【実施例1】
【0025】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図1は自動車のフロント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ると共に、フロアパネル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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
図1に示すように、左右一対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。
【0030】
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はサブフレームの斜視図、
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。
【0031】
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、
後側のサイドメンバ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。
【0032】
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マウントパイプとしてのフロントマウントパイプM1(ここに、マウントパイプとはマウントブッシュと同意)を連結し、またタワー部22の上部車外側にはNo.2マウントパイプとしてのセンタマウントパイプM2を連結し、さらに傾斜メンバ25の後端部にはNo.4マウントパイプとしてのリヤマウントパイプM4を連結すると共に、リヤクロスメンバ26の左右両側部にはマウントポイントM3を設定している。
【0033】
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パイプ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パイプ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パイプM4,M4をフロントサイドフレーム7の後部下面に連結し、左右一対のマウントポイントM3,M3を、図示しないNo.3マウントパイプを用いて、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。
【0034】
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には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。
【0035】
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膨出部24e,24eを一体形成し、これら上下の膨出部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Sが形成されている。
【0036】
図3,
図4に示すように、上述の膨出部24eは車両後方に向けて略台形状に突出するもので、膨出部24eの左右外殻には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が膨出部24e,24eにより構成されている。
上述の傾斜メンバ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、リヤマウントパイプ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。
【0037】
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(前後方向外側の面)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に連結される接続部から車幅方向外側に離間した位置には上述したリヤマウントパイプM4が配設され、上記接続部と反対側の位置には、上述したマウントポイントM3が設定されている。
また、該サイドメンバ21Rと傾斜メンバ25の後部25cとの間には、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上下のロアアームブラケット32,33が取付けられており、いずれもリヤマウントパイプM4よりも前方に離間した位置に配設されている。これら上下のロアアームブラケット32,33にはビード等の凹凸部が一体形成されていて、該ロアアームブラケット32,33それ自体の剛性が高められている。
【0038】
また、上側のロアアームブラケット32は、一端がサイドメンバ21Rに連結され、他端が、車幅方向外側のリヤマウントパイプM4から車幅方向内側に離間して、マウントポイントM3とリヤマウントパイプM4との間で傾斜メンバ25の後部25cの屈曲部25c´(
図3,
図11参照)前面に連結される一方、下側のロアアームブラケット33は、一端がサイドメンバ21Rに連結され、他端が傾斜メンバ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。
【0039】
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の左右の後部25c,25c間に、平面から見て該後部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マウントポイントM3,M3が設定されている。
【0040】
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、上述の車体取付け部としてのタワー部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、リヤマウントパイプ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。
【0041】
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隆起形成されていて、この隆起構造により、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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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)。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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パイプ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。
【0051】
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。
【0052】
特に、この実施例では、タワー部22のセンタマウントパイプM2(いわゆるNo.2マウントパイプ)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。
【0053】
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と傾斜方向荷重伝達経路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、これ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。
【0054】
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、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。
【0055】
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。
【0056】
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、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。
【0057】
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によって上下の膨出部24e,24eが連結されることにより、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、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。
【0058】
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。
【0059】
図7,
図8に示すように、センタマウントパイプ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、例えば、特開2011−162159号公報と同様、上壁22kおよび縦壁22m,22mをセンタマウントパイプM2に溶接する一方で、下壁22nはセンタマウントパイプ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パイプ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。
【0060】
図11,
図12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12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。
そして、サブフレーム20では、下側のロアアームブラケット33の他端が傾斜メンバ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、およびロアアームブラケット33を介して、
図11に実線矢印γに示すように、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、上側のロアアームブラケット32の他端(屈曲部25c´)では、これがリヤマウントパイプM4から離間していることにより、入力される衝突荷重は、リヤマウントパイプM4の下部よりも小さくなる。
この実施例では、上記衝突荷重がリヤマウントパイプM4の下部に偏って入力されることにより、リヤマウントパイプM4の下部に応力が集中して、
図11に実線矢印δに示すように、リヤマウントパイプ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、
図11に二点鎖線で示すように、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からリヤマウントパイプM4を離脱させることが可能になっている。
【0061】
さらに、サイドメンバ21Rの後端が傾斜メンバ25の後方側前面に突き当てられて接続されていることにより、
図11に二点鎖線で示すように、傾斜メンバ25の後方側前面がサイドメンバ21Rによって前後方向に潰れ、この傾斜メンバ25の潰れに伴って、サイドメンバ21R,21Fが、
図11,
図12に実線矢印εに示すように、フロントサイドフレーム7に対して後方に相対変位する。
そして、さらに衝突荷重が入力されると、傾斜メンバ25の傾斜部25b全体が、
図11に実線矢印ζに示すように、リヤマウントパイプM4を中心にして後方かつ車幅方向内方に向かって回動するように変形する。この時、サイドメンバ21Rとの接続部が後方に変位することになるため、サイドメンバ21R,21Fの相対変位がより促進される。
【0062】
このように、サイドメンバ21Rが相対移動すると、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、特開2011−162159号公報と同様に、センタマウントパイプM2では三次元的なねじれが発生する。
そして、下壁22nとセンタマウントパイプM2とを非溶接となすことによって、センタマウントパイプ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、センタマウントパイプM2とタワー部22との接合が外れる。
【0063】
このように、タワー部22において、その下壁22nがセンタマウントパイプ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、センタマウントパイプ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。
【0064】
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、センタマウントパイプM2や、センタマウントパイプ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、センタマウントパイプ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、センタマウントパイプ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、フロントマウントパイプM1と対応する前部であってもよい。
【0065】
図2,
図4,
図6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に形成された凹部である。また、図中、矢印Fは車両の前方を示し、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。
【0066】
このように、
図1〜
図12で示した自動車のフロントサブフレーム構造は、左右一対のサイドメンバ21F,21F,21R,21Rと、該左右一対のサイドメンバ21F,21F,21R,21Rを連結して車幅方向に延びる閉断面構造のセンタクロスメンバ24と、該センタクロスメンバ24の中央部後面に連結された平面視略V字状の傾斜メンバ25とが配設されると共に、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、パワートレイン用マウント50のマウント取付け部51が配設されたものである(
図1〜
図6,
図9〜
図11参照)。
【0067】
この構成によれば、平面視略V字状の傾斜メンバ25によってセンタクロスメンバ24を補強することができるため、サブフレーム20の高剛性化を図ることができる。
そして、センタクロスメンバ24に沿って荷重を伝達する車幅方向荷重伝達経路と、センタクロスメンバ24を介して傾斜メンバ25に平面視で略X字状に荷重を伝達する傾斜方向荷重伝達経路とを避けるようにして、パワートレイン用マウント50をセンタクロスメンバ24に配設することができる。これにより、上記荷重の影響がパワートレイン用マウント50に及ぶことを防止しつつ、これをコンパクトに配設することができる。
【0068】
要するに、サブフレーム20の高剛性化を図りつつ、パワートレイン用マウント50をコンパクトに配設することができるものである。
また、センタクロスメンバ24の前部が、左右のサスペンションのアーム(ロアアーム40)を支持するロアアーム支持部22d,22eを直線的に結ぶ車幅方向荷重伝達経路を形成し、該経路の後方に、マウント取付け部51が配設されたものである(
図3,
図4参照)。
【0069】
この構成によれば、ロアアーム支持部22d,22eとセンタクロスメンバ24の少なくとも一部とが前後同一位置に配設されることになる。この場合、ロアアーム支持部22d,22eから入力した荷重を、上記車幅方向荷重伝達経路によって車幅方向に伝達することができ、通常時における車幅方向剛性を高めることができる。
また、マウント取付け部51は、センタクロスメンバ24の中央部を左右側部の後縁よりも後方に膨出させた膨出部24eにより構成されると共に、該膨出部24eは、傾斜メンバ25と連結されたものである(
図1〜
図6,
図9〜
図11参照)。
【0070】
この構成によれば、パワートレイン用マウント50を配設したセンタクロスメンバ24を前後方向にコンパクト化しつつ、傾斜メンバ25と連結された膨出部24eを傾斜方向荷重伝達経路として利用することができる。このため、上記傾斜方向荷重を膨出部24eに沿って円滑に伝達することができ、その結果、軽量高剛性化を図ることができる。
また、センタクロスメンバ24の左右端部が、斜め外側前方に延設され、左右のサスペンションのアーム(ロアアーム40)を支持するロアアーム支持部22d,22eが、センタクロスメンバ24の中央部よりも前方に延設されたものである(
図1〜
図6,
図9〜
図11参照)。
【0071】
この構成によれば、ロアアーム支持部22d,22eをセンタクロスメンバ24の中央部より前方に配設しても、センタクロスメンバ24の前縁に沿った車幅方向荷重伝達経路と、センタクロスメンバ24における傾斜方向荷重伝達経路とを、斜め外側前方に延設された左右端部によって確保することができる。このため、センタクロスメンバ24の中央部をロアアーム支持部22d,22eよりも相対的に後方に配設することが可能になり、センタクロスメンバ24を後方に配設することで、パワートレインPTの配設スペース拡大を図ることができる。
要するに、センタクロスメンバ24における荷重伝達剛性を高めつつ、パワートレインPTの配設スペース拡大を図ることができるものである。
また、傾斜メンバ25の左右の後部が、車体と連結されたものである(
図1〜
図6,
図9〜
図12参照)。
【0072】
この構成によれば、傾斜方向荷重を、サイドメンバ21F,21Rを介することなく車体側に直接伝達することができるため、上記傾斜方向荷重の車体への伝達剛性を高めることができる。
また、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が設けられたものである(
図10参照)。
【0073】
この構成によれば、センタクロスメンバ24の傾斜方向荷重を、内部隔壁52,52を介して傾斜メンバ25へ略X字状に円滑に伝達することができる。
また、マウント取付け部51の左右外殻に、前後方向に延びる縦壁部24e1,24e1が形成されたものである(
図3,
図5参照)。
【0074】
この構成によれば、センタクロスメンバ24の傾斜方向荷重を、縦壁部24e1,24e1を介して傾斜メンバ25へ略X字状に円滑に伝達することができる。
また、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との間に開口Sが形成されたものである(
図2〜
図6,
図10,
図11参照)。
【0075】
この構成によれば、荷重伝達経路以外の部位を開口Sの形成によって省略することができるため、サブフレーム20の軽量化を図ることができる。
また、上記クロスメンバの表面積を縮小することができるため、該クロスメンバにおける騒音、振動を低減することができる。
また、マウント取付け部51には、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に交わらず、かつ上記前縁から後方に離間した位置にある前面に、パワートレイン用マウント50に連結されるリンク55を挿通する開口部24dが配設され、該開口部24dは、上記前縁から上下方向に離間して配設されたものである(
図3参照)。
【0076】
この構成によれば、開口部24dが、車幅方向荷重の集中するセンタクロスメンバ24の前縁から上下方向(ここでは上方)に離間して配設されているので、センタクロスメンバ24の前面においてその一部を開口部24dで寸断することなく、車幅方向荷重を伝達することができる。従って、センタクロスメンバ24の車幅方向荷重に対する荷重伝達剛性向上と前後方向のコンパクト化とを両立する上で好ましい構成となる。
また、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たものである(
図1,
図3,
図5,
図6,
図9参照)。
【0077】
この構成によれば、車幅方向荷重の一部をバイパス経路24gにも伝達させることにより、これを開口部24dの上下に分散することができる。この場合、開口部24gとセンタクロスメンバ24の前縁との間の部位にかかる負荷を軽減することができるため、結果として、センタクロスメンバ24の車幅方向荷重に対する荷重伝達剛性を高めることができる。
【実施例2】
【0078】
図13〜
図21は自動車のフロントサブフレーム構造の他の実施例を示し、
図13はその側面図、
図14は
図13の底面図、
図15はサブフレーム構造を示す斜視図、
図16はその分解斜視図、
図17は
図15の部分拡大斜視図、
図18は
図17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19は
図15のD−D線に沿う車両右側の矢視断面図、
図20は
図15のE−E線に沿う車両右側の矢視断面図、
図21は
図14のG−G線に沿う車両右側の矢視断面図である。
図13〜
図21において、
図1〜
図12と同一の部分には同一符号を付している。
【0079】
図13〜
図21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。
【0080】
図21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21,
図18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17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。
【0081】
図18,
図21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21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。
【0082】
図18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。
【0083】
図14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。
しかも、同図に示すように、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14,
図17,
図18に示すように、サイドメンバ21F,21Rと連結されており、サンタクロスメンバ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膨出部24eが一体形成されていて、この膨出部24eには、
図14,
図15に示すように傾斜メンバ25が連結されている。
【0084】
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14,
図18,
図21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を取付けるように構成している。
【0085】
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14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。
【0086】
さらに、
図18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18、
図20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。
【0087】
このように、
図13〜
図21で示した実施例の自動車のフロントサブフレーム構造は、車体の前部に設けられた左右のフロントサイドフレーム7,7間の下側に架設されるサブフレーム20を備えた自動車のサブフレーム構造であって、上記サブフレーム20は車両前後方向に延びる管状の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間に架設されたセンタクロスメンバ24と、上記サイドメンバ21F,21Rから上方に延設されて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(タワー部22参照)とを有し、該車体取付け部(タワー部22)には、少なくともその下部に上記サイドメンバ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、その閉断面22c部位には、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が上記サイドメンバ21F,21Rの下面に連結されるものである(
図14,
図21参照)。
【0088】
この構成によれば、車体取付け部(タワー部22)がサイドメンバ21F,21R下面から車幅方向外側および上方に延びる閉断面22cを有し、閉断面22c部位のロアアーム支持部22d,22eの下端の下面部22fがサイドメンバ21F,21Rの下面に連結されているので、ロアアーム40からの荷重(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に分散することができると共に、閉断面22c構造の車体取付け部(タワー部22)の下端下面部22fを介して、サイドメンバ21F,21Rの閉断面を潰すことなく、該サイドメンバ21F,21Rの下面に円滑に荷重伝達し、荷重分散を図ることができる。
このため、サブフレーム20の軽量高剛性化を図り、また騒音、振動の低減を図ることができる。特に、横荷重入力時にサイドメンバ21F,21Rの変形が防止でき、管状つまりパイプ製のサイドメンバ21F,21Rの薄肉化による軽量化や剛性感の向上を図ることができる。
また、上記左右の車体取付け部(タワー部22参照)の下部の上面部22gが、上記サイドメンバ21F,21Rの上面に連結されているものである(
図15,
図21参照)。
【0089】
この構成によれば、閉断面22c構造の車体取付け部(タワー部22)の下端下面部22fのみならず、該車体取付け部(タワー部22)の下部の上面部22gがサイドメンバ21F,21Rの上面に連結されているので、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ことができると共に、車体取付け部(タワー部22)のサブフレーム20に対する結合強度の向上を図ることができる。
さらに、上記センタクロスメンバ24は、その車幅方向側部が車両前後方向で上記車体取付け部(タワー部22)のマウント部側に傾斜して延びて(延長部24f参照)上記サイドメンバ21F,21Rと連結され、車両前後方向反対側の車幅方向中間部に傾斜メンバ25が連結されているものである(
図14参照)。
【0090】
この構成によれば、センタクロスメンバ24のレイアウト性の確保と、傾斜荷重伝達経路の確保とを高次元で両立させることができる。
詳しくは、右側のロアアーム支持部22dから荷重(
図14の実線矢視参照)が入力されると、該荷重をセンタクロスメンバ24から左側の傾斜メンバ25に伝達させることができ、逆に、左側のロアアーム支持部22dから荷重(
図14の点線矢視参照)が入力されると、該荷重をセンタクロスメンバ24から右側の傾斜メンバ25に伝達させることができ、傾斜荷重伝達経路を確保することができる。
加えて、上記センタクロスメンバ24と上記車体取付け部(タワー部22参照)とが車両前後方向で重なる位置における上記サイドメンバ21F,21Rには、該サイドメンバ21F,21R(但し、この実施例ではサイドメンバ21R)の上下面を連結する補機取付けブッシュ44が設けられたものである(
図14,
図21参照)。
【0091】
この構成によれば、センタクロスメンバ24と車体取付け部(タワー部22)とが車両前後方向でオーバラップする位置のサイドメンバ21Rにその上下両面を連結するブッシュ44を設けたので、該ブッシュ44によりサイドメンバ21Rの閉断面潰れをより一層良好に防止することができ、補機(スタビライザ参照)の取付けを兼用しつつ、剛性感の向上を図ることができる。
【0092】
図13〜
図21で示したこの実施例においても、その他の構成、作用、効果については、
図1〜
図12の実施例とほぼ同様であるから、
図13〜
図21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Rは車両の後方を示し、矢印UPは車両の上方を示す。