JP5965191B2 - サブフレーム用ロールロッドの構造 - Google Patents

Description

本発明は、サブフレーム用ロールロッドに係り、より詳しくは、ハイドロ液の流動を制御してより効率的に振動を吸収するサブフレーム用ロールロッドに関する。

乗用車の車体には、従来のフレームボディの代わりに、重量が軽くて生産性が優れたモノコックボディが主に用いられる。モノコックボディとは、フレームを設けない構造であって、車体自体がフレーム機能を果たす。モノコックボディにはサスペンションおよびシャーシ部品がそれぞれ装着される。エンジンとトランスミッションが結合したパワートレーンは、車体のエンジンルームに直接装着されるが、振動が車体に直接に伝達されることを防ぐため及び車衝突時の衝撃を分散するために、車体の下部にサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）が設けられ、それにパワートレーンが設置されることもある。サブフレームを設けた場合には、サスペンション装置、及びステアリング装置などもサブフレームに結合される。

パワートレーンの支持方式は、慣性支持方式、中心支持方式、複合支持方式に大別することができ、このうち慣性支持方式ではサブフレームが装着される。慣性支持方式では、４点慣性支持と３点慣性支持が広く用いられている。
このうち、３点慣性支持方式は、ドッグボーン（ｄｏｇ ｂｏｎｅ）タイプと呼ばれる「Ｉ」字型のサブフレームが用いられる。

図１は、パワートレーンの３点慣性支持方式を示す図である。
図１に示すように、３点慣性支持方式は、エンジンマウント及びトランスミッションマウントが車体両側のサイドメンバに装着されてパワートレーンの荷重を支持し、ロールロッドがサブフレーム（図示せず）に装着されてパワートレーンの変位制御及び振動減衰を分担する（例えば特許文献１、２を参照）。

図２は、従来構造のロールロッドを示す斜視図、及びそのＡ−Ａ断面図である。
図２に示すように、ロールロッドは、車両進行方向前方側の端部に装着されパワートレーンの下部に連結される円筒状のフロントブッシュが装着されてパワートレーンの下部に連結されるブランケットバーと、ブランケットバーの車両進行方向後方側の端部に装着され、ブランケットバーと移動可能に結合してサブフレームに固定されるハウジングと、ハウジングの車両進行方向前方側に配置されてブランケットバーと結合される第１ブッシュと、ハウジングの車両進行方向後方側に配置される第２ブッシュと、ロールロッドの車両進行方向後方側の末端部に設置され、ブランケットバーに固定ボルト及びナットによってブランケットバーに結合されるエンドプレートと、を有する。

第１ブッシュと第２ブッシュはゴム材質であり、ハウジングの内側に形成された壁面によって隔離されて配置される。従って、ハウジングがサブフレームに装着されて固定された状態で、ブランケットバーとエンドプレートが移動されることより、第１ブッシュ又は／及び第２ブッシュが弾性変形及び復元を繰り返してパワートレーンの変位制御及び振動減衰を行う。

即ち、車の前進時には、慣性によるパワートレーンの変位によって第２ブッシュが圧縮されてダンピング機能を示し、車の後進時又は減速時には、第１ブッシュが圧縮されてダンピング機能を示す。

上述したように、パワートレーンの荷重を支持し振動を減衰させるロールロッドは、特にリアブッシュの形状及び特性が車のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、ａｎｄ ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能に大きな影響を与える。

しかし、材質の弾性力を利用する従来のリアブッシュは、動態比率（静荷重に対する動荷重の増加比率）が大きく、設計要件を満たすためのチューニングが難しいという問題点があった。

また、リアブッシュの弾性変形及び復元により材質が疲労し、定められた基準以上の弾性圧縮が発生しないように支持するストッパが設けられていないため、継続して使用される場合に耐久性が低下するという問題点があった。

特開２００４−１５５３２５号公報 特開２００８−１０５６５４号公報

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、動態比率が低く、加速度の変化に応じて減衰特性が変化するサブフレーム用ロールロッドを提供することを目的とする。

上述したような目的を達成するための本発明のサブフレーム用ロールロッドは、内部に流体が封入されたサブフレーム用ロールロッドであって、一方の末端にフロントブッシュが装着されたブラケットバーと、支持板が結合され、前記ブラケットバーの他方の末端面に装着されたインナーパイプと、 インナーパイプの末端に結合されたエンドプレートと、インナーパイプが内部に挿入され、内径が拡張されるように屈曲された形状を有する拡張部の内側で、支持板が間隙を置いて配置されたアウターパイプと、アウターパイプ内に装着され、流体が保存されたチャンバが、支持板によって前方チャンバと後方チャンバとに区画されるインシュレータと、アウターパイプが内部に挿入されて固定結合され、サブフレームに固定されるハウ ジングと、を含んで構成され、
前記ブラケットバーと前記エンドプレートとの動きによってインシュレータが弾性変形し、車両に加速力が生じない場合、支持板と拡張部間の間隙は最大になり流体が相対的に自由に流動できるためロールロッドの剛性が低下し、車両に加速力が生じた場合、支持板と拡張部間の間隙は縮小され、流体が相対的に流動が困難になるため、ロールロッドの剛性が増加することを特徴とする。

また本発明は、インシュレータはインナーパイプと一体に形成され、支持板が結合した中心部と、中心部から車両進行方向前方側に離隔して設けられチャンバの一側を形成する前方部と、中心部から車両進行方向後方側に離隔して設けられチャンバの他側を形成する後方部と、を含んで構成される。
また本発明は、インナーパイプを貫通してエンドプレートをブラケットバーに結合させる固定ボルトを更に含んで構成される。

また本発明は、アウターパイプの末端には、ハウジングとブラケットバーの間の衝撃を防ぐ前方ストッパが装着され、エンドプレートには、ハウジングとエンドプレートとの間の衝撃を防ぐ後方ストッパが装着されることを特徴とする。

上述したような構成の本発明のサブフレーム用ロールロッドによれば、車両の動きによってダンピング力が調節され、動態比率が小さくなることにより、車のＮＶＨ性能を向上させることができる。

本発明は、ベンチュリ管の原理を利用し、前方チャンバと後方チャンバの間の通路の体積を変化させることによって衝撃をより効率的に緩衝する。

例えば、エンジンのアイドル（ｉｄｌｅ）時のように支持板と拡張部の間隙が相対的に大きい状態では、ハイドロ液が容易に流動するため振動をより効率的に減衰させる。一方急発進時には支持板と拡張部の間隙が狭くなり、ハイドロ液の流動が困難になるため、ショックアブソーバと類似した原理によって、より大きい衝撃を吸収することができる。また、走行時にも走行状態及び車の加速度に従ってハイドロ液の流動が管理され、走行性能をより向上させる効果がある。

更に、前方ストッパ及び後方ストッパが装着されることによってインシュレータの過度な弾性変形を防ぎ、耐久性能を向上させることができる。

パワートレーンの３点慣性支持方式を示す図である。 従来構造のロールロッドを示す斜視図、及びそのＡ−Ａ断面図である。 本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの斜視図とＢ−Ｂ断面図及び部分拡大図である。 本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの分解斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの縦断面図である。 エンジンのアイドル時の本発明のロールロッドの内部を示す断面図である。 急発進又は急制動時の本発明のロールロッドの内部を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態に係るサブフレーム用ロールロッドについてより詳しく説明する。
図３は、本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの斜視図とＢ−Ｂ断面図及び部分拡大図であり、図４は、本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの分解斜視図であり、図５は、本発明の好ましい実施形態に係るロールロッドの縦断面図である。

図３〜５に示すように、本発明の好ましい実施形態に係るサブフレーム用ロールロッドは、ブランケットバー６０の一端に、パワートレーンの下部に結合される円筒形状のフロントブッシュ６２が装着され、他端面に、フロントブッシュ６２の反対側から固定ボルト５１が挿入され螺結されるボルトホール６１が穿設される。

またブランケットバー６０の他端に、固定ボルト５１に貫通されて、インナーパイプ２０と、エンドプレート５０と、が装着される。インナーパイプ２０は、長さ方向に開口した円筒状パイプ２１を有し、円筒状パイプ２１の中間位置に支持板２２が長さ方向と垂直に形成される。インナーパイプ２０とインシュレータ１０とは、製造時にインサート射出又はゴム加硫成形などによって一体に形成される。インナーパイプ２０とインシュレータ１０とは、アウターパイプ３０内部に装着される。インシュレータ１０の内部に所定量のハイドロ液が封入された前方チャンバ１５と後方チャンバ１６とが形成される。

前方チャンバ１５と後方チャンバ１６とは支持板２２によって区画される。アウターパイプ３０の直径が拡張されて形成された拡張部３１と、支持板２２との間に間隙が形成され、前方チャンバ１５と後方チャンバ１６はハイドロ液が流動するように連通される。

インナーパイプ２０とアウターパイプ３０は、十分な剛性を有するようにスチール材質で製造され、インシュレータ１０は、所定の弾性を有するゴム材質で製造される。アウターパイプ３０は、一方の末端にフランジ（ｆｌａｎｇｅ）が形成され、ハウジング４０の内側の定位置に結合される。

インシュレータ１０、インナーパイプ２０、及びアウターパイプ３０は、組み立てられた状態でハウジング４０に結合される。ハウジング４０は両側が開口された形状を有し、外周に突出部が形成され、突出部にサブフレームとボルト結合するホール４１が形成される。

固定ボルト５１が、ハウジング４０の車両進行方向後方から、エンドプレート５０及びインナーパイプ２０を貫通してブランケットバー６０に設けられたボルトホール６１に挿入され螺結される。従って、インシュレータ１０は、ブランケットバー６０、インナーパイプ２０、及びエンドプレート５０の動きに応じて車両進行方向前方側又は後方側に弾性変形する。

一方、アウターパイプ３０の拡張部３１は、アウターパイプ３０の両側が対称となるように膨張されて形成された区間である。支持板２２は拡張部３１の中央部、即ち、拡張部３１との間の間隙が最も大きくなる位置に設置される。

また、ブランケットバー６０と対向するアウターパイプ３０のフランジ部分、及びハウジング４０と対向するエンドプレート５０には、インシュレータ１０の過度な弾性変形を防ぐ前方ストッパ３２、及び後方ストッパ５２が設置される。

なお、インシュレータ１０は、上述したように、インナーパイプ２０と一体に製造され支持板２２の表面に結合する中心部１３と、中心部１３から車両進行方向前方側に離隔して前方チャンバ１５を形成する前方部１４と、中心部１３から車両進行方向後方側に離隔して後方チャンバ１６を形成する後方部１２と、で構成される。

更に、アウターパイプ３０との内側接触面との間で弾性変形時にハイドロ液を効率的に加圧するように、前方部１４と後方部１２は、チャンバを形成する内側面が傾斜面で形成されることが好ましい。

従って、本発明のロールロッドは、ブランケットバー６０とエンドプレート５０の動きによってインシュレータ１０が弾性変形し、支持板２２及び中心部１３は拡張部３１で長さ方向に移動する。これにより、支持板２２と拡張部３１の間隙が変化する。

図６は、エンジンのアイドル時の本発明のロールロッドの内部を示す断面図である。
図６に示すように、車が走行しないアイドル時、或いは加速力が発生しない低速走行には、支持板２２が結合した中心部１３と拡張部３１の間隙（Ｄ１）が最大となり、前方チャンバと後方チャンバのハイドロ液は相対的に自由に流動するため、ロールロッドの剛性は低下し、サーブフレームへの振動伝達が最小化する。

図７は、急発進又は急制動時の本発明のロールロッドの内部を示す断面図である。
図７に示すように、車の急発進や急制動又は急加速が発生する場合には、ブランケットバーとエンドプレートが前方又は後方に動くことにより中心部１３と拡張部３１の間隙（Ｄ２）が縮小される。これにより、前方チャンバと後方チャンバのハイドロ液は相対的に流動し難くなるためにロールロッドの剛性が増加し、サスペンションのショックアブソーバのように作動して衝撃を緩和する。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ インシュレータ
１２ 後方部
１３ 中心部
１４ 前方部
１５ 前方チャンバ
１６ 後方チャンバ
２０ インナーパイプ
２１ 円筒状パイプ
２２ 支持板
３０ アウターパイプ
３１ 拡張部
３２ 前方ストッパ
４０ ハウジング
４１ ホール
４２ 突出部
５０ エンドプレート
５１ 固定ボルト
５２ 後方ストッパ
６０ ブランケットバー
６１ ボルトホール
６２ フロントブッシュ

Claims (5)

1. 内部に流体が封入されたサブフレーム用ロールロッドであって、
   一方の末端にフロントブッシュが装着されたブラケットバーと、
   支持板が結合され、前記ブラケットバーの他方の末端面に装着されたインナーパイプと、
   前記インナーパイプの末端に結合されたエンドプレートと、
   前記インナーパイプが内部に挿入され、内径が拡張されるように屈曲された形状を有する拡張部の内側で、支持板が間隙を置いて配置されたアウターパイプと、
   前記アウターパイプ内に装着され、流体が保存されたチャンバが、支持板によって前方チャンバと後方チャンバとに区画されるインシュレータと、
   前記アウターパイプが内部に挿入されて固定結合され、サブフレームに固定されるハウ ジングと、
   を含んで構成され、
   前記ブラケットバーと前記エンドプレートとの動きによってインシュレータが弾性変形し、
   車両に加速力が生じない場合、前記支持板と拡張部間の間隙は最大になり、流体が相対的に自由に流動できるためロールロッドの剛性が低下し、
   車両に加速力が生じた場合、前記支持板と拡張部間の間隙は縮小され、流体が相対的に流動が困難になるため、ロールロッドの剛性が増加することを特徴とするサブフレーム用ロールロッドの構造。
2. 前記インシュレータは前記インナーパイプと一体に形成され、前記支持板が結合した中心部と、前記中心部から車両進行方向前方側に離隔して設けられ前記チャンバの一側を形成する前方部と、前記中心部から車両進行方向後方側に離隔して設けられ前記チャンバの他側を形成する後方部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のサブフレーム用ロールロッドの構造。
3. 前記インナーパイプを貫通してエンドプレートをブラケットバーに結合させる固定ボルトを更に含んで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のサブフレーム用ロールロッドの構造。
4. 前記アウターパイプの末端には、ハウジングとブラケットバーの間の衝撃を防ぐ前方ストッパが装着されることを特徴とする請求項３に記載のサブフレーム用ロールロッドの構造。
5. 前記エンドプレートには、前記ハウジングと前記エンドプレートとの間の衝撃を防ぐ後方ストッパが装着されることを特徴とする請求項３に記載のサブフレーム用ロールロッドの構造。

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