JP2020121592A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも車両の前突時の安全性能を高めることが可能な車両前部構造を提供する。【解決手段】内入り傾斜部３３が設けられている一対のフロントサイドメンバ３に、サスペンションメンバ４の車幅方向両端部が前側連結部９Ａおよび後側連結部９Ｂを介して連結支持されている、車両前部構造Ａであって、サスペンションメンバ４のうち、後側連結部９Ｂの車幅方向内方側近傍には、サスペンションメンバ４の後側連結部９Ｂに車幅方向内方への所定以上の荷重Ｆａが作用したときに変形を生じさせることが可能な脆弱部４８が設けられている。【選択図】 図７

Description

本発明は、自動車などの車両前部構造に関する。

車両前部構造の一例として、特許文献１，２に記載のものがある。
これら特許文献１，２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下側には、フロントサスペンションのサスペンションメンバが取付けられている。この取付けは、サスペンションメンバの車幅方向両端部を、前側連結部および後側連結部を介して一対のフロントサイドメンバに連結することにより図られている。

このような構造においては、車両の前突が発生し、車両前方からフロントサイドメンバやサスペンションメンバに衝突荷重が入力した場合に、車両前部の各所において、衝突エネルギを効率よく吸収させたり、あるいはサスペンションメンバが大きく後退して車室に突入しないようにすることが望まれる。このため、従来においては、サスペンションメンバが後退する際に、後側連結部において適度な抵抗力を生じさせたり、あるいは後側連結部におけるサスペンションメンバとフロントサイドメンバとの連結状態を解除させてサスペンションメンバを下方に脱落させるといった手段がよく採用される。特許文献１においては、後側連結部の締結ボルトを後退させるための溝部が形成されており、サスペンションメンバに所定以上の衝突荷重が作用した際には、締結ボルトが前記溝部に沿って移動するように構成されている。

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、解決すべき課題があった。

すなわち、特許文献２においては、フロントサイドメンバとサスペンションメンバとの後側連結部が前側連結部よりも車幅方向内方側に位置しており、これに対応して、一対のフロントサイドメンバの前側連結部および後側連結部の近傍部は、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が狭くなるように傾斜した一対の内入り傾斜部とされている。このような構成の車両に前突が発生し、その衝突荷重がフロントサイドメンバに入力した場合、このフロントサイドメンバには曲げモーメントが発生し易く、フロントサイドメンバのうち、後側連結部が設けられている箇所が車幅方向内方側に変形または変位する虞がある。このような変形または変位は、内入り傾斜部の傾斜角が大きいほど大きくなる。
フロントサイドメンバの前記した変形または変位が発生すると、フロントサイドメンバとサスペンションメンバとの後側連結部には、車幅方向において大きな荷重が発生し、後側連結部が本来の構造とは異なった状態となる虞がある。このことに起因し、車両の前突時において、車両前方側からの衝突荷重によって本来生じるべき衝突エネルギ吸収動作や連結解除動作（締結ボルトの後退動作や脱落動作など）を、後側連結部に適切に生じさせることができない場合がある。車両の前突時の安全性能を高める観点からすると、そのような不具合を適切に解消することが望まれる。

特開２００４−１３０８２７号公報 特開２００５−１６２１４４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、従来よりも車両の前突時の安全性能を高め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、車両前部の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で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に前側連結部および後側連結部を介して車幅方向両端部が連結支持されたサスペンションメンバと、を備えており、前記後側連結部は、前記前側連結部よりも車幅方向内方側に位置し、かつ前記一対のフロントサイドメンバの前記前側連結部および前記後側連結部の周辺部は、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が狭くなるように傾斜した一対の内入り傾斜部とされている、車両前部構造であって、前記サスペンションメンバのうち、前記後側連結部の車幅方向内方側近傍には、前記サスペンションメンバの前記後側連結部に車幅方向内方への所定以上の荷重が作用したときに変形を生じさせることが可能な脆弱部が設けられ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、車両の前突が発生し、その衝突荷重がフロントサイドメンバに入力した場合には、フロントサイドメンバに内入り傾斜部が設けられていることに起因して、フロントサイドメンバが車幅方向内方側に変形または変位し、サスペンションメンバの後側連結部が設けられている箇所に、車幅方向内方への所定以上の荷重（車幅方向の力）が作用する場合がある。この場合、サスペンションメンバのうち、後側連結部の車幅方向内方側近傍の脆弱部が、前記車幅方向の力により変形（座屈変形など）するため、この変形によって前記荷重の吸収が図られ、サスペンションメンバとフロントサイドメンバとの後側連結部自体の構造は、本来意図する構造に維持することが可能となる。その結果、車両の前突時において、車両前方側からの衝突荷重によって生じる後側連結部の衝突エネルギ吸収動作（たとえば、締結ボルトの後退動作）、あるいは後側連結部の連結解除動作などを適切に生じさせ、車両の前突時の安全性能を高めることが可能となる。

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。

（ａ）は、本発明に係る車両前部構造の一例を示す要部側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大側面断面図である。 図１の要部底面図である。 図２の要部拡大図である。 図２のIV−IV断面図である。 図４の要部断面斜視図である。 図１に示す車両前部構造におけるサスペンションメンバの要部概略斜視図である。 図６の要部概略平面図である。 図１に示す車両前部構造の作用を示す一部破断要部側面図である。

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の前部の下部に設けられた左右一対のフロントサイドメンバ３、ロアアーム７を介して前輪１９を懸架するためのサスペンションメンバ４（サブフレームとも称される）、ならびにサスペンションメンバ４を一対のフロントサイドメンバ３に取付けるための前側連結部９Ａ、および後側連結部９Ｂ，９Ｂ’を備えている。
サスペンションメンバ４には、図６および図７を参照して後述する脆弱部４８が設けられている。

一対のフロントサイドメンバ３は、エンジンや変速機などから構成されたパワープラント２が内部に配されているエンジンルーム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３２を有している。図１に示すように、これら一対のフロント部３２の後端側には、一対ずつの後下がり傾斜部３０および略水平部３１が順次繋がっている。ただし、図２に示す底面視（平面視も同様）においては、一対のフロント部３２の後端側に、一対ずつの内入り傾斜部３３（図２の符号Ｓａで示す範囲）および後側延設部３４が順次繋がった構成とされている。一対の内入り傾斜部３３は、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が狭くなるように底面視において傾斜している。

各フロントサイドメンバ３は、図４および図５に示すように、たとえば断面ハット状などの部材を用いて構成されており、車両１のフロア部１１が設けられている箇所においては、このフロア部１１の下面部に溶接されている。なお、フロア部１１は、ダッシュパネル１１ａの下端部にフロントフロアパネル１１ｂの先端部を接合して構成されている。

サスペンションメンバ４は、ロアアーム７の基端部を回転可能に支持する部材であり、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３０の下方に位置している。このサスペンションメンバ４の詳細については後述するが、車幅方向に延びた形態を有し、前側連結部９Ａおよび後側連結部９Ｂ，９Ｂ’を介してフロントサイドメンバ３に取付けられている。

図１に示すように、前側連結部９Ａは、サスペンションメンバ４の前部寄り領域の上面部に起立して設けられた前側ブラケット部４１の上部が、支持部材３９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３９の取付け強度を高めるためのリインフォース３９ａが適宜設けられている。

後側連結部９Ｂは、後下がり傾斜部３０の下面側に溶接されたブラケット部３８の下壁部３８ａに、サスペンションメンバ４の後部が、ボルト９０を用いて締結された部位である。この後側連結部９Ｂにおいては、車両１の前突が発生し、車両前方側から大きな荷重を受けた場合には、図８を参照して後述するように、ボルト９０がブラケット部３８の下壁部３８ａを破断させながら後退し、所定以上後退した後においても荷重を受け続けた場合には、ブラケット部３８から脱落し得るようになっている。これに対し、前側連結部９Ａは、後側連結部９Ｂと比較すると、フロントサイドメンバ３とサスペンションメンバ４との連結強度が高く、連結解除がされ難い部位とされている。
後側連結部９Ｂ’は、サスペンションメンバ４の後部に固定されたステー４２が、後下がり傾斜部３０のブラケット部３８よりも下側の部分にボルト９１を用いて締結された部位である。

ロアアーム７は、先端部に支持される前輪１９とサスペンションメンバ４との相対的な上下動を可能とするように、その基端部は、サスペンションメンバ４に対して回転可能に連結されている。より具体的には、ロアアーム７の基端部は、前部および後部に分岐し、かつ前側回転支持部８Ａおよび後側回転支持部８Ｂを介してサスペンションメンバ４に取付けられている。前側回転支持部８Ａは、中心軸が略水平方向に延びる姿勢のゴムブッシ
ュ８１を用いて構成されており、後側回転支持部８Ｂは、中心軸が上下高さ方向に延びる起立姿勢のゴムブッシュ８２を用いて構成されている。ゴムブッシュ８２、ステー４２、サスペンションメンバ４、およびブラケット部３８は、ボルト９０を用いて共締めされている。

図３によく表れているように、ロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２は、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ１だけオフセットされ、かつフロントサイドメンバ３の直下に位置している。このため、構成の簡素化を図りつつ、後側回転支持部８Ｂおよびその周辺部の建付け剛性を高め、操安性をより向上させることが可能である。
前記した構成に対応し、後側連結部９Ｂ，９Ｂ’は、前側連結部９Ａよりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ２だけオフセットされている。内入り傾斜部３３は、このような構成を容易かつ的確に実現するのに役立つ。

図６に示すように、サスペンションメンバ４は、ロア部材４０ａ上にアッパ部材４０ｂを接合して構成された中空状である。同図および図７に示すように、このサスペンションメンバ４の上面部には、スタビライザ６５を支持するブラケット６６が溶接され、かつこのブラケット６６の取付け箇所を補強するための補強部材５（バルク）がサスペンションメンバ４の内部に溶接されている。このことにより、後側連結部９Ｂの車幅方向内方側近傍は、脆弱部４８とされている。

より具体的には、図６および図７において、サスペンションメンバ４に設けられている上下一対の孔部４７は、図１などに示したボルト９０が挿通される部位であり、サスペンションメンバ４の上下一対の孔部４７の周縁部が、サスペンションメンバ４における後側連結部９Ｂに相当する。これに対し、補強部材５は、後側連結部９Ｂの車幅方向内方側に離間した配置とされ、この補強部材５の上板部５０、座板部５１、および突出部５２の先端部５２ａは、サスペンションメンバ４の上壁部、下壁部、および側壁部にそれぞれ溶接されており、この補強部材５が設けられた箇所の剛性は高められている。このため、後側連結部９Ｂから補強部材５の取付け箇所に到るまでの範囲、すなわち図７の符号Ｓｂで示す範囲は、補強部材５によって補強された箇所に相対して剛性が低い脆弱部４８となっている。後述するように、車両１の前突時には、後側連結部９Ｂに車幅方向内方への力Ｆａが作用するが、脆弱部４８は、所定値以上の力Ｆａを受けた場合に座屈などの圧縮変形を生じる部位とされている。
好ましくは、補強部材５の主要部（上板部５０）の後端は、適当な寸法Ｌａだけ後側連結部９Ｂよりも車両前方側に位置し、または車両前後方向において車両後側連結部９Ｂと一致した位置（つまり、Ｌａ＝０）に設けられている。

本実施形態においては、フロントサイドメンバ３の後側連結部９Ｂ，９Ｂ’付近の剛性を高めるための手段として、トルクボックス１４（アウタトルクボックス）、インナトルクボックス１３ａ、およびクロスメンバ６が設けられている。トルクボックス１４は、ロッカ１５の前端部とフロントサイドメンバ３とを橋渡し接続する部材である。インナトルクボックス１３ａは、フロア部１１に形成されたフロアトンネル部１２の基部を補強するためのインナトルクメンバ１３の前部が車幅方向外方側に屈曲または湾曲した部位であり、その一端はフロントサイドメンバ３に接合されている。図４および図５によく表れているように、クロスメンバ６は、フロア部１１を挟んでフロントサイドメンバ３の上側に接合されたアッパメンバ３Ａと、フロアトンネル部１２とを車幅方向に橋渡し接続する部材である。

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に前突が発生し、車両１の前部に荷重入力がなされると、フロントサイドメンバ３のフロント部３２などが圧縮変形するとともに、パワープラント２の後退などに伴い、サスペンションメンバ４も後退する。このため、図８に示すように、後側連結部９Ｂには、車両後方側への荷重Ｆｂ（ボルト９０に対する剪断力）が作用して、ボルト９０はブラケット部３８の下壁部３８ａを破断させながら後退し、その際に荷重Ｆｂのエネルギ吸収がなされる。ボルト９０が所定量後退した後において、なおも荷重Ｆｂが作用し続ける場合には、下壁部３８ａの破断量が大きくなり、ボルト９０がブラケット部３８から脱落する。このことにより、サスペンションメンバ４をフロントサイドメンバ３から落下させることができ、サスペンションメンバ４が大きく後退して車室内に進入することを防止することが可能となる。なお、後側連結部９Ｂ’においては、ステー４２が衝突荷重によって比較的容易にかつ大きく変形する。

フロントサイドメンバ３は、内入り傾斜部３３を有しているため、車両前方側から衝突荷重を受けた場合に、曲げモーメントが発生し易く、後側連結部９Ｂ，９Ｂ’の周辺部が車幅方向内方側に変形または変位し、サスペンションメンバ４における後側連結部９Ｂには、前記変形または変位に起因する車幅方向内方側への力Ｆａが作用する。これに対し、力Ｆａが所定以上の大きな力であると、サスペンションメンバ４の脆弱部４８に座屈などの変形を生じて、エネルギ吸収がなされ、サスペンションメンバ４とフロントサイドメンバ３との後側連結部９Ｂにおける相対的な構造は、本来意図する構造、つまりボルト９０に剪断力としての荷重を適切に作用させ得る適切な構造に維持される。したがって、図８を参照して先に説明した後側連結部９Ｂにおける動作が、力Ｆａによって不当に妨げられないようにすることが可能である。その結果、車両１の前突時の安全性能を高めることができる。

本実施形態においては、図７を参照して説明したように、補強部材５の後端部が後側連結部９Ｂよりも車両前方側に位置し、または車両前後方向において一致した配置に設けられているため、車両１の前突時には、図８に示すように、車両側面視において、後側連結部９Ｂよりも車両前方側の位置、または後側連結部９Ｂと一致した位置において、サスペンションメンバ４を座屈変形させることも可能となる。このような座屈変形は、ボルト９０に剪断力を発生させることとなり、ボルト９０に捩じ切りの荷重を作用させる上で有効である。

本実施形態においては、既述したように、トルクボックス１４（アウタトルクボックス）、インナトルクボックス１３ａ、およびクロスメンバ６が設けられており、フロントサイドメンバ３の後側連結部９Ｂ，９Ｂ’付近の剛性が高められている。このため、車体の捩じり剛性が高められ、またサスペンションメンバ４の支持状態を安定させることが可能である他、車両１の前突時にフロントサイドメンバ３が車幅方向内方側に変形または変位することを抑制することも可能である。したがって、図８を参照して説明した後側連結部９Ｂにおける動作をより確実に生じさせることができる。

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。

上述の実施形態においては、スタビライザ６５の取付け箇所を補強するための補強部材５を、後側連結部９Ｂから離間した配置に設けることにより、脆弱部４８を設けているが、本発明はこれに限定されない。補強部材としては、たとえばステアリングギヤボックスなどの他の部材の取付け箇所の補強部材を用いてもよいことは勿論のこと、脆弱部４８を設けるための専用の補強部材であってもよい。
また、脆弱部は、サスペンションメンバの後側連結部の車幅方向内方側に、貫通孔を設けることによって構成することも可能である。
車両１の操安性を良好にする観点からすると、フロントサスペンションのロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２を、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側にオフセットすることが好ましいものの、これとは異なる構成とすることも可能である。
後側連結部としては、たとえば後側連結部９Ｂのみを具備し、かつ後側連結部９Ｂ’を具備しない構成とすることもできる。
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
１ 車両
１１ フロア部
１１ａ ダッシュパネル
１１ｂ フロントフロアパネル
１２ フロアトンネル部
３ フロントサイドメンバ
３３ 内入り傾斜部（フロントサイドメンバの）
４ サスペンションメンバ
４８ 脆弱部

Claims (1)

1. 車両前部の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で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に前側連結部および後側連結部を介して車幅方向両端部が連結支持されたサスペンションメンバと、
   を備えており、
   前記後側連結部は、前記前側連結部よりも車幅方向内方側に位置し、かつ前記一対のフロントサイドメンバの前記前側連結部および前記後側連結部の周辺部は、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が狭くなるように傾斜した一対の内入り傾斜部とされている、車両前部構造であって、
   前記サスペンションメンバのうち、前記後側連結部の車幅方向内方側近傍には、前記サスペンションメンバの前記後側連結部に車幅方向内方への所定以上の荷重が作用したときに変形を生じさせることが可能な脆弱部が設けられていることを特徴とする、車両前部構造。

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