JP5372130B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、左右のサイドフレームの下方に備えたフロントサブフレームにステアリングギヤボックスが設けられた車体前部構造に関する。

車体前部構造のなかには、左右のサイドフレームの下側にフロントサブフレームが取り付けられ、フロントサブフレームの左右端部にフロントサスペンションが取り付けられたものがある。
この車体前部構造は、フロントサブフレームの前方に動力源（エンジン）が配置され、動力源が支持部材を介してフロントサブフレームの略中央に連結されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２３８６５６号公報

特許文献１の車体前部構造によれば、例えば、車両の走行中に、前輪を制動することでフロントサスペンションからフロントサブフレームに車体幅方向の荷重が作用する。
また、フロントサブフレームの略中央に支持部材を介して動力源を連結することで、フロントサブフレームで動力源を支えている。

フロントサスペンションから作用する荷重や、動力源を支えるために、フロントサブフレームにクロスメンバーを設けてフロントサブフレームの剛性を確保している。

また、車体前部構造のなかには、フロントサブフレームに、締付バンドや固定ブッシュを組み合わせた取付部材でステアリングギヤボックスが取り付けられたものがある。
さらに、車体前部構造のなかには、締付バンドおよび固定ブッシュを組み合わせた取付部材を用いないで、複数の固定ブッシュのみを用いてステアリングギヤボックスがフロントサブフレームに取り付けられたものがある。

ここで、前記車体構造によれば、左右の前輪を制動することでフロントサスペンションからステアリングのタイロッドに荷重が作用した際に、固定ブッシュなどの取付部材で荷重を受け止めることは可能である。
しかし、ステアリングギヤボックスは、左右いずれか一方の端部側にステアリングギヤのピニオンや電動アシスト用のモータが設けられている。

よって、固定ブッシュなどの取付部材を左右対称に配置することが難しく、フロントサスペンションからステアリングのタイロッドに荷重が作用した際に、左右のタイロッドの移動量が異なることが考えられる。
このため、制動荷重による左右の車輪のトー角変化（ばらつき）を同じにすることは難しいとされていた。

また、特許文献１の車体前部構造は、フロントサスペンションから作用する荷重や、動力源を支えるために必要な剛性を確保するために、フロントサブフレームにクロスメンバーを設ける必要がある。
このように、フロントサブフレームにクロスメンバーを設けることで、部品点数が増え、そのことが生産性を高める妨げになっていた。

本発明は、制動荷重による左右の車輪のトー角変化のばらつきを抑制することができる車体前部構造を提供することを第１の課題とし、さらに、部品点数を増やすことなくフロントサブフレームの剛性を確保することができる車体前部構造を提供することを第２の課題とする。

請求項１に係る発明は、左右のサイドフレームの下方にフロントサブフレームが取り付けられた車体前部構造であって、前記フロントサブフレームにステアリングギヤボックスが車体幅方向を向けて取り付けられ、前記フロントサブフレームに、前記ステアリングギヤボックスを取り付ける少なくとも３つの支え部位を左右略対称に設け、前記支え部位は左、右、中央の支え部位からなり、左右の支え部位が中央の支え部位に対して左右対称であり、前記フロントサブフレームに、フロントサスペンション用の左右のロアアームの取付部位と、前記左右のサイドフレームに取り付けられる左右の取付部とが設けられ、前記左右のロアアームの取付部位は、前記フロントサブフレームの内側から車幅方向外側に延びており、前記左右の支え部位は、前記左右のサイドフレームに取り付けられる左右の取付部の車幅方向内側に並んで位置されるとともに、前記左右のロアアームの取付部位が、前記左右のサイドフレームに取り付けられる取付部の前方かつ近傍にそれぞれ設けられ、前記左右の支え部位が、前記左右のロアアームの取付部位の近傍にそれぞれ隆起状に形成されたことを特徴とする。

請求項２は、前記左右の支え部位が前記ステアリングギヤボックスの本体の前方に配置され、前記中央の支え部位が前記ステアリングギヤボックスの本体の後方に配置されたことを特徴とする。

請求項３は、前記中央の支え部位は車体幅方向で略中央に設けられ、前記フロントサブフレームは、前記中央の支え部位の前方において、動力源を支える支持部材が取り付けられたことを特徴とする。

請求項４は、前記ステアリングギヤボックスが前記少なくとも３つの支え部位にブッシュを介して取り付けられたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、フロントサブフレームにステアリングギヤボックスを取り付ける少なくとも３つの支え部位を左右略対称に設け、これらの支え部位にブッシュを介してステアリングギヤボックスを取り付けた。
ステアリングギヤボックスを左右略対称の支え部位に設けることで、フロントサスペンション用の左右のロアアームからフロントサブフレームに作用するそれぞれの荷重を、ステアリングギヤボックスで均等に支えることができる。

よって、フロントサスペンションからステアリングのタイロッドに荷重が作用した際に、左右のタイロッドの移動量を同じに抑えることができる。
これにより、制動荷重による左右の車輪のトー角変化のばらつきを抑制することができる。

さらに、左右のロアアームからフロントサブフレームに作用する荷重をステアリングギヤボックスで均等に支えることで、ステアリングギヤボックスを補強部材として兼用することができる。
これにより、補強部材としてクロスメンバーなどを個別に設ける必要がないので、部品点数を増やすことなくフロントサブフレームの剛性を確保することができる。

加えて、フロントサブフレームに、フロントサスペンション用の左右のロアアームの取付部位と、左右のサイドフレームに取り付けられる左右の取付部とを設けた。
これにより、左右のロアアームの取付部位を左右のサイドフレームで補強して、左右のロアアームの取付部位の剛性を確保することができる。

請求項２に係る発明では、左右の支え部位をステアリングギヤボックスの本体の前方に配置し、中央の支え部位をステアリングギヤボックスの本体の後方に配置した。

請求項３に係る発明では、ステアリングギヤボックスを取り付ける支え部位のうち、中央の支え部位を略車体中央に設けた。そして、略車体中央に設けた支え部位の前方に、動力源を支える支持部材を取り付けた。

よって、支持部材からフロントサブフレームに作用する荷重を、略車体中央に設けた支え部位に効率よく伝えることができる。
この支え部位にステアリングギヤボックスが取り付けられているので、支え部位に伝わった荷重をステアリングギヤボックスで効率よく支えることができる。

請求項４に係る発明では、ステアリングギヤボックスを少なくとも３つの支え部位にブッシュを介して取り付けた。

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」は運転者から見た方向にしたがい、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲとして示す。

図１は本発明に係る車体前部構造を示す平面図である。
車体前部構造１０は、車体前後方向に向けて配置された左右のサイドフレーム１１，１２と、左サイドフレーム１１の外側に設けられた左フロントサスペンション１３と、右サイドフレーム１２の外側に設けられた右フロントサスペンション１４と、左右のサイドフレーム１１，１２の下方に取り付けられたフロントサブフレーム１６と、フロントサブフレーム１６の上部１６ａに取り付けられたステアリングギヤボックス１８とを備える。

また、車体前部構造１０は、フロントサブフレーム１６の左端部に左フロントサスペンション１３の左ロアアーム２１が取り付けられ、フロントサブフレーム１６の右端部に右フロントサスペンション１４の右ロアアーム２２が取り付けられ、フロントサブフレーム１６の前方に動力源２３が設けられている。

左フロントサスペンション１３のナックルにハブ（図示せず）を介して左前輪２５が取り付けられている。
右フロントサスペンション１４のナックル２７（図２参照）にハブを介して右前輪２６が取り付けられている。

動力源２３は、エンジン２８とトランスミッション２９とが一体に形成され、左右のサイドフレーム１１，１２間に横向きに配置されたエンジン／トランスミッションユニットである。
この動力源２３は、左取付ブラケット３１を介して左サイドフレーム１１に取り付けられ、右取付ブラケット３２を介して右サイドフレーム１２に取り付けられ、支持ロッド（支持部材）３３を介してフロントサブフレーム１６に連結されている。

図２は本発明に係る車体前部構造を示す斜視図、図３は本発明に係る車体前部構造を示す分解斜視図である。
フロントサブフレーム１６は、平面視で略矩形状に形成され、左端部に左前取付部（左サイドフレーム１１に取り付けられる部位）３６および左後取付部３７，４７が設けられるとともに、右端部に右前取付部（右サイドフレーム１２に取り付けられる部位）３８および右後取付部３９，４９が設けられ、左前取付部３６の近傍に左アーム取付部（左ロアアームの取付部位）４１が設けられ、右前取付部３８の近傍に右アーム取付部（右ロアアームの取付部位）４２が設けられ、上部１６ａに３個の支え部位４４〜４６が左右略対称に設けられるとともに連結部４８が設けられている。

左前取付部３６は、車体左側に向けて上り勾配で延出され、左後取付部３７は車体左側に向けて延出されている。
左前取付部３６および左後取付部３７がボルト５１，５１で左サイドフレーム１１にそれぞれ取り付けられている。

右前取付部３８は、車体右側に向けて上り勾配で延出され、右後取付部３９は車体左側に向けて延出されている。
右前取付部３８および右後取付部３９がボルト５２，５２で右サイドフレーム１２にそれぞれ取り付けられている。
これにより、フロントサブフレーム１６は、左右のサイドフレーム１１，１２の下側に取り付けられている。

左前取付部３６の車体前方側の近傍に左アーム取付部４１が設けられている。
左アーム取付部４１に、図１に示す左フロントサスペンション１３の一部を構成する左ロアアーム２１の基部２１ａがボルト５３で上下方向に回動自在に取り付けられている。
左ロアアーム２１の先端部に左ナックル（図示せず）が回動自在に設けられている。この左ナックルにハブを介して左前輪２５（図１参照）が取り付けられている。

右前取付部３８の車体前方側の近傍に右アーム取付部４２が設けられている。
右アーム取付部４２に、図１に示す右フロントサスペンション１４の一部を構成する右ロアアーム２２の基部２２ａがボルト５４で上下方向に回動自在に取り付けられている。
右ロアアーム２２の先端部２２ｂに右ナックル２７が回動自在に設けられている。この右ナックル２７にハブを介して右前輪２６（図１参照）が取り付けられている。

このように、フロントサブフレーム１６の左アーム取付部４１に左ロアアーム２１が取り付けられるとともに、右アーム取付部４２に右ロアアーム２２が取り付けられている。
この構成によれば、例えば、車両の走行中において、左右の前輪２５，２６を制動させた際に、左右のロアアーム２１，２２を経てフロントサブフレーム１６に車体幅方向への荷重がそれぞれ作用する。

ここで、前述したように、左前取付部３６の車体前方側の近傍に左アーム取付部４１が設けられるとともに、右前取付部３８の車体前方側の近傍に右アーム取付部４２が設けられている。
よって、左右のアーム取付部４１，４２を左右のサイドフレーム１１，１２で補強することができ、左右のアーム取付部４１，４２の剛性を確保することができる。

フロントサブフレーム１６の上部１６ａには、３個の支え部位４４〜４６として、左右の支え部位４４，４５よび中央支え部位４６が左右略対称となるように設けられている。
左支え部位４４は、左前取付部３６および左アーム取付部４１の近傍に隆起状に設けられ、中央に取付孔４４ａが形成され、裏面側に取付孔４４ａと同軸上にナット（図示せず）が溶接されている。
左支え部位４４は、ステアリングギヤボックス１８のケースを構成するボックス本体１９の前方に設けられている。

右支え部位４５は、左支え部位４４と左右対称の位置に配置された部位である。
この右支え部位４５は、右前取付部３８および右アーム取付部４２の近傍に隆起状に設けられ、中央に取付孔４５ａが形成され、裏面側に取付孔４５ａと同軸上にナット（図示せず）が溶接されている。
右支え部位４５は、左支え部位４４と同様に、ステアリングギヤボックス１８のケースを構成するボックス本体１９の前方に設けられている。

中央支え部位４６は、略車体中央に設けられ、中央に取付孔４６ａが形成され、裏面側に取付孔４６ａと同軸上にナット（図示せず）が溶接されている。
中央支え部位４６は、ステアリングギヤボックス１８のケースを構成するボックス本体１９の後方に設けられている。

左右の支え部位４４，４５および中央支え部位４６にステアリングギヤボックス１８が取り付けられている。
ステアリングギヤボックス１８は、図２に示すステアリングギヤ１７などを収容するボックス本体１９と、ボックス本体１９の左端部１９ａから車体前方に向けて張り出された左取付片５６と、ボックス本体１９の右端部１９ｂから車体前方に向けて張り出された右取付片５７と、ボックス本体１９の中央部１９ｃから車体後方に向けて張り出された中央取付片５８とを備えている。
ボックス本体１９は円筒状のケースである。

左取付片５６の取付孔に、筒状のブッシュ５６ａが嵌入されている。
筒状のブッシュ５６ａおよび左支え部位４４の取付孔４４ａにボルト６１が差し込まれ、差し込まれたボルト６１が左支え部位４４のナット（図示せず）にねじ結合されている。

また、右取付片５７の取付孔に、筒状のブッシュ５７ａが嵌入されている。
筒状のブッシュ５７ａおよび右支え部位４５の取付孔４５ａにボルト６２が差し込まれ、差し込まれたボルト６２が右支え部位４５のナット（図示せず）にねじ結合されている。

さらに、中央取付片５８の取付孔に、筒状のブッシュ５８ａが嵌入されている。
筒状のブッシュ５８ａおよび中央支え部位４６の取付孔４６ａにボルト６３が差し込まれ、差し込まれたボルト６３が中央支え部位４６のナット（図示せず）にねじ結合されている。

これにより、フロントサブフレーム１６の上部１６ａにステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）が、ブッシュ５６ａ，５７ａ，５８ａを介して車体幅方向を向けて取り付けられている。

ステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）から延出されたステアリングシャフト６６にステアリングホイール６７が取り付けられている。
ステアリングホイール６７を回転することにより左右のタイロッド６８，６９が車幅方向に移動する。左右のタイロッド６８，６９を車幅方向に移動することで、左右のナックル２７（右ナックルのみを図示する）が回動して左右の前輪２５，２６（図１参照）の向きを変える。

以上説明したように、左右の支え部位４４，４５および中央支え部位４６を略左右対称に設け、これらの支え部位４４〜４６にステアリングギヤボックス１８を取り付けた。
よって、例えば、左右の前輪２５，２６を制動させた際に、左右のロアアーム２１，２２を経てフロントサブフレーム１６に作用するそれぞれの荷重を、ステアリングギヤボックス１８で均等に支えることができる。

よって、左右のフロントサスペンション１３，１４から左右のタイロッド６８，６９に荷重が作用した際に、左右のタイロッド６８，６９の移動量を同じに抑えることができる。
これにより、制動荷重による左右の車輪のトー角変化のばらつきを抑制することができる。

さらに、左右のロアアーム２１，２２からフロントサブフレーム１６に作用する荷重をステアリングギヤボックス１８で均等に支えることで、ステアリングギヤボックス１８を補強部材として兼用することができる。
したがって、補強部材としてクロスメンバーを個別に設ける必要がないので、部品点数を増やすことなくフロントサブフレーム１６の剛性を確保することができる。

フロントサブフレーム１６の上部１６ａで、かつ、中央支え部位４６の車体前方側に連結部４８が設けられている。
連結部４８は、中央支え部位４６の車体前方側に上取付ブラケット７１が設けられ、上取付ブラケット７１と上部１６ａとの間に収容空間７２が形成され、上取付ブラケット７１および上部１６ａに取付孔７１ａ，１６ｂがそれぞれ同軸上に形成され、上部１６ａの裏面側に取付孔１６ｂと同軸上にナット（図示せず）が溶接されている。
すなわち、連結部４８は、中央支え部位４６の車体前方側に設けられている。

この連結部４８に、動力源２３を支える支持ロッド３３の後端部３３ａが取り付けられている。
すなわち、上取付ブラケット７１の取付孔７１ａ、後端部３３ａの取付孔７３および上部１６ａの取付孔１６ｂにボルト７５が差し込まれ、このボルト７５がナット（図示せず）にねじ結合されている。

これにより、連結部４８の収納空間７２に支持ロッド３３の後端部３３ａが収容された状態で、後端部３３ａが連結部４８に取り付けられている。
この支持ロッド３３は、前端部３３ｂが取付ブラケット７７を介して動力源２３に取り付けられている。
よって、動力源２３を支持ロッド３３を介してフロントサブフレーム１６の前部１６ｃ中央で支えることができる。

ここで、前述したように、連結部４８は中央支え部位４６の車体前方に設けられている。よって、フロントサブフレーム１６の前部１６ｃ中央に伝わった荷重は、中央支え部位４６に伝えられ、ステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）で効率よく支えることができる。

つぎに、車体前部構造１０のフロントサブフレームに伝わった荷重を支える例を図４に基づいて説明する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るフロントサブフレームに伝わった荷重をステアリングギヤボックスで支える例を説明する図である。
（ａ）において、左右の前輪２５，２６（図１参照）を制動させた際に、左ロアアーム２１を経てフロントサブフレーム１６の左アーム取付部４１に荷重Ｆ１が作用するとともに、右ロアアーム２２を経てフロントサブフレーム１６の右アーム取付部４２に荷重Ｆ１が作用する。

左アーム取付部４１を左前取付部３６の車体前方側の近傍に設けることで、左アーム取付部４１が左サイドフレーム１１（図２参照）で補強されている。
これにより、左アーム取付部４１に作用した荷重（反力）Ｆ１を矢印Ａの如く伝えることができる。
矢印Ａの如く伝わった荷重（反力）の一部が、左支え部位４４を経てステアリングギヤボックス１８に伝わり、伝わった荷重（反力）をステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）で支える。

同様に、右アーム取付部４２を右前取付部３８の車体前方側の近傍に設けることで、右アーム取付部４２が右サイドフレーム１２で補強されている。
これにより、右アーム取付部４２に作用した荷重（反力）Ｆ１を矢印Ｂの如く伝えることができる。
矢印Ｂの如く伝わった荷重（反力）の一部が、右支え部位４５を経てステアリングギヤボックス１８に伝わり、伝わった荷重（反力）をステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）で支える。

ここで、ステアリングギヤボックス１８は、左右の支え部位４４，４５および中央支え部位４６に取り付けられている。そして、左右の支え部位４４，４５および中央支え部位４６は、略左右対称に設けられている。
よって、左右のロアアーム２１，２２を経てフロントサブフレーム１６に作用する荷重（反力）Ｆ１の一部を、ステアリングギヤボックス１８の左右の端部１９ａ，１９ｂからそれぞれ均等に伝えることができる。

これにより、左右のフロントサスペンション１３，１４から左右のタイロッド６８，６９に荷重Ｆ１が作用した際に、左右のタイロッド６８，６９の移動量を同じに抑えることができる。
したがって、制動荷重による左右の車輪２５，２６（図１参照）のトー角変化のばらつきを抑制することができる。

さらに、左右のロアアーム２１，２２を経てフロントサブフレーム１６に作用する荷重（反力）Ｆ１の一部を左右の端部１９ａ，１９ｂから均等に伝え、伝わった荷重（反力）をステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）で支えることができる。

これにより、ステアリングギヤボックス１８（ボックス本体１９）を補強部材として兼用することができる。
したがって、補強部材としてクロスメンバーを個別に設ける必要がないので、部品点数を増やすことなくフロントサブフレーム１６の剛性を確保することができる。

（ｂ）において、車体前方から後方に向けて衝撃荷重が作用した場合に、衝撃荷重の一部が動力源２３を経て支持ロッド３３に荷重Ｆ２として伝わる。
支持ロッド３３に伝わった荷重Ｆ２は、連結部４８を経てフロントサブフレーム１６の前部１６ｃ中央に伝わる。

ここで、連結部４８は中央支え部位４６の車体前方に設けられている。よって、フロントサブフレーム１６の前部１６ｃ中央に伝わった荷重は、中央支え部位４６に伝えられる。
中央支え部位４６はステアリングギヤボックス１８を取り付ける部位である。よって、連結部４８を経てフロントサブフレーム１６の前部１６ｃ中央に伝わった荷重を、ステアリングギヤボックス１８で効率よく支えることができる。
これにより、フロントサブフレーム１６の剛性を確保することができる。

なお、前記実施の形態で説明したフロントサブフレーム１６、ステアリングギヤボックス１８、左右のロアアーム２１，２２、支持ロッド３３、左右の支え部位４４，４５および中央支え部位４６などの形状は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

また、前記実施の形態では、少なくとも３個の支え部材として支え部位４４〜４６を例示したが、支え部材は３個に限らないで、例えば４個用いることも可能である。

本発明は、左右のサイドフレームの下方に備えたフロントサブフレームにステアリングギヤボックスが設けられた車体前部構造を備えた自動車への適用に好適である。

本発明に係る車体前部構造を示す平面図である。 本発明に係る車体前部構造を示す斜視図である。 本発明に係る車体前部構造を示す分解斜視図である。 本発明に係るフロントサブフレームに伝わった荷重をステアリングギヤボックスで支える例を説明する図である。

１０…車体前部構造、１１…左サイドフレーム、１２…右サイドフレーム、１３…左フロントサスペンション、１４…右フロントサスペンション、１６…フロントサブフレーム、１８…ステアリングギヤボックス、１７…ステアリングギヤ、１９…ボックス本体（ステアリングギヤボックスの本体）、２１…左ロアアーム、２２…右ロアアーム、２３…動力源、３３…支持ロッド（支持部材）、３６…左前取付部（左サイドフレーム１１に取り付けられる部位）、３８…右前取付部（右サイドフレーム１２に取り付けられる部位）、４１…左アーム取付部（左ロアアームの取付部位）、４２…右アーム取付部（右ロアアームの取付部位）、４４…左支え部位（支え部位）、４５…右支え部位（支え部位）、４６…中央支え部位（支え部位）。

Claims (4)

1. 左右のサイドフレームの下方にフロントサブフレームが取り付けられた車体前部構造であって、
   前記フロントサブフレームにステアリングギヤボックスが車体幅方向を向けて取り付けられ、
   前記フロントサブフレームに、前記ステアリングギヤボックスを取り付ける少なくとも３つの支え部位を左右略対称に設け、
   前記支え部位は左、右、中央の支え部位からなり、左右の支え部位が中央の支え部位に対して左右対称であり、
   前記フロントサブフレームに、フロントサスペンション用の左右のロアアームの取付部位と、前記左右のサイドフレームに取り付けられる左右の取付部とが設けられ、
   前記左右のロアアームの取付部位は、前記フロントサブフレームの内側から車幅方向外側に延びており、
   前記左右の支え部位は、前記左右のサイドフレームに取り付けられる左右の取付部の車幅方向内側に並んで位置されるとともに、
   前記左右のロアアームの取付部位が、前記左右のサイドフレームに取り付けられる取付部の前方かつ近傍にそれぞれ設けられ、
   前記左右の支え部位が、前記左右のロアアームの取付部位の近傍にそれぞれ隆起状に形成されたことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記左右の支え部位が前記ステアリングギヤボックスの本体の前方に配置され、
   前記中央の支え部位が前記ステアリングギヤボックスの本体の後方に配置されたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記中央の支え部位は車体幅方向で略中央に設けられ、
   前記フロントサブフレームは、前記中央の支え部位の前方において、動力源を支える支持部材が取り付けられたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車体前部構造。
4. 前記ステアリングギヤボックスが前記少なくとも３つの支え部位にブッシュを介して取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。

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