JPH06122379A - 自動車のフロントサブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フロントサブフレームの溶接部の強度を向上
させる。 【構成】 フロントサブフレームＦは、アッパーメンバ
２１、フロントロアメンバアウタ２２、フロントロアメ
ンバインナ２３及びリアロアメンバ２４の４つの部材を
溶接してなり、フロントロアメンバインナ２３及びリア
ロアメンバ２４間に形成される凹部１１にステアリング
ギヤボックス１２が収納される。エンジンマウントブラ
ケット２９から入力されるエンジンの振動による溶接の
剥がれを防止すべく、アッパーメンバ２１とフロントロ
アメンバアウタ２２との溶接Ｗ₁ 部は内側から補強部材
２７で補強され、アッパーメンバ２１とリヤロアメンバ
２４との溶接Ｗ₄ 部は内側から補強部材２８で補強され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のフロントサブ
フレーム構造に関し、特に、一対のフロントサイドフレ
ームに左右両端部を支持されたフロントサブフレーム
が、少なくともアッパーメンバと、このアッパーメンバ
の下方に溶接されるフロントロアメンバと、前記アッパ
ーメンバの下方に溶接されるリヤロアメンバとを備え、
前記フロントロアメンバ及びリヤロアメンバ間にステア
リングギヤボックスを収納する凹部を形成してなるもの
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の左右一対のフロントサイドフレ
ーム間に設けられるフロントサブフレームには、前輪の
懸架装置、前輪の操向装置、エンジン等が支持される。
一般に、フロントサブフレームはプレス加工したアッパ
ーメンバとロアメンバーとを周縁において溶接したボッ
クス構造を有しており、その下面にはステアリングギヤ
ボックスを収納する凹部が左右方向に形成される。

【０００３】ところで、フロントサブフレームの剛性を
高めるにはステアリングギヤボックスを収納する凹部を
小さくすることが望ましいが、前述のようにフロントサ
ブフレームをアッパーメンバ及びロアメンバの２部材か
ら構成すると、生産性を確保しながら前記凹部の形状を
任意に選択することが困難である。そこで、ロアメンバ
を更にフロントロアメンバとリアロアメンバとに分割し
て、前記凹部を含むフロントサブフレームの断面形状の
設計自由度を向上させることが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロアメ
ンバを複数に分割すると溶接箇所が増加して強度が低下
し、外力によって溶接部に剥がれが発生し易くなる問題
がある。特に、フロントサブフレームの縁部、即ちアッ
パーメンバの縁とフロントロアメンバの縁との溶接部
は、エンジンの振動により剥がれが発生し易い部位であ
る。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、少なくともアッパーメンバ、フロントロアメンバ及
びリヤロアメンバを備えたフロントサブフレームにおい
て、前記アッパーメンバの縁と前記フロントロアメンバ
の縁との溶接部の強度を増加させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一対のフロントサイドフレームに左右両
端部を支持されたフロントサブフレームが、少なくとも
アッパーメンバと、このアッパーメンバの下方に溶接さ
れるフロントロアメンバと、前記アッパーメンバの下方
に溶接されるリヤロアメンバとを備え、前記フロントロ
アメンバ及びリヤロアメンバ間にステアリングギヤボッ
クスを収納する凹部を形成してなる自動車のフロントサ
ブフレーム構造であって、少なくとも前記アッパーメン
バの縁と前記フロントロアメンバの縁との溶接部を、そ
れら両メンバに跨がって溶接される補強部材で補強した
ことを第１の特徴とする。

【０００７】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記フロントサブフレームが、エンジンを支持するエン
ジンマウントブラケットを有することを第２の特徴とす
る。

【０００８】また本発明は前述の第２の特徴に加えて、
前記エンジンマウントブラケットが、前記アッパーメン
バ及び前記補強部材に共締めされたことを第３の特徴と
する。

【０００９】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。

【００１０】図１〜図８は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は自動車の車体前部の概略平面図、図２は図１
の２−２線矢視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は
図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、
図６は図３の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断
面図、図８は図３の８−８線断面図である。

【００１１】図１〜図３に示すように、自動車の車体前
方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１，１
（図２参照）の下面には、フロントサブフレームＦの左
右両端部が支持される。フロントサブフレームＦの前部
上面には横置きしたエンジンＥの後部が支持されるとと
もに、フロントサブフレームＦの左右両端部には前輪Ｗ
ｆ，Ｗｆの懸架装置２，２が配設される。前記懸架装置
２，２は、基端をフロントサブフレームＦの下面に上下
揺動可能に枢支されたＡ型のロアアーム３，３と、基端
を図示せぬ車体に上下揺動可能に枢支されたＡ型のアッ
パーアーム４，４と、これら両アーム３，３；４，４の
先端に左右首振り可能に接続されて前輪Ｗｆ，Ｗｆ及び
駆動軸５，５の先端を支持するナックル６，６と、前記
ロアアーム３，３及び図示せぬ車体間に設けられたダン
パ７，７とを備える。

【００１２】フロントサブフレームＦの中央よりも右寄
りに位置には上下に貫通する開口８が形成されており、
この開口８から後上方に延出するステアリングシャフト
９の上端にステアリグホイール１０が設けられる。フロ
ントサブフレームＦの下面には左右方向に延びる凹部１
１が形成されており、この凹部１１に前記ステアリング
シャフト９の下端に接続されたステアリングギヤボック
ス１２が収納される。ステアリングギヤボックス１２の
左右両端から延出するタイロッド１３，１３は前記ナッ
クル６，６に接続される。

【００１３】次に、図４〜図８を併せて参照しながらフ
ロントサブフレームＦの構造を詳述する。

【００１４】フロントサブフレームＦはプレス加工され
た鋼板を溶接によって組み立てたもので、基本的にアッ
パーメンバ２１、フロントロアメンバアウタ２２、フロ
ントロアメンバインナ２３及びリヤロアメンバ２４の４
つの部材から構成される。

【００１５】アッパーメンバ２１は横断面が概略Ｌ字状
をなす最も大型の部材であって、その前縁に沿って形成
したフランジ２１₁ の下面に、概略平板状をなすフロン
トロアメンバインナ２３の上縁に沿って形成したフラン
ジ２２₁ が溶接Ｗ₁ される。またフロントロアメンバア
ウタ２２の下縁に沿って形成したフランジ２２₂ の下面
に、フロントロアメンバインナ２３の下縁に沿って形成
したフランジ２３₁ が溶接Ｗ₂ されるとともに、フロン
トロアメンバインナ２３の上縁に沿って形成したフラン
ジ２３₂ がアッパーメンバ２１の下面に溶接Ｗ₃ され
る。而して、フロントサブフレームＦの前部に、アッパ
ーメンバ２１、フロントロアメンバアウタ２２及びフロ
ントロアメンバインナ２３の３つの部材によって、前側
の中空部２５が形成される。

【００１６】更に、リヤロアメンバ２４の上縁に沿って
形成したフランジ２４₁ をアッパーメンバ２１の下面に
溶接Ｗ₄ するとともに、リヤロアメンバ２４の下縁に沿
って形成したフランジ２４₂ をアッパーメンバ２１の下
縁に沿って形成したフランジ２１₂ に溶接Ｗ₅ すること
により、フロントサブフレームＦの後部に、アッパーメ
ンバ２１及びリヤロアメンバ２４の２つの部材によっ
て、後側の中空部２６が形成される。

【００１７】而して、フロントサブフレームＦの前後方
向中央部には、アッパーメンバ２１の上壁、フロントロ
アメンバインナ２３及びリヤロアメンバ２４によって、
下面が開放した前記凹部１１が左右方向に形成される。

【００１８】図６から明らかなように、フロントサブフ
レームＦの中空部２５における前側上部の隅部、即ちア
ッパーメンバ２１のフランジ２１₁ とフロントロアメン
バアウタ２２のフランジ２２₁ との溶接Ｗ₁ 部の内側に
は、左右方向に所定の長さを有する補強部材２７が溶接
Ｗ₆ により固定される。また、フロントサブフレームＦ
の中空部２６における前側上部の隅部、即ちアッパーメ
ンバ２１の下面とリヤロアメンバ２４のフランジ２４₁
との溶接Ｗ₄ 部の内側には、左右方向に所定の長さを有
する補強部材２８が溶接Ｗ₇ により固定される。そし
て、エンジンＥをフロントサブフレームＦに支持するた
めのエンジンマウントブラケット２９が、アッパーメン
バ２１の上面に設置されて前記補強部材２７及びアッパ
ーメンバ２１を貫通するボルト３０と、前記補強部材２
８及びアッパーメンバ２１を貫通するボルト３１とによ
って固定される。上述のようにエンジンマウントブラケ
ット２９を共締めすることにより、補強部材２７，２８
及びアッパーメンバ２１の溶接Ｗ₆ ，Ｗ₇ 部を補強する
と同時に、エンジンマウントブラケット２９をフロント
サブフレームＦに固定することができる。

【００１９】図２、図３、図７及び図８から明らかなよ
うに、フロントサブフレームＦの下面における凹部１１
の左右両端は、左右一対の補強ブラケット３２，３２に
よって前後に架橋される。補強ブラケット３２，３２は
下面が開放した断面コ字状の部材であって、その前端が
フロントロアメンバインナ２３の内側に溶接Ｗ₈ された
補強ブラケット３３の後面に溶接Ｗ₉ され、その後端が
リヤロアメンバ２４の前壁に溶接Ｗ₁₀される。

【００２０】図２、図３及び図７から明らかなように、
前記一対の補強ブラケット３２，３２の近傍において、
凹部１１を前後に架橋するようにフロントロアメンバイ
ンナ２３とリヤロアメンバ２４とが、左右一対の補強プ
レート３４，３５によって連結される。補強プレート３
４，３５は平面視で概略２等辺三角形をなす平板状の部
材であって、その頂角が前方を向くように略水平に配設
される。そして、その前部が１本のボルト３６によって
フロントロアメンバインナ２３の下面に固着されるとと
もに、その後部が２本のボルト３７，３７によってリヤ
ロアメンバ２４の下面に固着される。尚、右側の補強プ
レート３５には前記ステアリングギヤボックス１２を支
持するための取付ブラケット３５₁ が一体に形成され
る。

【００２１】図２、図３及び図８から明らかなように、
懸架装置２，２のロアアーム３，３前部は、重ね合わさ
れたフロントロアメンバアウタ２２及びフロントロアメ
ンバインナ２３と前記補強ブラケット３３とを貫通する
ボルト３８に、ゴムブッシュジョイント３９を介して支
持される。またロアアーム３，３の後部は、重ね合わさ
れたアッパーメンバ２１及びリヤロアメンバ２４の下面
に設けた取付ブラケット４０にゴムブッシュジョイント
４１を介して支持される。

【００２２】図３〜図５から明らかなように、ステアリ
ングギヤボックス１２の中央左寄りの部分には第１取付
ブラケット１２₁ 及び第２取付ブラケット１２₂ が一体
に形成されており、第１取付ブラケット１２₁ はフロン
トロアメンバインナ２３及び右側の補強プレート３５の
取付ブラケット３５₁ に、また第２取付ブラケット１２
₂ はフロントロアメンバインナ２３に結合される。即
ち、第１取付ブラケット１２₁ に形成した取付孔１２₃
に弾性材４２を介して嵌合するカラー４３が補強プレー
ト３５及びフロントロアメンバインナ２３間に挟持さ
れ、これら補強プレート３５、カラー４３及びフロント
ロアメンバインナ２３がボルト４４で一体に共締めされ
る。一方、第２取付ブラケット１２₂ に形成した取付孔
１２₄ に弾性材４５を介して嵌合するカラー４６を貫通
するボルト４７が、フロントロアメンバインナ２３及び
補強板４８を貫通して固定される。

【００２３】図７から明らかなように、ステアリングギ
ヤボックス１２の中央右寄りの部分はフロントロアメン
バインナ２３と固定部材４９との間に挟持され、固定部
材４９、フロントロアメンバインナ２３及びフロントロ
アメンバインナ２３の内側に重ね合わされた補強板材５
９を貫通するボルト５１，５１により固定される。

【００２４】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００２５】フロントサブフレームＦの中央部上面には
エンジンマウントブラケット２９を介してエンジンＥか
らの荷重が入力され、また左右両端部下面には懸架装置
２，２のロアアーム３，３を介して路面からの荷重が入
力される。

【００２６】ところで、フロントサブフレームＦをアッ
パーメンバ２１及びロアメンバの２つの部材から構成し
たと仮定すると、即ちフロントロアメンバアウタ２２、
フロントロアメンバインナ２３及びリヤロアメンバ２４
を１つの部材で構成したと仮定すると、生産性の高いプ
レス成形を行うには前側及び後側の中空部２５，２６の
横断面形状に大きな制約が生じてフロントサブフレーム
Ｆに充分な剛性を与えることが困難となる。しかしなが
ら、実施例に如くフロントサブフレームＦをアッパーメ
ンバ２１、フロントロアメンバアウタ２２、フロントロ
アメンバインナ２３及びリヤロアメンバ２４の４つの部
材から構成したことにより、前側及び後側の中空部２
５，２６の横断面の設計自由度を大幅に向上させてフロ
ントサブフレームＦの剛性を向上させることができる。

【００２７】また、フロントサブフレームＦにエンジン
Ｅからの振動が入力されると、特にアッパーメンバ２１
のフランジ２１₁ とフロントロアメンバアウタ２２のフ
ランジ２２₁ との溶接Ｗ₁ 部の剥がれ、及びアッパーメ
ンバ２１の下面とリヤロアメンバ２４のフランジ２４₁
との溶接Ｗ₄ 部の剥がれが発生し易いが、これら溶接Ｗ
₁ ，Ｗ₄ 部の内側をそれぞれ補強部材２７，２８で補強
したことにより、フロントサブフレームＦの強度を向上
させることができる（図６参照）。

【００２８】更に、フロントサブフレームＦのロアアー
ム３，３から荷重が入力された場合、その荷重は曲げ剛
性が小さい凹部１１の上壁を中心にして前後の中空部２
５，２６を相互に接近又は離間させるように作用する
が、前記荷重は凹部１１を左右両端を前後に架橋する一
対の補強ブラケット３２，３２によって受止されるとと
もに、補強ブラケット３２，３２に隣接して凹部１１を
架橋するように設けられた一対の補強プレート３４，３
５によっても受止される。前記補強プレート３４，３５
は前側の１か所及び後側の２か所でフロントサブフレー
ムＦに結合されているので、ロアアーム３，３からの入
力が斜め方向に傾斜していても、フロントロアメンバイ
ンナ２３とリヤロアメンバ２４とを強固に結合して剛性
を保持することができる。

【００２９】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことが可能である。

【００３０】例えば、実施例ではフロントロアメンバア
ウタ２２とフロントロアメンバインナ２３とを別部材で
構成しているが、これら両メンバ２２，２３を１部材に
してフロントロアメンバを構成することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、アッパーメンバの縁とフロントロアメンバの縁との
溶接部を、それら両メンバに跨がって溶接される補強部
材で補強したので、外力による溶接部の剥がれを防止し
てフロントサブフレームの強度を増加させることができ
る。

【００３２】また本発明の第２の特徴によれば、フロン
トサブフレームがエンジンを支持するエンジンマウント
ブラケットを有することにより、フロントサブフレーム
を利用してエンジンを支持することができる。

【００３３】また本発明の第３の特徴によれば、エンジ
ンマウントブラケットがアッパーメンバ及び補強部材に
共締めされたことにより、アッパーメンバと補強部材と
の溶接部を補強すると同時にエンジンマウントブラケッ
トを固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の車体前部の概略平面図

【図２】図１の２−２線矢視図

【図３】図２の３方向矢視図

【図４】図３の４−４線断面図

【図５】図３の５−５線断面図

【図６】図３の６−６線断面図

【図７】図３の７−７線断面図

【図８】図３の８−８線断面図

【符号の説明】

１ フロントサイドフレーム １１ 凹部 １２ ステアリングギヤボックス ２１ アッパーメンバ ２２ フロントロアメンバアウタ（フロントロアメン
バ） ２３ フロントロアメンバインナ（フロントロアメン
バ） ２４ リヤロアメンバ ２７ 補強部材 ２９ エンジンマウントブラケット Ｅ エンジン Ｆ フロントサブフレーム Ｗ₁ 溶接 Ｗ₆ 溶接

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のフロントサイドフレーム（１）に
   左右両端部を支持されたフロントサブフレーム（Ｆ）
   が、少なくともアッパーメンバ（２１）と、このアッパ
   ーメンバ（２１）の下方に溶接されるフロントロアメン
   バ（２２，２３）と、前記アッパーメンバ（２１）の下
   方に溶接されるリヤロアメンバ（２４）とを備え、前記
   フロントロアメンバ（２２，２３）及びリヤロアメンバ
   （２４）間にステアリングギヤボックス（１２）を収納
   する凹部（１１）を形成してなる自動車のフロントサブ
   フレーム構造であって、 少なくとも前記アッパーメンバ（２１）の縁と前記フロ
   ントロアメンバ（２２，２３）の縁との溶接（Ｗ₁ ）部
   を、それら両メンバ（２１；２２，２３）に跨がって溶
   接（Ｗ₆ ）される補強部材（２７）で補強したことを特
   徴とする、自動車のフロントサブフレーム構造。
2. 【請求項２】 前記フロントサブフレーム（Ｆ）が、エ
   ンジン（Ｅ）を支持するエンジンマウントブラケット
   （２９）を有することを特徴とする、請求項１記載の自
   動車のフロントサブフレーム構造。
3. 【請求項３】 前記エンジンマウントブラケット（２
   ９）が、前記アッパーメンバ（２１）及び前記補強部材
   （２７）に共締めされたことを特徴とする、請求項２記
   載の自動車のフロントサブフレーム構造。