサブフレームの平面図である。 図１３は図１２（Ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 図１４は図１２（Ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。 図１５は図１２（Ｂ）のＧ−Ｇ線断面図である。 図１６は図１２（Ｂ）のＨ−Ｈ線断面図である。 図１７は図１４のＩ部分の要部拡大断面図である。 図１８は伝達パイプの他の構成を示す図である。 図１９は伝達パイプの更に他の構成を示す図である。

符号の説明

１…サイドメンバー
２…サブフレーム
３…アッパーアーム（アーム部材）
４…ロアアーム（アーム部材）
４Ａ…前側アーム
４Ｂ…後側アーム
５…ナックル
１１（１１Ａ〜１１Ｆ）…取付部
１２…カラー部材
１５…連結部材（伝達手段）
１９…Ｕ字状パイプ
２０〜２３…取付ブラケット
３７、３８、４８、４９…伝達パイプ（伝達手段）
４１…Ｕ字状パイプに設けられた挿通孔
４４…パイプ嵌合用ビード部
４５…前後方向ビード部（前後ビード）

Claims (6)

1. 車両前後方向に延設される左右一対のサイドメンバー間に設けられ、該サイドメンバーに対して複数の取付部によって懸架されるサブフレームと、該サブフレームの両側部に軸支される一対のアーム部材と、を有する車体懸架装置において、
   前記アーム部材から前記サブフレームへ入力される外力を前記各取付部へと伝達させて分散させる伝達手段を、前記サブフレームに設け、
   前記伝達手段を、連結部材と、該連結部材と前記取付部とをつなぐ伝達パイプとで構成し、
   一対の前記アーム部材を、前記連結部材により連結させ、
   前記取付部は、カラー部材を介して前記サイドメンバーに締結されており、
   前記伝達パイプは、前記サブフレームに設けられた挿通孔を貫通して該サブフレームに結合されると共に挿通孔から突き出た一端を前記カラー部材に突き当てられて結合されている
   ことを特徴とする車体懸架装置。
2. 請求項１記載の車体懸架装置であって、
   前記伝達パイプは、一端を各前記サイドメンバーに前記カラー部材を介して連結させ、他端をブラケットを介して前記連結部材の略中央付近に連結させた、二本のパイプからなる
   ことを特徴とする車体懸架装置。
3. 請求項２に記載の車体懸架装置であって、
   前記ブラケットには、前記伝達パイプの終端と前記連結部材とを連結する前後ビードが設けられている
   ことを特徴とする車体懸架装置。
4. 請求項１又は２に記載の車体懸架装置であって、
   前記サブフレームは、平面視Ｕ字状をなす一本のパイプに、前記取付部が形成された取付ブラケットを複数取り付けることにより構成された
   ことを特徴とする車体懸架装置。
5. 請求項１から請求項３の何れかに記載の車体懸架装置であって、
   前記アーム部材は、車両前側と車両後側と２つのアームを有し、前記連結部材が設けられていない後側アームを、前記サイドメンバと前記サブフレームとで挟持するように取り付けた
   ことを特徴とする車体懸架装置。
6. 請求項２に記載の車体懸架装置であって、
   前記伝達パイプは、前記サブフレームに対して二本のパイプをハの字状に配置させることによりトラスト構造を構成する
   ことを特徴とする車体懸架装置。

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