JPWO2020065898A1 - フロントサブフレーム構造 - Google Patents

Abstract

オフセット衝突荷重が入力された場合であっても、フロントサブフレームを確実に脱落させること。略車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバ（１６、１６）と、左右一対の縦メンバ（１６、１６）の間で車幅方向に沿って延びるクロスメンバ（１８）と、フロアパネル（２８）に車幅方向に沿って離間して設けられる左右一対の荷重受部（３４、３４）とを備え、各縦メンバ（１６）の車両後方端部（１６ｂ）を、各荷重受部（３４）と車両前後方向で重なるように配置し、各縦メンバ（１６）の車両後方端部（１６ｂ）の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、各縦メンバ（１６）の基部（４６）の車幅方向の寸法（Ｗ４）よりも大きくなっている（Ｗ５＞Ｗ４）。

Description

本発明は、車両前方に配置されるフロントサブフレーム構造に関する。

例えば、特許文献１には、前面衝突時にフロントサイドフレームの変形モードをコントロールすることで、フロントサブフレームを車体フロアの下方に脱落させる構造が開示されている。

すなわち、特許文献１では、前面衝突時において、フロントサブフレームの車両後方端部が、ダッシュボードロアの滑り傾斜部に沿って摺接しながら下方に向かって脱落するように構成されている。

特許第５４６０６８４号公報

ところで、例えば、車両前部の車幅中央よりも左右のいずれか一方側に偏位した位置に衝突する、いわゆるオフセット衝突が発生する場合がある。

このオフセット衝突の場合、フロントサブフレームの車両後方端部が車幅方向に変位して、フロントサブフレームの車両後方端部が、滑り傾斜部に沿って摺接しないおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、オフセット衝突荷重が入力された場合であっても、フロントサブフレームを確実に脱落させることが可能なフロントサブフレーム構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、略車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバと、前記左右一対の縦メンバの間で車幅方向に沿って延びるクロスメンバとを有するフロントサブフレーム構造であって、車体フロアに車幅方向に沿って離間して設けられる左右一対の荷重受部を備え、前記各縦メンバの車両後方端部を、前記各荷重受部と車両前後方向で重なるように配置し、前記各縦メンバの前記車両後方端部の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、前記各縦メンバの基部の車幅方向の寸法（Ｗ４）よりも大きい（Ｗ５＞Ｗ４）ことを特徴とする。

本発明では、オフセット衝突荷重が入力された場合であっても、フロントサブフレームを確実に脱落させることが可能なフロントサブフレーム構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係るフロントサブフレームが組み込まれた車両前部を斜め上方からみた斜視図である。 図１に示すフロントサブフレームの底面図である。 図２の矢印Ｘ方向からみた矢視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面斜視図である。 オフセット衝突時におけるフロントサブフレームの変形モードを示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るフロントサブフレームが組み込まれた車両前部を斜め上方からみた斜視図、図２は、図１に示すフロントサブフレームの底面図である。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）を、それぞれ示している。

図１に示されるように、車両前部には、本発明の実施形態に係るフロントサブフレーム１０が配置されている。このフロントサブフレーム１０は、車両前後方向に沿って延びる左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２（図２参照）の下方側に取り付けられている。また、フロントサブフレーム１０は、図示しない前輪用懸架装置を支持すると共に、図示しないマウント機構を介してパワーユニット（モータやエンジン等の駆動源）を支持している。

なお、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２の車両後方端部１２ａ、１２ａは、左右アウトリガ１４、１４の車両前方端部１４ａ、１４ａに連結されている（図２参照）。

図１に示されるように、フロントサブフレーム１０は、左右一対の縦メンバ１６、１６と、クロスメンバ１８と、一対のブレース２０、２０とを備えて構成されている。

図３は、図２の矢印Ｘ方向からみた矢視図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、図５は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面斜視図である。

図２に示されるように、左右一対の縦メンバ１６、１６は、概ね車両前後方向に沿って延びている。各縦メンバ１６の車両前方端部は、上方に向かって延びる図示しない連結フレームを介してフロントサイドフレーム１２に連結されている。図４及び図５に示されるように、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂは、外径がそれぞれ異なる第１カラー部材２２及び第２カラー部材２４を貫通するボルトＢ及びナットＮによって固定ブラケット２６に固定されている。

図４及び図５に示されるように、第１カラー部材２２及び第２カラー部材２４は、縦メンバ１６の閉断面内に同軸状に配置されている。固定ブラケット２６は、車幅方向に沿って所定間隔離間して左右両側にそれぞれ配置されている。各固定ブラケット２６は、後記するフロアパネル（車体フロア）２８の下面に接合されている。

図２に示されるように、クロスメンバ１８は、左右一対の縦メンバ１６、１６の中央部の間で車幅方向に沿って延びている。一対のブレース２０、２０は、クロスメンバ１８よりも車両後方に配置され、ボルトＢを介して、左右一対の縦メンバ１６、１６同士をたすき掛け状に掛け渡すように締結されている。

図２に示されるように、左右一対の縦メンバ１６、１６とクロスメンバ１８とによって、フロントサブフレーム１０は、平面視して略Ｈ字状を呈している。また、各縦メンバ１６の車両前方端部１６ａは、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂよりも車幅方向外側に位置する前開き状態に設けられている。すなわち、左右一対の縦メンバ１６の車両前方端部１６ａ間における車幅方向に沿った離間寸法（Ｗ１）は、車両後方端部１６ｂ間における車幅方向に沿った離間寸法（Ｗ２）よりも大きくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。

図１に示されるように、各縦メンバ１６には、オフセット荷重が入力されたときに縦メンバ１６の中間部から下折れ変形を発生させる屈曲部（脆弱部）３０が設けられている。この屈曲部３０は、各縦メンバ１６に対してクロスメンバ１８が連結される連結部位よりも車両前方側に位置する段差部によって構成されている。段差部は、平面視して縦メンバ１６の軸線と直交する方向（車幅方向）に沿って延在している。

また、図４及び図５に示されるように、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂには、車両前方から車両後方に向かって下方側に立ち下がる傾斜面３２が形成されている。

図２に示されるように、車幅方向に沿った左右アウトリガ１４、１４の車両前方端部１４ａ、１４ａの間には、フロアパネル（車体フロア）２８が設けられている。このフロアパネル２８の下面の車両前方端部２８ａには、固定ブラケット２６が固定されている。左右一対の固定ブラケット２６の車両後方には、車幅方向に沿って所定間隔離間する左右一対の荷重受部３４、３４が固定されている。

左右一対の荷重受部３４、３４は、それぞれ同一に構成されている。図２及び図３に示されるように、各荷重受部３４は、前端フランジ部３６と、左右フランジ部３８、３８と、膨出部４０とによって構成されている。荷重受部３４を底面視した場合、前端フランジ部３６と左右フランジ部３８、３８とが連続することによって、コ字状フランジ部が形成されている。

前端フランジ部３６は、フロアパネル２８車両前方端部に位置して、固定ブラケットの下面に接合されている。左右フランジ部３８、３８は、前端フランジ部３６の左右両側から車両後方に延出している。膨出部４０は、内部に閉断面を有し、前端フランジ部３６及び左右フランジ部３８、３８に連続し車両下方に向かって膨出している。

各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂに臨む膨出部４０の車両前方側には、傾斜面４２が設けられている。傾斜面４２は、車両前方から車両後方に向かって下方側に立ち下がるように形成されている。傾斜面４２は、縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂの傾斜面３２と車両前後方向で対向するように配置されている（図４参照）。

図２に示されるように、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂは、各荷重受部３４と車両前後方向で重なるように配置されている。また、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂ自体の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、各縦メンバ１６の基部４６の車幅方向の寸法（Ｗ４）よりも大きくなっている（Ｗ５＞Ｗ４）。さらに、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂ自体の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、各荷重受部３４の車幅方向の寸法（Ｗ３）よりも大きくなっている（Ｗ５＞Ｗ３）。さらにまた、各荷重受部３４の中心を通る軸線（Ａ１）は、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂの中心を通る軸線（Ａ２）に対して距離ΔＬだけ車幅方向中央側（車幅方向内側）にオフセットしている。

本実施形態に係るフロントサブフレーム構造は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図６は、オフセット衝突時におけるフロントサブフレームの変形モードを示す説明図である。

先ず、オフセット衝突時にフロントサブフレーム１０（左側の縦メンバ１６又は右側の縦メンバ１６のいずれか一方）に対してオフセット衝突荷重が入力される場合について説明する。

オフセット衝突した際、フロントサイドフレーム１２を経由して、フロントサブフレーム１０の縦メンバ１６に対してオフセット衝突荷重（Ｆ）が入力される。図６に示されるように、縦メンバ１６に対して入力されるオフセット衝突荷重（Ｆ）により、段差部である屈曲部３０を起点として縦メンバ１６が下方（矢印方向）に向かって略く字状に変形した下折れが発生する。これにより、下折れ変形した縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂに上向きの応力（矢印参照）が発生する。てこの原理に基づいて、フロントサイドフレーム１２に対して縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂを締結していたボルトＢが脱落する。これにより縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂが自由状態となり、縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂの傾斜面３２が荷重受部３４の傾斜面４２に沿って摺接しながら、車両後方且つ車両下方に向かって変位する。この結果、本実施形態では、フロントサブフレーム１０に対してオフセット衝突荷重（Ｆ）が入力された場合であっても、フロントサブフレーム１０を好適に車両後方且つ車両下方へ脱落させることができる。

本実施形態では、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂを各荷重受部３４と車両前後方向で重なるように配置していると共に、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂ自体の車幅方向の寸法（Ｗ５）を各縦メンバ１６の基部４６の車幅方向の寸法（Ｗ４）よりも大きくしている（Ｗ５＞Ｗ４）。これにより、本実施形態では、例えば、オフセット衝突荷重（Ｆ）の入力時に、縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂが車幅方向に沿って変位しつつ車両後方に向かって後退した場合であっても、縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂをフロアパネル２８に設けられた荷重受部３４に対して確実に当接させることができる。この結果、本実施形態では、フロントサブフレーム１０をフロアパネル２８の下方に向かってスライドさせることで、フロアパネル２８の変形を抑制することができる。

特に、例えば、パワーユニットとしてモータ（図示せず）を搭載すると共に、フロアパネル２８上にバッテリ（図示せず）を配置した場合、オフセット衝突荷重（Ｆ）が入力されてフロントサブフレーム１０が車両後方且つ下方にスライドしてもバッテリに対して接触乃至当接することを好適に回避することができる。

また、本実施形態では、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂの車幅方向の寸法（Ｗ５）が、各荷重受部３４の車幅方向の寸法（Ｗ３）よりも大きくなっている（Ｗ５＞Ｗ３）。これにより、本実施形態では、フロントサブフレーム１０の縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂを荷重受部３４に対してより確実に当接させることができる。

さらに、本実施形態では、各荷重受部３４の軸線（Ａ１）が、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂの軸線（Ａ２）に対して距離ΔＬだけ車幅方向中央側（車幅方向内側）にオフセットした位置に配置されている。例えば、車両がオフセット衝突した際、オフセット衝突荷重（Ｆ）が入力される側の縦メンバ１６が車幅方向中央寄りに変位しながら車両後方且つ下方に後退する。これに対して本実施形態では、予め、荷重受部３４を縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂよりも距離ΔＬだけ車幅方向中央寄りに位置させているため、荷重受部３４に対してフロントサブフレーム１０の車両後方端部１６ｂをより確実に当接させることができる。

さらにまた、本実施形態では、各縦メンバ１６の車両前方端部１６ａが、車両後方端部１６ｂよりも車幅方向外側に位置する前開き状態に設けられている。本実施形態では、予め、縦メンバ１６の車両前方端部１６ａを車両後方端部１６ｂよりも車幅方向外側に配置しておくことで、オフセット衝突荷重（Ｆ）を縦メンバ１６の車両前方端部１６ａに対して車幅方向で幅広く受容させることができる。

さらにまた、本実施形態では、各縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂが車両前方端部１６ａよりも車幅方向中央側に位置していることで、オフセット衝突した際、車幅方向中央側にオフセットした荷重受部３４に対して縦メンバ１６の車両後方端部１６ｂをより一層確実に当接させることができる。

１０ フロントサブフレーム
１６ 縦メンバ
１６ａ （縦メンバの）車両前方端部
１６ｂ （縦メンバの）車両後方端部
１８ クロスメンバ
２８ フロアパネル（車体フロア）
３４ 荷重受部
４２ 傾斜面
４６ 基部
Ａ１ 荷重受部の軸線
Ａ２ 縦メンバの車両後方端部の軸線

Claims (4)

1. 略車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバと、前記左右一対の縦メンバの間で車幅方向に沿って延びるクロスメンバとを有するフロントサブフレーム構造であって、
   車体フロアに車幅方向に沿って離間して設けられる左右一対の荷重受部を備え、
   前記各縦メンバの車両後方端部を、前記各荷重受部と車両前後方向で重なるように配置し、
   前記各縦メンバの前記車両後方端部の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、前記各縦メンバの基部の車幅方向の寸法（Ｗ４）よりも大きい（Ｗ５＞Ｗ４）ことを特徴とするフロントサブフレーム構造。
2. 請求項１記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記各縦メンバの前記車両後方端部の車幅方向の寸法（Ｗ５）は、前記荷重受部の車幅方向の寸法（Ｗ３）よりも大きい（Ｗ５＞Ｗ３）ことを特徴とするフロントサブフレーム構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記各荷重受部の軸線（Ａ１）は、前記各縦メンバの前記車両後方端部の軸線（Ａ２）に対して車幅方向中央側にオフセットした位置に配置されていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。
4. 請求項３記載のフロントサブフレーム構造において、
   前記各縦メンバの車両前方端部は、前記車両後方端部よりも車幅方向外側に位置する前開き状態に設けられていることを特徴とするフロントサブフレーム構造。

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