JP4164864B2 - サスペンションクロスメンバの取付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントフレームへのサスペンションクロスメンバの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フロントフレームへのサブフレームやサスペンションクロスメンバ等の支持部材の取付構造が提案されている。
【０００３】
このような取付構造として、例えば、車室構成部材のサブフレーム締結部位を、斜め下方に傾斜した面を有する段状に形成すると共に、当該段部の傾斜面と、サブフレームの締結部端に形成された斜面部とが大略平行に対向するようにサブフレームを締結した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５２−１１７１７号公報（第２図）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の取付構造においては、車室構成部材側にもサブフレーム締結のための形状を形成しなければならない。
【０００６】
また、小型車両においては、衝突安全性の確保や、取り回し性の確保等の両立が課題となるが、一般的に、サブフレームと比較して車両前後方向の長さが短いサスペンションクロスメンバを採用する場合には、各部材のレイアウトの関係から、パワートレインの下部と、サスペンションクロスメンバの前端部との距離に余裕が無いため、衝突の発生に際して、パワープラントとサスペンションクロスメンバとが干渉することによる影響が車室空間に及ぶことの防止することが重要である。そのためには、例えば、車両の衝突に際してサスペンションクロスメンバとフロントフレームとの連結（締結）状態が確実に解除される構造が望まれる。
【０００７】
そこで本発明は、車両の衝突に際して、サスペンションクロスメンバとフロントフレームとの連結状態が確実に解除可能なサスペンションクロスメンバの取付構造の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るサスペンションクロスメンバの取付構造は、以下の構成を特徴とする。
【０００９】
即ち、車両前部においてサスペンションを支持するサスペンションクロスメンバを備え、該サスペンションクロスメンバは、パワートレイン下部後方位置においてフロントフレームに取り付けるべく、連結手段を介して該フロントフレームに連結するための連結部を備えたサスペンションクロスメンバの取付構造であって、前記サスペンションクロスメンバは、車両の衝突に際して、前記サスペンションクロスメンバの前端部と前記パワートレインの下部とが当接するのに応じて、前記サスペンションクロスメンバが押し下げられることによって発生したところの、前記サスペンションクロスメンバと前記フロントフレームとを上下方向に離間させようとする力によって、前記サスペンションクロスメンバと、前記フロントフレームとの前記連結部における連結を解除する連結解除手段を備え、前記連結解除手段は、前記サスペンションクロスメンバが押し下げられることによって発生した前記上下方向への力によって応力が集中することにより、前記サスペンションクロスメンバの少なくとも一部を破断すべく、前記連結部に設けられた脆弱部であり、前記脆弱部は、前記連結部に設けられた少なくとも１つの穴であって、前記連結手段は、前記穴に挿入される爪を有するワッシャと、前記ワッシャ、前記サスペンションクロスメンバ、並びに前記フロントフレームを略垂直方向に連通するボルトとを備えることを特徴とする。
【００１２】
この場合、前記穴は、前記連結部の車両前方側に少なくとも一つ設ければ良い。
【００１３】
また、例えば前記連結解除手段は、前記サスペンションクロスメンバの後端部に設けられ、
前記サスペンションクロスメンバの前端部には、前記フロントフレームに向かって上方に延びる連結アームが設けられ、該連結アームの上端部には、前記サスペンションクロスメンバを前記連結部より車両前方側の異なる位置で前記フロントフレームと連結するための第２連結部が設けられており、該第２連結部は、略垂直のボルトによって前記フロントフレームに連結されると共に、前部にスリットを形成すれば良い。
【００１４】
また、例えば前記サスペンションクロスメンバは、前記サスペンションクロスメンバの後端部の、前記連結部における連結を解除すべく前記連結解除手段を備え、
前記サスペンションクロスメンバの前端部には、前記フロントフレームに向かって上方に延びる連結アームが設けられ、該連結アームの上端部には、前記サスペンションクロスメンバを前記連結部より車両前方側の異なる位置で前記フロントフレームと連結するための第２連結部が設けられており、該第２連結部における連結を解除すべく前記連結解除手段を更に備えると良い。
【００１５】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、車両の衝突に際して、サスペンションクロスメンバとフロントフレームとの連結状態が確実に解除可能なサスペンションクロスメンバの取付構造の提供が実現する。
【００１６】
即ち、請求項１の発明によれば、通常の走行時には比較的小さいが、衝突時にパワートレーンとサスクロスとが相対的に干渉することによって発生する力によって大きくなる上下方向の荷重を利用して、フロントフレームからサスペンションクロスメンバを確実に離脱させることができるので、衝突安全性を確保することができ、設計に際しては、強度設定も容易である。
また、衝突時にパワートレーンとサスペンションクロスメンバとが相対的に干渉するのに応じて、そのサスペンションクロスメンバの連結部に予め設けた脆弱部に応力を集中させ、これにより、フロントフレームからサスペンションクロスメンバを確実に離脱させることができる。
また、サスペンションクロスメンバとフロントフレームとの連結部を破断させ、確実に離脱させることができる。
【００１９】
また、請求項２の発明によれば、連結部の車両前方側に少なくとも一つ設けられた穴によって、その穴の周辺には脆弱部が形成されるので、衝突発生時に、前後方向の衝撃によって、サスペンションクロスメンバとフロントフレームとの連結部を破断させ、確実に離脱させることができる。
【００２０】
また、請求項３の発明によれば、サスペンションクロスメンバにおいて、車両後方側の連結部は脆弱部（穴）によって、一方、車両前方側の第２連結部はスリットによって、衝突発生時には、フロントフレームから確実に離脱させることができる。
【００２１】
また、請求項４の発明によれば、サスペンションクロスメンバにおいて、車両後方側の連結部と、車両前方側の第２連結部とに設けられた脆弱部（穴）によって、衝突発生時には、フロントフレームから確実に離脱させることができる。
【００２２】
また、請求項５の発明によれば、脆弱部がボルトの挿通孔を中心として対象に形成されるので、各方向からの衝突発生に対して、略同様な破断性能を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るサスペンションクロスメンバの取付構造の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明を適用して好適な車両のパワートレイン廻りのレイアウトを車両側方から示した図である。また、図２は、図１に示す車両のパワートレイン廻りを下方から示した図である。そして、図３は、図１及び図２に示す車両におけるフロントフレームとサスペンションクロスメンバとの連結状態を示す斜視図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、車両前部において、エンジン及びミッションからなるパワートレイン２は、車両両側において前後方向に伸びるフロントフレーム３の間に配置されており、そのフロントフレーム３の先端には、クラッシュカン４を介して、フロントバンパー６が取り付けられている。
【００２６】
また、前輪５のサスペンション（不図示）を支持するサスペンションクロスメンバ１は、図３に示すように、サスペンションクロスメンバ１の前端部に、フロントフレーム１に向かって上方に延びる連結アーム（つの部）７が設けられており、その連結アーム７上端部の前方側締結部Ｐと、サスペンションクロスメンバ１後端部の後方側締結部Ｑとにおいて、後述する取り付け構造によってフロントフレーム３に締結（連結）されている。そして、この締結状態において、サスペンションクロスメンバ１の前端部は、図１及び図２に示すように、パワートレイン２の下部（例えば、エンジンのオイルパン）後方に位置する。
【００２７】
また、クラッシュカン４を含むフロントフレーム１の前端とパワートレイン２の前端との距離をａ、パワートレイン２の上部後端とダッシュパネル８との距離をｂ、そしてパワートレイン２の下部後端とサスペンションクロスメンバ１の前端部との距離をｃとすると、本実施形態において、上述したパワートレイン廻りのレイアウトにおいては、各部材のレイアウトの関係から、パワートレイン２の下部クラッシュスペース（ａ＋ｃ）は、上部クラッシュスペース（ａ＋ｂ）より短い（即ち、ｂ＞ｃ）。
【００２８】
このため、衝突の発生に際しては、サスペンションクロスメンバ１の前端部と、パワートレイン２の下部後端とが干渉することによる影響がダッシュパネル８後方の車室空間に及ぶことを防止すべく、車両の衝突に際してサスペンションクロスメンバ１（以下、特に記載しない限り、連結アーム７を含めてサスペンションクロスメンバ１と称する）とフロントフレーム３との連結（締結）状態を確実に解除する必要がある。
【００２９】
そこで、本実施形態では、以下に説明するサスペンションクロスメンバ１のフロントフレーム３への取付構造によって、衝突発生時の確実な連結解除を実現する。
【００３０】
図４は、第１の実施形態におけるサスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３との連結解除手順を説明する図であり、図４（ａ）は平常時の前方側締結部Ｐ及び後方側締結部Ｑとにおける連結状態を示しており、図４（ｂ）は衝突発生に伴って係る連結状態が解除されたときの様子を示している。
【００３１】
即ち、平常時において、サスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３とは、図４（ａ）に示すように、後方側締結部Ｑにおいて、同フロントフレームを略垂直方向に連通するボルト１１、ワッシャ１２、並びにナット１０からなる連結手段によって締結されている。また、この後方側締結部Ｑにおいてサスペンションクロスメンバ１には、図５を参照して後述する脆弱部が設けられている。
【００３２】
一方、前方側締結部Ｐにおいて、連結アーム７とフロントフレーム３とは、例えば図６に示すように、連結アーム７上端部の継ぎ手前方にスリット１６を形成しておき、その継ぎ手を略垂直方向に連通するボルト（不図示）によって締結されており、衝突発生時のフロントフレーム１からの離脱を容易にしている。
【００３３】
そして、衝突時には、図４（ｂ）に示すように、パワートレーン２とサスペンションクロスメンバ１とが相対的に干渉することによって発生する応力のうち、サスペンションクロスメンバと前記フロントフレームとを上下方向に離間させようとする力成分を利用して、係る締結部を破断させ、これにより、サスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３との締結解除（離脱）を実現する。
【００３４】
次に、係る締結解除を確実にするための脆弱部について説明する。
【００３５】
図５（図５（ａ）乃至（ｄ））は、第１の実施形態における後方側締結部Ｑにおいてサスペンションクロスメンバ１に予め設けられる脆弱部の構成を示す図である。
【００３６】
即ち、図５（ａ）では、ボルト１１が連通するボルト挿通孔９を基準として車両前方側に、穴１３が設けられている。
【００３７】
また、図５（ｂ）乃至図５（ｃ）では、穴１３に加えて、更に複数の穴１４が設けられている。
【００３８】
そして、図５（ｄ）では、ボルト１１が連通するボルト挿通孔９を中心として対象に、複数の穴１５が設けられている。特にこの場合は、脆弱部がボルトの挿通孔９を中心として対象に形成されるので、各方向からの衝突発生に対して、略同様な破断性能を実現することができる。
【００３９】
本実施形態では、図５（ａ）乃至図５（ｄ）の何れかに示した構造を、サスペンションクロスメンバ１の後方側締結部Ｑにおける連結部（連結面：但し、図示の都合から円で示す）に採用することにより、上記の個々の穴１３乃至１５の周辺に脆弱部を形成することができるので、衝突発生に際してサスペンションクロスメンバ１が押し下げられることによって発生した上下方向への力によって応力が上記の個々の穴１３乃至１５の周辺に集中することにより、係る脆弱部の確実な破断を実現する。通常の走行時に車両上下方向の力は、前後方向の力と比較して小さいので、脆弱部の設計に際しては、その点を考慮して強度設定をすれば良い。
【００４０】
このように、本実施形態では、通常の走行時には比較的小さいが、衝突時にパワートレーン２とサスペンションクロスメンバ１とが相対的に干渉することによって発生する力によって大きくなる上下方向の荷重（即ち、サスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３とを上下方向に離間させようとする力）を利用して、フロントフレーム３からサスペンションクロスメンバ１を確実に離脱させることができるので、衝突安全性を確保することができ、設計に際しては、強度設定も容易である。
【００４１】
尚、連結アーム７の上端面には、図６に示す構造ではなく、図５（ａ）乃至図５（ｄ）の何れかに示した構造を採用しても良い。
【００４２】
［第２の実施形態］
次に、上述した第１の実施形態に係るサスペンションクロスメンバの取付構造を基本とする第２の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【００４３】
第１の実施形態において上述したサスペンションクロスメンバの取付構造においては、ワッシャ１２に一般的なものを採用したが、本実施形態では、図５（ａ）乃至図５（ｄ）の如くサスペンションクロスメンバ１に設けた穴（１３乃至１５）に対応する位置に、その穴に挿入される爪を有するワッシャを採用する点が第１の実施形態と異なる。
【００４４】
図７は、第２の実施形態において一例として図５（ｄ）の如く複数の穴１５を設けた場合に対応するワッシャ１７を利用したフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との連結部の構造を説明する図であり、図７（ａ）は当該ワッシャの取り付け状態（サスペンションクロスメンバ１が閉断面を有することを模式的に表わしている）を、図７（ｂ）には当該ワッシャの斜視図を示す。
【００４５】
即ち、本実施形態に係る取り付け構造において、サスペンションクロスメンバ１の上下面においては、図７（ｂ）に示すワッシャ１７が、スペーサ２１を介して、個々の穴１５に挿入される。ワッシャ１７の強度をサスペンションクロスメンバ１の強度より大きく設定すれば、ワッシャ１７に設けられた爪２０は、衝突に際してサスペンションクロスメンバ１の連結面を切り裂くことができるので、フロントフレーム３からサスペンションクロスメンバ１を確実に離脱させることができる。
【００４６】
図８は、第２の実施形態の変形例としての、ワッシャを利用したフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との連結部の構造を説明する図であり、図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ当該ワッシャの取り付け状態を示しており、この場合もサスペンションクロスメンバ１側の対応する位置には穴が設けられている。
【００４７】
即ち、図８（ａ）に示す取り付け構造では、サスペンションクロスメンバ１下面に設けられた開口を利用して、上面側にだけワッシャ１７が取り付けられた例を示している。また、図８（ｂ）に示す取り付け構造では、サスペンションクロスメンバ１上面には一般的な形状のワッシャ１２が取り付けられ、下面には爪２０を有するワッシャ１７が、対応する穴に挿入された状態で取り付けられた例を示している。このような変形例によっても、衝突に際してサスペンションクロスメンバ１の連結面を切り裂くことができるので、フロントフレーム３からサスペンションクロスメンバ１を確実に離脱させることができる。
【００４８】
但し、本実施形態及び変形例において、サスペンションクロスメンバ１側に図５（ａ）に示す如く少なくとも１つの穴１３を設けた場合は、爪２０も対応する位置に１つ設ければ良い。
【００４９】
尚、連結アーム７の上端面には、図６に示す構造ではなく、図７または図８に示した構造を採用しても良い。
【００５０】
［第３の実施形態］
次に、上述した第１の実施形態に係るサスペンションクロスメンバの取付構造を基本とする第３の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【００５１】
第１の実施形態において上述したサスペンションクロスメンバの取付構造においては、図５（ａ）乃至図５（ｄ）の如くサスペンションクロスメンバ１に設けた穴（１３乃至１５）によって脆弱部を設けておき、その脆弱部への衝突発生時の応力集中を利用してサスペンションクロスメンバ１の離脱を確実なものとしたが、本実施形態では、穴を設けるのではなく、サスペンションクロスメンバ１の連結部に他の構造を採用することによって、衝突発生時の確実な締結解除を実現する点が第１の実施形態と異なる。
【００５２】
図９（図９（ａ）乃至（ｄ））は、第３の実施形態に係るサスペンションクロスメンバ１の連結部（後方側締結部Ｑ）の構成を示す図である。
【００５３】
即ち、図９（ａ）では、サスペンションクロスメンバ１の連結部において、ボルト１１が連通するボルト挿通孔９を基準として車両前方側に、窪みが形成されている。
【００５４】
また、図９（ｂ）及び図９（ｃ）では、サスペンションクロスメンバ１の連結部において、ボルト挿通孔９の形状が車両前方側に延長されている。
【００５５】
図９（ｄ）では、サスペンションクロスメンバ１の連結部が、車両前方側において一部カットされた形状に形成されている。
【００５６】
即ち、本実施形態では、図９（ａ）乃至図９（ｄ）の何れかに示した構造を、サスペンションクロスメンバ１の後方側締結部Ｑにおける連結部（連結面：但し、本実施形態においても図示の都合から基本的には円で示す）に採用することにより、衝突発生に際してサスペンションクロスメンバ１が押し下げられることによって発生した上下方向への力によって、サスペンションクロスメンバ１の当該連結部における締結解除を確実にする。
【００５７】
尚、連結アーム７の上端面には、図６に示す構造ではなく、図９（ａ）乃至図９（ｄ）の何れかに示した構造を採用しても良い。
【００５８】
［第４の実施形態］
次に、上述した第１の実施形態に係るサスペンションクロスメンバの取付構造を基本とする第４の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【００５９】
図１０は、第４の実施形態におけるフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との前方側締結（連結）部Ｐにおける取り付け構造と、連結アーム７の構成とを説明する図であり、車両前方側から見た様子を示す。
【００６０】
第１の実施形態において上述したサスペンションクロスメンバの取付構造においては、図５（ａ）乃至図５（ｄ）の如くサスペンションクロスメンバ１に設けた穴（１３乃至１５）によって脆弱部を設けておき、その脆弱部への衝突発生時の応力集中を利用してサスペンションクロスメンバ１の離脱を確実なものとした。これに対して本実施形態では、フロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１とを、フロントフレーム３を略垂直方向に連通するボルト１１、ワッシャ１２、並びにナット１０からなる連結手段によって締結する構成自体は同様であるが、上述した穴を設けるのではなく、サスペンションクロスメンバ１の連結アーム７に、図１０に示す如く凹部１９を予め設けておき、衝突の発生に際しては、凹部１９への応力集中を起こすことによって、フロントフレーム３からのサスペンションクロスメンバ１の確実な締結解除を実現する点が第１の実施形態と異なる。
【００６１】
以上説明した各実施形態によれば、サスペンションクロスメンバ１の前端部が、車両の衝突に際してパワートレイン２の下部と当接するのに応じてサスペンションクロスメンバ１が押し下げられることによって発生したところの、サスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３とを上下方向に離間させようとする力によって、サスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３との連結状態を確実に解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用して好適な車両のパワートレイン廻りのレイアウトを車両側方から示した図である。
【図２】図１に示す車両のパワートレイン廻りを下方から示した図である。
【図３】図１及び図２に示す車両におけるフロントフレームとサスペンションクロスメンバとの連結状態を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態におけるサスペンションクロスメンバ１とフロントフレーム３との連結解除手順を説明する図である。
【図５】第１の実施形態における後方側締結部Ｑにおいてサスペンションクロスメンバ１に予め設けられる脆弱部の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態において連結アーム７とフロントフレーム３とを前方側締結部Ｐにおいて連結するための構造を例示する図である。
【図７】第２の実施形態において一例として図５（ｄ）の如く複数の穴１５を設けた場合に対応するワッシャ１７を利用したフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との連結部の構造を説明する図である。
【図８】第２の実施形態の変形例としての、ワッシャを利用したフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との連結部の構造を説明する図である。
【図９】第３の実施形態に係るサスペンションクロスメンバ１の連結部（後方側締結部Ｑ）の構成を示す図である。
【図１０】第４の実施形態におけるフロントフレーム３とサスペンションクロスメンバ１との前方側締結（連結）部Ｐにおける取り付け構造と、連結アーム７の構成とを説明する図である。
【符号の説明】
１：サスペンションクロスメンバ，
２：パワートレイン，
３：フロントフレーム，
４：クラッシュカン，
５：前輪，
６：フロントバンパー，
７：アーム（つの部），
８：ダッシュパネル，
９，９Ａ，９Ｂ：ボルト挿通孔，
１０：ナット，
１１：ボルト，
１２：ワッシャ，
１３〜１５：穴，
１６：スリット，
１７：ワッシャ，
１９：凹部，
２０：爪，
２１：スペーサ，
Ｐ：前方側締結部，
Ｑ：後方側締結部

Claims (5)

1. 車両前部においてサスペンションを支持するサスペンションクロスメンバを備え、該サスペンションクロスメンバは、パワートレイン下部後方位置においてフロントフレームに取り付けるべく、連結手段を介して該フロントフレームに連結するための連結部を備えたサスペンションクロスメンバの取付構造であって、
   前記サスペンションクロスメンバは、
   車両の衝突に際して、前記サスペンションクロスメンバの前端部と前記パワートレインの下部とが当接するのに応じて、前記サスペンションクロスメンバが押し下げられることによって発生したところの、前記サスペンションクロスメンバと前記フロントフレームとを上下方向に離間させようとする力によって、前記サスペンションクロスメンバと、前記フロントフレームとの前記連結部における連結を解除する連結解除手段を備え、
   前記連結解除手段は、
   前記サスペンションクロスメンバが押し下げられることによって発生した前記上下方向への力によって応力が集中することにより、前記サスペンションクロスメンバの少なくとも一部を破断すべく、前記連結部に設けられた脆弱部であり、
   前記脆弱部は、前記連結部に設けられた少なくとも１つの穴であって、
   前記連結手段は、
   前記穴に挿入される爪を有するワッシャと、
   前記ワッシャ、前記サスペンションクロスメンバ、並びに前記フロントフレームを略垂直方向に連通するボルトとを備えることを特徴とするサスペンションクロスメンバの取付構造。
2. 前記穴は、
   前記連結部の車両前方側に少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項１記載のサスペンションクロスメンバの取付構造。
3. 前記連結解除手段は、前記サスペンションクロスメンバの後端部に設けられ、
   前記サスペンションクロスメンバの前端部には、
   前記フロントフレームに向かって上方に延びる連結アームが設けられ、該連結アームの上端部には、前記サスペンションクロスメンバを前記連結部より車両前方側の異なる位置で前記フロントフレームと連結するための第２連結部が設けられており、該第２連結部は、略垂直のボルトによって前記フロントフレームに連結されると共に、前部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項２記載のサスペンションクロスメンバの取付構造。
4. 前記サスペンションクロスメンバは、
   前記サスペンションクロスメンバの後端部の、前記連結部における連結を解除すべく前記連結解除手段を備え、
   前記サスペンションクロスメンバの前端部には、
   前記フロントフレームに向かって上方に延びる連結アームが設けられ、該連結アームの上端部には、前記サスペンションクロスメンバを前記連結部より車両前方側の異なる位置で前記フロントフレームと連結するための第２連結部が設けられており、該第２連結部における連結を解除すべく前記連結解除手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載のサスペンションクロスメンバの取付構造。
5. 前記穴は、
   前記ボルトの挿通孔を中心として対象に、複数設けられていることを特徴とする請求項１記載のサスペンションクロスメンバの取付構造。

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