JP2007186125A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体前方からの荷重に対し、サイドメンバに下方への分力を効果的に作用させて、サイドメンバの折れモードを制御できる車体前部構造を得る。
【解決手段】フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの下方には、第２連結部材２０とサスペンションメンバ１８との間に、前上方に傾斜するアンダメンバ２２が掛け渡されている。アンダメンバ２２のサスペンションメンバ１８との連結部分では、上部に間隙が構成されており、前方からの衝撃作用時には、この間隙が解消されてアンダメンバ２２の傾斜角が増大する。これにより、衝撃作用時にフロントサイドメンバ１４作用する力Ｆ１に対し、その反対の成分を有する力Ｆ２が作用するので、フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの後端部分近傍を下方に沈み込むように変形させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

車体前部構造では、衝撃を効果的に吸収可能な各種の構造が提案されている。たとえば特許文献１には、車体前方からの荷重の分力を補助部材を介してフロントサイドメンバに下方への引き込み荷重として作用させることで、フロントサイドメンバへの車体上方への折れ曲がりを抑制するようにした車体構造が記載されている。

このように、車体前方からの荷重に対し、サイドメンバに下方への分力を効果的に作用させて、サイドメンバの折れモードを制御することが望まれている。
特開２００４−２４３７８５号公報

本発明は上記事実を考慮し、車体前方からの荷重に対し、サイドメンバに下方への分力を効果的に作用させて、サイドメンバの折れモードを制御できる車体前部構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、車両前後方向に延在するサイドメンバと、前記サイドメンバから下方に立設された第１立設部材と、前記第１立設部材に連結されたサスペンションメンバと、前記サスペンションメンバから前上方に向かって傾斜するよう車両前後方向に延在されたアンダメンバと、前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとを連結すると共に上部が下部よりも相対的に変形容易とされた連結手段と、を有することを特徴とする。

このように、サスペンションメンバとアンダメンバとを連結する連結手段を、その上部が下部よりも相対的に変形容易とすることで、この車体前部構造に前方から作用した荷重（衝撃）により、連結手段の上部が下部よりも変形して車体後方側へと変位しやすくなる。そして、連結手段の車体後方側への変位により、サスペンションメンバから前上方に向かって傾斜するよう車両前後方向に延在されたアンダメンバの傾斜角をさらに増大させることができるので、アンダメンバから連結手段、サスペンションメンバ、第１立設部材を経て、サイドメンバに下方へ引き込む分力を作用させることができる。すなわち、本発明では、車体前方からの荷重に対し、サイドメンバに下方への分力を効果的に作用させて、サイドメンバの折れモードを制御できる。

なお、ここでいう「変形」には、上記したように、アンダメンバの傾斜角をさらに増大させるような変形であり、実質的に、連結手段の上部において、下部よりもアンダメンバがサスペンションメンバに相対的に接近するような変形をすべて含む。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記連結手段が、前記上部において前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとの間に間隙を構成すると共に前記下部において前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとを結合する結合部材、を有することを特徴とする。

すなわち、サスペンションメンバとアンダメンバとの間において、その上部には間隙を構成し下部ではこれらを結合するように結合部材を設けるだけの簡単な構造で、連結手段を実現できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記アンダメンバの車両前後方向の後部よりも中央部の座屈強度が高く設定されていることを特徴とする。

したがって、車体前部構造に前方から作用した荷重（衝撃）により、アンダメンバの中央部よりも先に後部が変位してアンダメンバの前上方に向かう傾斜角を増大させた後に、この荷重を連結手段に伝達することが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記第１立設部材よりも車両前方側において前記サイドメンバから下方に立設され、前記アンダメンバの前部が連結された第２立設部材、を有することを特徴とする。

すなわち、このような第２立設部材を設けることで、アンダメンバは、第１立設部材よりも車両前方側において、その上下移動が制限される。したがって、前方から荷重が作用したときに、アンダメンバは前方側で上下に移動しづらくなり、前方からの荷重を連結手段により効果的に伝達可能となる。

本発明は上記構成としたので、車体前方からの荷重に対し、サイドメンバに下方への分力を効果的に作用させて、サイドメンバの折れモードを制御できる。

図１には、本発明の第１実施形態に係る車体前部構造１２の全体構成が示されている。また、図２には、この車体前部構造１２が部分的に拡大して示されている。なお、各図面において、車両前方を矢印ＦＲで、車両上方を矢印ＵＰでそれぞれ示す。また、以下において、車両前方を単に「前方」、車両後方を単に「後方」と適宜省略する。

車体前部構造１２は、車体の前部において、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドメンバ１４を有している。フロントサイドメンバ１４は、車幅方向に所定間隔で配置されている。フロントサイドメンバ１４は、車両前方側において略水平に延在された前部１４Ａと、この前部１４Ａから連続して後下方へと斜めに傾斜された中間傾斜部１４Ｂ、及び中間傾斜部１４Ｂから連側して後方へと略水平に延在された後部１４Ｃと、で構成されている。そして、車両前方側から所定値以上の大きな外力（荷重）が作用すると、図４２に二点鎖線で示すように変形して、エネルギー吸収する作用を有している。

フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの、中間傾斜部１４Ｂとの境界近傍からは、下方に向けて膨出された膨出部１４Ｄが形成されており、この膨出部１４Ｄに、第１連結部材１６の上端が取り付けられている。第１連結部材１６は、膨出部１４Ｄから下方へと立設されている。

第１連結部材１６の下端には、サスペンションメンバ１８が取り付けられている。サイドメンバは、車体の図示しないサスペンションに対応した構造とされており、サスペンションの一部を支持している。

フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの前端部分には、第２連結部材２０の上端が取り付けられている。第２連結部材２０は、フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａから下方へと立設された立設部２０Ａと、この立設部２０Ａの下端に配設されたクロスメンバ２０Ｂとで構成されている。

フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの下方には、第２連結部材２０とサスペンションメンバ１８との間に掛け渡されたアンダメンバ２２が配置されており、このアンダメンバ２２の前部が第２連結部材２０に、後部がサスペンションメンバ１８に連結されている。したがって、第２連結部材２０とサスペンションメンバ１８とアンダメンバ２２によって連結されていることになる。アンダメンバ２２は、図３から分かるように、サスペンションメンバ１８側、すなわち後方から前方へ向かうにしたがって上方に傾斜するように配置されている。ここでは、水平面ＬＳに対するアンダメンバ２２の傾斜角をθとしている。

図４に詳細に示すように、本実施形態のアンダメンバ２２は、２つのアンダメンバ構成部材２４、２６によって構成されている。一方のアンダメンバ構成部材２４は、断面略Ｌ字状に形成されており、他方のアンダメンバ構成部材２６は、アンダメンバ構成部材２４とで車幅方向の断面が略四角形の閉断面を構成するように断面略逆Ｌ字状に形成されると共に、その端部からフランジ片２６Ａ、２６Ｂが延出されている。これに対し、アンダメンバ構成部材２４においては、２つのアンダメンバ構成部材２４、２６の組み付け状態でフランジ片２６Ａ、２６Ｂと接触する部分が接合部位２４Ａ、２４Ｂとされている。接合部位２４Ａ、２４Ｂとフランジ片２６Ａ、２６Ｂとにおいて、たとえば溶接等により２つのアンダメンバ構成部材２４、２６が接合されることで、全体として断面四角筒状のアンダメンバ２２が構成される。

図５に示すように、アンダメンバ２２の後端はサスペンションメンバ１８と車両前後方向に対向しており、その下部２２Ｌからは、１又は複数のボルト挿通孔が形成された取付片２８とされている。一方、サスペンションメンバ１８の前端からは、下方に向けて延出され、さらに前方に向けて屈曲されると共に、ボルト挿通孔が形成された延出片３２が設けられている。これらのボルト挿通孔にブラケット３０を介してボルト３６を挿通しナット３８を締結することで、アンダメンバ２２の後端は、下部２２Ｌにおいてサスペンションメンバ１８に連結される。これに対し、アンダメンバ２２の後端の上部２２Ｕは下部２２Ｌと異なり、ボルト３６等によって固定されることなく、延出片３２との間に間隙４０が構成されている。

図６に示すように、アンダメンバ２２の前端の下部２２Ｔからは、前方に向けて延出されると共にボルト挿通孔が１又は複数（本実施形態では車幅方向に２つ）形成された連結片４２が形成されている。一方、第２連結部材２０の下部にもボルト挿通孔が形成されている。これらのボルト挿通孔には、ボルト４８が挿通されており、このボルト４８にナット５０が締結されて、アンダメンバ２２の前端が第２連結部材２０に連結されている。

図１、図３及び図４に示すように、アンダメンバ２２には、その延在方向、すなわち車両前後方向に沿って３つの領域（前部領域２２Ａ、中央部領域２２Ｂ、後部領域２２Ｃ）が設定されている。そして、これらの各領域の座屈強度に関し、
前部領域２２Ａ＜後部領域２２Ｃ＜中央部領域２２Ｂ （１）
が成り立つように、それぞれの座屈強度が設定されている。前部領域２２Ａに関しては、前部領域２２Ａが座屈するよりも先にこの荷重が後方へ伝達されて間隙４０が解消されるように座屈強度が高く設定されている。したがって、前方からの荷重が作用すると、アンダメンバ２２は、この荷重をまず後方へ伝達して間隙４０を解消させた後、前部領域２２Ａ、後部領域２２Ｃ、中央部領域２２Ｂの順で変形する。もちろん、荷重の大きさによっては、中央部領域２２Ｂや後部領域２２Ｃが変形しない場合もある。

なお、アンダメンバ２２に、このように座屈強度が異なる３つの領域を設定する具体的構成は特に限定されない。本実施形態では、図４に示すように、前部領域２２Ａに対応する部分の接合部位２４Ａ及びフランジ片２６Ａに切欠５２を形成して、この前部領域２２Ａの座屈強度を低下させている。さらに、後部領域２２Ｃに対応する部分では、アンダメンバ構成部材２４の上面部に穴部５４を形成し、この後部領域２２Ｃの座屈強度を、前部領域２２Ａと中央部領域２２Ｂの間に設定している。

次に、本実施形態の作用を説明する。

通常状態、すなわち車両前方から外力（衝撃）が作用していないときには、図１及び図３に示すように（図２にも実線で示す）、アンダメンバ２２は変形しておらず、フロントサイドメンバ１４も変形していない。また、図５に実線で示すようにアンダメンバ２２は後方へ移動しておらず、アンダメンバ２２とサスペンションメンバ１８の間の間隙４０も維持されている。

車両前方から荷重が作用し、荷重の一部がアンダメンバ２２に入力されると、アンダメンバ２２は、この荷重を後方へと伝達する。これにより、アンダメンバ２２が後方へ移動して延出片３２を変形させ、図５に二点鎖線で示すように間隙４０が解消される。そして、図２に二点鎖線で示すように、アンダメンバ２２の前上方への傾斜角θが大きくなる。ついで、アンダメンバ２２は、上記（１）のように座屈強度が設定されているので、まず前部領域２２Ａが変形し、次に、後部領域２２Ｃが変形して、エネルギー吸収する。このとき、既にアンダメンバ２２の傾斜角θが増大しているので、アンダメンバ２２の後部が下方に移動するような変形（いわゆる「下凸折れ」）が発生しやすくなる。

一方、フロントサイドメンバ１４においても、前方からの荷重の一部によって、図２に二点鎖線で示すように変形し、エネルギー吸収する。このとき、フロントサイドメンバ１４の前部１４Ａの後端部分、特に、膨出部１４Ｄが形成された部位には、上方へ向かう力Ｆ１が作用する。これに対し、アンダメンバ２２では、上記したように傾斜角θが増大した状態となっているため、アンダメンバ２２のサスペンションメンバ１８との連結部分に下方への成分を持つ力Ｆ２が生じる。そしてこの力Ｆ２が、サスペンションメンバ１８を介して、フロントサイドメンバ１４の膨出部１４Ｄが形成された部位に作用する。この下方への力Ｆ２は、前述の力Ｆ１とは反対の成分を有しているので、フロントサイドメンバ１４では、図２に二点鎖線で示すように、前部１４Ａの後端部分近傍の上方への変位が抑制され、この部位において下方に沈み込むように変形する。すなわち、本実施形態では、フロントサイドメンバ１４に本来的に作用する力Ｆ１に対し、これを相殺する力Ｆ２を作用させることで、フロントサイドメンバ１４の折れモードを制御することができる。

特に、本実施形態では、フロントサイドメンバ１４の前端から下方に立設した第２連結部材２０に、アンダメンバ２２の前部を連結している。このため、アンダメンバ２２は荷重作用時にその前部において上下方向には変位しづらくなり、前方からの荷重を後方へ効果的に伝達できる。

なお、フロントサイドメンバ１４の中間傾斜部１４Ｂの後方には、図１及び図２に示すようにトーボード５６が配置されることがある。本実施形態では、図２から分かるようにフロントサイドメンバ１４の変形時に中間傾斜部１４Ｂが下方側、すなわちトーボード５６から離間する方向へ変位するので、トーボード５６を不用意に後方へ移動させてしまうことを抑制できる。もちろん、トーボード５６以外の部材が配置されている構成でも、この部材を不用意に後方へ移動させてしまうことを抑制できる。

また、本実施形態では、上記したフロントサイドメンバ１４及びアンダメンバ２２の構造により、フロントサイドメンバ１４及びサスペンションメンバ１８の振動が抑制されるので、結果的に、車体前部構造１２全体として、ノイズやバイブレーションを低減させることが可能になる。たとえば、車室内に発生するこもり音を低減させることも可能になる。

なお、アンダメンバ２２の座屈強度を上記式（１）を満たすように設定する具体的構成は上記のものに特に限定されず、たとえば、以下に示す各実施形態の構成を採用可能である。以下において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図７（Ａ）に示す第２実施形態のアンダメンバ６２では、図７（Ｂ）及び（Ｃ）を比較しても分かるように、略四角筒状の断面形状の大きさを変化させ、強度を低下させたい箇所では断面力が小さくなるようにすることで、
前部領域６２Ａ＜後部領域６２Ｃ＜中央部領域６２Ｂ
となる座屈強度が得られるようにしている。特に、断面形状は連続的に変化させることが可能であるので、座屈強度も連続的に変化させることができる。

図８に示す第３実施形態のアンダメンバ７２では、その内部（第１実施形態として図４に示したアンダメンバ構成部材２４、２６の内側）に補強部材７４を配設しているが、求める座屈強度に対応させて、この補強部材７４の配設の有無を調整している。すなわち、前部領域２２Ａでは、その前半分程度の部分７２Ｄで補強部材７４が実質的に配設されないようにし、後部領域２２Ｃでは、車両前後方向の一部に補強部材７４が配設されない箇所７２Ｅを設定している。中央部領域２２Ｂでは、車両前後方向の全域で補強部材７４が配設されるようにしている。そしてこれにより、
前部領域７２Ａ＜後部領域７２Ｃ＜中央部領域７２Ｂ
を満たす座屈強度を得ている。

図９に示す第４実施形態のアンダメンバ８２では、前部領域２２Ａについては第３実施形態と同様に、補強部材７４を配設しない部分８２Ｄを設定している。後部領域２２Ｃについては補強部材７４を全域にわたって配置しているが、切欠８４を形成して座屈強度を中央部領域２２Ｂよりは低く、且つ前部領域２２Ａよりは高くなるようにしている。そしてこれにより、
前部領域８２Ａ＜後部領域８２Ｃ＜中央部領域８２Ｂ
を満たす座屈強度を得ている。

また、上記各実施形態において、本発明の結合部材（連結手段）としては、アンダメンバとサスペンションメンバとの連結部分の上部に間隙を構成しているものを挙げたが、この間隙に代えて、たとえば下部よりも変形容易となるように上部においても連結する（間隙を設けない）構成でもよい。ただし、上記各実施形態のように上部に間隙を設けると、上部を連結した構成と比較して、アンダメンバの傾斜角θが増大するように変位するときの抵抗が小さくなるので、好ましい。

また、アンダメンバの後端とサスペンションメンバとが必ずしも対向していなくても、これらの連結部分において上部が下部よりも相対的に変形容易とされていればよい。

本発明の第１実施形態の車体前部構造を変形前の状態で概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施形態の車体前部構造を部分的に拡大して示す側面図である。 本発明の第１実施形態の車体前部構造のアンダメンバ及びその近傍を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の車体前部構造のアンダメンバを概略的に示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の車体前部構造におけるアンダメンバとサスペンションメンバとの連結構造を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の車体前部構造におけるアンダメンバと第２立設部材との連結構造を示す説明図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の車体前部構造のアンダメンバ及びその近傍を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第３実施形態の車体前部構造のアンダメンバ及びその近傍を示す側面図である。 本発明の第４実施形態の車体前部構造のアンダメンバ及びその近傍を示す側面図である。

符号の説明

１２ 車体前部構造
１４ フロントサイドメンバ
１４Ａ 前部
１４Ｂ 中間傾斜部
１４Ｃ 後部
１４Ｄ 膨出部
１６ 第１連結部材（第１立設部材）
１８ サスペンションメンバ
２０ 第２連結部材（第２立設部材）
２２ アンダメンバ
２２Ａ 前部領域
２２Ｂ 中央部領域
２２Ｃ 後部領域
２４ アンダメンバ構成部材
２４Ａ 接合部位
２６ アンダメンバ構成部材
２６Ａ フランジ片
２８ 取付片
３０ ブラケット
３２ 延出片
３６ ボルト（連結手段、結合部材）
３８ ナット（連結手段、結合部材）
４０ 間隙
４２ 連結片
４８ ボルト
５０ ナット
５２ 切欠
５４ 穴部
５６ トーボード
６２ アンダメンバ
６２Ａ 前部領域
６２Ｂ 中央部領域
６２Ｃ 後部領域
７２ アンダメンバ
７２Ａ 前部領域
７２Ｂ 中央部領域
７２Ｃ 後部領域
７４ 補強部材
８２ アンダメンバ
８２Ａ 前部領域
８２Ｂ 中央部領域
８２Ｃ 後部領域
８４ 切欠
ＬＳ 水平面
θ 傾斜角

Claims (4)

1. 車両前後方向に延在するサイドメンバと、
   前記サイドメンバから下方に立設された第１立設部材と、
   前記第１立設部材に連結されたサスペンションメンバと、
   前記サスペンションメンバから前上方に向かって傾斜するよう車両前後方向に延在されたアンダメンバと、
   前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとを連結すると共に上部が下部よりも相対的に変形容易とされた連結手段と、
   を有することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記連結手段が、
   前記上部において前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとの間に間隙を構成すると共に前記下部において前記サスペンションメンバと前記アンダメンバとを結合する結合部材、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記アンダメンバの車両前後方向の後部よりも中央部の座屈強度が高く設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造。
4. 前記第１立設部材よりも車両前方側において前記サイドメンバから下方に立設され、前記アンダメンバの前部が連結された第２立設部材、
   を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車体前部構造。

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