JP6151237B2 - サブフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のサブフレーム構造に関する。

自動車等の車両には、車体フレームとしてのフロントサイドフレームに固定され、例えば、サスペンションアームやスタビライザ等のサスペンション構成要素が取り付けられると共に、防振装置を介してエンジン及び／又はモータ等の車両用パワープラントを支持するサブフレームが設けられている。

例えば、特許文献１には、図１４に示されるように、車体に発生する振動を吸収するゴム製の振動吸収用弾性体１が開示されている。この振動吸収用弾性体１は、円筒状の２つの弾性体２ａ、２ｂと、この２つの弾性体２ａ、２ｂの下部側にそれぞれ介装された金属製の円板３ａ、３ｂとから構成されている。なお、図１４中において、参照符号４は、左右ブラケット、参照符号５は、クロスメンバ、参照符号６は、振動吸収用弾性体１をクロスメンバ５に固定するスタッドボルトをそれぞれ示している。

特開２０００−２３８５４５号公報

ところで、特許文献１に開示された振動吸収用弾性体１をサブフレームに配設した場合、例えば、エンジン等の車両用パワープラントから発生する振動の伝達を低減することが可能であるが、より一層効率的に振動を低減させることが求められている。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、従来と比較して防振効果をより一層向上させることが可能なサブフレーム構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両前後方向に延びる縦メンバと、車幅方向に延びる横メンバとを有し、車体フレームに支持されるサブフレーム構造において、前記横メンバに配置され、車両用パワープラントを支持する防振装置と、前記防振装置と前記横メンバとの間に設けられ、前記防振装置を前記横メンバに取り付ける取付ブラケットと、前記横メンバに対して前記取付ブラケットをフローティング可能に複数の支持点で支持する複数の弾性体と、を備え、前記車両用パワープラントから前記防振装置へ荷重が入力される荷重入力点は、平面視して前記複数の支持点で囲まれた領域内に位置し、前記取付ブラケットは、前記防振装置を支持固定するマウント面を有する支持固定部と、前記支持固定部の下方に連続し前記横メンバの上面にフローティング可能に取り付けられた脚部と、平面視して車幅方向に沿った前記横メンバの中心線を車両前後方向で跨ぎ、側面視して略Ｕ字状に湾曲形成される収容凹部と、を有し、前記収容凹部内には、クリアランスを介してステアリングギヤボックスが車幅方向に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、サブフレームが車体フレームに対してリジットに結合されていても、平面視して、荷重入力点（ＩＰ）が複数の支持点（ＳＰ）で囲まれた領域（Ｇ）内に位置するように配置している。このような配置構成により、荷重入力点（ＩＰ）から入力される余分な車両前後方向の振動、及び、余分な車両左右方向の振動が複数の支持点（ＳＰ）で吸収される。このため、荷重入力点（ＩＰ）から入力される車両上下方向の振動に対して余分な車両前後方向の振動及び余分な車両左右方向の振動が付加されることを抑制することができる。この結果、防振装置による振動遮断領域を拡張することが可能となり、従来と比較して防振効果をより一層向上させることができる。

これに対して、荷重入力点（ＩＰ）が複数の支持点（ＳＰ）で囲まれた領域（Ｇ）の外部に位置する場合には、荷重入力点（ＩＰ）から入力される車両上下方向の振動に対して、余分な車両前後方向の振動、及び、余分な車両左右方向の振動がそれぞれ付加されて、防振装置による振動遮断領域を拡張することが困難である。

また、本発明によれば、取付ブラケットに形成された収容凹部を利用して、ステアリングギヤボックスを好適に配置することができる。この結果、車両用パワープラントが収容される車体前部の狭小な空間を効率的に利用することができると共に、空間内のレイアウトの自由度を向上させることができる。

さらに、本発明は、前記横メンバの車幅方向に沿った両端部に、サスペンションアームが取り付けられる取付部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、横メンバの車幅方向に沿った両端部に取付部を設けることで、サスペンションアームを取り付けるためのスペースを確保することができる。

本発明では、従来と比較して防振効果をより一層向上させることが可能なサブフレーム構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体を自動車の前部に配設した状態を示す透過斜視図である。 図１に示す状態から左右フロントサイドフレーム等を取り除いたサブフレーム構造体の透過斜視図である。 サブフレーム構造体の斜視図である。 図３に示すサブフレーム構造体の分解斜視図である。 （ａ）は、図３に示すサブフレーム構造体の平面図、（ｂ）は、荷重入力点ＩＰと４つの支持点ＳＰとの位置関係を示す平面模式図である。 図３に示すサブフレーム構造体の側面図である。 図５（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った縦断面図である。 図５（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った縦断面図である。 図３に示すサブフレーム構造体に搭載された第２防振装置の概略構成を示す縦断面図である。 図３に示すサブフレーム構造体の固定点とフローティングポイントとの配置関係を示す平面模式図である。 ダイナミックダンパ効果の説明に供される模式図である。 周波数と音響感度との関係を示す特性図である。 左右フロントサイドフレームの弾性共振に伴って、フロントクロスビームが車体ロール方向に回動する状態を示す正面図である。 特許文献１に開示された振動吸収用弾性体を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体を自動車の前部に配設した状態を示す透過斜視図、図２は、図１に示す状態から左右フロントサイドフレーム等を取り除いたサブフレーム構造体の透過斜視図、図３は、サブフレーム構造体の斜視図、図４は、図３に示すサブフレーム構造体の分解斜視図、図５（ａ）は、図３に示すサブフレーム構造体の平面図、図５（ｂ）は、荷重入力点ＩＰと４つの支持点ＳＰとの位置関係を示す平面模式図、図６は、図３に示すサブフレーム構造体の側面図である。なお、各図中に矢印で示される、「前後」及び「上下」は、車両の前後方向及び上下方向を示し、「左右」は、運転席から見た左右方向（車幅方向）をそれぞれ示している。

図１及び図２に示されるように、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体１０は、車体前部に配置され、鉛直上方向に向かって突出する複数のボルト１２（図２参照）を介して車体フレーム１４に対してリジットに固定されている。

車体フレーム１４は、図１に示されるように、車両前後方向に延在する一対の左右フロントサイドフレーム１４ａと、左右フロントサイドフレーム１４ａの前部とその下側に位置するサブフレーム構造体１０とを連結する一対の左右連結フレーム１４ｂと、車幅方向に沿って延在し、一対の左右連結フレーム１４ｂ同士を連結するフロントクロスフレーム１４ｃとを有する。

なお、図１中において、参照符号Ｓは、サスペンション機構を示している。このサスペンション機構Ｓは、車輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１と、ナックル１１の上部に連結されるサスペンションアッパアーム１３と、ナックル１１の下部に連結されるサスペンションロアアーム１５と、車体に対して減衰力を付与するダンパ１７と、車体に対して弾性力を付与するダンパスプリング１９とを有する。

図３に示されるように、サブフレーム構造体１０は、一対の左右サイドメンバ（縦メンバ）１６と、リヤクロスメンバ（横メンバ）１８と、フロントクロスビーム２０と、リヤクロスメンバ１８の取付部２１に対してそれぞれ取り付けられるサスペンションロアアーム（サスペンションアーム）１５（図１参照）とを含む。

図５（ａ）に示されるように、取付部２１は、リヤクロスメンバ１８の車幅方向に沿った両端部にそれぞれ設けられ、車両前方側に配置される前方取付部２１ａと、車両後方側に配置される後方取付部２１ｂとから構成される。図４に示されるように、前方取付部２１ａは、後方取付部２１ｂと比較して深さが大きく、サスペンションロアアーム１５の前端膨出部１５ａが収納可能な凹部によって形成されている。後方取付部２１ｂは、平面視して矩形状の凹部によって形成され、この凹部には、サスペンションロアアーム１５の後端軸部を回動可能に支持するブラケット付ブッシュ１５ｂがねじ締結される。

なお、本実施形態では、一対の左右サイドメンバ１６とリヤクロスメンバ１８とを一体成形しているが、これに限定されるものではなく、例えば、リヤクロスメンバ１８の軸方向に沿った両端部を、一対の左右サイドメンバ１６の車両後方側部に対し溶接で接合するようにしてもよい。

一対の左右サイドメンバ１６は、鉄鋼製等の剛性のある中空部材等からなり、相互に対向して線対称に配置されている。各サイドメンバ１６は、車両前後方向に沿って延在すると共に、車幅方向に沿った左側部及び右側部に配置される。各サイドメンバ１６の内側及び外側には、内側フランジ１６ａ及び外側フランジ１６ｂがそれぞれ設けられ、上下に積層された内側フランジ１６ａ、１６ａ同士及び外側フランジ１６ｂ、１６ｂ同士が、例えば、周知の摩擦攪拌接合によって一体的に接合されている。

また、各サイドメンバ１６には、車体フレーム１４に対して各サイドメンバ１６をリジットに固定する複数の固定点Ｒが設けられている。複数の固定点Ｒは、各サイドメンバ１６の車両前方端部に設けられる一対の第１固定点Ｒ１と、各サイドメンバ１６の車両後方端部に設けられる一対の第２固定点Ｒ２と、各サイドメンバ１６の車両前方端部と車両後方端部との中間部に取り付けられたステー２２の上端部に設けられる一対の第３固定点Ｒ３からなる合計６つの固定点Ｒによって構成されている（後記する図１０の●参照）。

各サイドメンバ１６の車両前方端部に設けられる第１固定点Ｒ１は、後記する図８に示されるように、例えば、固定手段であるボルト１２と、ボルト１２が挿通する上壁及び下壁に形成される締結孔２４と、上壁と下壁との間に連結されボルト１２が貫通する円筒体２６とから構成されている。

なお、前記した第１〜第３固定点Ｒ１〜Ｒ３は、従来のサブフレームに設けられている既存の締結点をそのまま流用したものであり、複数の固定点Ｒは、第１〜第３固定点Ｒ１〜Ｒ３の位置及びその個数に限定されるものではない。

リヤクロスメンバ１８は、車幅方向に沿って延在すると共に、一対の左右サイドメンバ１６の車両後方側の端部に一体的に結合されている。リヤクロスメンバ１８の車幅方向に沿った略中央部には、後記する第２フローティング機構３０（図６参照）を介して取付ブラケット３２がフローティング可能に装着されている。

図８に示されるように、取付ブラケット３２は、支持固定部３４と脚部３６とから構成されている。支持固定部３４は、後記する第２防振装置１００ｂがマウントされるマウント面を有し、ボルト３８を介して第２防振装置１００ｂがマウント面に支持固定されている。脚部３６は、支持固定部３４の下方に連続しリヤクロスメンバ１８の上面にフローティング可能に取り付けられている。この脚部３６は、平面視して車幅方向に沿ったリヤクロスメンバ１８の中心線Ｃを車両前後方向で跨ぎ（図５（ａ）参照）、側面視して略Ｕ字状に湾曲する収容凹部４０を介して車両前後方向に分岐するように形成されている（図６参照）。脚部３６の下端部には、４つの環状体４２が設けられ、４つの環状体４２の孔部内には、それぞれ、後記する第２フローティング機構３０を構成する弾性ブッシュ（弾性体）５４が装着されている（図８参照）。

図８に示されるように、収容凹部４０には、クリアランス３３を介してステアリングギヤボックス３５が車幅方向に沿って配置されている（図１、図２参照）。ステアリングギヤボックス３５は、図示しないステアリングハンドルの回転を車幅方向に沿った水平方向の動作に変換して車輪Ｗに伝達するものである。このステアリングギヤボックス３５は、略円筒状のギヤボックス本体３７と、ステアリングハンドルの回転をステアリングギヤボックス３５に伝達する図示しないピニオンシャフトとを含む。

図２及び図３に戻り、フロントクロスビーム２０は、車幅方向に沿って延在すると共に、一対の左右サイドメンバ１６の車両前方側の端部に対して、後記する第１フローティング機構２８を介してフローティング可能に支持されている。フロントクロスビーム２０は、一対の左右サイドメンバ１６及びリヤクロスメンバ１８と別途に製造された鉄鋼製等の剛性のある中空部材等によって構成されている。

フロントクロスビーム２０の車幅方向に沿った略中央の上面には、上方に向かって膨出し後記する第１防振装置１００ａをマウントするマウント部４４が設けられている。このマウント部４４は、平面視して略矩形状の平坦面からなり、その四隅角部には、４つのボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。このボルト挿通孔にそれぞれボルト４６を挿通して締結することで、第１防振装置１００ａをフロントクロスビーム２０に対してリジットに固定することができる。

また、フロントクロスビーム２０の車幅方向に沿った両端部には、それぞれ、中間部位から上下に分岐する上片４８ａ及び下片４８ｂからなる分岐片４８が設けられる。この分岐片４８は、相互に対向する面からなり、後記するブッシュ締結ボルト５６で締結されることにより、各サイドメンバ１６の車両前方側の端部を挟持している。

サブフレーム構造体１０には、取付金具５８ａを介してエンジンＥの車両前側を支持する第１防振装置１００ａと、取付金具５８ｂを介してエンジン（車両用パワープラント）Ｅの車両後側を支持する第２防振装置（防振装置）１００ｂとが設けられている。第１防振装置１００ａは、複数のボルト４６を介してフロントクロスビーム２０のマウント部４４に対してリジットに固定されている。第２防振装置１００ｂは、取付ブラケット３２を介してリヤクロスメンバ１８に対してフローティング可能に支持されている。

第１防振装置１００ａと第２防振装置１００ｂとは、それぞれ同一構成からなり、後記する駆動部１４１で加振することによって、防振すべき振動対象に対して積極的又は相殺的な防振効果を発揮する能動型防振装置として構成されている。第１防振装置１００ａ及び第２防振装置１００ｂの構成については、後記で詳細に説明する。

図７に示されるように、第１フローティング機構２８は、フロントクロスビーム２０の車幅方向に沿った両端部側であって、フロントクロスビーム２０の分岐片４８によって上下方向から各サイドメンバ１６の車両前方側の端部を挟持する部位に設けられる。この第１フローティング機構２８は、フロントクロスビーム２０及び第１防振装置１００ａをそのマス成分としてフローティング支持するものである。

第１フローティング機構２８は、略車両前後方向に沿って所定間隔離間して配置された第１ブッシュ５０及び第２ブッシュ５２から構成される。この第１ブッシュ５０及び第２ブッシュ５２は、後記するように、フローティングポイントＦ１及びＦ２として機能するものである（図１０参照）。

第１ブッシュ５０は、各サイドメンバ１６の上壁と下壁とを結合する円筒体６０内に設けられる。この第１ブッシュ５０は、金属製の内筒６２と、内筒６２の外周面に加硫接着された略円筒状のゴム製の第１弾性体６４と、一部が第１弾性体６４の外周面を被覆すると共に、残部が第１弾性体６４の内部に埋設される金属製の外筒６６と、フロントクロスビーム２０の分岐片４８及び内筒６２を貫通し、分岐片４８の下片４８ｂに設けられたねじ孔６８に締結される長尺なブッシュ締結ボルト５６とを備える。なお、外筒６６を板ばねで代替してもよい。

第２ブッシュ５２は、フロントクロスビーム２０の分岐片４８の上片４８ａに形成された貫通孔７０に装着される外筒７２と、第１弾性体６４よりも縮径した薄肉の略円筒体からなる第２弾性体７４と、上片４８ａの下方で第２弾性体７４の下面（ストッパ面）と各サイドメンバ１６の上壁の上面との間に介装される円板状座面７８と、第２弾性体７４を貫通して各サイドメンバ１６の上壁側に設けられた円板部材８０に締結される短尺なブッシュ締結ボルト７６とを備える。

なお、図５（ａ）に示されるように、一対の左右サイドメンバ１６にそれぞれ設けられた第１ブッシュ５０のブッシュ締結ボルト５６の中心同士を結ぶ仮想線Ａは、車両フレーム１４にリジットに固定される第１固定点Ｒ１同士を結ぶ仮想線Ｂに対して、車両後方に所定距離Ｄだけオフセットした位置に設定されている。このように車両後方に所定距離Ｄだけオフセットさせることにより、従来の車体フレームに対する固定点を変更することがなく、第１フローティング機構２８を簡便に配設することができる。第１ブッシュ５０のブッシュ締結ボルト５６の中心同士を結ぶ仮想線Ａは、フロントクロスビーム２０の中心線と一致している。

第２フローティング機構３０は、リヤクロスメンバ１８の車幅方向に沿った略中央部で、第２防振装置１００ｂを支持する取付ブラケット３２の脚部３６がリヤクロスメンバ１８に対して取り付けられる部位に設けられる。この第２フローティング機構３０は、第２防振装置１００ｂ及び取付ブラケット３２をそのマス成分としてフローティング支持するものである。

この第２フローティング機構３０は、脚部３６の４つの環状体４２の孔部内に装着され、それぞれ同じ構造からなる４つの弾性ブッシュ５４によって構成される。この４つの弾性ブッシュ５４は、後記するようにフローティングポイントＦ３として機能するものである。また、４つの弾性ブッシュ５４の各中心軸は、横メンバであるリヤクロスメンバ１８に対して取付ブラケット３２をフローティング可能に支持する複数の支持点ＳＰとして機能するものである（図８参照）。なお、本実施形態では、複数の支持点ＳＰとして４つの場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、支持点ＳＰが複数個あればよい。

図８に示されるように、弾性ブッシュ５４は、外筒８２及び内筒８４と、外筒８２と内筒８４との間に介装され外筒８２の内周面及び内筒８４の外周面にそれぞれ加硫接着される円筒状ブッシュ８６と、環状体４２の上面に設けられる円板状座面８８と、円板状座面８８及び内筒８４を貫通してリヤクロスメンバ１８の内壁に設けられたねじ部９０に締結されるブッシュ締結ボルト９２とを備える。

次に、防振装置の構造及びその作用について説明する。
図９は、図３に示すサブフレーム構造体に搭載された第２防振装置の概略構成を示す縦断面図である。なお、第１防振装置１００ａと第２防振装置１００ｂは、マウント部４４及び取付ブラケット３２よりも上の部分において同じ構造からなるため、第２防振装置１００ｂの構造を詳細に説明して第１防振装置１００ａの構造の説明を省略する。なお、図９に示す第２防振装置１００ｂでは、液封式が用いられているが、これに限定されるものではない。また、能動型防振装置であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

図９に示されるように、第２防振装置１００ｂは、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、略円筒状の上部ハウジング１１１と、その下側に配置された略円筒状の下部ハウジング１１２と、下部ハウジング１１２内に収容されて上面が開放した略カップ状のアクチュエータケース１１３と、上部ハウジング１１１の上側に接続したダイヤフラム１２２と、上部ハウジング１１１内に格納された環状の第１ゴム支持リング１１４と、第１ゴム支持リング１１４の上側に接続した第１ゴム１１９と、アクチュエータケース１１３に収容された環状の第２ゴム支持リング１１５と、第２ゴム支持リング１１５の内周側に接続した第２ゴム１２７と、アクチュエータケース１１３に収容され第２ゴム支持リング１１５及び第２ゴム１２７の下方に配置された駆動部（アクチュエータ）１４１等から構成されている。

上部ハウジング１１１下端のフランジ部１１１ａと、下部ハウジング１１２の上端のフランジ部１１２ａとの間に、アクチュエータケース１１３の外周のフランジ部１１３ａと、第１ゴム支持リング１１４の外周部１１４ａと、アクチュエータケース１１３内の上部側に配置された環状断面が略コの字型で上下に外周部を有する第２ゴム支持リング１１５の上面外周部１１５ａとが重ね合わされて加締めにより結合される。

このとき、フランジ部１１２ａとフランジ部１１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１１６を介在させ、かつフランジ部１１３ａの上面と第２ゴム支持リング１１５の上面外周部１１５ａ下面との間に環状の第２フローティングラバー１１７を介在させることで、アクチュエータケース１１３は、上部ハウジング１１１及び下部ハウジング１１２に対して上下方向に相対移動可能にフローティング支持される。

第１ゴム支持リング１１４と、第１ゴム１１９の上面側に設けられた凹部内に配置された第１ゴム支持ボス１１８とは、厚肉のラバーで形成された第１ゴム１１９の下端及び上端で、加硫接着によって接合されている。また、第１ゴム支持ボス１１８の上面にダイヤフラム支持ボス１２０がボルト部材１２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス１２０に内周部を加硫接着によって接合されたダイヤフラム１２２の外周部が、上部ハウジング１１１に加硫接着により接合されている。

ダイヤフラム支持ボス１２０の上面にはエンジン取付部１２０ａが一体に形成され、エンジン側に固定される。また、下部ハウジング１１２の下端の車体側取付部１１２ｂがフロントクロスビームに固定される。なお、第２防振装置１００ｂでは、下部ハウジング１１２の下端の車体側取付部１１２ｂが取付ブラケット３２に固定される。

軸線Ｌ上でエンジン取付部１２０ａの中心には、エンジンＥから第２防振装置１００ｂへ荷重が入力される荷重入力点ＩＰが設けられる。この荷重入力点ＩＰは、図５（ｂ）及び図５（ａ）に示されるように、平面視して４つの支持点ＳＰで囲まれた領域Ｇ内に位置している。なお、荷重入力点ＩＰと４つの支持点ＳＰとの位置関係に関する作用効果は、後記で詳細に説明する。

上部ハウジング１１１の上端のフランジ部１１１ｂには、ストッパ部材１２３の下端のフランジ部１２３ａがボルト１２４及びナット１２５で結合されており、ストッパ部材１２３の上部内面に取り付けたストッパラバー１２６に、ダイヤフラム支持ボス１２０の上面に突設したエンジン取付部１２０ａが当接可能に対向する。

第２ゴム支持リング１１５の内周面には、膜状のラバーで形成された第２ゴム１２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２ゴム１２７の中央部にその上部が埋め込まれるように可動部材１２８が加硫接着により接合される。

そして、第２ゴム支持リング１１５の上面と第１ゴム支持リング１１４の下部との間に円板状の隔壁部材１２９が固定されており、第１ゴム支持リング１１４、第１ゴム１１９及び隔壁部材１２９により区画された第１液室１３０と、隔壁部材１２９及び第２ゴム１２７により区画された第２液室１３１とが、隔壁部材１２９の中央に開口している連通孔１２９ａを介して相互に連通している。

第１ゴム支持リング１１４と上部ハウジング１１１との間には、環状の連通路１３２が形成されている。連通路１３２は連通孔１３３を介して第１液室１３０に連通するとともに、環状の連通間隙１３４を介して、第１ゴム１１９とダイヤフラム１２２により区画された第３液室１３５に連通している。

駆動部１４１は、主に透磁率が高い金属又は合金からなる固定コア１４２、コイル１４６を含むコイル組立体１４３、ヨーク１４４、可動コア１５４等から構成されている。

駆動部１４１のコイル１４６が通電されて励磁されることにより、可動コア１５４を吸引して可動部材１２８を下方側に移動させる。この可動部材１２８の移動に伴って、第２液室１３１を区画する第２ゴム１２７が下方に変形して第２液室１３１の容積が増加する。第２液室１３１の容積が増加すると、エンジンＥ側からの押し荷重で圧縮された第１液室１３０内の非圧縮性流体が連通孔１２９ａを介して第２液室１３１内に流入する。この結果、エンジンＥ側から車体側（車室側）に伝達される荷重を低減することができる。

また、前記とは反対に、コイル１４６を消磁すると、第２ゴム１２７がその弾性力により上方に変形し、可動部材１２８及び可動コア１５４が上昇し、第２液室１３１の容積が減少する。第２液室１３１の容積が減少すると、第２液室１３１内の非圧縮性流体が連通孔１２９ａを介してエンジンＥ側からの引き荷重で減圧された第１液室１３０内へ流入する。この結果、エンジンＥ側から車体側（車室側）に伝達される荷重を低減することができる。

このように、第１防振装置１００ａ及び第２防振装置１００ｂは、それぞれ、能動型防振装置として機能するものであり、駆動部１４１の変位駆動に基づく加振力が第１液室１３０に封入された非圧縮性流体に作用し、エンジンＥを介して入力される振動が能動的に又は相殺的に低減される。

本実施形態に係るサブフレーム構造体１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、サブフレーム構造体１０が、ボルト１２（図２参照）を介して、車体フレーム１４に対してリジットに結合されていても、図５（ｂ）に示されるように、平面視して荷重入力点ＩＰが複数（本実施形態では、４つを例示）の支持点ＳＰで囲まれた領域Ｇ（網点部分参照）内に位置するように配置している。このような配置構成により、荷重入力点ＩＰから入力される余分な車両前後方向の振動、及び、余分な車両左右方向の振動が複数の支持点ＳＰで吸収される。このため、荷重入力点ＩＰから入力される車両上下方向の振動に対して余分な車両前後方向の振動及び余分な車両左右方向の振動が付加されることを抑制することができる。従って、本実施形態では、第２防振装置１００ｂによる振動遮断領域を拡張することが可能となり、従来と比較して防振効果をより一層向上させることができる。この結果、本実施形態では、エンジンＥからの振動を効率的に低減することができる。

これに対して、荷重入力点ＩＰが複数の支持点ＳＰで囲まれた領域Ｇの外部に位置する場合には、荷重入力点ＩＰから入力される車両上下方向の振動に対して、余分な車両前後方向の振動、及び、余分な車両左右方向の振動がそれぞれ付加されて、第２防振装置１００ｂによる振動遮断領域を拡張することが困難である。

なお、本実施形態では、領域Ｇ内の荷重入力点ＩＰから４つの支持点ＳＰまでの直線状の離間距離が略同一となるように設定することで、４つ支持点ＳＰにそれぞれ配置された４つの弾性ブッシュ５４に対して振動防振効果を略均一に発揮させることができる。

また、本実施形態では、取付ブラケット３２に形成された収容凹部４０内にステアリングギヤボックス３５を好適的に配置することができる（図８参照）。この結果、エンジンＥが収容される車体前部の狭小な空間を効率的に利用することができると共に、空間内のレイアウトの自由度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、リヤクロスメンバ１８の車幅方向に沿った両端部に取付部２１を設けることで、サスペンションロアアーム１５を取り付けるためのスペースを確保することができる。また、前方取付部２１ａの凹部の深さを後方取付部２１ｂの凹部の深さよりも大きくすることで、前方取付部２１ａに収納される前端膨出部１５ａをリヤクロスメンバ１８の上面から上方へ突出することを好適に回避することができる。この結果、エンジンＥが収容される空間内のレイアウトの自由度をより一層向上させることができる。

図１０は、図３に示すサブフレーム構造体の固定点とフローティングポイントとの配置関係を示す平面模式図である。

図１０に示されるように、本実施形態に係るサブフレーム構造体１０では、左右フロントサイドフレーム１４に対してサブフレーム構造体１０をリジットに固定するための第１〜第３固定点Ｒ１〜Ｒ３（両側で合計６つ）が、縦メンバである左右サイドメンバ１６の車両前後方向に沿って所定距離離間して配置されている。また、第１フローティング機構２８を構成する第１ブッシュ５０の第１弾性体６４及び第２ブッシュ５２の第２弾性体７４によって、フロントクロスビーム２０をフローティング支持する４つのフローティングポイントＦ１、Ｆ２が設けられている。さらに、第２フローティング機構３０を構成する４つの弾性ブッシュ５４の円筒状ブッシュ８６によって、取付ブラケット３２及び第２防振装置１００ｂをフローティング支持する４つのフローティングポイントＦ３が設けられている。

すなわち、本実施形態に係るサブフレーム構造体１０の車両前方側では、フロントクロスビーム２０に固定された第１防振装置１００ａによってエンジンＥを介して入力される振動を能動的に又は相殺的に低減すると共に、各サイドメンバ１６に対してフロントクロスビーム２０をフローティング支持する第１ブッシュ５０及び第２ブッシュ５２を備えた第１フローティング機構２８が設けられている。この結果、第１防振装置１００ａによる振動低減機能と第１フローティング機構２８による振動低減機能とがそれぞれ協働して作用することで、サブフレーム構造体１０の車両前方側において二重の振動低減効果（振動伝達力低減効果）が得られる。

加えて、サブフレーム構造体１０の車両後方側では、取付ブラケット３２を介してリヤクロスメンバ１８に設けられた第２防振装置１００ｂによってエンジンＥを介して入力される振動を能動的に又は相殺的に低減すると共に、取付ブラケット３２とリヤクロスメンバ１８との間に配設されて取付ブラケット３２及び第２防振装置１００ｂをフローティング支持する弾性ブッシュ５４を備えた第２フローティング機構３０が設けられている。この結果、第２防振装置１００ｂによる振動低減機能（振動伝達力低減機能）と第２フローティング機構３０による振動低減機能（振動伝達力低減機構）とがそれぞれ協働して作用することで、サブフレーム構造体１０の車両後方側において二重の振動低減効果（振動伝達力低減効果）が得られる。

このように、本実施形態では、エンジンＥを介して入力される振動をそれぞれの協働作用で低減する二重の振動低減効果が、車両前後方向におけるサブフレーム構造体全体にわたって得られる。

次に、サブフレーム構造体１０によるダイナミックダンパ効果について説明する。
図１１は、ダイナミックダンパ効果の説明に供される模式図、図１２は、周波数と音響感度との関係を示す特性図、図１３は、左右フロントサイドフレームの弾性共振に伴って、フロントクロスビームが車体ロール方向に回動する状態を示す正面図である。

図１１に示されるように、接地面に接地された車輪Ｗは、サブフレーム構造体１０の下部側に配置されるサスペンションロアアーム１５によって弾性的に支持されている。また、サブフレーム構造体１０は、フロントクロスビーム２０に配置されてエンジンＥをフローティング支持する第１防振装置１００ａ及び第１弾性体６４と、リヤクロスメンバ１８の取付ブラケット３２に配置されてエンジンＥをフローティング支持する第２防振装置１００ｂ及び円筒状ブッシュ８６とを備える。

図１１に示される構成においてエンジンＥが駆動された場合、エンジンＥの駆動により発生した振動は、サブフレーム構造体１０に伝達されるが、その際、サブフレーム構造体１００に設けられる第１防振装置１００ａ、第１弾性体６４、第２防振装置１００ｂ及び円筒状ブッシュ８６によって二重の振動低減効果が得られる。一方、車輪Ｗの接地面（路面）から入力される路面振動は、車輪Ｗ及びサスペンションロアアーム１５を介してサブフレーム構造体１００に伝達される。

このような振動伝達構造において、第１防振装置１００ａ及びフロントクロスビーム２０をそのマス成分とし、第１弾性体６４によってフローティング可能に支持されると共に、第２防振装置１００ｂ及び取付ブラケット３２をそのマス成分とし、円筒状ブッシュ８６によってフローティング可能に支持されることで、エンジンＥが共振振動する。このエンジンＥの共振振動によって、サスペンションロアアーム１５からサブフレーム構造体１０に入力される路面振動の共振周波数領域における振動エネルギが吸収されることで路面振動を低減することができる。

このように、本実施形態では、第１防振装置１００ａ、フロントクロスビーム２０、第１弾性体６４、第２防振装置１００ｂ、取付ブラケット３２及び円筒状ブッシュ８６を備えるサブフレーム構造体１０が、いわゆるダイナミックダンパ（dynamic damper）として機能し、サスペンションロアアーム１５を介して入力され共振周波数領域（共振周波数周辺）における特定の周波数の路面振動を低減することができる。

図１２に示す周波数（Hz）と音響感度（ｄＢ／Ｎ）との特性関係において、破線は、第１及び第２フローティング機構２８、３０が設けられておらず車体フレーム１４に対してリジットに固定された比較例に係るサブフレーム構造体の特性曲線をし、実線は、本実施形態に係るサブフレーム構造体１０の特性曲線を示している。本実施形態は、比較例と比較して、共振周波数領域における音響感度（図１２中で示す網点部分）が低減しており、ダイナミックダンパとして機能している。

その一例として、図１３に示されるように、縦メンバとして機能する一対の左右フロントサイドフレーム１４ａがサスペンションロアアーム１５を介して入力される路面振動によって上下方向に沿って弾性共振する。この左右フロントサイドフレーム１４ａの弾性共振に対し、前部横メンバとして機能し第１フローティング機構２８を介してフローティング支持されたフロントクロスビーム２０が車体ロール方向（図１３の矢印Ｅ方向）に逆位相で共振する。この結果、サスペンションロアアーム１５からサブフレーム構造体１０に対して入力される路面振動は、逆位相で車体ロール方向に共振するフロントクロスビーム２０によって相殺されることで、より一層低減される。

また、本実施形態では、第１弾性体６４及び第２弾性体７４を有する第１ブッシュ５０及び第２ブッシュ５２を介して、第１防振装置１００ａが載置されたフロントクロスビーム２０をフローティング支持することで、サブフレーム全体を車体フレーム１４に対してフローティング支持するのと同等以上の振動低減効果が得られる。

さらに、本実施形態では、左右サイドメンバ１６の車両前方側端部に対し、別体で構成されたフロントクロスビーム２０を車幅方向に沿って取り付けるという簡素な構造で構成されるため、既存のサブフレーム構造体を簡便に利用することができる。

さらにまた、本実施形態では、例えば、複数配置された第１ブッシュ５０のばね力と第２ブッシュ５２のばね力とをそれぞれ異なるように設定することができると共に、第１ブッシュ５０及び第２ブッシュ５２のばね力をそれぞれ調整することができる。

１０ サブフレーム構造体
１４ 車体フレーム
１５ サスペンションロアアーム（サスペンションアーム）
１６ 左右サイドメンバ（縦メンバ）
１８ リヤクロスメンバ（横メンバ）
２１ 取付部
３２ 取付ブラケット
３５ ステアリングギヤボックス
４０ 収容凹部
５４ 弾性ブッシュ（弾性体）
１００ｂ 第２防振装置（防振装置）
Ｅ エンジン（車両用パワープラント）
ＩＰ 荷重入力点
ＳＰ 支持点

Claims (2)

1. 車両前後方向に延びる縦メンバと、車幅方向に延びる横メンバとを有し、車体フレームに支持されるサブフレーム構造において、
   前記横メンバに配置され、車両用パワープラントを支持する防振装置と、
   前記防振装置と前記横メンバとの間に設けられ、前記防振装置を前記横メンバに取り付ける取付ブラケットと、
   前記横メンバに対して前記取付ブラケットをフローティング可能に複数の支持点で支持する複数の弾性体と、
   を備え、
   前記車両用パワープラントから前記防振装置へ荷重が入力される荷重入力点は、平面視して前記複数の支持点で囲まれた領域内に位置し、
   前記取付ブラケットは、前記防振装置を支持固定するマウント面を有する支持固定部と、
   前記支持固定部の下方に連続し前記横メンバの上面にフローティング可能に取り付けられた脚部と、
   平面視して車幅方向に沿った前記横メンバの中心線を車両前後方向で跨ぎ、側面視して略Ｕ字状に湾曲形成される収容凹部と、を有し、
   前記収容凹部内には、クリアランスを介してステアリングギヤボックスが車幅方向に沿って配置されていることを特徴とするサブフレーム構造。
2. 請求項１記載のサブフレーム構造において、
   前記横メンバの車幅方向に沿った両端部には、サスペンションアームが取り付けられる取付部が設けられていることを特徴とするサブフレーム構造。

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