JP4247905B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、駆動系部品、操舵部品若しくは足まわり部品などを搭載して、車体側に取付けるフロントサブフレームを有する車体フレーム構造に関するものである。

車体フレーム構造として、動力源を含む駆動系部品、ステアリングギヤボックスなどの操舵部品、サスペンションなどの足まわり部品を支持するためのフロントサブフレームを備えたものが実用に供されている。
実用の車体フレーム構造は、フロントサブフレームを、略井桁形状若しくは略矩形に形成し、駆動系部品、操舵部品、足まわり部品などを搭載できるようにすれば実用上十分であった。

このような車体フレーム構造として、アルミニウム合金の押出し材で構成したフロントサブフレームを採用したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１７７６２１号公報（第５頁、図２）

図１７は従来のアルミニウム押出し材で形成したサブフレームを有する車体フレーム構造の基本構成を説明する図であり、車体フレーム構造３１０は、動力源を含む駆動系部品やサスペンションなどの足まわり部品を支持するためのサブフレーム（フロントサブフレーム）３１１の構造である。

サブフレーム３１１は、前フレーム部３１２と、この前フレーム部３１２の左右端部に接続した左右の前コーナ部３１３，３１３と、左の前コーナ部３１３から後方に延ばした左のフレーム部３１４と、右の前コーナ部３１３から後方に延ばした右のフレーム部３１４と、これらの左右のフレーム部３１４，３１４の先端にそれぞれ接続した左右の後コーナ部３１５，３１５と、これらの左右の後コーナ部３１５，３１５同士に接続する後フレーム部３１６と、からなる。

また、サブフレーム３１１は、前フレーム部３１２及び後フレーム部３１６、左右のフレーム部３１４，３１４、左右の前コーナ部３１３，３１３及び左右の後コーナ部に、アルミニウム合金の押出し材を用い、略矩形に形成したものである。

しかし、車体フレーム構造３１０では、サブフレーム（フロントサブフレーム）３１１をアルミニウム合金の押出し材で構成したので、フレーム全体の剛性が低く、例えば、大きな操舵反力が発生するステアリングギヤボックスなどの固定部分や、路面振動の入力がある車体への連結部分には、剛性を向上するために板圧（肉厚）を厚くする必要があり、車体重量の増加を招くという問題があった。

すなわち、重量増加の抑制を図りつつ、フレームの剛性を確保することができる車体フレーム構造が望まれる。

本発明は、フレームの剛性が低い点を解決し、フレームの剛性を向上を図るとともに、重量増加の抑制を図る車体フレーム構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、動力源を含む駆動系部品、ステアリングギヤボックスを含む操舵部品、フロントサスペンションを含む足まわり部品を支持するとともに、車体側に支持させるフロントサブフレームを備えた車体フレーム構造において、フロントサブフレームを、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームに構成するとともに、フロントサブフレームを、前部横メンバと、この前部横メンバの左右端部に接続した左右の前継手部と、左の前継手部から後方に延ばした左の縦メンバと、右の前継手部から後方に延ばした右の縦メンバと、これらの左右の縦メンバの先端にそれぞれ接続した左右の後継手部と、これらの左右の後継手部同士に接続する後部横メンバと、から構成し、左右の後継手部及び後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ及び左右の縦メンバを押出し材にて形成し、後部横メンバにステアリングギヤボックスを支持し、フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結したことを特徴とする。

例えば、板圧が厚くすることなく剛性を向上することができれば、重量増加の抑制を図ることができるので好ましいことである。

そこで、フロントサブフレームを、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームに構成するとともに、フロントサブフレームを、前部横メンバと、この前部横メンバの左右端部に接続した左右の前継手部と、左の前継手部から後方に延ばした左の縦メンバと、右の前継手部から後方に延ばした右の縦メンバと、これらの左右の縦メンバの先端にそれぞれ接続した左右の後継手部と、これらの左右の後継手部同士に接続する後部横メンバと、から構成し、左右の後継手部及び後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ及び左右の縦メンバを押出し材にて形成し、後部横メンバにステアリングギヤボックスを支持し、フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結することで、ステアリングギヤボックスを強固に支持しつつ、重量増加の抑制を図る。

さらに、左右の後継手部及び後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ及び左右の縦メンバを押出し材にて形成し、後部横メンバにステアリングギヤボックスを支持し、フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結することで、ステアリングギヤボックスを強固に支持することができるとともに、フロントサブフレームに過大な入力が作用した場合にも、押出し材の前部横メンバ及び左右の縦メンバで衝撃の吸収を図ることができる。

請求項１に係る発明では、フロントサブフレームを、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームに構成するとともに、フロントサブフレームを、前部横メンバと、この前部横メンバの左右端部に接続した左右の前継手部と、左の前継手部から後方に延ばした左の縦メンバと、右の前継手部から後方に延ばした右の縦メンバと、これらの左右の縦メンバの先端にそれぞれ接続した左右の後継手部と、これらの左右の後継手部同士に接続する後部横メンバと、から構成し、左右の後継手部及び後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ及び左右の縦メンバを押出し材にて形成し、後部横メンバにステアリングギヤボックスを支持し、フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結することで、ステアリングギヤボックスを強固に支持しつつ、重量増加の抑制を図る。この結果、ステアリングギヤボックスの振動を抑えることができるとともに、フロントサブフレームの重量増加を抑えることができるという利点がある。

さらに、左右の後継手部及び後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ及び左右の縦メンバを押出し材にて形成し、後部横メンバにステアリングギヤボックスを支持し、フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結したので、ステアリングギヤボックスを強固に支持することができるとともに、フロントサブフレームに過大な入力が作用した場合にも、押出し材の前部横メンバ及び左右の縦メンバで衝撃の吸収を図ることができる。この結果、ステアリングギヤボックスにかかる衝撃を最小限に止めることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側、ＣＬは車体中心（車幅中心）を示す。

先ず、車両の概要について図１〜図３に基づき説明する。
図１は本発明に係る車両の前部の斜視図である。車両１０の車体フレーム（車体）２０は前部構造が、車体前部の両側で車体前後に延びた左右のフロントサイドフレーム２１，２１と、これらのフロントサイドフレーム２１，２１の車幅方向外側で且つ上方で車体前後に延びた左右のアッパフレーム２２，２２と、フロントサイドフレーム２１，２１とアッパフレーム２２，２２との間に掛け渡した左右のフロントダンパハウジング２３，２３と、左右のフロントサイドフレーム２１，２１の前部並びに左右のアッパフレーム２２，２２の前部に結合したフロントバルクヘッド２４と、を主要構成としたモノコックボディである。

フロントバルクヘッド２４は、左右のフロントサイドフレーム２１，２１の前部下方で車幅方向に延びたロアクロスメンバ２５と、ロアクロスメンバ２５の両端部から上方へ延びた左右のサイドステイ２６，２６と、これらのサイドステイ２６，２６の上端に結合するべく車幅方向に延びたアッパクロスメンバ２７と、を主要構成とする。
アッパクロスメンバ２７は、左右両端部から斜め後方へ左右の延長部２８，２８を延ばし、これら延長部２８，２８を介して、左右のアッパフレーム２２，２２の長手途中に結合したものである。

このような車体フレーム２０は、左右のフロントサイドフレーム２１，２１の前部と、このフロントサイドフレーム２１，２１の後端から後方へ延びる左右のフロアフレーム３１，３１の前端部とに、前後左右４個の防振用弾性ブッシュ４１・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を介して、フロントサブフレーム４２を吊り下げた構成である。

図２は本発明に係るフロントサイドフレーム周りの斜視図である。フロントサブフレーム４２は、右半部に横置きエンジン（動力源）４３をマウントするとともに、左半部にトランスミッション４４をマウントしたものである。トランスミッション４４は、出力側から後方にプロペラシャフト４５を延ばして動力を伝達することになる。

図３は本発明に係る車両の後部の斜視図である。車体フレーム２０の後部は、車体後部の両側で車体前後に延びた左右のリヤサイドフレーム５１，５１を主要構成とし、これらのリヤサイドフレーム５１，５１に前後左右４個の防振用弾性ブッシュ５２・・・を介して、リヤサブフレーム５３を吊り下げた構成である。
リヤサブフレーム５３は、リヤデファレンシャルギヤボックス５４を吊り下げ方式にて取付けたものである。リヤサブフレーム５３のうち、前側の前部横メンバ２０２はリヤデファレンシャルギヤボックス５４との干渉を避けるために、両端部が水平で中央部が上方へ凸となるように湾曲した形状、すなわちアーチ状を呈する。なお、２０１は縦メンバ、２０３は後部横メンバを示す。

プロペラシャフト４５（図２参照）から伝達された動力を、リヤデファレンシャルギヤボックス５４内のリヤデファレンシャルギヤを介して、左右のドライブシャフトで左右の後輪に配分して伝達することができる。以上の説明及び図２、図３から明らかなように、車両１０は車体前部に搭載されたエンジン（動力源）４３で前・後輪を駆動する４輪駆動車である。

次に、フロントサブフレーム４２の全体構成について図４〜図７に基づき説明する。図４は本発明に係るフロントサブフレームの斜視図である。図５は本発明に係るフロントサブフレームを構成する各部材の材料説明図である。図６は本発明に係るフロントサブフレームの平面図である。図７は本発明に係るフロントサブフレームの分解斜視図である。

図４及び図５に示すように、フロントサブフレーム４２は金属材料製品、例えばアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品（以下、総称して「アルミニウム合金製品」と言う。）である。図５に示す各部材のうち、白地の材料は展伸材としての押出し材（押出し成形品）又は引抜き材（引抜き成形品）を示し、梨地模様の材料はダイカスト製品を示す。
ここで、展伸材とは、アルミニウム及びアルミニウム合金にて形成した板、条、塗装板、塗装条、棒、線、継目無管、溶接管、押出形材、鍛造品、はく、溶接棒、ワイヤ等をすべて含む。

図４、図６及び図７に示すように、フロントサブフレーム４２は平面視略井桁状（♯状）又はロ字状を呈し、車体の前後方向に延びる左右の縦メンバ６１，６１と、これらの縦メンバ６１，６１の前端間に掛け渡すべく車体の左右方向に延びる前部横メンバ６２と、左右の縦メンバ６１，６１の後端間に掛け渡すべく車体の左右方向に延びる後部横メンバ６３と、左右の縦メンバ６１，６１の前端部に前部横メンバ６２の端部を連結する左右の前継手部としての左右の第１連結部材６４，６４と、左右の縦メンバ６１，６１の後端部の下端面に各々被せる左右の当て板６５，６５（図７参照）と、左右の縦メンバ６１，６１の後端部に後部横メンバ６３の端部を連結する左右の第２連結部材（接合部材）６６，６６（図７参照）と、からなる。

左右の縦メンバ６１，６１は、例えば筒状の押出し材（押出し成形品）からなる角パイプを、更にバルジ成型等によって、部分的に凹凸形状に形成した成形品のサイドメンバである。前部横メンバ６２は、例えば筒状の押出し材（押出し成形品）からなる丸パイプのクロスメンバである。左右の第１連結部材６４，６４は、平面視略Ｌ字状を呈するダイカスト製品であって、コーナに上下貫通した貫通孔６４ａを有する車体取付部６４ｂを一体に形成したものである。左右の第１連結部材６４，６４に縦メンバ６１，６１及び前部横メンバ６２を差し込んで、一体的に接合することができる。

後部横メンバ６３は、平面視略Ｈ字状のダイカスト製品からなるクロスメンバである。詳しく述べると、後部横メンバ６３は側方から見たときに略Ｕ字状断面体であって、上方へ凸となる円弧状に湾曲し、左右の両端には車体の前後方向に延びる左右の後継手部としての左右の副縦メンバ７１，７１を一体に形成したことを特徴とする。

図７に示すように、左右の副縦メンバ（左右の後継手部）７１，７１は下向きコ字断面体であって、後部に上下貫通した貫通孔７２，７２を有する車体取付部７３，７３を一体に形成したものである。一方、左右の当て板６５，６５は上向きコ字断面体である。左右の副縦メンバ７１，７１の下面のうち少なくとも前半部分に当て板６５，６５を重ねて接合することで、副縦メンバ７１，７１を閉断面とすることができる。

さらには、（１）左右の副縦メンバ（左右の後継手部）７１，７１の前端部に左右の縦メンバ６１，６１の後端部を接合するとともに、（２）左右の縦メンバ６１，６１の後端部の下面と、当て板６５，６５の前端部の下面とに、第２連結部材（接合部材）６６，６６を重ねて接合することにより、（３）後部横メンバ６３の両端に縦メンバ６１，６１を一体的に接合することができる。
以上の説明から明らかなように、副縦メンバ（左右の後継手部）７１，７１及び当て板６５，６５は、後部横メンバ６３の両端に縦メンバ６１，６１を一体的に接合するための、連結部材の役割を果たすとともに、縦メンバ６１，６１の役割をも兼ねる。

このような後部横メンバ６３は、前部の縁及び後部の縁における左右両端から上方へ突出した複数（例えば前後左右４個）の第１ボス部７４・・・と、前部の縁及び後部の縁における中央部から上方へ突出した複数の第２ボス部７５・・・とを、一体に備える。
左右の副縦メンバ（左右の後継手部）７１，７１は、前部上部に上方へ突出したキャンバ角を調整する調整機構の連結部位としての３個ずつのアーム取付部７６・・・と、後部上部に上方へ膨出したスタビライザ用ブラケット取付部７７，７７と、車体フレーム２０（図１参照）にフロントサブフレーム４２を取付けるときに使用する位置決め機構としての位置決め孔７８，７８と、を一体に備える。なお、調整機構としてのキャンバ角調整機構は図１３，図１４で詳細に説明する。

ところで、左右の縦メンバ６１，６１は、車体幅方向の外側に開放したブラケット（凹部）８１，８１（図８参照）を有する。左の縦メンバ６１は、上部に開口したトランスミッション支持用開口部８２を塞ぐダイカスト製のカバー８３を備える。
前部横メンバ６２は、上部中央にパワープラント支持部８４を取付けるとともに、下部中央にジャッキアップ部８５を取付けたものである。

次に、左の縦メンバ６１に設けたブラケット８１について図４、図８及び図９に基づき説明する。なお、右の縦メンバ６１に設けたブラケット８１は左と同様の構成なので、説明を省略する。
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る左の縦メンバの構成図であり、図８（ａ）は左の縦メンバ６１の要部構成を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線で破断した縦メンバ６１の要部構成を示す。
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る左の縦メンバの構成図であり、図９（ａ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線で破断した断面構成を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の断面部分に弾性ブッシュ１００を取付けたブッシュ取付構造を示す。

図８及び図９（ａ）に示すように、左の縦メンバ６１は筒状部材にて構成したフレームであり、この筒状部材は上板９１と外方側板９２と下板９３と内方側板９４とにより略四角形の閉断面に形成された部材である。外方側板９２は、図４に示すフロントサブフレーム４２の左側面に相当する。
このような左の縦メンバ６１は長手途中で、図９（ａ）に示すように軸直角方向の断面形状を断面の内側に向けて凹むように構成することで、その凹部８１をブラケットとするとともに、凹部８１の底９７に貫通孔９７ａを開けたものである。

凹部８１の具体的な構成は、上板９１の縁及び下板９３の縁から外方側板９２を閉断面内に折返し、その上下の折返し部９５，９５を介して内方へ上板・下板９１，９３に沿って延ばして上下のブラケット板部９６，９６とし、その延出した先端間を底９７とし、この底９７に貫通孔９７ａを開けた、断面形状である。

上のブラケット板部９６は上板９１の内面に接する平板であり、下のブラケット板部９６は下板９３の内面に接する平板である。このようにして、凹部８１の内側面に上下のブラケット板部９６，９６を形成することができる。
図９に示すように底９７は、内方側板９４から一定の隙間を有した位置で内方側板９４に略平行な平板である。貫通孔９７ａは、底９７の上下の縁の近傍まで開いた大きい孔である。底９７は外力の影響が小さいので、貫通孔９７ａを開けることで縦メンバ６１の軽量化を図ることができる。

図９（ａ）に示すように、折返し部９５，９５は、上板・下板９１，９３の縁からブラケット板部９６，９６にかけて、上下に若干膨出しつつ環状となる断面形状を呈するように折返した部分である。このため、折返し部９５，９５の中には一定の空間部Ｓ１，Ｓ１を有する。従って折返し部９５，９５は、筒状部材である縦メンバ６１に連続して形成した部分であると言える。折返し部９５，９５とブラケット板部９６，９６とは、一定の空間部Ｓ１，Ｓ１を介して互いに対向している。

以上の説明から明らかなように凹部８１、すなわちブラケット８１は、ブラケット板部９６，９６と、このブラケット板部９６，９６から折返される折返し部９５，９５とを有している。このようにブラケット８１は、筒状のフレームからなる縦メンバ６１の長手途中（図８（ａ）参照）に一体に設けたことを特徴とする。さらにブラケット８１は、上下貫通したボルト用貫通孔９８を有する。このボルト用貫通孔９８は上板９１、下板９３及び上下のブラケット板部９６，９６を貫通したものである。

図９（ｂ）は、縦メンバ６１にブラケット８１にて弾性ブッシュ１００を取付けたブッシュ取付構造を示す。弾性ブッシュ１００は、内筒１０１とこの内筒１０１を囲う外筒１０２とをラバー等の弾性体１０３にて連結した構成の防振部材であり、外筒１０２にアーム部材、例えばフロントサスペンションのロアアーム１１２を一体に備える。

ブラケット８１は、内筒１０１の両端をブラケット板部９６，９６にて挟むように配置するとともに、内筒１０１並びにボルト用貫通孔９８を通したボルト１０４にて取付けるようにしたことを特徴とする。上下のブラケット板部９６，９６は、内筒１０１の各端面に接する平面を有している。
上板９１と上のブラケット板部９６とを重ね合わせるとともに、下板９３と下のブラケット板部９６とを重ね合わせることで剛性を高め、上下それぞれ２枚の板によって弾性ブッシュ１００を締結して支えることができる。

次に、フロントサブフレーム４２及びフロントサスペンション１１０周りの構成について図１０〜図１２に基づき説明する。なお、左右のフロントサスペンション１１０，１１０は互いに同様の構成なので、左側だけを説明し、右側を省略する。
図１０は本発明に係るフロントサブフレームにフロントサスペンション及びステアリングギヤボックスを取付けた斜視図である。
図１１は本発明に係るフロントサブフレームにフロントサスペンションを取付けた要部平面図である。
図１２は本発明に係るフロントサブフレーム、フロントサスペンション及びステアリングギヤボックスの分解図である。

図１０に示すように、左のフロントサスペンション１１０は、フロントサイドフレーム２１に上下スイング可能に取付けたアッパアーム１１１と、左の縦メンバ６１並びに左の副縦メンバ（左の後継手部）７１にスイング可能に取付けたロアアーム１１２と、ロアアーム１１２とフロントダンパハウジング２３（図１参照）との間に取付けたフロントクッション１１３と、アッパアーム１１１並びにロアアーム１１２に連結したナックル１１４とを主要構成として、車体フレーム２０に前輪を懸架する前輪懸架装置である。

図１０〜図１２に示すように、ロアアーム１１２は、ナックル１１４を連結するナックル連結部１２１から前側の前部アーム１２２と後側の後部アーム１２３とを延ばした、平面視略Ｙ字状の部材である。前部アーム１２２の先端部は、弾性ブッシュ１００を介して縦メンバ６１のブラケット８１にボルト１０４にて上下スイング可能に取付けることになる（図９（ｂ）も参照）。一方、後部アーム１２３の先端部は、弾性ブッシュ（図示せず）を介して後部ブラケット１２４にボルト１２５にて上下スイング可能に取付けることになる。後部ブラケット１２４は、副縦メンバ（後継手部）７１のアーム取付部７６・・・にボルト１２６・・・にて取付けたものである。

副縦メンバ（後継手部）７１は、スタビライザ用ブラケット取付部７７にスタビライザ用ブラケット１３１をボルト１３２，１３２にて取付けたものである。スタビライザ用ブラケット１３１は、左右のロアアーム１１２（左のみを示す。）間を連結したロッド状のスタビライザ１３３を支持する部材である。

後部横メンバ６３は、車体の左右方向に延びるステアリングギヤボックス１４１を固定する部材を兼ねる。ステアリングギヤボックス１４１は、図示せぬステアリングハンドルの操舵力を車体の左右方向の転舵力に変換してタイロッド１４２から取り出すためのギヤ機構（例えばパワーステアリング式ギヤ機構）を収納した部材である。タイロッド１４２はナックル１１４のアーム１１４ａに連結することになる。

後部横メンバ６３にステアリングギヤボックス１４１及びアルミニウムダイカスト製のカバー１４３をこの順に上から重ね、これらの部材を第１ボス部７４・・・にボルト１４４・・・にて共締めし、さらに、第２ボス部７５にカバー１４３をボルト１４５・・・にて止めることで、フロントサブフレーム４２にステアリングギヤボックス１４１を取付けることができる。

車体フレーム２０（図１参照）の下部にフロントサブフレーム４２の四隅をマウントする防振用弾性ブッシュ４１は、上下二分割の弾性ブッシュ部材１５１，１５２，及び取付ボルト１５３からなる。
左の縦メンバ６１のトランスミッション支持用開口部８２は、カバー８３へ防振用弾性ブッシュ１６１をボルト１６２・・・にて取付けるものである。この弾性ブッシュ１６１は、フロントサブフレーム４２にトランスミッション４４（図２参照）をマウントする部材である。

図１３は本発明に係る車体フレーム構造のキャンバ角調整機構の平面図であり、キャンバ角調整機構（調整機構）１５７は、左の縦メンバ６１の副縦メンバ７１（以下、「左の後継手部７１」と記載する）に形成した図４に示すアーム取付部７６・・・（以下、「連結部位７６・・・」と記載する）と、この連結部位７６・・・に取付ける後部ブラケット１２４と、このブラケットを調整可能に取付けるボルト１２６・・・と、後部ブラケット１２４にボルト１２５を介してスイング自在に支持するとともに、図４に示すブラケット（凹部）８１に弾性ブッシュ１００を介してスイング自在に取付けるロアアーム１１２と、弾性ブッシュ１００を変形自在に支えるボルト１０４と、から構成する。

すなわち、キャンバ角調整機構１５７は、後部ブラケット１２４にボルト１２６・・・に嵌合させる長孔１５８・・・を備え、弾性ブッシュ１００にボルト１０４に嵌合させる長孔１６３を備えることで、ロアアーム１１２の取付け位置を調整できるようにしたものである。
なお、サブフロントフレーム４２の右側にキャンバ角調整機構１５７と車体中心に関して対称形状のキャンバ角調整機構を備えるものとする。

図１４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る車体フレーム構造のキャンバ角調整機構の作用説明図である。
（ａ）において、キャンバ角調整機構１５７の後部ブラケット１２４を車体内側に寄せて取付けた状態を示す。
（ｂ）において、後部ブラケット１２４を車体内側に寄せて取付けることで、ロアアーム１２１を矢印ａ１の如く車体内側に引寄せることができる。この結果、キャンバ角θを小さくきく設定することができる。なお、１６４は車軸、１６５は前輪を示す。

（ｃ）において、キャンバ角調整機構１５７の後部ブラケット１２４を車体外側に寄せて取付けた状態を示す。
（ｄ）において、後部ブラケット１２４を車体外側に寄せて取付けることで、ロアアーム１２１を矢印ａ２の如く車体外側にせり出すことができる。この結果、キャンバ角θを大きく設定することができる。

図１５（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る車体フレーム構造の位置決め機構の作用説明図であり、車体フレーム２０にフロントサブフレーム４２を組付けるときの組立方法の一例を示す。
（ａ）において、フロントサブフレーム組立方法は、フロントサブフレーム４２を車体フレーム２０側にリフトする（上げる）リフト装置１６８を用意し、車体フレーム２０に基準孔１６６を設け、フロントサブフレーム４２に位置決め孔（位置決め機構）７８を設け、基準孔１６６に位置決め孔７８を位置合わせする治具ピン１６７をリフト装置１６８に設けることで、車体フレーム２０にフロントサブフレーム４２を位置合わせしつつ組立てるものである。

（ｂ）において、リフト装置１６８を矢印ｂ１の如くリフトする（上げる）ことで、リフト装置１６８の治具ピン１６７にフロントサブフレーム４２の位置決め孔７８を位置決めする。

（ｃ）において、リフト装置１６８及びフロントサブフレーム４２を矢印ｂ２の如くリフトする（上げる）ことで、リフト装置１６８の治具ピン１６７を車体フレーム２０の基準孔１６６に位置決めする。このリフト状態で、車体フレーム２０にフロントサブフレーム４２を取付ける（固定する）。
（ｄ）において、リフト装置１６８を矢印ｂ３の如く下げることで、フロントサブフレーム４２の組立てを完了する。

図１６は本発明に係る車体フレーム構造のフロントサブフレームにサスペンション、ステアリングギヤボックス、スタビライザを搭載した状態の斜視図である。
本発明に係る車体フレーム構造は、動力源（エンジン）４３（図２参照）を含む駆動系部品、ステアリングギヤボックス１４１を含む操舵部品、フロントサスペンション１１０を含む足まわり部品を支持するとともに、図１に示す車体フレーム（車体）２０側に支持させるフロントサブフレーム４２を備えた車体フレーム構造において、フロントサブフレーム４２を、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームに構成するとともに、前部横メンバ６２と、この前部横メンバ６２の左右端部に接続した左右の第１連結部６４，６４（以下、「左右の前継手部６４，６４」と記載する）と、左の前継手部６４から後方に延ばした左の縦メンバ６１と、右の前継手部６４から後方に延ばした右の縦メンバ６１と、これらの左右の縦メンバ６１，６１の先端にそれぞれ接続した左右の副縦メンバ７１，７１（以下、「左右の後継手部７１,７１」と記載する）と、これらの左右の後継手部７１，７１同士に接続する後部横メンバ６３と、から構成し、後部横メンバ６３をダイカスト製品にて形成し、後部横メンバ６３にステアリングギヤボックス１４１を支持したものと言える。

例えば、板圧が厚くすることなく剛性を向上することができれば、重量増加の抑制を図ることができるので好ましいことである。

そこで、フロントサブフレーム４２を、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームに構成するとともに、前部横メンバ６２と、この前部横メンバ６２の左右端部に接続した左右の前継手部６４，６４と、左の前継手部６４から後方に延ばした左の縦メンバ６１と、右の前継手部６４から後方に延ばした右の縦メンバ６１と、これらの左右の縦メンバ６１，６１の先端にそれぞれ接続した左右の後継手部７１，７１と、これらの左右の後継手部７１，７１同士に接続する後部横メンバ６３と、から構成し、後部横メンバ６３をダイカスト製品にて形成し、後部横メンバ６３にステアリングギヤボックス１４１を支持することで、ステアリングギヤボックス１４１を強固に支持しつつ、重量増加の抑制を図ることができる。

この結果、ステアリングギヤボックス１４１の振動を抑えることができる（ステアリング剛性の向上を図ることができる）とともに、フロントサブフレーム４２の重量増加を抑えることができる。

また、本発明に係る車体フレーム構造は、左右の後継手部７１，７１及び後部横メンバ６３をダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部６４，６４をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ６２及び左右の縦メンバ６１，６１を押出し材にて形成したものとも言える。

左右の後継手部７１，７１及び後部横メンバ６３をダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、左右の前継手部６４，６４をダイカスト製品にて形成し、前部横メンバ６２及び左右の縦メンバ６１，６１を押出し材にて形成することで、ステアリングギヤボックス１４１を強固に支持することができるとともに、フロントサブフレーム４２に過大な入力が作用した場合にも、押出し材の前部横メンバ６２及び左右の縦メンバ６１，６１で衝撃の吸収を図ることができる。この結果、ステアリングギヤボックスにかかる衝撃を最小限に止めることができる。

尚、本発明に係る車体フレーム構造は、図４に示すように、フロントサブフレーム４２を備えた車体フレーム構造であったが、これに限るものではなく、後輪まわりを支持するリヤサブフレームであってもよい。

本発明に係る車体フレーム構造は、図７に示すように、後部横メンバ６３に左右の後継手部７１，７１をアルミニウム合金のダイカスト製品にて一体的に形成したが、これに限るものではなく、左右の後継手部に縦メンバの一部を含んだものであってもよい。すなわち、左右の後継手部（副縦メンバ）７１，７１は、縦メンバ機能及び継手機能を含んだものであってもよい。

本発明に係る車体フレーム構造の調整機構は、図１３に示すように、キャンバ角調整機構１５７であったが、これに限るものではなく、調整機構はキャスタ角を調整するためのキャスタ角調整機構であってもよい。

本発明に係る車体フレーム構造は、動力源を含む駆動系部品、ステアリングなどの操舵部品、サスペンションなどの足回り部品をフレームに取付ける四輪駆動車などの車両に採用するのに好適である。

本発明に係る車両の前部の斜視図である。 本発明に係るフロントサイドフレーム周りの斜視図である。 本発明に係る車両の後部の斜視図である。 本発明に係るフロントサブフレームの斜視図である。 本発明に係るフロントサブフレームを構成する各部材の材料説明図である。 本発明に係るフロントサブフレームの平面図である。 本発明に係るフロントサブフレームの分解斜視図である。 本発明に係る左の縦メンバの構成図である。 本発明に係る左の縦メンバの構成図である。 本発明に係るフロントサブフレームにフロントサスペンション及びステアリングギヤボックスを取付けた斜視図である。 本発明に係るフロントサブフレームにフロントサスペンションを取付けた要部平面図である。 本発明に係るフロントサブフレームにフロントサスペンション及びステアリングギヤボックスの分解図である。 本発明に係る車体フレーム構造のキャンバ角調整機構の平面図である。 本発明に係る車体フレーム構造のキャンバ角調整機構の作用説明図である。 本発明に係る車体フレーム構造の位置決め機構の作用説明図である。 本発明に係る車体フレーム構造のフロントサブフレームにサスペンション、ステアリングギヤボックス、スタビライザを搭載した状態の斜視図である。 従来のアルミニウム押出し材で形成したサブフレームを有する車体フレーム構造の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…車両、２０…車体フレーム、４２…フロントサブフレーム、４３…動力源（エンジン）、６１…左右の縦メンバ、６２…前部横メンバ、６３…後部横メンバ、６４…左右の前継手部（第１連結部材）、７１…左右の後継手部（副縦メンバ）、７６…連結部位（アーム取付部）、７８…位置決め孔（位置決め機構）、１１０…フロントサスペンション、１４１…ステアリングギヤボックス、１５７…調整機構（キャンバ角調整機構）。

Claims (1)

1. 動力源を含む駆動系部品、ステアリングギヤボックスを含む操舵部品、フロントサスペンションを含む足まわり部品を支持するとともに、車体側に支持させるフロントサブフレームを備えた車体フレーム構造において、
   前記フロントサブフレームは、アルミニウム合金にて形成した略井桁形状若しくは略矩形のフレームであり、前部横メンバと、この前部横メンバの左右端部に接続した左右の前継手部と、左の前継手部から後方に延ばした左の縦メンバと、右の前継手部から後方に延ばした右の縦メンバと、これらの左右の縦メンバの先端にそれぞれ接続した左右の後継手部と、これらの左右の後継手部同士に接続する後部横メンバと、からなり、
   前記左右の後継手部及び前記後部横メンバをダイカスト製品にて一体的に形成するとともに、前記左右の前継手部をダイカスト製品にて形成し、前記前部横メンバ及び前記左右の縦メンバを押出し材にて形成し、
   前記後部横メンバに前記ステアリングギヤボックスを支持し、前記フロントサスペンションのロアアームの車幅方向内側に延ばした後部アームを前記後部横メンバの後継手部に揺動可能に連結したことを特徴とする車両用フレーム構造。

Images