JP3591448B2 - 自動車の車体前部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車の車体前部構造として、例えば特開２０００−１６３２７号公報に示されているように、エンジンおよびフロントサスペンションを搭載するサブフレームをフロントサイドメンバに直接結合し、これらサブフレームとフロントサイドメンバの変形モードコントロールによって前面衝突時における車体前部の潰れストロークを確保するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ダッシュパネルの前方に前面衝突時における車体変形を妨げるエンジン，ミッション、およびその他の剛体部品がなく、該ダッシュパネルと車両前端部との間が空洞状態とされた車両にあっては、フロントサイドメンバの潰れ効率及び前輪の挙動が前面衝突性能、即ち、車体前部の潰れストロークを左右する。
【０００４】
このような車両では前輪転蛇時の場合は、転蛇方向に沿って前輪を横方向へ向ける入力が生じるため、前輪が前方を向いたままその後方に存在する車体のサイドシルと衝突物との間に挟まれる可能性は低く、仮にサイドシルとの間に挟まれるとしても前輪が横方向を向いているため車体前部の潰れ量に与える影響は少ない。
【０００５】
しかし、前輪が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した際には、前輪が前方を向いたままサイドシルと衝突物との間に挟まれる可能性が高く、前輪が挟まれた個所は車体前部の潰れスペースの低下等の悪影響が懸念される。
【０００６】
しかも、前記従来の構造のようにサブフレームをフロントサイドメンバに直接結合したものでは、前述の問題に加えてサブフレームによってフロントサイドメンバの潰れ効率の悪影響が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は前輪が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際でも、該前輪の存在により車体前部の潰れストロークに悪影響をおよぼすことがない自動車の車体前部構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、ダッシュパネルと車両前端部との間を空洞状態とした車両において、
ファーストクロスメンバのフロントサイドメンバとの結合部よりも車幅方向内側と、ダッシュパネルの下面部とに連結して配置したサブフレームと、
前輪のアクスルとサブフレームとに連結して配置したフロントサスペンションのサスペンションアームと、
ダッシュパネルの前部に配置されたステアリングラックからボールジョイントを介してフロントサスペンションのストラットもしくは前輪のアクスルへ伸びて連結されたタイロッドと、を備え、
前記サブフレームは、その前端連結部を後端連結部よりも車幅方向内側にオフセットしてファーストクロスメンバに連結してあって、 これら前端連結部と後端連結部との間に車幅方向外側に向けて、サスペンションアームを連結するフロント側アーム連結部とリヤ側アーム連結部とを設けてあり、
前記サブフレームの前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前と、リヤ側アーム連結部と後端側連結部との間に、それぞれ前面衝突時の衝突入力により座屈して、サブフレームを前記フロント側アーム連結部の直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形させる脆弱部を形成する一方、
タイロッドの前輪側連結点を、該前輪のアクスルの操舵回転軸線よりも前方にオフセットした位置に設定して、
これらサブフレームの脆弱部の設定と、タイロッドの前輪側連結点位置の設定とによって、前輪が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際に、該前輪を車幅方向に回動させて衝突入力方向に対して略横向きに変向させる前輪変向手段を構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明にあっては、サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の複数の金属パネルを接合して構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明にあっては、サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の金属材料からなる中空部材を所要断面形状に液圧成形したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明にあっては、サブフレームを、アルミ合金等の軽量金属材料で鋳造成形したことを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、少なくとも前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前の各脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲する屈曲部で構成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明にあっては、サブフレームの後端連結部を、ダッシュパネルの下面に廻り込んで接合したフロントサイドメンバエクステンションに連結したことを特徴としている。
【００２０】
請求項１１の発明にあっては、ダッシュパネルの下面には、該下面に廻り込んで接合した左右のフロントサイドメンバエクステンションに跨るクロスメンバを接合配置してあり、サブフレームの後端の連結部を該クロスメンバに連結したことを特徴としている。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、前輪が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した場合、前輪変向手段によって前輪が車幅方向に回動されて略横向きに変向されるため、該前輪がその後方に存在する車体のサイドシルと衝突物との間に挟まれても、車体前部の潰れストロークを十分に確保することができて安定したエネルギー吸収特性を得ることができる。
【００２２】
特に、フロントサスペンションのサスペンションアームを連結するサブフレームは、ファーストクロスメンバのフロントサイドメンバとの結合部よりも車幅方向内側と、ダッシュパネルの下面部とに連結して配置してあって、前輪変向手段はこのサブフレームと、タイロッドとのサスペンション，ステアリング系に設けてあって、前面衝突時における前輪の挙動コントロールを主たるエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバから切り離して行わせることと併せて、サブフレームをフロントサイドメンバの潰れ領域で該フロントサイドメンバと非結合としてあることによって、該フロントサイドメンバ単体の潰れ効率を阻害することがなく、従って、エネルギー吸収特性を向上することができる。
【００２３】
しかも、前面衝突時にはサブフレームが、所定ヶ所に設けた脆弱部を基点としてフロント側アーム連結部の直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形することにより、このサブフレームの屈曲変形に追従してサスペンションアームが該サブフレームのリヤ側アーム連結部の後方の脆弱部を支点として車幅方向外側へ向けて回転するように後方外側へ移動することと併せて、タイロッドがサスペンションアームの動きに対して前輪の前側を車幅方向内側へ引き込むように機能することによって、前輪を車幅方向外側へ押し出しつつ該前輪の前側を内側に向けて略横向きとすることができ、前輪の横向き挙動コントロールを円滑に行わせることができる。
【００２４】
また、サブフレームが前述のように衝突入力で屈曲変形することによって、フロントサイドメンバの潰れ変形挙動に支障を来すことがなく、該フロントサイドメンバ単体の潰れ効率を高めることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームの所要部位を金属パネルの板厚を変えたり、補強パッチ材を付設したりすることで強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームを所要断面形状に液圧成形して強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームを同一部品内で肉厚分布の調整やリブの設定等によって強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２８】
請求項５〜９に記載の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、サブフレームの脆弱部を、屈曲部の設定，ノッチの設定，肉厚の設定，等の簡易な手段によって構成することができて、何れもサブフレームの屈曲変形モードを安定化することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜９の発明の効果に加えて、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバからサブフレームを介してダッシュパネル下側の前後方向フロア骨格部材のフロントサイドメンバエクステンションに伝達できるため、左右のフロントサイドメンバがエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３０】
また、フロントサイドメンバよりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪に作用して該前輪からサスペンションアーム，サブフレーム，ファーストクロスメンバを介してフロントサイドメンバに伝達されるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜９の発明の効果に加えて、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバからサブフレームを介してダッシュパネル下側の車幅方向フロア骨格部材のクロスメンバに伝達できるため、左右のフロントサイドメンバがエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３２】
また、フロントサイドメンバよりも外側の部分に対する局所的な衝突入力は、先ず、前輪に作用して該前輪がサスペンションアーム，サブフレーム，ファーストクロスメンバを介してフロントサイドメンバに伝達され、しかも、前記サスペンションアームを介してサブフレームの後輪連結部側に作用する入力の車幅方向内側に向く成分は前記クロスメンバの軸力で受けられるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３３】
また、サブフレームの左右の後端連結部間の強度，剛性を前記クロスメンバで確保できるため、サブフレームの後部構造を簡素化して軽量化を図ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３５】
図１〜５において、１は車室ＲとフロントコンパートメントＦ・Ｃとを隔成するダッシュパネルを示す。
【００３６】
このダッシュパネル１の前面下部の左右両側部には車体前部の前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２を接合配置してある。
【００３７】
フロントサイドメンバ２の後側部分はフロントサイドメンバエクステンション３として、前記ダッシュパネル１の下面に廻り込んでフロアパネル４に亘って接合配置して、該フロントサイドメンバエクステンション３が前後方向のフロア骨格部材を構成するようにしている。
【００３８】
フロントサイドメンバ２は、フロントコンパートメントＦ・Ｃの側壁を構成する図外のフードリッジパネルに接合してあり、左右のフロントサイドメンバ２，２の前端部は、車体前部の車幅方向骨格部材を構成するファーストクロスメンバ５を結合して連結してある。
【００３９】
本実施形態では前記フロアパネル４の略中央部分に凹部４ａを形成して、該凹部４ａにエンジン６ａおよびミッション６ｂ等からなるパワーユニット６を搭載し、該パワーユニット６の駆動力をプロペラシャフト７，デファレンシャルギヤ８を介して後輪９へ伝達するようにして、前記フロントコンパートメントＦ・Ｃはパワーユニット６およびその補機部品等の各種の剛体搭載部品のない空洞状態としてある。
【００４０】
前記ファーストクロスメンバ５とダッシュパネル１の下面部とに跨ってサブフレーム１１を連結配置してあって、前輪１３のアクスル１４と該サブフレーム１１とに跨ってフロントサスペンションのサスペンションアーム１２を連結してある。
【００４１】
具体的には、前記サブフレーム１１は平面略コ字状に形成されていて、その前端連結部１１Ｆを後端連結部１１Ｒよりも車幅方向内側にオフセットして、ファーストクロスメンバ５のフロントサイドメンバ２との結合部よりも車幅方向内側で該ファーストクロスメンバ５の下面にボルト・ナット１６により連結してあると共に、後端連結部１１Ｒはフロントサイドメンバエクステンション３のダッシュパネル下面に廻り込んだ部分の下面に同じくボルト・ナット１６により連結してある。
【００４２】
サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆと後端連結部１１Ｒとの間に、フロント側アーム連結部１５Ｆとリヤ側アーム連結部１５Ｒとを車幅方向外側に向けて設けてあり、これらフロント側アーム連結部１５Ｆとリヤ側アーム連結部１５Ｒとに前記サスペンションアーム１２を連結してある。
【００４３】
フロントサスペンションのストラット１７はその下端部を前輪１３のアクスル１４に連結してあり、上端はダッシュパネル１の側部に接合配置したストラットタワー１８の頂部に結合してある。
【００４４】
１９はダッシュパネル１の前面部に配設したステアリングギヤ、２０はステアリングラック、２１は該ステアリングラック２０にボールジョイント２２を介して連結したタイロッドを示し、本実施形態では該タイロッド２１の他端を前記ストラット１７にナックルアーム２３を介して連結してあるが、これは前輪１３のアクスル１４に連結してもよい。
【００４５】
そして、前記サブフレーム１１とタイロッド２１とのサスペンション，ステアリング系に、前輪１３が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際に、該前輪１３を車幅方向に回動させて衝突入力方向に対して略横向きに変向させる前輪変向手段を設けてある。
【００４６】
本実施形態では、前記サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆの直後と、フロント側アーム連結部１５Ｆの直前と、リヤ側アーム連結部１５Ｒと後端連結部１１Ｒとの間に、それぞれ前面衝突時の衝突入力Ｆにより座屈して、サブフレーム１１をフロント側アーム連結部１５Ｆの直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形させる脆弱部２４，２５，２６を形成する一方、タイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１を、該前輪１３のアクスル１４の操舵回転軸線Ｐ０よりも前方にオフセットした位置に設定して、これらサブフレーム１１の脆弱部２４，２５，２６の設定と、タイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１位置の設定とによって、前述の前輪変向手段を構成している。
【００４７】
また、本実施形態では前記サブフレーム１１を図４，５にも示すように、スチール又はアルミ合金等の金属パネル材からなるフレームアッパ１１ａと、フレームロア１１ｂとを嵌合，溶接して閉断面に形成してあって、該サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆと、フロント側アーム連結部１５Ｆから後端連結部１１Ｒに亘る各部分を、平面視してフロントサイドメンバ２と略平行に直状に形成してある。
【００４８】
そして、前述の脆弱部２４，２５，２６のうち、前端連結部１１Ｆの直後の脆弱部２４は、車幅方向内側に向けて彎曲する屈曲部２４ａと、該屈曲部２４ａの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチ２４ｂとで構成し、フロント側アーム連結部１５Ｆの直前の脆弱部２５は、車幅方向外側に向けて彎曲する屈曲部２５ａと、該屈曲部２５ａの車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチ２５ｂとで構成し、更に、リヤ側アーム連結部１５Ｒと後端連結部１１Ｒとの間の脆弱部２６は、車幅方向外側の側面に縦方向にノッチ２６ａを設けて構成してある。
【００４９】
なお、場合によって前記脆弱部２４，２５は、単純に屈曲部２４ａ，２５ａを設けるだけでもよいし、あるいは屈曲部２４ａ，２５ａを設けずにノッチ２４ｂ，２５ｂのみで構成することも可能である。
【００５０】
以上の実施形態の構造によれば、前輪１３が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した場合、ファーストクロスメンバ５に作用する衝突入力Ｆによって、図７に示すようにサブフレーム１１が脆弱部２４，２５，２６を起点として座屈して、それらのうちフロント側アーム連結部１５Ｆの直前の脆弱部２５を頂点として車幅方向外側へ向けて平面略くの字状に屈曲変形する。
【００５１】
このサブフレーム１１の平面略くの字状の屈曲変形に追従して、サスペンションアーム１２が図６に示すように該サブフレーム１１のリヤ側アーム連結部１５Ｒの後方の脆弱部２６を支点として車幅方向外側へ向けて回転するように後方外側へ移動する。
【００５２】
これと併せて、タイロッド２１がサスペンションアーム１２の動きに対して前輪１３の前側を車幅方向内側へ引き込むように機能し、該前輪１３を車幅方向外側へ押し出しつつ前輪１３の前側を内側に向けて略横向きに変向する。
【００５３】
この結果、前輪１３がその後方に存在するサイドシル１０や、該サイドシル１０とフロントサイドメンバエクステンション３とを結合したアウトリガー１０Ａと衝突物との間に挟まれても、車体前部の潰れストロークを十分に確保できて安定したエネルギー吸収特性を得ることができる。
【００５４】
ここで、特に本実施形態にあっては前述のようにサブフレーム１１の脆弱部２４，２５，２６の設定、およびタイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１の設定により、前輪変向手段をこれらサブフレーム１１と、タイロッド２１とのサスペンション，ステアリング系に設けてあって、前面衝突時における前輪１３の挙動コントロールを主たるエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバ２から切り離して行わせるようにしてあるため、該フロントサイドメンバ２単体の潰れ効率を阻害することはない。
【００５５】
しかも、サブフレーム１１が前述のように衝突入力Ｆによって脆弱部２４，２５，２６を起点として座屈してスムーズに屈曲変形することと併せて、該サブフレーム１１をフロントサイドメンバ２の潰れ領域で該フロントサイドメンバ２と非結合としてあることによって、該フロントサイドメンバ２の潰れ変形挙動に支障を来すことがなく、従って、フロントサイドメンバ２単体の潰れ効率を高めることができる。
【００５６】
また、サブフレーム１１をスチールもしくはアルミ合金等の金属パネルからなるアッパフレーム１１ａ，ロアフレーム１１ｂを接合して構成しているため、該サブフレーム１１の所要部位の板厚を変えたり、補強パッチ材を付設することで強度分布を最適化することができる。
【００５７】
しかも、脆弱部２４，２５を車幅方向に向けて彎曲する屈曲部２４ａ，２５ａと、脆弱部２６を構成するノッチ２６ａと同様の縦方向のノッチ２４ｂ，２５ｂとで構成して、サブフレーム１１の平面略くの字状の屈強変形が行われ易いように構成してあるため、該サブフレーム１１の屈曲変形モードを安定化することができる。
【００５８】
更に、前記サブフレーム１１の後端連結部１１Ｒを、ダッシュパネル１の下面に廻り込んで接合したフロントサイドメンバエクステンション３に連結してあるため、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバ５からサブフレーム１１を介してダッシュパネル１の下側の前後方向フロア骨格部材のフロントサイドメンバエクステンション３に伝達でき、従って、左右のフロントサイドメンバ２，２がエンジン，モーター等のパワーユニットで連結されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ２，２間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体全部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００５９】
また、フロントサイドメンバ２よりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪１３に作用して該前輪１３からサスペンションアーム１２，サブフレーム１１，ファーストクロスメンバ５を介してフロントサイドメンバ２に伝達されるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６０】
図８は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるサブフレーム１１を、スチールもしくはアルミ合金等の金属材料からなる中空部材を、所要断面形状、例えば方形の断面形状に液圧成形してあり、脆弱部２４，２５を屈曲部２４ａ，２５ａと、縦方向のノッチ２４ｂ，２５ｂとで構成し、脆弱部２６を縦方向のノッチ２６ａで構成してある点は前記第１実施形態と同様である。
【００６１】
従って、この第２実施形態では前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、サブフレーム１１を所要断面形状に液圧成形することによって、該サブフレーム１１の変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００６２】
図９，１０は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるサブフレーム１１のアッパフレーム１１ａとロアフレーム１１ｂとを、アルミ合金等の軽量金属材料で鋳造成形してある。
【００６３】
脆弱部２４，２５は前記第１実施形態と同様に車幅方向に彎曲した屈曲部２４ａ，２５ａとすることと併せて、図１１，１２に示すようにこれら屈曲部２４ａ，２５ａに薄肉部２４ｃ，２５ｃを設けて構成し、脆弱部２６は図１３に示すように薄肉部２６ｂとして構成している。
【００６４】
従って、この第３実施形態によれば前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、サブフレーム１１を鋳造成形することによって、該サブフレーム１１を前述のように同一部品内で肉圧分布を調整したり、あるいは図示は省略したがリブを設定したりすることによって強度分布を最適化することができて、本実施形態の場合もサブフレーム１１の変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００６５】
図１４は本発明の第４実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるダッシュパネル１の下面に、該下面に廻り込んで接合した左右のフロントサイドメンバエクステンション３，３に跨ってクロスメンバ２７を接合配置し、そして、サブフレーム１１の後端連結部１１Ｒをこのクロスメンバ２７の下面に連結してある。
【００６６】
従って、この第４実施形態によれば前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバ５からサブフレーム１１を介してダッシュパネル１の下側の車幅方向フロア骨格部材のクロスメンバ２７に伝達できるため、前記第１実施形態と同様に左右のフロントサイドメンバ２，２がエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ２，２間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６７】
また、フロントサイドメンバ２よりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪１３に作用して該前輪１３からサスペンションアーム１２，サブフレーム１１，ファーストクロスメンバ５を介してフロントサイドメンバ２に伝達され、しかも、前記サスペンションアーム１２を介してサブフレーム１１の後端連結部１１Ｒ側に作用する入力の車幅方向内側に向く成分は前記クロスメンバ２７の軸力で受けられるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６８】
また、サブフレーム１１の左右の後端連結部１１Ｒ，１１Ｒの強度，剛性を前記クロスメンバ２７で確保できるため、サブフレーム１１の後部構造を簡素化して軽量化を図ることもできる。
【００６９】
前記第１実施形態にあっては、サスペンションアーム１２を一体成形したものを例示したが、この他、図１５に示す第５実施形態のようにサスペンションアーム１２をアクスル１４と、サブフレーム１１のフロント側アーム連結部１５Ｆ、およびリヤ側アーム連結部１５Ｒとを連結する前後２本のリンク１２ａ，１２ｂで構成してもよい。
【００７０】
また、図１６に示す第６実施形態のように前輪１３に該前輪１３を駆動するホイールインモーター２８を搭載したハイブリッド仕様の車両に本発明を適用して前述と同様の効果を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す略示的側面説明図。
【図２】同実施形態の略示的平面説明図。
【図３】同実施形態の要部を示す斜視図。
【図４】同実施形態におけるサブフレームの斜視図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】同実施形態における前面衝突時の状態を示す図２と同様の平面説明図。
【図７】同実施形態における前面衝突時のサブフレームの変形状態を示す平面図。
【図８】本発明の第２実施形態におけるサブフレームを示す斜視図。
【図９】本発明の第３実施形態におけるサブフレームを示す斜視図。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１１】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１２】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図１３】図９のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図１４】本発明の第４実施形態を示す図２と同様の平面説明図。
【図１５】本発明の第５実施形態におけるサスペンションアームとアクスルおよびサブフレームとの連結状態を示す斜視図。
【図１６】本発明の第６実施形態を示す図２と同様の平面説明図。
【符号の説明】
１ ダッシュパネル
２ フロントサイドメンバ
３ フロントサイドメンバエクステンション
４ フロアパネル
５ ファーストクロスメンバ
１１ サブフレーム
１１Ｆ 前端連結部
１１Ｒ 後端連結部
１２ サスペンションアーム
１３ 前輪
１４ アクスル
１５Ｆ フロント側アーム連結部
１５Ｒ リヤ側アーム連結部
２０ ステアリングラック
２１ タイロッド
２２ ボールジョイント
２４，２５，２６ 脆弱部
２４ａ，２５ａ 屈曲部
２４ｂ，２５ｂ，２６ａ ノッチ
２４ｃ，２５ｃ，２６ｂ 薄肉部
２７ クロスメンバ
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車の車体前部構造として、例えば特開２０００−１６３２７号公報に示されているように、エンジンおよびフロントサスペンションを搭載するサブフレームをフロントサイドメンバに直接結合し、これらサブフレームとフロントサイドメンバの変形モードコントロールによって前面衝突時における車体前部の潰れストロークを確保するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ダッシュパネルの前方に前面衝突時における車体変形を妨げるエンジン，ミッション、およびその他の剛体部品がなく、該ダッシュパネルと車両前端部との間が空洞状態とされた車両にあっては、フロントサイドメンバの潰れ効率及び前輪の挙動が前面衝突性能、即ち、車体前部の潰れストロークを左右する。
【０００４】
このような車両では前輪転蛇時の場合は、転蛇方向に沿って前輪を横方向へ向ける入力が生じるため、前輪が前方を向いたままその後方に存在する車体のサイドシルと衝突物との間に挟まれる可能性は低く、仮にサイドシルとの間に挟まれるとしても前輪が横方向を向いているため車体前部の潰れ量に与える影響は少ない。
【０００５】
しかし、前輪が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した際には、前輪が前方を向いたままサイドシルと衝突物との間に挟まれる可能性が高く、前輪が挟まれた個所は車体前部の潰れスペースの低下等の悪影響が懸念される。
【０００６】
しかも、前記従来の構造のようにサブフレームをフロントサイドメンバに直接結合したものでは、前述の問題に加えてサブフレームによってフロントサイドメンバの潰れ効率の悪影響が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は前輪が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際でも、該前輪の存在により車体前部の潰れストロークに悪影響をおよぼすことがない自動車の車体前部構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、ダッシュパネルと車両前端部との間を空洞状態とした車両において、
ファーストクロスメンバのフロントサイドメンバとの結合部よりも車幅方向内側と、ダッシュパネルの下面部とに連結して配置したサブフレームと、
前輪のアクスルとサブフレームとに連結して配置したフロントサスペンションのサスペンションアームと、
ダッシュパネルの前部に配置されたステアリングラックからボールジョイントを介してフロントサスペンションのストラットもしくは前輪のアクスルへ伸びて連結されたタイロッドと、を備え、
前記サブフレームは、その前端連結部を後端連結部よりも車幅方向内側にオフセットしてファーストクロスメンバに連結してあって、 これら前端連結部と後端連結部との間に車幅方向外側に向けて、サスペンションアームを連結するフロント側アーム連結部とリヤ側アーム連結部とを設けてあり、
前記サブフレームの前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前と、リヤ側アーム連結部と後端側連結部との間に、それぞれ前面衝突時の衝突入力により座屈して、サブフレームを前記フロント側アーム連結部の直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形させる脆弱部を形成する一方、
タイロッドの前輪側連結点を、該前輪のアクスルの操舵回転軸線よりも前方にオフセットした位置に設定して、
これらサブフレームの脆弱部の設定と、タイロッドの前輪側連結点位置の設定とによって、前輪が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際に、該前輪を車幅方向に回動させて衝突入力方向に対して略横向きに変向させる前輪変向手段を構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明にあっては、サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の複数の金属パネルを接合して構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明にあっては、サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の金属材料からなる中空部材を所要断面形状に液圧成形したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明にあっては、サブフレームを、アルミ合金等の軽量金属材料で鋳造成形したことを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、少なくとも前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前の各脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲する屈曲部で構成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明にあっては、サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明にあっては、サブフレームの後端連結部を、ダッシュパネルの下面に廻り込んで接合したフロントサイドメンバエクステンションに連結したことを特徴としている。
【００２０】
請求項１１の発明にあっては、ダッシュパネルの下面には、該下面に廻り込んで接合した左右のフロントサイドメンバエクステンションに跨るクロスメンバを接合配置してあり、サブフレームの後端の連結部を該クロスメンバに連結したことを特徴としている。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、前輪が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した場合、前輪変向手段によって前輪が車幅方向に回動されて略横向きに変向されるため、該前輪がその後方に存在する車体のサイドシルと衝突物との間に挟まれても、車体前部の潰れストロークを十分に確保することができて安定したエネルギー吸収特性を得ることができる。
【００２２】
特に、フロントサスペンションのサスペンションアームを連結するサブフレームは、ファーストクロスメンバのフロントサイドメンバとの結合部よりも車幅方向内側と、ダッシュパネルの下面部とに連結して配置してあって、前輪変向手段はこのサブフレームと、タイロッドとのサスペンション，ステアリング系に設けてあって、前面衝突時における前輪の挙動コントロールを主たるエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバから切り離して行わせることと併せて、サブフレームをフロントサイドメンバの潰れ領域で該フロントサイドメンバと非結合としてあることによって、該フロントサイドメンバ単体の潰れ効率を阻害することがなく、従って、エネルギー吸収特性を向上することができる。
【００２３】
しかも、前面衝突時にはサブフレームが、所定ヶ所に設けた脆弱部を基点としてフロント側アーム連結部の直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形することにより、このサブフレームの屈曲変形に追従してサスペンションアームが該サブフレームのリヤ側アーム連結部の後方の脆弱部を支点として車幅方向外側へ向けて回転するように後方外側へ移動することと併せて、タイロッドがサスペンションアームの動きに対して前輪の前側を車幅方向内側へ引き込むように機能することによって、前輪を車幅方向外側へ押し出しつつ該前輪の前側を内側に向けて略横向きとすることができ、前輪の横向き挙動コントロールを円滑に行わせることができる。
【００２４】
また、サブフレームが前述のように衝突入力で屈曲変形することによって、フロントサイドメンバの潰れ変形挙動に支障を来すことがなく、該フロントサイドメンバ単体の潰れ効率を高めることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームの所要部位を金属パネルの板厚を変えたり、補強パッチ材を付設したりすることで強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームを所要断面形状に液圧成形して強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、サブフレームを同一部品内で肉厚分布の調整やリブの設定等によって強度分布を最適化することができて、該サブフレームの変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００２８】
請求項５〜９に記載の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、サブフレームの脆弱部を、屈曲部の設定，ノッチの設定，肉厚の設定，等の簡易な手段によって構成することができて、何れもサブフレームの屈曲変形モードを安定化することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜９の発明の効果に加えて、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバからサブフレームを介してダッシュパネル下側の前後方向フロア骨格部材のフロントサイドメンバエクステンションに伝達できるため、左右のフロントサイドメンバがエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３０】
また、フロントサイドメンバよりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪に作用して該前輪からサスペンションアーム，サブフレーム，ファーストクロスメンバを介してフロントサイドメンバに伝達されるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜９の発明の効果に加えて、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバからサブフレームを介してダッシュパネル下側の車幅方向フロア骨格部材のクロスメンバに伝達できるため、左右のフロントサイドメンバがエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３２】
また、フロントサイドメンバよりも外側の部分に対する局所的な衝突入力は、先ず、前輪に作用して該前輪がサスペンションアーム，サブフレーム，ファーストクロスメンバを介してフロントサイドメンバに伝達され、しかも、前記サスペンションアームを介してサブフレームの後輪連結部側に作用する入力の車幅方向内側に向く成分は前記クロスメンバの軸力で受けられるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００３３】
また、サブフレームの左右の後端連結部間の強度，剛性を前記クロスメンバで確保できるため、サブフレームの後部構造を簡素化して軽量化を図ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３５】
図１〜５において、１は車室ＲとフロントコンパートメントＦ・Ｃとを隔成するダッシュパネルを示す。
【００３６】
このダッシュパネル１の前面下部の左右両側部には車体前部の前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２を接合配置してある。
【００３７】
フロントサイドメンバ２の後側部分はフロントサイドメンバエクステンション３として、前記ダッシュパネル１の下面に廻り込んでフロアパネル４に亘って接合配置して、該フロントサイドメンバエクステンション３が前後方向のフロア骨格部材を構成するようにしている。
【００３８】
フロントサイドメンバ２は、フロントコンパートメントＦ・Ｃの側壁を構成する図外のフードリッジパネルに接合してあり、左右のフロントサイドメンバ２，２の前端部は、車体前部の車幅方向骨格部材を構成するファーストクロスメンバ５を結合して連結してある。
【００３９】
本実施形態では前記フロアパネル４の略中央部分に凹部４ａを形成して、該凹部４ａにエンジン６ａおよびミッション６ｂ等からなるパワーユニット６を搭載し、該パワーユニット６の駆動力をプロペラシャフト７，デファレンシャルギヤ８を介して後輪９へ伝達するようにして、前記フロントコンパートメントＦ・Ｃはパワーユニット６およびその補機部品等の各種の剛体搭載部品のない空洞状態としてある。
【００４０】
前記ファーストクロスメンバ５とダッシュパネル１の下面部とに跨ってサブフレーム１１を連結配置してあって、前輪１３のアクスル１４と該サブフレーム１１とに跨ってフロントサスペンションのサスペンションアーム１２を連結してある。
【００４１】
具体的には、前記サブフレーム１１は平面略コ字状に形成されていて、その前端連結部１１Ｆを後端連結部１１Ｒよりも車幅方向内側にオフセットして、ファーストクロスメンバ５のフロントサイドメンバ２との結合部よりも車幅方向内側で該ファーストクロスメンバ５の下面にボルト・ナット１６により連結してあると共に、後端連結部１１Ｒはフロントサイドメンバエクステンション３のダッシュパネル下面に廻り込んだ部分の下面に同じくボルト・ナット１６により連結してある。
【００４２】
サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆと後端連結部１１Ｒとの間に、フロント側アーム連結部１５Ｆとリヤ側アーム連結部１５Ｒとを車幅方向外側に向けて設けてあり、これらフロント側アーム連結部１５Ｆとリヤ側アーム連結部１５Ｒとに前記サスペンションアーム１２を連結してある。
【００４３】
フロントサスペンションのストラット１７はその下端部を前輪１３のアクスル１４に連結してあり、上端はダッシュパネル１の側部に接合配置したストラットタワー１８の頂部に結合してある。
【００４４】
１９はダッシュパネル１の前面部に配設したステアリングギヤ、２０はステアリングラック、２１は該ステアリングラック２０にボールジョイント２２を介して連結したタイロッドを示し、本実施形態では該タイロッド２１の他端を前記ストラット１７にナックルアーム２３を介して連結してあるが、これは前輪１３のアクスル１４に連結してもよい。
【００４５】
そして、前記サブフレーム１１とタイロッド２１とのサスペンション，ステアリング系に、前輪１３が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際に、該前輪１３を車幅方向に回動させて衝突入力方向に対して略横向きに変向させる前輪変向手段を設けてある。
【００４６】
本実施形態では、前記サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆの直後と、フロント側アーム連結部１５Ｆの直前と、リヤ側アーム連結部１５Ｒと後端連結部１１Ｒとの間に、それぞれ前面衝突時の衝突入力Ｆにより座屈して、サブフレーム１１をフロント側アーム連結部１５Ｆの直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形させる脆弱部２４，２５，２６を形成する一方、タイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１を、該前輪１３のアクスル１４の操舵回転軸線Ｐ０よりも前方にオフセットした位置に設定して、これらサブフレーム１１の脆弱部２４，２５，２６の設定と、タイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１位置の設定とによって、前述の前輪変向手段を構成している。
【００４７】
また、本実施形態では前記サブフレーム１１を図４，５にも示すように、スチール又はアルミ合金等の金属パネル材からなるフレームアッパ１１ａと、フレームロア１１ｂとを嵌合，溶接して閉断面に形成してあって、該サブフレーム１１の前端連結部１１Ｆと、フロント側アーム連結部１５Ｆから後端連結部１１Ｒに亘る各部分を、平面視してフロントサイドメンバ２と略平行に直状に形成してある。
【００４８】
そして、前述の脆弱部２４，２５，２６のうち、前端連結部１１Ｆの直後の脆弱部２４は、車幅方向内側に向けて彎曲する屈曲部２４ａと、該屈曲部２４ａの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチ２４ｂとで構成し、フロント側アーム連結部１５Ｆの直前の脆弱部２５は、車幅方向外側に向けて彎曲する屈曲部２５ａと、該屈曲部２５ａの車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチ２５ｂとで構成し、更に、リヤ側アーム連結部１５Ｒと後端連結部１１Ｒとの間の脆弱部２６は、車幅方向外側の側面に縦方向にノッチ２６ａを設けて構成してある。
【００４９】
なお、場合によって前記脆弱部２４，２５は、単純に屈曲部２４ａ，２５ａを設けるだけでもよいし、あるいは屈曲部２４ａ，２５ａを設けずにノッチ２４ｂ，２５ｂのみで構成することも可能である。
【００５０】
以上の実施形態の構造によれば、前輪１３が直進方向に操舵された状態（転蛇されていない状態）で前面衝突した場合、ファーストクロスメンバ５に作用する衝突入力Ｆによって、図７に示すようにサブフレーム１１が脆弱部２４，２５，２６を起点として座屈して、それらのうちフロント側アーム連結部１５Ｆの直前の脆弱部２５を頂点として車幅方向外側へ向けて平面略くの字状に屈曲変形する。
【００５１】
このサブフレーム１１の平面略くの字状の屈曲変形に追従して、サスペンションアーム１２が図６に示すように該サブフレーム１１のリヤ側アーム連結部１５Ｒの後方の脆弱部２６を支点として車幅方向外側へ向けて回転するように後方外側へ移動する。
【００５２】
これと併せて、タイロッド２１がサスペンションアーム１２の動きに対して前輪１３の前側を車幅方向内側へ引き込むように機能し、該前輪１３を車幅方向外側へ押し出しつつ前輪１３の前側を内側に向けて略横向きに変向する。
【００５３】
この結果、前輪１３がその後方に存在するサイドシル１０や、該サイドシル１０とフロントサイドメンバエクステンション３とを結合したアウトリガー１０Ａと衝突物との間に挟まれても、車体前部の潰れストロークを十分に確保できて安定したエネルギー吸収特性を得ることができる。
【００５４】
ここで、特に本実施形態にあっては前述のようにサブフレーム１１の脆弱部２４，２５，２６の設定、およびタイロッド２１の前輪側連結点Ｐ１の設定により、前輪変向手段をこれらサブフレーム１１と、タイロッド２１とのサスペンション，ステアリング系に設けてあって、前面衝突時における前輪１３の挙動コントロールを主たるエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバ２から切り離して行わせるようにしてあるため、該フロントサイドメンバ２単体の潰れ効率を阻害することはない。
【００５５】
しかも、サブフレーム１１が前述のように衝突入力Ｆによって脆弱部２４，２５，２６を起点として座屈してスムーズに屈曲変形することと併せて、該サブフレーム１１をフロントサイドメンバ２の潰れ領域で該フロントサイドメンバ２と非結合としてあることによって、該フロントサイドメンバ２の潰れ変形挙動に支障を来すことがなく、従って、フロントサイドメンバ２単体の潰れ効率を高めることができる。
【００５６】
また、サブフレーム１１をスチールもしくはアルミ合金等の金属パネルからなるアッパフレーム１１ａ，ロアフレーム１１ｂを接合して構成しているため、該サブフレーム１１の所要部位の板厚を変えたり、補強パッチ材を付設することで強度分布を最適化することができる。
【００５７】
しかも、脆弱部２４，２５を車幅方向に向けて彎曲する屈曲部２４ａ，２５ａと、脆弱部２６を構成するノッチ２６ａと同様の縦方向のノッチ２４ｂ，２５ｂとで構成して、サブフレーム１１の平面略くの字状の屈強変形が行われ易いように構成してあるため、該サブフレーム１１の屈曲変形モードを安定化することができる。
【００５８】
更に、前記サブフレーム１１の後端連結部１１Ｒを、ダッシュパネル１の下面に廻り込んで接合したフロントサイドメンバエクステンション３に連結してあるため、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバ５からサブフレーム１１を介してダッシュパネル１の下側の前後方向フロア骨格部材のフロントサイドメンバエクステンション３に伝達でき、従って、左右のフロントサイドメンバ２，２がエンジン，モーター等のパワーユニットで連結されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ２，２間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体全部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００５９】
また、フロントサイドメンバ２よりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪１３に作用して該前輪１３からサスペンションアーム１２，サブフレーム１１，ファーストクロスメンバ５を介してフロントサイドメンバ２に伝達されるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６０】
図８は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるサブフレーム１１を、スチールもしくはアルミ合金等の金属材料からなる中空部材を、所要断面形状、例えば方形の断面形状に液圧成形してあり、脆弱部２４，２５を屈曲部２４ａ，２５ａと、縦方向のノッチ２４ｂ，２５ｂとで構成し、脆弱部２６を縦方向のノッチ２６ａで構成してある点は前記第１実施形態と同様である。
【００６１】
従って、この第２実施形態では前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、サブフレーム１１を所要断面形状に液圧成形することによって、該サブフレーム１１の変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００６２】
図９，１０は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるサブフレーム１１のアッパフレーム１１ａとロアフレーム１１ｂとを、アルミ合金等の軽量金属材料で鋳造成形してある。
【００６３】
脆弱部２４，２５は前記第１実施形態と同様に車幅方向に彎曲した屈曲部２４ａ，２５ａとすることと併せて、図１１，１２に示すようにこれら屈曲部２４ａ，２５ａに薄肉部２４ｃ，２５ｃを設けて構成し、脆弱部２６は図１３に示すように薄肉部２６ｂとして構成している。
【００６４】
従って、この第３実施形態によれば前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、サブフレーム１１を鋳造成形することによって、該サブフレーム１１を前述のように同一部品内で肉圧分布を調整したり、あるいは図示は省略したがリブを設定したりすることによって強度分布を最適化することができて、本実施形態の場合もサブフレーム１１の変形モードを任意にコントロールすることができる。
【００６５】
図１４は本発明の第４実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第１実施形態におけるダッシュパネル１の下面に、該下面に廻り込んで接合した左右のフロントサイドメンバエクステンション３，３に跨ってクロスメンバ２７を接合配置し、そして、サブフレーム１１の後端連結部１１Ｒをこのクロスメンバ２７の下面に連結してある。
【００６６】
従って、この第４実施形態によれば前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、前面衝突時の衝突入力をファーストクロスメンバ５からサブフレーム１１を介してダッシュパネル１の下側の車幅方向フロア骨格部材のクロスメンバ２７に伝達できるため、前記第１実施形態と同様に左右のフロントサイドメンバ２，２がエンジン，モーター等のパワーユニットで結合されていない車両であっても、これら左右のフロントサイドメンバ２，２間の車体反力の極度な低下を抑制することができて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６７】
また、フロントサイドメンバ２よりも外側の部分に対する局部的な衝突入力は、先ず、前輪１３に作用して該前輪１３からサスペンションアーム１２，サブフレーム１１，ファーストクロスメンバ５を介してフロントサイドメンバ２に伝達され、しかも、前記サスペンションアーム１２を介してサブフレーム１１の後端連結部１１Ｒ側に作用する入力の車幅方向内側に向く成分は前記クロスメンバ２７の軸力で受けられるため、ラップ率が少ないオフセット衝突においても車体反力を十分に確保できて、車体前部の潰れ変形を安定して行わせることができる。
【００６８】
また、サブフレーム１１の左右の後端連結部１１Ｒ，１１Ｒの強度，剛性を前記クロスメンバ２７で確保できるため、サブフレーム１１の後部構造を簡素化して軽量化を図ることもできる。
【００６９】
前記第１実施形態にあっては、サスペンションアーム１２を一体成形したものを例示したが、この他、図１５に示す第５実施形態のようにサスペンションアーム１２をアクスル１４と、サブフレーム１１のフロント側アーム連結部１５Ｆ、およびリヤ側アーム連結部１５Ｒとを連結する前後２本のリンク１２ａ，１２ｂで構成してもよい。
【００７０】
また、図１６に示す第６実施形態のように前輪１３に該前輪１３を駆動するホイールインモーター２８を搭載したハイブリッド仕様の車両に本発明を適用して前述と同様の効果を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す略示的側面説明図。
【図２】同実施形態の略示的平面説明図。
【図３】同実施形態の要部を示す斜視図。
【図４】同実施形態におけるサブフレームの斜視図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】同実施形態における前面衝突時の状態を示す図２と同様の平面説明図。
【図７】同実施形態における前面衝突時のサブフレームの変形状態を示す平面図。
【図８】本発明の第２実施形態におけるサブフレームを示す斜視図。
【図９】本発明の第３実施形態におけるサブフレームを示す斜視図。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１１】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１２】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図１３】図９のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図１４】本発明の第４実施形態を示す図２と同様の平面説明図。
【図１５】本発明の第５実施形態におけるサスペンションアームとアクスルおよびサブフレームとの連結状態を示す斜視図。
【図１６】本発明の第６実施形態を示す図２と同様の平面説明図。
【符号の説明】
１ ダッシュパネル
２ フロントサイドメンバ
３ フロントサイドメンバエクステンション
４ フロアパネル
５ ファーストクロスメンバ
１１ サブフレーム
１１Ｆ 前端連結部
１１Ｒ 後端連結部
１２ サスペンションアーム
１３ 前輪
１４ アクスル
１５Ｆ フロント側アーム連結部
１５Ｒ リヤ側アーム連結部
２０ ステアリングラック
２１ タイロッド
２２ ボールジョイント
２４，２５，２６ 脆弱部
２４ａ，２５ａ 屈曲部
２４ｂ，２５ｂ，２６ａ ノッチ
２４ｃ，２５ｃ，２６ｂ 薄肉部
２７ クロスメンバ
Claims (11)
- ダッシュパネルと車両前端部との間を空洞状態とした車両において、
ファーストクロスメンバのフロントサイドメンバとの結合部よりも車幅方向内側と、ダッシュパネルの下面部とに連結して配置したサブフレームと、
前輪のアクスルとサブフレームとに連結して配置したフロントサスペンションのサスペンションアームと、
ダッシュパネルの前部に配置されたステアリングラックからボールジョイントを介してフロントサスペンションのストラットもしくは前輪のアクスルへ伸びて連結されたタイロッドと、を備え、
前記サブフレームは、その前端連結部を後端連結部よりも車幅方向内側にオフセットしてファーストクロスメンバに連結してあって、
これら前端連結部と後端連結部との間に車幅方向外側に向けて、サスペンションアームを連結するフロント側アーム連結部とリヤ側アーム連結部とを設けてあり、
前記サブフレームの前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前と、リヤ側アーム連結部と後端側連結部との間に、それぞれ前面衝突時の衝突入力により座屈して、サブフレームを前記フロント側アーム連結部の直前部分を頂点として車幅方向外側へ向けて屈曲変形させる脆弱部を形成する一方、
タイロッドの前輪側連結点を、該前輪のアクスルの操舵回転軸線よりも前方にオフセットした位置に設定して、
これらサブフレームの脆弱部の設定と、タイロッドの前輪側連結点位置の設定とによって、前輪が直進方向に操舵された状態で前面衝突した際に、該前輪を車幅方向に回動させて衝突入力方向に対して略横向きに変向させる前輪変向手段を構成したことを特徴とする自動車の車体前部構造。 - サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の複数の金属パネルを接合して構成したことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームを、スチールもしくはアルミ合金等の金属材料からなる中空部材を所要断面形状に液圧成形したことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームを、アルミ合金等の軽量金属材料で鋳造成形したことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの脆弱部のうち、少なくとも前端連結部の直後と、フロント側アーム連結部の直前の各脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲する屈曲部で構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面に縦方向に設けたノッチとで構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面に縦方向に設けたノッチで構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後と、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の各脆弱部を、サブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、サブフレームの車幅方向内側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの脆弱部のうち、前端連結部の直後の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向外側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、フロント側アーム連結部の直前の脆弱部を、車幅方向に向けて彎曲した屈曲部とその車幅方向内側の側面の肉厚を薄くすることによって構成し、リヤ側アーム連結部と後端連結部との間の脆弱部を、少なくともサブフレームの車幅方向外側の側面の肉厚を薄くして構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- サブフレームの後端連結部を、ダッシュパネルの下面に廻り込んで接合したフロントサイドメンバエクステンションに連結したことを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
- ダッシュパネルの下面には、該下面に廻り込んで接合した左右のフロントサイドメンバエクステンションに跨るクロスメンバを接合配置してあり、サブフレームの後端の連結部を該クロスメンバに連結したことを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の自動車の車体前部構造。
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