JP6344118B2 - サスペンションフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両下部で車幅方向に延び車幅方向外側でサスペンションアームを固定し車幅方向中央にエンジンマウントが取り付けられるサスペンションフレームと、サスペンションフレームを車体構造部材に接続するエクステンションブラケットとを含むサスペンションフレーム構造に関するものである。

車両には、一般的に、前後方向に延びる左右一対のサイドメンバに掛け渡されるようにサスペンションフレームが取り付けられる。このサスペンションフレームの車幅方向外側には、車輪を懸架するサスペンションアーム（ロアアームとも称される）が取り付けられる（例えば特許文献１）。

サスペンションアームには走行時の振動による負荷がかかる。このため、良好なＮＶＨ（Noise・Vibration・Harshness）を確保するべく、サスペンションフレームのうち、特にサスペンションアームの固定箇所には高い剛性が求められる。そこで特許文献１では、メンバ本体（サスペンションフレーム）の前側左右にそれぞれ取り付けられた左右のボディ取付部材に、左右のロアアームの前側支持部を、軸方向を前後方向にして支持させている。特許文献１によれば、かかる構成により、取付位置精度や剛性を確保しやすいと共に、生産性の向上を図ることができるとしている。

特開２０１２−１９２８３８号公報

特許文献１の技術によれば、車両の制動時にサスペンションアームにかかる前後方向の荷重（モーメント）に対しては剛性を高めることができると考えられる。しかしながら、サスペンションアームの固定箇所には、前後方向だけではなく、コーナリング時の左右方向の荷重もかかる。このとき、特許文献１のようにナットがボディ取付部材の片面側でボルトを受ける構成であると、左右方向からの荷重をナットの座面のみで受けることとなる。このため、サスペンションアームから入力される荷重を効率的に受けとめることができず、サスペンション性能の低下を招くことが懸念される。したがって、特許文献１の技術では、サスペンションアームから入力される荷重に対する十分な剛性が得られ難く、更なる改良の余地があった。

またサスペンションフレームにエンジンを懸架するエンジンマウント（トルクロッドとも称される）が取り付けられる場合、サスペンションフレームには、サスペンションアームからの負荷に加え、エンジンマウントを介してエンジンからの負荷がかかる。詳細には、エンジンでは、加減速時の回転数の変化により前後方向への回転力（トルク）の変動が発生する。このため、エンジンとサスペンションフレームをエンジンマウントで連結することにより、サスペンションフレームには、エンジンマウントからの前後方向に揺動する荷重がかかる。したがって、サスペンションフレームでは、サスペンションアームからの荷重に加え、エンジンマウントからの荷重に対する剛性も求められていた。

本発明は、このような課題に鑑み、サスペンションアームやエンジンマウントからかかる荷重に対して高い剛性を得ることが可能なサスペンションフレーム構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかるサスペンションフレーム構造の代表的な構成は、車両下部で車幅方向に延び車幅方向外側でサスペンションアームを固定し車幅方向中央にエンジンマウントが取り付けられるサスペンションフレームと、サスペンションフレームを車体構造部材に接続するエクステンションブラケットとを含むサスペンションフレーム構造であって、サスペンションフレームは、車幅方向の中央に位置しエンジンマウントが取り付けられる中央部と、中央部の車幅方向両端の前部から外側に向かって延びサスペンションアームを固定する前側右固定部および前側左固定部と、中央部の車幅方向両端の後部から外側に向かって延びサスペンションアームを固定する後側右固定部および後側左固定部とを有し、エクステンションブラケットは、後側右固定部および後側左固定部の後縁にそれぞれ取り付けられ、車両後方に延びて車体構造部材に固定され、エクステンションブラケットの車両内側の稜線は、車両上面視で、エクステンションブラケットが車体構造部材に固定されている箇所と、中央部のエンジンマウントの取付箇所とを結ぶ円弧状の軌跡に沿っていて、左側・右側のエクステンションブラケットの円弧状の軌跡に沿った稜線の前端での接線は、それぞれ、前側右固定部・前側左固定部がサスペンションアームを固定する箇所を通ることを特徴とする。

上記構成によれば、前側右固定部・前側左固定部にかかった制動時の前後方向の荷重やコーナリング時の左右方向の荷重を、稜線の前端での接線を経路として左右方向で反対側に位置するエクステンションブラケットに効率的に分散させることができる。これにより、前側のサスペンションアームが固定される箇所における応力集中を防ぐことができ、サスペンションフレームにおいて高い剛性を得ることが可能となる。

また上記構成のように稜線の前端での接線が前側右固定部・前側左固定部のサスペンションアームの固定箇所を通ることにより、それらの接線は、サスペンションフレームの前縁近傍に位置することとなる。これにより、サスペンションアームからの荷重によるモーメントを小さくすることができ、捩れ方向の変形量を低減することが可能となる。

上記左側・右側のエクステンションブラケットの接線は、中央部のエンジンマウントの取付箇所近傍で交差するとよい。かかる構成により、エンジンマウントから入力された荷重を、エクステンションブラケットを介して車体全体に好適に分散することができる。したがって、サスペンションフレームの剛性を更に高めることが可能となる。

上記左側・右側のエクステンションブラケットの円弧状の軌跡に沿った稜線の前端同士を結ぶ直線は、車両上面視で、後側右固定部・後側左固定部がサスペンションアームを固定する箇所を通るとよい。これにより、コーナリング時にサスペンションアームから後側右固定部・後側左固定部にかかった荷重を、エクステンションブラケットに効率的に分散させることができる。

上記サスペンションフレームは、エンジンマウントが取り付けられる面である上面と、上面の車両後方側の縁から下方に延びる縦面と、縦面の下縁から車両前方に向かって延びる下面とを有し、エクステンションブラケットは、下面に連続し車両後方側に延びる下壁と、下壁の車幅方向外側の側縁から上方に向かって延びる外側縦壁と、下壁の車幅方向内側の側縁から上方に向かって延びる内側縦壁とを有し、内側縦壁の上縁は、上面の車両後方側の縁と連続しているとよい。

かかる構成によれば、エクステンションブラケットは、車幅方向の縦断面において上方が開口したコの字形状となる。これにより、エクステンションブラケットの剛性を高めることができ、ひいてはより高い荷重分散性能を得ることが可能となる。また内側縦壁の上縁とサスペンションフレームの上面の車両後方側の縁、すなわちそれらの稜線が連続していることにより、サスペンションフレームからエクステンションブラケットへ荷重がより効率的に分散される。更に、エクステンションブラケットを、下壁、外側縦壁および内側縦壁でサスペンションフレームに接合することにより、それらの接合強度を高めることができ、且つサスペンションフレームの捩れ方向の変形を低減することも可能となる。

上記外側縦壁は、サスペンションフレームの上面、縦面および下面によって囲まれる空間に車両側方視において重なるまで車両前方に延びているとよい。これにより、サスペンションフレームの上面、縦面および下面によって囲まれる空間、すなわち開口の一部が外側縦壁によって塞がれた状態となる。したがって、かかる開口の変形を抑制することができ、ひいてはサスペンションフレームの捩れ方向の変形量を低減することが可能となり、サスペンションの性能低下が防がれる。また外側縦壁をサスペンションフレームの上面、縦面および下面に接合することにより、それらの接合強度の向上を図ることも可能である。

本発明によれば、サスペンションアームやエンジンマウントからかかる荷重に対して高い剛性を得ることが可能なサスペンションフレーム構造を提供することができる。

本実施形態にかかるサスペンションフレーム構造を例示する図である。 図１に示すサスペンションフレーム構造を左側から観察した図である。 図１に示すサスペンションフレーム構造を上方から観察した図である。 図２の左側エクステンションブラケット近傍の拡大図である。 図４に示す左側エクステンションブラケット近傍を異なる方向から観察した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかるサスペンションフレーム構造１００を例示する図であり、サスペンションフレーム構造１００を下方から観察した図である。図２は、図１に示すサスペンションフレーム構造１００を左側から観察した図である。図３は、図１に示すサスペンションフレーム構造１００を上方から観察した図である。なお、理解を容易にするために、図１では、エンジンマウント１０２を模式的に図示している。また図２では、車両の左側の構成を例示しているが、反対側においても同様の構成である。

図１および図３に示すように、本実施形態にかかるサスペンションフレーム構造１００は、サスペンションフレーム１１０と、左右両側に配置されるエクステンションブラケットである右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂとを含んで構成される。サスペンションフレーム１１０は、車両下部で車幅方向に延び、左右両側に配置されるサスペンションアームである右側サスペンションアーム１５０ａおよび左側サスペンションアーム１５０ｂを車幅方向外側で固定する。また本実施形態では、サスペンションフレーム１１０は車幅方向中央にエンジンマウント１０２が取り付けられる。

右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂは、車体構造部材である右側サイドメンバ１０４ａおよび左側サイドメンバ１０４ｂにサスペンションフレーム１１０を接続する。以下、右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂの両方を指す場合には、単にエクステンションブラケットと称する。同様に、右側サイドメンバ１０４ａおよび左側サイドメンバ１０４ｂ、ならびに右側サスペンションアーム１５０ａおよび左側サスペンションアーム１５０ｂにおいても、左右両方の部材を指す場合には、単にサイドメンバ、サスペンションアームと称する。

図３に示すように、サスペンションフレーム１１０は、中央部１１２、前側右固定部１１４および前側左固定部１１６、ならびに後側右固定部１１８および後側左固定部１２０を含んで構成される。中央部１１２は、車幅方向の中央に位置し、その車幅方向中央には、エンジンマウント１０２（図１参照）が取り付けられる箇所であるエンジンマウント取付部１１２ａが設けられている。

前側右固定部１１４および前側左固定部１１６は、中央部１１２の車幅方向両端の前部から外側に向かって延び、車幅方向外側の端部に右側サスペンションアーム１５０ａおよび左側サスペンションアーム１５０ｂ（図１参照）がそれぞれ固定される。後側右固定部１１８および後側左固定部１２０は、中央部１１２の車幅方向両端の後部から外側に向かって延び、車幅方向外側の端部に右側サスペンションアーム１５０ａおよび左側サスペンションアーム１５０ｂが固定される。

すなわち本実施形態のサスペンションフレーム１１０は、左右両側のサスペンションアームが固定される箇所が、中央部１１２の前端および後端よりも前方側および後方側に位置する略Ｈ型の形状を有する。以下、説明の便宜上、前側右固定部１１４および前側左固定部１１６、ならびに後側右固定部１１８および後側左固定部１２０においてサスペンションアームが固定される端部を、それぞれ、アーム固定箇所１１４ａ・１１６ａ・１１８ａ・１２０ａと称する。

右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂは、図１および図３に示すように後側右固定部１１８および後側左固定部１２０の後縁にそれぞれ取り付けられる。また図２に示すようにエクステンションブラケットは、車両後方に延び、車体構造部材であるサイドメンバに固定される（図２では、左側エクステンションブラケット１３０ｂおよび左側サイドメンバ１０４ｂを例示）。

図３に示すように、本実施形態では、車両上面視において、エクステンションブラケットがサイドメンバ（車体構造部材、図１参照）に固定されている箇所（以下、サイドメンバ固定箇所１３４ａ・１３４ｂと称する）と、中央部１１２のエンジンマウント取付部１１２ａは、円弧状の軌跡１００ａによって結ばれている。換言すれば、エンジンマウント取付部１１２ａおよびサイドメンバ固定箇所１３４ａ・１３４ｂは円弧状の軌跡１００ａ上に位置する。そして、右側エクステンションブラケット１３０ａの車両内側の稜線１３２ａ、および左側エクステンションブラケット１３０ｂの車両内側の稜線１３２ｂは、車両上面視で、サイドメンバ固定箇所１３４ａ・１３４ｂとエンジンマウント取付部１１２ａとを結ぶ円弧状の軌跡１００ａに沿っている。

本実施形態の特徴として、右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂの稜線１３２ａ・１３２ｂの前端１３６ａ・１３６ｂでの接線１００ｂ・１００ｃは、それぞれ、前側右固定部１１４・前側左固定部１１６がサスペンションアームを固定する箇所であるアーム固定箇所１１４ａ・１１６ａを通過する。これにより、前側右固定部１１４・前側左固定部１１６にかかった制動時の前後方向の荷重やコーナリング時の左右方向の荷重を、稜線１３２ａ・１３２ｂの前端１３６ａ・１３６ｂでの接線１００ｂ・１００ｃを経路として左右方向で反対側に位置するエクステンションブラケットに効率的に分散させることができる。したがって、サスペンションアームの前側の固定箇所であるアーム固定箇所１１４ａ・１１６ａにおける応力集中を防ぐことができ、サスペンションフレーム１１０の剛性を高めることが可能となる。

また本実施形態のように、稜線１３２ａ・１３２ｂの前端１３６ａ・１３６ｂでの接線１００ｂ・１００ｃがアーム固定箇所１１４ａ・１１６ａを通ることにより、図３に示すように、それらの接線１００ｂ・１００ｃは、サスペンションフレームの前縁１１０ａ近傍に配置される。サスペンションアームからアーム固定箇所１１４ａ・１１６ａを介してサスペンションフレーム１１０を捩るような力が、例えばサスペンションフレームの前縁１１０ａ近傍に作用しても、接線１００ｂ・１００ｃがアーム固定箇所１１４ａ・１１６ａを通ることから、捩る力は接線１００ｂ・１００ｃのごく近くに作用することとなる。したがって、接線１００ｂ・１００ｃを中心としたモーメントを小さくすることができ、サスペンションフレームに対する応力集中を防ぎ、ひいては捩れ方向の変形量を低減することが可能となる。

更に本実施形態では、図３に示すように、右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂの接線１００ｂ・１００ｃは、中央部１１２のエンジンマウント１０２の取付箇所であるエンジンマウント取付部１１２ａ近傍で交差する。これにより、エンジンマウント１０２（図１参照）から入力された荷重が、接線１００ｂ・１００ｃを経路としてエクステンションブラケットに伝達され、かかるエクステンションブラケットを介して車体全体に効率的に分散される。したがって、サスペンションフレーム１１０の剛性を更に高めることが可能となる。

また本実施形態では、図３に示すように、車両上面視において、右側エクステンションブラケット１３０ａおよび左側エクステンションブラケット１３０ｂの稜線１３２ａ・１３２ｂの前端１３６ａ・１３６ｂ同士を結ぶ直線１００ｄは、後側右固定部１１８・後側左固定部１２０のサスペンションアーム固定箇所１１８ａ・１２０ａを通過する。これにより、コーナリング時にサスペンションアームから後側右固定部１１８・後側左固定部１２０にかかった荷重を、エクステンションブラケットに効率的に分散させることができ、サスペンションフレーム１１０の剛性の更なる向上を図ることが可能となる。

図４は、図２の左側エクステンションブラケット１３０ｂ近傍の拡大図である。図５は、図４に示す左側エクステンションブラケット近傍を異なる方向から観察した図であり、図５（ａ）は、図４に示す左側エクステンションブラケット１３０ｂ近傍を左上の前方から観察した状態を図示していて、図５（ｂ）は、図４に示す左側エクステンションブラケット近傍を左上の後方から観察した状態を図示している。なお、説明の便宜上、図５（ａ）および（ｂ）では、図４に示す左側サイドメンバ１０４ｂを不図示とし、図４ではサスペンションフレーム１１０の断面を一部破線にて図示している。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のサスペンションフレーム１１０は、エンジンマウント１０２（図１参照）が取り付けられる面である上面１２２を有し、かかる上面１２２の車両後方側の縁から縦面１２４が下方に延びている。そして、サスペンションフレーム１１０において、縦面１２４の下縁からは、下面１２６が車両前方に向かって延びている。これにより、図４に示すように、サスペンションフレーム１１０の車両前後方向での縦断面は、車両前方側が開口したコの字形状となる。

一方、図５（ｂ）に示すように、エクステンションブラケット（図５（ｂ）では左側エクステンションブラケット１３０ｂ）は、サスペンションフレーム１１０の下面１２６に連続して車両後方側に延びる下壁１４２を有する。そして、左側エクステンションブラケット１３０ｂでは、下壁１４２の車幅方向外側の側縁から上方に向かって外側縦壁１４４が延びていて、下壁１４２の車幅方向内側の側縁から上方に向かって内側縦壁１４６が延びている。

上記構成により、本実施形態の左側エクステンションブラケット１３０ｂは、図５（ｂ）に示すように、車幅方向の縦断面が、上方に開口したコの字形状となる。これにより、エクステンションブラケットの剛性、ひいては荷重分散性能を更に高めることができる。また左側エクステンションブラケット１３０ｂを、下壁１４２、外側縦壁１４４および内側縦壁１４６の３つの面でサスペンションフレーム１１０に接合することができるため、左側エクステンションブラケット１３０ｂおよびサスペンションフレーム１１０の接合強度を高め、サスペンションフレーム１１０の捩れ方向の変形を低減することが可能となる。

更に本実施形態では、図５（ａ）の破線に示すように、左側エクステンションブラケット１３０ｂの内側縦壁１４６の上縁１４６ａは、サスペンションフレーム１１０の上面１２２の車両後方側の縁１１０ｂと連続している。これにより、サスペンションアームからサスペンションフレーム１１０にかかった荷重を、より効率的にエクステンションブラケットに分散（伝達）することが可能となる。

また図４に示すように、本実施形態では、左側エクステンションブラケット１３０ｂの外側縦壁１４４は、その前端近傍においてサスペンションフレーム１１０の上面１２２および下面１２６を接続していて、かかる外側縦壁１４４の上方に固定されるサイドメンバ（図４では、左側サイドメンバ１０４ｂを例示）の形状に沿うように車両後方に向かうにしたがって下方に傾斜している。すなわち、本実施形態では、左側エクステンションブラケット１３０ｂは、左側サイドメンバ１０４ｂの下方で破線に示すような略三角形状となっている。

上記構成により、前突が生じた際にサスペンションフレーム１１０がサイドメンバの下方にもぐりこむように移動しやすくなる。したがって、前突時にサスペンションフレーム１１０をサイドメンバの下方に退避させることができ、サスペンションフレーム１１０の変形をより抑制することが可能となる。

更に本実施形態では、図４に示すように、左側エクステンションブラケット１３０ｂの外側縦壁１４４は、車両側方視において、サスペンションフレーム１１０の上面１２２、縦面１２４および下面１２６によって囲まれる空間に重なるまで車両前方に延びている。これにより、サスペンションフレーム１１０の開口内の空間の一部、すなわち後方側が外側縦壁１４４によって塞がれた状態となり、開口の変形が抑制される。したがって、サスペンションフレーム１１０の捩れ方向の変形量を低減することができ、サスペンション性能の低下を抑制することが可能となる。また外側縦壁１４４をサスペンションフレーム１１０の上面１２２、縦面１２４および下面１２６に接合することにより、エクステンションブラケットおよびサスペンションフレームの接合強度を更に高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両下部で車幅方向に延び車幅方向外側でサスペンションアームを固定し車幅方向中央にエンジンマウントが取り付けられるサスペンションフレームと、サスペンションフレームを車体構造部材に接続するエクステンションブラケットとを含むサスペンションフレーム構造に利用することができる。

１００…サスペンションフレーム構造、１００ａ…円弧状の軌跡、１００ｂ・１００ｃ…接線、１００ｄ…直線、１０２…エンジンマウント、１０４ａ…右側サイドメンバ、１０４ｂ…左側サイドメンバ、１１０…サスペンションフレーム、１１０ａ…前縁、１１０ｂ…縁、１１２…中央部、１１２ａ…エンジンマウント取付部、１１４…前側右固定部、１１４ａ…アーム固定箇所、１１６…前側左固定部、１１６ａ…アーム固定箇所、１１８…後側右固定部、１１８ａ…アーム固定箇所、１２０…後側左固定部、１２０ａ…アーム固定箇所、１２２…上面、１２４…縦面、１２６…下面、１３０ａ…右側エクステンションブラケット、１３０ｂ…左側エクステンションブラケット、１３２ａ…稜線、１３２ｂ…稜線、１３４ａ・１３４ｂ…サイドメンバ固定箇所、１３６ａ・１３６ｂ…前端、１４２…下壁、１４４…外側縦壁、１４６…内側縦壁、１４６ａ…上縁、１５０ａ…右側サスペンションアーム、１５０ｂ…左側サスペンションアーム

Claims (5)

1. 車両下部で車幅方向に延び車幅方向外側でサスペンションアームを固定し車幅方向中央にエンジンマウントが取り付けられるサスペンションフレームと、該サスペンションフレームを車体構造部材に接続するエクステンションブラケットとを含むサスペンションフレーム構造であって、
   前記サスペンションフレームは、
   車幅方向の中央に位置し前記エンジンマウントが取り付けられる中央部と、
   前記中央部の車幅方向両端の前部から外側に向かって延び前記サスペンションアームを固定する前側右固定部および前側左固定部と、
   前記中央部の車幅方向両端の後部から外側に向かって延び前記サスペンションアームを固定する後側右固定部および後側左固定部とを有し、
   前記エクステンションブラケットは、前記後側右固定部および後側左固定部の後縁にそれぞれ取り付けられ、車両後方に延びて前記車体構造部材に固定され、
   前記エクステンションブラケットの車両内側の稜線は、車両上面視で、該エクステンションブラケットが前記車体構造部材に固定されている箇所と、前記中央部の前記エンジンマウントの取付箇所とを結ぶ円弧状の軌跡に沿っていて、
   左側・右側の前記エクステンションブラケットの前記円弧状の軌跡に沿った稜線の前端での接線は、それぞれ、前記前側右固定部・前側左固定部が前記サスペンションアームを固定する箇所を通ることを特徴とするサスペンションフレーム構造。
2. 前記左側・右側のエクステンションブラケットの接線は、前記中央部の前記エンジンマウントの取付箇所近傍で交差することを特徴とする請求項１に記載のサスペンションフレーム構造。
3. 前記左側・右側のエクステンションブラケットの前記円弧状の軌跡に沿った稜線の前端同士を結ぶ直線は、車両上面視で、前記後側右固定部・後側左固定部が前記サスペンションアームを固定する箇所を通ることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンションフレーム構造。
4. 前記サスペンションフレームは、
   前記エンジンマウントが取り付けられる面である上面と、
   前記上面の車両後方側の縁から下方に延びる縦面と、
   前記縦面の下縁から車両前方に向かって延びる下面とを有し、
   前記エクステンションブラケットは、
   前記下面に連続し車両後方側に延びる下壁と、
   前記下壁の車幅方向外側の側縁から上方に向かって延びる外側縦壁と、
   前記下壁の車幅方向内側の側縁から上方に向かって延びる内側縦壁とを有し、
   前記内側縦壁の上縁は、前記上面の車両後方側の縁と連続していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサスペンションフレーム構造。
5. 前記外側縦壁は、前記サスペンションフレームの上面、縦面および下面によって囲まれる空間に車両側方視において重なるまで車両前方に延びていることを特徴とする請求項４に記載のサスペンションフレーム構造。

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