JP2014069654A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サブフレームを介して前輪を車体フレームに懸架する車体前部構造を、フロントオーバーハングの短い車両に適用可能なほど前後方向寸法の短い構成にする。
【解決手段】前面衝突によりバンパ補強メンバ2が後退すると、サブフレーム4の中心部4aが脚部4b,4c,4d,4eよりも高強度であるため、衝撃力が先ず前方側脚部4b,4cに入力され、これらを変形させつつ、その後衝撃力がサブフレーム4の中心部4aを経て後方側脚部4d,4eにも達し、これらを変形させる。よって平面視略X字状のサブフレーム4はパンタグラフが折り畳まれるように変形しつつ衝撃エネルギーを吸収する。従って、サブフレーム4を平面視略X字状に形成するだけで、またその脚部4b,4cと車体フレーム1との結合を車輪3L,3Rよりも前方で行うという当該結合箇所に対する考慮のみで、上記の衝撃エネルギー吸収作用が得られ、サブフレーム4の前後方向長大化に頼ることなく、つまり短い車体前部構造で、前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体フレームの前部にサブフレームを介して車輪を懸架した車体前部構造に関するものである。

この種の車体前部構造としては従来、例えば特許文献1に記載のようなものが提案されている。
この車体前部構造は、車体フレーム前部に取り付けたサブフレームの車体前後方向後端部に、Ｓ字状の屈曲部を設けたり、車体フレームの骨格変形を受け止めるキャッチャー部材を設定し、
車体の前部衝突時に、車体フレーム前部のサブフレームにより衝突時の衝撃荷重を受け止めるというものである。

実開２００４−１１４８１４号公報

しかし上記した従来の車体前部構造は、前部衝突時の衝撃荷重を受け止め得るようにするには、サブフレームの後端部にＳ字状の屈曲部やキャッチャー部材を設ける必要があることから、サブフレームが前後長の長いものとなってしまうという問題があった。

ところで昨今は、車両の電動化が進みつつあり、ハイブリッド車両や電気自動車が多く市場に出回るようになった。
かかる電動車両のうち特に電気自動車、例えば後2輪にそれぞれ電動モータを一体ユニットとして内蔵させ、これら後2輪を個々の電動モータにより駆動して走行するインホイールモータ駆動の後輪駆動式電気自動車にあっては、
車体前部のコンパートメントに、エンジンや電動モータなどの駆動ユニットが存在しないため、前輪から車体前方への車体はみ出し長さであるフロントオーバーハングを、一般車に比べて大幅に短くし得るという利点がある。

かようにフロントオーバーハングの短い車両において、前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保しようと、特許文献1に記載された従来の車体前部構造を適用しようにも、これが前記した理由から、つまりサブフレームの大きな前後長に起因して同方向へ長いものであって、短いフロントオーバーハング内に収まりきれず、上記した従来の車体前部構造はフロントオーバーハングの短い車両に適用し得ない。

本発明は、サブフレームの改良により、その車体前後方向への長大化に頼ることなく、従って車体前部構造の前後方向への長大化を伴うことなく、車両の前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保し得るよう構成した車体前部構造を提案して、上記の問題を解消することを目的とする。

この目的のため、本発明による車体前部構造は、以下のようにこれを構成する。
先ず、本発明の前提となる車体前部構造を説明するに、これは、車体フレームの前部にサブフレームを介して車輪を懸架したものである。

本発明は特に、かかる車体前部構造におけるサブフレームを車体上方から見て、中心部から2個ずつの脚部が車体斜め前方および車体斜め後方へ放射状に延在する略X字状に構成し、
前記サブフレームを前記4個の脚部において前記車体フレームの前部に取り付け、車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部と前記車体フレーム前部との結合箇所を前記車輪よりも車体前方に位置させたことを特徴とする。

かかる本発明の車体前部構造によれば、車両前面衝突時の衝撃力が前記略X字状に構成したサブフレームの車体前方側における2個の脚部に入力されてこれを変形させつつ、その後衝撃力がサブフレームの中心部を経て車体後方側における2個の脚部にも達し、これをも変形させる。
つまり車両前面衝突時の衝撃力が略X字状に構成したサブフレームを、4個の脚部の変形によりパンタグラフが折り畳まれるような態様で変形させつつ、衝撃エネルギーを吸収されることとなり、車両前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保することができる。

しかもサブフレームを平面視略X字状に形成するだけで、そして当該サブフレームの4個の脚部を車体フレームの前部に取り付けるに際し前方側の2個の脚部と車体フレーム前部との結合を車輪よりも前方で行うという当該結合箇所に対する考慮のみで、上記の衝撃エネルギー吸収作用が得られるようにしたため、
サブフレームの車体前後方向への長大化に頼ることなく、従って車体前部構造の前後方向への長大化を伴うことなく、車両前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保し得ることとなる。
よって本発明の車体前部構造は、電気自動車のようにフロントオーバーハングの短い車両にも難なく適用し得て、従来の車体前部構造が抱えていた前記の問題を解消することができる。

本発明の一実施例になる車体前部構造を車体上方から見て示す要部概略平面図である。 図1の車体前部構造を、車両の前面衝突によりサブフレームがパンタグラフ折りたたみ形態に圧壊された状態で示す説明用要部概略平面図である。 図1の車体前部構造を、車両の前面衝突によりバンパ補強メンバがステアリングギヤに衝突した時の状態で示す説明用要部概略平面図である。 図1の車体前部構造を、車両の前面衝突によりステアリングギヤがステアリングギヤキャッチャーに衝突した状態で示す説明用要部概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
＜実施例の構成＞
図1は、本発明の一実施例になる車体前部構造を車体上方から見て示し、1は車体フレーム、2は当該車体フレーム1の前端に突設したバンパ補強メンバである。
また3L,3Rはそれぞれ左右前輪で、これら車輪3L,3Rはそれぞれ、共通なサブフレーム4を介して車体フレーム1に懸架する。

この懸架に際しては、左右前輪3L,3Rをそれぞれ先ず、ロアリンク部材5L,5Rを含む複数個のサスペンションリンク部材から成るサスペンション装置によりサブフレーム4に対し上下方向ストローク可能に弾支し、
そして当該サブフレーム4を以下のように構成すると共に、後述のようにして車体フレーム1の前部に取り付ける。

先ずサブフレーム4の構成を説明するに、このサブフレーム4は車体上方から見て、中心部4aから2個の脚部4b,4cが車体斜め前方へ放射状に延在し、2個の脚部4d,4eが車体斜め後方へ放射状に延在する平面視略X字状に構成する。
かかるサブフレーム4を4個の脚部4b,4c,4d,4e（好ましくはそれぞれの先端）において車体フレーム1の前部に取り付ける。

ここで、車体斜め前方へ放射状に延在するサブフレーム4の脚部4b,4cは、左右前輪3L,3Rよりも車体前方において車体フレーム1の前部（好ましくは、図示例のように車体フレーム1の前端）に対し、インシュレータ6L,6Rで結合する。
車体斜め後方へ放射状に延在するサブフレーム4の脚部4d,4eは、左右前輪3L,3Rよりも車体後方において車体フレーム1の前部に対し、インシュレータ7L,7Rで結合する。

ロアリンク部材5L,5Rのうち、左前輪3L用のロアリンク部材5Lは、その車体側基端がサブフレーム4の前後方向に隣り合う左側の脚部4b,4d間を橋絡するよう配置して、これら脚部4b,4dに対しロアリンク部材5Lの車体側基端を弾性ブッシュ8Lにより、ロアリンク部材5Lが車体上下方向へ揺動し得るよう枢支する。
ロアリンク部材5L,5Rのうち、右前輪3R用のロアリンク部材5Rは、その車体側基端がサブフレーム4の前後方向に隣り合う右側の脚部4c,4e間を橋絡するよう配置して、これら脚部4c,4eに対しロアリンク部材5Rの車体側基端を弾性ブッシュ8Rにより、ロアリンク部材5Rが車体上下方向へ揺動し得るよう枢支する。

左右前輪3L,3Rはステアリングギヤ9によって転舵可能とし、そのためステアリングギヤ9を左右前輪3L,3Rのナックルアーム（図示せず）間に架設する。
この架設に際しステアリングギヤ9は、サブフレーム4の中心部4aよりも車体前方に、またロアリンク部材5L,5Rを含むサスペンションリンク部材よりも車体前方に配置する。

かように配置したステアリングギヤ9は、ギヤボックス9aの両端をそれぞれ取り付けメンバ11L,11Rにより、サブフレーム4の車体斜め前方へ延在する前方側脚部4b,4cに取着して固定する。
また取り付けメンバ11L,11R、つまりサブフレーム4の車体斜め前方へ延在する前方側脚部4b,4cに対するステアリングギヤボックス9aの取着点をそれぞれ、サブフレーム4の中心部4aよりも車幅方向外側に位置させる。

なおサブフレーム4の中心部4aには、車両の前面衝突時に後退するステアリングギヤ9を受け止めるためのステアリングギヤキャッチャー12を設ける。
またサブフレーム4の中心部4aから車体斜め前方へ放射状に延在する脚部4b,4cは、車体下方に向け凸形のコ字状断面に形成する。

＜実施例の前面衝突時衝撃吸収作用＞
上記した構成になる本実施例の車体前部構造においては、車両の前面衝突により図2に矢αで示す衝撃力で衝突物（図2ではバンパ補強メンバ2）が後退変位した場合、サブフレーム4の中心部4aが脚部4b,4c,4d,4eよりも高強度であるため、衝撃力αが先ず前方側における低強度の脚部4b,4cに入力され、これらをA面（図面の明瞭を保つため脚部4cの面のみを示した）において図2の二点鎖線状態から実線状態へと変形させつつ、その後衝撃力αがサブフレーム4の中心部4aを経て後方側における低強度の脚部4d,4eにも達し、これらをB面（図面の明瞭を保つため脚部4eの面のみを示した）において図2の二点鎖線状態から実線状態へと変形させる。

つまり車両前面衝突時の衝撃力αが平面視略X字状に構成したサブフレーム4を、低強度な4個の脚部4b,4c,4d,4eの変形により図2の二点鎖線状態から実線状態へと、パンタグラフが折り畳まれるように変形させつつ、衝撃エネルギーを吸収されることとなり、車両の前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保することができる。

なお、サブフレーム4の前方側脚部4b,4cをインシュレータ6L,6Rで車体フレーム1の前部に結合するに際し、当該インシュレータ6L,6Rによる結合を図示例のように車体フレーム1の前端に対して行う場合、サブフレーム前方側脚部4b,4cのアーム長が長くなって、上記したサブフレーム4のパンタグラフ折り畳み形式の変形が助長され、上記の作用が一層顕著になる。

また前記した通りステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）を、サブフレーム4の中心部4aよりも車体前方に、またロアリンク部材5L,5Rを含むサスペンションリンク部材よりも車体前方に配置し、ステアリングギヤボックス9aの両端を取り付けメンバ11L,11Rでサブフレーム4の前方側脚部4b,4cに取着し、これらの取着点（取り付けメンバ11L,11R）をサブフレーム中心部4aよりも車幅方向外側としたことで、以下の作用が生起される。

車両前面衝突時の衝撃力αが図3に示すごとく衝突物（図3ではバンパ補強メンバ2）を後退変位させると、この衝突物（バンパ補強メンバ2）がステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）または取り付けメンバ11L,11Rにぶつかる。
このとき、取り付けメンバ11L,11Rを含むステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）がサブフレーム4の前方側脚部4b,4cよりも高強度であるため、衝撃力αがステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）およびギヤボックス取り付けメンバ11L,11Rを介してサブフレーム4の前方側脚部4b,4cに、図3に矢β1,β2で示す方向のサブフレーム中心部4a周りにおけるモーメントを付与し、サブフレーム4のパンタグラフ折り畳み形式の変形が助長され、上記の作用が一層顕著になる。

なお、サブフレーム4の中心部4aから車体斜め前方へ放射状に延在する脚部4b,4cを、車体下方に向け凸形のコ字状断面に形成したため、図3に矢β1,β2で示すモーメント方向におけるサブフレーム前方側脚部4b,4cの曲げ強度が低くなり、サブフレーム4のパンタグラフ折り畳み形式の変形が更に助長される。

衝撃力αが図4に示すごとく衝突物（図4ではバンパ補強メンバ2）を更に後方へ変位させ、この衝突物（バンパ補強メンバ2）がステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）をも後退変位させるようになると、
このように後退するステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）をステアリングギヤキャッチャー12が受け止める。

よって、ステアリングギヤキャッチャー12からサブフレーム中心部4aへ、図4に矢γで示す力が作用する。
この力γは、サブフレーム4の後方側脚部4d,4eをB面およびC面において図2の二点鎖線状態から実線状態へと変形させるのを助長する。
従って、サブフレーム4の前記したパンタグラフ折り畳み形式の変形が助長され、前記の作用が一層顕著になる。

＜実施例の効果＞
上記した本実施例の車体前部構造によれば、サブフレーム4を平面視略X字状に形成するだけで、そしてサブフレーム4の4個の脚部4b,4c,4d,4eを車体フレーム1の前部に取り付けるに際し前方側の2個の脚部4b,4cと車体フレーム1の前部との結合を車輪3L,3Rよりも前方で行うという当該結合箇所に対する考慮のみで、上記の衝撃エネルギー吸収作用が得られるようにしたため、
サブフレーム4の車体前後方向への長大化に頼ることなく、従って車体前部構造の前後方向への長大化を伴うことなく、つまり前後方向に短い車体前部構造で、車両前面衝突に対する安全性能を規定通りに確保し得ることとなる。

よって本実施例の車体前部構造は、電気自動車のようにフロントオーバーハングの短い車両にも難なく適用し得て、このような車両に用いることができなかった従来の車体前部構造の問題を解消することができる。

また本実施例では、サブフレーム4の前方側脚部4b,4cをインシュレータ6L,6Rで車体フレーム1の前部に結合するに際し、これらインシュレータ6L,6Rによる結合を車体フレーム1の前端に対して行うため、
サブフレーム前方側脚部4b,4cのアーム長が長くなって、サブフレーム4の前記したパンタグラフ折り畳み形式の変形が助長され、上記の効果を一層顕著なものにすることができる。

更に本実施例では、ステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）を、サブフレーム4の中心部4aよりも車体前方に、またロアリンク部材5L,5Rを含むサスペンションリンク部材よりも車体前方に配置し、ステアリングギヤボックス9aの両端を取り付けメンバ11L,11Rでサブフレーム4の前方側脚部4b,4cに取着し、これらの取着点（取り付けメンバ11L,11R）をサブフレーム中心部4aよりも車幅方向外側としたため、
車両前面衝突時に後退してきた衝突物がステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）またはその取り付けメンバ11L,11Rにぶつかった後、ステアリングギヤ9（ステアリングギヤボックス9a）およびギヤボックス取り付けメンバ11L,11Rがサブフレーム4の前記したパンタグラフ折り畳み形式の変形を助長するよう作用し、上記の効果を一層顕著なものにし得る。

また本実施例では、サブフレーム4の中心部4aから車体斜め前方へ放射状に延在する前方側脚部4b,4cを、車体下方に向け凸形のコ字状断面に形成したため、
図3に矢β1,β2で示すモーメント方向におけるサブフレーム前方側脚部4b,4cの曲げ強度が低くなり、サブフレーム4の前記したパンタグラフ折り畳み形式の変形が更に助長され、上記の効果を一層顕著なものにし得る。

更に本実施例では、サブフレーム4の中心部4aに、車の前面衝突時に後退するステアリングギヤ9を受け止めるためのステアリングギヤキャッチャー12を設けたため、
ステアリングギヤ9を受け止めたステアリングギヤキャッチャー12がサブフレーム中心部4aへ、図4に矢γで示す力を付与してサブフレーム4の前記したパンタグラフ折り畳み形式の変形が助長され、上記の効果を一層顕著なものにし得る。

1 車体フレーム
2 バンパ補強メンバ
3L,3R 左右前輪（車輪）
4 サブフレーム
4a サブフレーム中心部
4b,4c 前方側脚部
4d,4e 後方側脚部
5L,5R ロアリンク部材（サスペンションリンク部材）
6L,6R インシュレータ（前方側脚部の車体フレーム結合箇所）
7L,7R インシュレータ（後方側脚部の車体フレーム結合箇所）
9 ステアリングギヤ
9a ステアリングギヤボックス
11L,11R ステアリングギヤボックス取り付けメンバ
12 ステアリングギヤキャッチャー

Claims (7)

1. 車体フレームの前部にサブフレームを介して車輪を懸架した車体前部構造において、
   前記サブフレームを車体上方から見て、中心部から2個ずつの脚部が車体斜め前方および車体斜め後方へ放射状に延在する略X字状に構成し、
   前記サブフレームを前記4個の脚部において前記車体フレームの前部に取り付け、車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部と前記車体フレーム前部との結合箇所を前記車輪よりも車体前方に位置させたことを特徴とする車体前部構造。
2. 請求項1に記載の車体前部構造において、
   車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部を、前記車体フレーム前部の前端に結合させたことを特徴とする車体前部構造。
3. 前記車輪がステアリングギヤにより転舵される左右輪である、請求項1または2に記載の車体前部構造において、
   前記ステアリングギヤは、前記サブフレームの中心部よりも車体前方において前記左右輪間に架設したものであることを特徴とする車体前部構造。
4. 前記サブフレームに前記車輪をサスペンションリンク部材で懸架することにより、前記サブフレームを介し前記車輪を前記車体フレーム前部に懸架した、請求項3に記載の車体前部構造において、
   前記ステアリングギヤは、前記サスペンションリンク部材よりも車体前方に配置したものであることを特徴とする車体前部構造。
5. 前記ステアリングギヤが、車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部に取着されたものである、請求項3または4に記載の車体前部構造において、
   車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部に対する前記ステアリングギヤの取着点を、前記サブフレームの中心部よりも車幅方向外側に位置させたことを特徴とする車体前部構造。
6. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の車体前部構造において、
   前記サブフレームの中心部に、車両の前面衝突時に後退する前記ステアリングギヤを受け止めるためのステアリングギヤキャッチャーを設けたことを特徴とする車体前部構造。
7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の車体前部構造において、
   前記サブフレームの中心部より車体斜め前方へ延在する前記2個の脚部を、車体下方に向け凸形のコ字状断面に形成したことを特徴とする車体前部構造。

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