JP2021088269A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前突が発生した際の衝撃吸収性能などを従来よりも良好にし得るとともに、軽量化や低コスト化をも好適に図ることが可能な車両前部構造を提供する。【解決手段】フロントサイドメンバ１の車両前後方向途中箇所に下部が接合され、かつこの接合箇所から上向きに起立するサスペンションタワー２と、その上部に接合されたアッパメンバ３と、フロントサイドメンバ１のうち、サスペンションタワー２の車両前方側の部位とアッパメンバ３の前部とを橋渡し接続する橋渡し接続部材４と、を備えている、車両前部構造Ｂであって、橋渡し接続部材４の下部は、サスペンションタワー２から車両前方側に離間した配置でフロントサイドメンバ１に接合されており、車両側面視において、フロントサイドメンバ１の上側には、橋渡し接続部材４とサスペンションタワー２とに挟まれた開口部８が形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車などの車両前部構造に関する。

車両前部構造の具体例として、特許文献１〜３に記載のものがある。
これらの文献に記載の車両前部構造においては、車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバが具備されており、かつこれらの各フロンドサイドメンバの車両前後方向途中箇所には、フロントサスペンションダンパの上端部を支持するサスペンションタワーが起立姿勢で接合されている。サスペンションタワーの上部は、アッパメンバ（例：カウルサイドパネル）に接合されており、かつこのアッパメンバの前部は、サスペンションタワーの車両前方側に位置する橋渡し接続部材を介してフロントサイドメンバと橋渡し接続されている。
前記橋渡し接続部材は、モーメントキャンセラと称される部材であり、車両の前突が発生し、フロントサイドメンバに対してその車両前方側から衝突荷重が入力した際に、フロントサイドメンバが上方に曲げ変形を生じることを阻止し、フロントサイドメンバの長手方向の圧縮荷重量を多くする役割を果たす。また、前記橋渡し接続部材は、前記衝突荷重を、アッパメンバを介して車体後方側に伝え、衝突荷重の伝達性をよくする役割も果たす。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

第１に、橋渡し接続部材は、車両の前突発生時にフロントサイドメンバが上方に持ち上がることを抑制する部材であるため、十分な剛性をもたせる必要がある。このため、従来においては、橋渡し接続部材を、サスペンションタワーの車両前方側の広い範囲（たとえば、エンジンマウント部よりも車両前方側に及ぶ範囲）を占める大きなサイズのパネル状に形成した上で、サスペンションタワーの前縁部およびフロントサイドメンバに接合させている。このため、車両の前突発生時において、フロントサイドメンバがその長手方向に圧縮変形（座屈変形）する際、この変形は橋渡し接続部材によって妨げられる。これでは、フロントサイドメンバの圧縮荷重による衝撃吸収性能を高める上で不利となる。
第２に、従来における橋渡し接続部材は、既述したように、大きなサイズのパネル状に形成されているため、その重量は大きく、かつ高コストなものとなっている。

特開２０１０−６４６３８号公報 特開２００５−３３５６１９号公報 特開２０１６−３０５７１号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両の前突が発生した際の衝撃吸収性能などを従来よりも良好にし得るとともに、軽量化や低コスト化をも好適に図ることが可能な車両前部構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両前部構造は、車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、これら各フロントサイドメンバの車両前後方向途中箇所に下部が接合され、かつこの接合箇所から上向きに起立するサスペンションタワーと、このサスペンションタワーの上部に接合されたアッパメンバと、前記各フロントサイドメンバのうち、前記サスペンションタワーの車両前方側の部位と前記アッパメンバの前部とを橋渡し接続する橋渡し接続部材と、を備えている、車両前部構造であって、前記橋渡し接続部材の下部は、前記サスペンションタワーから車両前方側に離間した配置で前記各フロントサイドメンバに接合されており、車両側面視において、前記フロントサイドメンバの上側には、前記橋渡し接続部材と前記サスペンションタワーとに挟まれた開口部が形成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、車両の前突が発生した際には、車両前方側からの衝突荷重が、フロントサイドメンバから橋渡し接続部材に伝達し、橋渡し接続部材がアッパメンバを持ち上げるように作用する。これに対し、サスペンションタワーと橋渡し接続部材とは離間した状態でフロントサイドメンバに接合されているため、サスペンションタワーは、アッパメンバが上方に持ち上がることを阻止する部材として機能することとなる。したがって、車両の前突が発生した際におけるアッパメンバおよび橋渡し接続部材の上昇、ひいてはフロントサイドメンバの上昇（上方への曲げ変形）を、サスペンションタワーを利用して適切に抑制することが可能となる。その結果、フロントサイドメンバの長手方向への圧縮変形を一層適切に生じさせて、衝撃吸収性能を高めることができる。また、橋渡し接続部材からアッパメンバを介してその車両後方側部材への衝突荷重の伝達性を良好なものとすることもできる。
第２に、橋渡し接続部材の下部は、前記従来技術よりもサスペンションタワーの車両前方側に占める範囲を小さくした状態でフロントサイドメンバに接合させることが可能となる。このため、車両に前突が発生し、フロントサイドメンバがその長手方向に圧縮変形する際に、この圧縮変形が橋渡し接続部材によって阻害され難くすることができる。とくに、前記開口部が設けられた箇所においては、車両の前突発生時におけるフロントサイドメンバの圧縮変形をより的確かつ円滑に行なわせることが可能となる。その結果、フロントサイドメンバの圧縮変形による衝撃吸収効果を優れたものとすることができる。
第３に、橋渡し接続部材は、前記従来技術よりも小型・軽量なものとすることが可能であり、車両重量および製造コストの低減も適切に図ることができる。

本発明において、好ましくは、前記サスペンションタワーの前縁部のうち、前記アッパメンバおよび前記各フロントサイドメンバにそれぞれ接合された上側接合部および下側接合部の相互間の中間領域は、真直板状に形成されている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、車両の前突発生時においては、既述したように、車両前方側からフロントサイドメンバに入力した衝突荷重が、橋渡し接続部材に伝達してアッパメンバを持ち上げるように作用するのに対し、サスペンションタワーは、そのようなアッパメンバの持ち上げを阻止するように作用する。その際、サスペンションタワーの前縁部に、上下高さ方向の大きな引っ張り力が作用するが、この前縁部の上側接合部および下側接合部の相互間の中間領域は真直板状に形成されているため、前記前縁部の前記した引っ張り力に対する強度を効果的に高めることが可能である。その結果、サスペンションタワーの強度向上を目的として、サスペンションタワーの各部を不必要に厚肉にするといった必要をなくすこともできる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形
態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両前部構造の一例を示す要部概略平面図である。 図１の要部概略斜視図である。 （ａ）は、図２のIIIa−IIIa断面図であり、（ｂ）は、図２のIIIb−IIIb断面図である。 図２の矢視IVの要部概略側面図である。 図５は、本発明の他の例を示す要部概略側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示す車両前部構造Ｂは、車両Ａの車体骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１、サスペンションタワー２、アッパメンバ３、橋渡し接続部材４、およびエンジン（不図示）マウント用の複数のブラケット５ａ，５ｂを備えている。
図面において、符号６０は、カウルを示し、符号６１は、ダッシュパネル６１を示す。

一対のフロントサイドメンバ１は、車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びており、その前端寄り部分は、エンジンルーム７０の車幅方向両側に位置しており、これよりも車両後方側の部分は、車室７１のフロア部７２の下面側に接合されている。図２および図３（ａ）に示すように、各フロントサイドメンバ１は、たとえば横向き開口の断面ハット状部材１０と、この横向き開口を閉塞する板状部材１１とを接合した閉断面構造体である。

サスペンションタワー２は、不図示のフロントサスペンションダンパの上端部を支持する部位であり、フロントサイドメンバ１上のうち、ダッシュパネル６１の車両前方側に隣接した箇所に位置し、上下高さ方向に起立している。このサスペンションタワー２の下部は、フロントサイドメンバ１の上部に溶接（たとえばスポット溶接）されている。
一方、サスペンションタワー２の上部は、アッパメンバ３に溶接されている。アッパメンバ３は、たとえばカウルサイドパネルであり、カウルサイドインナ３０とカウルサイドアウタ３１とが組み合わされて接合された閉断面構造体である。このアッパメンバ３は、ドア用開口部などが形成されたサイドアウタパネル（不図示）に後部側が取付けられ、この取付け箇所から車両前方側に突出している。

橋渡し接続部材４（モーメントキャンセラ）は、フロントサイドメンバ１の車両前後方向途中箇所とアッパメンバ３の前部とを橋渡し接続する部材であり、たとえば図３（ｂ）に示すように、断面略Ｌ状またはヘ字状に屈曲したインナ部材４０の外面側に、断面ハット状のアウタ部材４１が接合された閉断面構造体である。この橋渡し接続部材４は、車両側面視において、アッパメンバ３の前部から車両前方側斜め下方に延びるアーム状に形成されており、その下部は、フロントサイドメンバ１のうち、サスペンションタワー２から車両前方に適当な寸法Ｌａだけ離間した箇所に溶接されている。車両側面視において、フロントサイドメンバ１の上側には、橋渡し接続部材４とサスペンションタワー２とに挟まれた比較的大きな面積の略三角形状の開口部８が形成されている（図４も参照）。
サスペンションタワー２の前縁部のうち、アッパメンバ３およびフロントサイドメンバ１にそれぞれ接合された上側接合部２２ａおよび下側接合部２２ｂの相互間の中間領域２２ｃは、屈曲部のない真直板状（平板状あるいは帯状）に形成されている。この構成による作用は、後述する。

エンジンマウント用の複数のブラケット５ａ，５ｂは、フロントサイドメンバ１上に溶
接するなどして取付けられており、これらのうち、車両前方側に位置するブラケット５ａは、開口部８の前端下部近傍に位置している。好ましくは、橋渡し接続部材４にも溶接されている。車両後方側に位置するブラケット５ｂは、開口部８の後端下部近傍に位置している。

次に、前記した車両前部構造Ｂの作用について説明する。

車両Ａの前突が発生し、図４に示すように、フロントサイドメンバ１に対してその車両前方側から衝突荷重Ｆ１が入力した場合、橋渡し接続部材４は、フロントサイドメンバ１が前上がり状に変形することを阻止するモーメントキャンセラとして機能する。この場合、橋渡し接続部材４には、フロントサイドメンバ１から斜め後方に向かう荷重Ｆ２が作用する。この荷重Ｆ２は、アッパメンバ３の前部を上昇させようとする力Ｆ３として働く。これに対し、サスペンションタワー２と橋渡し接続部材４とは、開口部８を介して車両前後方向に離間しているため、サスペンションタワー２には、力Ｆ３に抗する引っ張り力Ｆ４が作用することとなり、サスペンションタワー２は、アッパメンバ３の上昇を阻止する役割を果たす。

前記した引っ張り力Ｆ４は、サスペンションタワー２の前縁部に集中するが、この前縁部は、既述したように、その中間領域２２ｃが真直板状であるため、引っ張り力Ｆ４に強い領域となる。したがって、アッパメンバ３の上昇を抑制するのに一層好ましいものとなる。

このようなことから、フロントサイドメンバ１が前上がり状に変形することは適切に防止または抑制されることとなり、フロントサイドメンバ１を車両前後方向に的確に圧縮変形（座屈変形）させることができる。この圧縮変形により、車両Ａの前突時における衝撃吸収が図られる。また、橋渡し接続部材４からアッパメンバ３を介してさらにその車両後方側の車体部材（サイドアウタパネル）への荷重伝達性をよくすることもできる。

橋渡し接続部材４の下部は、比較的小さい幅で、フロントサイドメンバ１に接合されており、車両Ａの前突が発生した際のフロントサイドメンバ１の車両前後方向の圧縮変形は、橋渡し接続部材４によって阻害され難くなっている。とくに、フロントサイドメンバ１のうち、開口部８が設けられた箇所においては、フロントサイドメンバ１の圧縮変形は、円滑に生じ易くなる。その結果、フロントサイドメンバ１の圧縮変形による衝撃吸収性能を一層優れたものとすることが可能となる。

一方、フロントサイドメンバ１のうち、開口部８の前端下部近傍および後端下部近傍は、他の部分と比較して剛性が急激に低下した部分となっているが、それらの部分には、エンジンマウント用のブラケット５ａ，５ｂが設けられており、強度アップが図られている。このため、車両Ａの前突が発生した際に、フロントサイドメンバ１が、開口部８の前端下部または後端下部の位置を起点として不当な曲げ変形が生じる虞を適切に解消することも可能となる。
その他、本実施形態によれば、橋渡し接続部材４を小型・軽量にすることが可能であり、車両重量の軽量化や、製造コストの低減化を図ることもできる。

図５は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。

図５に示す車両前部構造Ｂａにおいては、橋渡し接続部材４が、パネル状またはこれに近い形態とされて、この橋渡し接続部材４の後部の上部寄り領域および上下高さ方向中央寄り領域は、サスペンションタワー２の前縁部に接合されている。その結果、開口部８は
、前記実施形態のものよりも小さくされている。
本実施形態においても、橋渡し接続部材４とサスペンションタワー２との間に開口部８が形成され、これら橋渡し接続部材４およびサスペンションタワー２のそれぞれの下部どうしが車両前後方向において離間しているため、本発明が意図する作用を得ることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両前部構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

図５に示した実施形態から理解されるように、開口部８の具体的なサイズは問わない。また、具体的な形状も問わない。橋渡し接続部材４やアッパメンバ３などは、閉断面構造体とすることが好ましいものの、これらはたとえば１枚の厚板材を用いた非閉断面構造体であってもよい。また、閉断面構造体としては、筒状部材を用いることもできる。
上述のブラケット５ａ，５ｂは、エンジンマウント用であるが、電気自動車の場合には、たとえば充電装置あるいはモータなどのマウント用ブラケットとされる。

Ｂ，Ｂａ 車両前部構造
１ フロントサイドメンバ
２ サスペンションタワー
２２ａ 上側接合部（サスペンションタワーの前縁部の）
２２ｂ 下側接合部（サスペンションタワーの前縁部の）
２２ｃ 中間領域（サスペンションタワーの前縁部の）
３ アッパメンバ
４ 橋渡し接続部材
５ａ，５ｂ ブラケット
８ 開口部

Claims (2)

1. 車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、
   これら各フロントサイドメンバの車両前後方向途中箇所に下部が接合され、かつこの接合箇所から上向きに起立するサスペンションタワーと、
   このサスペンションタワーの上部に接合されたアッパメンバと、
   前記各フロントサイドメンバのうち、前記サスペンションタワーの車両前方側の部位と前記アッパメンバの前部とを橋渡し接続する橋渡し接続部材と、
   を備えている、車両前部構造であって、
   前記橋渡し接続部材の下部は、前記サスペンションタワーから車両前方側に離間した配置で前記各フロントサイドメンバに接合されており、車両側面視において、前記フロントサイドメンバの上側には、前記橋渡し接続部材と前記サスペンションタワーとに挟まれた開口部が形成されていることを特徴とする、車両前部構造。
2. 請求項１に記載の車両前部構造であって、
   前記サスペンションタワーの前縁部のうち、前記アッパメンバおよび前記各フロントサイドメンバにそれぞれ接合された上側接合部および下側接合部の相互間の中間領域は、真直板状に形成されている、車両前部構造。

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