JP2011126365A - サブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンルームの下に配置される枠状のサブフレームの前クロスメンバから縦フレーム前部までの強度剛性を高め、車両前面衝突時の縦フレーム前部の折れ曲がりを防止し、確実に車体フロアへ入力荷重を伝達できるサブフレーム構造の提供。
【解決手段】エンジンルームの下部に設けれ、枠状に形成されたサブフレーム構造において、前クロスメンバ３３と縦フレーム３２とを補強部材３９を介して結合し、前クロスメンバ３３を縦フレーム３２よりも高い位置に配置して、補強部材３９に前クロスメンバ３３と同じ高さ寸法を備えた補強ビード６６を設け、この補強ビード６６を前クロスメンバ３３の前端部から縦フレーム３２の前部に渡る範囲であって、フロントサブフレーム取付用スティフナを通り縦フレーム３２と平行な線上に沿って形成した。
【選択図】図５

Description

この発明は、サブフレーム構造に関する。

エンジンルームの両側部に前後方向に沿って配置されるフロントサイドフレームの後端部と、車室の両側部に前後方向に沿って配置されるサイドシルの前端部と、車室の車幅方向中央部に前後方向に沿って配置されるセンタフレームの前端部とを連結する連結部材を設けた車体構造を備えたものがある。
連結部材は、車幅方向外側に向かい斜め後方に延びてサイドシルの前端部に連なるアウトリガと、車両幅方向内側に向かい斜め後方に延びてセンタフレームの前端部に連なるセンタフレームエクステンションとを備えているので、車両の衝突時にフロントサイドフレームに入力された後向きの衝突荷重を連結部材を介してサイドシル及びセンタフレームに車幅方向で分散し、衝突荷重による車室の変形を最小限に抑えることができる（特許文献１参照）。

特開２００９−１８７２５号公報

ところで、上記従来構造においては、フロントサイドフレームの下にサスペンション部品を備えエンジンを搭載する枠状のサブフレームを支持しているが、この枠状のサブフレームの前クロスメンバを、大きなエンジンを搭載するために前方へ移動し、縁石との接触を避けるため左右の縦フレームよりも高い位置に移動させると、車両前面衝突時に縦フレームの前端部で折れ曲がり生じてしまうという問題がある。

そこで、この発明は、エンジンルームの下部に配置される枠状のサブフレームの前クロスメンバから縦フレーム前部までの強度剛性を高めることで、車両前面衝突時の縦フレーム前部の折れ曲がりを防止し、確実に車体フロアへ入力荷重を伝達することができるサブフレーム構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、エンジンルーム（例えば、実施形態におけるエンジンルーム１１）の下部に配置され、エンジンを搭載すると共にサスペンション部品（例えば、実施形態におけるサスペンション部品３８）を備えた枠状のサブフレーム構造において、車幅方向に延びる前クロスメンバ（例えば、実施形態における前クロスメンバ３３）及び後クロスメンバ（例えば、実施形態における後クロスメンバ３４）と車体前後方向に延びる左右の縦フレーム（例えば、実施形態における縦フレーム２３，２３）とで構成し、前記前クロスメンバと縦フレームとを補強部材（例えば、実施形態における補強部材３９）を介して結合し、前記前クロスメンバを縦フレームよりも高い位置に配置して、前記補強部材に前記前クロスメンバと同じ高さ寸法を備えたビード（例えば、実施形態における補強ビード６６）を設け、このビードを前記前クロスメンバの前端部から縦フレームの前部に渡る範囲であって、前記サブフレーム（例えば、実施形態におけるフロントサブフレーム３１）の車体に対する後部取付部（例えば、実施形態におけるフロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａ）を通り前記縦フレームと平行な線上に沿って形成したことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記補強部材は前クロスメンバと縦フレームとを上下から挟み込みようにして形成された半割状の板部材（例えば、実施形態における上部プレート４０、下部プレート４１）であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記車体に対する前部取付部を前記補強部材に設定し、前記後部取付部を縦フレームの後端部に設定したことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、車両前面衝突時にサブフレームの前クロスメンバに衝撃荷重が入力されても、前クロスメンバと縦フレームとを接合する補強部材のビードが補強部材の強度剛性を高めることができるので、縦フレームの前部の上方向への折れ曲がりを防止でき、確実にサブフレームの後部取付部から車体へ入力荷重を伝達することができる。
請求項２に記載した発明によれば、前クロスメンバと縦フレームとを簡単な構成で補強することができる。また、補強部材の変更で縦フレーム前端の折れ曲がり強度の設定が変更ができるため、設計の自由度が高められる。
請求項３に記載した発明によれば、前部取付部を補強部材に設定することで、縦フレームを共通としてフロントサイドフレームを設定できるので、汎用性が高められる。

この発明の実施形態の自動車の車体を下面から見た図である。 図１のＡ矢視図である。 フロントサブフレームの下面図である。 車室を下方から見たフロア下の要部斜視図である。 左側の補強部材の斜視図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は自動車の車体を下面から見た図、図２は図１のＡ矢視図である。尚、図１、図２に車体外形を鎖線で示す。図１、図２に示すように、自動車の車体フレームは、エンジンルーム１１の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対の閉断面構造のフロントサイドフレーム１２，１２と、車室１３の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対の閉断面構造のサイドシル１４，１４と、燃料タンク収納部１５及びトランクルーム１６の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対の閉断面構造のリヤサイドフレーム１７，１７と、フロントサイドフレーム１２，１２の前端から後上方に延び、左右のサイドシル１４，１４の前端から立ち上がる左右一対のフロントピラーロア１８，１８の上端に連結される閉断面構造の左右一対のアッパメンバ１９，１９とを備えている。

また、車体フレームは、車体幅方向に延びてフロントサイドフレーム１２，１２の前端にフロントサイドフレームエクステンション２０，２０を介して両端が接続されたフロントバンパビーム２１と、車体幅方向に延びて左右のフロントサイドフレーム１２，１２の後端間を接続し後述するダッシュボードロア４４との間で閉断面構造を形成するダッシュロアクロスメンバ２２と、車体幅方向に延びて左右のサイドシル１４，１４の車体前後方向中央部間を後述するフロントフロアパネル４３の上で閉断面構造を形成して接続するフロントクロスメンバ２３と、車体幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム１７，１７の前端間を接続し後述するリヤフロアパネル４５との間で閉断面構造を形成するミドルクロスメンバ２４と、車体幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム１７，１７の車体前後方向中央部間を接続し後述するリヤフロアパネル４５との間に閉断面構造を形成するリヤクロスメンバ２５と、車体幅方向に延びて左右のリヤサイドフレーム１７，１７の後端間を接続するリヤバンパビーム２６と、車体幅方向に延びてリヤクロスメンバ２５及びリヤバンパビーム２６間で左右のリヤサイドフレーム１７，１７を接続するリヤエンドフレーム２７と、ダッシュロアクロスメンバ２２からミドルクロスメンバ２４へと延びるフロアトンネル２８の左右両側に沿って延び後述するフロントフロアパネル４３との間に閉断面構造を形成する左右一対のセンタフレーム２９，２９とを備えている。

更に、車体フレームは、フロントサイドフレーム１２，１２、サイドシル１４，１４及びセンタフレーム２９，２９を連結する左右一対の連結部材３０，３０と、左右のフロントサイドフレーム１２，１２の下部に支持される枠状のフロントサブフレーム３１とを備えている。

次に、連結部材３０について説明する。ここで、左右の連結部材３０，３０は鏡面対称な形状を有するため、一方について説明する。
図１、図２に示すように、連結部材３０は、鋼板材をプレス成形して上側に開いた断面形状の部材であって、フロントサイドフレーム１２の後端に接合され斜め後方外側に向かって延びてサイドシル１４の前端部に接合されるアウトリガ３０ｂを備えている。アウトリガ３０ｂは共に上側に開いた断面形状の前部アウトリガ３０ｂｆと後部アウトリガ３０ｂｂとに分割構成されて両者が接合され、前部アウトリガ３０ｆｂの下面には下向きにカップ状に突出するフロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａが接合されている。

また、連結部材３０は前部アウトリガ３０ｆｂの内側の側壁に接合され車体幅方向内側かつ後方に向かって斜めに延びてセンタフレーム２９の前端に接合されるセンタフレームエクステンション３０ｃを備えている。このセンタフレームエクステンション３０ｃも上側に開いた断面形状に形成されている。
アウトリガ３０ｂとセンタフレームエクステンション３０ｃとで、これらフロントフロアパネル４３とダッシュボードロア４４との接合部分に跨るようにしてフロントフロアパネル４３とダッシュボードロア４４との下側に閉断面構造部が形成されている。

フロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａの内部にはゴムブッシュジョイント３６が収納され、それを貫通するボルト３７によってフロントサブフレーム３１の後部が締め付け固定されている。したがって、フロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａがエンジンルーム１１下に配置されるフロントサブフレーム３１の後部の支持点として設定されている（図２参照）。

図３はフロントサブフレームの下面図である。図３に示すように、フロントサブフレーム３１は、主としてハイドロフォーム成形品である左右一対の縦フレーム３２，３２を丸パイプ材からなる前クロスメンバ３３とプレス成型品から後クロスメンバ３４とで四角枠状に接続して構成されたものである。前クロスメンバ３３は縦フレーム３２，３２よりも高い位置に配置されている。フロントサブフレーム３１には鎖線で示すサスペンション部品３８が組み付けられる。
ここで、縦フレーム３２，３２と前クロスメンバ３３との接続部分には、前クロスメンバ３３の端部の一部及び縦フレーム３２の前端部とこの前端部から後方部位で外側部分を車体前後方向中央付近まで上下方向から包み込むように覆う補強部材３９が設けられている。この補強部材３９はプレス成形された上部プレート４０と下部プレート４１によって構成されている。

補強部材３９の前部外側寄りには内部にカラー４７が配置され、このカラー４７にボルト４８が挿通され、フロントサイドフレーム１２の前端下部に取り付けられたフロントサブフレーム取付用ブラケット４２内のゴムブッシュジョイント３５，３５を介してフロントサイドフレーム１２の前端に補強部材３９が締め付け固定されている。したがって、フロントサイドフレーム１２，１２の前端下面に取り付けられたフロントサブフレーム取付用ブラケット４２，４２の下面がフロントサブフレーム３１の前端を弾性支持する支持点として構成されている。

車室１３にはフロアトンネル２８の両側縁とサイドシル１４，１４との間にフロントフロアパネル４３が配置されている。フロアトンネル２８の両側縁はフロントフロアパネル４３面よりも下側に落とし込まれた後に上側に立ち上がり上部が開口するセンタフレーム２９が形成され、この上部開口部を閉塞するようにして、フロアトンネル２８の各側壁に各フロントフロアパネル４３の内側縁が接合されている。また、各フロントフロアパネル４３の外側縁はサイドシル１４の内側壁に接合されている。

フロントフロアパネル４３の前側縁はダッシュボードロア４４の下部後縁に上側から接合され、フロントフロアパネル４３の後縁はミドルクロスメンバ２４から燃料タンク収納部１５、トランクルーム１６の床面を構成するリヤフロアパネル４５に接続されている。尚、フロアトンネル２８内にはフロントクロスメンバ２３に沿う位置に車体幅方向にバルクヘッド４６が接合されている。

図４は車室を下方から見たフロア下の要部斜視図である。
図４にも示すように、フロントフロアパネル４３の前部の両側部下面（図４では左側のみを示す）、具体的にはフロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａの後方に位置する連結部材３０のアウトリガ３０ｂとセンタフレームエクステンション３０ｃとの付け根部分には、この付け根部分に覆い被さるようにしてアウトリガ３０ｂ、センタフレームエクステンション３０ｃ、ダッシュボードロア４４及びフロントフロアパネル４３に接合されるスティフナ５０が車体後方に延出している。このスティフナ５０は上向きに開放した断面コの字状の部材で周縁に設けたフランジ部５３を接合して、ダッシュボードロア４４とフロントフロアパネル４３下に閉断面構造を形成している。

このスティフナ５０はフロントクロスメンバ２３の配置位置を超えて後方に延びており、フロントフロアパネル４３の後部にはスティフナ５０の断面形状に整合する断面形状を備えた断面コの字状のビード５１が凹設され、このビード５１をスティフナ５０に連設して、ビード５１の後端部がフロントクロスメンバ２３の後方に配置されたミドルクロスメンバ２４に結合されている。
ここで、スティフナ５０は、強度の高い前部スティフナ５４と強度の低い後部スティフナ５５とで構成され、前部スティフナ５４の後端位置をアウトリガ３０ｂ、つまり後部アウトリガ３０ｂｂの後端位置に一致させ、後部スティフナ５５の後端がビード５１に連続している。

ビード５１の前端部にはスティフナ５０の後端部に接続され前方から後方に下がる傾斜部５２が形成されている。具体的には図２に示すように、ビード５１の傾斜部５２は底壁５８の前部が傾斜した部位であって、底壁５８にスティフナ５０（後部スティフナ５５）の後縁５９が接合され、傾斜部５２に対応するビード５１の側壁５６がスティフナ５０（後部スティフナ５５）の側壁５７に接合されることとなる。

図５は左側の補強部材の斜視図、図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図５、図６に示すように、補強部材３９は上部プレート４０と下部プレート４１とにより前クロスメンバ３３と縦フレーム３２の前端部を包み込む前接合フランジ部６０と内側接合フランジ部６１を備えた保持部６２を有している。保持部６２の外側はフロントサイドフレーム１２の下面に取り付けられたフロントサブフレーム取付用ブラケット４２の取付部６３が外側に張り出して形成され、取付部６３の最も張り出した部分に、内装されたカラー４７を貫通するボルト４８の挿通孔６４が形成されている。取付部６３の後部は徐々に縦フレーム３２に近づくように斜めに形成され、取付部６３の基部にはサスペンション部品であるロアアームの前端部を取り付けるロアアーム取付部６５が設けられている。尚、ロアアームの後端部は縦フレーム３２に支持されている（図３参照）。

そして、取付部６３の挿通孔６４の内側に上部プレート４０を立ち上げた補強ビード６６が形成されている（図６中鎖線は補強ビードのない状態を示す）。補強ビード６６は断面台形状であって、上端部の高さが前クロスメンバ３３と同じ高さに設定され前クロスメンバ３３の前部から縦フレーム３２の前部、具体的には内側接合フランジ部６１の後縁に渡る範囲であって、フロントサブフレーム３１の後部の支持点である図１に示すフロントサブフレーム取付用スティフナ３０ａのボルト３７の位置を通り縦フレーム３２と平行な線上に沿って形成されている。

上記実施形態によれば、車両の前面衝突時にフロントバンパビーム２１からフロントサイドフレーム１２を経て入力された後向きの衝突荷重は連結部材３０を介してサイドシル１４及びセンタフレーム２９に車体幅方向で分散し、かつ連結部材３０からスティフナ５０、ビード５１を経てフロントクロスメンバ２３、ミドルクロスメンバ４に伝達されて車体前後方向でも分散されるため車室１３の変形を最小限に抑えることができる。

ここで、大型のエンジンを搭載するためフロントサブフレーム３１の前クロスメンバ３３を従来よりも前側に移動させ、縁石との干渉を防止するため、前クロスメンバ３３を左右の縦フレーム３２，３２よりも高い位置に設定した場合に、車両前面衝突の際、フロントサブフレーム３１の前クロスメンバ３３に衝撃荷重が入力されても、前クロスメンバ３３と縦フレーム３２，３２とを接合する補強部材３９の補強ビード６６により補強部材３９の強度剛性を高めることができるので、縦フレーム３２，３２前部の上方向への折れ曲がりを防止でき、確実にフロントサブフレーム３１の後部取付部から車体へ入力荷重を伝達することができる。

また、補強部材３９によって前クロスメンバ３３と縦フレーム３２，３２とを簡単な構成で補強することができる。更に、補強部材３９のみを変更することで縦フレーム２３，３２前端の折れ曲がり強度の設定が変更ができるため、設計の自由度が高められる。
そして、フロントサブフレーム３１の前部取付部が補強部材３９に設定されているため、縦フレーム３２，３２、場合によっては前クロスメンバ３３を共通部品として、異なる車種のフロントサブフレーム３１を設定できるので汎用性を高めることができる。

１１ エンジンルーム
３８ サスペンション部品
３３ 前クロスメンバ
３４ 後クロスメンバ
３９ 補強部材
６６ 補強ビード（ビード）
３１ フロントサブフレーム
３０ａ フロントサブフレーム取付用スティフナ（後部取付部）
４０ 上部プレート（板部材）
４１ 下部プレート（板部材）

Claims (3)

1. エンジンルームの下部に配置され、エンジンを搭載すると共にサスペンション部品を備えた枠状のサブフレーム構造において、車幅方向に延びる前クロスメンバ及び後クロスメンバと車体前後方向に延びる左右の縦フレームとで構成し、前記前クロスメンバと縦フレームとを連結部材を介して結合し、前記前クロスメンバを縦フレームよりも高い位置に配置して、前記連結部材に前記前クロスメンバと同じ高さ寸法を備えたビードを設け、このビードを前記前クロスメンバの前端部から縦フレームの前部に渡る範囲であって、前記サブフレームの車体に対する後部取付部を通り前記縦フレームと平行な線上に沿って形成したことを特徴とするサブフレーム構造。
2. 前記連結部材は前クロスメンバと縦フレームとを上下から挟み込みようにして形成された半割状の板部材であることを特徴とする請求項１記載のサブフレーム構造。
3. 前記車体に対する前部取付部を前記連結部材に設定し、前記後部取付部を縦フレームの後端部に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のサブフレーム構造。

Images