JPWO2011101905A1 - 車両のサスペンションタワー構造 - Google Patents

車両のサスペンションタワー構造 Download PDF

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Abstract

サスペンションタワー(101)が取り付けられたシャーシフレーム(9)を備えた車両(1)のサスペンションタワー構造において、サスペンションタワー(101)の下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部(101a)及び後脚部(101b)を設け、前脚部(101a)及び後脚部(101b)の下部を、シャーシフレーム(9)における車両長さ方向に延びるメインフレーム(10)に、互いに車両長さ方向に離れて取り付ける。

Description

本発明は、サスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両のサスペンションタワー構造に関する技術分野に属する。
従来より、小型トラックや、SUV(スポーツ・ユーティリティ・ビークル)と呼ばれる車両においては、例えば特許文献1及び2に記載されているように、梯子状のシャーシフレームが設けられている。このシャーシフレームは、車両長さ方向(車両前後方向)に延びる左右一対のメインフレーム(サイドフレームとも呼ばれる)と、これらメインフレーム間を接続する複数のクロスメンバとによって梯子状に形成されている。
上記各メインフレームの前部には、特許文献1及び2に記載されているように、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーが取り付けられる場合がある。
英国特許出願公開第2390581号明細書 国際公開第2004/002808号パンフレット
上記のようにメインフレームの前部にサスペンションタワーが取り付けられる場合、通常、サスペンションタワーの下部の車両長さ方向の全体がメインフレームに取り付けられる。
しかし、サスペンションタワーの下部の車両長さ方向の全体がメインフレームに取り付けられると、車両の前面衝突時に、そのサスペンションタワーによって、メインフレームが車両長さ方向に圧縮変形するのが阻害されて、メインフレームの圧縮変形による衝突エネルギーの吸収の点で不利になる。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けた場合に、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形により衝突エネルギーを出来る限り吸収できるようにすることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両のサスペンションタワー構造を対象として、上記サスペンションタワーの下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部及び後脚部が設けられ、上記前脚部及び後脚部の下部が、上記シャーシフレームにおける車両長さ方向に延びるメインフレームに、互いに車両長さ方向に離れて取り付けられている、構成とした。
上記の構成により、サスペンションタワーにおける前脚部と後脚部との間の部分はメインフレームに取り付けられていないので、車両の前面衝突時には、該部分が車両長さ方向に圧縮変形し易くなる。よって、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
上記車両のサスペンションタワー構造において、上記メインフレームにおける上記前脚部と上記後脚部との間の位置に、上記車両の前面衝突時に該メインフレームの車両長さ方向の変形を促進する脆弱部が設けられている、ことが好ましい。
これにより、サスペンションタワーにおける前脚部と後脚部との間の部分が車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなり、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量をより一層多く確保することができる。
上記車両のサスペンションタワー構造において、上記サスペンションタワーは、車幅方向内側のインナパネルと、該インナパネルと結合された車幅方向外側のアウタパネルとを有し、上記アウタパネルは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられる、上記前脚部を構成するアウタパネル前脚部及び上記後脚部を構成するアウタパネル後脚部を有している、ことが好ましい。
このことにより、インナパネルとアウタパネルとによりサスペンションタワーの剛性を確保することができる。
上記アウタパネル前脚部及びアウタパネル後脚部は、上記メインフレームの車幅方向外側部分の上下方向全体に取り付けられ、上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上側の角部に、凹部が形成されているか、又は、上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上下両側の角部に、凹部が形成されている、ことが好ましい。
これにより、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を確保しつつ、メインフレームにおけるアウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間の部分を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにすることができる。
上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって上部における車幅方向両側の角部に、凹部が形成されていてもよい。
すなわち、サスペンションタワーが基本的にメインフレームの上部に取り付けられ、該上部が圧縮変形し難くなるので、このようにメインフレームの上部における車幅方向両側の角部に凹部を形成することで、メインフレームにおけるアウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間の部分を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにすることができる。
上記インナパネルは、上記メインフレームの車幅方向内側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるインナパネル前脚部及びインナパネル後脚部を有し、上記インナパネル前脚部は、上記アウタパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、上記インナパネル後脚部は、上記アウタパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、ことがより一層好ましい。
このようにすれば、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を、ストラットから受ける力に十分に耐える強度にすることができるととともに、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
上記インナパネルと上記アウタパネルとの間に、サスペンションタワーレインフォースメントが設けられており、上記サスペンションタワーレインフォースメントは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるレインフォースメント前脚部及びレインフォースメント後脚部を有し、上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部及びインナパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部及びインナパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、ことが好ましい。
このことにより、サスペンションタワーの剛性及びサスペンションタワーのメインフレームへの取付強度をより一層向上させることができ、ストラットをより安定して支持することができる。
上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部と結合され、上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部と結合されている、ことが好ましい。
このことで、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を更に向上させることができる。
上記インナパネルと上記サスペンションタワーレインフォースメントとの間には、閉断面空間が形成されている、ことが好ましい。
このことにより、サスペンションタワーの剛性を更に向上させることができる。
上記アウタパネルは、上記ストラットの頂部を支持するストラット受け部を有し、上記インナパネルは、その上部に、上記前輪サスペンション装置のアームを支持するためのアーム支持部を有している、ことが好ましい。
このようにすれば、ストラット受け部及びアーム支持部を好ましい形態で適切に構成することができるとともに、サスペンションタワーが前輪サスペンション装置から受ける力を、アウタパネルとインナパネルとに分散することができる。
本発明の別の態様は、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーを備えた車両のサスペンションタワー構造であって、上記サスペンションタワーは、該サスペンションタワーの下部において前脚部及び後脚部に分岐しており、上記前脚部及び後脚部は、互いに車両長さ方向に離間していて、上記車両において車両長さ方向に延びるメインフレームに互いに離れて取り付けられている、ものである。
この構成によって、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
以上説明したように、本発明の車両のサスペンションタワー構造によると、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時に、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができ、衝突エネルギーの吸収量を確保することができる。
本発明の実施形態に係る前面衝突エネルギー吸収構造が適用された車両の全体を示す斜視図である。 上記車両のシャーシフレームの全体を示す、車両左斜め前側かつ上側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの平面図である。 上記シャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ上側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ下側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向外側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す分解斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるエンジンマウントブラケット近傍を示す斜視図である。 上記左側のメインフレームのサスペンションタワーを示す斜視図である。 図10のサスペンションタワーのインナパネル及びスティフナーを示す斜視図である。 図10のサスペンションタワーのアウタパネル及びサスペンションタワーレインフォースメントを示す斜視図である。 上記シャーシフレームに種々の部品(ユニットを含む)を搭載した状態を示す平面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームを車両左側から見た側面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ上側から見た斜視図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め前側かつ下側から見た斜視図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す平面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す底面図である。 図17のXIX−XIX線断面図である。 図14のXX−XX線断面図である。 図14のXXI−XXI線断面図である(但し、図20に示す搭載部品の大部分を省略)。 上記部品を搭載したシャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向外側部分におけるバンプストッパ近傍を示す斜視図である。 図22のXXIII−XXIII線断面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両後側部分を示す底面図である。 車両の前面衝突時における該車両の圧縮変形ストローク(車両が前面衝突した障害物の該車両への食い込み量)とキャビンに作用する衝撃力Gとの関係を示すグラフである。 上記車両のオフセット前面衝突時における車両前側部分の状態を示す車両底面図である。 シャーシフレームにおける右側のメインフレームの車両前面衝突時の変形シミュレーション結果であって、衝突からの経過時間が短いタイミングで右側のメインフレームを車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す図である。 図27と同じタイミングで右側のメインフレームを車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す図である。 図27よりも上記経過時間が長いタイミングで右側のメインフレームを車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す図である。 図29と同じタイミングで右側のメインフレームを車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る前面衝突エネルギー吸収構造が適用された車両1(本実施形態では、小型トラック)の全体を示す。また、図2〜図12は、車両1のシャーシフレーム9の全体又は一部を示し、図13〜図24は、シャーシフレーム9に種々の部品(ユニットを含む)を搭載した状態を示す。
図1及び図14に示すように、車両1は、前側から順に、エンジンルーム2、キャビン3及び荷台4を備える。以下、車両1についての前、後、左及び右を、それぞれ単に前、後、左及び右という。また、図2〜図18、図20〜図22及び図24においては、車両1の前側をFrと記載している。
車両1は、その下部に、シャーシフレーム9を備えている。このシャーシフレーム9は、車両長さ方向(前後方向)に延びる左右一対のメインフレーム10(サイドフレームとも呼ばれる)と、これらメインフレーム10間を接続する、車幅方向に延びる複数(本実施形態では、7つ)のクロスメンバ(以下、前から順に、第1〜第7クロスメンバ11〜17という)とで構成されていて、平面視で梯子状をなしている。各メインフレーム10は、車幅方向内側のインナパネル20と、車幅方向外側のアウタパネル21とで断面略矩形状に形成され、これら両パネル20,21の間に閉断面空間が形成されている。
第1クロスメンバ11は、両メインフレーム10の前端に取り付けられていて、フロントバンパー5(図1参照)を補強するバンパーレインフォースメントとして機能する。第2クロスメンバ12は、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接されたクロスメンバブラケット23を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。また、第3クロスメンバ13も、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接されたクロスメンバブラケット24を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。クロスメンバブラケット23は、第2クロスメンバ12の一部と見做すことができ、クロスメンバブラケット24は、第3クロスメンバ13の一部と見做すことができる。第4クロスメンバ15は、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接された大型のガセット25を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。このガセット25は、ブラケットの役割と補強の役割とを有するものであって、第4クロスメンバ15の一部と見做すことができる。第5乃至第7クロスメンバ15〜17の両端部は、左右のメインフレーム10にそれぞれ直接取り付けられている。
各メインフレーム10は、エンジンルーム2下部の車幅方向両側の端部に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が小さい狭幅部10aと、キャビン3及び荷台4の下側に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が狭幅部10aよりも大きい広幅部10bと、狭幅部10aと広幅部10bとの間(エンジンルーム2の後端部)に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が後側ほど大きくなる拡幅部10cとを有する(各メインフレーム10の各部10a,10b,10cと、エンジンルーム2、キャビン3及び荷台4との位置関係については、図14を参照)。各広幅部10b自体の幅(つまり断面積)は、各狭幅部10a自体の幅(つまり断面積)よりも大きい。各拡幅部10cは、各狭幅部10aの後端(第3クロスメンバの後側近傍)から、後方に向かって車幅方向外側に傾斜して延びるとともに、後側ほど拡幅部10c自体の幅(断面積)が大きくなって、広幅部10bの前端(第4クロスメンバ14の前側近傍)に繋がる。こうして両メインフレーム10の拡幅部10c並びに第3及び第4クロスメンバ13,14は、平面視で台形状をなしている。
広幅部10bは、第4クロスメンバ14との接続部ないしその近傍で広幅部10b自体の幅(断面積)が最も大きく形成されており、広幅部10bにおける第4クロスメンバ14から第6クロスメンバ14までの部分では、幅(断面積)が徐々に小さくなり、広幅部10bにおける第6クロスメンバ16よりも後側の部分では、幅(断面積)が略一定である。このように第4クロスメンバ14は、広幅部10bにおいて幅(断面積)が大きい部分に接続されているとともに、その接続部が大型のガセット25により補強されている。
各メインフレーム10の広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分は、狭幅部10aよりも下側の高さ位置にあり、拡幅部10cは、後方に向かって下側に傾斜している。また、各メインフレーム10の広幅部10bにおける荷台4の下側に位置する部分(第6クロスメンバ16よりも後側の部分)は、広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分よりも上側の高さ位置にあり、広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分の後部は、後方に向かって上側に傾斜している(図14参照)。
各メインフレーム10の拡幅部10cにおける第4クロスメンバ14の前側近傍、及び、広幅部10bにおける第6クロスメンバ16の前側近傍には、キャブマウントブラケット26がそれぞれ取り付けられている。各キャブマウントブラケット26上には、ゴム部材を有するキャブマウントを介して、キャビン3を構成する車体部材が載せられる。キャブマウントブラケット26は、メインフレーム10の車幅方向外側の面及び下面に溶接により取り付けられる。
尚、図14に示すように、キャビン3を構成する車体部材のうち、キャビン3のフロアを構成する車体部材は、フロアパネル28であり、エンジンルーム2とキャビン3とを仕切る車体部材は、ダッシュパネル29である。ダッシュパネル29の下端がフロアパネル28の前端と接続される。フロアパネル28の後端部は上方に折れ曲がって、キャビン3と荷台4とを仕切る。
図13に示すように、車両1の駆動系は、エンジン32、変速機33、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35、フロントディファレンシャルギヤユニット36、後輪用プロペラシャフト37、及び、リヤディファレンシャルギヤユニット38を有する。尚、本実施形態では、車両1は、前輪6及び後輪7を駆動する4輪駆動車(4WD車)であるが、後輪7のみを駆動する2WD車であってもよい。この2WD車の場合には、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35及びフロントディファレンシャルギヤユニット36は存在しない。
エンジン32は、複数(本実施形態では、5つ)の気筒を車両長さ方向に列状に有する縦置きエンジンであり、エンジン32の後側に変速機33が接続されている。図15に示すように、エンジン32の左右両側の側面には、それぞれ左側及び右側へ突出するブラケット40が取り付けられている。各ブラケット40の先端部には、円筒状のゴムブッシュ41aを有するエンジンマウント41が、該ゴムブッシュ41aの中心軸が車両長さ方向に延びるように保持されている。このエンジンマウント41は、ゴムブッシュ41aの中心部を車両長さ方向に貫通する中心軸41bと、該中心軸41bの両端を支持する支持部材41cとを更に有する。一方、両メインフレーム10の狭幅部10aには、エンジンマウントブラケット27が支持部材41cの下側に位置するように取り付けられている。そして、エンジンマウントブラケット27上に支持部材41cが取り付けられ、これにより、エンジン32が、ブラケット40及びエンジンマウント41を介して、エンジンマウントブラケット27上に弾性支持される。
各エンジンマウントブラケット27は、図7〜図9及び図21に示すように、各メインフレーム10における車幅方向内側の面(各メインフレーム10のインナパネル20)に溶接されかつ該面から車幅方向内側へ突出する上側部材27a及び下側部材27bを有している。上側部材27aは、車両長さ方向に沿って切断した断面が略逆U字状をなすように形成され、下側部材27bは、車両長さ方向に沿って切断した断面が略U字状をなすように形成されている。上側部材27aの車両長さ方向両側の側端部と下側部材27bの車両長さ方向両側の側端部とは互いに接合されている。すなわち、上側部材27aの前側の側端部と下側部材27bの前側の側端部とが互いに接合され、上側部材27aの後側の側端部と下側部材27bの後側の側端部とが互いに接合されている。これら両部材27a,27b間には空間が形成され、この空間の車幅方向内側は開放されている。上側部材27aの上面には、補強部材27cを介してエンジンマウント41の支持部材41cが取り付けられるようになっている。一方、下側部材27bの底面部(水平に延びている部分)には、車幅方向内側に開放された、平面視で略U字状の切欠き部27dが形成されている(図9及び図21参照)。この切欠き部27dは、車両1の前面衝突時にエンジンマウントブラケット27が車両長さ方向に出来る限り圧縮変形するようにするために形成したものである。また、各メインフレーム10の車幅方向内側の面(各メインフレーム10のインナパネル20)における各エンジンマウントブラケット27と車両長さ方向において重なる位置(上記空間に対応する位置)に、車両長さ方向に延びる長孔128が形成されている(図9参照)。この長孔128により、車両1の前面衝突時に、エンジンマウントブラケット27と共に、メインフレーム10における該エンジンマウントブラケット27の取付部も車両長さ方向に出来る限り圧縮変形するようにしている。
パワートランスファーユニット34は、変速機33の後側に接続されて、変速機33の出力を前輪6と後輪7とに分配する。このパワートランスファーユニット34は、第4クロスメンバ14の上面の車幅方向中央部に設けたマウント取付部14aにゴムマウントを介して支持される。
尚、上記2WD車の場合には、パワートランスファーユニット34が存在しないので、その分だけ後輪用プロペラシャフト37が前側に長くなって変速機33の後端に接続される。また、変速機33の下部(後輪用プロペラシャフト37との接続部よりも下側の部分)に、第4クロスメンバ14上面のマウント取付部14a上に達するように後側に延長された延設部が形成され、この延設部にて変速機33がマウント取付部14aに上記ゴムマウントを介して支持される。
パワートランスファーユニット34の左側の側部(左側に突出している部分)には、変速機33の左側の側方を車両長さ方向に延びる前輪用プロペラシャフト35の後端が接続され、パワートランスファーユニット34の後端には、車両長さ方向に延びる後輪用プロペラシャフト37の前端が接続されている。
前輪用プロペラシャフト35の後端は、等速ジョイント44を介してパワートランスファーユニット34に接続され、前輪用プロペラシャフト35の前端は、等速ジョイント45を介してフロントディファレンシャルギヤユニット36(詳細には、後述の入力軸)に接続されている。
フロントディファレンシャルギヤユニット36は、図15〜図20に示すように、ディファレンシャルギヤ等を収容するケース131を備える。このケース131は、ディファレンシャルギヤが収容されたギヤ収容部131aと、車幅方向に延びる左側出力軸が収容された左側出力軸収容部131bと、車幅方向に延びる右側出力軸が収容された右側出力軸収容部131cと、前輪用プロペラシャフト35と連結されかつ車両長さ方向に延びる入力軸が収容された入力軸収容部131dとを有する。左側及び右側出力軸収容部131b,131cは、左側及び右側出力軸の周囲をそれぞれ覆う円筒状をなしていて、ギヤ収容部131aから車幅方向両側にそれぞれ延びている。入力軸収容部131dは、ギヤ収容部131aから後側に延び、その後端から、上記入力軸の後端部(等速ジョイント45)が突出している。
前輪用プロペラシャフト35が変速機33の左側に位置するため、ギヤ収容部131aはエンジン32の左側に位置する。このため、右側出力軸収容部131cは、左側出力軸収容部131bよりも車幅方向の長さが長くて、エンジン32の下側を通って右側のメインフレーム10の近傍まで達する。
上記両出力軸は、図15及び図16に示すように、ブーツ46内に収容された等速ジョイントを介して、車幅方向に延びる左右の前輪ドライブシャフト47とそれぞれ連結され、左右の前輪ドライブシャフト47は、ブーツ48内に収容された等速ジョイントを介して左右の前輪6のホイールを保持するハブ50とそれぞれ連結されている。これら等速ジョイントにより、各前輪6の上記出力軸に対する上下方向の移動及び後述の操舵による移動に対応することが可能になる。
上記の構成により、エンジン32の動力は、変速機33、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35、フロントディファレンシャルギヤユニット36、及び、左右の前輪ドライブシャフト47を介して、左右の前輪6に伝達される。
フロントディファレンシャルギヤユニット36は、3箇所でシャーシフレーム9に弾性支持される。具体的には、第2クロスメンバ12の後面における左寄りの位置に、円筒状のゴムブッシュ53aを有する第1マウント53を支持する第1マウントブラケット57が設けられている(図3、図5、図6、図20及び図21参照)。また、第3クロスメンバ13の上面における右側の端部(実際には、クロスメンバブラケット24の上面)に、円筒状のゴムブッシュ54aを有する第2マウント54を支持する第2マウントブラケット58が設けられている(図3、図4及び図15〜図17参照)。さらに、左側のメインフレーム10の車幅方向内側の面における第3クロスメンバ13の上側位置に、円筒状のゴムブッシュ55aを有する第3マウント55を支持する第3マウントブラケット59が設けられている(図3、図4、図7〜図9、図17、図20参照)。第3マウントブラケット59は、前側分割部59aと後側分割部59bとに2分割されている。
第1マウント53は、ゴムブッシュ53aの中心部を貫通する中心軸53bを更に有する。この中心軸53bの両端部が、第1マウントブラケット57により支持される。
第2マウント54は、ゴムブッシュ54aの中心部を貫通する中心軸54bを更に有する。この中心軸54bの一端部(下端部)は、第2マウントブラケット58の下面に設けたウェルドナットの雌ねじ部と螺合する雄ねじ部とされ、他端部(上端部)は、その雄ねじ部を雌ねじ部に締結させる工具と係合するために六角形状をなしている。この締結状態で、第2マウント54が第2マウントブラケット58上に支持される。
第3マウント55は、ゴムブッシュ55aの中心部を貫通する中心軸55bを更に有する。この中心軸55bの両端部は、水平方向に延びる板状をなしていて、それぞれ上記前側分割部59a及び後側分割部59bにボルト60(図9及び図20参照)で上側から締結される。
フロントディファレンシャルギヤユニット36のギヤ収容部131aの前部には、前側に突出しかつその先端に第1マウント53のゴムブッシュ53aの周囲を保持する第1マウント保持部131eが形成されている(図20参照)。また、右側出力軸収容部131cの先端部(右側の端部)には、後側に突出しかつその先端に第2マウント54のゴムブッシュ54aの周囲を保持する第2マウント保持部131fが形成されている(図15及び図17参照)。さらに、入力軸収容部131dの後部には、左上側に突出しかつその先端に第3マウント55のゴムブッシュ55aの周囲を保持する第3マウント保持部131gが形成されている(図17及び図20参照)。
したがって、フロントディファレンシャルギヤユニット36は、第1乃至第3マウント53〜55及び第1乃至第3マウントブラケット57〜59を介してシャーシフレーム9に取り付けられる。
尚、2WD車の場合には、フロントディファレンシャルギヤユニット36が存在しないので、第1乃至第3マウントブラケット57〜59も存在しない。
後輪用プロペラシャフト37は、図13及び図24に示すように、ジョイント(本実施形態では、ユニバーサルジョイント65)を介して互いに接続された前側シャフト37a及び後側シャフト37bからなる。前側シャフト37aの前端は、ユニバーサルジョイント64を介してパワートランスファーユニット34の後端に連結され、前側シャフト37aの後端は、第5クロスメンバ15の下側に位置するユニバーサルジョイント65(図24参照)を介して後側シャフト37bの前端に連結される。前側シャフト37aは、平面視で、ユニバーサルジョイント64から、両メインフレーム10間の車幅方向中央を通って真っ直ぐ後側に延びている。この前側シャフト37aは、後方に向かって下側に傾斜している。
後側シャフト37bは、図24(底面図であるため、左側及び右側が図13とは逆になっている)に示すように、ユニバーサルジョイント65から後側に延びて、ユニバーサルジョイント66を介してリヤディファレンシャルギヤユニット38(詳細には、後述の入力軸)に接続されている。この後側シャフト37bは、後方に向かって下側に傾斜しているとともに、平面視で、後方に向かって右側(後述の燃料タンク83とは反対側)に僅かに傾斜している。これにより、後輪用プロペラシャフト37は、平面視で、後輪用プロペラシャフト37の両端(前側シャフト37aの前端及び後側シャフト37bの後端)を結ぶ直線に対して、ユニバーサルジョイント65が左側に位置するように、ユニバーサルジョイント65の箇所で折れ曲がっている。
後輪用プロペラシャフト37は、その長さ方向中間部にて、プロペラシャフトセンターベアリング67(以下、単にセンターベアリング67という)によって支持されている。具体的には、前側シャフト37aの後端近傍(前側シャフト37aにおけるユニバーサルジョイント65の近傍)が、センターベアリング67によって支持されている。このセンターベアリング67は、第5クロスメンバ15に取り付けられた2つのベアリングブラケット68に支持されていて、第5クロスメンバ15の前側近傍に位置する。尚、車両1の前面衝突時に、エンジン32の後退等により、後輪用プロペラシャフト37(前側シャフト37a)に対して前方から後方へ向かう衝撃力が作用したとき、前側シャフト37aは、センターベアリング67を後方へ押圧することで、センターベアリング67に対し前方から後方へ向かう衝撃力を作用させるようになっており、この衝撃力が過大であるときには、該衝撃力を受けたセンターベアリング67が、ベアリングブラケット68から外れるようになっている。これにより、後輪用プロペラシャフト37がセンターベアリング67と共に第5クロスメンバ15から脱落することになる。
リヤディファレンシャルギヤユニット38は、図24に示すように、ディファレンシャルギヤ等を収容するアクスルハウジング132を備える。このアクスルハウジング132は、ディファレンシャルギヤが収容されたギヤ収容部132aと、車幅方向に延びかつ左側後輪7を駆動する左側後輪ドライブシャフトが収容された左側ドライブシャフト収容部132bと、車幅方向に延びかつ右側後輪7を駆動する右側後輪ドライブシャフトが収容された右側ドライブシャフト収容部132cと、後側シャフト37bと連結されかつ車両長さ方向に延びる入力軸が収容された入力軸収容部132dとを有する。両ドライブシャフト収容部132b,132cは、上記両後輪ドライブシャフトの周囲をそれぞれ覆う円筒状をなしていて、ギヤ収容部132aから車幅方向両側にそれぞれ延びている。
両ドライブシャフト収容部132b,132cは、両メインフレーム10の広幅部10bの後部にそれぞれ取り付けられたリーフバネ71によって支持されている(図14参照)。また、左側ドライブシャフト収容部132bと左側メインフレーム10における左側ドライブシャフト収容部132bよりも後側部分との間、及び、右側ドライブシャフト収容部132cと右側メインフレーム10における右側ドライブシャフト収容部132cよりも前側部分との間には、ショックアブソーバ72がそれぞれ配設されている(図13、図14及び図24参照)。
エンジン32の右側の側方には、該エンジン32の排気装置75が配設されている(図13及び図24参照)。この排気装置75は、車両1の後端近傍まで延びる排気管76を有する。この排気管76には、上流側から、上流側排気浄化装置77、フレキシブルジョイント78、下流側排気浄化装置79、及び、マフラー80が順に配設されている。上流側及び下流側排気浄化装置77,79は、三元触媒を有していて、エンジン1の排気を浄化する。上流側排気浄化装置77は、特にエンジン1の冷間時にHC及びCOの浄化を図るために、エンジン1の近傍に配設される。フレキシブルジョイント78は、エンジン32の振動を、排気管76におけるフレキシブルジョイント78よりも下流側の部分に伝達するのを抑制する。マフラー80は、後輪用プロペラシャフト37の後側シャフト37bの右側の側方でかつ第5及び第6クロスメンバ15,16間に配設されている。
後側シャフト37bの左側の側方には、エンジン32に供給される燃料を収容する樹脂製の燃料タンク83が配設されている(図13、図14及び図24参照)。この燃料タンク83は、基本的には、第5及び第6クロスメンバ15,16間に位置している。以下、燃料タンク83における第5及び第6クロスメンバ15,16間に位置する部分をタンク本体部83aという。タンク本体部83aの前側には、第5クロスメンバ15よりも前側に延びかつセンターベアリング67と車幅方向に並ぶ前側延設部83bが設けられ、タンク本体部83aの後側には、第6クロスメンバ16よりも後側に延びる後側延設部83cが設けられている。タンク本体部83aと前側延設部83bとの境界部、及び、タンク本体部83aと後側延設部83cとの境界部は、車幅方向に括れている。燃料タンク83は、これら2箇所の括れ部分で、帯状のタンク取付部材84(図24参照)を介して第5及び第6クロスメンバ15,16の下面に取り付けられて固定されている。尚、図示は省略するが、燃料タンク83の右側の側面には、排気管76及びマフラー80からの熱を遮断するための、薄い鉄板からなるインシュレータが設けられている。また、燃料タンク83の下面には、薄い鉄板からなるアンダーガードが設けられている。このようなアンダーガードは、エンジン32の下側、第1及び第2クロスメンバ間、及び、パワートランスファーユニット34の下側にも設けられる。
左右の前輪6は、乗員が操作するステアリングホイールと連動する操舵機構を介して、操舵される。この操舵機構は、ステアリングホイールの操作によってピニオンが回転し、このピニオンと噛み合うラックがステアリングギヤボックス87(図13及び図15〜図18参照)内に収容されている。このラックは車幅方向に延びていて、その両端が左右のステアリングロッド88(図16及び図18参照)とそれぞれ連結される。各ステアリングロッド88は、ハブ50の車幅方向内側部分に設けられたナックル91に連結される。
また、図15〜図20に示すように、左右の前輪6は、左右の前輪サスペンション装置90(符号90は図15のみに示す)によってそれぞれ支持されている。各前輪サスペンション装置90は、ハイマウントタイプのダブルウィッシュボーン式サスペンションであって、上記ナックル91と、ロアアーム92と、アッパアーム93と、コイルスプリング94(図20にのみ示す)と、ショックアブソーバ95とを有する。尚、前輪サスペンション装置90が有するスタビライザは図示を省略している。
ロアアーム92は、その基端部側(車幅方向内側)が前後二股に分岐した形状をなし、ロアアーム92の前側基端部92aがクロスメンバブラケット23を介して第2クロスメンバ12に取り付けられ、後側基端部92bがクロスメンバブラケット24を介して第3クロスメンバ13に取り付けられている。具体的には、前側基端部92aは、クロスメンバブラケット23に車両長さ方向に延びるように設けたロアアーム枢軸98(図6及び図22参照)に回動可能に取り付けられ、後側基端部92bも、クロスメンバブラケット24に車両長さ方向に延びるように設けたロアアーム枢軸99(図6及び図22参照)に回動可能に取り付けられている。これにより、ロアアーム92は、ロアアーム枢軸98,99を中心にして上下方向に揺動することができる。
アッパアーム93も、その基端部側が前後二股に分岐した形状をなしている。アッパアームの前側及び後側基端部93a,93bは、後述のサスペンションタワー101のインナパネル102に車両長さ方向に延びるように設けたアッパーアーム枢軸106(図15〜図17及び図19参照)の両端部にそれぞれ回動可能に取り付けられている。これにより、アッパアーム93は、アッパーアーム枢軸106を中心にして上下方向に揺動することができる。
ロアアーム92は、前側及び後側基端部92a,92bからメインフレーム10よりも車幅方向外側に延びて、その先端部(車幅方向外側の端部)にて、ナックル91の下端部にボールジョイント110(図19及び図22参照)を介して連結されている。また、アッパアーム93は、前側及び後側基端部93a,93bからメインフレーム10よりも車幅方向外側に延びて、その先端部(車幅方向外側の端部)にて、ナックル91の上方に延びる腕部91aの上端部にボールジョイント111(図15、図17及び図19参照)を介して連結されている。これにより、前輪6の上下移動に連動して、ナックル91、ロアアーム92及びアッパアーム93が上下方向に揺動することになる。
各メインフレーム10の車幅方向外側の面(メインフレーム10のアウタパネル21)には、バンプストッパ115(図2〜図6、図15、図17、図19〜図23参照)が溶接により取り付けられている。この各バンプストッパ115は、ロアアーム92の上面における後側基端部92b近傍に設けた当接部92cと当接して該ロアアーム92がその当接した位置から上側へ移動するのを規制するものである。尚、ロアアーム92は上下2枚の板材92d,92eで構成される(両板材92d,92eの間には空間が形成される)が、当接部92cは、その強度を増すべく、更にもう一枚の板材92fが溶接されている(図22参照)。
各バンプストッパ115は、各メインフレーム10の車幅方向外側の面に、車幅方向外側に突出するように取り付けられたストッパ本体部116を備えている。ストッパ本体部116は、水平方向に沿って切断した断面が、車幅方向内側に開口を有する袋状(本実施形態では、略U字状)をなしかつ上下両端部に開口を有するように形成されたパネルからなる。このパネルにおける車幅方向内側開口の両側に位置する端部(上記断面におけるU字両側の端部)が、車両長さ方向に互いに離れた状態で、ストッパ本体部116の前側及び後側取付部116c,116d(図6、図22及び図23参照)として、各メインフレーム10の車幅方向外側の面に取り付けられる。すなわち、ストッパ本体部116は、上記断面におけるU字両側の端部(前側及び後側取付部116c,116d)を介してメインフレーム10に取り付けられる。
以下、上記ストッパ本体部116のパネル上端部の開口を上側開口116aといい、パネル下端部の開口を下側開口116bという。ストッパ本体部116が前側及び後側取付部116c,116dを介してメインフレーム10に取り付けられることで、上記パネルの車幅方向内側開口が閉塞されることになり、ストッパ本体部116がメインフレーム10の一部と共に、上下に延びかつ上下両端に開口を有する筒状部材のような形状になる。この上下両端の開口が上側開口116a及び下側開口116bである。したがって、上側開口116aは、ストッパ本体部116の上端部とメインフレーム10の車幅方向外側の面との間に形成されているとも言える。また、下側開口116bは、ストッパ本体部116の下端部とメインフレーム10(実際には、クロスメンバブラケット24)の車幅方向外側の面との間に形成されているとも言える。
本実施形態では、ストッパ本体部116のメインフレーム10から車幅方向外側への突出量が、下側ほど大きくされている。このため、車両長さ方向から見て、ストッパ本体部116の先端は、下側に向かって車幅方向外側に傾斜している。また、下側開口116bの開口面積が上側開口116aの開口面積よりも大きくなっている。
上記上側開口116a及び下側開口116bのうち下側開口116bのみが閉塞部材117により覆われている(図4、図6、図22及び図23参照)。この閉塞部材117の下面における車幅方向外側の部分に、ロアアーム92が当接する当接部材118が取り付けられている。具体的には、当接部材118は、図23に示すように、閉塞部材117に固定された逆皿状の基部118aと、この基部118aに加硫接着されかつ下側に尖った円錐状をなすゴム当接部118bとを有し、このゴム当接部118bにロアアーム92の当接部92cが当接するようになっている。基部118aの中心部には、スタッドボルト119が上側へ突出するように溶接されている一方、閉塞部材117の上面には、スタッドボルト119と螺合するウェルドナット120が溶接されている。閉塞部材117のウェルドナット120に対応する位置には、貫通孔117aが形成されている(図6及び図23参照)。当接部材118を閉塞部材117の下面に取り付ける際には、スタッドボルト119を貫通孔117aに差し込んで基部118aを回転させることで、スタッドボルト119をウェルドナット120にねじ込む。
上記ストッパ本体部116の後側取付部116dは、第3クロスメンバ13と車両長さ方向において重なる位置で、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体及び第3クロスメンバ13(実際にはクロスメンバブラケット24)に取り付けられている。また、ストッパ本体部116の前側取付部116cは、車両長さ方向においてエンジンマウントブラケット27と第3クロスメンバ13との間の位置で、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体に取り付けられている。
ロアアーム92の後側基端部92b近傍(当接部材118に当接する部分)は、車幅方向外側に向かって前側へ傾斜しているため、この形状に合わせて、ストッパ本体部116及び当接部材118は、メインフレーム10の車幅方向外側の面から、車幅方向外側に向かって前側へ傾斜した状態で、車幅方向外側へ突出している。
上記バンプストッパ115の構成及び配置により、車両1の前面衝突時にバンプストッパ115は車両長さ方向に容易に圧縮変形する。このため、バンプストッパ115が、車両の前面衝突時におけるメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形を阻害することはない。また、本実施形態では、各メインフレーム10における上記上側開口116aと車両長さ方向において重なる位置(上面及び下面の2箇所)に、複数(2つ)の凹部125(図4、図7、図8、図15及び図20参照)がそれぞれ形成されており(各メインフレーム10の下面に形成された凹部の図示は省略)、これら複数の凹部125により、メインフレーム10は車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなる。さらに、バンプストッパ115のストッパ本体部116の前側取付部116cを、車両長さ方向においてエンジンマウントブラケット27と重ならないようにしているので、後述の複数の変形阻害部材の分散配置と同様の効果が得られる。尚、凹部125は、メインフレーム10における上側開口116aと車両長さ方向において重なる位置であればどこに形成してもよく、また、複数箇所に形成する必要はなく、1箇所にのみ形成してもよい。さらに、凹部125の代わりに、インナパネル20又はアウタパネル21を貫通する小孔を設けても、同等の効果が得られることが期待できる。この場合、その小孔は、メインフレームの塗装工程において求められる、電着液をメインフレーム10の閉断面内に出し入れするための孔として作用する。
各メインフレーム10の狭幅部10aにおける第2及び第3クロスメンバ12,13間には、前輪サスペンション装置90の上下方向に延びるストラット96(つまりコイルスプリング94及びショックアブソーバ95)の頂部を支持するためのサスペンションタワー101がそれぞれ取り付けられている(図6〜図8、図10〜図12、図15〜図17、図19等参照)。尚、ストラット96の下端部(ショックアブソーバ95の下端部)は、ロアアーム92に、車両長さ方向に延びる軸回りに回動可能に連結されている。
各サスペンションタワー101は、車幅方向内側のインナパネル102と、該インナパネル102と結合された車幅方向外側のアウタパネル103と、これら両パネル102,103の間に設けられたサスペンションタワーレインフォースメント104とを有している(図10〜図12等参照)。そして、各サスペンションタワー101の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bが設けられている。
具体的には、アウタパネル103の上端部は、ストラット96の頂部を支持するストラット受け部103aを有し、このストラット受け部103aに、コイルスプリング94及びショックアブソーバ95の頂部が固定されて支持される。アウタパネル103は、その上端部の前側及び後側縁部からそれぞれ下側に延びるアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cを有する。
上記サスペンションタワーレインフォースメント104は、アウタパネル103のアウタパネル前脚部103bとアウタパネル後脚部103cとの間における車幅方向内側の開口を覆うように、アウタパネル103に溶接される。アウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cとサスペンションタワーレインフォースメント104とで囲まれる、車幅方向外側に開放された空間が、ストラット96が収容される空間となる。尚、サスペンションタワーレインフォースメント104を設けないで、サスペンションタワーレインフォースメント104に相当する部分を、アウタパネル103で一体形成してもよい。
上記サスペンションタワーレインフォースメント104が溶接されたアウタパネル103が、インナパネル102と溶接される。この溶接された状態で、インナパネル102とサスペンションタワーレインフォースメント104との間には閉断面空間が形成される。尚、サスペンションタワーレインフォースメント104に相当する部分を、アウタパネル103で一体形成した場合には、インナパネル102とアウタパネルとの間に閉断面空間が形成されることになる。
また、上記溶接状態で、インナパネル102は、アウタパネル103よりも上側に突出しており、アウタパネル103は、インナパネル102よりも下側に突出している。インナパネルの上記上側突出部分には、上記アッパーアーム93を支持するアッパーアーム枢軸106が、車両長さ方向に延びるように設けられる。このアッパーアーム枢軸106は、インナパネル102に設けた支持スリーブ107(図10及び図11参照)に挿通される。このことで、支持スリーブ107は、アッパーアーム93(前輪サスペンション装置のアーム)を支持するためのアーム支持部を構成することになる。支持スリーブ107の車幅方向外側(アウタパネル103の上側位置)には、スティフナー108(図10及び図11参照)が設けられて、このスティフナー108により、インナパネル102におけるアッパーアーム枢軸106が設けられる部分が補強されている。尚、アッパーアーム枢軸106をインナパネル102に設ける理由は、アウタパネル103に設ける場合に比べて、アッパーアーム93のアーム長を長くすることができるからである。
インナパネル102の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐したインナパネル前脚部102aとインナパネル後脚部102bとが設けられ、サスペンションタワーレインフォースメント104の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐したレインフォースメント前脚部104aとレインフォースメント後脚部104bとが設けられている。レインフォースメント前脚部104aはアウタパネル前脚部103bと溶接により結合され、レインフォースメント後脚部104bはアウタパネル後脚部103cと溶接により結合されている。
インナパネル前脚部102a、アウタパネル前脚部103b及びレインフォースメント前脚部104aは、サスペンションタワー101の前脚部101aを構成し、インナパネル後脚部102b、アウタパネル後脚部103c及びレインフォースメント後脚部104bは、サスペンションタワー101の後脚部101bを構成する。
各サスペンションタワー101の前脚部101a及び後脚部101bは、各メインフレーム10に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。具体的には、インナパネル102のインナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bが、メインフレーム10の上面の車幅方向内側部分(メインフレーム10のインナパネル20)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。また、アウタパネルのアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cが、メインフレームの上面の車幅方向外側部分及び車幅方向外側の面の上下方向全体(メインフレーム10のアウタパネル21)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。さらに、サスペンションタワーレインフォースメント104のレインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bが、メインフレーム10の車幅方向外側の面(メインフレーム10のアウタパネル21)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。したがって、サスペンションタワー101の下部は、その車両長さ方向の全体に亘ってメインフレーム10に取り付けられるのではなくて、サスペンションタワー101の下部における車両長さ方向の中間部に、メインフレーム10に取り付けられない部分が存在する。このようにサスペンションタワー101の下部が、前脚部101aと後脚部101bとでメインフレーム10に取り付けられても、サスペンションタワー101は、車幅方向内側では、インナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bでメインフレーム10に取り付けられ、車幅方向外側では、アウタパネル前脚部103b、アウタパネル後脚部103c、レインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bでメインフレーム10に取り付けられるので、サスペンションタワー101のメインフレーム10への取付強度を、ストラット96から受ける力に十分に耐える強度にすることができるようになる。
各メインフレーム10における上記前脚部101aと後脚部101bとの間の部分(メインフレーム10の車幅方向外側の面と上下面との各角部(車幅方向外側部分の上下の角部)、及び、車幅方向内側の面と上下面との各角部(車幅方向内側部分の上下の角部)の合計4箇所)には、車両1の前面衝突時にメインフレーム10の車両長さ方向の変形を促進する脆弱部としての複数(4つ)の凹部126(図6〜図9及び図20〜図22参照)が形成されている。これら複数の凹部126により、車両1の前面衝突時(特にフルラップ前面衝突時)に各メインフレーム10における該凹部126の箇所が車両長さ方向に圧縮変形し易くなる。すなわち、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部(サスペンションタワー101の取付部)は、通常、圧縮変形し難いが、サスペンションタワー101における車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bをメインフレーム10に取り付けることで、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が、車両の前面衝突時に車両長さ方向に圧縮変形し易くなり、しかも、その部分に凹部126を形成することで、該部分が車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなる。尚、凹部126は、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分であればどこに形成してもよいが、特に、メインフレーム10の車幅方向外側部分(特に好ましいのは、車幅方向外側部分の上側の角部か、又は車幅方向外側部分の上下両側の角部)に形成するのがよい。これは、上述の如くアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cが、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体に取り付けられて車幅方向外側部分が圧縮変形し難くなっているからである。或いは、メインフレーム10の上部(特に好ましいのは、上部の車幅方向両側の角部)に形成してもよい。これは、サスペンションタワー101が基本的にメインフレーム10の上部に取り付けられ、該上部が圧縮変形し難くなるからである。また、凹部126は、複数箇所に形成する必要はなく、1箇所にのみ形成してもよい。さらに、上記脆弱部としては、凹部に限らず、孔であってもよい。
第2クロスメンバ12は、サスペンションタワー101から前側に離れた位置に設けられている。また、第3クロスメンバ13は、サスペンションタワー101から後側に離れた位置に設けられている。
上記各エンジンマウントブラケット27は、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部、並びに、第2及び第3クロスメンバ12,13との接続部(クロスメンバブラケット23,24との接続部)に対して車両長さ方向に離間して、各メインフレーム10の車幅方向内側の面(メインフレーム10のインナパネル20)における第2及び第3クロスメンバ12,13間に溶接により取り付けられている。
尚、エンジンマウントブラケット27の上記接続部に対する車両長さ方向の離間は、メインフレーム10の同じ高さ位置において上記接続部に対して車両長さ方向に離間していることを含む。例えば図9に示すように、エンジンマウントブラケット27の前端は、下側に向かって前側に傾斜している。そして、メインフレーム10の上部の高さ位置では、エンジンマウントブラケット27の前端の上部がサスペンションタワー101の後脚部101bから車両長さ方向に離間している。エンジンマウントブラケット27の前端の下部は、後脚部101bに対して上下方向に離間している。すなわち、エンジンマウントブラケット27の前端は、サスペンションタワー101(後脚部101b)との間に所定幅の隙間が形成されるように、下側に向かって前側に傾斜しており、この隙間の部分で、後述の如くメインフレーム10が車両長さ方向に圧縮変形することになる。
本実施形態では、各エンジンマウントブラケット27は、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101と第3クロスメンバ13との間の部分に取り付けられている。この場合には、エンジン32をメインフレーム10の前部において比較的後方に配置することができるため、車両1の前面衝突時にエンジン32が後退するタイミングを遅らせることが可能である。その結果、エンジン32が後退を開始する前のメインフレーム10の前部における圧縮変形によるエネルギー吸収量を拡大することができる。
尚、各エンジンマウントブラケット27を、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101と第2クロスメンバ12との間の部分に取り付けることも可能である。この場合も、各エンジンマウントブラケット27を、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部、並びに、第2及び第3クロスメンバ12,13との接続部に対して車両長さ方向に離間して、各メインフレーム10に取り付けることが好ましい。但し、エンジン32が、メインフレーム10の前部において比較的前方に配置される傾向があるため、車両1の前面衝突時にエンジン32が後退するタイミングが早くなる。その結果、エンジン32が後退を開始する前のメインフレーム10の圧縮変形によるエネルギー吸収量が減少するため、挙動が不安定であるエンジン32の後退を織り込んだ、エネルギー吸収のエンジニアリングが必要とされる。
車両1のフルラップ前面衝突時には、フロントバンパー5及び第1クロスメンバ11の車幅方向全体に対して後方への衝撃力が入力される。これにより、図25に示すように、キャビン3に作用する衝撃力Gは、F1まで増大する。
続いて、左右の両メインフレーム10における第1及び第2クロスメンバ11,12間の部分が車両長さ方向(メインフレーム10の長さ方向)に圧縮変形する。このときの上記衝撃力Gは、F1である。
次いで、両メインフレーム10において、第2クロスメンバ12とサスペンションタワー101との間の部分、サスペンションタワー101の前脚部101aと後脚部101bとの間の部分(凹部126が形成された部分)、サスペンションタワー101とエンジンマウントブラケット27との間の部分、及び、エンジンマウントブラケット27と第3クロスメンバ13との間の部分(バンプストッパ115を含む)が順に、車両長さ方向に圧縮変形していく。また、これら部分の圧縮変形と並行して、エンジン32が後退し、やがて、その後退するエンジン32によりダッシュパネル29が後方に変形する(変形しながら後退する)。エンジン32が後退し始めると、上記衝撃力Gは、F1から増大し始め、エンジン32の後退に起因してダッシュパネル29の後側への変形(後退)を開始する時にはF2となる。
ここで、F2の値は、両メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量によって大きく変わる。この圧縮変形量を多くすることで、F2の値を小さくすることができる。しかし、両メインフレーム10における第2及び第3クロスメンバ12,13間の部分には、当該第2及び第3クロスメンバ12,13、サスペンションタワー101、並びに、エンジンマウントブラケット27といった、車両1の前面衝突時におけるメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形を阻害する変形阻害部材が多く取り付けられており、メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量の点で不利になる。特に、サスペンションタワー101の車両長さ方向の長さが比較的大きいので、その分だけメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量が少なくなる。尚、バンプストッパ115は、上述の如く圧縮変形し易い形状に形成されているので、上記変形阻害部材には該当しない。
そこで、本実施形態では、サスペンションタワー101の下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bを設け、これら前脚部101a及び後脚部101bの下部を、メインフレーム10に互いに車両長さ方向に離れて取り付けるとともに、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分に凹部126を形成するようにしている。これにより、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が車両長さ方向に確実に圧縮変形するようになり、サスペンションタワー101をメインフレーム10に取り付けても、メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
ここで、サスペンションタワー101は、車幅方向内側では、インナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bでメインフレーム10のインナパネル20に取り付けられ、車幅方向外側では、アウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103c並びにレインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bでメインフレーム10のアウタパネル21に取り付けられるので、サスペンションタワー101のメインフレーム10への取付強度を、ストラット96から受ける力に十分に耐える強度にすることができるようになる。したがって、サスペンションタワー101の下部における車両長さ方向の中間部がメインフレーム10に取り付けられていなくても、取付強度を十分に確保することができる。
また、本実施形態では、上記複数の変形阻害部材をメインフレーム10上で車両長さ方向に分散配置することで、メインフレーム10における該変形阻害部材間を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにする。すなわち、上記複数の変形阻害部材同士を車両長さ方向に重ねて配置する場合とは異なり、メインフレーム10における単独の変形阻害部材の取付部が車両長さ方向に全く圧縮変形しないということはなく、或る程度圧縮変形するようにすることができる。特に本実施形態では、上記のサスペンションタワー101の取付構成に加えて、エンジンマウントブラケット27の切欠き部27d及びメインフレーム10に形成された長孔128によって、メインフレーム10におけるエンジンマウントブラケット27の取付部も車両長さ方向に圧縮変形し易くしている。したがって、上記圧縮変形の積み重なりにより、車両1の前面衝突時の衝突エネルギーの吸収量を確保することができるとともに、キャビン3に対して過大な衝撃力が瞬間的に作用するのを抑制することができる。また、メインフレーム10が車両長さ方向に確実に圧縮変形する箇所が、複数分散して存在することにより、衝撃力Gをコントロールし易くなる。
車両1のオフセット前面衝突時には、衝突した側のメインフレーム10が、フルラップ前面衝突時と同様に車両長さ方向に圧縮変形するが、図26に示すように、第2及び第3クロスメンバ12,13や、エンジン32、前輪ドライブシャフト47等が真っ直ぐ後側へ後退せず、衝突した側が非衝突側に対して大きく後側に後退する。そして、衝突した側の前輪6(ハブ50)は、衝突した側のメインフレーム10を車幅方向内側へ押圧する可能性がある。尚、図26の符号200は、車両1が前面衝突した障害物である。
また、車両1のオフセット前面衝突時には、衝突した側のメインフレーム10の狭幅部10aに強い後退力が発生し、一方で広幅部10bには狭幅部10aの後退に対する反力が発生する。また、狭幅部10aと広幅部10bとは車幅方向に互いにずれている。したがって、上記ハブ50による押圧と相俟って、狭幅部10aは、拡幅部10cとの接続部を起点として車幅方向外側へ折れ曲がろうとする。狭幅部10aがこの位置で折れてしまうと、狭幅部10aが車両長さ方向に効果的に圧縮変形することはできず、衝突エネルギー吸収機能が十分に発揮されない。そこで、オフセット前面衝突の全期間において、狭幅部10aの折れ防止が求められる。
図26を参照して、本実施形態におけるオフセット前面衝突時の挙動を述べる。
本実施形態では、まず、各メインフレーム10における拡幅部10cから広幅部10bにかけて幅(断面積)を大きくしていき、広幅部10bにおける第4クロスメンバ14との接続部ないしその近傍で幅(断面積)を最も大きくなるようにしている。また、第4クロスメンバ14と各メインフレーム10の広幅部10bとの接続部を大型のガセット25により補強している。この結果、拡幅部10c並びに第3及び第4クロスメンバ13,14で構成される台形状の部分の剛性が高まるため、狭幅部10aの後退力に屈して拡幅部10cが車幅方向内側又は外側に向けて変形・変位することを抑制できるととともに、この変位に起因するメインフレーム10の折れを抑制することができる。
衝突した側のメインフレーム10の狭幅部10a(以下、衝突側狭幅部10aという)は、その前端から車両長さ方向に圧縮変形していくが、そのときに、障害物200に押された前輪6(ハブ50)が後退することにより、衝突側狭幅部10aは、ロアアーム92を介して車幅方向外側に折れ曲がろうとする。このとき、第2及び第3クロスメンバ12,13と左右のロアアーム92とで形成された強固な枠状体が、衝突側狭幅部10aの折れを抑制する。すなわち、衝突側狭幅部10aの折れ曲がり力に抗する荷重を、上記枠状体を介して非衝突側のメインフレーム10の狭幅部10aに伝達して分散することにより、衝突側狭幅部10aに作用する折り曲げ力を低減する。
続いて、後退した前輪6(ハブ50)が、キャブマウントブラケット26の前部に衝突して止まることにより、前輪6(ハブ50)の後退に起因する衝突側狭幅部10aの折れは効果的に抑制される。
続いて、障害物200が、エンジン32の前面部の片側に衝突する。すると、エンジン32,変速機33及びパワートラスファーユニット34(これらは互いに結合された結合体であり、以下、この結合体をパワーユニットという)は、その後端側が非衝突側に変位するように回動しようとする。この回動を抑制しない場合には、上記パワーユニットによる障害物200の侵入阻止が図れないため、この段階においても、衝突側狭幅部10aが衝突荷重の吸収を受け持つことになり、狭幅部10aと広幅部10bとの車幅方向のずれに起因するメインフレーム10の折れ傾向が生じる。ここで、パワートラスファーユニット34は第4クロスメンバ14上にマウントを介して結合されているため、上述の、パワーユニットの後端側を非衝突側へ変位させる荷重により、第4クロスメンバ14が非衝突側のメインフレーム10を車幅方向外側へ押し、該メインフレーム10を車幅方向外側へ折ろうとする。本実施形態では、第4クロスメンバ14は、メインフレーム10において曲げ強度が最も高い最大断面部に結合されているため、上記荷重がメインフレーム10に曲げを生じさせるようなことはない。したがって、上記パワーユニットの回動が抑制されて、パワーユニットも衝突側狭幅部10aと共に衝突荷重の吸収を受け持つことになる。よって、衝突側狭幅部10aの折れが抑制され、衝突側狭幅部10aは、その前端から後部に至るまで、車両長さ方向に圧縮変形してエネルギー吸収量を効果的に増大させる。
以上により、オフセット前面衝突時においても、その衝突エネルギーを、衝突した側のメインフレーム10の圧縮変形により吸収することができ、キャビン3に作用する衝撃力Gを低減することができる。
ここで、上記シャーシフレーム9における右側のメインフレーム10の車両前面衝突時の変形シミュレーション結果を図27〜図30に示す。尚、同シミュレーションは、車両の全構成部品を含んだ状態で行っているが、見易さの観点から、図27〜図30では右側のメインフレーム10のみを示す。図27は、衝突からの経過時間が短いタイミング(メインフレーム10における第2クロスメンバ12よりも前側部分の略全体が車両長さ方向に圧縮変形するタイミング)で右側のメインフレーム10を車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す。図28は、図27と同じタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す。図29は、図27よりも上記経過時間が長いタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す。図30は、図29と同じタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す。これらの図において、色の濃さは、メインフレーム10に生じるひずみの大きさ(圧縮変形量)を表しており、色が濃いほどひずみが大きいことを示す。ひずみが大きいということは、その部分で衝突エネルギーの吸収が効果的に行われていることを意味する。メインフレーム10における第2クロスメンバ12よりも前側部分が圧縮変形した後、メインフレーム10におけるサスペンションタワー101の前脚部101aと後脚部101bとの間の部分、及び、メインフレーム10におけるエンジンマウントブラケット27の取付部が圧縮変形し始め、これらの部分が時間の経過に連れて次第に大きく圧縮変形して行くことが分かる。このようにメインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が圧縮変形し、この部分で衝突エネルギーの吸収が効果的に行われていることが分かる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
例えば、上記実施形態では、サスペンションタワー101の前脚部101aを、インナパネル前脚部102a、アウタパネル前脚部103b及びレインフォースメント前脚部104aで構成し、サスペンションタワー101の後脚部101bを、インナパネル後脚部102b、アウタパネル後脚部103c及びレインフォースメント後脚部104bで構成したが、サスペンションタワー101の前脚部101aを、アウタパネル前脚部103bのみで構成するか、又は、インナパネル前脚部102a及びアウタパネル前脚部103bで構成してもよく、サスペンションタワー101の後脚部101bを、アウタパネル後脚部103cのみで構成するか、又は、インナパネル後脚部102b及びアウタパネル後脚部103cで構成してもよい。
また、サスペンションタワー101をパネルで構成する必要はなく、例えば鋳造部材等で構成してもよい。
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
本発明は、サスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両(特に小型トラックやSUV等)のサスペンションタワー構造に有用である。
1 車両
9 シャーシフレーム
10 メインフレーム
90 前輪サスペンション装置
96 ストラット
101 サスペンションタワー
101a 前脚部
101b 後脚部
102 インナパネル
102a インナパネル前脚部
102b インナパネル後脚部
103 アウタパネル
103b アウタパネル前脚部
103c アウタパネル後脚部
104 サスペンションタワーレインフォースメント
104a レインフォースメント前脚部
104b レインフォースメント後脚部
126 凹部(脆弱部)
本発明は、サスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両のサスペンションタワー構造に関する技術分野に属する。
従来より、小型トラックや、SUV(スポーツ・ユーティリティ・ビークル)と呼ばれる車両においては、例えば特許文献1及び2に記載されているように、梯子状のシャーシフレームが設けられている。このシャーシフレームは、車両長さ方向(車両前後方向)に延びる左右一対のメインフレーム(サイドフレームとも呼ばれる)と、これらメインフレーム間を接続する複数のクロスメンバとによって梯子状に形成されている。
上記各メインフレームの前部には、特許文献1及び2に記載されているように、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーが取り付けられる場合がある。
英国特許出願公開第2390581号明細書 国際公開第2004/002808号パンフレット
上記のようにメインフレームの前部にサスペンションタワーが取り付けられる場合、通常、サスペンションタワーの下部の車両長さ方向の全体がメインフレームに取り付けられる。
しかし、サスペンションタワーの下部の車両長さ方向の全体がメインフレームに取り付けられると、車両の前面衝突時に、そのサスペンションタワーによって、メインフレームが車両長さ方向に圧縮変形するのが阻害されて、メインフレームの圧縮変形による衝突エネルギーの吸収の点で不利になる。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けた場合に、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形により衝突エネルギーを出来る限り吸収できるようにすることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両のサスペンションタワー構造を対象として、上記サスペンションタワーの下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部及び後脚部が設けられ、上記前脚部及び後脚部の下部が、上記シャーシフレームにおける車両長さ方向に延びるメインフレームに、互いに車両長さ方向に離れて取り付けられており、上記メインフレームにおける上記前脚部と上記後脚部との間の位置に、上記車両の前面衝突時に該メインフレームの車両長さ方向の変形を促進する脆弱部が設けられている、構成とした。
上記の構成により、サスペンションタワーにおける前脚部と後脚部との間の部分はメインフレームに取り付けられていないので、車両の前面衝突時には、該部分が車両長さ方向に圧縮変形し易くなる。よって、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
また、脆弱部により、サスペンションタワーにおける前脚部と後脚部との間の部分が車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなり、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量をより一層多く確保することができる。
上記車両のサスペンションタワー構造において、上記サスペンションタワーは、車幅方向内側のインナパネルと、該インナパネルと結合された車幅方向外側のアウタパネルとを有し、上記アウタパネルは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられる、上記前脚部を構成するアウタパネル前脚部及び上記後脚部を構成するアウタパネル後脚部を有している、ことが好ましい。
このことにより、インナパネルとアウタパネルとによりサスペンションタワーの剛性を確保することができる。
上記アウタパネル前脚部及びアウタパネル後脚部は、上記メインフレームの車幅方向外側部分の上下方向全体に取り付けられ、上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上側の角部に、上記脆弱部を構成する凹部が形成されているか、又は、上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上下両側の角部に、上記脆弱部を構成する凹部が形成されている、ことが好ましい。
これにより、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を確保しつつ、メインフレームにおけるアウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間の部分を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにすることができる。
上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって上部における車幅方向両側の角部に、上記脆弱部を構成する凹部が形成されていてもよい。
すなわち、サスペンションタワーが基本的にメインフレームの上部に取り付けられ、該上部が圧縮変形し難くなるので、このようにメインフレームの上部における車幅方向両側の角部に凹部を形成することで、メインフレームにおけるアウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間の部分を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにすることができる。
上記インナパネルは、上記メインフレームの車幅方向内側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるインナパネル前脚部及びインナパネル後脚部を有し、上記インナパネル前脚部は、上記アウタパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、上記インナパネル後脚部は、上記アウタパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、ことがより一層好ましい。
このようにすれば、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を、ストラットから受ける力に十分に耐える強度にすることができるととともに、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
上記インナパネルと上記アウタパネルとの間に、サスペンションタワーレインフォースメントが設けられており、上記サスペンションタワーレインフォースメントは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるレインフォースメント前脚部及びレインフォースメント後脚部を有し、上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部及びインナパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部及びインナパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、ことが好ましい。
このことにより、サスペンションタワーの剛性及びサスペンションタワーのメインフレームへの取付強度をより一層向上させることができ、ストラットをより安定して支持することができる。
上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部と結合され、上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部と結合されている、ことが好ましい。
このことで、サスペンションタワーのメインフレームへの取付強度を更に向上させることができる。
上記インナパネルと上記サスペンションタワーレインフォースメントとの間には、閉断面空間が形成されている、ことが好ましい。
このことにより、サスペンションタワーの剛性を更に向上させることができる。
上記アウタパネルは、上記ストラットの頂部を支持するストラット受け部を有し、上記インナパネルは、その上部に、上記前輪サスペンション装置のアームを支持するためのアーム支持部を有している、ことが好ましい。
このようにすれば、ストラット受け部及びアーム支持部を好ましい形態で適切に構成することができるとともに、サスペンションタワーが前輪サスペンション装置から受ける力を、アウタパネルとインナパネルとに分散することができる。
本発明の別の態様は、前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーを備えた車両のサスペンションタワー構造であって、上記サスペンションタワーは、該サスペンションタワーの下部において前脚部及び後脚部に分岐しており、上記前脚部及び後脚部は、互いに車両長さ方向に離間していて、上記車両において車両長さ方向に延びるメインフレームに互いに離れて取り付けられ、上記メインフレームにおける上記前脚部と上記後脚部との間の位置に、脆弱部が設けられている、ものである。
この構成によって、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時にメインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
以上説明したように、本発明の車両のサスペンションタワー構造によると、メインフレームにサスペンションタワーを取り付けても、車両の前面衝突時に、メインフレームの車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができ、衝突エネルギーの吸収量を確保することができる。
本発明の実施形態に係るサスペンションタワー構造が適用された車両の全体を示す斜視図である。 上記車両のシャーシフレームの全体を示す、車両左斜め前側かつ上側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの平面図である。 上記シャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ上側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ下側から見た斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向外側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるサスペンションタワー近傍を示す分解斜視図である。 上記シャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向内側部分におけるエンジンマウントブラケット近傍を示す斜視図である。 上記左側のメインフレームのサスペンションタワーを示す斜視図である。 図10のサスペンションタワーのインナパネル及びスティフナーを示す斜視図である。 図10のサスペンションタワーのアウタパネル及びサスペンションタワーレインフォースメントを示す斜視図である。 上記シャーシフレームに種々の部品(ユニットを含む)を搭載した状態を示す平面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームを車両左側から見た側面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め後側かつ上側から見た斜視図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す、車両左斜め前側かつ下側から見た斜視図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す平面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両前側部分を示す底面図である。 図17のXIX−XIX線断面図である。 図14のXX−XX線断面図である。 図14のXXI−XXI線断面図である(但し、図20に示す搭載部品の大部分を省略)。 上記部品を搭載したシャーシフレームの左側のメインフレームの車幅方向外側部分におけるバンプストッパ近傍を示す斜視図である。 図22のXXIII−XXIII線断面図である。 上記部品を搭載したシャーシフレームの車両後側部分を示す底面図である。 車両の前面衝突時における該車両の圧縮変形ストローク(車両が前面衝突した障害物の該車両への食い込み量)とキャビンに作用する衝撃力Gとの関係を示すグラフである。 上記車両のオフセット前面衝突時における車両前側部分の状態を示す車両底面図である。 シャーシフレームにおける右側のメインフレームの車両前面衝突時の変形シミュレーション結果であって、衝突からの経過時間が短いタイミングで右側のメインフレームを車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す図である。 図27と同じタイミングで右側のメインフレームを車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す図である。 図27よりも上記経過時間が長いタイミングで右側のメインフレームを車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す図である。 図29と同じタイミングで右側のメインフレームを車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るサスペンションタワー構造が適用された車両1(本実施形態では、小型トラック)の全体を示す。また、図2〜図12は、車両1のシャーシフレーム9の全体又は一部を示し、図13〜図24は、シャーシフレーム9に種々の部品(ユニットを含む)を搭載した状態を示す。
図1及び図14に示すように、車両1は、前側から順に、エンジンルーム2、キャビン3及び荷台4を備える。以下、車両1についての前、後、左及び右を、それぞれ単に前、後、左及び右という。また、図2〜図18、図20〜図22及び図24においては、車両1の前側をFrと記載している。
車両1は、その下部に、シャーシフレーム9を備えている。このシャーシフレーム9は、車両長さ方向(前後方向)に延びる左右一対のメインフレーム10(サイドフレームとも呼ばれる)と、これらメインフレーム10間を接続する、車幅方向に延びる複数(本実施形態では、7つ)のクロスメンバ(以下、前から順に、第1〜第7クロスメンバ11〜17という)とで構成されていて、平面視で梯子状をなしている。各メインフレーム10は、車幅方向内側のインナパネル20と、車幅方向外側のアウタパネル21とで断面略矩形状に形成され、これら両パネル20,21の間に閉断面空間が形成されている。
第1クロスメンバ11は、両メインフレーム10の前端に取り付けられていて、フロントバンパー5(図1参照)を補強するバンパーレインフォースメントとして機能する。第2クロスメンバ12は、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接されたクロスメンバブラケット23を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。また、第3クロスメンバ13も、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接されたクロスメンバブラケット24を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。クロスメンバブラケット23は、第2クロスメンバ12の一部と見做すことができ、クロスメンバブラケット24は、第3クロスメンバ13の一部と見做すことができる。第4クロスメンバ15は、その両端部で、左右のメインフレーム10にそれぞれ溶接された大型のガセット25を介して、左右のメインフレーム10に取り付けられている。このガセット25は、ブラケットの役割と補強の役割とを有するものであって、第4クロスメンバ15の一部と見做すことができる。第5乃至第7クロスメンバ15〜17の両端部は、左右のメインフレーム10にそれぞれ直接取り付けられている。
各メインフレーム10は、エンジンルーム2下部の車幅方向両側の端部に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が小さい狭幅部10aと、キャビン3及び荷台4の下側に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が狭幅部10aよりも大きい広幅部10bと、狭幅部10aと広幅部10bとの間(エンジンルーム2の後端部)に位置しかつ両メインフレーム10間の間隔が後側ほど大きくなる拡幅部10cとを有する(各メインフレーム10の各部10a,10b,10cと、エンジンルーム2、キャビン3及び荷台4との位置関係については、図14を参照)。各広幅部10b自体の幅(つまり断面積)は、各狭幅部10a自体の幅(つまり断面積)よりも大きい。各拡幅部10cは、各狭幅部10aの後端(第3クロスメンバの後側近傍)から、後方に向かって車幅方向外側に傾斜して延びるとともに、後側ほど拡幅部10c自体の幅(断面積)が大きくなって、広幅部10bの前端(第4クロスメンバ14の前側近傍)に繋がる。こうして両メインフレーム10の拡幅部10c並びに第3及び第4クロスメンバ13,14は、平面視で台形状をなしている。
広幅部10bは、第4クロスメンバ14との接続部ないしその近傍で広幅部10b自体の幅(断面積)が最も大きく形成されており、広幅部10bにおける第4クロスメンバ14から第6クロスメンバ14までの部分では、幅(断面積)が徐々に小さくなり、広幅部10bにおける第6クロスメンバ16よりも後側の部分では、幅(断面積)が略一定である。このように第4クロスメンバ14は、広幅部10bにおいて幅(断面積)が大きい部分に接続されているとともに、その接続部が大型のガセット25により補強されている。
各メインフレーム10の広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分は、狭幅部10aよりも下側の高さ位置にあり、拡幅部10cは、後方に向かって下側に傾斜している。また、各メインフレーム10の広幅部10bにおける荷台4の下側に位置する部分(第6クロスメンバ16よりも後側の部分)は、広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分よりも上側の高さ位置にあり、広幅部10bにおけるキャビン3の下側に位置する部分の後部は、後方に向かって上側に傾斜している(図14参照)。
各メインフレーム10の拡幅部10cにおける第4クロスメンバ14の前側近傍、及び、広幅部10bにおける第6クロスメンバ16の前側近傍には、キャブマウントブラケット26がそれぞれ取り付けられている。各キャブマウントブラケット26上には、ゴム部材を有するキャブマウントを介して、キャビン3を構成する車体部材が載せられる。キャブマウントブラケット26は、メインフレーム10の車幅方向外側の面及び下面に溶接により取り付けられる。
尚、図14に示すように、キャビン3を構成する車体部材のうち、キャビン3のフロアを構成する車体部材は、フロアパネル28であり、エンジンルーム2とキャビン3とを仕切る車体部材は、ダッシュパネル29である。ダッシュパネル29の下端がフロアパネル28の前端と接続される。フロアパネル28の後端部は上方に折れ曲がって、キャビン3と荷台4とを仕切る。
図13に示すように、車両1の駆動系は、エンジン32、変速機33、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35、フロントディファレンシャルギヤユニット36、後輪用プロペラシャフト37、及び、リヤディファレンシャルギヤユニット38を有する。尚、本実施形態では、車両1は、前輪6及び後輪7を駆動する4輪駆動車(4WD車)であるが、後輪7のみを駆動する2WD車であってもよい。この2WD車の場合には、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35及びフロントディファレンシャルギヤユニット36は存在しない。
エンジン32は、複数(本実施形態では、5つ)の気筒を車両長さ方向に列状に有する縦置きエンジンであり、エンジン32の後側に変速機33が接続されている。図15に示すように、エンジン32の左右両側の側面には、それぞれ左側及び右側へ突出するブラケット40が取り付けられている。各ブラケット40の先端部には、円筒状のゴムブッシュ41aを有するエンジンマウント41が、該ゴムブッシュ41aの中心軸が車両長さ方向に延びるように保持されている。このエンジンマウント41は、ゴムブッシュ41aの中心部を車両長さ方向に貫通する中心軸41bと、該中心軸41bの両端を支持する支持部材41cとを更に有する。一方、両メインフレーム10の狭幅部10aには、エンジンマウントブラケット27が支持部材41cの下側に位置するように取り付けられている。そして、エンジンマウントブラケット27上に支持部材41cが取り付けられ、これにより、エンジン32が、ブラケット40及びエンジンマウント41を介して、エンジンマウントブラケット27上に弾性支持される。
各エンジンマウントブラケット27は、図7〜図9及び図21に示すように、各メインフレーム10における車幅方向内側の面(各メインフレーム10のインナパネル20)に溶接されかつ該面から車幅方向内側へ突出する上側部材27a及び下側部材27bを有している。上側部材27aは、車両長さ方向に沿って切断した断面が略逆U字状をなすように形成され、下側部材27bは、車両長さ方向に沿って切断した断面が略U字状をなすように形成されている。上側部材27aの車両長さ方向両側の側端部と下側部材27bの車両長さ方向両側の側端部とは互いに接合されている。すなわち、上側部材27aの前側の側端部と下側部材27bの前側の側端部とが互いに接合され、上側部材27aの後側の側端部と下側部材27bの後側の側端部とが互いに接合されている。これら両部材27a,27b間には空間が形成され、この空間の車幅方向内側は開放されている。上側部材27aの上面には、補強部材27cを介してエンジンマウント41の支持部材41cが取り付けられるようになっている。一方、下側部材27bの底面部(水平に延びている部分)には、車幅方向内側に開放された、平面視で略U字状の切欠き部27dが形成されている(図9及び図21参照)。この切欠き部27dは、車両1の前面衝突時にエンジンマウントブラケット27が車両長さ方向に出来る限り圧縮変形するようにするために形成したものである。また、各メインフレーム10の車幅方向内側の面(各メインフレーム10のインナパネル20)における各エンジンマウントブラケット27と車両長さ方向において重なる位置(上記空間に対応する位置)に、車両長さ方向に延びる長孔128が形成されている(図9参照)。この長孔128により、車両1の前面衝突時に、エンジンマウントブラケット27と共に、メインフレーム10における該エンジンマウントブラケット27の取付部も車両長さ方向に出来る限り圧縮変形するようにしている。
パワートランスファーユニット34は、変速機33の後側に接続されて、変速機33の出力を前輪6と後輪7とに分配する。このパワートランスファーユニット34は、第4クロスメンバ14の上面の車幅方向中央部に設けたマウント取付部14aにゴムマウントを介して支持される。
尚、上記2WD車の場合には、パワートランスファーユニット34が存在しないので、その分だけ後輪用プロペラシャフト37が前側に長くなって変速機33の後端に接続される。また、変速機33の下部(後輪用プロペラシャフト37との接続部よりも下側の部分)に、第4クロスメンバ14上面のマウント取付部14a上に達するように後側に延長された延設部が形成され、この延設部にて変速機33がマウント取付部14aに上記ゴムマウントを介して支持される。
パワートランスファーユニット34の左側の側部(左側に突出している部分)には、変速機33の左側の側方を車両長さ方向に延びる前輪用プロペラシャフト35の後端が接続され、パワートランスファーユニット34の後端には、車両長さ方向に延びる後輪用プロペラシャフト37の前端が接続されている。
前輪用プロペラシャフト35の後端は、等速ジョイント44を介してパワートランスファーユニット34に接続され、前輪用プロペラシャフト35の前端は、等速ジョイント45を介してフロントディファレンシャルギヤユニット36(詳細には、後述の入力軸)に接続されている。
フロントディファレンシャルギヤユニット36は、図15〜図20に示すように、ディファレンシャルギヤ等を収容するケース131を備える。このケース131は、ディファレンシャルギヤが収容されたギヤ収容部131aと、車幅方向に延びる左側出力軸が収容された左側出力軸収容部131bと、車幅方向に延びる右側出力軸が収容された右側出力軸収容部131cと、前輪用プロペラシャフト35と連結されかつ車両長さ方向に延びる入力軸が収容された入力軸収容部131dとを有する。左側及び右側出力軸収容部131b,131cは、左側及び右側出力軸の周囲をそれぞれ覆う円筒状をなしていて、ギヤ収容部131aから車幅方向両側にそれぞれ延びている。入力軸収容部131dは、ギヤ収容部131aから後側に延び、その後端から、上記入力軸の後端部(等速ジョイント45)が突出している。
前輪用プロペラシャフト35が変速機33の左側に位置するため、ギヤ収容部131aはエンジン32の左側に位置する。このため、右側出力軸収容部131cは、左側出力軸収容部131bよりも車幅方向の長さが長くて、エンジン32の下側を通って右側のメインフレーム10の近傍まで達する。
上記両出力軸は、図15及び図16に示すように、ブーツ46内に収容された等速ジョイントを介して、車幅方向に延びる左右の前輪ドライブシャフト47とそれぞれ連結され、左右の前輪ドライブシャフト47は、ブーツ48内に収容された等速ジョイントを介して左右の前輪6のホイールを保持するハブ50とそれぞれ連結されている。これら等速ジョイントにより、各前輪6の上記出力軸に対する上下方向の移動及び後述の操舵による移動に対応することが可能になる。
上記の構成により、エンジン32の動力は、変速機33、パワートランスファーユニット34、前輪用プロペラシャフト35、フロントディファレンシャルギヤユニット36、及び、左右の前輪ドライブシャフト47を介して、左右の前輪6に伝達される。
フロントディファレンシャルギヤユニット36は、3箇所でシャーシフレーム9に弾性支持される。具体的には、第2クロスメンバ12の後面における左寄りの位置に、円筒状のゴムブッシュ53aを有する第1マウント53を支持する第1マウントブラケット57が設けられている(図3、図5、図6、図20及び図21参照)。また、第3クロスメンバ13の上面における右側の端部(実際には、クロスメンバブラケット24の上面)に、円筒状のゴムブッシュ54aを有する第2マウント54を支持する第2マウントブラケット58が設けられている(図3、図4及び図15〜図17参照)。さらに、左側のメインフレーム10の車幅方向内側の面における第3クロスメンバ13の上側位置に、円筒状のゴムブッシュ55aを有する第3マウント55を支持する第3マウントブラケット59が設けられている(図3、図4、図7〜図9、図17、図20参照)。第3マウントブラケット59は、前側分割部59aと後側分割部59bとに2分割されている。
第1マウント53は、ゴムブッシュ53aの中心部を貫通する中心軸53bを更に有する。この中心軸53bの両端部が、第1マウントブラケット57により支持される。
第2マウント54は、ゴムブッシュ54aの中心部を貫通する中心軸54bを更に有する。この中心軸54bの一端部(下端部)は、第2マウントブラケット58の下面に設けたウェルドナットの雌ねじ部と螺合する雄ねじ部とされ、他端部(上端部)は、その雄ねじ部を雌ねじ部に締結させる工具と係合するために六角形状をなしている。この締結状態で、第2マウント54が第2マウントブラケット58上に支持される。
第3マウント55は、ゴムブッシュ55aの中心部を貫通する中心軸55bを更に有する。この中心軸55bの両端部は、水平方向に延びる板状をなしていて、それぞれ上記前側分割部59a及び後側分割部59bにボルト60(図9及び図20参照)で上側から締結される。
フロントディファレンシャルギヤユニット36のギヤ収容部131aの前部には、前側に突出しかつその先端に第1マウント53のゴムブッシュ53aの周囲を保持する第1マウント保持部131eが形成されている(図20参照)。また、右側出力軸収容部131cの先端部(右側の端部)には、後側に突出しかつその先端に第2マウント54のゴムブッシュ54aの周囲を保持する第2マウント保持部131fが形成されている(図15及び図17参照)。さらに、入力軸収容部131dの後部には、左上側に突出しかつその先端に第3マウント55のゴムブッシュ55aの周囲を保持する第3マウント保持部131gが形成されている(図17及び図20参照)。
したがって、フロントディファレンシャルギヤユニット36は、第1乃至第3マウント53〜55及び第1乃至第3マウントブラケット57〜59を介してシャーシフレーム9に取り付けられる。
尚、2WD車の場合には、フロントディファレンシャルギヤユニット36が存在しないので、第1乃至第3マウントブラケット57〜59も存在しない。
後輪用プロペラシャフト37は、図13及び図24に示すように、ジョイント(本実施形態では、ユニバーサルジョイント65)を介して互いに接続された前側シャフト37a及び後側シャフト37bからなる。前側シャフト37aの前端は、ユニバーサルジョイント64を介してパワートランスファーユニット34の後端に連結され、前側シャフト37aの後端は、第5クロスメンバ15の下側に位置するユニバーサルジョイント65(図24参照)を介して後側シャフト37bの前端に連結される。前側シャフト37aは、平面視で、ユニバーサルジョイント64から、両メインフレーム10間の車幅方向中央を通って真っ直ぐ後側に延びている。この前側シャフト37aは、後方に向かって下側に傾斜している。
後側シャフト37bは、図24(底面図であるため、左側及び右側が図13とは逆になっている)に示すように、ユニバーサルジョイント65から後側に延びて、ユニバーサルジョイント66を介してリヤディファレンシャルギヤユニット38(詳細には、後述の入力軸)に接続されている。この後側シャフト37bは、後方に向かって下側に傾斜しているとともに、平面視で、後方に向かって右側(後述の燃料タンク83とは反対側)に僅かに傾斜している。これにより、後輪用プロペラシャフト37は、平面視で、後輪用プロペラシャフト37の両端(前側シャフト37aの前端及び後側シャフト37bの後端)を結ぶ直線に対して、ユニバーサルジョイント65が左側に位置するように、ユニバーサルジョイント65の箇所で折れ曲がっている。
後輪用プロペラシャフト37は、その長さ方向中間部にて、プロペラシャフトセンターベアリング67(以下、単にセンターベアリング67という)によって支持されている。具体的には、前側シャフト37aの後端近傍(前側シャフト37aにおけるユニバーサルジョイント65の近傍)が、センターベアリング67によって支持されている。このセンターベアリング67は、第5クロスメンバ15に取り付けられた2つのベアリングブラケット68に支持されていて、第5クロスメンバ15の前側近傍に位置する。尚、車両1の前面衝突時に、エンジン32の後退等により、後輪用プロペラシャフト37(前側シャフト37a)に対して前方から後方へ向かう衝撃力が作用したとき、前側シャフト37aは、センターベアリング67を後方へ押圧することで、センターベアリング67に対し前方から後方へ向かう衝撃力を作用させるようになっており、この衝撃力が過大であるときには、該衝撃力を受けたセンターベアリング67が、ベアリングブラケット68から外れるようになっている。これにより、後輪用プロペラシャフト37がセンターベアリング67と共に第5クロスメンバ15から脱落することになる。
リヤディファレンシャルギヤユニット38は、図24に示すように、ディファレンシャルギヤ等を収容するアクスルハウジング132を備える。このアクスルハウジング132は、ディファレンシャルギヤが収容されたギヤ収容部132aと、車幅方向に延びかつ左側後輪7を駆動する左側後輪ドライブシャフトが収容された左側ドライブシャフト収容部132bと、車幅方向に延びかつ右側後輪7を駆動する右側後輪ドライブシャフトが収容された右側ドライブシャフト収容部132cと、後側シャフト37bと連結されかつ車両長さ方向に延びる入力軸が収容された入力軸収容部132dとを有する。両ドライブシャフト収容部132b,132cは、上記両後輪ドライブシャフトの周囲をそれぞれ覆う円筒状をなしていて、ギヤ収容部132aから車幅方向両側にそれぞれ延びている。
両ドライブシャフト収容部132b,132cは、両メインフレーム10の広幅部10bの後部にそれぞれ取り付けられたリーフバネ71によって支持されている(図14参照)。また、左側ドライブシャフト収容部132bと左側メインフレーム10における左側ドライブシャフト収容部132bよりも後側部分との間、及び、右側ドライブシャフト収容部132cと右側メインフレーム10における右側ドライブシャフト収容部132cよりも前側部分との間には、ショックアブソーバ72がそれぞれ配設されている(図13、図14及び図24参照)。
エンジン32の右側の側方には、該エンジン32の排気装置75が配設されている(図13及び図24参照)。この排気装置75は、車両1の後端近傍まで延びる排気管76を有する。この排気管76には、上流側から、上流側排気浄化装置77、フレキシブルジョイント78、下流側排気浄化装置79、及び、マフラー80が順に配設されている。上流側及び下流側排気浄化装置77,79は、三元触媒を有していて、エンジン1の排気を浄化する。上流側排気浄化装置77は、特にエンジン1の冷間時にHC及びCOの浄化を図るために、エンジン1の近傍に配設される。フレキシブルジョイント78は、エンジン32の振動を、排気管76におけるフレキシブルジョイント78よりも下流側の部分に伝達するのを抑制する。マフラー80は、後輪用プロペラシャフト37の後側シャフト37bの右側の側方でかつ第5及び第6クロスメンバ15,16間に配設されている。
後側シャフト37bの左側の側方には、エンジン32に供給される燃料を収容する樹脂製の燃料タンク83が配設されている(図13、図14及び図24参照)。この燃料タンク83は、基本的には、第5及び第6クロスメンバ15,16間に位置している。以下、燃料タンク83における第5及び第6クロスメンバ15,16間に位置する部分をタンク本体部83aという。タンク本体部83aの前側には、第5クロスメンバ15よりも前側に延びかつセンターベアリング67と車幅方向に並ぶ前側延設部83bが設けられ、タンク本体部83aの後側には、第6クロスメンバ16よりも後側に延びる後側延設部83cが設けられている。タンク本体部83aと前側延設部83bとの境界部、及び、タンク本体部83aと後側延設部83cとの境界部は、車幅方向に括れている。燃料タンク83は、これら2箇所の括れ部分で、帯状のタンク取付部材84(図24参照)を介して第5及び第6クロスメンバ15,16の下面に取り付けられて固定されている。尚、図示は省略するが、燃料タンク83の右側の側面には、排気管76及びマフラー80からの熱を遮断するための、薄い鉄板からなるインシュレータが設けられている。また、燃料タンク83の下面には、薄い鉄板からなるアンダーガードが設けられている。このようなアンダーガードは、エンジン32の下側、第1及び第2クロスメンバ間、及び、パワートランスファーユニット34の下側にも設けられる。
左右の前輪6は、乗員が操作するステアリングホイールと連動する操舵機構を介して、操舵される。この操舵機構は、ステアリングホイールの操作によってピニオンが回転し、このピニオンと噛み合うラックがステアリングギヤボックス87(図13及び図15〜図18参照)内に収容されている。このラックは車幅方向に延びていて、その両端が左右のステアリングロッド88(図16及び図18参照)とそれぞれ連結される。各ステアリングロッド88は、ハブ50の車幅方向内側部分に設けられたナックル91に連結される。
また、図15〜図20に示すように、左右の前輪6は、左右の前輪サスペンション装置90(符号90は図15のみに示す)によってそれぞれ支持されている。各前輪サスペンション装置90は、ハイマウントタイプのダブルウィッシュボーン式サスペンションであって、上記ナックル91と、ロアアーム92と、アッパアーム93と、コイルスプリング94(図20にのみ示す)と、ショックアブソーバ95とを有する。尚、前輪サスペンション装置90が有するスタビライザは図示を省略している。
ロアアーム92は、その基端部側(車幅方向内側)が前後二股に分岐した形状をなし、ロアアーム92の前側基端部92aがクロスメンバブラケット23を介して第2クロスメンバ12に取り付けられ、後側基端部92bがクロスメンバブラケット24を介して第3クロスメンバ13に取り付けられている。具体的には、前側基端部92aは、クロスメンバブラケット23に車両長さ方向に延びるように設けたロアアーム枢軸98(図6及び図22参照)に回動可能に取り付けられ、後側基端部92bも、クロスメンバブラケット24に車両長さ方向に延びるように設けたロアアーム枢軸99(図6及び図22参照)に回動可能に取り付けられている。これにより、ロアアーム92は、ロアアーム枢軸98,99を中心にして上下方向に揺動することができる。
アッパアーム93も、その基端部側が前後二股に分岐した形状をなしている。アッパアームの前側及び後側基端部93a,93bは、後述のサスペンションタワー101のインナパネル102に車両長さ方向に延びるように設けたアッパーアーム枢軸106(図15〜図17及び図19参照)の両端部にそれぞれ回動可能に取り付けられている。これにより、アッパアーム93は、アッパーアーム枢軸106を中心にして上下方向に揺動することができる。
ロアアーム92は、前側及び後側基端部92a,92bからメインフレーム10よりも車幅方向外側に延びて、その先端部(車幅方向外側の端部)にて、ナックル91の下端部にボールジョイント110(図19及び図22参照)を介して連結されている。また、アッパアーム93は、前側及び後側基端部93a,93bからメインフレーム10よりも車幅方向外側に延びて、その先端部(車幅方向外側の端部)にて、ナックル91の上方に延びる腕部91aの上端部にボールジョイント111(図15、図17及び図19参照)を介して連結されている。これにより、前輪6の上下移動に連動して、ナックル91、ロアアーム92及びアッパアーム93が上下方向に揺動することになる。
各メインフレーム10の車幅方向外側の面(メインフレーム10のアウタパネル21)には、バンプストッパ115(図2〜図6、図15、図17、図19〜図23参照)が溶接により取り付けられている。この各バンプストッパ115は、ロアアーム92の上面における後側基端部92b近傍に設けた当接部92cと当接して該ロアアーム92がその当接した位置から上側へ移動するのを規制するものである。尚、ロアアーム92は上下2枚の板材92d,92eで構成される(両板材92d,92eの間には空間が形成される)が、当接部92cは、その強度を増すべく、更にもう一枚の板材92fが溶接されている(図22参照)。
各バンプストッパ115は、各メインフレーム10の車幅方向外側の面に、車幅方向外側に突出するように取り付けられたストッパ本体部116を備えている。ストッパ本体部116は、水平方向に沿って切断した断面が、車幅方向内側に開口を有する袋状(本実施形態では、略U字状)をなしかつ上下両端部に開口を有するように形成されたパネルからなる。このパネルにおける車幅方向内側開口の両側に位置する端部(上記断面におけるU字両側の端部)が、車両長さ方向に互いに離れた状態で、ストッパ本体部116の前側及び後側取付部116c,116d(図6、図22及び図23参照)として、各メインフレーム10の車幅方向外側の面に取り付けられる。すなわち、ストッパ本体部116は、上記断面におけるU字両側の端部(前側及び後側取付部116c,116d)を介してメインフレーム10に取り付けられる。
以下、上記ストッパ本体部116のパネル上端部の開口を上側開口116aといい、パネル下端部の開口を下側開口116bという。ストッパ本体部116が前側及び後側取付部116c,116dを介してメインフレーム10に取り付けられることで、上記パネルの車幅方向内側開口が閉塞されることになり、ストッパ本体部116がメインフレーム10の一部と共に、上下に延びかつ上下両端に開口を有する筒状部材のような形状になる。この上下両端の開口が上側開口116a及び下側開口116bである。したがって、上側開口116aは、ストッパ本体部116の上端部とメインフレーム10の車幅方向外側の面との間に形成されているとも言える。また、下側開口116bは、ストッパ本体部116の下端部とメインフレーム10(実際には、クロスメンバブラケット24)の車幅方向外側の面との間に形成されているとも言える。
本実施形態では、ストッパ本体部116のメインフレーム10から車幅方向外側への突出量が、下側ほど大きくされている。このため、車両長さ方向から見て、ストッパ本体部116の先端は、下側に向かって車幅方向外側に傾斜している。また、下側開口116bの開口面積が上側開口116aの開口面積よりも大きくなっている。
上記上側開口116a及び下側開口116bのうち下側開口116bのみが閉塞部材117により覆われている(図4、図6、図22及び図23参照)。この閉塞部材117の下面における車幅方向外側の部分に、ロアアーム92が当接する当接部材118が取り付けられている。具体的には、当接部材118は、図23に示すように、閉塞部材117に固定された逆皿状の基部118aと、この基部118aに加硫接着されかつ下側に尖った円錐状をなすゴム当接部118bとを有し、このゴム当接部118bにロアアーム92の当接部92cが当接するようになっている。基部118aの中心部には、スタッドボルト119が上側へ突出するように溶接されている一方、閉塞部材117の上面には、スタッドボルト119と螺合するウェルドナット120が溶接されている。閉塞部材117のウェルドナット120に対応する位置には、貫通孔117aが形成されている(図6及び図23参照)。当接部材118を閉塞部材117の下面に取り付ける際には、スタッドボルト119を貫通孔117aに差し込んで基部118aを回転させることで、スタッドボルト119をウェルドナット120にねじ込む。
上記ストッパ本体部116の後側取付部116dは、第3クロスメンバ13と車両長さ方向において重なる位置で、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体及び第3クロスメンバ13(実際にはクロスメンバブラケット24)に取り付けられている。また、ストッパ本体部116の前側取付部116cは、車両長さ方向においてエンジンマウントブラケット27と第3クロスメンバ13との間の位置で、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体に取り付けられている。
ロアアーム92の後側基端部92b近傍(当接部材118に当接する部分)は、車幅方向外側に向かって前側へ傾斜しているため、この形状に合わせて、ストッパ本体部116及び当接部材118は、メインフレーム10の車幅方向外側の面から、車幅方向外側に向かって前側へ傾斜した状態で、車幅方向外側へ突出している。
上記バンプストッパ115の構成及び配置により、車両1の前面衝突時にバンプストッパ115は車両長さ方向に容易に圧縮変形する。このため、バンプストッパ115が、車両の前面衝突時におけるメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形を阻害することはない。また、本実施形態では、各メインフレーム10における上記上側開口116aと車両長さ方向において重なる位置(上面及び下面の2箇所)に、複数(2つ)の凹部125(図4、図7、図8、図15及び図20参照)がそれぞれ形成されており(各メインフレーム10の下面に形成された凹部の図示は省略)、これら複数の凹部125により、メインフレーム10は車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなる。さらに、バンプストッパ115のストッパ本体部116の前側取付部116cを、車両長さ方向においてエンジンマウントブラケット27と重ならないようにしているので、後述の複数の変形阻害部材の分散配置と同様の効果が得られる。尚、凹部125は、メインフレーム10における上側開口116aと車両長さ方向において重なる位置であればどこに形成してもよく、また、複数箇所に形成する必要はなく、1箇所にのみ形成してもよい。さらに、凹部125の代わりに、インナパネル20又はアウタパネル21を貫通する小孔を設けても、同等の効果が得られることが期待できる。この場合、その小孔は、メインフレームの塗装工程において求められる、電着液をメインフレーム10の閉断面内に出し入れするための孔として作用する。
各メインフレーム10の狭幅部10aにおける第2及び第3クロスメンバ12,13間には、前輪サスペンション装置90の上下方向に延びるストラット96(つまりコイルスプリング94及びショックアブソーバ95)の頂部を支持するためのサスペンションタワー101がそれぞれ取り付けられている(図6〜図8、図10〜図12、図15〜図17、図19等参照)。尚、ストラット96の下端部(ショックアブソーバ95の下端部)は、ロアアーム92に、車両長さ方向に延びる軸回りに回動可能に連結されている。
各サスペンションタワー101は、車幅方向内側のインナパネル102と、該インナパネル102と結合された車幅方向外側のアウタパネル103と、これら両パネル102,103の間に設けられたサスペンションタワーレインフォースメント104とを有している(図10〜図12等参照)。そして、各サスペンションタワー101の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bが設けられている。
具体的には、アウタパネル103の上端部は、ストラット96の頂部を支持するストラット受け部103aを有し、このストラット受け部103aに、コイルスプリング94及びショックアブソーバ95の頂部が固定されて支持される。アウタパネル103は、その上端部の前側及び後側縁部からそれぞれ下側に延びるアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cを有する。
上記サスペンションタワーレインフォースメント104は、アウタパネル103のアウタパネル前脚部103bとアウタパネル後脚部103cとの間における車幅方向内側の開口を覆うように、アウタパネル103に溶接される。アウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cとサスペンションタワーレインフォースメント104とで囲まれる、車幅方向外側に開放された空間が、ストラット96が収容される空間となる。尚、サスペンションタワーレインフォースメント104を設けないで、サスペンションタワーレインフォースメント104に相当する部分を、アウタパネル103で一体形成してもよい。
上記サスペンションタワーレインフォースメント104が溶接されたアウタパネル103が、インナパネル102と溶接される。この溶接された状態で、インナパネル102とサスペンションタワーレインフォースメント104との間には閉断面空間が形成される。尚、サスペンションタワーレインフォースメント104に相当する部分を、アウタパネル103で一体形成した場合には、インナパネル102とアウタパネルとの間に閉断面空間が形成されることになる。
また、上記溶接状態で、インナパネル102は、アウタパネル103よりも上側に突出しており、アウタパネル103は、インナパネル102よりも下側に突出している。インナパネルの上記上側突出部分には、上記アッパーアーム93を支持するアッパーアーム枢軸106が、車両長さ方向に延びるように設けられる。このアッパーアーム枢軸106は、インナパネル102に設けた支持スリーブ107(図10及び図11参照)に挿通される。このことで、支持スリーブ107は、アッパーアーム93(前輪サスペンション装置のアーム)を支持するためのアーム支持部を構成することになる。支持スリーブ107の車幅方向外側(アウタパネル103の上側位置)には、スティフナー108(図10及び図11参照)が設けられて、このスティフナー108により、インナパネル102におけるアッパーアーム枢軸106が設けられる部分が補強されている。尚、アッパーアーム枢軸106をインナパネル102に設ける理由は、アウタパネル103に設ける場合に比べて、アッパーアーム93のアーム長を長くすることができるからである。
インナパネル102の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐したインナパネル前脚部102aとインナパネル後脚部102bとが設けられ、サスペンションタワーレインフォースメント104の下部には、互いに車両長さ方向に離れるように分岐したレインフォースメント前脚部104aとレインフォースメント後脚部104bとが設けられている。レインフォースメント前脚部104aはアウタパネル前脚部103bと溶接により結合され、レインフォースメント後脚部104bはアウタパネル後脚部103cと溶接により結合されている。
インナパネル前脚部102a、アウタパネル前脚部103b及びレインフォースメント前脚部104aは、サスペンションタワー101の前脚部101aを構成し、インナパネル後脚部102b、アウタパネル後脚部103c及びレインフォースメント後脚部104bは、サスペンションタワー101の後脚部101bを構成する。
各サスペンションタワー101の前脚部101a及び後脚部101bは、各メインフレーム10に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。具体的には、インナパネル102のインナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bが、メインフレーム10の上面の車幅方向内側部分(メインフレーム10のインナパネル20)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。また、アウタパネルのアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cが、メインフレームの上面の車幅方向外側部分及び車幅方向外側の面の上下方向全体(メインフレーム10のアウタパネル21)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。さらに、サスペンションタワーレインフォースメント104のレインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bが、メインフレーム10の車幅方向外側の面(メインフレーム10のアウタパネル21)に、互いに車両長さ方向に離れて、溶接により取り付けられている。したがって、サスペンションタワー101の下部は、その車両長さ方向の全体に亘ってメインフレーム10に取り付けられるのではなくて、サスペンションタワー101の下部における車両長さ方向の中間部に、メインフレーム10に取り付けられない部分が存在する。このようにサスペンションタワー101の下部が、前脚部101aと後脚部101bとでメインフレーム10に取り付けられても、サスペンションタワー101は、車幅方向内側では、インナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bでメインフレーム10に取り付けられ、車幅方向外側では、アウタパネル前脚部103b、アウタパネル後脚部103c、レインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bでメインフレーム10に取り付けられるので、サスペンションタワー101のメインフレーム10への取付強度を、ストラット96から受ける力に十分に耐える強度にすることができるようになる。
各メインフレーム10における上記前脚部101aと後脚部101bとの間の部分(メインフレーム10の車幅方向外側の面と上下面との各角部(車幅方向外側部分の上下の角部)、及び、車幅方向内側の面と上下面との各角部(車幅方向内側部分の上下の角部)の合計4箇所)には、車両1の前面衝突時にメインフレーム10の車両長さ方向の変形を促進する脆弱部としての複数(4つ)の凹部126(図6〜図9及び図20〜図22参照)が形成されている。これら複数の凹部126により、車両1の前面衝突時(特にフルラップ前面衝突時)に各メインフレーム10における該凹部126の箇所が車両長さ方向に圧縮変形し易くなる。すなわち、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部(サスペンションタワー101の取付部)は、通常、圧縮変形し難いが、サスペンションタワー101における車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bをメインフレーム10に取り付けることで、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が、車両の前面衝突時に車両長さ方向に圧縮変形し易くなり、しかも、その部分に凹部126を形成することで、該部分が車両長さ方向により一層圧縮変形し易くなる。尚、凹部126は、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分であればどこに形成してもよいが、特に、メインフレーム10の車幅方向外側部分(特に好ましいのは、車幅方向外側部分の上側の角部か、又は車幅方向外側部分の上下両側の角部)に形成するのがよい。これは、上述の如くアウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103cが、メインフレーム10の車幅方向外側の面の上下方向全体に取り付けられて車幅方向外側部分が圧縮変形し難くなっているからである。或いは、メインフレーム10の上部(特に好ましいのは、上部の車幅方向両側の角部)に形成してもよい。これは、サスペンションタワー101が基本的にメインフレーム10の上部に取り付けられ、該上部が圧縮変形し難くなるからである。また、凹部126は、複数箇所に形成する必要はなく、1箇所にのみ形成してもよい。さらに、上記脆弱部としては、凹部に限らず、孔であってもよい。
第2クロスメンバ12は、サスペンションタワー101から前側に離れた位置に設けられている。また、第3クロスメンバ13は、サスペンションタワー101から後側に離れた位置に設けられている。
上記各エンジンマウントブラケット27は、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部、並びに、第2及び第3クロスメンバ12,13との接続部(クロスメンバブラケット23,24との接続部)に対して車両長さ方向に離間して、各メインフレーム10の車幅方向内側の面(メインフレーム10のインナパネル20)における第2及び第3クロスメンバ12,13間に溶接により取り付けられている。
尚、エンジンマウントブラケット27の上記接続部に対する車両長さ方向の離間は、メインフレーム10の同じ高さ位置において上記接続部に対して車両長さ方向に離間していることを含む。例えば図9に示すように、エンジンマウントブラケット27の前端は、下側に向かって前側に傾斜している。そして、メインフレーム10の上部の高さ位置では、エンジンマウントブラケット27の前端の上部がサスペンションタワー101の後脚部101bから車両長さ方向に離間している。エンジンマウントブラケット27の前端の下部は、後脚部101bに対して上下方向に離間している。すなわち、エンジンマウントブラケット27の前端は、サスペンションタワー101(後脚部101b)との間に所定幅の隙間が形成されるように、下側に向かって前側に傾斜しており、この隙間の部分で、後述の如くメインフレーム10が車両長さ方向に圧縮変形することになる。
本実施形態では、各エンジンマウントブラケット27は、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101と第3クロスメンバ13との間の部分に取り付けられている。この場合には、エンジン32をメインフレーム10の前部において比較的後方に配置することができるため、車両1の前面衝突時にエンジン32が後退するタイミングを遅らせることが可能である。その結果、エンジン32が後退を開始する前のメインフレーム10の前部における圧縮変形によるエネルギー吸収量を拡大することができる。
尚、各エンジンマウントブラケット27を、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101と第2クロスメンバ12との間の部分に取り付けることも可能である。この場合も、各エンジンマウントブラケット27を、各メインフレーム10におけるサスペンションタワー101との接続部、並びに、第2及び第3クロスメンバ12,13との接続部に対して車両長さ方向に離間して、各メインフレーム10に取り付けることが好ましい。但し、エンジン32が、メインフレーム10の前部において比較的前方に配置される傾向があるため、車両1の前面衝突時にエンジン32が後退するタイミングが早くなる。その結果、エンジン32が後退を開始する前のメインフレーム10の圧縮変形によるエネルギー吸収量が減少するため、挙動が不安定であるエンジン32の後退を織り込んだ、エネルギー吸収のエンジニアリングが必要とされる。
車両1のフルラップ前面衝突時には、フロントバンパー5及び第1クロスメンバ11の車幅方向全体に対して後方への衝撃力が入力される。これにより、図25に示すように、キャビン3に作用する衝撃力Gは、F1まで増大する。
続いて、左右の両メインフレーム10における第1及び第2クロスメンバ11,12間の部分が車両長さ方向(メインフレーム10の長さ方向)に圧縮変形する。このときの上記衝撃力Gは、F1である。
次いで、両メインフレーム10において、第2クロスメンバ12とサスペンションタワー101との間の部分、サスペンションタワー101の前脚部101aと後脚部101bとの間の部分(凹部126が形成された部分)、サスペンションタワー101とエンジンマウントブラケット27との間の部分、及び、エンジンマウントブラケット27と第3クロスメンバ13との間の部分(バンプストッパ115を含む)が順に、車両長さ方向に圧縮変形していく。また、これら部分の圧縮変形と並行して、エンジン32が後退し、やがて、その後退するエンジン32によりダッシュパネル29が後方に変形する(変形しながら後退する)。エンジン32が後退し始めると、上記衝撃力Gは、F1から増大し始め、エンジン32の後退に起因してダッシュパネル29の後側への変形(後退)を開始する時にはF2となる。
ここで、F2の値は、両メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量によって大きく変わる。この圧縮変形量を多くすることで、F2の値を小さくすることができる。しかし、両メインフレーム10における第2及び第3クロスメンバ12,13間の部分には、当該第2及び第3クロスメンバ12,13、サスペンションタワー101、並びに、エンジンマウントブラケット27といった、車両1の前面衝突時におけるメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形を阻害する変形阻害部材が多く取り付けられており、メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量の点で不利になる。特に、サスペンションタワー101の車両長さ方向の長さが比較的大きいので、その分だけメインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量が少なくなる。尚、バンプストッパ115は、上述の如く圧縮変形し易い形状に形成されているので、上記変形阻害部材には該当しない。
そこで、本実施形態では、サスペンションタワー101の下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部101a及び後脚部101bを設け、これら前脚部101a及び後脚部101bの下部を、メインフレーム10に互いに車両長さ方向に離れて取り付けるとともに、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分に凹部126を形成するようにしている。これにより、メインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が車両長さ方向に確実に圧縮変形するようになり、サスペンションタワー101をメインフレーム10に取り付けても、メインフレーム10の車両長さ方向の圧縮変形量を確保することができる。
ここで、サスペンションタワー101は、車幅方向内側では、インナパネル前脚部102a及びインナパネル後脚部102bでメインフレーム10のインナパネル20に取り付けられ、車幅方向外側では、アウタパネル前脚部103b及びアウタパネル後脚部103c並びにレインフォースメント前脚部104a及びレインフォースメント後脚部104bでメインフレーム10のアウタパネル21に取り付けられるので、サスペンションタワー101のメインフレーム10への取付強度を、ストラット96から受ける力に十分に耐える強度にすることができるようになる。したがって、サスペンションタワー101の下部における車両長さ方向の中間部がメインフレーム10に取り付けられていなくても、取付強度を十分に確保することができる。
また、本実施形態では、上記複数の変形阻害部材をメインフレーム10上で車両長さ方向に分散配置することで、メインフレーム10における該変形阻害部材間を車両長さ方向に確実に圧縮変形するようにする。すなわち、上記複数の変形阻害部材同士を車両長さ方向に重ねて配置する場合とは異なり、メインフレーム10における単独の変形阻害部材の取付部が車両長さ方向に全く圧縮変形しないということはなく、或る程度圧縮変形するようにすることができる。特に本実施形態では、上記のサスペンションタワー101の取付構成に加えて、エンジンマウントブラケット27の切欠き部27d及びメインフレーム10に形成された長孔128によって、メインフレーム10におけるエンジンマウントブラケット27の取付部も車両長さ方向に圧縮変形し易くしている。したがって、上記圧縮変形の積み重なりにより、車両1の前面衝突時の衝突エネルギーの吸収量を確保することができるとともに、キャビン3に対して過大な衝撃力が瞬間的に作用するのを抑制することができる。また、メインフレーム10が車両長さ方向に確実に圧縮変形する箇所が、複数分散して存在することにより、衝撃力Gをコントロールし易くなる。
車両1のオフセット前面衝突時には、衝突した側のメインフレーム10が、フルラップ前面衝突時と同様に車両長さ方向に圧縮変形するが、図26に示すように、第2及び第3クロスメンバ12,13や、エンジン32、前輪ドライブシャフト47等が真っ直ぐ後側へ後退せず、衝突した側が非衝突側に対して大きく後側に後退する。そして、衝突した側の前輪6(ハブ50)は、衝突した側のメインフレーム10を車幅方向内側へ押圧する可能性がある。尚、図26の符号200は、車両1が前面衝突した障害物である。
また、車両1のオフセット前面衝突時には、衝突した側のメインフレーム10の狭幅部10aに強い後退力が発生し、一方で広幅部10bには狭幅部10aの後退に対する反力が発生する。また、狭幅部10aと広幅部10bとは車幅方向に互いにずれている。したがって、上記ハブ50による押圧と相俟って、狭幅部10aは、拡幅部10cとの接続部を起点として車幅方向外側へ折れ曲がろうとする。狭幅部10aがこの位置で折れてしまうと、狭幅部10aが車両長さ方向に効果的に圧縮変形することはできず、衝突エネルギー吸収機能が十分に発揮されない。そこで、オフセット前面衝突の全期間において、狭幅部10aの折れ防止が求められる。
図26を参照して、本実施形態におけるオフセット前面衝突時の挙動を述べる。
本実施形態では、まず、各メインフレーム10における拡幅部10cから広幅部10bにかけて幅(断面積)を大きくしていき、広幅部10bにおける第4クロスメンバ14との接続部ないしその近傍で幅(断面積)を最も大きくなるようにしている。また、第4クロスメンバ14と各メインフレーム10の広幅部10bとの接続部を大型のガセット25により補強している。この結果、拡幅部10c並びに第3及び第4クロスメンバ13,14で構成される台形状の部分の剛性が高まるため、狭幅部10aの後退力に屈して拡幅部10cが車幅方向内側又は外側に向けて変形・変位することを抑制できるととともに、この変位に起因するメインフレーム10の折れを抑制することができる。
衝突した側のメインフレーム10の狭幅部10a(以下、衝突側狭幅部10aという)は、その前端から車両長さ方向に圧縮変形していくが、そのときに、障害物200に押された前輪6(ハブ50)が後退することにより、衝突側狭幅部10aは、ロアアーム92を介して車幅方向外側に折れ曲がろうとする。このとき、第2及び第3クロスメンバ12,13と左右のロアアーム92とで形成された強固な枠状体が、衝突側狭幅部10aの折れを抑制する。すなわち、衝突側狭幅部10aの折れ曲がり力に抗する荷重を、上記枠状体を介して非衝突側のメインフレーム10の狭幅部10aに伝達して分散することにより、衝突側狭幅部10aに作用する折り曲げ力を低減する。
続いて、後退した前輪6(ハブ50)が、キャブマウントブラケット26の前部に衝突して止まることにより、前輪6(ハブ50)の後退に起因する衝突側狭幅部10aの折れは効果的に抑制される。
続いて、障害物200が、エンジン32の前面部の片側に衝突する。すると、エンジン32,変速機33及びパワートラスファーユニット34(これらは互いに結合された結合体であり、以下、この結合体をパワーユニットという)は、その後端側が非衝突側に変位するように回動しようとする。この回動を抑制しない場合には、上記パワーユニットによる障害物200の侵入阻止が図れないため、この段階においても、衝突側狭幅部10aが衝突荷重の吸収を受け持つことになり、狭幅部10aと広幅部10bとの車幅方向のずれに起因するメインフレーム10の折れ傾向が生じる。ここで、パワートラスファーユニット34は第4クロスメンバ14上にマウントを介して結合されているため、上述の、パワーユニットの後端側を非衝突側へ変位させる荷重により、第4クロスメンバ14が非衝突側のメインフレーム10を車幅方向外側へ押し、該メインフレーム10を車幅方向外側へ折ろうとする。本実施形態では、第4クロスメンバ14は、メインフレーム10において曲げ強度が最も高い最大断面部に結合されているため、上記荷重がメインフレーム10に曲げを生じさせるようなことはない。したがって、上記パワーユニットの回動が抑制されて、パワーユニットも衝突側狭幅部10aと共に衝突荷重の吸収を受け持つことになる。よって、衝突側狭幅部10aの折れが抑制され、衝突側狭幅部10aは、その前端から後部に至るまで、車両長さ方向に圧縮変形してエネルギー吸収量を効果的に増大させる。
以上により、オフセット前面衝突時においても、その衝突エネルギーを、衝突した側のメインフレーム10の圧縮変形により吸収することができ、キャビン3に作用する衝撃力Gを低減することができる。
ここで、上記シャーシフレーム9における右側のメインフレーム10の車両前面衝突時の変形シミュレーション結果を図27〜図30に示す。尚、同シミュレーションは、車両の全構成部品を含んだ状態で行っているが、見易さの観点から、図27〜図30では右側のメインフレーム10のみを示す。図27は、衝突からの経過時間が短いタイミング(メインフレーム10における第2クロスメンバ12よりも前側部分の略全体が車両長さ方向に圧縮変形するタイミング)で右側のメインフレーム10を車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す。図28は、図27と同じタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す。図29は、図27よりも上記経過時間が長いタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向外側から見たときの変形の様子を示す。図30は、図29と同じタイミングで右側のメインフレーム10を車幅方向内側から見たときの変形の様子を示す。これらの図において、色の濃さは、メインフレーム10に生じるひずみの大きさ(圧縮変形量)を表しており、色が濃いほどひずみが大きいことを示す。ひずみが大きいということは、その部分で衝突エネルギーの吸収が効果的に行われていることを意味する。メインフレーム10における第2クロスメンバ12よりも前側部分が圧縮変形した後、メインフレーム10におけるサスペンションタワー101の前脚部101aと後脚部101bとの間の部分、及び、メインフレーム10におけるエンジンマウントブラケット27の取付部が圧縮変形し始め、これらの部分が時間の経過に連れて次第に大きく圧縮変形して行くことが分かる。このようにメインフレーム10における前脚部101aと後脚部101bとの間の部分が圧縮変形し、この部分で衝突エネルギーの吸収が効果的に行われていることが分かる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
例えば、上記実施形態では、サスペンションタワー101の前脚部101aを、インナパネル前脚部102a、アウタパネル前脚部103b及びレインフォースメント前脚部104aで構成し、サスペンションタワー101の後脚部101bを、インナパネル後脚部102b、アウタパネル後脚部103c及びレインフォースメント後脚部104bで構成したが、サスペンションタワー101の前脚部101aを、アウタパネル前脚部103bのみで構成するか、又は、インナパネル前脚部102a及びアウタパネル前脚部103bで構成してもよく、サスペンションタワー101の後脚部101bを、アウタパネル後脚部103cのみで構成するか、又は、インナパネル後脚部102b及びアウタパネル後脚部103cで構成してもよい。
また、サスペンションタワー101をパネルで構成する必要はなく、例えば鋳造部材等で構成してもよい。
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
本発明は、サスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両(特に小型トラックやSUV等)のサスペンションタワー構造に有用である。
1 車両
9 シャーシフレーム
10 メインフレーム
90 前輪サスペンション装置
96 ストラット
101 サスペンションタワー
101a 前脚部
101b 後脚部
102 インナパネル
102a インナパネル前脚部
102b インナパネル後脚部
103 アウタパネル
103b アウタパネル前脚部
103c アウタパネル後脚部
104 サスペンションタワーレインフォースメント
104a レインフォースメント前脚部
104b レインフォースメント後脚部
126 凹部(脆弱部)

Claims (20)

  1. 前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーが取り付けられたシャーシフレームを備えた車両のサスペンションタワー構造であって、
    上記サスペンションタワーの下部に、互いに車両長さ方向に離れるように分岐した前脚部及び後脚部が設けられ、
    上記前脚部及び後脚部の下部が、上記シャーシフレームにおける車両長さ方向に延びるメインフレームに、互いに車両長さ方向に離れて取り付けられている、車両のサスペンションタワー構造。
  2. 請求項1記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記メインフレームにおける上記前脚部と上記後脚部との間の位置に、上記車両の前面衝突時に該メインフレームの車両長さ方向の変形を促進する脆弱部が設けられている、車両のサスペンションタワー構造。
  3. 請求項1記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記サスペンションタワーは、車幅方向内側のインナパネルと、該インナパネルと結合された車幅方向外側のアウタパネルとを有し、
    上記アウタパネルは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられる、上記前脚部を構成するアウタパネル前脚部及び上記後脚部を構成するアウタパネル後脚部を有している、車両のサスペンションタワー構造。
  4. 請求項3記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記アウタパネル前脚部及びアウタパネル後脚部は、上記メインフレームの車幅方向外側部分の上下方向全体に取り付けられ、
    上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上側の角部に、凹部が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  5. 請求項4記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上下両側の角部に、凹部が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  6. 請求項3記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって上部における車幅方向両側の角部に、凹部が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  7. 請求項3記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルは、上記メインフレームの車幅方向内側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるインナパネル前脚部及びインナパネル後脚部を有し、
    上記インナパネル前脚部は、上記アウタパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、
    上記インナパネル後脚部は、上記アウタパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、車両のサスペンションタワー構造。
  8. 請求項7記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルと上記アウタパネルとの間に、サスペンションタワーレインフォースメントが設けられており、
    上記サスペンションタワーレインフォースメントは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるレインフォースメント前脚部及びレインフォースメント後脚部を有し、
    上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部及びインナパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、
    上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部及びインナパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、車両のサスペンションタワー構造。
  9. 請求項8記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部と結合され、
    上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部と結合されている、車両のサスペンションタワー構造。
  10. 請求項8記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルと上記サスペンションタワーレインフォースメントとの間には、閉断面空間が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  11. 請求項3記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記アウタパネルは、上記ストラットの頂部を支持するストラット受け部を有し、
    上記インナパネルは、その上部に、上記前輪サスペンション装置のアームを支持するためのアーム支持部を有している、車両のサスペンションタワー構造。
  12. 前輪サスペンション装置のストラットの頂部を支持するためのサスペンションタワーを備えた車両のサスペンションタワー構造であって、
    上記サスペンションタワーは、該サスペンションタワーの下部において前脚部及び後脚部に分岐しており、
    上記前脚部及び後脚部は、互いに車両長さ方向に離間していて、上記車両において車両長さ方向に延びるメインフレームに互いに離れて取り付けられている、車両のサスペンションタワー構造。
  13. 請求項12記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記メインフレームにおける上記前脚部と上記後脚部との間の位置に、脆弱部が設けられている、車両のサスペンションタワー構造。
  14. 請求項12記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記サスペンションタワーは、車幅方向内側のインナパネルと、該インナパネルと結合された車幅方向外側のアウタパネルとを有し、
    上記アウタパネルは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられる、上記前脚部を構成するアウタパネル前脚部及び上記後脚部を構成するアウタパネル後脚部を有している、車両のサスペンションタワー構造。
  15. 請求項14記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記アウタパネル前脚部及びアウタパネル後脚部は、上記メインフレームの車幅方向外側部分の上下方向全体に取り付けられ、
    上記メインフレームにおいて上記アウタパネル前脚部とアウタパネル後脚部との間であって車幅方向外側部分の上側の角部に、凹部が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  16. 請求項14記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルは、上記メインフレームの車幅方向内側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるインナパネル前脚部及びインナパネル後脚部を有し、
    上記インナパネル前脚部は、上記アウタパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、
    上記インナパネル後脚部は、上記アウタパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、車両のサスペンションタワー構造。
  17. 請求項16記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルと上記アウタパネルとの間に、サスペンションタワーレインフォースメントが設けられており、
    上記サスペンションタワーレインフォースメントは、上記メインフレームの車幅方向外側部分に互いに車両長さ方向に離れて取り付けられるレインフォースメント前脚部及びレインフォースメント後脚部を有し、
    上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部及びインナパネル前脚部と共に上記前脚部を構成し、
    上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部及びインナパネル後脚部と共に上記後脚部を構成する、車両のサスペンションタワー構造。
  18. 請求項17記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記レインフォースメント前脚部は、上記アウタパネル前脚部と結合され、
    上記レインフォースメント後脚部は、上記アウタパネル後脚部と結合されている、車両のサスペンションタワー構造。
  19. 請求項17記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記インナパネルと上記サスペンションタワーレインフォースメントとの間には、閉断面空間が形成されている、車両のサスペンションタワー構造。
  20. 請求項14記載の車両のサスペンションタワー構造において、
    上記アウタパネルは、上記ストラットの頂部を支持するストラット受け部を有し、
    上記インナパネルは、その上部に、上記前輪サスペンション装置のアームを支持するためのアーム支持部を有している、車両のサスペンションタワー構造。
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