JP5942810B2 - 自動車のフロントサブフレームおよびその支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の前輪を支持するロアアームが組み付けられるフロントサブフレームおよびこのフロントサブフレームの支持構造に関するものである。

従来、特許文献１、２に示されるように、左右一対のフロントサイドフレーム（サイドメンバ）の下側に、車幅方向に延びるサブフレームが固定され、このサブフレームに対してロアアームが上下方向に揺動可能に支持された車体の下部構造が知られている。

例えば特許文献１の車体の下部構造では、サブフレームは、その前端近傍に縦メンバ（連結部）を備え、当該縦メンバとこれよりも後方側の部分がフロントサイドフレームに対してボルト止めされることで、当該フロントサイドフレームに固定されている。一方、ロアアームは、その前後二箇所（前側被支持部および後側被支持部）でサブフレームに支持されている。具体的には、サブフレームには、縦メンバよりも前側の位置にボス部が形成されており、ロアアームは、その前側被支持部がブッシュジョイントを介して前記ボス部にボルト止めされるとともに、後側被支持部が、サブフレームのうち連結部よりも後側の位置にボルト止めされている。なお、後側被支持部は、サブフレームをフロントサイドフレームに締結するためのボルトでサブフレームに共締めされている。

この種の車体の下部構造においては、近年、サブフレームを上下一対のパネル（上側パネルおよび下側パネル）により中空状に形成し、車幅方向側方の一部を開放することで、サブフレームの軽量化と生産性を高める一方で、上側フレームを貫通しかつ上下両パネルを連結するように縦メンバを設けることで、サブフレームの剛性を確保することが行われている。

特許第４２９７８５３号公報 特許第４０６９５１２号公報

上記サブフレームとして、例えば、前後方向に延びる左右一対のサイドメンバとそれらを車幅方向に繋ぐ前後２つのクロスメンバとを備えたペリメータフレーム構造のサブフレーム（以下、フロントサブフレームという）を設け、車両前方から入力される衝突荷重を後方側に伝達させて、当該衝突荷重を吸収することが行われている。このような車体の下部構造では、フロントサブフレームの前後方向の剛性を確保することが重要である。

ところで、乗用車などの車両において、回転半径の増加を抑えて車両の取り回し性を向上させるには、ロアアームの前側被支持部の位置に対してロアアームの後端部分が車体のより内側に入り込むように当該ロアアームを設けるのが好適である。この場合、このロアアームと、フロントサブフレーム近傍に配置されるドライブシャフトやトーションバー等の部品との関係で、縦メンバもその断面形状の制約を受け易くなり、前後方向の剛性を確保することが難しくなる。しかし、この場合には、車両前方から入力される衝突荷重を後方側に伝達するというフロントサブフレームの機能が著しく低下することが考えられるため、これを回避する必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、自動車のフロントサブフレームに関し、ロアアームが車体のより内側に入り込むような車体の下部構造においても、前後方向の剛性を良好に確保することが可能な技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明は、ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、前記ロアアームは、第１被支持部と、この第１被支持部よりも車両後方に位置する第２被支持部とを備え、前記フロントサブフレームは、下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバとを含み、前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、前記縦メンバの前壁部は、前記ロアアームの前記第１被支持部を支持するための第１支持部であり、前記ロアアームは、車両前後方向に延びて前記第１支持部を貫通する軸状のアーム支持部材を介して前記第１支持部に支持されるものであり、前記縦メンバの前記側壁部は、その前端部に切欠部を備えており、当該切欠部によって前記アーム支持部材を逃がした状態で、前記第１支持部のうちその車幅方向外側端部よりも内側に入り込んだ位置に接合されているものである。

このフロントサブフレームでは、左右一対のサイドメンバに入力された車両前側からの衝突荷重（前突荷重という）が縦メンバを介してクロスメンバに伝達される。この場合、上記縦メンバのように、後壁部から車両前方に延びる側壁部を有し、この側壁部が車両後側から前壁部に突き当った状態で当該前壁部に接合される構造によれば、サイドメンバから前壁部に入力される前突荷重により当該前壁部が車両後側に倒れ込むことが効果的に抑制される。つまり、縦メンバの前後方向の剛性、ひいてはフロントサブフレーム全体の前後方向の剛性が向上する。そのため、サイドメンバから縦メンバに入力された前突荷重を良好にクロスメンバに伝達することが可能となる。

また、このフロントサブフレームでは、ロアアームが、第１被支持部とこの第１被支持部よりも車両後方に位置する第２被支持部とを備えるものであり、前記フロントサブフレームは、前記縦メンバの前壁部が、前記ロアアームの前記第１被支持部を支持するための第１支持部である。

この構成によれば、ロアアームの第１被支持部を支持するための専用の支持部（ブラケット等）が不要となり、その分、フロントサブフレームを軽量化することが可能となる。しかも、縦メンバは、上記の通り前後方向の剛性が確保されるため、このような縦メンバによってロアアームが支持されることで、ロアアームの支持剛性も適切に確保される。

また、このフロントサブフレームでは、前記ロアアームが、車両前後方向に延びて前記第１支持部を貫通する軸状のアーム支持部材を介して前記第１支持部に支持されるものであり、前記縦メンバの前記側壁部は、その前端部に切欠部を備えており、当該切欠部によって前記アーム支持部材を逃がした状態で、前記第１支持部のうちその車幅方向外側端部よりも内側に入り込んだ位置に接合されている。

この構成によれば、縦メンバの前壁部（第１支持部）のうち、より車幅方向中央に近い位置で当該前壁部に対して側壁部が接合されるため、縦メンバ（フロントサブフレーム）の前後方向の剛性をより効果的に高めることが可能になる。加えて、前記側壁部がより車両内側に位置することで、ロアアームをより車両内側に配置して、車両の転舵角の拡大を図ることが可能となる。

このフロントサブフレームにおいて、前記クロスメンバは、車幅方向両端が開口しており、その車幅方向両端部であって前記縦メンバよりも車両後側の位置に、前記ロアアームの前記第２被支持部を支持する左右一対の第２支持部を有しており、前記第２支持部は、前記クロスメンバの前記上壁部および前記下壁部の間にロアアームの前記第２被支持部を介在させた状態で、当該第２被支持部、前記上壁部および前記下壁部がボルト部材により一体的に前記車両本体フレームに締結されることにより前記第２被支持部を支持するように構成されているのが好適である。

この構成によれば、クロスメンバを、その車幅方向両端が開口した簡単かつ軽量で、しかも生産性の良い形状としつつ、ロアアーム（第２被支持部）を適切に支持することが可能となる。特に、第２被支持部、上壁部および下壁部がボルト部材により一体的に車両本体フレームに締結されるため、ロアアームの支持剛性が向上する。

また、上記課題を解決するための本発明は、ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバと、を含み、前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、前記クロスメンバは、前記縦メンバよりも車両後側の位置に、前記上壁部と前記下壁部とを連結する連結壁を含む部品取付用ブラケットを有するとともに、前記上壁部および前記下壁部のうち少なくとも一方側に、前記部品取付用ブラケットと前記縦メンバとの間の位置で車両前後方向に延びるビード部を有するものである。

このフロントサブフレームでは、左右一対のサイドメンバに入力された車両前側からの衝突荷重（前突荷重という）が縦メンバを介してクロスメンバに伝達される。この場合、上記縦メンバのように、後壁部から車両前方に延びる側壁部を有し、この側壁部が車両後側から前壁部に突き当たった状態で当該前壁部に接合される構造によれば、サイドメンバから前壁部に入力される前突荷重により当該前壁部が車両後側に倒れ込むことが効果的に抑制される。つまり、縦メンバの前後方向の剛性、ひいてはフロントサブフレーム全体の前後方向の剛性が向上する。そのため、サイドメンバから縦メンバに入力された前突荷重を良好にクロスメンバに伝達することが可能となる。
また、このフロントサブフレームでは、前後方向の剛性をさらに高めながら、当該フロントサブフレームに組み付けられる部品、例えばスタビライザやラック等の部品の支持剛性を良好に確保することが可能となる。

また、上記課題を解決するための本発明は、ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバと、を含み、前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、前記側壁部を第１側壁部としたときに、前記縦メンバは、前記前壁部のうち車幅方向内側端から車両後方に向かって延びて前記後壁部に接合される第２側壁部をさらに備え、前壁部に対して後壁部が車幅方向内側に入り込んだ略平行四辺形断面を有するものである。

このフロントサブフレームでは、左右一対のサイドメンバに入力された車両前側からの衝突荷重（前突荷重という）が縦メンバを介してクロスメンバに伝達される。この場合、上記縦メンバのように、後壁部から車両前方に延びる側壁部を有し、この側壁部が車両後側から前壁部に突き当たった状態で当該前壁部に接合される構造によれば、サイドメンバから前壁部に入力される前突荷重により当該前壁部が車両後側に倒れ込むことが効果的に抑制される。つまり、縦メンバの前後方向の剛性、ひいてはフロントサブフレーム全体の前後方向の剛性が向上する。そのため、サイドメンバから縦メンバに入力された前突荷重を良好にクロスメンバに伝達することが可能となる。
また、このフロントサブフレームでは、縦メンバの第１側壁部をより車両内側に配置しつつ、縦メンバを筒形にしてその断面積をある程度大きく確保することが可能となる。従って、比較的簡素な構造で、縦メンバ（フロントサブフレーム）の前後方向の剛性を高めつつ、車両の転舵角の拡大を図ることが可能となる。

一方、本発明のフロントサブフレームの支持構造は、車両本体フレームと、この車両本体フレームに連結される上記（クロスメンバが一対の第２支持部を有するもの）のフロントサブフレームとを含み、前記車両本体フレームは、前記ボルト部材が螺合挿入されるナット部材を有し、このナット部材は、車両前方から前記フロントサブフレームに対して所定値以上の衝突荷重が入力されることにより前記車両本体フレームから脱落するように前記車両本体フレームに固定されているものである。

この支持構造によれば、フロントサブフレームに入力される前突荷重がクロスメンバとロアアームとに分散されつつボルト部材を介して前記ナット部材に伝達される。そのため、クロスメンバをその車幅方向両側が開口した中空形状としながらも、所定値以上の前突荷重が入力された場合には、前記ナット部材とともにフロントサイドフレームを車両本体フレームから速やかに離脱させることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、ロアアームが車体のより内側に入り込むような車体下部構造においても、フロントサブフレームの前後方向の剛性を良好に確保できる。

本発明に係る自動車のフロントサブフレームの実施形態を示す平面図である。 フロントサブフレーム（リアクロスメンバ）の支持構造を示す側面図（図１のＩＩ矢視図／一部断面図）である。 フロントサブフレーム（リアクロスメンバ）を側方から見た状態を示す斜視図である。 フロントサブフレームを示す底面図である。 縦メンバを示す図４の要部拡大図である。 フロントサブフレームの支持構造を示す断面図（図２のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図）である。 フロントサイドフレームにおけるフロントサブフレームの連結箇所を示す断面図（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図）である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１及び図２は、本発明に係る自動車のフロントサブフレームとその支持構造を示しており、図１は、フロントサブフレームを平面図で、図２は、フロントサブフレームとその支持構造を側面図（一部断面図）で示している。なお、図中の矢印Ｆは車体前方を示し、矢印Ｒは車体後方を示す。

フロントサブフレーム１０は、フロントサスペンション装置用のロアアーム（サスペンションアーム）３や自動車エンジン等の図外のパワーユニットの後部などを支持するものであり、車室の前面部に設置されるダッシュパネル２の下端部から車両前方に向かって延びる左右一対のフロントサイドフレーム１（本発明の車両本体フレームに相当する）の下方に配置され、このフロントサイドフレーム１に固定されている。この固定構造については後に説明する。

フロントサブフレーム１０は、車幅方向に延びるリアクロスメンバ１２と、このリアクロスメンバ１２の左右両端から上記フロントサイドフレーム１に沿って車両前方に延びる左右一対のサイドメンバ１３と、これら左右のサイドメンバ１３の前端部を車幅方向に連結するフロントクロスメンバ１４と、各サイドメンバ１３の前端から各々車両前方に向かって突出する筒状のサブクラッシュカン１５と、リアクロスメンバ１２の左右両端であって前記サイドメンバ１３との境界部分に立設される左右一対の縦メンバ１６とを有する。つまり、フロントサブフレーム１０は、リアクロスメンバ１２、サイドメンバ１３およびフロントクロスメンバ１４によってそれらの内側にパワーユニットの配設用空間が形成された、いわゆるペリメータフレームである。

前記リアクロスメンバ１２は、図２に示すように、上側パネル部材１２ａと下側パネル部材１２ｂとにより構成された中空構造を有している。同様に、左右のサイドメンバ１３も、上側パネル部材１３ａと下側パネル部材１３ｂとにより構成された中空構造を有している。そして、同図に示すように、左右のサイドメンバ１３の上下パネル部材１３ａ、１３ｂと、リアクロスメンバ１２の上下パネル部材１２ａ、１２ｂとの間に前記縦メンバ１６が各々挟み込まれ、この状態で、リアクロスメンバ１２の下側パネル部材１２ｂ、サイドメンバ１３の下側パネル部材１３ｂおよび縦メンバ１６の下端部とが相互に接合（溶接）一体化されるとともに、リアクロスメンバ１２の上側パネル部材１２ａ、サイドメンバ１３の上側パネル部材１３ａおよび縦メンバ１６の側面とが相互に接合（溶接）一体化されている。これにより、リアクロスメンバ１２と左右のサイドメンバ１３とが一体化されるとともに、リアクロスメンバ１２の左右両端であってサイドメンバ１３との境界部分に、各々上側パネル部材１２ａ、１３ａおよび下側パネル１３ａ、１３ｂに接合された状態で左右一対の縦メンバ１６が立設されている。

前記縦メンバ１６は、フロントサブフレーム１０をフロントサイドフレーム１に連結するためのものであり、図２〜図４に示すように、前側パネル部材１７と後側パネル部材１８とが接合（溶接）されることにより中空柱状に形成されている。この縦メンバ１６は、上端部が車幅方向外側に向かって折れ曲がった略逆Ｌ字型に形成されており、その上端部は、フロントサイドフレーム１に対する連結部とされ、ここに上下方向に貫通する連結用ボルト孔１６ａが形成されている。

縦メンバ１６の下端部、具体的にはリアクロスメンバ１２およびサイドメンバ１３との接合部分（上側パネル部材１２ａ、１３ａから下側パネル部材１２ｂ、１３ｂに至る部分）は、図４に示すように、ロアアーム３を避けるように、その断面形状が略平行四辺形に形成されている。詳しくは、図５に示すように、縦メンバ１６の下端部は、前壁部１７ａと、その車幅方向内側端部から車両後方かつ車幅方向内側に向かって斜め方向に延びる内側壁部１７ｂ（本発明の第２側壁部に相当する）と、この内側壁部１７ｂの後端部から前壁部１７ａと略平行に車幅方向に延びる後壁部１８ａと、その車幅方向外側端部から車両前方かつ車幅方向外側に向かって斜め方向に延びる外側壁部１８ｂ（本発明の第１側壁部に相当する）とを備えた断面略平行四辺形に形成されている。これら壁部のうち、前壁部１７ａおよび内側壁部１７ｂは前側パネル部材１７により構成され、後壁部１８ａおよび外側壁部１８ｂは前記後側パネル部材１８により構成されている。そして、内側壁部１７ｂの後端が後壁部１８ａの車幅方向内側端部の前面に突き当てられた状態で接合（溶接）されるとともに、外側壁部１８ｂの前端部が前壁部１７ａの後面に突き当てられた状態で接合（溶接）されている。

なお、外側壁部１８ｂの前端部には、円弧状の切欠部１９が形成されており、図２及び図５に示すように、外側壁部１８ｂは、内側壁部１７ｂに固定される後記溶接ナット３２やボルト３４等を前記切欠部１９によって逃がした状態で、当該前壁部１７ａに対してしてその車幅方向外側端部から大きく内側に入り込んだ位置に接合されている。

図２および図３に示すように、フロントサブフレーム１０のうち、縦メンバ１６の前後両側、すなわちサイドメンバ１３の後端部分およびリアクロスメンバ１２は、何れも車幅方向外側に開口しており（この開口部分を開口部１０ａ、開口部１０ｂという）、ロアアーム３が、これら開口部１０ａ、１０ｂからフロントサブフレーム１０の内部に挿入された状態で当該フロントサブフレーム１０に支持されている。

ロアアーム３は、図１及び図３に示すように、車両前後方向に延びて、かつ前端側が車幅方向外側に向かうように湾曲したアーム本体２０と、このアーム本体２０の途中部分から車幅方向内側に向かって突設される前側連結部２２ａ（本発明の第１被支持部に相当する）と、アーム本体２０の後端部に設けられる後側連結部２２ｂ（本発明の第２被支持部に相当する）と、アーム本体２０の先端部に設けられるナックル支持部２２ｃとを備えた、いわゆるＡ型アームである。前側連結部２２ａは横形のゴムブッシュジョイント２３を備えており、後側連結部２２ｂは縦形のゴムブッシュジョイント２４を備えている。また、ナックル支持部２２ｃには、ナックル５（図６に示す）を支持するためのボールジョイント２５が備えられている。

ロアアーム３は、サイドメンバ１３の前記開口部１０ａからその内部に前側連結部２２ａが挿入されるとともに、リアクロスメンバ１２の前記開口部１０ｂからその内部に後側連結部２２ｂが挿入された状態で、フロントサブフレーム１０に支持されている。

詳しくは、図２および図３に示すように、サイドメンバ１３の内部であって前記縦メンバ１６の前方には、当該縦メンバ１６の前壁部１７ａ（本発明の第１支持部に相当する）と平行な壁部３１を有するブラケット３０が設けられ、これら壁部１７ａ、３１の間に前側連結部２２ａが挿入されている。そして、ゴムブッシュジョイント２３に対して前記壁部３１の前側から当該壁部３１に形成されるボルト孔を通じてボルト３４（本発明のアーム支持部材に相当する）が挿入され、さらに当該ボルト３４が縦メンバ１６の前壁部１７ａに固定された溶接ナット３２に螺合挿入されることで、前側連結部２２ａがボルト３４を介して縦メンバ１６（前壁部１７ａ）およびブラケット３０（壁部３１）により支持されている。つまり、前側連結部２２ａは、ボルト３４を支点として回動可能に支持されるとともに、ゴムブッシュジョイント２３のゴムブッシュの弾性力により水平方向に弾性的に変位可能に支持されている。なお、ボルト３４は、サイドメンバ１３の車幅方向内側の側面に形成された開口部１０ｃ（図１参照）を通じてサイドメンバ１３の内部に挿入される。

また、図１〜図３および図６に示すように、リアクロスメンバ１２の後端部には、車幅方向外側に向かって突出し、前方および車幅方向外側に開口する断面コ字型の突出部３６（本発明の第２支持部に相当する）が形成されており、ロアアーム３の後側連結部２２ｂがこの突出部３６の内部に挿入されている。そして、ゴムブッシュジョイント２４に対して下側パネル部材１２ｂに形成されるボルト孔を通じて下側からボルト３７が挿入され、さらに当該ボルト３７が上側パネル部材１２ａに形成されるボルト孔３６ａ（図３に示す）を通じてフロントサイドフレーム１の後記取付ブラケット４０に固定された溶接ナット４２（本発明のナット部材に相当する）に螺合挿入されることで、前側連結部２２ａがボルト３７を介してフロントサブフレーム１０の前記突出部３６に支持されるとともに、フロントサブフレーム１０（突出部３６）と共に上記フロントサイドフレーム１に共締めされている。つまり、後側連結部２２ｂは、ボルト３７を支点として回動可能に支持されるとともに、ゴムブッシュジョイント２４のゴムブッシュの弾性力により上下方向に弾性的に変位可能に支持されている。

このような構成により、ロアアーム３がフロントサブフレーム１０に対して所定の範囲内で上下方向に揺動可能に支持されている。

なお、アーム本体２０は、例えば高張力鋼板により構成されている。アーム本体２０は、図４及び図６に示すように、その幅方向両側（車幅方向両側）に下向きに延びるフランジ部２０ａ、２０ｂを備えた断面コ字形の形状に形成されており、これにより剛性が確保されている。

上記フロントサブフレーム１０は、左右のサイドメンバ１３の前端部に設けられる連結部２８、左右の縦メンバ１６の上端部およびリアクロスメンバ１２の左右の突出部３６がそれぞれフロントサイドフレーム１の下面にボルト止めされることにより、当該フロントサイドフレーム１に固定されている。具体的には、図２に示すように、フロントサイドフレーム１は、車両前後方向に延びる水平部１ａと、その後端部から上記ダッシュパネル２の下部に沿って後下がりに傾斜しつつ車両の後方側に延びる傾斜部１ｂとを有しており、サイドメンバ１３の連結部２８が、水平部１ａの前端部分に設けられる溶接ナット（図示省略）を用いて当該前端部分にボルトで固定されるとともに、縦メンバ１６の上端部が水平部１ａの後端部分に設けられる溶接ナット（図示省略）を用いて当該後端部分にボルトで固定されている。そして、リアクロスメンバ１２の突出部３６が、上述した通り、傾斜部１ｂに設けられる取付ブラケット４０の溶接ナット４２を用いて、前記ロアアーム３の後側連結部２２ｂとともに当該取付ブラケット４０にボルト３７で固定されている。

図２、図６及び図７に示すように、リアクロスメンバ１２の左右後端部上面、詳しくは上記ボルト３７を通すボルト孔３６ａの近傍であってその後方には位置決めピン３８が設けられており、フロントサブフレーム１０は、当該位置決めピン３８が、取付ブラケット４０に形成される位置決め孔４０ｂに挿入されることで、フロントサイドフレーム１に対して前後左右に位置決めされている。

なお、前記ボルト３７は、取付ブラケット４０に形成される開口部４０ａを通じて溶接ナット４２に挿入されるが、図７に示すように、この開口部４０ａは楕円形であって、その長径寸法が溶接ナット４２下面の径寸法よりも大きく設定されている。すなわち、溶接ナット４２は、その下面の外周縁の一部が開口部４０ａの内側に位置する状態で取付ブラケット４０に固定されており、これにより、当該外周縁の全部が開口部４０ａの外側に位置する状態で固定される場合に比べて、溶接ナット４２の引き抜き強度が低くなるように構成されている。具体的には、フロントサブフレーム１０に対して車両前方から所定値以上の衝突荷重が入力されると、溶接ナット４２が前記開口部４０ａを通じて下側に引き抜かれ、これによりフロントサブフレーム１０がフロントサイドフレーム１から脱落するように構成されている。

また、リアクロスメンバ１２の上面であってその後端部近傍の位置には、図１に示すように、車幅方向に延びるようにスタビライザーバー（トーションバー）６が配置されている。スタビライザーバー６は、リアクロスメンバ１２の左右の突出部３６の近傍の位置であってこれらの内側の位置で、各々断面ハット形の固定金具４６により当該リアクロスメンバ１２に固定されている。具体的には、図２〜図４及び図６に示すように、スタビライザーバー６を車両の前後方向に跨ぐように固定金具４６が配置され、当該固定金具４６が当該スタビライザーバー６の両側の位置で、ボルト４７および下側パネル部材１２ｂの下面に固定された溶接ナット４８によりリアクロスメンバ１２に締結されている。これによりスタビライザーバー６が当該リアクロスメンバ１２に固定されている。

なお、図２、図４及び図６に示すように、リアクロスメンバ１２の内部であってスタビライザーバー６の固定位置、つまり固定金具４６の締結位置には、上側パネル部材１２ａと下側パネル部材１２ｂとの間に介在して車両前後方向に延び、かつ上下のパネル部材１２ａ、１２ｂに接合（溶接）されるブラケット５０（本発明の部品取付用ブラケットに相当する）が設けられている。このブラケット５０は、図４に示すように、両端に位置する一対の筒状部５１ａと、これら筒状部５１ａ同士を連結する板状の連結部５１ｂとを有しており、前記ボルト３７が筒状部５１ａを通じて前記溶接ナット４８に挿入されるように構成されている。つまり、このようなブラケット５０が上下のパネル部材１２ａ、１２ｂの間に設けられることで、リアクロスメンバ１２の剛性が高められるとともにスタビライザーバー６の支持剛性が確保されている。なお、当例では、リアクロスメンバ１２の上面にスタビライザーバー６が固定されているが、その他の部材、例えばステアリング用のラック部材等についても同様に固定可能である。

また、リアクロスメンバ１２の下側パネル部材１２ｂのうち、このブラケット５０よりも前側の部分には、当該ブラケット５０の近傍位置から前記縦メンバ１６の近傍位置に亘って前後方向に延びるビード部５２が形成されている。このビード部５２は、下側パネル部材１２ｂが下向きに膨出するように形成されたものであり、このような前後方向に延びるビード部５２が形成されることで、リアクロスメンバ１２（下側パネル部材１２ｂ）の前後方向の剛性が高められている。なお、当例では、下側パネル部材１２ｂにのみビード部５２が形成されているが、上側パネル部材１２ａについても形成されていてもよい。

以上のように、上記のフロントサブフレーム１０では、ロアアーム３を避けるように縦メンバ１６が形成されている。具体的には、上述のように（図４及び図５）、前壁部１７ａに対して後壁部１８ａが車幅方向内側にずれるように当該縦メンバ１６の下端部の断面形状が略平行四辺形に形成されており、このように縦メンバ１６が形成されることで、ロアアーム３がリアクロスメンバ１２のより車幅方向内側に支持されるようになっている。

しかも、縦メンバ１６は、その外側壁部１８ｂが車両後側から前壁部１７ａに突き当った状態で当該前壁部１７ａに接合されているため、サイドメンバ１３から前壁部に入力される、車両前方からの衝突荷重（前突荷重）を受けて当該前壁部１７ａが車両後側に倒れ込むことが効果的に抑制される。つまり、縦メンバ１６の前後方向の剛性、ひいてはフロントサブフレーム１０全体の前後方向の剛性が向上する。よって、サイドメンバ１３に入力される前突荷重を良好にリアクロスメンバ１２に伝達することが可能となる。

従って、このフロントサブフレーム１０によれば、ロアアーム３が車体のより内側に入り込むように支持して車両の転舵角の拡大を図ることができる一方で、フロントサブフレーム１０の前後方向の剛性についても良好に確保することができる。

また、このフロントサブフレーム１０では、縦メンバ１６の前壁部１７ａをロアアーム３の支持部として利用し、この前壁部１７ａとサイドメンバ１３に設けられたブラケット３０（壁部３１）とでロアアーム３の前側連結部２２ａを支持している。このような構成によれば、ブラケット３０以外に前側連結部２２ａを支持するための専用のブラケット等が不要であるため、その分、フロントサブフレーム１０が軽量化される。しかも、縦メンバ１６については、上記の通り前後方向の剛性が比較的高いため、当該縦メンバ１６により前側連結部２２ａが支持されていることで、ロアアーム３の支持剛性も適切に確保される。

また、ロアアーム３は、ボルト３４により縦メンバ１６の前壁部１７ａに支持されるが、上記実施形態では、外側壁部１８ｂの前端部には切欠部１９が形成されており、当該外側壁部１８ｂは、当該切欠部１９によって溶接ナット３２やボルト３４の先端部を逃がした状態で、前壁部１７ａの端部からより車両内側に入り込んだ位置に接合されている（図２及び図５参照）。このような構成によれば、縦メンバ１６の前壁部１７ａのうち、より車幅方向中央に近い位置で当該前壁部１７ａに対して外側壁部１８ｂが接合されるため、縦メンバ１６（フロントサブフレーム１０）の前後方向の剛性をより高めることが可能になる。しかも、後壁部１８ａがこのようにより車両内側に入り込むので、その分、ロアアームをより車両内側に配置して、車両の転舵角の拡大を図ることができるという利点もある。

また、上記実施形態では、ロアアーム３の後側連結部２２ｂが、リアクロスメンバ１２の上下のパネル部材１２ａ、１２ｂの間に挿入された状態で、当該後側連結部２２ｂ（ゴムブッシュジョイント２４）およびリアクロスメンバ１２（上下のパネル部材１２ａ、１２ｂ）がボルト３７により一体的にフロントサイドフレーム１に締結されることで、ロアアーム３の後側連結部２２ｂがリアクロスメンバ１２に支持されている。このような構成によれば、リアクロスメンバ１２を、その車幅方向両端が開口した簡単かつ軽量で、しかも生産性の良い形状としつつ、ロアアーム３（後側連結部２２ｂ）を適切に支持することが可能となる。特に、後側連結部２２ｂとリアクロスメンバ１２（上下のパネル部材１２ａ、１２ｂ）とがボルト３７により一体的にフロントサイドフレーム１に締結されるため、ロアアーム３の支持剛性が格段に向上する。

また、リアクロスメンバ１２は、スタビライザーバー６の取り付け位置に、上下のパネル部材１２ａ、１２ｂを連結するブラケット５０を備えているので、スタビライザーバー６の支持剛性を良好に確保することができる。また、このようにブラケット５０が設けられていることに加え、リアクロスメンバ１２の下側パネル部材１２ｂに前後方向に延びるビード部５２が形成されているので、これにより、リアクロスメンバ１２（フロントサブフレーム１０）の剛性を高めることができる。

また、フロントサブフレーム１０は、上記のようにリアクロスメンバ１２がボルト３７とフロントサイドフレーム側の溶接ナット４２とにより締結されることにより、フロントサイドフレーム１に固定されているが、上記の通り、溶接ナット４２は、フロントサブフレーム１０に所定値以上の前突荷重が入力されることによりフロントサイドフレーム１から脱落するようにフロントサイドフレーム１（取付ブラケット４０）に固定されている。従って、そのため、フロントサブフレーム１０に所定値以上の前突荷重が入力された場合には、溶接ナット４２とともにフロントサブフレーム１０を速やかにフロントサイドフレーム１から離脱させて、車室側への影響を防止できるという利点もある。

なお、上述したフロントサブフレーム１０およびその支持構造は、本発明に係るフロントサブフレームおよびその支持構造の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更である。

１ フロントサイドフレーム
１０ フロントサブフレーム
１２ リアクロスメンバ
１３ サイドメンバ
１４ フロントクロスメンバ
１５ サブクラッシュカン
１６ 縦メンバ
１７ 前側パネル部材
１７ａ 前壁部
１７ｂ 内側壁部
１８ 後側パネル部材
１８ａ 後壁部
１８ｂ 外側壁部

Claims (7)

1. ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、
   前記ロアアームは、第１被支持部と、この第１被支持部よりも車両後方に位置する第２被支持部とを備え、
   前記フロントサブフレームは、下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、
   前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、
   前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバと、を含み、
   前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、
   前記縦メンバの前壁部は、前記ロアアームの前記第１被支持部を支持するための第１支持部であり、
   前記ロアアームは、車両前後方向に延びて前記第１支持部を貫通する軸状のアーム支持部材を介して前記第１支持部に支持されるものであり、
   前記縦メンバの前記側壁部は、その前端部に切欠部を備えており、当該切欠部によって前記アーム支持部材を逃がした状態で、前記第１支持部のうちその車幅方向外側端部よりも内側に入り込んだ位置に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。
2. 請求項１に記載の自動車のフロントサブフレームにおいて、
   前記クロスメンバは、車幅方向両端が開口しており、その車幅方向両端部であって前記縦メンバよりも車両後側の位置に、前記ロアアームの前記第２被支持部を支持する左右一対の第２支持部を有しており、
   前記第２支持部は、前記クロスメンバの前記上壁部および前記下壁部の間にロアアームの前記第２被支持部を介在させた状態で、当該第２被支持部、前記上壁部および前記下壁部がボルト部材により一体的に前記車両本体フレームに締結されることにより前記第２被支持部を支持することを特徴とする自動車のフロントサブフレーム。
3. 請求項１又は２に記載の自動車のフロントサブフレームにおいて、
   前記クロスメンバは、前記縦メンバよりも車両後側の位置に、前記上壁部と前記下壁部とを連結する連結壁を含む部品取付用ブラケットを有するとともに、前記上壁部および前記下壁部のうち少なくとも一方側に、前記部品取付用ブラケットと前記縦メンバとの間の位置で車両前後方向に延びるビード部を有することを特徴とする自動車のフロントサブフレーム。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の自動車のフロントサブフレームにおいて、
   前記側壁部を第１側壁部としたときに、前記縦メンバは、前記前壁部のうち車幅方向内側端から車両後方に向かって延びて前記後壁部に接合される第２側壁部をさらに備え、前壁部に対して後壁部が車幅方向内側に入り込んだ略平行四辺形断面を有することを特徴とする自動車のフロントサブフレーム。
5. 自動車のフロントサブフレームの支持構造であって、
   車両本体フレームと、この車両本体フレームに連結される請求項２に記載の自動車のフロントサブフレームとを含み、
   前記車両本体フレームは、前記ボルト部材が螺合挿入されるナット部材を有し、
   このナット部材は、車両前方から前記自動車のフロントサブフレームに対して所定値以上の衝突荷重が入力されることにより前記車両本体フレームから脱落するように前記車両本体フレームに固定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支持構造。
6. ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、
   下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、
   前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、
   前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバと、を含み、
   前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、
   前記クロスメンバは、前記縦メンバよりも車両後側の位置に、前記上壁部と前記下壁部とを連結する連結壁を含む部品取付用ブラケットを有するとともに、前記上壁部および前記下壁部のうち少なくとも一方側に、前記部品取付用ブラケットと前記縦メンバとの間の位置で車両前後方向に延びるビード部を有することを特徴とする自動車のフロントサブフレーム。
7. ロアアームを支持する、自動車のフロントサブフレームであって、
   下壁部および上壁部を備えた中空構造を有しかつ車幅方向に延設されるクロスメンバと、
   前記下壁部および前記上壁部にそれぞれ接合された状態で前記クロスメンバの車幅方向両端に各々立設され、上端部が車両本体フレームに連結される左右一対の縦メンバと、
   前記縦メンバに各々繋がって車両前方に向かって延びる左右一対のサイドメンバと、を含み、
   前記縦メンバは、車幅方向に延びる前壁部と、この前壁部から車両後方に離間する後壁部と、この後壁部に連続し、当該後壁部の車幅方向外側端部から車両前方に向かって延びかつ前記前壁部に対して車両後側から突き当たった状態で当該前壁部に接合される側壁部とを含む、四角形以上の中空多角形断面を有し、
   前記側壁部を第１側壁部としたときに、前記縦メンバは、前記前壁部のうち車幅方向内側端から車両後方に向かって延びて前記後壁部に接合される第２側壁部をさらに備え、前壁部に対して後壁部が車幅方向内側に入り込んだ略平行四辺形断面を有することを特徴とする自動車のフロントサブフレーム。

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