JP2006213245A

JP2006213245A - 車両前部構造

Info

Publication number: JP2006213245A
Application number: JP2005029745A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Ishii; 一嘉石井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】大幅な重量増加を抑制しつつ車両の前面衝突時におけるサイドメンバの上向き変形を抑制できる車両前部構造を得る。
【解決手段】車両前部構造１０では、フロントサイドメンバ１２とカウルトップサイドとがフロントモーメントキャンセラー１８によって連結されているため、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ１２の上向き変形が抑制される。ここで、フロントモーメントキャンセラー１８がフロントサイドメンバ１２のみならずエンジンマウント部２０にも結合されている。このため、上記フロントサイドメンバ１２の上向き変形の抑制効果を重量増加を抑制しつつ上げることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部のエンジンルーム側方へ配置されるサイドメンバの補強が考慮された車両前部構造に関する。

車両前部構造としては、フロントサイドメンバ又はフロントサイドメンバに結合されたエンジンマウントブラケットと、フロントサイドメンバの上側に配置されたアッパメンバと、の間を、パイプ又は閉断面部材で結合することで、車両の前面衝突時におけるフロントサイドメンバの立上り変形を抑制するものがある（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、この車両前部構造では、パイプ又は閉断面部材の板厚を厚くしたり、大型の部品を追加して、パイプ又は閉断面部材の剛性を上げることで、上記フロントサイドメンバの立上り変形の抑制効果を上げることができる。しかしながら、この場合には、車両重量が大幅に増加する原因となる。
発明協会公開技報公技番号２００２−２０７６号

本発明は、上記事実を考慮し、大幅な重量増加を抑制しつつ車両の前面衝突時におけるサイドメンバの上向き変形を抑制できる車両前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の車両前部構造は、車両前部の側部において車両前後方向側に配置されたサイドメンバと、車両前部において前記サイドメンバの上側に配置されたカウルトップと、前記サイドメンバと前記カウルトップとを連結する連結板材と、前記サイドメンバ及び連結板材に結合され、車両のエンジンが組み付けられるエンジンマウント部と、を備えている。

請求項２に記載の車両前部構造は、請求項１に記載の車両前部構造において、前記サイドメンバ、連結板材及びエンジンマウント部は、閉断面を形成する、ことを特徴としている。

請求項３に記載の車両前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造において、前記エンジンマウント部は、前記サイドメンバ及び連結板材に結合されたエンジンマウントブラケットと、前記連結板材及びエンジンマウントブラケットに結合され前記エンジンが組み付けられるエンジンマウント本体と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車両前部構造では、車両前部の側部において、サイドメンバが車両前後方向側に配置されると共に、サイドメンバの上側にカウルトップが配置されており、サイドメンバとカウルトップとを連結板材が連結している。このため、車両の前面衝突時におけるサイドメンバの上向き変形が抑制される。

さらに、サイドメンバにエンジンマウント部が結合されており、エンジンマウント部には車両のエンジンが組み付けられる。

ここで、連結板材がサイドメンバのみならずエンジンマウント部にも結合されている。このため、上記サイドメンバの上向き変形の抑制効果を上げることができると共に、重量の増加を抑制できる。

請求項２に記載の車両前部構造では、サイドメンバ、連結板材及びエンジンマウント部が閉断面を形成している。このため、上記サイドメンバの上向き変形の抑制効果を効果的に上げることができる。

請求項３に記載の車両前部構造では、エンジンマウント部が互いに結合されたエンジンマウントブラケット及びエンジンマウント本体を有しており、エンジンマウントブラケットがサイドメンバに結合されると共に、エンジンマウント本体にエンジンが組み付けられる。

ここで、エンジンマウントブラケット及びエンジンマウント本体が連結板材に結合されている。このため、上記サイドメンバの上向き変形の抑制効果を効果的に上げることができる。

図１には、本発明の実施の形態に係る車両前部構造１０の車両右側部分が車両前斜め左側から見た斜視図にて示されており、図２には、車両前部構造１０の車両右側部分が車両後斜め左側から見た斜視図にて示されている。さらに、図３には、車両前部構造１０の車両右側部分が断面図（図１の３−３線断面図）にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印ＦＲで示し、車両右方（車幅方向外方）を矢印ＲＨで示し、上方を矢印ＵＰで示す。

本実施の形態に係る車両前部構造１０は、サイドメンバとしての長尺矩形筒状のフロントサイドメンバ１２を一対備えており、一対のフロントサイドメンバ１２は、車両の前部にあるエンジンルーム両側方の下部にあって、車両前後方向に配置されている。

以下、車両前部構造１０の車両右側部分と車両左側部分とは同様であるので、車両前部構造１０の車両右側部分について説明する。

図４に示す如く、フロントサイドメンバ１２は、車両の前部に配置される前部１２Ａ及び車両の前後方向中間部に配置される中間部１２Ｂにおいて水平に配置されると共に、前部１２Ａと中間部１２Ｂとの間に配置される傾斜部１２Ｃにおいて車両後側へ向かうに従い下側へ向かう方向へ傾斜配置されている。エンジンルーム両側にあるフロントサイドメンバ１２の車両前側端には、クラッシュボックス１４が設けられており、クラッシュボックス１４は、フロントサイドメンバ１２よりも、車両前後方向において圧縮変形し易くされている。フロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｂは、フロントピラー（図示省略）の下部へと連結される。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの車両前側端付近は、エンジンルームの車両前方において、クロスメンバ（図示省略）へと連結される。

一対のフロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｃには、上側において、板状のダッシュパネル（図示省略）の下部が結合されると共に、一対のフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｂには、上側において、板状のフロアパネル（図示省略）が結合されており、ダッシュパネル及びフロアパネルは車室の周壁を構成している。

図１乃至図３に示す如く、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上側には、車幅方向外側において、カウルトップとしての断面Ｌ字形板状のカウルトップサイド１６が設けられており、一対のカウルトップサイド１６は、車両後側部分において、車幅方向に配置されたカウル（図示省略）によって互いに連結されている。また、カウルにはダッシュパネルの上端が結合されている。

フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａとカウルトップサイド１６とは、連結板材としてのフロントモーメントキャンセラー１８によって連結されている。フロントモーメントキャンセラー１８は、車幅方向外側の板状のフロントモーメントキャンセラーアウタ１８Ａと、車幅方向内側の板状のフロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂと、が互いに略平行に配置されており、フロントモーメントキャンセラーアウタ１８Ａとフロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂとは車両前側端及び車両後側端において互いに結合されている。図３に示す如く、フロントモーメントキャンセラーアウタ１８Ａは、上端１８Ｃがカウルトップサイド１６の下端へ、下端１８Ｄがフロントサイドメンバ１２の上端に溶接結合されている。また、フロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂは、上端１８Ｅがカウルトップサイド１６の上端へ、下端１８Ｆがフロントモーメントキャンセラーアウタ１８Ａの下端１８Ｄ近傍に溶接結合されている。

フロントサイドメンバ１２には、前部１２Ａの上側に、エンジンマウント部２０が結合されている。

エンジンマウント部２０は、一対のエンジンマウントブラケット２２を有しており、エンジンマウントブラケット２２は、鋼板により車幅方向外側面及び下面が開放された略直方体形の箱状とされている。エンジンマウントブラケット２２は、車幅方向内側壁２２Ａの下端延長壁２２Ｄがフロントサイドメンバ１２に結合され、車両前側壁２２Ｂ及び車両後側壁２２Ｃの下端が折り曲げられたフランジ部２２Ｅ、２２Ｆとされてフロントサイドメンバ１２に結合されている。また、エンジンマウントブラケット２２は、上壁２２Ｇ、車両前側壁２２Ｂ及び車両後側壁２２Ｃの車両外側端に屈曲されたフランジ部２２Ｈ、２２Ｉ、２２Ｊを備え、フロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂに結合されている。なお、本実施の形態では、エンジンマウントブラケット２２の上壁２２Ｇは、別板材から製作され、エンジンマウントブラケット２２の頂部へ被せられると共に、車幅方向内側及び車両前後方向が屈曲されたフランジ２２Ｋ、２２Ｌ、２２Ｍにより、エンジンマウントブラケット２２の車幅方向内側壁２２Ａ、車両前側壁２２Ｂ及び車両後側壁２２Ｃへ溶着されている。

エンジンマウント部２０は、エンジンマウント本体２４を有しており、エンジンマウント本体２４には、ゴムを主要部とする円柱状の本体部２４Ａが、３つの板状の結合部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄへ加硫接着されて一体に設けられている。これらの結合部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは互いに連結された１枚の板材である。エンジンマウント本体２４では、２つのコ字型結合部２４Ｂ、２４Ｃがそれぞれエンジンマウントブラケット２２の上壁２２Ｇへボルト２６Ａ及びナット２６Ｂによる締結によって結合されると共に、他の１つの結合部２４Ｄは本体部２４Ａから車幅方向外側で上方に向かって延長されフロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂに沿いかつこれへボルト２６Ａ及びナット２６Ｂによる締結によって結合されている。さらに、エンジンマウント本体２４では、本体部２４Ａに車両のエンジン（図示省略）が搭載される。

以上により、図３に示す如く、フロントサイドメンバ１２、フロントモーメントキャンセラーインナ１８Ｂ及びエンジンマウント部２０（エンジンマウントブラケット２２及びエンジンマウント本体２４）は、車両前後方向に見て略平行四辺形状の閉断面２８を形成している。

フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａには、車幅方向外側かつフロントモーメントキャンセラー１８の車両後側において、フロントサスペンションタワー３０が結合されており、フロントサスペンションタワー３０は、上壁を有する略円筒状にされて、フロントモーメントキャンセラー１８及びカウルトップサイド１６に結合されている。フロントサスペンションタワー３０は、車両のフロントサスペンション（図示省略）を支持している。

フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａには、車幅方向外側かつフロントサスペンションタワー３０の車両後側において、板状のリヤモーメントキャンセラー３２が結合されており、リヤモーメントキャンセラー３２は、フロントサスペンションタワー３０及びダッシュパネルに結合されている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の車両前部構造１０では、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａとカウルトップサイド１６とがフロントモーメントキャンセラー１８によって連結されている。このため、車両の前面衝突時に、クラッシュボックス１４から衝突荷重が車両後側へ入力されても、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形が抑制される。

ここで、フロントモーメントキャンセラー１８がフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａのみならずエンジンマウント部２０にも結合されて補強されている。このため、フロントモーメントキャンセラー１８の板厚を厚くしたり、大型の部品を追加しなくても、上記フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形の抑制効果を上げることができ、重量の増加を抑制できる。

さらに、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａ、フロントモーメントキャンセラー１８及びエンジンマウント部２０が閉断面２８を形成している。このため、上記フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形の抑制効果を効果的に上げることができる。

しかも、エンジンマウント部２０のエンジンマウントブラケット２２及びエンジンマウント本体２４がフロントモーメントキャンセラー１８に結合されている。このため、上記フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形の抑制効果を一層効果的に上げることができる。

なお、本実施の形態では、エンジンマウントブラケット２２及びエンジンマウント本体２４をフロントモーメントキャンセラー１８に結合した構成としたが、エンジンマウントブラケット２２及びエンジンマウント本体２４の少なくとも一方をフロントモーメントキャンセラー１８に結合した構成であればよい。

また、本実施の形態では、フロントモーメントキャンセラー１８をカウルトップとしての断面Ｌ字形板状のカウルトップサイド１６に結合した構成としたが、フロントモーメントキャンセラー１８をカウルトップとしての閉断面状の骨格部材（例えばエプロンアッパメンバ）に結合した構成としてもよい。

（実験例）
本実験例に係る車両前部構造は、上記実施の形態に係る車両前部構造１０に対し、フロントモーメントキャンセラー１８とエンジンマウント部２０（エンジンマウントブラケット２２及びエンジンマウント本体２４）とが結合されていない点のみが異なる。

本実験例に係る車両前部構造では、車両の前面衝突時に、フロントサイドメンバ１２が、傾斜部１２Ｃ下端を回転中心として回転されて、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａ及び傾斜部１２Ｃが上向き変形されると共に、フロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｂが下向き変形される。このため、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形を抑制するためには、前記回転中心を中心としたフロントサイドメンバ１２の回転モーメントを抑制する必要がある。

なお、車両の前面衝突時におけるフロントサイドメンバ１２の最大変形時は、車両の前面衝突終了時ではなく、すなわち、車両の前面衝突終了後のフロントサイドメンバ１２の車両前側端は、車両の前面衝突時における最大変形時のフロントサイドメンバ１２の車両前側端よりも、低い位置に配置される。

車両の前面衝突時にクラッシュボックス１４へ作用する車両後方への衝突荷重をＦ_C/Bとし、衝突荷重Ｆ_C/Bのクラッシュボックス１４への作用重心位置と前記回転中心との上下方向距離をＨ_C/Bとし、車両の前面衝突時にフロントモーメントキャンセラー１８からフロントサイドメンバ１２へ作用する下方への荷重をＦ_FRとし、荷重Ｆ_FRのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置と前記回転中心との車両前後方向距離をＬ_FRとし、車両の前面衝突時にリヤモーメントキャンセラー３２からフロントサイドメンバ１２へ作用する下方への荷重をＦ_RRとし、荷重Ｆ_RRのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置と前記回転中心との車両前後方向距離をＬ_RRとし、車両の前面衝突時にダッシュパネルからフロントサイドメンバ１２へ作用する車両前方への荷重をＦ_Dとし、荷重Ｆ_Dのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置と前記回転中心との上下方向距離をＨ_Dとし、車両の前面衝突時にフロアパネルからフロントサイドメンバ１２へ作用する上方への荷重をＦ_FLとし、荷重Ｆ_FLのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置と前記回転中心との車両前後方向距離をＬ_FLとする。

ここで、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ１２へ作用する前記回転中心周りの回転モーメントの大きさＭは、回転成分がＦ_C/B×Ｈ_C/Bであり、回転抑制成分が（Ｆ_FR×Ｌ_FR＋Ｆ_RR×Ｌ_RR＋Ｆ_D×Ｈ_D＋Ｆ_FL×Ｌ_FL）であるため、
Ｍ＝Ｆ_C/B×Ｈ_C/B−（Ｆ_FR×Ｌ_FR＋Ｆ_RR×Ｌ_RR＋Ｆ_D×Ｈ_D＋Ｆ_FL×Ｌ_FL）
となる。

車両の前面衝突時における衝突荷重Ｆ_C/Bのクラッシュボックス１４車両前側部への作用重心位置の上向き変位量、車両の前面衝突時における衝突荷重Ｆ_C/Bのクラッシュボックス１４車両後側部への作用重心位置の上向き変位量、及び、車両の前面衝突時における荷重Ｆ_FRのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置の上向き変形量は、車両の前面衝突時における荷重Ｆ_RRのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置の上向き変位量、荷重Ｆ_Dのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置の上向き変位量、及び、荷重Ｆ_FLのフロントサイドメンバ１２への作用重心位置の下向き変位量に比し、極端に大きい。

このため、上記実施の形態に係る車両前部構造１０の如く、フロントモーメントキャンセラー１８をエンジンマウント部２０に結合して補強することで、車両の前面衝突時におけるフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの上向き変形の抑制効果を効果的に上げることができる。

本発明の実施の形態に係る車両前部構造の車両右側部分を示す車両前斜め左側から見た斜視図である。本発明の実施の形態に係る車両前部構造の車両右側部分を示す車両後斜め左側から見た斜視図である。本発明の実施の形態に係る車両前部構造の車両右側部分を示す断面図（図１の３−３線断面図）である。本発明の実施の形態に係る車両前部構造のフロントサイドメンバを示す車両左側から見た側面図である。

符号の説明

１０車両前部構造
１２フロントサイドメンバ（サイドメンバ）
１６カウルトップサイド（カウルトップ）
１８フロントモーメントキャンセラー（連結板材）
２０エンジンマウント部
２２エンジンマウントブラケット
２４エンジンマウント本体
２８閉断面

Claims

車両前部の側部において車両前後方向側に配置されたサイドメンバと、
車両前部において前記サイドメンバの上側に配置されたカウルトップと、
前記サイドメンバと前記カウルトップとを連結する連結板材と、
前記サイドメンバ及び連結板材に結合され、車両のエンジンが組み付けられるエンジンマウント部と、
を備えた車両前部構造。
前記サイドメンバ、連結板材及びエンジンマウント部は、閉断面を形成する、ことを特徴とする請求項１記載の車両前部構造。
前記エンジンマウント部は、前記サイドメンバ及び連結板材に結合されたエンジンマウントブラケットと、前記連結板材及びエンジンマウントブラケットに結合され前記エンジンが組み付けられるエンジンマウント本体と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両前部構造。