JP6037107B2

JP6037107B2 - 車体前部のフレーム構造

Info

Publication number: JP6037107B2
Application number: JP2012190456A
Authority: JP
Inventors: 拓生中村; 克敏石川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2014046760A

Description

本発明は、シャシフレームを備えた車体前部のフレーム構造に関し、特に、キャブオーバー型車両のフレーム構造に好適なものである。

自動車等の車両の構造の一つとして、運転席（キャビン）がエンジン上に設けられるキャブオーバー型がある。キャブオーバー型車両は、一般的に、シャシフレームを備え、このシャシフレームにフロアパネルが固定されて運転席を含む車室が形成されている。このような構造の車両では、衝突（前突、ＯＤＢ衝突等）時の衝撃による車体前部の変形をシャシフレームによって抑制することで、乗員の保護を図っている。

ここで、キャブオーバー型車両は、車室の前方にエンジンルームがなく車室が車両の前端に近い位置にレイアウトされている。このため、キャブオーバー型車両は、車両前方の短いエリアで衝突エネルギーを吸収する必要がある。

また近年、キャブオーバー型車両に対する衝突法規の制定やＮＣＡＰ（New Car Assessment Program）対応への要求が増加しており、衝突安全性のさらなる向上が求められている。例えば、車室の前方にエンジンルームを備えるセダンやクーペといった他の構造の車両と同等のレベルまでＯＤＢ衝突の対応が必要となってきている。

しかしながら、シャシフレームを備えるキャブオーバー型車両の構造は、ＯＤＢ衝突に対応する構造となっていないのが現状である。上述のように、衝突時の衝撃による車体前部の変形をシャシフレームによって抑制しており、車両の比較的高い位置に傷害物等が衝突した場合、その障害物が車室（キャビン）内に侵入してしまう虞がある。

例えば、車体前部のフロントピラー部分の剛性を高めることで、車体前部の変形を抑制することも考えられるが、十分な効果が得られる程度に剛性を高めようとすると、大幅なコスト増及び重量増となり好ましくない。

キャブオーバー型車両において、車両衝突時の車体前部の衝突吸収作用を向上することを目的として、シャシフレームを構成するサイドメンバのそれぞれに、アッパメンバを設けたものがある。このアッパメンバは、サイドメンバの中央部上面から前方且つ上方へ向けて緩やかな傾斜姿勢で立ち上がる傾斜部と、その前端に設けられてサイドメンバのほぼ前端位置まで前方へ延びる衝撃吸収部とを備えるものである（例えば、特許文献１参照）。

このようにシャシフレームを構成するサイドメンバにアッパメンバを設けることで、車体前部の衝撃吸収作用を向上することはできる。

特開２００５−１１９５６６号公報

ところで、特許文献１に記載の構成において、アッパメンバはシャシフレームを構成するサイドメンバに対して溶接等によって固定されている。このため、車両走行時のシャシフレームの振動がアッパメンバにもそのまま伝わることになる。

アッパメンバ上には車室フロアのトーボード部が配されており、アッパメンバ上には乗員の足が載せられることになる。このため、アッパメンバが振動すると、その振動はパネル部品を伝わってキャビン全体へと拡大し、車室内の乗員にも伝わる。つまり車両走行時のシャシフレームの振動がアッパメンバを介して乗員に伝わってしまう。このため、特許文献１の構成では、車体前部の衝撃吸収作用を向上することはできるものの、乗り心地を大幅に低下させてしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、乗り心地の低下を抑制しつつ、衝突時における車両前部の変形を抑制できる車両前部のフレーム構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバと、車両の左右方向に延設されて一対の前記サイドメンバの前端部を繋ぐフロントクロスメンバと、を有するシャシフレームを備えた車体前部のフレーム構造であって、前記サイドメンバに固定され、後端面が前輪と対向するように前記前輪の前方側まで延設されたブラケット部材と、前記シャシフレームの前端部に弾性材料からなるマウントを介して立設された一対のマウントブラケットと、一端側が前記マウントブラケットの先端部にそれぞれ固定されると共に、他端側が前記マウントブラケットよりも車両の後方に位置する前輪に向かって延設されるキャビンフレームと、を備え、前記フロントクロスメンバは、車両の左右方向において各サイドメンバの外側まで延設され、前記マウントブラケットは、前記フロントクロスメンバの両端部にそれぞれ固定され、前記サイドメンバと、前記フロントクロスメンバと、前記キャビンフレームと、前記ブラケット部材とが上面視において四角形に配置され、前記キャビンフレームは、前記前輪の前方側で当該キャビンフレームの先端面が前記ブラケット部材の前端面と対向するように延設され、且つ当該キャビンフレームの先端面と前記ブラケット部材の前端面との間には、所定幅の間隙が設けられていることを特徴とする車体前部のフレーム構造にある。

かかる第１の態様では、車両衝突時に、キャビンフレームがブラケット部材に衝突することでサイドメンバの変形が抑制される。これにより、車体前部の変形が抑えられて乗員の安全性が向上する。またキャビンフレームが、マウントを介してシャシフレームに立設されたマウントブラケットに固定されており、ブラケット部材とも離間して設けられている。これにより、シャシフレームの振動のキャビンフレームへの伝達が抑制される。したがって、乗員の乗り心地の低下を抑制することができる。またサイドメンバと、フロントクロスメンバと、キャビンフレームと、ブラケット部材とが上面視において四角形に配置されることで、すなわち車体前部に各フレームによってテトラ構造が形成されることで、衝突の衝撃に伴う車体前部の変形をより確実に小さく抑えることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車体前部のフレーム構造において、前記マウントブラケットの前端面に接続され、前記マウントブラケット同士を連結するビーム部材をさらに備えることを特徴とする車体前部のフレーム構造にある。

かかる第２の態様では、車両衝突時の衝撃がビーム部材によって分散され、衝突時の車体前部の変形をより確実に抑制することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車体前部のフレーム構造において、前記ブラケット部材は、車両の前後方向の幅が先端部側よりも基端部側が広くなっていることを特徴とする車体前部のフレーム構造にある。

かかる第３の態様では、車両の前後方向における衝撃に対するブラケット部材の剛性が高められる。したがって、キャビンフレームの衝突によるブラケット部材の変形が抑制される。

かかる本発明のフレーム構造では、衝突（前突、ＯＤＢ衝突等）時におけるエネルギーを効率的に吸収することができる。すなわち衝突時の衝撃をキャビンフレーム等の変形により吸収することで、車両前部の変形を抑制することができる。したがって、乗員の安全性を向上することができる。

また安全性の向上に伴う乗り心地の低下も抑制することができる。キャビンフレームが固定されているマウントブラケットが弾性材料からなるマウントを介してシャシフレームに固定されている。このため、シャシフレームの振動はマウントによって吸収され、マウントブラケット及びキャビンフレームへの振動の伝達が抑制される。したがって、乗員の乗り心地の低下が抑えられると共に、騒音も低減される。

本発明の一実施形態に係るフレーム構造を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るフレーム構造を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るフレーム構造を示す上面図である。衝突時のフレームの変形状態を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車体前部のフレーム構造について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る車両１０は、キャブオーバー型車両であり、ラダー状のシャシフレーム２０を備えている。シャシフレーム２０は、車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバ２１と、車両の左右方向に延びるクロスメンバ２２と、で構成されている。サイドメンバ２１は、車体の左右側部に配されており、これら一対のサイドメンバ２１が複数本のクロスメンバ２２によって接続されている。

車体前部において、このシャシフレーム２０上にはフロントフロアパネル（図示は省略）が設けられて車室（キャビン）１１が形成されている（図２参照）。またシャシフレーム２０の両外側には、車両１０の前輪１２がそれぞれ配置されている。

シャシフレーム２０を構成するサイドメンバ２１の前端部に設けられるクロスメンバ２２（フロントクロスメンバ２２ａ）は、車両の左右方向において、各サイドメンバ２１の外側まで延設されている。本実施形態では、フロントクロスメンバ２２ａは、車両の前後方向において、その先端部が各前輪１２にそれぞれ対向する位置まで延設されている。

またシャシフレーム２０の前端部には、マウントブラケット２３が立設されている。本実施形態では、マウントブラケット２３は、フロントクロスメンバ２２ａの両端部にそれぞれ立設されている。このマウントブラケット２３は、例えば、樹脂材料、ゴム材料等の弾性材料からなるマウント２４を介してシャシフレーム２０を構成するフロントクロスメンバ２２ａ上に立設されている。

これにより、車両１０の走行中のシャシフレーム２０の振動がマウントブラケット２３に伝達するのを抑制している。すなわち、車両１０の走行中のシャシフレーム２０で生じた振動は、マウント２４が変形することによって吸収され、マウントブラケット２３への振動の伝達が抑制される。

また本実施形態では、これら一対のマウントブラケット２３は、ビーム部材３０によって連結されている。ビーム部材３０は、車両の左右方向に延設される部材であり、その両端部がマウントブラケット２３の前端面にそれぞれ接続されている。

各マウントブラケット２３の先端部（上端部）には、キャビンフレーム４０が接続されている。キャビンフレーム４０は、マウントブラケット２３から車両１０の後方に向かって延設されている。本実施形態では、キャビンフレーム４０は、その先端部側（車両後方側）ほど下方に向かって傾斜する傾斜部４１を備えている。結果として、キャビンフレーム４０の先端部は、基端部よりも下方に位置している。そしてキャビンフレーム４０は、後述するように、その先端面４０ａがサイドメンバ２１に固定されたブラケット部材５０に対向するように設けられているが、ブラケット部材５０とは離間して設けられている。つまりキャビンフレーム４０も、マウントブラケット２３と同様に、マウント２４を介してシャシフレーム２０に接続されている。

これにより、車両１０の走行中のシャシフレーム２０の振動のキャビンフレーム４０への伝達が抑制される。すなわち車両１０の走行中にシャシフレーム２０に振動が生じた場合でも、キャビンフレーム４０の振動は小さく抑えられる。そして、このキャビンフレーム４０は、車室（キャビン）１１の下部を構成するものであるため、キャビンフレーム４０の振動が抑制されることで、車室１１内の乗員への振動の伝達が抑えられる。つまりキャビンフレーム４０の振動が抑制されることで、乗員の乗り心地を向上することができる。さらに、キャビンフレーム４０の振動が抑制されることで、騒音を低減できるという効果もある。

キャビンフレーム４０の後方、つまりキャビンフレーム４０の先端面４０ａと前輪１２との間にはブラケット部材５０が設けられている。ブラケット部材５０は、シャシフレーム２０を構成するサイドメンバ２１に固定されて、車両１０の左右方向外側に向かって延設されている。ブラケット部材５０は、各サイドメンバ２１から車両１０の左右方向外側に向かって、先端部が前輪１２と対向する位置まで延設されている。結果として、ブラケット部材５０の後端面５０ａが前輪１２と対向すると共に、ブラケット部材５０の前端面５０ｂがキャビンフレーム４０の先端面４０ａと対向している。

そしてキャビンフレーム４０の先端面４０ａとブラケット部材５０の前端面５０ｂとの間には、所定幅Ｗ１の間隙が設けられている。この幅Ｗ１は特に限定されないが、例えば、１０〜３０ｍｍ程度に設定される。つまり、キャビンフレーム４０はブラケット部材５０とは離間して設けられ、マウント２４を介してのみシャシフレーム２０に接続されている。上述したように、このような構成とすることで、乗員の乗り心地を向上することができる。

またブラケット部材５０は、図３に示すように、車両１０の前後方向において、基端部側の幅Ｗ２が先端部側の幅Ｗ３よりも広くなっている。例えば、本実施形態では、ブラケット部材５０の基端部側の幅は、サイドメンバ２１側に向かって漸大している。

このような本発明に係る車体前部のフレーム構造では、乗員の乗り心地を向上できると共に、乗員の衝突安全性も向上することができる。具体的には、車両１０の前方で衝突が起こると、フロントクロスメンバ２２ａ及びビーム部材３０に衝撃が加わり、まずはこれらの部材によって衝撃が分散される。そして、例えば、図４（ａ）に示すように、衝突の衝撃に伴ってサイドメンバ２１に変形が生じる。しかしながら、本発明のフレーム構造では、その際、ブラケット部材５０が前輪１２に衝突することで、サイドメンバ２１の変形が規制される。またキャビンフレーム４０が相対的に車両１０の後方に移動してブラケット部材５０に衝突することによってもサイドメンバ２１の変形が規制される。

また上述のようにブラケット部材５０の基端部の幅Ｗ２は先端部の幅Ｗ３よりも広くなっており、車両１０の前後方向の衝撃に対するブラケット部材５０の剛性が高められている。したがって、キャビンフレーム４０の衝突に伴うブラケット部材５０の変形（折れ）も抑えられる。

また衝突による衝撃が比較的大きい場合、サイドメンバ２１はさらに変形するが、その場合でも、図４（ｂ）に示すように、サイドメンバ２１だけでなくキャビンフレーム４０も変形することになる。これにより、サイドメンバ２１自体の変形量は少なく抑えられる。すなわち、車体前部に位置する車室の変形を比較的小さく抑えることができる。例えば、ＯＤＢ衝突試験を行う場合でも、試験バリアの車室１１内への侵入を抑制することができる。

特に本実施形態では、フロントクロスメンバ２２ａがサイドメンバ２１の外側まで延設されてその両端部にマウントブラケット２３を介してキャビンフレーム４０が接続されている。その結果、車体前部には、サイドメンバ２１と、フロントクロスメンバ２２ａ及びビーム部材３０と、キャビンフレーム４０と、ブラケット部材５０とによって、テトラ構造が形成されている。これにより、衝突の衝撃に伴う車体前部の変形をより確実に小さく抑えることができる。

なお、図４中に二点鎖線で示すように、前輪１２の後方に、例えば、サイドシル等の規制部材６０を配置するようにしてもよい。これにより、衝突時に前輪１２が移動すると、前輪１２がこの規制部材６０に衝突してその移動が規制されるため、車体前部の変形量をより確実に小さく抑えることができる。

このように、本発明に係る車体前部のフレーム構造によれば、車両衝突（前突、ＯＤＢ衝突等）におけるエネルギーを効率的に吸収することができる。すなわち衝突時の衝撃をサイドメンバ２１だけでなく、キャビンフレーム４０等の変形によって吸収することができる。したがって、車両前部（車室）の変形を抑制することができ、乗員の安全性を向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、本発明に係る車体前部のフレーム構造は、キャブオーバー型車両に適用した場合に特に有効であるが、勿論、シャシフレームを備える車両であれば、他の構造の車両にも適用することができる。

１０車両
１１車室
１２前輪
２０シャシフレーム
２１サイドメンバ
２２クロスメンバ
２２ａフロントクロスメンバ
２３マウントブラケット
２４マウント
３０ビーム部材
４０キャビンフレーム
４１傾斜部
５０ブラケット部材
６０規制部材

Claims

車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバと、車両の左右方向に延設されて一対の前記サイドメンバの前端部を繋ぐフロントクロスメンバと、を有するシャシフレームを備えた車体前部のフレーム構造であって、
前記サイドメンバに固定され、後端面が前輪と対向するように前記前輪の前方側まで延設されたブラケット部材と、
前記シャシフレームの前端部に弾性材料からなるマウントを介して立設された一対のマウントブラケットと、
一端側が前記マウントブラケットの先端部にそれぞれ固定されると共に、他端側が前記マウントブラケットよりも車両の後方に位置する前輪に向かって延設されるキャビンフレームと、を備え、
前記フロントクロスメンバは、車両の左右方向において各サイドメンバの外側まで延設され、
前記マウントブラケットは、前記フロントクロスメンバの両端部にそれぞれ固定され、
前記サイドメンバと、前記フロントクロスメンバと、前記キャビンフレームと、前記ブラケット部材とが上面視において四角形に配置され、
前記キャビンフレームは、前記前輪の前方側で当該キャビンフレームの先端面が前記ブラケット部材の前端面と対向するように延設され、且つ当該キャビンフレームの先端面と前記ブラケット部材の前端面との間には、所定幅の間隙が設けられている
ことを特徴とする車体前部のフレーム構造。
請求項１に記載の車体前部のフレーム構造において、
前記マウントブラケットの前端面に接続され、前記マウントブラケット同士を連結するビーム部材をさらに備えることを特徴とする車体前部のフレーム構造。
請求項１又は２に記載の車体前部のフレーム構造において、
前記ブラケット部材は、車両の前後方向の幅が先端部側よりも基端部側が広くなっている
ことを特徴とする車体前部のフレーム構造。