JP5775382B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前部構造に関し、特に、フロントサイドメンバと当該フロントサイドメンバの下方に配置されるサブフレームとを備えた車体前部構造に関する。

例えば、特許文献１には、フロントサイドメンバの下方にサブフレームを配置した車体前部構造において、フロントサイドメンバの前端部とサブフレームの前端部とにそれぞれ軸圧縮変形部を設けることにより、車両の前部が壁等の障害物に全面で衝突（以下、「前面衝突」ともいう）した場合に、軸圧縮変形部が潰れるようにした構成が開示されている。

特開２００７−２１６９０１号公報

また、特許文献１には、前記した軸圧縮変形部に加え、サブフレームの後部の車両前後方向中間部に脆弱部が設けられ、前面衝突時の所定荷重で脆弱部を起点にサブフレームが折れ曲がるようにした構成が提案されている。

しかし、このように構成した場合、前面衝突時に、フロントサイドメンバ及びサブフレームの前端部にそれぞれ設けられた軸圧縮変形部とサブフレームの脆弱部とが共にまず変形することになる。このため、車体前部構造が車両前後方向に容易に押し縮められてしまい、壁等の障害物やエンジン等の車両前方にある物体が車室近くに移動して来て、車室に接触するまでの距離が短くなる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、前面衝突時に、壁等の障害物やエンジン等の物体が車室近くに移動することを抑制し、車室に接触するまでの距離を大きく確保することができる車体前部構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車両前部の両側部に配置され、車両前後方向に延在するフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの下方に配置され、車幅方向における両端部にそれぞれ設けられた複数の取付部で車体に取り付けられるサブフレームと、前記サブフレームと車輪との間に取り付けられるサスペンションアームと、前記サブフレームに一端が固定されるとともに、他端は前記サブフレームから車両前方に延伸しており、車両前後方向の入力に対して変形する変形部と、を備え、前記変形部は、前記変形部の両端部の中心同士を結んだ軸線の延長線上に前記サスペンションアームが位置するように、前記サブフレームに設けられ、前記サスペンションアームはロアアームであり、前記ロアアームは、車両前後方向に延伸する前後方向アーム部を備え、前記前後方向アーム部の前端部及び後端部は、前記サブフレームにそれぞれ弾性体を介して取り付けられており、前記前後方向アーム部は、前記軸線の延長線上に位置され、前記サスペンションアームには、周辺部よりも上下方向の外方に突出した突出部が形成されており、前記突出部は、前記軸線の延長線上に位置されることを特徴とする車体前部構造である。

この発明によれば、車両の前部が壁等の障害物に全面で衝突した場合に、フロントサイドメンバと、サブフレームの前端に設けられた変形部とに衝突荷重が分散されて伝達され、フロントサイドメンバとサブフレームの変形部とが共に変形していく。
このとき、変形部の両端部の中心同士を結んだ軸線の延長線上に、サブフレームに取り付けられたサスペンションアームを配置したので、サスペンションアームがサブフレームの変形に抗してサブフレームの剛性向上に寄与する。これにより、衝突時の衝撃による荷重が変形部に効率よく伝達されて変形部を変形させて衝撃を吸収することができる一方で、サブフレームの変形を抑制することができる。この結果、車体前部構造が車両前後方向に押し縮められることをサブフレームで効果的に抑制することができる。したがって、前面衝突時に、壁等の障害物やエンジン等の物体が車室近くに移動することを抑制し、車室に接触するまでの距離を大きく確保することができる。

また、前面衝突時には、弾性体が変形代のなくなるまで変形した後に、ロアアームの前後方向アーム部がサブフレームと一体的に機能して、前後方向アーム部の剛性がサブフレームに加わることになり、サブフレームが潰れにくくなる。これにより、変形部を効果的に変形させることができる一方で、サブフレームの変形をより抑制することができる。

また、サスペンションアームの剛性が向上する結果、サスペンションアームが取り付けられたサブフレームの剛性がさらに向上する。これにより、変形部を効果的に変形させることができる一方で、サブフレームの変形をより一層抑制することができる。

本発明によれば、前面衝突時に、壁等の障害物やエンジン等の物体が車室近くに移動することを抑制し、車室に接触するまでの距離を大きく確保することができる車体前部構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車両を示す概略側面図である。 図１の下から見た図である。 サブフレーム周辺の平面図である。 サブフレーム周辺の底面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、前面衝突時のサブフレーム周辺の変形の様子を経時的に順次示す概略部分側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、前面衝突時にサブフレームに入力された荷重が分散される様子を経時的に順次示す概略底面図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車両を示す概略側面図である。図２は、図１の下から見た図（底面図）である。図３は、サブフレーム周辺の平面図である。図４は、サブフレーム周辺の底面図である。なお、図１〜図４に、車両Ｖの前後左右上下の方向を矢印で示す。

図１及び図２に示すように、車両Ｖは車体１を有しており、車体１は、エンジンやトランスミッション等を含むパワーユニット２やフロントサスペンション３（図２参照）が取付けられるフロントボディ４と、車室Ｃの床構造をなすアンダボディ５とを有している。なお、図１では、説明の都合上、パワーユニット２及びフロントサスペンション３は、図示省略されている。

フロントボディ４は、車体前部構造１０を構成する、フロントサイドメンバ２０、及び当該フロントサイドメンバ２０の下方に配置されるサブフレーム３０を備えている。また、アンダボディ５は、フロントボディ４の内部に形成されるエンジンルームＲと車室Ｃとの隔壁をなすダッシュボードロア６を備えている。

フロントサイドメンバ２０は、車両Ｖ前部の両側部に配置されており、車両前後方向に一対延在している。このフロントサイドメンバ２０は、略水平に配置される角管状のサイドメンバ本体２１と、サイドメンバ本体２１の後端側に形成される傾斜部２２とを備えており、傾斜部２２においてダッシュボードロア６に溶接されて固定されている。

また、フロントサイドメンバ２０の下面には、サブフレーム３０側に向けて突出するサイドメンバ側マウント部２３が設けられている。図２中の符号４０は、パワーユニット２を係合するための係合部材を示す。なお、パワーユニット２は、フロントサイドメンバ２０に設けられたマウント部（図示せず）に取り付けられている。

図３及び図４に示すように、サブフレーム３０は、車幅方向（左右方向）に延在するサブフレーム本体３１を備えている。サブフレーム本体３１は、主として鋼板を各々プレス加工して成形された上部板体３５と下部板体３６とを溶接により結合することによって構成されている。

下部板体３６の両側部には、略車両前後方向に沿って、周辺部よりも下方向の外方に突出した線状の突出部３７が形成されている。このように構成すれば、サブフレーム３０の車両前後方向の剛性が向上する。なお、線状の突出部３７は、上部板体３５に、上方向外方に突出して形成されてもよい。

サブフレーム３０の前方側端には、後記するロアアーム６０の前端部６２を取り付けるための一対の取付壁３８（図１及び図４参照）が鉛直方向と平行に形成されており、一対の取付壁３８には、車両前後方向に沿う貫通孔がそれぞれ形成されている。一方、サブフレーム３０の後方側端には、後記するロアアーム６０の後端部６３を取り付けるための一対の取付壁３９（図１参照）が水平方向と平行に形成されており、一対の取付壁３９には、上下方向に沿う貫通孔がそれぞれ形成されている。取付壁３８，３９は、上部板体３５又は下部板体３６の一部によって構成されてもよいし、サブフレーム本体３１に溶接等により固定される別部材によって構成されてもよい。また、サブフレーム３０の前方両端部の上面には、フロントサイドメンバ２０側に向けて突出するサブフレーム側マウント部３２（図１及び図３参照）が設けられている。

サブフレーム本体３１の車幅方向における両端部には、サブフレーム３０を車体１に取り付けるための複数の取付部３３，３４がそれぞれ設けられている。取付部３３は、サブフレーム３０の後方両端部に形成された貫通孔を備えており、当該貫通孔にねじ部材４１（図１参照）が挿通されて、フロントサイドメンバ２０の傾斜部２２の後側に形成された後締結部２４（図２参照）に取り付けられる。一方、取付部３４は、サブフレーム３０の前方両端部に設けられたサブフレーム側マウント部３２の上面に形成された貫通孔を備えており、当該貫通孔にねじ部材４２（図１参照）が挿通されて、フロントサイドメンバ２０のサイドメンバ側マウント部２３に取り付けられる。

また、車体前部構造１０は、サブフレーム３０に一端が固定されるとともに、他端はサブフレーム３０から車両前方に延伸しており、車両前後方向の荷重入力に対して変形する変形部５０を備えている。

変形部５０は、前側のクラッシュボックス５１と後側のアンダロードパス５２とを有している。クラッシュボックス５１は、車両前後方向に第１の閾値以上の荷重が入力された場合に、車両前後方向に圧壊する構成となっている。また、アンダロードパス５２は、例えば角管状を呈しており、略水平に配置される。アンダロードパス５２は、車両前後方向に第２の閾値以上の荷重が入力された場合に、例えば屈曲部５３において座屈する構成となっている。ここで、第２の閾値は第１の閾値よりも大きく設定されており、車両前後方向の荷重入力に対して、クラッシュボックス５１がアンダロードパス５２よりも先に変形することになる。

さらに、車体前部構造１０は、サブフレーム３０と車輪７（図２参照）との間に取り付けられるサスペンションアームとしてのロアアーム６０を備えている。フロントサスペンション３の構成部品であるロアアーム６０は、ここでは、Ｌ型アームと呼ばれるものである。

本実施形態では、図３及び図４に示すように、変形部５０は、当該変形部５０の両端部の中心（図心）同士を結んだ軸線Ｌの延長線上にロアアーム６０が位置するように、サブフレーム３０に設けられている。また、ロアアーム６０の前後方向アーム部６９が、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上に位置される。

ロアアーム６０は、鋼板を各々プレス加工して成形された上部材７１と下部材７２とを溶接により結合して構成されている。ロアアーム６０の下部材７２には、周辺部よりも下方向の外方に突出した線状の突出部７３が形成されており、この突出部７３は、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上に位置されている。このように構成すれば、ロアアーム６０の車両前後方向の剛性が向上する。さらに、線状の突出部７３は、車両前後方向に対して所定角度（例えば３０度以下）傾斜した方向に沿って延在している。このように構成すれば、ロアアーム６０の車両前後方向に直交する断面の断面二次モーメントを大きくすることができ、ロアアーム６０の曲げ剛性を高めることができる。なお、線状の突出部７３は、上部材７１に、上方向外方に突出して形成されてもよい。

ロアアーム６０は、車幅方向に延伸する車幅方向アーム部６８と、当該車幅方向アーム部６８から二股状に分かれ、車両前後方向に延伸する前後方向アーム部６９とを備えている。車幅方向アーム部６８の外方には、ボールジョイント（図示せず）を取り付ける貫通孔を備えた外端部６１が形成されている。また、前後方向アーム部６９の前方には車両前後方向に沿う貫通孔を備えた前端部６２が形成されており、前後方向アーム部６９の後方には車両上下方向に沿う貫通孔を備えた後端部６３が形成されている。

ロアアーム６０の外端部６１は、ボールジョイント（図示せず）を介して車輪７のホイールを回転自在に支持するナックル（図示せず）に首振り可能に連結される。また、ロアアーム６０の前端部６２及び後端部６３は、ゴムブッシュジョイント６４，６５を介して、ねじ部材６６，６７により、サブフレーム３０の一対の取付壁３８（図１及び図４参照）及び一対の取付壁３９（図１参照）の間にそれぞれ連結される。ゴムブッシュジョイント６４，６５は、振動や衝撃を吸収し得るゴム製の略円筒形状の弾性体を備えている。

次に、前記のように構成された車体前部構造１０の作用効果について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、前面衝突時のサブフレーム周辺の変形の様子を経時的に順次示す概略部分側面図である。

図５（ａ）は、前面衝突前の変形の無い状態を示している。そして、車両Ｖの前部が壁等の障害物（衝突体）Ｔに全面で衝突すると、ロアアーム６０によって剛性が高められたサブフレーム３０よりも変形し易いフロントサイドメンバ２０と変形部５０とに衝撃荷重が効率よく伝達されて両者が変形し、衝撃が吸収される。

サブフレーム３０の周辺においては、図５（ｂ）に示すように、まず、アンダロードパス５２の座屈荷重である第２の閾値よりも小さい第１の閾値の荷重が作用して、クラッシュボックス５１が軸方向に圧縮されて潰れる。続いて、図５（ｃ）に示すように、第２の閾値の荷重が作用して、アンダロードパス５２が屈曲部５３において座屈して潰れる。

このように、前面衝突時には、クラッシュボックス５１、アンダロードパス５２と、前方から順に変形して潰れることになる。しかし、変形部５０（クラッシュボックス５１及びアンダロードパス５２）が変形している間、ロアアーム６０によって剛性が高められたサブフレーム３０が変形することはない（図５（ｂ）（ｃ）参照）。

図６（ａ）〜（ｃ）は、前面衝突時にサブフレームに入力された荷重が分散される様子を経時的に順次示す概略底面図である。なお、図６において、サブフレーム等の変形は無視して描かれている。

前記の如く、前面衝突時において、衝撃荷重はフロントサイドメンバ２０と変形部５０とに分散されて伝達される。そして、変形部５０が変形する一方で、ロアアーム６０によって剛性が高められたサブフレーム３０は変形が抑制されて潰れにくくなっている。さらに、本実施形態では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、前面衝突時にサブフレーム３０に入力された荷重が分散して下流側に伝達されるように構成されており、サブフレーム３０の変形をさらに抑制することが可能となっている。

具体的には、図６（ａ）に示すように、前面衝突の初期段階において、変形部５０を介した入力荷重８１がサブフレーム３０に入力され、取付部３３を介した出力荷重９１、外端部６１を介した出力荷重９３、及び取付部３４を介した出力荷重９２として分散して伝達される。続いて、図６（ｂ）に示すように、係合部材４０を介したパワーユニット２からの入力荷重８２がサブフレーム３０に入力され、取付部３３を介した出力荷重９４として分散して伝達される。続いて、図６（ｃ）に示すように、係合部材４０を介したパワーユニット２からの入力荷重８３、及びパワーユニット２の制御盤（図示せず）等の他の箇所からの入力荷重８４がサブフレーム３０に入力され、サブフレーム３０とダッシュボードロア６等のアンダボディ５との干渉部を介した出力荷重９５、ロアアーム６０とダッシュボードロア６等のアンダボディ５との干渉部を介した出力荷重９６、及び取付部３３を介した出力荷重９６として分散して伝達される。

前記したように、本実施形態に係る車体前部構造１０は、車両Ｖ前部の両側部に配置され、車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ２０と、フロントサイドメンバ２０の下方に配置され、車幅方向における両端部にそれぞれ設けられた複数の取付部３３，３４で車体１に取り付けられるサブフレーム３０と、サブフレーム３０と車輪７との間に取り付けられるロアアーム６０と、サブフレーム３０に一端が固定されるとともに、他端はサブフレーム３０から車両前方に延伸しており、車両前後方向の入力に対して変形する変形部５０と、を備えている。そして、変形部５０は、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上にロアアーム６０が位置するように、サブフレーム３０に設けられている。

このような本実施形態によれば、車両Ｖの前部が壁等の障害物Ｔに全面で衝突した場合に、フロントサイドメンバ２０と、サブフレーム３０の前端に設けられた変形部５０とに衝突荷重が分散されて伝達され、フロントサイドメンバ２０とサブフレーム３０の変形部５０とが共に変形していく。
このとき、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上に、サブフレーム３０に取り付けられたロアアーム６０を配置したので、ロアアーム６０がサブフレーム３０の変形に抗してサブフレーム３０の剛性向上に寄与する。これにより、衝突時の衝撃による荷重が変形部５０に効率よく伝達されて変形部５０を変形させて衝撃を吸収することができる一方で、サブフレーム３０の変形を抑制することができる。この結果、車体前部構造１０が車両前後方向に押し縮められることをサブフレーム３０で効果的に抑制することができる。したがって、前面衝突時に、壁等の障害物Ｔやパワーユニット２等の物体が車室Ｃ近くに移動することを抑制し、車室Ｃに接触するまでの距離を大きく確保することができる。

また、本実施形態では、サスペンションアームとしてのロアアーム６０は、車両前後方向に延伸する前後方向アーム部６９を備え、前後方向アーム部６９の前端部及び後端部は、サブフレーム３０にそれぞれゴムブッシュジョイント６４，６５の弾性体を介して取り付けられており、前後方向アーム部６９は、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上に位置されている。このような構成によれば、前面衝突時には、ゴムブッシュジョイント６４，６５の弾性体が変形代のなくなるまで変形した後に、ロアアーム６０の前後方向アーム部６９がサブフレーム３０と一体的に機能して、前後方向アーム部６９の剛性がサブフレーム３０に加わることになり、サブフレーム３０が潰れにくくなる。これにより、変形部５０を効果的に変形させることができる一方で、サブフレーム３０の変形をより抑制することができる。

また、本実施形態では、ロアアーム６０には、周辺部よりも上下方向の外方に突出した突出部７３が形成されており、突出部７３は、変形部５０の両端部の中心同士を結んだ軸線Ｌの延長線上に位置されている。このような構成によれば、ロアアーム６０の剛性が向上する結果、ロアアーム６０が取り付けられたサブフレーム３０の剛性がさらに向上する。これにより、変形部５０を効果的に変形させることができる一方で、サブフレーム３０の変形をより一層抑制することができる。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、前記実施形態では、変形部５０は、クラッシュボックス５１とアンダロードパス５２とを備えて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。変形部は、例えばアンダロードパス５２のみから構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、サブフレーム３０は、上部板体３５と下部板体３６とが結合されてなるサブフレーム本体３１を備えて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。サブフレームは、例えば前後左右４つのビーム部材が結合されてなる井桁状のサブフレームであってもよい。

１ 車体
７ 車輪
１０ 車体前部構造
２０ フロントサイドメンバ
３０ サブフレーム
３３，３４ 取付部
５０ 変形部
６０ ロアアーム（サスペンションアーム）
６２ 前端部
６３ 後端部
６４，６５ 弾性体を備えたゴムブッシュジョイント
６９ 前後方向アーム部
７３ 突出部
Ｌ 軸線
Ｖ 車両

Claims (1)

1. 車両前部の両側部に配置され、車両前後方向に延在するフロントサイドメンバと、
   前記フロントサイドメンバの下方に配置され、車幅方向における両端部にそれぞれ設けられた複数の取付部で車体に取り付けられるサブフレームと、
   前記サブフレームと車輪との間に取り付けられるサスペンションアームと、
   前記サブフレームに一端が固定されるとともに、他端は前記サブフレームから車両前方に延伸しており、車両前後方向の入力に対して変形する変形部と、を備え、
   前記変形部は、前記変形部の両端部の中心同士を結んだ軸線の延長線上に前記サスペンションアームが位置するように、前記サブフレームに設けられ、
   前記サスペンションアームはロアアームであり、
   前記ロアアームは、車両前後方向に延伸する前後方向アーム部を備え、
   前記前後方向アーム部の前端部及び後端部は、前記サブフレームにそれぞれ弾性体を介して取り付けられており、
   前記前後方向アーム部は、前記軸線の延長線上に位置され、
   前記サスペンションアームには、周辺部よりも上下方向の外方に突出した突出部が形成されており、
   前記突出部は、前記軸線の延長線上に位置されることを特徴とする車体前部構造。

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