JP2015205541A - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】タワー部の上下方向中間部から前方へ延びるサイドメンバを設け、そのサイドメンバの側方に他の部品を設ける場合に、サイドメンバをタワー部に対して高精度に溶接できるようにする。
【解決手段】サブフレームは、クロスメンバから上方へ延び、上側が車体に連結されるタワー部３０と、タワー部３０の上下方向中間部から前方へ延び、前側がフロントサイドフレームの前側に連結されるサイドメンバ４０とを備えている。サイドメンバ４０の後側の車体左右方向一側がタワー部３０の内側に位置するようにサイドメンバ４０とタワー部３０とが結合されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体の前部に設けられた左右のフロントサイドフレームの下方にサブフレームを備える前部車体構造に関するものである。

従来、自動車等の車体前部の左右にはフロントサイドフレームが配設されており、その下方にサスペンションアーム等を支持するサブフレームが設けられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

サブフレームは、左右のフロントサイドフレームの下方においてそれぞれ前後方向に延びる左右のサイドメンバと、左右のサイドメンバの後側を連結するように左右方向に延びるクロスメンバとを備えている。クロスメンバには、上方へ延びるタワー部が設けられている。サイドメンバの前側及びタワー部の上端部がそれぞれフロントサイドフレームの前側に連結されている。また、クロスメンバの後側にはタワー部よりも後方へ延びて車体に連結される車体連結部が設けられている。

特開２０１３−１９９２０６号公報

ところで、車体の構造によっては、サブフレームのサイドメンバを上記特許文献１のサイドメンバよりも上方に配設しなければならない場合がある。この場合、車体のフロアパネルの位置は殆ど変わらないので、クロスメンバは上記特許文献１のクロスメンバと同程度の位置に配設される。従って、サイドメンバがタワー部の上下方向中間部から前方に延びるように配設されることになるので、サイドメンバの後端部がタワー部の前壁部に突き当たるように位置する。

また、サイドメンバの車体外側に例えばスタビライザーが取り付けられるブラケットが配置され、このブラケットがタワー部に取り付けられる場合がある。この場合には、サイドメンバをタワー部に溶接するための溶接トーチが、ブラケットが邪魔になってブラケットとサイドメンバとの間に入らなくなり、ひいてはサイドメンバを溶接できなくなってしまう。

そこで、ブラケットをタワー部に取り付けた後、サイドメンバを溶接することが考えられるが、後でブラケットをタワー部に溶接して取り付ける際、溶接歪み等によってサイドメンバが位置ずれを起こす。特に、サイドメンバは長い部材であるため、基端部であるタワー部への取付部分の僅かな位置ずれが前端部では大きな位置ずれとなって現れてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タワー部の上下方向中間部から前方へ延びるサイドメンバを設け、そのサイドメンバの側方に他の部品を設ける場合に、サイドメンバをタワー部に対して高精度に溶接できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、サイドメンバの左右方向の一部がタワー部の側部に位置するようにサイドメンバとタワー部とを溶接した。

第１の発明は、
車体の前部に設けられた左右のフロントサイドフレームの下側に配設されるサブフレームを備えた車両の前部車体構造において、
上記サブフレームは、車体左右方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバの車体左右方向両側から上方へ延び、上側が上記フロントサイドフレームに連結されるタワー部と、該タワー部の上下方向中間部から前方へ延び、前側が上記フロントサイドフレームの前側に連結されるサイドメンバとを備え、
上記タワー部には、上記サイドメンバの車体左右方向一側と隣り合うように別部品が取り付けられ、
上記サイドメンバの後側の車体左右方向他側が上記タワー部の側壁部に位置するように、該サイドメンバと該タワー部とが溶接されていることを特徴とする。

この構成によれば、サイドメンバの車体左右方向一側に別部品が設けられる場合に、サイドメンバの車体左右方向他側がタワー部の側壁部に位置することになるので、サイドメンバの後側が別部品を避けるように配置される。これにより、別部品がタワー部に取り付けられた後であっても、サイドメンバと別部品との間に溶接トーチを入れてサイドメンバをタワー部に溶接することが可能になる。したがって、サイドメンバのタワー部に対する取付位置の精度が高まる。

また、前方から衝撃が作用してサブフレームのサイドメンバに荷重が入力されると、サイドメンバの後側の左右方向他側がタワー部の側壁部に位置しているので、サイドメンバが左右方向他側へ屈曲しやすくなる。これにより、サイドメンバが前方からの荷重に対して突っ張るように作用することはなく、サイドメンバに入力された荷重が車両後方へ逃げやすくなる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記サイドメンバの後側における車体内側が上記タワー部の車体内側に位置していることを特徴とする。

この構成によれば、前方から衝撃が作用した際、サイドメンバが車体内側へ屈曲しやすくなる。これにより、サイドメンバが屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバが十分に屈曲する。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記サイドメンバの車体前後方向中間部は車体内側に湾曲する湾曲部を有していることを特徴とする。

この構成によれば、前方から衝撃が作用した際、サイドメンバが湾曲部及びその近傍を起点として車体内側へ屈曲しやすくなる。これにより、サイドメンバが屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバが十分に屈曲する。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、
上記サイドメンバの後側は、上記タワー部の前壁部から側壁部にまわり込むように形成され、該前壁部及び側壁部に溶接されていることを特徴とする。

この構成によれば、サイドメンバのタワー部に対する接合面積が広く確保されるので、サイドメンバの取り付け強度が高くなる。

第１の発明によれば、サブフレームのタワー部の上下方向中間部から前方へ延びるサイドメンバを設け、サイドメンバの車体左右方向一側と隣り合うように別部品を取り付ける場合に、サイドメンバの後側の車体左右方向他側がタワー部の側壁部に位置するようにサイドメンバとタワー部とを溶接するようにしている。これにより、別部品をタワー部に取り付けた後にサイドメンバをタワー部に溶接できるので、サイドメンバを高精度に溶接できる。

第２の発明によれば、サイドメンバの後側における車体内側がタワー部の車体内側に位置するようにしたので、前方から衝撃が作用してサイドメンバが屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバを十分に屈曲させて衝撃吸収性能を高めることができる。

第３の発明によれば、サイドメンバの前後方向中間部が車体内側に湾曲する湾曲部を有しているので、前方から衝撃が作用してサイドメンバが屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバを十分に屈曲させて衝撃吸収性能を高めることができる。

第４の発明によれば、サイドメンバの後側をタワー部の前壁部及び側壁部に溶接するようにしたので、サイドメンバのタワー部に対する取り付け強度を高くすることができる。これにより、サイドメンバの前側の位置精度が高まり、フロントサイドフレームに連結する際の作業性を向上できる。

図３のI−I線に相当する前部車体構造の断面図である。 実施形態に係るサブフレームを前方から見た斜視図である。 サブフレームの平面図である。 サブフレームの車体右側を斜め左上方から見た斜視図である。 右側サイドメンバの斜視図である。 右側サイドメンバの平面図である。 右側サイドメンバの左側面図である。 右側タワー部を斜め左上方から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の前部車体構造１を示す図である。この車両は、車両前側にエンジンルームＥを備え、エンジンルームＥの後側に乗員用の車室Ｒを備えた乗用自動車である。車両のエンジンルームＥと車室Ｒとの間には、上下方向に延びるダッシュパネル２が設けられている。ダッシュパネル２の下縁部には、車室Ｒの床面を構成するフロアパネル３が連なっている。フロアパネル３の左右方向中央部には上方へ膨出するフロアトンネル（図示せず）が形成されている。また、フロアパネル３の左右両縁部には、前後方向に延びるサイドシル（図示せず）が設けられている。

尚、この実施形態の説明では、車体前側を単に「前」といい、車体後側を単に「後」といい、車体左側を単に「左」といい、車体右側を単に「右」というものとする。

前部車体構造１は、左側及び右側のフロントサイドフレーム４（一方のみを図示する）と、サブフレーム１０とを備えている。左側及び右側のフロントサイドフレーム４は、車体の左右方向に間隔をあけて設けられており、それらの間にエンジンルームＥが設けられている。左側フロントサイドフレーム４は車体の左側を前後方向に延び、右側フロントサイドフレーム４は車体の右側を前後方向に延びている。

左側及び右側のフロントサイドフレーム４は、側面視では略同じ形状である。フロントサイドフレーム４の後端部はサイドシルの前端部と連続している。フロントサイドフレーム４はフロアパネル３の前縁部近傍から前側へ向かって斜め上方へ延びた後、屈曲して水平方向前側へ延びている。フロントサイドフレーム４の前側には、クラッシュカン５が設けられている。クラッシュカン５の前部に、左右方向に延びるバンパーレインフォースメント（図示せず）が取り付けられている。また、図示しないが、前輪は、フロントサイドフレーム４の前後方向中間部において車体外側に配設される。

次に、サブフレーム１０の構造について説明する。サブフレーム１０は、サスペンションのアッパアーム及びロアアーム（共に図示せず）を支持するように構成されており、フロントサイドフレーム４の下側に配設されて該フロントサイドフレーム４に取り付けられている。

図２〜図４に示すように、サブフレーム１０は、鋼鈑を組み合わせて構成されたものであり、クロスメンバ２０と、左右のタワー部３０、３０と、左右のサイドメンバ４０、４０と、サイドメンバ４０、４０の前側同士を連結する連結部材５０とを備えている。

クロスメンバ２０は、左右方向に延びるメンバ本体２１と、メンバ本体２１の左右両側から後側へ延びる後側取付部２２、２２とを有しており、図３に示す平面視で全体として後側に開放する略コ字状に形成されている。メンバ本体２１と後側取付部２２との連続部分は湾曲形成されている。各後側取付部２２の後側には、フロントサイドフレーム４の後側に対してその下方から弾性部材（図示せず）を介して連結される後側連結部２２ａが設けられている。つまり、クロスメンバ２０は、その左右両側がフロントサイドフレーム４の後側に連結される。また、クロスメンバ２０の後側取付部２２の後側には、サスペンションのロアアームが有する前後の支持部のうち、後側の支持部が揺動可能に取り付けられる。

右側のタワー部３０は、クロスメンバ２０のメンバ本体２１と、右側の後側取付部２２との連続部分から上方へ延びている。左側のタワー部３０は、クロスメンバ２０のメンバ本体２１と、左側の後側取付部２２との連続部分から上方へ延びている。左側のタワー部３０と右側のタワー部３０とは左右対称で同じ構造であるため、以下、右側のタワー部３０について詳細に説明する。

右側のタワー部３０の本体部分は、鋼鈑を成形してなるものであり、右側、即ち車体外側に開放する略コ字状断面を有している。タワー部３０の本体部分は、上側が下側に比べて右側に位置するように車体外側へ向かって斜めに延びている。タワー部３０の下部がクロスメンバ２０に溶接されている。

図８にも示すように、タワー部３０の前壁部３０ａは上下方向に延びている。また、タワー部３０の車体内側に位置する内側壁部３０ｂは前後方向に延びている。また、タワー部３０の下側には、サスペンションのロアアームが有する前後の支持部のうち、前側の支持部が揺動可能に取り付けられる。

タワー部３０の上部には、連結部材３１が溶接されている。連結部材３１は、タワー部３０の上部から前側及び後側へ突出するように形成されている。連結部材３１の上部には、フロントサイドフレーム４の前後方向中間部に対してその下方から弾性部材（図示せず）を介して連結される中間連結部３１ａ、３１ａが設けられている。従って、サブフレーム１０の前後方向中間部がタワー部３０を介してフロントサイドフレーム４に連結されることになる。さらに、連結部材３１の前側には、スタビライザ（図示せず）が取り付けられるスタビライザブラケット（別部品）３２が前側へ突出するように設けられている。連結部材３１の前側及び後側には、サスペンションのアッパアームが揺動自在に取り付けられるようになっている。

また、タワー部３０の後側には、補強部材３３が設けられている。補強部材３３は、タワー部３０の後側の下部と、クロスメンバ２０の後側取付部２２とを連結することでタワー部３０の後側への倒れ変形を抑制するためのものである。

図２に示すように、右側のサイドメンバ４０は、右側のタワー部３０の上下方向中間部から前方へ延びている。また、左側のサイドメンバ４０は、左側のタワー部３０の上下方向中間部から前方へ延びている。左側のサイドメンバ４０と右側のサイドメンバ４０とは左右対称であるだけで同じ構造であるため、以下、右側のサイドメンバ４０について詳細に説明する。

図１に示すように、サイドメンバ４０はクロスメンバ２０から上方に離れ、かつ、フロントサイドフレーム４からは下方に離れて配置されている。サイドメンバ４０の本体部分は、上下２枚のプレス成形された鋼鈑を組み合わせてなるものであり、側面視ではフロントサイドフレーム４の前側部分と略平行に延びている。図２や図３に示すように、サイドメンバ４０の前後方向中間部は、車体内側（左側）に湾曲する湾曲部４１を有している。この湾曲部４１の車体外側に隣り合うようにスタビライザブラケット３２が位置しており、側面視では湾曲部４１とスタビライザブラケット３２とが少なくとも一部重複している。スタビライザブラケット３２は、タワー部３０に対して溶接によって取り付けられる。また、サイドメンバ４０の後側は前側に比べて車体内側に位置している。

図５〜図７にも示すように、サイドメンバ４０の前側にはフランジ４３が設けられている。フランジ４３は上下方向に延びている。フランジ４３の上端部は、略水平に折り曲げられ、フロントサイドフレーム４の前側に対してその下方から弾性部材（図示せず）を介して連結される前側連結部４３ａとされている。従って、サブフレーム１０は、前後方向に離れた３箇所でフロントサイドフレーム４に連結されることになる。また、フランジ４３の前面には、クラッシュカン４２が前方へ突出するように設けられている。

右側サイドメンバ４０の後側は、該サイドメンバ４０の後側における左側が右側タワー部３０の内側壁部３０ｂに位置するように、タワー部３０と結合されている。すなわち、右側サイドメンバ４０の後側における右側には、タワー部３０における前壁部３０ａの左側部分から内側壁部３０ｂに亘る外形状に合致する形状の凹部４０ａが形成されている。凹部４０ａの形成により、サイドメンバ４０の後側は、タワー部３０の前壁部３０ａから内側壁部３０ｂにまわり込むような形状となる。

サイドメンバ４０の凹部４０ａの周縁部がタワー部３０における前壁部３０ａの左側部分から内側壁部３０ｂに対して溶接されている。これにより、正面衝突時に荷重が作用する方向、即ち前方から右側サイドメンバ４０を見たとき、右側サイドメンバ４０の後側における左側部分がタワー部３０の前壁部３０ａから車体内側に外れることになり、右側部分のみタワー部３０の前壁部３０ａに重複することになる。

また、右側サイドメンバ４０の後側は、タワー部３０における前壁部３０ａの左側部分から内側壁部３０ｂに亘って広い範囲に溶接されるので、右側サイドメンバ４０のタワー部３０に対する取り付け強度が向上する。

さらに、右側サイドメンバ４０の後側には、上下方向に延びる縦壁部分に、切り欠き部４０ｂが形成されている。

図２に示すように、連結部材５０は、左右方向に延びており、右側が右側サイドメンバ４０のフランジ４３の上部に固定され、左側が左側サイドメンバ４０のフランジ４３の上部に固定されている。尚、連結部材５０は、省略してもよい。

右側のサイドメンバ４０を右側タワー部３０に溶接する際には、その前段階でスタビライザブラケット３２をタワー部３０に溶接しておく。その後、サイドメンバ４０をタワー部３０に溶接する。このとき、スタビライザブラケット３２がサイドメンバ４０の車体外側に隣り合うように位置することになるが、サイドメンバ４０の後側における左側が右側タワー部３０の内側壁部３０ｂに沿うように位置しているので、サイドメンバ４０とスタビライザブラケット３２との間に溶接トーチ（図示せず）を入れてサイドメンバ４０をタワー部３０に確実に溶接することができる。このように、サイドメンバ４０をスタビライザブラケット３２の溶接後にタワー部３０に溶接するようにしたので、サイドメンバ４０の溶接後にタワー部３０に溶接歪み等が起こりにくくなり、サイドメンバ４０のタワー部３０に対する取付位置の精度が高まる。

次に、上記のように構成された前部車体構造１を備えた自動車が正面衝突した場合について説明する。このときの衝突の強さは、フロントサイドフレーム４が大きく変形する程度の強い衝突である。左右のフロントサイドフレーム４は、クラッシュカン５が潰れた後、屈曲変形を始める。これと同時に、サブフレーム１０の左右のクラッシュカン４２が潰れて左右のサイドメンバ４０に荷重が入力される。左右のサイドメンバ４０の後側は左右のタワー部３０に結合されており、各タワー部３０はフロントサイドフレーム４に連結されていて、かつ、高剛性であるため、サイドメンバ４０を後側から支持することになる。右側サイドメンバ４０に着目したとき、その右側サイドメンバ４０の後側における左側が右側タワー部３０の内側壁部３０ｂに沿うように位置しているので、前方からの荷重が入力した右側サイドメンバ４０は、図３に仮想線で示すように左側（車体内側）へ屈曲しやすくなる。また、左側のサイドメンバ４０は、その後側における右側が左側タワー部３０の内側壁部３０ｂに沿うように位置しているので、前方からの荷重が入力した左側サイドメンバ４０は、図３に仮想線で示すように右側（車体内側）へ屈曲しやすくなる。これにより、両側のサイドメンバ４０、４０が突っ張るように作用することはなく、サイドメンバ４０、４０に入力された荷重が車両後方へ逃げやすくなる。

また、サイドメンバ４０、４０は湾曲部４１の形成によって車体内側へ屈曲しやすくなっているので、サイドメンバ４０、４０が屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバ４０、４０が十分に屈曲する。

以上説明したように、この実施形態に係る前部車体構造１によれば、サブフレーム１０のタワー部３０の上下方向中間部から前方へ延びるサイドメンバ４０を設け、サイドメンバ４０の車体外側に隣り合うようにスタビライザブラケット３２を取り付ける場合に、サイドメンバ４０の後側の車体内側がタワー部３０の車体内側壁部に位置するようにサイドメンバ４０とタワー部３０とを溶接するようにしている。これにより、スタビライザブラケット３２をタワー部３０に取り付けた後にサイドメンバ４０をタワー部３０に溶接できるので、その後に溶接歪み等が起こらないようにしてサイドメンバ４０を高精度に溶接できる。

また、サブフレーム１０のタワー部３０の上下方向中間部から前方へ延びるサイドメンバ４０、４０を設け、右側サイドメンバ４０の後側における左側が右側のタワー部３０の内側壁部３０ｂに位置するように、また、左側サイドメンバ４０の後側における右側が左側のタワー部３０の内側壁部３０ｂに位置するようにしている。これにより、前方から衝撃が作用したときにサイドメンバ４０、４０が車体内側へ屈曲しやすくなるので、サイドメンバ４０、４０に入力された荷重が車両後方へ逃げやすくなり、その結果、衝撃吸収性能を高めることができる。

また、サイドメンバ４０、４０の前後方向中間部が車体内側に湾曲する湾曲部４１、４１を有しているので、前方から衝撃が作用してサイドメンバ４０、４０が屈曲するときに前輪に干渉することはなく、サイドメンバ４０、４０を十分に屈曲させて衝撃吸収性能を高めることができる。

また、各サイドメンバ４０の後側をタワー部３０の前壁部３０ａ及び内側壁部３０ｂに溶接するようにしたので、サイドメンバ４０のタワー部３０に対する取り付け強度を高くすることができる。これにより、サイドメンバ４０の前側の位置精度が高まり、フロントサイドフレーム４に連結する際の作業性を向上できる。

また、上記実施形態では、サイドメンバ４０の側方にスタビライザブラケット３２が配設されている場合について説明したが、スタビライザブラケット３２以外の各種部品が配設されている場合にも本発明を適用することができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両の前部車体構造は、例えばサブフレームを備える自動車に適用することができる、

１ 前部車体構造
４ フロントサイドフレーム
１０ サブフレーム
２０ クロスメンバ
３０ タワー部
３０ａ 前壁部
３０ｂ 内側壁部
３２ スタビライザブラケット（別部品）
４０ サイドメンバ
４１ 湾曲部

Claims (4)

1. 車体の前部に設けられた左右のフロントサイドフレームの下側に配設されるサブフレームを備えた車両の前部車体構造において、
   上記サブフレームは、車体左右方向に延びるクロスメンバと、該クロスメンバの車体左右方向両側から上方へ延び、上側が上記フロントサイドフレームに連結されるタワー部と、該タワー部の上下方向中間部から前方へ延び、前側が上記フロントサイドフレームの前側に連結されるサイドメンバとを備え、
   上記タワー部には、上記サイドメンバの車体左右方向一側と隣り合うように別部品が取り付けられ、
   上記サイドメンバの後側の車体左右方向他側が上記タワー部の側壁部に位置するように、該サイドメンバと該タワー部とが溶接されていることを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 請求項１に記載の車両の前部車体構造において、
   上記サイドメンバの後側における車体内側が上記タワー部の車体内側に位置していることを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 請求項１または２に記載の車両の前部車体構造において、
   上記サイドメンバの車体前後方向中間部は車体内側に湾曲する湾曲部を有していることを特徴とする車両の前部車体構造。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両の前部車体構造において、
   上記サイドメンバの後側は、上記タワー部の前壁部から側壁部にまわり込むように形成され、該前壁部及び側壁部に溶接されていることを特徴とする車両の前部車体構造。

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