JP6218050B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関する。

従来、車体前部で車体前後方向に延びるフロントサイドフレームと、フロントサイドフレームの下方に配置されるとともに、エンジン、トランスミッション及びサスペンション等を支持するサブフレームとを備えた車体構造が知られている。このような車体構造においては、サブフレームは、車両の前方衝突時に落下するように構成されている。これにより、サブフレームとサブフレームの前方に配置されたパワートレインとの干渉の影響が車室空間に及ぶことを回避している。
例えば、特許文献１は、サブフレームをフロントサイドフレームの被取付部に対して連結する連結手段を備え、連結手段は、被取付部に形成された開口を囲むように設けられるナットと、前記開口を経てナットに係合するボルトとを含み、被取付部における前記開口の縁に切り欠きを形成したものである。
特許文献２は、フロントサイドフレームの後端部とトンネルフレームの前端部との間にサブフレームの後締結部が締結される締結ベースブラケットを配置し、締結ベースブラケットに亀裂促進孔を形成したものである。

特許第５２７８１０５号公報 特許第５４６０６８４号公報

しかしながら、特許文献１では、所定の荷重でサブフレームを離脱させるためには、ナットの固着位置及び切り欠きの頂部の形成位置の周方向における位置関係など、切り欠きの配置位置を特定する必要があった。
特許文献２では、締結孔の中心と亀裂促進孔との離間距離など、亀裂促進孔の配置位置を特定する必要があった。
そのため、これら特許文献１及び２では、サブフレームの取付構造が複雑になり、前方衝突時のサブフレームの脱落を容易化する上で課題があった。

そこで本発明は、サブフレームを備えた車体構造において、車両衝突時のサブフレームの脱落を容易化することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車体構造（例えば、実施形態における車体構造１）は、車体前後方向の中央に配置されたベースフレーム（例えば、実施形態におけるベースフレーム１０）と、車体前後方向で前記ベースフレームの一方側に配置されるとともに、車体前後方向に延びるサイドフレーム（例えば、実施形態におけるフロントサイドフレーム２０）の下方に配置されたサブフレーム（例えば、実施形態におけるサブフレーム３０）と、前記ベースフレームと前記サイドフレームとを繋ぐ連繋部材（例えば、実施形態における連繋部材５０）と、前記連繋部材と前記サブフレームとを固定する固定部材（例えば、実施形態における固定部材６０）と、備え、前記ベースフレームには、前記連繋部材に下方から当接する当接壁（例えば、実施形態における当接壁１５）が形成され、前記当接壁には、上下方向に開口する開口部（例えば、実施形態における開口部１５ｈ）が形成され、前記サブフレームにおける前記ベースフレームの側の端部には、前記当接壁に下方から対向する対向部（例えば、実施形態における対向部３５ａ）が形成され、前記固定部材は、前記開口部を通じて前記連繋部材と前記対向部とに結合されていることを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、前記固定部材は、前記サブフレームに結合されるとともに前記開口部の内側で前記連繋部材に当接する筒状のカラー（例えば、実施形態におけるカラー６１）と、前記カラーを介して前記連繋部材と前記対向部とを固定するボルト（例えば、実施形態におけるボルト６２）及びナット（例えば、実施形態におけるナット６３）と、を備えていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記連繋部材は、前記当接壁に上方から当接する底壁（例えば、実施形態における底壁５１）と、前記底壁と別体に形成された周壁（例えば、実施形態における周壁５２）と、を備えていることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記ベースフレームは、前記周壁の厚み方向で前記周壁と重なる重なり部（例えば、実施形態における重なり部１７）を備えていることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、フロアパネル（例えば、実施形態におけるフロアパネル４）の車幅方向中央のトンネル部（例えば、実施形態におけるトンネル部４ａ）を支持するとともに、車体前後方向から見て逆Ｕ字状をなすトンネルクロスメンバ（例えば、実施形態におけるトンネルクロスメンバ６）を更に備え、前記周壁は、車幅方向内側に窪んで前記トンネルクロスメンバの車幅方向外側部に沿うように延びるとともに、前記トンネルクロスメンバに接続される接続凹部（例えば、実施形態における接続凹部５５ａ）を備えていることを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記周壁は、前記サイドフレームの稜線（例えば、実施形態における稜線２０ａ）に連続するとともに、前記周壁の内側に窪む稜線部（例えば、実施形態における５３ａ）を備えていることを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記ベースフレームは、前記当接壁の外周縁（例えば、実施形態における当接壁１５の後端１５ｅ）を起点として車体前後方向で中央に向かうほど下方に位置するように傾斜する傾斜面（例えば、実施形態における前傾斜面１２ａ）を備えていることを特徴とする。
請求項８に記載した発明は、前記ベースフレームには、前記傾斜面の前記当接壁とは反対側の部分から上方に突出する縦壁（例えば、実施形態における縦壁１９）が設けられていることを特徴とする。
請求項９に記載した発明は、車体前後方向で前記連繋部材の前記ベースフレームとは反対側における前記サブフレームと前記サイドフレームとの間には、サスペンションのロアアーム（例えば、実施形態におけるロアアーム７０）を支持するロアアーム支持部（例えば、実施形態におけるロアアーム支持部７１）が設けられていることを特徴とする。
請求項１０に記載した発明は、前記サブフレームは、車体前後方向で前記サイドフレームの前記ベースフレームとは反対側の端部に接続される第一接続部（例えば、実施形態における第一接続部４１）と、前記第一接続部と前記対向部との間において前記サイドフレームに接続される第二接続部（例えば、実施形態における第二接続部４２）と、前記第一接続部と前記第二接続部との間において下方に屈曲する屈曲部（例えば、実施形態における屈曲部４３）と、を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、ベースフレームには連繋部材に下方から当接する当接壁が形成され、当接壁には上下方向に開口する開口部が形成され、サブフレームにおけるベースフレームの側の端部には当接壁に下方から対向する対向部が形成され、固定部材が開口部を通じて連繋部材と対向部とに結合されていることで、以下の効果を奏する。以下、車体前後方向で車両が衝突したときを単に「車両衝突時」ということがある。車両衝突時、対向部に下方の荷重が加わると、当接壁（具体的には開口部の外周部）で連繋部材が押さえられる。このとき、連繋部材には上方の反力が作用する。そのため、連繋部材には、開口部の周縁に沿って応力が集中する。これにより、連繋部材は、開口部の内側に亀裂が発生して破断する。すると、連繋部材の破断部は、固定部材とともに開口部を通過して落下する。したがって、車両衝突時のサブフレームの脱落を容易化することができる。
請求項２に記載した発明によれば、固定部材がサブフレームに結合されるとともに開口部の内側で連繋部材に当接する筒状のカラーと、カラーを介して連繋部材と対向部とを固定するボルト及びナットと、を備えていることで、以下の効果を奏する。連繋部材と対向部との間にカラーを介在させ、開口部から対向部を離反させることができるため、連繋部材には、開口部の周縁に沿って応力が集中しやすくなる。したがって、連繋部材の破断を容易化することができる。また、固定部材として、汎用品であるカラー、ボルト及びナットを利用することができるため、サブフレームの固定構造を簡素化することができる。
請求項３に記載した発明によれば、連繋部材が、当接壁に上方から当接する底壁と、底壁と別体に形成された周壁と、を備えていることで、以下の効果を奏する。底壁と周壁とを互いに異なる材料又は厚みで形成することができるため、要求仕様に応じた設計の自由度を高めることができる。例えば、連繋部材の破断を容易化する観点からは、底壁を強度の低い材料で形成することができる。一方、サブフレームの支持剛性を高める観点からは、底壁を厚板化することができる。
請求項４に記載した発明によれば、ベースフレームが、周壁の厚み方向で周壁と重なる重なり部を備えていることで、重なり部で剛性を確保することができるため、周壁を薄板化して軽量化することができる。
請求項５に記載した発明によれば、周壁が、車幅方向内側に窪んでトンネルクロスメンバの車幅方向外側部に沿うように延びるとともに、トンネルクロスメンバに接続される接続凹部を備えていることで、以下の効果を奏する。サブフレームからの荷重入力を、接続凹部を通じてトンネルクロスメンバで受け止めることができるため、サブフレーム取付部（例えば、対向部及び連繋部材など）の周辺剛性を高めることができる。
請求項６に記載した発明によれば、周壁が、サイドフレームの稜線に連続するとともに、周壁の内側に窪む稜線部を備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時（オフセット衝突を含む）、サイドフレームからの荷重入力を、サイドフレームの稜線から周壁の稜線部を経由してベースフレームに流すことができる。
請求項７に記載した発明によれば、ベースフレームが、当接壁の外周縁を起点として車体前後方向で中央に向かうほど下方に位置するように傾斜する傾斜面を備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、対向部を傾斜面に当て、さらに傾斜面に沿って下方にスライドさせることができるため、対向部に下方の荷重が加わりやすくなる。したがって、連繋部材の破断を容易化することができる。
請求項８に記載した発明によれば、ベースフレームには、傾斜面の当接壁とは反対側の部分から上方に突出する縦壁が設けられていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、対向部を傾斜面に沿って下方にスライドさせた後、縦壁の下端を支点として「てこの原理」により、サブフレームを下方に回転させることができる。そのため、固定部材に下方の荷重を効果的に発生させることができる。したがって、連繋部材の破断をより一層容易化することができる。
請求項９に記載した発明によれば、車体前後方向で連繋部材のベースフレームとは反対側におけるサブフレームとサイドフレームとの間には、サスペンションのロアアームを支持するロアアーム支持部が設けられていることで、以下の効果を奏する。ロアアームの設計自由度を向上するとともに、車体前後方向でベースフレームの一方側の端部に連繋部材を配置することができる。
請求項１０に記載した発明によれば、サブフレームが、車体前後方向でサイドフレームのベースフレームとは反対側の端部に接続される第一接続部と、第一接続部と対向部との間においてサイドフレームに接続される第二接続部と、第一接続部と第二接続部との間において下方に屈曲する屈曲部と、を備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、サブフレームが屈曲部を起点として下方に屈曲するため、屈曲部を支点として「てこの原理」により、サブフレームを下方に回転させることができる。そのため、固定部材に下方の荷重を効果的に発生させることができる。したがって、連繋部材の破断をより一層容易化することができる。

本発明の実施形態に係る車体構造を斜め下方から見た斜視図である。 サブフレームを取り外した状態において、トンネルクロスメンバの周辺構造を斜め下方から見た斜視図である。 サブフレームと連繋部材との接続構造を斜め下方から見た断面斜視図である。 ベースフレームと連繋部材との接続構造を示す下面図である。 サブフレームとフロントサイドフレームとの接続構造を示す側面図である。 ロアアーム支持部を示す下面図である。 ベースフレームにおける開口部の作用によるサブフレームの落下を説明するための図である。 図７に続く、サブフレームの落下を説明するための図である。 ベースフレームにおける前傾斜面及び縦壁の作用による連繋部材の破断を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の実施形態においては、車両の前部側に車体構造を適用した例を挙げて説明する。以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ適用した車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印ＦＲ、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰが示されている。

＜車体構造＞
図１は、車体構造１を斜め下方から見た斜視図である。図１では、主として車体構造１のうち車両前部の骨格を示している。
図１に示すように、車体構造１は、車体前後方向の中央に配置されたベースフレーム１０と、車両の前方かつ車幅方向両側に配置されるとともに車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム２０（サイドフレーム）と、ベースフレーム１０の前側に配置されるとともにフロントサイドフレーム２０の下方に配置されたサブフレーム３０と、ベースフレーム１０とフロントサイドフレーム２０とを繋ぐ連繋部材５０と、連繋部材５０とサブフレーム３０とを固定する固定部材６０と、を備えている。

図１及び図２を併せて参照し、車体構造１は、車室２とその前方のエンジンルーム３とを区画するダッシュロアパネル５と、車室２内に臨むフロアパネル４の車幅方向中央のトンネル部４ａを支持するとともに車体前後方向から見て逆Ｕ字状をなすトンネルクロスメンバ６と、を更に備えている。
なお、図中符号７は、車幅方向に延びるとともに、ダッシュロアパネル５の前下部に結合されるフランジ部を有する補強メンバ７を示す。

＜ベースフレーム＞
図１に示すように、ベースフレーム１０は、フロントサイドフレーム２０の後側に配置され且つ車幅方向両側に配置されるとともに車体前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム１１と、左右フロアフレーム１１の車幅方向間に配置されるとともに車体前後方向に延びる左右一対のセンタフレーム１２と、左右フロアフレーム１１よりも車幅方向外側（具体的には、ベースフレーム１０の車幅方向外側端）に配置されるとともに車体前後方向に延びる左右一対のサイドシル１３と、を備えている。

フロアフレーム１１及びセンタフレーム１２は、上方に開放する断面Ｕ字状をなしている。サイドシル１３は、車幅方向内側に開放する断面Ｕ字状をなしている。フロアフレーム１１及びセンタフレーム１２の開放断面の上部には、フロアパネル４及びダッシュロアパネル５の下面に接合されるフランジ部１１ｆ，１２ｆがそれぞれ形成されている。これにより、フロアフレーム１１及びセンタフレーム１２は、車体前後方向に延びる連続した閉断面を構成している。

図３及び図４を併せて参照し、センタフレーム１２の前端部には、連繋部材５０に下方から当接する当接壁１５と、当接壁１５に連なるとともに連繋部材５０に前方及び車幅方向内側から当接する側壁１６と、が形成されている。当接壁１５は、上下方向に厚みを有するとともに実質的に水平に延びる形状を有している。

当接壁１５には、上下方向に開口する開口部１５ｈが形成されている。図４の平面視で、開口部１５ｈは、当接壁１５の前後方向中央かつ車幅方向中央に位置している。図４の平面視で、開口部１５ｈは、固定部材６０におけるナット６３の座部６３ｂの外形よりも大きい円形をなしている。

図３に示すように、センタフレーム１２は、当接壁１５の外周縁（すなわち後端１５ｅ）を起点として車体前後方向で中央に向かうほど（すなわち後側ほど）下方に位置するように傾斜する前傾斜面１２ａと、前傾斜面１２ａに連なるとともに実質的に水平をなして車体前後方向に延びる水平面１２ｂと、水平面１２ｂに連なるとともに後上方に傾斜して延びる後傾斜面１２ｃと、を備えている。ここで、前傾斜面１２ａは、請求項に記載の「傾斜面」に相当する。前傾斜面１２ａは、当接壁１５の後端１５ｅに連なるとともに、当接壁１５の後端１５ｅから水平面１２ｂの前端に至るまで、後側ほど下方に位置するように緩やかに傾斜して延びている。

図４に示すように、センタフレーム１２は、連繋部材５０の周壁５２の厚み方向で周壁５２と重なる重なり部１７を備えている。重なり部１７は、センタフレーム１２の車幅方向内側におけるフランジ部１２ｆの前端に連なるとともに周壁５２における内側壁部５５の外面に沿うように延びる内重なり部１７ａと、センタフレーム１２の車幅方向外側におけるフランジ部１２ｆの前端に連なるとともに周壁５２における後壁部５４の外面に沿うように延びる外重なり部１７ｂと、を備えている。

図３に示すように、センタフレーム１２には、前傾斜面１２ａ、水平面１２ｂ及び後傾斜面１２ｃに沿うように延びるとともにセンタフレーム１２の内周壁面に沿う板状をなす補強板１８が結合されている。補強板１８の前端は、当接壁１５の後端１５ｅから後下方に離反している。具体的に、補強板１８の前端は、前傾斜面１２ａの前後中間部よりも僅かに前方、かつ前傾斜面１２ａの上下中間部よりも僅かに上方に位置している。

センタフレーム１２には、前傾斜面１２ａの当接壁１５とは反対側の部分（すなわち前傾斜面１２ａの後側の部分）から上方に突出する縦壁１９が設けられている。縦壁１９は、センタフレーム１２における水平面１２ｂの前後中間部の上方に配置されている。図３の断面視で、縦壁１９は、Ｌ字状をなしている。縦壁１９は、補強板１８の下壁（すなわち補強板１８のうち上下方向で水平面１２ｂに重なる部分）に上方から当接して補強板１８に結合された下壁部１９ａと、下壁部１９ａに連なるとともに下壁部１９ａの前端から上方に起立する起立壁部１９ｂと、を備えている。

＜フロントサイドフレーム＞
図５の側面視で、フロントサイドフレーム２０は、車両前方から後方へ実質的に水平に延びるフロントサイドフレーム本体２１と、フロントサイドフレーム本体２１に連なるとともにフロントサイドフレーム本体２１の後端からベースフレーム１０の前端部に向けて後側ほど下方に位置するように傾斜して延びるフロントサイドフレームリヤエンド２２と、を備えている。

図１及び図２を併せて参照し、左右フロントサイドフレーム本体２１の前端部には、不図示のラジエータを支持するフロントバルクヘッドの車幅方向両側部が取り付けられる。フロントサイドフレーム本体２１は、断面矩形状をなす閉断面構造を有している。フロントサイドフレームリヤエンド２２は、上方に開放する断面Ｕ字状をなしている。フロントサイドフレームリヤエンド２２の開放断面の上部には、フロアパネル４及びダッシュロアパネル５の下面に接合されるフランジ部２２ｆが形成されている。これにより、フロントサイドフレームリヤエンド２２は、車体前後方向に沿う連続した閉断面を構成している。

フロントサイドフレームリヤエンド２２の後端部は、後方へ延びてフロアフレーム１１の前端部に結合されている。また、フロントサイドフレームリヤエンド２２の車幅方向外側部は、上方に開放する断面Ｕ字状をなすフレーム部材であるアウトリガ２３を介して、サイドシル１３の前端部に連結されている。フロントサイドフレームリヤエンド２２の前後中間部における下端部には、上下方向に開口する平面視円形の貫通孔２２ｈが形成されている。

＜サブフレーム＞
図１に示すように、サブフレーム３０は、井桁状をなしている。サブフレーム３０は、車幅方向に延びる扁平形状をなすサブフレーム本体３１と、車幅方向両側に配置されるとともにサブフレーム本体３１の前端かつ車幅方向両側部から末広がり状に前側に延びる左右一対のサイドメンバ３２と、左右サイドメンバ３２の前部間をわたすように車幅方向に延びる前クロスメンバ３３と、車幅方向両側に配置されるとともにサブフレーム本体３１の車幅方向両側部から後側に突出する左右一対のリンクステイ３４と、を備えている。

例えば、サブフレーム本体３１は、アルミニウム合金等で鋳造されている。サブフレーム本体３１の後部かつ車幅方向中央には、上下方向に開口しかつ車幅方向に延びる長孔３１ｈが形成されている。図６に示すように、サブフレーム本体３１には、複数のリブ３１ａが形成されている。これにより、サブフレーム本体３１の軽量化及び剛性の向上が図られている。

図１に示すように、左右サイドメンバ３２は、軽合金又は鋼等でプレス成形されている。左右サイドメンバ３２は、車体前後方向で後側ほど車幅方向内側に位置するように車体前後方向に緩やかに傾斜して延びている。

前クロスメンバ３３は、後方に開放する（すなわち前方に凸をなす）緩やかなＵ字状をなして車幅方向に延びている。前クロスメンバ３３の車幅方向両端部は、左右サイドメンバ３２の前部下面に結合されている。

左右リンクステイ３４は、サブフレーム３０におけるベースフレーム１０側の端部（すなわち後端部）に位置している。図３に示すように、左右リンクステイ３４には、センタフレーム１２の当接壁１５に下方から対向する対向部３５ａが形成されている。

図１及び図３を併せて参照し、リンクステイ３４は、車体前後方向に延びる中空構造を有している。リンクステイ３４は、サブフレーム本体３１の車幅方向両側部の上端に連なるとともに車体前後方向に延びる天板部３５と、サブフレーム本体３１の車幅方向両側部の下端に連なるとともに天板部３５から下方に離反しつつ車体前後方向に延びる底板部３６と、天板部３５及び底板部３６の外周縁に連なるように車体前後方向かつ上下方向に延びる側板部３７と、を備えている。

天板部３５は、センタフレーム１２の下面から下方に離反している。天板部３５は、センタフレーム１２の当接壁１５、前傾斜面１２ａ及び水平面１２ｂに沿うように車体前後方向に緩やかに傾斜して延びている。天板部３５の後端部には、上下方向で水平面１２ｂの前後中間部と重なる位置で後下方に屈曲して延びた後、下方に屈曲する屈曲壁部３５ｂが形成されている。

天板部３５には、上下方向で当接壁１５の開口部１５ｈに重なる位置で上下方向に開口する上挿通孔３５ｈが形成されている。平面視で、上挿通孔３５ｈは、当接壁１５の開口部１５ｈの内径よりも小さく、かつ連繋部材５０の挿通孔５１ｈよりも大きい円形をなしている。

底板部３６は、天板部３５の下方で車体前後方向に延びている。天板部３５及び底板部３６の上下離反間隔は、後側ほど徐々に小さくなっている。底板部３６の後端部には、上下方向で天板部３５の屈曲壁部３５ｂと重なる位置でかつ屈曲壁部３５ｂよりも前方位置で上方に突出する突出壁部３６ａが形成されている。

底板部３６には、上下方向で天板部３５の上挿通孔３５ｈに重なる位置で上下方向に開口する下挿通孔３６ｈが形成されている。平面視で、下挿通孔３６ｈは、上挿通孔３５ｈの内径よりも小さく、かつ連繋部材５０の挿通孔５１ｈよりも大きい円形をなしている。底板部３６において下挿通孔３６ｈの前方には、上下方向に開口する平面視円形の貫通孔３６ｊが形成されている。

リンクステイ３４の前後中間部には、天板部３５及び底板部３６の上下間を連結するように上下に延びる円筒状の連結ボス３８が結合されている。連結ボス３８は、貫通孔３６ｊを介して前後に並ぶように車体前後方向に間隔を空けて複数（例えば本実施形態では２つ）配置されている。

リンクステイ３４の後端部には、天板部３５、底板部３６及び突出壁部３６ａに沿うように延びるとともにリンクステイ３４の内周壁面に沿う板状をなす補強部材３９が結合されている。図３の断面視で、補強部材３９は、前方に開放する断面Ｕ字状をなしている。これにより、リンクステイ３４の剛性の向上が図られている。

図３及び図６を併せて参照し、リンクステイ３４の車幅方向外側部には、リンクステイ３４の車幅方向外側面に沿うように前後方向に延びるとともに、上方かつ車幅方向内側に開放する断面Ｌ字状をなす連結パネル４０が設けられている。連結パネル４０の開放断面の上部には、センタフレーム１２の前端部及び連繋部材５０の下面に接合される上フランジ部４０ｆが形成されている。連結パネル４０の開放断面の車幅方向内側端部には、リンクステイ３４の車幅方向外側部の下端部に接合される下フランジ部４０ｇが形成されている。

図５に示すように、サブフレーム３０は、車体前後方向でフロントサイドフレーム２０のベースフレーム１０とは反対側の端部（すなわち前端部）に接続される第一接続部４１と、第一接続部４１と対向部３５ａとの間においてフロントサイドフレーム２０に接続される第二接続部４２と、第一接続部４１と第二接続部４２との間において下方に屈曲する屈曲部４３と、を更に備えている。

第一接続部４１は、サイドメンバ３２の前端部から上方に突出してフロントサイドフレーム本体２１の前端部の下部に取り付けられている。第一接続部４１は、サイドメンバ３２の前端部とフロントサイドフレーム本体２１の前端部との間を連結するように上下に延びるとともに断面矩形状をなす筒状に形成されている。

第二接続部４２は、サブフレーム本体３１の前部かつ車幅方向側部から上方かつ車幅方向外側に突出してフロントサイドフレーム本体２１の後端部（具体的には、フロントサイドフレーム本体２１の後端部から下方に膨出する膨出部２１ａの下部）に取り付けられている。車両衝突時、第二接続部４２は、第一接続部４１よりも先に左右フロントサイドフレーム２０から分離するように構成されている。

第二接続部４２は、サブフレーム本体３１から上方かつ車幅方向外側に突出して延びるアーム部４２ａと、アーム部４２ａの上端部とフロントサイドフレーム本体２１の膨出部２１ａとを連結する連結ブラケット４２ｂと、を備えている。アーム部４２ａの上端部は、前後方向に並ぶ複数（例えば本実施形態では２つ）のボルト４２ｃで連結ブラケット４２ｂに固定されている。

連結ブラケット４２ｂには、ボルト４２ｃの挿通孔（不図示）が形成されるとともに、挿通孔の一部を下方に開口する切欠部４２ｈが形成されている。そのため、車両衝突時にアーム部４２ａが下方向に引っ張られるような荷重を受けると、連結ブラケット４２ｂはフロントサイドフレーム２０の側に残された状態で、アーム部４２ａ及びボルト４２ｃが切欠部４２ｈを破断する。そして、アーム部４２ａは連結ブラケット４２ｂから下方へ分離され、サブフレーム３０の下方への変位が許容される。

図５の側面視で、屈曲部４３は、サイドメンバ３２の前後中間部において下方に凸をなすように屈曲している。サイドメンバ３２の上面は、屈曲部４３の側ほど下方に位置するように車体前後方向に緩やかに傾斜して延びている。屈曲部４３は、通常は何ら折れ曲がることはないが、車両に所定値以上の前後方向の衝突荷重が入力されたときに、サイドメンバ３２が前後中間部で下方に向かって折れ曲がる起点となる。
なお、図中符号２５はホイールハウスメンバ、図中符号２６はフロントホイールハウス、図中符号２７はフロントインナロアピラーをそれぞれ示す。

＜連繋部材＞
図３及び図４に示すように、連繋部材５０は、センタフレーム１２の当接壁１５に上方から当接する底壁５１と、底壁５１と別体に形成された周壁５２と、を備えている。

底壁５１は、上下方向に厚みを有するとともに車幅方向に延びる形状を有している。底壁５１の前端部には、底壁５１の前端から上方に起立して周壁５２における前壁部５３の下端部に接合される前フランジ部５１ｆが形成されている。底壁５１の後端部には、底壁５１の後端から後上方に傾斜して延びて周壁５２における後壁部５４の下端部に接合される後フランジ５１ｇが形成されている。

底壁５１には、上下方向に開口するとともに、固定部材６０のボルト６２が挿通される挿通孔５１ｈが形成されている。図４の下面視で、挿通孔５１ｈは、底壁５１の前後方向中央かつ車幅方向中央に位置している。図４の下面視で、挿通孔５１ｈは、ボルト６２の軸部６２ａ（図３参照）の外形よりも僅かに大きく、かつ開口部１５ｈの内形よりも小さい円形をなしている。

周壁５２は、底壁５１の外周縁から上方に起立するとともに、上方及び車幅方向外側を開放する形状を有している。周壁５２は、上下方向に沿うように延びる前壁部５３と、前壁部５３から後方に離反した位置で後側ほど上方に位置するように車体前後方向に傾斜して延びる後壁部５４と、前壁部５３の車幅方向内側端及び後壁部５４の車幅方向内側端の前後間を連結するように上下に延びる内側壁部５５と、を備えている。

図２及び図４を併せて参照し、周壁５２の前壁部５３の外周縁には、周壁５２の外側に屈曲して延びてフロアパネル４及びダッシュロアパネル５の下面並びにフロントサイドフレームリヤエンド２２の車幅方向内側面に接合される前フランジ部５３ｆが形成されている。周壁５２の後壁部５４の外周縁には、周壁５２の外側に屈曲して延びてフロアパネル４及びダッシュロアパネル５の下面並びにフロントサイドフレームリヤエンド２２の車幅方向内側面に接合される後フランジ部５４ｆが形成されている。

周壁５２は、車幅方向内側に窪んでトンネルクロスメンバ６の車幅方向外側部に沿うように延びるとともにトンネルクロスメンバ６に接続される接続凹部５５ａと、フロントサイドフレーム２０の稜線２０ａに連続するとともに周壁５２の内側に窪む稜線部５３ａと、を更に備えている。

接続凹部５５ａは、周壁５２における内側壁部５５の前後中間部に形成されている。接続凹部５５ａは、トンネルクロスメンバ６の車幅方向外側部６ａに沿って車幅方向内側に向けて窪むとともに、上側ほど車幅方向内側に位置するように上下方向に傾斜して延びている。

稜線部５３ａは、周壁５２における前壁部５３の下部かつ車幅方向外側部に形成されている。稜線部５３ａは、前フランジ部５３ｆの車幅方向外側部を挟んで、フロントサイドフレーム２０の稜線２０ａからセンタフレーム１２の前端に向かうように車幅方向に緩やかに傾斜して延びている。

＜固定部材＞
図３に示すように、固定部材６０は、センタフレーム１２における当接壁１５の開口部１５ｈを通じて、連繋部材５０と対向部３５ａとに結合されている。固定部材６０は、サブフレーム３０に結合されるとともに開口部１５ｈの内側で連繋部材５０に当接する円筒状のカラー６１と、カラー６１を介して連繋部材５０と対向部３５ａとを固定するボルト６２及びナット６３と、を備えている。なお、図３においては、便宜上、ボルト６２をナット６３から外し、かつ下挿通孔３６ｈの下方に離反した状態を示している。

カラー６１は、上下に延びる円筒状の筒部６１ａと、筒部６１ａの上端部から径方向外側に拡径する拡径部６１ｂと、を備えている。筒部６１ａの下端は、サブフレーム３０の底板部３６における下挿通孔３６ｈの外周部に結合されている。拡径部６１ｂの外周面は、サブフレーム３０の天板部３５における上挿通孔３５ｈの内周縁に結合されている。拡径部６１ｂの上端は、センタフレーム１２における当接壁１５の開口部１５ｈを通じて、連繋部材５０における底壁５１の下面に結合又は当接されている。

ボルト６２は、ナット６３の雌ネジ部６３ｃに螺着される雄ネジ部６２ｃを有するとともに上下に延びる軸部６２ａと、軸部６２ａの下端に結合された頭部６２ｂと、を備えている。

カラー６１の軸線Ｃ１に沿う方向から見て（すなわち平面視で）、軸部６２ａは、連繋部材５０の底壁５１における挿通孔５１ｈの内径よりも僅かに小さい外形を有する。軸線Ｃ１に沿う方向から見て（すなわち図６の下面視で）、頭部６２ｂは、サブフレーム３０の底板部３６における下挿通孔３６ｈの内径よりも大きい外形を有する。

ナット６３は、雌ネジ部６３ｃを有するとともに上下に延びる円筒状をなす円筒部６３ａと、円筒部６３ａの下端部から径方向外側に拡径する座部６３ｂと、を備えている。例えば、ナット６３は、ウエルドナットである。

軸線Ｃ１に沿う方向から見て、円筒部６３ａは、連繋部材５０の底壁５１における挿通孔５１ｈの内径よりも僅かに小さい内径を有する。軸線Ｃ１に沿う方向から見て（すなわち図４の下面視で）、座部６３ｂは、連繋部材５０の底壁５１における挿通孔５１ｈの内径よりも大きく、かつセンタフレーム１２における当接壁１５の開口部１５ｈの内径よりも小さい外形を有する円形をなしている。座部６３ｂは、上下方向で連繋部材５０の底壁５１における挿通孔５１ｈの外周部に重なる位置で、底壁５１の上面に結合されている。

＜ロアアーム支持部＞
図６に示すように、車体前後方向で連繋部材５０のベースフレーム１０とは反対側（すなわち連繋部材５０の前側）におけるサブフレーム３０とフロントサイドフレーム２０との間には、サスペンションのロアアーム７０を支持するロアアーム支持部７１が設けられている。図６の下面視で、ロアアーム７０は、車幅方向に延びるとともに車幅方向内側に開放するＹ字状をなすロアアーム本体７０ａと、ロアアーム本体７０ａの車幅方向内側の後端部から後方に突出する円筒状の被支持ボス部７０ｂと、を備えている。なお、図６において、符号７５は車両左側の前輪を示す。

ロアアーム支持部７１は、連繋部材５０の前方でサブフレーム３０におけるリンクステイ３４とフロントサイドフレームリヤエンド２２との車幅方向間に配置されるロアアーム支持部本体７１ａと、ロアアーム支持部本体７１ａから車幅方向内側に突出してリンクステイ３４に連結される内ブラケット７１ｂと、ロアアーム支持部本体７１ａから車幅方向外側に突出してフロントサイドフレームリヤエンド２２の前後中間部における下端部に連結される外ブラケット７１ｃと、を備えている。

図３及び図６を併せて参照し、内ブラケット７１ｂは、リンクステイ３４の天板部３５から上方に突出する連結ボス３８の上端部に結合されるとともに、リンクステイ３６の底板部３６の貫通孔３６ｊを通じてボルト７２及び不図示のナットでリンクステイ３４の底板部３６に締結されている。図２及び図６を併せて参照し、外ブラケット７１ｃは、フロントサイドフレームリヤエンド２２の前後中間部における下端部の貫通孔２２ｈを通じてボルト７３及び不図示のナットでフロントサイドフレームリヤエンド２２の前後中間部における下端部に締結されている。

＜ベースフレームにおける開口部の作用＞
以下、ベースフレーム１０における開口部１５ｈの作用によるサブフレーム３０の落下の一例を説明する。

図７に示すように、車両衝突時、サブフレーム３０の対向部３５ａに下方（矢印Ｖ１方向）の荷重が加わると、センタフレーム１２の当接壁１５（具体的には開口部１５ｈの外周部）で連繋部材５０の底壁５１が押さえられる。このとき、連繋部材５０の底壁５１には上方（矢印Ｖ２）の反力が作用する。そのため、連繋部材５０の底壁５１には、開口部１５ｈの周縁に沿って応力が集中する。

これにより、連繋部材５０の底壁５１は、開口部１５ｈの内側に亀裂が発生して破断する。そうすると、図８に示すように、連繋部材５０の底壁５１の破断部は、固定部材６０とともに開口部１５ｈを通過して落下する。なお、図７及び図８においては、底壁５１のうち上下方向で開口部１５ｈの周縁と重なる部分を破線で示している。

＜ベースフレームにおける傾斜面及び縦壁の作用＞
以下、ベースフレーム１０における前傾斜面１２ａ及び縦壁１９の作用による連繋部材５０の破断の一例を説明する。

図３に示すように、車両衝突時、サブフレーム３０に後方の荷重が加わると、サブフレーム３０の対向部３５ａがベースフレーム１０の前傾斜面１２ａに当たる。そうすると、サブフレーム３０の対向部３５ａは、前傾斜面１２ａに沿って下方にスライドしていく。そして、対向部３５ａが前傾斜面１２ａに沿って下方にスライドしていくと、縦壁１９の下端に突き当たる。

そうすると、図９に示すように、縦壁１９の下端を支点Ｐ１として、「てこの原理」により、サブフレーム３０が下方、具体的には支点Ｐ１を中心とした反時計回りの方向（矢印Ｖ３方向）に回転していく。そのため、固定部材６０に下方の荷重が効果的に加わり、連繋部材５０の底壁５１は、開口部１５ｈの内側に亀裂が発生して破断する。そうすると、連繋部材５０の底壁５１の破断部は、固定部材６０とともに開口部１５ｈを通過して落下する。なお、図９においては、便宜上、底壁５１が破断する前（すなわち通常状態）のナット６３の位置を破線で示している。

以上説明したように、上記実施形態に係る車体構造１は、車体前後方向の中央に配置されたベースフレーム１０と、車体前後方向でベースフレーム１０の一方側に配置されるとともに、車体前後方向に延びるフロントサイドフレーム２０の下方に配置されたサブフレーム３０と、ベースフレーム１０とフロントサイドフレーム２０とを繋ぐ連繋部材５０と、連繋部材５０とサブフレーム３０とを固定する固定部材６０と、備え、ベースフレーム１０には、連繋部材５０に下方から当接する当接壁１５が形成され、当接壁１５には、上下方向に開口する開口部１５ｈが形成され、サブフレーム３０におけるベースフレーム１０の側の端部には、当接壁１５に下方から対向する対向部３５ａが形成され、固定部材６０は、開口部１５ｈを通じて連繋部材５０と前記対向部３５ａとに結合されている。
この構成によれば、車両衝突時、対向部３５ａに下方の荷重が加わると、当接壁１５（具体的には開口部１５ｈの外周部）で連繋部材５０が押さえられる。このとき、連繋部材５０には上方の反力が作用する。そのため、連繋部材５０には、開口部１５ｈの周縁に沿って応力が集中する。これにより、連繋部材５０は、開口部１５ｈの内側に亀裂が発生して破断する。すると、連繋部材５０の破断部は、固定部材６０とともに開口部１５ｈを通過して落下する。したがって、車両衝突時のサブフレーム３０の脱落を容易化することができる。ひいては、フロントサイドフレーム２０の変形ストロークを増大して衝突エネルギーを吸収する効果を奏する。

また、上記実施形態では、固定部材６０がサブフレーム３０に結合されるとともに開口部１５ｈの内側で連繋部材５０に当接する筒状のカラー６１と、カラー６１を介して連繋部材５０と対向部３５ａとを固定するボルト６２及びナット６３と、を備えていることで、以下の効果を奏する。連繋部材５０と対向部３５ａとの間にカラー６１を介在させ、開口部１５ｈから対向部３５ａを離反させることができるため、連繋部材５０には、開口部１５の周縁に沿って応力が集中しやすくなる。したがって、連繋部材５０の破断を容易化することができる。また、固定部材６０として、汎用品であるカラー６１、ボルト６２及びナット６３を利用することができるため、サブフレーム３０の固定構造を簡素化することができる。

また、上記実施形態では、連繋部材５０が、当接壁１５に上方から当接する底壁５１と、底壁５１と別体に形成された周壁５２と、を備えていることで、以下の効果を奏する。底壁５１と周壁５２とを互いに異なる材料又は厚みで形成することができるため、要求仕様に応じた設計の自由度を高めることができる。例えば、連繋部材５０の破断を容易化する観点からは、底壁５１を強度の低い材料で形成することができる。一方、サブフレーム３０の支持剛性を高める観点からは、底壁５１を厚板化することができる。

また、上記実施形態では、周壁５２が、周壁５２の厚み方向でベースフレーム１０と重なる重なり部１７を備えていることで、重なり部１７で剛性を確保することができるため、周壁５２を薄板化して軽量化することができる。

また、上記実施形態では、周壁５２が、車幅方向内側に窪んでトンネルクロスメンバ６の車幅方向外側部に沿うように延びるとともに、トンネルクロスメンバ６に接続される接続凹部５５ａを備えていることで、以下の効果を奏する。サブフレーム３０からの荷重入力を、接続凹部５５ａを通じてトンネルクロスメンバ６で受け止めることができるため、サブフレーム３０取付部（例えば、対向部３５ａ及び連繋部材５０など）の周辺剛性を高めることができる。

また、上記実施形態では、周壁５２が、フロントサイドフレーム２０の稜線２０ａに連続するとともに、周壁５２の内側に窪む稜線部５３ａを備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時（オフセット衝突を含む）、フロントサイドフレーム２０からの荷重入力を、フロントサイドフレーム２０の稜線２０ａから周壁５２の稜線部５３ａを経由してベースフレーム１０に流すことができる。本実施形態では、ベースフレーム１０が車幅方向に複数並ぶフロアフレーム１１及びセンタフレーム１２を備えているため、前記荷重入力を各フロアフレーム１１及びセンタフレーム１２に分散して流すことができる。

また、上記実施形態では、ベースフレーム１０が、当接壁１５の外周縁を起点として車体前後方向で中央に向かうほど下方に位置するように傾斜する前傾斜面１２ａを備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、対向部３５ａを前傾斜面１２ａに当て、さらに前傾斜面１２ａに沿って下方にスライドさせることができるため、対向部３５ａに下方の荷重が加わりやすくなる。したがって、連繋部材５０の破断を容易化することができる。

また、上記実施形態では、ベースフレーム１０には、前傾斜面１２ａの当接壁１５とは反対側の部分から上方に突出する縦壁１９が設けられていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、対向部３５ａを前傾斜面１２ａに沿って下方にスライドさせた後、縦壁１９の下端を支点Ｐ１として「てこの原理」により、サブフレーム３０を下方に回転させることができる。そのため、固定部材６０に下方の荷重を効果的に発生させることができる。したがって、連繋部材５０の破断をより一層容易化することができる。

また、上記実施形態では、車体前後方向で連繋部材５０のベースフレーム１０とは反対側におけるサブフレーム３０とフロントサイドフレーム２０との間には、サスペンションのロアアーム７０を支持するロアアーム支持部７１が設けられていることで、以下の効果を奏する。ロアアーム７０の設計自由度を向上するとともに、車体前後方向でベースフレーム１０の一方側の端部に連繋部材５０を配置することができる。

また、上記実施形態では、サブフレーム３０が、車体前後方向でフロントサイドフレーム２０のベースフレーム１０とは反対側の端部に接続される第一接続部４１と、第一接続部４１と対向部３５ａとの間においてフロントサイドフレーム２０に接続される第二接続部４２と、第一接続部４１と第二接続部４２との間において下方に屈曲する屈曲部４３と、を備えていることで、以下の効果を奏する。車両衝突時、サブフレーム３０が屈曲部４３を起点として下方に屈曲するため、屈曲部４３を支点として「てこの原理」により、サブフレーム３０を下方に回転させることができる。そのため、固定部材６０に下方の荷重を効果的に発生させることができる。したがって、連繋部材５０の破断をより一層容易化することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、サイドフレームがフロントサイドフレーム２０である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、サイドフレームがリヤサイドフレームであってもよい。この場合、サブフレーム３０は、ベースフレーム１０の後側に配置されるとともにリヤサイドフレームの下方に配置されていてもよい。すなわち、車両の後部側に車体構造１を適用してもよい。

また、上記実施形態では、固定部材６０がボルト及びナットを備えた例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、固定部材６０がファスナー又はリベット等であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 車体構造
４ フロアパネル
４ａ トンネル部
６ トンネルクロスメンバ
６ａ トンネルクロスメンバの車幅方向外側部
１０ ベースフレーム
１２ａ 前傾斜面（傾斜面）
１５ 当接壁
１５ｅ 当接壁の後端（当接壁の外周縁）
１５ｈ 開口部
１７ 重なり部
１９ 縦壁
２０ フロントサイドフレーム（サイドフレーム）
２０ａ 稜線
３０ サブフレーム
３５ａ 対向部
４１ 第一接続部
４２ 第二接続部
４３ 屈曲部
５０ 連繋部材
５１ 底壁
５２ 周壁
５３ａ 稜線部
５５ａ 接続凹部
６０ 固定部材
６１ カラー
６２ ボルト
６３ ナット
７０ ロアアーム
７１ ロアアーム支持部

Claims (10)

1. 車体前後方向の中央に配置されたベースフレームと、
   車体前後方向で前記ベースフレームの一方側に配置されるとともに、車体前後方向に延びるサイドフレームの下方に配置されたサブフレームと、
   前記ベースフレームと前記サイドフレームとを繋ぐ連繋部材と、
   前記連繋部材と前記サブフレームとを固定する固定部材と、備え、
   前記ベースフレームには、前記連繋部材に下方から当接する当接壁が形成され、
   前記当接壁には、上下方向に開口する開口部が形成され、
   前記サブフレームにおける前記ベースフレームの側の端部には、前記当接壁に下方から対向する対向部が形成され、
   前記固定部材は、前記開口部を通じて前記連繋部材と前記対向部とに結合されていることを特徴とする車体構造。
2. 前記固定部材は、前記サブフレームに結合されるとともに前記開口部の内側で前記連繋部材に当接する筒状のカラーと、前記カラーを介して前記連繋部材と前記対向部とを固定するボルト及びナットと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記連繋部材は、前記当接壁に上方から当接する底壁と、前記底壁と別体に形成された周壁と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造。
4. 前記ベースフレームは、前記周壁の厚み方向で前記周壁と重なる重なり部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の車体構造。
5. フロアパネルの車幅方向中央のトンネル部を支持するとともに、車体前後方向から見て逆Ｕ字状をなすトンネルクロスメンバを更に備え、
   前記周壁は、車幅方向内側に窪んで前記トンネルクロスメンバの車幅方向外側部に沿うように延びるとともに、前記トンネルクロスメンバに接続される接続凹部を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の車体構造。
6. 前記周壁は、前記サイドフレームの稜線に連続するとともに、前記周壁の内側に窪む稜線部を備えていることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の車体構造。
7. 前記ベースフレームは、前記当接壁の外周縁を起点として車体前後方向で中央に向かうほど下方に位置するように傾斜する傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の車体構造。
8. 前記ベースフレームには、前記傾斜面の前記当接壁とは反対側の部分から上方に突出する縦壁が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の車体構造。
9. 車体前後方向で前記連繋部材の前記ベースフレームとは反対側における前記サブフレームと前記サイドフレームとの間には、サスペンションのロアアームを支持するロアアーム支持部が設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の車体構造。
10. 前記サブフレームは、車体前後方向で前記サイドフレームの前記ベースフレームとは反対側の端部に接続される第一接続部と、前記第一接続部と前記対向部との間において前記サイドフレームに接続される第二接続部と、前記第一接続部と前記第二接続部との間において下方に屈曲する屈曲部と、を備えていることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の車体構造。

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