JP6292476B2 - 車体の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体の前部構造に関するもので、特に、正面衝突又はオフセット衝突にともなう衝撃を緩和する車体の前部構造に関するものである。

特許文献１には、車幅方向に沿って設けられたクロスメンバがアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属材料で形成され、車幅方向両側に設けられた一対のサブフレームが靱性に優れた鉄鋼材料で形成された車体の前部構造が記載されている。
特許文献２には、車幅方向に沿って設けられたクロスメンバと、車幅方向両側に設けられたサブフレームとが、中間部材で連結された車体の前部構造が記載されている。
特許文献３には、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられた一対のサイドメンバと、一対のサイドメンバの下方域において車幅方向に沿って設けられたクロスメンバと、一対のサイドメンバの下方域にそれぞれ設けられ、クロスメンバの車幅方向両側に設けられた前端部に後端部が取り付けられたサブフレームと、を備えた車体の前部構造が記載されている。

特開平２００７−３０２１４７号公報 特表２００５−５１０４０６号公報 特開２０１３−６５１８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された車体の前部構造は、正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーをサブフレームが潰れ変形（座屈）することにより吸収するものであり、サブフレームが潰れ始めるまでは衝突エネルギーを吸収できない。
また、上述した特許文献２に記載された車体の前部構造は、正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーを中間部材が吸収するものであり、中間部材が変形を始めるまでは衝突エネルギーを吸収できない。
また、上述した特許文献３に記載された車体の前部構造は、上述した特許文献１に記載された車体の前部構造と同様、正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーをサブフレームが潰れ変形（座屈）することにより吸収するものであり、サブフレームが潰れ始めるまでは衝突エネルギーを吸収できない。
本発明は、上記実情に鑑みて、サブフレームが潰れ始める前に正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーを効率よく吸収できる車体の前部構造を提供することを目的とする。

本発明は、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられた一対のサイドメンバと、前記一対のサイドメンバの下方域において車幅方向に沿って設けられ、前記サイドメンバに支持されるクロスメンバと、前記一対のサイドメンバの下方域にそれぞれ設けられ、前記クロスメンバの車幅方向両側の前端部に設けた連結部に後端部が連結される一対のサブフレームと、前記クロスメンバの連結部又は前記サブフレームの後端部のいずれか一方に設けられ、その外形が先端部から漸次拡大されるよう車両前後方向に突出形成された挿入部と、前記クロスメンバの連結部又は前記サブフレームの後端部のいずれか他方に設けられ、前記挿入部が嵌合される嵌合部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、車体が正面衝突やオフセット衝突した場合に、挿入部によって嵌合部を押し拡げながらサブフレームが車両後方に移動されるので、衝突エネルギーを吸収することができる。これにより、サブフレームが潰れ始める前の衝突初期に衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。

本発明の一態様では、前記嵌合部は、前記挿入部の形状に合わせて、嵌合端部に向けて漸次拡開されるよう形成される。
このようにすれば、サブフレームが車両後方へ移動される際、挿入部の外周面と嵌合部の内周面とが面接触されるので、互いの周面がガイドとなってスムーズに嵌合部を押し拡げることができる上、より確実かつ効率よく衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明の一態様では、前記挿入部には、前記サブフレームとクロスメンバとを連結するためのボルトを締結するねじ穴が設けられ、前記嵌合部には、前記ねじ穴に対応した位置に設けられ、前記ボルトが挿通されるとともに、前記サイドメンバに車両後方への荷重が作用した際に前記ボルトの車両前後方向での相対移動が許容される長穴が設けられている。
このようにすれば、車体が正面衝突やオフセット衝突することによりサイドメンバに車両後方への荷重が作用した際にボルトの車両前後方向での相対移動が許容され、サイドメンバの後方への移動が許容される。これにより、ボルトと長穴とがガイドとなってスムーズに嵌合部を押し広げることができる上、より確実かつ効率よく衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明の一態様では、前記嵌合部の長穴は、前記ねじ穴に締結される前記ボルトが挿通可能な挿通穴と、前記ボルトの径よりも幅狭であって、前記挿通穴から車両前後方向に延設された長穴状の非挿通穴とが連設される。
このようにすれば、クロスメンバの連結部にサブフレームを連結する際にサブフレームの位置決めが容易になる。また、正面衝突やオフセット衝突時にボルトが非挿通穴を押し拡げる。これにより、サブフレームが潰れ始める前の衝突初期に衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。

本発明の一態様では、前記非挿通穴は、車両前後方向で前記挿通穴と反対側に向けて漸次幅狭となるように設けられる。
このようにすれば、ねじが非挿通穴を押し拡げるのに要するエネルギーが増加する。これにより、サブフレームが潰れ始める前の衝突初期により多くの衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明の一態様では、前記嵌合部の長穴は、前記ねじ穴に締結される前記ボルトが挿通可能な挿通穴と、前記挿通穴と同一幅を有して車両前後方向に延設された長穴状の連設穴とが連設されており、前記連設穴の車両前後方向に沿った側縁部が前記ボルトの車両前後方向への移動に対して摺動抵抗を付与するように形成される。
このようにすれば、正面衝突やオフセット衝突時にボルトに摺動抵抗が付与される。これにより、サブフレームが潰れ始める前の衝突初期に衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。

以上説明したように、本発明によれば、車体が正面衝突やオフセット衝突した場合に、挿入部によって嵌合部を押し拡げながらサブフレームが車両後方に移動されるので、衝突エネルギーを吸収することができる。これにより、サブフレームが潰れ始める前の衝突初期に衝突エネルギーをより効率よく吸収することができる。

本発明の実施の形態である車体の前部構造を示す斜視図である。 図１に示した車体の前部構造を示す平面図である。 図１に示した車体の前部構造を示す側面図である。 図１に示したクロスメンバの前端部を示す斜視図である。 図１に示したサブフレームの後端部を示す斜視図である。 図５に示した穴を示す斜視図である。 図５に示した穴の変形例１を示す図である。 図５に示した穴の変形例２を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る車体の前部構造に好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態である車体の前部構造を示す斜視図である。図２は、図１に示した車体の前部構造を示す平面図であり、図３は、図１に示した車体の前部構造を示す側面図である。

図１〜図３に示すように、車体の前部１は、一対のサイドメンバ２（図３参照）、フロントエンドクロスメンバ（図示せず）、サスペンションクロスメンバ（サスフレーム）４、一対のサブフレーム５を備えて構成される。
図３に示すように、一対のサイドメンバ２は、車体の骨格を構成する車体部材であって、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられている。
フロントエンドクロスメンバは、車幅方向に沿って設けられる車体部材であって、車両の前端部下方域に設けられ、その両端部がそれぞれブラケット３１を介して一対のサイドメンバ２に結合されている。

サスペンションクロスメンバ４は、車幅方向に沿って設けられる車体部材であって、上述した一対のサイドメンバ２の下方域に設けられている。サスペンションクロスメンバ４は、下面が開口した箱状のアッパーフレーム４１と開口を閉塞するロアフレーム４２とが接合された箱状に形成されている。したがって、アッパーフレーム４１がサスペンションクロスメンバ４の上壁部を構成し、ロアフレーム４２がサスペンションクロスメンバ４の下壁部を構成する。

また、サスペンションクロスメンバ４は、車両前方側の車幅方向両側端部でサスペンションクロスメンバ４の上面から上方に延びる一対の支持部４３と車両後方側の車幅方向両側端部に設けた一対の支持部４７の４箇所で上述した一対のサイドメンバ２に連結されている。そして、サスペンションクロスメンバ４は、車幅方向両側端部がそれぞれ支持部４３及び支持部４７を介してサイドメンバ２に支持される。

また、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側端部には、それぞれ前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とが設けられている。前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とは、サスペンションアーム（ロアアーム）６を支持するためのもので、前側アーム支持部４４は車幅方向外側斜め前方に延設され、後側アーム支持部４５は車幅方向外側斜め後方に延設されている。前側アーム支持部４４と後側アーム支持部４５とにはサスペンションアーム６が回動可能に支持される。サスペンションアーム６の先端部（外側端部）にはナックル（図示せず）が設けられ、ナックルを介して前輪（図示せず）が支持される。

また、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側の前端部には、それぞれ一対のサブフレーム５が連結される連結部４６が設けられている。この連結部４６には、車両前方に向かって突出形成された挿入部４８が設けられている。挿入部４８は、後述するサブフレーム５の嵌合部５１が嵌合（外嵌）される部分で、図４に示すように、正面視略矩形の筒状に形成され、挿入端部（先端部）から車両後方側に向けて横幅（Ｗ１→Ｗ２）が漸次拡大するように設けられている。すなわち、挿入部４８は、その横幅が先端部（車両前方）に向かって細くなるテーパ形状とされており、挿入部４８の左右両側面４８２，４８３が車両後方側に向けて車幅方向外側に傾斜するテーパ面（傾斜面）とされている。詳細は後述するが、この挿入部４８にサブフレーム５の嵌合部５１が嵌合された状態で、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５がボルトＢを介して連結されるよう構成されている。

また、挿入部４８の上面には締結面４８１が設けられている。締結面４８１は水平方向に延びる平坦な平面で形成され、その車幅方向中央には、サブフレーム５とサスペンションクロスメンバ４とを連結するボルトＢを締結するためのねじ穴４８１ａが車両前後方向に並んで二つ設けられている。
また、締結面４８１の両側には、平坦な挿入部側テーパ面（傾斜面）４８４，４８５が設けられている。挿入部側テーパ面４８４，４８５は、挿入端部から車両後方側に向けて斜面を上るように、車両前後方向及び車幅方向に傾斜するように設けられている。
なお、本実施の形態では、挿入部４８の横幅が車両後方側に向けて次第に拡大する構成としているが、上下幅が拡大される構成であってもよいし、横幅及び上下幅の両方が拡大される構成であってもよい。すなわち、挿入部４８は、車両後方側に向けて外形が漸次拡大されるテーパ形状に構成されていればよい。

一対のサブフレーム５は、上述したサイドメンバ２の下方域においてフロントエンドクロスメンバとサスペンションクロスメンバ４とを連結する車体部材であって、上述したサイドメンバ２と同様、車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられている。

サブフレーム５は、前端部がフロントエンドクロスメンバ又はブラケットに溶接又は締結され、車体が正面衝突やオフセット衝突した場合には、フロントクロスメンバからサブフレーム５に衝突エネルギーが伝達される。

また、サブフレーム５は、車両前後方向後端部に嵌合部５１が設けられている。嵌合部５１は、サスペンションクロスメンバ４に設けられた挿入部４８が嵌合（内嵌）される部分で、図５に示すように、挿入部４８よりもやや大きい背面視矩形の筒状に形成され、挿入部４８の形状に合わせて車両前方側から嵌合端部（後端部）に向けて内幅（Ｗ３→Ｗ４）が漸次拡開するように設けられている。すなわち、嵌合部５１は、内幅が挿入部４８の横幅に合わせて車両前方側に向かって細くなるテーパ形状とされており、嵌合部５１の内側側面（左右側面）５１２，５１３が車両後方側に向けて車幅方向外側に傾斜するテーパ面とされている。
なお、ここでは、嵌合部５１の横方向での内幅が車両後方側に向けて次第に拡開される構成としているが、挿入部４８の形状に合わせた形状であれば、上下方向での内幅が拡開される構成であってもよいし、横方向及び上下方向の両方が拡開される構成であってもよい。すなわち、嵌合部５１は、挿入部４８の外形に合わせて車両後方側に向けて内幅が漸次拡開される形状に構成されていればよい。

また、嵌合部５１の内側上面（天井面）には、挿入部４８の締結面４８１に対応する位置に締結面５１１が設けられている。締結面５１１は水平方向に延びる平坦な平面で形成され、その車幅方向中央には、挿入部４８のねじ穴４８１ａに対応して車両前後方向に沿って延びる長穴５１１ａが車両前後方向に並んで二つ設けられている。二つの長穴５１１ａは、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５を連結するためのボルトＢを通すためのものである。図６に示すように、長穴５１１ａは、挿通穴５１１ａ１と非挿通穴５１１ａ２との２種類の穴が連設されて構成されている。挿通穴５１１ａ１は、ボルトＢが挿通可能な大きさとされており、この挿通穴５１１ａ１を通したボルトＢがサスペンションクロスメンバ４の挿入部４８に設けられたねじ穴４８１ａに締結される。非挿通穴５１１ａ２は、挿通穴５１１ａ１を通るボルトＢの径よりも幅狭な長穴状であって、挿通穴５１１ａ１から車両前方に向けて一定の幅で延設されている。これにより、車両前方からサブフレーム５に衝突エネルギーが作用すると、挿通穴５１１ａ１を通るボルトＢが非挿通穴５１１ａ２を押し拡げながら車両前方側へ相対移動され、衝突エネルギーを吸収する。つまり、非挿通穴５１１ａ２は、サブフレーム５に車両後方への荷重が作用した際に、ボルトＢの相対移動を許容するよう構成されている。

また、締結面５１１の両側には、平坦な嵌合部側テーパ面（傾斜面）５１４，５１５が設けられている。嵌合部側テーパ面５１４，５１５は、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５を取り付けた場合に挿入部側テーパ面４８４，４８５と面（傾斜面）で接するように設けられている。具体的には、挿入部側テーパ面４８４，４８５と反対に、嵌合端部から車両前方に向けて斜面を下るように、車両前後方向及び車幅方向に傾斜するように設けられている。

これにより、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側前端部にそれぞれ設けた連結部の挿入部４８がサブフレーム５の後端部に設けた嵌合部５１に嵌合され、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５が連結される。より具体的には、挿入部４８の側面４８２，４８３（テーパ面）と嵌合部５１の内側側面５１２，５１３（テーパ面）とが対向された状態で嵌合され、この状態で、ボルトＢがサブフレーム５の長穴５１１ａの挿通穴５１１ａ１に挿通されてサスペンションクロスメンバ４のねじ穴４８１ａに締結される。
なお、本実施の形態では、さらに挿入部４８の上面に設けられた締結面４８１と嵌合部５１の内側上面に設けられた締結面５１１とが面で接するとともに挿入部側テーパ面４８４，４８５と嵌合部側テーパ面５１４，５１５とが面で接する状態で、サスペンションクロスメンバ４にサブフレーム５が連結される。

上述した本発明の実施の形態である車体の前部構造は、車体が正面衝突やオフセット衝突すると、フロントエンドクロスメンバからサブフレーム５に車両後方向側への荷重が作用する。これにより、サブフレーム５の嵌合部５１の締結面５１１とサスペンションクロスメンバ４の挿入部４８の締結面４８１とを締結するボルトＢが嵌合部５１の締結面５１１に設けた非挿通穴５１１ａ２（長穴５１１ａ）に沿って車両前方側へ相対移動される。そして、同時にサブフレーム５がサスペンションクロスメンバ４を押しながら車両後方に移動される。このとき、サブフレーム５の後端部に設けられた嵌合部５１にサスペンションクロスメンバ４の前端部に設けられた挿入部４８が食い込んでいき、嵌合部５１が挿入部４８により押し拡げられることで衝突エネルギーが吸収される。これにより、本発明の実施の形態である車体の前部構造は、サブフレーム５が潰れ始める前（座屈前）の衝突初期に衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。
なお、サブフレーム５が車両後方へ移動される際、サブフレーム５の嵌合部５１の側面５１２，５１３とサスペンションクロスメンバ４の挿入部４８の側面４８２，４８３とが面接触されるので、互いの側面がガイドとなってスムーズに嵌合部５１を押し拡げることができる上、より確実かつ効率よく衝突エネルギーを吸収することができる。

また、サブフレーム５が車両後方に移動するときには、挿通穴５１１ａ１を通りねじ穴４８１ａに締結されたボルトＢで非挿通穴５１１ａ２が押し拡げられる。したがって、これによっても衝突エネルギーが吸収される。

そして、サブフレーム５とサスペンションクロスメンバ４との間で吸収されない衝突エネルギーが大きい場合には、サブフレーム５が座屈する。このとき、サブフレーム５の後端部がサスペンションクロスメンバ４の前端部と重なり、サブフレーム５の全長が短くなっているので、座屈荷重が向上し、より大きな衝突エネルギーを吸収することができる。
これにより、車体が正面衝突やオフセット衝突した場合でも車両に乗車した乗員が保護される。

尚、上述した本発明の実施の形態である車体の前部構造は、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側前端部の連結部４６に挿入部４８を設け、サブフレーム５の後端部に嵌合部５１を設けるものとしたがこれに限られるものではない。すなわち、サブフレーム５の後端部に挿入部を設け、サスペンションクロスメンバ４の車幅方向両側前端部の連結部４６に嵌合部を設けてもよい。
また、本実施の形態では、嵌合部５１の内幅が挿入部４８の形状に合わせて漸次拡開する構成とされているが、必ずしも拡開されている必要はなく、サブフレーム５に車両前方から荷重が作用しサブフレーム５が後方に移動した際に、嵌合部５１が挿入部４８によって押し拡げられる構成となっていればよい。なお、この場合、少なくとも挿入部４８の外形が、嵌合部５１の後端部の内幅以上に拡大された形状とされる必要がある。

また、嵌合部５１に設けた非挿通穴５１１ａ２は、車両前方に向けて一定の幅で設けたが、これに限られるものではない。具体的には、図７に示すように、車両前方に向けて漸次幅狭となるように設けてもよい（変形例１）。このようにすれば、ボルトＢが非挿通穴５１１ａ３を押し拡げるのに要するエネルギーが増加する。これにより、より多くの衝突エネルギーを吸収できる。

また、図８に示すように、非挿通穴５１１ａ２に代えて挿通穴５１１ａ１と同一幅を有する長穴状の連設穴５１１ａ４が連設されてもよい。この場合には、連設穴５１１ａ４の長手方後（車両前後方向）に沿った側縁部は、ボルトＢの車両後方への移動に対して摺動抵抗を付与するように設けられる。具体的には、図８に示すように、連設穴５１１ａ４の側縁部をビード状に盛り上げて形成される（変形例２）。このようにすれば、ボルトＢがビード状に盛り上げた側縁部を押し潰すエネルギーが必要となり、より多くの衝突エネルギーを吸収できる。

以上説明したように、本発明によれば、サブフレームが潰れ始める前に正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーを吸収できるので、正面衝突やオフセット衝突による衝突エネルギーの吸収が求められる車体の前部構造に好適である。

１ 車体の前部
２ サイドメンバ
３１ ブラケット
４ サスペンションクロスメンバ
４１ アッパーフレーム
４２ ロアフレーム
４３ 支持部
４４ 前側アーム支持部
４５ 後側アーム支持部
４６ 連結部
４８ 挿入部
４８１ 締結面
４８１ａ ねじ穴
４８２，４８３ 挿入部の側面
４８４，４８５ 挿入部側テーパ面
５ サブフレーム
５１ 嵌合部
５１１ 締結面
５１１ａ 長穴
５１１ａ１ 挿通穴
５１１ａ２，５１１ａ３ 非挿通穴
５１１ａ４ 連設穴
５１２，５１３ 嵌合部の側面
５１４，５１５ 嵌合部側テーパ面
６ サスペンションアーム
Ｂ ボルト

Claims (6)

1. 車幅方向両側において車両前後方向に沿って設けられた一対のサイドメンバと、
   前記一対のサイドメンバの下方域において車幅方向に沿って設けられ、前記サイドメンバに支持されるクロスメンバと、
   前記一対のサイドメンバの下方域にそれぞれ設けられ、前記クロスメンバの車幅方向両側の前端部に設けた連結部に後端部が連結される一対のサブフレームと、
   前記クロスメンバの連結部又は前記サブフレームの後端部のいずれか一方に設けられ、その外形が先端部から漸次拡大されるよう車両前後方向に突出形成された挿入部と、
   前記クロスメンバの連結部又は前記サブフレームの後端部のいずれか他方に設けられ、前記挿入部が嵌合される嵌合部と、
   を備えたことを特徴とする車体の前部構造。
2. 前記嵌合部は、前記挿入部の形状に合わせて、嵌合端部に向けて漸次拡開されるよう形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車体の前部構造。
3. 前記挿入部には、前記サブフレームとクロスメンバとを連結するためのボルトを締結するねじ穴が設けられ、
   前記嵌合部には、前記ねじ穴に対応した位置に設けられ、前記ボルトが挿通されるとともに、前記サイドメンバに車両後方への荷重が作用した際に前記ボルトの車両前後方向での相対移動が許容される長穴が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車体の前部構造。
4. 前記嵌合部の長穴は、前記ねじ穴に締結される前記ボルトが挿通可能な挿通穴と、前記ボルトの径よりも幅狭であって、前記挿通穴から車両前後方向に延設された長穴状の非挿通穴とが連設されたことを特徴とする請求項３に記載の車体の前部構造。
5. 前記非挿通穴は、車両前後方向で前記挿通穴と反対側に向けて漸次幅狭となるように設けられたことを特徴とする請求項４に記載の車体の前部構造。
6. 前記嵌合部の長穴は、前記ねじ穴に締結される前記ボルトが挿通可能な挿通穴と、前記挿通穴と同一幅を有して車両前後方向に延設された長穴状の連設穴とが連設されており、前記連設穴の車両前後方向に沿った側縁部が前記ボルトの車両前後方向への移動に対して摺動抵抗を付与するように形成されたこと特徴とする請求項３に記載の車体の前部構造。

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