JP5071588B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロントサイドメンバの下方にサブフレームが配置された車両前部構造に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００４−２３７９６９号公報がある。この公報に記載されている車両前部構造にあっては、フロントサイドメンバの下方にサブフレームが配置されている。サブフレームの前端は、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連結され、サブフレームの後端は、ボルトを介してフロントサイドメンバのメンバ後半部の前端に連結されている。メンバ後半部には、ボルトが固定され、サブフレームの後端には、ボルトが貫通する長穴が形成されている。そして、サブフレームには、長穴を挟み込むように上下２枚のプレートが固定され、各プレートにより長穴の一部が塞がれている。このような車両前部構造を備えた車両が正面衝突すると、車両に入力された荷重を、フロントサイドメンバとサブフレームとに分散させることができ、フロントサイドメンバへの入力荷重をコントロールすることができる。

特開２００４−２３７９６９号公報 特開２００２−０５３０７６号公報

サブフレームに固定されたプレートは、ボルトによって変形させられ、サブフレームの入力荷重をフロントサイドメンバに伝達している。従って、サブフレームに入力した荷重のコントロールを可能にし、サブフレームでのエネルギ吸収の効率化が図られている。しかしながら、更なるエネルギ吸収性能の向上が望まれている。

本発明は、サブフレームに入力した荷重のエネルギ吸収効率の更なる向上を図るようにした車両前部構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車両前部構造は、後方斜め下方に延在するキック部と、キック部より車両前方に位置するメンバ前半部と、キック部より車両後方に位置するメンバ後半部とからなるフロントサイドメンバと、メンバ前半部の下方に並置されると共に、メンバ後半部又はキック部に当接するサブフレームと、を有し、サブフレームの後端部には、後方斜め下方に延在してフロントサイドメンバに当接する第１の傾斜部が形成され、フロントサイドメンバには、第１の傾斜部に当接する第２の傾斜部が形成され、第１の傾斜部は、第２の傾斜部に対して相対移動可能に保持され、サブフレームは、第１のメンバと第２のメンバとからなり、第１のメンバは、第２のメンバより前方に位置し、第１のメンバの後端部には、後方斜め下方に延在して第２のメンバの前端部に当接する第３の傾斜部が形成され、第２のメンバの前端部には、第３の傾斜部に当接する第４の傾斜部が形成され、第３の傾斜部は、第４の傾斜部に対して相対移動可能に保持されている。

この車両前部構造においては、正面衝突時に、サブフレームの後端部に形成された第１の傾斜部が、フロントサイドメンバに形成された第２の傾斜部に沿ってスライドしながら移動する。この時、第１の傾斜部が第２の傾斜部に当接し続けるので、サブフレームの入力荷重をフロントサイドメンバに継続的に伝達することが可能になり、効率的にサブフレームの入力荷重をフロントサイドメンバに伝達させることができる。しかも、フロントサイドメンバの入力荷重によってキック部が変形するような曲げモーメントが発生しても、この全て又は一部をキャンセルさせるような曲げモーメントを、サブフレームの入力荷重によって発生させることができる。従って、キック部の曲がりを抑制させることができる。このような車両前部構造は、フロントサイドメンバの変形ストロークを確保し易く、キック部における曲げモーメントのキャンセル力を発生させることができ、エネルギ吸収効率の向上を図ることができる。また、サブフレームの途中においても、サブフレームに入力した荷重のエネルギ吸収効率をコントロールすることができるので、車両への適用範囲を広げることができる。

また、第１の傾斜部及び／又は第２の傾斜部には、傾斜方向に沿って延在する長穴が形成され、長穴内にボルトの軸部が挿入されて、第１の傾斜部と第２の傾斜部がボルトとナットとの協働によって圧着させられていると好適である。
このような構成を採用すると、衝突時において、第２の傾斜部に対する第１の傾斜部の連続的な当接状態の維持を、簡単な構成によって実現でき、確実性も図られる。

また、第２の傾斜部は、メンバ後半部の前端部で下方に突出する突起部に形成されていると好適である。
このような構成は、サブフレームに入力した荷重のエネルギ吸収に際し、メンバ後半部の全長を有効に活用できる。

また、突起部は、メンバ後半部に溶接又は一体で形成されていると好適である。
溶接を採用することで、別部品として突起部を製作することができ、設計変更が容易になる。

また、第１のメンバは、第２のメンバより剛性が低いと好適である。
このような構成は、衝突時に、第１のメンバの変形後に第２のメンバが変形するので、第２のメンバの変形を抑制することができ、第２のメンバの変形量を小さくしたい場合に適している。

本発明に係る車両前部構造は、フロントサイドメンバのキック部とサブフレームとの接合面が、荷重によって任意の方向へ移動可能な傾斜面によって形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、サブフレームに入力した荷重のエネルギ吸収効率の更なる向上を図ることができる。

本発明に係る車両前部構造の一実施形態を示す側面図である。 突起部及びボルトを示す斜視図である。 後側連結部を示す側面図である。 前側連結部を示す側面図である。 車両前部構造の衝突後の状態を示す側面図である。 本発明に係る車両前部構造の他の実施形態を示す側面図である。

１…フロントサイドメンバ、２…サブフレーム、１０…メンバ前半部、１１…キック部、１２…メンバ後半部、１３…第１のメンバ、１４…第２のメンバ、２０，４０…突起部、２３ａ…第２の傾斜部、２３ｂ…長穴、２６…ボルト、２６ａ…ボルトの軸部、２７…ナット部、３０ａ…第１の傾斜部、３１ａ…第３の傾斜部、３４ａ…第４の傾斜部。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る車両前部構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、衝突安全性を高めた車両前部構造においては、フロントサイドメンバ１の下方にサブフレーム２が並置されている。車両前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバ１には、途中において後方斜め下方に延在するキック部１１が設けられている。キック部１１より前方には、エンジンルーム内で略水平方向に延在するメンバ前半部１０が設けられている。キック部１１より後方には、車室フロアの下面に沿って後方へ水平に延在するメンバ後半部１２が設けられている。そして、左右のフロントサイドメンバ１は、クロスメンバにより連結されている。

サブフレーム２は、エンジンルーム内で略水平方向に延在するサブメンバ(第１のメンバ)１３と、エンジンＥやサスペンション等を支持するサスペンションメンバ(第２のメンバ)１４とからなる。フロントサイドメンバ１及びサブフレーム２の前端にはラジエータコアサポート１５が連結され、ラジエータコアサポート１５には、クラッシュボックス１６，１７が固定されている。そして、クラッシュボックス１６，１７の前端には、バンパーのリーインホースメントが固定されている。

メンバ後半部１２の前端部には、下方に向けて突出する突起部２０が設けられている。後側連結部Ｈ１において、サブフレーム２の後端は、突起部２０に連結されている。図２に示すように、この突起部２０は、メンバ後半部１２の前端部に溶接により固定されると共に、中空状に形成することで、軽量化を可能にしている。突起部２０をメンバ後半部１２の前端部に固定させることにより、サブフレーム２に入力した荷重のエネルギ吸収に際し、メンバ後半部１２の全長を有効に活用できる。

図２及び図３に示すように、突起部２０は、メンバ後半部１２の側面１２ａに固定されると共に、互いに平行な２枚の側板２１，２２と、側板２１，２２間を連結すると共に、ガイド面(第２の傾斜部)２３ａが設けられた前面板２３と、前面板２３の後端と側板２１，２２の後端に固定された背面板２４と、背面板２４の上端から後方に突出する舌片２５とからなる。側板２１，２２の遊端は、メンバ後半部１２の側面１２ａにスポット溶接により固定され、舌片２５は、メンバ後半部１２の下面１２ｂにスポット溶接により固定されている。舌片２５の採用によって、突起部２０の安定性を高めると共に、入力荷重Ｆ２をメンバ後半部１２に伝達させ易くしている。別部品として突起部２０を製作しているので、設計変更が容易である。

前面板２３のガイド面２３ａは、後方斜め下方に向けて延在し、前面板２３には、傾斜方向に沿って延在する長穴２３ｂが形成されている。この長穴２３ｂ内には、ボルト２６の軸部２６ａが挿入される。

サスペンションメンバ１４の後端部には後端板３０が設けられ、この後端板３０には、後方斜め下方に向けて延在する当接面(第１の傾斜部)３０ａが形成されている。後端板３０には、ボルト２６の軸部２６ａが貫通する丸穴３０ｂが形成されている。丸穴３０ｂ及び長穴２３ｂにボルト２６の軸部２６ａが挿入され、軸部２６ａにナット２７がねじ込まれている。これによって、後端板３０の当接面３０ａと突起部２０の前面板２３のガイド面２３ａとが、所定の締め付け力によって圧着させられている。なお、この締め付け力は、サスペンションメンバ１４に所定の荷重が入力された際に、ガイド面２３ａに沿って当接面３０ａが摺動する程度のものである。

ボルト２６の軸部２６ａが長穴２３ｂの端に達して、軸部２６ａを破断させるか否かの軸部２６ａの強度は、荷重Ｓ２に基づいて設定される。

図１及び図４に示すように、前側連結部Ｈ２において、中空棒状のサブメンバ１３の後端部には、後端板３１が設けられ、この後端板３１には、後方斜め下方に向けて延在する当接面(第３の傾斜部)３１ａが設けられている。この後端板３１には、ボルト３３の軸部３３ａが貫通する丸穴３１ｂが形成されている。

サスペンションメンバ１４の前端部には前端板３４が設けられ、この前端板３４には、後方斜め下方に向けて延在するガイド面(第４の傾斜部)３４ａが形成されている。前端板３４には、傾斜方向に沿って延在して、ボルト３３の軸部３３ａが貫通する長穴３４ｂが形成されている。なお、サスペンションメンバ１４の前側に位置するガイド面３４ａと後側に位置する当接面３０ａとは、同じ傾斜角度に設定されている。ガイド面３４ａと当接面３０ａとを異なる傾斜角度にしても良い。

丸穴３１ｂ及び長穴３４ｂにボルト３３の軸部３３ａが挿入され、軸部３３ａにナット３５がねじ込まれている。これによって、後端板３１の当接面３１ａとサスペンションメンバ１４の前端板３４のガイド面３４ａとが、所定の締め付け力によって圧着させられている。

図５に示すように、正面衝突時に、サブフレーム２の後端部に形成された当接面(第１の傾斜部)３０ａが、フロントサイドメンバ１に形成されたガイド面(第２の傾斜部)２３ａに沿ってスライドしながら移動し、この時、当接面３０ａがガイド面２３ａに当接し続けるので、サブフレーム２の入力荷重をフロントサイドメンバ１のメンバ後半部１２に継続的に伝達することが可能になり、効率的にサブフレーム２の入力荷重をフロントサイドメンバ１に伝達させることができる。

このとき、サブメンバ１３は、サスペンションメンバ１４よりも剛性が低いので、サスペンションメンバ１４より先にサブメンバ１３を容易に変形させることができる。このような構成は、衝突時に、サブメンバ１３の変形を抑制することができるので、サブメンバ１３の変形量を小さくしたい場合に適している。

図１に示すように、フロントサイドメンバ１の入力荷重Ｆ１によってキック部１１が変形するような曲げモーメントＭ１が発生しても、サブフレーム２の入力荷重Ｆ２がガイド面２３ａで荷重Ｓ１とＳ２に分散されるので、分散荷重Ｓ１によって、曲げモーメントＭ１をキャンセルするような曲げモーメントＭ２を発生させることができる。従って、この曲げモーメントＭ２でキック部１１の曲がりを抑制することができる。

前述したように、車両前部構造においては、フロントサイドメンバ１の変形ストロークを確保し易く、キック部１１における曲げモーメントＭ１のキャンセル力を発生させることができ、エネルギ吸収効率の向上を図ることができる。

また、長穴２３ｂにボルト２６の軸部２６ａが挿入され、ボルト２６とナット２７との協働により、当接面(第１の傾斜部)３０ａがガイド面(第２の傾斜部)２３ａに圧着されている。従って、衝突時に、ガイド面２３ａに対する当接面３０ａの連続的な当接状態の維持を、簡単な構成によって実現でき、確実性も図られる。

前側連結部Ｈ２は、後側連結部Ｈ１と同様な構成を備えているので、サブフレーム２の途中においても、サブフレーム２に入力した荷重のエネルギ吸収効率をコントロールすることができるので、前側連結部Ｈ２の採用は、車両への適用範囲を広げることができる。

本発明に係る車両前部構造において、突起部２０がキック部１１に溶接されて、サブフレーム２の入力荷重をキック部１１に伝達させるようにしてもよい。

丸穴３０ｂ及び丸穴３１ｂを長穴にしてもよい。この場合、長穴２３ｂ及び長穴３４ｂは、丸穴でも長穴でも何れであってもよい。

ガイド面２３ａに沿ったサブフレーム２のスライド量を大きくすればするほど、衝突時に、エンジンＥやサスペンション等を支持するサスペンションメンバ１４の移動限界設定を長くすることができる。

図６に示すように、他の実施形態に係る車両前部構造において、傾斜したガイド面４０ａを有する突起部４０が、メンバ後半部４１の前部に一体成形されている。他の構成は、図１に示された車両前部構造と同一である。

本発明によれば、サブフレームに入力した荷重のエネルギ吸収効率の更なる向上を図ることができる。

Claims (6)

1. 後方斜め下方に延在するキック部と、前記キック部より車両前方に位置するメンバ前半部と、前記キック部より車両後方に位置するメンバ後半部とからなるフロントサイドメンバと、
   前記メンバ前半部の下方に並置されると共に、前記メンバ後半部又は前記キック部に当接するサブフレームと、を有し、
   前記サブフレームの後端部には、後方斜め下方に延在して前記フロントサイドメンバに当接する第１の傾斜部が形成され、前記フロントサイドメンバには、前記第１の傾斜部に当接する第２の傾斜部が形成され、前記第１の傾斜部は、前記第２の傾斜部に対して相対移動可能に保持され、
   前記サブフレームは、第１のメンバと第２のメンバとからなり、前記第１のメンバは、前記第２のメンバより前方に位置し、
   前記第１のメンバの後端部には、後方斜め下方に延在して前記第２のメンバの前端部に当接する第３の傾斜部が形成され、前記第２のメンバの前端部には、前記第３の傾斜部に当接する第４の傾斜部が形成され、前記第３の傾斜部は、前記第４の傾斜部に対して相対移動可能に保持されている車両前部構造。
2. 前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部の一方又は双方には、傾斜方向に沿って延在する長穴が形成され、前記長穴内にボルトの軸部が挿入されて、前記前記第１の傾斜部と前記第２の傾斜部が前記ボルトとナットとの協働によって圧着させられている請求項１記載の車両前部構造。
3. 前記第２の傾斜部は、前記メンバ後半部の前端部で下方に突出する突起部に形成されている請求項１又は２記載の車両前部構造。
4. 前記突起部は、前記メンバ後半部に溶接又は一体で形成されている請求項３記載の車両前部構造。
5. 前記第１のメンバは、前記第２のメンバより剛性が低い請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両前部構造。
6. 前記第２の傾斜部は、前記キック部から突出する突起部に形成されている請求項１記載の車両前部構造。

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