JP6052605B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本開示は、車体前端部とサスペンションクロスメンバとを車両前後方向に連結する一対のサブフレームを備える車体前部構造に関する。

従来から、車両の振動に伴って共振するダイナミックダンパを設けることで、車両に発生する振動を抑制する方法が知られている。
例えば特許文献１には、燃料電池自動車の気体燃料が充填された高圧タンクをダイナミックダンパの質量体（マス）として構成した高圧タンク支持構造が開示されている。
また特許文献２には、トランスミッションなどのフロア下部品を支持するためのクロスメンバをダイナミックダンパの質量体として構成したフロア下部品支持構造が開示されている。

特許第４８５７３０６号公報 特許第４７２０３０４号公報

しかしながら、上述した特許文献１は、水素などの気体燃料が充填された高圧タンクをダイナミックダンパの質量体として構成したものであり、高圧タンクを備えていない車両には適用できない。また、上述した特許文献２についても、車体のフロアの一部を隆起させてフロア下部品を格納するスペースを形成する場合において、格納されるフロア下部品を支持するための支持部材（クロスメンバ）をダイナミックダンパの質量体として構成したものであり、このようなフロア下部品支持構造を備えていない車両には適用できない。

本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、新たな重量物を用いることなく、既存部品を利用した簡単な構成で、サスペンションクロスメンバから車体に伝達される振動を効果的に抑制することができる車体前部構造を提供することにある。

本発明の車体前部構造の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
車両の前端部において車幅方向に延在するフロントエンドクロスメンバと、
前記フロントエンドクロスメンバに対して車両後方側に位置し、前記車幅方向に延在するとともに、サスペンションアーム部材を支持するサスペンションクロスメンバと、
前記車両の前後方向に延在し、その前端部が前記フロントエンドクロスメンバにそれぞれ連結される一対のサブフレームと、
前記一対のサブフレームの後端部と前記サスペンションクロスメンバとをそれぞれ連結する一対のブラケット部材と、を備え、
前記一対のブラケット部材の各々は、
前記サスペンションクロスメンバから突出して設けられる平板状の連結部を含み、
前記連結部は、その平板面が上下方向に配向された状態で前記一対のサブフレームの一つの後端部に連結されることを特徴とする。

上記車体前部構造では、サブフレームに連結される連結部がサスペンションクロスメンバから突出して設けられるとともに、その平板面が上下方向に配向された状態でサブフレームの後端部に連結される。このため、連結部を含むブラケット部材が、車両の上下方向の振動に伴って弾性変形するバネ要素として機能する。すなわち、サブフレームおよびブラケット部材を、サブフレームを質量体（マス）、ブラケット部材をバネ要素としたダイナミックダンパとして構成することができる。
このように、上記車体前部構造によれば、新たな重量物を用いることなく、既存部品であるサブフレームを利用することで、サスペンションクロスメンバから車体側に伝達される振動を抑制することができる。

また、本発明の一実施形態では、前記一対のブラケット部材の各々は、前記サスペンションクロスメンバから前記車幅方向に突出して設けられた延長壁部をさらに含み、前記平板状の連結部は、前記延長壁部より前方側に延在して設けられるとともに、前記一対のサブフレームの一つの後端部に締結部材によって締結されている。
このような構成によれば、簡単な構成で、連結部をサスペンションクロスメンバから突出して設けることができる。しかも、連結部とサブフレームの後端部とを締結部材によって締結するため、組み立て性にも優れる。

また、本発明の一実施形態では、前記一対のブラケット部材の各々は、縦壁状の側壁部と、前記側壁部の下縁部から延在して設けられたフランジ部と、をさらに含み、前記フランジ部が、前記サスペンションクロスメンバの前縁部に形成されているツバ部の上に配置された状態で、前記側壁部と前記サスペンションクロスメンバとが溶接によって接合されている。
このような構成によれば、ブラケット部材とサスペンションクロスメンバとを側壁部において溶接によって強固に連結することができる。この際、ブラケット部材のフランジ部をサスペンションクロスメンバのツバ部の上に配置した状態で溶接することができるため、溶接作業性にも優れる。

また、本発明の車体前部構造の少なくとも一つの実施形態は、
車両の前端部において車幅方向に延在するフロントエンドクロスメンバと、
前記フロントエンドクロスメンバに対して車両後方側に位置し、前記車幅方向に延在するとともに、サスペンションアーム部材を支持するサスペンションクロスメンバと、
前記車両の前後方向に延在し、その前端部が前記フロントエンドクロスメンバにそれぞれ連結される一対のサブフレームと、
前記一対のサブフレームの後端部と前記サスペンションクロスメンバとをそれぞれ連結する一対のブラケット部材と、を備え、
前記一対のブラケット部材の各々を、前記車両の上下方向の振動に伴って弾性変形するバネ要素として構成し、前記一対のサブフレームの各々を、前記車両の上下方向の振動を抑制するダイナミックダンパの質量体として機能するように構成したことを特徴とする。

上記車体構造では、サスペンションクロスメンバとサブフレームとを連結するブラケット部材とを車両の上下方向の振動に伴って弾性変形するバネ要素として構成することにより、一対のサブフレームの各々を、車両の上下方向の振動を抑制するダイナミックダンパの質量体として機能するように構成した。これにより、新たな重量物を用いることなく、既存部品であるサブフレームを利用することで、サスペンションクロスメンバから車体側に伝達される振動を軽減することができる。

また、本発明の一実施形態では、前記一対のブラケット部材と、前記一対のサブフレームとから構成されるダイナミックダンパの共振周波数が、サスペンションクロスメンバの共振周波数と等しくなるように構成されている。
このように構成されていれば、ロードノイズで一般的に問題となり易い１２０Ｈｚ付近の振動を抑制することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、サブフレームおよびブラケット部材を、サブフレームを質量体、ブラケット部材をバネ要素としたダイナミックダンパとして構成することができるため、新たな重量物を用いることなく、既存部品であるサブフレームを利用することで、サスペンションクロスメンバから車体側に伝達される振動を効果的に抑制することができる。

一実施形態にかかる車体前部構造において、車両の車体前部を下方側から視認した斜視図である。 一実施形態にかかる車体前部構造において、車体前部の下部構造を上方から視認した平面図である。 一実施形態にかかる車体前部構造において、サブフレームの後端部とサスペンションクロスメンバの一端部との連結箇所を拡大して示した斜視図である。 一実施形態にかかるブラケット部材を示した斜視図である。 他の実施形態にかかる車体前部構造において、サブフレームの後端部とサスペンションクロスメンバの一端部との連結箇所を拡大して示した斜視図である。 他の実施形態にかかるブラケット部材を示した斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、車両の車体前部を下方側から視認した斜視図である。図２は、車体前部の下部構造を上方から視認した平面図である。図２において、矢印Ｘで示す方向が車両の前後方向であり、矢印Ｙで示す方向が車両の幅方向（車幅方向）である。

図１，図２に示すように、車体前部構造１０は、車幅方向に延在するフロントエンドクロスメンバ１４と、フロントエンドクロスメンバ１４に対して車両後方側に位置するサスペンションクロスメンバ２０と、車両の前後方向に延在する左右一対のサブフレーム２１，２２と、サスペンションクロスメンバ２０によって支持される左右一対のサスペンションアーム部材３５，３６などを備えている。

フロントエンドクロスメンバ１４は、車両前端部のバンパビーム１３の下方において車幅方向に延在し、その両端部がそれぞれブラケット２３を介して左右のサイドメンバ１１，１２に固定されている。

サブフレーム２１，２２は、フロントエンドクロスメンバ１４とサスペンションクロスメンバ２０との間で車両の前後方向に延在する長尺の板状部材である。これらサブフレーム２１，２２は、車両前方に位置する前端部２１ａ，２２ａがフロントエンドクロスメンバ１４に連なるブラケット２３に固定されている。また、車両後方に位置する後端部２１ｂ，２２ｂが、ブラケット部材５５，５６を介して、サスペンションクロスメンバ２０に固定されている。なお、ブラケット２３のサブフレーム２１，２２との連結箇所近傍には、車両の牽引時などに牽引ロープを固定するための牽引支持部材２４が固定されている。

サスペンションクロスメンバ２０は、車両の上方に延在する一対の支持部材３０，３１によって、車体のサイドメンバ１１，１２に連結されている。また、サスペンションクロスメンバ２０の左右両端部には、フロントサスペンションの一部をなすサスペンションアーム部材（ロアアーム）３５，３６が設けられている。

サスペンションクロスメンバ２０は、車両の車幅方向に延在するクロスメンバ本体２０ａと、クロスメンバ本体２０ａの左右両端部において一体的に延設された、前方アーム支持部４０および後方アーム支持部４１とを備える。前方アーム支持部４０は、車幅方向における外側斜め前方に延在している。後方アーム支持部４１は、車幅方向における外側斜め後方に延在している。

上述したサブフレーム２１，２２は、サスペンションクロスメンバ２０の両端部と、ブラケット部材５５，５６を介してそれぞれ連結されている。ブラケット部材５５，５６は、サスペンションクロスメンバ２０の前方アーム支持部４０、及び前方アーム支持部４０に固定されているブッシュ取付部材５０，５１に、それぞれ溶接によって接合されている。

図３は、サブフレームの後端部とサスペンションクロスメンバの一端部との連結箇所を拡大して示した斜視図である。図４は、ブラケット部材を示した斜視図である。なお、サブフレーム２１，２２とサスペンションクロスメンバ２０との連結箇所の構成は、一端部と他端部とで同様である。このため、以下の説明では、サブフレーム２１とサスペンションクロスメンバ２０の一端部との連結箇所を例に説明する。

図３に示すように、サスペンションクロスメンバ２０の前方アーム支持部４０には、ブッシュ取付部材５０が溶接によって接合されている。符号Ｗ１，Ｗ２は、その溶接個所を示している。また、ブッシュ取付部材５０は、サスペンションアーム部材３５に接続されている。サスペンションアーム部材３５は、ブッシュ取付部材５０、および前方アーム支持部４０と後方アーム支持部４１とによって、上下方向に回動可能に支持されている。サスペンションアーム部材３５，３６のそれぞれの先端部３５ａ，３６ａにはナックル部材が設けられ、該ナックル部材を介して、図１に示す前輪４５が支持されている。これにより、前輪４５からロードノイズに起因する上下方向の振動が、サスペンションクロスメンバ２０を介して車体に伝達される。

ブラケット部材５５，５６は、図４に示すように、中央部に円形の開口９０が形成された前壁部７１と、前壁部７１に対して車幅方向の内側に位置する側壁部７４と、前壁部７１の上側に位置する上壁部７２と、前壁部７１に対して車幅方向の外側に位置する延長壁部７３と、延長壁部７３の前方に位置する連結部７０などを含んでいる。

前壁部７１は、前方アーム支持部４０に固定されたブッシュ取付部材５０の前方に隙間を空けて配置される。前壁部７１とブッシュ取付部材５０との間には、サスペンションアーム部材３５と連結された回転軸６４の頭部が位置している。そして、開口９０から不図示の回転用工具を挿入し、回転軸６４を回転させることで、サスペンションアーム部材３５の上下方向の回転位置が調整される。

延長壁部７３は、水平方向に対して斜め立設する壁状をなし、前壁部７１から車幅方向の外側に延在して、サスペンションクロスメンバ２０から突出している。そして、サスペンションアーム部材３５の前方位置に、サスペンションアーム部材３５から所定の隙間Ｇだけ離間して配置されている。

連結部７０は、平板状に形成されており、その平板面７０ａが上下方向に配向された状態で、延長壁部７３の下縁部から前方側に延在して設けられている。すなわち、連結部７０は、サスペンションクロスメンバ２０から突出した状態で車両前方側に向かって延在している。また、平板面７０ａには、貫通穴８６，８６が形成されている。そして、この貫通穴８６，８６に、ボルトなどの締結部材８５が挿通され、ナットなどで締め付けられることで、連結部７０とサブフレーム２１の後端部２１ｂとが連結される。
このような構成によれば、簡単な構成で、連結部７０がサスペンションクロスメンバ２０から突出して設けられる。しかも、連結部７０とサブフレーム２１の後端部２１ｂとを締結部材８５によって締結するため、組み立て性にも優れている。

上壁部７２は、前壁部７１の上縁部から車両後方側に延在し、ブッシュ取付部材５０の上方に配置されている。
側壁部７４は、縦壁状に形成されており、前壁部７１から前方アーム支持部４０の前面に沿って延在している。また側壁部７４には、上述したブッシュ取付部材５０の溶接部Ｗ２との干渉を避けるための縦長の開口９６が形成されている。

また、前壁部７１および側壁部７４の下縁部からはフランジ部７５が延在している。フランジ部７５は、縦壁状の前壁部７１および側壁部７４に対して直交して設けられ、車両前側に向かって延在している。そして、上述した連結部７０に連なるように形成されている。

そして、ブラケット部材５５の上壁部７２および側壁部７４が、それぞれ第１溶接部Ｗ３と第２溶接部Ｗ４において、サスペンションクロスメンバ２０側に溶接によって接合されている。第１溶接部Ｗ３は、上壁部７２の車両後側の端縁７２ａに設けられ、ブッシュ取付部材５０に溶接されている。第２溶接部Ｗ４は、側壁部７４の車両内側の端縁７４ａに設けられ、クロスメンバ本体２０ａの前面に溶接されている。この際、第２溶接部Ｗ４の溶接は、ブラケット部材５５のフランジ部７５が、サスペンションクロスメンバ２０の前縁部に形成されているツバ部２０ｂの上に配置された状態で行われる。
このような構成によれば、ブラケット部材５５とサスペンションクロスメンバ２０とを側壁部７４において溶接によって強固に連結される。この際、ブラケット部材５５のフランジ部をサスペンションクロスメンバ２０のツバ部２０ｂの上に配置した状態で溶接することができ、溶接作業性にも優れている。

以上のとおり構成される本実施形態の車体前部構造１０では、上述したように、サブフレーム２１，２２に連結されるブラケット部材５５，５６の連結部７０が、サスペンションクロスメンバ２０から突出して設けられ、その平板面７０ａが上下方向に配向された状態でサブフレーム２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂに、例えば締結部材８５によって連結されている。このため、連結部７０を含むブラケット部材５５，５６が、車両の上下方向の振動に伴って弾性変形するバネ要素として機能するようになっている。すなわち、サブフレーム２１，２２およびブラケット部材５５，５６を、サブフレーム２１，２２を質量体（マス）、ブラケット部材５５，５６をバネ要素としたダイナミックダンパとして構成することができる。
このような本実施形態の車体前部構造１０によれば、新たな重量物を用いることなく、既存部品であるサブフレーム２１，２２を利用することで、サスペンションクロスメンバ２０から車体側に伝達される振動を抑制することができる。

この場合、上述した一対のブラケット部材５５，５６と、一対のサブフレーム２１，２２とから構成されるダイナミックダンパの共振周波数が、サスペンションクロスメンバの共振周波数と等しくなるように構成されているとよい。
このように構成されていれば、ロードノイズで一般的に問題となり易い周波数帯付近の振動を抑制することができる。

上述した一対のブラケット部材５５，５６と、一対のサブフレーム２１，２２とから構成されるダイナミックダンパの共振周波数は、ブラケット部材５５，５６の形状、肉厚および材質等を適宜変更することで調整することができる。
例えば、図５及び図６に示すように、上述した実施形態に対してブラケット部材５５の上壁部７２の一部７２Ａを切り欠いた形状とすることで、ダイナミックダンパの共振周波数を調整することができる。また、図５及び図６に示すように、上述した実施形態に対して側壁部７４を延長することでも、ダイナミックダンパの共振周波数を調整することができる。また、ブラケット部材５５，５６の形状は変更せずに、肉厚やヤング率を変更することでも、ダイナミックダンパの共振周波数を調整することが可能である。

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

本発明の少なくとも一つの実施形態は、車体前端部とサスペンションクロスメンバとを車両前後方向に連結する一対のサブフレームを有する車体前部構造を備えた自動車に適用可能である。

１０ 車体前部構造
１１，１２ サイドメンバ
１３ バンパビーム
１４ フロントエンドクロスメンバ
２０ サスペンションクロスメンバ
２０ａ クロスメンバ本体
２０ｂ ツバ部
２１ サブフレーム
２１ａ 前端部
２１ｂ 後端部
２３ ブラケット
２４ 牽引支持部材
３０ 支持部材
３５，３６ サスペンションアーム部材
３５ａ，３６ａ 先端部
４０ 前方アーム支持部
４１ 後方アーム支持部
４５ 前輪
５０，５１ ブッシュ取付部材
５５，５６ ブラケット部材
６４ 回転軸
７０ 連結部
７０ａ 平板面
７１ 前壁部
７２ 上壁部
７３ 延長壁部
７４ 側壁部
７５ フランジ部
８５ 締結部材
８６ 貫通穴
９０，９６ 開口
Ｗ１〜Ｗ４ 溶接箇所

Claims (1)

1. 車体前部構造において、
   車両の前端部において車幅方向に延在するフロントエンドクロスメンバと、
   前記フロントエンドクロスメンバに対して車両後方側に位置し、前記車幅方向に延在するとともに、サスペンションアーム部材を支持するサスペンションクロスメンバと、
   前記車両の前後方向に延在し、その前端部が前記フロントエンドクロスメンバにそれぞれ連結される一対のサブフレームと、
   前記一対のサブフレームの後端部と前記サスペンションクロスメンバとをそれぞれ連結する一対のブラケット部材と、を備え、
   前記一対のブラケット部材の各々を、前記車両の上下方向の振動に伴って弾性変形するバネ要素として構成し、前記一対のサブフレームの各々を、前記車両の上下方向の振動を抑制するダイナミックダンパの質量体として機能するように構成し、
   前記一対のブラケット部材と、前記一対のサブフレームとから構成されるダイナミックダンパの共振周波数が、前記サスペンションクロスメンバの共振周波数と等しくなるように構成されていることを特徴とする車体前部構造。

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