JP2019026084A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントサイドメンバの全長を抑えて意匠の自由度を確保することが可能な車両前部構造を得る。【解決手段】サスペンションタワー４０には、サスペンションタワー４０とフロントサイドメンバ１６とを結合すると共に、前面衝突時にサスペンションタワー４０フロントサイドメンバ１６との結合を解除す前側結合部４４が設けられている。また、前側結合部４４よりも車両後側には、サスペンションタワー４０とフロントサイドメンバ１６とを結合する後側結合部４６が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

下記特許文献１に記載された車体構造では、エプロンアッパメンバとフロントサイドメンバとの間にサスペンションタワーが架け渡されている。サスペンションタワーには、フロントサイドメンバの閉断面の一部を構成するようにサイドメンバ構成部が一体的に形成されており、荷重の伝達が効率的に行われる。

特開２０１５−８５８０１号公報

通常、フロントサイドメンバが前面衝突によって車両前後方向に潰れ変形しても、フロントサイドメンバへのサスペンションタワーの取付部分は、潰れずに残る。したがって、前面衝突の場合に、所定量変形させて衝突エネルギーを吸収するために、サスペンションタワーの取付部分よりも前側でフロントサイドメンバの変形量を確保する必要が生じる。そのため、フロントサイドメンバのサスペンションタワーの取付部分よりも前側を長くする必要が生じ、意匠の自由度が低下する。

本発明は上記事実を考慮し、フロントサイドメンバの全長を抑えつつ意匠の自由度を確保することが可能な車両前部構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両前部構造は、車両前部の左右両側部に配置され車両前後方向へ延在するフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバから車両上側に突出するように配置されたサスペンションタワーと、前記サスペンションタワーに設けられ、前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとを結合すると共に、前面衝突時に前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの結合が解除される前側結合部と、前記サスペンションタワーにおいて、前記前側結合部よりも車両後側に設けられ、前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとを結合する後側結合部と、を備えている。

請求項１に記載の車両前部構造では、サスペンションタワーとフロントサイドメンバとは、前側結合部及び後側結合部で結合されている。前側結合部は、サスペンションタワーとフロントサイドメンバとを結合しているが、前面衝突時にサスペンションタワーとフロントサイドメンバとの結合を解除する。後側結合部は、前側結合部よりも車両後側でサスペンションタワーとフロントサイドメンバとを結合している。

上記構成の車両前部構造において前面衝突により車両前方から衝撃が入力されると、フロントサイドメンバが前側から車両前後方向に変形しながら荷重を吸収する。さらに、フロントサイドメンバから伝達された荷重により、前側結合部によるサスペンションタワーとフロントサイドメンバとの結合が解除され、フロントサイドメンバは前側結合部と結合されていた部分も変形して荷重を吸収する。

このように、フロントサイドメンバの前側結合部との結合部分についても変形させることができるので、前面衝突時におけるフロントサイドメンバの変形量を確保して、荷重を吸収することができる。したがって、変形量を確保するためにフロントサイドメンバを前方に長くする必要がなくなる。フロントサイドメンバの全長を抑えつつ意匠の自由度を確保することができる。

請求項２に記載の発明に係る車両前部構造は、前記前側結合部における前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの間の結合力は、前記後側結合部における前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの間の結合力よりも弱い。

請求項２に記載の車両前部構造では、サスペンションタワーとフロントサイドメンバとの間の結合力について、前側結合部を後側結合部よりも弱くするので、サスペンションタワーとフロントサイドメンバとの結合力を確保しつつ、前側結合部について、前面衝突時に結合を解除させやすくすることができる。

請求項３に記載の発明に係る車両前部構造は、前記前側結合部及び前記後側結合部は、前記サスペンションタワーの下端から車両下側へ各々突出され、前記前側結合部と前記後側結合部との間に凹部が形成されている。

請求項３に記載の車両前部構造では、サスペンションタワーの下端から車両下側へ各々突出された前側結合部と後側結合部との間に凹部が形成されている。したがって、前面衝突時に車両前方から荷重が入力された際に、サスペンションタワーを車両前後方向に潰れやすくすることができる。

請求項４に記載の発明に係る車両前部構造は、前記フロントサイドメンバに取付部で取り付けられるサスペンションメンバを有し、前記取付部は前記後側結合部と車両前後方向に重なり合った位置に配置されている。

請求項４に記載の発明に係る車両前部構造では、サスペンションメンバをフロントサイドメンバに取り付ける取付部と、後側結合部とが車両前後方向に重なり合った位置に配置されている。前面衝突時に前方から衝撃が入力された際に、取付部及び後側結合部は潰れ残りとなるので、これらを、車両前後方向に重なり合った位置に配置することにより、潰れ残り量（代）を小さくすることができる。

本発明に係る車両前部構造によれば、フロントサイドメンバの全長を抑えて意匠の自由度を確保することができる。

第１実施形態に係る車両前部構造の上方からの斜視図である。 第１実施形態に係る車両前部構造の下方からの斜視図である。 第１実施形態に係る車両前部構造の側面図である。 第１実施形態の変形例に係る車両前部構造の側面図である。 第１実施形態の他の変形例に係る車両前部構造の側面図である。 第２実施形態に係る車両前部構造の側面図である。 第２実施形態の変形例に係る車両前部構造の側面図である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る車両前部構造１１について、図１〜図５に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＬＨ、矢印ＲＨは、車両の前方向（進行方向）、上方向、左方向、右方向をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る車両前部構造１１は、例えば電気自動車等の車両１０の前部に適用されており、パワーユニット室１２及び車室１３を備えている。パワーユニット室１２と車室１３とは、ダッシュパネル１４によって区画されており、パワーユニット室１２は、車室１３の前側に配置されている。

パワーユニット室１２には、図示はしないが、内部に電装部品、ギアボックス、補機類等の各種部材が収納可能とされている。また、パワーユニット室１２には、車両幅方向の両側部で車両前後方向に沿って延在する左右一対のフロントサイドメンバ１６がそれぞれ配置されている。

各フロントサイドメンバ１６は車両骨格部材の１つであり、角筒状を成す閉断面構造とされており、上面部１６Ａ、下面部１６Ｂ、内側面部１６Ｃ、及び、外側面部１６Ｄを有している。フロントサイドメンバ１６の前端部には、車両前端部において車両幅方向に沿って延在されたフロントリインフォースメント１８が溶接や締結等によりそれぞれ結合されている。なお、各フロントサイドメンバ１６の前端部とフロントリインフォースメント１８の間に、衝撃吸収部材として別途クラッシュボックスがそれぞれ介在されてもよいのは勿論のことである。

車室１３の下部の車両幅方向の両外側には、車両前後方向に沿って延在された左右一対のロッカ２３が設けられている。この左右一対のロッカ２３は、それぞれ閉断面を形成する車両骨格部材の１つとされており、一対のロッカ２３の間には、電池パック（不図示）が配設されており、モータ等のパワーユニットに電力が供給可能とされる。

各フロントサイドメンバ１６の後端部は、フロントサイドメンバリヤ１９の前端部にそれぞれ結合されている。フロントサイドメンバリヤ１９の後端部は、ロッカ２３の前端に結合されている。

フロントサイドメンバ１６の下側には、図示しない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２０が設けられている。サスペンションメンバ２０は、一対のサイドレール２２、フロントクロスメンバ２４、及びリアクロスメンバ２６を有している。一対のサイドレール２２は、フロントサイドメンバ１６の下方に配置されている。一対のサイドレール２２は、各々が側面視でフロントサイドメンバ１６と略平行になるように、フロントサイドメンバ１６から離間して配置されている。

サイドレール２２の前端部には、車幅方向内側へ突出するサイド前端部２２Ａが形成され、サイドレール２２の後端部には、車幅方向内側へ突出するサイド後端部２２Ｂが形成されている。一対のサイドレール２２のサイド前端部２２Ａは互いに車幅方向で対向し、サイド前端部２２Ａ同士の間が、フロントクロスメンバ２４で連結されている。一対のサイドレール２２のサイド後端部２２Ｂは互いに車幅方向で対向し、サイド後端部２２Ｂ同士の間が、リアクロスメンバ２６で連結されている。サイドレール２２の車両後方側には、連結部２１が設けられており、連結部２１の後端はフロントサイドメンバリヤ１９と連結されている。

サイドレール２２の前端及び後端には、各々、前挿入孔部２２Ｃ−１、後挿入孔部２２Ｃ−２が形成されている。フロントサイドメンバ１６の下面部１６Ｂには、前挿入孔部２２Ｃ−１に対応する位置に、前ボルト孔部１６Ｈ−１が形成され、後挿入孔部２２Ｃ−２に対応する位置に、後ボルト孔部１６Ｈ−２が形成されている。前ボルト孔部１６Ｈ−１、後ボルト孔部１６Ｈ−２には、雌ねじが形成されている。前挿入孔部２２Ｃ−１と前ボルト孔部１６Ｈ−１、後挿入孔部２２Ｃ−２と後ボルト孔部１６Ｈ−２は、それぞれ上下方向に連続し、前挿入孔部２２Ｃ−１側から前ボルト２８−１が挿入され、後挿入孔部２２Ｃ−２側から後ボルト２８−２が挿入される。前ボルト２８−１、後ボルト２８−２は、前ボルト孔部１６Ｈ−１の雌ねじ、後ボルト孔部１６Ｈ−２の雌ねじと各々螺合する。各々のサイドレール２２は、車両前後方向の両端部において、前ボルト２８−１、後ボルト２８−２によりフロントサイドメンバ１６に吊り下げられるように支持されている。

サイドレール２２、サイド前端部２２Ａ、及びサイド後端部２２Ｂは、一体的に構成されている。本実施形態では、サイドレール２２、サイド前端部２２Ａ、及びサイド後端部２２Ｂは、アルミを主材料としてアルミダイキャストで製造されている。また、フロントクロスメンバ２４及びリアクロスメンバ２６は、アルミの押し出し成形で製造したアルミ押出成型品とされている。サイド前端部２２Ａ及びサイド後端部２２Ｂの下側には、サスペンションアーム（不図示）がマウント部材（不図示）を介して取り付けられる。

一対のサイドレール２２の各々の前端部には、ロアサイドメンバ３０が連結されている。ロアサイドメンバ３０は、サイドレール２２の前端部から車両前方へ延出されている。ロアサイドメンバ３０の前端には、ロアリインフォースメント３２が取り付けられている。ロアリインフォースメント３２は、車幅方向に延在し、一対のロアサイドメンバ３０の前端を連結している。また、ロアリインフォースメント３２は、フロントリインフォースメント１８と車両上下方向に重なり合うように、フロントリインフォースメント１８の真下に配置されている。

フロントサイドメンバ１６の上側には、アッパメンバ３６が配設されている。アッパメンバ３６の前端は、フロントサイドメンバ１６の上部のやや前側に接合され、前側で上方へ延出しつつ車幅方向外側へ湾曲され、さらに車幅方向外側で車両後方へ湾曲されており、当該湾曲部分よりも後方でフロントサイドメンバ１６と略平行に延出されている。

フロントサイドメンバ１６とアッパメンバ３６の間には、サスペンションタワー４０が配設されている。図３に示すように、サスペンションタワー４０は、サスタワー本体部４２、前側結合部４４、及び後側結合部４６を有している。サスタワー本体部４２は、中央壁４２Ａ及び側壁４２Ｂを有している。中央壁４２Ａは、フロントサイドメンバ１６の内側面部１６Ｃから上方へ向かって延出し、上部で車幅方向外側へ湾曲し、アッパメンバ３６に連結されている。中央壁４２Ａの上部には、サスペンション（不図示）を挿通させる貫通孔４２Ｈが形成されている。側壁４２Ｂは、中央壁４２Ａの車両前後方向両側に連続して一体的に配置され下端部がフロントサイドメンバ１６の上面部１６Ａを車両幅方向に横断するように配置されている（図１参照）。

中央壁４２Ａの下端には、前側結合部４４、及び後側結合部４６が設けられている。前側結合部４４は、中央壁４２Ａの下端前側が下方へ突出され、タワー用結合部材４８により内側面部１６Ｃに結合されている。後側結合部４６は、中央壁４２Ａの前側結合部４４よりも後側が下方へ突出され、タワー用結合部材４８により内側面部１６Ｃに結合されている。前側結合部４４は、車両前後方向において、フロントサイドメンバ１６の前ボルト孔部１６Ｈ−１よりも後側に配置されている。後側結合部４６は、車両前後方向において、フロントサイドメンバ１６の後ボルト孔部１６Ｈ−２と重なり合う位置に配置されている。タワー用結合部材４８としては、ボルトとナットによる締結、リベットによる締結、溶接による接合などを採用することができる。

前側結合部４４及び後側結合部４６は、側面視で略長方形状とされている。後側結合部４６の車両前後方向の長さは、前側結合部４４の車両前後方向の長さよりも長く、後側結合部４６の車両上下方向の長さは、前側結合部４４の車両上下方向の長さよりも長く設定されている。

前側結合部４４と後側結合部４６は離間されており、前側結合部４４と後側結合部４６の間には、凹部４５が形成されている。凹部４５の上端は、前側結合部４４及び後側結合部４６におけるタワー用結合部材４８よりも上側に配置されている。

前側結合部４４は、上下２点及び前後２点の合計４箇所においてタワー用結合部材４８により内側面部１６Ｃに結合されている。後側結合部４６は、上下３点及び前後２点に並ぶ６箇所、及び上部２点の間に配置された１点の合計７箇所において、タワー用結合部材４８により内側面部１６Ｃに結合されている。前側結合部４４と内側面部１６Ｃとの間の結合力は、前面衝突時において所定の荷重以上の荷重が入力された時に、両者（前側結合部４４と内側面部１６Ｃ）の結合が解除される大きさに設定されている。ここでの「前面衝突時における所定の荷重」は、前面衝突試験のうち、フルラップ衝突の場合、例えば、US-NCAPで決められている56km/hのフルラップ試験、オフセット衝突の場合、例えばE-NCAPで決められている40％ラップ、64km/hの試験において、フロントサイドメンバ１６の少なくとも一方に伝達される荷重の内、小さいものを基準とする。後側結合部４６と内側面部１６Ｃとの間の結合力は、前面衝突時における所定の荷重が入力された時に、両者（後側結合部４６と内側面部１６Ｃ）の結合が維持される大きさに設定されている。

次に、第１実施形態の作用及び効果について説明する。

車両１０が前面衝突すると、フロントリインフォースメント１８及びフロントリインフォースメント１８及びロアリインフォースメント３２から荷重が入力される。入力された荷重は、フロントサイドメンバ１６及びロアサイドメンバ３０へ伝達され、フロントサイドメンバ１６及びロアサイドメンバ３０が前側から車両前後方向に潰されて変形することにより荷重を吸収する。ここで、前側結合部４４と内側面部１６Ｃとの間の結合力は、前面衝突時に結合が解除される大きさに設定されている。したがって、前側結合部４４と内側面部１６Ｃの結合は解除され、サスペンションタワー４０及びフロントサイドメンバ１６は、共に潰されて変形する。後側結合部４６と内側面部１６Ｃの結合部、及び、後ボルト２８−２は、車両前後方向で潰れずに残る。これにより、後側結合部４６と内側面部１６Ｃの結合部の前端（図３のラインＬ１）が潰れ変形の後端となり、ラインＬ１よりも前方側を潰れ変形させることにより荷重を吸収することができる。なお、サイドレール２２は、破断したり連結部２１を回転中心として下方へ回動したりすることにより、車両前後方向の長さが短くなるように変形させることができる。

本実施形態の車両前部構造１１では、前面衝突時に前側結合部４４と内側面部１６Ｃの結合が解除されるので、前側結合部４４と内側面部１６Ｃが結合されていた部分、及び、その後側についても潰れ変形させることができる。したがって、フロントサイドメンバ１６の変形量を確保して、荷重を吸収することができる。これにより、変形量を確保するためにフロントサイドメンバ１６を前方に長くする必要がなくなり、オーバーハングを短縮することができる。その結果、意匠の自由度を確保することができると共に、車両の軽量化を図ることができる。

また、本実施形態では、前側結合部４４と後側結合部４６との間に凹部４５が形成されているので、前面衝突時に前方から荷重が入力された際に、サスペンションタワー４０を車両前後方向に潰れやすくすることができる。

また、本実施形態では、前側結合部４４とフロントサイドメンバ１６との結合力を後側結合部４６とフロントサイドメンバ１６との結合力よりも小さくするので、サスペンションタワー４０とフロントサイドメンバ１６との結合力を確保しつつ、前側結合部４４について、前面衝突時に結合を解除させやすくすることができる。

また、本実施形態では、通常潰れ残りとなる後側結合部４６と後ボルト２８−２とが、車両前後方向に重なり合った位置に配置されている。したがって、前面衝突時に前方から衝撃が入力された際の、潰れ残り量を小さくすることができる。

なお、本実施形態では、後側結合部４６とフロントサイドメンバ１６との間の締結力を、前側結合部４４とフロントサイドメンバ１６との間の締結力よりも大きくしたが、必ずしも締結力の大小関係をこのように設定する必要はない。例えば、図４に示す車両前部構造１１Ａのように、後側結合部４６をフロントサイドメンバ１６へ結合させる箇所を７箇所から４箇所に減じて、後側結合部４６とフロントサイドメンバ１６との間の締結力を、前側結合部４４とフロントサイドメンバ１６との間の締結力と同程度としてもよい。

また、本実施形態では、前側結合部４４と後側結合部４６との間に凹部４５を形成したが、必ずしも凹部４５を形成する必要はない。例えば、図５に示す車両前部構造１１Ｂのように、凹部４５をなくして、前側結合部４４と後側結合部４６との間が連続部４７で連続された構成にすることもできる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と同様の構成・作用については、第１実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。

図６には、第２実施形態に係る車両前部構造５０の部分的な構成が側面図にて示されている。本実施形態では、サスペンションメンバ２０をフロントサイドメンバ１６へ取り付ける位置が第１実施形態と異なり、その他の構成については、第１実施形態と同一である。

本実施形態では、サスペンションタワー４０は、フロントサイドメンバ１６に対して第１実施形態よりも前側に配置されている。具体的には、フロントサイドメンバ１６の前側結合部４４と後側結合部４６との間に形成された凹部４５に対応する位置に、後挿入孔部２２Ｃ−２、後ボルト孔部１６Ｈ−２、及び後ボルト２８−２が配置されている。

本実施形態では、後ボルト２８−２の前端（図６のラインＬ２）が潰れ変形の後端となり、ラインＬ２よりも前方側を潰れ変形させることにより荷重を吸収することができる。

本実施形態の車両前部構造５０でも、前面衝突時に前側結合部４４と内側面部１６Ｃの結合が解除されるので、前側結合部４４と内側面部１６Ｃが結合されていた部分、及び、その後側についても潰れ変形させることができる。したがって、フロントサイドメンバ１６の変形量を確保して、荷重を吸収することができる。これにより、変形量を確保するためにフロントサイドメンバ１６を前方に長くする必要がなくなり、オーバーハングを短縮することができる。その結果、意匠の自由度を確保することができると共に、車両の軽量化を図ることができる。

なお、本実施形態でも、図７に示す車両前部構造５０Ａのように、後側結合部４６をフロントサイドメンバ１６へ結合させる箇所を７箇所から４箇所に減じて、後側結合部４６とフロントサイドメンバ１６との間の締結力を、前側結合部４４とフロントサイドメンバ１６との間の締結力と同程度としてもよい。

なお、前述の第１、第２実施形態では、車両１０として電気自動車を例に説明したが、本発明の車両前部構造は、ガソリン車、燃料電池自動車、ハイブリッド車など、他の車両に適用してもよい。

１１ 車両前部構造
１６ フロントサイドメンバ
１６Ｈ−２ 後ボルト孔部(取付部）
２０ サスペンションメンバ
４０ サスペンションタワー
４２ サスタワー本体部
４４ 前側結合部
４５ 凹部
４６ 後側結合部
５０ 車両前部構造

Claims (4)

1. 車両前部の左右両側部に配置され車両前後方向へ延在するフロントサイドメンバと、
   前記フロントサイドメンバから車両上側に突出するように配置されたサスペンションタワーと、
   前記サスペンションタワーに設けられ、前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとを結合すると共に、前面衝突時に前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの結合が解除される前側結合部と、
   前記サスペンションタワーにおいて、前記前側結合部よりも車両後側に設けられ、前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとを結合する後側結合部と、
   を備えた、車両前部構造。
2. 前記前側結合部における前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの間の結合力は、前記後側結合部における前記サスペンションタワーと前記フロントサイドメンバとの間の結合力よりも弱い、請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記前側結合部及び前記後側結合部は、前記サスペンションタワーの下端から車両下側へ各々突出され、前記前側結合部と前記後側結合部との間に凹部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の車両前部構造。
4. 前記フロントサイドメンバに取付部で取り付けられるサスペンションメンバを有し、前記取付部は前記後側結合部と車両前後方向に重なり合った位置に配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両前部構造。