JP2000062641A - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントサイドメンバの曲折を防止でき、車
両の軽量化が可能な、車両の前部車体構造を提供するこ
と。 【解決手段】 フロントサイドメンバ１０と、パワーユ
ニット１２およびパワーユニット１２を支持するエンジ
ンマウント１４とから構成される。サイドメンバ１０
は、車体側部左右に配置され車両前後方向に延びてい
る。サイドメンバの前端部１０ａには、車両幅方向に延
びるクロスメンバ１８が設置され、サイドメンバの後端
部１０ｂは、ダッシュパネル１１と結合されている。ク
ロスメンバ１８は、左右サイドメンバ１０と結合してい
る部分１８ａ，１８ｃ、および、センタメンバ１３を設
置するマウント部を有するセンタ部１８ｂによって３分
割されて構成されており、これらは所定の嵌合寸法をも
って嵌合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の前部車体構造
に関し、特に、フロントサイドメンバとサイドメンバを
結合するクロスメンバの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、エンジン本体、トラ
ンスミッションなどからなるパワーユニット１２は、車
両前部（ダッシュパネル）１１に設置されている。パワ
ーユニット１２は、通常、エンジンマウント１４を介し
て、フロントサイドメンバ１０に取り付けられている。
エンジンマウント１４は、エンジンが発生する振動をボ
ディーに伝えないようにパワーユニット１２を弾性支持
するものであり、フロントサイドメンバ１０に、通常、
左右非対称な位置に設置されている。

【０００３】フロントサイドメンバ１０は、閉断面を形
成しているので、車両走行中に加わる荷重やパワーユニ
ット１２を支持するのに十分な剛性が得られる。また、
フロントサイドメンバ１０は、車両衝突時、衝突荷重を
受けて軸方向に圧縮変形することで、衝突エネルギを吸
収する機能を有している。

【０００４】しかしながら、図６に示すように、車両が
非衝突物３６に衝突する際、フロントサイドメンバ１０
は、衝突荷重を受けて、その前端部より軸圧縮するとと
もに、エンジンマウント１４の設置部の前方部１０ｄで
曲折される傾向がある。フロントサイドメンバ１０が曲
折されると、軸圧縮する部位が減少し、衝突エネルギ吸
収量が低下するおそれがある。

【０００５】この問題を解決するために、従来、フロン
トサイドメンバを補強する技術が、種々提案されてい
る。一例として、特開平７−２５３５３号公報が開示さ
れている。この従来技術は、サイドビューにおけるサイ
ドメンバの曲折（上下）の防止に着目し、サイドメンバ
を補強するリブを追加することで、エンジンマウント設
置面の抗力を上げる構成としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフロントサイドメンバ補強構造は、サイドビ
ューにおけるサイドメンバの曲折（上下）の防止に対し
て、主として効果を狙った構成となっている。したがっ
て、エンジンマウント設置位置が左右サイドメンバで異
なることに起因するプランビューにおけるサイドメンバ
の曲折（左右）の防止には十分な効果を期待することが
できない。

【０００７】ここで、プランビューにおけるサイドメン
バの曲折が発生するメカニズムを、以下に延べる。

【０００８】図１において、車両が衝突荷重を受ける
と、フロントサイドメンバ１０には軸方向の圧縮荷重Ｆ
₁ が作用する。これと同時に、フロントサイドメンバ１
０と被衝突物３６との衝突角度が直角以外であったり、
もともとサイドメンバ１０がプランビューにおいてカー
ラインに対して角度ηをもってレイアウトされている場
合、フロントサイドメンバ１０とダッシュパネル１１と
の結合部１０ｂには、曲げモーメントＭ₁ が作用する。
（Ｍ₁ ＝Ｆ₁ ｓｉｎη・Ｌ₁ ）

【０００９】一方、パワーユニット１２はエンジンマウ
ント１４を介してフロントサイドメンバ１０と結合され
ているため、フロントサイドメンバ１０のエンジンマウ
ント設置点１４ａ，１４ｂには、前記モーメントとは逆
方向のモーメントＭ₂ が作用する。

【００１０】ところが、ＦＦ車に多く見られる横置きの
パワーユニットのエンジンマウントのサイドメンバに対
する設置位置は、サイドメンバ先端からの距離が左右で
異なっていることが多く、一般にこの距離が短いエンジ
ン側のエンジンマウント１４ａを設置するサイドメンバ
に対する前記逆方向モーメント（Ｍ_2e＝Ｆ₂ ・Ｌ_2l）
は、他方、トランスミッション側のエンジンマウント１
４ｂを設置するサイドメンバに作用する逆方向モーメン
ト（Ｍ_2t＝Ｆ₂ ・Ｌ_2t）に対して大きい。

【００１１】したがって、モーメントは、 エンジン側 ： Ｍ_e ＝Ｆ₁ ｓｉｎη・Ｌ₁ −Ｆ₂ ・Ｌ_2e トランスミッション側 ： Ｍ_t ＝Ｆ₁ ｓｉｎη・Ｌ₁ −Ｆ₂ ・Ｌ_2t となり、トランスミッション側のモーメントの方がＦ₂
（Ｌ_2e−Ｌ_2t）分だけエンジン側より大きい。このた
め、サイドメンバの左右方向のたわみ角δも、トランス
ミッション側のサイドメンバに対してエンジン側のサイ
ドメンバの方が大きくなる。

【００１２】ここで、フロントサイドメンバ１０の先端
部１０ａには、サイドメンバの左右方向の剛性を確保す
るために、クロスメンバ１８が両サイドメンバを結合し
ているが、前出のサイドメンバに発生するたわみに対し
てクロスメンバ１８には引張り入力が作用し、一方でサ
イドメンバ側にはその反力が作用する。この反力の大き
さはたわみ角δの大きさに比例すると考えられるため、
当然、サイドメンバ先端１０ａからエンジンマウント１
４までの距離（Ｌ₁ −Ｌ₂ ）が長いトランスミッション
側のエンジンマウント１４近傍のサイドメンバ１０に
は、サイドメンバ先端を車両中心方向へ曲折しようとす
るモーメントｍがエンジン側よりも大きく作用する。

【００１３】したがって、トランスミッション側のサイ
ドメンバ１０は、エンジン側に比べて、エンジンマウン
ト１４の前方部１０ｄにおいてはるかに曲折しやすく、
左右のサイドメンバを均等に軸方向に圧潰することは困
難なのである。

【００１４】また、仮に、前述の従来技術（特開平７−
０２５３５３号）におけるリブをプランビューにおける
サイドメンバの曲折（左右）の防止に効果を有するサイ
ドメンバ側面に設けたとしても、サイドメンバ周長増加
にともなう重量増加は避けられない。

【００１５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、レインフォースやリブなどのサイ
ドメンバの補強をおこなわずに、エンジンマウント付近
に発生するモーメントを低減することにより、衝突時、
フロントサイドメンバの曲折を防止することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、車両のフロントサイドメンバと、フロン
トサイドメンバの先端部近傍で、左右のフロントサイド
メンバを結合するクロスメンバを有し、フロントサイド
メンバにおけるエンジンマウントの取り付け位置が、フ
ロントサイドメンバ先端からの距離に関して左右フロン
トサイドメンバで異なるレイアウトを有する車両におい
て、前記クロスメンバには、フロントサイドメンバ間の
長さを伸縮自在とする伸縮機構を有することを特徴とす
る。

【００１７】以下、本発明の作用を説明する。本発明に
おける車両の前部車体構造は、車両が衝突荷重を受ける
と、フロントサイドメンバには軸方向の圧縮荷重が作用
する。これと同時に、フロントサイドメンバと被衝突物
との衝突角度が直角以外であったり、もともとサイドメ
ンバ１０がプランビューにおいてカーラインに対して角
度ηをもってレイアウトされている場合、フロントサイ
ドメンバ１０とダッシュパネル１１との結合部１０ｂに
は、曲げモーメントＭ₁ が作用する。

【００１８】一方、パワーユニット１２はエンジンマウ
ント１４を介してフロントサイドメンバ１０と結合され
ているため、フロントサイドメンバ１０のエンジンマウ
ント設置点１４ａ，１４ｂには、前記モーメントとは逆
方向のモーメントＭ₂ が作用する。

【００１９】ところが、ＦＦ車に多く見られる横置きの
パワーユニットのエンジンマウントのサイドメンバに対
する設置位置は、サイドメンバ先端からの距離が左右で
異なっていることが多く、一般にこの距離が短いエンジ
ン側のエンジンマウント１４ａを設置するサイドメンバ
に対する前記逆方向モーメントＭ_2eは、他方、トランス
ミッション側のエンジンマウント１４ｂを設置するサイ
ドメンバに作用する逆方向モーメントＭ_2tに対して大き
い。したがって、サイドメンバ先端での左右方向のたわ
み角δも、トランスミッション側のサイドメンバに対し
てエンジン側のサイドメンバの方が大きくなる。

【００２０】ここで、フロントサイドメンバ１０の先端
部１０ａには、サイドメンバの左右方向の剛性を確保す
るために、クロスメンバ１８が両サイドメンバを結合し
ているが、前出のサイドメンバに発生するたわみに対し
てクロスメンバ１８には引張り入力が作用し、一方でサ
イドメンバ側にはその反力が作用する。この反力の大き
さはたわみ角δの大きさに比例すると考えられるため、
当然、サイドメンバ先端１０ａからエンジンマウント１
４までの距離が長いトランスミッション側のエンジンマ
ウント１４近傍のサイドメンバ１０には、サイドメンバ
先端を車両中心方向へ曲折しようとするモーメントがエ
ンジン側よりも大きく作用するため、トランスミッショ
ン側のサイドメンバ１０は、エンジン側に比べて、エン
ジンマウント１４の前方部１０ｄにおいてはるかに曲折
しやすく、左右のサイドメンバを均等に軸方向に圧潰す
ることは困難である。

【００２１】そこで、車両のフロントサイドメンバと、
フロントサイドメンバの先端部近傍で、左右のフロント
サイドメンバを結合するクロスメンバ１８において、フ
ロントサイドメンバ間の長さを伸縮自在とする伸縮機構
を設置したことにより、サイドメンバのたわみ角に応じ
てフロントサイドメンバ間の長さが伸縮するため、エン
ジンマウント近傍を起点として発生するサイドメンバを
曲折しようとするモーメントが低減されるため、プラン
ビューにおけるサイドメンバの曲折を防止することがで
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車両の前部車
体構造の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明す
る。図１〜４は、本発明による車両の前部車体構造の一
実施の形態を示す図であり、図１は通常時の上面図、図
２は衝突時の上面図、図３は伸縮機構の分解構成図、図
４はクロスメンバにおける伸縮機構の作用図である。

【００２３】まず、図１を用いて構成を説明する。本実
施の形態の前部車体構造は、フロントサイドメンバ（以
下、サイドメンバ）１０と、パワーユニット１２および
パワーユニット１２を支持するエンジンマウント（以
下、マウント）１４とから構成されている。

【００２４】サイドメンバ１０は、車体構造の剛性を高
めるための基本的な骨格であり、車体側部左右に配置さ
れ車両前後方向に延びている。サイドメンバ１０の前端
部１０ａには、車両幅方向に延びるクロスメンバ１８が
設置されている。また、サイドメンバ１０の後端部１０
ｂは、ダッシュパネル１１と結合されている。クロスメ
ンバ１８は、左右サイドメンバ１０と結合している部分
１８ａ，１８ｃ、および、センタメンバ１３を設置する
マウント部を有するセンタ部１８ｂによって３分割され
て構成されており、これらは所定の嵌合寸法をもって嵌
合されている。

【００２５】図３及び図４に示すように、嵌合部分は、
ナットプレート１８ｅおよびボルト１８ｆによって締結
されており、左右クロスメンバ１８ａ，１８ｃに設けた
ガイド穴１８ｄに沿って、所定のせん断力すなわちクロ
スメンバの軸方向引張り圧縮力が作用すると、ガイド穴
１８ｄ寸法の範囲でクロスメンバ左右部とセンタ部の嵌
合寸法が図４のように変化するため、クロスメンバ１８
が伸縮可能な構成となっている。

【００２６】図１に示すように、マウント１４は、パワ
ーユニット１２をサイドメンバ１０などの車体骨格に設
置する際の中間部材として両者間に設置されている。マ
ウントは弾性材などを備え、パワーユニットが発生する
振動をボディーに伝えないように振動を減衰させるもの
である。マウント１４のサイドメンバ１０への設置位置
については、一般にパワーユニットの慣性軸上に設置さ
れることが多く、エンジン、トランスミッションは、一
般に前後・左右対称形状ではないために、慣性軸はカー
ラインに対して傾きを持つ。

【００２７】その結果、本実施の形態では、横置きエン
ジン車におけるマウント設置位置として一般的な、エン
ジン側のマウント１４ａがトランスミッション側のマウ
ント１４ｂに対して、車両前方となるように設置されて
いる。

【００２８】次に、本実施の形態の車両の前部車体構造
が、車両衝突時に衝突エネルギを吸収する作用について
説明する。

【００２９】車両が衝突荷重を受けると、フロントサイ
ドメンバ１０には軸方向の圧縮荷重が作用する。これと
同時に、フロントサイドメンバ１０と被衝突物３６との
衝突角度θが直角以外であったり、もともとサイドメン
バ１０がプランビューにおいてカーラインに対して角度
ηをもってレイアウトされている場合、フロントサイド
メンバ１０とダッシュパネル１１との結合部には、曲げ
モーメントＭ₁ が作用する。

【００３０】

【数１】Ｍ₁ ＝Ｆ₁ ｓｉｎη・Ｌ₁ （式中、Ｆ₁ はサイドメンバ軸圧縮反力、Ｌ₁ はサイド
メンバ１０先端からダッシュパネル１１結合部までの距
離である。）

【００３１】一方、パワーユニット１２はエンジンマウ
ント１４を介してサイドメンバ１０と結合されているた
め、サイドメンバ１０のエンジンマウント１４の設置点
１４ａ，１４ｂには、前記モーメントＭ₁ とは逆方向の
モーメントＭ₂ が作用する。

【００３２】

【数２】Ｍ₂ ＝Ｆ₂ ・Ｌ₂ （式中、Ｆ₂ はエンジンマウント発生反力、Ｌ₂ はエン
ジンマウント１４からダッシュパネル１１結合部までの
距離である。）

【００３３】ところが、ＦＦ車に多く見られる横置きの
パワーユニットのエンジンマウントのサイドメンバに対
する設置位置は、サイドメンバ先端からの距離が左右で
異なっていることが多く、エンジンマウント１４からダ
ッシュパネル１１結合部までの距離Ｌ₂ も左右で異な
る。

【００３４】本実施の形態において、Ｌ₂ 寸法がトラン
スミッション側に対して長い、エンジン側のエンジンマ
ウント１４を設置するサイドメンバ１０に発生する逆方
向モーメントＭ_2eは、トランスミッション側のエンジン
マウント１４を設置するサイドメンバ１０に作用する逆
方向モーメントＭ_2tに対して大きい。したがって、エン
ジン側のサイドメンバたわみ角δ_e に対して、トランス
ミッション側のサイドメンバたわみ角δ_t の方が大きく
なる。

【００３５】ここで、サイドメンバ先端部１０ａには、
サイドメンバの左右方向の剛性を確保するためにクロス
メンバ１８が両サイドメンバ１０を結合しているが、前
出のサイドメンバ先端部１０ａに発生するたわみ角δに
対して、このクロスメンバ１８には引張り入力ｒが作用
し、一方でサイドメンバ１０側にはその反力Ｒが作用す
る。この反力Ｒの大きさはたわみ角δの大きさに比例す
ると考えられるため、当然、サイドメンバ１０先端から
エンジンマウント１４までの距離が長いトランスミッシ
ョン側のサイドメンバ１０において、先端部１０ａとエ
ンジンマウント設置点１４ａ，１４ｂの間には、サイド
メンバ先端を車両中心方向へ曲折しようとするモーメン
トｍ_t が、エンジン側のモーメントｍ_e よりも大きく作
用する。

【００３６】ところが、本実施の形態によれば、車両の
フロントサイドメンバ１０と、フロントサイドメンバ先
端部１０ａ近傍で、左右のフロントサイドメンバを結合
するクロスメンバ１８において、フロントサイドメンバ
１０間の長さを伸縮自在とする伸縮機構を設置したこと
により、サイドメンバ１０のたわみ角δに応じてフロン
トサイドメンバ１０間の長さが伸縮する。

【００３７】すなわち、左右サイドメンバと結合してい
る部分１８ａ，１８ｃ、および、センタメンバ１３を設
置するマウント部を有するセンタ部１８ｂによって３分
割されて構成されたクロスメンバ１８において、所定の
嵌合寸法を決定するナットプレート１８ｅおよびボルト
１８ｆによる締結部に対して、所定のせん断力すなわち
クロスメンバ１８の軸方向引張りまたは圧縮力ｒが作用
すると、ガイド穴１８ｄ寸法の範囲でクロスメンバ左右
部とセンタ部の嵌合寸法がサイドメンバのたわみを減ら
す方向に変化する。

【００３８】つまり、たわみ角δの大きいトランスミッ
ション側では、大きく嵌合寸法が変化し、たわみ角δの
小さいエンジン側では、小さく嵌合寸法が変化する。し
たがって、エンジンマウント近傍を起点として発生する
サイドメンバを曲折しようとするモーメントが相殺さ
れ、しかも、左右サイドメンバのたわみ角δの差を小さ
くすることができるので、プランビューにおけるサイド
メンバの曲折を防止すると同時に、左右のサイドメンバ
を均等に軸方向に圧潰することができる。

【００３９】以上、レインフォースやリブなどのサイド
メンバの補強をおこなわずに、エンジンマウント付近に
発生するモーメントを低減することにより、衝突時、フ
ロントサイドメンバの曲折を防止する構造について説明
した。なお、本実施の形態においては、クロスメンバ嵌
合部の閉断面形状は長方形断面同士が嵌め合う構造とし
たが、クロスメンバ断面は車体全体の剛性を考えて必要
形状を考慮すべきであり、必ずしも長方形である必要は
ない。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、レインフォースやリブなどのサイドメンバの補
強をおこなわずに、エンジンマウント付近に発生するモ
ーメントを低減することにより、衝突時、フロントサイ
ドメンバの曲折を防止することができるので、車両の軽
量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両の前部車体構造の一実施の形
態の構成を示す通常時の上面図である。

【図２】本発明による車両の前部車体構造の一実施の形
態の構成を示す衝突時の上面図である。

【図３】伸縮機構の分解構成図である。

【図４】クロスメンバにおける伸縮機構の作用図であ
る。

【図５】従来技術による車両の前部車体構造の構成を示
す通常時の上面図である。

【図６】従来技術による車両の前部車体構造の構成を示
す衝突時の上面図である。

【符号の説明】

１０ フロントサイドメンバ １０ａ フロントサイドメンバ先端部 １０ｂ フロントサイドメンバ後端部 １１ ダッシュパネル １２ パワーユニット １３ センタメンバ １４ エンジンマウント １４ａ エンジン側エンジンマウント設置点 １４ｂ トランスミッション側エンジンマウント設置
点 １８ａ，１８ｃ クロスメンバ １８ｂ クロスメンバセンタ部 １８ｄ ガイド穴 １８ｅ ナットプレート １８ｆ ボルト ３６ 被衝突物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のフロントサイドメンバと、該フロ
   ントサイドメンバの先端部近傍で、左右の前記フロント
   サイドメンバを結合するクロスメンバを有し、前記フロ
   ントサイドメンバにおけるエンジンマウントの取り付け
   位置が、前記フロントサイドメンバ先端からの距離に関
   して前記左右フロントサイドメンバで異なるレイアウト
   を有する車両において、 前記クロスメンバには、前記フロントサイドメンバ間の
   長さを伸縮自在とする伸縮機構を有することを特徴とす
   る車両の前部車体構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の前部車体構造におい
   て、 前記伸縮機構を構成するにあたり、前記クロスメンバは
   少なくとも２分割され、分割部材は互いに嵌合し、その
   嵌合寸法によって伸縮量をコンロトールすることを特徴
   とする車両の前部車体構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の前部車体構造におい
   て、 前記嵌合部には、前記伸縮量をコンロトールするガイド
   穴が設置され、該ガイド穴に沿って、前記クロスメンバ
   を結合するボルトがスライドすることによって前記伸縮
   量を規定することを特徴とする車両の前部車体構造。