JP3698076B2

JP3698076B2 - 車両のサブフレーム構造

Info

Publication number: JP3698076B2
Application number: JP2001189128A
Authority: JP
Inventors: 広道芹沢; 賢太郎内堀
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003002229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーユニットを支持しつつ、サスペンションのリンク構造部材を支持するようになった車両のサブフレーム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両は、前突時に居室を大きく変形させることなく衝撃エネルギーを吸収するためには、エンジンルーム内で必要なエネルギー吸収空間を確保することが必要である。
【０００３】
一方、造形自由度の拡大やメカニカルユニットスペースのコンパクト化により、パワートレーンなど、メカニカルユニットの大幅なコンパクト化や特殊なパワートレーンレイアウト（例えば、エンジンの前傾量の増大）と、居室高床化が無い限りエンジンルーム内で必要なエネルギー吸収のための空間、若しくはストロークを確保することは困難となっている。
【０００４】
その対策として、例えば特開平９−２４０２９１号公報によって、車両衝突時にのみパワーユニットを落下させるようになったサブフレーム構造が提案されている。即ち、このサブフレーム構造では、サブフレームに折れ曲がりを容易にする湾曲部を設けるとともに、この湾曲部にパワーユニットの支持部材を配置し、車両前突時に湾曲部からの下方屈曲に伴ってパワーユニットを下方に変位させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車両のサブフレーム構造は、サブフレームの屈曲する位置は、前突時の衝撃吸収空間を最大限確保し得る位置、即ち、パワートレーンの降下量が最大となる位置が最も望まれる位置であるにもかかわらず、サブフレームの屈曲位置とその屈曲位置を制御するための具体的な構造が示されておらず、前突時の衝撃吸収空間を最大限確保し得ない恐れがある。
【０００６】
また、上記サブフレームには、サスペンションのリンク構造部材が上下揺動可能に取り付けられるが、この上下揺動を許容するためには、リンク構造部材側か、若しくはサブフレーム側のいずれかに揺動中心となる水平な揺動軸を設ける必要がある。このため、その揺動軸をリンク構造部材側に設けた場合は、その揺動軸の取付けスペースや十分な強度を確保する必要があることから、リンク構造部材の構成が複雑化して高価なものになってしまう。
【０００７】
更に、上記揺動軸を取り付けるためには、サブフレーム側またはリンク構造部材側のいずれかに軸締結作業用の切欠部および凹部が必要となる。このため、サブフレーム側に切欠部を形成した場合はサブフレームの剛性が低下するため、それの補剛構造を必要としてコストアップが余儀なくされる。
【０００８】
一方、リンク構造部材側に凹部を形成するのは、製造上、鍛造に加えてえぐり工程が必要となり、それら複雑な加工工程によってコストアップが余儀なくされるとともに、この場合のえぐり工程に用いられる特殊工具は寿命の短いもので、この点からも更なるコストアップが来されるという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、リンク構造部材の揺動軸の取付けをサブフレーム側に設定して構造を簡素化し、かつ、その時に設けられる切欠部の補剛に既存部材を有効利用することにより全体的なコストアップを防止し、また、衝撃吸収空間を最大限に確保できるようにした車両のサブフレーム構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる車両のサブフレーム構造にあっては、車体前方下部に配置されてパワーユニットを支持するとともに、車幅方向の左右両外側部分にその外縁から内方に位置するようにそれぞれ揺動軸を設け、それら揺動軸を介してサスペンションの左右リンク構造部材を上下揺動可能に支持するようになったサブフレームにおいて、前記揺動軸の配置部分近傍に、この揺動軸を取り付けるための作業用の切欠部を設ける一方、その切欠部を塞ぐように上記パワーユニットの支持部材を取付けたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の車両のサブフレーム構造において、上記パワーユニットの支持部材を、防振マウント部材としたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の車両のサブフレーム構造において、上記切欠部を、上記揺動軸の配置部分の直前方に設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明にあっては、請求項２または３に記載の車両のサブフレーム構造において、上記防振マウント部材のインシュレータ部分を、サブフレームの車幅方向外側縁から更に外方にオフセットさせて配置したことを特徴としている。請求項５の発明にあっては、請求項１〜４のいずれかに記載の車両のサブフレーム構造において、上記パワーユニットの左右両側部の支持部材のうち一方に、パワーユニットとサブフレームとの間を引っ張り方向に連結する連結部材を用いたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明にかかる車両のサブフレーム構造によれば、サブフレームに左右リンク構造部材を上下揺動可能に支持する揺動軸の配置部分近傍に、この揺動軸を取り付けるための作業用の切欠部を設けたので、この切欠部から揺動軸を差し込んで上記リンク構造部材をサブフレームに取り付けることができる。そして、その切欠部を塞ぐようにパワーユニットの支持部材を取付けたので、パワーユニットの支持部材という既存の部材を用いて上記切欠部の周縁部分を補剛することができる。従って、揺動軸によるリンク構造部材の固定作業性を良好に保ちつつ、専用の補剛部材を設けることなくサブフレーム剛性を確保することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明にかかる車両のサブフレーム構造によれば、請求項１の発明の効果に加えて、上記パワーユニットの支持部材を防振マウント部材としたので、防振性能をも兼ね備えた合理的なパワーユニット支持構造を得ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明にかかる車両のサブフレーム構造によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、上記切欠部を上記揺動軸の配置部分の直前方に設けたので、前面衝突時にあって衝撃エネルギーがサブフレームに入力されると、切欠部が起点となってサブフレームを安定的に屈曲させてパワーユニットを下方に引き落とす。このとき、切欠部は揺動軸の取付け部分の直前方であるため、理想的なサブフレームの屈曲発生を誘起して衝撃吸収空間を最大限確保し、パワーユニットが乗員室内に侵入するのを防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明にかかる車両のサブフレーム構造によれば、請求項２，３の発明の効果に加えて、上記防振マウント部材のインシュレータ部分を、サブフレームの車幅方向外側縁から更に外方にオフセットさせて配置したので、パワーユニットのスペース自由度を確保しつつ、防振マウント部材のインシュレータの高さを確保できるため、防振性能を向上することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明にかかる車両のサブフレーム構造によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、上記パワーユニットの左右両側部の支持部材のうち一方に、パワーユニットとサブフレームとの間を引っ張り方向に連結する連結部材を用いたので、衝撃エネルギーの入力によりサブフレームが屈曲することに伴って、連結部材を介してパワーユニットを下方に引き落とし、このパワーユニットが車室内に侵入するのをより確実に防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。図１から図４は本発明にかかる車両のサブフレーム構造の一実施形態を示し、図１はサブフレームとリンク構造部材との結合状態を示す斜視図、図２はリンク構造部材の取付け部分および作動状態を示す斜視図、図３はサブフレームとリンク構造部材との取付け部分の要部を分解して示す平面図、図４はパワーユニットの支持部材の取付け状態を示す要部斜視図である。
【００２０】
本実施形態の車両のサブフレーム構造は、図１に示すように、フロント骨格部１０ａ、リア骨格部１０ｂ、左，右骨格部１０ｃ，１０ｄとによって、全体として略矩形状に構成されるサブフレーム１０を備える。このサブフレーム１０は、車体前方に配置される図外のエンジンルーム下側に配置され、フロント骨格部１０ａ両端部に設けられる取付けピン１１およびリア骨格部１０ｂ両端部の取付穴１２を介して、図外の車体にゴムを介して取り付けられる。
【００２１】
サブフレーム１０は、図外のパワーユニットを支持するとともに、車幅方向Ｘの左右両外側部分、つまり、左，右骨格部１０ｃ，１０ｄの外側部分に、図２に示すように、その外縁から内方に位置するようにそれぞれ揺動軸２０を設け、それら揺動軸２０を介してサスペンションの左右リンク構造部材３０を上下揺動可能に支持するようになっている。
【００２２】
つまり、リンク構造部材３０は、これの内側先端部に取り付けられたゴムブッシュ３１が、図３に示すように、左，右骨格部１０ｃ，１０ｄの外側に形成される凹部１３に嵌め込まれ、これらゴムブッシュ３１と凹部１３両側との間に揺動軸２０が差し込まれる。また、リンク構造部材３０の揺動側先端部には、図外のナックルを介して操舵輪４０（図１参照）が取り付けられる。
【００２３】
ここで、本実施形態は図３に示すように、サブフレーム１０の左，右骨格部１０ｃ，１０ｄの外側に、前記揺動軸２０の配置部分近傍、つまり、上記凹部１３の車両前方（図３中上方）近傍に、揺動軸２０を取り付けるための作業用の切欠部１４が設けられる。そして、図３中破線矢印に示すように、リンク構造部材３０のゴムブッシュ３１を凹部１３に嵌め込んだ状態で、切欠部１４側から揺動軸２０をゴムブッシュ３１の中心部に差し込むようになっている。このとき、図４に示すように、揺動軸２０を差し込む切欠部１４側には、この揺動軸２０とともに止めブラケット２１が共締めされて固定されるようになっている。
【００２４】
また、図４に示すように、サブフレーム１０の左，右骨格部１０ｃ，１０ｄには、切欠部１４を塞ぐようにパワーユニットの支持部材２２が取り付けられる。この支持部材２２は、上方ピース２３と下方ピース２４とで構成される。上方ピース２３は、上方フランジ２３ａと下方フランジ２３ｂとが互いに反対方向に折曲される断面クランク状に形成される一方、下方ピース２４は矩形状平板として形成される。
【００２５】
そして、上記上方ピース２３は、縦壁２３ｃを切欠部１４の内側面１４ａに押し当てるようにして、上方フランジ２３ａを左，右骨格部１０ｃ，１０ｄの上面に当接し、ボルト２５を介して固定される。一方、下方ピース２４は切欠部１４の下側を覆うように配置され、その内側部分（図４中左端部）がボルト２５ａを介して左，右骨格部１０ｃ，１０ｄの下面に固定されるとともに、この下方ピース２４の外側部分（図４中右端部）上面に上記上方ピース２３の下方フランジ２３ｂが当接されて、ボルト２５ｂを介して固定される。
【００２６】
以上の構成により、本実施形態の車両のサブフレーム構造によれば、サブフレーム１０に左右リンク構造部材３０を上下揺動可能に支持する揺動軸２０の配置部分近傍に、この揺動軸２０を取り付けるための作業用の切欠部１４を設けたので、この切欠部１４から揺動軸２０を差し込んで上記リンク構造部材３０をサブフレーム１０に取り付けることができる。
【００２７】
このとき、上記切欠部１４によってサブフレーム１０の剛性が低下するが、この切欠部１４はこれを塞ぐようにパワーユニットの支持部材２２が取付けられるので、この既存の支持部材２２を用いて上記切欠部１４の周縁部分を補剛することができる。つまり、切欠部１４を設けたことにより揺動軸２０によるリンク構造部材３０の固定作業性を良好に保ちつつ、専用の補剛部材を設けることなくサブフレーム１０の所定の剛性を確保できるようになる。
【００２８】
また、上記切欠部１４を揺動軸２０の配置部分の直前方に設けたので、前面衝突時にあって衝撃エネルギーがサブフレーム１０に入力されると、切欠部１４が起点となってサブフレーム１０の左，右骨格部１０ｃ，１０ｄを安定的に屈曲させてパワーユニットを下方に引き落とす。
【００２９】
即ち、サブフレーム１０の屈曲位置は、図３に示すように、リンク構造部材３０の取付け点ｄの直前位置Ｇが理想的である。本実施形態では、上記切欠部１４を形成したことによりサブフレーム１０の剛性が低下し、上記衝撃エネルギーによる屈曲位置は、図３に示すように、切欠部１４の略前端位置ｇに発生するようになるが、切欠部１４を覆って設けた支持部材２２の補剛機能により、この屈曲位置を前記リンク構造部材３０の取付け点ｄの直前位置Ｇに設定することができる。
【００３０】
従って、切欠部１４が揺動軸２０の取付け部分の直前方に設けられたことにより、理想的なサブフレームの屈曲発生を誘起して衝撃吸収空間を最大限確保し、前突時にパワーユニットが図外の乗員室内に侵入するのを防止することができる。
【００３１】
つまり、パワーユニットの支持構造において潜在的な落下量を最大限活用できるようになる。従って、パワーユニットは車体に対して乗員室側の搭載室壁下部の空きスペースに移動する形になるため、搭載室を拡大しなくとも、その前後方向の潰れスペースを有効に拡大でき、衝突エネルギーを合理的に吸収して乗員室側の搭載室壁の変形を抑制し易くなる。
【００３２】
図５は他の実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図５はサブフレームの斜視図である。
【００３３】
即ち、この実施形態では上記パワーユニットの支持部材２２は、通常のエンジンマウントとして用いられる防振マウント部材２６を用いるとともに、左右両側部の支持部材２２のうち一方に、パワーユニットとサブフレーム１０との間を引っ張り方向に連結する連結部材２７を用いてある。
【００３４】
防振マウント部材２６は、マウント本体となるインシュレータ部分２６ａと、このインシュレータ部分２６ａをサブフレーム１０に取付ける取付けブラケット２６ｂとで構成され、取付けブラケット２６ｂは、上記切欠部１４を覆うようにしてサブフレーム１０にボルト２５を介して固定される。尚、取付けブラケット２６ｂは、前記実施形態の支持部材２２と同等の剛性を備えるものとする。このとき、防振マウント部材２６のインシュレータ部分２６ａを、サブフレーム１０の車幅方向外側縁から更に外方に所定量ｆだけオフセットさせて配置してある。
【００３５】
上記連結部材２７は、パワーユニットに連結されるロッド２７ａと、このロッド２７ａをサブフレーム１０に取付けるためのブラケット２７ｂとで構成され、ブラケット２７ｂは、上記防振マウント部材２６の取付けブラケット２６ｂと同様に切欠部１４を覆うようにしてサブフレーム１０に固定される。
【００３６】
従って、本実施形態では、上記パワーユニットの支持部材２２を防振マウント部材２６としたので、防振性能をも兼ね備えた合理的なパワーユニット支持構造を得ることができる。
【００３７】
また、上記防振マウント部材２６のインシュレータ部分２６ａを、サブフレーム１０の車幅方向外側縁から更に外方にオフセットさせて配置したので、インシュレータ部分２６ａが車幅方向外方に移動されることにより、パワーユニットの占有し得る空間を拡大（スペース自由度を確保）できることと、防振マウント部材２６の占有し得る空間をも拡大できることにより、防振マウント部材２６の構造の設計自由度（特に高さ方向）を高めることができるため、パワーユニットの車体への振動特性対策に対して有効となる。
【００３８】
更に、一方の支持部材２２として連結部材２７を用い、この連結部材２７のロッド２７ａによってパワーユニットとサブフレーム１０との間を引っ張り方向に連結するようにしたので、前突時にあって衝撃エネルギーが入力されて、サブフレーム１０の左，右骨格部１０ｃ，１０ｄが切欠部１４から下方に屈曲することに伴って、パワーユニットは連結部材２７を介して下方に強制的に引き落とされるため、パワーユニットが車室内に侵入するのをより確実に防止できる。
【００３９】
ところで、本発明の車両のサブフレーム構造は、前記各実施形態に限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサブフレームとリンク構造部材との結合状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるリンク構造部材の取付け部分および作動状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるサブフレームとリンク構造部材との取付け部分の要部を分解して示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるパワーユニットの支持部材の取付け状態を示す要部斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかるサブフレームの斜視図である。
【符号の説明】
１０サブフレーム
１４切欠部
２０揺動軸
２２支持部材
２６防振マウント部材
２６ａインシュレータ部分
２７連結部材
３０リンク構造部材

Claims

車体前方下部に配置されてパワーユニットを支持するとともに、車幅方向の左右両外側部分にその外縁から内方に位置するようにそれぞれ揺動軸を設け、それら揺動軸を介してサスペンションの左右リンク構造部材を上下揺動可能に支持するようになったサブフレームにおいて、
前記揺動軸の配置部分近傍に、この揺動軸を取り付けるための作業用の切欠部を設ける一方、その切欠部を塞ぐように上記パワーユニットの支持部材を取付けたことを特徴とする車両のサブフレーム構造。
上記パワーユニットの支持部材は、防振マウント部材であることを特徴とする請求項１に記載の車両のサブフレーム構造。
上記切欠部を、上記揺動軸の配置部分の直前方に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のサブフレーム構造。
上記防振マウント部材のインシュレータ部分を、サブフレームの車幅方向外側縁から更に外方にオフセットさせて配置したことを特徴とする請求項２または３に記載の車両のサブフレーム構造。
上記パワーユニットの左右両側部の支持部材のうち一方に、パワーユニットとサブフレームとの間を引っ張り方向に連結する連結部材を用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両のサブフレーム構造。