JP2014012488A - 自動車のサブフレーム構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】衝突時には、クロスメンバのアーム支持部との連結部位にサイドメンバ、アーム支持部からの伝達荷重により、第1車体取付け部の離脱がなくても、クロスメンバの延設部が前後方向に潰されて、サイドメンバの車室側への移動が容易となり、衝突荷重ピークの低減を図る自動車のサブフレーム構造を提供する。
【解決手段】サブフレーム20は、サイドメンバ21F,21Rと、クロスメンバ25と、クロスメンバ25のサイドメンバ連結部Xから外側に延びる延設部25dと、第1車体取付け部M4と、サスペンションのアーム40を支持するアーム支持部32,33と、を備え、アーム支持部32,33は、クロスメンバ25のサイドメンバ連結部Xと第1車体取付け部M4との間に連結され、クロスメンバ25のアーム支持部32,33との連結部位が、その車幅方向中央側の部位よりも前後方向に脆弱とされたことを特徴とする。
【選択図】図5

Description

この発明は、車室の前側または後側に延設された左右一対のフロントサイドフレームまたはリヤサイドフレームの下方に架設されるような自動車のサブフレーム構造に関する。
一般に、車室の前側または後側に設けられた左右のサイドフレームの下方には、該サイドフレーム間に架設されるサブフレームが設けられており、このサブフレームでサスペンションアームを支持するように構成している。
従来、上述のサブフレームでは、通常時におけるサスペンションアームの支持剛性(特に、旋回時等における車幅方向荷重に対する剛性)を高めるために、サブフレームそれ自体の剛性やサブフレームの車体取付け剛性を高めることが要求されている。しかしながら、その一方で、車両衝突時には、荷重吸収を目的として、サブフレームを容易に変形させ、該サブフレームを車体から円滑に離脱させたいという背反のニーズもある。
下記特許文献1では、サスペンションアームの支持剛性を高めたいというニーズに応えるべく、平面視略U字状を成す一本のパイプ材と、該U字状パイプ材の左右両側辺部を連結する連結部材(クロスメンバ)と、上記U字状パイプ材に対して平面視略V字状に配置された二本のパイプ材からなる伝達手段とを備えたフロントサブフレームが設けられた車体懸架装置おいて、サスペンションアームからフロントサブフレームに入力された荷重を、上記伝達手段を介して車体側部材に設けられた取付け部に伝達するように構成し、これによりサスペンションアームの取付け剛性を高めると共に、その捩り剛性を向上させたものが開示されている。
また、下記特許文献2では、サブフレームを容易に変形させ、該サブフレームを車体から円滑に離脱させたいというニーズに応えるべく、サスペンションメンバ(サブフレーム)を左右のフロントサイドメンバ(サイドフレーム)に連結する後方の支持部を、所定以上の衝突荷重の入力によって変形可能に構成したものが開示されている。
さらに、下記特許文献3では、フロントサイドメンバ(サイドフレーム)とサブフレームとを締結している締結部材が、所定以上の衝突荷重の入力時に車両後方外側へ移動できるように、フロントサイドメンバにサブフレーム移動制御手段(長孔、貫通孔)を形成したものが開示されている。
加えて、下記特許文献4では、フロントサイドフレーム(サイドフレーム)とサスペンションクロスメンバ(サブフレーム)とを連結する取付け部材の支持剛性を部分的に低く設定したものが開示されている。この特許文献4では、車両の前突時、取付け部材に三次元的な捻れを発生させることによって、取付け部材の連結を外すことが可能になっており、最終的に、サスペンションクロスメンバをフロントサイドフレームから離脱させることができるようになっている。
特開2009−61879号公報 特開平9−315338号公報 特開2004−130827号公報 特開2011−162159号公報
上記特許文献1では、パイプ材からなる伝達手段やU字状パイプ材によってサブフレームを構成することにより、その剛性を高めるようにしているが、車両衝突時に、荷重吸収の目的でサブフレームを変形、離脱させるという技術思想についての開示が全くないうえ、比較的太いU字状パイプ材の後部が車幅方向に延びているので、排気管レイアウト上不利であった。
また、上記特許文献2,3では、サスペンションメンバの一部(後方の支持部)やフロントサイドメンバの一部(サブフレーム移動制御手段)を脆弱化することにより、車両衝突時にサスペンションメンバ、サブフレームを車体から離脱させることが可能になっているが、その反面、サスペンションメンバ、サブフレームの車体取付け剛性、つまりは、通常時(特に、旋回時等)における車幅方向荷重に対する剛性が不充分になるという問題があった。
そこで、上記特許文献2、3に開示された従来技術を採用することなく、上記特許文献4に開示された従来技術のみを採用することが考えられるが、この場合、車体取付け剛性が高いと、車両衝突時に、サスペンションメンバ、サブフレームを円滑に変形、離脱させることが困難となり、衝突時の荷重吸収が不充分になる懸念がある。
そこで、この発明は、サブフレームが、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバと、これらサイドメンバの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバのサイドメンバ連結部から車幅方向外側に延びる延設部と、該クロスメンバの延設部の外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部と、上記クロスメンバの延設部と上記サイドメンバとに連結されて、サスペンションのアームを支持するアーム支持部と、を備え、該アーム支持部が、クロスメンバのサイドメンバ連結部と第1車体取付け部との間に連結され、クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされることで、クロスメンバの車幅方向中央部位を高剛性となし、またクロスメンバのアーム支持部との連結部位は脆弱であるが、これをアーム支持部により補強し、通常時は左右のサイドメンバの連結剛性と、第1車体取付け部周辺の剛性とを確保しつつ、前後方向の衝突時には、クロスメンバにおけるアーム支持部との連結部位にサイドメンバおよびアーム支持部からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部の離脱がなくても、クロスメンバの延設部が前後方向に潰されて、サイドメンバの車室側へ移動が容易となり、衝突荷重ピークの低減を図ることができる自動車のサブフレーム構造の提供を目的とする。
この発明による自動車のサブフレーム構造は、車室の前側または後側に延設された左右一対のサイドフレームの下方に架設される自動車のサブフレーム構造であって、サブフレームは、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバと、上記左右のサイドメンバの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバのサイドメンバ連結部から車幅方向外側に延びる延設部と、該クロスメンバの延設部の外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部と、上記クロスメンバの延設部と上記サイドメンバとに連結されて、サスペンションのアームを支持するアーム支持部と、を備えており、上記アーム支持部は、上記クロスメンバのサイドメンバ連結部と上記第1車体取付け部との間に連結されており、上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされたものである。
上述のサイドフレームは、本発明をフロント側に適用する場合には、フロントサイドフレームとすることができ、本発明をリヤ側に適用する場合には、リヤサイドフレームとすることができる。
上記構成によれば、クロスメンバの車幅方向中央部位が高剛性であり、また、クロスメンバのアーム支持部との連結部位は脆弱であるが、これをアーム支持部により補強しているので、通常時は左右のサイドメンバの連結剛性と、第1車体取付け部周辺の剛性とを確保することができる。
しかも、自動車の前後方向の衝突時には、上述のクロスメンバにおけるアーム支持部との連結部位に、サイドメンバおよびアーム支持部からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部が離脱しなくても、クロスメンバの延設部(脆弱となした部位)が前後方向に潰されて、これにより、サイドメンバが車室方向へ移動容易となり、衝突荷重ピークの低減を図ることができる。
この発明の一実施態様においては、上記クロスメンバの上記サイドメンバ連結部の近傍に、前後方向の荷重を受けて離脱可能な第2車体取付け部が連結されたものである。
上述の第2車体取付け部と上述の第1車体取付け部とは、車幅方向に略一直線状に並設されることが好ましい。
上記構成によれば、第1車体取付け部に加えて第2車体取付け部を設けたので、第1車体取付け部と第2車体取付け部との両者により、通常時の取付け剛性の向上を図りつつ、サイドメンバからの衝突荷重で脆弱となしたクロスメンバの延設部を潰し、第1車体取付け部への荷重伝達を小さく成した後に、第2車体取付け部に応力を集中させて、該第2車体取付け部に効果的に荷重伝達して、該第2車体取付け部を離脱させることができる。
この発明の一実施態様においては、上記サイドメンバの前後方向外側部位に、前後変位により離脱可能な第3車体取付け部が設けられたものである。
上述の前後方向外側部位とは、本発明をフロント側に適用する場合には、前後方向の前側部位を意味し、本発明をリヤ側に適用する場合には、前後方向の後側部位を意味する。
上記構成によれば、第1車体取付け部の離脱なしに第3車体取付け部の離脱ができる。また、サイドメンバが車両前後方向に移動すると第3車体取付け部が外れ、これにより荷重分散が少なくなって応力が車室側部材に集中して車室側の車体取付け部(第1車体取付け部または第2車体取付け部)が離脱しやすくなる。
この発明の一実施態様においては、上記アーム支持部がアッパブラケットとロアブラケットからなり、少なくとも一方のブラケットの上記クロスメンバの延設部との連結部が、上記第1車体取付け部と離間し、他方のブラケットが第1車体取付け部に直接または近傍の延設部とに連結されたものである。
上記構成によれば、通常時のサスペンションのアームの支持剛性確保と、サブフレームの取付け剛性確保と、衝突時の変形促進とを、上下のブラケット(アッパブラケットとロアブラケット)で容易に調整することができる。
この発明の一実施態様においては、上記アーム支持部が、上記第1車体取付け部の下部に直接連結、または、その近傍で上記クロスメンバの延設部の下部に連結されたものである。
上記構成によれば、衝突時に上述のアーム支持部により第1車体取付け部の下部または、その近傍におけるクロスメンバ延設部の下部に衝突荷重が伝達されるので、第1車体取付け部を車体から引き抜く方向に捩って、その離脱の促進を図ることができる。
この発明の一実施態様においては、上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも薄肉とされることで脆弱化されたものである。
上述の薄肉による脆弱化構造としては、テーラードブランクによる肉厚の薄い方の部材や肉厚の異なるパイプの溶接、接着による連結構造における肉厚の薄い方のパイプにより脆弱と成してもよい。
上記構成によれば、クロスメンバのアーム支持部との連結部位の脆弱構造を、薄肉とすることで達成することができる。
この発明の一実施態様においては、上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、屈曲部位とされることで脆弱化されたものである。
上記構成によれば、クロスメンバのアーム支持部との連結部位の脆弱構造を、屈曲部位とすることで達成することができる。
この発明によれば、サブフレームが、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバと、これらサイドメンバの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバのサイドメンバ連結部から車幅方向外側に延びる延設部と、該クロスメンバの延設部の外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部と、上記クロスメンバの延設部と上記サイドメンバとに連結されて、サスペンションのアームを支持するアーム支持部と、を備え、該アーム支持部が、クロスメンバのサイドメンバ連結部と第1車体取付け部との間に連結され、クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされたので、クロスメンバの車幅方向中央部位を高剛性となし、またクロスメンバのアーム支持部との連結部位は脆弱であるが、これをアーム支持部により補強し、通常時は左右のサイドメンバの連結剛性と、第1車体取付け部周辺の剛性とを確保しつつ、前後方向の衝突時には、クロスメンバにおけるアーム支持部との連結部位にサイドメンバおよびアーム支持部からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部の離脱がなくても、クロスメンバの延設部が前後方向に潰されて、サイドメンバの車室側への移動が容易となり、衝突荷重ピークの低減を図ることができる効果がある。
本発明の自動車のサブフレーム構造を示す側面図 サブフレーム構造の底面図 サブフレーム構造を示す平面図 図3の底面図 サブフレーム構造を斜め上方から目視した状態で示す斜視図 サブフレーム構造を斜め下方から見上げた状態で示す斜視図 図3のA−A線矢視断面図 図3のB−B線矢視断面図 マウント取付け部を示す要部拡大断面図 図9のC−C線矢視断面図 図5の要部拡大斜視図 衝突(前突)荷重入力時の斜視図 衝突(前突)荷重入力時の平面図 衝突(前突)荷重入力時の底面図 自動車のサブフレーム構造の他の実施例を示す側面図 図15のサブフレーム構造の底面図 サブフレーム構造を示す斜視図 サブフレーム構造の分解斜視図 図17の部分拡大斜視図 図19で示した車体取付け部周辺構造を下方から見上げた状態で示す斜視図 図17のD−D線矢視断面図 図17のE−E線矢視断面図 図17のG−G線矢視断面図 自動車のサブフレーム構造のさらに他の実施例を示す底面図 自動車のサブフレーム構造のさらに他の実施例を示し、(a)は脆弱構造の他の実施例を示す部分平面図、(b)は脆弱構造のさらに他の実施例を示す部分平面図
クロスメンバの車幅方向中央部位を高剛性となし、またクロスメンバのアーム支持部との連結部位の脆弱構造をアーム支持部により補強し、通常時は左右のサイドメンバの連結剛性と、第1車体取付け部周辺の剛性とを確保しつつ、前後方向の衝突時には、クロスメンバにおけるアーム支持部との連結部位にサイドメンバおよびアーム支持部からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部の離脱がなくても、クロスメンバの延設部が前後方向に潰されて、サイドメンバの車室方向への移動が容易となり、衝突荷重ピークの低減を図るという目的を、車室の前側または後側に延設された左右一対のサイドフレームの下方に架設される自動車のサブフレーム構造において、サブフレームは、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバと、上記左右のサイドメンバの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバのサイドメンバ連結部から車幅方向外側に延びる延設部と、該クロスメンバの延設部の外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部と、上記クロスメンバの延設部と上記サイドメンバとに連結されて、サスペンションのアームを支持するアーム支持部と、を備えており、上記アーム支持部は、上記クロスメンバのサイドメンバ連結部と上記第1車体取付け部との間に連結されており、上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位を、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱にするという構成にて実現した。
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
なお、以下の実施例においては自動車のサブフレーム構造をフロント側に適用した構成について述べる。
図1は自動車のサブフレーム構造を示す側面図、図2は図1の底面図であり、図1において、エンジンルームと車室とを前後方向に仕切るダッシュロアパネル1(ダッシュパネル)を設け、このダッシュロアパネル1の下部後端には、フロアパネル2を一体または一体的に接合固定している。
上述のフロアパネル2は、車室の底面を形成するパネル部材で、ダッシュロアパネル1の下部後端から後方に向けて略水平に延びている。また、ロアパネル2の車幅方向中央には車室内ヘ突出して車両の前後方向に延びるトンネル部3(フロアトンネル)が一体または一体的に形成されている。
図2に底面図で示すように、トンネル部3の下縁部に沿って車両の前後方向に延びる左右一対のトンネルメンバ4,4を設け、断面ハット形状のトンネルメンバ4を上述のフロアパネル2下面に接合固定して、該フロアパネル2とトンネルメンバ4との間には、前後方向に延びる閉断面を形成している。
上述のフロアパネル2の左右両サイドにはサイドシル5,5を接合固定している。
このサイドシル5は、サイドシルインナとサイドシルアウタとの上下の接合フランジ部を結合して、車両の前後方向に延びるサイドシル閉断面を備えた車体強度部材である。
このサイドシル5と、上述のトンネルメンバ4との車幅方向の中間部には、フロアフレーム6を設けている。
このフロアフレーム6は断面ハット形状に形成され車両の前後方向に延びるフレームであって、該フロアフレーム6をフロアパネル2の下面に接合固定して、フロアパネル2とフロアフレーム6との間には、車両の前後方向に延びる閉断面が形成されている。
図1,図2に示すように、ダッシュロアパネル1の前面部からエンジンルームの左右両サイドを通って前方へ延びる閉断面構造の左右一対のサイドフレームとしてのフロントサイドフレーム7,7を設けている。
このフロントサイドフレーム7の後部には、ダッシュロアパネル1の前面部および下面部に沿うキックアップ部7aが一体形成されると共に、該フロントサイドフレーム7と上述のフロアフレーム6とが車両の前後方向に連続するように形成されている。
図1に示すように、左右一対のサイドフレームとしてのフロントサイドフレーム7,7の前端には、フランジ8,9を介してクラッシュカン10(衝撃エネルギ吸収部材)が接続されており、図1,図2に示すように、左右一対のクラッシュカン10,10の前端部相互間には、車幅方向に延びるバンパレイン11が取付けられている。
なお、図2において、12はサスタワー、13はエプロンレイン、14は左右一対のトンネルメンバ4,4を車幅方向に連結する板状のトンネルクロスメンバである。
図3はサブフレーム(サスペンションクロスメンバと同意)の平面図、図4はサブフレームの底面図、図5はサブフレームを斜め上方から目視した状態で示す斜視図、図6はサブフレームを斜め下方から見上げた状態で示す斜視図である。
図1,図2に示すように、車体の前部に設けられた左右一対のフロントサイドフレーム7,7の下側には、図3〜図6で示すサブフレーム20を架設している。
図3〜図6に示すように、上述のサブフレーム20は、車両前後方向に延びる管状つまりパイプ製の前後かつ左右一対のサイドメンバ21F,21Rと、
前後のサイドメンバ21F,21R間(サイドメンバの中間部)から上方に延設されて図1,図2で示した左右のフロントサイドフレーム7,7にそれぞれ連結される左右の車体取付け部22(いわゆる「ツノ部材」であり、以下単にタワー部と略記する)と、
前側の左右一対のサイドメンバ21F,21F間に車幅方向に向けて架設されたフロントクロスメンバ23(いわゆるNo.0クロスメンバ)と、
後側の左右一対のサイドメンバ21R,21Rの前部間に車幅方向に向けて架設されたセンタクロスメンバ24と、
該センタクロスメンバ24の後部車幅方向中間部と後側のサイドメンバ21Rの後端部との間に、平面視で略V字状に架設されたクロスメンバとしての傾斜メンバ25(いわゆるV字ブレース)と、
後側のサイドメンバ21Rの後端と対応する傾斜メンバ25の左右の後部間に車幅方向に延びるように架設されたリヤクロスメンバ26と、
を備えている。
上述の傾斜メンバ25は、左右のサイドメンバ21F,21Rの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバである。
図5,図6に示すように、前側のサイドメンバ21Fの前部にNo.1マウント部としてのフロントマウント部M1(具体的には、マウントパイプやマウントブッシュ)を連結し、またタワー部22の上部車外側にはNo.2マウント部としてのセンタマウント部M2(第3車体取付け部を構成するマウントパイプ)を連結し、さらに傾斜メンバ25の後端部にはNo.4マウント部としてのリヤマウント部M4(第1車体取付け部を構成するマウントパイプ)を連結すると共に、リヤクロスメンバ26の左右両側部には第2車体取付け部を構成するインサイドマウント部M3を設定している。
そして、図1,図2に示すように、左右一対のフロントマウント部M1,M1をフロントサイドフレーム7の前部下面に連結し、左右一対のセンタマウント部M2,M2をフロントサイドフレーム7の前後方向中間部下面に連結し、左右一対のリヤマウント部M4,M4をフロントサイドフレーム7の後部下面に連結し、左右一対のインサイドマウント部M3,M3をトンネルメンバ4の前部下面に連結している。
つまり、サブフレーム20は片側4点、左右両側で計8点にて車体にマウントされたものである。
ここで、上述のインサイドマウント部M3,M3およびリヤマウント部M4,M4は、図2〜図4に示すように、車幅方向に略一直線上に並ぶように配設されている。
図5,図6に示すように、前側のサイドメンバ21Fは金属角パイプをハイドロフォーム加工して断面方形枠状に形成したもので、該サイドメンバ21Fには車両の前後方向に延びる閉断面が形成されている。
また、後側のサイドメンバ21Rは金属丸パイプで形成されており、該サイドメンバ21Rにも車両の前後方向に延びる閉断面が形成されている。
さらに、上述のフロントクロスメンバ23は金属角パイプを加工して形成されており、該フロントクロスメンバ23には車幅方向に延びる閉断面が形成されている。
上述のフロントクロスメンバ23の車幅方向中央部下部には樹脂製のジャッキリテーナ27が取付けられており、車両ジャッキアップ時に該ジャッキリテーナ27をジャッキアップポイントとして利用できるように構成している。
上述の前側のサイドメンバ21Fの前端部には、図1,図2に示すようにフランジ28,29を介してサブクラッシュカン30が取付けられている。このサイドメンバ21F前端のサブクラッシュカン30、および、前述のフロントサイドフレーム7前端のクラッシュカン10は何れも衝撃吸収部材である。
上述のセンタクロスメンバ24は、左右のサイドメンバ21Rを連結すると共に、断面略ハット形状のセンタクロスメンバアッパ24aと、下側に位置するセンタクロスメンバロア24bとを接合固定して、車幅方向に延びる閉断面24c(図8参照)を形成したものである。そして、該センタクロスメンバ24の車幅方向中央前面には、後述するパワートレインマウント50用の開口部24dを形成すると共に、この開口部24dと対応して上述のセンタクロスメンバアッパ24a、センタクロスメンバロア24bには、センタクロスメンバ24の車幅方向中央部において左右側部の後縁より車両後方に膨出する後方膨出部24e,24eを一体形成し、これら上下の後方膨出部24e,24e間に、傾斜メンバ25の前部中央を連結している(図1参照)。
そして、センタクロスメンバ24と傾斜メンバ25とサイドメンバ21Rとの間には、左右一対の開口部Sが形成されている。
図3,図4に示すように、上述の後方膨出部24eは車両後方に向けて略台形状に突出するもので、後方膨出部24eの左右外殻には車両前後方向に延びる左右一対の傾斜状の縦壁部24e1,24e1が形成されている。そして、この後方膨出部24eの後側傾斜壁と傾斜メンバ25との間を、角パイプ製で閉断面構造の左右一対のブレース31,31にて、前後方向に連結している。
そして、この実施例では、センタクロスメンバ24の前縁よりも後方で、かつ傾斜メンバ25よりも前方に、パワートレインマウント50用のマウント取付け部51が配設されており、このマウント取付け部51が後方膨出部24e,24eにより構成されている。
上述のクロスメンバとしての傾斜メンバ25は、フロントクロスメンバ23よりも後方(車室側)で車幅方向に延設されることにより、車室側クロスメンバを構成しており、リヤマウント部M4,M4を介して車体に支持されている。
また、傾斜メンバ25は、金属角パイプを加工して形成された閉断面構造部材であって、該傾斜メンバ25は、図3〜図6に示すように前側に位置して車幅方向に延びる中央部25aと、この中央部25aに向かって車幅方向内方かつ前方(車室と反対側の前後方向外側)に延びる傾斜部25bと、傾斜部25bの後端から車幅方向外方に延びる後部25cとを一体形成したものである。
図3,図4に示すように、後側のサイドメンバ21Rは、傾斜メンバ25から前方に延びると共に、その後端が、傾斜メンバ25における傾斜部25bの後方側前面に突き当てられて連結されている。
そして、傾斜メンバ25がサイドメンバ21Rに連結される連結部X(傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部)から車幅方向外側に離間した位置には上述のリヤマウント部M4が配設され、上記連結部Xと反対側の位置には、上述のインサイドマウント部M3が設定されている。
上述の傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xから後部25cの車幅方向外端部まで車幅方向外側に延びる延接部25dを設け、この延設部25dの外側端部における上記後部25cには第1車体取付け部としての上述のリヤマウント部M4を配設している。
また、傾斜メンバ25の延設部25dと上述のサイドメンバ21Rとの間には、サスペンションアームとしてのロアアーム40(図5参照)の後側を上側、下側からそれぞれ支持するアーム支持部としてのアッパブラケット32、ロアブラケット33が取付けられており、これら上下のアッパブラケット32、ロアブラケット33にはビード等の凹凸部が一体形成されていて、各ブラケット32,33それ自体の剛性が高められている。
ここで、上側に位置するアッパブラケット32は、平面から見て相対的に小さい面積の略三角形状に形成されており、下側に位置するロアブラケット33は、平面から見て相対的に大きい面積の略扇形状に形成されている。
図3,図11,図13に示すように、上述のアッパブラケット32、ロアブラケット33は、少なくとも傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xとリヤマウント部M4との間に連結されている。
詳しくは、一方のブラケットとしてのアッパブラケット32は、図3,図11,図13に示すように、その前端がサイドメンバ21Rに連結され、後端が、車幅方向外側のリヤマウント部M4から車幅方向内側に離間して延設部25dに連結されている。
つまり、アッパブラケット32の傾斜メンバ25の延設部25dとの連結部Yが、第1車体取付け部としてのリヤマウント部M4と離間している。
また、他方のブラケットとしてのロアブラケット33は、図4,図11,図13に示すように、その前端がサイドメンバ21Rに連結され、後端が、リヤマウント部M4に直接または近傍の延設部25dに連結されている。この実施例では、ロアブラケット33の後端はリヤマウント部M4近傍の延設部25dに連結されている。
さらに、上述のロアブラケット33の後端は、リヤマウント部M4の下部に直接連結、または、その近傍で傾斜メンバ25の延設部25dの下部に連結されている。この実施例では、図4に示すように、ロアブラケット33の後端は、リヤマウント部M4の近傍で上記延設部25dの下部、詳しくは後部25cの下部に連結されている。
ここで、上述の第2車体取付け部としてのインサイドマウント部M3は、傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xの近傍におけるリヤクロスメンバ26に設けられたもので、車両前後方向の荷重を受けて車体から離脱可能に構成されている。
また、上述の第3車体取付け部としてのセンタマウント部M2は、サイドメンバ21F,21Rの前後方向外側部位(この実施例では前後方向前側部位)、詳しくは、タワー部22に、前後変位により該タワー部22をセンタマウント部M2から離脱可能に設けられたものである。
また、図3,図4に示すように、上述のリヤクロスメンバ26は板金製で断面門形のリヤクロスメンバアッパ26aと、該リヤクロスメンバアッパ26aの下部において左右の車幅方向外側部に接合固定されたリヤクロスメンバロア26b,26bとを備えており、上側に位置するリヤクロスメンバアッパ26aが傾斜メンバ25の左右の延設部25d,25d間に、平面から見て上述の後部25cと略一直線状になるように車幅方向に向けて架設されたものである。
リヤクロスメンバ26には、その車幅方向両端部にて上述したインサイドマウント部M3,M3が設定されている。
図7は図3のA−A線に沿う車両右側の矢視断面図、図8は図3のB−B線に沿う車両右側の矢視断面図であって、上述のタワー部22は、図7,図8に示すようにコ字状断面のマウントブラケットアッパ22aと、該マウントブラケットアッパ22aに接合固定されるマウントブラケットロア22bとを備えており、リヤマウント部M4やセンタクロスメンバ24の中央部よりも前方に離間した位置に配設されている。
図8に示すように、上述のタワー部22は、少なくともその下部を含んでサイドメンバ21F,21R下面から車幅方向外側および上方に延設される閉断面22cを有している。
この実施例では、上述の閉断面22cは斜め上方かつ車外側に延びており、斜め上方かつ車外側に延びる閉断面22cの下部部位には、ロアアーム40(図5参照)の前側を支持する前後のロアアーム支持部22d,22e(図4参照)が設けられると共に、その下端の下面部22fが、図7に示すように、センタクロスメンバ24のセンタクロスメンバロア24bに連結されており、この構成により、ロアアーム40からの入力荷重(特に、車両旋回時等における横荷重)をフロントサイドフレーム7に分散すると共に、該入力荷重をセンタクロスメンバ24に円滑に伝達して、荷重分散を図るように構成している。ここで、上述の前後のロアアーム支持部22d,22eはマウントブラケットロア22bに対して下方に突出すべく***形成されていて、この***構造により、ロアアーム支持部22d,22eそれ自体の強度が高められている。
図5に示すように、上述のタワー部22は、その下部が略ボックス形状に形成されると共に、該ボックス形状部から上方に延びる部分がツノ形状に形成されている。また、サイドメンバは前側のサイドメンバ21Fと、後側のサイドメンバ21Rとに前後2分割されており、図3,図4に示すように、前側のサイドメンバ21Fの後端がタワー部22の略ボックス形状部に前面に連結され、後側のサイドメンバ21Rの前端がタワー部22の略ボックス形状部の後面に連結されていて、荷重入力時にサイドメンバ21F,21Rの閉断面を潰すことなく、センタクロスメンバ24に荷重を伝達して、荷重分散を図るように構成している。
換言すれば、前後の各サイドメンバ21F,21Rはタワー部22の閉断面構造の略ボックス形状部を介して、車両の前後方向に連続するように構成されたものである。
図7,図8に示すように、上述のタワー部22のロアアーム支持部22d,22eは車幅方向外側面部に形成されており、ロアアーム40の支持ブラケット41を、ボルト42、ナット43などの締結部材を用いてロアアーム支持部22d,22eに支持させる際の組付け性を確保すると共に、タワー部22の閉断面22cを、フロントサイドフレーム7からサイドメンバ21F,21Rの間で滑らかに形成するように構成している。
また、図8に示すように、タワー部22における車幅方向外側面部、つまり、マウントブラケットアッパ22aとマウントブラケットロア22bのうち車幅方向の外側面に位置するマウントブラケットロア22bは、サイドメンバ21F,21Rとフロントサイドフレーム7との間に略直線的に傾斜するように構成されていて、横荷重の分散性能向上を図るように構成している。
さらに、図6,図7,図8に示すように、タワー部22のロアアーム支持部22d,22eは、その閉断面22cが略前後に分岐して、前側支持部22dと後側支持部22eとが形成されており、上述の閉断面22cそれ自体でロアアーム支持部22d,22eの剛性を高め、これにより、ロアアーム40の支持剛性向上を図るように構成している。
図3,図8に示すように、センタクロスメンバ24とタワー部22とが車両前後方向で重なる位置において、タワー部22の下部の上面部22gには、部分的に水平部22hを形成し、この水平部22hにはボルト34、ナット35などの締結部材を用いて、補機取付けブラケットとしてのスタビライザ支持ブラケット36,37の前部を取付けるように構成している。
図5に斜視図で示すように、下側のスタビライザ支持ブラケット36は平板状に形成されており、上側のスタビライザ支持ブラケット37は略Ω字状に形成されており、これらの上下のスタビライザ支持ブラケット36,37で補機としてのズタビライザ(図示せず)を支持するものである。
スタビライザは、周知のように、ねじり剛性の抵抗により片輪のみのバンプ、リバウンド時にロール角を抑制するものである。
図3,図4に示すように、上述のサイドメンバ21Rには前後方向に間隔を隔ててスタビライザ取付け用のブッシュ45と、ステアリングラック取付け用のブッシュ46とを設けている。これらの各ブッシュ45,46はサイドメンバ21Rの上下面を溶接にて連結する剛性パイプにより形成されている。
ここで、上述のスタビライザ取付け用のブッシュ45には、図8と同様にボルト、ナット等の締結部材を用いて、スタビライザ支持ブラケット36,37の後部が取付けられている(図5参照)。
図8に示すように、上述の水平部22hを含むタワー部22の下部の上面部22gは、センタクロスメンバ24に連結されており、サイドメンバ21F,21Rの閉断面の潰れをより一層良好に防止すると共に、タワー部22のセンタクロスメンバ24に対する結合強度の向上を図るように構成している。
図4に示すように、上述のセンタクロスメンバ24は、その車幅方向全長において上述のタワー部22の前側支持部22dまたは後側支持部22eの少なくとも一方、この実施例では、後側支持部22eと車両前後位置が重なるようにタワー部22から後方にずれて配設されており、車幅方向荷重伝達経路の確保と、自動車用のエンジンまたは駆動モータからなる前部機関タイプのパワートレインPT(図3,図4参照)のレイアウト性確保との両立を図るように構成している。
図3,図5に示すように、センタクロスメンバ24には、その左右両端部を車両前後方向でタワー部22のマウント部側、詳しくは、前側のロアアーム支持部22d側に傾斜して延ばすことにより、斜め外側前方に延設された延長部24fが形成されると共に、図4に示すように、タワー部20のマウントブラケットロア22bには、その車幅方向内側部が車両前後方向でセンタクロスメンバ24の両サイド部前側まで傾斜して延びる延長部22jが一体形成されており、この延長部22jがセンタクロスメンバ24と連結され、車両前後方向反対側(つまり後側)の車幅方向中間部には、前述の傾斜メンバ25が連結されている。
そして、傾斜メンバ25では、傾斜部25bが、平面視で後側のリヤマウント部M4から車幅方向の反対側のロアアーム支持部22d,22eに向かって延設されている。
この構成により、車幅方向および傾斜方向の荷重伝達経路を確保するように構成している。
すなわち、図3,図4に実線矢印α1で示すように、右側のロアアーム支持部22dから荷重が入力されると、該荷重を延長部22jからセンタクロスメンバ24に伝達した後に、その一部を、図3,図4の実線矢印α2で示すように、センタクロスメンバ24の前縁に沿って車幅方向に伝達させると同時に、実線矢印α3で示すように、該センタクロスメンバ24から傾斜メンバ25の左側の傾斜部25bにも分岐して伝達させることができる。
逆に、左側のロアアーム支持部22dから荷重が入力されると、図3,図4に点線矢印β1で示すように、該荷重を延長部22jからセンタクロスメンバ24に伝達した後に、その一部を、図3,図4の点線矢印β2で示すように、センタクロスメンバ24の前縁に沿って車幅方向に伝達させと同時に、点線矢印β3で示すように、該センタクロスメンバ24から傾斜メンバ25の右側の傾斜部25bにも分岐して伝達させることができる。
これにより、左右のロアアーム支持部22d,22eからの荷重伝達経路が、センタクロスメンバ24に沿って伝達する車幅方向荷重伝達経路(矢印α2,β2)と、センタクロスメンバ24を介して傾斜メンバ25を平面視で略X字状に伝達する傾斜方向荷重伝達経路(矢印α3,β3)とを確保することができる。
特に、この実施例では、タワー部22のセンタマウント部M2(いわゆるNo.2マウント部)と、後側のロアアーム支持部22eとセンタクロスメンバ24の前部とを車幅方向に略一直線状に配置することで、上述した車幅方向荷重伝達経路を形成している。これにより、センタクロスメンバ24の前縁の後方でマウント取付け部51の設置スペースを確保して、パワートレインPTのレイアウト性を確保しつつ、ロアアーム支持部22d,22eからの荷重入力時に車幅方向の荷重伝達が円滑に行なわれるように構成している。
具体的には、荷重入力時に上述した車幅方向荷重伝達経路(矢印α2,β2)と傾斜方向荷重伝達経路(矢印α3,β3)とが形成されることにより、センタクロスメンバ24の前縁より後方の車幅方向中央部には、上記荷重伝達経路が形成されない低応力部が形成される。
この実施例では、上記荷重伝達経路を避けるようにして、上記低応力部にマウント取付け部51を配設している。これにより、上記荷重の影響が、パワートレインPTの後面中央部に設けられたパワートレインマウント50に及ぶことを防止しつつ、パワートレインマウント50をセンタクロスメンバ24にコンパクトに配設することが可能になっており、これによって、パワートレインPTのレイアウト性を確保している。
図9はマウント取付け部を示す要部拡大断面図、図10は図9のC−C線に沿う矢視断面図であって、上述のセンタクロスメンバ24の後方膨出部24eでは、図5,図9,図10に示すように、マウント取付け部51の左右に前後方向に延びる縦壁からなる内部隔壁52,52が配設され、この内部隔壁52,52の前後端がそれぞれセンタクロスメンバ24の前後面に接続されている。そして、左右の内部隔壁52,52に対応する後方位置には、上述したブレース31,31が配設され、このブレース31により、後方膨出部24e(マウント取付け部51)の後部を補強すべく構成している。
また、マウント取付け部51では、上述した開口部24dが、センタクロスメンバ24の前縁の左右側端と、傾斜メンバ25との連結部位とを結ぶ仮想線L,L(図2の一点鎖線参照)に交わらない位置に配設され、上記前縁から後方かつ下方に離間している。
さらに、センタクロスメンバ24の前面には、車幅方向に延びて上記前縁をバイパスするバイパス経路24gが、開口部24dを挟んで上記前縁の反対側に配設されている。
この構成により、車幅方向荷重は、図3に実線矢印α21、点線矢印β21で示すように、開口部24dの前方の前縁に沿って車幅方向に伝達されると同時に、一部が、図3に実線矢印α22、破線矢印β22で示すように、上記前縁から分岐してバイパス経路24gにも伝達される。
一方、傾斜方向荷重は、図3に実線矢印α31、点線矢印β31で示すように、後方膨出部24eの縦壁部24e1,24e1を介して傾斜メンバ25に伝達されると同時に、一部が、図10に実線矢印α32、破線矢印β32で示すように、内部隔壁52,52を介して傾斜メンバ25に伝達される。
ところで、パワートレインマウント50は、図1,図5,図9,図10に示すように、円筒状をなしており、その中心部の内筒がボルト53、ナット54等の締結部材で上下の後方膨出部24e,24eに連結固定されることにより、マウント取付け部51の空間内(ここでは、上下の後方膨出部24e,24e間の空間内)に取付けられている。センタクロスメンバ24では、パワートレインマウント50を取付けるボルト53、ナット54によって上下の後方膨出部24e,24eが連結されることにより、後方膨出部24eを含むセンタクロスメンバ24全体が補強された構成になっている。
また、パワートレインPTの後部には、一対のリンク55が取付けられており、このリンク55が開口部24dに挿通され、マウント取付け部51内部のパワートレインマウント50に連結されることで、パワートレインPTの後部がサブフレーム20に支持されている。
また、図3,図4に示すように、センタクロスメンバ24の車幅方向両端部における後端部は、スタビライザ取付け用のブッシュ45と前後方向でオーバラップさせており、スタビライザ(図示せず)を車幅方向に通しながらサイドメンバ21Rの閉断面潰れを防止するように構成している。
図7,図8に示すように、センタマウント部M2とタワー部22の接続構造は、次のようになっている。
すなわち、タワー部22はマウントブラケットアッパ22aに一体形成された上壁22kおよび前後の縦壁22m,22mと、マウントブラケットロア22bに一体形成された下壁22nとを独立的に備えており、上記特許文献4と同様、上壁22kおよび縦壁22m,22mをセンタマウント部M2に溶接する一方で、下壁22nはセンタマウント部M2を非溶接となし、さらに前後の縦壁22m,22mの基部上下に切欠き部22p,22qを設け、車両の前突時にセンタマウント部M2を車体に残してサブフレーム20の車体取付け部(タワー部22)が離脱可能となるように構成して、パワートレインPTの後退を許容可能に構成している。
図11は図5の要部拡大斜視図、図12は衝突(前突)荷重入力時の斜視図、図13は図11の要部の平面図である。
図11,図13に示すように、アッパブラケット32とロアブラケット33とから成るアーム支持部の一方のブラケットであるアッパブラケット32は、その後端が傾斜メンバ25の延設部25dにおける湾曲形状の屈曲部25eの上部に連結されて、連結部Yを構成している。
同様に、ロアブラケット33も、その後端が傾斜メンバ25の屈曲部25eおよび後部25cを含む延設部25dの下部に連結されて、連結部Yを構成している。
そして、図13に示すように、該連結部Yが、該連結部Yに対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされている。但し、傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xは高剛性に形成されている。
この実施例では、傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xと、傾斜メンバ25のアーム支持部との連結部Yとの中間位置において、該傾斜メンバ25の延設部25dに何れのブラケット32,33も接触していない部分に、テーラードの継ぎ目Tを形成し、この継ぎ目Tよりも車幅方向内側を厚肉に、継ぎ目Tよりも車幅方向外側を薄肉に形成することで、傾斜メンバ25のアーム支持部との連結部Yを、それよりも車幅方向中央側の部位に対して脆弱化すると共に、傾斜メンバ25のアーム支持部との連結部Yを屈曲部25eとすることにより脆弱化したものである。また、上述の継ぎ目Tよりも車幅方向内側の部分は、厚肉により高剛性に形成されている。
ここで、テーラードブランク製法は、周知のように、肉厚が異なる板材を繋げたものからパイプを作るものであって、上述のテーラードの継ぎ目Tの位置を上述の如く設定することにより、連結部Yの脆弱化を図ることができる。なお、これに代えて、肉厚の異なるパイプを溶接または接着等により連結し、肉厚が薄い方のパイプを連結部Yと対応して配設すると共に、肉厚が厚い方のパイプをサイドメンバ連結部Xおよび、これよりも車幅方向の内側に位置するように配設することで、肉厚が薄い部分で脆弱化構造を形成してもよい。
図12,図13,図14は衝突(前突)荷重入力時の説明図であって、車両衝突(前突)時に衝突荷重が車両前方から入力されると、フロントサイドフレーム7,7が変位を開始すると同時に、衝撃吸収部材としてのサブクラッシュカン30が、図14に示すように前後方向に潰れて衝撃(衝突荷重)を吸収する。
サスペンションクロスメンバとしてのサブフレーム20側においては、図12,図13に矢印c1で示すようにサイドメンバ21Rから連結部Xを介してリヤクロスメンバ26に衝突荷重が入力されて、該リヤクロスメンバ26の車幅方向端部側を変形させると共に、矢印c2で示すように、サイドメンバ21Rからアッパブラケット32に分岐入力した衝突荷重が、該アッパブラケット32と傾斜メンバ25の連結部Yから脆弱化された延設部25dに入力されて、この脆弱な部分を変形させるので、サイドメンバ21Rが後退する。
この場合、インサイドマウント部M3およびリヤマウント部M4を車体から外すことなく、各マウント部M3,M4間を潰すことで、その周辺の変形を増やして、これによりサイドメンバ21Rを後方に変位させるものである。
このように、サイドメンバ21Rが後退(フロントサイドフレーム7に対する相対移動)すると、タワー部22にて切欠き部22p,22qが設けられていることにより、上記特許文献4と同様に、センタマウント部M2では三次元的なねじれが発生する。
そして、下壁22nとセンタマウント部M2とを非溶接となすことによって、センタマウント部M2の下部が、側部、前部および後部よりも低剛性に設定されているので、タワー部22の一部に応力が集中して、センタマウント部M2とタワー部22との接合が外れる。
このように、タワー部22において、その下壁22nがセンタマウント部M2と非溶接となし、かつ縦壁22m,22mの基部上下に切欠き部22p,22qを設けていることで、サイドメンバ21F,21Rがフロントサイドフレーム7に対して相対変位した時には、センタマウント部M2とタワー部22との接合を外して、フロントサイドフレーム7から車体取付け部(タワー部22)を離脱させることが可能になっている。つまり、タワー部22の下壁22nおよび切欠き部22p,22qは、サイドメンバ21F,21Rがフロントサイドフレーム7に対して相対変位することで、該フロントサイドフレーム7から車体取付け部(タワー部22)を離脱可能な離脱手段として機能している。
なお、サイドメンバ21F,21Rの相対変位によって車体取付け部(タワー部22)を離脱させる構成は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、タワー部22を鋳造製とし、その一部に切欠き部を形成したものであってもよい。この場合、切欠き部が離脱手段として機能し、切欠き部を起点としたタワー部22の変形によってこれをフロントサイドフレーム7から離脱させることができる。
また、センタマウント部M2や、センタマウント部M2とタワー部22とを締結する締結部材の一部に脆弱部(切欠き、薄肉部等)を設け、この脆弱部と起点した変形、破損によってタワー部22を離脱させるようにしてもよい。この場合、センタマウント部M2や締結部材に設けられた脆弱部が離脱手段として機能することになる。
また、離脱手段の作動によって車体取付け部(タワー部22)を離脱させる部位は、センタマウント部M2と対応する中間部(タワー部22)であることに必ずしも限定されず、フロントマウント部M1と対応する前部であってもよい。
このようにして、センタマウント部M2においてタワー部22が離脱すると、サイドメンバ21Rからリヤマウント部M4およびインサイドマウント部M3に荷重が入力されるが、脆弱化された部分の潰れにより、リヤマウント部M4に対する荷重は、インサイドマウント部M3への荷重よりも小さいので、荷重伝達が大きい方のインサイドマウント部M3の捩れが拡大すると共に、インサイドマウント部M3に対する応力の集中により該インサイドマウント部M3が車体から引き抜かれて離脱する。
この場合、上述のサイドメンバ連結部Xは肉厚が厚く、高剛性であるので、効率的にインサイドマウント部M3を捩ることができる。
上述のインサイドマウント部M3が引き抜かれて離脱すると、リヤマウント部M4に応力が集中して、このリヤマウント部M4の捩れが拡大し、該リヤマウント部M4が車体から離脱する。
この場合、ロアブラケット33の後端が傾斜メンバ25の後部25c(リヤマウントパイプM4)の下部と連結されていることにより、上記衝突荷重が、フロントサイドフレーム7、サイドメンバ21F,21R、およびロアブラケット33を介して、図12、図13に矢印c3で示すように、後部25c(リヤマウントパイプM4)の下部に入力される。
この時、アッパブラケット32の後端では、これがリヤマウント部M4から離間していることにより、入力される衝突荷重は、リヤマウント部M4の下部よりも小さくなる。
このため、上記衝突荷重がリヤマウント部M4の下部に偏って入力されることにより、リヤマウント部M4の下部に応力が集中して、図12に矢印c4で示すように、リヤマウント部M4の下部を後方に変位させる捩りモーメントが発生し、この捩りモーメントの作用によって、後部25cを捩るようになっている。そして、この後部25cの捩れにより、フロントサイドフレーム7からリヤマウント部M4を引き抜いて離脱させることが可能になっている。
図2,図4,図6、図14において、22xはロアアーム40との干渉を回避するためにマウントブラケットロア22bに形成された凹部、図11,図12,図13において、60はリヤクロスメンバ26に形成され剛性調整用の開口部である。また、図中、矢印Fは車両の前方を示し、矢印Rは車両の後方を示し、矢印INは車幅方向の内方を示し、矢印OUTは車幅方向の外方を示す。
このように、図1〜図14で示した実施例の自動車のサブフレーム構造は、車室の前側に延設された左右一対のフロントサイドフレーム7の下方に架設される自動車のサブフレーム構造であって、サブフレーム20は、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバ21F,21Rと、上記左右のサイドメンバ21F,21Rの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバ(傾斜メンバ25参照)と、該クロスメンバ(傾斜メンバ25)のサイドメンバ連結部Xから車幅方向外側に延びる延設部25dと、該クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dの外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)と、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dと上記サイドメンバ21Rとに連結されて、サスペンションのアーム(図5のロアアーム40参照)を支持するアーム支持部(アッパブラケット32、ロアブラケット33参照)と、を備えており、上記アーム支持部(各ブラケット32,33参照)は、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のサイドメンバ連結部Xと上記第1車体取付け部(リヤマウント部M4)との間に連結されており、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33参照)との連結部位(連結部Y参照)が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされたものである。(図2,図5,図11,図13参照)。
この構成によれば、クロスメンバ(傾斜メンバ25)の車幅方向中央部位(詳しくは、サイドメンバ連結部Xを含む、該連結部Xより車幅方向中央部位)が高剛性であり、また、クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(アッパブラケット32,ロアブラケット33)との連結部位(連結部Y参照)は脆弱であるが、これをアーム支持部(各ブラケット32,33参照)により補強しているので、通常時は左右のサイドメンバ21F,21Rの連結剛性と、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)周辺の剛性とを確保することができる。
しかも、自動車の前後方向の衝突時(上記実施例では前突時)には、上述のクロスメンバ(傾斜メンバ25)におけるアーム支持部(各ブラケット32,33)との連結部位(連結部Y)に、サイドメンバ21F,21Rおよびアーム支持部からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)が離脱しなくても、クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dが前後方向に潰されて、これにより、サイドメンバ21Rが車室方向へ移動容易となり、衝突荷重ピークの低減を図ることができる。
また、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25参照)の上記サイドメンバ連結部Xの近傍に、前後方向の荷重を受けて離脱可能な第2車体取付け部(インサイドマウント部M3参照)が連結されたものである(図11,図13参照)。
この構成によれば、第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)に加えて第2車体取付け部(インサイドマウント部M3参照)を設けたので、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)と第2車体取付け部(インサイドマウント部M3)との両者により、通常時のサブフレーム20の取付け剛性の向上を図りつつ、サイドメンバ21Rからの衝突荷重で脆弱となしたクロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dを潰し、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)への荷重伝達を小さく成した後に、第2車体取付け部(インサイドマウント部M3)に応力を集中させて、該第2車体取付け部(インサイドマウント部M3)に効果的に荷重伝達して、該第2車体取付け部(インサイドマウント部M3)を車体から引き抜いて離脱することができる。
さらに、上記サイドメンバ21F,21Rの前後方向外側部位に、前後変位により離脱可能な第3車体取付け部(センタマウント部M2)が設けられたものである(図5,図7,図8参照)。
この構成によれば、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)の離脱なしに第3車体取付け部(センタマウント部M2)の離脱ができる。但し、この実施例では、センタマウント部M2を車体側に残して、タワー部22を離脱させている。また、サイドメンバ21Rが車両前後方向に移動(後退移動)すると第3車体取付け部(センタマウント部M2)とタワー部22の接合が外れ、これにより荷重分散が少なくなって応力が車室側部材に集中して車室側の車体取付け部(リヤマウント部M4またはインサイドマウント部M3)が離脱しやすくなる。
加えて、上記アーム支持部(各ブラケット32,33参照)がアッパブラケット32とロアブラケット33とからなり、少なくとも一方のブラケット(アッパブラケット32参照)の上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dとの連結部(図11に示す上下の連結部Y,Yのうちの上側の連結部Y参照)が、上記第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)と離間し、他方のブラケット(ロアブラケット33参照)が第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)に直接または近傍の延設部25dとに連結されたものである(図13参照)。
この構成によれば、通常時のサスペンションのアーム(ロアアーム40)の支持剛性確保と、サブフレーム20の取付け剛性確保と、衝突時の変形促進とを、上下のブラケット(アッパブラケット32とロアブラケット33)で容易に調整することができる。
また、上記アーム支持部(ロアブラケット33参照)が、上記第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)の下部に直接連結、または、その近傍で上記クロスメンバ(傾斜メンバ25参照)の延設部25dの下部に連結されたものである(図11,図12,図13参照)。
この構成によれば、衝突時に上述のアーム支持部(ロアブラケット33参照)により第1車体取付け部(リヤマウント部M4)の下部に直接または、その近傍におけるクロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dの下部に衝突荷重が伝達されるので、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)を車体から引き抜く方向に捩って、その離脱の促進を図ることができる。なお、請求項5を請求項4に従属させた場合には、傾斜メンバ25の延設部25dにおける脆弱化した部分を潰した後に、後部25cの下部に捩り荷重を伝達するので、捩りモーメントが効果的に作用して、リヤマウント部M4をより一層外しやすくなる。
さらに、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33)との連結部位(連結部Y)が、該連結部位(連結部Y)に対して車幅方向中央側の部位よりも薄肉とされることで脆弱化されたものである(図13参照)。
この構成によれば、クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33参照)との連結部位(連結部Y)の脆弱構造を、薄肉とすることで達成することができる。
さらにまた、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33参照)との連結部位(連結部Y)が、屈曲部位(屈曲部25e参照)とされることで脆弱化されたものである(図13参照)。
この構成によれば、クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33)との連結部位(連結部Y)の脆弱構造を、屈曲部位(屈曲部25e)とすることで達成することができる。
図15〜図23は自動車のサブフレーム構造の他の実施例を示し、図15はその側面図、図16は図15の底面図、図17はサブフレーム構造を示す斜視図、図18はその分解斜視図、図19は図17の部分拡大斜視図、図20は図19で示した車体取付け部としてのタワー部の周辺構造を下方から見上げた状態で示す斜視図、図21は図17のD−D線に沿う車両右側の矢視断面図、図22は図17のE−E線に沿う車両右側の矢視断面図、図23は図16のG−G線に沿う車両右側の矢視断面図である。
図15〜図23に示すこの実施例においては、前側のサイドメンバ21Fと後側のサイドメンバ21Rとを前後方向に一体連結している。これらの各サイドメンバ21F,21Rは金属パイプをハイドロフォーム加工することで、前側を断面方形枠状に、後側を丸パイプ形状に一体形成することができる。
図23に断面図で示すように、この実施例においても、タワー部22はマウントブラケットアッパ22aとマウントブラケットロア22bとを備えており、該タワー部22はサイドメンバ21F,21Rの下面から車幅方向外側および上方に延びる閉断面22cを有していて、該閉断面22cの下部には、図23,図20に示すように、前後のロアアーム支持部22d,22eが設けられると共に、その下端の下面部22fがサイドメンバ21Rの下面に溶接にて連結されている。
また、図19に斜視図で示すように、左右のタワー部22(但し、図面では右側のタワー部22のみを示す)の下部の上面部22gがサイドメンバ21F,21Rの上面に溶接にて連結されている。
図20,図23に示すように、タワー部22の前後のロアアーム支持部22d,22eは車幅方向外側面部に形成されており、該車幅方向外側面部つまりマウントブラケットロア22bは、図23に示すように、サイドメンバ21F,21Rとフロントサイドフレーム7との間に略直線的に傾斜するように形成されている。
図20に示すように、この実施例においても、タワー部22の前後のロアアーム支持部22d,22eは、その閉断面22cが略前後に分岐して、前側支持部22dと後側支持部22eとが形成されている。
図16に底面図で示すように、センタクロスメンバ24は、その車幅方向の全長においてタワー部22の後側支持部22eと車両前後位置が重なるように上述のタワー部22から後方にずれて配置されている。
また、図16に示すように、センタクロスメンバ24には、その左右両端部を車両前後方向でタワー部22のマウント部側、詳しくは、前側のロアアーム支持部22d側に傾斜して延ばすことにより、斜め外側前方に延設された延長部24fが形成されており、この延長部24fが、図16,図19,図20に示すように、サイドメンバ21F,21Rと連結されており、センタクロスメンバ24において該延長部24fが形成された側に対して車両前後方向の反対側つまり後側の車幅方向中央部には左右側部の後縁より後方に突出する後方膨出部24eが一体形成されていて、この後方膨出部24eには、図16,図17に示すように傾斜メンバ25が連結されている。
上述のセンタクロスメンバ24はセンタクロスメンバアッパ24aとセンタクロスメンバロア24bとで閉断面化されており、その延長部24fをサイドメンバ21F,21Rに連結することで、車幅方向荷重の応力集中を緩和するように構成している。
さらに、図16,図20,図23に示すように、センタクロスメンバ24とタワー部22とが車両前後方向で重なる位置における上述のサイドメンバ21Rには、該サイドメンバ21Rを上下方向に貫通してサイドメンバ21R上下面を溶接にて連結する補機取付けブッシュとしてのスタビライザ取付け用のブッシュ44が設けられている。
そして、このブッシュ44と、その直後のブッシュ45との両者には、スタビライザ支持ブラケット36,37を介して補機としてのスタビライザ(図示せず)を取付けるように構成している。
前後一対のスタビライザ取付け用のブッシュ44,45のうち、前側のブッシュ44は、図16に示すように、センタクロスメンバ24とタワー部22との両方にオーバラップする位置に設けられており、かつ、これら前後の各ブッシュ44,45はサイドメンバ21Rを上下に貫通してその上下面と溶接により連結されている。
また、前側のブッシュ44はタワー部22における後側のロアアーム支持部22eともオーバラップさせており、この構成により、スタビライザを車幅方向に通して取付けつつ、荷重入力時にサイドメンバ21F,21R、特に、後側のサイドメンバ21Rの閉断面の潰れを防止するように構成している。
さらに、図20に示すように、閉断面構造のセンタクロスメンバ24を構成するセンタクロスメンバロア24bの車幅方向外端部をブッシュ44,45の近傍で溶接の熱影響がない範囲でサイドメンバ21F,21R下面に連結しており、タワー部22をサイドメンバ21F,21Rのブッシュ補強部を介してセンタクロスメンバ24に連結している。
なお、図20、図22において、21aはロアアーム40との干渉を回避する目的で、サイドメンバ21Rに形成された凹部である。
図15〜図23で示した実施例2の自動車のサブフレーム構造においても、車室の前側に延設された左右一対のフロントサイドフレーム7,7の下方に架設される自動車のサブフレーム構造であって、サブフレーム20は、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバ21F,21Rと、上記左右のサイドメンバ21F,21Rの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバ(傾斜メンバ25参照)と、該クロスメンバ(傾斜メンバ25参照)のサイドメンバ連結部Xから車幅方向外側に延びる延設部25dと、該クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dの外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)と、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dと上記サイドメンバ21Rとに連結されて、サスペンションのアーム(ロアアーム40参照)を支持するアーム支持部(アッパブラケット32、ロアブラケット33参照)と、を備えており、上記アーム支持部(各ブラケット32,33)は、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のサイドメンバ連結部Xと上記第1車体取付け部(リヤマウント部M4)との間に連結されており、上記クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(各ブラケット32,33)との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされたものである。(図16,図17参照)。
よって、この実施例2においても、クロスメンバ(傾斜メンバ25)の車幅方向中央部位が高剛性であり、また、クロスメンバ(傾斜メンバ25)のアーム支持部(ブラケット32,33参照)との連結部位は脆弱であるが、これをアーム支持部(各ブラケット32,33)により補強しているので、通常時は左右のサイドメンバ21F,21Rの連結剛性と、第1車体取付け部(リヤマウント部M4参照)周辺の剛性とを確保することができる。
しかも、自動車の前後方向の衝突時には、上述のクロスメンバ(傾斜メンバ25)におけるアーム支持部(ブラケット32,33参照)との連結部位に、サイドメンバ21Rおよびアーム支持部(ブラケット32,33参照)からの伝達荷重(応力集中)により、第1車体取付け部(リヤマウント部M4)が離脱しなくても、クロスメンバ(傾斜メンバ25)の延設部25dが前後方向に潰されて、これにより、サイドメンバ21Rが車室方向へ移動(後退移動)容易となり、衝突荷重ピークの低減を図ることができる。
なお、図15〜図23で示したこの実施例2においても、その他の構成、作用、効果については、先の実施例1と同様であるから、図15〜図23において、前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略するが、図中、矢印UPは車両の上方を示す。
図24は自動車のサブフレーム構造のさらに他の実施例を示す底面図である。
実施例1および実施例2においては、傾斜メンバ25として平面視略V字状で左右非分割構造のものを採用したが、図24に示すこの実施例3においては、左右分割構造の一対の傾斜メンバ25A,25Bを採用している。
これらの各傾斜メンバ25A,25Bは、それぞれ傾斜部25bと、後部25cおよび屈曲部25eを含む延設部25dとを備えた金属パイプ製のメンバで、各傾斜メンバ25A,25Bの前端部はセンタクロスメンバ24における後方膨出部24eの傾斜状の縦壁部に連結されており、その後部25cはリヤマウント部M4(いわゆるNo.4マウント部)にてフロントサイドフレーム7の後部下面に連結されている。
このように、傾斜メンバ25A,25Bを左右分割構造と成しても、先の各実施例1,2とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図24において前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
図25は自動車のサブフレーム構造のさらに他の実施例を示し、図25の(a)は脆弱構造の他の実施例を示す要部の平面図、図25の(b)は脆弱構造のさらに他の実施例を示す要部の平面図である。
図25の(a)に示す構造は、傾斜メンバ25のアーム支持部(アッパブラケット32、ロアブラケット33)との連結部Yを、該連結部Yに対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱となす構造として、前述のテーラードブランクによる構造に代えて、少なくとも1つの開口部61により構成したものである。
図25の(a)に示す構造では、上述の開口部61を、傾斜メンバ25における後部25cと、サイドメンバ連結部Xとを除く延設部25dに複数形成している。
このように構成しても、前突荷重の入力時に複数の開口部61により脆弱化された延設部25dの所定部位を変形させて、サイドメンバ21Rの後退を許容することができる。
また、図25の(a)に示す構造においては、開口部61の直径および開口部61の開口数量により脆弱度合を容易に調整することができる。
図25の(a)に示すように構成しても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図25の(a)において、前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
図25の(b)に示す構造は、傾斜メンバ25のアーム支持部(アッパブラケット32、ロアブラケット33)との連結部Yを、該連結部Yに対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱となす構造として、前述のテーラードブランクによる構造に代えて、長孔62により構成したものである。
図25の(b)に示す構造では、上述の長孔62を、傾斜メンバ25における後部25cと、サイドメンバ連結部Xとを除く延設部25dに屈曲部25eの形状に略沿うように形成している。
このように構成しても、前突荷重の入力時に長孔62により脆弱化された延接部25dの所定部位を変形させて、サイドメンバ21Rの後退を許容することができる。
また、図25の(b)に示す構造においては、長孔62の開口幅(前後方向の幅)および開口長さ(つまり、開口面積)により脆弱度合を容易に調整することができる。
図25の(b)に示すように構成しても、その他の構成、作用、効果については、先の実施例とほぼ同様であるから、図25の(b)において、前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明のサイドフレームは、実施例のフロントサイドフレーム7に対応し、
以下同様に、
クロスメンバは、傾斜メンバ25,25A,25Bに対応し、
クロスメンバのサイドメンバ連結部は、傾斜メンバ25のサイドメンバ連結部Xに対応し、
第1車体取付け部は、リヤマウント部M4に対応し、
サスペンションのアームは、ロアアーム40に対応し、
アーム支持部は、アッパブラケット32、ロアブラケット33に対応し、
クロスメンバのアーム支持部との連結部位は、連結部Yに対応し、
第2車体取付け部は、インサイドマウント部M3に対応し、
第3車体取付け部は、センタマウント部M2に対応し、
一方のブラケットは、アッパブラケット32に対応し、
一方のブラケットのクロスメンバの延設部との連結部は、アッパブラケット32の傾斜メンバ25の延設部25dとの連結部(図11に示す上下の連結部Y,Yのうちの上側の連結部Y)に対応し、
他方のブラケットは、ロアブラケット33に対応し、
屈曲部位は、屈曲部25eに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
例えば、上記実施例においては、自動車のサブフレーム構造をフロント側に適用した場合について説明したが、本発明はリヤ側のサブフレーム構造に適用することもできる。
また、アーム支持部としてはサイドメンバ21Rおよび傾斜メンバ25とは別体のアッパブラケット32、ロアブラケット33を例示したが、このアーム支持部はサイドメンバ21Rに一体形成されたものであってもよい。
さらに、傾斜メンバのアーム支持部との連結部位における脆弱構造は、テーラードブランクによる薄肉化構造、開口部61や長孔62による構造に代えて、傾斜メンバ25の延設部25dにおける所定部分にスリットを形成する構造であってもよく、これらの組合せによって脆弱構造と成してもよい。
以上説明したように、本発明は、車室の前側または後側に延設された左右一対のフロントサイドフレーム、または、リヤサイドフレームの下方に架設される自動車のサブフレーム構造について有用である。
7…フロントサイドフレーム(サイドフレーム)
20…サブフレーム
21F,21R…サイドメンバ
25,25A,25B…傾斜メンバ(クロスメンバ)
25d…延設部
25e…屈曲部(屈曲部位)
32…アッパブラケット(アーム支持部)
33…ロアブラケット(アーム支持部)
40…ロアアーム(サスペンションのアーム)
M2…センタマウント部(第3車体取付け部)
M3…インサイドマウント部(第2車体取付け部)
M4…リヤマウント部(第1車体取付け部)
X…サイドメンバ連結部
Y…連結部(連結部位)

Claims (7)

  1. 車室の前側または後側に延設された左右一対のサイドフレームの下方に架設される自動車のサブフレーム構造であって、
    サブフレームは、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバと、
    上記左右のサイドメンバの車室側端部に連結されて車幅方向に延びるクロスメンバと、
    該クロスメンバのサイドメンバ連結部から車幅方向外側に延びる延設部と、
    該クロスメンバの延設部の外側端部に設けられ、車体に取付けられる第1車体取付け部と、
    上記クロスメンバの延設部と上記サイドメンバとに連結されて、サスペンションのアームを支持するアーム支持部と、を備えており、
    上記アーム支持部は、上記クロスメンバのサイドメンバ連結部と上記第1車体取付け部との間に連結されており、
    上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも車両前後方向に脆弱とされたことを特徴とする
    自動車のサブフレーム構造。
  2. 上記クロスメンバの上記サイドメンバ連結部の近傍に、前後方向の荷重を受けて離脱可能な第2車体取付け部が連結された
    請求項1記載の自動車のサブフレーム構造。
  3. 上記サイドメンバの前後方向外側部位に、前後変位により離脱可能な第3車体取付け部が設けられた
    請求項1または2記載の自動車のサブフレーム構造。
  4. 上記アーム支持部がアッパブラケットとロアブラケットからなり、
    少なくとも一方のブラケットの上記クロスメンバの延設部との連結部が、上記第1車体取付け部と離間し、
    他方のブラケットが第1車体取付け部に直接または近傍の延設部に連結された
    請求項1〜3の何れか1項に記載の自動車のサブフレーム構造。
  5. 上記アーム支持部が、上記第1車体取付け部の下部に直接連結、または、その近傍で上記クロスメンバの延設部の下部に連結された
    請求項1〜4の何れか1項に記載の自動車のサブフレーム構造。
  6. 上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、該連結部位に対して車幅方向中央側の部位よりも薄肉とされることで脆弱化された
    請求項1〜5の何れか1項に記載の自動車のサブフレーム構造。
  7. 上記クロスメンバのアーム支持部との連結部位が、屈曲部位とされることで脆弱化された
    請求項1〜6の何れか1項に記載の自動車のサブフレーム構造。
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