【実施例】
【0015】
以下、本発明を適用したサブフレーム取付構造の実施例について説明する。
実施例において、例えば、車両は例えば乗用車等の自動車であって、サブフレームは車体後部の下部に取り付けられ、リアサスペンション装置が設けられるリアサブフレームである。
この実施例のサブフレーム取付構造は、サブフレームと車体との締結箇所に、本発明を適用した弾性支持体の実施例を用いるものである。
図1は、実施例におけるサブフレーム周辺部の外観斜視図である。
サブフレーム10は、ハウジング20を支持するサスペンション30の各リンク等の車体側の端部、及び、ディファレンシャル40を支持するものである。
【0016】
サブフレーム10は、フロントメンバ11、リアメンバ12、サイドメンバ13を有し、車両上方から見た平面形がほぼ矩形または井桁状に形成されている。
フロントメンバ11は、サブフレーム10の前部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
リアメンバ12は、サブフレーム10の後部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
サイドメンバ13は、フロントメンバ11の左右端部近傍から、リアメンバ12の左右端部近傍にかけてそれぞれ設けられ、前後方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
これらの各メンバ11〜13は、例えば、鋼板をプレスした部材をモナカ状に接合したり、鋼製の筒状体をハイドロフォーミングすること等によって、閉断面を有する中空体として形成されている。
【0017】
ハウジング20は、図示しない車輪を支持するハブ21を、車軸回りに回転可能に支持するハブベアリングが収容される部材である。
サスペンション30は、ハウジング20をサブフレーム10に対して、略上下方向にストローク可能に支持するものである。サスペンション30は、フロントラテラルリンク31、図示しないリアラテラルリンク、アッパアーム32、トレーリングリンク33等を備えている。
【0018】
フロントラテラルリンク31及びリアラテラルリンクは、それぞれ車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、前後方向に離間して配置され、サイドメンバ13の下部とハウジング20の下部とを連結する部材である。
アッパアーム32は、車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、サイドメンバ13の上部とハウジング20の上部とを連結する部材である。
トレーリングリンク33は、前後方向にほぼ沿って延びるとともに、フロントメンバ11の端部とハウジング20の下部とを連結する部材である。
上述した各リンク、アームのサブフレーム10側の端部は、それぞれ円筒ブッシュ等を介してサブフレーム10に対して揺動可能に接続されている。
【0019】
ディファレンシャル40は、図示しないプロペラシャフトの回転を減速して左右のドライブシャフト41に伝達する最終減速機構、及び、左右輪の回転数差を吸収する差動機構等を備えている。
【0020】
サブフレーム10は、左右のリアマウント50、左右のフロントマウント60を介して車体にフローティングマウントされる。各マウント50,60は、中心軸方向を鉛直方向にほぼ沿って配置された弾性支持体100を備えている。この弾性支持体100は、その外筒をサブフレーム10の前後左右の四隅に設けられた筒状部110に圧入され固定されている。
リアマウント50、フロントマウント60は、その高さ方向における位置が、車両の旋回開始時のロールセンターよりも高い位置に設定されている。
【0021】
以下、リアマウント50、フロントマウント60に用いられる弾性支持体100についてより詳細に説明する。
この弾性支持体100は、本発明を適用した弾性支持体の実施例である。
図2は、弾性支持体を内筒の中心軸を含む平面で切って見た断面図である。
図2に示すように、弾性支持体100は、円筒状の筒状部110の両端(上下端)から一対のブッシュ200を挿入するとともに、各ブッシュ200の間にスペーサ300(車種に応じて
図4に示すスペーサ300A、300Bを使い分ける)を挟み込んで構成されている。
図3は、ブッシュの模式的外観斜視図である。
【0022】
ブッシュ200は、内筒210、外筒220、弾性体230、中間板240等を有して構成されている。
内筒210は、例えば鋼などの弾性体230よりも硬度が高い硬質材料によって、円筒状に形成されている。
内筒210は、サブフレーム10を車体に締結するボルトが挿入される部材である。
【0023】
外筒220は、内筒210と実質的に同心に形成され、その内部に内筒210が投入される筒状の部材である。
外筒220は、例えば鋼などの硬質材料によって、筒状部221、端面部222、フランジ部223等を一体に形成して構成されている。
外筒220は、内筒210に対して比較的板厚が薄い薄板によって形成されている。
外筒220は、このように板厚を薄くすることによって、弾性体230の弾性変形に追従して変形することが可能な程度の剛性に形成されている。
【0024】
筒状部221は、内筒210と実質的に同心の円筒状に形成されている。
筒状部221の内周面と内筒210の外周面との間には、弾性体230が充填される空間部が形成されている。
筒状部221の外周面は、サブフレーム10側の筒状部110に圧入され固定される。
【0025】
端面部222は、筒状部221の一方の端部から内径側に張り出して形成された平板状の面部である。
端面部222の中央には開口が形成され、この開口の内径は、弾性体230の弾性変形による内筒210の相対変位を妨げることがないよう、内筒210の外径よりも大きく形成されている。
【0026】
フランジ部223は、筒状部221における端面部222側とは反対側の端部から外径側に鍔状に張り出して形成されている。
【0027】
内筒210のフランジ部223側の端部は、フランジ部223よりも外側(端面部222側とは反対側)に突出して配置されている。
内筒210の端面部222側の端部は、軸方向における位置が端面部222と実質的に同程度に配置されている。
【0028】
弾性体230は、例えばゴム(ラバー)等の弾性を有する材料によって形成され、内筒210及び外筒220と加硫接着によって接合されている。
弾性体230は、内筒210の外周面と外筒220の筒状部221、端面222の内面との間に充填されている。
【0029】
内筒210が外筒220のフランジ部223から突出した領域においては、弾性体230は内筒210の周囲を被覆するように構成されている。
また、
図3に示すように、弾性体230は、張出部231を有する。
張出部231は、内筒210がフランジ部223から突出した領域において、弾性体230の一部を内筒210から所定の径方向に張り出すように形成した部分である。
張出部231は、内筒210の軸方向から見た平面形が、例えば内筒210に対して偏心した長円状に形成されている。
【0030】
中間板240は、例えば鋼などの硬質材料によって形成され、弾性体230における端面部222とは反対側の領域に埋設されたプレート状の部材である。
中間板240は、ブッシュ200の弾性主軸を、張出部231と協働して内筒210の中心軸に対して傾斜させる目的で設けられるものである。
中間板240は、弾性体230における張出部231周辺の領域に埋設され、弾性体230に対して例えば加硫接着によって接合されている。
中間板240は、
図2に示すように、張出部231側で内筒210の外周面から遠ざかり、端面部222側で内筒210の外周面に近づくように、内筒210に対して傾斜して配置されている。
中間板240は、例えば、内筒210と同心の円錐表面の一部にほぼ沿った曲面状に形成され、内筒210の中心軸回りにおける一部の領域に設けられている。
中間板240の内径側における端部は、内筒210の外周面との間に弾性体230を介して対向して配置されている。
【0031】
弾性支持体100は、上述したブッシュ200を2個用い、各ブッシュ200の内筒210が同心に配置されかつ端面222が隙間を隔てて対向するように配置するとともに、これらの端面222の間に以下説明するスペーサ300を挿入して構成されている。
このとき、各ブッシュ200は、
図2に示すように、張出部231及び中間板240が設けられた側の方向が互い違いとなるように(内筒210の中心軸回りにおける角度位置が180°離間するように)配置される。
図4は、実施例の弾性支持体におけるスペーサを軸方向から見た図である。
図4(a)は、標準車高車よりも車高が高いSUV車(高車高車)に用いられるスペーサ300Aを示す。
図4(b)は、標準車高車(低車高車)に用いられるスペーサ300Bを示す。
【0032】
図4に示すように、スペーサ300(300A,300B)は、カラー部310、被挟持部320を有して構成されている。
カラー部310、被挟持部320は、例えば鋼などの弾性体230に対して十分剛性が高い硬質材料によって形成されている。
カラー部310は、各ブッシュ200の内筒210の対向する端部間に配置される円筒状の部分である。
カラー部310は、軸方向における両端面が各内筒210の端面と当接し、挟持されている。
【0033】
被挟持部320は、カラー部310の外周面から外径側に鍔状に張り出して形成されている。
ここで、
図4(a)に示すスペーサ300Aにおいては、被挟持部320は、カラー部310の中心軸回りにおける角度範囲が、例えば180°よりも小さい所定の範囲にのみ扇形状に形成されている。
一方、
図4(b)に示すスペーサ300Bにおいては、被挟持部320は、カラー部310の周囲の全周にわたって実質的に同一断面で形成されている。
すなわち、スペーサ300Aとスペーサ300Bとでは、対向する上下のブッシュ200の端面部における弾性体の自由表面積及びその位置が異なっている。
【0034】
スペーサ300Bを用いた場合には、上下のブッシュ200の端面部222は実質的に全周にわたって被挟持面部320を介して当接しているのに対し、スペーサ300Aを用いた場合には、被挟持面部320が形成されない領域ではブッシュ200が相互に当接しない自由表面積が大きくなり、この部分で局所的に剛性が低下することになる。
また、この自由表面は、内筒210の中心軸に対して偏心することになる。
本実施例は、スペーサ300(300A,300B)のみを使い分けることによって、ブッシュ200は共用しつつ、弾性支持体100全体としての弾性主軸の傾斜角を変更することを特徴とする。
【0035】
以下、上述した実施例の効果について説明する。
図5は、サブフレームの弾性中心とロールセンタとの相対位置によるサブフレーム挙動の例を示す模式図である。
図5は、サブフレーム10の左右の弾性支持体100と、後輪RW、車両のロールセンタRC、及び、タイヤ横力に対するサブフレーム10の弾性中心Oを車両前後方向から見た状態を示している。
図5(a)は、一例として、左右の弾性支持体100の弾性主軸Aが鉛直方向に沿って配置された例を示している。
例えば、弾性支持体100として、単純な円筒ゴムブッシュを用いた場合にこのような状態となる。
【0036】
この場合、サブフレーム10の弾性中心Oは、左右の弾性支持体100の中央部に位置することになる。
一方、車体のロール挙動の瞬間中心であるロールセンタは、例えば車両の旋回開始時(直進時と実質的に同じ)においては、通常は弾性中心Oよりも下方に位置するため、後輪RWから旋回により横力SWが入力された場合、サブフレーム10をロール方向に回動させるモーメントが発生する。
ここで、弾性支持体100は乗り心地等を向上するため、上下方向(筒軸方向)のバネ定数を左右方向(径方向)のバネ定数に対して低く設定することが通常であるため、このようなモーメントが発生すると、左右弾性支持体100の内筒及び外筒が軸方向かつ逆相に相対変位し、サブフレーム10が車体に対しロール方向に揺動してサスペンションの横剛性が低下し、操縦安定性が低下してしまう。
【0037】
これに対し、
図5(b)に示すように、弾性支持体100の弾性主軸Aを、下開きとなるように傾斜させて配置することによって、サブフレーム10の弾性中心Oを低くし、ロールセンタRCと近接させたり、さらに実質的に一致させることが可能である。
これによって、タイヤ横力SFが作用した際のサブフレーム10の挙動を、実質的に車幅方向に沿った並進運動とすることができ、サスペンションの横剛性を向上して操縦安定性を向上することができる。
【0038】
しかし、実質的に共通の車体、サブフレーム、サスペンションのリンク類を用いて、車高が異なる(つまり、ロールセンタRC高さが異なる)派生車種を複数製造する場合には、ロールセンタRCの位置に応じて弾性支持体100に要求される弾性主軸の傾斜角が異なることになる。
そこで、本実施例においては、上下のブッシュ200を共用とし、スペーサ300のみを使い分けることで、このような車高の違いに対応した弾性主軸の傾斜角変更を行っている。
【0039】
図4(a)に示すスペーサ300Aと、
図4(b)に示すスペーサ300Bを用いた場合のそれぞれの弾性支持体100の弾性主軸傾斜角α1、α2をそれぞれ
図2に示す。
例えば、比較的車高が低い標準車の場合には、
図4(b)に示すスペーサ300を用い、これよりも車高が高く、サブフレーム10に対するロールセンタRC位置も高いSUV型車両の場合には、
図4(a)に示すスペーサ300を用いることによって、ブッシュ200自体は共用しつつ弾性支持体100全体としては弾性主軸の傾斜角をそれぞれ異ならせ、サブフレーム10の弾性中心を最適化して、振動、騒音、乗り心地等の快適性と操縦安定性とをより高いレベルで両立させることができる。
また、スペーサ300を用いずに、上限のブッシュ200の端面部222どうしが直接当接するようにして弾性支持体100を構成することもできる。
この場合、弾性主軸の傾斜角は、スペーサ300Bを用いた場合と実質的に同等になるが、弾性支持体100の剛性を相対的に低下させることができる。
ただし、この場合にはスペーサ300を省いたことによって弾性支持体100全体の長さが小さくなることから、他にカラーを挿入する等の対応が必要となる。
【0040】
(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)弾性支持体及びサブフレーム取付構造を構成する各構成要素の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は、上述した実施例に限定されず適宜変更することができる。
(2)実施例の弾性支持体は、各ブッシュの弾性主軸を中心軸に対して傾斜させる弾性主軸傾斜手段として、中間板及び弾性体の張出部を有する構成としているが、これ以外の手法によって弾性主軸を中心軸に対して傾斜させる構成としてもよい。
また、本発明は、このような弾性主軸傾斜手段をもたない円筒ブッシュの間隔にスペーサを配置する構成とすることもできる。この場合であっても、スペーサの被挟持面の形状によって、弾性主軸をある程度傾斜させることは可能である。
(3)実施例のサブフレーム取付構造は、一例として、リアサブフレームに設けられるものであったが、本発明のサブフレーム取付構造は、フロントサスペンションが取り付けられるフロントサブフレームの支持にも適用することができる。
(4)実施例の弾性支持体は、一例として、サブフレーム取付構造に設けられるものであったが、本発明はこれに限らず、例えばエンジン、トランスミッション、ディファレンシャル、モータジェネレータ、バッテリパック等の比較的重量が大きく車体に対してフローティングマウントされる各種部品の取付構造に適用することもできる。
(5)実施例の弾性支持体においては、スペーサの被挟持面部を例えば円形及び円弧形状に形成したが、被挟持面部の形状はこれに限らず、適宜変更することが可能である。
この場合、弾性主軸の傾斜角を変化させるためには、軸方向から見た図心を中心軸に対してオフセットすればよい。
(6)実施例においては、スペーサを挟持する一対のブッシュとして共通のものを用いているが、異なった種類のブッシュによってスペーサを挟持する構成としてもよい。
例えば、軸方向長さや構造が異なった一対のブッシュを用いる構成としてもよい。