JP2018161981A - フロントサブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クロスメンバ本体の振動（低周波振動）を抑制し、剛性感の向上を図ると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めることができるフロントサブフレーム構造の提供を目的とする。【解決手段】フロントサブフレームＡは、左右のサスペンションアーム１０の前側支持部２７を有するクロスメンバ本体２０を備えており、上記左右のサスペンションアーム１０の前側支持部２７の支持中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位に、補強部材用の連結部２８が設けられ、上記左右の連結部２８間を車幅方向に直線状に連結する補強部材２９が設けられたことを特徴とする。【選択図】図６

Description

この発明は、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造に関する。

一般に、フロントサブフレームは、左右のサスペンションアームとしてのロアアームを支持すると共に、その上部にパワートレインを取付けるクロスメンバ本体を備えている。
パワートレインは重量物であるため、ヨー慣性モーメントの低減を考慮して可及的車両前後方向の中心に配置することが要請される一方で、前輪を支持する位置は特定されており、ロアアームのナックル支持部に対して車幅方向の略真横となる位置において上記クロスメンバ本体にロアアーム支持部を設けることが理想的である。

このため、パワートレインを配置する位置と、ロアアーム支持部とが車両前後方向にオフセットするのが常であり、車輪から横方向に伝達される振動（３００Ｈｚ程度の低周波振動）がロードノイズとして車室に伝わることを抑制する目的で、左右のロアアーム支持部を車幅方向に連結する補強部材を、上記クロスメンバ本体に取付ける構造が採用されている。

特許文献１には、クロスメンバ本体に、左右のロアアーム支持部を車幅方向に連結する補強部材を設けた構成が開示されている。

しかしながら、該特許文献１に開示された従来構造においては、補強部材の車幅方向中間部がその両端部よりも若干車両前方に位置するように前後方向に屈曲形成されている関係上、補強効果および車幅方向のアーム支持剛性向上の観点で改善の余地があった。

特開２０１６−１１２９７６号公報

そこで、この発明は、クロスメンバ本体の振動（低周波振動）を抑制し、剛性感の向上を図ると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めることができるフロントサブフレーム構造の提供を目的とする。

この発明によるフロントサブフレーム構造は、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造であって、フロントサブフレームは、左右のサスペンションアームの前側支持部を有するクロスメンバ本体を備えており、上記左右のサスペンションアームの前側支持部の支持中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位に、補強部材用の連結部が設けられ、上記左右の連結部間を車幅方向に直線状に連結する補強部材が設けられたものである。

上記構成によれば、上述の補強部材で左右の連結部間を車幅方向に直線状に連結するので、クロスメンバ本体の３００Ｈｚ程度の低周波振動を抑制して、ロードノイズが車室に伝わることを抑制することができ、かつ剛性感の向上を図ることができると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めることができる。

この発明の一実施態様においては、上記フロントサブフレームは、上記サスペンションアームの前側支持部と、上記補強部材用の連結部とが設けられたクロスメンバ本体と、上記クロスメンバ本体の左右前端から車両前方に延設されたサイドメンバとを備えたものである。

上記構成によれば、上述の補強部材によりサイドメンバの支持剛性をも向上させることができる。

この発明の一実施態様においては、上記補強部材の後端部が後方に拡幅され、サスペンションアームの支持ブラケットに対する結合部が形成され、上記補強部材の前縁は車幅方向に延びる直線状に形成されたものである。

上記構成によれば、剛性感のさらなる向上と、低周波振動のさらなる抑制とを図ることができる。

この発明によれば、クロスメンバ本体の振動（低周波振動）を抑制し、剛性感の向上を図ると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めることができる効果がある。

本発明のフロントサブフレーム構造を示す斜視図 フロントサブフレーム構造の平面図 フロントサブフレーム構造の底面図 フロントサブフレーム構造の側面図 フロントサブフレーム構造の正面図 クロスメンバ本体およびその周辺構造を示す拡大平面図 図２のＢ−Ｂ線断面図 サイドメンバ、クラッシュカン、前側クロスメンバおよび拡張部の関連構造を示す拡大平面図

クロスメンバ本体の振動（低周波振動）を抑制し、剛性感の向上を図ると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めるという目的を、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造であって、フロントサブフレームは、左右のサスペンションアームの前側支持部を有するクロスメンバ本体を備えており、上記左右のサスペンションアームの前側支持部の支持中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位に、補強部材用の連結部が設けられ、上記左右の連結部間を車幅方向に直線状に連結する補強部材が設けられ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。
図面はフロントサブフレーム構造を示し、図１は当該フロントサブフレーム構造の斜視図、図２は図１の平面図、図３は図１の底面図、図４は図１の左側面図、図５は図１の正面図である。

図１〜図５において、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車のフロントサブフレーム構造において、フロントサブフレームＡは、車両前部のエンジンルーム下方部に設けられるもので、このフロントサブフレームＡは、左右のサスペンションアームとしての左右のロアアーム１０（但し、図面では車両左側のロアアーム１０のみを示す）を支持する複数部材から成るクロスメンバ本体２０と、このクロスメンバ本体２０の左右両側前部から車両前方に延びる左右一対のサイドメンバ３０，３０（詳しくは、フロントサイドメンバであり、いわゆるエクステンション）と、これら左右一対のサイドメンバ３０，３０の前端部を車幅方向に連結する断面略門形状の前側クロスメンバ４０とを備えている。

上述のサイドメンバ３０の前端部には、セットプレート４１および取付けプレート４２を介してサブクラッシュカン４３が取付けられており、左右一対のサブクラッシュカン４３，４３の前端部には車幅方向に延びるバンパレインフォースメントとしてのロアバンパレインフォースメント４４が設けられている。

また、上述のサイドメンバ３０の前端部で、かつセットプレート４１の直後部には、上下方向に延びる車体取付け部４５（いわゆるピラー部）が設けられている。この車体取付け部４５は上方に延びる取付け部材４６を有しており、上述の車体取付け部４５および取付け部材４６は、サイドメンバ３０を車体であるフロントサイドフレーム（図示せず）の下部に取付けるための部材である。

図６はクロスメンバ本体およびその周辺構造を示す拡大平面図、図７は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
図４〜図６に示すように、上述のロアアーム１０は、車幅方向外側に位置するナックル支持部１１と、車幅方向内側前部に位置する車体側取付け部としての前側のロアアームブッシュ１２と、車幅方向内側後部に位置する車体側取付け部としての後側のロアアームブッシュ１３と、を備えている。

図１〜図４、図６に示すように、上述のクロスメンバ本体２０はアッパパネル２１と、前側のロアパネル２２と、後側のロアパネル２３と、アッパパネル２１の左右両側部から車両前方に延びる延設アッパパネル２４と、を備えている。

上述の延設アッパパネル２４と前側のロアパネル２２との両者により、アッパパネル２１および後側のロアパネル２３から車両前方に延びる延設部２５が形成されており、上述の左右一対のサイドメンバ３０，３０の後端部は左右一対の延設部２５，２５の前端部に連結固定されたものである。

図１〜図４、図６に示すように、クロスメンバ本体２０の後部左右から車幅方向外側へ突出するように、アッパパネル２１と後側のロアパネル２３との両者で、ロアアーム１０の後側のロアアームブッシュ１３を支持する後側支持部２６が形成されている。

図６に示すように、上述の延設部２５にはロアアーム１０の前側のロアアームブッシュ１２を支持するアーム支持ブラケット２７を取付けており、このアーム支持ブラケット２７で上述のロアアームブッシ１２を支持している。

上述のアーム支持ブラケット２７は、サスペンションアーム（ロアアーム１０）の前側支持部を構成するもので、この前側支持部の支持中心、すなわち、アーム支持ブラケット２７で支持されたロアアームブッシュ１２の前後方向および車幅方向の中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位には、補強部材用（後述するブレース用）の連結部２８が設けられている。

図６、図７に左右の前側支持部の支持中心を結ぶ線を、ラインＬ１で示している。図６に示すように、上述の連結部２８はラインＬ１に対して前方に位置すると共に、図７に示すように、上述の連結部２８はラインＬ１に対して下方に位置している。

そして、左右の連結部２８，２８間を車幅方向に直線状に連結する補強部材としてのブレース２９が設けられている。このブレース２９は図５に示すように正面視でも直線状であり、かつ、図６に示すように平面視でも直線状に形成されている。また、このブレース２９としてはビード（ｂｅａｄ）を有さない板状部材が用いられ、図７に示すように、この実施例では、ボルト４７およびナット４８等の取付け部材を用いて、ブレース２９の車幅方向両端部を上述の連結部２８に締結固定し、これにより左右の連結部２８，２８間にブレース２９が車幅方向に架設されている。

ブレース２９の上記架設構造により、図６に示すように、アッパパネル２１の前縁および後側のロアパネル２３の前縁と、ブレース２９の後縁との間には空間部Ｓ１が形成されている。

このように、左右の連結部２８，２８をブレース２９で車幅方向に直線状に連結することで、フロントサブフレームＡ、なかんずく、クロスメンバ本体２０の３００Ｈｚ程度の低周波振動を抑制し、剛性感の向上を図ると共に、車幅方向のロアアーム支持剛性の向上を図って、操安性を高めるよう構成したものである。

図１、図２、図３、図６に示すように、上述のブレース２９の車幅方向中間部における前縁から車両前方に段差状に延びる複数のアンダカバー取付け部２９ａ，２９ａを一体形成しており、図示しないアンダカバーからの捩り荷重がブレース２９に入りにくく形成し、ブレース２９により車幅方向の剛性を高めつつ、アンダカバー取付け部２９ａにてアンダカバーの取付けをも可能としたものである。
詳しくは、上述のアンダカバー取付け部２９ａは、図６に示すように、ブレース２９に２つの稜線Ｘ１，Ｘ２を介して形成したものである。

また、図１〜図４に示すように、クロスメンバ本体２０の左右前端から、具体的には、延設部２５の前端から車両前方に延設されたサイドメンバ３０を備えることで、上述のブレース２９によりサイドメンバ３０の支持剛性をも向上させるよう構成している。
ここで、上述のフロントサブフレームＡは各要素２０，２５，３０，４０によりペリメータフレーム（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒｆｒａｍｅ）構造と成したものである。

図３、図６に示すように、ブレース２９のボルト４７、ナット４８による締結部位の後端部は、後方に拡幅されて、アーム支持ブラケット２７に対する結合部２９ｂが形成されており、この結合部２９ｂと、前側のロアパネル２２と、アーム支持ブラケット２７と、の三者がボルト、ナット等の結合部材４９で締結固定される一方、上述のブレース２９の前縁２９ｃは、アンダカバー取付け部２９ａを除いて、車幅方向に真っ直ぐに延びる直線状に形成されている。
これにより、剛性感の向上と、低周波振動の抑制とをさらに図るよう構成したものである。

図６に示すように、ロアアーム１０の前側支持部の支持中心（すなわち、アーム支持ブラケット２７で支持されたロアアームブッシュ１２の前後方向および車幅方向の中心）とナックル支持部１１との車両前後方向の位置が略一致しており、これにより車輪支持剛性の向上を図ると共に、ブレース２９の車両前後方向の位置はナックル支持部１１の車両前後方向の位置に対して前方に位置しており、上述の空間部Ｓ１を形成することで、低周波振動の低減を図るよう構成している。

また、図３、図４、図５に示すように、クロスメンバ本体２０の下面前縁、詳しくは、後側のロアパネル２３の前縁は略水平状に形成されており、クロスメンバ本体２０が正面視鞍型のサブフレームのように上下方向に湾曲していなくても、上述のブレース２９により補強効果を確保すると共に、剛性向上を図るよう構成したものである。

さらに、図１、図２、図４〜図６に示すように、クロスメンバ本体２０のアッパパネル２１には、複数のスタビライザ取付けブラケット５０を締結固定すると共に、図１、図２、図４、図５に示すように、クロスメンバ本体２０の延設アッパパネル２４の基部（つまり、後部）には、当該延設アッパパネル２４から上方に延びるタワー部５１（いわゆる「ツノ部材」）を設けている。このタワー部５１はクロスメンバ本体２０を図示しないフロントサイドフレーム下部に取付けるための部材である。

図８はサイドメンバ、クラッシュカン（サブクラッシュカン）、前側クロスメンバおよび拡張部の関連構造を示す拡大平面図である。

図１〜図３、図８に示すように、サイドメンバ３０の前端部から車幅方向外側に突出するスモールオーバラップ衝突対策用の拡張部５２が設けられている。
この拡張部５２は、図８に平面図で示すように、車両平面視にて車幅方向外側の側面５２ａが車体後方に向かって車幅方向内側へ傾斜するように形成されている。つまり、該拡張部５２はサイドメンバ３０の前端部とセットプレート４１の背面とに接合固定されており、該拡張部５２前端の車幅方向外側への突出量はその後端の車幅方向外側への突出量に対して大となるように形成され、上記側面５２ａがスラント面に形成されている。

図８に示すように、上述の前側クロスメンバ４０の前後方向中心部は、車体取付け部４５よりも後方で、かつ、上述の拡張部５２の後端５２ｂよりも前方に配設されており、さらに、前側クロスメンバ４０の車幅方向両端部が車両前方に拡幅されて、拡幅部４０ａ，４０ａが形成されている。

図８に示すように、前側クロスメンバ４０において上述の拡幅部４０ａ，４０ａが存在しない場合の剛性中心をラインＬ２とするとき、車両前方に拡幅された拡幅部４０ａ，４０ａを形成すると、その剛性中心はラインＬ３となり、車両前後方向で車体取付け部４５における取付け部材４６（スモールオーバラップ衝突時における拡張部５２の回転中心）に近づく。

同図に示すように、前側クロスメンバ４０の前方には熱交換器などの補機５３が配設されており、上述の拡幅部４０ａ，４０ａは前側クロスメンバ４０の上記補機５３よりも車幅方向外側部位を車両前方に拡幅することにより形成したものである。また、図８に示すように、上述の前側クロスメンバ４０の後方には、横置きエンジンを備えたパワートレイン５４が配設されている。

このように、前側クロスメンバ４０を車体取付け部４５よりも後方に配置し、その剛性中心をラインＬ２からラインＬ３に前出して回転中心（取付け部材４６参照）に近づけることで、スモールオーバラップ衝突時に拡張部５２によるサイドメンバ３０の車幅方向内側への折り曲げが阻害されることを軽減して、衝突性能の向上と、補機５３のレイアウト自由度の向上との両立を図るよう構成したものである。

すなわち、スモールオーバラップ衝突時に、バンパレインフォースメント４４の車幅方向端部からセットプレート４１を介して拡張部５２に衝突荷重が入力されると、この衝突荷重は拡張部５２を介して後方に伝達され、サイドメンバ３０に荷重が伝達されると、このサイドメンバ３０の荷重は車体取付け部４５（特に、その車体取付け部材４６）を中心に回転する方向に付勢され、サイドメンバ３０を図８に仮想線αで示すように、車幅方向内側に曲げる方向に作用するので、サイドメンバ３０が車幅方向内側へ折り曲がって、当該サイドメンバ３０でパワートレイン５４を押し、車両前部を横方向に移動させるモーメントが発生する。

この場合、前側クロスメンバが仮に回転中心（車体取付け部材４６参照）から大きく後方にずれていると、この前側クロスメンバでサイドメンバ３０の車幅方向内側への折り曲がりが阻害されるが、この実施例では、前側クロスメンバ４０の剛性中心をラインＬ２からラインＬ３に前出ししているため、サイドメンバ３０の車幅方向内側への折り曲げが前側クロスメンバ４０で阻害されるのを軽減することができるものである。

また、図８に示すように、前側クロスメンバ４０の前方に熱交換器などの補機５３が配設され、前側クロスメンバ４０の補機５３よりも車幅方向外側部位が車両前方に拡幅されて拡幅部４０ａを形成したものであるから、より一層レイアウト性を高め、特に、熱交換器などの補機５３を可及的後方に配置して、その配置コンパクト化を図ると共に、軽衝突時における荷重吸収スペースの確保をも可能としたものである。

さらに、図２、図８に示すように、左右一対のサイドメンバ３０，３０の前端部にはサブクラッシュカン４３，４３を介して車幅方向に延びるロアバンパレインフォースメント４４が設けられており、上述の拡張部５２の前面と、ロアバンパレインフォースメント４４の後面との間で、かつ、サブクラッシュカン４３の車幅方向外側には、車両前後方向の空間部Ｓ２が設けられている。これにより、ロアバンパレインフォースメント４４の車幅方向端部に付勢された衝突荷重を、サブクラッシュカン４３に対して略前後方向直線状に確実に伝達し、当該サブクラッシュカン４３を潰し、その後、拡張部５２に荷重が伝達された場合には、サイドメンバ３０の折れ変形を促進し、サブクラッシュカン４３による衝突荷重の吸収と、サイドメンバ３０の折れ発生とを両立させるよう構成したものである。

加えて、図８に示すように、サイドメンバ３０の拡張部５２における後端５２ｂから後方に離間した部位には、車幅方向内方に窪んで当該サイドメンバ３０の上下方向に延びる凹状の屈曲促進部３１が設けられており、この屈曲促進部３１の車幅方向内側に上述のパワートレイン５４が設けられている。これにより、サイドメンバ３０の折れ変形時に、該サイドメンバ３０を車幅方向内側に折れ変形させて、パワートレイン５４と干渉させ、車両前部を横方向に移動させる横移動モーメントを発生させて、以て、車両前部を衝突物に対して逃げる方向へ横移動すべく構成したものである。

図４に示すように、上述のサイドメンバ３０の前端部および拡張部５２は略水平であって、サイドメンバ３０は拡張部５２の後端５２ｂよりも後方部位が下方に曲がるように形成されている。上述の拡張部５２を略水平に構成することで、当該拡張部５２での回転モーメントの捩れを抑制するよう構成したものである。

要するに、上記実施例のフロントサブフレーム構造は、補機５３を避けて前側クロスメンバ４０を車体取付け部４５の車体取付け部材４６よりも車両後方に配設しながら、前側クロスメンバ４０の剛性中心（ラインＬ３参照）を前出しし、当該前側クロスメンバ４０でサイドメンバ３０の屈曲を阻害しないように構成したものである。

ここで、上述の拡張部５２の後端５２ｂが図８に仮想線βで示すように、屈曲促進部３１まで後方に延設された場合には、サイドメンバ３０屈曲時の車幅方向内側への回転モーメント成分が小さくなって好ましくないので、この実施例では、拡張部５２の後端５２ｂを屈曲促進部３１から前方に離間させている。
なお、図中、矢印Ｆは車両前方を示し、矢印Ｒは車両後方を示し、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し、矢印ＵＰは車両上方を示す。

このように、上記実施例のフロントサブフレーム構造は、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造であって、フロントサブフレームＡは、左右のサスペンションアーム（ロアアーム１０参照）の前側支持部（アーム支持ブラケット２７参照）を有するクロスメンバ本体２０を備えており、上記左右のサスペンションアーム（ロアアーム１０）の前側支持部（アーム支持ブラケット２７）の支持中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位に、補強部材用の連結部２８が設けられ、上記左右の連結部２８間を車幅方向に直線状に連結する補強部材（ブレース２９参照）が設けられたものである（図１、図６参照）。

この構成によれば、上述の補強部材（ブレース２９）で左右の連結部２８，２８間を車幅方向に直線状に連結するので、クロスメンバ本体２０の３００Ｈｚ程度の低周波振動を抑制して、ロードノイズが車室に伝わることを抑制することができ、かつ剛性感の向上を図ることができると共に、車幅方向のアーム支持剛性を向上でき、操安性を高めることができる。

また、この発明の一実施形態においては、上記フロントサブフレームＡは、上記サスペンションアーム（ロアアーム１０）の前側支持部（アーム支持ブラケット２７）と、上記補強部材用の連結部２８とが設けられたクロスメンバ本体２０と、上記クロスメンバ本体２０の左右前端から車両前方に延設されたサイドメンバ３０とを備えたものである（図１、図６参照）。

この構成によれば、上述の補強部材（ブレース２９）によりサイドメンバ３０の支持剛性をも向上させることができる。

さらに、この発明の一実施形態においては、上記補強部材（ブレース２９）の後端部が後方に拡幅され、サスペンションアーム（ロアアーム１０）の支持ブラケット（アーム支持ブラケット２７）に対する結合部２９ｂが形成され、上記補強部材（ブレース２９）の前縁２９ｃは車幅方向に延びる直線状に形成されたものである（図３、図６参照）。

この構成によれば、剛性感のさらなる向上と、低周波振動のさらなる抑制とを図ることができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明のサスペンションアームは、実施例のロアアーム１０に対応し、
以下同様に、
前側支持部は、アーム支持ブラケット２７に対応し、
補強部材は、ブレース２９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、クロスメンバ本体２０は図４で示したように、アッパパネル２１と延設アッパパネル２４と、前側のロアパネル２２と、後側のロアパネル２３とに４分割したが、アッパパネル２１と延設アッパパネル２４とを一体形成した上側パネルと、前後のロアパネル２２，２３を一体形成した下側パネルとの２分割構造にて構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造について有用である。

Ａ…フロントサブフレーム
１０…ロアアーム（サスペンションアーム）
２０…クロスメンバ本体
２７…アーム支持ブラケット（前側支持部）
２８…連結部
２９…ブレース（補強部材）
２９ｂ…結合部
３０…サイドメンバ

Claims (3)

1. 横置きエンジンで、かつ前輪駆動式の自動車におけるフロントサブフレーム構造であって、
   フロントサブフレームは、左右のサスペンションアームの前側支持部を有するクロスメンバ本体を備えており、
   上記左右のサスペンションアームの前側支持部の支持中心よりも前方かつ下方にオフセットした部位に、補強部材用の連結部が設けられ、
   上記左右の連結部間を車幅方向に直線状に連結する補強部材が設けられたことを特徴とする
   フロントサブフレーム構造。
2. 上記フロントサブフレームは、上記サスペンションアームの前側支持部と、上記補強部材用の連結部とが設けられたクロスメンバ本体と、
   上記クロスメンバ本体の左右前端から車両前方に延設されたサイドメンバとを備えた
   請求項１に記載のフロントサブフレーム構造。
3. 上記補強部材の後端部が後方に拡幅され、サスペンションアームの支持ブラケットに対する結合部が形成され、
   上記補強部材の前縁は車幅方向に延びる直線状に形成された
   請求項１または２に記載のフロントサブフレーム構造。

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