JP5630615B2 - 車両の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体構造に関し、フロントサスペンションメンバとボディ前部とを連結するサブフレームの固定構造に関する。

乗用車等の車両のボディ前下部には、車両左右方向に延び、前輪のサスペンションを支持するフロントサスペンションメンバが設けられている。フロントサスペンションメンバは、例えば後端部の左右２箇所をボディの一部（フロントサイドメンバ）に固定されている。
このような車両において、車両前方衝突時には、ボディ前部を積極的に潰れ変形させて、衝撃荷重を吸収するとともに、フロントサスペンションメンバとボディとの固定部を破断可能な構造として、フロントサスペンションメンバからボディ後部への衝撃荷重の伝達を防止する技術が開発されている（特許文献１）。

また、剛性を高めるために、フロントサスペンションメンバとボディとを連結するサブフレームが設けられている車両が知られている。サブフレームは、例えば角型パイプ状に形成され、左右２箇所設けられており、ボディ前部とフロントサスペンションメンバの前端部との間を前後方向に延びるように配置されている。

特開平１０−１１９８２５号

上記のように、サブフレームを備えた車両では、車両前方衝突時にボディ前部に受けた衝撃荷重が、サブフレーム及びフロントサスペンションメンバを介してボディの後部に伝達してしまう。したがって、ボディ前部が潰れ変形可能であっても、車両全体としての車両前方衝突時での衝撃荷重の吸収性が低下してしまう虞がある。
そこで、サブフレームの強度を抑えてサブフレームも積極的に潰れ変形可能な構造とする方法が考えられる。しかしながら、上記のようなサブフレームでは、車両前方衝突時にボディ前部から入力した衝撃荷重によりサブフレームが後方に押されて座屈し、前後方向中央部でＶ字状に折り曲げられる可能性が高い。このように一端Ｖ字状に折り曲げられてしまうと、更に続けて衝撃荷重が前方から加えられた場合には、サブフレームにおいて衝撃荷重が殆ど吸収されなくなってしまう。即ち、サブフレームは、車両前方衝突時の初期に衝撃荷重を吸収可能であるものの、直ぐにその衝撃荷重の吸収効果が低下してしまう虞がある。

また、上記特許文献１のようにフロントサスペンションメンバとボディとの固定部を破断可能な構造とする方法が考えられるが、このような構造では、サブフレームにおいて衝撃荷重が吸収されないので、ボディ前部を衝撃荷重が十分に吸収可能な形状にしなければならず、ボディの設計自由度が低下してしまうといった問題点がある。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、サブフレームにおいて十分に衝撃荷重を吸収可能であって、前方衝突時における車両全体での衝撃吸収性の高い車両の車体構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の車体構造は、車両の車体に固定され、前輪のサスペンションを支持するフロントサスペンションメンバと、前記フロントサスペンションメンバに固定され前記フロントサスペンションメンバから前記車体の前方へ延びる左右一対のサブフレームと、を備えた車両の車体構造であって、前記サブフレームは、後端部を後方に突出する上壁を有し、当該上壁の突出部で前記フロントサスペンションメンバに固定され、前記サブフレームは、更に当該サブフレームに沿って車両前後方向に延びる補強部材を有し、前記補強部材は、車両後部側において上方側に屈曲しているとともに車両後部側の下面に切り欠き部を有することを特徴とする。

また、請求項２の車両の車体構造は、請求項１において、サブフレームは、車両前方から車両後方へ向かうに連れて上下方向断面が小さくなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項３の車両の車体構造は、請求項１または２において、切り欠き部は、車両前後方向に離間して補強部材に複数個設けられることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、サブフレームが後端部を後方に突出する上壁でフロントサスペンションメンバに固定されるので、車両前方衝突時に車体の前部から入力した車両後方に向かう衝撃荷重によってサブフレームが座屈した場合、サブフレームとフロントサスペンションメンバとの固定位置付近でサブフレームが下方側に突出するように折り曲げられる。したがって、サブフレームの座屈時の折り曲げ位置や折り曲げ方向をコントロールすることが可能となり、車両前方衝突時にサブフレームで衝撃荷重を十分に吸収できるように設定して、車両全体での衝撃吸収性を向上させることが可能となる。
また、補強部材の切り欠き部でサブフレームが曲り易くなり、サブフレームの座屈時にサブフレームの車両後部で下方側に折り曲げられるように屈曲位置を設定することができる。

また、請求項２の発明によれば、サブフレームは、車両前方から車両後方へ向かうに連れて上下方向断面が小さくなるように形成されているので、車両前方の部位より車両後方の部位が曲がり易い構造となる。したがって、車体の前部からサブフレームの前部に後方へ向かって連続的に衝撃荷重が入力しても、サブフレームは車両後方の部位から続けて巻き込むように屈曲し、持続的に衝撃荷重を吸収することが可能となる。

また、請求項３の発明によれば、サブフレームに切り欠き部が車両前後方向に離間して複数個設けられるので、サブフレームの屈曲位置を任意に複数設定することができ、車両前方衝突時にサブフレームを段階的に異なる位置で屈曲させて、衝撃荷重をより持続的に吸収させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るボディの構造を示す側面図である。 車両前部のボディの構造を示す下面図である。 サブフレームとフロントサスペンションメンバとの固定部の構造を示す側面図である。 車両前方衝突時におけるサブフレームの変形状態の推移を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両前部のボディ２（車体）の構造を示す側面図である。
図１、２に示すように、本実施形態の車両１は、ボディ２の前下部に、前輪３のサスペンションを支持するフロントサスペンションメンバ４が設けられている。フロントサスペンションメンバ４は、車両左右方向に延びた略長方形の厚板状に形成されており、４つの角部が夫々前後左右方向外方に突出するように形成されている。

フロントサスペンションメンバ４は、後方に突出する２箇所の後端部４ａでボルト５によってボディ２に固定されるともに、前後方向中央部の左右２箇所で上方に突出するように設けられたステー４ｂを介してボディ２の下面に固定されている。
また、車両１には、フロントサスペンションメンバ４の前端部４ｃとボディ前部２ａとを連結するサブフレーム１０が２個備えられている。サブフレーム１０は、断面Ｌ字型の部材に、サブフレーム１０に沿って前後方向に延びるリンフォース（補強部材）１１を溶接して角柱状に形成されており、ボディ前部２ａからフロントサスペンションメンバ４の前端部４ｃに向けて車両後方に延びるように配置されている。

また、ボディ２は、フロントサスペンションメンバ４との固定位置より前側の部位が後側の部位より比較的潰れ易い構造となっており、車両前方衝突時にボディ前部２ａに衝撃荷重が入力したときに、ボディ２の前部が潰れ変形して衝撃荷重を吸収し、ボディ２の後部への衝撃荷重の伝達が抑制される構造となっている。
図３は、サブフレーム１０とフロントサスペンションメンバ４との固定部の構造を示す拡大側面図である。

図３に示すように、サブフレーム１０の後端部とフロントサスペンションメンバ４の前端部４ｃとは、ボルト１２によって固定されている。サブフレーム１０の後端部は、サブフレーム１０の上壁１０ａが後方に突出するように形成されており、この上壁１０ａの突出部１０ｂにナット１３が溶接して固定されている。
一方、フロントサスペンションメンバ４の前端部４ｃには、前方に延びる板状の突出部４ｄが設けられている。フロントサスペンションメンバ４の突出部４ｄにはボルト穴が設けられている。そして、フロントサスペンションメンバ４の突出部４ｄとサブフレーム１０の突出部１０ｂとを上下に重ね合わせて、ボルト１２をナット１３に螺合することで、フロントサスペンションメンバ４とサブフレーム１０とが固定されている。

特に、本実施形態では、サブフレーム１０の後端部の突出部１０ｂは、サブフレーム１０の上壁１０ａから突出しており、サブフレーム１０の突出部１０ｂの位置、即ちフロントサスペンションメンバ４との固定位置がサブフレーム１０の図心Ｃよりも上方にオフセットして配置されている。
また、サブフレーム１０は、車両前方から車両後方へ向かうに連れて上下方向断面が小さくなるように形成されている。更に、サブフレーム１０に設けられたリンフォース１１には、前後方向に離間して複数箇所の切り欠き部１５が設けられている。

以上のような構造により、本実施形態では、ボディ２の前部に後方へ向けて荷重が入力したときに、ボディ２自体を荷重が伝達するとともに、サブフレーム１０及びフロントサスペンションメンバ４を介してボディ後部に荷重が伝達する。したがって、車両前方衝突時のように、衝撃荷重が入力してボディ２の前部が潰れ変形したときに、サブフレーム１０に対しても前から後方に向けて衝撃荷重が作用して、サブフレーム１０が座屈するように潰れ変形する。これにより、ボディ２の前部だけでなく、サブフレーム１０によっても衝撃荷重が吸収されるので、ボディ２の後部への衝撃荷重の伝達が抑えられてボディ２の後部の潰れを抑制し、車両１の後部に設けられる車室内の乗員を確実に保護することができる。

図４は、車両前方衝突時におけるサブフレーム１０の変形状態の推移を示す説明図である。
上記のように、本実施形態では、サブフレーム１０とフロントサスペンションメンバ４との固定位置がサブフレーム１０の上下方向の図心Ｃよりも上方に位置しているので、ボディ前部２ａからサブフレーム１０に後方へ向かうように衝撃荷重が入力すると、図４に示すようにサブフレーム１０が座屈して変形して行く。

詳しくは、ボディ２の前部２ａから入力した衝撃荷重によって、サブフレーム１０は後端部、即ちフロントサスペンションメンバ４との固定位置に近接した位置で下方側に突出するように折り曲げられる。このように、サブフレーム１０の座屈時の折り曲げ位置や折り曲げ方向をコントロールすることが可能となるので、車両前方衝突時にサブフレーム１０で衝撃荷重を十分に吸収できるようにサブフレーム１０の形状を設定して、車両全体での衝撃吸収性を向上させることが可能となる。

特に、サブフレーム１０は、車両前方から車両後方へ向かうに連れて上下方向断面が小さくなるように形成されているので、車両前方の部位より車両後方の部位が曲がりやすい構造となっている。したがって、ボディ前部２ａから連続的に衝撃荷重が入力した場合、図４に示すように、サブフレーム１０は後端部から続けて下方側に巻き込むように屈曲し、持続的に衝撃を吸収することが可能となる。

更に、サブフレーム１０に設けられたリンフォース１１には、切り欠き部１５が設けられているので、この切り欠き部１５においてサブフレーム１０が曲がり易い構造となっている。したがって、サブフレーム１０の座屈時に屈曲位置を容易にかつ正確に設定することができる。特に、切り欠き部１５が車両前後方向に離間して複数設けられているので、サブフレーム１０の屈曲位置を任意に複数設定することができ、車両前方衝突時にサブフレーム１０を段階的に異なる位置で屈曲させて、衝撃荷重をより持続的に吸収することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、ボディ前部２ａとフロントサスペンションメンバ４とを連結するサブフレーム１０を有する車両であれば、広く本発明を適用する事が可能である。

１ 車両
２ ボディ
４ フロントサスペンションメンバ
１０ サブフレーム
１２ ボルト
１１ リンフォース
１５ 切り欠き部
Ｃ 図心

Claims (3)

1. 車両の車体に固定され、前輪のサスペンションを支持するフロントサスペンションメンバと、
   前記フロントサスペンションメンバに固定され前記フロントサスペンションメンバから前記車体の前方へ延びる左右一対のサブフレームと、を備えた車両の車体構造であって、
   前記サブフレームは、後端部を後方に突出する上壁を有し、当該上壁の突出部で前記フロントサスペンションメンバに固定され、
   前記サブフレームは、更に当該サブフレームに沿って車両前後方向に延びる補強部材を有し、
   前記補強部材は、車両後部側において上方側に屈曲しているとともに車両後部側の下面に切り欠き部を有することを特徴とする車両の車体構造。
2. 前記サブフレームは、車両前方から車両後方へ向かうに連れて上下方向断面が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の車体構造。
3. 前記切り欠き部は、車両前後方向に離間して前記補強部材に複数個設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の車体構造。

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