JP6935980B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両前部構造に関する。

本出願人は、車両前部構造の一例として、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前部構造においては、車体前部の骨格部材として、左右一対のフロントサイドメンバを備えており、かつこれら一対のフロントサイドメンバの前端部には、枠状体としてのラジエータサポートが取付けられている。一方、前記一対のフロントサイドメンバの下方側のうち、ラジエータサポートよりも車両後方側の位置には、前輪を支持するロアアームなどが取付けられるサスペンションメンバが配設されている。このサスペンションメンバと前記ラジエータサポートの下部とは、車両前後方向に延びるクレードルを用いて連結されている。
このような構成によれば、車両の前突が発生し、衝突荷重が車両前部に入力した際に、この荷重がフロントサイドメンバに伝達することに加え、クレードルやサスペンションメンバにも分散して伝達する。したがって、車両の前突時における衝撃吸収性能および耐荷重性能（耐衝撃性能）を高めることが可能である。

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、クレードルは、フロントサイドメンバに対して直接的には連結されておらず、また車幅方向においてフロントサイドメンバに対してオフセットされた配置に設けられている。このため、車両の前突時において、フロントサイドメンバ側の荷重伝達経路と、クレードルやサスペンションメンバ側の荷重伝達経路との双方を効果的に協働させて衝突荷重を受けさせることが難しいものとなっている。たとえば、車両前部に入力した衝突荷重の殆どがフロントサイドメンバによって受けられ、クレードルやサスペンションメンバによっては衝突荷重が殆ど受けられないといった事態を生じる虞があり、これを解消することは容易でない。また、クレードルがフロントサイドメンバに対して車幅方向にオフセットされていたのでは、上下高さ方向におけるボディ剛性は低くなり易い。車両の前突時における衝撃吸収性能や耐荷重性能の向上を図る観点からすると、このようなことを適切に解消することが望まれる。

特開２０１０−２８０２３８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、車両の前突時における衝撃吸収性能や耐荷重性能の向上を簡易な構成によって適切に図ることが可能な車両前部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前部構造は、車幅方向に間隔を隔てて車両前部に位置し、かつ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の前部どうしを連結するように設けられた枠状体と、前記一対のフロントサイドメンバよりも下方の領域のうち、前記枠状体よりも車両後方側に位置して車幅方向に延びており、かつ車幅方向両端部には、前記一対のフロントサイドメンバとの連結を図るための第１および第２の連結部が車両前後方向に離間して設定されているサスペンションメンバと、前記一対のフロントサイドメンバよりも下方の領域のうち、前記枠状体の下部と前記サスペンションメンバとの相互間に位置して車両前後方向に延びており、かつ後端部には、前記サスペンションメンバとの連結を図るための第３の連結部が設定され、前端部が前記枠状体の前記下部に対向接近または当接するように設定され、車両の前突が発生して前記枠状体に衝突荷重が入力したときに、前記枠状体から前記前端部に荷重伝達が可能とされている左右一対のクレードルと、を備えている、車両前部構造であって、前記各クレードルのうち、前記前端部から車両後方側に離間している車両前後方向途中箇所が、前記各フロントサイドメンバに支持されるように連結された第４の連結部を、さらに備えており、前記各クレードルは、前記各フロントサイドメンバの直下に位置し、前記第１ないし第４の連結部のそれぞれは、前記各フロントサイドメンバに対して上下高さ方向にオーバラップし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。
すなわち、クレードルはフロントサイドメンバの直下に位置し、かつ前記した第１ないし第４の連結部は、フロントサイドメンバに対して上下高さ方向にオーバラップしているため、車両の前突が発生し、車両前部に衝突荷重が入力した際に、この衝突荷重を、フロントサイドメンバ側の荷重伝達経路と、クレードルやサスペンションメンバ側の荷重伝達経路との双方にとって最適または最適に近いかたちで受けさせることができる。たとえば、前記２つの経路のうち、一方が衝突荷重を過大に受け、かつ他方が衝突荷重を殆ど受けないといった不具合は、適切に回避することが可能である。
また、フロントサイドメンバに衝突荷重が入力することにより生じる変形が、クレードルやサスペンションメンバの変形の影響を大きく受けて、本来意図する変形とは異なったものになることも抑制される。したがって、フロントサイドメンバには、衝撃を吸収するための本来意図する変形を適切に生じさせ、また車両後方側への荷重伝達の最適化を図ることもできる。
さらに、クレードルがフロントサイドメンバに対して車幅方向にオフセットされていた従来技術と比較すると、上下高さ方向におけるボディ剛性も高められる。
このようなことから、本発明によれば、車両の前突時における衝撃吸収性能や耐荷重性能の向上を適切に図ることができる。

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。

本発明に係る車両前部構造の一例を示す要部概略側面図である。 図１に示す車両前部構造の要部拡大側面図である。 図１の要部概略底面図である。 図１の要部概略平面図である。 図１に示す車両前部構造におけるフロントサイドメンバおよび枠状体としてのラジエータサポートの概略の構成を示す要部斜視図である。 （ａ）は、図２のVI部の側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す構成の作用を示す側面断面図である。 図２のVII−VII断面図である。 (ａ)は、図２のVIIIａ部の一部破断概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のVIIIb−VIIIb断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すブラケットの分解斜視図である。

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〜図４に示す車両前部構造Ａは、車両１の前部に設けられた左右一対のフロントサイドメンバ３（図１，図３，図４においては、網点模様を付している）、ラジエータサポート５、サスペンションメンバ４、左右一対のクレードル６、および各クレードル６の支持用のブラケット部７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一対のフロント部３０を有しており、各フロント部３０の後側には、後下がり傾斜部３１、および略水平状の後側延設部３２が順次繋がっている。図１において、符号１２は、エンジンルーム１０と車室１１とを仕切るダッシュパネルを示し、符号１３は、フロアパネルを示している。

フロント部３０の前端寄り領域は、たとえば上下高さ方向に延びる複数の凹溝部３３（クラッシュビード）が適当な間隔で設けられたクラッシャブル領域３０Ａとされており、車両１の前突が発生した際には、フロント部３０の他の領域よりも圧縮変形を生じ易い領域とされている。一対のフロント部３０の前端の相互間には、車幅方向に延びるフロントバンパ用リインフォース８０（図３および図４では省略）が橋渡し状に取付けられている。
各フロントサイドメンバ３は、図５および図８に示されているように、たとえば断面ハット状部材３ａに平板部材３ｂを接合して構成された閉断面構造である。

サスペンションメンバ４（サブフレームとも称される）は、車両側面視において、フロントサイドメンバ３の後下がり傾斜部３１の下方近辺に位置して車幅方向に延びており、フロントサイドメンバ３に支持されている。このサスペンションメンバ４の車幅方向両端部には、前輪１９を支持するロアアーム１８が取付けられている他、フロントサイドメンバ３との連結を図るための第１および第２の連結部Ｊ１，Ｊ２が設定されている。

第１の連結部Ｊ１は、サスペンションメンバ４の前部寄り領域に上向き起立状に設けられた起立状アーム部４１の上部が、ボルトなどの支持部材９１を介してフロントサイドメンバ３に固定連結された部位である。フロントサイドメンバ３内には、支持部材９１の取付け強度を高めるためのリインフォース９０が適宜設けられている。
第２の連結部Ｊ２は、後下がり傾斜部３１の下面側に溶接されたブラケット部３５の下壁部に、サスペンションメンバ４の後部が、ボルト９２を用いて締結された部位である。この第２の連結部Ｊ２は、後側延設部３２に後部がボルト９５を用いて固定されたブラケット部３６の前部に、サスペンションメンバ４の後部を連結するための部分を兼用しており、２つのブラケット部３５，３６、サスペンションメンバ４の後部、およびロアアーム１８の基端部のゴムブッシュ１８ａは、ボルト９２により共締めされている。

図２において、フロントサイドメンバ３の後側延設部３２には、サスペンションメンバ４の後部に対向する追加のブラケット３７が取付けられている。この追加のブラケット３７は、車両１の前突が発生してサスペンションメンバ４が後退したときに、サスペンションメンバ４の後部に当接することにより、それ以上の後退を規制し、サスペンションメンバ４から後側延設部３２への衝突荷重の入力を促進する。
図３において、符号１７は、ロッカ１６とフロントサイドメンバ３とを橋渡し接続するアウタトルクボックスを示し、ブラケット部３６および／または追加のブラケット３７（同図では不図示）は、このアウタトルクボックス１７にボルト締結を図った構成とすることもできる。符号１５は、インナトルクボックスに相当する補強部材を示している。

ラジエータサポート５は、本発明でいう枠状体の一例に相当し、図５に示すように、一
対のフロントサイドメンバ３の前部に接合されて上下高さ方向に延びる左右一対のアウタサポート５０、これらの下端部および上端部にそれぞれ橋渡し状に連結されたロアサポート５１およびアッパサポート５２、ならびに左右一対のクラッシュボックス５３を備えている。ロアサポート５１上に、ラジエータ５５（他の図では適宜省略）が載設される。クラッシュボックス５３は、車両１の前突時におけるエネルギ吸収材としての役割を果たすものであり、フロントサイドメンバ３のフロント部３０よりも低い高さとなるように、たとえばアウタサポート５０の下部とロアサポート５１との間に設けられている。

クレードル６は、フロントサイドメンバ３のフロント部３０の直下であって、クラッシュボックス５３とサスペンションメンバ４との相互間に位置し、車両前後方向に延びている。このクレードル６は、たとえば図７および図８に示すように、上下２つの断面コ字状部材６ａ，６ｂが接合された角パイプ状である。図１〜図３に示すように、クレードル６の後端部には、サスペンションメンバ４との連結を図るための２つの第３の連結部Ｊ３が設定されている。サスペンションメンバ４には、その本体部分とは別部材で構成され、かつ前記本体部分から車両前方側に突出するように前記本体部分に接合された延設部４４が具備されている。この延設部４４の前部は、たとえば図７に示すように、クレードル６の後端部を内側に進入させることが可能な断面略コ字状である。クレードル６の後端部は、ボルト９３を利用して延設部４４の前部に締結されており、この部分が、第３の連結部Ｊ３である。

クレードル６の前端部６０は、クラッシュボックス５３の後端部に対向接近した配置に設定されている。前端部６０は、ラジエータサポート５のクラッシュボックス５３やその他の各部には連結されておらず、自由端とされている。好ましくは、図６（ａ）に示すように、クレードル６の前端部６０には、車両前方側に向けて突出した凸状部６１が設けられ、かつクラッシュボックス５３の後端部には、凸状部６１に対向する孔部５３ａが設けられている。車両１の前突が発生してクラッシュボックス５３が後退した際には、図６（ｂ）に示すように、クラッシュボックス５３とクレードル６とが当接し、クラッシュボックス５３からクレードル６への衝突荷重の伝達が可能となるが、その際には凸状部６１が孔部５３ａに進入した係合状態となるため、クラッシュボックス５３とクレードル６との当接状態が容易に解除されないようにすることが可能である。なお、本実施形態とは異なり、凸状部６１をクラッシュボックス５３に設け、かつ孔部５３ａをクレードル６に設けた構成とすることもできる。また、孔部５３ａ（貫通孔）に代えて、凹部（非貫通孔）とすることも可能である。ただし、クラッシュボックス５３とクレードル６との位置ずれを規制してそれらの当接状態を維持させるための手段としては、前記以外の係合手段を用いることが可能である。

図１および図２に示すように、クレードル６のうち、サスペンションメンバ４の延設部４４との連結が図られている略水平状の後端部よりも車両前方側の部分は、側面視略へ字状の形態を有するへ字状部６２とされている。このへ字状部６２は、前端部寄り領域６２ａが後上がり傾斜状または略水平状とされ、かつその後部側に後下がりの傾斜部６２ｂが繋がった構成である。このような構成によれば、後述するように、車両１の前突が発生してクレードル６に衝突荷重が入力した際に、上向き分力としてのベクトルを生じさせて、クレードル６が即座に大きく座屈変形しないようにすることが可能である。クレードル６のうち、へ字状部６２の前端部寄り領域６２ａと後下がりの傾斜部６２ｂとの境界部は、上向き凸の曲げ部Ｂ１であり、へ字状部６２と略水平状の後端部との境界部は、下向き凸の曲げ部Ｂ２である。

クレードル６の前端部寄り領域６２ａには、フロントサイドメンバ３との連結を図るための第４の連結部Ｊ４が設定されている。フロントサイドメンバ３のフロント部３０のうち、前端部寄り領域６２ａの直上位置には、クレードル６支持用のブラケット部７が接合
されている。クレードル６は、その上面部がブラケット部７の下部に当接した状態とされ、かつボルト９４を利用してブラケット部７に締結されている。この部分が、第４の連結部Ｊ４である。ブラケット部７としては、たとえば図８に示すように、板金製の第１および第２の部材７ａ，７ｂを組み合わせて接合したものが用いられている。第１および第２の部材７ａ，７ｂの上部は、フロントサイドメンバ３の下側のフランジ部３ｃを車幅方向両側から挟み付ける格好でフランジ部３ｃに溶接されている。このような構成によれば、フロントサイドメンバ３に対するブラケット部７の車幅方向の取付け強度を高め、クレードル６の安定的な支持が可能となる。

図１および図２に示すように、好ましくは、ブラケット部７の上部は、クラッシャブル領域３０Ａの車両後方側近傍に位置するように設けられている。また、フロントサイドメンバ３には、モーメントキャンセラ８５の前側下端部が接続されているが、このモーメントキャンセラ８５の下端部は、ブラケット部７の上方に位置するように設定されている。このような構成によれば、フロントサイドメンバ３のうち、クレードル６からブラケット部７に既述した衝突荷重の上向き分力のベクトルが作用する箇所をモーメントキャンセラ８５によって適切に補強することができる。なお、モーメントキャンセラ８５は、車両１の前突時において、車両前方側から荷重入力があったときに、フロントサイドメンバ３を上向きに屈曲させようとするモーメントを解消し、フロントサイドメンバ３（クラッシャブル領域３０Ａ）の圧縮変形（座屈変形）を促進することにより、車両１の衝撃吸収性能を向上させるためのものである。

この車両前部構造Ａにおいては、クレードル６がフロントサイドメンバ３の直下に配置されていることは既に述べたとおりであるが、図３によく表れているように、前記した第１ないし第４の連結部Ｊ１〜Ｊ４のそれぞれは、フロントサイドメンバ３に対して上下高さ方向にオーバラップしている（フロントサイドメンバ３の直下に位置し、またはフロントサイドメンバ３の下部に直付けされた構成である）。

次に、前記した車両前部構造Ａの作用について説明する。

車両１の前突が発生し、車両前方側から車両１の前部に所定以上の大きな衝突荷重の入力があった場合、この衝突荷重は、フロントサイドメンバ３に入力するとともに、クラッシュボックス５３にも入力する。すると、フロントサイドメンバ３においては、クラッシャブル領域３０Ａが圧縮変形を開始し、これに遅れてクラッシュボックス５３も圧縮変形を開始する。クラッシュボックス５３の圧縮変形は、このクラッシュボックス５３が後退し、クレードル６の前端部６０に当接した後に本格化するが、クラッシャブル領域３０Ａの圧縮変形とクラッシュボックス５３の圧縮変形とは同時に進行する。

クラッシュボックス５３がクレードル６の前端部６０に当接した後においては、クラッシュボックス５３からクレードル６への衝突荷重の伝達がなされるため、クレードル６には、その荷重伝達に基づいて屈曲変形を生じさせることができる。このクレードル６の屈曲変形の開始時期は、好ましくは、クラッシュボックス５３の圧縮変形が完了した後とされる。

一方、クレードル６は、へ字状部６２を有しているため、クラッシュボックス５３からクレードル６に衝突荷重が入力した際には、この入力荷重のベクトルとして上向き分力としてのベクトルを生じさせ、このベクトルをブラケット部７およびフロントサイドメンバ３によって受けさせることができる。したがって、その分だけクレードル６には、水平方向の荷重に起因する座屈変形を生じ難くすることができる。

本実施形態とは異なり、たとえばクレードル６が、クラッシュボックス５３から荷重を
受けた際に、即座に大きく座屈変形したのでは、クレードル６の変形を利用した効果的な衝撃吸収作用を適切なタイミングで得ることは困難となる。また、クレードル６からサスペンションメンバ４への荷重伝達性が悪化する虞もある。これに対し、本実施形態によれば、そのような不具合を適切に解消することが可能である。クレードル６については、車両１の前突の中・後期において、２つの曲げ部Ｂ１，Ｂ２を起点として屈曲変形させ、全体が側面視略Ｚ字状の形態に的確に変形させることが可能である。クレードル６からサスペンションメンバ４にも衝突荷重の伝達がなされるため、このサスペンションメンバ４の変形を利用した衝撃吸収作用も得られる。サスペンションメンバ４が後退し、追加のブラケット３７に当接することによって、サスペンションメンバ４からフロントサイドメンバ３への荷重伝達も図られることとなる。
クレードル６およびサスペンションメンバ４に前記したような変形を生じている際には、フロントサイドメンバ３において、クラッシャブル領域３０Ａとは別の部位の変形（たとえば、フロント部３０の後部寄り領域の車幅方向への曲げ変形など）を同時に進行させることも可能である。

本実施形態においては、既述したように、クレードル６は、フロントサイドメンバ３の直下に位置しているとともに、第１ないし第４の連結部Ｊ１〜Ｊ４は、フロントサイドメンバ３に対して上下高さ方向にオーバラップしている。それ故に、車両１の前突時の衝突荷重を、フロントサイドメンバ３側の荷重伝達経路、およびクレードル６やサスペンションメンバ４側の荷重伝達経路の双方に最適な状態で受けさせることが可能であり、前記したような一連の動作または作用を適切に生じさせることが可能である。

また、フロントサイドメンバ３の変形が、クレードル６やサスペンションメンバ４の変形の影響を大きく受けて、本来意図するものとは異なった状態になるといったことも適切に抑制される。さらに、クレードル６および第１ないし第４の連結部Ｊ１〜Ｊ４のいずれかが、フロントサイドメンバ３に対して車幅方向にオフセットされている場合と比較すると、車両１の上下高さ方向の剛性を高くすることができる。このようなことから、車両１の前突時における衝撃吸収性能や耐荷重性能を優れたものとすることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両前部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、クレードルがフロントサイドメンバの直下に配置されることが要件とされるが、これは、概略的に、クレードルの全体がフロントサイドメンバの直下に配置されていればよい趣旨である。本発明が意図する作用が得られる範囲内において、クレードルの一部がフロントサイドメンバの直下からはみ出した構成とされていてもかまわない。

クレードルは、全体が上述した実施形態のへ字状部６２とされていてもよい他、へ字状部６２を備えない形状、たとえば曲げ部を有しない真直状や、へ字状以外の曲げ形状とされたものとすることもできる。また、上述の実施形態においては、クレードルの前端部を自由端としているが、これに限定されず、クレードルの前端部を、ラジエータサポートの下部（上述したクラッシュボックス５３を含む）に当接させ、または連結してもよい。
本発明でいう第１ないし第４の連結部は、ボルト締結部に限らず、ボルト以外の締結部材を用いた部分、あるいは溶接部であってもよい。

本発明でいう枠状体は、ラジエータサポートに限らず、たとえば枠状のフロントバルクヘッドなどであってもよい。一対のフロントサイドメンバの前部に接合されて上下高さに起立する左右一対の柱部と、これら一対の柱部どうしを橋渡しするように車幅方向に延びる少なくとも１の部材（クロスメンバ）とを具備する部材は、本発明でいう枠状体に含ま
れる。クレードルの前端部と対向接近または当接するように設定される枠状体の下部は、クラッシュボックスでなくてもよい。
本発明の車両前部構造は、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ことは勿論である。

Ａ 車両前部構造
Ｊ１〜Ｊ４ 第１ないし第４の連結部
１ 車両
３ フロントサイドメンバ
４ サスペンションメンバ
５ ラジエータサポート（枠状体）
５３ クラッシュボックス（枠状体の下部）
６ クレードル
７ ブラケット部（クレードル用の）

Claims (1)

1. 車幅方向に間隔を隔てて車両前部に位置し、かつ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の前部どうしを連結するように設けられた枠状体と、
   前記一対のフロントサイドメンバよりも下方の領域のうち、前記枠状体よりも車両後方側に位置して車幅方向に延びており、かつ車幅方向両端部には、前記一対のフロントサイドメンバとの連結を図るための第１および第２の連結部が車両前後方向に離間して設定されているサスペンションメンバと、
   前記一対のフロントサイドメンバよりも下方の領域のうち、前記枠状体の下部と前記サスペンションメンバとの相互間に位置して車両前後方向に延びており、かつ後端部には、前記サスペンションメンバとの連結を図るための第３の連結部が設定され、前端部が前記枠状体の前記下部に対向接近または当接するように設定され、車両の前突が発生して前記枠状体に衝突荷重が入力したときに、前記枠状体から前記前端部に荷重伝達が可能とされている左右一対のクレードルと、
   を備えている、車両前部構造であって、
   前記各クレードルのうち、前記前端部から車両後方側に離間している車両前後方向途中箇所が、前記各フロントサイドメンバに支持されるように連結された第４の連結部を、さらに備えており、
   前記各クレードルは、前記各フロントサイドメンバの直下に位置し、前記第１ないし第４の連結部のそれぞれは、前記各フロントサイドメンバに対して上下高さ方向にオーバラップしていることを特徴とする、車両前部構造。

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