JP7063210B2 - サスペンションサブフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明はサスペンションサブフレーム構造に関し、自動車等の車両の車体構造の技術分野に属する。

車体前部構造として、車両の前後方向に延びて車体前部を構成する左右一対のフロントサイドフレームが設けられ、該フロントサイドフレームの下方に、前輪用の左右のサスペンションリンクを支持するためのサスペンションサブフレーム（以下、単に「サブフレーム」ともいう）が配設されるものが知られている。

特許文献１に開示された車体前部構造のサブフレームは、フロントサイドフレームの下方に配置される左右辺部と、該左右辺部の前端を車幅方向に連結する前辺部とで、平面視で後方に開放したＵ字状に形成されている。このサブフレームは、左右辺部の後端部において、フロントサイドフレームに固定されている。このサブフレームには、前述の左右辺部の前端部から立ち上がって、フロントサイドフレームの下面に接続されるタワー部材が取り付けられている。タワー部材には、該タワー部材の上下方向の中間の位置から前方に延びる一対のエクステンションフレームが取り付けられている。

特許文献１の構成において、車体前方からの衝撃荷重は、フロントサイドフレームに直接入力される主たるロードパスと、エクステンションフレームからタワー部材を経由してフロントサイドフレームに至るロードパスとに分散して伝達される。このように、エクステンションフレームを経由するロードパスを設けることで、衝撃荷重を分散させることができる。

上述のエクステンションフレームは、車体前方からの衝撃荷重を受けて変形することで、この衝撃荷重を吸収する衝撃吸収部材として機能し得る。そして、タワー部材は、このエクステンションフレームによる衝撃荷重の吸収を確実に機能させるために、エクステンションフレームを経由して入力される衝撃荷重を受け止める荷重受け部としての機能を有している。

この特許文献１の車体前部構造では、エクステンションフレームがタワー部材の中間部に接続されている。そのため、車体前方からの衝撃荷重入力時にタワー部材の屈曲変形を抑制して、エクステンションフレームの衝撃吸収機能を十分に果たすためには、タワー部材を強固に構成する必要ある。しかしながら、タワー部材を強固にすることによる車両重量の増加が生じやすくなることから、車両重量の低減を図る上で改善の余地がある。

そこで、タワー部材を廃止する代わりに、エクステンションフレームからサブフレームの左右辺部を経由し、左右辺部の後端部からフロントサイドフレームに至るようなロードパスを形成することが考えられる。この場合、エクステンションフレームの後端部を、前後方向の剛性の高いサブフレームの左右辺部の前端部に直結することが考えられる。これにより、サブフレームは、車体前方側からエクステンションフレームに入力される衝撃荷重を受け止める荷重受け部として機能し、エクステンションフレームによる衝撃吸収を促進させることができる。

特開２０１５－５８８５６号公報

ところで、車両には、旋回時等における車両のローリングを抑制するために、スタビライザが備えられることがある。スタビライザは、左右のサスペンションリンクを連結するバー部材で形成されている。スタビライザは、左右輪の上下動をバー部材の捩り反力を介して抑えることで、左右輪間で接地荷重が適切な配分となるようにして、車両の乗り心地および走行安定性を向上させるものである。

スタビライザは、通常、長さ方向の中間位置において、例えば、サスペンションクロスメンバや、特許文献１のタワー部材等に支持される。特に、上述したようなエクステンションフレームを備えた車両では、エクステンションフレームの変形による衝撃吸収がスタビライザによって阻害されることを避けるために、エクステンションフレームよりも後方においてスタビライザが支持されることが好ましい。

しかしながら、スタビライザの周辺には、パワートレイン、冷却系機器、およびドライブシャフトなどの多くの部材が配置されている。そのため、エクステンションフレームよりも後方にスタビライザの配置スペースを確保することが難しい場合がある。この場合、エクステンションフレームの衝撃吸収機能を良好に発揮させることと、スタビライザを周辺部材に干渉することなく適切に支持することとの両立を図ることが困難である。

また、エクステンションフレームの周辺には、例えばステアリングギヤボックスなど、スタビライザ以外の部材が配設されることがあり、この種の周辺部材についても、上述したスタビライザと同様の課題が生じ得る。

そこで、本発明のサスペンションサブフレーム構造では、エクステンションフレームの衝撃吸収機能の良好な発揮と、前述のスタビライザ等の所定の周辺部材の適切な支持との両立を図ることを課題とする。

まず、請求項１に記載の発明は、
前輪用のサスペンション部材を支持するサスペンションサブフレームを有し、
該サスペンションサブフレームには、その前端から車体前方に延びるとともに、該サスペンションサブフレームよりも剛性の低いエクステンションフレームが接続されるサスペンションサブフレーム構造であって、
前記エクステンションフレームには、支持部材を介して所定の部材が支持されており、
前記支持部材は、車体前後方向に間隔を空けて配置された複数の固定部において前記エクステンションフレームに固定され、前記複数の固定部間の車体前後方向領域では前記エクステンションフレームから離間して配置され、
前記支持部材は、前側固定部と、該前側固定部よりも車体後方側に配置された後側固定部とを含む車体前後方向の２箇所で前記エクステンションフレームに固定され、
前記前側固定部と前記後側固定部のうちの一方は、他方に比して脆弱に前記エクステンションフレームに固定されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記支持部材は、前記前側固定部と前記後側固定部との間において車体前後方向に延びるリブ部を有し、
前記前側固定部と前記後側固定部のうちの一方は、他方に比して脆弱に前記エクステンションフレームに固定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または前記請求項２に記載の発明において、
前記所定の部材は、車体幅方向に延びるように配置されたスタビライザであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、サスペンションサブフレームの車体前方に、サスペンションサブフレームよりも剛性の低いエクステンションフレームが接続されているので、車体前方側から入力される衝撃荷重をサスペンションサブフレームによって受けつつ、エクステンションフレームの変形によって効果的な衝撃吸収を果たすことができる。

また、エクステンションフレームよりも後方側に所定の部材の配置スペースを確保することが難しい場合においても、該部材を、支持部材を介してエクステンションフレームに支持させることができる。

支持部材が固定された部分では、エクステンションフレームの剛性が高められるが、支持部材における複数の固定部間の車体前後方向領域では、支持部材から離間したエクステンションフレーム部分の変形が促進可能となっている。したがって、仮に支持部材が車体前後方向の中間部においてもエクステンションフレームに固定されている場合に比して、エクステンションフレームの変形による衝撃吸収を効果的に果たすことができる。その結果、エクステンションフレームは、衝撃荷重吸収の機能と、所定部材の支持機能とを両立することができる。

また、支持部材の前側および後側固定部間がエクステンションフレームから離間しているので、車体前方からの衝撃荷重入力時に、支持部材の前側固定部と後側固定部との間でエクステンションフレームの変形が阻害されることが抑制される。

また、支持部材における前側固定部と後側固定部のうちの一方は、他方に比して脆弱にエクステンションフレームに固定されているので、衝撃荷重の入力時において、脆弱に固定された一方の固定部がエクステンションフレームから離脱しやすくなる。そのため、エクステンションフレームの変形が支持部材によって阻害されることがより効果的に抑制される。

また、請求項２に記載の発明によれば、支持部材は、前側固定部と後側固定部との間において車体前後方向に延びるリブ部を有しているので、車体前後方向の荷重に対する支持部材の剛性が高められている。これにより、車体前方からの衝撃荷重入力時にエクステンションフレームが変形するとき、これに追従した支持部材の変形が抑制されることで、エクステンションフレームからの支持部材の離脱をより効果的に促進させることができる。

例えば、後側固定部が前側固定部に比して脆弱に固定されている場合、車体前方側からの衝撃荷重入力時においてエクステンションフレームが変形するとともに、支持部材は、エクステンションフレームに前側固定部が固定された状態で後方に押される。そして、リブ部によって剛性が高められた中間部が突っ張ることで、後側固定部をエクステンションフレームから離脱させやすくすることができる。その結果、エクステンションフレームの変形が支持部材によって阻害されることが効果的に抑制される。

また、請求項３に記載の発明によれば、左右の車輪を連結するスタビライザを、車両のレイアウトの関係上、サスペンションサブフレーム等に支持させることができず、エクステンションフレーム近傍に配置される場合においても、上述の支持部材を介してエクステンションフレームにスタビライザを支持させることが可能となる。さらに、上述の支持部材の作用により、エクステンションフレームの衝撃吸収機能が支持部材によって阻害されることを抑制しつつ、スタビライザの適切な支持を果たすことができる。

本発明の実施形態に係るサスペンションサブフレーム構造を備えた車体前部の斜視図である。 本発明の実施形態に係るサスペンションサブフレーム構造を備えた車体前部の側面図である。 本発明の実施形態に係るサスペンションサブフレーム構造の平面図である。 図３におけるサスペンションサブフレーム、エクステンションフレーム、および、第２クロスメンバの接合部の拡大図である。 図４における（ａ）Ａ－Ａ断面図、（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図、（ｃ）Ｃ－Ｃ断面図、および（ｄ）Ｄ－Ｄ断面図である。 サスペンションサブフレーム、エクステンションフレーム、第２クロスメンバ、および、前側ブラケットの接合部の要部を拡大した底面図である。 エクステンションフレームとスタビライザ支持台座の（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。 図７（ａ）における（ａ）Ｅ－Ｅ断面図、（ｂ）Ｆ－Ｆ断面図、（ｃ）Ｇ－Ｇ断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るサスペンションサブフレーム構造の詳細を説明する。

図１～図３を参照しながら、本実施形態のサスペンションサブフレーム構造を備えた前部車体構造１について説明する。

図１および図２に示すように、前部車体構造１は、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、２０と、ダッシュパネル（図示せず）の前面に沿って配置されて両フロントサイドフレーム２０、２０間を連結するダッシュクロス３０と、両フロントサイドフレームの下方に配置されるサスペンションサブフレーム構造体１００とを備えている。

この実施形態では、車両の駆動方式をフロントエンジンリア駆動（ＦＲ）としている。フロントサイドフレーム２０、２０間のエンジンルームＥには、縦置きタイプのエンジン４１と、その後部に連結されるトランスミッション４２とを備えたパワートレイン４が配置されている（図３参照）。

各フロントサイドフレーム２０、２０は、ダッシュクロス３０から前方に向かって略水平に延びる前側直線部２１、２１と、前側直線部２１、２１の後端部から車体後方に向かって斜め下方に延びる傾斜部２２、２２と、傾斜部２２、２２の下端部からさらに後方に略水平に延びる後側直線部２３、２３とを有している。

各フロントサイドフレーム２０、２０の前側直線部２１、２１は、車体幅方向内側に位置するインナパネル２４、２４と、車体幅方向外側に位置するアウタパネル２５、２５とを有し、これらが車体幅方向に接合されて構成されている。インナパネル２４、２４は、車体幅方向外側に開放された断面ハット形状をなし、アウタパネル２５、２５は、車体幅方向内側に開放された断面ハット形状をなすとともに、それぞれ車体前後方向に延びている。アウタパネル２５、２５と、インナパネル２４、２４とは、それぞれの上縁部間、および、それぞれの下縁部間で互いに接合されている。これによって、前側直線部２１、２１は、フレーム自体で、車体前後方向に連続する閉断面を形成している。

各フロントサイドフレーム２０、２０の傾斜部２２、２２は、上側に開放された断面ハット形状をなしている。傾斜部２２、２２は、ダッシュパネル（図示せず）の形状に沿って車体後方側が低くなるように配置され、傾斜部２２、２２の上縁部は、ダッシュパネルに接合されている。これにより、傾斜部２２、２２とダッシュパネルとの間には、車体前後方向に連続する閉断面が形成されている。

フロントサイドフレーム２０、２０の後側直線部２３、２３は、その後端部において、車体前後方向に延設された図示しないフロアフレームの前端部に接続されている。この後側直線部２３、２３およびフロアフレーム上には、図示しないフロアパネルが接合されており、このフロアパネルの前端縁はダッシュパネルに連接されている。後側直線部２３、２３およびフロアフレームは、上側に開放された断面ハット形状をなしており、フロアパネルとの間には、車体前後方向に連続する閉断面が形成されている。

各フロントサイドフレーム２０、２０の前端には、セットプレート５１、５１および取付けプレート５２、５２を介して、車体前方からの衝撃荷重を吸収する筒状体等からなるメインクラッシュカン５３、５３が連結されている。左右一対のメインクラッシュカン５３、５３の前端面には、車幅方向に延びるバンパレインフォースメント５４が取り付けられている。

次に、図１および図２に加えて図３を参照しながら、前述のサスペンションサブフレーム構造体１００について説明する。サスペンションサブフレーム構造体１００は、フロントサイドフレーム２０の下方に配置されるとともに前輪用のサスペンションリンクとしてのロアアーム６０、６０を支持する左右一対のサスペンションサブフレーム１１０、１１０と、該サスペンションサブフレーム１１０、１１０の前端に接合されて車体前方に延びる左右一対のエクステンションフレーム１３０、１３０と、左右のフレーム１１０、１１０、１３０、１３０間を連結する第１～第３クロスメンバ１４０、１５０、１６０とを備えている。

エクステンションフレーム１３０、１３０の前端部からは、それぞれサブクラッシュカン５５、５５が前方に延びている。サブクラッシュカン５５、５５よりも前方部には、車体幅方向に延びるサブバンパレインフォースメント５８が設けられている。左右のサブクラッシュカン５５、５５は、サブバンパレインフォースメント５８を介して互いに連結されている。

サスペンションサブフレーム１１０、１１０に支持される各ロアアーム６０は、車体幅方向に略平行に延びる前側アーム部６１と、前側アーム部６１の車体幅方向中間部から車体幅方向内側かつ後方へ略水平に延びる後側アーム部６２とを有する。ロアアーム６０は、全体として、平面視略Ｌ字形状に形成されている。

ロアアーム６０の車体幅方向の内側には、サスペンションサブフレーム１１０の比較的前側部分に連結する前側連結部６１ａと、サスペンションサブフレーム１１０の比較的後側部分に連結する後側連結部６２ａとが形成されている。前側連結部６１ａは、前側アーム部６１の車体幅方向内側端部に設けられ、後側連結部６２ａは、後側アーム部６２の後端部に設けられている。

前側アーム部６１の前側連結部６１ａは、サスペンションサブフレーム１１０の前端部とエクステンションフレーム１３０の後端部に跨がって取り付けられた前側ブラケット６３によって、車体前後方向に延びる軸周りに揺動自在に支持されている。一方、後側アーム部６２の後側連結部６２ａは、サスペンションサブフレーム１１０に取り付けられた後側ブラケット６４によって、車体前後方向に延びる軸周りに揺動自在に支持されている。

図４および図５に示すように、サスペンションサブフレーム１１０は、ロアアーム６０を支持する本体部１１１を有している。サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１の前端部１１２には、エクステンションフレーム１３０の後端部が接続されている。なお、本体部１１１の後端部１１３は、後述する後側車体取付部Ｘ３を介してフロントサイドフレーム２０に固定されている。

サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１は、車体前後方向に延びるように配置された長尺部である。本体部１１１は、下側に開放する断面コ字状を有するアッパ部材１１４と、上側に開放する断面コ字状を有する下側のロア部材１１５とを備えている。アッパ部材１１４の下縁部とロア部材１１５の上縁部とは、例えば溶接によって互いに接合されている。本体部１１１は、アッパ部材１１４とロア部材１１５との間において、車体前後方向に連続する閉断面を形成している。

具体的には、アッパ部材１１４は、上面部１１４ａと、車体幅方向の外側面部１１４ｂおよび内側面部１１４ｃとを備え、ロア部材１１５は、下面部１１５ａと、車体幅方向の外側面部１１５ｂおよび内側面部１１５ｃとを備えている。アッパ部材１１４とロア部材１１５の外側面部１１４ｂ、１１５ｂと、内側面部１１４ｃ、１１５ｃとがそれぞれ接合されて、車体前後方向に連続する閉断面を形成している（図５（ｄ）参照）。

アッパ部材１１４と、ロア部材１１５とによって、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１の前端部１１２には、開口部１１６（図５（ａ）参照）が形成されている。

図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、エクステンションフレーム１３０は、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１同様に、下側に開放する断面コ字状を有する上側のアッパ部材１３１と、上側に開放する断面コ字状を有する下側のロア部材１３２とにより、フレーム自体で車体前後方向に連続する閉断面を形成している。

具体的には、アッパ部材１３１は、上面部１３１ａと、車体幅方向の外側面部１３１ｂおよび内側面部１３１ｃとを備え、ロア部材１３２は、下面部１３２ａと、車体幅方向の外側面部１３２ｂおよび内側面部１３２ｃとを備えている。アッパ部材１３１とロア部材１３２の外側面部１３１ｂ、１３２ｂと、内側面部１３１ｃ、１３２ｃとがそれぞれ接合されて、車体前後方向に連続する閉断面を形成している（図５（ｃ）参照）。

なお、エクステンションフレーム１３０の後端部１３３は、この後端部１３３よりも前側の部位に比べて外径が小さくなるように形成されている。

サスペンションサブフレーム１１０における本体部１１１の前端部１１２の開口部１１６（図５（ａ）参照）にエクステンションフレーム１３０の後端部１３３が差し込まれることで、両フレーム１１０、１３０が互いに連結されている。この両フレーム１１０、１３０間の接続部８０では、例えば溶接等により両フレーム１１０、１３０が接合されている。これにより、エクステンションフレーム１３０と、サスペンションサブフレーム１１０とが車体前後方向に一体的に連なっている（図５（ａ）参照）。

なお、本実施形態においては、エクステンションフレーム１３０は、サスペンションサブフレーム１１０よりも車体前後方向の入力荷重に対する剛性が低く設定されている。これにより、車体前後方向に連なるエクステンションフレーム１３０およびサスペンションサブフレーム１１０に異なる機能を担わせることができる。具体的には、後側に位置する比較的高剛性のサスペンションサブフレーム１１０を荷重受け部として機能させ、前側に位置する比較的低剛性のエクステンションフレーム１３０に荷重吸収機能を発揮させることができる。

次に、図３を参照しながら、サスペンションサブフレーム構造体１００の左右のサスペンションサブフレーム１１０、１１０およびエクステンションフレーム１３０、１３０間に設けられた第１～第３クロスメンバ１４０、１５０、１６０について説明する。

左右一対のエクステンションフレーム１３０、１３０における前端部１３４、１３４には、このエクステンションフレーム１３０、１３０の前端部１３４、１３４同士を車体幅方向に橋渡しするように略直線状に延びるフレーム状の第１クロスメンバ１４０が取り付けられている。

右側のサスペンションサブフレーム１１０とエクステンションフレーム１３０との接続部８０、および、左側のサスペンションサブフレーム１１０とエクステンションフレーム１３０との接続部８０は、第２クロスメンバ１５０を介して互いに連結されている。

第２クロスメンバ１５０は、左右のエクステンションフレーム１３０、１３０間を車体幅方向に延びて連結する前辺部１５１と、該前辺部１５１の左右両端部から車体後側に延びる左右辺部１５２、１５２と、左右辺部１５２、１５２間に配置された補強フレーム１５３とを有する。補強フレーム１５３は、左右辺部１５２、１５２の後端部間を車体幅方向に延びて連結する横フレーム部１５４と、該横フレーム部１５４と前辺部１５１との間を車体前後方向に延びて連結する縦フレーム部１５５とを有している。

図５（ｂ）に示すように、前辺部１５１は、車体幅方向に延びるとともに下側に開放された断面コ字状の前辺部アッパ部材１５６と、前辺部アッパ部材１５６の開放面を塞ぐプレート状のロア部材１５９とで構成されている。ロア部材１５９は、車体前後方向において前辺部アッパ部材１５６よりも広い幅を有し、前辺部アッパ部材１５６よりも後方に突出して配置されている。また、ロア部材１５９は、エクステンションフレーム１３０とサスペンションサブフレーム１１０とに跨がる車体前後方向領域に配置されている。

前辺部アッパ部材１５６は、上面部１５６ａと、前面部１５６ｂと、後面部１５６ｃとを有している。前辺部アッパ部材１５６は、ロア部材１５９の上面１５９ａに配置されるとともに、前面部１５６ｂが、ロア部材１５９の前端部１５９ｂに沿って配置されている。前面部１５６ｂおよび後面部１５６ｃの下端部が、ロア部材１５９の上面１５９ａに接合されることによって、前辺部アッパ部材１５６とロア部材１５９との間に、車体幅方向に連続する閉断面が形成されている。

図５（ｃ）に示すように、前辺部アッパ部材１５６の上面部１５６ａは、その車体幅方向両縁部１５６ｄ、１５６ｄにおいて、エクステンションフレーム１３０、１３０の上面部１３１ａ、１３１ａに接合されている。

図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、ロア部材１５９の車体幅方向の両端部１５９ｃ、１５９ｃは、エクステンションフレーム１３０、１３０の下面部１３２ａ、１３２ａと、サスペンションサブフレーム１１０、１１０の本体部１１１、１１１の下面部１１５ａ、１１５ａとに接合されている。

図５（ｄ）に示すように、左右辺部１５２、１５２は、前述の前辺部アッパ部材１５６に一体に連なる左右辺部アッパ部材１５７、１５７と、前述のロア部材１５９とで構成されている。左右辺部アッパ部材１５７は、車体前後方向に延びるように配置され、その前端部において前辺部アッパ部材１５６に連なっている。これにより、前辺部アッパ部材１５６と左右辺部アッパ部材１５７、１５７とは、全体として、平面視において車体後方側に開口するＵ字状に形成されている（図３参照）。

左右辺部アッパ部材１５７では、車体幅方向の外縁部１５７ａに比べて、内縁部１５７ｂが低く配置されている。左右辺部アッパ部材１５７は、外縁部１５７ａから内縁部１５７ｂに向かって次第に低くなる斜面部１５７ｃを有する。

左右辺部アッパ部材１５７、１５７の内縁部１５７ｂ、１５７ｂは、ロア部材１５９の上面１５９ａに接合され、外縁部１５７ａ、１５７ａは、サスペンションサブフレーム１１０、１１０の本体部１１１、１１１の上面部１１４ａ、１１４ａに接合されている。

これにより、左右辺部アッパ部材１５７、１５７と、ロア部材１５９と、サスペンションサブフレーム１１０、１１０の本体部１１１、１１１の内側面部１１４ｃ、１１５ｃとによって、車体前後方向に連続する閉断面が形成されている。

図３に示すように、第２クロスメンバ１５０の左右辺部１５２、１５２は、平面視において、車体前方側に向かって次第に拡大された幅を有する。これにより、前辺部１５１と、左右辺部１５２、１５２との間のコーナ部に、円弧状の輪郭を有する補強部１５１Ａ、１５１Ａがそれぞれ形成されている。これにより、サスペンション装置のロアアーム６０からの横力に対する剛性が高められているので、サスペンションサブフレーム１１０およびエクステンションフレーム１３０の車体幅方向内側への変形が抑制される。

前述のように、第２クロスメンバ１５０は、第２クロスメンバ１５０の左右辺部１５２、１５２の後端部間を繋ぐ横フレーム部１５４と、該横フレーム部１５４の中間部と前辺部１５１の中間部とを繋ぐ縦フレーム部１５５によって、略Ｔ字状をなす補強フレーム１５３を備えている。

図５（ｂ）に示すように、横フレーム部１５４は、車体幅方向に延びるとともに下側に開放された断面コ字状に形成されている。一方、縦フレーム部１５５は、車体前後方向に延びるとともに下側に開放された断面コ字状に形成されている。

横フレーム部１５４は、上面部１５４ａと、車体前方の前面部１５４ｂと、車体後方の後面部１５４ｃとを有し、後面部１５４ｃは、ロア部材１５９の後端部１５９ｄに沿って配置されている。横フレーム部１５４の前面部１５４ｂおよび後面部１５４ｃは、ロア部材１５９の上面１５９ａに接合されている。これにより、横フレーム部１５４とロア部材１５９との間に、車体幅方向に連続する閉断面が形成されている。なお、横フレーム部１５４の両側部１５４ｄ、１５４ｅは、それぞれ左右辺部１５２、１５２の斜面部１５７ｃ、１５７ｃに接合されている（図３、４参照）。

縦フレーム部１５５は、上面部１５５ａと、車体幅方向の両側面部１５５ｂ、１５５ｂとを有し、両側面部１５５ｂ、１５５ｂの下端部が、ロア部材１５９に接合されている、これにより、縦フレーム部１５５とロア部材１５９との間に、車体前後方向に連続する閉断面が形成されている。なお、縦フレーム部１５５の前端部１５５ｃは、前辺部１５１の後面部１５６ｃに接合されている。

ここで、図４を参照しながら、エクステンションフレーム１３０およびサスペンションサブフレーム１１０に対する第２クロスメンバ１５０の接合領域Ｚに関して、詳細に説明する。

前述のように、第２クロスメンバ１５０の前辺部アッパ部材１５６の外縁部１５６ｄ、１５６ｄおよび左右辺部アッパ部材１５７、１５７の外縁部１５７ａ、１５７ａは、エクステンションフレーム１３０、１３０における後端部１３３、１３３の上面部１３１ａ、１３１ａおよびサスペンションサブフレーム１１０、１１０における前端部１１２、１１２の上面部１１４ａ、１１４ａにそれぞれ接合されている。

ロア部材１５９の両端部１５９ｃ、１５９ｃは、エクステンションフレーム１３０、１３０における後端部１３３、１３３の下面部１３２ａ、１３２ａおよびサスペンションサブフレーム１１０、１１０における前端部１１２、１１２の下面部１１５ａ、１１５ａに接合されている。

これにより、第２クロスメンバ１５０が、エクステンションフレーム１３０とサスペンションサブフレーム１１０との接続部８０に跨がるとともに、車体幅方向内側から銜え込むように接合されているので、特に、両フレーム１１０、１３０間の接続部８０の上下方向および車体幅方向内側への折れが抑制されている。

また、エクステンションフレーム１３０の後端部１３３と、サスペンションサブフレーム１１０の前端部１１２の車体幅方向の外側面１３２ｂ、１３１ｂ、１１４ｂ、１１５ｂ側には、前述のように、サスペンション装置のロアアーム６０が前側ブラケット６３を介して支持されている。この前側ブラケット６３は、図６の底面図に示すように、エクステンションフレーム１３０の後端部１３３と、サスペンションサブフレーム１１０の前端部１１２との車体幅方向の外側面部１３２ｂ、１３１ｂ、１１４ｂ、１１５ｂ側の下面部１１５ａ、１３２ａにおいて、両フレーム１１０、１３０に連続するように接合されている（Ｗ）。

これにより、エクステンションフレーム１３０とサスペンションサブフレーム１１０との接続部８０は、車体幅方向内側においては、第２クロスメンバ１５０の左右辺部１５２によって補強され、車体幅方向外側においては、前側ブラケット６３によって補強されている。その結果、両フレーム１３０、１１０間の接続部８０における折れ変形をより効果的に抑制することができる。なお、車体幅方向外側には、前側ブラケット６３を用いることで、部品を追加することなく両フレーム１１０、１３０の接続部８０の補強が果たされている。

図４に示すように、第２クロスメンバ１５０の車体幅方向外側端部は、エクステンションフレーム１３０およびサスペンションサブフレーム１１０に跨がって接合されている。すなわち、エクステンションフレーム１３０およびサスペンションサブフレーム１１０に対する第２クロスメンバ１５０の接合領域Ｚは、エクステンションフレーム１３０に接合されるエクステンションフレーム側接合領域８１と、サスペンションサブフレーム１１０に接合されるサスペンションサブフレーム側接合領域８２とを有している。

この接合領域Ｚの車体前後方向の寸法は、サスペンションサブフレーム側接合領域８２に比して、エクステンションフレーム側接合領域８１が短く設定されている。

エクステンションフレーム側接合領域８１が必要以上に長く形成されることが回避されていることにより、車体前方からの衝撃荷重入力時におけるエクステンションフレーム１３０の変形が第２クロスメンバ１５０によって阻害されることが抑制されている。したがって、エクステンションフレーム１３０の衝撃吸収機能を良好に発揮することが可能となっている。

一方、サスペンションサブフレーム側接合領域８２が比較的長く形成されていることにより、車体前後方向の荷重に対するサスペンションサブフレーム１１０の強度および剛性の向上が図られている。そのため、車体前方からの衝撃荷重入力時において、サスペンションサブフレーム１１０、１１０が荷重受け部としての機能を良好に発揮することができ、これにより、エクステンションフレーム１３０、１３０が衝撃吸収機能を良好に発揮することが可能となっている。

図３に示すように、サスペンションサブフレーム１１０、１１０の後端部１１３、１１３には、後端部１１３、１１３同士を車体幅方向に接続する第３クロスメンバ１６０が連結されている。第３クロスメンバ１６０は、車体幅方向に延びるプレート部材であり、サスペンションサブフレーム１１０、１１０の後端部１１３、１１３に複数のボルト１６１…１６１等によって、下方から固定されている。

さらに、上述のサブフレーム構造体１００には、図２に示すように、フロントサイドフレーム２０、２０への取付部として、左右それぞれに、前側車体取付部Ｘ１、Ｘ１と、中間車体取付部Ｘ２、Ｘ２と、後側車体取付部Ｘ３、Ｘ３との３箇所ずつ設けられており、以下それぞれについて説明する。

前側車体取付部Ｘ１は、エクステンションフレーム１３０の前端部１３４に設けられた接続部材７１によって構成されている。具体的には、接続部材７１は、その下部７２がエクステンションフレーム１３０に接続されており、該接続箇所から上方に延在したタワー形状に形成されている。

さらに接続部材７１は、中空箱型形状に形成されており、その車体幅方向外側部分の上面部７３が、マウントブッシュ７４を介してフロントサイドフレーム２０のアウタパネル２５の下面２５ａに対して締結部材７５によって取り付けられている。

なお、接続部材７１の縦壁状の前面７６には、取り付けプレート５７を介して、サブクラッシュカン５５が接続されている。

中間車体取付部Ｘ２は、パワートレインマウントブラケット（以下、単に「マウントブラケット」ともいう）９０によって構成されている。マウントブラケット９０には、パワートレイン４（図３参照）を弾性支持するためのエンジンマウント（図示せず）が収容されている。マウントブラケット９０は、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１に固定されている。なお、本実施形態において、マウントブラケット９０は、アルミダイキャスト等の鋳造により一体成形されている。ただし、マウントブラケット９０の材質はアルミニウムに限られるものでない。

マウントブラケット９０には、上方に開口した収容空間を有する中空状の収容部９１が設けられている。収容部９１は、例えば円筒状に形成されている。収容部９１には、パワートレイン４側に備えられたパワートレイン側ブラケットに接続されるマウント支持構造体（図示せず）が収容されている。

マウントブラケット９０には、サスペンションサブフレーム構造体１００に締結されるための複数の締結部９２、９３、９４が設けられている。複数の締結部９２、９３、９４は、マウントブラケット９０の前縁部に設けられた前側締結部９２と、マウントブラケット９０の後縁部に設けられた後側締結部９３と、前側締結部９２と後側締結部９３との間に設けられた中間締結部９４とで構成されている。

具体的に、これらの締結部９２、９３、９４は、マウントブラケット９０における収容部９１の外周部９１ａの下端部から外側に延びる複数のフランジ部９２ａ、９３ａ、９４ａで構成されている。これらのフランジ部９２ａ、９３ａ、９４ａには、ボルト挿通孔（図示せず）が備えられており、該ボルト挿通孔に差し込まれるボルトによってサスペンションサブフレーム構造体１００に締結されている。

一方、サスペンションサブフレーム１１０には、マウントブラケット９０の前側締結部９２および後側締結部９３のボルト挿通孔に対応する位置に、該マウントブラケット９０を取り付けるためのボルト締結孔１１１ａ、１１１ｂが設けられている（図４参照）。

第２クロスメンバ１５０の左右辺部１５２には、中間締結部９４のボルト挿通孔に対応する位置に、マウントブラケット９０を取り付けるためのボルト締結孔１５２ａが設けられている。中間締結部９４は、車体前後方向において横フレーム部１５４と略同一の位置で左右辺部１５２、１５２の後端近傍部に締結されている。これにより、マウントブラケット９０が車体幅方向内側に倒れるように変位する（所謂「内倒れ」）が抑制されている。

マウントブラケット９０のボルト締結孔およびサスペンションサブフレーム１１０および左右辺部１５２のボルト締結孔１１１ａ、１１１ｂ、１５２ａに挿通されたボルト９２ｃ、９３ｃ、９４ｃは、サスペンションサブフレーム１１０および左右辺部１５２の下面１１５ａ、１５９に設けられた図示しないウェルドナットに螺合さて締め付けられる。これにより、サスペンションサブフレーム１１０にマウントブラケット９０が締結されている。

マウントブラケット９０には、収容部９１の上壁面９１ｂの車体幅方向外縁から車体幅方向外側かつ上方に延出する張り出し部９５が形成されている。張り出し部９５における車体幅方向の外端部９５ａには、上方に突出するように柱状部９５ｂが設けられている。この柱状部９５ｂは、フロントサイドフレーム２０における前側直線部２１の後部で、アウタパネル２５の下面２５ａにボルト９５ｃによって取り付けられ、中間車体取付部Ｘ２を構成している。なお、中間車体取付部Ｘ２は、フロントサイドフレーム２０に、ラバーブッシュ等の減衰要素を介することなく剛結合されている。

後側車体取付部Ｘ３は、図２および図３に示すように、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１の後端部１１３の側方に設けられている。後側車体取付部Ｘ３は、上側に配置される上側プレート部材１２１と、下側に配置される下側プレート部材１２２とを有している。

上側プレート部材１２１および下側プレート部材１２２は、図４に示すように、それぞれ、サスペンションサブフレーム１１０の車体幅方向の外側面部１１４ｂ、１１５ｂと平行に延びる側縁部１２１ａ、１２２ａと、車体後方に向かって車体幅方向外側に傾斜した方向に延びる前縁部１２１ｂ、１２２ｂと、側縁部１２１ａ、１２２ａと前縁部１２１ｂ、１２２ｂの後端部を繋ぐ後縁部１２１ｃ、１２２ｃとを有し、全体として平面視で略三角形状に形成されている。

上側プレート部材１２１と下側プレート部材１２２は、それぞれの後縁部１２１ｃ、１２２ｃに設けられたフランジ部（図示せず）同士が溶接されることで、互いに結合されている。

上側プレート部材１２１の側縁部１２１ａは、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１における後部の上面１１４ａに例えば溶接により接合され、下側プレート部材１２２の側縁部１２２ａは、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１における後部の下面１１５ａに接合されている。これにより、後側車体取付部Ｘ３が、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１に接合されている。

後側車体取付部Ｘ３の上側プレート部材１２１および下側プレート部材１２２には、サスペンションサブフレーム１１０の本体部１１１から車体幅方向外側に離間した位置にサスペンションサブフレーム１１０をフロントサイドフレーム２０に締結するためのボルト挿通孔１２１ｅ、１２２ｅが設けられている。

一方、フロントサイドフレーム２０の傾斜部２２の後端部には、後側車体取付部Ｘ３を固定するためのブラケット２６が下側から接合されている。ブラケット２６の上面には、ボルト１２５がねじ込まれるウェルドナット（図示せず）が接合されている。

後側車体取付部Ｘ３では、下側プレート部材１２２のボルト挿通孔１２２ｅと、スリーブ部材１２４の孔（図示せず）と、上側プレート部材１２１のボルト挿通孔１２１ｅとに下側から差し込まれたボルト１２５の先端部が、ブラケット２６の上記ウェルドナットに螺合されている。これにより、サスペンションサブフレーム１１０は、後側車体取付部Ｘ３においてフロントサイドフレーム２０の下面に締結固定されている。

本実施形態においては、図３の平面図に示すように、上記の構成に加えて、車両の旋回時におけるローリングを抑制するためのスタビライザ２００が設けられている。スタビライザ２００は、車体幅方向に延びるように配置されている。スタビライザ２００は、左右の前輪用のサスペンション部材（図示せず）間を連結するトーションバーで構成されている。

スタビライザ２００は、車体幅方向に延びるトーション部２０１と、該トーション部２０１の先端から車体幅方向外側に向かって斜め後方に延びる左右一対のアーム部２０２とを備えている。

スタビライザ２００は、各アーム部２０２、２０２の先端が図示しないサスペンション装置にそれぞれ連結されている。各アーム部２０２の基端部は、車体側に固定された支持ブラケット２０４に、ブッシュ２０３を介して回転可能に支持されている。本実施形態においては、スタビライザ２００は、支持ブラケット２０４、２０４を介して一対のエクステンションフレーム１３０、１３０の上面部１３１ａ、１３１ａに支持されている。

ところで、前述のように、エクステンションフレーム１３０、１３０は、車体前方からの衝撃荷重入力時において、変形することによって衝撃吸収機能を発揮する。しかしながら、エクステンションフレーム１３０、１３０における支持ブラケット２０４、２０４の取付けられた部位においては、エクステンションフレーム１３０、１３０の剛性が高められることで、エクステンションフレーム１３０、１３０の衝撃吸収機能が損なわれる可能性がある。

この点に関して、本実施形態においては、エクステンションフレーム１３０、１３０の衝撃吸収機能の阻害を抑制し得るスタビライザ２００の支持構造が採用されている。以下、スタビライザ２００の支持構造を具体的に説明する。

図３に示すように、各エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａには、第１クロスメンバ１４０と第２クロスメンバ１５０との間の車体前後方向位置に、支持台座２１０を介して支持ブラケット２０４が固定されている。支持ブラケット２０４と支持台座２１０は、スタビライザ２００を支持する支持部材を構成している。

図７（ａ）の側面図および図７（ｂ）の平面図に示すように、支持台座２１０は、車体前後方向に延びるベース部２１１と、該ベース部２１１の前端から下方に延びる前側固定部としての前側縦壁部２１２と、ベース部２１１の後端から下方に延びる後側固定部としての後側縦壁部２１３とを有している。支持台座２１０のベース部２１１は、車体前方側に向かって次第に車体幅方向寸法が広くなるように形成されている。

支持台座２１０の前側縦壁部２１２および後側縦壁部２１３は、車体前後方向に直交するように配置されたプレート状部である。前側縦壁部２１２および後側縦壁部２１３は、それぞれの下縁部２１４、２１５において例えば溶接によってエクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａに接合されている。

図８（ａ）に示すように、支持台座２１０の前側縦壁部２１２の下縁部２１４の車体幅方向外側端部には、下方へ延びる延設部２１４ａが設けられている。延設部２１４ａは、エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａと外側面部１３１ｂとのコーナ部、および外側面部１３１ｂに沿って配置されている。これにより、前側縦壁部２１２の下縁部２１４は、エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａから外側面部１３１ｂに亘る第１接合領域Ｗ１において、エクステンションフレーム１３０に接合されている。

一方、図８（ｃ）に示すように、後側縦壁部２１３の下縁部２１５の車体幅方向外側端部にも、下方へ延びる延設部２１５ａが設けられている。延設部２１５ａは、エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａと外側面部１３１ｂとのコーナ部の一部に沿って配置されている。これにより、後側縦壁部２１３の下縁部２１５は、エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａからその外側のコーナ部の一部に亘る第２接合領域Ｗ２において、エクステンションフレーム１３０に接合されている。

上記の後側縦壁部２１３の延設部２１５ａは、前側縦壁部２１２の延設部２１４ａよりも短く形成されている。これにより、第２接合領域Ｗ２は、第１接合領域Ｗ１よりも短く形成されている。また、第１接合領域Ｗ１では、前側縦壁部２１２がエクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａだけでなく外側面部１３１ｂにも接合されているのに対して、第２接合領域Ｗ２では、後側縦壁部２１３がエクステンションフレーム１３０の外側面部１３１ｂに接合されていない。したがって、エクステンションフレーム１３０に対する後側縦壁部２１３の固定強度は、エクステンションフレーム１３０に対する前側縦壁部２１２の固定強度よりも低くなっている。

また、前側縦壁部２１２の高さ（エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａから前側縦壁部２１２の上端までの高さ）Ｈ１に比して、後側縦壁部２１３の高さ（エクステンションフレーム１３０の上面部１３１ａから後側縦壁部２１３の上端までの高さ）Ｈ２は高くなっている。

支持台座２１０は、前側縦壁部２１２と後側縦壁部２１３との間の車体前後方向領域がエクステンションフレーム１３０から離間した状態で、前側縦壁部２１２の下縁部２１４および後側縦壁部２１３の下縁部２１５のみにおいてエクステンションフレーム１３０に固定されている。

ベース部２１１の前側縦壁部２１２と後側縦壁部２１３との間、かつ、ベース部２１１の下面２１１ｂには、下側に開放する断面コ字状を有する車体前後方向に延びるリブ部としてのリブ部材２１６が例えば溶接等によって接合されている。なお、本実施形態では、支持台座２１０と、リブ部材２１６とが、別体で形成されているが、支持台座２１０と、リブ部材２１６とは一体に形成されてもよい。

次に、本実施形態に係るサスペンションサブフレーム構造体１００を備えた車体前方側からの衝撃荷重入力時の挙動について説明する。

まず、車体前方側からバンパレインフォースメント５４に入力された衝撃荷重は、メインクラッシュカン５３、５３およびフロントサイドフレーム２０、２０を経由して車体後方側へ伝達される。また、車体前方側からサブバンパレインフォースメント５８に入力された衝撃荷重は、サブクラッシュカン５５、５５、エクステンションフレーム１３０、１３０、およびサスペンションサブフレーム１１０、１１０の本体部１１１、１１１および後側固定部Ｘ３、Ｘ３を経由してフロントサイドフレーム２０、２０に伝達される。このように、本実施形態によれば、車体後方側への荷重伝達を、２系統のロードパスに分散して行うことができる。

また、車体前方側から比較的大きな衝撃荷重がバンパレインフォースメント５４およびサブバンパレインフォースメント５８に入力された時は、メインクラッシュカン５３、５３およびサブクラッシュカン５５、５５が潰されることで、衝撃吸収が果たされる。このクラッシュカン５３、５３、５５、５５の潰れ変形によっても吸収されない衝撃荷重は、フロントサイドフレーム２０、２０およびエクステンションフレーム１３０、１３０の前端部に入力され、上記２系統のロードパスを経由して車体後方に向かって伝達される。

より大きな衝撃荷重が車体前方側から入力されたときは、フロントサイドフレーム２０、２０およびエクステンションフレーム１３０、１３０が変形されることで、衝撃荷重が吸収される。このとき、サスペンションサブフレーム１１０、１１０は、上述した閉断面構造により荷重受け部として効果的に機能するので、エクステンションフレーム１３０、１３０の衝撃吸収機能が高められている。

このとき、仮に、スタビライザ２００が支持ブラケット２０４および支持台座２１０を介してエクステンションフレーム１３０に強固に固定されている場合、特に、支持台座２１０とオーバーラップする車体前後方向領域Ｌ（図７（ａ）参照）において、エクステンションフレーム１３０の変形が阻害されてしまうことで、エクステンションフレーム１３０による衝撃吸収機能が損なわれる可能性がある。

この点に関して、本実施形態において、支持台座２１０は、前側縦壁部２１２と、後側縦壁部２１３との間の車体前後方向領域においてエクステンションフレーム１３０に接合されていない。また、前側縦壁部２１２に比べて脆弱にエクステンションフレーム１３０に固定された後側縦壁部２１３は、比較的容易にエクステンションフレーム１３０から離脱する。

さらに、前側縦壁部２１２に比べて大きな高さＨ２（図８（ｃ）参照）を有する後側縦壁部２１３は、車体前方から衝撃荷重が入力された時に車体後方側へ倒れるような変形、または、高さ方向の中間部で折れ曲がるような変形が生じやすい。そのため、後側縦壁部２１３では、エクステンションフレーム１３０からより離脱しやすくなっている。

また、ベース部２１１の下面２１１ｂのリブ部材２１６によって、ベース部２１１の車体前後方向における剛性が高められているので、後側固定部２１３の変形、および、エクステンションフレーム１３０からの後側縦壁部２１３の離脱がより効果的に促進される。

したがって、本実施形態によれば、エクステンションフレーム１３０にスタビライザ２００を支持させる構成でありながら、車体前方側からの衝撃荷重入力時において、この衝撃荷重を吸収するためのエクステンションフレーム１３０の変形がスタビライザ２００、支持ブラケット２０４、および支持台座２１０によって阻害されることが効果的に抑制される。

なお、本実施形態においては、エクステンションフレーム１３０上に支持される所定の部材として、スタビライザ２００を用いて説明したが、本発明は、エクステンションフレーム１３０上に支持される他の部材（例えばステアリングギヤボックス等）にも適用可能である。

また、本実施形態においては、前側固定部２１２と後側固定部２１３とは、前側固定部２１２の接合領域Ｗ１と後側固定部２１３の接合領域Ｗ２、および、前側固定部のエクステンションフレーム１３０からの高さＨ１と後側固定部２１３のエクステンションフレーム１３０からの高さＨ２を異ならせることで、後側固定部の固定強度を前側固定部よりも低く設けられているが、接合領域Ｗ１、Ｗ２と高さＨ１、Ｈ２の関係は、どちらか一方が備えられてもよい。

また、本実施形態においては、前側固定部２１２に比して、後側固定部２１３の結合強度を低く設定されているが、逆であってもよい。後側固定部２１３に比して、前側固定部２１２の接合強度を低く設定することによっても同様の作用効果が得られる。

以上のように、本発明によれば、サスペンションサブフレーム構造体では、エクステンションフレームの衝撃吸収機能の良好な発揮と、前述のスタビライザ等の所定の周辺部材の適切な支持との両立を図ることができるので、車両の車体の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

６０、６０ ロアアーム（サスペンション部材）
１００ サスペンションサブフレーム構造体
１１０、１１０ サスペンションサブフレーム
１３０、１３０ エクステンションフレーム
２００、２００ スタビライザ（所定の部材）
２１０、２１０ 支持台座（支持部材）
２１２、２１２ 前側縦壁部（前側固定部）
２１３、２１３ 後側縦壁部（後側固定部）
２１６、２１６ リブ部材（リブ部）

Claims (3)

1. 前輪用のサスペンション部材を支持するサスペンションサブフレームを有し、
   該サスペンションサブフレームには、その前端から車体前方に延びるとともに、該サスペンションサブフレームよりも剛性の低いエクステンションフレームが接続されるサスペンションサブフレーム構造であって、
   前記エクステンションフレームには、支持部材を介して所定の部材が支持されており、
   前記支持部材は、車体前後方向に間隔を空けて配置された複数の固定部において前記エクステンションフレームに固定され、前記複数の固定部間の車体前後方向領域では前記エクステンションフレームから離間して配置され、
   前記支持部材は、前側固定部と、該前側固定部よりも車体後方側に配置された後側固定部とを含む車体前後方向の２箇所で前記エクステンションフレームに固定され、
   前記前側固定部と前記後側固定部のうちの一方は、他方に比して脆弱に前記エクステンションフレームに固定されていることを特徴とするサスペンションサブフレーム構造。
2. 前記支持部材は、前記前側固定部と前記後側固定部との間において車体前後方向に延びるリブ部を有することを特徴とする請求項１に記載のサスペンションサブフレーム構造。
3. 前記所定の部材は、車体幅方向に延びるように配置されたスタビライザであることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１項に記載のサスペンションサブフレーム構造。

Images