JP2018083512A - フロントサブフレーム構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】走行時の剛性と車両の前面衝突時の車体取付部付近の屈曲容易化(サブフレームの車体からの確実な離脱)とを両立する。【解決手段】車両前部において車体の下方に配設されてサスペンションの一部を構成するロアアーム50を支持するサブフレーム本体2を備え、サブフレーム本体2後部を車体へ取り付けるとともにロアアーム50後部が取り付けられた車体取付部6が設けられ、車体取付部6には、該車体取付部6においてサブフレーム後退荷重を利用して当該サブフレーム本体2を車体から離脱させる離脱手段62と、該車体取付部6の基端側に設けられた屈曲促進部61とを備え、車体取付部6に、フランジ40が車両前方に開口する開口69aに沿って屈曲促進部61を越えて連続して延設され、フランジ40の屈曲促進部61よりも車幅方向外側の部分に補強ビード42が該フランジ40に沿って延設された。【選択図】図4
Description
この発明は、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム等の車体下方に配設されてサスペンションを支持するフロントサブフレームを備えた車両のフロントサブフレーム構造に関する。
従来、車両前部において前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの下方にサスペンションやステアリング機構、パワートレイン等を支持するフロントサブフレーム(以下、「サブフレーム」という。)を設けて、車両の前面衝突時において、フロントサイドフレームの変形により衝突エネルギーを吸収することに加えてサブフレームにて補助的な衝突エネルギー吸収を行う構造が知られている。
また、サブフレーム構造には、走行時の車輪支持剛性を高めるために頑強に構成されている一方で、頑強なサブフレームが車両の前面衝突時にフロントサイドフレームの変形を阻害しないように、衝突中期から後期にかけてサブフレーム後端を車体から離脱させるように構成したものが知られている。
例えば、特許文献1には、サブフレーム後部から車幅方向外側へ突出する車体取付部に、該車体取付部とともにロアアームの後側ブッシュを車体に対してボルト等の締結部材により共締めし、さらに該車体取付部の車幅方向内側の付け根に屈曲促進部を設けたサブフレームを備えた構造が提案されている。
そして特許文献1のものは、前面衝突時に、前後メンバから伝達される衝突荷重を、ロアアームを迂回するようにサブフレームを伝達する荷重によって屈曲促進部を屈曲させるとともに、さらにサブフレーム前方へ突出する前後メンバからロアアームを介した荷重によって車体取付部において締結部材を引き抜くことで車両の前面衝突時に、車体からサブフレームを確実に離脱させるように構成したものである。
ところで、走行時の車輪支持剛性向上の観点では車体取付部の車体との連結剛性を高めることが好ましい。
そこで上述した特許文献1のサブフレームのように、車体取付部の車幅方向内側の付け根に屈曲促進部を設けた構成において、車体取付部の車体との連結剛性を高めると車体取付部に備えた屈曲促進部の剛性も上がるため、車両の前面衝突時に該屈曲促進部が屈曲し難くなり、サブフレームを車体から確実に離脱させることができないおそれがあるという背反の問題を有する。
そこでこの発明は走行時の剛性と車両の前面衝突時の車体取付部付近の屈曲容易化(サブフレームの車体からの確実な離脱)とを両立することを目的とする。
この発明は、車両前部において車体の下方に配設されてサスペンションの一部を構成するロアアームを支持するサブフレーム本体を備え、該サブフレーム本体における後部から車幅方向外側に突出するとともに、上記サブフレーム本体後部を車体へ取り付ける車体取付部が設けられ、該車体取付部には車両前方及び側方に開口する開口部が形成され、上記車体取付部は、その内部に上記開口部から差し込まれるように配置されたロアアーム後部と共に車体に対して共締めされ、該車体取付部においてサブフレーム後退荷重を利用して当該サブフレーム本体を車体から離脱させる離脱手段が設けられたフロントサブフレーム構造において、上記車体取付部の基端側に、前後方向に延びる屈曲促進部が設けられ、上記車体取付部に、フランジが上記開口部における車両前方へ開口する前方開口部に沿って上記屈曲促進部を越えて連続して延設され、上記フランジの上記屈曲促進部よりも車幅方向外側の部分に、補強ビードが該フランジに沿って延設されたものである。
上記構成によれば、上記補強ビードと上記車体取付部の基端側との間をフランジで補強しつつ、補強ビードで屈曲促進部への応力集中を増加させ、走行時の高剛性化と衝突時のサブフレームの車体からの離脱促進を両立することができる。
この発明の態様として、上記補強ビードは上記車体取付部の上面よりも上方に膨出することが好ましい。
上記構成によれば、開口部の高さ(上下幅)を確保してロアアーム揺動範囲と、上記車体取付部の補強を両立することができる。
またこの発明の態様として、上記補強ビードは上記車体取付部に備えた車体当接面に沿って、上記屈曲促進部側に拡幅することが好ましい。
上記構成によれば、車体当接面の確保と、屈曲促進部の広域への応力集中を両立することができる。
この発明によれば、走行時の剛性と車両の前面衝突時の車体取付部付近の屈曲容易化(サブフレームの車体からの確実な離脱)とを両立することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図1は本実施形態のフロントサブフレーム構造の左側部分の要部を示す平面図、図2は本実施形態のフロントサブフレーム構造を示す左側面図、図3は図2においてロアアームを取外して図示した左側面図、図4はフロントサブフレームの後部左側部分の要部の斜視図、図5はフロントサブフレーム構造の後部左側の要部の平面図、図6はフロントサブフレーム構造の後部左側部分の要部の左側面図、図7は図5中のA−A線の要部断面図である。なお、図中、矢印Fは車両前方を示し、矢印Rは車両右方を示し、矢印Lは車両左方を示し、矢印Uは車両上方を示すものとする。また、本実施形態のサブフレーム構造(前部車体構造)の要部は左右対称形状であるため、車両左側の構成に基づいて説明し、車両右側の構成については省略するものとする。
図1は本実施形態のフロントサブフレーム構造の左側部分の要部を示す平面図、図2は本実施形態のフロントサブフレーム構造を示す左側面図、図3は図2においてロアアームを取外して図示した左側面図、図4はフロントサブフレームの後部左側部分の要部の斜視図、図5はフロントサブフレーム構造の後部左側の要部の平面図、図6はフロントサブフレーム構造の後部左側部分の要部の左側面図、図7は図5中のA−A線の要部断面図である。なお、図中、矢印Fは車両前方を示し、矢印Rは車両右方を示し、矢印Lは車両左方を示し、矢印Uは車両上方を示すものとする。また、本実施形態のサブフレーム構造(前部車体構造)の要部は左右対称形状であるため、車両左側の構成に基づいて説明し、車両右側の構成については省略するものとする。
本実施形態に係る車両Vは、フロントノーズが短く設定された小型車であり、図2、図3に示すように、その前部において、車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム100の下方に配設され、サスペンションの一部を構成する左右一対のロアアーム50を支持するフロントサブフレーム1(以下「サブフレーム1」と称する)を備えている。
フロントサイドフレーム100は、車両前後方向に延びる閉断面形状の筒状体で構成されており、その前端には、フランジ100a及び上側クラッシュカン102側のフランジ102aを介して上側クラッシュカン102が取り付けられている。
上側クラッシュカン102は、車両前後方向に延びる閉断面形状の筒状体で構成され、フロントサイドフレーム100の前部に連接している。左右の上側クラッシュカン102の前端は、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント103によって連結されている。
また図1〜図3に示すように、フロントサイドフレーム100の底面には、後述するサブフレーム1の前端が前端支持部材107及びフランジ100aを介して連結されるとともに、サブフレーム1の車両前後方向の中間部が、中間支持部材108(図2、図3参照)を介して締結部材(図示省略)により連結されている。
また、フロントサイドフレーム100の車両後方には、エンジン等のパワートレインを収容する収容空間と車室とを仕切るダッシュパネル104が配設され、このダッシュパネル104の前面には、フロントサイドフレーム100の後端が接続されている。そして、ダッシュパネル104の下部には、フロントサイドフレーム100の後端から車両前後方向に延びるフロアフレーム105が配設されている。このフロアフレーム105の下部には、側面視でクサビ状をなすガセット106が接合固定され、フロアフレーム105とガセット106とにより閉断面を形成している。上述したサブフレーム1の後端は、締結部63を介して車体側のフロアフレーム105及びガセット106に連結されている。
サブフレーム1は、図1〜図3に示すように、サブフレーム本体2と、サブフレーム本体2から連結部31を介して前方へ延びる左右一対の前後メンバ3と、前後メンバ3の前部を車幅方向に連結するフロントクロスメンバ35(図1参照)とサブフレーム1の前部において車幅方向に連結するセンタクロスメンバ36(同図参照)とで井桁状に構成されている。
サブフレーム本体2および前後メンバ3は、上面を構成するとともに該上面の縁部が適宜下方へ延出するように折り曲げられたアッパパネル1Aと、下面を構成するとともに該下面の縁部が適宜上方へ延出するように折り曲げられたロアパネル1Bとを備え、ロアパネル1Bとアッパパネル1Aとの対向部分を接合することで中空状に形成されている。
サブフレーム本体2は、図1に示すように、車幅方向に延びるサスクロス4(サスペンションクロスメンバ4)と、該サブフレーム本体2の左右両側の前部から前方へ突出する左右一対の前方突出部5と、該サブフレーム本体2の後部から車幅方向外側へ突出するとともに上記サブフレーム本体2の後部を車体側へ取り付ける車体取付部6とを備えている。
本実施形態において前方突出部5は、前方程車幅方向外側へ略水平に突出するとともに、車体取付部6は、車幅方向と略平行に車幅方向外側へ略水平に突出している。
前後メンバ3は、前方突出部5の前端に連結部31を介して連設されている。詳しくは、連結部31は、前方突出部5の前端から該前方突出部5の突出方向と同じ方向である前方程車幅方向外側へ略直線状に連続して延びており、後記のアーム前側支持部17よりも前方位置において前方突出部5と一体に形成されている。前後メンバ3は、連結部31の前端から車両前後方向と略平行にさらに前方へ延びている。前後メンバ3の後部には、連結部31に対して屈曲する屈曲部7が形成されている。
本実施形態では、図2に示すように、前後メンバ3の前端の車両前後方向(長手方向)に直交する向きの断面が、前後メンバ3の後端の車両前後方向に直交する向きの断面と正面視で少なくとも部分的に重複するよう構成されている。
また図1〜図3に示すように、前後メンバ3の前後方向の中間部であって車幅方向外側の縦壁状の側面部3aには、車両V前面からのオフセット衝突時に前後メンバ3の中間部が車幅方向内側へ屈曲変形することを促進する凹状ビード8が設けられている。
また同図に示すように、前後メンバ3の前端には、上方へ突の前端支持部材107が接合固定され、この前端支持部材107の前面には、前側フランジ部107aが設けられている。そして前側フランジ部107aの下部前面には下側クラッシュカン11が、プレート状のフランジ11aを介して取り付けられている。
図2に示すように、下側クラッシュカン11は、上面を構成するアッパパネル11Aと下面を構成するロアパネル11Bとにより、四角錘台状に形成されており、その後端がそれぞれフランジ11aに接合固定されている。これにより、下側クラッシュカン11は、車両前方から入力される衝突荷重に対して圧縮変形可能とされている。なお図1〜図3中の符号12は、左右一対の下側クラッシュカン11の各前端を車幅方向に連結する下側バンパビームである。
また図1〜図3の図3中のX部拡大図に示すように、前方突出部5の前部には、ロアアーム50の前部を前側連結部55(前側ブッシュ55)(図1、図2参照)を介して軸支するアーム前側支持部17が設けられている。
アーム前側支持部17は、アーム前側支持ブラケット18と、ロアアーム50の前側連結部55を軸支するボルト19およびナット20を備えている。
前方突出部5の前面には、図1に示すように、車両前方および車幅方向内方に開口する前面開口部15が形成されているとともに、前方突出部5の後面には、図3に示すように、車両後方および車幅方向外方に開口する後面開口部16が形成されている。
前方突出部5の前面には、図1に示すように、車両前方および車幅方向内方に開口する前面開口部15が形成されているとともに、前方突出部5の後面には、図3に示すように、車両後方および車幅方向外方に開口する後面開口部16が形成されている。
前面開口部15は、主にアーム前側支持ブラケット18に前側連結部55の軸支用のボルト19を締結するためのサービスホール(作業用孔)である。
後面開口部16は、前方突出部5の前部の後面部から連結部31および屈曲部7の各後面部にかけて連続して開口形成されており、このうち前方突出部5の前部の後面部の開口部分は、車幅方向外側に開口し(図3参照)、図1に示すように、該開口部分からロアアーム50の後記の車幅方向延設アーム部51の車幅方向内側が前方突出部5の内部空間S5に差し込まれるようにして配置されている。
上記のアーム前側支持ブラケット18は、図3中のX部拡大図に示すように、側面視で上方に開口したコ字状に一体に形成され、前壁部18bを備えている。
前壁部18bは、車幅方向外側へ延出し、その車幅方向外端部は屈曲部7の車幅方向外側の側面の後端に接合されている。これにより、前壁部18bは連結部31および屈曲部7の後面部7aを形成している。
また図2〜図4、図6に示すように、サブフレーム本体2における車体取付部6は、アッパパネル1Aとロアパネル1Bとで車幅方向外側へ突出する中空形状に形成されており、その前面側および車幅方向外面側に相当する部位には、これらの境界部分を含めて連続して車両前方及び車幅方向外方に開口する開口部69が形成されている。
開口部69のうち車両前方に向けて開口する開口部を前方開口部69aに設定するとともに、車幅方向外方に開口する開口部を幅外方開口部69bに設定する。
開口部69のうち車両前方に向けて開口する開口部を前方開口部69aに設定するとともに、車幅方向外方に開口する開口部を幅外方開口部69bに設定する。
図4、図5に示すように、車体取付部6には、他の部位よりも剛性が低い低剛性部としての屈曲促進部61と、車両の前面衝突時におけるサブフレーム1後退荷重を利用して当該サブフレーム本体2を上記フロントサイドフレーム100から離脱させる離脱部62とを有している。
この屈曲促進部61は、図1に示すように、前後メンバ3の屈曲部7と離脱部62とを結ぶ仮想線L1と、前方突出部5の後方への延長方向の仮想線L2との間の領域Xに形成されている。本実施形態では図4、図5に示すように、車体取付部6における離脱部62よりも車幅方向内側に位置する部位(車体取付部6の付け根に相当する部位)であって、離脱部62の基端部と車体取付部6の基端部との間に相当する部位に形成されている。
図1、図6、図7に示すように、離脱部62は、ロアアーム50の後端をサブフレーム1とともに車体に共締め固定する締結部63と、該締結部63よりも車両後方に取り付けられ、車体に嵌合する基準ピン64とが設けられている。
締結部63は、図7に示すように、車体側のガセット106に締結する締結部材としてのボルト65およびウェルドナット66を備え、さらに、締結部63は、アッパパネル1A及びロアパネル1Bのうち、該締結部63を形成する部位に、ボルト65を挿通するために穿設された挿通孔63a,63bを有しており、該挿通孔63a,63bが、上下方向に重なるように配置されている。締結部63に備えたボルト65は、ロアアーム50の後端に設けた後側連結部56(後側ブッシュ56)を軸支する。すなわち、この締結部63はロアアーム50の後部を後側連結部56を介して支持するアーム後側支持部を兼ねている。
また、基準ピン64は、締結部63における挿通孔63bの車両後方に取り付けられており、その先端部が略円錐状をなして上方に突出しており、ガセット106側を指向している。
また図4〜図7に示すように、車体取付部6には、そのアッパパネル1Aの前縁の車幅方向略全体にフランジ40が前方開口部69aに沿って連続して延設されている。
離脱部62のアッパパネル1Aにおける前縁を除く上面には、車体側のガセット13の下面が当接する車体当接面41が形成されている。この車体当接面41は、ガセット13の下面と面同士が当接するように平坦状に形成されており、この車体当接面41の前部に挿通孔63bが形成されるとともに、該挿通孔63bよりも後方にピン嵌合孔64aが形成されている。
離脱部62のアッパパネル1Aにおける車体当接面41よりも前部、すなわちフランジ40の屈曲促進部61よりも車幅方向外側の部分には、上方に膨出した補強ビード42(凸状ビード)がフランジ40に沿って延設されている。この補強ビード42は、フランジ40が形成された屈曲促進部61よりも離脱部62を相対的に高剛性とするものであって、側面視すると補強ビード42は、その後辺が車体当接面41の前縁から徐々に車体当接面41よりも立ち上がり、ピークを迎えた後、前辺が車体当接面41と略同じ高さになるまでフランジ状に下降するように前方へ延びている(図6、図7参照)。
すなわち補強ビード42は、上記のフランジ40をその一部(当例では補強ビード42の前辺)に含むように該フランジ40に沿って延設されている。以下、フランジ40の延設方向における離脱部62の前辺を形成する部位を前辺フランジ40aに設定する。
上記のとおり、前辺フランジ40aは、その前下端が車体当接面41と略同じ高さになるように補強ビード42の頂部から前下方向に延出して形成されているため、該補強ビード42を設けることによって前方開口部69aの上下幅が狭くなることがない。
また図4、図5に示すように、補強ビード42は、離脱部62のアッパパネル1Aの前部において該離脱部62の車幅方向全体に形成されており、屈曲促進部61との境界部(補強ビード42の車幅方向内側)においては、屈曲促進部61側に向けて前後方向に徐々に拡幅された拡幅部42aが形成されている。
また図4に示すように、屈曲促進部61は離脱部62、すなわち車体当接面41と比較して低位置に形成されているため、屈曲促進部61の車幅方向外側には、屈曲促進部61の車幅方向外辺を形造るように車幅方向外側縦壁部43が前後方向に延びている。そしてこの車幅方向外側縦壁部43は、屈曲促進部61側に向けて前後方向に拡幅する補強ビード42の後辺と連続するようにアッパパネル1Aの略後端に達するまで後方へ延びている。
この車幅方向外側縦壁部43は、屈曲促進部61側に向けて拡幅した補強ビード42の後辺と連続する平面視で滑らかなアーチ形状に、換言すると後方程屈曲促進部61が後方に向けて迫り出すように離脱部62の前部から車体取付部6の基端側へ迂回しながら後方へ延びている。
また同図に示すように、屈曲促進部61はサブフレーム本体2側に対しても低位置に形成されているため、屈曲促進部61の車幅方向内縁、すなわち、車体取付部6の基端部には、その前端から後端にかけて屈曲促進部61の車幅方向内辺を形造るように車幅方向内側縦壁部44が前後方向に延びている。
これにより図4、図5に示すように、屈曲促進部61は、車体取付部6のアッパパネル1Aの上面における、車幅方向外側縦壁部43と車幅方向内側縦壁部44とによって挟まれる領域に、前方へ向けて車幅方向に広がる平面視略V字状となるようにアッパパネル1Aの上面の後端から前端に亘って形成されるとともに、周辺部分と比較して凹状に形成されている。
このように屈曲促進部61は、車体取付部6のアッパパネル1Aの上面の後端から前端に亘って形成することで、車両の前面衝突時には衝突荷重により屈曲促進部61の前後方向全体が屈曲(谷折れ変形)するように形成されている。
さらに屈曲促進部61の前縁においては、車体取付部6に前方開口部69aに沿って形成したフランジ40が、車幅方向内側縦壁部44と拡幅する補強ビード42の前辺とを繋ぐように前方開口部69aに沿って延びている。すなわち屈曲促進部61の前縁に形成したフランジ40bは、補強ビード42の前辺フランジ40aと前方開口部69aに沿って連続するように形成されている。
これら車幅方向内側縦壁部44および補強ビード42の拡幅部42aと車幅方向外側縦壁部44と屈曲促進部61の前縁のフランジ40bとによって平面視でトラス構造(三角形状)が構成され、屈曲促進部61はこれら補強部40b,42a,43,44によって囲まれるように補強されている。
また図4、図5に示すように、屈曲促進部61の平面視略中心部分においては、長穴45がアッパパネル1Aの上面を貫通するように形成されている。この長穴45は略前後方向に長く形成されている。
上記構成によれば、屈曲促進部61がトラス構造の補強部40b,42a,43,44によって補強されているため、屈曲促進部61の略中心部に長穴45を設けても、通常走行時においては該長穴45が屈曲促進部61の曲げ起点になることはないが、衝突時に一旦屈曲促進部61が曲がり始めるとこの前後方向に延びる長穴45が屈曲促進部61の曲げを促進するように作用する。
また長穴45は屈曲促進部61を形成するアッパパネル1Aを貫通形成しているため、屈曲促進部61の水抜き孔としても活かすことができる。すなわち、屈曲促進部61は、その周辺部位に対して水が溜まり易い凹状に形成されているが長穴45によって凹状の屈曲促進部61に水が溜まることを防ぐことができる。
また図1、図2、図4〜図7に示すように、ロアアーム50は、その前部において車幅方向と略平行に延びる車幅方向延設アーム部51(図1、図2参照)と、該車幅方向延設アーム部51の車幅方向の略中間位置から車両後方へ延びる前後方向延設アーム部52とで平面視略T字状に一体に形成されている。
図1、図2に示すように、車幅方向延設アーム部51の車幅方向の外端には、車輪を支持するナックルアーム(図示せず)にボールジョイント54aを介して連結するナックル支持部54が設けられている。
同図に示すように、車幅方向延設アーム部51の車幅方向の内端には、前側連結部55(前側ブッシュ55)が取り付けられている。
そして、本実施形態では図1及び図3中のX部拡大図に示すように、サブフレーム本体2側のアーム前側支持部17に備えた車両前後方向に延びるボルト19及びナット20によって前側連結部55(図1、図2参照)がアーム前側支持部17に揺動可能に軸支されている。
また図1、図2、図4〜図7に示すように、ロアアーム50における前後方向延設アーム部52は、その後端が車体取付部6における開口部69からアッパパネル1Aとロアパネル1Bとの間に差し込まれるようにして締結部63に配設されている。
そして図2、図4、図6、図7に示すように、前後方向延設アーム部52は、車幅方向延設アーム部51の車幅方向の中間位置から後方へ略水平に延び、その後端には、上記の後側連結部56が取付けられている。後側連結部56は、図6、図7に示すように、アッパパネル1Aの上面とロアパネル1Bの下面との間に固定された内筒56a、ロアアーム50の後端に固定された外筒56b、及び内筒56aと外筒56bとの間に挟まれるように配設された環状のラバー部材56cにより構成されており、内筒56aの中空部が挿通孔63a,63bと上下方向に重なるように配置されている。
また、車体側では、図7に示すように、内筒56aの中空部及び挿通孔63a,63bの位置に対応して、ガセット106の下面に、車両前後方向に対して斜めに傾斜する長穴形状の挿通孔106aが穿設されるとともに、フロアフレーム105にも、挿通孔105aが穿設されている。この挿通孔105aには、ボルト65とともに締結部63を構成するパイプ状のウェルドナット66が挿通されており、このウェルドナット66は、ガセット106の下面、及びフロアフレーム105の挿通孔105aによって、座面が挿通孔106aの周囲に配置されるように固定されている。
本実施形態では、ボルト65が、挿通孔106a,63a,63b、及び後側連結部56の内筒56aの中空部に挿通され、ウェルドナット66に締め付けられることにより、ロアアーム50の後端が、サブフレーム1の車体取付部6とともに車体側のガセット106に共締め固定されている。
ところで、内筒56aの中空部および挿通孔63a,63bの各孔径は、何れもボルト65の径よりも大きく設定されており、上述した共締め固定状態では、締結部63(挿通孔63a,63bの内周面)および内筒56aとボルト65との間に、図7に示すような隙間Gが形成されている。
また、フロアフレーム105及びガセット106には、図6に示すように、基準ピン64(ピン嵌合孔64a)と対応する位置に開孔105b及び基準孔106bが穿設されている。
これら開孔105b及び基準孔106bのうち、基準孔106bは、その孔径が基準ピン64の径と略同じに設定され、上述した共締め固定状態では、略隙間なく基準ピン64と嵌合するようになっている。従って、本実施形態では、上述した隙間Gが、基準孔106bと基準ピン64との隙間よりも大きく設定されている。
なお、図1〜図7中の符号37は走行時の車両前後方向の剛性を確保するとともに車両前面衝突時には屈曲変形することで衝撃吸収するブレースである。
なお、図1〜図7中の符号37は走行時の車両前後方向の剛性を確保するとともに車両前面衝突時には屈曲変形することで衝撃吸収するブレースである。
ここで、基準ピン64及び基準孔106bは、車体に対するサブフレーム1の位置決め用の基準ピン、基準孔として利用される。具体的には、サブフレーム1を車体に取付ける作業を行う際、基準ピン64を車体側のガセット106の基準孔106bに嵌合させることにより、締結部63の車体に対する位置決めを行うことができ、ひいてはサブフレーム1の車体に対する位置決めを適切に行うことができるようになっている。
次に、本実施形態に係る車両Vが前面衝突した時のサブフレーム1の変形挙動について説明する。
先ず、車両Vが前面衝突時には、フロントサイドフレーム100(図2参照)の前端に設けられた上側クラッシュカン102(同図参照)や、該フロントサイドフレーム100自体が衝突荷重によって軸圧縮することにより、衝突エネルギーが吸収される。
先ず、車両Vが前面衝突時には、フロントサイドフレーム100(図2参照)の前端に設けられた上側クラッシュカン102(同図参照)や、該フロントサイドフレーム100自体が衝突荷重によって軸圧縮することにより、衝突エネルギーが吸収される。
一方、サブフレーム1では、下側クラッシュカン11が衝突荷重によって圧縮変形し、下側クラッシュカン11の圧縮変形によっても吸収されない衝突荷重は、サブフレーム1に入力され、サブフレーム1に備えた前後メンバ3が軸圧縮することにより、補助的な衝突エネルギー吸収が行われる。
前後メンバ3が軸圧縮すると、上記衝突荷重は、前後メンバ3の後端の屈曲部7から連結部31、前方突出部5を介してサスクロス4に伝達される第1の荷重伝達経路(図1中の太矢印D1参照)に沿って衝突エネルギーの吸収、分散が行われる。
このとき、屈曲促進部61では、上記衝突荷重に伴って車両前方から大きな荷重が作用することで谷折れ変形が促進される。この屈曲促進部61の谷折れ変形に伴って離脱部62では前傾するような変形が発生する。
仮に衝突荷重に伴って屈曲部7が屈曲して後退しても屈曲部7の後面部7a(図4、図5参照)がロアアーム50の前面部53に当接することにより、前後メンバ3から伝わる衝突荷重の一部が、図1に太矢印D2で示すように、屈曲部7からロアアーム50を介して離脱部62に伝達される。
そしてこのような屈曲部7からロアアーム50を介した離脱部62への第2の荷重伝達経路(図1中の太矢印D2参照)で伝わる衝突荷重により、離脱部62では、締結部63に備えたボルト65や、基準ピン64が車両後方に押圧される。本実施形態では、ボルト65と後側連結部56の内筒56aおよび締結部63(挿通孔63a,63bの内周面)との間に隙間Gが形成されていることにより(図7参照)、締結部63および内筒56aの車両後方への移動に伴ってサブフレーム1が車両後方に移動する。
これにより、挿通孔63bの周囲では、既に基準ピン64がガセット106の基準孔106bを拡開する等して該挿通孔63bの周囲の支持剛性が著しく低下することとなる。
さらに第2の荷重伝達経路によって、離脱部62は前傾するような変形が生じ、車両Vの衝突がさらに進行すると、屈曲促進部61の谷折れ変形の進行に伴って、離脱部62の前傾がさらに促進される。これにより、離脱部62には、基準ピン64を支点として締結部63に備えたボルト65及びウェルドナット66は、所謂テコの原理によって下方かつ後方に車体側のガセット106から引き抜かれることでサブフレーム1の車体取付部6が車体(フロアフレーム105及びガセット106)から離脱する。
上述した本実施例の車両のサブフレーム構造は、車両前部において車体の下方に配設されてサスペンションの一部を構成するロアアーム50を支持するサブフレーム本体2を備え、該サブフレーム本体2における後部から車幅方向外側に突出するとともに、サブフレーム本体2の後部を車体へ取り付ける車体取付部6が設けられ、該車体取付部6には車両前方及び側方に開口する開口部69(69a,69b)が形成され、車体取付部6は、その内部に開口部69から差し込まれるように配置されたロアアーム50の後部と共に車体に対して共締めされ、該車体取付部6においてサブフレーム1の後退荷重を利用して当該サブフレーム本体2を車体から離脱させる離脱手段としての離脱部62が設けられたフロントサブフレーム構造において、車体取付部6の基端側に、前後方向に延びる屈曲促進部61が設けられ、車体取付部6に、フランジ40が車両前側で開口する前方開口部69aに沿って屈曲促進部61を越えて(すなわち、車体取付部6の車幅方向両側に渡って)連続して延設され、フランジ40の屈曲促進部61よりも車幅方向外側の部分に、補強ビード42が該フランジ40に沿って延設されたものである(図4〜図7参照)。
上記構成によれば、補強ビード42と車体取付部6の基端側との間をフランジ40で補強しつつ、補強ビード42で屈曲促進部61への応力集中を増加させ、走行時の高剛性化と衝突時のサブフレーム1の車体からの離脱促進を両立することができる。
詳述すると、上記構成によれば、車体取付部6に、フランジ40を車両前側で開口する前方開口部69aに沿って連続して延設することで通常走行時における高剛性化を図ることができる。すなわち車体取付部6の車体との連結剛性(車体へ支持される剛性)とロアアーム50の支持剛性とを高めることができる。
ここで、このように車体取付部6にフランジ40を設けることで車体取付部6の車体との連結剛性とロアアーム50の支持剛性とを高めることができる一方で、屈曲促進部61の剛性も向上し、車両の前面衝突時に該屈曲促進部61が屈曲し難くなり、ひいてはサブフレーム1を車体から確実に離脱させることができないという二律背反の問題が生じるが、本実施形態では、フランジ40の屈曲促進部61よりも車幅方向外側に位置する離脱部62に、補強ビード42を該フランジ40に沿って延設したため、屈曲促進部61と離脱部62との間に剛性差を確保することができる。
すなわち、屈曲促進部61はフランジ40によって補強されるが、前面衝突時においては、補強ビード42を設けた離脱部62に対しては相対的に低剛性部である屈曲促進部61に応力集中を増加させることができ、衝突時のサブフレーム1の車体からの離脱促進を図ることができる。
この発明の態様として、補強ビード42は車体取付部6の上面としての車体当接面41よりも上方に膨出するものである(図4、図6、図7参照)。
上記構成によれば、補強ビード42を離脱部62における車体当接面41よりも前側に、該車体当接面41よりも上方に膨出するように設けることで、前辺フランジ40aを設けて車体取付部6を補強しながら該前辺フランジ40aによって前方開口部69aの上下幅を狭めることがなく、前方開口部69aに差し込むように配設されたロアアーム50の上下方向の揺動幅を確保することができる。
またこの発明の態様として、補強ビード42は車体取付部6に備えた車体当接面41に沿って、屈曲促進部61側に拡幅された拡幅部42aを備えたものである(図4、図5参照)。
上記構成によれば、補強ビード42は車体取付部6に備えた車体当接面41に沿って、屈曲促進部61側に拡幅されるため、車両前面衝突時には、その衝突荷重を屈曲促進部61の前部だけでなく前後方向の広い範囲に亘って集中させることができる。
これにより車両前面衝突時には、屈曲促進部61はその前後方向にしっかりと谷折れすることで、離脱部62の前傾を促進させ車体取付部6をガセット106から離脱させることができる
さらに、補強ビード42は車体当接面41自体に形成せずに車体当接面41の前縁に沿って形成することで、車体取付部6は、ガセット106の下面と面同士を当接した状態で車体に対して安定して取り付けることができる平坦な車体当接面41を確保することができつつ、車体当接面41よりも上方に凸形状の補強ビード42を設けて屈曲促進部61との剛性差を確保することができる。
さらに、補強ビード42は車体当接面41自体に形成せずに車体当接面41の前縁に沿って形成することで、車体取付部6は、ガセット106の下面と面同士を当接した状態で車体に対して安定して取り付けることができる平坦な車体当接面41を確保することができつつ、車体当接面41よりも上方に凸形状の補強ビード42を設けて屈曲促進部61との剛性差を確保することができる。
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く様々な実施形態で形成することができる。
例えば、本実施形態においては、車体取付部6のアッパパネル1Aの上面に前方開口部69aに沿ってフランジ40を連続して延設したが、本発明では、該フランジ40をアッパパネル1Aの上面にみに限らず、アッパパネル1Aの上面とロアパネル1Bの上面とのうち少なくとも一方に形成することができる。
例えば、本実施形態においては、車体取付部6のアッパパネル1Aの上面に前方開口部69aに沿ってフランジ40を連続して延設したが、本発明では、該フランジ40をアッパパネル1Aの上面にみに限らず、アッパパネル1Aの上面とロアパネル1Bの上面とのうち少なくとも一方に形成することができる。
また、フロントサイドフレーム100から離脱させる離脱手段としては、上述した実施形態のように、前面衝突時に、所謂テコの原理によって離脱部62における基準ピン64を支点としてボルト65及びウェルドナット66を、下方かつ後方に引き抜く実施形態に限定せず、例えば図示省略するが、前面衝突時に、荷重伝達を受けて締結部63(ボルト65及びウェルドナット66)が変位するに伴って該締結63材自体がサブフレーム1自体を押し下げるように付勢するようにガイドするガイド手段を採用する等特に限定しない。
また、本発明は、通常走行時において屈曲促進部61の曲げ起点になることはないが衝突時に一旦屈曲促進部61が曲がり始めると屈曲促進部61の曲げを促進することができる手段として、上述したように、屈曲促進部61に長穴45を設けることができるが、この長穴45に限らず、正円、楕円形状、その他の形状の1つ又は複数の穴や溝を設けてもよい。但し本発明では、長穴45は必須ではなく、長穴45が形成されていない屈曲促進部を採用してもよい。
1…サブフレーム
2…サブフレーム本体
6…車体取付部
40…フランジ
42…補強ビード
41…車体当接面(車体取付部の上面)
50…ロアアーム
61…屈曲促進部
62…離脱手段離脱部
69(69a,69b)…開口部
69a…前方開口部
105…フロアフレーム(車体)
106…ガセット(車体)
2…サブフレーム本体
6…車体取付部
40…フランジ
42…補強ビード
41…車体当接面(車体取付部の上面)
50…ロアアーム
61…屈曲促進部
62…離脱手段離脱部
69(69a,69b)…開口部
69a…前方開口部
105…フロアフレーム(車体)
106…ガセット(車体)
Claims (3)
- 車両前部において車体の下方に配設されてサスペンションの一部を構成するロアアームを支持するサブフレーム本体を備え、該サブフレーム本体における後部から車幅方向外側に突出するとともに、上記サブフレーム本体後部を車体へ取り付ける車体取付部が設けられ、該車体取付部には車両前方及び側方に開口する開口部が形成され、上記車体取付部は、その内部に上記開口部から差し込まれるように配置されたロアアーム後部と共に車体に対して共締めされ、該車体取付部においてサブフレーム後退荷重を利用して当該サブフレーム本体を車体から離脱させる離脱手段が設けられたフロントサブフレーム構造において、
上記車体取付部の基端側に、前後方向に延びる屈曲促進部が設けられ、
上記車体取付部に、フランジが上記開口部における車両前方へ開口する前方開口部に沿って上記屈曲促進部を越えて連続して延設され、
上記フランジの上記屈曲促進部よりも車幅方向外側の部分に、補強ビードが該フランジに沿って延設された
フロントサブフレーム構造。 - 上記補強ビードは上記車体取付部の上面よりも上方に膨出する
請求項1に記載のフロントサブフレーム構造。 - 上記補強ビードは上記車体取付部に備えた車体当接面に沿って、上記屈曲促進部側に拡幅される
請求項1又は2に記載のフロントサブフレーム構造。
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