JP4739481B2

JP4739481B2 - 自動車の車体前部構造

Info

Publication number: JP4739481B2
Application number: JP2000130202A
Authority: JP
Inventors: 克雄新町; 郁朗井上; 裕一黒田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001310756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体前部構造に関し、特に左右のサイドフレーム間にサスペンションクロスメンバが架設されると共に、サイドフレームの下方にサブフレームが配設された自動車の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の前部は、例えば特開平７−６１２４３号公報に開示され、かつ図４に要部斜視図を示すように車体両側に沿って前後方向に延在する一対のサイドフレーム１０１が配設され、サスペンションクロスメンバ１０２が左右のサイドフレーム１０１に両端が接合されて車幅方向に延在して設けられると共に、サスペンションクロスメンバ１０２の両側下部にサスペンションロアアーム１０３（一方のみ図示）が揺動可能に支持され、かつサスペンションクロスメンバ１０２にはマウント部材１０４等を介してエンジン及びミッション等のパワーユニット（図示せず）が搭載されている。
【０００３】
また、自動車の前部には図５に要部斜視図を示すように、サイドフレーム１０１の下方に沿って前後に延在する左右の縦フレーム１０６及び、この左右の縦フレーム１０６の前端間と後端間に各々車幅方向に延在して架設された前横フレーム１０７と後横フレーム１０８を有するサブフレーム１０５をサイドフレーム１０１の下方に配設することによって、前方からの衝撃荷重の入力に対して有効な衝撃エネルギ吸収機能を発生させる自動車の前部構造がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平７−６１２４３号公報によると、左右のサイドフレーム１０１から下方に突出して架設されるサスペンションクロスメンバ１０２に単に揺動自在にサスペンションロアアーム１０３が支持されることから、サスペンションロアアーム１０３の支持剛性が十分に確保できず、旋回時、駆動や制動時等においてサスペンションロアアーム１０３の外側先端に支持された車輪から入力される横力や抗力及び繰返し入力される上下方向の荷重により操縦安定性の低下を招くと共に、ロードノイズの発生が懸念される。
【０００５】
この対策としてサスペンションクロスメンバ１０２の剛性を確保するために板厚の増加や補強部材の追加等が推考できるが、構造の複雑化や車体重量の増大の要因となる。
【０００６】
一方、図５に示すようにサイドフレーム１０１の下方にサブフレーム１０５を配設した車体において、サブフレーム１０５の前方から過大な衝撃荷重が作用した際に、縦フレーム１０６の中間部において座屈変形すると、十分な衝撃エネルギ吸収機能が達成されないことが懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、かかる点に着目することで構造の複雑及び車体重量の増加を招くことなくサスペンションの支持剛性の向上及びサブフレームによる衝撃エネルギ吸収機能が確保される車体前部構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の自動車の前部車体構造の発明は、車体前後方向に延在する左右のサイドフレーム間にサスペンションクロスメンバが掛け渡されて結合されると共に、上記左右のサイドフレームの下方に各々前後方向に延在して後端が上記サイドフレームに結合される左右の縦フレーム及び該両縦フレームの前部を連結する横フレームを有するサブフレームを備えた自動車の車体前部構造において、上記サスペンションクロスメンバとサブフレームの縦フレームとを連結すると共にロアアームブッシュ取付部を有する支持ブラケットを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によると、サイドフレームに結合されたサスペンションクロメンバとサブフレームの縦フレームとの間に架設されて剛性が確保された支持ブラケットにロアアームブッシュ取付部が形成され、ロアアームブッシュによって支持されるサスペンションロアアームの支持剛性が確保されてサスペンションの支持剛性の向上が得られ、走行安定性が向上する。
【００１０】
一方、サブフレームの縦フレームとサイドフレームに結合されたサスペンションクロメンバが支持ブラケットによって連結されることからサブフレームがサイドフレームに支持されて前方からの衝撃荷重に対するサブフレームの抗力が確保されて衝撃エネルギ吸収機能が向上する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１の自動車の車体前部構造において、上記支持ブラケットは、縦フレームとの結合部に近接する部位に上記ロアアームブッシュ取付部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によると、ロアアームブッシュ取付部が、特に剛性強度が得られる縦フレームと支持ブラケットとの結合部近傍に配設されてロアアームブッシュの支持剛性が更に向上し、サスペンションの支持剛性が更に向上してより走行安定性の向上がもたらされる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の自動車の車体前部構造において、上記支持ブラケットは、上部が上記サスペンションクロスメンバの前部に結合され下端が上記縦フレームに結合された前部支持ブラケットと、上部が上記サスペンションクロスメンバの後部に結合され下端が上記縦フレームに結合された後部支持ブラケットとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によると、前部支持ブラケットの上部及び後部ブラケットの上部が各々サスペンションクロスメンバの前部及び後部に結合されると共に、各支持ブラケットの下端が各々サブフレームの各縦フレームに結合されことからサスペンションクロスメンバの剛性が増大してサスペンションロアアームからの入力荷重に伴う前後方向の揺れの低減がもたらされて静粛性及び居住性の向上が得られる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３の自動車の車体前部構造において、上記サスペンションクロスメンバは、上面と該上面の前縁及び後縁に沿って各々下方に折曲形成された前側フランジ及び後側フランジを備えた車幅方向に延在する断面略コ字状であって、上記前部支持ブラケットの上端が上記前側フランジに結合され、かつ上記後部支持ブラケットの上端が上記後側フランジに結合されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によると、前部支持ブラケット及び後部ブラケットの各上部が各々サスペンションクロスメンバの前側フランジ及び後側フランジに結合されると共に、各支持ブラケットの下端が各々サブフレームの各縦フレームに結合されことから断面コ字状に形成されたサスペンションクロスメンバの剛性が増大して前後方向の固有振動数が増大され、サスペンションロアアームからの入力荷重に伴うロードノイズの低減がもたらされて騒音及び振動が抑制される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の自動車の前部車体構造において、上記前部支持ブラケットは、スタビライザ固定部を備え、上記後部支持ブラケットは、ロアアームブッシュ取付部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５によると、前部支持ブラケットにスタビライザ固定部を備え、後部支持ブラケットにロアアームブッシュ取付部を備えることから、前部支持ブラケット及び後部支持ブラケットがそれぞれスタビライザ取付機能及びロアアームブッシュ取付機能を備え、構成の簡素化がもたらされる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの自動車の前部車体構造において、上記支持ブラケットの下端は、上記縦フレームの形状変化点或いは該形状変化点の近傍部位に結合されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６によると、支持ブラケットの下端を縦フレームの剛性上の不連続となる形状変化点或いはその近傍部位に結合してサブフレームを支持することから、前方からの衝撃荷重に対するサブフレームの抗力が確保されて衝撃エネルギ吸収機能が確保される。
【００２１】
【発明に実施の形態】
以下、本発明による自動車の前部車体構造の実施の形態を図１乃至図３によって説明する。
【００２２】
図１は本実施の形態の概要を示す要部斜視図であり、図２は図１のＡ部拡大図であり、矢印Ｆは車体前方方向を示している。
【００２３】
図中１１、１２は車体前部、即ちエンジンルームの左右の側壁に沿って前後方向に延在するサイドフレームであり、左右のサイドフレーム１１と１２の間には車幅方向に延在するスペンションクロスメンバ２０が架設され、かつサイドフレーム１１、１２の下方にサブフレーム４０が配設されている。
【００２４】
サスペンションクロスメンバ２０は、上面２１の左右両端が各々左右のサイドフレーム１１、１２の下面にボルト及びナット（図示せず）によって固設され、上面２１の前縁及び後縁に沿って前側フランジ２２及び後側フランジ２３が下方に折曲形成されて車幅方向に連続する下方が開放された断面略コ字状で、かつ上面２１の左右両端縁に下方に折曲されて前端及び後端が各々前側フランジ２２及び後側フランジ２３の側端に連続する側部フランジ２４が形成されている。
【００２５】
サスペンションクロスメンバ２０の上面２１にパワーユニット（図示せず）を支持すると共に、パワーユニットからの振動を遮断するエンジンマウントを取り付けるための座面２５が左右に配設され、かつサスペンションクロスメンバ２０の内側、即ち上面２１の下側には車幅方向に沿ってステアリングギヤボックス（図示せず）がブラケットを介して取り付けられている。
【００２６】
更に、サスペンションクロスメンバ２０の前側フランジ２２の後面、即ち車体後方側の面の側端近傍に取り付けられて下方に突出する前部支持ブラケット３１が設けられ、後側フランジ２３の前面、即ち車体前方側の面の側端近傍に後部支持ブラケット３４が下方に突出して取り付けられている。
【００２７】
前部支持ブラケット３１は、左右のサスペンションロアアーム５０をスタビライザリンク４８を介在して連結して車体のローリングをコントロールするスタビライザ４７が固定されると共に、前部支持ブラケット３１の下端側部に下面３２ａ及び側面３２ｂ、３２ｃを有する断面コ字状で前後方向に延在するサブフレーム接続用ブラケット３２が溶接され、下面３２ａにウエルディングナット３３が取り付けられている。このように前部支持ブラケット３１にスタビライザ４７を固定するスタビライザ固定部が形成される。
【００２８】
一方、後部支持ブラケット３４は、後側フランジ２３の前面に取り付けられて下方に突出する後側ブラケット３５と、上面２１に取り付けられて後側ブラケット３５に略平行で下方に突出する前側ブラケット３６とを有している。
【００２９】
後側ブラケット３５と前側ブラケット３６との下端近傍部位間にサスペンションロアアーム５０の前部基端５０ａを支持するロアアームブッシュ５１が前後方向に軸が延在する状態で嵌装され、ロアアームブッシュ５１を前後方向に貫通するボルト５２及びナット５３によって後側ブラケット３５と前側ブラケット３６に支持することによってサスペンションアームロア５０の前端基部５０ａが揺動自在に支持され、サスペンションロアアーム５０の後端５０ｂは車体部材にブッシュ（図示せず）等を介して回転自在に支持される。このロアアームブッシュ５１をボルト５２及びナット５３によって支持する後側ブラケット３５及び前側ブラケット３６の下端近傍位置がロアアームブッシュ取付部となる。
【００３０】
更に、後側ブラケット３５の下端にはサブフレーム接続用ブラケット３７が溶接され、サブフレーム接続用ブラケット３７にウエルディングナット３８が取り付けられている。
【００３１】
サブフレーム４０は、後端が各々左右のサイドフレーム１１、１２の下面に結合されて前後方向に延在する左右の縦フレーム４１と４２、及び車幅方向に延在して左右の縦フレーム４１と４２の前端を連結する横フレーム４３を有し、縦フレーム４１及び４２はサスペンションやパワーユニット等のレイアウト上の制約から屈曲する曲がり部、即ち形状が変化する形状変化点４１ａ、４１ｂと４２ａ、４２ｂが形成されている。
【００３２】
この形状変化点４１ａ、４２ａ或いは近傍部位を各々左右の前部支持ブラケット３１の下端に設けられたサブフレーム接続用ブラケット３２の下面３２ａに下方から当接してウエルディングナット３３に螺合する取付ボルト（図示せず）によって取り付けると共に、形状変化点４１ｂ、４２ｂ或いは近傍部位を各々左右の後部支持ブラケット３４の後側ブラケット３５の下端に設けられたサブフレーム接続用ブラケット３７の下面に下方から当接してウエルディングナット３８に螺合する取付ボルト（図示せず）によって取り付けることによって、縦フレーム４１、４２の中間部が前部支持ブラケット３１及び後部支持ブラケット３４によってサスペンションクロスメンバ２０に結合される。
【００３３】
このように構成された車体前部構造によると、サスペンションロアアーム５０の前部基端５０ａを揺動自在に支持するロアアームブッシュ５１が、サイドフレーム１１、１２に固設されたサスペンションクロスメンバ２０とサブフレーム４０とに架設された後部支持ブラケット３４のサブフレーム４０との結合部に近接して極めて剛性が確保された部位に取り付けられたことから、ロアアームブッシュ５１の支持剛性が確保され、ロアアームブッシュ５１によって支持されるサスペンションロアアーム５０の十分な取付剛性が得られる。
【００３４】
従って、走行時における旋回時、駆動や制動時等においてサスペンションロアアーム５０の外側先端５０ｃに支持された車輪から入力される横力や前後力及び繰返し入力される上下方向の荷重に起因する操縦安定性の低下が回避され、操縦安定性が確保される。
【００３５】
また、各前部支持ブラケット３１の上端及び後部ブラケット３４の上部が各々サスペンションクロスメンバ２０の前側フランジ２２及び後側フランジ２３に結合されると共に、各支持ブラケット３１、３４の下端が各々サブフレーム４０の各縦フレーム４１、４２に結合されことから断面コ字状に形成されたサスペンションクロスメンバ２０の剛性が増大して前後方向の固有振動数が増大され、サスペンションロアアーム５０からの入力荷重に伴う前後方向の揺れ、即ちロードノイズの低減がもたらされて騒音及び振動が抑制されて静粛性及び居住性の向上が得られる。
【００３６】
一方、仮にサブフレーム４０が前部及び後部支持ブラケット３１、３４に結合されていない状態で例えば前面衝突等によって、図１に示すようにサブフレーム４０の横フレーム４３に前方から衝撃荷重Ｐ１が作用すると、サブフレーム４０の縦フレーム４１、４２の形状変化点４１ａ、４１ｂ及び４２ａ、４２ｂにおいて比較的容易に座屈変形して衝撃抗力が得られず、その衝撃エネルギ吸収特性は、図３にＧ波形（エネルギ吸収波形）を実線で示すように衝突初期から急激に増大し、ピークを過ぎると急激に減少する傾向有し、十分な衝撃エネルギの吸収が達成されないことが懸念される。
【００３７】
しかし、本実施の形態によると縦フレーム４１、４２の各々の形状変化点４１ａ、４１ｂ及び４２ａ、４２ｂ或いはこれら変化点の近傍が前部支持ブラケット３１及び後部支持ブラケット３４によって支持されるて形状変化点４１ａ、４１ｂ及び４２ａ、４２ｂにおける座屈変形が抑制されて衝撃荷重に対する抗力が発生し、衝撃エネルギ吸収特性は、図３にＧ波形を破線で示すように衝突初期から緩やかに増大してピークを過ぎた後も継続されると共にピック値が抑制されて十分な衝撃エネルギの吸収が確保される。
【００３８】
また、仮にサブフレーム４０が前部支持ブラケット３１及び後部支持ブラケット３４に結合されていない状態で図１に示すように、サブフレーム４０の横フレーム４２の端部近傍に前方から衝撃荷重Ｐ２、例えば運転席側にオフセットして衝撃荷重Ｐ２が作用すると、運転席側の縦フレーム４２に主に入力されて運転席側の縦フレーム４２の変化点４２ａ及び４２ｂが比較的容易に座屈変形し、しかもそのＧ波形が衝突初期から急激に増大し、ピークを過ぎると急激に減少する傾向を有し、有効的な衝撃エネルギ吸収が達成されないことが懸念される。
【００３９】
しかし、本実施の形態によると縦フレーム４２の形状変化点４２ａ及び４２ｂ或いはこれらの近傍部位と、他方の縦フレーム４１の変化点４１ａ及び４１ｂ或いはこれらの近傍部位とが互いにサスペンションクロスメンバ２０及び前部支持ブラケット３１及び後部ブラケット３４によって連結されことから、左右の縦フレーム４１と４２の一体化が得られ、例えば運転席側にオフセットした衝撃荷重Ｐ２が作用すると、その衝撃荷重Ｐ２は、左側の縦フレーム４２からサスペンションクロスメンバ２０等を介して他方の縦フレーム４１、即ち助手席側の縦フレーム４１にも分散伝達される。その結果、左右の縦フレーム４１、４２の衝撃エネルギ吸収特性のＧ波形は衝突初期から緩やかに増大し、ピークを過ぎた後も継続されると共に、ピーク値が抑制されて十分な衝撃エネルギの吸収が確保される。
【００４０】
また、サスペンションクロスメンバ２０とサブフレーム４０とを結合する前部支持ブラケット３１がスタビライザ取付用のブラケットを兼ね、かつロアアームブッシュ５１を支持する後部支持ブラケット３４の下端をサブフレーム４０に結合する構造であることから、従来の車体前部構造に比べ構造の複雑化や追加部品の増加が抑制されて車体重量や製造コストの増大を招くことなく、上記サスペンションの支持剛性の向上及びサブフレームによる衝撃エネルギが確保される。
【００４１】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えばサスペンションクロスメンバ２０と前部支持ブラケット３１及び後部支持ブラケット３４とを一体形成することも可能であり、また後部支持ブラケット３４の前側ブラケット３６の下端をサイドフレーム４０に結合してサイドフレーム４０及びロアアームブッシュ５１の支持剛性を更に増大することも、更に前部ブラケット３１と後部支持ブラケット３４との間に更にサスペンションクロスメンバ２０とサイドフレーム４０とを連結する支持ブラケットを追加することも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した本発明の車体前部構造によると、サイドフレームに結合されたサスペンションクロメンバとサブフレームの縦フレームに架設されて剛性が確保された支持ブラケットにロアアームブッシュ取付部が形成され、ロアアームブッシュによって支持されるサスペンションロアアームの支持剛性が確保されてサスペンションの支持剛性の向上が得られて操縦安定性が向上し、かつサブフレームの縦フレームとサイドフレームに結合されたサスペンションクロメンバが支持ブラケットによって連結されることからサブフレームがサイドフレームに支持されて前方からの衝撃荷重に対するサブフレームの抗力が確保されて衝撃エネルギ吸収機能が確保されると共に、この構造が比較的簡単で車体重量の増加を招くことがないことと相まって自動車製造産業に貢献すること大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車の車体前部構造の実施の形態の概要を示す要部斜視図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】衝撃エネルギ吸収特性の説明図である。
【図４】従来の車体前部構造の概要を示す要部斜視図である。
【図５】従来の車体前部構造の概要を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１１、１２サイドフレーム
２０サスペンションクロスメンバ
２１上面
２２前側フランジ
２３後側フランジ
３１前部支持ブラケット
３２サブフレーム接続用ブラケット
３４後部支持ブラケット
３５後側ブラケット
３６前側ブラケット
３７サブフレーム接続用ブラケット
４１、４２縦フレーム
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ形状変化点
４３横フレーム
４７スタビライザ
５０サスペンションロアアーム
５１ロアアームブッシュ

Claims

車体前後方向に延在する左右のサイドフレーム間にサスペンションクロスメンバが掛け渡されて結合されると共に、上記左右のサイドフレームの下方に各々前後方向に延在して後端が上記サイドフレームに結合される左右の縦フレーム及び該両縦フレームの前部を連結する横フレームを有するサブフレームを備えた自動車の車体前部構造において、
上記サスペンションクロスメンバと上記サブフレームの縦フレームとを連結すると共にロアアームブッシュ取付部を有する支持ブラケットを備えたことを特徴とする自動車の車体前部構造。
上記支持ブラケットは、
上記縦フレームとの結合部に近接する部位に上記ロアアームブッシュ取付部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
上記支持ブラケットは、
上部が上記サスペンションクロスメンバの前部に結合され下端が上記縦フレームに結合された前部支持ブラケットと、
上部が上記サスペンションクロスメンバの後部に結合され下端が上記縦フレームに結合された後部支持ブラケットとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体前部構造。
上記サスペンションクロスメンバは、
上面と該上面の前縁及び後縁に沿って各々下方に折曲形成された前側フランジ及び後側フランジを備えた車幅方向に延在する断面略コ字状であって、
上記前部支持ブラケットの上部が上記前側フランジに結合され、かつ上記後部支持ブラケットの上部が上記後側フランジに結合されたことを特徴とする請求項３に記載の自動車の車体前部構造。
上記前部支持ブラケットは、
スタビライザ固定部を備え、
上記後部支持ブラケットは、
上記ロアアームブッシュ取付部を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の自動車の前部車体構造。
上記支持ブラケットの下端は、
上記縦フレームの形状変化点或いは該形状変化点の近傍部位に結合されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車の前部車体構造。