JP2022059097A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両前部における衝突時にキャビンの変形を抑制することができる車両前部構造を提供する。
【解決手段】車両前部構造は、車幅方向Ｄｗに間隔を置いて一対設けられ、車両前後方向Ｄｈに延びるサブフレーム１３１と、サブフレーム１３１の間に位置するパワープラント１２０と、サブフレーム１３１の車両前方Ｄｆの前端部１３１ａに接合され、サブフレーム１３１から車幅方向外側Ｄｏに突出するとともに車両前後方向Ｄｈに延びる拡幅部材１３２と、拡幅部材１３２の後端よりも車両後方Ｄｒに間隔を置いて配置されてサブフレーム１３１に接合される補強部材１３３と、を有している。拡幅部材１３２の後端と補強部材１３３の前端とは、サブフレーム１３１のパワープラント１２０と車幅方向Ｄｗで対向する箇所に位置している。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

従来から、車両前部における微小ラップオフセット前面衝突（以下、スモールオーバーラップ衝突という）の対策として、フロントサブフレームのサイドメンバ前端部から車幅方向外側に突出する拡張部を設け、サイドメンバの拡張部における後端から後方に離間した部位に凹状の屈曲促進部を設けることで、スモールオーバーラップ衝突時にサイドメンバを車幅方向内側に折れ変形させてパワートレインと干渉させ、車両前部を衝突物に対して逃げる方向へ横移動させる技術が知られている。（特許文献１）

特開２０１８－１６１９８２号公報

特許文献１の構成では、屈曲促進部の後方でサブフレームのサイドメンバが変形する虞があり、この場合、サブフレームによってパワープラントを十分に押圧することができず、キャビンの変形を抑制することが難しい場合がある。

本発明の目的は、車両前部における衝突時にキャビンの変形を抑制することができる車両前部構造を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の車両前部構造は、車幅方向に間隔を置いて一対設けられ、車両前後方向に延びるサブフレームと、サブフレームの間に位置するパワープラントと、サブフレームの車両前方の前端部に接合され、サブフレームから車幅方向外側に突出するとともに車両前後方向に延びる拡幅部材と、拡幅部材の後端よりも車両後方に間隔を置いて配置されてサブフレームに接合される補強部材と、を有している。拡幅部材の後端と補強部材の前端とは、サブフレームのパワープラントと車幅方向で対向する箇所に位置している。

本発明によれば、車両前部における衝突時にキャビンの変形を抑制することができる車両前部構造を実現することができる。

実施形態の車両前部構造の構成を示す上面図。 図１の構成の要部を示す斜視図。 図２の構成を部分的に拡大して示す上面図。 サブフレーム１３１と拡幅部材１３２と補強部材１３３の要部を示す斜視図。 図４の構成を異なる角度から示す斜視図。 実施形態の車両前部構造の作用を示す上面図であって、（Ａ）は車両前部の運転席１１１側の端部が衝突によって変形する直前の状態、（Ｂ）は車両前部の運転席１１１側の端部が衝突によって変形している途中の状態、（Ｃ）は車両前部の運転席１１１側の端部が衝突によって変形した後の状態を示している。 図６に対応する側面図。

各々の図において、車両前後方向Ｄｈ（車両前方Ｄｆと車両後方Ｄｒ）、車幅方向Ｄｗ（車幅方向内側Ｄｉと車幅方向外側Ｄｏ）及び車両上下方向Ｄｖ（車両上方Ｄｕと車両下方Ｄｄ）を矢印によって示している。車幅方向内側Ｄｉは、車幅方向中央に向かう側である。車幅方向外側Ｄｏは、車幅方向中央から離れる側である。

［車両前部構造の構成］
図１から図５を参照して、実施形態の車両前部構造の構成を説明する。

図１は、実施形態の車両前部構造の構成を示す上面図である。図２は、図１の構成の要部を示す斜視図である。図３は、図２の構成を部分的に拡大して示す上面図である。図４は、サブフレーム１３１と拡幅部材１３２と補強部材１３３の要部を示す斜視図である。図５は、図４の構成を異なる角度から示す斜視図である。

車両１００は、図１に示すように、車両前後方向Ｄｈの中央部に、乗車スペースであるキャビン１１０を設けている。車両１００は、キャビン１１０よりも車両前方Ｄｆに、パワープラント１２０と、パワープラント１２０を取り囲み車体１０１を構成するサブフレーム構造体１３０を設けている。パワープラント１２０は、例えばエンジン、モータ、トランスミッションなどである。パワープラント１２０は、サブフレーム１３１よりも車幅方向内側Ｄｉに設けられている。

サブフレーム構造体１３０は、サブフレーム１３１、拡幅部材１３２、及び補強部材１３３を含んで構成されている。サブフレーム構造体１３０に含まれている上記の部材について、順に説明する。

サブフレーム１３１は、図１から図５に示すように、パワープラント１２０の車幅方向外側Ｄｏで、車幅方向Ｄｗに間隔をおいて一対設けられており、車両前後方向Ｄｈに延びた角柱形状に形成されている。サブフレーム１３１は、車両上方を向く上面１３１ｃ、下方を向く下面１３１ｄ、車幅方向外側Ｄｏを向く外側面１３１ｅ及び内側を向く内側面１３１ｆを備えている。サブフレーム１３１は、上面１３１ｃ及び内側面１３１ｆのパワープラント１２０と対向する箇所に、車幅方向外側Ｄｏに窪んだ窪部１３１ｉを有している。詳細には、本実施形態では、窪部１３１ｉは内側面１３１ｆの上部に設けられており、上面１３１ｃは内側面１３１ｆの窪部１３１ｉにあわせて切り欠かれている。窪部１３１ｉは、サブフレーム１３１とパワープラント１２０との干渉を避けるためのものである。各サブフレーム１３１の後端部１３１ｂにおいて、外側面１３２ｅから車幅方向外側Ｄｏに突出するようにロアアーム１３４が接合されており、内側面１３１ｆ同士を繋ぐようにサスペンションクロス１３５が接合されている。

拡幅部材１３２は、図１から図５に示すように、各サブフレーム１３１の前端部１３１ａに接合され、外側面１３２ｅから車幅方向外側Ｄｏに突出しており、その外面が後方に向かうにつれて外側面１３２ｅに近づく平面視で略三角形状に形成されている。本実施形態では、拡幅部材１３２は、図示しないサイドメンバよりも車幅方向外側Ｄｏまで突出している。拡幅部材１３２は、断面が車幅方向内側Ｄｉに開口する略Ｕ字状に形成され、サブフレーム１３１を車両上下方向で挟み込むように、サブフレーム１３１の上面１３１ｃと下面１３１ｄに接合されるとともに、車両前方を向く前端部１３２ａを有している。拡幅部材１３２の後端は、車幅方向Ｄｗでパワープラント１２０と対向する箇所、本実施形態では、窪部１３１ｉと車幅方向Ｄｗで対向する位置まで延びている。拡幅部材１３２の前端部１３２ａの車幅方向外側端部には、前端部１３２ａから車両前方Ｄｆに向かって突出した凸部１３２ｆが設けられている。拡幅部材１３２の車両前後方向Ｄｈの長さは、凸部１３２ｆの部分と、前端部１３２ａから後端部１３２ｂまでの部分で、実施形態における一例として、１：７以上の比率に設定されていることが望ましい。

補強部材１３３は、図１から図５に示すように、拡幅部材１３２の後端よりも車両後方Ｄｒに間隔をおいて配置され、サブフレーム１３１に接合されている。補強部材１３３は、車両前後方向Ｄｈに延びた断面略Ｌ字状に形成されており、サブフレーム１３１の上面１３１ｃと内側面１３１ｆに接合されている。なお、補強部材１３３はサブフレーム１３１の内側面１３１ｆのうち、上部にのみ設けられていることが好ましく、本実施形態では内側面１３１ｆの窪部１３１ｉが形成された箇所に設けられている。補強部材１３３の前端は、車幅方向Ｄｗでパワープラント１２０と対向する箇所、本実施形態では、窪部１３１ｉ内に配置されている。又、補強部材１３３の後端は、サブフレーム１３１のロアアーム１３４との接合箇所よりも前方に位置している。

各サブフレーム１３１の前端部１３１ａは、車幅方向Ｄｗに延びるフロントエンドクロス１３６により接合されており、各サブフレーム１３１の前端部１３１ａ及び各拡幅部材１３２の前端部１３２ａには、車両前方Ｄｆに延びるクラッシュボックス１３７が接合されている。各クラッシュボックス１３７の前端は、車幅方向Ｄｗに延びるロアバンパービーム１３８により接続されている。各クラッシュボックス１３７は、フロントエンドクロス１３６よりも車両前方まで延びており、衝突の際に潰れることで衝突エネルギーを吸収する。なお、凸部１３２ｆは各クラッシュボックス１３７の車幅方向外側Ｄｏに位置し、その前端はクラッシュボックス１３７の前端よりも後方に位置している。

［車両前部構造の作用］
図６及び図７を参照して、実施形態の車両前部構造の作用を説明する。

図６は、実施形態の車両前部構造の作用を示す上面図であって、（Ａ）はサブフレーム１３１が衝突によって変形する直前の状態、（Ｂ）はサブフレーム１３１が衝突によって変形している途中の状態、（Ｃ）はサブフレーム１３１が衝突によって変形した後の状態を示している。図７は、図６に対応する側面図である。

図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、実施形態では、いわゆるスモールオーバーラップ衝突を想定している。すなわち、車両１００の前部の微少エリア（車幅方向端部から２５％のエリア）とバリア２００が衝突することを想定している。このとき、バリア２００は図示しないサイドメンバの車幅方向外側Ｄｏを通過することが多く、サイドメンバでの衝突エネルギーの吸収を十分に行うことができない。そこで、サブフレーム１３１に拡幅部材１３２を設けることによって、拡幅部材１３２をバリア２００に衝突させ、スモールオーバーラップ衝突に対応する。

図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、拡幅部材１３２の凸部１３２ｆがバリア２００に衝突する。サブフレーム１３１には、拡幅部材１３２を介して衝突荷重が入力される。ここで、補強部材１３３は拡幅部材１３２の後方に間隔をおいて配置されている。サブフレーム１３１の拡幅部材１３２が接合されている箇所、および補強部材１３３が接合される箇所は、拡幅部材１３２や補強部材１３３で補強されているため、その他の箇所に対して剛性が高くなっている。そのため、サブフレーム１３１の拡幅部材１３２と補強部材１３３の間の箇所は、その前後の箇所に比べて相対的に剛性が低くなっている。サブフレーム１３１に衝突荷重が入力されたとき、この相対的に剛性が低くなっている部分（折れ点１３１ｊ）を境にして、サブフレーム１３１は車幅方向内側Ｄｉに屈折する。これにより、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊは、車幅方向Ｄｗで対向しているパワープラント１２０を車幅方向内側Ｄｉに向かって押圧する。

図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示すように、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊは、更に変形して、パワープラント１２０を車幅方向内側Ｄｉに向かって更に押圧する。このようにして、変形するサブフレーム１３１によって、パワープラント１２０を車幅方向内側Ｄｉ（オフセット衝突の衝突側とは反対側）に押圧させて、車両１００を衝突側とは反対側に移動させる。

［車両前部構造の効果］
実施形態の車両前部構造の効果を説明する。

実施形態の車両前部構造は、サブフレーム１３１の前端部１３１ａに接合され車幅方向外側Ｄｏに延びる拡幅部材１３２と、拡幅部材１３２の車両後方Ｄｒに間隔をおいてサブフレーム１３１に接合される補強部材１３３と、サブフレーム１３１よりも車幅方向内側Ｄｉに設けられるパワープラント１２０と、を有している。拡幅部材１３２の後端と補強部材１３３の前端は、パワープラント１２０と車幅方向Ｄｗで対向する箇所に位置している。

このような車両前部構造によれば、スモールオーバーラップ衝突時に、サブフレーム１３１が、拡幅部材１３２と補強部材１３３の間の部分（折れ点１３１ｊ）を境にして、車幅方向内側Ｄｉに屈折する。このとき、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊよりも後方側は補強部材１３３により補強されているため、サブフレーム１３１の変形時に折れ点１３１ｊよりも後方箇所（補強部材１３３が設けられた箇所）が変形することを抑制できる。これにより、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊの位置を安定させて屈折させるとともに、サブフレーム１３１の変形時に屈折箇所の車幅方向内側Ｄｉへの突出量を大きく維持することができる。これにより、サブフレーム１３１が車幅方向内側Ｄｉに向かって折れ曲がるときに、パワープラント１２０を車幅方向内側Ｄｉ（オフセット衝突の衝突側とは反対側）に十分に押圧することができ、車両１００を衝突側とは反対側に移動させることができる。この結果、車両前部における衝突時に、キャビン１１０の変形を抑制することができる。なお、本実施形態では、補強部材１３３の後端が、サブフレーム１３１のロアアーム１３４との接合箇所に対して間隔をおいて前方に位置しているため、サブフレーム１３１ｇは、補強部材１３３とサブフレーム１３１のロアアーム１３４との接合箇所との間でもう一つ折れ点１３１ｋを有することとなり、サブフレーム１３１を折れ点１３１ｊでより安定させて屈折させることができる。

実施形態の車両前部構造によれば、補強部材１３３は、サブフレーム１３１の上面１３１ｃおよび内側面１３１ｆにのみ接合されている。これにより、サブフレーム１３１の上面１３１ｃおよび内側面１３１ｆの剛性を高めつつ、下面１３１ｄおよび外側面１３１ｅの剛性が高まることを抑制することができるので、サブフレーム１３１が上方へ折れるように変形することを抑制するとともに、車幅方向内側Ｄｉへの変形が阻害されないようにすることができる。この結果、パワープラント１２０を十分に押圧することができる。

実施形態の車両前部構造によれば、拡幅部材１３２は、サブフレーム１３１の上面１３１ｃと下面１３１ｄを車両上方向で挟むようにサブフレーム１３１に接合されている。これにより、サブフレーム１３１の拡幅部材１３２が接合された箇所が車両上下方向Ｄｖに変形することを抑制することができ、折れ点１３１ｊの車両上下方向Ｄｖの位置が変動することを抑制できる。この結果、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊをより確実にパワープラント１２０に押圧させることができ、パワープラント１２０を十分に押圧させることができる。又、サブフレーム１３１の車両上下方向Ｄｖへの変形を抑制することで、衝突荷重をより効率よくパワープラント１２０に伝達させることができる。尚、仮に、サブフレーム１３１の折れ点１３１ｊが車両下方にＤｄに移動すると、サブフレーム１３１がパワープラント１２０の下方に潜り込み、パワープラント１２０を十分に押圧することができない虞がある。

実施形態の車両前部構造によれば、サブフレーム１３１は、パワープラント１２０と対向する箇所の車幅方向内側Ｄｉの内側面１３１ｆに、車幅方向外側Ｄｏに窪んだ窪部１３１ｉを有している。拡幅部材１３２の後端と補強部材１３３の前端は、窪部１３１ｉと車幅方向Ｄｗで対向する箇所に位置している。サブフレーム１３１とパワープラント１２０の干渉を避けるための窪部１３１ｉ内に折れ点１３１ｊを設けたことにより、窪部１３１ｉによってサブフレーム１３１の剛性が低くなった箇所に折れ点１３１ｊを設定することができ、折れ点１３１ｊの位置をよりコントロールすることができる。なお、本実施形態では、窪部１３１ｉは平面視で円弧状に窪んでいるため、円弧状に窪みの頂部に折れ点１３１ｊを設定することで、さらに折れ点１３１ｊの位置をコントロールすることができる。

実施形態の車両前部構造によれば、拡幅部材１３２の前端部１３２ａには、車両前方Ｄｆに向かって突出した凸部１３２ｆが設けられている。これにより、車両１００の衝突時に、衝突荷重を早期に拡幅部材１３２に伝達することができ、サブフレーム１３１の車幅方向Ｄｗへの折れを促進させることができる。更に、凸部１３２ｆを拡幅部材１３２の前端部１３２ａの車幅方向外側端部に設けることによって、衝突荷重を受ける部材の全長を最大限伸ばすとともに、荷重の入力を拡幅部材１３２の車幅方向外側端部に集中させることができ、サブフレーム１３１の車幅方向Ｄｗへの曲げモーメントを高めることできる。

［車両前部構造の態様］
本発明を実施するに当たり、上記の実施形態は、一例であり、具体的な態様を種々に変更して実施できる。

例えば、実施形態では、拡幅部材１３２と補強部材１３３を運転席１１１側と助手席１１２側のサブフレーム１３１にそれぞれ接合する構成を想定している。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限定されることはなく、拡幅部材１３２と補強部材１３３を例えば運転席１１１側のサブフレーム１３１のみに接合する構成としてもよい。

１００…車両、１０１…車体、１１０…キャビン、１１１…運転席、１１２…助手席、１２０…パワープラント、１３０…サブフレーム構造体、１３１…サブフレーム、１３１ａ…前端部、１３１ｂ…後端部、１３１ｃ…上面、１３１ｄ…下面、１３１ｅ…外側面、１３１ｆ…内側面、１３１ｉ…窪部、１３１ｊ…折れ点、１３１ｋ…折れ点、１３２…拡幅部材、１３２ａ…前端部、１３２ｂ…後端部、１３２ｃ…上面、１３２ｄ…下面、１３２ｅ…外側面、１３２ｆ…凸部、１３３…補強部材、１３３ａ…前端部、１３３ｂ…後端部、１３３ｃ…上面、１３３ｄ…内側面、１３４…ロアアーム、１３５…サスペンションクロス、１３６…フロントエンドクロス、１３７…クラッシュボックス、１３８…ロアバンパービーム、２００…バリア、Ｄｈ…車両前後方向、Ｄｆ…車両前方、Ｄｒ…車両後方、Ｄｗ…車幅方向、Ｄｉ…車幅方向内側、Ｄｏ…車幅方向外側、Ｄｖ…車両上下方向、Ｄｕ…車両上方、Ｄｄ…車両下方。

Claims (7)

1. 車幅方向に間隔を置いて一対設けられ、車両前後方向に延びるサブフレームと、
   前記サブフレームの間に位置するパワープラントと、
   前記サブフレームの車両前方の前端部に接合され、前記サブフレームから車幅方向外側に突出するとともに車両前後方向に延びる拡幅部材と、
   前記拡幅部材の後端よりも車両後方に間隔を置いて配置されて前記サブフレームに接合される補強部材と、
   を有し、
   前記拡幅部材の後端と前記補強部材の前端とは、前記サブフレームの前記パワープラントと車幅方向で対向する箇所に位置している、ことを特徴とする車両前部構造。
2. 前記補強部材は、前記サブフレームの上面および車幅方向内側面に接合される断面略Ｌ字状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記補強部材の前記サブフレームの車幅方向内側面に接合される箇所は、当該車幅方向内側面の上部に接合される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両前部構造。
4. 前記拡幅部材は、前記サブフレームの上面と下面を車両上下方向から挟み込むように当該サブフレームの上面と下面に接合されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両前部構造。
5. 前記サブフレームは、前記パワープラントと対向する箇所の車幅方向内側面に、車幅方向外側に窪んだ窪部を有し、
   前記拡幅部材の後端と前記補強部材の前端は、前記窪部と車幅方向で対向する箇所に位置する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両前部構造。
6. 前記拡幅部材の前端部には、当該前端部から車両前方に向かって突出した凸部が設けられる、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両前部構造。
7. 前記凸部は、前記拡幅部材の前記前端部の車幅方向外側端部に設けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の車両前部構造。

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