説明

サブフレーム支持構造

【課題】サブフレームを支持するブッシュの弾性体の容量を確保しつつサブフレームの挙動を適切に規制するサブフレーム支持構造を提供する。
【解決手段】サブフレーム10を複数の円筒ブッシュを介して支持するサブフレーム支持構造を、複数の円筒ブッシュは、サブフレームの前部及び後部に設けられるフロントブッシュ100及びリアブッシュ200を含み、フロントブッシュの内筒120は、上端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、リアブッシュの内筒220は、下端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、フロントブッシュ及びリアブッシュの少なくとも一方の内筒の中間部の水平断面形状は、サブフレームのヨーイング中心CYから内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きい構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の車両のリアサスペンション、リアディファレンシャル等が取り付けられるサブフレームを支持する支持構造に関し、特にはブッシュの弾性体容量を確保しつつサブフレームの挙動を適切に規制するものに関する。
【背景技術】
【0002】
乗用車等の自動車においては、リアサスペンションから車体への振動、騒音の伝達を抑制するため、車体に対してゴムブッシュ等の弾性体を介して支持されたサブフレームを設けて、このサブフレームにサスペンションアーム等を取り付ける構造が知られている。
このようなサブフレームを有する車両の場合、後輪に駆動力を伝達するリアディファレンシャルをサブフレームに取り付け、車体への振動、騒音の伝搬を抑制することが一般的である。
【0003】
こうしたサブフレームに関する従来技術として、例えば特許文献1には、一対のサイドレールの前後にクロスメンバを結合し、矩形状の枠体として構成したサブフレームにリアサスペンションのアーム類及びリアディファレンシャルを取り付けることが記載されている。このサブフレームは、前後左右の4箇所に配置された弾性体マウントを用いて車体に取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−315245号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
車体がサブフレームを支持するマウントとして、サブフレームに固定される外筒及び車体側に締結される内筒の間にゴム等の弾性体を配置したブッシュが一般的に用いられている。このようなブッシュを用いてサブフレームを支持する場合、弾性体の容量を大きくして剛性を低くすると防振効果が高まり、振動や騒音の車体側への伝搬を抑制して車両の快適性を向上できる。
しかし、弾性体の剛性を低くした場合、サブフレームの支持剛性が低下することから、リアディファレンシャルのトルク反力によるサブフレームのピッチング(車幅方向軸回りの回転)が大きくなる。サブフレームのピッチングによって、トランスミッションからリアディファレンシャルに駆動力を伝達するプロペラシャフトのジョイントに角度がつくと、振動や騒音の原因となる。
【0006】
また、アンチロックブレーキの作動時や、車両の挙動安定化装置によるヨー制御の実行時には、左右後輪のブレーキ力が著しく異なる場合があることから、サブフレームのヨーイング(鉛直軸回りの回転)が発生する。このようなヨーイングは、路面の不整等の外乱によっても発生する場合がある。ブッシュの剛性を低下させた場合、サブフレームのヨーイングが大きくなって直進安定性が損なわれたり、車両の挙動が不安定になることが懸念される。また、サブフレームが車体を加振することから、振動の原因ともなる。
本発明の課題は、サブフレームを支持するブッシュの弾性体の容量を確保しつつサブフレームの挙動を適切に規制するサブフレーム支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1の発明は、リアサスペンションのサスペンションアーム及びリアディファレンシャルが装着されるサブフレームを、鉛直方向に略沿った中心軸を有する複数の円筒ブッシュを介して支持するサブフレーム支持構造であって、前記複数の円筒ブッシュは、前記サブフレームの前部に設けられるフロントブッシュ及び前記サブフレームの後部に設けられるリアブッシュを含み、前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュは、前記サブフレームに固定される外筒と、前記外筒の内部に挿入され車体側に固定される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された弾性体とを備え、前記フロントブッシュの内筒は、上端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、前記リアブッシュの内筒は、下端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュの少なくとも一方の内筒の中間部の水平断面形状は、前記サブフレームのヨーイング中心から前記内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、前記第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きいことを特徴とするサブフレーム支持構造である。
【0008】
請求項2の発明は、リアサスペンションのサスペンションアーム及びリアディファレンシャルが装着されるサブフレームを、鉛直方向に略沿った中心軸を有する複数の円筒ブッシュを介して支持するサブフレーム支持構造であって、前記複数の円筒ブッシュは、前記サブフレームの前部に設けられるフロントブッシュ及び前記サブフレームの後部に設けられるリアブッシュを含み、前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュは、前記サブフレームに固定される外筒と、前記外筒の内部に挿入され車体側に固定される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された弾性体とを備え、前記フロントブッシュの内筒は、上端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、前記リアブッシュの内筒は、下端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュの内筒の中間部の水平断面形状は、前記サブフレームのヨーイング中心から前記内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、前記第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きくされるとともに、前記リアブッシュにおける前記第2の方向の寸法は、前記フロントブッシュにおける前記第2の方向の寸法に対して小さいことを特徴とするサブフレーム支持構造である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)フロントブッシュの内筒の上端部近傍、及び、リアブッシュの内筒の下端部近傍に拡径部を設けることによって、通常走行時における各ブッシュの防振効果を確保しつつ、リアディファレンシャルに作用する駆動トルク反力によってサブフレームの前部が上昇し後部が下降する方向のピッチングを抑制できる。これによって、サブフレームの動きによる振動、騒音や、サブフレームが変位した結果プロペラシャフトのジョイントに角度がつくことによる振動、騒音を防止できる。
また、フロントブッシュ及びリアブッシュの少なくとも一方の内筒の中間部は、サブフレームのヨーイング中心から内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、これと直交する第2の方向の寸法が大きいことによって、サブフレームをヨーイングさせる方向の荷重に対するブッシュの剛性を高めてサブフレームのヨーイングを抑制することができる。これによって、ブッシュの弾性体容量を確保して振動、騒音を抑制するとともに、例えばアンチロックブレーキや車両安定化装置の作動によって左右後輪に作用する前後力が異なった場合であってもサブフレームのヨーイングを抑制して、車両の直進安定性を確保できる。
(2)フロントブッシュ及びリアブッシュの内筒の中間部の水平断面形状は、サブフレームのヨーイング中心から内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きくされるとともに、リアブッシュにおける第2の方向の寸法は、フロントブッシュにおける第2の方向の寸法に対して小さいことによって、サブフレームのヨーイングを抑制するとともに、転舵時に前輪車軸中心に作用する横力によるサブフレームに対する車体の相対回転を阻害しにくく、転舵初期における操縦安定性及び操舵フィーリングを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明を適用したサブフレーム支持構造の実施例を車幅方向から見た状態を示す模式的側面図である。
【図2】図1のサブフレーム取付構造を車両上方から見た状態を示す模式的平面図である。
【図3】図1のサブフレーム取付構造におけるフロントブッシュの二面図であって、図3(a)は上方から見た平面図、図3(b)は図3(a)のb−o−b部矢視断面図である。
【図4】図1のサブフレーム取付構造におけるリアブッシュの二面図であって、図4(a)は上方から見た平面図、図4(b)は図4(a)のb−o−b部矢視断面図である。
【図5】図1のサブフレーム取付構造における転舵時のサブフレームの挙動を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、サブフレームを支持するブッシュの弾性体の容量を確保しつつサブフレームの挙動を適切に規制するサブフレーム支持構造を提供する課題を、サブフレーム前方のゴムブッシュの内筒は上部にフレア状の拡径部を有しかつ中間部の断面形状が長円状に形成され、サブフレーム後方のゴムブッシュの内筒は下部にフレア上の拡径部を有しかつ中間部の断面形状が長円状に形成され、各ブッシュの長円断面の長軸方向をサブフレームのヨーイング中心から各ブッシュへ引いた直線と略直交させて配置することによって解決した。
【実施例】
【0012】
以下、本発明を適用したサブフレーム支持構造の実施例について説明する。
実施例のサブフレーム支持構造は、例えば乗用車等の自動車の車体後部床下側に設けられ、リアサスペンションのサスペンションアーム、リアディファレンシャル等が取り付けられるものである。
図1、図2に示すように、サブフレーム10は、フロントメンバ11、リアメンバ12、サイドメンバ13、フロントブッシュ取付部14、リアブッシュ取付部15等を備えて構成されている。
サブフレーム10には、リアサスペンション20、リアディファレンシャル30等が取り付けられている。
【0013】
フロントメンバ11は、サブフレーム10の前部に設けられ、車幅方向に略沿って延びた梁状の部材である。
リアメンバ12は、サブフレーム10の後部に設けられ、車幅方向に略沿って延びた梁状の部材である。
サイドメンバ13は、サブフレーム10の左右にそれぞれ設けられ、車両前後方向に略沿って延びた梁状の部材である。サイドメンバ13は、フロントメンバ11及びリアメンバ12を連結している。サイドメンバ13の前端部は、フロントメンバ11の両端部近傍における後面部に突き当てられて例えば溶接等によって接合されている。また、リアメンバ12の両端部は、サイドメンバ13の後端部近傍における車幅方向内側の側面部に突き当てられて例えば溶接等によって接合されている。図1に示すように、サイドメンバ13は、後端部が前端部に対して高い位置に配置され、中間部はS字状に湾曲して形成されている。
フロントメンバ11、リアメンバ12、サイドメンバ13は、例えば上下2分割のプレス部材をスポット溶接、レーザ溶接等によって接合したり、また、ハイドロフォーミング等によって、閉断面を有する中空部材として形成されている。
【0014】
フロントブッシュ取付部14及びリアブッシュ取付部15は、後述するフロントブッシュ100及びリアブッシュ200がそれぞれ圧入される円筒状の部材である。フロントブッシュ取付部14及びリアブッシュ取付部15は、中心軸が鉛直方向に沿わせて配置されている。
フロントブッシュ取付部14は、フロントメンバ11の左右両端部に例えば溶接等によって接合されている。
リアブッシュ取付部15は、左右のサイドメンバ13の後端部に例えば溶接等によって接合されている。
【0015】
リアサスペンション20は、後輪Wを回転可能に支持するハブベアリングを収容するハウジングを、車体に対して所定の軌跡上をストローク可能に支持するものである。
リアサスペンション20は、フロントラテラルリンク21、リアラテラルリンク22、トレーリングリンク23の他、図示しないサスペンションスプリング、ショックアブソーバ等を備えて構成されている。
フロントラテラルリンク21及びリアラテラルリンク22は、車幅方向に略沿って延びるとともに、前後方向に離間して配列されている。フロントラテラルリンク21及びリアラテラルリンク22の車幅方向外側の端部は、ハウジングに揺動可能に連結されている。フロントラテラルリンク21及びリアラテラルリンク22の車幅方向内側の端部は、サブフレーム10のサイドメンバ13に揺動可能に連結されている。
トレーリングリンク23は、車両の前後方向に略沿って延び、前端部がサブフレーム10、後端部がハウジングにそれぞれ揺動可能に連結されている。
【0016】
リアディファレンシャル30は、車体前部に搭載される図示しないトランスミッションからプロペラシャフトを経由して入力される駆動力を、左右後輪に接続されたドライブシャフトに伝達するとともに、旋回等による左右後輪の回転数差を吸収する差動機構を備えている。
【0017】
次に、サブフレーム10と車体Bとの結合箇所に設けられるフロントブッシュ100及びリアブッシュ200について、以下詳細に説明する。
フロントブッシュ100は、外筒110、内筒120、ゴム部130等を備えて構成されている。
外筒110は、円筒状に形成されサブフレーム10のフロントブッシュ取付部14に圧入され固定される部分である。
【0018】
内筒120は、外筒110の内径側に挿入される略円筒状の部材である。内筒120の両端部は、外筒110の上下から突出している。内筒120の中心部には、内筒120を車体Bに締結する図示しないボルトが挿入されるボルト孔121が形成されている。ボルト孔121は、無負荷状態において外筒110と略同心となるように配置されている。
内筒120の上端部122は、外径がテーパ状(フレア状)に拡大して形成された拡径部となっている。このテーパ面は、車両の通常走行状態ではゴム部130と接触しないが、リアディファレンシャル30に作用するトルク反力によってサブフレーム10が前上がり(後下がり)となるピッチング挙動を示した場合にはゴム部130の上面と接触する。
上端部122の下方に設けられた内筒120の中間部123は、水平面で切って見た横断面形状が略長円状となるように形成されている。ボルト孔121は、この長円形状の長軸方向における中央部に配置されている。
内筒120は、例えば鋼系材料による鍛造によって形成されている。
ゴム部130は、外筒110の内周面と内筒120の中間部123の外周面との間に防振ゴムを充填し、外筒110及び内筒120と加硫接着によって接合したものである。
【0019】
リアブッシュ200は、外筒210、内筒220、ゴム部230等を備えて構成されている。
外筒210は、円筒状に形成されサブフレーム10のリアブッシュ取付部15に圧入され固定される部分である。
【0020】
内筒220は、外筒210の内径側に挿入される略円筒状の部材である。内筒220の両端部は、外筒210の上下から突出している。内筒220の中心部には、内筒220を車体Bに締結する図示しないボルトが挿入されるボルト孔221が形成されている。ボルト孔221は、無負荷状態において外筒210と略同心となるように配置されている。
内筒220の下端部222は、外径がテーパ状(フレア状)に拡大して形成された拡径部となっている。このテーパ面は、車両の通常走行状態ではゴム部230と接触しないが、リアディファレンシャル30に作用するトルク反力によってサブフレーム10が前上がり(後下がり)となるピッチング挙動を示した場合にはゴム部230の下面と接触する。
下端部222の上方に設けられた内筒220の中間部223は、水平面で切って見た横断面形状が略長円状となるように配置形成されているが、長軸方向における寸法は、フロントブッシュ100の内筒120の中間部123よりも小さく設定されている。このため、長円長軸方向の両端部におけるゴム部230のゴム厚は、リアブッシュ200のほうがフロントブッシュ100よりも大きくなっている。その結果、長円長軸方向への荷重に対する内筒の支持剛性は、リアブッシュ200のほうがフロントブッシュ100よりも低くなっている。ボルト孔221は、この長円形状の長軸方向における中央部に配置されている。
内筒220は、例えば鋼系材料による鍛造によって形成されている。
ゴム部230は、外筒210の内周面と内筒220の中間部223の外周面との間に防振ゴムを充填し、外筒210及び内筒220と加硫接着によって接合したものである。
【0021】
次に、実施例におけるフロントブッシュ100及びリアブッシュ200の装着方向について説明する。
図2に示すように、左側のフロントブッシュ100の中心軸(内筒ボルト孔の軸心)と右側のリアブッシュ200の中心軸とを結んだ直線、及び、右側のフロントブッシュ100の中心軸と左側のリアブッシュ200の中心軸とを結んだ直線の交点は、例えばアンチロックブレーキや車両安定化装置の作動等に起因して左右後輪の制駆動力差が生じた場合におけるサブフレーム10のヨーイングの中心CYと実質的に一致する。
フロントブッシュ100及びリアブッシュ200は、ヨーイングの中心CYから各ブッシュへ引いた直線に対して、内筒120,220の中間部113,123の長円形状の長軸方向が直交する向きでサブフレーム10に装着されている。
【0022】
以下、本実施例の効果について説明する。
図1に示すように、リアディファレンシャル30には、車両左側から見て時計回りの方向に駆動トルクのトルク反力が作用する。急加速や登坂等のため駆動トルクが大きい場合には、リアディファレンシャル30には、前上がりとなる方向に大きいピッチングモーメントが作用し、このピッチングモーメントはサブフレーム10に伝達されて、サブフレーム10は前上がり、後下がりとなる方向のピッチング挙動を示す。
このとき、フロントブッシュ100の外筒110は、内筒120に対して相対的に上昇する。このとき、ゴム部130の上面は内筒120の上端部122のテーパ面部に接触し、ここからさらに外筒110が上昇することを妨げる。
【0023】
一方、リアブッシュ200の外筒210は、内筒220に対して相対的に下降する。このとき、ゴム部230の下面は内筒220の下端部222のテーパ面部に接触し、ここからさらに外筒210が下降することを妨げる。
このように、各内筒120,220のテーパ面部が外筒110,210の内筒120,220に対する上下変位のストッパとして機能することによって、サブフレーム10のピッチングが抑制され、サブフレーム10のピッチング挙動や、このピッチングに伴いプロペラシャフトのジョイントに角度がつくことに起因する振動、騒音等を抑制できる。
なお、同様の効果は、独立したストッパを設けてサブフレームの動きを規制することによっても可能であるが、本実施例の場合にはブッシュ自体にストッパ機能を設けることによって、部品点数の低減、軽量化、コスト低下、及び、車種バリエーション毎に個別のストッパを設計しなくてもよいことによる設計工数の軽減を図ることができる。
【0024】
また、図2に示すように、各ブッシュ100,200の内筒120,220の長円状の断面形状の長軸方向を、ヨーイングの中心CYから各ブッシュに引いた直線と直交するように配置したことによって、サブフレーム10をヨーイングさせる方向の荷重に対する各ブッシュ100,200の剛性を、他の方向に対して選択的に向上することができる。
これによって、ヨーイング方向の荷重に対するサブフレーム10の支持剛性を向上することができ、例えばアンチロックブレーキ装置や車両安定化装置の作動により、左右後輪に大きな制動力差が生じ、サブフレーム10をヨーイングさせるモーメントが発生した場合であっても、サブフレーム10のヨーイングを抑制して後輪Wのトー変化等を防止し、車両の直進安定性等の操縦安定性を向上することができる。また、サブフレーム10が車体Bを加振することによる振動、騒音も防止できる。
【0025】
また、図5に示すように、車両が旋回を開始する転舵初期において、前輪が発生するコーナリングフォースによって車体が向きを変え始めた際に、仮にサブフレーム10が車体に対して相対回転しない場合には、後輪Wが抵抗となって旋回を阻害してしまうため、応答性及び操舵フィーリング(ステアリングの手応え等)を悪化させてしまう。
この点、本実施例の場合には、内筒220の断面形状を長円状とすることによってこの相対回転を妨げる懸念があるリアブッシュ200の内筒220の長円形状の長手方向寸法を小さくすることによって、転舵初期の車体Bの動きを阻害しにくくすることができ、応答性及び操舵フィーリングを改善することができる。
【0026】
(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)サブフレームやこれに取り付けられる各種部品の構造、形状、材質、製法等は上述した実施例に限定されず、適宜変更することができる。
(2)実施例のフロントブッシュ及びリアブッシュの内筒は、鍛造によって一体に形成されているが、これに限らず、他の製法、材質を用いてもよい。例えば、アルミニウム合金による鋳造や、エンジニアリングプラスチックによるインジェクション成型によって形成してもよく、複数部材を組み合わせて内筒を構成するようにしてもよい。さらに、中間部における横断面形状も実施例のような略長円状に限定されない。
【符号の説明】
【0027】
10 サブフレーム 11 フロントメンバ
12 リアメンバ 13 サイドメンバ
14 フロントブッシュ取付部 15 リアブッシュ取付部
20 リアサスペンション 21 フロントラテラルリンク
22 リアラテラルリンク 23 トレーリングリンク
30 リアディファレンシャル
100 フロントブッシュ 110 外筒
120 内筒 121 ボルト孔
122 上端部 123 中間部
130 ゴム部
200 リアブッシュ 210 外筒
220 内筒 221 ボルト孔
222 下端部 223 中間部
230 ゴム部
W 後輪 CY サブフレームのヨーイングの中心
CA 前輪車軸の左右中心 BF 制動力

【特許請求の範囲】
【請求項1】
リアサスペンションのサスペンションアーム及びリアディファレンシャルが装着されるサブフレームを、鉛直方向に略沿った中心軸を有する複数の円筒ブッシュを介して支持するサブフレーム支持構造であって、
前記複数の円筒ブッシュは、前記サブフレームの前部に設けられるフロントブッシュ及び前記サブフレームの後部に設けられるリアブッシュを含み、
前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュは、前記サブフレームに固定される外筒と、前記外筒の内部に挿入され車体側に固定される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された弾性体とを備え、
前記フロントブッシュの内筒は、上端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、
前記リアブッシュの内筒は、下端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、
前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュの少なくとも一方の内筒の中間部の水平断面形状は、前記サブフレームのヨーイング中心から前記内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、前記第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きいこと
を特徴とするサブフレーム支持構造。
【請求項2】
リアサスペンションのサスペンションアーム及びリアディファレンシャルが装着されるサブフレームを、鉛直方向に略沿った中心軸を有する複数の円筒ブッシュを介して支持するサブフレーム支持構造であって、
前記複数の円筒ブッシュは、前記サブフレームの前部に設けられるフロントブッシュ及び前記サブフレームの後部に設けられるリアブッシュを含み、
前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュは、前記サブフレームに固定される外筒と、前記外筒の内部に挿入され車体側に固定される内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された弾性体とを備え、
前記フロントブッシュの内筒は、上端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、
前記リアブッシュの内筒は、下端部近傍の外径が他の部分よりも拡大された拡径部を有し、
前記フロントブッシュ及び前記リアブッシュの内筒の中間部の水平断面形状は、前記サブフレームのヨーイング中心から前記内筒の中心軸へ引いた直線に沿った第1の方向の寸法に対して、前記第1の方向と直交する第2の方向の寸法が大きくされるとともに、前記リアブッシュにおける前記第2の方向の寸法は、前記フロントブッシュにおける前記第2の方向の寸法に対して小さいこと
を特徴とするサブフレーム支持構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−57021(P2011−57021A)
【公開日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−206938(P2009−206938)
【出願日】平成21年9月8日(2009.9.8)
【出願人】(000005348)富士重工業株式会社 (3,010)
【Fターム(参考)】