JP6935979B2 - 車両前部構造 - Google Patents

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に記載のものがある。
同文献に記載の車両前部構造は、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いる。これら一対のフロントサイドメンバは、車両の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置とされて車両前後方向に延びている。ただし、これらフロントサイドメンバには、フロア部の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部が設けられており、この前上がり傾斜部は、その下側にフロントサスペンションのサスペンションメンバを取付けるのに利用される。
一方、フロア部のうち、車幅方向略中央部には、車両前後方向に延びるフロアトンネル部が設けられている。このフロアトンネル部の基部を補強するためのインナトルクメンバの前部には、車幅方向外方側に屈曲または湾曲した形態を有し、かつフロントサイドメンバに一端が接続された曲げ部が設けられている。この曲げ部は、インナトルクボックスに相当し、この曲げ部の存在により、車体強度が高められる。

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、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、フロントサイドメンバには、前上がり傾斜部が設けられているため、車両の前突が発生し、車両前方から大きな衝突荷重がフロントサイドメンバに入力した際には、前上がり傾斜部がその後部側の基端部（屈曲部）を起点として上方に起き上がるように屈曲変形を生じる虞がある。このような屈曲変形を生じたのでは、フロントサイドメンバの荷重伝達性が損なわれることとなり、優れた衝撃吸収性能を得る上で不利となる。また、車両の前突時における耐衝撃性（耐荷重性）をよくする上でも不利となる。
前記した不具合を解消する手段として、補強部材を使用し、フロントサイドメンバを補強することが考えられるが、このような手段を採用したのでは、車両重量の増加を招く他、製造コストが高価となる。

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、車両の前突時にフロントサイドメンバが容易に屈曲変形することを、簡易な構成によって適切に防止または抑制し、車両の前突時の衝撃吸収性能ならびに耐衝撃性を優れたものとす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ており、かつフロア部の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部を有す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よりも車幅方向内方側において、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ており、かつ前部には、車幅方向外方側に屈曲または湾曲して前記各フロントサイドメンバに接続された曲げ部が設けられている左右一対のインナトルクメンバと、を備えている、車両前部構造であって、前記各インナトルクメンバの前記曲げ部よりも車両後方側のうち、前記フロア部を構成するダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部との接合部上に重ねられて接合されるようにして前記フロア部の前部寄り領域に設けられ、かつ車幅方向に延びるクロスメンバと、前記各フロントサイドメンバ、前記各インナトルクメンバの前部、および前記クロスメンバの三者が、車両上面視において環状をなし、かつ直接または間接的に接合されている環状部と、をさらに備えており、前記前上がり傾斜部の後部側の基端部は、前記環状部によって囲まれた領域としての前記環状部の内側領域の車幅方向外方側に隣接した配置にあ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。
第１に、フロントサイドメンバ、各インナトルクメンバの前部、およびクロスメンバの三者による環状部は、剛性が高い部位であり、フロントサイドメンバのうち、前上がり傾斜部の後部側の基端部およびその前後周辺部は、前記環状部によって効果的に補強される。したがって、車両の前突が発生し、車両前方側からフロントサイドメンバに大きな衝突荷重が入力した際に、前上がり傾斜部が起き上がる方向に屈曲変形することを適切に防止または抑制することが可能となる。その結果、フロントサイドメンバの荷重伝達性をよくし、車両の衝撃吸収性能を良好とすることができるとともに、車体強度をアップし、耐衝撃性能（耐荷重性能）を高めることができる。
第２に、本発明においては、フロントサイドメンバの補強手段として、クロスメンバを用いているが、このクロスメンバは、前記した所定の環状部の一部をなす部材であって、比較的小サイズのものでよい。また、本発明は、所定の複数の部材を用いた環状部の構造を利用し、フロントサイドメンバを補強しており、各部をかなりの肉厚に形成するといった必要もない。したがって、車両重量の増加や、製造コストの上昇を抑制することもできる。
第３に、前記環状部を構成するインナトルクメンバの前部、およびクロスメンバは、車両の前突時において、フロントサイドメンバの前記環状部の近辺を車幅方向内方側へ変形または変位させようとする力が発生した場合に、これに抗する突っ張り力を発揮し、前記変形または変位を抑制する作用も生じさせる。また、クロスメンバは、車両の前突時において、フロントサイドメンバとインナトルクメンバとが車両前後方向に大きく位置ずれすることを防止する効果も発揮する。このようなことにより、車両の前突時におけるフロントサイドメンバの荷重伝達性や、耐衝撃性能などを一層良好なものとすることが可能である。

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の要部斜視図である。 図２の要部平面図（車両上面視の図）である。 図６のVII−VII断面図である。

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５に示す車両前部構造Ａは、車両１の前部の下部に配設された左右一対のフロントサイドメンバ３（図２では、網点模様を付している）、前輪１９を懸架するフロントサスペンションのサスペンションメンバ４（サブフレームとも称される）、フロアトンネル部１２が形成されたフロア部１１、アッパメンバ３Ａ、左右一対のインナトルクメンバ１３、および左右一対のクロスメンバ６を具備している。

一対のフロントサイドメンバ３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ている。図４および図５に示すように、各フロントサイドメンバ３は、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。

図１に示すように、各フロントサイドメンバ３は、フロア部１１の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部３０を有しており、この前上がり傾斜部３０の車両前方側および車両後方側の領域は、略水平な領域とされている。
図面においては、仮想線によって中心線ＣＬが適宜描かれているが、この中心線ＣＬは、前上がり傾斜部３０の後部側の基端部３０ａ（屈曲部）の前後方向中心線である。

一方、一対のフロントサイドメンバ３は、車両上面視（底面視も含む、以下同様）においては、図２に示すように、フロント部３２、内入り傾斜部３３（同図の符号Ｓａで示す範囲）、および後側延設部３４が一連に繋がった構成とされている。
車両１の前部には、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が設けられており、一対のフロントサイドメンバ３のフロント部３２は、エンジンルーム１０の両側に位置して車両前後方向に略直線状に延びている。内入り傾斜部３３は、一対のフロントサイドメンバ３のうち、サスペンションメンバ４の取付け箇所周辺部が、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が狭くなるように、車両上面視において傾斜した部分である。フロントサイドメンバ３に対するサスペンションメンバ４の具体的な取付け構造については後述する。後側延設部３４は、内入り傾斜部３３の後部に繋がった部分であり、車幅方向においてフロアトンネル部１２とロッカ１５との相互間に位置してフロア部１１の下面部に接合され、車両前後方向に延びている。

フロア部１１は、ダッシュパネル１１ａの後端部と、フロントフロアパネル１１ｂの前端部とが接合部１７を介して接合された構成である。この接合は、たとえばスポット溶接により図られているが、後述するように、この接合部１７には、クロスメンバ６がさらに溶接される。図２および図４に示すように、フロア部１１の車幅方向両端部は、左右一対のロッカ１５に接合（溶接）されている。

アッパメンバ３Ａは、フロア部１１の上面部に溶接されて車両前後方向に延びる部材であり、たとえば断面ハット状である。このアッパメンバ３Ａは、図４および図５によく表れているように、フロア部１１上のうち、フロントサイドメンバ３の後側延設部３４の上側に重なった配置に設けられている。このアッパメンバ３Ａの後端部は、追加のクロスメンバ６ａ（図２を参照）に溶接されている。この追加のクロスメンバ６ａは、クロスメンバ６とは異なり、本発明でいうクロスメンバに相当するものではなく、クロスメンバ６よりも車両後方側に配されて、ロッカ１５とフロアトンネル部１２とを車幅方向において橋渡し接続するものである。

図４および図５によく表れているように、一対のインナトルクメンバ１３は、フロアトンネル部１２の基部を補強すべくフロアトンネル部１２の基部下面側に溶接されている。各インナトルクメンバ１３は、フロアトンネル部１２との組み合わせによって閉断面構造部を形成するように設けられている。図２、図３および図６によく表れているように、こ
れら一対のインナトルクメンバ１３は、一対のフロントサイドメンバ３よりも車幅方向内方側において、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ている。各インナトルクメンバ１３の前部には、車幅方向外方側に屈曲または湾曲した曲げ部１３ａが設けられており、かつこの曲げ部１３ａの一端は、フロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０に溶接されている。曲げ部１３ａは、いわゆるインナトルクボックス部に相当する。

クロスメンバ６は、たとえば断面ハット状部材を用いて構成されており、フロアトンネル部１２とアッパメンバ３Ａとを車幅方向において橋渡し接続するように、これらに車幅方向両端部が溶接されている。このクロスメンバ６が設けられる位置は、インナトルクメンバ１３の曲げ部１３ａ、およびフロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０の基端部３０ａのそれぞれよりも車両後方側である。このことにより、フロントサイドメンバ３、インナトルクメンバ１３の曲げ部１３ａを含む前部、およびクロスメンバ６の三者は、車両上面視において、環状をなし、かつ直接または間接的に溶接された環状部Ｌを構成している。
なお、フロントサイドメンバ３とインナトルクメンバ１３の前部とは直接溶接されており、フロントサイドメンバ３とクロスメンバ６とは、アッパメンバ３Ａおよびフロア部１１を介して間接的に溶接されている。クロスメンバ６とインナトルクメンバ１３の前部とは、フロア部１１（フロアトンネル部１２の基部）を介して間接的に溶接されている。

図３、図６および図７によく表れているように、フロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０の後部側の基端部３０ａ（およびその中心線ＣＬ）は、車両前後方向において、環状部Ｌの内側領域とオーバラップした配置に設定されている。

図７によく表れているように、クロスメンバ６の一対のフランジ部６１，６２は、フロア部１１に溶接部Ｗａ，Ｗｂを介して接合されている。ただし、フランジ部６１は、ダッシュパネル１１ａとフロントフロアパネル１１ｂとの接合部１７上に重ねられた上で、この接合部１７に溶接部Ｗａを介して接合されている。溶接部Ｗａは、好ましくは、フランジ部６１、フロントフロアパネル１１ｂの前端部、およびダッシュパネル１１ａの後端部を同時に溶接するスポット溶接などである。

図１および図２において、サスペンションメンバ４は、前輪１９を支持するロアアーム７の基端部を回転可能に支持する部材であり、フロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０の下方に配されている。サスペンションメンバ４およびフロントサイドメンバ３には、サスペンションメンバ４の車幅方向両端部の前部および後部をフロントサイドメンバ３に取付けるための前側取付け部９Ａおよび後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’が設けられている。

前側取付け部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。
後側取付け部９Ｂは、前上がり傾斜部３０の下面側に溶接された台座部３８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。後側取付け部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、前上がり傾斜部３０の台座部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、その先端部に前輪１９が支持され、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ており、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、および台座部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ている。このような構成によれば、そうでない構成と比較して、操安性をよくすることが可能である。また、前記した中心Ｐ２は、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、後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’は、前側取付け部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、サスペンションメンバ４の前側取付け部９Ａよりも後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’を車幅方向内方側に配置させ、かつロアアーム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適当な寸法Ｌ１だけオフセットするのに適する。

図２に示すように、フロントサイドメンバ３の後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近とロッカ１５の前端部とは、トルクボックス１４（アウタトルクボックス）を介して相互に連結されている。このことにより、車体の捩じり剛性がより高められる他、後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近の剛性を効果的に高め、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。

次に、前記した車両前部構造Ａの作用について説明する。

まず、環状部Ｌは、既述したように、フロントサイドメンバ３、インナトルクメンバ１３の曲げ部１３ａを含む前部、およびクロスメンバ６の三者が直接または間接的に溶接されて構成されており、剛性が高い部位である。フロントサイドメンバ３のうち、前上がり傾斜部３０の後部側の基端部３０ａおよびその前後周辺部は、環状部Ｌによって効果的に補強されている。したがって、車両１の前突が発生し、車両前方側からフロントサイドメンバ３に大きな衝突荷重Ｆ（図２を参照）が入力した際に、前上がり傾斜部３０が起き上がるように屈曲変形することは適切に防止または抑制される。その結果、フロントサイドメンバ３の荷重伝達性をよくし、車両１の衝撃吸収性能を良好とすることができる。また、車体強度をアップし、耐衝撃性能（耐荷重性能）を高めることもできる。

本実施形態においては、フロントサイドメンバ３の補強手段として、クロスメンバ６が用いられているが、このクロスメンバ６は、フロアトンネル部１２の基部とアッパメンバ３Ａとを橋渡し接続し得る比較的小サイズのものでよい。また、本発明は、環状部Ｌを利用してフロントサイドメンバ３を補強しており、各部をかなりの肉厚に形成するといった必要もない。したがって、車両１の重量の増加や、製造コストの上昇を抑制することもできる。

フロントサイドメンバ３には、内入り傾斜部３３が設けられているため、車両１の前突が発生し、衝突荷重Ｆがフロントサイドメンバ３に入力した際には、内入り傾斜部３３の後部側の後側延設部３４を車幅方向内方に大きく変形させようとする力が発生し易い。これに対し、クロスメンバ６には、前記した力に対する突っ張り力を生じさせ、後側延設部３４が車幅方向内方に大きく変形することを適切に防止することが可能である。したがって、フロントサイドメンバ３の荷重伝達性、および車両１の衝撃吸収性能を一層良好にすることが可能である。

また、クロスメンバ６は、車両１の前突時において、アッパメンバ３Ａおよびフロントサイドメンバ３とフロアトンネル部１２とが車両前後方向に大きく位置ずれすることを防止する作用を生じさせる。さらに、クロスメンバ６は、ダッシュパネル１１ａの後端部とフロントフロアパネル１１ｂの前端部との接合部１７に重ねられてこれらと接合されているため、これら三者の接合強度が高められる。このようなことから、車両１の前突時において、アッパメンバ３Ａおよびフロントサイドメンバ３とフロアトンネル部１２との位置ずれに起因して、ダッシュパネル１１ａとフロントフロアパネル１１ｂとの接合部１７に不当な剥離が生じることも、適切に防止または抑制することが可能となる。

本実施形態の車両前部構造Ａにおいては、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させているため、そうでない場合と比較すると、内入り傾斜部３３の傾斜角を大きくする必要がある。このため、本来的には、車両１の前突時において後側延設部３４は、より曲げ変形などを生じ易くなり、またフロア部１１の接合部１７における前記した剥離も、より生じ易くなる。これに対し、本実施形態においては、既述したクロスメンバ６を設けた構成により、前記した不具合を適切に解消することが可能である。

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、クロスメンバ６が、フロア部１１上に配された上で、フロアトンネル部１２とアッパメンバ３Ａとを橋渡し接続した構成とされているが、これに限定されない。本発明においては、たとえばクロスメンバ６が、フロア部１１の下面側に配された上で、フロントサイドメンバ３とインナトルクメンバ１３とが橋渡し接続された構成とすることもできる。
上述の実施形態においては、クロスメンバ６の一部を、フロア部１１の接合部１７に重ね合わせて接合しており、これらの接合強度などを高める上で好ましいが、クロスメンバ６が接合部１７に接合されていない構成と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。
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
Ｌ 環状部
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
１３ インナトルクメンバ
１３ａ 曲げ部
１７ 接合部
３ フロントサイドメンバ
３Ａ アッパメンバ
３０ 前上がり傾斜部
４ サスペンションメンバ
６ クロスメンバ

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ており、かつフロア部の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部を有す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よりも車幅方向内方側において、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ており、かつ前部には、車幅方向外方側に屈曲または湾曲して前記各フロントサイドメンバに接続された曲げ部が設けられている左右一対のインナトルクメンバと、
   を備えている、車両前部構造であって、
   前記各インナトルクメンバの前記曲げ部よりも車両後方側のうち、前記フロア部を構成するダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部との接合部上に重ねられて接合されるようにして前記フロア部の前部寄り領域に設けられ、かつ車幅方向に延びるクロスメンバと、
   前記各フロントサイドメンバ、前記各インナトルクメンバの前部、および前記クロスメンバの三者が、車両上面視において環状をなし、かつ直接または間接的に接合されている環状部と、
   をさらに備えており、
   前記前上がり傾斜部の後部側の基端部は、前記環状部によって囲まれた領域としての前記環状部の内側領域の車幅方向外方側に隣接した配置にあることを特徴とする、車両前部構造。

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