JP2023042943A

JP2023042943A - 車両のサブフレーム構造

Info

Publication number: JP2023042943A
Application number: JP2021150376A
Authority: JP
Inventors: 大志水尾; Hiroshi Mizuo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-28

Abstract

【課題】クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間が形成された車両のサブフレーム構造において、車両幅方向の変形に対する剛性を確保しつつ、前後方向の変形に対する剛性も確保し、前方へ向かって倒れ込む方向の変形を抑制する。【解決手段】クロスメンバ１の車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間１１が形成されており、凹部空間１１の下部を車両幅方向に横断するようにクロスメンバ１の右側部１２と左側部１３とを連結することによって、クロスメンバ１との間に前後方向へ貫通する開口１４を形成するブレース４を備え、ブレース４の車両幅方向の両端で上下方向に延びる両端部４１が、いずれもクロスメンバ１の上側まで延びており、両端部４１の上部４１ａがクロスメンバ１へ固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両幅方向に延びるクロスメンバを備える車両のサブフレーム構造に関する。

特許文献１には、車両幅方向に延びるクロスメンバと、クロスメンバに連結されて前後方向に延びる左右一対のサイドメンバとを備え、クロスメンバの下部中央にプロペラシャフトを挿通するトンネル部が設けられ、トンネル部の下部を車両幅方向に連結する補強部材としてブレースが設けられているリヤサブフレーム構造が開示されている。

特開２０１７－８７９９５号公報

図４に示すように、車両幅方向に延びるクロスメンバ１と、クロスメンバ１の車両幅方向両端にそれぞれ固定される左右一対のサイドメンバ２とを備えるサブフレーム構造１０では、不図示の燃料タンクや後輪駆動用モータなどのスペースを確保するため、クロスメンバ１の車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間１１が形成されることがある。このように凹部空間１１が形成されたクロスメンバ１を備えるサブフレーム構造１０では、車輪をそれぞれ回転自在に支持するキャリア５がロアアーム７によってサイドメンバ２の下部へ接続しているため、例えば車両が旋回する際などキャリア５に車両幅方向内側へ向かう荷重が加わると、クロスメンバ１へ荷重が伝達し、クロスメンバ１が車両幅方向内側へ撓んで変形することにより、車両の操縦安定性が低下することがある。

そのため、このように凹部空間１１が形成されたクロスメンバ１を備える従来技術のサブフレーム構造１０では、車両幅方向の変形に対する剛性を向上し、車両の操縦安定性を向上することを目的として、図４に示すように、凹部空間１１の下部を横断するようにクロスメンバ１の右側部１２と左側部１３とを連結するブレース４ａが設けられる。キャリア５に車両幅方向内側へ向かう荷重が加わると、ブレース４ａを設けない場合、図４に示す斜線の領域Ａ１に大きな応力が生じるが、ブレース４ａを設けることによって、領域Ａ１に生じる応力が減少する。

しかし、従来技術のサブフレーム構造１０を用いた車両では、キャリア上部５１とサイドメンバ２の上部を接続するアッパーアーム６は、キャリア５からサイドメンバ２へ上面視で斜め前に向かう方向へ延びているため、キャリア５に車両幅方向内側へ向かう荷重が加わると、クロスメンバ１を前方へ向かって倒れ込む方向へ変形させることになる。そのため、図４に示すように車両幅方向に延びるブレース４ａを設けることによって、ブレース４ａを設けない場合と比較して、車両幅方向の剛性は向上するが、前後方向の倒れ込み量が増加してしまう。このように前後方向の変形量が増えることにより、上方クロスメンバ３と結合しクロスメンバ１の前後方向を支持する図４に示す斜線の領域Ａ２に生じる応力が増加し、領域Ａ２の疲労強度が悪化する。

そこで、本発明は、クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間が形成された車両のサブフレーム構造において、車両幅方向の変形に対する剛性を確保しつつ、前後方向の変形に対する剛性も確保し、前方へ向かって倒れ込む方向の変形を抑制することを目的とする。

本発明に係る車両のサブフレーム構造は、車両幅方向に延びるクロスメンバを備える車両のサブフレーム構造であって、前記クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間が形成されており、前記凹部空間の下部を車両幅方向に横断するように前記クロスメンバの右側部と左側部とを連結することによって、前記クロスメンバとの間に前後方向へ貫通する開口を形成するブレースを備え、前記ブレースの車両幅方向の両端で上下方向に延びる両端部が、いずれも前記クロスメンバの上側まで延びており、前記両端部の上部が前記クロスメンバへ固定されていることを特徴とする。

本発明は、クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間が形成された車両のサブフレーム構造において、車両幅方向の変形に対する剛性を確保しつつ、前後方向の変形に対する剛性も確保し、前方へ向かって倒れ込む方向の変形を抑制することができる。

本開示の実施形態の車両のサブフレーム構造を前方から見た正面図である。本実施形態の車両のサブフレーム構造に、車輪を回転自在に支持するキャリアがアッパーアーム及びロアアームによって連結された状態を示す正面図である。本実施形態の車両のサブフレーム構造とキャリア上部がアッパーアームで連結された状態を示す平面図である。従来技術の車両のサブフレーム構造の正面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の車両のサブフレーム構造２０について説明する。以下説明する各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両の前方向（進行方向）、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、それぞれ車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１は、車両のサブフレーム構造２０の正面図である。図１に示すように、サブフレーム構造２０は、車両幅方向に延びるクロスメンバ１と、左右一対のサイドメンバ２と、上方クロスメンバ３と、ブレース４を備える。クロスメンバ１の車両幅方向の両端には、それぞれサイドメンバ２が固定されている。そして、車両幅方向に延びる上方クロスメンバ３は、クロスメンバ１と左右のサイドメンバ２の上に載せられて、クロスメンバ１及びサイドメンバ２に固定されている。なお、これらのクロスメンバ１、サイドメンバ２及び上方クロスメンバ３は、図４に示す従来技術のサブフレーム構造１０に用いるクロスメンバ１、サイドメンバ２及び上方クロスメンバ３と全く同じ部品である。

クロスメンバ１の車両幅方向中央部の下側には、不図示の燃料タンクや後輪駆動用モータなどのスペースを確保するため、下方へ向かって開放した凹部空間１１が形成されている。ブレース４は、凹部空間１１の下部を車両幅方向に横断するようにクロスメンバ１の右側部１２と左側部１３とを連結することによって、クロスメンバ１との間に前後方向に貫通する開口１４を形成している。プロペラシャフトを搭載する車両では、開口１４を通るようにプロペラシャフトを設けることができる。また、ブレース４の車両幅方向の両端で上下方向に延びる両端部４１は、いずれも上端が上方クロスメンバ３へ到達している。そして、両端部４１の上部４１ａがクロスメンバ１及び上方クロスメンバ３に固定されている。

図２は、サブフレーム構造２０に、左側後輪を回転自在に支持するキャリア５が連結された状態を示す正面図である。図２に示すように、アッパーアーム６は、キャリア上部５１とサイドメンバ２の上部とを揺動可能に連結している。そして、ロアアーム７は、キャリア５の下部とサイドメンバ２の下部とを揺動可能に連結している。なお、図２では記載を省略しているが、サブフレーム構造２０の右側にも、右側後輪を回転自在に支持するキャリア５が設けられており、サブフレーム構造２０の左側と同様に、アッパーアーム６がキャリア上部５１とサイドメンバ２の上部とを揺動可能に連結し、ロアアーム７がキャリア５の下部とサイドメンバ２の下部とを揺動可能に連結している。

図３は、サブフレーム構造２０とキャリア上部５１がアッパーアーム６で連結された状態を示す平面図である。図３に示すように、アッパーアーム６はキャリア上部５１からサブフレーム構造２０へ上面視で斜め前に向かう方向へ延びている。また、上方クロスメンバ３の車両幅方向両側には、車体取付け穴３１が形成されており、車体取付け穴３１で上方クロスメンバ３が車体に固定されている。なお、図３では、上方クロスメンバ３の一部とアッパーアーム６とキャリア５とキャリア上部５１のみ記載し、その他のロアアーム７等の部品の記載を省略している。

サブフレーム構造２０では、既に述べたようにブレース４が凹部空間１１の下部を車両幅方向に横断するようにクロスメンバ１の右側部１２と左側部１３とを連結している。そのため、サブフレーム構造２０は、例えば車両が旋回する際などキャリア５に車両幅方向内側又は外側へ向かう荷重が加わった場合でも、車両幅方向の変形に対する剛性を確保することができる。

また、既に述べたようにアッパーアーム６がキャリア上部５１からサブフレーム構造２０へ上面視で斜め前に向かう方向へ延びているため、例えば車両が旋回する際などキャリア５に車両幅方向内側へ向かう荷重が加わると、クロスメンバ１を前方へ向かって倒れ込む方向へ変形させようとする荷重が加わる。しかし、サブフレーム構造２０は、既に述べたようにブレース４の両端部４１の上部４１ａがクロスメンバ１及び上方クロスメンバ３に固定されているため、前後方向の変形に対する剛性を確保し、前方へ倒れ込む方向の変形を抑制することができる。

また、既に述べたようにブレース４は、凹部空間１１の下部を車両幅方向に横断するようにクロスメンバ１の右側部１２と左側部１３とを連結し、両端部４１の上部４１ａがクロスメンバ１及び上方クロスメンバ３に固定されている。そのため、悪路走行時など図２の矢印Ｖ１に示すようにキャリア５からロアアーム７を伝ってサブフレーム構造２０に荷重が伝達されても、ブレース４が車両幅方向（図２に示す矢印Ｖ２）と上下方向（図２に示す矢印Ｖ３）に荷重を分担することにより、サブフレーム構造２０の変形を抑制することができる。

＜実施形態の補足＞
本開示の車両のサブフレーム構造は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に形成された凹部空間の形状は、上記の実施形態とは異なる形状であってもよい。また、ブレースの前面視の形状は、例えばロ字型など、Ｕ字型以外の形状であってもよい。また、後輪を支持するキャリアと連結するサブフレーム構造ではなく、前輪を支持するキャリアと連結するサブフレーム構造であってもよい。

１クロスメンバ、２サイドメンバ、３上方クロスメンバ、４，４ａブレース、５キャリア、６アッパーアーム、７ロアアーム、１０，２０サブフレーム構造、１１凹部空間、１２右側部、１３左側部、１４開口、３１車体取付け穴、４１両端部、４１ａ上部、５１キャリア上部。

Claims

車両幅方向に延びるクロスメンバを備える車両のサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバの車両幅方向の中央部の下側に、下方へ向かって開放した凹部空間が形成されており、
前記凹部空間の下部を車両幅方向に横断するように前記クロスメンバの右側部と左側部とを連結することによって、前記クロスメンバとの間に前後方向へ貫通する開口を形成するブレースを備え、
前記ブレースの車両幅方向の両端で上下方向に延びる両端部が、いずれも前記クロスメンバの上側まで延びており、前記両端部の上部が前記クロスメンバへ固定されていることを特徴とする車両のサブフレーム構造。