JP4922002B2 - 車両のサブフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバの前端部に車幅方向に延びる前部横メンバの両端部を連結するとともに、前記左右一対の縦メンバの後端部に車幅方向に延びる後部横メンバの両端部を連結した枠状のサブフレームを、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの下方に支持した車両のサブフレーム構造に関する。

かかる車両のサブフレーム構造は、下記特許文献１により公知である。

この車両のサブフレーム構造では、サブフレーム（フロントサブフレーム１７）の前部横メンバ（前側クロスメンバ１５）の左右両端部から車体前方にエクステンション（クラッシュ管２２）を突設し、これらのエクステンションの前端間を荷重受け部材（レインフォースメント２３）で接続している。従って、車両の正面衝突により荷重受け部材に比較的に小さい衝突荷重が入力した場合には、その衝突荷重を荷重受け部材の屈曲あるいはエクステンションの座屈により吸収し、また車両の正面衝突により荷重受け部材に比較的に大きい衝突荷重が入力した場合には、その衝突荷重をサブフレームの左右の縦メンバ（サイドフレーム１４）の座屈により吸収することができる。
特開２００５−２７１８０９号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、衝突荷重が小さい場合も大きい場合もサブフレームの前部横メンバが衝撃吸収に殆ど寄与しないため、入力される衝突荷重の大小に応じた適切な衝撃吸収性能を発揮させるのが難しいだけでなく、衝撃吸収能力の上限値が制限されてしまう可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、サブフレームに衝突荷重の大小に応じた適切な衝撃吸収性能を発揮させるとともに、サブフレームによる衝撃吸収能力の上限値を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバの前端部に車幅方向に延びる前部横メンバの両端部を連結するとともに、前記左右一対の縦メンバの後端部に車幅方向に延びる後部横メンバの両端部を連結した枠状のサブフレームを、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの下方に支持した車両のサブフレーム構造において、前記前部横メンバの前記両端部よりも車幅方向内側からエクステンションを車体前方に突設し、車体前方側から入力する衝突荷重が小さいときは前記エクステンションが座屈して衝撃を吸収し、前記衝突荷重が中程度のときは前記サブフレームの前記前部横メンバが屈曲して衝撃を吸収し、前記衝突荷重が大きいときは前記サブフレームの前記両縦メンバが座屈して衝撃を吸収することを特徴とする車両の車体前部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記サブフレームにエンジンの前部を支持する前部エンジンマウントを、前記前部横メンバの左右一対の前記両エクステンションの間に設けたことを特徴とする車両のサブフレーム構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車体前方側から入力する衝突荷重が小さいときは、サブフレームの前部横メンバから車体前方に突設したエクステンションが座屈して衝撃を吸収する。また車体前方側から入力する衝突荷重が中程度のときは、エクステンションを介して伝達される衝突荷重でサブフレームの前部横メンバが屈曲して衝撃を吸収する。また車体前方側から入力する衝突荷重が大きいときは、サブフレームの前部横メンバから入力される衝突荷重でサブフレームの左右の縦メンバが座屈して衝撃を吸収する。これにより、衝突荷重の大きさに応じて三段階に衝撃吸収性能を発揮することができ、しかも前部横メンバにも衝撃吸収性能を分担させることで衝撃吸収性能の上限値を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、サブフレームにエンジンの前部を支持するエンジンマウントが、サブフレームの前部横メンバの左右のエクステンションの間に設けられるので、左右のエクステンションから前部横メンバに衝突荷重が入力したときに、前部横メンバの両端部と前部エンジンマウントとに挟まれた２個所を後方に屈曲させて大きな衝撃を吸収することができる。

また請求項３の構成によれば、エクステンションにラジエータの下部を支持したので、ラジエータを支持する特別のブラケットが不要になって部品点数の削減および軽量化が可能になる。

また請求項４の構成によれば、エクステンションを前部横メンバにボルトで固定したので、エクステンションを損傷したときの交換が容易になって修理コストを削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車体前部のサブフレームの平面図、図２は同じくサブフレームの斜視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は衝突時の作用説明図、図５は衝突時の荷重吸収特性を示すグラフである。

図１〜図３に示すように、自動車の車体前部の左右両側部に車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１が配置されており、両フロントサイドフレーム１１，１１の前部下面に、エンジン、トランスミッション、サスペンション等を支持する四角枠状のサブフレーム１２が支持される。サブフレーム１２は、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバ１３，１３と、両縦メンバ１３，１３の前端間を車幅方向に接続する前部横メンバ１４と、両縦メンバ１３，１３の後端間を車幅方向に接続する後部横メンバ１５とを備えて四角枠状に構成されており、その左右前端部が両フロントサイドフレーム１１，１１の前部下面にゴムブッシュジョイント１６，１６を介して弾性支持され、その左右後端部が両フロントサイドフレーム１１，１１の下面にゴムブッシュジョイント１７，１７を介して弾性支持される。

サブフレーム１２の前部横メンバ１４には、車幅方向に離間する左右一対のエクステンション１８，１８が車体前方に突出するようにボルト１９…で固定されており、両エクステンション１８，１８の前端間が車幅方向に配置された荷重受け部材２０の後面に結合される。エクステンション１８，１８を前部横メンバ１４にボルト１９…で固定したので、エクステンション１８，１８を損傷したときの交換が容易になって修理コストを削減することができる。

サブフレーム１２には一体化されたエンジンＥおよびトランスミッションＴが搭載されており、エンジンＥの前部を支持する前部エンジンマウント２１が、サブフレーム１２の前部横メンバ１４の車幅方向中央部に設けられる。従って、左側のエクステンション１８は左側のゴムブッシュジョイント１６と前部エンジンマウント２１との間に配置され、右側のエクステンション１８は右側のゴムブッシュジョイント１６と前部エンジンマウント２１との間に配置されることになる。

両エクステンション１８，１８の前後方向中央部にはそれぞれゴムブッシュジョイント２２，２２が設けられており、それらのゴムブッシュジョイント２２，２２のラジエータ２３の下端が支持される。このように、エクステンション１８，１８を利用してラジエータ２３を支持することで、従来の枠状のラジエータサポートが不要になり、重量の軽減および部品点数の削減が可能になる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図４（Ａ）に示すように、低車速、低エネルギーでの正面衝突により荷重受け部材２０に小さい衝突荷重が入力すると、その荷重受け部材２０とサブフレーム１２の前部横メンバ１４との間に車体前後方向に配置された左右一対のエクステンション１８，１８が座屈することで前記衝突荷重を吸収する。このとき、エクステンション１８，１８よりも剛性が高いサブフレーム１２の前部横メンバ１４および両縦メンバ１３，１３は変形することはない。

図４（Ｂ）に示すように、中車速、中程度のエネルギーでの正面衝突により荷重受け部材２０に中程度の衝突荷重が入力すると、左右一対のエクステンション１８，１８が完全に座屈し、両エクステンション１８，１８に押されたサブフレーム１２の前部横メンバ１４が屈曲することで前記衝突荷重を吸収する。このとき、サブフレーム１２の前部横メンバ１４よりも剛性が高い両縦メンバ１３，１３は変形することはない。また前部横メンバ１４の車幅方向中央部は前部エンジンマウント２１により後退不能に拘束されているため、前部横メンバ１４は、左側のゴムブッシュジョイント１６および前部エンジンマウント２１間と、右側のゴムブッシュジョイント１６および前部エンジンマウント２１間との２か所で後方に屈曲し、より大きな衝撃吸収効果を発揮することができる。

図４（Ｃ）に示すように、高車速、高エネルギーでの正面衝突により荷重受け部材２０に大きい衝突荷重が入力すると、左右一対のエクステンション１８，１８が完全に座屈し、かつ両エクステンション１８，１８に押されたサブフレーム１２の前部横メンバ１４が完全に屈曲し、更にサブフレーム１２の左右の縦メンバ１３，１３が座屈することで前記衝突荷重を吸収する。

以上のように、正面衝突により荷重受け部材２０に入力される衝突荷重が増加するのに伴い、エクステンション１８，１８だけが、あるいはエクステンション１８，１８およびサブフレーム１２の前部横メンバ１４の両方が、あるいはエクステンション１８，１８、サブフレーム１２の前部横メンバ１４および両縦メンバ１３，１３の全部が変形して衝突荷重を吸収するので、対小型車の衝突から対大型車の衝突までの広い領域で必要充分な衝撃吸収性能を発揮することができる。

しかも、従来は衝突荷重の吸収に寄与しなかったサブフレーム１２の前部横メンバ１４に衝撃吸収機能を発揮させることで、サブフレーム１２のトータルの衝撃吸収機能を高めることができる。

図５は、衝突荷重の入力に伴う荷重受け部材２０の変位に対する荷重の変化を示すものである。衝突直後の領域ａでは剛性の低いエクステンション１８，１８が圧壊することで、発生する荷重は小さく抑えられる。それに続く領域ｂでは、サブフレーム１２の前部横メンバ１４が屈曲することで若干大きい荷重が発生する。それに続く領域ｃでは、両縦メンバ１３，１３が座屈することで最大の荷重が発生する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではエクステンション１８，１８を２個備えているが、その数は任意である。

車体前部のサブフレームの平面図 同じくサブフレームの斜視図 図１の３−３線拡大断面図 衝突時の作用説明図 衝突時の荷重吸収特性を示すグラフ

１１ フロントサイドフレーム
１２ サブフレーム
１３ 縦メンバ
１４ 前部横メンバ
１５ 後部横メンバ
１８ エクステンション
２１ 前部エンジンマウント
Ｅ エンジン

Claims (4)

1. 車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバ（１３）の前端部に車幅方向に延びる前部横メンバ（１４）の両端部を連結するとともに、前記左右一対の縦メンバ（１３）の後端部に車幅方向に延びる後部横メンバ（１５）の両端部を連結した枠状のサブフレーム（１２）を、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム（１１）の下方に支持した車両のサブフレーム構造において、
   前記前部横メンバ（１４）の前記両端部よりも車幅方向内側からエクステンション（１８）を車体前方に突設し、車体前方側から入力する衝突荷重が小さいときは前記エクステンション（１８）が座屈して衝撃を吸収し、前記衝突荷重が中程度のときは前記サブフレーム（１２）の前記前部横メンバ（１４）が屈曲して衝撃を吸収し、前記衝突荷重が大きいときは前記サブフレーム（１２）の前記両縦メンバ（１３）が座屈して衝撃を吸収することを特徴とする車両の車体前部構造。
2. 前記サブフレーム（１２）にエンジン（Ｅ）の前部を支持する前部エンジンマウント（２１）を、前記前部横メンバ（１４）の左右一対の前記両エクステンション（１８）の間に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のサブフレーム構造。
3. 前記エクステンション（１８）にラジエータ（２３）の下部を支持したことを特徴とする、請求項１に記載の車両のサブフレーム構造。
4. 前記エクステンション（１８）を前記前部横メンバ（１４）にボルト（１９）で固定したことを特徴とする、請求項１に記載の車両のサブフレーム構造。

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