JP7190401B2 - フロントサブフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前方に配置されるフロントサブフレーム構造に関する。

例えば、特許文献１には、サブフレームのサイドメンバの車両前端に、荷重受け部を備えたサブフレーム構造が開示されている。

このサブフレームでは、車体に対してサブフレームを取り付けるための取付点を、荷重受け部の車幅方向外側の部位に設けていると共に、サイドメンバを側面視して、サイドメンバの折れを促進する湾曲部が設けられている。

特許第５９８２８４３号公報

ところで、特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、サイドメンバの取付点から湾曲部まで車幅方向内側に向かって傾斜し、前突荷重が荷重受け部に入力された際、サイドメンバが外側に向かって折れ変形するおそれがある。

このため、特許文献１に開示されたサブフレーム構造では、サブフレームを下方に向かって移動乃至脱落させることが困難となる。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、前突荷重が入力された際、脆弱部を起点として確実に下方側へ向かって折れ変形させることが可能なフロントサブフレーム構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、前記左右一対のサイドメンバの間で車幅方向に延びるクロスメンバと、前記各サイドメンバの車両前端に設けられて車両前方からの荷重を受ける荷重受け部と、車体側部材に取り付けられる取付点と、前記取付点よりも車両後方に設けられ、車両前方からの荷重入力時に前記各サイドメンバの下方へ向けた折れ変形を促進する脆弱部とを有するフロントサブフレーム構造であって、前記各サイドメンバの車両前後方向に沿った前記取付点と前記脆弱部との間に設けられ、スタビライザが取り付けられるブラケットを備え、前記ブラケットの車幅方向内側の内縁部、又は、前記ブラケットの車幅方向外側の外縁部の少なくとも一方は、前記各サイドメンバの車幅方向内側の側壁と平行に設けられていることを特徴とする。

本発明では、前突荷重が入力された際、脆弱部を起点として確実に下方側へ向かって折れ変形させることが可能なフロントサブフレーム構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係るフロントサブフレームが組み込まれた車両前部を斜め上方からみた斜視図である。 図１に示すフロントサブフレームの平面図である。 スタビ取付部に対してスタビライザが取り付けられると共に、ギヤボックス取付部に対してステアリングギヤボックスが取り付けられた状態を示す平面図である。 図３に示す状態を底面側からみた底面図である。 図４のＶ－Ｖ線に沿った縦断面図である。 右サイドメンバ及びブラケットを車両前方の斜め方向から見た一部省略拡大斜視図である。 図６の矢印Ｚ方向から見た矢視図である。 図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿った拡大縦断面図である。 図６に示す右サイドメンバ及びブラケットの平面図である。 図９に示す状態からブラケットを取り除いた状態を示す平面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）を、それぞれ示している。

車両の前方には、本発明の実施形態に係るフロントサブフレーム１０が配置されている。このフロントサブフレーム１０は、車両前後方向に沿って延びる左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２（図４参照）の下方側に取り付けられている。また、フロントサブフレーム１０は、図示しない前輪用懸架装置を支持すると共に、図示しないマウント機構を介してパワーユニット（モータやエンジン等の駆動源）を支持している。

図１及び図２に示されるように、フロントサブフレーム１０は、左右一対のサイドメンバ１６、１６と、クロスメンバ１８と、一対のブレース２０、２０とを備えて構成されている。

左右一対のサイドメンバ１６、１６とクロスメンバ１８とによって、フロントサブフレーム１０は、平面視して略Ｈ字状を呈している（図２参照）。また、各サイドメンバ１６の車両前方端部１６ａは、各サイドメンバ１６の車両後方端部１６ｂよりも車幅方向外側に位置する前開き状態に設けられている。

左右一対のサイドメンバ１６、１６は、軸直断面が矩形状の閉断面を有し（図８参照）、概ね車両前後方向に沿って延びている。各サイドメンバ１６の車両前方端部１６ａは、上方に向かって延びる連結フレーム２２に連結される車体取付部１５を介して、フロントサイドフレーム１２に連結されている（図５参照）。各サイドメンバ１６の車両後方端部１６ｂは、フロントパネル１４の車両前方端部１４ａに連結されている（図４参照）。なお、各サイドメンバ１６の車両前方端部１６ａは、特許請求の範囲の「荷重受け部」として機能するものである。

図３に示されるように、各サイドメンバ１６の上面には、スタビライザ２４が取り付けられる左右一対のスタビ取付部２６が設けられている。各スタビ取付部２６は、各サイドメンバ１６の車両前方側の上面において、連結フレーム２２（図４参照）とクロスメンバ１８との間に設けられている（図５参照）。各スタビ取付部２６は、各サイドメンバ１６の上面から上方に向かって突出してスタビライザ２４の中間部を保持する左右一対のスタビホルダ２８を有する。

次に、各サイドメンバ１６の前側について、以下詳細に説明する。

図８に示されるように、各サイドメンバ１６は、上下方向で互いに対向する上壁１７ａ及び下壁１７ｂと、上壁１７ａの両側フランジ及び下壁１７ｂの両側フランジ同士がそれぞれ接合され車幅方向で互いに対向する内側側壁１７ｃ及び外側側壁１７ｄとを有する。

各サイドメンバ１６の上壁１７ａの上面は、該サイドメンバ１６の軸方向に沿って延出する第１段差部１９ａと第２段差部１９ｂとを有する（図１０参照）。第１段差部１９ａと第２段差部１９ｂとの間には、上壁１７ａの上面から下方に向かって窪む凹部２１が形成されている（図８参照）。この凹部２１により、後記するブラケット２７の下面と、サイドメンバ１６の上面の凹部２１との間に閉断面からなる中空部４８が形成される（図８参照）。

図８に示されるように、第１段差部１９ａは、上壁１７ａの車幅方向内側の上面から車幅方向外側の凹部２１に向かって立ち下がる断面傾斜面で形成されている。第２段差部１９ｂは、上壁１７ａの車幅方向外側の上面から車幅方向内側の凹部２１に向かって立ち下がる断面傾斜面で形成されている。

また、各サイドメンバ１６の上面であって、スタビ取付部２６よりも車両前方部位には、連結フレーム２２を介してフロントサイドフレーム（車体側部材）１２に連稀される車体取付部１５が設けられている。この車体取付部１５は、平面視して円形状を呈し、上方に向かって突出する凸部２３によって構成されている。この車体取付部１５は、後記するブラケット２７の外側フランジ部４６よりも車両前方に位置し、外側フランジ部４６の延長線Ｌ上に位置している（図９参照）。この点については、後記で詳細に説明する。

平面視して車体取付部１５の中心には、取付点１３が設けられている（図２、図３参照）。車体側部材であるフロントサイドフレーム１２に取り付けられる取付点１３は、各サイドメンバ１６の車両前端において、車幅方向外側に位置している。本実施委形態では、各サイドメンバ１６の車両前端に荷重受け部（車両前方端部１６ａ）を設け、この荷重受け部の車幅補方向外側に取付点１３を配置している。

さらに、各サイドメンバ１６は、後記する脆弱部３０よりも車両後方位置で、クロスメンバ１８の車幅方向に沿った両端部がそれぞれ連結される左右一対の連結部２５、２５を有する。

なお、左右一対のスタビホルダ２８は、それぞれ対称に配置されているため、右側のスタビホルダ２８について詳細に説明し、左側のスタビホルダ２８についての説明を省略する。

図５に示されるように、スタビホルダ２８は、ブラケット２７と、保持部２９と、締結固定部３１とを有する。

ブラケット２７は、平面視して縦長の矩形状を呈する板体からなり、サイドメンバ１６の上壁１７ａの上面に固定（接合）されている。また、ブラケット２７は、後記する脆弱部３０よりも車両前方に位置している。ブラケット２７の中央部の軸直断面は、略ハット形状に形成されている（図８参照）。

ブラケット２７は、ブラケット本体４０と、溶接部４２と、内側フランジ部４４と、外側フランジ部４６とを有する。ブラケット本体４０は、平面状の板体によって構成されている。

溶接部４２は、平面視してブラケット２７の車両前方端部に位置し車幅方向に沿って延出している。また、溶接部４２は、ブラケット本体４０の車両前方端から車両前方に向かって突出している。さらに、溶接部４２の車両前端４２ａは、車体取付部１５を構成する凸部２３の車両後端２３ａよりも車両前方に位置している（図７参照）。なお、溶接部４２の車幅方向両端部は、それぞれ切り欠かれて形成され、内側フランジ部４４の車両前端及び外側フランジ部４６の車両前端に連続していない。

平面視して、ブラケット２７の車幅方向内側には、ブラケット本体４０に連続する内側フランジ部（内縁部）４４が設けられている。この内側フランジ部４４は、車両前後方向に沿って延出している。ブラケット２７の内側フランジ部４４は、各サイドメンバ１６の車幅方向内側に設けられた内側側壁１７ｃの側面と平行に設けられている（図９参照）。内側フランジ部４４は、図示しない溶接装置を介してサイドメンバ１６の上壁１７ａの上面に接合されている（図８参照）。ブラケット本体４０には、一組の取付孔４７が車両前後方向と平行に離間して配置されている（図９参照）。

ブラケット２７の車幅方向外側には、ブラケット本体４０に連続する外側フランジ部（外縁部）４６が設けられている。この外側フランジ部４６は、車両前後方向に沿って延出している。図９に示されるように、車両前方に向けた外側フランジ部４６の延長線Ｌ上には、車体取付部１５の凸部２３が設けられている。外側フランジ部４６は、図示しない溶接装置を介してサイドメンバ１６の上壁１７ａの上面に接合されている（図８参照）。

図１に示されるように、ブラケット２７の内側フランジ部４４の車両後端４４ａ、及び、ブラケット２７の外側フランジ部４６の車両後端４６ａは、それぞれ、脆弱部３０の車両前端３０ａに溶接されている。

なお、本実施形態では、内縁部である内側フランジ部４４が内側側壁１７ｃの側面と平行である場合をその一例として示しているが、これに限定されるものではない。外縁部である外側フランジ部４６が内側側壁１７ｃの側面と平行に設けられる場合であってもよい。内側フランジ部４４又は外側フランジ部４６の少なくとも一方が、内側側壁１７ｃの側面と平行であればよい。

図５に示されるように、保持部２９は、ブラケット２７上に載置され、２つの半割要素が合わされてスタビライザ２４の外周面を囲繞して保持するように形成されている。

締結固定部３１は、車両前後方向に離間して配置された一組のボルト挿通孔を有し、このボルト挿通孔に挿通される図示しないボルト及びナットを介して、保持部２９及びブラケット２７をサイドメンバ１６に締結固定している。

図３に示されるように、スタビライザ２４は、例えば、中空のパイプ材からなり、直線状延在部２４ａと、屈曲部２４ｂと、後方延出部２４ｃとを有する。直線状延在部２４ａは、車幅方向に沿って略直線状に延在している。屈曲部２４ｂは、直線状延在部２４ａの車幅方向外側端部から車両後方に向かって屈曲している。後方延出部２４ｃは、屈曲部２４ｂから車幅方向外側で車両後方に向かって延出している。なお、スタビライザ２４の端部は、左右一対のサスペンションアーム３３に固定されている（図３参照）。

スタビホルダ２８は、スタビライザ２４の直線状延在部２４ａの左右外側端部で屈曲部２４ｂの手前側の部位を保持している（図３参照）。

また、図１及び図２に示されるように、各サイドメンバ１６には、衝突荷重が入力されたときにサイドメンバ１６の中間部から下折れ変形を発生させる脆弱部３０が設けられている。この脆弱部３０は、各サイドメンバ１６の車両前後方向に沿った中間部で、クロスメンバ１８とスタビ取付部２６との間に設けられている。また、脆弱部３０は、車両前後方向において、サイドメンバ１６の上面に接合されたブラケット２７よりも車両後方に位置している。

図１、図５、図７に示されるように、本実施形態において、脆弱部３０は、各サイドメンバ１６の上面に設けられた段差３２で構成されている。段差３２は、平面視してサイドメンバ１６の軸線と直交する方向（車幅方向）に沿って延在している。

クロスメンバ１８は、左右一対のサイドメンバ１６、１６の中央部の間で車幅方向に沿って延びている。また、クロスメンバ１８は、ステアリングギヤボックス３４が取り付けられる左右一対のギヤボックス取付部３６を有する（図１、図２参照）。各ギヤボックス取付部３６は、平面視してクロスメンバ１８の車両前方端部側に配置されたボルト締結孔を有し、ステアリングギヤボックス３４の取付フランジがボルト及びナットを介してクロスメンバ１８のギヤボックス取付部３６に固定される（図３参照）。スタビ取付部２６は、ギヤボックス取付部３６に対して車幅方向外側にオフセットした位置に配置されている。

図４に示されるように、一対のブレース２０、２０は、クロスメンバ１８よりも車両後方に配置され、左右一対のサイドメンバ１６、１６同士をたすき掛け状に掛け渡すように連結されている。各ブレース２０の車両前方端部は、ボルトＢを介してクロスメンバ１８の車両後方部位に締結固定されている。また、各ブレース２０の車両後方端部は、ボルトＢを介してサイドメンバ１６の車幅方向内側に連結固定されている（図４参照）。

本実施形態に係るフロントサブフレーム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、各サイドメンバの脆弱部よりも車両前方に位置してスタビライザが取り付けられるブラケットを有し、このブラケット２７の内側フランジ部（内縁部）４４がサイドメンバ１６の内側側壁１７ｃの側面と平行に設けられている。

これにより、本実施形態では、車両前方から入力され前突荷重に対する所望の剛性・強度を確保することができ、車両前方から入力される前突荷重を各サイドメンバ１６に沿って車両後方へ円滑に伝達することができる。この結果、本実施形態では、車両前方から前突荷重が入力された場合であっても、各サイドメンバ１６が車幅方向外側に開いたり又は折れ変形することを抑制することができ、フロントサブフレーム１０を下方に確実に折ることができる。

本実施形態では、ブラケット２７の内側フランジ部（内縁部）４４と、サイドメンバ１６の内側側壁１７ｃの側面とを平行に設けることで、車両前方から入力される衝突荷重に対して抵抗となることがなく、サイドメンバ１６とブラケット２７とが協働して荷重伝達効率を高めることができる。これにより、本実施形態では、前突荷重によって脆弱部３０よりも車両前方部位で折れ変形が発生することを回避して、前突荷重を脆弱部３０に対して効率的に伝達することができる。この結果、本実施形態では、前突荷重が入力された際、脆弱部３０を起点として確実に折れ変形させることが可能なフロントサブフレーム構造を得ることができる。

また、本実施形態では、ブラケット２７の内側フランジ部４４の車両後端４４ａ、及び、ブラケット２７の外側フランジ部４６の車両後端４６ａが、それぞれ、脆弱部３０の車両前端３０ａに溶接されている。

これにより、本実施形態では、車両前方より入力される荷重を脆弱部３０まで効率的に伝達することができる。この結果、本実施形態では、車両前方から前突荷重が入力された場合であっても、各サイドメンバ１６が車幅方向外側に開いたり又は折れ変形することをより一層抑制することができ、フロントサブフレーム１０を下方に確実に折ることができる。

さらに、本実施形態では、脆弱部３０よりも車両後方位置において、各サイドメンバ１６がクロスメンバ１８の車幅方向に沿った両端部とそれぞれ連結される左右一対の連結部２５、２５を有している。本実施形態では、各連結部２５を備えることで、脆弱部３０よりも車両後方の部位の剛性・強度を向上させることができる。この結果、本実施形態では、各サイドメンバ１６の脆弱部３０と連結部２５との間で剛性差・強度差が発生し、脆弱部３０を確実に変形させることができる。

また、本実施形態では、連結点１３が、荷重受け部である車両前方端部１６ａの車幅方向外側に配置され、車両前方に向けたブラケット２７の外側フランジ部４６の延長線Ｌ上に、連結フレーム２２を介してフロントサイドフレーム（車体側部材）１２に取り付けられる車体取付部１５が設けられている。

これにより、本実施形態では、車体取付部１５に集中した前突荷重をブラケット２７の外縁部である外側フランジ部４６を通じて車両後方に伝達することができ、スタビ取付部２６よりも車両前方部位における座屈の発生を回避することができる。

さらに、本実施形態において、ブラケット２７は、平面視して、車両前方端部に位置し車幅方向に沿って延出する溶接部４２を有している。この溶接部４２の車両前端４２ａは、車体取付部１５の凸部２３の車両後端２３ａよりも車両前方に配置されている（図７参照）。

これにより、本実施形態では、車体取付部１５と、ブラケット２７の内側フランジ部４４及び外側フランジ部４６との間で折れ変形が発生することを抑制することができる。この結果、本実施形態では、より一層効果的に脆弱部３０で折れ変形を発生させることができる。

さらにまた、本実施形態において、各サイドメンバ１６は、該サイドメンバ１６の軸方向に沿って延出する第１段差部１９ａと第２段差部１９ｂとを有している。この第１段差部１９ａと第２段差部１９ｂとは、脆弱部３０よりも車両前方に位置すると共に、内側フランジ部４４及び外側フランジ部４６の下方で、互いに平行に形成されている。

これにより、本実施形態では、サイドメンバ１６に第１及び第２段差部１９ａ、１９ｂをそれぞれ設けることで、折れ点（脆弱部３０）よりも車両前方部位の剛性・強度をより効果的に確保することができ、折れ点より車両前方の座屈を防止することができる。

さらにまた、本実施形態では、第１段差部１９ａと第２段差部１９ｂとの間に、下方に向かって窪む凹部２１を形成している。これにより、本実施形態では、スタビライザ２４から入力される荷重に対するサイドメンバ１６の支持剛性・支持強度を増大させることができる。

また、本実施形態では、スタビ取付部２６であるブラケット２７の下面と、サイドメンバ１６の上面との間で閉断面からなる中空部４８が形成されている。本実施形態では、例えば、前突荷重によってフロントサブフレーム１０が変形する際、スタビライザ２４がフロントサブフレーム１９の後方部位と当接したときの荷重をこの中空部４８で好適に吸収することができる。換言すると、本実施形態では、中空部４８の部分だけブラケット２７が変形可能となるため、ブラケット２７の変形により荷重を好適に吸収することができる。

１０ フロントサブフレーム
１２ フロントサイドフレーム（車体側部材）
１３ 取付点
１５ 車体取付部
１６ サイドメンバ
１６ａ （サイドメンバの）車両前方端部（荷重受け部）
１７ｃ （サイドメンバの）内側側壁
１８ クロスメンバ
１９ａ 第１段差部
１９ｂ 第２段差部
２１ 凹部
２３ 凸部
２４ スタビライザ
２５ 連結部
２６ スタビ取付部
２７ ブラケット
３０ 脆弱部
３０ａ （脆弱部の）車両前端
４２ 溶接部
４４ 内側フランジ部（内縁部）
４４ａ （内側フランジ部の）車両後端
４６ 外側フランジ部（外縁部）
４６ａ （外側フランジ部の）車両後端

Claims (7)

1. 車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、前記左右一対のサイドメンバの間で車幅方向に延びるクロスメンバと、前記各サイドメンバの車両前端に設けられて車両前方からの荷重を受ける荷重受け部と、車体側部材に取り付けられる取付点と、前記取付点よりも車両後方に設けられ、車両前方からの荷重入力時に前記各サイドメンバの下方へ向けた折れ変形を促進する脆弱部とを有するフロントサブフレーム構造であって、
   前記各サイドメンバの車両前後方向に沿った前記取付点と前記脆弱部との間に設けられ、スタビライザが取り付けられるブラケットを備え、
   前記ブラケットの車幅方向内側の内縁部、又は、前記ブラケットの車幅方向外側の外縁部の少なくとも一方は、前記各サイドメンバの車幅方向内側の側壁と平行に設けられていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
2. 請求項１記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記ブラケットの車両後端は、前記脆弱部の車両前端に溶接されていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記各サイドメンバは、前記脆弱部よりも車両後方で前記クロスメンバの車幅方向に沿った両端部がそれぞれ連結される連結部を有することを特徴とするフロントサブフレーム構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記取付点は、前記荷重受け部の車幅方向外側に配置され、
   前記ブラケットの前記外縁部の延長線上には、前記車体側部材に取り付けられる車体取付部が設けられていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
5. 請求項４記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記車体取付部は、上方に向かって突出する凸部を有し、
   前記ブラケットは、平面視して車両前方端部に位置し車幅方向に沿って延出する溶接部を有し、
   前記溶接部は、前記凸部の車両後方端よりも車両前方に配置されていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記各サイドメンバは、該サイドメンバの軸方向に沿って延出する第１段差部と第２段差部とを有し、
   前記第１段差部と前記第２段差部とは、前記脆弱部よりも車両前方に位置すると共に、前記内縁部及び前記外縁部の下方で、互いに平行に形成されていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
7. 請求項６記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記第１段差部と前記第２段差部との間には、下方に向かって窪む凹部が形成されていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。

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