JP6928419B2 - サイドメンバの補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバの補強構造に関する。

特許文献１には、自動車の車体を構成する車体フレームとして、ボデーを支持する主フレームと、主フレームの下方に配設されるサブフレームとを備える自動車前部の構成部品配設構造が開示されている。主フレームは、車体の前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを備える。サブフレームは、主フレームに対して着脱自在に結合されており、弾性のエンジンマウントを介してエンジンを支持する。この自動車前部の構成部品配設構造におけるエンジンは、クランク軸が車両前後方向に延びているエンジン、いわゆる縦置き型のエンジンである。

特開平１０−４５０２０号公報

前面衝突などにより車両前方から大きな荷重がかかった場合、その荷重は、エンジン、エンジンマウント、及びサブフレームを介してサイドフレーム（サイドメンバ）の長手方向に伝達される。上記荷重によりエンジンが車両後方に変位すると、サイドメンバは、エンジン側に引っ張られて車幅方向内側に変位する、いわゆる内倒れを生じ得る。サイドメンバに内倒れが生じると、上記荷重をサイドメンバで吸収し難い。

サイドメンバの内倒れを防止するにあたり、サイドメンバの強度や剛性を上げたり、補強部材を多数設定したりすることが考えられるが、この場合、コストや重量が増加したり、生産性が悪化したりする。

そこで、本発明の目的の一つは、簡易な構成で、サイドメンバの内倒れを抑制できるサイドメンバの補強構造を提供することにある。

本発明の一態様に係るサイドメンバの補強構造は、
車両前方側で車両前後方向に延びる前方部と、前記前方部から車両後方に向かって車幅方向外側へ傾斜しながら延びる傾斜部とを有する左右のサイドメンバと、
前記前方部間に架け渡されるように配置され、エンジンを支持するエンジンマウントを有するクロスメンバと、
前記クロスメンバと前記傾斜部との間に架け渡されるように配置され、車両上面視で前記傾斜部と略平行である左右の補強部材とを備える。

上記サイドメンバの補強構造は、車両上面視において傾斜部と略平行である補強部材によって、サイドメンバの前方部に対して配置されるクロスメンバとサイドメンバの傾斜部とが連結されている。そのため、クロスメンバにエンジンが固定されており、前面衝突などにより車両前方から大きな荷重がかかった場合、エンジン自体にかかる荷重と、エンジンが車両後方に変位することに伴いサイドメンバが内倒れする荷重とを、補強部材を介してサイドメンバの傾斜部に伝達することができる。つまり、車両前方からかかる荷重を、補強部材を介してサイドメンバの長手方向に伝達することができる。よって、上記サイドメンバの補強構造は、サイドメンバの内倒れを抑制でき、車両前方からかかる荷重をサイドメンバで十分に吸収することができる。

上記サイドメンバの補強構造は、車両前方からかかる荷重をサイドメンバの長手方向に伝達可能な位置に補強部材を配置しているため、最小限の補強部材の数で対応可能であると共に、サイドメンバの板厚を厚くしたりして強度や剛性を上げる必要がない。よって、上記サイドメンバの補強構造は、コスト・重量・生産性の点で有利である。

実施形態に係るサイドメンバの補強構造を車両下方側から見た概略平面図である。 実施形態に係るサイドメンバの補強構造を車両左斜め上方側から見た一部概略斜視図である。

本発明の実施形態に係るサイドメンバの補強構造を、図１及び図２を参照して説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」とは、車両の正面を「前」とし、これを基準とする方向を意味し、図中、矢印ＦＲは車両前後方向の前側、矢印ＲＲは後側、矢印ＬＨは車両左右方向（車幅方向）の左側、矢印ＲＨは右側、矢印ＵＰは車両上下方向の上側、矢印ＬＷＲは下側を示す。

〔全体構成〕
実施形態に係るサイドメンバの補強構造１は、代表的には、縦置き型のエンジンを有するＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）式の車両に適用される。ＦＲ式の車両では、車両前方側に配置されたエンジン７の動力が、トランスミッション８などを介してプロペラシャフト９に伝達され、プロペラシャフト９からドライブシャフト（図示せず）を介して左右の後輪（図示せず）に伝達される。図１では、エンジン７、トランスミッション８、及びプロペラシャフト９を二点鎖線で示し、図２では、それらを省略している。

実施形態に係るサイドメンバの補強構造１は、車両前部に構築される。車両前部は、車両前後方向に延びる左右のサイドメンバ２と、左右のサイドメンバ２間に架け渡されるように車幅方向に延びる複数のクロスメンバ３とを備える。左右のサイドメンバ２はそれぞれ、車両前方側で車両前後方向に延びる前方部２１と、前方部２１から車両後方に向かって車幅方向外側へ傾斜しながら延びる傾斜部２２とを備える。複数のクロスメンバ３は、サイドメンバ２の前方部２１間に架け渡されるように配置される第一クロスメンバ３１を備える。第一クロスメンバ３１には、エンジン７を支持するエンジンマウント３１２が設けられている。実施形態に係るサイドメンバの補強構造１は、第一クロスメンバ３１とサイドメンバ２の傾斜部２２との間に架け渡されるように配置され、車両上面視で傾斜部２２と略平行である左右の補強部材４を備える点を特徴の一つとする。以下、まずサイドメンバの補強構造１の構成について説明し、その後に作用及び効果について説明する。

〔サイドメンバ〕
左右のサイドメンバ２は、図１に示すように、車幅方向の両外側でそれぞれ車両前後方向に延びて配置され、車体の骨格を構成する。左右のサイドメンバ２は、実質的に左右対称構造である。サイドメンバ２は、前方部２１と傾斜部２２とが一体成形された板状部材や棒状部材である。サイドメンバ２は、前面衝突などにより車両前方から大きな荷重がかかった場合、その長手方向に塑性変形して上記荷重を吸収するようになっている。

前方部２１は、図１及び図２に示すように、車幅方向及び車両上下方向共に傾斜することなく、車両前後方向に略直線状に延びており、左右の前方部２１は、互いに略平行に配置されている。傾斜部２２における車両前方側に位置する前端部２２０は、図２に示すように、前方部２１に連続すると共に車両後方に向かって車両上下方向下方に傾斜している。そのため、傾斜部２２は、前方部２１に対して車両上下方向下方に位置する。傾斜部２２は、前端部２２０を基点にして車両後方に向かって車幅方向外側へ傾斜しながら延びている（図１を参照）。傾斜部２２の前端部２２０における上下方向の傾斜部分には、エンジンルームと車室とを区分けするダッシュパネル（図示せず）が配置される。つまり、サイドメンバ２のうち前方部２１はエンジンルーム側に位置し、傾斜部２２は車室側に位置する。

〔クロスメンバ〕
複数のクロスメンバ３は、図１に示すように、車両前方から車両後方に向かって順に、フロントクロスメンバ３０、第一クロスメンバ３１、第二クロスメンバ３２、及び第三クロスメンバ３３を備える。各クロスメンバ３は、板状部材である。

フロントクロスメンバ３０は、左右のサイドメンバ２の各前端面に連結して配置される。フロントクロスメンバ３０は、前面衝突時に最も大きな荷重がかかる。

第一クロスメンバ３１は、サイドメンバ２の前方部２１間に架け渡されるように配置される。第一クロスメンバ３１は、前方部２１の下面に連結して配置される。第一クロスメンバ３１の両端部には、エンジン７を支持するエンジンマウント３１２が設けられており、第一クロスメンバ３１の上面には、エンジン７の前端部が載置される。つまり、エンジン７は、エンジンマウント３１２で挟持され、かつ第一クロスメンバ３１の上面に載置された状態で、第一クロスメンバ３１に固定される。本例では、第一クロスメンバ３１は、前方部２１の下面にブラケット３１１を介して取り付けられており、エンジンマウント３１２は、このブラケット３１１に設けられている。サイドメンバ２は、上述したように、前方部２１と傾斜部２２とが車両上下方向にずれて位置している。ブラケット３１１は、このサイドメンバ２の車両上下方向のずれを埋めるような高さを有している。そうすることで、第一クロスメンバ３１、第二クロスメンバ３２、及び第三クロスメンバ３３は、車両上下方向の同じ位置となっている。

第二クロスメンバ３２は、サイドメンバ２の傾斜部２２の前端部２２０間に架け渡されるように配置される。第二クロスメンバ３２は、傾斜部２２の前端部２２０の下面に連結して配置される。第二クロスメンバ３２の上面には、トランスミッション８の前端部が載置される。

第三クロスメンバ３３は、サイドメンバ２の傾斜部２２間に架け渡されるように配置される。第三クロスメンバ３３は、傾斜部２２の下面に連結して配置される。第三クロスメンバ３３の上面には、トランスミッション８を支持するトランスミッション用のマウント３３２（図２）が設けられており、トランスミッション８の後端部が載置される。つまり、トランスミッション８は、第二クロスメンバ３２及び第三クロスメンバ３３の上面に載置された状態で、第三クロスメンバ３３に固定される。

〔補強部材〕
左右の補強部材４は、図１に示すように、第一クロスメンバ３１とサイドメンバ２の傾斜部２２との間に架け渡されるように配置され、主にサイドメンバ２の前方部２１を補強する部材である。左右の補強部材４は、前面衝突などにより車両前方から大きな荷重がかかった場合、エンジン７自体にかかる荷重と、エンジン７が車両後方に変位することに伴いサイドメンバ２の前方部２１が内倒れする荷重とを、サイドメンバ２の傾斜部２２に伝達することで、主にサイドメンバ２の前方部２１の内倒れを抑制する。左右の補強部材４は、実質的に左右対称構造である。補強部材４は、板状部材や棒状部材である。

補強部材４は、第一クロスメンバ３１の下面と、第二クロスメンバ３２を介して傾斜部２２の前端部２２０の下面とにそれぞれ連結して配置される。第一クロスメンバ３１に連結される補強部材４の前端部は、第一クロスメンバ３１の両端部以外の途中箇所で、実質的に左右対称の位置に固定されている。補強部材４は、上述した荷重をサイドメンバ２の傾斜部２２に伝達可能な位置に配置されている。具体的には、補強部材４は、車両上面視で傾斜部２２と略平行に配置されている。ここで、傾斜部２２と略平行とは、車両上面視において、傾斜部２２の延長線に対する補強部材４の傾斜角度が１５°以下、更に１０°以下のことを言う。

本例では、補強部材４は、図２に示すように、長手方向の一部に脆弱部４１を備える。脆弱部４１は、補強部材４に荷重が負荷された際に、その荷重をある程度まで受け止めた後に、補強部材４の少なくとも一部が破壊されるように局所的に低強度に構成された部分である。補強部材４の少なくとも一部が破壊されることで、サイドメンバ２が長手方向に塑性変形し易く、荷重をサイドメンバ２で吸収し易くなる。脆弱部４１としては、例えば切込みが挙げられる。本例では、脆弱部４１として、補強部材４の長手方向の中央部分に切込みを備える。

更に本例では、サイドメンバの補強構造１は、図１に示すように、補強部材４における傾斜部２２側の端部近傍に、突っ張り部材５を備える。突っ張り部材５は、三角形状の板状部材である。突っ張り部材５は、三角形状を形成する一辺が傾斜部２２の長手方向に沿い、他の一辺が傾斜部２２の長手方向と略直交すると共に車幅方向外側に向かう方向に沿い、上記二辺間の角部が補強部材４における傾斜部２２側の端部近傍に位置するように配置される。突っ張り部材５は、補強部材４に荷重が負荷された際に、補強部材４における第一クロスメンバ３１側の端部を基点として、傾斜部２２側の端部が車幅方向外側に変位し、補強部材４が回動することを抑制する。つまり、突っ張り部材５は、補強部材４に負荷される荷重を傾斜部２２に確実に伝達し、補強部材４が車幅方向内側に変位する内倒れを抑制する。補強部材４の内倒れを抑制できることで、サイドメンバ２の内倒れをより抑制できる。突っ張り部材５は、補強部材４とは別体に設けられていてもよいし、補強部材４と一体に設けられていてもよい。

〔作用〕
上記構成を備えるサイドメンバの補強構造１による作用を、図１を参照して説明する。図１では、前面衝突などにより車両前方から荷重がかかった際の荷重の伝達方向を白抜き矢印で示す。

前面衝突などにより車両前方から荷重がかかった場合、その荷重は、フロントクロスメンバ３０に負荷され、フロントクロスメンバ３０から左右のサイドメンバ２に伝達される。この荷重によって、フロントクロスメンバ３０は車両後方に変位し、サイドメンバ２の前方部２１は車両後方に圧縮変形する。縦置き型のエンジンを有するＦＲ式の車両の場合、車両後方に変位したフロントクロスメンバ３０がエンジン７に衝突する。フロントクロスメンバ３０に衝突したエンジン７は、車両後方に変位する。エンジン７は、第一クロスメンバ３１に設けられたエンジンマウント３１２に支持されると共に、第一クロスメンバ３１に固定されているため、第一クロスメンバ３１もエンジン７と共に車両後方に変位する。第一クロスメンバ３１は、サイドメンバ２の前方部２１に連結されているため、サイドメンバ２の前方部２１には、サイドメンバ２の長手方向に伝達される荷重と、エンジン７の車両後方への変位に伴ってエンジン７に引っ張られる荷重とが生じる。第一クロスメンバ３１とサイドメンバ２の傾斜部２２との間に架け渡されるように補強部材４が配置されているため、上述したエンジン７自体にかかる荷重と、サイドメンバ２の前方部２１がエンジン７に引っ張られる荷重（内倒れする荷重）とは、補強部材４を介してサイドメンバ２の傾斜部２２に伝達される。本例では、補強部材４の傾斜部２２側の端部が突っ張り部材５近傍に位置することで、補強部材４が内倒れすることを抑制できるため、補強部材４に負荷される荷重は、傾斜部２２に確実に伝達される。なお、補強部材４は、負荷される荷重をある程度まで受け止めた後、脆弱部４１を基点として破壊される。

〔効果〕
上記サイドメンバの補強構造１は、エンジン７自体にかかる荷重と、エンジン７が車両後方に変位することに伴いサイドメンバ２の前方部２１が内倒れする荷重とを、補強部材４を介してサイドメンバ２の傾斜部２２に伝達することができ、車両前方からかかる荷重を、補強部材４を介してサイドメンバ２の長手方向に伝達することができる。特に、補強部材４が、サイドメンバ２の傾斜部２２と略平行に配置されていることで、補強部材４を介して上記荷重を傾斜部２２に沿った方向に伝達し易い。よって、上記サイドメンバの補強構造１は、サイドメンバ２の前方部２１の内倒れを抑制でき、車両前方からかかる荷重をサイドメンバ２で十分に吸収することができる。

更に、上記サイドメンバの補強構造１は、突っ張り部材５によって補強部材４の内倒れを抑制できるため、車両前方からかかる荷重を、補強部材４を介してサイドメンバ２の長手方向に確実に伝達することができ、サイドメンバ２の前方部２１の内倒れをより抑制できる。また、上記サイドメンバの補強構造１は、車両前方からかかる荷重を補強部材４によってある程度まで受け止めた後、補強部材４が脆弱部４１を基点として破壊されることで、サイドメンバ２が長手方向に塑性変形し易く、荷重をサイドメンバ２で吸収し易い。なお、突っ張り部材５や、補強部材４に設けられる脆弱部４１は、必須ではない。

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述した実施形態において、横置き型のエンジンに変更が可能である。

１ サイドメンバの補強構造
２ サイドメンバ
２１ 前方部
２２ 傾斜部
２２０ 前端部
３ クロスメンバ
３０ フロントクロスメンバ
３１ 第一クロスメンバ
３１１ ブラケット
３１２ エンジンマウント
３２ 第二クロスメンバ
３３ 第三クロスメンバ
３３２ トランスミッション用のマウント
４ 補強部材
４１ 脆弱部
５ 突っ張り部材
７ エンジン
８ トランスミッション
９ プロペラシャフト

Claims (1)

1. 車両前方側で車両前後方向に延びる前方部と、前記前方部から車両後方に向かって車幅方向外側へ傾斜しながら延びる傾斜部とを有する左右のサイドメンバと、
   前記前方部間に架け渡されるように配置され、エンジンを支持するエンジンマウントを有するクロスメンバと、
   前記クロスメンバと前記傾斜部との間に架け渡されるように配置され、車両上面視で前記傾斜部と略平行である左右の補強部材とを備え、
   前記クロスメンバは、前記傾斜部における車両前方側の前端部よりも車両前方に位置し、
   前記補強部材における車両後方側の後端部は、前記前端部に配置されている、
   サイドメンバの補強構造。

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