JP6868947B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両構造に関し、より詳しくは、車両前部のサスペンション（フロントサスペンション)の取付け箇所周辺の構造に関する。

本出願人は、車両構造の具体例として、特許文献1に記載のものを先に提案している。
同文献に記載の車両構造においては、エンジンルームの車幅方向両側に左右一対のフロントサイドメンバが車両前後方向に延びた状態で配設されており、これら一対のフロントサイドメンバに、サスペンションメンバの車幅方向両端部がロアアームを介して連結されている。ロアアームは、先端部に前輪が支持され、かつ基端部がサスペンションメンバに支持された構成であり、サスペンションメンバに対して上下高さ方向に相対回転可能なように、その基端部は、前後２箇所の回転支持部（前側回転支持部および後側回転支持部）を介してサスペンションメンバに支持されている。このことにより、前輪とサスペンションメンバとは、相対的に上下動可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、特許文献１においては、ロアアームの基端部をサスペンションメンバに支持させる後側回転支持部の中心が、前側回転支持部の中心よりも車幅方向外方に位置する構成とされている。この構成は、図８を参照して後述する説明から理解されるように、車両の操安性などを向上させる観点からすると、改善の余地がある。
車両の操安性などを向上させるための手段としては、たとえば特許文献２に示すように、ロアアームの基端部の後側回転支持部の中心を前側回転支持部の中心よりも車幅方向内方に配置させることが考えられる。ところが、この特許文献２に記載の構成によれば、フロントサイドメンバに、車幅方向内方側に突出する突出部材を設け、かつこの突出部材にロアアームの基端部を支持する後側回転支持部が設けられている。これでは、後側回転支持部がフロントサイドメンバに対して車幅方向内方側にオフセットされた配置とされるため、この後側回転支持部およびその周辺部の機械的な支持強度（建付け剛性）が劣ることとなる。これでは、操安性を十分に向上させることが難しくなる。
このような不具合は適切に解消することが望まれるが、この場合、車両の旋回時におけるシート取付部の変位量を小さくして車両の乗り心地をよくしたり、あるいは車両の前突時の安全性を高めることも同時に図ることができるといった効果が同時に得られるようにすることも望まれる。

特開２００６−８２５７４号公報 特開平１０−１００９３１号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、従来と比較して、操安性や乗り心地などの向上を容易かつ適切に図ることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、エンジンルームの車幅方向両側に配設されて車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、これら一対のフロントサイドメンバに取付けられたサスペンションメンバと、車両前後方向に離間した前側回転支持部および後側回転支持部を介して前記サスペンションメンバに基端部が連結され、かつ先端部に前輪が支持されることにより、前記前輪と前記サスペンションメンバとの相対的な上下動を可能とする左右一対のロアアームと、を備えている、車両構造であって、前記後側回転支持部は、この後側回転支持部の中心が前記前側回転支持部の中心よりも車幅方向中央側にオフセットされ、かつ前記各フロントサイドメンバの直下に位置するようにして、前記各フロントサイドメンバの下面部に接合された台座部に取付けられており、前記台座部の前端は、アクセルおよびブレーキペダル、ならびにフットレストのそれぞれの前端よりも車両前方側に位置しており、前記各フロントサイドメンバのうち、前記台座部の前記前端に隣接する箇所であって、前記各フロントサイドメンバに対する前記台座部の接合部と非接合部との境界部分は、車両の前突が発生して前記各フロントサイドメンバに車両前方から衝突荷重が入力した際に、前記各フロントサイドメンバの屈曲変形の起点となる剛性断点として構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、ロアアームの基端部の後側回転支持部の中心が前側回転支持部の中心よりも車幅方向中央側にオフセットされているため、そのような構成とはされていない特許文献１と比較すると、車両の操安性を向上させることが可能である（後述する図７および図８の説明も参照）。
第２に、ロアアームの基端部の後側回転支持部の中心は、フロントサイドメンバの直下に位置しているため、特許文献２とは異なり、フロントサイドメンバに車幅方向に突出した突出部材を設け、かつこの部材に後側回転支持部を設ける必要はない。このため、後側回転支持部およびその周辺部の機械的強度（建付け剛性）を高め、この部分に大きな歪みが生じないようにすることができる。その結果、特許文献２よりも操安性をよくすることができ、また車両の乗り心地もよくすることができる。
第３に、本発明が意図する構成は、フロントサイドメンバのうち、後側回転支持部が設けられた箇所を、前側回転支持部が設けられた箇所よりも車幅方向内方に配置させるように、フロントサイドメンバの一部を、平面視屈曲状または湾曲状の内入り傾斜部として形成することにより、容易に実現することができる。したがって、構造の複雑化、製造コストの上昇を抑制することが可能である。
第４に、フロントサイドメンバに前記した内入り傾斜部を設けて、フロントサイドメンバの一部を車両の車幅方向中央寄りに配置させれば、車幅方向中央部に位置するたとえばトンネル部（フロアトンネル部）を効果的に補強し、この部分に不当な変形（歪み）が発生することを抑制可能となる。たとえば、車両の旋回時におけるトンネル部の変形歪みを抑えてシート取付部の変位量を小さくしたり、車両の走行時における上下高さ方向の挙動を抑制するといった作用が得られる。このことにより、車両の乗り心地をより向上させることができる。
第５に、車両の前突が発生し、その衝突荷重がフロントサイドメンバに入力した場合、衝撃吸収性能を優れたものとする上では、フロントサイドメンバへの荷重伝達が適切に行なわれるようにすることが望まれる。これに対し、本発明によれば、フロントサイドメンバの直下にロアアームの基端部が設けられた上で、フロントサイドメンバにサスペンションメンバが連結された構成であるため、フロントサイドメンバへの荷重伝達性がよい。このような作用は、フロントサイドメンバが前記した内入り傾斜部を有する形態とされ、平面視において一直線状でない場合においても適切に得られる。したがって、本発明によれば、車両の前突時における衝撃吸収性能を優れたものとし、安全性能を向上させることも可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両構造の一例を示す要部側面図である。 図１の要部底面図およびその要部拡大図である。 図１の要部拡大側面断面図である。 図１の要部拡大概略平面図である。 （ａ）は、図３の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のVb−Vb断面図である。 図２のVI−VI要部断面図である。 （ａ）は、本発明に係る車両構造の作用を示す概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略側面図である。 （ａ）は、本発明との対比例の作用を示す概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示す車両構造Ａは、車両１の前部に設けられ、かつエンジンや変速機などから構成されたパワープラント２が内部に配されているエンジンルーム１０、左右一対のフロントサイドメンバ３、およびロアアーム７を介して前輪１９を懸架するためのサスペンションメンバ４（サブフレームとも称される）を備えている。

一対のフロントサイドメンバ３は、エンジンルーム１０の車幅方向両側に位置して車両前後方向に延びた車体構成部材である。ただし、このフロントサイドメンバ３の長手方向途中部分は屈曲しており、図１に示すように、後下がり状の上下傾斜部３０が設けられている。また、図２に示すように、フロントサイドメンバ３の前部側よりも後部側を車幅方向内方に配置させるように底面視において傾斜した内入り傾斜部３３も設けられている。

サスペンションメンバ４は、ロアアーム７の基端部を回転可能に支持する部材であり、車両側面視において、フロントサイドメンバ３の上下傾斜部３０の下方に位置する配置とされている。このサスペンションメンバ４およびフロントサイドメンバ３には、サスペンションメンバ４の車幅方向両端部の前部および後部をフロントサイドメンバ３に取付けるための前側取付け部９Ａおよび後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’が設けられている。
前側取付け部９Ａは、サスペンションメンバ４の前部寄り領域の上面部に起立して設けられた前側ブラケット部４１を、フロントサイドメンバ３に固定された支持部材３９にゴムブッシュ８１ａを介して連結した部位である（図３も参照）。
図５によく表れているように、後側取付け部９Ｂは、上下傾斜部３０の下面側に溶接された台座部３８に、サスペンションメンバ４の後部を、ボルト９０を用いて締結した部位である。後側取付け部９Ｂ’は、サスペンションメンバ４の後部に固定されたステー４２を、上下傾斜部３０の台座部３８よりも下側の部分にボルト９１を用いて締結した部位である。

図２および図３において、ロアアーム７は、その先端部に前輪１９が支持され、前輪１９とサスペンションメンバ４との相対的な上下動を可能とするように、その基端部は、サスペンションメンバ４に対して回転可能に連結されている。より具体的には、ロアアーム７の基端部は、前部および後部に分岐しており、かつ前側回転支持部８Ａおよび後側回転支持部８Ｂを介してサスペンションメンバ４に取付けられている。前側回転支持部８Ａは、中心軸が略水平方向に延びる姿勢のゴムブッシュ８１を用いて構成されており、後側回転支持部８Ｂは、中心軸が上下高さ方向に延びる起立姿勢のゴムブッシュ８２を用いて構成されている。ゴムブッシュ８２、ステー４２、サスペンションメンバ４、および台座部３８は、ボルト９０を用いて共締めされている。

図２の要部拡大図によく表れているように、ロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２は、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ１だけオフ
セットされている。また、前記した中心Ｐ２は、フロントサイドメンバ３の直下に位置している。好ましくは、中心Ｐ２は、フロントサイドメンバ３の車幅方向中心の直下に配置されるが、フロントサイドメンバ３の車幅方向中心ＣＬから位置ずれした配置であってもよい（図５（ｂ）を参照）。

後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’は、前側取付け部９Ａよりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ２だけオフセットされている。フロントサイドメンバ３の内入り傾斜部３３は、前側取付け部９Ａの車両前方側近傍部分から後側取付け部９Ｂの車両前方側近傍部分に到る領域にわたって、車両後方側に進むほど車幅方向内方側に位置するように底面視において傾斜した部位である。このような内入り傾斜部３３が設けられていることにより、フロントサイドメンバ３のうち、内入り傾斜部３３よりも車両後方側の後部領域３ａを、車幅方向中心寄りに配置し、後述する利点を得ることが可能となる。

図１および図３に示すように、エンジンルーム１０と車室１１とはダッシュパネル５によって区画されているが、このダッシュパネル５の車両前方側には、フロントサイドメンバ３の上下傾斜部３０が位置しており、ダッシュパネル５の一部は、上下傾斜部３０の上向き面に溶接（接合）されている。ダッシュパネル５の下部寄り領域の上側には、図４に示すように、乗員の足配置用部位としてのアクセルおよびブレーキペダル６ａ，６ｂ、ならびにフットレスト６ｃなどが配されている。

本実施形態においては、車両１の前突時に、その衝突荷重が乗員の足に作用することを抑制するための手段も設けられている。
この手段は、図３に示すように、フロントサイドメンバ３の上下傾斜部３０の途中位置に剛性断点Ｒを設ける手段である。この剛性断点Ｒは、車両前方側から所定以上の荷重を受けた際に、上下傾斜部３０を屈曲変形させる起点となり、剛性断点Ｒよりも車両前方側の領域を、矢印Ｎａで示すように上向きに回転可能とする部位である。この剛性断点Ｒは、たとえばフロントサイドメンバ３の上下傾斜部３０の台座部３８の接合部と、これよりも車両前方側の台座部３８の非接合部との境界部分である。この境界部分において、剛性が急変している。図２を参照して後述するトルクボックス１４を、フロントサイドメンバ３の台座部３８の接合部近辺（剛性断点Ｒよりも車両後方側）に溶接し、剛性断点Ｒの車両後方側と車両前方側との剛性の差をより大きくするように設定することも可能である。

図４に示すように、剛性断点Ｒは、アクセルおよびブレーキペダル６ａ，６ｂ、ならびにフットレスト６ｃのそれぞれの前端よりも適当な寸法Ｌａ〜Ｌｃだけ車両前方側に位置している（好ましくは、アクセルおよびブレーキペダル６ａ，６ｂが踏み込まれた状態においても、剛性断点Ｒは、それらよりも車両前方側に位置している）。
このような構成によれば、車両１が前突を生じた際に、図３に示したように、フロントサイドメンバ３の上下傾斜部３０が剛性断点Ｒを起点として屈曲変形することにより、前突による衝突荷重の吸収緩和がなされ、乗員の足に大きな衝突荷重が作用しないようにすることが可能である。

フロントサイドメンバ３の後部領域３ａは、ダッシュパネル５の下部後端部に接続されたフロアパネル１７（フロントフロアパネル）の下面側に位置しており、図６に示すように、たとえばフロアパネル１７の排気マフラ配置用などのトンネル部１７ａの両側に位置して車両前後方向に延びている。
符号１６は、トンネル部１７ａの基端部を補強する補強部材であり、符号１５は、ロッカを示している。

図２に示すように、フロントサイドメンバ３の後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近とロッカ１５の前端部とは、トルクボックス１４を介して相互に連結されている。このことにより
、車体の捩じり剛性が高められる他、後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近の剛性をさらに高めることができる。詳細な図示説明は省略するが、好ましくは、トルクボックス１４は、剛性断点Ｒを設けるための手段としても用いられている。具体的には、トルクボックス１４の一端部は、フロントサイドメンバ３のうち、台座部３８によって剛性が高められた領域付近（剛性断点Ｒよりも車両後方側の領域）に溶接されている。このことにより、上下傾斜部３０のうち、剛性断点Ｒよりも車両後方側が不当に屈曲変形するようなことをより確実に防止することが可能となる。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

まず、ロアアーム７の基端部の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２は、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向中央側にオフセットされているため、そのような構成とはされていないものと比較すると、車両１の操安性を向上させることが可能である。

この点を具体的に説明する。
図８は、本実施形態との対比例を示している。この対比例においては、同図（ａ）に示すように、ロアアーム７の基端部の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２が、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向外方側にオフセットされている。このため、中心Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線ＳＬを中心に前輪１９が昇降する場合、この前輪１９は、側面視において、同図（ｂ）の矢印Ｎ３で示すような軌跡で変位し、上昇時または下降時には、車体に相対して車両後方側に変位する。これでは、たとえば車両走行時においてブレーキが掛けられて車体がダイブする際に、車体は前輪１９に相対して車両前方側に変位することとなり、ダイブ量が大きくなる。

これに対し、本実施形態の構成によれば、図７に示すように、中心Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線ＳＬの平面視における傾きが前記対比例とは反対となる。これのため、直線ＳＬを中心に前輪１９が昇降する場合、この前輪１９は、側面視において、矢印Ｎ２で示すような軌跡で変位する。その結果、本実施形態においては、対比例よりもアンチダイブ性能を高めることが可能である。

ロアアーム７の基端部の後側回転支持部８Ｂは、フロントサイドメンバ３の直下に位置している。このため、たとえばフロントサイドメンバ３に車幅方向に突出した突出部材を設けた上で、この突出部材に後側回転支持部８Ｂを設けるといった必要はない。したがって、後側回転支持部８Ｂおよびその周辺部の建付け剛性を高め、操安性をより向上させ得るとともに、車両の乗り心地をもよくすることが可能である。

フロントサイドメンバ３は、内入り傾斜部３３が設けられた構成とされ、フロントサイドメンバ３の後部領域３ａは、前部領域よりも車幅方向中心寄りに配置されている。このため、図６に示すように、各フロントサイドメンバ３とフロアパネル１７のトンネル部１７ａとの相互間隔寸法Ｌｄを比較的小さくすることも可能である。同図において、仮想線で示す左右一対のフロントサイドメンバ３’は、本実施形態とは異なり、前記した内入り傾斜部３３が設けられることなく、相互間隔が比較的広いまま（前端部側の幅のまま）配置された場合である。これに対し、本実施形態によれば、各フロントサイドメンバ３の後部領域３ａをトンネル部１７ａに接近させた配置とし、トンネル部１７ａを適切に補強することが可能である。その結果、車両走行時におけるトンネル部１７ａの変形をフロントサイドメンバ３の存在によって適切に抑制し、たとえば車両旋回時のシート取付部の変位量を小さくしたり、上下高さ方向への挙動を抑制するといった作用が得られ、車両１の乗り心地を一層よくすることが可能である。

車両１が前突を生じ、衝突荷重がフロントサイドメンバ３に入力した場合、その衝撃吸
収性能を優れたものとする観点からすると、フロントサイドメンバ３の荷重伝達性をよくすることが望まれる。これに対し、フロントサイドメンバ３は、一直線状ではなく、一部が屈曲した形態であるものの、フロントサイドメンバ３の直下にロアアーム７の基端部の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２が配置された上で、フロントサイドメンバ３にサスペンションメンバ４が連結された構成であるため、衝突荷重が屈曲部分に過度に集中して作用することを防止し、フロントサイドメンバ３の荷重伝達性をよくすることもできる。したがって、車両１の前突時における衝撃吸収性能を優れたものとし、安全性能を向上させることも可能である。
また、本実施形態によれば、図３および図４を参照して説明したように、乗員の足に大きな衝突荷重が作用することも防止されるため、安全性能をより向上させ得ることとなる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

本発明においては、ロアアームの基端部の後側回転支持部の中心が、前側回転支持部の中心よりも車幅方向中央側にオフセットされた上で、フロントサイドメンバの直下に位置していればよく、前記オフセットの具体的な寸法は問わない。後側回転支持部の中心は、フロントサイドメンバのいずれかの位置の直下にあればよく、上述の実施形態のように、フロントサイドメンバの車幅方向中心の直下に配置されていなくてもよいことは、既に述べたとおりである。
フロントサイドメンバ、サスペンションメンバ、ロアアームなどの具体的な形状、サイズ、材質、およびロアアームの基端部の前側回転支持部ならびに後側回転支持部の具体的な構成なども限定されない。
本発明は、エンジン自動車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車にも適用することができる。本発明でいうエンジンルームは、エンジン（内燃機関）に代えて、または加えて、モータを収容するスペースも含む概念である。

Ａ 車両構造
Ｐ１ 前側回転支持部の中心
Ｐ２ 後側回転支持部の中心
１ 車両
１０ エンジンルーム
１１ 車室
１９ 前輪
３ フロントサイドメンバ
３０ 上下傾斜部（フロントサイドメンバの）
３８ 台座部
４ サスペンションメンバ
７ ロアアーム
８Ａ 前側回転支持部
８Ｂ 後側回転支持部

Claims (1)

1. エンジンルームの車幅方向両側に配設されて車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、
   これら一対のフロントサイドメンバに取付けられたサスペンションメンバと、
   車両前後方向に離間した前側回転支持部および後側回転支持部を介して前記サスペンションメンバに基端部が連結され、かつ先端部に前輪が支持されることにより、前記前輪と前記サスペンションメンバとの相対的な上下動を可能とする左右一対のロアアームと、
   を備えている、車両構造であって、
   前記後側回転支持部は、この後側回転支持部の中心が前記前側回転支持部の中心よりも車幅方向中央側にオフセットされ、かつ前記各フロントサイドメンバの直下に位置するようにして、前記各フロントサイドメンバの下面部に接合された台座部に取付けられており、
   前記台座部の前端は、アクセルおよびブレーキペダル、ならびにフットレストのそれぞれの前端よりも車両前方側に位置しており、
   前記各フロントサイドメンバのうち、前記台座部の前記前端に隣接する箇所であって、前記各フロントサイドメンバに対する前記台座部の接合部と非接合部との境界部分は、車両の前突が発生して前記各フロントサイドメンバに車両前方から衝突荷重が入力した際に、前記各フロントサイドメンバの屈曲変形の起点となる剛性断点として構成されていることを特徴とする、車両構造。

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