JP5831489B2

JP5831489B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP5831489B2
Application number: JP2013081390A
Authority: JP
Inventors: 正和城岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: WO2014167902A1; JP2014201283A; EP2985208A4; US9650074B2; US20160016611A1; CN105121259B; EP2985208B1; EP2985208A1; CN105121259A

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

サブフレームの後端部とフロントサイドフレームとがステーによって連結され、車両の前面衝突時に、ステーを変形させることで衝突荷重を吸収するようにした構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２０６６５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造は、ステーを変形させるだけで、サブフレームをフロントサイドフレームから離脱させる構成ではないため、パワーユニットとフロントサイドフレーム（フロントサイドメンバ）との間にサブフレーム（サスペンションメンバ）が挟まれるおそれがある。すなわち、サブフレームに対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収するためには、改善の余地がある。

そこで、本発明は、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収できる車両前部構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両前部構造は、車体前後方向に沿って配置されるとともに、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させる傾斜部を有するフロントサイドメンバと、前記傾斜部の車体前方側に配置されるとともに、車幅方向から見た側面視で、前記傾斜部の傾斜角度よりも小さい傾斜角度とされた傾斜壁が前記傾斜部と対向する部位に形成されたサスペンションメンバと、を備え、前記傾斜部の下面側に、車体前上方へ向かう傾斜面を有する凹部が形成され、車幅方向から見た側面視で、前記傾斜面の傾斜角度が、前記傾斜壁の傾斜角度よりも大きくされていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、車幅方向から見た側面視で、サスペンションメンバに形成された傾斜壁の傾斜角度が、フロントサイドメンバにおける傾斜部の傾斜角度よりも小さくされ、傾斜部の下面側に形成された凹部の車体前上方へ向かう傾斜面の傾斜角度が、傾斜壁の傾斜角度よりも大きくされている。

したがって、車体前方側から衝突荷重が入力されてサスペンションメンバが後退してきたときには、傾斜壁が傾斜面にガイドされつつ車体後方下側へ移動される。つまり、サスペンションメンバは、フロントサイドメンバに干渉するのが抑制されつつフロントサイドメンバの車体下方側へ入り込むように移動される。

よって、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重が効率よく吸収される。

また、本発明に係る請求項２に記載の車両前部構造は、車体前後方向に沿って配置されるとともに、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させる傾斜部を有し、該傾斜部の下面側に、車体前上方へ向かう傾斜面を有する凹部が形成されたフロントサイドメンバと、前記傾斜部の車体前方側に配置されるとともに、車幅方向から見た側面視で、前記凹部における傾斜面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度とされた傾斜壁が前記傾斜面と対向する部位に形成されたサスペンションメンバと、を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、車幅方向から見た側面視で、サスペンションメンバに形成された傾斜壁の傾斜角度が、フロントサイドメンバに形成された凹部の傾斜面の傾斜角度よりも小さくされている。したがって、車体前方側から衝突荷重が入力されてサスペンションメンバが後退してきたときには、傾斜壁が傾斜面にガイドされつつ車体後方下側へ移動し易くなる。つまり、サスペンションメンバは、フロントサイドメンバに干渉するのが抑制されつつフロントサイドメンバの車体下方側へ入り込むように移動される。よって、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重が効率よく吸収される。

また、請求項３に記載の車両前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造であって、前記サスペンションメンバは、前記傾斜壁の後端部から車体後方側へ一体に延設され、前記傾斜部の下端部に締結される締結部を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、傾斜部の下端部に締結される締結部が、サスペンションメンバの傾斜壁の後端部から車体後方側へ一体に延設されている。したがって、締結部が、サスペンションメンバとは別体で設けられる構成に比べて、サスペンションメンバの組み付けが容易になるとともに、製造コストの削減が図れる。

また、請求項４に記載の車両前部構造は、請求項３に記載の車両前部構造であって、前記締結部は、車体前方側から衝突荷重が入力されたときに車体下方側へ折曲変形可能な平板状に形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、サスペンションメンバに対して車体前方側から衝突荷重が入力されたときには、平板状の締結部が車体下方側へ折曲変形する。したがって、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重が効率よく吸収される。なお、本発明における「平板状」には、例えば周縁部が車体下方側へ向かって屈曲成形された略平板状も含まれる。

また、請求項５に記載の車両前部構造は、請求項３又は請求項４に記載の車両前部構造であって、前記傾斜部の下端部には、袋ナットが固着されており、前記締結部は、該締結部に形成された貫通孔に挿通されたボルトが前記袋ナットに螺合されることで前記下端部に締結されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、締結部を締結するボルトが螺合される袋ナットが、傾斜部の下端部に固着されている。つまり、傾斜部の下端部に対する締結部の締結強度が高められている。したがって、サスペンションメンバに対して車体前方側から衝突荷重が入力されたときには、締結部の貫通孔周りに応力が集中し、その貫通孔周りが破断する。これにより、サスペンションメンバが、傾斜部の下端部から離脱され、フロントサイドメンバの車体下方側へ深く入り込むように移動されるので、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重が更に効率よく吸収される。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収することができる。

請求項２に係る発明によれば、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収することができる。

請求項３に係る発明によれば、締結部が、サスペンションメンバとは別体で設けられる構成に比べて、サスペンションメンバを容易に組み付けることができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収することができる。

請求項５に係る発明によれば、サスペンションメンバに対して車体前方側から入力された衝突荷重を更に効率よく吸収することができる。

第１実施形態に係る車両前部構造を構成するサスペンションメンバの斜視図である。第１実施形態に係る車両前部構造を示す側面図である。第１実施形態に係る車両前部構造の要部を示す一部拡大平面図である。第１実施形態に係る車両前部構造の要部を示す一部拡大側断面図である。第１実施形態に係る車両前部構造のフルラップ前面衝突直後の状態を示す側断面図である。第１実施形態に係る車両前部構造のフルラップ前面衝突後の状態を示す側断面図である。第２実施形態に係る車両前部構造を示す側面図である。第２実施形態に係る車両前部構造のフルラップ前面衝突直後の状態を示す側断面図である。第２実施形態に係る車両前部構造のフルラップ前面衝突後の状態を示す側断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る車両前部構造１０について説明する。図２に示されるように、車両の前部側には、車体前後方向に沿って延在する矩形閉断面形状（中空角柱状）のフロントサイドメンバ１２が、車体右方側と車体左方側に予め決められた間隔を隔てて左右一対で配設されている（図２では車体左方側のみが示されている）。

フロントサイドメンバ１２には、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させるための傾斜部（キック部）１４が形成されている。そして、傾斜部１４の車体前方下側、即ち傾斜部１４を含む車体前部側のフロントサイドメンバ１２の車体下方側には、後述する金属製（例えば鋼鉄製）のサスペンションメンバ３０が、そのフロントサイドメンバ１２に吊り下げられた状態で支持されている。

詳細には、フロントサイドメンバ１２の車体前部と、傾斜部１４の下端部とには、サスペンションメンバ３０の後述する前側締結部３６と後側締結部３８とをそれぞれ締結固定するための前側被締結部１６と後側被締結部１８とが設けられている。なお、サスペンションメンバ３０は、車幅方向から見た側面視（高さ方向）及び平面視（車幅方向）で傾斜部１４とオーバーラップするように配設されている（図２、図３参照）。

図４に示されるように、後側被締結部１８におけるフロントサイドメンバ１２内には、車体前後方向に延在し、周縁部がフロントサイドメンバ１２の側壁１２Ｓに溶接によって固着されることで、下側位置に配置される下部リインフォースメント２６と、車体前後方向に延在し、周縁部がフロントサイドメンバ１２の側壁１２Ｓに溶接によって固着されることで、上側位置に配置される上部リインフォースメント２８と、が設けられている。これにより、後側被締結部１８の強度（剛性）が向上されるようになっている。

そして、後側被締結部１８（傾斜部１４の下端部）におけるフロントサイドメンバ１２の下壁１２Ｄと、下部リインフォースメント２６と、上部リインフォースメント２８とには、後述する袋ナット２０の袋部２２を挿通させるための円形状の貫通孔１２Ａ、２６Ａ、２８Ａがそれぞれ形成されている。

袋ナット２０は、内周面に雌ネジ部が形成された袋部２２と、袋部２２のボルト挿入方向上流側における外周面に一体に形成された円環状のフランジ部２４と、を有している。そして、袋部２２の高さは、下壁１２Ｄから上部リインフォースメント２８までの上下方向の間隔よりも高くされている。

また、袋ナット２０は、下部リインフォースメント２６及び上部リインフォースメント２８が設けられる前に、フランジ部２４よりもボルト挿入方向上流側の袋部２２を下壁１２Ｄの貫通孔１２Ａに挿通させることで配置されるようになっている。そして、袋部２２を貫通孔２６Ａ内に挿通させて下部リインフォースメント２６を設けた際に、フランジ部２４の外周部を下部リインフォースメント２６にアーク溶接によって固着するようになっている。

そして更に、袋部２２を貫通孔２８Ａ内に挿通させて上部リインフォースメント２８を設けた際に、袋部２２の外周面を上部リインフォースメント２８にアーク溶接によって固着するようになっている。これにより、袋ナット２０は、フロントサイドメンバ１２の後側被締結部１８（下部リインフォースメント２６及び上部リインフォースメント２８）に強固に固着されるようになっている。

また、図２、図３に示されるように、傾斜部１４の下面側で、かつ車幅方向内側には、車体前上方へ向かう傾斜面１５Ａを有する凹部１５が形成されている。車幅方向から見た側面視で、傾斜面１５Ａ（傾斜部１４）の傾斜角度は、サスペンションメンバ３０の後述する傾斜壁４０の傾斜角度よりも大きくされている。換言すれば、車幅方向から見た側面視で、サスペンションメンバ３０の傾斜壁４０の傾斜角度は、凹部１５の傾斜面１５Ａ（傾斜部１４）の傾斜角度よりも小さくされている。

図１に示されるように、サスペンションメンバ３０は、サスペンションメンバ本体３２と、サスペンションメンバ本体３２の車幅方向両側における前部側に車体上方外側へ延在するように突設された一対の角部３４と、サスペンションメンバ本体３２の車幅方向両側における後部側に車体後下方（車体前上方）へ向かう傾斜角度で形成された傾斜壁４０と、傾斜壁４０の後端部に車体後方側へ延在するように一体に形成された締結部としての後側締結部３８と、を有している。

なお、角部３４よりも車幅方向外側のサスペンションメンバ本体３２には、図示しないサスペンションを構成するロアアーム４２が取り付けられている。また、サスペンションメンバ３０の車体前方側には、エンジン及びトランスミッションを含む図示しないパワーユニットが配設されるようになっている。

図１、図２に示されるように、角部３４の上端部は、筒状の連結部材４４を挿通させる貫通孔３６Ａが形成された前側締結部３６とされている。この前側締結部３６が、連結部材４４を介して、ボルト５０及びナット４８により、フロントサイドメンバ１２の前側被締結部１６に締結固定されるようになっている。

後側締結部３８は、周縁部が車体下方側へ向かって屈曲成形されることで補強された略平板状に形成されており、その後端部側にはボルト５０（図４参照）を挿通させるための貫通孔３８Ａが形成されている。この貫通孔３８Ａに車体下方側からボルト５０が挿通されて、フロントサイドメンバ１２の後側被締結部１８に固着された袋ナット２０に螺合されることで、後側締結部３８が後側被締結部１８に強固に締結固定されるようになっている。

傾斜壁４０は、後側締結部３８の車体前方側におけるサスペンションメンバ本体３２の一部、即ちサスペンションメンバ３０がフロントサイドメンバ１２に取り付けられたときに、凹部１５の傾斜面１５Ａ（傾斜部１４）と車体前後方向に近接して対向する部位に形成されており、車幅方向から見た側面視（断面視）で、その傾斜角度は、凹部１５の傾斜面１５Ａ（傾斜部１４）の傾斜角度よりも小さくされている。

換言すれば、図２に示されるように、車幅方向から見た側面視で、傾斜壁４０に沿った仮想直線Ｋ１と、後側締結部３８に沿った仮想水平面Ｌとの交点Ｐを、傾斜面１５Ａに沿った（仮想直線Ｋ１よりも大きい傾斜角度とされた）仮想直線Ｋ２が通るように、その傾斜面１５Ａ（凹部１５）の形成位置が設定されている。

なお、この交点Ｐは、後側締結部３８の前端部（傾斜壁４０の後端部）であり、フルラップ前面衝突時において、後側締結部３８の車体下方側への折曲変形の起点となっている。また、図３に示されるように、傾斜面１５Ａ（凹部１５）は、平面視で傾斜部１４と重なる傾斜壁４０の前端部及び後端部をそれぞれ車体前方側及び車体後方側へ超える範囲まで形成されている。

以上のような構成の第１実施形態に係る車両前部構造１０において、次にその作用について主に図５、図６を基に説明する。

車両がフルラップ前面衝突したときには、パワーユニットが車体後方側へ移動（後退）し、サスペンションメンバ３０のサスペンションメンバ本体３２に、その衝突荷重の一部が入力される。すると、そのサスペンションメンバ本体３２が車体後方側へ移動（後退）される。ここで、車幅方向から見た側面視で、傾斜壁４０の傾斜角度が、傾斜部１４（凹部１５の傾斜面１５Ａ）の傾斜角度よりも小さくされている。

したがって、図５に示されるように、サスペンションメンバ本体３２が後退してきたときには、傾斜壁４０が傾斜部１４（傾斜面１５Ａ）に接触し、その傾斜部１４（傾斜面１５Ａ）にガイドされつつ車体後方下側へ移動する（図５において矢印Ｆで示す）。つまり、サスペンションメンバ本体３２は、交点Ｐに向かって変位する。

ここで、後側締結部３８は、略平板状に形成されている。したがって、後側締結部３８は、交点Ｐを起点として車体下方側へ折曲変形される。なお、このとき、サスペンションメンバ本体３２は、交点Ｐに向かって直線的に変位するため、交点Ｐへの荷重の入力にロスがなく、低荷重の入力で早期に後側締結部３８に折曲変形を発生させることができる。

そして、図６に示されるように、後側締結部３８の折曲変形が促進されると、サスペンションメンバ本体３２の車体後方下側への移動が促進される（図６において矢印Ｆで示す）。ここで、ボルト５０が螺合される袋ナット２０は、後側被締結部１８に強固に固着されており、後側被締結部１８に対する後側締結部３８の締結強度が高められている。

したがって、後側締結部３８の折曲変形が促進されると、その後側締結部３８の貫通孔３８Ａ周りには、車体下方側へ向かう（栓抜きのような）荷重が作用して（応力が集中して）、その貫通孔３８Ａ周りが破断する。つまり、後側締結部３８が後側被締結部１８から離脱される（後側被締結部１８に対する後側締結部３８の締結状態が解除される）。

これにより、サスペンションメンバ本体３２（サスペンションメンバ３０）は、傾斜部１４に干渉するのが抑制（緩和）されつつフロントサイドメンバ１２の車体下方側へ深く入り込むように移動される。よって、サスペンションメンバ３０に対して車体前方側から入力された衝突荷重を効率よく吸収する（逃がす）ことができる。

また、後側締結部３８は、サスペンションメンバ３０の傾斜壁４０の後端部から車体後方側へ一体に延設されている。したがって、後側締結部３８が、サスペンションメンバ３０とは別体で設けられる構成に比べて、サスペンションメンバ３０の組み付けが容易になるとともに、製造コストの削減を図ることができる。つまり、サスペンションメンバ３０を製造する際の部品点数の増加及び製造コストの増加を抑制又は防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る車両前部構造１０について説明する。なお、上記第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（作用も含む）は適宜省略する。

図７に示されるように、この第２実施形態に係る車両前部構造１０では、サスペンションメンバ３０の傾斜壁４０の傾斜角度が、傾斜部１４の傾斜角度と同一か又はそれより大きくされている。つまり、この第２実施形態に係る傾斜壁４０の傾斜角度は、少なくともフロントサイドメンバ１２の傾斜部１４の下面側で、かつ車幅方向内側に形成された凹部１５の傾斜面１５Ａの傾斜角度より小さくされている。

なお、傾斜面１５Ａ（凹部１５）は、平面視で傾斜部１４と重なる傾斜壁４０の前端部側で、かつ傾斜部１４が最も近接する近接点Ｔをカバーすることができるように、車幅方向から見た側面視で、その近接点Ｔを車体後方側へ超える範囲まで形成されている。このような構成とされた第２実施形態の場合も、上記第１実施形態と同等と作用効果が得られる。

すなわち、車両がフルラップ前面衝突したときには、パワーユニットが車体後方側へ移動（後退）し、サスペンションメンバ３０のサスペンションメンバ本体３２に、その衝突荷重の一部が入力される。すると、そのサスペンションメンバ本体３２が車体後方側へ移動（後退）される。

ここで、車幅方向から見た側面視で、傾斜壁４０の傾斜角度が、凹部１５の傾斜面１５Ａの傾斜角度よりも小さくされている。したがって、図８に示されるように、サスペンションメンバ本体３２が後退してきたときには、傾斜壁４０の前端部側（近接点Ｔを含む）が傾斜面１５Ａに接触し、その傾斜面１５Ａにガイドされつつ車体後方下側へ移動する（図８において矢印Ｆで示す）。

つまり、サスペンションメンバ本体３２は、交点Ｐに向かって変位し、これによって、後側締結部３８が交点Ｐを起点として車体下方側へ折曲変形される。そして、図９に示されるように、後側締結部３８の折曲変形が促進されると、サスペンションメンバ本体３２の車体後方下側への移動が促進され（図９において矢印Ｆで示す）、後側締結部３８が後側被締結部１８から離脱される。

以上、本実施形態に係る車両前部構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両前部構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、傾斜部１４には凹部１５（傾斜面１５Ａ）が形成されていなくてもよい。また、後側被締結部１８に対する後側締結部３８の締結強度を高める構成は、袋ナット２０を含む構成に限定されるものではない。

１０車両前部構造
１２フロントサイドメンバ
１４傾斜部
１５凹部
１５Ａ傾斜面
２０袋ナット
３０サスペンションメンバ
３８後側締結部（締結部）
３８Ａ貫通孔
４０傾斜壁

Claims

車体前後方向に沿って配置されるとともに、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させる傾斜部を有するフロントサイドメンバと、
前記傾斜部の車体前方側に配置されるとともに、車幅方向から見た側面視で、前記傾斜部の傾斜角度よりも小さい傾斜角度とされた傾斜壁が前記傾斜部と対向する部位に形成されたサスペンションメンバと、
を備え、
前記傾斜部の下面側に、車体前上方へ向かう傾斜面を有する凹部が形成され、車幅方向から見た側面視で、前記傾斜面の傾斜角度が、前記傾斜壁の傾斜角度よりも大きくされている車両前部構造。
車体前後方向に沿って配置されるとともに、車体前部側を車体後部側よりも高位に位置させる傾斜部を有し、該傾斜部の下面側に、車体前上方へ向かう傾斜面を有する凹部が形成されたフロントサイドメンバと、
前記傾斜部の車体前方側に配置されるとともに、車幅方向から見た側面視で、前記凹部における傾斜面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度とされた傾斜壁が前記傾斜面と対向する部位に形成されたサスペンションメンバと、
を備えた車両前部構造。
前記サスペンションメンバは、前記傾斜壁の後端部から車体後方側へ一体に延設され、前記傾斜部の下端部に締結される締結部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造。
前記締結部は、車体前方側から衝突荷重が入力されたときに車体下方側へ折曲変形可能な平板状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両前部構造。
前記傾斜部の下端部には、袋ナットが固着されており、
前記締結部は、該締結部に形成された貫通孔に挿通されたボルトが前記袋ナットに螺合されることで前記下端部に締結されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両前部構造。