JPH115559A - 自動車のサブフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行時に路面の凹凸が原因で発生するロード
ノイズを効果的に低減することができる自動車のサブフ
レームを提供すること。 【解決手段】 サブフレーム１は、右側前方取付点から
右側後方取付点を結合する車体前後方向に延在する部分
３と、左側前方取付点から左側後方取付点を結合する車
体前後方向に延在する部分４と、前記両者の部分を結合
する車幅方向に延在する部分５から構成される略Ｈ型形
状をもち、サブフレームの重心６から同一側前後取付位
置までの上下の離間距離の増減に応じて、同一側前後の
取付点に設定した弾性体の車両前後方向のバネ定数を減
増するように定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のサブフレー
ム、より具体的には、走行時に路面の凹凸が原因で発生
するロードノイズを効果的に低減することができる自動
車のサブフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】路面の凹凸による振動の車体への伝達の
遮断のため、サスペンションと車体の間にサブフレーム
を設定し、サスペンションリンク類とサブフレームの
間、サブフレームと車体の間に弾性体を設定する場合が
一般的である。振動伝達遮断のためには、これら弾性体
のバネ定数は低い方が望ましいが、一方、車両の運動性
能向上のためには、サスペンションのジオメトリー変化
は少ない方が望ましく、相反する性能となっている。

【０００３】そこで、サスペンションリンク類とサブフ
レーム間に設定される弾性体のバネ定数は高く、サブフ
レームと車体との間に設定される弾性体は、上下方向に
低いバネ定数、車両前後、左右方向には高いバネ定数で
設定し、両性能を確保していることが多い。また、サブ
フレームは可能な限り、軽量で剛性が高く設定されてい
る（特開平５−２１３０３９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサブフレームでは以下のような問題があり、
十分なロードノイズ低減効果が得られなかった。路面か
らの振動伝達系の一部分を構成するタイヤには空洞共鳴
が存在するため、特定の周波数にピークが生じ、伝達特
性が悪化する。この現象による問題は、タイヤを用いて
いる自動車は避けられない。また、サブフレームには様
々な共振があり、これらの周波数域でも伝達特性が悪化
するため、サブフレームの共振周波数をいかにコントロ
ールして、不可避なタイヤによる伝達特性悪化周波数か
ら遠ざけて悪化分の増加を抑えるかが重要な課題となっ
ている。

【０００５】サブフレームには、サブフレームと車体の
間に設定した弾性体がバネ、サブフレーム自身がマスと
なる剛体共振と、サブフレームが弾性変形を生じて起こ
す弾性共振があり、一般的な車両では剛体共振周波数の
方が低く、タイヤの空洞共鳴周波数の近くに存在する。

【０００６】サブフレームの剛体共振は、上下方向、車
両前後方向、左右方向の並進が３つ、車両上下軸周り、
前後軸周り、左右軸周りの回転が３つある。このうち、
車両上下軸周りのサブフレームの共振周波数は、サブフ
レームの車両左右軸周りのねじれ弾性共振と連成し、サ
ブフレーム自身の剛性の影響を顕著に受けるため、共振
周波数のコントロールがしにくく、サブフレームの剛性
確保のために重量、コストの増加を招いたり、ロードノ
イズ性能の悪化を招いたりすることが多かった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、車室内のロードノイズ性能を向上
させるために、車体とサブフレームの間に設定された弾
性体のバネ定数を増減させることで、車両上下軸周りの
サブフレームの共振周波数をコントロールしやすくする
ことで、上記の問題点を解決することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、第１の発明では、サブフレームの重心か
ら同一側前後取付位置までの上下の離間距離の増減に応
じて、同一側前後の取付点に設定した弾性体の車両前後
方向のバネ定数を減増するように定めた構造としてい
る。

【０００９】また、第２の発明では、第１の発明の自動
車のサブフレームにおいて、同一側前後の取付点の弾性
体の車両前後方向のバネ定数比を、重心から後方取付位
置の上下離間距離と重心から前方取付位置の上下離間距
離の比に略等しく設定した構造としている。

【００１０】さらに、第３の発明では、第１の発明の自
動車のサブフレームにおいて、同一側前後の取付点の弾
性体の車両前後方向のバネ定数比を、重心から後方取付
位置の上下離間距離に重心から後方取付位置の左右離間
距離を乗じたものと重心から前方取付位置の上下離間距
離に重心から前方取付位置の左右離間距離を乗じたもの
の比に略等しく設定した構造としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による自動車のサブ
フレームの実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明
する。

【００１２】（第１の実施の形態）まず、本発明による
自動車のサブフレームの第１の実施の形態の構成を、図
１、図２を用いて説明する。本実施の形態では、サブフ
レーム１は、前後左右の４点の取付点で車体に弾性体２
を介して支持されて、かつ、同一側の前後の取付位置は
上下方向に離間している。また、サブフレーム１は、右
側前方取付点から右側後方取付点を結合する車体前後方
向に延在する部分３と、左側前方取付点から左側後方取
付点を結合する車体前後方向に延在する部分４と、前記
両者の部分を結合する車幅方向に延在する部分５から構
成される略Ｈ型形状をとっている。サブフレーム１を支
持する弾性体２は、サブフレームの重心６から同一側前
方位置までの上下の離間距離Ｌｆと、サブフレームの重
心６から同一側後方取付位置までの上下の離間距離Ｌｒ
の増減に応じて、同一側前後の取付点に設定した弾性体
の車両前後方向のバネ定数を減増させている。

【００１３】次に、第１の実施の形態の作用について、
図３、図４を用いて説明する。以下、サブフレームは概
ね左右対象であるため、車両左側半分についてのみで説
明する。また、簡略化するために、右側前方取付点から
右側後方取付点を結合する車体前後方向に延在する部分
３と左側前方取付点から左側後方取付点を結合する車体
前後方向に延在する部分４は直線的に、前記両者の部分
を結合する車幅方向に延在する部分５も直線的に示し、
１点で結合しているものとした。

【００１４】車両上下軸周りにサブフレーム１が共振し
ている際に、上下軸周りに剛体的にθだけ回転したとき
には、サブフレームの前方取付点７の前後方向への変位
はＹｆ＝Ｗｆ×θで与えられ、同様に後方取付点８の前
後方向への変位はＹｒ＝Ｗｒ×θで与えられる。すなわ
ち、前方取付点に働く前後方向の力Ｆｆｙは、前方弾性
体９の前後方向バネ定数をＫｆｙとして、Ｆｆｙ＝Ｋｆ
ｙ×Ｗｆ×θ、同様に後方取付点に働く前後方向の力Ｆ
ｒｙは、後方弾性体１０の前後方向バネ定数をＫｒｙと
して、Ｆｒｙ＝Ｋｒｙ×Ｗｒ×θとなる。実際には、前
方取付点７と後方取付点８には上下方向の力Ｆｆｚ，Ｆ
ｒｚも作用するが、サブフレーム１を支持する弾性体の
上下方向のバネ定数はサブフレームとしての防振効果を
狙って、前後方向、左右方向のバネ定数と比較して非常
に小さいため、以後の作用の説明では無視できる。

【００１５】前方取付点７から後方取付点８を結合する
車体前後方向に延在する部分３と車幅方向に延在する部
分５との結合点１１では、車両左右軸周りのモーメント
に関して、前方取付点に働く前後方向の力によるモーメ
ントＭｆ＝Ｆｆｙ×Ｌｆ＝Ｋｆｙ×Ｗｆ×Ｌｆ×θと後
方取付点に働く前後方向の力によるモーメントＭｒ＝−
Ｆｒｙ×Ｌｒ＝−Ｋｒｙ×Ｗｒ×Ｌｒ×θの和と、車幅
方向に延在する部分５のねじれモーメントが釣り合うこ
とになる。すなわち、前方取付点からのモーメントと後
方取付点からのモーメントが釣り合えば、車幅方向に延
在する部分にねじれモーメントは働かなくなり、サブフ
レームの車両左右方向のねじれ剛性はサブフレームの上
下軸周りの剛体共振周波数に影響を与えないことにな
る。

【００１６】本実施の形態では、サブフレームの重心か
ら同一側前方取付位置までの上下の離間距離Ｌｆとサブ
フレームの重心から同一側後方取付位置までの上下の離
間距離Ｌｒの増減に応じて、同一側前後の取付点に設定
した弾性体の車両前後方向のバネ定数Ｋｆｙ，Ｋｒｙを
減増させているため、前方取付点からのモーメントと後
方取付点からのモーメントは釣り合う方向になり、サブ
フレームのねじれ剛性の影響を受けずにサブフレームの
上下軸周りの剛体共振周波数を前後の弾性体の車両前後
方向のバネ定数によりチューニングできることになる。

【００１７】なお、厳密には車幅方向に延在する部分５
のねじり中心から前後の取付位置までの上下の離間距離
がＬｆ，Ｌｒに相当するが、実際のサブフレームでは車
幅方向に延在する部分がサブフレーム全体に占める割合
は大きく、重心からの離間距離とあまり差がない。

【００１８】図５は、第１の実施の形態の効果を示すグ
ラフである。サブフレームとして剛体前後共振を一定と
するために前方取付点と後方取付点の弾性体の前後方向
バネ定数の和は一定とした。実線はサブフレームが弾性
体の場合、破線は剛体と仮定した場合を示しており、前
後で同一のバネ定数とするより前方取付点の弾性体のバ
ネ定数を低くする方がサブフレームの上下軸周りの剛体
共振周波数を高くできることを示している。また、破線
と実線の共振周波数が近いほど、共振周波数がサブフレ
ームのねじれ剛性に影響されないことを示しており、前
方取付点のバネ定数を低くする方が共振周波数へのサブ
フレームのねじれ剛性の影響が少なくなることも確認し
た。

【００１９】以上説明してきたように、第１の実施の形
態によれば、サブフレーム１は、右側前方取付点から右
側後方取付点を結合する車体前後方向に延在する部分３
と、左側前方取付点から左側後方取付点を結合する車体
前後方向に延在する部分４と、前記両者の部分を結合す
る車幅方向に延在する部分５から構成される略Ｈ型形状
をもち、サブフレームの重心６から同一側前後取付位置
までの上下の離間距離Ｌｆ，Ｌｒの増減に応じて、同一
側前後の取付点に設定した弾性体の車両前後方向のバネ
定数を減増するように定めた。このため、サブフレーム
の上下軸周りの剛体共振時に車両左右方向を結合する車
幅方向に延在するサブフレームの部分に働く車両左右軸
周りのねじり荷重が少なくなり、サブフレームの上下軸
周りの剛体共振周波数はサブフレームの車両左右軸周り
のねじれ剛性に影響されにくくなる。したがって、サブ
フレームの上下軸周りの剛体共振周波数を弾性体のバネ
定数でチューニングしやすく、必要最小限の弾性体のバ
ネ定数を設定でき、ロードノイズ性能の向上を容易に達
成できるようになる。また、サブフレームのねじれ剛性
も必要最小限で抑えられるため、サブフレームの軽量化
も達成できる。

【００２０】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の
形態と同様な構成であるが、同一側前後の取付点の弾性
体の車両前後方向のバネ定数比を、重心から後方取付位
置の上下離間距離と重心から前方取付位置の上下離間距
離の比に略等しく設定した自動車のサブフレームとなっ
ている。

【００２１】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。第２の実施の形態には、第１の実施の形態の作用に
加えて、次のような作用がある。バネ定数比を前述のよ
うに設定したため、図５に示すＡ域付近の値をとること
ができ、よりサブフレーム上下軸周り剛体共振周波数に
サブフレームねじれ剛性が影響しないようにできる。こ
のため、チューニングも容易にでき、ロードノイズ性能
の向上につながる。

【００２２】以上説明してきたように、第２の実施の形
態によれば、車体とサブフレーム間に設定した弾性体の
バネ定数を、同一側前後の取付点の弾性体の車両前後方
向のバネ定数比を、重心から後方取付位置の上下離間距
離と重心から前方取付位置の上下離間距離の比に略等し
く設定するように定めたため、サブフレームの上下軸周
りの剛体共振周波数に対するサブフレームの車両左右軸
周りのねじれ剛性の影響がさらに少なくなり、第１の実
施の形態よりもバネ定数が容易にチューニングでき、同
様の効果が期待できる。

【００２３】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を説明する。第３の実施の形態は、第１の実施の
形態と同様な構成であるが、同一側前後の取付点の弾性
体の車両前後方向のバネ定数比を、重心から後方取付位
置の上下離間距離に重心から後方取付位置の左右離間距
離を乗じたものと、重心から前方取付位置の上下離間距
離に重心から前方取付位置の左右離間距離を乗じたもの
の比に略等しく設定した自動車のサブフレームとなって
いる。図６に、本実施の形態のサブフレーム概略を示
す。

【００２４】次に、第３の実施の形態の作用を説明す
る。第３の実施の形態には、第１の実施の形態の作用に
加えて、次のような作用がある。バネ定数比を前述のよ
うに設定したため、図５に示すＢ域付近の値をとること
ができ、よりサブフレーム上下軸周り剛体共振周波数に
サブフレームねじれ剛性が影響しないようにできる。こ
のため、チューニングも容易にでき、ロードノイズ性能
の向上につながる。

【００２５】以上説明してきたように、第３の実施の形
態によれば、同一側前後の取付点の弾性体の車両前後方
向のバネ定数比を、重心から後方取付位置の上下離間距
離に重心から後方取付位置の左右離間距離を乗じたもの
と重心から前方取付位置の上下離間距離に重心から前方
取付位置の左右離間距離を乗じたものの比に略等しく設
定するように定めたため、サブフレームの同一側前後の
車両左右方向位置の差も考慮に入れたバネ定数チューニ
ングが可能となる。効果については、第２の実施の形態
と同様に得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上のような特徴をもつ構成
としているため、サブフレームの上下軸周りの剛体共振
周波数に対して、サブフレーム自身のねじれ剛性の影響
を少なくすることができ、弾性体のチューニングが容易
になりロードノイズ性能向上につながる。また、サブフ
レーム剛性を必要最小限で設定できるため、軽量化も達
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動車のサブフレームの第１の実
施の形態の構成を示す図である。

【図２】第１の実施の形態の構成を示す図である。

【図３】第１の実施の形態の作用を説明する図である。

【図４】第１の実施の形態の作用を説明する図である。

【図５】第１の実施の形態の効果を示す図である。

【図６】第３の実施の形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ サブフレーム ２ 弾性体 ３ 車体前後方向に延在する部分（右側） ４ 車体前後方向に延在する部分（左側） ５ 車幅方向に延在する部分 ６ サブフレームの重心 ７ 前方取付点 ８ 後方取付点 ９ 前方弾性体 １０ 後方弾性体 １１ 結合点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車のサブフレームにおいて、 前記サブフレームは前後左右の４点の取付点で車体に弾
   性体を介して支持され、 同一側の前後の取付位置は上下方向に離間しており、 前記サブフレームは右側前方取付点から右側後方取付点
   を結合する車体前後方向に延在する部分と、左側前方取
   付点から左側後方取付点を結合する車体前後方向に延在
   する部分と、前記両者の部分を結合する車幅方向に延在
   する部分から構成される略Ｈ型形状をもち、 前記サブフレームの重心から同一側前後取付位置までの
   上下の離間距離の増減に応じて、同一側前後の取付点に
   設定した弾性体の車両前後方向のバネ定数を減増するよ
   うに定めたことを特徴とする自動車のサブフレーム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動車のサブフレーム
   において、 同一側前後の取付点の弾性体の車両前後方向のバネ定数
   比を、重心から後方取付位置の上下離間距離と重心から
   前方取付位置の上下離間距離の比に略等しく設定したこ
   とを特徴とする自動車のサブフレーム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動車のサブフレーム
   において、 同一側前後の取付点の弾性体の車両前後方向のバネ定数
   比を、重心から後方取付位置の上下離間距離に重心から
   後方取付位置の左右離間距離を乗じたものと重心から前
   方取付位置の上下離間距離に重心から前方取付位置の左
   右離間距離を乗じたものの比に略等しく設定したことを
   特徴とする自動車のサブフレーム。