JP2012106742A - 自動車のフロントサブフレームの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体フレームの下方に配置されたフロントサブフレームにおいて、車体フレームの車両前後方向における高い剛性を積極的に利用して、車両の前方衝突時における車両前方部での衝撃エネルギー吸収性を向上する。
【解決手段】左右一対のフロアフレーム３と左右一対の分岐フレーム４４とが、車幅方向に離間して前後方向に延びる閉断面を構成する部位を有し、当該部位において、該左側のフロアフレーム３と該左側の分岐フレーム４４との間に突出部として形成された左側のストッパ部４２ａが直接接合されているとともに、該右側のフロアフレーム３と該右側の分岐フレーム４４との間に突出部として形成された右側のストッパ部４２ａが直接接合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の車体フレームに下方側に配置され、車両前後方向に延設されるサイドフレームを備えたフロントサブフレームに関する。

従来、例えば、下記特許文献１記載のように、自動車（つまり、車両）の車体フレーム（特許文献１におけるサイドメンバ８に相当）の下方に、車両前後方向に沿って、車体フレームの前端部近傍まで前方側に延長させた左右一対のサイドフレームから成るフロントサブフレーム（特許文献１のサブフレームに相当）を設置することは公知である。

このような構成により、例えば、車両と、車両の車体フレーム前端部の高さよりも低い障害物との前方衝突により、車幅方向から見て、衝撃荷重を略直線的に車体フレームで受けることができない場合であっても、車体フレームよりも下方側に位置するフロントサブフレームにより、こうした衝撃荷重を車幅方向から見て略直線的に受け止めることができる。従って、車体フレームの下方にフロントサブフレームを設置することで、多様な高さの障害物と車両との衝突において、車両の前方部分における衝撃エネルギーの吸収性を向上できる。

特開２００３−１４６２４２号公報

ところで、車両においては、車両の前方衝突に対する車両前方部での衝撃エネルギー吸収性を、より増大することが望ましい。しかしながら、例えば、上述の特許文献１記載のように、高さの低い障害物との前方衝突で、障害物による衝撃荷重をフロントサブフレームによって略直線的に受け止めることができる場合であっても、衝撃エネルギーの吸収性を確実に向上するには至っていない。

つまり、特許文献１は、例えば本文献の図５あるいは図１１等にて示すように、高さの高い障害物との前方衝突の際は、まず衝突荷重をファーストクロスメンバで吸収するとともに、衝突荷重が大きい際はさらに車体フレームが軸圧縮変形し、サイドフレームが易屈曲部を起点として下方に屈曲変形して衝突荷重を吸収するものである。一方、車両が、高さの低い障害物と前方衝突する際は、まずサイドフレームが易屈曲部を起点として上方に屈曲変形して衝突荷重を吸収し、衝突荷重が大きい際はさらにサイドフレームの変形が進み上方に位置する車体フレームに当接して干渉し、この干渉により衝突荷重を分散させて、衝突による衝撃を低減するものである。

しかしながら、障害物の高さは様々であり、このように障害物の高さに応じてサイドフレームの屈曲変形の方向を相対向する方向に変形させて、衝撃低減を確実に行うことは極めて困難である。

一方で、フロントサブフレームのサイドフレームは、その前端部と、それより後側部（つまり中間部）とにおいて車体フレームに支持されている。このような構成によって、サイドフレームが衝突荷重を、車幅方向から見て略直線的に受け止めた場合には、このような車体フレームへの２点の支持により車体フレームの車両前後方向における高い剛性を利用している。つまり衝突荷重によりサイドフレームが大幅に屈曲されようとする力に対抗して、車体フレームが車両前後方向に突っ張るように作用することで、衝撃エネルギーの吸収性を向上させている。

しかしながら、上述の特許文献１の技術では、サイドフレームが衝突荷重を車幅方向から見て略直線的に受け止めた場合には、車体フレームが損壊されてしまうため、車体フレームの車両前後方向の高い剛性を積極的に利用することができず、車両の前方部による衝撃エネルギーの吸収性を大きく増大できない。

本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、車体フレームの下方に配置されたフロントサブフレームにおいて、車体フレームの車両前後方向における高い剛性を積極的に利用して、車両の前方衝突時における車両前方部での衝撃エネルギー吸収性を向上することにある。

このような目的を達成するために、本発明の請求項１記載の発明においては、車両前後方向に延設された左右一対のサイドフレームを備え、車体前部で前後方向に延設された左右一対のフロントサイドフレームの下方側に設置される自動車のフロントサブフレームの取付構造であって、上記フロントサブフレームの後端部付近に設けられた左右の後端支持部と、上記フロントサブフレームの略後方で、車室の床面を形成するフロアパネルに沿って車両前後方向に延びるとともに該フロアパネルよりも下方側に突出する左右一対のフロアフレームと、上記左右一対のフロアフレームの前端部の車幅方向内側近傍に設けられ、且つ、上記後端支持部が連結支持され、下面の高さが近傍の該フロアフレームの下面の高さよりも高く形成された左右一対の取付部と、上記左右一対の取付部よりも後方且つ上記フロアフレームよりも車幅方向内側で、上記フロアパネルよりも下方側に突出する突出部として形成された左右一対のストッパ部と、上記左右一対のストッパ部よりも車幅方向内側に、車両前後方向に延設された左右一対の他のフレームと、を備え、上記フロアフレームは、上記フロントサイドフレームの後方側の部分に形成された、後方且つ下方に向けて傾斜するキックアップ部で、該フロントサイドフレームに接続されており、上記左右一対のフロアフレームと上記左右一対の他のフレームとが、車幅方向に離間して前後方向に延びる閉断面を構成する部位を有し、当該部位において、該左側のフロアフレームと該左側の他のフレームとの間に上記突出部として形成された左側のストッパ部が両フレームに直接接合されているとともに、該右側のフロアフレームと該右側の他のフレームとの間に上記突出部として形成された右側のストッパ部が両フレームに直接接合されていることを特徴とする。

このような構成により、ストッパ部は、サイドフレームの後端支持部に直ぐ後方側に配置されるので、車両の前方衝突時において、サイドフレームに対し前方から後方にかけて大きな衝突荷重が作用して、後端支持部が後方に変位すると、後端支持部はストッパ部に当接することになる。この時、ストッパ部は、他のフレーム（例えば分岐フレーム）とフロアフレームとに直接接合されているため、衝突荷重を他のフレームとフロアフレームとに分散して伝達させることができ、衝突エネルギーの分散吸収が可能となり、フロアフレーム等の車体の損壊を抑制できる。

請求項２記載の発明は、請求項１において、上記各ストッパ部は、その下部が上記各フロアフレームの下面と連結されるとともに、該フロアフレームの車幅方向内側から、該各ストッパ部の前面が上記連結部と前後方向に対向する部位に亘って、下方に延びることなく車幅方向内側に延設されていることを特徴とする。

このような構成により、ストッパ部は、分断されることなく、フロアフレーム及び他のフレームの双方に対し、高い剛性で連結されることになる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記他のフレームの下面は、上記フロアフレームの前端部近傍において該フロアフレームの下面よりも上方に配置され、上記各ストッパ部の下部は、上記各フロアフレームの下面と連結された部位から上方に延びた後、車幅方向内側に延び、さらに上方に延びて、上記各他のフレームの下面と連結されていることを特徴とする。

このような構成により、フロントサブフレームからストッパ部が受ける荷重を、フロアフレーム及び他のフレームの下面に直接伝達することが可能となるので、ストッパ部の倒れを確実に抑えることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つにおいて、上記左右一対の他のフレームは、上記左右一対の取付部からそれぞれ後方側に延設されていることを特徴とする。

このような構成により、車両の前方衝突時に作用する後方への大きな衝突荷重を、取付部から他のフレームへ効率よく分散させることが可能となり、フロアフレーム等の車体の損壊を抑制できる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つにおいて、上記各後端支持部は、その上部が上記各取付部を介して上記各ストッパ部に連結されていることを特徴とする。

このような構成によって、車両の前方衝突時にサイドフレームに作用する後方への大きな衝突荷重を、効率よくストッパ部に伝達できる。この結果、上述のような他のフレームとフロアフレームとによる衝突エネルギーの分散吸収性を更に向上できる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つにおいて、上記各後端支持部は、その下部がカバー部材を介して上記各ストッパ部に連結されていることを特徴とする。

このような構成により、車両の前方衝突時にサイドフレームに作用する後方への大きな衝突荷重を、効率よくストッパ部に伝達できる。この結果、上述のような他のフレームとフロアフレームとによる衝突エネルギーの分散吸収性を更に向上できる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１つにおいて、上記フロアパネルの車幅方向端部には、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシルがそれぞれ形成されており、上記左右一対のサイドシルと上記左右一対のフロアフレームとは、各々車幅方向に延びる左右の接続フレームによりそれぞれ接続されており、上記各接続フレームと、上記各フロアフレームと、上記各ストッパ部とがこの順で隣接して連結されており、上記各接続フレームの下部と上記各ストッパ部の下部とが、上記各フロアフレームの下面と接続されていることを特徴とする。

このような構成により、車両の前方衝突時にサイドフレームに作用する衝突荷重を、接続フレーム、及びこれを介してサイドシルにも伝達でき、これにより、更なる衝突エネルギーの分散吸収性向上が可能となる。

以上のように、本発明に係る発明においては、ストッパ部は、サイドフレームの後端支持部に直ぐ後方側に配置されるので、車両の前方衝突時において、サイドフレームに対し前方から後方にかけて大きな衝突荷重が作用して、後端支持部が後方に変位すると、後端支持部はストッパ部に当接することになる。この時、ストッパ部は、他のフレームとフロアフレームとにより強固に連結されているため、衝突荷重を他のフレームとフロアフレームとに分散して伝達させることができ、衝突エネルギーの分散吸収が可能となり、フロアフレーム等の車体の損壊を抑制できる。

本実施形態に係るフロントサブフレーム１７及び車体フレーム１等を車両の下面から見た図。 図１のＡ−Ａ断面図。 フロントサイドフレーム１７のみを斜め前方から見た斜視図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 図１のＣ−Ｃ断面図。 図１のＤ−Ｄ断面図。 図１のＥ−Ｅ断面図。 図１のＦ−Ｆ断面図。

以下、本発明に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。尚、各実施形態におけるフレーム、メンバは、特に断りのない限り鋼鉄製である。

図１は、本実施形態に係るフロントサブフレーム及び車体フレーム等を車両の下面から見た図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はフロントサイドフレームのみを斜め前方から見た斜視図、図４は図１のＢ−Ｂ断面図、図５は図１のＣ−Ｃ断面図、図６は図１のＤ−Ｄ断面図、図７は図１のＥ−Ｅ断面図、図８は図１のＦ−Ｆ断面図である。

図１及図２に示すように、車体フレーム１は、車両前後方向に延設される左右一対のフロントサイドフレーム２，２と、フロントサイドフレーム２，２の後方でフロントサイドフレーム２，２に接続されるフロアフレーム３，３が配置されている。尚、フロントサイドフレーム２，２の後方側の部分は、後方且つ下方に向けて傾斜したキックアップ部４，４が形成されており、これによりフロントサイドフレーム２，２の前端部は、フロアフレーム３に対してある程度高い位置に設置されることになる。

フロントサイドフレーム２，２の中間部近傍には、車両外方側に隣接して、図示しない前輪を格納するホイールハウジング５，５が形成され、その中心付近には前輪を支持する緩衝装置を格納するためのサスペンションタワー６，６が上方に倒立するよう形成されている。

フロントサイドフレーム２，２の前端部には、樹脂製のバンパーフレーム７が前端部を架け渡すように車幅方向に延設されており、バンパーフレーム７の内部には、衝撃緩衝部材が設けられている。尚、本実施形態のおけるフロントサイドフレーム２，２には、所謂クロスメンバは設けられていない。また、フロントサイドフレーム２，２に挟まれるように形成されるエンジンルームＥに図示しないエンジンが搭載されている。

フロアフレーム３，３を上方から覆うようにフロアパネル８が設けられており、フロアパネル８の前端部付近は、前方に位置するに従って上方側に向うよう延設され、その前端部には、鉛直方向且つ上方に延設して、エンジンルームＥと車室９とを区分するダッシュパネル１０が形成されている。また、フロアパネル８の車幅方向中心部は、上方側に隆起してトンネル部１１を形成しており、トンネル部１１には、図示しないエンジンの排気管や、所謂ＦＲタイプの車両であればドライブシャフト等が格納されることになる。

フロアパネル８の車幅方向端部付近には、車幅方向が閉断面矩形状のサイドシル１２，１２が形成されており、フロアフレーム３，３の前端部とサイドシル１２，１２とは、フロアパネル８から下方側に隆起する接続フレーム１３，１３により接続されており、これにより車両前方からの衝突荷重がフロアフレーム３，３から一部分岐してサイドシル１２，１２にも入力可能となる。

フロントサイドフレーム２，２の下方には、車両前後方向に延設される左右一対のサイドフレーム１４，１４と、サイドフレーム１４，１４のそれぞれの前端部同士及び後端部同士を架け渡すよう車幅方向に延設されて固定される前側クロスメンバ１５及び後側クロスメンバ１６とから成るフロントサブフレーム１７が配置されている。

各サイドフレーム１４，１４の前端部には、前端支持部１８，１８が形成され、後端部には、後端支持部１９，１９が形成されるとともに、後側クロスメンバ１６よりも若干前方の中間部には、サイドフレーム１４，１４の上面から上方に向けて延設される縦メンバ２０，２０を介してその先端に中間支持部２１，２１が形成されており、これらの支持部は、それぞれ直ぐ上方のフロントサイドフレーム２，２の下面にて対応する位置に、ラバーブッシュを介して支持されている。これにより、フロントサブフレーム１７は、計６ヶ所にて、フロントサイドフレーム２，２に支持されることになる。

尚、本発明においては、サイドフレーム１４，１４は、必ずしもフロントサイドフレーム２，２に支持される必要はなく、車体フレーム１を構成するいずれかの構造体であってもよい。

サイドフレーム１４，１４の前端部には前方側に延設するように、車両前後方向の衝突荷重に対して積極的に縮合されて衝撃エネルギーを吸収可能なクラッシュ管２２，２２が、ボルト等の締結部材により着脱可能に設けられており、クラッシュ管２２，２２の前端部同士は、車幅方向に延設されるレインフォースメント２３により固定されている。クラッシュ管２２，２２は鋼鉄製で内部が空洞となるよう筒状に形成されるが、レインフォースメント２３は、樹脂製となっている。また、レインフォースメント２３は、上述のバンパーフレーム７の略直ぐ下方側に位置するよう設置される。

サイドフレーム１４，１４の前端支持部１８，１８より後方側から縦メンバ２０，２０の基幹部分にかけて、屈曲促進部２４，２４が形成されている。

この屈曲促進部２４，２４は、前方部２５，２５と、後方部２６，２６とから構成されており、前方部２５，２５は、後方且つ下方に向けて傾斜するよう形成され、後方部２６，２６は、これに対して後方に向って略水平に形成されている。

尚、本発明においては、前方部２５，２５の水平に対する傾斜角に対して、後方部２６，２６の水平に対する傾斜角小さければよく、例えば、後方部２６，２６の傾斜角がマイナスの値、つまり後方且つ上方に向けて傾斜していても構わない。

また、サイドフレーム１４，１４は、下方から見てそれぞれ略同じ形状をしている２枚のパネル、つまり断面が凸状の上側パネル及び断面が凹状の下側パネル同士を重ね合わせることで構成されているが、前方部２５，２５を形成する上側パネル２５ａ及び下側パネル２５ｂの板厚は、後方部２６，２６を形成する上側パネル２６ａ及び下側パネル２６ｂの板厚よりも大きい。これにより、前方部２５，２５の前後方向における上下方向の曲げに対する強度は、後方部２６，２６の前後方向における上下方向の曲げに対する強度より大きくなる。

尚、本発明においては、前方部２５，２５の前後方向における上下方向の曲げに対する強度が、後方部２６，２６の当該曲げに対する強度より小さくなるように、前方部２５，２５の上側パネル２５ａ及び下側パネル２５ｂの少なくとも一方の材質を、後方部２６，２６の上側パネル２６ａ及び下側パネル２６ｂの少なくとも一方の材質よりも軟性の材料で成形してもよい。

また、サイドフレーム１４，１４の後方部２６，２６においては、前方部２５，２５に接続している後方部２６，２６の前端部から後方へ所定距離離間するまでの後方部前側部位２６ｃ，２６ｃの幅（つまり、下方側から見たときの車幅方向の厚さ）は、当該後方部前側部位２６ｃ、２６ｃより後方で縦メンバ２０，２０の基部までにおける後方部後側部位２６ｄ，２６ｄの幅よりも小さくなるよう形成されている。また、サイドフレーム１４，１４の縦メンバ２０の基部から後端部にかけての幅についても、後方部２６，２６の後方部前側部位２６ｃ，２６ｃの幅よりも実質的に大きくなるよう形成されている。

本実施形態において、フロントサブフレーム１７のサイドフレーム１４，１４には、サスペンション機構の２本のロアアーム２９、３０が揺動可能となるよう接続されている。

具体的には、図３に示すように、サイドフレーム１４，１４の後方部後側部位２６ｄ，２６ｄの車両外方側に、フロント側ロアアーム支持部２７が形成され、縦メンバ２０，２０より後方側のサイドフレーム１４，１４の車両外方側に、リア側ロアアーム支持部２８が形成されている。フロント側ロアアーム支持部２７とリア側ロアアーム支持部２８には、それぞれ車両外方側に向けて、フロント側ロアアーム２９、リア側ロアアーム３０が揺動可能に接続されており、これらフロント側ロアアーム２９及びリア側ロアアーム３０の各外方側端部は、前輪を直接支持するホイールサポート（図示せず）に揺動可能に接続されている。更に、図示しないが、フロントサイドフレーム２，２に接続されるアッパーアームもホイールサポートに接続されており、これらの構成により、サスペンション機構を成している。

尚、本発明では、フロント側ロアアーム２９とリア側ロアアーム３０とは別体として説明したが、ロアアームを所謂Ａ型ロアアームとし、フロント側ロアアーム２９とリア側ロアアーム３０とが車両外方側で固定されたものであってもよい。
（フロントサブフレーム１７の構成による作用及び効果）
以上のようなフロントサブフレーム１７の構成により、以下のような作用及び効果を奏す。

先ずは、車両が、高さの低い障害物と前方衝突等した場合、障害物から受けた衝突荷重は、レインフォースメント２３及びクラッシュ管２２，２２に入力され、これらが前後方向に圧縮されながら縮合されることで（図２の一点破線参照）、衝撃エネルギーが吸収され衝撃荷重がある程度低減されることになる。また、レインフォースメント２３は車幅方向に延設されているために、障害物が左右のクラッシュ管２２，２２の中間部分のみ衝突した場合も、衝撃荷重をクラッシュ管２２，２２に伝達でき、これにより衝撃荷重の低減が可能である。

衝突の度合が軽度な場合であれば、クラッシュ管２２，２２とレインフォースメント２３とが縮合されるだけで衝突荷重を略零にすることができ、その後の補修も、クラッシュ管２２，２２が着脱可能に取り付けられていることから、フロントサブフレーム全体を交換せずに、クラッシュ管２２，２２及びレインフォースメント２３の交換のみで済む。しかし、衝突度合が大で衝突荷重が大きい場合には、クラッシュ管２２，２２及びレインフォースメント２３とにより衝撃エネルギー吸収されなかった衝突荷重が、フロントサブフレーム１７の特にサイドフレーム１４，１４の略前後方向に沿って前方から後方に入力されることになる。この場合、サイドフレーム１４，１４の前端支持部１８，１８及び中間支持部２１，２１との働き、及び屈曲促進部２４，２４の前方部２５，２５と後方部２６，２６との働きにより、サイドフレーム１４，１４は屈曲促進部２４，２４を中心として下方側に積極的に屈曲されて、これによって、衝撃エネルギーが吸収され、衝突荷重が低減される。

具体的には、サイドフレーム１４，１４は、前端支持部１８，１８及び中間支持部２１，２１とによりフロントサイドフレーム２，２に連結支持されており、また、屈曲促進部２４，２４の前方部２５，２５は後方且つ下方に向けて傾斜しているのに対し、後方部２６，２６は、略水平となるよう構成されている。

従って、サイドフレーム１４，１４の前端から入力された衝突荷重により、サイドフレーム１４，１４の前端部は、高さを大幅下げることなく略同じ高さに維持しながら後方へ変位する。一方、サイドフレーム１４，１４の中間支持部２１，２１は、サイドフレーム１４，１４と縦メンバ２０，２０を介して強固に接続されている。従って、屈曲促進部２４，２４の前方部２５，２５と後方部２６，２６との接続部分を中心としてモーメントが働き、前方部２５，２５と後方部２６，２６とは、この接続部分を略中心として、前方部２５の前端部が上方を向いて全体的に下方側に変位するように屈曲する。

また、このような屈曲促進部２４，２４の下方側への屈曲により、サイドフレーム１４，１４がフロントサイドフレーム２，２の下面に当接し干渉することがなく、フロントサイドフレーム２，２は、大きな損壊を受けない。これにより、サイドフレーム１４，１４が屈曲して、サイドフレーム１４，１４の前端支持部１８，１８と中間支持部２１，２１との間の距離が短縮されようとしても、前端支持部１８，１８及び中間支持部２１，２１が連結支持されているフロントサイドフレーム２，２は、上述のように損壊されないため、前後方向の剛性が高い状態を維持し続ける。よって、衝突の初期において、サイドフレーム１４，１４の屈曲に際して、フロントサイドフレーム２，２が一気に変形されて損壊されることがなく、フロントサイドフレーム２，２による衝撃エネルギーの吸収を効率よく行なわせることができ、簡単な構成で衝突荷重の大幅な低減が可能となる。

この場合、上述のように衝突荷重がある程度クラッシュ管２２，２２とレインフォースメント２３とによって低減されてサイドフレーム１４，１４に入力されるため、フロントサイドフレーム２，２による高い剛性による衝撃エネルギー吸収性を発揮し易いように、フロントサイドフレーム２，２に衝突荷重の一部を伝達でき、衝撃エネルギーの吸収性を全体的に向上できる。

また、本実施形態においては、屈曲促進部２４，２４の前方部２５，２５と後方部２６，２６との板厚や材質などを調整して、前方部２５，２５の前後方向における上下方向の曲げに対する強度を、後方部２６，２６の当該強度よりも大きくしている。

これにより、屈曲促進部２４，２４が屈曲される際に前方部２５，２５の損壊が抑制できるため、確実に下方に屈曲させることができる。

更に、サイドフレーム１４，１４の後方部２６，２６は、後方部前側部位２６ｃ，２６ｃの幅が、後方部後側部位２６ｄ，２６ｄの幅よりも小さくなるよう形成されている。これにより、屈曲促進部２４，２４が下方側に屈曲される際に、サイドフレーム１４，１４と中間支持部２１，２１との支持構造付近が大きく変形して、サイドフレーム１４，１４と中間支持部２１，２１との連結強度の低下が抑制されて、屈曲促進部２４，２４を確実に屈曲させることができる。

以上により、車両前方部での衝撃エネルギー吸収性を確実に向上できる。
（サイドフレーム１４，１４の前端支持部１８，１８の詳細構造について）
次に、サイドフレーム１４，１４の前端支持部１８，１８について、図4及び図５を参照して説明する。

図４に示すように、クラッシュ管２２の後端部のフランジ部２２ａには、クラッシュ管後端壁３１がクラッシュ管２２の後端開口部を覆うように固定されている。

また、サイドフレーム１４の前端部においては、前方部２５の上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとが重ね合わされることにより成形されており、この場合、上側パネル２５ａの板厚は、下側パネル２５ｂの板厚よりも厚いものが使用されている。

この上側パネル２５ａの前端部における車幅方向の中間部分は、クラッシュ管後端壁３１に溶接にて固定されている。また、下側パネル２５ｂの前端部は、前方に向かうに従って車幅方向における中間部分が上方に向かって凸状に隆起するよう形成されており、この前端部はこのように隆起した状態で、クラッシュ管後端壁３１に対し溶接にて固定されている。

図５に示すように、サイドフレーム１４の前端部の車両外方側において、上側パネル２５ａのサイドフレーム１４上面における車幅方向端部は、車両外方側に移行するに従ってサイドフレーム１４の略下面の高さに至るまで大きく下方を指向するよう延設され、サイドフレーム１４の略下面の高さ付近で、サイドフレーム１４の車幅方向外方側に向けて略水平に延設されている。

また、車両外方側において、下側パネル２５ｂの上述の車幅方向中間部における隆起した部分の車幅方向端部は、下方を指向するよう延設される上側パネル２５ａに沿うように、サイドフレーム１４の略下面の高さに至るまで下方を指向して延設されている。このとき、下側パネル２５ｂは、上側パネル２５ａに重なる。下側パネル２５ｂは、サイドフレーム１４の略下面の高さ付近では、サイドフレーム１４の車幅方向外方側に向けて略水平に延設されている。このように、サイドフレーム１４の前端部の車両外方側では、互いに重なった上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとが溶接によリ接合されることで、車両前後方向に亘って車両外方側に延設されたフランジ部３２が形成される。

同様に、サイドフレーム１４の前端部の車両内方側においても、上側パネル２５ａのサイドフレーム１４上面における車幅方向端部は、車両内方側に移行するに従ってサイドフレーム１４の略下面の高さに至るまで下方を指向するよう延設され、サイドフレーム１４の略下面の高さ付近で、サイドフレーム１４の車幅方向外方側に向けて略水平に延設されている。但し、車両外方側に比べて、上側パネル２５ａの下方を指向する傾斜度合は緩やかである。

また、同様に、下側パネル１４ａに関しても、サイドフレーム１４の前端部の車両内方側において、下側パネル２５ｂの隆起した部分の車幅方向端部は、下方を指向して延設される緩やかな傾斜の上側パネル２５ａに沿うように、サイドフレーム１４の略下面の高さに至るまで下方を指向して延設されている。そして、下側パネル２５ｂは、上側パネル２５ａに重なるようにして下方に延設され、サイドフレーム１４の略下面の高さ付近で、サイドフレーム１４の車幅方向内方側に向けて略水平に延設されている。こうして、車両内方側でも、互いに重なった上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとが溶接によリ接合されることで、車両前後方向に亘って車両内方側に延設されたフランジ部３３が形成される。

また、内方側においては、サイドフレーム１４の上面近傍及びフランジ部３３に、それぞれ前側クロスメンバ１５端部の上面及び下面が接合されている。

また、図５において、二点破線Ｍは、クラッシュ管２２におけるフランジ部２２ａ直前の後端部の輪郭を示している。

これによると、フランジ部３２及びフランジ部３３の高さとクラッシュ管２２後端部の下面の高さとは略同じ高さとなるようこれらは近接して位置している。

また、サイドフレーム１４より車両外方側で上側パネル２５ａが下方に延設されて形成されるサイドフレーム１４の外方側側壁は、車両前後方向から見て、クラッシュ管２２の車両外方側側壁と略重なるよう位置して、クラッシュ管後端壁３１に接合されている。

更に、サイドフレーム１４より車両内方側で上側パネルが下方に緩やか延設されることで形成されるサイドフレーム１４の内方側側壁は、車両前後方向から見て、これより前方側に向かうに連れて、サイドフレーム１４の車幅方向断面形状が四角形に近づくように傾きが大きくなり、クラッシュ管２２の車両内方側側壁と略重なるよう位置した状態で、クラッシュ管後端壁３１に接合されている。

フランジ部３２とフランジ部３３とに囲まれる、下側パネル２５ｂが上方に隆起する部分は、下方から見て窪んだ形状の窪み部３４が形成されることになる。

この下側パネル２５ｂによる窪み部３４とこの窪み部３４の上方に位置する上側パネル２５ａとを貫通するように、前端支持部１８としての、内外筒式のラバーブッシュ３５が設置される。

次に、ラバーブッシュ３５について詳細に説明すると、ラバーブッシュ３５は、サイドフレーム１４の上面から、窪み部３４に掛けて貫通するよう上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとに接合される鋼鉄製の外筒部３６と、それより小径の内筒部３７が同心円状に設けられている。また外筒部３６及び内筒部３７とも、上方側は、サイドフレーム１４の上面より延出しており、この延出した上方の端部は、外周方向に向かって略水平に延設されるそれぞれ上端外周縁部３６ａと上端外周縁部３７ａとが形成されている。尚、この場合、内筒部３７の上端外周縁部３７ａに対し、外筒部３６の上端外周縁部３６ａの方が、下方に位置する。

円筒状のラバー３８は、外筒部３６と内筒部３７とにより囲まれる空間内に嵌挿されている。このラバー３８は、上方側で、上述の内筒部３７の上端外周縁部３７ａと外筒部３６の上端外周縁部３６ａとにより囲まれる空間において、外周側に延設されるラバー３８の上端外周縁部３８ａが嵌挿されるように延設されている。

一方、ラバー３８の下端側は、サイドフレーム１４の上面の高さと窪み部３４の高さとの略中間位置に、位置するよう構成される。

このようなラバーブッシュ３５に対して、フロントサイドフレーム２の前端部２ａから、前端部２ａに固定されるとともに下方に向かうボルト３９が延設されており、ラバーブッシュ３５の内筒部３７の内部にボルト３９は嵌挿されている。そして、前端部２ａの下端と内筒部３７の上端部とが当接した状態において、Ｏリング４０が外筒部３６と内筒部３７とのそれぞれ下端部に当接するように、ボルト３９の下方側には、ナット４１が締結されている。
（サイドフレーム１４の前端支持部１８の構造における作用及び効果）
以上のような前端支持部１８の構造により、次のような作用及び効果を奏す。

つまり、本実施形態においては、サイドフレーム１４は、前方側からの衝突荷重に抗するようにしっかりと固定させる必要はある。しかしながら、サイドフレーム１４自体は、中間支持部２１と、後端支持部１９とによりラバーブッシュ３５を介して強固に固定されており、サイドフレーム１４の前端支持部１８を介してフロントサイドフレーム２に入力される振動や荷重などの影響は少ない。また、サイドフレーム１４には、軽量のクラッシュ管２２等が設けられるだけで、比較的軽量である。これらのことから、前端支持部１８によるフロントサイドフレーム２へのサイドフレーム１４の支持は大掛りにする必要がない。

そこで、ラバーブッシュ３５を軽量化することが可能であるが、このためには小型化、つまり、振動低減を考慮してラバーブッシュ３５自体を上下方向に短くすればよい。更に、ラバー３８自体も短くすることで、より軽量化が可能となる。

しかし、このようにラバーブッシュ３５を短くした場合、通常であればラバーブッシュ３５の直ぐ下方側の下側パネル２５ｂを隆起させず、本実施形態のような窪み部３４を設けない構成が考えられる。この場合、ラバーブッシュ３５の外筒部３６の下端部を支持するために、上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとの略中心の位置に、本実施形態における隆起した下側パネル２５ｂのような略水平の補強部材を、下側パネル２５ｂとは別に新たに設ける必要がある。しかしながら、このような補強部材の設置により生産性が悪化するといった問題が生じる。

これに対し、本実施形態では、ラバーブッシュ３５の下方側においては、下側パネル２５ｂを隆起させて窪み部３４を形成したことで、補強部材を別体で設けることなく簡単に、ラバーブッシュ３５の短縮化が可能となる。また、この場合、ナット４１をボルト３９に締結させる作業も比較的大きな窪み部３４により行なえるため、締結作業性を向上できる。

また、車幅方向の両端には、サイドフレーム１４の略下面の高さに位置し、この下面に近接するようフランジ部３２及びフランジ部３３を設けているため、クラッシュ管２２の直ぐ後方であり車両前後方向の高い剛性が要求される部分に、上述の窪み部３４を設けても、この左右のフランジ部３２，３３により前後方向の剛性を補償でき、サイドフレーム１４の前端部における前後方向の剛性を大幅に低下させることがない。

また、本実施形態においては、上側パネル２５ａが下側パネル２５ｂよりも板厚が厚いものが使用されており、更に、サイドフレーム１４の窪み部３４が形成される付近では、上側パネル２５ａが下側パネル２５ｂを上方から略全体を覆うように設けられている。これにより、上側パネル２５ａは、サイドフレーム１４の側壁面を形成するとともに、その下方部で下側パネル２５ｂと重なり合っている。このような構成によって、この窪み部３４によりサイドフレーム１４の車幅方向断面積が低下して剛性が低下するのを、厚い板厚の上側パネル２５ａがサイドフレームの側壁面を形成することで抑制でき、全体的に高い剛性を維持できる。

特に、本実施形態では、上側パネル２５ａは、下側パネル２５ｂと側壁面の下方部で重なった状態で、サイドフレーム１４の下面まで延設され、それから車幅方向に向かって、上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂとが重なったフランジ部３２，３３が形成されるため、より高い剛性の維持が可能となる。

尚、本発明においては、必ずしも、上側パネル２５ａの板厚を厚くする必要はなく、上側パネル２５ａと下側パネル２５ｂの板厚が略同じか、あるいは下側パネル２５ｂの板厚の方を厚くしても構わない。
（サイドフレーム１４の後端支持部１９の取り付け構造周辺について）
次に、サイドフレーム１４，１４の後端部の取り付け構造周辺について説明する。

図１に示すように、フロアフレーム３，３の前端部における車両内方側のフロアパネル８には、フロアフレーム３，３に隣接して、取付部４２，４２が形成されており、サイドフレーム１４，１４の後端支持部１９，１９は、ラバーブッシュ４３，４３を介して、この取付部４２，４２に連結支持される。

尚、取付部４２，４２の下面は（但し、路面側が下）、後端支持部１９，１９付近において、後方程下方に傾斜するフロアフレーム３，３の下面よりも高くなるよう形成されている。（図６及び図７参照）
また、取付部４２，４２において、後端支持部１９，１９を支持した部分の直ぐ後方側には、取付部４２、４２の下面よりも一段下方に下がった位置に、下方側に突出するようストッパ部４２ａ，４２ａ（突起部）が形成されるとともに、このストッパ部４２ａ，４２ａより車両内方側には、取付部４２，４２から後方側に延設するよう、取付部４２，４２の下面と略同じ高さで、分岐フレーム４４，４４が形成されている。尚、分岐フレーム４４，４４の後方部分の車幅方向の両端は、分岐フレーム４４，４４の下面より一段高いフロアパネル８が位置している。このストッパ部４２ａ，４２ａも、フロアフレーム３，３の車両内方側に隣接しているが、ストッパ部４２ａ，４２ａの全部、あるいは少なくとも後方部を含む大部分の下面は、後方程下方に傾斜するフロアフレーム３，３の下面よりも高くなるよう形成されている。（図７及び図８参照）
取付部４２，４２の前端側で、後端支持部１９，１９が位置する部分の車両内方側には、左右の取付部４２，４２を橋渡すようにダッシュクロスメンバ４５が、トンネル部１１に沿って車幅方向に延設されている。このダッシュクロスメンバ４５の下面は、取付部４２，４２に隣接する部分において、取付部４２，４２の下面よりも一段高く、且つ周辺のフロアパネル８よりも一段低く形成されている。

ストッパ部４２ａ，４２ａとフロアフレーム３，３のストッパ部４２ａ，４２ａに隣接する部分と、後端支持部１９，１９との下方側には、これらを覆うようにカバー部４６，４６が設けられている。ストッパ部４２ａ，４２ａには、ボルト孔４７，４７が形成され、フロアフレーム３，３にはボルト孔４８，４８が形成されており、これらのボルト孔に対し、カバー部４６，４６を介してボルトを締結することで、カバー部４６，４６は固定されている。また、カバー部４６，４６は、ラバーブッシュ４３，４３を介して後端支持部１９，１９を支持しており、これにより、サイドフレーム１４の後端の落下を阻止している。

次に、取付部４２及びストッパ部１２ａ及びこれらの周辺構造について、図６乃至図８を参照して、詳細に説明する。

図６示すように、後端支持部１９付近において、フロアパネル８には、車両前後方向から見て断面が矩形状で上方が開口した凹状のフロアフレームパネル３ａが、接合されており、その上下方向の中間部分には、前後方向に亘ってフロアフレームパネル３ａの側面を連結するレインフォースメント３ｂが設けられている。また、フロアフレームパネル３ａの下面を覆うように、接続フレーム１３を形成する断面が矩形状で上方が開口した凹状の接続フレームパネル１３ａが、フロアフレーム３の下面に接合されており、これによりフロアフレーム３の補強と、フロアフレーム３と接続フレーム１３との連結が図られている。尚、フロアフレーム３は、この後端支持部１９付近においては、後方側に向かうほど下方に向けて傾斜していており、この図によると、接続フレーム１３の下面の方がフロアフレーム３の下面よりも低く位置している。

フロアフレームパネル３ａの車両内方側側面の上下方向の中心部分には、ダッシュクロス端部パネル４５ａの車両外方側端部が接合さるとともに、フロアフレームパネル３ａの内方側側面の下方側で、フロアフレームパネル３ａの下面よりも若干高い位置には、取付部４２を形成する取付部パネル４２ｂの車両外方側端部が接合されている。

また、ダッシュクロス端部パネル４５ａの車両内方側には、車両の中心部にかけては、ダッシュクロスメンバ４５を形成するダッシュクロスメンバパネル４５ｂがフロアパネル８に接合されている。このとき、このダッシュクロスメンバパネル４５ｂの車両外方側の端部の下面に、ダッシュクロス端部パネル４５ａの内方側端部及び取付部パネル４２ｂの内方側端部とが重なり合うように接合固定されており、これにより、取付部４２及びダッシュクロスメンバ４５の端部の補強が成されている。

ダッシュクロス端部パネル４５ａには、ボルト４９の基部が下方を指向して固定されており、ボルト４９はその下の取付部パネル４２ｂ及びカバー部４６を貫通して、更に下方に延設されている。サイドフレーム１４後端支持部１９のラバーブッシュ４３は、内外筒式であり、サイドフレーム１４の後端に接合された外筒４３ａ（図７参照）と内筒４３ｂとの間に、リング状の上部ラバー４３ｃ及び下部ラバー４３ｄが嵌挿されており、上部ラバー４３ａの上端部は、取付部パネル４２ｂの下面に接触しており、下部ラバー４３ｄの下端部は、カバー部４６の上面に接触している。

カバー部４６を貫通したボルト４９には、ナット５０が締結されており、これによりカバー部４６と取付部パネル４２ｂとの間にラバーブッシュ４３が、上部ラバー４３ｃと下部ラバー４３ｄとを介して挟み込まれ、よってサイドフレーム１４の後端部は取付部４２に対して振動低減可能に固定されている。

図７は、この後端支持部１９周辺を車幅方向から見た図面であるが、これによると、フロアパネル８は、前方側から後方側に向かうに連れて下方に向かうよう傾斜しており、これに沿って、フロアフレーム３の下面（図７の二点破線Ｎ）もフロアパネル８より下方側に所定距離離間した位置で、同様に傾斜している。

フロアパネル８の傾斜している部分には、ダッシュクロス端部パネル４５ａが接合されており、ダッシュクロス端部パネル４５ａの後方側には、ダッシュクロス端部延長部４５ｃが延設され、ダッシュクロスメンバ４５の端部の補強が成されている。

取付部パネル４２ｂは、その前端は、ダッシュクロス端部パネル４５ａの前端に接合されて、それから後方に向かうに連れて下方側に隆起して取付部４２を形成している。更に、取付部４２の下面の後端からは連続して更に下方側に隆起し、これによりストッパ部４２ａを形成しており、ストッパ部４２ａの後端は、上方に延設してフロアパネル８に接合されている。

このように取付部４２とストッパ部４２ａとを、取付部パネル４２ｂにより形成することで、これらの連結剛性を高めている。

カバー部４６は、後端支持部１９付近から後方に向かうに連れて上方に傾斜して、ストッパ部４２ａを形成する取付部パネル４２ｂの下面と接触しており、この接触した部分においては、カバー部４６を介して、ボルト５１がボルト孔４７に締結されており、これにより、カバー部４６とストッパ部４２ａの下面とが螺着固定されている。

このように、後端支持部１９、つまりラバーブッシュ４３の上部は、後方に向かうに連れ下方に延設される、連続した取付部パネル４２ｂによりストッパ部４２ａに連結され、ラバーブッシュ４３の下部は、後方に向かうに連れ上方に延設される、連続したカバー部４６によりストッパ部４２ａに連結されるため、サイドフレーム１４後端部と、ストッパ部４２ａとの連結剛性を強化できる。

図８は、ボルト５１の締結位置近傍を、車両前後方向から見た図である。

これによると、フロアフレーム３は、フロアフレームパネル３ａとレインフォースメント３ｂとで形成され、接続フレーム１３は、接続フレーム１３ａにより形成されている点は、図６と略同じである。

フロアフレームパネル３ａの車両内方側側面の下方部で、フロアフレームパネル３の下面より若干上方側に、ストッパ部４２ａを形成する取付部パネル４２ｂの車両外方側端部が、フロアフレーム３の下面の車幅方向における略半分を覆うように接合されている。

また、フロアフレーム３より、車幅方向で車両内方側に所定距離離間したフロアパネル８には、取付部４２から後方に延設される分岐フレーム４４を形成する分岐フレームパネル４４ａが固定されている。

上述のストッパ部４２ａを形成する取付部パネル４２ｂにおいて、その車幅方向の車両内方側端部は、この分岐フレームパネル４４ａの下面を覆うように接合されている。

このような構成により、フロアフレーム３及び分岐フレーム４４の双方に対し、ストッパ部４２ａは、高い剛性で連結されることになる。
（サイドフレーム１４の後端支持部１９の取り付け構造及びその周辺構造における作用、効果について）
以上のような構成により、ストッパ部４２ａは、サイドフレーム１４の後端支持部１９に直ぐ後方側に配置されるので、車両の前方衝突時において、サイドフレーム１４に対し前方から後方にかけて大きな衝突荷重が作用して、後端支持部１９が後方に変位すると、後端支持部１９はストッパ部４２ａに当接することになる。この時、ストッパ部４２ａは、分岐フレーム４４とフロアフレーム３とにより強固に連結されているため、衝突荷重を分岐フレーム４４とフロアフレーム３とに分散して伝達させることができ、衝突エネルギーの分散吸収が可能となり、フロアフレーム３等の車体の損壊を抑制できる。

また、後端支持部１９の上部と下部とは、それぞれ取付部４２とカバー部４６を介して、ストッパ部４２ａに高剛性で連結されており、これにより、車両の前方衝突時にサイドフレーム１４に作用する後方への大きな衝突荷重を、効率よくストッパ部４２ａに伝達できる。この結果、上述のような分岐フレーム４４とフロアフレーム３とによる衝突エネルギーの分散吸収性を更に向上できる。

また、フロアフレーム３よりも若干高い位置に配置されたストッパ部４２ａにより、カバー部４６を介して、後端支持部１９の下方を支持するため、後端支持部１９の下方の支持構造が、フロアフレーム３よりも大きく下方に配設されて、車体の下面と路面との距離が短くなるのを防止できる。

また、取付部４２は、高剛性となるよう形成されたダッシュクロスメンバ４３の端部にも連結されているため、車両の前方衝突時にサイドフレーム１４に作用する衝突荷重をダッシュクロスメンバ４３、及びこれを介して車幅方向における対面側のフロアフレーム３にも伝達して、衝突エネルギーの分散吸収性をより高めることが可能となる。

また、フロアフレーム３の取付部４２より車両外方側で、且つ後方側には、フロアフレーム３に隣接して接続フレーム１３が形成されているため、車両の前方衝突時にサイドフレーム１４に作用する衝突荷重を、接続フレーム１３、及びこれを介してサイドシル１２にも伝達でき、これにより、更なる衝突エネルギーの分散吸収性向上が可能となる。

１：車体フレーム
２：フロントサイドフレーム
１４：サイドフレーム
１７：フロントサブフレーム
１８：前端支持部
１９：後端支持部
２１：中間支持部
２２：クラッシュ管（衝撃吸収部材）
２３：レインフォースメント
２４：屈曲促進部
２５：前方部
２５ａ：上側パネル
２５ｂ：下側パネル
２６：後方部
２６ａ：前方部前側部位（幅縮小部）
２６ｂ：前方部後側部位（幅拡大部）
２７：フロント側ロアアーム支持部
２８：リア側ロアアーム支持部
３２，３３：フランジ部
３４：窪み部
３５：ラバーブッシュ
４２：取付部
４２ａ：ストッパ部（突出部）
４３：ラバーブッシュ
４４：分岐フレーム
４５：ダッシュクロスメンバ
４６：カバー部

Claims (7)

1. 車両前後方向に延設された左右一対のサイドフレームを備え、車体前部で前後方向に延設された左右一対のフロントサイドフレームの下方側に設置される自動車のフロントサブフレームの取付構造であって、
   上記フロントサブフレームの後端部付近に設けられた左右の後端支持部と、
   上記フロントサブフレームの略後方で、車室の床面を形成するフロアパネルに沿って車両前後方向に延びるとともに該フロアパネルよりも下方側に突出する左右一対のフロアフレームと、
   上記左右一対のフロアフレームの前端部の車幅方向内側近傍に設けられ、且つ、上記後端支持部が連結支持され、下面の高さが近傍の該フロアフレームの下面の高さよりも高く形成された左右一対の取付部と、
   上記左右一対の取付部よりも後方且つ上記フロアフレームよりも車幅方向内側で、上記フロアパネルよりも下方側に突出する突出部として形成された左右一対のストッパ部と、
   上記左右一対のストッパ部よりも車幅方向内側に、車両前後方向に延設された左右一対の他のフレームと、を備え、
   上記フロアフレームは、上記フロントサイドフレームの後方側の部分に形成された、後方且つ下方に向けて傾斜するキックアップ部で、該フロントサイドフレームに接続されており、
   上記左右一対のフロアフレームと上記左右一対の他のフレームとが、車幅方向に離間して前後方向に延びる閉断面を構成する部位を有し、当該部位において、該左側のフロアフレームと該左側の他のフレームとの間に上記突出部として形成された左側のストッパ部が両フレームに直接接合されているとともに、該右側のフロアフレームと該右側の他のフレームとの間に上記突出部として形成された右側のストッパ部が両フレームに直接接合されていることを特徴とする自動車のフロントサブフレームの取付構造。
2. 上記各ストッパ部は、その下部が上記各フロアフレームの下面と連結されるとともに、該フロアフレームの車幅方向内側から、該各ストッパ部の前面が上記連結部と前後方向に対向する部位に亘って、下方に延びることなく車幅方向内側に延設されていることを特徴とする請求項１記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。
3. 上記他のフレームの下面は、上記フロアフレームの前端部近傍において該フロアフレームの下面よりも上方に配置され、
   上記各ストッパ部の下部は、上記各フロアフレームの下面と連結された部位から上方に延びた後、車幅方向内側に延び、さらに上方に延びて、上記各他のフレームの下面と連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。
4. 上記左右一対の他のフレームは、上記左右一対の取付部からそれぞれ後方側に延設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。
5. 上記各後端支持部は、その上部が上記各取付部を介して上記各ストッパ部に連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。
6. 上記各後端支持部は、その下部がカバー部材を介して上記各ストッパ部に連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。
7. 上記フロアパネルの車幅方向端部には、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシルがそれぞれ形成されており、
   上記左右一対のサイドシルと上記左右一対のフロアフレームとは、各々車幅方向に延びる左右の接続フレームによりそれぞれ接続されており、
   上記各接続フレームと、上記各フロアフレームと、上記各ストッパ部とがこの順で隣接して連結されており、
   上記各接続フレームの下部と上記各ストッパ部の下部とが、上記各フロアフレームの下面と接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車のフロントサブフレームの取付構造。

Images