WO2012133101A1

WO2012133101A1 - 車体前部構造

Info

Publication number: WO2012133101A1
Application number: PCT/JP2012/057323
Authority: WO
Inventors: 橋本　和幸; 崇吉村; 尚久松本; 友樹田中; 弘行鈴沖; 後藤　謙次
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2013-09-25
Also published as: JP5880071B2; JP2012214213A

Abstract

　車体前部構造は、フロントサイドメンバ（１２）とフロアサイドメンバ（１４）とサスペンションメンバ（２０）とストッパ部材（３０）を有する。フロントサイドメンバ（１２）は、車両前部の幅方向両側で車両前後方向に延び、かつ後部において後方にかつ下方に傾斜するキック部（１２ｋ）を備える。フロアサイドメンバ（１４）は、キック部（１２ｋ）の後端に接続され、かつ車両フロアの幅方向両側で車両前後方向に延びる。サスペンションメンバ（２０）は、キック部（１２ｋ）より前側にて左右のフロントサイドメンバ（１２）に連結される前両側部と左右のフロアサイドメンバ（１４）に連結される後両側部を有しかつフロントサスペンションを支持する。ストッパ部材（３０）は、サスペンションメンバ（２０）の後側にて車両フロアに固定され、サスペンションメンバ（２０）との間に隙間（S）を形成し、サスペンションメンバ（２０）が後退した時にサスペンションメンバ（２０）が当接される。

Description

車体前部構造

　本発明は、キック部を備えるフロントサイドメンバと、フロントサイドメンバのキック部後端に接続されるフロアサイドメンバと、フロントサスペンションを支持するサスペンションメンバを有する車体前部構造に関する。

　特開２００４－２４３７８５号に記載の車体は、図１２に示すようにエンジンルーム（図示省略）の両側に車両前後方向に延びるフロントサイドメンバ１０３を有する。フロントサイドメンバ１０３は、ほぼ水平なフロントサイドメンバ本体部１０３ｍと、エンジンルームの後端位置から後方にかつ低い方向へ緩やかに湾曲するキック部１０３ｋを有する。フロントサイドメンバ１０３のキック部１０３ｋの後端に車両フロアの幅方向両側で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバ１０１が接続される。車両が前方衝突した場合、衝突荷重がフロントサイドメンバ１０３の軸方向に加わり、主としてフロントサイドメンバ１０３のキック部１０３ｋが縦に曲がるように変形する。これにより衝突荷重が吸収される。

　最近、車室の利用性を向上させるために車両の床を従来構造より低くする。そのためフロントサイドメンバ本体部１０３ｍとフロアサイドメンバ１０１の高低差、即ち、フロントサイドメンバ１０３のキック部１０３ｋの高さ寸法が大きくなる。これにより車両が前方衝突した際の衝突荷重に対するキック部１０３ｋの強度が低下する。その結果、キック部１０３ｋの変形量が大きくなり、車室へのフロントサイドメンバ１０３の侵入量が増加し得る。

　これを防止する１つの方法としてフロントサイドメンバ１０３のキック部１０３ｋを補強することが考えられる。しかしこの方法では、重量が増大しかつ経済的でない。そのため簡単な構成で車両の前方衝突時におけるフロントサイドメンバのキック部の変形量を抑え得る車体が必要である。

　本発明の１つの特徴によると、車体前部構造は、フロントサイドメンバとフロアサイドメンバとサスペンションメンバとストッパ部材を有する。フロントサイドメンバは、車両前部の幅方向両側で車両前後方向に延び、かつ後部において後方にかつ下方に傾斜するキック部を備える。フロアサイドメンバは、キック部の後端に接続され、かつ車両フロアの幅方向両側で車両前後方向に延びる。サスペンションメンバは、キック部より前側にて左右のフロントサイドメンバに連結される前両側部と左右のフロアサイドメンバに連結される後両側部を有しかつフロントサスペンションを支持する。ストッパ部材は、サスペンションメンバの後側にて車両フロアに固定され、サスペンションメンバとの間に隙間を形成し、サスペンションメンバが後退した時にサスペンションメンバが当接される。

　したがって車両が前方衝突した時にフロントサイドメンバに加わる軸方向の衝突荷重は、キック部を介してフロアサイドメンバに伝わる。衝突荷重は、フロントサイドメンバのキック部の前両側部から連結部分を介してサスペンションメンバに加わる。サスペンションメンバが後退してストッパ部材に当接し、衝突荷重が車両フロアに伝わる。したがって衝突荷重が分散され、衝突荷重がフロントサイドメンバのキック部に集中しなくなる。かくしてキック部に加わる衝突荷重が減少する。

　したがって低床化等によりキック部の高さ寸法が大きくなった場合でも、キック部を補強することなく、車両前方衝突時におけるキック部の変形量を抑え得る。またサスペンションメンバの後側にストッパ部材を配置する構造は、簡単で経済的である。さらにサスペンションメンバとストッパ部材の間には隙間が設けられるため、サスペンションメンバの振動がストッパ部材から車両フロアに伝わることが抑制され得る。

本発明に係る車体前部構造の概略平面図である。図１のII-II線断面矢視図である。図２のIII-III線矢視図である。フロントサイドメンバの側面図である。図４のV-V線断面矢視図である。図４のVI-VI線断面矢視図である。前部構造の働きを表すための前部構造の斜視図である。他の構造に係る車体前部構造の概略側面図である。図８の前部構造の概略平面図である。前部構造の働きを表す図８の前部構造の側面図である。前部構造の働きを表す図８の前部構造の側面図である。従来の車体前部構造の側面図である。

　本発明の１つの実施の形態を図１～７にしたがって説明する。図中の前後左右、及び上下は、車両の前後左右、及び上下に対応する。

　車体は、図１に示すように車幅方向両側において車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１０を有する。サイドメンバ１０は、車体の骨格部分であり、車体の前部（エンジンルームＥの両側）に位置するフロントサイドメンバ１２と、フロントサイドメンバ１２の後側で車両フロアを構成するフロアサイドメンバ１４を備える。

　フロントサイドメンバ１２は、図２に示すように車両前後方向に延びるフロントサイドメンバ本体部１２ｍと、フロントサイドメンバ本体部１２ｍの後側から後方にかつ低い方向へ傾斜するキック部１２ｋを有する。左右のフロントサイドメンバ１２の先端位置には、下方に突出するブラケット１２ｂが設けられる。左右のブラケット１２ｂ間には、前端部クロスメンバ１５が設けられる。左右のフロントサイドメンバ１２の先端位置には、バンパリインフォース１６が取付けられる。

　左右のフロアサイドメンバ１４間には、図１に示すように車幅方向に延びるフロアクロスメンバ１７が設けられる。左右のフロアサイドメンバ１４の外側には、車両前後方向に延びる左右のロッカレール１９が設けられる。

　左右のフロントサイドメンバ１２間には、図１，２に示すようにサスペンションメンバ２０が設けられる。サスペンションメンバ２０は、キック部１２ｋに対応する位置に配設され、ほぼ水平に配置される。サスペンションメンバ２０は、プレートであって、フロントサスペンション（図示省略）とエンジンマウント（図示省略）を支持する。サスペンションメンバ２０の前部には、左右両端位置に上方に突出する脚部２２が設けられる。

　左右の脚部２２は、図２に示すようにブラケット１２ｄにボルト等により連結される。ブラケット１２ｄは、台形状であってフロントサイドメンバ１２のキック部１２ｋよりも前側に位置する。サスペンションメンバ２０の後部の左右両側には、図１に示すようにフランジ部２４が設けられる。左右のフランジ部２４は、左右のフロアサイドメンバ１４の下面受け部１４ｘにボルト等により連結される。

　サスペンションメンバ２０の前部中央には、図１に示すように補強板部２５の後端部が連結される。補強板部２５の前端部は、前端部クロスメンバ１５の中央位置に連結される。ブラケット１２ｄと脚部２２は、フロントサイドメンバ１２とサスペンションメンバ２０の連結位置に相当する。下面受け部１４ｘとフランジ部２４も、フロアサイドメンバ１２とサスペンションメンバ２０の連結位置に相当する。

　フロントサイドメンバ１２は、図５，６に示すようにインナパネル１２１とアウタパネル１２２によって中空閉断面の筒状に形成される。インナパネル１２１とアウタパネル１２２は、断面略横向きＵ字形を有し、互いに合わせられる。断面略横向きＵ字形をした補強用のリインフォースメント１２３がインナパネル１２１に内側面に重ねられる。

　フロントサイドメンバ１２は、図４に示すようにフロントサイドメンバ本体部１２ｍの長さ方向における略中央位置に脆弱部Ｚを有する。脆弱部Ｚは、車両前方衝突時の衝突荷重がフロントサイドメンバ本体部１２ｍに対して軸方向に加わったときに折れ曲がるように構成される。脆弱部Ｚは、図６に示すようにインナパネル１２１の上下に形成された貫通孔１２１ｈを有する。脆弱部Ｚは、他の部分よりも幅の狭いリインフォースメント１２３の一部分を含む。脆弱部Ｚは、フロントサイドメンバ本体部１２ｍが車幅方向外側に突出するように折れ曲がることを促進する。

　ストッパ部材３０は、図１に示すように車両前方衝突時にサスペンションメンバ２０の後退を止めるために設けられる。ストッパ部材３０は、サスペンションメンバ２０の後側に位置し、サスペンションメンバ２０と左右のフロアサイドメンバ１４と前側のフロアクロスメンバ１７に囲まれる範囲に設けられる。

　ストッパ部材３０は、図２に示すように略角形の中空箱状である。ストッパ部材３０は、サスペンションメンバ２０を受け得る前面下側３０ｆを有する。前面下側３０ｆとサスペンションメンバ２０の後端位置の間に一定の隙間Ｓが設けられるようにストッパ部材３０が位置決めされる。

　図２に示すようにストッパ部材３０の側面に側面フランジ部３３が設けられる。ストッパ部材３０は、側面フランジ部３３によってフロアサイドメンバ１４の側面に固定される。ストッパ部材３０の上面に上面フランジ部３４が設けられる。ストッパ部材３０は、上面フランジ部３４によって床板（図示省略）の下面に固定される。

　前方衝突時における車体前部構造の動作を以下に説明する。図１に示すようにオフセット衝突等により車両右前部に衝突荷重が加わった際、バンパリインフォース１６を介して右側のフロントサイドメンバ１２の先端に衝突荷重（白矢印参照）が軸方向に加わる。衝突荷重によりフロントサイドメンバ本体部１２ｍが脆弱部Ｚの位置で車幅方向外側に折れ曲がる（図１の二点鎖線参照、図７参照）。これにより衝突荷重の一部が吸収される。脆弱部Ｚを通過した衝突荷重は、キック部１２ｋとブラケット１２ｄを介してサスペンションメンバ２０の右脚部２２に分散される。キック部１２ｋに加わった衝突荷重の一部は、キック部１２ｋの変形により吸収される。残りの衝突荷重は、フロアサイドメンバ１４等（車両フロア）に加わる。

　サスペンションメンバ２０の右脚部２２に加わった衝突荷重は、サスペンションメンバ２０を変形させつつ後方に移動させる（図１二点鎖線参照）。これによりサスペンションメンバ２０の右後端がストッパ部材３０の前面下側３０ｆに当接する。即ち、サスペンションメンバ２０がストッパ部材３０によって後から押えられ、図７に示すようにストッパ部材３０が変形する。サスペンションメンバ２０の変形（移動）とストッパ部材３０の変形により衝突荷重の一部が吸収される。ストッパ部材３０を通過した衝突荷重は、フロアサイドメンバ１４、フロアクロスメンバ１７等（車両フロア）に加わる。

　以上のように車体前部構造は、図１，２に示すようにフロントサイドメンバ１４とフロアサイドメンバ１２とサスペンションメンバ２０とストッパ部材３０を有する。フロントサイドメンバ１４は、車両前部の幅方向両側で車両前後方向に延び、かつ後部において後方にかつ下方に傾斜するキック部１２ｋを備える。フロアサイドメンバ１４は、キック部１２ｋの後端に接続され、かつ車両フロアの幅方向両側で車両前後方向に延びる。サスペンションメンバ２０は、キック部１２ｋより前側にて左右のフロントサイドメンバ１２に連結される前両側部と左右のフロアサイドメンバ１４に連結される後両側部を有しかつフロントサスペンションを支持する。ストッパ部材３０は、サスペンションメンバ２０の後側にて車両フロアに固定され、サスペンションメンバ２０との間に隙間Sを形成し、サスペンションメンバ２０が後退した時にサスペンションメンバ２０が当接される。

　したがって車両前方衝突時にフロントサイドメンバ１２に加わる軸方向の衝突荷重は、キック部１２ｋを介してフロアサイドメンバ１４に伝わる。衝突荷重は、キック部１２ｋの前両側部から連結部分１２ｄ，２２を介してサスペンションメンバ２０に加わる。サスペンションメンバ２０が後退してストッパ部材３０に当接し、衝突荷重が車両フロアに伝わる。したがって衝突荷重が分散され、衝突荷重がキック部１２ｋに集中しなくなる。かくしてキック部１２ｋに加わる衝突荷重が減少する。

　したがって低床化等によりキック部１２ｋの高さ寸法が大きくなった場合でも、キック部１２ｋを補強することなく、車両前方衝突時におけるキック部１２ｋの変形量を抑え得る。サスペンションメンバ２０の後側にストッパ部材３０を配置する構造は、簡単で経済的である。サスペンションメンバ２０とストッパ部材３０の間には隙間Ｓが設けられるため、サスペンションメンバ２０の振動がストッパ部材３０から車両フロアに伝わることが抑制され得る。

　フロントサイドメンバ１２は、図１，２に示すようにフロントサイドメンバ１２とサスペンションメンバ２０の連結位置１２ｄ，２２よりも前側にて幅方向に曲がることを促進する脆弱部Ｚを有する。したがって車両前方衝突時にフロントサイドメンバ１２の脆弱部Ｚが幅方向（横方向）に曲がり、衝突荷重の一部が脆弱部Ｚで吸収される。これによりフロントサイドメンバ１２のキック部１２ｋに加わる衝突荷重が減少し、キック部１２ｋの変形が抑制され得る。

　ストッパ部材３０は、図１，２に示すように中空部を有する箱状である。したがってサスペンションメンバ２０からストッパ部材３０に伝わる衝突荷重の一部は、ストッパ部材３０によって吸収され得る。

　本発明の形態を上記構造を参照して説明したが、本発明の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能であることは当業者であれば明らかである。したがって本発明の形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。例えば本発明の形態は、前記特別な構造に限定されず、下記のように変更が可能である。

　脆弱部Ｚは、図６に示すように複数の貫通孔１２１ｈを有していても良いし、貫通孔１２１ｈの代わりに縦方向に延びる折線を有していても良い。

　ストッパ部材３０は、図２に示すように箱状でも良いし、ストッパ部材３０の強度を調整し得るようにストッパ部材３０の内部空間を仕切る仕切部材を有していても良い。

　車体前部構造は、図８～１１に示すように構成されても良い。図８～１１に示す車体前部構造は、図１，２に示すフロアサイドメンバ１４、サスペンションメンバ２０及びストッパ部材３０の一部を改良した構造を有する。他の構成は、図１，２に示す車体前部構造と同様に形成される。

　図９に示すフロアサイドメンバは、フロントサイドメンバ１２に連続して設けられた外側フロアサイドメンバ１４と、外側フロアサイドメンバ１４の車幅方向内側に配置される内側フロアサイドメンバ１４０を備える。左右の内側フロアサイドメンバ１４０間にてフロアクロスメンバ１７が車幅方向に延びる。

　図８，９に示すように内側フロアサイドメンバ１４０の先端部下側には、ブッシュ４３がボルト４１により連結される。ブッシュ４３は、サスペンションメンバ４０の後部の左右両側に設けられる。ブッシュ４３は、外筒４３ｅ、内筒（図示省略）、内筒と外筒４３ｅ間に配設される防振ゴムを備える。ブッシュ４３は、サスペンションメンバ４０の後部に縦向きで固定され、ブッシュ４３の内筒にボルト４１が通される。

　図８に示すようにサスペンションメンバ４０の後部には支持面４４が形成され、支持面４４は、ブッシュ４３の固定面よりも位置が高い。支持面４４の後部上面に台形状の突起部４４ｔが形成される。突起部４４ｔは、ブッシュ４３よりも前側に位置し、ブッシュ４３よりも位置が高い。

　図８に示すように内側フロアサイドメンバ１４０の先端部には、ストッパ部材を構成する前部ストッパ５０が取付けられる。内側フロアサイドメンバ１４０の下面１４２には、ストッパ部材を構成する後部ストッパ６０が取付けられる。後部ストッパ６０は、サスペンションメンバ４０のブッシュ４３が連結される位置よりも後方に位置する。

　図８に示すように前部ストッパ５０は、車両前方衝突によりサスペンションメンバ４０が後退したときに、突起部４４ｔに当接する。前部ストッパ５０は、内側フロアサイドメンバ１４０の先端を覆おう蓋形状を有する。前部ストッパ５０は、サスペンションンメンバ４０の突起部４４ｔが当接する前面５２を有する。前部ストッパ５０の下端は、内側フロアサイドメンバ１４０の下面１４２と等しい高さになるように位置決めされる。

　図８に示すように後部ストッパ６０は、サスペンションメンバ４０が後退したときに、ブッシュ４３の外筒４３ｅが当接する。後部ストッパ６０は、逆台形状に形成された箱型であり、外筒４３ｅが当接する前面６２を有する。後部ストッパ６０は、内側フロアサイドメンバ１４０の下面１４２に固定され、下面１４２から下方に突出する。

　図１０に示すように突起部４４ｔと前部ストッパ５０の前面５２間の前後距離Ｄ1（図１０参照）は、ブッシュ４３の外筒４３ｅと後部ストッパ６０の前面６２間の前後距離Ｄ２とほぼ等しい。

　図８に示すようにブッシュ４３は、内側フロアサイドメンバ１４０の下面１４２と、板状のブラケット１４ｚの間においてボルト４１によって内側フロアサイドメンバ１４０とブラケット１４ｚに取付けられる。ブラケット１４ｚの他端側は、外側フロアサイドメンバ１４の下面（図示省略）にボルト等により固定される。したがってブッシュ４３とボルト４１によってサスペンションメンバ４０と内側フロアサイドメンバ１４０が連結される（連結位置）。

　図１０，１１に示すように車両前方衝突によりサスペンションメンバ４０が変形しつつ後退する。これによりサスペンションメンバ４０の突起部（前寄り突部）４４ｔが前部ストッパ５０の前面５２のＴ１に当接する。ほぼ同時に、ブッシュ４３の外筒（後側突部）４３ｅが後部ストッパ６０の前面６２のＴ２に当接する。

　以上のようにサスペンションメンバ４０は、図１０，１１に示すようにサスペンションメンバ４０と内側フロアサイドメンバ（フロアサイドメンバ）１４０の連結位置（ボルト４１の位置）より前側に位置する突起部４４ｔ（前寄り突起）と、連結位置より後側に位置するブッシュ４３の外筒４３ｅ（後側突部）を有する。ストッパ部材は、サスペンションメンバ４０の後退時に突起部４４ｔが当接される前部ストッパ５０と、前記後退時に外筒４３ｅが当接される後部ストッパ６０を有する。

　したがって車両前方衝突によってサスペンションメンバ４０が後退したとき、サスペンションメンバ４０が内側フロアサイドメンバ１４０との連結位置（ボルト４１の位置）の前後で前部ストッパ５０と後部ストッパ６０に当接する。そのためサスペンションメンバ４０と内側フロアサイドメンバ１４０の連結部位（ボルト４１）に加わる衝突荷重が減少する。これによりサスペンションメンバ４０と内側フロアサイドメンバ１４０の連結が外れることが抑制され得る。また衝突荷重を確実にサスペンションメンバ４０から車両フロアに伝達し得る。

　図１０に示すように突起部４４ｔ（前寄り突起）は、ブッシュ４３の外筒４３ｅ（後側突部）よりも高い位置に配置される。前部ストッパ５０は、後部ストッパ６０よりも高い位置に配置される。したがって突起部４４ｔと前部ストッパ５０の衝突、及び外筒４３ｅと後部ストッパの衝突は、互いに干渉し難い。

　図９に示すフロアサイドメンバと同様に、図１に示すフロアサイドメンバ１４が図９に示す外側フロアサイドメンバ（１４）と内側フロアサイドメンバ（１４０）を有していても良い。

　前部構造は、図９に示すように後側突起としてブッシュ４３の外筒４３ｅを有していても良いし、外筒４３ｅの代わりに後側突起としてサスペンションメンバ４０の後端部等、あるいはサスペンションメンバ４０の後端部に設けられた突起等を有していても良い。

Claims

　車体前部構造であって、
　車両前部の幅方向両側で車両前後方向に延び、かつ後部において後方にかつ下方に傾斜するキック部を備えるフロントサイドメンバと、
　前記キック部の後端に接続され、かつ車両フロアの幅方向両側で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバと、
　前記キック部より前側にて左右の前記フロントサイドメンバに連結される前両側部と左右の前記フロアサイドメンバに連結される後両側部を有しかつフロントサスペンションを支持するサスペンションメンバと、
　前記サスペンションメンバの後側にて前記車両フロアに固定され、前記サスペンションメンバとの間に隙間を形成し、前記サスペンションメンバが後退した時に前記サスペンションメンバが当接されるストッパ部材を有する車体前部構造。
　請求項１に記載の車体前部構造であって、
　前記フロントサイドメンバは、前記フロントサイドメンバと前記サスペンションメンバの連結位置よりも前側にて幅方向に曲がることを促進する脆弱部を有する車体前部構造。
　請求項１または２に記載の車体前部構造であって、
　前記ストッパ部材は、中空部を有する箱状である車体前部構造。
　請求項１から３のいずれか１つに記載の車体前部構造であって、
　前記サスペンションメンバは、前記サスペンションメンバと前記フロアサイドメンバの連結位置より前側に位置する前寄り突部と、前記連結位置より後側に位置する後側突部を有し、
　前記ストッパ部材は、前記サスペンションメンバの前記後退時に前記前寄り突部が当接される前部ストッパと、前記後退時に前記後側突部が当接される後部ストッパを有する車体前部構造。
　請求項４に記載の車体前部構造であって、
　前記前寄り突部は、前記後側突部よりも高い位置に配置され、
　前記前部ストッパは、前記後部ストッパよりも高い位置に配置される車体前部構造。