JP6237863B1 - フロントサブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】パワートレインを迂回する形状のサブフレームでありながら、剛性（固有振動数）の向上と前突荷重伝達性向上を両立すること。【解決手段】サスペンションを支持するサブフレーム本体２とサブフレーム本体２から前方へ延びる左右一対の前後メンバ３とを備え、サブフレーム本体２の後部に該サブフレーム本体２をその後退荷重を利用して車体側から離脱させる離脱手段６２が設けられ、前後メンバ３の後部、且つサスペンションのロアアーム５０の前部を支持するアーム前側支持部１７よりも車幅方向外側に屈曲部７が設けられ、該屈曲部７の後面部７ａと、ロアアーム５０における、後方へ延びる前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａとが車幅方向に略平行に延び、後面部７ａにおける前面部５３ａとの対面部位に補強ガセット２１が設けられた。【選択図】図４

Description

この発明は、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの下方に配設されてサスペンションを支持するフロントサブフレームを備えた車両のフロントサブフレーム構造に関する。

従来、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの下方にサスペンションやステアリング機構、パワートレイン等を支持するフロントサブフレーム（以下、「サブフレーム」という。）を設けて、車両の前面衝突時において、フロントサイドフレームの変形により衝突エネルギーを吸収することに加えてサブフレームにて補助的な衝突エネルギー吸収を行う構造が知られている。

また、サブフレーム構造には、走行時の車輪支持剛性を高めるために頑強に構成されている一方で、頑強なサブフレームが車両の前面衝突時にフロントサイドフレームの変形を阻害しないように、衝突中期から後期にかけてサブフレーム後端を車体から離脱させるように構成したものが知られている。

例えば、特許文献１には、前面衝突時の荷重を利用して該サブフレームの後端付近を車幅方向に折り曲げて締結部材（ボルト）を引き抜くなどして車体からサブフレームを離脱させるように構成したものが提案されている。

特許文献１の車両の前部車体構造に備えたサブフレームは、前方へ突出する左右一対の前方突出部（前後メンバ（４１）の後方部（４１ｅ）におけるロアアーム取付部（４１ａ）よりも後方部分）を備えたサブフレーム本体と、該前方突出部から連結部（前後メンバ（４１）の後方部（４１ｅ）におけるロアアーム取付部（４１ａ）よりも前方部分）を介してさらに車両前方に延びる左右一対の前後メンバ（前後メンバ（４１）の前方部（４１ｃ）及び湾曲部（４１ｄ）とを備え、サブフレーム本体の前部の前方突出部には、サスペンションを構成するロアアームの前部（前側連結部（５３））をブッシュを介して支持するアーム前側支持部（ロアアーム取付部（４１ａ））が設けられているとともに、サブフレーム本体の後部には、ロアアームの後部を前部と同様にブッシュを介して支持するアーム後側支持部（締結部（４５））が設けられたものである。

そして、特許文献１のサブフレームは、車両の前面衝突時の荷重伝達性を高めるために、前面衝突時に、前後メンバから伝達される衝突荷重を、ロアアームを迂回しながら前方突出部からサブフレームの後端付近を車幅方向に折り曲げるように伝達する荷重と、軸圧縮しながら後退変形する前後メンバの後端がロアアームに当接することでロアアームを介してアーム後側支持部において締結部材（ボルト）を引き抜くように伝達する荷重とに分岐させ、これら２種類の荷重を利用して車両の前面衝突時に、車体からサブフレームを確実に離脱させるように構成したものである。

しかし、特許文献１のサブフレームは、屈曲部から連結部および前方突出部へと後方程車幅方向内側に傾斜した構成であり、ロアアームの前縁も同様にサブフレームを迂回するように後方程車幅方向内側に傾斜した形状であるため、車両の前面衝突時に、後退した屈曲部がロアアームに当接しても屈曲部の後面とロアアームの前面との面同士がしっかりと突き合わさり難く、屈曲部からロアアームを介した効率的な荷重伝達性に改善の余地があった。

また、特許文献２において、屈曲部を補強するためにサスペンションフレームにおける第１フレームの屈曲部にレインフォースメント（補強部材）が設けられた構成の自動車のサスペンション装置が提案されている。

しかし、このレインフォースメントは、屈曲部だけでなく該屈曲部から後方程車幅方向内側へ傾斜する第１フレームをロアアーム用の支持ブラケット（１８）の前方手前まで補強したものであるため、該レインフォースメントが、車両の前面衝突により屈曲部が屈曲して後退時にロアアーム用の支持ブラケット（１８）自体に当接したとしてもロアアームの前面には当接し難く、衝突荷重の伝達が困難なことが明らかである。すなわち、特許文献２において屈曲部にレインフォースメントを備えたのは、車両の前面衝突時の荷重のサブフレーム本体（第２フレーム）の側への伝達性を高めるためであり、特許文献２には、屈曲部からロアアーム前部への衝突荷重の伝達性、及びロアアーム前部からアーム後側支持部への衝突荷重の伝達性を高めるために屈曲部にレインフォースメントを備えるという着想について何ら開示されていない。

特許第５９４９６００号公報 特開２００２−２００９８８号公報

そこでこの発明はパワートレインを迂回する形状のサブフレームでありながら、剛性（固有振動数）の向上と前突荷重伝達性向上（屈曲部補強とロアアームへの荷重伝達強化）を両立することを目的とする。

この発明は、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム下方に配設されてサスペンションを支持するサブフレーム本体とサブフレーム本体から前方へ延びる左右一対の前後メンバを備え、該サブフレーム本体に、上記サスペンションを構成するロアアームの前後各部をブッシュを介して支持するアーム前側支持部およびアーム後側支持部が設けられ、且つ該アーム後側支持部においてサブフレーム後退荷重を利用して当該サブフレーム本体を上記フロントサイドフレームから離脱させる離脱手段が設けられたフロントサブフレーム構造において、上記前後メンバの後部、且つ上記アーム前側支持部よりも車幅方向外側に屈曲部が設けられ、前後方向延設部上記ロアアームの後部には前後方向に延びる前後方向延設部を備え、該屈曲部の後面部と、上記ロアアームにおける上記前後方向延設部の正面側に位置する前面部とが車幅方向に略平行に延び、上記後面部における上記前面部との対面部位に補強ガセットが設けられたものである。

上記構成によれば、パワートレインを迂回する形状のサブフレームでありながら、剛性（固有振動数）の向上と前突荷重伝達性向上（屈曲部の補強とロアアームへの荷重伝達強化）を両立することができる。

この発明の態様として、上記補強ガセットは上記ロアアームの上記前面部と上下方向で重なる位置に略水平に配された構成とすることができる。

上記構成によれば、衝突荷重の上記ロアアームへの伝達構造における重量効率を向上させることができる。

またこの発明の態様として、上記補強ガセットは、上記アーム前側支持部よりも車幅方向外側にオフセットして配設された構成とすることができる。

上記構成によれば、重量効率とアーム揺動自由度とを向上することができる。

またこの発明の態様として、上記アーム前側支持部と上記ロアアームのナックル支持部との前後位置が重なり、これらを直線状に結ぶように上記ロアアームが車幅方向に延びた構成とすることができる。

上記構成によれば、車輪支持剛性と衝突荷重の伝達性とを両立することができる。

またこの発明の態様として、上記前後メンバの中間部に車幅方向内側への屈曲促進部が設けられた構成とすることができる。

上記構成によれば、スモールオーバーラップ衝突時における前後メンバの内折れの促進と、スモールオーバーラップ衝突以外の前面衝突時の衝突荷重の優れた伝達性とを両立することができる。

この発明によれば、パワートレインを迂回する形状のサブフレームでありながら、剛性（固有振動数）の向上と前突荷重伝達性向上を両立することができる。

本実施形態のフロントサブフレーム構造の左側要部を示す平面図。 本実施形態のフロントサブフレーム構造を示す側面図。 図２においてロアアームを取外して図示した側面図。 図２中のＢ−Ｂ線の要部断面図。 屈曲部の後面とロアアームの前面とが対向する構造を説明する説明図。 図１中のＡ−Ａ線の要部断面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は本実施形態のフロントサブフレーム構造の左側部分の要部を示す平面図、図２は本実施形態のフロントサブフレーム構造を示す左側面図、図３は図２においてロアアームを取外して図示した左側面図、図４は図２中のＢ−Ｂ線の要部断面図、図５は屈曲部の後面とロアアームの前面とが対向する構造の説明図であってサブフレームのアッパパネルを取外して図示した拡大平面図、図６は図１中のＡ−Ａ線の要部断面図である。なお、図中、矢印Ｆは車両前方を示し、矢印Ｒは車両右方を示し、矢印Ｌは車両左方を示し、矢印Ｕは車両上方を示すものとする。また、本実施形態の前部車体構造の要部は左右対称形状であるため、車両左側の構成に基づいて説明し、車両右側の構成については省略するものとする。

本実施形態に係る車両Ｖは、フロントノーズが短く設定された小型車であり、図２、図３に示すように、その前部において、車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１００の下方に配設され、サスペンションの一部を構成する左右一対のロアアーム５０を支持するフロントサブフレーム１（以下「サブフレーム１」と称する）を備えている。

フロントサイドフレーム１００は、車両前後方向に延びる閉断面形状の筒状体で構成されており、その前端には、フランジ１００ａ及び上側クラッシュカン１０２側のフランジ１０２ａを介して上側クラッシュカン１０２が取り付けられている。

上側クラッシュカン１０２は、車両前後方向に延びる閉断面形状の筒状体で構成され、フロントサイドフレーム１００の前部に連接している。左右の上側クラッシュカン１０２の前端は、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント１０３によって連結されている。

また図１〜図３に示すように、フロントサイドフレーム１００の底面には、後述するサブフレーム１の前端が前端支持部材１０７及びフランジ１００ａを介して連結されるとともに、サブフレーム１の車両前後方向の中間部が、中間支持部材１０８（図２、図３参照）を介して締結部材（図示省略）により連結されている。

また、フロントサイドフレーム１００の車両後方には、エンジン等のパワートレインを収容する収容空間と車室とを仕切るダッシュパネル１０４が配設され、このダッシュパネル１０４の前面には、フロントサイドフレーム１００の後端が接続されている。そして、ダッシュパネル１０４の下部には、フロントサイドフレーム１００の後端から車両前後方向に延びるフロアフレーム１０５が配設されている。このフロアフレーム１０５の下部には、側面視でクサビ状をなすガセット１０６が接合固定され、フロアフレーム１０５とガセット１０６とにより閉断面を形成している。上述したサブフレーム１の後端は、締結部６３を介して車体側のフロアフレーム１０５及びガセット１０６に連結されている。

サブフレーム１は、図１〜図３に示すように、サブフレーム本体２と、サブフレーム本体２から連結部３１を介して前方へ延びる左右一対の前後メンバ３と、前後メンバ３の前部を車幅方向に連結するフロントクロスメンバ３５（図１参照）とサブフレーム１の前方において車幅方向に連結するセンタクロスメンバ３６（同図参照）とで井桁状に構成されている。

サブフレーム本体２および前後メンバ３は、上面を構成するとともに該上面の縁部が適宜下方へ延出するように折り曲げられたアッパパネル１Ａと、下面を構成するとともに該下面の縁部が適宜上方へ延出するように折り曲げられたロアパネル１Ｂとを備え、ロアパネル１Ｂとアッパパネル１Ａとの対向部分を接合することで中空状に形成されている。

サブフレーム本体２は、図１に示すように、車幅方向に延びるサスクロス４（サスペンションクロスメンバ４）と、該サブフレーム本体２の左右両側の前部から前方へ突出する左右一対の前方突出部５と、該サブフレーム本体２の後部から車幅方向外側へ突出する車幅外方突出部６とを備えている。

本実施形態において前方突出部５は、前方程車幅方向外側へ略水平に突出するとともに、車幅外方突出部６は、車幅方向と略平行に車幅方向外側へ略水平に突出している。

前後メンバ３は、前方突出部５の前端に連結部３１を介して連設されている。詳しくは、連結部３１は、前方突出部５の前端から該前方突出部５の突出方向と同じ方向である前方程車幅方向外側へ略直線状に連続して延びており、後記のアーム前側支持部１７よりも前方位置において前後メンバ３と一体に形成されている。前後メンバ３は、連結部３１の前端から車両前後方向と略平行にさらに前方へ延びている。前後メンバ３の後部には、連結部３１に対して屈曲する屈曲部７が形成されている。

本実施形態では、図２に示すように、前後メンバ３の前端の車両前後方向（長手方向）に直交する向きの断面が、前後メンバ３の後端の車両前後方向に直交する向きの断面と正面視で少なくとも部分的に重複するよう構成されている。

また図１〜図３に示すように、前後メンバ３の前後方向の中間部であって車幅方向外側の縦壁状の側面部３ａには、車両Ｖ前面からのオフセット衝突時に前後メンバ３の中間部が車幅方向内側へ屈曲変形することを促進する屈曲促進部としての凹状ビード８が設けられている。

凹状ビード８は、前後メンバ３の車幅方向外側の側面部３ａの表面に対して車幅方向内側へ凹状且つ、上下方向に沿って縦長に形成されたものである。

また同図に示すように、前後メンバ３の前端には、上方へ突の前端支持部材１０７が接合固定され、この前端支持部材１０７の前面には、前側フランジ部１０７ａが設けられている。そして前側フランジ部１０７ａの下部前面には下側クラッシュカン１１が、プレート状のフランジ１１ａを介して取り付けられている。

図２に示すように、下側クラッシュカン１１は、上面を構成するアッパパネル１１Ａと下面を構成するロアパネル１１Ｂとにより、四角錘台状に形成されており、その後端がそれぞれフランジ１１ａに接合固定されている。これにより、下側クラッシュカン１１は、車両前方から入力される衝突荷重に対して圧縮変形可能とされている。なお図１〜図３中の符号１２は、左右一対の下側クラッシュカン１１の各前端を車幅方向に連結する下側バンパビームである。

また図１〜図３に示すように、前端支持部材１０７に備えた前側フランジ部１０７ａは、その上端から下部へ向けて車幅方向外側へ徐々に延出され、その下部が下側バンパビーム１２の車幅方向外端と略同じ車幅方向の位置まで延出されている（図１参照）。そして前後メンバ３の前部であって、前側フランジ部１０７ａの下部における車幅方向外側への延出部分と前後メンバ３の車幅方向外側の側面部３ａとで構成されるコーナー部分には、前方程車幅方向外側へ延出する平面視三角形状、且つ上下方向に厚みを有する三角柱状の車幅方向外側延出部材１３を備え、該車幅方向外側延出部材１３の前端が、前側フランジ部１０７ａの車幅方向外側への延出部分の後面に接合されるとともに車幅方向内端が、前後メンバ３の車幅方向外側の側面部３ａの前部に接合されている。

また図１、図３中のＸ部拡大図、図４、図５に示すように、前方突出部５の前部には、ロアアーム５０の前部を前側連結部５５（前側ブッシュ５５）（図４、図５参照）を介して軸支するアーム前側支持部１７を、前方突出部５におけるロアパネル１Ｂとアッパパネル１Ａとで構成される内部空間Ｓ５に略全体が収容された状態で備えている。

アーム前側支持部１７は、図３中のＸ部拡大図に示すように、アーム前側支持ブラケット１８と、ロアアーム５０の前側連結部５５を軸支するボルト１９およびナット２０を備えている。
前方突出部５の前面には、図１、図３、図５に示すように、アッパパネル１Ａとロアパネル１Ｂとの間に、車両前方および車幅方向内方に開口する前面開口部１５が形成されているとともに、前方突出部５の後面には、図３、図５に示すように、車両後方および車幅方向外方に開口する後面開口部１６が形成されている。

前面開口部１５は、主にアーム前側支持ブラケット１８に前側連結部５５の軸支用のボルト１９を締結するためのサービスホール（作業用孔）である。

後面開口部１６は、前方突出部５の前部の後面部から連結部３１および屈曲部７の各後面部にかけて連続して開口形成されており、このうち前方突出部５の前部の後面部の開口部分は、車幅方向外側に開口し、図１、図４、図５に示すように、該開口部分からロアアーム５０の後記の車幅方向延設アーム部５１の車幅方向内側が前方突出部５の内部空間Ｓ５に差し込まれるようにして配置されている。

上記のアーム前側支持ブラケット１８は、図３〜図５に示すように、基底部１８ａと、該基底部１８ａの前端から立ち上がる前壁部１８ｂと、該基底部１８ａの後端から立ち上がる後壁部１８ｃとで側面視で上方に開口したコ字状に一体に形成されている（図３中のＸ部拡大図参照）。基底部１８ａは、前方突出部５における前部においてロアパネル１Ｂの下面に設置され、該下面に対してボルトおよびナットにより締結固定されている。

図４、図５に示すように、前壁部１８ｂは、連結部３１から屈曲部７の後部にかけて前方突出部５の内部空間Ｓ５を横切るように、後面開口部１６のうち連結部３１および屈曲部７の各後面部に相当する開口部分を閉塞するように車幅方向外側へ延出し、その車幅方向外端部は屈曲部７の車幅方向外側の側面部７ｃの後端に接合されている。これにより、前壁部１８ｂは連結部３１および屈曲部７の後面部７ａを形成している。前壁部１８ｂは、連結部３１から屈曲部７にかけて車幅方向と略平行に直線状に延出されており、この前壁部１８ｂによって形成される屈曲部７の後面部７ａは、車幅方向に略平行に延びている。

後壁部１８ｃは、車両前後方向に延びる前方突出部５の内部空間Ｓ５を横切るように車幅方向内側へ延出し、その車幅方向内端部は前方突出部５の前面部にその後面から接合されている。

図４に示すように、前壁部１８ｂと後壁部１８ｃとの車両前後方向における対向部分、すなわち車幅方向においてオーバーラップする部分における車幅方向の略中間位置の夫々には、ボルト１９を挿通する挿通孔１８ｄ，１８ｅが前後方向に一致するように形成されている。

また図２、図３、図６に示すように、サブフレーム本体２の後部における車幅外方突出部６は、アッパパネル１Ａとロアパネル１Ｂとで車幅方向外側へ突出する中空形状に形成されており、その前面側および車幅方向外面側に相当する部位には、これらの境界部分を含めて連続して車両前方及び車幅方向外方に開口する開口部６９が形成されている。

図１〜図３、図４、図６に示すように、車幅外方突出部６には、他の部位よりも剛性が低い低剛性部６１（屈曲促進部）と、車両の前面衝突時におけるサブフレーム１後退荷重を利用して当該サブフレーム本体２を上記フロントサイドフレーム１００から離脱させる離脱部６２とを有している。

この低剛性部６１は、図１に示すように、前後メンバ３の屈曲部７と離脱部６２とを結ぶ仮想線Ｌ１と、前方突出部５の後方への延長方向の仮想線Ｌ２との間の領域Ｘに形成されている。本実施形態では車幅外方突出部６における離脱部６２よりも車幅方向内側に位置する部位であって、離脱部６２の基端部と車幅外方突出部６の基端部との間の部位に形成されている。

図１、図６に示すように、離脱部６２は、ロアアーム５０の後端をサブフレーム１とともに車体に共締め固定する締結部６３と、該締結部６３よりも車両後方に取り付けられ、車体に嵌合する基準ピン６４とが設けられている。

締結部６３は、図６に示すように、車体側のガセット１０６に締結する締結部材としてのボルト６５およびウェルドナット６６を備え、さらに、締結部６３は、アッパパネル１Ａ及びロアパネル１Ｂのうち、該締結部６３を形成する部位に、ボルト６５を挿通するために穿設された挿通孔６３ａ，６３ｂを有しており、該挿通孔６３ａ，６３ｂが、上下方向に重なるように配置されている。締結部６３に備えたボルト６５は、ロアアーム５０の後端に設けた後側連結部５６（後側ブッシュ５６）を軸支する。すなわち、この締結部６３はロアアーム５０の後部を後側連結部５６を介して支持するアーム後側支持部を兼ねている。

また、基準ピン６４は、締結部６３における挿通孔６３ｂの車両後方に取り付けられており、その先端部が略円錐状をなして上方に突出しており、ガセット１０６側を指向している。

また図４〜図６に示すように、前後メンバ３の後端に設けた屈曲部７には、アッパパネル７Ａ（図６参照）とロアパネル７Ｂ（図５参照）との間に内部空間Ｓ７が構成され、該内部空間Ｓ７には鋼板製の補強ガセット２１が設けられている。補強ガセット２１は、水平に延びる基板部２１ａと、該基板部２１ａの車幅方向内縁から下方へ垂下する車幅方向内側フランジ部２１ｂと、該基板部２１ａの車幅方向外側かつ前側の縁部から下方へ垂下する車幅方向外側フランジ部２１ｃと、該基板部２１ａの後縁から下方へ垂下する後側フランジ部２１ｄとで一体に形成されている。

車幅方向内側フランジ部２１ｂは、図４に示すように屈曲部７の内側コーナー部に相当する、内側側面部と前面部との境界部７ｂに接合され、車幅方向外側フランジ部２１ｃは、図４、図５に示すように、屈曲部７の外側側面部７ｃに接合され、後側フランジ部２１ｄは、屈曲部７の後面部７ａ、すなわち該後面部７ａを構成するアーム前側支持ブラケット１８の前壁部１８ｂの車幅方向外側延出部分に接合されている。

これにより、補強ガセット２１は、屈曲部７の湾曲したコーナー部に設けられている。すなわち、補強ガセット２１は、屈曲部７のみに形成されており、屈曲部７に対して車幅方向内側に位置する連結部３１や、前方突出部５の例えば前面開口部１５の周縁に至るまでは形成されておらず、図４に示すように、アーム前側支持部１７よりも車幅方向外側にオフセットして配設されている。

さらにまた、これら車幅方向内側フランジ部２１ｂおよび車幅方向外側フランジ部２１ｃは、共に屈曲部７におけるアッパパネル１Ａの下方への折曲げ部分の上下方向の中間位置に接合されている。これにより、図６に示すように補強ガセット２１の基板部２１ａは、ロアアーム５０と同じ高さに略水平に配設され、補強ガセット２１の後側フランジ部２１ｄは、ロアアーム５０の車幅方向に延びる後記の前面部５３のうち、後記の前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａ（図４参照）と上下方向で重なる位置（すなわち同じ高さ）に配されている。

また図１、図４に示すように、ロアアーム５０は、その前部において車幅方向と略平行に延びる車幅方向延設アーム部５１と、該車幅方向延設アーム部５１の車幅方向の略中間位置から車両後方へ延びる前後方向延設アーム部５２とで平面視略Ｔ字状に一体に形成されている。

図１、図２、図４に示すように、車幅方向延設アーム部５１の車幅方向の外端には、車輪を支持するナックルアーム（図示せず）にボールジョイント５４ａを介して連結するナックル支持部５４が設けられている。

図４、図５に示すように、車幅方向延設アーム部５１の車幅方向の内端には、前側連結部５５（前側ブッシュ５５）が取り付けられている。この前側連結部５５は、外筒５５ａと内筒５５ｂが所定間隔を空けて入れ子状に配置され、その外筒５５ａと内筒５５ｂとの間に弾性体からなる環状のラバー部材５５ｃ（ブッシュ本体）が介装されて構成したものであり、外筒５５ａの外面が車幅方向延設アーム部５１の車幅方向の内端に一体的に固着されている（図５参照）。

そして、本実施形態では、サブフレーム本体２に備えたアーム前側支持部１７に備えた車両前後方向に延びるボルト１９が、挿通孔１８ｄ，１８ｅ及び前側連結部５５の内筒５５ｂの中空部に挿通され、ナット２０に締め付けられている。これにより図４、図５に示すように、前側連結部５５は、車幅方向延設アーム部５１の車幅方向内側が車幅方向外側に開口する後面開口部１６から前方突出部５の内部空間Ｓ５に差し込まれるようにしてアーム前側支持部１７に揺動可能に軸支されている。

ロアアーム５０は、図４、図５に示すように、アーム前側支持部１７に枢支される前側連結部５５と、図１、図２、図４に示すように、ナックル支持部５４との前後位置が重なり、これらを直線状に結ぶように車幅方向延設アーム部５１が車幅方向に延びている（図４参照）。

さらにロアアーム５０の前端は、図６に示すように、下方へフランジ状に垂下する前面部５３が形成されている。この前面部５３はロアアーム５０の車幅方向延設アーム部５１における前面部５３ａを形成するものであり、図３、図４に示すように、前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａ（すなわち、前面部５３の車幅方向における、前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する部位５３ａ）は、車幅方向に略平行に延びるように形成している。

これにより、上記の補強ガセット２１の後側フランジ部２１ｄは、ロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａに対して車両前方でアーム前側支持ブラケット１８の前壁部１８ｂを介して対面するように該前壁部１８ｂに接合されている（図４、図６参照）。

図４、図５に示すように屈曲部７の後面部７ａ（アーム前側支持ブラケット１８の前壁部１８ｂ）と、ロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａとは、それぞれ車幅方向と略平行に延びているため、互いに前後方向で前壁部１８ｂを介して対向するように平行に形成されている。

また図１、図２、図４、図６に示すように、ロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２は、その後端が車幅外方突出部６における開口部６９の前方開口部分からアッパパネル１Ａとロアパネル１Ｂとの間に差し込まれるようにして締結部６３に配設されている。

そして図２、図４、図６に示すように、前後方向延設アーム部５２は、車幅方向延設アーム部５１の車幅方向の中間位置から後方へ略水平に延び、その後端には、上記の後側連結部５６が取付けられている。後側連結部５６は、図４、図６に示すように、アッパパネル１Ａの上面とロアパネル１Ｂの下面との間に固定された内筒５６ａ、ロアアーム５０の後端に固定された外筒５６ｂ、及び内筒５６ａと外筒５６ｂとの間に挟まれるように配設された環状のラバー部材５６ｃにより構成されており、内筒５６ａの中空部が挿通孔６３ａ，６３ｂと上下方向に重なるように配置されている。

また、車体側では、図６に示すように、内筒５６ａの中空部及び挿通孔６３ａ，６３ｂの位置に対応して、ガセット１０６の下面に、車両前後方向に対して斜めに傾斜する長穴形状の挿通孔１０６ａが穿設されるとともに、フロアフレーム１０５にも、挿通孔１０５ａが穿設されている。この挿通孔１０５ａには、ボルト６５とともに締結部６３を構成するパイプ状のウェルドナット６６が挿通されており、このウェルドナット６６は、ガセット１０６の下面、及びフロアフレーム１０５の挿通孔１０５ａによって、座面が挿通孔１０６ａの周囲に配置されるように固定されている。

本実施形態では、ボルト６５が、挿通孔１０６ａ，６３ａ，６３ｂ、及び後側連結部５６の内筒５６ａの中空部に挿通され、ウェルドナット６６に締め付けられることにより、ロアアーム５０の後端が、ロアアーム５０の後端が、サブフレーム１の車幅外方突出部６とともに車体側のガセット１０６に共締め固定されている。

ところで、内筒５６ａの中空部および挿通孔６３ａ，６３ｂの各孔径は、何れもボルト６５の径よりも大きく設定されており、上述した共締め固定状態では、締結部６３および内筒５６ａとボルト６５との間に、図６に示すような隙間Ｇが形成されている。

また、フロアフレーム１０５及びガセット１０６には、図６に示すように、基準ピン６４と対応する位置に開孔１０５ｂ及び基準孔１０６ｂが穿設されている。

これら開孔１０５ｂ及び基準孔１０６ｂのうち、基準孔１０６ｂは、その孔径が基準ピン６４の径と略同じに設定され、上述した共締め固定状態では、略隙間なく基準ピン６４と嵌合するようになっている。従って、本実施形態では、上述した隙間Ｇが、基準孔１０６ｂと基準ピン６４との隙間よりも大きく設定されている。
なお、図１〜図４、図６中の符号３７は走行時の車両前後方向の剛性を確保するとともに車両前面衝突時には屈曲変形することで衝撃吸収するブレースである。

ここで、基準ピン６４及び基準孔１０６ｂは、車体に対するサブフレーム１の位置決め用の基準ピン、基準孔として利用される。具体的には、サブフレーム１を車体に取付ける作業を行う際、基準ピン６４を車体側のガセット１０６の基準孔１０６ｂに嵌合させることにより、締結部６３の車体に対する位置決めを行うことができ、ひいてはサブフレーム１の車体に対する位置決めを適切に行うことができるようになっている。

次に、本実施形態に係る車両Ｖが前面衝突した時のサブフレーム１の変形挙動について説明する。
先ず、車両Ｖが前面衝突時には、フロントサイドフレーム１００（図２参照）の前端に設けられた上側クラッシュカン１０２（同図参照）や、該フロントサイドフレーム１００自体が衝突荷重によって軸圧縮することにより、衝突エネルギーが吸収される。

一方、サブフレーム１では、下側クラッシュカン１１が衝突荷重によって圧縮変形し、下側クラッシュカン１１の圧縮変形によっても吸収されない衝突荷重は、サブフレーム１に入力され、サブフレーム１に備えた前後メンバ３が軸圧縮することにより、補助的な衝突エネルギー吸収が行われる。

前後メンバ３が軸圧縮すると、上記衝突荷重は、前後メンバ３の後端の屈曲部７から連結部３１、前方突出部５を介してサスクロス４に伝達される第１の荷重伝達経路（図１中の太矢印Ｄ１参照）に沿って衝突エネルギーの吸収、分散が行われる。

このとき、低剛性部６１では、上記衝突荷重に伴って車両前方から大きな荷重が作用することで谷折れ変形が促進される。この低剛性部６１の谷折れ変形に伴って離脱部６２では前傾するような変形が発生する。

ここで屈曲部７は、補強ガセット２１で補強しているため、衝突荷重に対して屈曲変形し難く補強されているが、大きな衝突荷重が入力した場合には、前後メンバ３の後端に位置する屈曲部７が後退するように屈曲変形する。

このように衝突荷重に伴って屈曲部７が屈曲しても屈曲部７の後面部７ａ（図４、図５参照）がロアアーム５０の前面部５３ａに当接することにより、前後メンバ３から伝わる衝突荷重の一部が、図１に太矢印Ｄ２で示すように、屈曲部７からロアアーム５０を介して離脱部６２に伝達される。

ここで、車両の前面衝突による屈曲部７の後退変形に伴って、屈曲部７の後面部７ａ（アーム前側支持ブラケット１８の前壁部１８ｂ）とロアアーム５０の前面部５３ａとは、面同士が突き合うようにして互いに当接し合い、補強ガセット２１がロアアーム５０の前面部５３ａに対して同じ高さで前方から屈曲部７の後面部７ａを介して後方へ押圧するため、屈曲部７からロアアーム５０へしっかりと荷重伝達することができる。

ロアアーム５０は、後退変形した屈曲部７の後面部７ａが当接する前面部５３ａが位置する車幅方向延設アーム部５１の直後側に、後方へ延びる前後方向延設アーム部５２が配置されているため（図４、図５参照）、後退変形した屈曲部７からの衝突荷重をしっかりと受け止めて後方に伝達することができる。

そしてこのような屈曲部７からロアアーム５０を介した離脱部６２への第２の荷重伝達経路（図１中の太矢印Ｄ２参照）で伝わる衝突荷重により、離脱部６２では、締結部６３に備えたボルト６５や、基準ピン６４が車両後方に押圧される。本実施形態では、ボルト６５と後側連結部５６の内筒５６ａとの間に隙間Ｇが形成されていることにより（図６参照）、内筒５６ａの車両後方への移動に伴って、締結部６３が車両後方に移動する。

これにより、挿通孔６３ｂの周囲では、既に基準ピン６４がガセット１０６の基準孔１０６ｂを拡開する等して該挿通孔６３ｂの周囲の支持剛性が著しく低下することとなる。

さらに第２の荷重伝達経路によって、離脱部６２は前傾するような変形が生じ、車両Ｖの衝突がさらに進行すると、低剛性部６１の谷折れ変形の進行に伴って、離脱部６２の前傾がさらに促進される。これにより、離脱部６２には、基準ピン６４を支点として締結部６３に備えたボルト６５及びウェルドナット６６は、所謂テコの原理によって下方かつ後方に車体側のガセット１０６から引き抜かれることでサブフレーム１の後端が車体（フロアフレーム１０５及びガセット１０６）から離脱する。

すなわち本実施形態では、上述したように屈曲部７に補強ガセット２１を上述した態様で設けることで第１の荷重伝達経路と第２の荷重伝達経路との双方の伝達経路に沿った荷重に対して屈曲部７を補強することができるが、特に補強ガセット２１によって、第２の荷重伝達経路に沿った伝達荷重に対して屈曲部７を優先的に補強することができ、屈曲部７からロアアーム５０を介した離脱部６２への荷重伝達性を高めることができる。

上述した本実施例の車両のサブフレーム構造は、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１００（図２、図３では左側のみ図示）の下方に配設されてサスペンションを支持するサブフレーム本体２と、該サブフレーム本体２から前方へ延びる左右一対の前後メンバ３を備え、該サブフレーム本体２に、サスペンションを構成するロアアーム５０の前側連結部５５を支持するアーム前側支持部１７が設けられるとともにロアアーム５０の後側連結部５６を支持するアーム後側支持部を兼ねた締結部６３が設けられ、且つ該締結部６３においてサブフレーム１の後退荷重を利用して当該サブフレーム本体２をフロントサイドフレーム１００から離脱させる離脱手段としての離脱部６２が設けられたフロントサブフレーム１において（図１〜図４、図６参照）、前後メンバ３の後部、且つアーム前側支持部１７よりも車幅方向外側に屈曲部７が設けられ、ロアアーム５０の後部には前後方向に延びる前後方向延設アーム部５２を備え、該屈曲部７の後面部７ａと、ロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａとが車幅方向に略平行に延び（図４、図５参照）、後面部７ａにおける前面部５３ａとの対面部位に補強ガセット２１が設けられたものである（図４〜図６参照）。

上記構成によれば、パワートレインを迂回する形状のサブフレーム１でありながら、剛性（固有振動数）の向上と前突荷重伝達性向上（屈曲部７の補強とロアアーム５０への荷重伝達強化）を両立することができる。

上記構成によれば、補強ガセット２１により屈曲部７を補強することで前突荷重をしっかりと受け止めることができるとともに、前突荷重により屈曲部７が変形して後退したとしても、ロアアーム５０の前面部５３ａと屈曲部７の後面部７ａとが面同士で互いに突き合わさり、屈曲部７に備えた補強ガセット２１が車幅方向に平行に延びるロアアーム５０の前面部５３ａに対して突張ることでロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２を介して締結部６３（アーム後側支持部）へ荷重伝達することができる（図６参照）。

しかも後面部７ａにおける前面部５３ａとの対面部位に補強ガセット２１を設けることにより、サブフレーム１は、パワートレインを迂回する形状のでありながら、走行時の振動に対して共振し難く剛性（固有振動数）を高めることができる。

この発明の態様として、補強ガセット２１はロアアーム５０の前面部５３ａと上下方向で重なる位置に略水平に配されたものである（図６参照）。

上記構成によれば、衝突荷重のロアアーム５０への伝達構造における重量効率を向上させることができる。

詳述すると、上記構成によれば、車両の前面衝突により、仮に屈曲部７が変形して後退しても、屈曲部７に備えた補強ガセット２１からこれと同じ高さで後方に有するロアアーム５０に対して直接又は間接的に真直ぐに当接し合うように効率よく伝達荷重を伝達することができる。

そして補強ガセット２１はロアアーム５０の前面部５３ａと上下方向で重なる位置に略水平に配したため、すなわち上述したように、ロアアーム５０へ効率よく荷重伝達できる位置および姿勢に配したため、屈曲部７だけでなく連結部３１を含めたアーム前側支持部１７の周辺全体を補強した構成のように該補強ガセット２１自体を大型に形成する必要がなく重力効率を向上させることができる。

またこの発明の態様として、補強ガセット２１は、アーム前側支持部１７よりも車幅方向外側にオフセットして配設されたものである（図４、図５参照）。

上記構成によれば、補強ガセット２１は、アーム前側支持部１７よりも車幅方向外側にオフセットして配設されたものであるため、アーム前側支持部１７に備えた前側連結部５５や前面開口部１５を避けるように車幅方向外側へ配置することができる。

このため、アーム前側支持部１７を、例えば、ロアアーム５０のナックル支持部５４との前後位置が重なる程度の位置とする等、従来と比較してより前方に設けても、ロアアーム５０の揺動が補強ガセット２１によって阻害されることがなく、ロアアーム５０の揺動自由度を高めることができる。その他にも、上記構成により、本実施形態のように前方突出部５の前部から連結部３１に至るまでの大きなサービスホールとしての前面開口部１５を設けることが可能となる。

またこの発明の態様として、アーム前側支持部１７とロアアーム５０のナックル支持部５４との前後位置が重なり、これらを直線状に結ぶようにロアアーム５０が車幅方向に延びたものである（図１、図４、図５参照）。

上記構成によれば、アーム前側支持部１７とロアアーム５０のナックル支持部５４との前後位置が重なり（一致し）、これらを直線状に結ぶようにロアアーム５０の車幅方向延設アーム部５１が車幅方向に延びているため、例えば、車幅方向内側程後方へ湾曲する略弓形状に形成された従来のロアアームと比較して車輪の車幅方向の支持剛性をより高めることができる。

さらに、ロアアーム５０の前部には、車幅方向と平行な前面部５３ａを形成し易くなるため、車両の前面衝突時には、屈曲部７の後面部７ａがロアアーム５０の前面部５３ａに当接することによる屈曲部７からロアアーム５０への荷重伝達性を高めることができる。

従って上記構成によれば、車輪支持剛性と衝突荷重の伝達性とを両立することができる。

詳述すると、車輪の車幅方向の支持剛性を高めるには、ロアアーム５０における、前側連結部５５とナックル支持部５４との間を車幅方向に略平行に延ばすこと、すなわちロアアーム５０における車幅方向延設アーム部５１を車幅方向へ直線化した構成が好ましい。さらに、サブフレーム本体２に備えたサスクロス４は、左右一対のアーム前側支持部１７を車幅方向に連結するように設けることが車輪の車幅方向の支持剛性の観点ではより好ましい。

しかし、サブフレーム１は、パワートレインを避けるために、サスクロス４を後方にずらしたレイアウトとしつつアーム前側支持部１７はサスクロス４に対してその左右両側から前方へ突出する前方突出部５に設けられた構成、すなわち車輪の車幅方向の支持剛性の観点で不利な構成を採らざるを得ない。

そこで、上述した特許文献１（特許第５９４９６００号公報）のサブフレームをはじめとして公知のサブフレームでは、ナックルの支持部の位置よりも後方に位置させたアーム前側支持部においてロアアームの前部を支持することで車輪の車幅方向の支持剛性やサブフレーム本体に備えた前方突出部の前後メンバの支持剛性を確保している。

しかしこのように、アーム前側支持部の位置をナックル支持部の位置よりも後方に位置させた構成においては、車輪支持剛性の観点で改善の余地があるばかりか、ロアアームの前面が車幅方向内側程後方へ傾くため、車両の前面衝突時に、軸圧縮しながら後退変形する前後メンバの後端がロアアームの前面に当接した際における前後メンバからロアアームへの衝突荷重の伝達効率の観点で改善の余地があった。

車輪支持剛性や、車両の前面衝突時における前後メンバからロアアームへの衝突荷重の伝達効率を改善するために、無理にサブフレーム本体におけるアーム前側支持部の位置を前方に位置させたり、前方突出部から連結部を介してさらに前方へ突出する前後メンバの連結部に対する屈曲角度をより小さく（より直角化）するとサブフレーム本体における前方突出部自体の剛性が低下する。

これに対して本実施形態においては、アーム前側支持部１７とロアアーム５０のナックル支持部５４との前後位置が重なり、これらを直線状に結ぶようにロアアーム５０が車幅方向に延ばす一方で、屈曲部７に補強ガセット２１を設けて屈曲部７からロアアーム５０への衝突荷重の効率を高めることで、ロアアーム５０の車幅方向直線化による車輪支持剛性向上と、車輪支持剛性と衝突荷重の伝達性とを両立することができる。

またこの発明の態様として、前後メンバ３の中間部に車幅方向内側への屈曲促進部としての凹状ビード８が設けられたものである（図１〜図３参照）。

上記構成によれば、スモールオーバーラップ衝突時における前後メンバ３の内折れの促進と、スモールオーバーラップ衝突以外の前面衝突時の衝突荷重の優れた伝達性とを両立することができる。

詳述すると、先ずスモールオーバーラップ衝突時においては、前後メンバ３の前端に備えた車幅方向外側延出部材１３（図１参照）の車幅方向外側部分が衝突荷重を受けて平面視で該車幅方向外側延出部材１３が前端支持部材１０７を中心に回転するように前後メンバ３を車幅方向外側から内側へ押圧する。

そして上記構成によれば、前後メンバ３の中間部に凹状ビード８を設けたため、車幅方向外側延出部材１３による前後メンバ３の車幅方向外側から内側への押圧時に凹状ビード８が前後メンバ３の曲げ変形の起点となることでスモールオーバーラップ衝突時に前後メンバ３の中間部を確実に屈曲変形させて、その衝突荷重を吸収することができる。

一方、本実施形態においては上述したように、屈曲部７の後面部７ａと、ロアアーム５０における前後方向延設アーム部５２の正面側に位置する前面部５３ａとが車幅方向に略平行に延び、後面部７ａにおける前面部５３ａとの対面部位に補強ガセット２１が設けられた構成であるため、車両の前面衝突時には、屈曲部７の後面部７ａが補強ガセット２１を介してしっかりとロアアーム５０の前面部５３ａに当接することにより屈曲部７からロアアーム５０への荷重伝達性を高めることができる。すなわち、第１の荷重伝達経路を主体として荷重伝達する構成と異なり、ロアアーム５０を介する第２の荷重伝達経路から積極的に荷重伝達する構成としたため、屈曲部７自体の曲げ剛性を過度に高くする必要がなく、前後メンバ３の中間部が屈曲部７に対して剛性が相対的に過度に低くなることを防ぐことができる。

従って、前後メンバ３における中間部と後端の屈曲部７との剛性差を低減することができるため、スモールオーバーラップ衝突ではない通常の前面衝突時においては、その伝達荷重を前後メンバ３の中間部と後端の屈曲部７とで分散することができ、前後メンバ３が前後方向の中間部に凹状ビード８が設けられた構成であっても不用意に曲げ変形することを防ぐことができる。

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く様々な実施形態で形成することができる。
例えば、本実施形態のサブフレーム１では、低剛性部６１を設けた構成を採用したが、本発明はこの低剛性部６１は必須ではなく、サブフレーム１後退荷重を利用して当該サブフレーム本体２をフロントサイドフレーム１００から離脱させる離脱手段が少なくとも設けられた構成であればよい。

すなわち、本発明は、前面衝突時に、前後メンバ３からロアアーム５０を迂回するように前方突出部５から低剛性部６１に至までの第１の荷重伝達経路に沿って伝達する荷重を利用せずに、屈曲部７からロアアーム５０を介して離脱部６２に至までの第２の荷重伝達経路に沿って伝達する荷重のみを利用してサブフレーム本体２をフロントサイドフレーム１００から離脱させる構成を採用してもよい。

フロントサイドフレーム１００から離脱させる離脱手段としては、上述した実施形態のように、前面衝突時に、所謂テコの原理によって離脱部６２における基準ピン６４を支点としてボルト６５及びウェルドナット６６を、下方かつ後方に引き抜く実施形態に限定せず、例えば図示省略するが、前面衝突時に、荷重伝達を受けて締結部材（ボルト６５及びウェルドナット６６）が変位するに伴って該締結部材自体がサブフレーム１自体を押し下げるように付勢するようにガイドするガイド手段を採用する等特に限定しない。

１…サブフレーム（フロントサブフレーム構造）
２…サブフレーム本体
３…前後メンバ
７…屈曲部
７ａ…屈曲部の後面部
８…凹状ビード（屈曲促進部）
１７…アーム前側支持部
２１…補強ガセット
５０…ロアアーム
５２…前後方向延設アーム部（前後方向延設部）
５３ａ…前面部（ロアアームにおける前後方向延設部の正面側に位置する前面部）
５４…ナックル支持部
５５…前側連結部（ロアアームの前部のブッシュ）
５６…後側連結部（ロアアームの後部ブッシュ）
６２…離脱部（離脱手段）
６３…締結部（アーム後側支持部）
１００…フロントサイドフレーム

Claims (5)

1. 車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム下方に配設されてサスペンションを支持するサブフレーム本体とサブフレーム本体から前方へ延びる左右一対の前後メンバを備え、該サブフレーム本体に、上記サスペンションを構成するロアアームの前後各部をブッシュを介して支持するアーム前側支持部およびアーム後側支持部が設けられ、且つ該アーム後側支持部においてサブフレーム後退荷重を利用して当該サブフレーム本体を上記フロントサイドフレームから離脱させる離脱手段が設けられたフロントサブフレーム構造において、
   上記前後メンバの後部、且つ上記アーム前側支持部よりも車幅方向外側に屈曲部が設けられ、
   上記ロアアームの後部には前後方向に延びる前後方向延設部を備え、
   該屈曲部の後面部と、上記ロアアームにおける上記前後方向延設部の正面側に位置する前面部とが車幅方向に略平行に延び、上記後面部における上記前面部との対面部位に補強ガセットが設けられた
   フロントサブフレーム構造。
2. 上記補強ガセットは上記ロアアームの上記前面部と上下方向で重なる位置に略水平に配された
   請求項１に記載のフロントサブフレーム構造。
3. 上記補強ガセットは、上記アーム前側支持部よりも車幅方向外側にオフセットして配設された
   請求項１又は２に記載のフロントサブフレーム構造。
4. 上記アーム前側支持部と上記ロアアームのナックル支持部との前後位置が重なり、これらを直線状に結ぶように上記ロアアームが車幅方向に延びている
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフロントサブフレーム構造。
5. 上記前後メンバの中間部に車幅方向内側への屈曲促進部が設けられた
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフロントサブフレーム構造。

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