JP5928353B2 - サスペンションメンバ及びこれを備えた車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のサスペンションメンバと、そのサスペンションメンバを備えた車両前部構造に関する。

車両の前面衝突時に、サイドメンバを軸圧壊させるとともに、サスペンションメンバを車体下方側へ折れ曲がり変形させ、サイドメンバ及びサスペンションメンバでのエネルギー（衝撃）吸収効率を向上させた車両前部構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２９０１１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のサスペンションメンバは、車幅方向から見た側面視で、車体前後方向に直線状に形成されているため、車両の前面衝突時に入力された衝突荷重により、スムーズに折れ曲がり変形できないおそれがあり、効率よく安定して衝撃吸収できないおそれがある。このように、サスペンションメンバに、効率よく安定して衝撃吸収させるためには、改善の余地がある。

そこで、本発明は、衝突荷重を効率よく吸収できるサスペンションメンバと、そのサスペンションメンバを備えた車両前部構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のサスペンションメンバは、車幅方向に延在する前側フレーム部と、該前側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体後方側へ延在する前側サイド部と、を有するサスペンションメンバ前部と、車幅方向に延在する後側フレーム部と、該後側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体前方側へ延在して前記前側サイド部にそれぞれ接合される後側サイド部と、を有するサスペンションメンバ後部と、前記前側サイド部と前記後側サイド部とでそれぞれ構成されたサイド部で、かつ前記前側サイド部と前記後側サイド部との接合部よりも車体前方側に形成され、前記前側フレーム部を前記後側フレーム部よりも高位に位置させるための傾斜部と、を備え、車幅方向から見た側面視で、前記前側サイド部の後端部に前側段部が形成されるとともに、前記後側サイド部の前端部に後側段部が形成され、前記前側段部と前記後側段部とが互いに噛合されて接合されることで前記接合部が構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、サスペンションメンバのサイド部に、前側フレーム部を後側フレーム部よりも高位に位置させる傾斜部が形成されている。ここで、このサイド部は、サスペンションメンバ前部の前側サイド部と、サスペンションメンバ後部の後側サイド部と、が互いに接合されることで構成され、その接合部の強度（剛性）が、サイド部における他の部位よりも向上されている。

したがって、車両が前面衝突し、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されたときには、車幅方向から見た側面視で、前側フレーム部が車体上方後側へ向かうように、サイド部が傾斜部から折れ曲がり変形する。これにより、その衝突荷重が、サスペンションメンバによって効率よく吸収される。また、傾斜部が、前側サイド部と後側サイド部との接合部よりも車体前方側に形成されているため、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、接合部への影響が低減される。

更に、前側サイド部の前側段部と、後側サイド部の後側段部と、が互いに噛合されて接合されることで接合部が構成されている。したがって、サスペンションメンバに入力された衝突荷重が、その接合部の縦断面によって効率よく受け止められるとともに、その接合部の横断面により、前側フレーム部の車体上方後側へ向かうモーメント力を効率よく発生させられる。

また、請求項２に記載のサスペンションメンバは、請求項１に記載のサスペンションメンバであって、前記前側フレーム部及び前記後側フレーム部の板厚は、前記サイド部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、前側フレーム部及び後側フレーム部の板厚が、サイド部の板厚よりも薄く形成されている。したがって、サスペンションメンバの質量増加を抑制しつつ、サスペンションメンバに入力された衝突荷重に対するサイド部における耐力の向上が図れる。

また、本発明に係る請求項３に記載のサスペンションメンバは、車幅方向に延在する前側フレーム部と、該前側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体後方側へ延在する前側サイド部と、を有するサスペンションメンバ前部と、車幅方向に延在する後側フレーム部と、該後側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体前方側へ延在して前記前側サイド部にそれぞれ接合される後側サイド部と、を有するサスペンションメンバ後部と、前記前側サイド部と前記後側サイド部とでそれぞれ構成されたサイド部に形成され、前記前側フレーム部を前記後側フレーム部よりも高位に位置させるための傾斜部と、を備え、前記前側フレーム部及び前記後側フレーム部の板厚は、前記サイド部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、サスペンションメンバのサイド部に、前側フレーム部を後側フレーム部よりも高位に位置させる傾斜部が形成されている。ここで、このサイド部は、サスペンションメンバ前部の前側サイド部と、サスペンションメンバ後部の後側サイド部と、が互いに接合されることで構成され、その接合部の強度（剛性）が、サイド部における他の部位よりも向上されている。

したがって、車両が前面衝突し、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されたときには、車幅方向から見た側面視で、前側フレーム部が車体上方後側へ向かうように、サイド部が傾斜部から折れ曲がり変形する。これにより、その衝突荷重が、サスペンションメンバによって効率よく吸収される。また、前側フレーム部及び後側フレーム部の板厚が、サイド部の板厚よりも薄く形成されているため、サスペンションメンバの質量増加を抑制しつつ、サスペンションメンバに入力された衝突荷重に対するサイド部における耐力の向上が図れる。

また、請求項４に記載のサスペンションメンバは、請求項１又は請求項２に記載のサスペンションメンバであって、前記接合部は、サスペンションを構成するロアアームを取り付けるために前記サイド部に設けられたアーム取付部よりも車体前方側に形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、接合部が、アーム取付部よりも車体前方側に形成されている。つまり、傾斜部が、アーム取付部よりも車体前方側に形成されている。したがって、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、アーム取付部への影響が低減される。

また、請求項５に記載のサスペンションメンバは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のサスペンションメンバであって、前記傾斜部は、サスペンションを構成するロアアームを取り付けるために前記サイド部に設けられたアーム取付部よりも車体前方側に形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、傾斜部が、アーム取付部よりも車体前方側に形成されている。したがって、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、アーム取付部への影響が低減される。

また、本発明に係る請求項６に記載の車両前部構造は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のサスペンションメンバと、車両前部側の車幅方向外側に車体前後方向に沿って配置され、前記サスペンションメンバを支持するフロントサイドメンバと、を有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、衝突荷重を効率よく吸収できるサスペンションメンバを備えた車両前部構造が得られる。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、衝突荷重をサスペンションメンバによって効率よく吸収することができる。また、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、接合部への影響を低減させることができる。

更に、請求項１に係る発明によれば、サスペンションメンバに入力された衝突荷重を接合部の縦断面によって効率よく受け止めることができるとともに、接合部の横断面により、前側フレーム部の車体上方後側へ向かうモーメント力を効率よく発生させることができる。

請求項２に係る発明によれば、サスペンションメンバの質量増加を抑制することができるとともに、サスペンションメンバに入力された衝突荷重に対するサイド部の耐力を向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、衝突荷重をサスペンションメンバによって効率よく吸収することができる。また、サスペンションメンバの質量増加を抑制することができるとともに、サスペンションメンバに入力された衝突荷重に対するサイド部の耐力を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、アーム取付部への影響を低減させることができる。

請求項５に係る発明によれば、サスペンションメンバに衝突荷重が入力されても、アーム取付部への影響を低減させることができる。

請求項６に係る発明によれば、衝突荷重を効率よく吸収できるサスペンションメンバを備えた車両前部構造を得ることができる。

本実施形態に係るサスペンションメンバの斜視図である。 本実施形態に係るサスペンションメンバを前後に分解して示す斜視図である。 本実施形態に係るサスペンションメンバの側面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図３に示されるように、車両の前部側には、車体前後方向に沿って延在する矩形閉断面形状（中空角柱状）のフロントサイドメンバ５０が、車体右方側と車体左方側に（車幅方向外側に）予め決められた間隔を隔てて左右一対で配設されている。このフロントサイドメンバ５０には、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させるための傾斜部（キック部）５０Ａが形成されている。

傾斜部５０Ａを含む車体前部側のフロントサイドメンバ５０の車体下方側には、金属製（例えば鋼鉄製）のサスペンションメンバ１０が、そのフロントサイドメンバ５０に吊り下げられた状態で支持されている。すなわち、フロントサイドメンバ５０の車体前部側及び傾斜部５０Ａの下部側には、サスペンションメンバ１０の後述する前側固定部２２及び後側固定部２４をそれぞれ固定するための被固定部５２、５４が設けられている。

また、サスペンションメンバ１０の車体前方側には、エンジン及びトランスミッションを含むパワーユニット（図示省略）が配設されるようになっている。したがって、サスペンションメンバ１０の後述する前側フレーム部２６には、パワーユニットを下側から支持するためのエンジンマウント（図示省略）が設けられるようになっている。

図１、図２に示されるように、サスペンションメンバ１０は、平面視で、車体後方側へ開口した略「Ｕ」字状のサスペンションメンバ前部１２と、車体前方側へ開口した略「Ｕ」字状のサスペンションメンバ後部１４と、が互いに接合（結合）されて一体化されることで構成されるようになっている。

サスペンションメンバ前部１２は、車幅方向に延在する前側フレーム部２６と、前側フレーム部２６の車幅方向両端部からそれぞれ車体後方側へ延在する左右の前側サイド部１６と、を有している。そして、サスペンションメンバ後部１４は、車幅方向に延在する後側フレーム部２８と、後側フレーム部２８の車幅方向両端部からそれぞれ車体前方側へ延在する左右の後側サイド部１８と、を有している。

サスペンションメンバ前部１２は、図４に示されるように、断面略「Ｕ」字状の下フレーム１２Ｂに、断面略「Ｕ」字状の上フレーム１２Ａを互いの開口側を対向させるように外側から被せ、重ね合わされた上フレーム１２Ａの側壁１２Ｃを下フレーム１２Ｂの側壁１２Ｄに溶接によって接合することで閉断面（中空断面）形状に構成されている。そして、図２に示されるように、前側サイド部１６の後端部には、上フレーム１２Ａが下フレーム１２Ｂよりも車体後方側へ張り出す前側段部３６が形成されている。

サスペンションメンバ後部１４は、図５に示されるように、断面略「Ｕ」字状の下フレーム１４Ｂに、断面略「Ｕ」字状の上フレーム１４Ａを互いの開口側を対向させるように外側から被せ、重ね合わされた上フレーム１４Ａの側壁１４Ｃを下フレーム１４Ｂの側壁１４Ｄに溶接によって接合することで閉断面（中空断面）形状に構成されている。そして、図２に示されるように、後側サイド部１８の前端部には、下フレーム１４Ｂが上フレーム１４Ａよりも車体前方側へ張り出す後側段部３８が形成されている。

図１、図３に示されるように、前側段部３６と後側段部３８とは互いに噛合（合致）可能に構成されており、噛合された前側段部３６と後側段部３８とが、例えばアーク溶接によって接合されることにより、接合部１７が構成されるようになっている。つまり、左右の前側サイド部１６の後端部と、左右の後側サイド部１８の前端部と、がそれぞれ接合されることで、左右のサイド部２０が構成され、サスペンションメンバ１０が作製されるようになっている。なお、この接合部１７は、サイド部２０における他の部位に比べて、その強度（剛性）が向上された部位となる。

また、図４、図５に示されるように、前側フレーム部２６の板厚は、サイド部２０の板厚よりも薄く形成されている。つまり、上フレーム１２Ａ及び下フレーム１２Ｂの板厚は、前側サイド部１６よりも前側フレーム部２６が薄くなるように形成されている。同様に、後側フレーム部２８の板厚は、サイド部２０の板厚よりも薄く形成されている。つまり、上フレーム１４Ａ及び下フレーム１４Ｂの板厚は、後側サイド部１８よりも後側フレーム部２８が薄くなるように形成されている。

また、図１〜図３に示されるように、前側フレーム部２６の車幅方向両端部には、フロントサイドメンバ５０の被固定部５２に連結部材４６を介して固定される前側固定部２２が設けられている。そして、後側フレーム部２８の車幅方向両端部には、フロントサイドメンバ５０の被固定部５４に固定される後側固定部２４が設けられている。

更に、サイド部２０には、前側フレーム部２６を後側フレーム部２８よりも高位に位置させるための傾斜部３０が形成されている。詳細には、前側サイド部１６と後側サイド部１８とが接合される接合部１７よりも車体前方側、即ち前側サイド部１６には、車幅方向から見た側面視で、フロントサイドメンバ５０の傾斜部５０Ａと同様の角度で傾斜された傾斜部３０が形成されている。

また、後側サイド部１８の上面には、ロッド状のアーム取付部３２が、その両端部をボルト４８及びウエルドナット（図示省略）によって締結固定することで設けられている。このアーム取付部３２には、サスペンションを構成するロアアーム４０の円筒状の前側取付部４２が予め挿嵌されており、その前側取付部４２が後側サイド部１８に車体前後方向を軸方向として回動可能に連結されるようになっている。

これにより、接合部１７は、アーム取付部３２よりも車体前方側に形成されていると捉えることができ、傾斜部３０は、アーム取付部３２よりも車体前方側に形成されていると捉えることができるようになっている。なお、ロアアーム４０の後側取付部４４は、後側フレーム部２８の外側壁に形成されたアーム支持部３４に車体上下方向を軸方向として回動可能に連結されるようになっている。

以上のような構成のサスペンションメンバ１０（車両前部構造）において、次にその作用について説明する。

車両が前面衝突したときには、パワーユニットが車体後方側へ移動（後退）し、サスペンションメンバ１０の前側フレーム部２６に、その衝突荷重の一部が入力される。ここで、このサスペンションメンバ１０は、サイド部２０を構成する前側サイド部１６と後側サイド部１８とが互いに結合されることで構成され、前側固定部２２付近及び後側固定部２４付近（各コーナー部付近）で結合される構成になっていないため、その強度（剛性）が向上されている。

そして更に、このサスペンションメンバ１０のサイド部２０には、サイド部２０における他の部位よりも強度（剛性）が向上された接合部１７が形成されており、その接合部１７よりも車体前方側のサイド部２０（前側サイド部１６）には、前側フレーム部２６を後側フレーム部２８よりも高位に位置させるための傾斜部３０が形成されている。

したがって、前側フレーム部２６に衝突荷重の一部が入力されたときには、サイド部２０における接合部１７と他の部位との耐力差により、車幅方向から見た側面視で、前側フレーム部２６が車体上後方側へ押し上げられるように、傾斜部３０が、その下部３０Ａ（図３参照）を支点にして折れ曲がり変形（塑性変形）される。

ここで、サイド部２０における接合部１７は、前側サイド部１６の前側段部３６と、後側サイド部１８の後側段部３８と、が互いに噛合されて接合されることで構成されている。詳細には、前側段部３６では、上フレーム１２Ａが下フレーム１２Ｂよりも車体後方側へ張り出し、後側段部３８では、下フレーム１４Ｂが上フレーム１４Ａよりも車体前方側へ張り出している。

そのため、接合部１７における縦断面（後側サイド部１８）により、サスペンションメンバ１０（前側フレーム部２６）に入力された衝突荷重の一部を効率よく受け止めることができるとともに、接合部１７における横断面（後側段部３８）により、前側フレーム部２６の車体上方後側へ向かうモーメント力を効率よく発生させることができる。したがって、その衝突荷重の一部をサスペンションメンバ１０によって効率よく吸収することができる。

また、前側フレーム部２６及び後側フレーム部２８の板厚が、サイド部２０（前側サイド部１６及び後側サイド部１８）の板厚よりも薄く形成されている。したがって、サスペンションメンバ１０の質量増加を抑制しつつ、サスペンションメンバ１０（前側フレーム部２６）に入力された衝突荷重に対するサイド部２０の耐力を向上させることができる。

また、接合部１７は、ロアアーム４０の前側取付部４２が回動可能に連結されるアーム取付部３２よりも、車体前方側のサイド部２０に形成されている。つまり、傾斜部３０は、アーム取付部３２よりも車体前方側のサイド部２０に形成されている。したがって、サスペンションメンバ１０（前側フレーム部２６）に衝突荷重が入力されても、アーム取付部３２への影響を低減させることができ、サスペンションへの影響を低減させることができる。

また、ロアアーム４０は、サスペンションメンバ後部１４のみに連結される構成であるため（換言すれば、後側フレーム部２８と後側サイド部１８とが分割され、ロアアーム４０が、後側フレーム部２８と後側サイド部１８との２つの部材に跨って連結される構成とされていないため）、ロアアーム４０に対するサスペンションメンバ１０の支持剛性を向上させることができる。よって、前輪（図示省略）やパワーユニットから入力される振動に起因する騒音を抑制することができる。

更に、サスペンションメンバ前部１２を構成する上フレーム１２Ａ及び下フレーム１２Ｂと、サスペンションメンバ後部１４を構成する上フレーム１４Ａ及び下フレーム１４Ｂは、それぞれ車幅方向に延在する、板厚の薄い鋼板の車幅方向両端部に、車体前後方向に延在する、板厚の厚い鋼板をそれぞれ一体的に接合（溶接）してできた平面視略「Ｕ」字状の鋼板（以下「差厚結合材」という）を打ち抜き成形することによって作製される。

したがって、上フレーム１２Ａ及び下フレーム１２Ｂと、上フレーム１４Ａ及び下フレーム１４Ｂを、それぞれ長方形状の鋼板を打ち抜き成形して作製する場合に比べて、歩留まりの悪化（打ち抜き成形時に不要となる部分の増加）を抑制又は防止することができる。よって、サスペンションメンバ前部１２及びサスペンションメンバ後部１４を製造する際の製造コストを低減させることができる。

また、サスペンションメンバ前部１２を構成する上フレーム１２Ａ及び下フレーム１２Ｂと、サスペンションメンバ後部１４を構成する上フレーム１４Ａ及び下フレーム１４Ｂは、板厚の異なる鋼板を予め結合させてなる差厚結合材によって作製されるため、補強したい部位の板厚を厚く形成することが容易にできる。したがって、サスペンションメンバ１０に別途補強部材を設ける必要がなく、サスペンションメンバ１０に別途補強部材を設ける構成に比べて、部品点数の増加及び製造コストの増加を抑制又は防止することができる。

以上、本実施形態に係るサスペンションメンバ１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るサスペンションメンバ１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、前側段部３６と後側段部３８とを接合する手段は、アーク溶接に限定されるものではなく、レーザー溶接等によって接合するようにしてもよい。

また、サスペンションメンバ前部１２及びサスペンションメンバ後部１４は、それぞれ上フレーム１２Ａ、１４Ａ及び下フレーム１２Ｂ、１４Ｂの各２部品で構成されるものに限定されるものではなく、３部品以上で構成されるようにしてもよい。例えばサスペンションメンバ前部１２の場合、上フレーム１２Ａを、断面略「Ｌ」字状とされた２部品を互いに接合することで断面略「Ｕ」字状に形成し、下フレーム１２Ｂを含めた合計３部品で構成するようにしてもよい。

また、サスペンションメンバ前部１２及びサスペンションメンバ後部１４は、差厚結合材（鋼板）を打ち抜き成形して構成されるものに限定されるものではなく、例えば板厚の異なるパイプ材（図示省略）を複数結合して構成するようにしてもよい。更に、前側フレーム部２６及び後側フレーム部２８の板厚は、サイド部２０（前側サイド部１６及び後側サイド部１８）の板厚よりも薄く形成される構成に限定されるものではなく、サイド部２０の板厚よりも厚く形成されたり、サイド部２０の板厚と同一に形成されたりしてもよい。

１０ サスペンションメンバ
１２ サスペンションメンバ前部
１４ サスペンションメンバ後部
１６ 前側サイド部
１７ 接合部
１８ 後側サイド部
２０ サイド部
２６ 前側フレーム部
２８ 後側フレーム部
３０ 傾斜部
３２ アーム取付部
３６ 前側段部
３８ 後側段部
４０ ロアアーム
５０ フロントサイドメンバ

Claims (6)

1. 車幅方向に延在する前側フレーム部と、該前側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体後方側へ延在する前側サイド部と、を有するサスペンションメンバ前部と、
   車幅方向に延在する後側フレーム部と、該後側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体前方側へ延在して前記前側サイド部にそれぞれ接合される後側サイド部と、を有するサスペンションメンバ後部と、
   前記前側サイド部と前記後側サイド部とでそれぞれ構成されたサイド部で、かつ前記前側サイド部と前記後側サイド部との接合部よりも車体前方側に形成され、前記前側フレーム部を前記後側フレーム部よりも高位に位置させるための傾斜部と、
   を備え、
   車幅方向から見た側面視で、前記前側サイド部の後端部に前側段部が形成されるとともに、前記後側サイド部の前端部に後側段部が形成され、
   前記前側段部と前記後側段部とが互いに噛合されて接合されることで前記接合部が構成されていることを特徴とするサスペンションメンバ。
2. 前記前側フレーム部及び前記後側フレーム部の板厚は、前記サイド部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサスペンションメンバ。
3. 車幅方向に延在する前側フレーム部と、該前側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体後方側へ延在する前側サイド部と、を有するサスペンションメンバ前部と、
   車幅方向に延在する後側フレーム部と、該後側フレーム部の車幅方向両端部からそれぞれ車体前方側へ延在して前記前側サイド部にそれぞれ接合される後側サイド部と、を有するサスペンションメンバ後部と、
   前記前側サイド部と前記後側サイド部とでそれぞれ構成されたサイド部に形成され、前記前側フレーム部を前記後側フレーム部よりも高位に位置させるための傾斜部と、
   を備え、
   前記前側フレーム部及び前記後側フレーム部の板厚は、前記サイド部の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とするサスペンションメンバ。
4. 前記接合部は、サスペンションを構成するロアアームを取り付けるために前記サイド部に設けられたアーム取付部よりも車体前方側に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサスペンションメンバ。
5. 前記傾斜部は、サスペンションを構成するロアアームを取り付けるために前記サイド部に設けられたアーム取付部よりも車体前方側に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のサスペンションメンバ。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のサスペンションメンバと、
   車両前部側の車幅方向外側に車体前後方向に沿って配置され、前記サスペンションメンバを支持するフロントサイドメンバと、
   を有する車両前部構造。