JP5968635B2 - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

Description

この発明は、自動車の車体前部構造に関する。

自動車等の車両の中には、車体前部にサスペンション部品等を支持するサブフレームを設け、このサブフレームを、サブフレーム本体とこのサブフレーム本体の前端の左右から前方に延びる延長アームとで構成したものがある。サブフレーム本体と延長アームとの結合剛性を強化して前突荷重を後方のフロアに伝達するようにしている（特許文献１参照）。
また、サブフレームを剛性の高いアルミニウム合金で形成し、このサブフレームに支持されるサスペンションアームに前突荷重が作用すると、サブフレーム後端のサスペンションアーム後端締結部の前の脆弱部が破壊して衝突エネルギーを吸収するものがある（特許文献２参照）。

特開２００９−６１８８７号公報 特開２００６−３４７２５３号公報

前者の技術においては、サブフレームによるエネルギー吸収が行われないため、その分だけエネルギー吸収量が少なくなる課題がある。また、サブフレームの後端部がダッシュボードパネルを押圧して変形させてしまうという課題がある。
後者の技術においては、サブフレームの上に固定する電動パワーステアリング装置などがエンジン、トランスミッションに押圧されて後方に移動すると、ダッシュボードパネルを押圧して変形させてしまうという課題がある。

そこで、この発明は、軽量化を図りつつ、剛性を向上して、より多くの衝突エネルギーを吸収できる自動車の車体前部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、車体前部の左右に車体前後方向に沿って配置されたフロントサイドフレーム（例えば、実施形態におけるフロントサイドフレーム７，７）と、車体フロア（例えば、実施形態におけるフロントフロアパネル１、ダッシュボードパネル２）の前部とに渡って、サスペンション部品（例えば、実施形態におけるロアアーム３８、スタビライザ５２）や車載部品（例えば、実施形態における電動パワーステアリング装置ＥＰＳ）を支持するサブフレーム（例えば、実施形態におけるサブフレーム２２）が、少なくとも前端部（例えば、実施形態における前端取付部２９）と後端部（例えば、実施形態における締結部４４）で支持され、前記サブフレームは、後部で前記サスペンション部品や車載部品を支持する軽合金の鋳物で形成されたサブフレーム本体（例えば、実施形態におけるサブフレーム本体２３）と、このサブフレーム本体に固定され前記サブフレーム本体の前方に延出し、軽合金または鋼でプレス成形された左右一対の延長アーム（例えば、実施形態における延長アーム２４）とを備え、前記延長アームの後部であって前記サブフレーム本体の近傍に、車両前面衝突時の入力荷重により前記サブフレームの前後方向中途部で下方に向かって折れ曲がる起点となる脆弱起点部（例えば、実施形態における凹み形状部３２）を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記サブフレーム本体は前端部にフロントサイドフレームに固定される中間締結部（例えば、実施形態における上部取付アーム部２５）を備え、前記中間締結部と前記フロントサイドフレーム（例えば、実施形態における連結ブラケット３３）とが締結具（例えば、実施形態における固定ボルト３４）により締結され、前記フロントサイドフレームに設けられた前記締結具の中間締結部挿通孔（例えば、実施形態におけるボルト挿入孔３６）あるいは前記中間締結部に設けられた前記締結具の挿通孔の何れか一方に、前記中間締結部が下方に荷重を受けた場合に破断して前記中間締結部の下方への移動を許容する前記締結具の離脱用切欠き（例えば、実施形態における離脱用切欠き３７）が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記サブフレーム本体の上面には、前記サブフレーム本体の前記中間締結部と、前記サブフレーム本体の前記後端部との間に、前記サスペンション部品であるスタビライザが車幅方向に挿通される挿通凹部（例えば、実施形態における挿通凹部５３）が形成され、前記サブフレーム本体の上部にパワーステアリング装置（例えば、実施形態における電動パワーステアリング装置ＥＰＳ）が固定され、このパワーステアリング装置のステアリングギヤボックス（例えば、実施形態におけるステアリングギヤボックスＧ）が前記挿通凹部の開口部（例えば、実施形態における開口部５４）を閉塞する位置に設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記サブフレーム本体は台形状に形成され、左右一対の前記延長アームは前方に行くほど幅が広くなる末広がり状に配置され、前記サブフレーム本体の後端部が車体フロアに取付けられたフロアセンタフレーム（例えば、実施形態におけるフロアセンタフレーム１３）に接続されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、前記延長アームの後端部は上下方向に挿通され三角形状に配置した３本の締結具（例えば、実施形態における締結ボルト２６）により前記サブフレーム本体に固定されていることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、前記延長アームの後端部は、前記サブフレーム本体の前端部に設けられたロアアーム（例えば、実施形態におけるロアアーム３８）の前端支持部（例えば、実施形態における支持部２１）を上下から挟み込んで固定されて、前記延長アームは前記サブフレーム本体の底面に沿って前方に延出することを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、前記各延長アームの先端は各々車体前部に配置されたフロントバルクヘッド（例えば、実施形態におけるフロントバルクヘッド８）の下部コーナー部に接続されることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、車両前面衝突の際にサブフレームの前端部に入力荷重が作用すると、サブフレームは前後方向中途部である延長アームの脆弱起点部で下方に向かって折れ曲がるため、サブフレームに支持されたサスペンション部品や車載部品を下方に変位させることができる。そのため、サスペンション部品や車載部品をフロントサイドフレームのクラッシュストロークの範囲外に待避させ、車体の変形ストロークを大きく確保して衝突エネルギーを十分に吸収できる。
また、軽合金の鋳物で形成されたサブフレーム本体を備えているため、サスペンション部品の支持剛性を高め走行安定性を高めながら、軽量化を図ることができる。
そして、軽合金または鋼でプレス成形された左右一対の延長アームを備えているため、車両前面衝突時における延長アームの折れ変形によって車両前面衝突時におけるエネルギー吸収を行なうことができる。
請求項２に記載した発明によれば、車両前面衝突時においてサブフレームの延長アームが脆弱起点部を起点にして下側に屈曲しようとすると、サブフレームのサブフレーム本体の中間締結部が下側に力を受け、サブフレーム本体の中間締結部とフロントサイドフレームとを締結している締結具のフロントサイドフレーム側の中間締結部挿通孔、あるいはサブフレーム本体側の中間締結部の挿通孔の何れか一方の離脱用切欠きが破断して、締結具とフロントサイドフレームあるいは締結具と中間締結部とを分離させる。これにより、サブフレーム本体の中間締結部がフロントサイドフレームから離脱して、サブフレームの延長アームの脆弱起点部を起点とする屈曲変形を許容する。
請求項３に記載した発明によれば、サブフレーム本体に設けられたサスペンション部品であるスタビライザの挿通凹部の開口部を、パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスで閉塞するようにして、パワーステアリング装置がサブフレーム本体の上部に取付けられているため、剛性は高いが軽金属の鋳物で成型されて割れ易いサブフレーム本体の挿通凹部を起点とする割れを、ステアリングギヤボックスにより挿通凹部が閉じる方向への変形を阻止することで防止できる。
請求項４に記載した発明によれば、車両前面衝突時の衝撃荷重を延長アーム及びサブフレーム本体を経てフロアセンタフレームを介して車体フロアに分散させることができる。
請求項５に記載した発明によれば、車両前面衝突時の衝撃荷重が延長アームの後端部とサブフレーム本体との結合部分に作用しても、サブフレーム本体に対して３本の締結具により回り止めされた延長アームは水平方向に回動することはなく、延長アームの脆弱起点部を起点とした下側への屈曲変形を促すことができる。
請求項６に記載した発明によれば、車両前面衝突時に作用する衝撃荷重を強固な部位であるロアアーム後端支持部に作用させることができると共に、サブフレーム本体の重心が延長アームの重心よりも高い位置となるため、車両前面衝突時においてサブフレーム本体によって延長アームの脆弱起点部よりも後方部分を上方向に回動させるモーメントを作用させることができ、延長アームを確実に下向きに屈曲させることができる。また、サブフレームの延長アームの上方にエンジンの配置スペースを十分に確保できる。
請求項７に記載した発明によれば、サブフレームによりフロントバルクヘッドの剛性を高めることができる。

この発明の実施形態の自動車の車体前部を下側から見た斜視図である。 図１の要部拡大斜視図である。 車体前部を下側から見た下面図である。 車体前部を右斜め上から見た斜視図である。 車体前部左側を下方から見た斜視図である。 車体前部を左外側斜め下から見た斜視図である。 ロアアームの前端支持部を示す一部切欠き断面図である。 延長アームの取付部位を左前方斜め前側から見た一部切欠き斜視図である。 延長アームの取付部位を左側方やや斜め前から見た一部切欠き斜視図である。 図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ロアアームを取付けた状態を左側斜め下から見た斜視図である。 ロアアームを取付けた状態の要部下面図である。 後端延長部の付近を下から見た示す斜視図である。 締結部を車室内から見た斜視図である。 図１４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１３のＣ−Ｃ断面図である。 サブフレーム本体近傍の断面図である。 電動パワーステアリング装置の配置状態を示す一部切欠き斜視図である。 車体前部の側面説明図である。 衝突状態を示す側面説明図である。

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、自動車の車体の前部を下側から見た斜視図である。図１に車体前部構造を示すように、フロントフロアパネル１の前端部にはダッシュボードパネル２の後端部が接続されている。ダッシュボードパネル２は後端部がフロントフロアパネル１と同様に平坦に形成され、前側が斜め前方に向かって立ち上がり、車室とエンジンルームとを隔成している。尚、ダッシュボードパネル２の平坦な部分及び前方で立ち上がり始める部分もフロントフロアパネル１と共に車体フロアとして構成される。

フロントフロアパネル１には、車幅方向中央部に前後方向に沿って車室内側に膨出するフロアトンネル部３が形成されている。このフロアトンネル部３はダッシュボードパネル２の後端部に向かって延びダッシュボードパネル２の後端部の切欠き部に接続されている。フロアトンネル部３（ダッシュボードパネル２も同様）は頂部からそのままフロントフロアパネル１の高さまで下がるように形成されているのではなく、頂部よりも一段下がったやや低い部分が形成され、その後にフロントフロアパネル１の平坦部分に連なっている（図１６参照）。フロントフロアパネル１の両側部にはサイドシル４，４が取り付けられ、サイドシル４，４とフロアトンネル部３との間には、フロントフロアパネル１の平坦部の上面に接合されて閉断面構造部を形成するハット型断面形状のフロアフレーム５，５（波線で示す）が車体前後方向に沿って設けられている。

ダッシュボードパネル２の下面にはフロアフレーム５の前端部に下側から重なるようにフロントサイドフレームリヤエンド６が接合されている。このフロントサイドフレームリヤエンド６の前端部に、エンジンルームの骨格部材としてフロントフロアパネル１の平坦部よりもやや高い位置で車体前部の左右に車体前後方向に沿ってフロントサイドフレーム７が接合されている。

左右一対のフロントサイドフレーム７の前端部には矩形枠状のフロントバルクヘッド８が、左右の上下に延びるサイドステイ８ｓ（図４参照）に取り付けられている。フロントサイドフレームリヤエンド６とサイドシル４の前端部との間にはアウトリガ９が接続されアウトリガ９の前側に位置するダッシュボードパネル２の前端部にはホイルハウス１０が接続されている。
ホイルハウス１０の上側にはホイルハウスアッパメンバ１１が接合され、ホイルハウスアッパメンバ１１の前端部にホイルハウスロアエクステンション１２の前端部が接合され、ホイルハウスロアエクステンション１２の後端部がフロントサイドフレーム７の側部に接合されている。

そして、フロントフロアパネル１の下面にはフロアトンネル部３の両側に車体前後方向に沿って延び、フロントフロアパネル１の下面に閉断面構造部を形成するハット型断面形状のフロアセンタフレーム１３，１３が取り付けられている。

図２は図１の要部拡大斜視図であって、フロントフロアパネル１の左前側を下側から拡大して示している。図２において、フロントサイドフレームリヤエンド６はハット型断面形状の部材であって、フロントフロアパネル１とダッシュボードパネル２との接合部分の下側に閉断面構造を形成し、後端部はフロアフレーム５（波線で示す）の前端部に下側から重なる位置に接合され、前端部はフロントサイドフレーム７の後端部に接続されている。

したがって、このフロントサイドフレームリヤエンド６によって、閉断面構造のフロントサイドフレーム７とフロントフロアパネル１上に閉断面構造部を形成するフロアフレーム５（波線で示す）とが閉断面構造部で連結される。
尚、フロアフレーム５の前端部とフロントサイドフレームリヤエンド６の後端部はフロントフロアパネル１を挟んで互いに重なり合う部分が存在し、各々が他と重なり合う部分では、先端部に向かうほど徐々に断面積が小さくなるように形成されて、フロントフロアパネル１の表裏に接合されている。

フロントサイドフレームリヤエンド６の車幅方向の外側には、各フロントサイドフレームリヤエンド６の底壁部と各サイドシル４とに渡ってアウトリガ９が下側（図２においては上側）から重合されている。アウトリガ９は、車幅方向外側部分でフロントフロアパネル１とダッシュボードパネル２との境界部分にも跨るようにして、各サイドシル４の下面に接合されている。

各フロアセンタフレーム１３の前端部には、フロントフロアパネル１とダッシュボードパネル２とに渡ってＬ字形状の前端延長部１４が下側（図２においては上側）から接合されている。この前端延長部１４は、ハット型断面形状に形成されフロアセンタフレーム１３に重合されて閉断面構造部を形成する後部１４ｒと、この後部１４ｒに外側に屈曲して連なり同じく閉断面構造部を形成する前部連結部１４ｆとで構成されている。前部連結部１４ｆは後部１４ｒの前端から車幅方向外側に伸びて、周縁フランジ部の幅方向外側部位がフロントサイドフレームリヤエンド６の内側壁に接合されている。この前部連結部１４ｆを備えた前端延長部１４によって、フロアセンタフレーム１３とフロントサイドフレーム７とが閉断面構造部で連結される。

前部連結部１４ｆは、前端側に下方に向いたサブフレーム後端取付座１５を備えている。サブフレーム後端取付座１５にボルト孔１６が形成されている。このサブフレーム後端取付座１５は、図２におけるフロアセンタフレーム１３の高さよりも低い位置（地上からはより高い位置）に設けられている。尚、このサブフレーム後端取付座１５の後方には、サブフレーム２２のサブフレーム本体２３の後部端末の干渉を防止する凹部１７が形成されている。
ここで、フロントサイドフレーム７の後端部にはサブフレーム中間結合孔１８が形成され、フロントサイドフレームリヤエンド６の前端部にはロアアームの後端支持ブラケット外側取付孔１９が形成されている。尚、ダッシュボードパネル２には前端延長部１４の前側にステアリングシャフト挿通孔２０が形成されている。

図３〜図５はサブフレームを取付けた状態を示し、図３は車体前部を下側から見た下面図、図４は車体前部を右斜め上から見た斜視図、図５は車体前部左側を下方から見た斜視図である。
図３〜図５に示すように、フロントサイドフレーム７，７と、フロントフロアパネル１の前部とに渡って、図示しないロアアーム、タイヤ等を含むサスペンション部品や電動パワーステアリング装置ＥＰＳ（後述）を支持するサブフレーム２２が、前端部と後端部と前後方向中央部で支持されている。具体的には、フロントサイドフレーム７，７に取付けられたフロントバルクヘッド８の下部両端コーナー部とフロントフロアパネル１に取付けられたフロアセンタフレーム１３前端の前端延長部１４とに渡って、サブフレーム２２が固定されている。

サブフレーム２２は、アルミニウム合金で鋳造されたサブフレーム本体２３と、サブフレーム本体２３の前端両側部から末広がり状に前側に延び軽合金または鋼でプレス成形された左右一対の延長アーム２４，２４とで構成されている。前端延長部１４の前方位置であって、図４に示すようにサブフレーム２２、つまりサブフレーム本体２３上面の車幅方向の３箇所で電動パワーステアリング装置ＥＰＳがボルトＢによって固定されている。この３箇所は前側が車幅方向両側に２箇所、後側が車幅方向中央部に１箇所である。尚、図４において電動パワーステアリング装置ＥＰＳの左側にはステアリングギヤボックスＧが設けられ、ステアリングギヤボックスＧはステアリングシャフト挿通孔２０の下側に近接して配置されている。

サブフレーム本体２３は、平面から見ると、前側に湾曲した後縁と、前方に向かい外側に開いて直線状に延びる左右の側縁と、車幅方向に直線状に延びる前縁とを備えたほぼ台形状の部材である。サブフレーム本体２３は上面が平坦で、下面に剛性を高めるため複数の交差する縦リブ（図１１，図１２参照）を備え、サブフレーム本体２３の前部の両端部には上方に延びる上部取付アーム部２５を備えている。

図６は車体前部を左外側斜め下から見た斜視図、図７はロアアームの前端支持部を示す一部切欠き断面図、図８は延長アームの取付部位を左前方斜め前側から見た一部切欠き斜視図、図９は延長アームの取付部位を左側方やや斜め前から見た一部切欠き斜視図である。図６〜図９にも示すように、延長アーム２４，２４は、延長アーム本体２４ａと、延長アーム本体２４ａの後端部に設けた後端取付部２７と、延長アーム本体２４ａの前端部に設けた前端取付部２９とで構成されている。
後端取付部２７は、サブフレーム本体２３の前部コーナー部を下側から支持する取付板２７ｌと上側の上取付片２７ｕとこれら連続させる前壁２７ｆとで構成されている。

取付板２７ｌは下側から上側に向かって三角形をなすように挿通された３本の締結ボルト２６，２６，２６でサブフレーム本体２３のねじ穴（ボス形状が一体形成されている）に締結固定され、上取付片２７ｕは下側から１本の締結ボルト２６を挿通してナット２６’により締結固定されている。この後端取付部２７により延長アーム２４，２４がサブフレーム本体２３の前端部に設けられた後述するロアアーム３８（図１１参照）の前端の支持部２１を上下から挟み込み前側を押さえサブフレーム本体２３の底面に沿って前方に延出した状態で固定されている。

ここで、取付板２７ｌは上取付片２７ｕに比べて面積が大きく後方に延び、上取付片２７ｕは後端取付部２７の上部内側に形成されている。後端取付部２７の上部は上取付片２７ｕから外側に向かって延び、その後徐々に高さが下がり（図８参照）は最終的に下方に向かって下がっている。後端取付部２７の前壁２７ｆの外側寄りに、延長アーム本体２４ａの後端部がミグ溶接により接続されている。

延長アーム２４，２４の前端取付部２９は、後端取付部２７よりも高い位置（地上高で）に配置され（図１９参照）、延長アーム本体２４ａの前端部にフロントバルクヘッド８の下部コーナー部、つまりサイドステイ８ｓとロアクロス８ｌとの接合部分に固定ボルト２８で締め付け固定されている。具体的には、図８に示すように、前端取付部２９は内蔵されたカラー３０を介して下方から固定ボルト２８とナット３１によって締結固定されている。前端取付部２９の先端部下片はフロントバルクヘッド８のロアクロス８ｌの下面に締結されている。

延長アーム本体２４ａは下側が開放された開断面形状の上部材２４ａｕに下側から上側が開放された開断面形状の下部材２４ａｌを差し込んで閉断面構造に形成されたものである（図１０参照）。
延長アーム本体２４ａの後端部には、後端取付部２７の前壁２７ｆへの取付部からやや前側に凹み形状部３２が形成されている。この凹み形状部３２は側面から見てくびれている部位であって、通常は何ら折れ曲がるようなことはないが、車両前面衝突時の所定の入力荷重によりサブフレーム２２の前後方向中途部で下方に向かって折れ曲がる起点となる。この凹み形状部３２が、これを起点として延長アーム本体２４ａ、つまり延長アーム２４が下側に折れ曲がる脆弱起点部を構成している。
ここで、凹み形状部３２は延長アーム２４の前端取付部２９よりも低い位置に形成されている。また、サブフレーム２２は凹み形状部３２の後方部分に上部取付アーム部２５を備えることになる。凹み形状部３２は上部材２４ａｕと下部材２４ａｌの双方が縮径して凹み形状部３２を形成している。尚、上部材２４ａｕのみに凹み形状部３２を設けてもよい。

図１１に示すように、サブフレーム本体２３の上部取付アーム部２５の上端部に連結ブラケット３３（フロントサイドフレーム７の一部）が２本の固定ボルト３４，３４により側方から外側に向かって固定されている。そして、この連結ブラケット３３が上方向に向かって挿通された締結ボルト３５によりフロントサイドフレーム７の後端部のサブフレーム中間結合孔１８（図２参照）に締結固定されている。ここで、固定ボルト３４，３４が挿通される連結ブラケット３３のボルト挿入孔３６には下側の一部が切欠かれた離脱用切欠き３７が設けられている。

これにより、延長アーム２４，２４が凹み形状部３２を起点として下側に折れた際に、固定ボルト３４，３４に下方に向く荷重が作用すると連結ブラケット３３をフロントサイドフレーム７に残した状態で固定ボルト３４，３４が離脱用切欠き３７から下側へ抜けて連結ブラケット３３から離脱し上部取付アーム部２５、つまりサブフレーム本体２３が下方へ変位するのを許容している。したがって、離脱用切欠き３７の大きさは、サブフレーム本体２３が折れ曲がる際に作用する荷重に対応して決められている。

図１１、図１２、図１３において、３８はサスペンション部品であるロアアームを示している。ロアアーム３８は後端部を支持ブラケット３９を介してフロントサイドフレーム７とサブフレーム本体２３にほぼ前後方向を軸にして揺動可能に支持され、前端部はサブフレーム本体２３の前端部に設けられた支持部２１を介してほぼ前後方向を軸にして揺動可能に支持されている。
具体的には、支持ブラケット３９は図示しない軸受け部材をＵ字状態に取り囲むように構成されていて、外側の端部の挿通孔４２に下方から挿入された支持ボルト４０が後端支持ブラケット外側取付孔１９（図２参照）に締付固定され、内側の端部がサブフレーム本体２３の取り付け部に固定ボルト４１により締結固定されている。

ここで、支持ブラケット３９の外側の挿通孔４２には、外側の一部が切欠かれた離脱起点部として機能する離脱用切欠き４３が設けられている。
これにより、延長アーム２４，２４が凹み形状部３２を起点として下側に折れた際に、支持ブラケット３９が支持ボルト４０を残して離脱してロアアーム３８が下方へ変位するのを許容している。したがって、離脱用切欠き４３の大きさは、サブフレーム２２が折れ曲がる際に下向きに作用する荷重に対応して決められている。

図１３に示すように、サブフレーム本体２３の後部両側にはフロントフロアパネル１の前部、すなわちフロントフロアパネル１に接続されるフロアセンタフレーム１３の前端延長部１４のサブフレーム後端取付座１５に対する締結部４４が設けられている。この締結部４４は円柱形状の部分で、この締結部４４には締結ボルト４５が下方から挿通されサブフレーム後端取付座１５に設けたボルト孔１６（図２，図１５参照）に締結固定されている。
図１４は締結部４４を車室内から見た一部切欠き斜視図である。図１５は図１４のＢ−Ｂ線に沿う（締結ボルト４５を除いた）断面図である。図１４、図１５に示すように、締結部４４に挿通された締結ボルト４５は、サブフレーム後端取付座１５の裏面に溶接されたウエルドナット４６に締結されている。このウエルドナット４６の周囲には、このウエルドナット４６の外形よりも大きい直径でウエルドナット４６を取り囲むように補強板４７が重合して溶接固定されている。

図１６は図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１６に示すように、ダッシュボードパネル２はフロアトンネル部３の両側に、頂部よりもやや高さが低いが平坦部５１よりも一段高くなっている膨出部分５０が形成されている。この膨出部分５０の裏側にフロアセンタフレーム１３の前端延長部１４が接合されている。前端延長部１４と後部端末（図示せず）とはダッシュボードパネル２の平坦部５１よりも下側には突出していない。

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図１７はサブフレーム本体近傍の断面図、図１８は電動パワーステアリング装置の配置状態を示す斜視図、図１９は車体前部の側面説明図である。
図１７〜図１９に示すように、サブフレーム本体２３の上部取付アーム部２５と締結部４４との間には、サスペンション部品であるスタビライザ５２が車幅方向に挿通される挿通凹部５３が形成されている。この挿通凹部５３は下部が断面弧状に形成され上側に行くほど前後の壁が互いに開くように形成されている。挿通凹部５３の上に、サブフレーム本体２３の上面に取り付けられた電動パワーステアリング装置ＥＰＳのステアリングギヤボックスＧが挿通凹部５３の開口部５４を閉塞する位置に設けられている。

つまり、電動パワーステアリング装置ＥＰＳは、図４で説明したように、左右の前部には各々前取付アーム６１，６１が設けられ、この前取付アーム６１，６１が２本のボルトＢ，Ｂによって挿通凹部５３の前側の取付座５５，５５に固定され、車幅方向中央部には後部に後取付アーム６２が設けられ、この後取付アーム６２が１本のボルトＢによって挿通凹部５３の後側の取付座５５に固定されている。これら各ボルトＢで固定される前取付アーム６１、後取付アーム６２を受けるサブフレーム本体２３の取付座５５，５５は挿通凹部５３を跨ぐように前後に設けられている。

ステアリングギヤボックスＧはトルクセンサやモータを備えた重量のある部材で、開口部５４の直上にラックギヤ５６が左右に延出して設けられ、ラックギヤ５６の先端には図１９に示すようにブーツ５７により保護されたタイロッド５８が取り付けられている。このタイロッド５８が図示しないナックルアームに連係されている。
そして、左右のロアアーム３８に渡って取り付けられたスタビライザ５２が、サブフレーム本体２３の挿通凹部５３の下部に挿通され、スタビライザ５２の両端部はサブフレーム本体２３のスタビライザ支持座５９にブラケット６０を介して回動可能に支持されている。

上記実施形態によれば、車両前面衝突時に衝撃荷重が作用すると、この前突荷重は前方ほど開くように末広がり状に配置された一対の延長アーム２４，２４からサブフレーム本体２３を介して、強度剛性の高いフロアセンタフレーム１３，１３に分散される。
ここで、図２０に示すように、一定以上の前突荷重（矢印Ｆ）が作用して、フロントバルクヘッド８の下部に後ろ向きの荷重が作用すると、サブフレーム２２の延長アーム２４，２４が凹み形状部３２を起点として下側（矢印Ｕ）に折れ曲がるため、サブフレーム２２に支持されたサスペンション部品であるロアアーム３８や車載部品である電動パワーステアリング装置ＥＰＳを下方（矢印Ｄ）に変位させることができる。

そのため、ロアアーム３８や電動パワーステアリング装置ＥＰＳをフロントサイドフレーム７，７のクラッシュストロークの範囲外である下側に待避させ、車体の変形ストロークを大きく確保して衝突エネルギーを十分に吸収できる。よって、電動パワーステアリング装置ＥＰＳのステアリングギヤボックスＧが後方に移動してダッシュボードパネル２を変形させることはない。

また、サブフレーム２２は軽合金の鋳物で形成されたサブフレーム本体２３を備えているため、ロアアーム３８等のサスペンション部品の支持剛性を高め走行安定性を高めながら、軽量化を図ることができる。
そして、サブフレーム２２は軽合金または鋼でプレス成形された左右一対の延長アーム２４，２４を備えているため、車両前面衝突時における延長アーム２４，２４の折れ変形によっても車両前面衝突時におけるエネルギー吸収を行なうことができる。

ここで、車両前面衝突時においてサブフレーム２２の延長アーム２４，２４が凹み形状部３２を起点にして下側に屈曲しようとすると、サブフレーム２２のサブフレーム本体２３の上部取付アーム部２５，２５が下側に力を受け、サブフレーム本体２３の上部取付アーム部２５，２５とフロントサイドフレーム７，７とを締結している連結ブラケット３３のボルト挿入孔３６の離脱用切欠き３７が破断して（図１１参照）、各連結ブラケット３３と上部取付アーム部２５，２５とを分離させる。これにより、サブフレーム本体２３の上部取付アーム部２５がフロントサイドフレーム７，７から離脱して、サブフレーム２２の延長アーム２４の凹み形状部３２を起点とする屈曲変形を許容する。

そして、このように離脱用切欠き３７により上部取付アーム部２５が下方に変位する際には、ロアアーム３８の支持ブラケット３９にも支持ボルト４０の挿通孔４２に離脱用切欠き４３が設けられているため（図１１参照）、ロアアーム３８の支持ブラケット３９もサブフレーム本体２３と同じように下方に変位でき、サブフレーム本体２３の動きを阻害することはない。

また、サブフレーム本体２３に設けられたサスペンション部品であるスタビライザ５２の挿通凹部５３の開口部５４を、パワーステアリング装置ＥＰＳのステアリングギヤボックスＧが閉塞するようにして、パワーステアリング装置ＥＰＳがサブフレーム本体２３の上部に取付けられているため、剛性は高いが軽金属の鋳物で成型されて割れ易いサブフレーム本体２３の挿通凹部５３を起点とする割れを、ステアリングギヤボックスＧにより挿通凹部５３が閉じる方向への変形を阻止することで防止することができる。つまり、サスペンション部品であるスタビライザ５２を車幅方向で挿通するために設けられた挿通凹部５３は前側からの荷重に対して応力が集中して閉じる方向への変形が懸念されるが、ステアリングギヤボックスＧがこれを閉塞することにより挿通凹部５３の開口部５４を閉塞することができるので、閉断面構造を形成して応力を集中させず割れを生じさせない。

延長アーム２４，２４が後端取付部２７によりサブフレーム本体２３を上下から挟み込み前側を押さえるように固定され、取付板２７ｌが三角形状の３点で締結ボルト２６によって締結されているため、サブフレーム２２の延長アーム２４，２４が末広がり状に前方ほど開くように配置されていても、サブフレーム本体２３に対して延長アーム２４，２４が水平方向（外側に）に回動することはなく、前側から衝撃荷重が作用した場合に凹み形状部３２において延長アーム２４，２４が確実に下方向へ屈曲できる。

後端取付部２７により延長アーム２４，２４がサブフレーム本体２３の前端部に設けられたロアアーム３８の前端の支持部２１を上下から挟み込み前側を押さえているため、車両前面衝突時に作用する衝撃荷重を強固な部位であるロアアーム３８の後端の支持部２１で支持できる点で有利である。

また、延長アーム２４がサブフレーム本体２３の底面に沿って前方に延出した状態で固定されているため、サブフレーム本体２３の重心が延長アーム２４，２４の重心よりも高い位置となり、車両前面衝突時にサブフレーム本体２３によって延長アーム２４，２４の凹み形状部３２よりも後方部分を上方向に回動させるモーメントを作用させることができ、延長アーム２４，２４の前端取付部２９が、後端取付部２７よりも高い位置に配置されていることもあって、延長アーム２４，２４を確実に下向きに屈曲させることができる。 また、サブフレーム２２の延長アーム２４，２４の上方にエンジンの配置スペースを十分に確保できる。
延長アーム２４の先端がフロントバルクヘッド８の下部両端コーナー部に接続されているため、サブフレーム２２によりフロントバルクヘッド８の剛性を高めることができる。

尚、上側に連結ブラケット３３を残して、連結ブラケット３３側のボルト挿入孔３６に固定ボルト３４の離脱用切欠きを３７を設けた場合について説明したが、上部取付アーム部２５が下方に移動できれば、上部取付アーム部２５の固定ボルト３４のボルト挿通孔に離脱用切欠きを設けて、この上部取付アーム部２５の離脱用切欠きを破断させるようにしてもよい。また、締結ボルト２６に換えてリベットなどを用いることができる。

７ フロントサイドフレーム
１ フロントフロアパネル（車体フロア）
２ ダッシュボードパネル（車体フロア）
３８ ロアアーム（サスペンション部品）
５２ スタビライザ（サスペンション部品）
ＥＰＳ 電動パワーステアリング装置（車載部品、パワーステアリング装置）
２２ サブフレーム
２９ 前端取付部（前端部）
４４ 締結部（後端部）
２３ サブフレーム本体
２４ 延長アーム
３２ 凹み形状部（脆弱起点部）
２５ 上部取付アーム部（中間締結部）
３３ 連結ブラケット
３４ 固定ボルト（締結具）
３６ ボルト挿入孔（中間締結部挿通孔）
３７ 離脱用切欠き
５３ 挿通凹部
Ｇ ステアリングギヤボックス
５４ 開口部
１３ フロアセンタフレーム
２６ 締結ボルト（締結具）
３８ ロアアーム
２１ 支持部（前端支持部）
８ フロントバルクヘッド

Claims (6)

1. 車体前部の左右に車体前後方向に沿って配置されたフロントサイドフレームと、車体フロアの前部とに渡って、サスペンション部品や車載部品を支持するサブフレームが、少なくとも前端部と後端部で支持され、前記サブフレームは、後部で前記サスペンション部品や車載部品を支持する軽合金で形成されたサブフレーム本体と、このサブフレーム本体に固定され前記サブフレーム本体の前方に延出し、軽合金または鋼で形成された左右一対の延長アームとを備え、前記延長アームの後部であって前記サブフレーム本体の近傍に、車両前面衝突時の入力荷重により前記サブフレームの前後方向中途部で下方に向かって折れ曲がる起点となる脆弱起点部を備え、前記延長アームの後端部は、前記サブフレーム本体に設けられたロアアームの支持部を上下から挟み込んで固定されて、前記延長アームは前記サブフレーム本体の底面に沿って前方に延出することを特徴とする自動車の車体前部構造。
2. 前記サブフレーム本体は前端部にフロントサイドフレームに固定される中間締結部を備え、前記中間締結部と前記フロントサイドフレームとが締結具により締結され、前記フロントサイドフレームに設けられた前記締結具の中間締結部挿通孔あるいは前記中間締結部に設けられた前記締結具の挿通孔の何れか一方に、前記中間締結部が下方に荷重を受けた場合に破断して前記中間締結部の下方への移動を許容する前記締結具の離脱用切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１記載の自動車の車体前部構造。
3. 前記サブフレーム本体の上面には、前記サブフレーム本体の前記中間締結部と、前記サブフレーム本体の前記後端部との間に、前記サスペンション部品であるスタビライザが車幅方向に挿通される挿通凹部が形成され、前記サブフレーム本体の上部にパワーステアリング装置が固定され、このパワーステアリング装置のステアリングギヤボックスが前記挿通凹部の開口部を閉塞する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の自動車の車体前部構造。
4. 前記サブフレーム本体は台形状に形成され、左右一対の前記延長アームは前方に行くほど幅が広くなる末広がり状に配置され、前記サブフレーム本体の後端部が車体フロアに取付けられたフロアセンタフレームに接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の自動車の車体前部構造。
5. 前記延長アームの後端部は上下方向に挿通され三角形状に配置した３本の締結具により前記サブフレーム本体に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の自動車の車体前部構造。
6. 前記各延長アームの先端は各々車体前部に配置されたフロントバルクヘッドの下部コーナー部に接続されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の自動車の車体前部構造。

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