JP7139817B2

JP7139817B2 - サスペンションサブフレーム構造

Info

Publication number: JP7139817B2
Application number: JP2018175214A
Authority: JP
Inventors: 拓之岡本; 正顕田中
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: EP3626586A1; CN110920752A; JP2020044997A; US10967905B2; CN110920752B; US20200086920A1; EP3626586B1

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

しかしながら、上述のように、エクステンションフレームをサスペンションサブフレームに直結したものにおいては、エクステンションフレームの座屈による曲げ方向の荷重が入力されたとき、衝突荷重吸収の機能を重視したエクステンションフレームと、前後方向剛性を重視したサスペンションサブフレームとの接続部分で、折れや破断が生じやすくなる。

そこで、本発明のサスペンションサブフレーム構造では、車両重量の増加を抑制しつつ、エクステンションフレームとサスペンションサブフレームがそれぞれの機能を効果的に果たすことと、両フレームの接続部分における折れおよび破断を抑制すること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、
車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバは、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに接合され、
前記接合領域は、前記エクステンションフレームに接合された前側接合領域と、前記サスペンションサブフレームに接合された後側接合領域とで構成され、
前記前側接合領域は、前記後側接合領域よりも前後方向の寸法が短いことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、
車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバは、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに接合され、
前記サスペンションサブフレームに、前記サスペンション部材を支持させるためのブラケットは、車体前後方向に連続する領域で前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに取り付けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、
車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバの車体幅方向外側端部は、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに跨って、接合されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から前記請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記クロスメンバは、前記接合領域において前記エクステンションフレームの上面および前記サスペンションサブフレームの上面に接合された上面接合部と、前記接合領域において前記エクステンションフレームの下面および前記サスペンションサブフレームの下面に接合された下面接合部とを備えてい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、車幅方向に延びるクロスメンバが、車体前後方向に連続する接合領域において、エクステンションフレームとサスペンションサブフレームとに接合されているので、両フレームの接続部がクロスメンバによって補強されている。したがって、車体前方側からの衝撃荷重入力時のエクステンションフレームの座屈変形によって、エクステンションフレームとサスペンションサブフレームとの接続部に曲げ方向の荷重が入力された場合においても、接続部の折れおよび破断が抑制される。
また、接合領域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に接合される前側接合領域に比してエクステンションフレーム側に接合される後側接合領域が短いので、車体前方側から衝撃荷重が入力されたときに、エクステンションフレームの衝撃吸収機能が前側接合領域において阻害されることが抑制されている。
一方、接合領域の車体前後方向の寸法は、エクステンションフレーム側に接合される前側接合領域に比してサスペンションサブフレーム側に接合される後側接合領域が長いので、サスペンションサブフレームの車体前後方向の荷重に対する剛性が後側接合領域においてより高められる。これにより、車体前方側から衝撃荷重が入力されたときに、エクステンションフレームの衝撃吸収機能を効果的に促進させることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、サスペンションサブフレームに前記サスペンションリンクを支持させるためのブラケットは、車体前後方向に連続する領域で前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに取り付けられているので、両フレームの接続部がより強固に補強されている。これにより、車体前方側から衝撃荷重が入力されたときに、エクステンションフレームとサスペンションサブフレームとの接続部に曲げ方向の荷重が入力された場合においても、接続部の折れや破断が抑制される効果が、より効果的に果たされる。

また、請求項４に記載の発明によれば、クロスメンバは、クロスメンバの接合領域においてエクステンションフレームおよびサスペンションサブフレームの上面および下面に、それぞれ上面接合部と下面接合部とで、両フレームに連続して接合されている。すなわち、クロスメンバは、車体幅方向内側から、両フレームの上面および下面を銜え込むように接合されている。これにより、両フレームの接続部の特に、上下方向の剛性をより高くすることができるので、接続部の折れおよび破断をより効果的に抑制することができる。

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。

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２０、２０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。

なお、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に対する第２クロスメンバ１５０の接合領域Ｚについては、後に説明する。

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、左右のそれぞれに、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、車体前後方向において前側締結部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の上記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。なお、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の後端部近傍に締結されている。これにより、マウントブラケット９０が車体内側に倒れるように変位すること（所謂「内倒れ」）が抑制されている。

マウントブラケット９０のボルト挿通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の上壁面部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。

上側プレート部材１２１と下側プレート部材１２２との間には、ボルト１２５によってフロントサイドフレーム２０に固定されるスリーブ部材１２４（図１参照）が介装されている。スリーブ部材１２４は、上側プレート部材１２１および下側プレート部材１２２を介して本体部１１１に接続されている。

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。

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。

以下、主として図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。

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、車体前後方向に連続する接合領域Ｚにおいて、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。

より具体的には、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および左右辺部アッパ部材１５７の外縁部１５７ａが、上面接合部Ｚ１（図５（ｃ）および図５（ｄ）参照）として、エクステンションフレーム１３０における後端部１３３の上面部１３１ａおよびサスペンションサブフレーム１１０における前端部１１２の上面部１１４ａにそれぞれ接合されている。

また、第２クロスメンバ１５０のロア部材１５９の両端部１５９ｃ、１５９ｃは、下面接合部Ｚ２（図５（ｃ）および図５（ｄ）参照）として、エクステンションフレーム１３０における後端部１３３の下面部１３２ａおよびサスペンションサブフレーム１１０における前端部１１２の下面部１１５ａに接合されている。

これにより、第２クロスメンバ１５０は、車体前後方向に連続する接合領域Ｚにおいて、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を車体幅方向内側から銜え込むように両フレーム１１０、１３０に接合されている。そのため、車体前方側から衝撃荷重が入力されたとき、機能が異なる両フレーム１１０、１３０間の接続部８０において、特に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、接合領域Ｚは、エクステンションフレーム１３０に接合される前側接合領域としての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に接合される後側接合領域としての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。車体前後方向の寸法に関して、エクステンションフレーム側接合領域８１は、サスペンションサブフレーム側接合領域８２よりも短くなっている。

このように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。

また、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６の底面図に示すように、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には、ロアアーム６０を支持する上述の前側ブラケット６３が車体幅方向外側から取り付けられている。前側ブラケット６３は、車体前後方向に連続する領域Ｗにおいて、エクステンションフレーム１３０の下面部１３２ａとサスペンションサブフレーム１１０の下面部１１５ａとに跨がって接合されている。

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の特に左右辺部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。

また、車体幅方向外側の補強には、サスペンション関連部材である前側ブラケット６３が利用されるため、補強専用部品を追加することなく補強効果の向上が果たされている。

以上のように、本発明のサスペンションサブフレーム構造によれば、車両重量の増加を抑制しつつ、エクステンションフレームとサスペンションサブフレームがそれぞれの機能を効果的に果たすことと、両フレームの接続部分における折れおよび破断を抑制すること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）
６３、６３前側ブラケット（ブラケット）
８１、８１エクステンション側接合領域（前側接合領域）
８２、８２サスペンションサブフレーム側接合領域（後側接合領域）
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
１１４ａ、１１４ａサスペンションサブフレームの上面
１１５ａ、１１５ａサスペンションサブフレームの下面
１３０、１３０エクステンションフレーム
１３１ａ、１３１ａエクステンションフレームの上面
１３２ａ、１３２ａエクステンションフレームの下面
１５０第２クロスメンバ（クロスメンバ）
Ｚ、Ｚ接合領域
Ｚ１、Ｚ１上面接合部
Ｚ２、Ｚ２下面接合部

Claims

車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバは、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに接合され、
前記接合領域は、前記エクステンションフレームに接合された前側接合領域と、前記サスペンションサブフレームに接合された後側接合領域とで構成され、
前記前側接合領域は、前記後側接合領域よりも前後方向の寸法が短いことを特徴とするサスペンションサブフレーム構造。
車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバは、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに接合され、
前記サスペンションサブフレームに、前記サスペンション部材を支持させるためのブラケットは、車体前後方向に連続する領域で前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに取り付けら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。
車体前後方向に延びるように配置され、前輪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と、
該サスペンションサブフレームの前端から車体前方に延びるように配置され、車体前後方向の荷重に対する剛性が該サスペンションサブフレームよりも低いエクステンションフレームと、
前記サスペンションサブフレームおよび前記エクステンションフレームよりも車体幅方向内側において、車体幅方向に延びるように配置されたクロスメンバと、を備えたサスペンションサブフレーム構造であって、
前記クロスメンバの車体幅方向外側端部は、車体前後方向に連続する接合領域において、前記エクステンションフレームと前記サスペンションサブフレームとに跨って、接合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。
前記クロスメンバは、前記接合領域において前記エクステンションフレームの上面および前記サスペンションサブフレームの上面に接合された上面接合部と、前記接合領域において前記エクステンションフレームの下面および前記サスペンションサブフレームの下面に接合された下面接合部とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３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。