JP6468430B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、サブフレーム前部から入力される衝突荷重を分散させる車体前部構造に関する。

自動車（車両）の車体前部では、車室部の前方へ延在させたフロントサイドメンバと、このフロントサイドメンバの下方に配置されてパワーユニットやサスペンションなどを支持するサブフレームとが設けられている。近時では、フロントサイドメンバへ伝わるサスペンション入力を減衰するため、サブフレームの各端部とフロントサイドメンバとを弾性固定部を用いて固定している。多くの弾性固定部は、サブフレームの各端部にラバーブッシュなどで構成される筒形の弾性マウント部を設け、同弾性マウント部をボルト部材などの締結部材でフロントサイドメンバ下部に締結することで、サブフレームをフロントサイドメンバの前後部に弾性固定している。

このような車両では、車両が前面衝突した際の荷重をサブフレームで受け、フロントサイドメンバ後方のフロアサイドメンバに伝達することで衝突荷重を減少させて、サブフレームやパワーユニット等の車室部側への侵入を抑制している。
ところで、車両が前面衝突しサブフレームが後方に押されると、サブフレーム後方の弾性固定部では、弾性マウント部を支持しているボルト部材が、フロントサイドメンバ側を支点に車体後方へ倒れ込む現象が起こる。ボルト部材が後方に倒れると、ボルト部材には抜け方向への引っ張り荷重が作用するため、ボルト部材が弾性マウント部から抜け落ち、サブフレームが衝突初期に脱落してしまうおそれがある。サブフレームが衝突初期の段階で脱落してしまうと、衝突荷重を十分に支えきれない。このため、衝突荷重を効果的に減少させることができず、パワーユニットやサブフレーム等の車室部側への侵入量が増大する等の問題がある。

そこで、サブフレーム後方を支持する弾性固定部（弾性マウント部）とフロントサイドメンバ後方のフロアサイドメンバとをステーなどの補強部材を用いて連結し、サブフレーム前部から加わる衝突荷重をフロアサイドメンバ側へ伝達する構造が提案されている（特許文献１,２を参照）。

特開２０１２−２０６６５３号公報 特許５５９７６８２号公報

ところで、車体の構造によっては、サブフレーム後方の弾性固定部（弾性マウント部）が、フロントサイドメンバ後部（キックアップ部）の下端から突き出た構成となるため、弾性固定部（弾性マウント部）の下端と、フロアサイドメンバとの間には段差が生ずる。段差が生じていると、弾性固定部（弾性マウント部）とサイドメンバとを連結する補強部材は、弾性固定部の下端とフロアサイドメンバとの間の段差にならう屈曲形状が強いられる。

このような補強部材の場合、段差に合わせて屈曲されている分だけ、補強部材は変形しやすくなるため、サブフレーム前部からの衝突荷重に対して十分な反力を得られず、衝突荷重を十分に減少させることができないおそれがある。そのため、補強部材は、材料の厚みを増したり材質を変更するなど、剛性強度を増す必要があった。
しかし、単に補強部材の剛性強度を増す手立てだけでは、重量やコストの増加を招くため、改善の余地があった。

そこで、本発明の目的は、コストや重量の増加を抑えた簡単な構成で、前面衝突時の衝突荷重に対するサブフレーム後部の弾性固定部における耐力を向上させる車体前部構造を提供する。

本発明の態様は、車室部の前方で車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと車室部の下方で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバとを有するサイドメンバ部材と、フロントサイドメンバの下方に配置されてサスペンション部材を支持するサブフレームと、サブフレームの後端部に設けられ、弾性マウント部を介してフロントサイドメンバの下部に固定される弾性固定部と、弾性固定部とサブフレーム後方のフロアサイドメンバとを車両前後方向に連結する補強ブラケットとを備え、補強ブラケットは、一端部が弾性マウント部の下端に固定されて車両後方斜め上方に延び、他端部がフロアサイドメンバに固定される第１支持脚と、第１支持脚の一端部から分岐されて車両後方斜め上方へ延び、分岐された端部が第１支持脚とは異なる車室部下部の部材に固定される第２支持脚と、第１支持脚と第２支持脚との間を埋めるとともに、弾性マウント部と車両前後方向で対向するよう設けられる壁部と、壁部に設けられ、弾性マウント部が車体後方側へ傾いた際に同弾性マウント部が嵌まる凹部とを有するものとした。

本発明によれば、コストや重量の増加を抑制した簡単な構成で、サブフレーム後部の弾性固定部における耐力を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造の各部を示す斜視図。 補強ブラケットの周辺を拡大して示す斜視図。 同補強ブラケットの各部を、弾性固定部と共に斜視図。 図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 車両の前面衝突時における補強ブラケットの挙動を説明する断面図。

以下、本発明を図１から図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は本発明の要部となる車両の車体前部構造を示していて、図１中１は、フロントシートやリヤシート（いずれも図示せず）などが配置される車室部、３は同車室部１の前部に形成されたパワーユニット収容部をそれぞれ示している（いずれも二点鎖線で図示）。
図１に示されるように車両には、車幅方向に間隔を開けて配置された一対のサイドメンバ部材９が車両の前端部から後端に亘って車両前後方向に延設されている。サイドメンバ部材９は、車室部１の前方で車両前後方向に延びるフロントサイドメンバ１７と車室部１の下方で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバ１５とを含んで構成されている。

車室部１の下方に、上記一対のフロアサイドメンバ１５と、同フロアサイドメンバ１５の車幅方向両側で車室部１の最外側に配置された一対のサイドシル１３と、サイドシル１３の前端部とフロアサイドメンバ１５との間を連結するフロントガセット１８(本願のガセットに相当)とが設けられている。ちなみに、サイドシル１３、フロアサイドメンバ１５は、いずれも車体前後方向に沿って延びる閉断面部材で構成され、フロントガセット１８は車幅方向に延びる部材で構成される。

一方、車室部１の前方では、フロントサイドメンバ１７が、フロアサイドメンバ１５の前部から、上下方向に曲成するキックアップ部１７ａを介して前方へ延在されている。このフロントサイドメンバ１７の下側に枠形のサブフレーム１９が配置されている。
サブフレーム１９は、例えば、フロントサイドメンバ１７の前部から後部（キックアップ部１７ａ後方）までの下側にそれぞれ配置される一対の側フレーム２１と、同側フレーム２１の前後部間に掛け渡された前後フレーム２３ａ，２３ｂとを有した角枠形状に形成される。このサブフレーム１９の両側（車幅方向）に、前輪７のサスペンション部材１１の各部品（アームやショックアブソーバやスプリングなど：一部しか図示せず）が支持され、前輪７を支える。ちなみに、サブフレーム１９の例えば後フレーム２３ｂには、パワートレインの後部がマウント部材（いずれも図示しない）によって支持される。そして、各側フレーム２１の前後方向の各端部が、それぞれ弾性固定部２５，２６を介して、直上のフロントサイドメンバ１７に弾性支持されている。

すなわち、側フレーム２１の後側の弾性固定部２６は、図２および図３に拡大して示されるように側レール２１の後端部に、例えば締結部材としてのボルト部材３１が挿通可能な筒状の弾性マウント部２９（縦向き）を設けて構成される。具体的には弾性マウント部２９は、例えば図２〜図４にも示されるように側フレーム２１端に結合された外筒３３と、ボルト部材３１が挿通される内筒３４と、外筒３３と内筒３４との間に設けられるラバーブッシュ３５とから構成される。そして、弾性マウント部２９の内筒３４にボルト部材３１が下側から挿通され、このボルト部材３１が、直上のフロントサイドメンバ１７の下部、具体的にはキックアップ部１７ａの下部へ締結されることにより、側フレーム２１の後端部（弾性固定部２６）がフロントサイドメンバ１７の下部に固定される。また側フレーム２１の前端部の弾性固定部２５も、同様に弾性マウント部３７を用いて、フロントサイドメンバ１７の下部に固定され、サブフレーム１９全体が、フロントサイドメンバ１７に弾性支持される。これにより、前輪７のサスペンション部材１１から入力されるサスペンション入力（振動など）が、フロントサイドメンバ１７から車室部１側へ伝わるのを抑えられるようにしている。なお、弾性マウント部３７は、弾性マウント部２９と同じ構造が用いられているので、詳細な構造については省略する。

そして、サブフレーム１９の後端部、すなわち側フレーム２１の後端部の弾性固定部２６には、弾性固定部２６と車室部１下方の部材とを前後方向で連結する補強ブラケット３９（補強部材）が設けられている。
この補強ブラケット３９は、車両の前面衝突時にサブフレーム１９前部からの衝突荷重を受けて弾性マウント部２９の後方側への倒れを抑制するとともに、衝突荷重をフロアサイドメンバ１５およびサイドシル１３側（フロントガセット１８）へ伝える部品である。左右いずれ共、同じ構造が用いられている。このうち片側の補強ブラケット３９の構造を代表的な例として、図２および図３の斜視図や図４の断面図（図２中のＡ−Ａ線）を用いて説明する。

図２〜図４に示されるように補強ブラケット３９は、板金部材で構成され、弾性マウント部２９の下部とフロアサイドメンバ１５およびフロントガセット１８とを連結するよう弾性マウント部２９の下部からＶ形状に延びるＶ形脚４１を有して構成されている。このＶ形脚４１は、一端が弾性マウント部２９の下端に固定され、他端が弾性マウント２９の下部から後方のフロアサイドメンバ１５の前端部へ向かって直線状に延びる第１支持脚４３と、弾性マウント部２９の下端からＶ形に分岐して、第１支持脚４３とは異なる車室部下部の部材であるフロントガセット１８へ向かって斜めに延びる第２支持脚４５とを有している。つまり、第１支持脚４３と第２支持脚４５とは、一端部から次第に間隔が拡がるＶ字状に分岐される。

このうち第１支持脚４３は、一端部に設けられた、弾性マウント部２９の下部に固定される固定座部４７と、他端部に設けられた、フロアサイドメンバ１５の前部下端に固定される固定座部４９と、固定座部４７から固定座部４９へ連続して帯状に延びる中間部５１とを有して形成される。そして、第１支持脚４３は、弾性マウント部２９が下方へ突出した分、ここでは弾性マウント部２９の下端部とフロントサイドメンバ１５の下端との高さ方向での差分だけ、上下方向に屈曲した段形状とされている。具体的には、高さの異なる固定座部４７と固定座部４９との間で中間部５１が上下方向に傾斜して延びるよう段状に屈曲された形状とされている。つまり中間部５１は、一端部の固定座部４７から他端部の固定座部４９に向かって車両後方斜め上方に延びるよう形成されている。そして、固定座部４７が、弾性マウント部２９の下端に重ねられた状態で、サブフレーム１９（弾性マウント部２９）をフロントサイドメンバ１７に固定するボルト部材３１よって共締めされ、弾性マウント部２９の下端に固定される。一方、固定座部４９は、例えばボルト部材５５にて、キックアップ部１７ａの後方のフロアサイドメンバ１５下端に固定される。なお、固定座部４７、固定座部４９、中間部５１の周りは、連続するフランジ部５３で囲まれていて、第１支持脚４３の剛性が確保されている。

また第２支持脚４５は、上記固定座部４７から第１支持脚４３とＶ形をなして分岐される分岐部５７と、分岐した端部に設けられた、フロントガセット１８の下端に固定される固定座部５９と、分岐部５７から固定座部５９へ連続して帯状に延びる中間部６１とを有して形成される。そして、第２支持脚４５も、弾性マウント部２９が下方に突出した分、すなわち弾性マウント部２９の下端部とフロントガセット１８の下端との高さ方向での差分だけ、上下方向に屈曲した段形状とされている。具体的には、高さの異なる固定座部４７と固定座部５９との間で中間部６１が上下方向に傾斜して延びるよう段状に屈曲された形状とされている。つまり中間部６１は、一端部の固定座部４７から固定座部５９に向かって車両後方斜め上方に延びるよう形成されている。そして、固定座部５９は、例えばボルト部材６３にて、フロントガセット１８の下端に固定される。なお、固定座部５９、中間部６１の周りも、上記フランジ部５３で囲まれていて、第２支持脚４５の剛性が確保されている。

このように補強ブラケット３９は、Ｖ形に分岐された第１支持脚４３と第２支持脚４５からなるＶ形脚４１を有しているので、サブフレーム１９の前部から加わる衝突荷重を第１支持脚４３および第２支持脚４５を介して、フロアサイドメンバ１５およびサイドシル１３側であるフロントガセット１８へ効率よく分散して伝えることができる。
また、この補強ブラケット３９には、サブフレーム１９の後端部における弾性固定部２６の弾性マウント部２９の倒れを抑制して衝突荷重（前面衝突）によって変形した後も、継続してサブフレーム１９前部からの衝突荷重を受けて、フロントサイドメンバ１５やサイドシルへ衝突荷重を伝達し続けられるように構造が工夫されている。

すなわち、補強ブラケット３９のＶ形脚４１の間、つまりＶ形に分岐された第１支持脚４３と第２支持脚４５との間には、壁部６５が設けられている。そして、この壁部６５の中央部分に車体後方へ凹む凹部６７が形成されている。

具体的には図２および図３に示されるように壁部６５は、例えばＶ形脚４１を形成する第１支持脚４３と第２支持脚４５間のＶ形の開放部分を埋めるように設けられる。ここでは壁部６５は、Ｖ形の開放部分の頂部から、各支持脚４３，４５の中間部分までの開放部分の領域を塞ぐように設けられている。そして、壁部６５は、第１支持脚４３と第２支持脚４５の中間部５１、６１の延設方向に沿って上下方向に傾斜するように設けられる。これにより、壁部６５は、弾性マウント部２９と外周方向で対向するように配置される。つまり、傾斜した壁部６５は、弾性マウント部２９と車両後方側から対向するよう設けられる。

凹部６７は、壁部６５のうち、固定座部４７寄りに設けられ、固定座部４７側（下方側）に向かって次第に凹みが深くなるよう形成される。同凹部６７は、弾性マウント部２９と対向して設けられる。具体的には凹部６７は、弾性マウント部２９が車体後方へ倒れたときに、弾性マウント部２９の下側の外周縁部である下側角部２９ａを受ける凹みで形成される。さらに述べると凹部６７は、サブフレーム１９の前部から加わる衝突荷重で、各支持脚４３，４５や壁部６５が車体後方へ屈曲変形し、弾性マウント部２９を固定しているボルト部材３１がフロントサイドメンバ１７側を支点に車体後方へ所定量傾いたときに、車体後側へ押し出される弾性マウント部２９の下側角部２９ａ、つまり外筒３３の下端縁部が嵌る大きさの凹みで形成されている。例えば凹部６７は、図２〜図４に示されるように傾いたときの弾性マウント部２９の下側角部２９ａ（外筒３３の下端縁部）の形状に対応して、固定座部４７へ近づくにしたがい次第に深さが増す半円形状の凹みで形成される。ちなみに、この凹部６７の凹み形状のうち、６７ａは弾性マウント部２９の下側角部２９ａに対応する稜線、６７ｂは同稜線６７ａに連なる下側角部２９ａの下面に対応する底面、６７ｃは上記同稜線６７ａに連なる下側角部２９ａの外周面に対応する側壁面（側面）をそれぞれ示している。

つまり、衝突荷重により補強ブラケット３９が変形し、弾性マウント部２９（ボルト部材３１）が車体後方へ所定量、傾いた場合に、凹部６７内に弾性マウント部２９の下側角部２９ａが嵌るように構成されており、弾性マウント部２９が凹部６７内に嵌まることで弾性マウント部２９の傾き（後退）と補強ブラケット３９の変形が抑制される仕組みとなっている。これにより、補強ブラケット３９は、変形が始まってからも衝突荷重に対して反力を得て、より長い期間、衝突荷重を受け止めることができるようにしている。

つぎに、図４および図５(ａ), （ｂ）を用いて車両の前面衝突時における本実施形態の作用・効果について説明する。
例えば車両の前面衝突により、衝突荷重Ｆ１がフロントサイドメンバ１７の前部やサブフレーム１９の前部へ加わったとする。
すると、フロントサイドメンバ１７では、前端部から圧縮変形されて加わる衝突荷重Ｆ１を吸収しながらキックアップ部１７ａ後方のフロアサイドメンバ１５へ伝達する。

一方、サブフレーム１９へ加わる衝突荷重Ｆ１は、サブフレーム１９後端部の弾性マウント部２９を補強している補強ブラケット３９の第１支持脚４３および第２支持脚４５を介して、フロアサイドメンバ１５やフロントガセット１８へ伝わる。
そして、補強ブラケット３９が、加わる衝突荷重Ｆ１に耐えきれなくなると、図５（ａ）に示されるように第１支持脚４３および第２支持脚４５の中間部５１、６１が、後方側に湾曲するように変形し始める。つまり、補強ブラケット３９が後方に湾曲変形され始める。この補強ブラケット３９の変形により、図２中の二点鎖線や図５（ａ）に示されるようにボルト部材３１は、フロントサイドレール１７側を支点として、車体後方である第１支持脚４３と第２支持脚４５間へ傾く。つまり、弾性マウント部２９が車体後方へ傾き、凹部６７に嵌り込む。

具体的には、車体後方へ押し出される弾性マウント部２９の下側角部２９ａが凹部６７内へ入り込み、側壁面６７ｃと当接して引っ掛かった状態となる。なお、図５（ａ）中の符号αは、その下側角部２９ａと凹部６７の稜線６７ａ付近の壁面部分とだけが接触した状態を示している。
そして、補強ブラケット３９の屈曲変形が進行するにしたがい、図５（ｂ）に示されるように次第に凹部６７の側壁面６７ｃに対する弾性マウント部２９の接触領域が増加する。これにより、弾性マウント部２９に対する補強ブラケット３９の抵抗が増し、弾性マウント部２９の後退が補強ブラケット３９によって抑制される。同時に補強ブラケット３９は、弾性マウント部２９によってそれ以上の変形が抑制される。つまり、補強ブラケット２９は、変形した状態でも反力を維持して衝突荷重Ｆ１を受けることができる。

それ故、補強ブラケット３９は、変形し始めてからもしばらくは衝突荷重Ｆ１に対する反力を得ることができるので、従来のものより長くサブフレーム１９前部からの衝突荷重Ｆ１を受けて、フロアサイドメンバ１５やサイドシル１３側のフロントガセット１８へ分散させ続けることができる。
特に弾性マウント部２９の外周面と凹部６７の側壁面６７ｃとが接触する領域（接触面積）は、補強ブラケット３９の変形が進行するにしたがい大きくなるので、効果的に衝突荷重Ｆ１を吸収しながらサイドレール１５やサイドシル１３へ衝突荷重Ｆ１が伝えられる。それだけでなく、変形の進行により、図５（ｂ）に示されるように荷重付加位置も、当初の最も下側のα位置からフロントサイドレール１７に近づくβ位置へと変化するので、ボルト部材３１や弾性マウント部２９に加わる曲げモーメントも抑えられる。これにより、より長期間に亘って衝突荷重Ｆ１を補強ブラケット３９で受けることができ、効果的に衝突荷重Ｆ１を減少させることが可能となる。すなわち、サブフレーム１９後端部の弾性固定部２６における耐力を向上させることができる。

しかも、衝突荷重Ｆ１を伝える構造は、Ｖ形に配置された第１支持脚４３と第２支持脚４５間のＶ形の開放部分を壁部６５で塞ぎ、同壁部６５に、弾性マウント部２９を受ける凹部６７を形成するだけでよく、構造は簡単であり、コストや重量の増加を極力抑えることができる。
そのうえ、凹部６７は、弾性マウント部２９の下側角部２９ａの一部形状に相当する開口とし、Ｖ形脚４１の固定座部４７（補強ブラケット３９の一端部）に近づくにしたがい深さが次第に増す凹み形状にするといった、予め倒れる弾性マウント部２９の姿勢に対応した形状に設定してあるので、倒れる弾性マウント部２９を最も効果的に受けることができ、衝突荷重Ｆ１の伝達には最も有効である。

以上説明したようにコストや重量の増加を抑えた簡単な構成で、サブフレーム１９に作用する衝突荷重Ｆ１をフロアサイドメンバ１５やサイドシル１３側へ効果的に分散して伝達することができ、サブフレーム１９後端部の弾性固定部２６における耐力を向上することができる。
なお、上述した一実施形態における各構成およびその組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。

１ 車室部
９ サイドメンバ部材
１１ サスペンション部材
１３ サイドシル
１５ フロアサイドメンバ
１７ フロントサイドメンバ
１８ フロントガセット(ガセット)
１９ サブフレーム
２６ 弾性固定部
２９ 弾性マウント部
３１ ボルト部材
３９ 補強ブラケット
４１ Ｖ形脚
４３ 第１支持脚
４５ 第２支持脚
６５ 壁部
６７ 凹部

Claims (4)

1. 車室部の前方で車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと車室部の下方で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバとを有するサイドメンバ部材と、
   前記フロントサイドメンバの下方に配置されてサスペンション部材を支持するサブフレームと、
   前記サブフレームの後端部に設けられ、弾性マウント部を介して前記フロントサイドメンバの下部に固定される弾性固定部と、
   前記弾性固定部と前記サブフレーム後方の前記フロアサイドメンバとを車両前後方向に連結する補強ブラケットと、を備え、
   前記補強ブラケットは、
   一端部が前記弾性マウント部の下端に固定されて車両後方斜め上方に延び、他端部が前記フロアサイドメンバに固定される第１支持脚と、
   前記第１支持脚の一端部から分岐されて車両後方斜め上方へ延び、分岐された端部が前記第１支持脚とは異なる前記車室部下部の部材に固定される第２支持脚と、
   前記第１支持脚と前記第２支持脚との間を埋めるとともに、前記弾性マウント部と車両前後方向で対向するよう設けられる壁部と、
   前記壁部に設けられ、前記弾性マウント部が車体後方側へ傾いた際に同弾性マウント部が嵌まる凹部と、を有する
   ことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記凹部は、前記第１支持脚の一端部に近づくにしたがい次第に深さが増すよう形成されることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記第１支持脚と第２支持脚とは、前記一端部から次第に間隔が拡がるＶ字状に分岐されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体前部構造。
4. 前記車室部の下部は、
   前記フロアサイドメンバの車幅方向外側で車両前後方向に延びるサイドシルと、
   前記車室部の前部で車幅方向に延びて前記フロアサイドメンバと前記サイドシルとを連結するガセットとが備えられ、
   前記第２支持脚は、前記ガセットに固定される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車体前部構造。

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