車体前部構造
【課題】車両前突時初期にパワーユニットに作用する車両前方への慣性力をサブフレームに伝達し車両を迅速に減速する。
【解決手段】フロントサイドメンバ１２にエンジンマウント４８を介して支持されているパワーユニット４０から延びているドライブシャフト５０の車両前方近傍にサブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。車両前突時初期にパワーユニット４０がサブフレーム２０に対して車両前方へ慣性移動し、ドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当ることで、サブフレーム２０、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成されるようになっている。
【解決手段】フロントサイドメンバ１２にエンジンマウント４８を介して支持されているパワーユニット４０から延びているドライブシャフト５０の車両前方近傍にサブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。車両前突時初期にパワーユニット４０がサブフレーム２０に対して車両前方へ慣性移動し、ドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当ることで、サブフレーム２０、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成されるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の車体前部構造に係り、特に、フロントサイドメンバの下方にサブフレームを配置した車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フロントサイドメンバの下方にサブフレームを配置した車体前部構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、フロントサイドメンバにマウントブラケットを介してエンジンルーム下側に配置されサブフレームが結合されており、車両前面衝突時にフロントサイドメンバにおけるマウントブラケットの前方部分が所定の軸荷重で圧縮変形し、更に大きな軸荷重で後方の部分が曲げ変形するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−０１６３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の車体前部構造では、車両前面衝突時にエンジンルーム内に配置されたエンジンやミッション等（パワーユニット）に車両前方への慣性力が作用する。この際、エンジンやミッション等はフロントサイドメンバの前方部分の潰れによって車両前方へ慣性移動するので、車両前面衝突時初期にパワーユニットの前進を止めることができない。このため、パワーユニットの慣性力によって車体前部が車両前方へ引っ張られ、車両の減速が妨げられる。
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、車両前面衝突時初期にパワーユニットに作用する車両前方への慣性力をサブフレームに伝達し、車両を迅速に減速できる車体前部構造を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の車体前部構造は、車体前部の両側部に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの下方に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたサブフレームと、前記フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットと、前記パワーユニットから車幅方向外側へ延びるドライブシャフトと、前記サブフレームにおける前記ドライブシャフトの車両前方近傍に設けられ、車両前面衝突時に前記パワーユニットの車両前方への慣性移動によって前記ドライブシャフトが当たり、前記パワーユニットの慣性力を前記サブフレームに伝達する慣性力伝達手段と、前記サブフレームにおける前記慣性力伝達手段と前記軸圧縮変形部との間に形成され、前記フロントサイドメンバの前記軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えた補強部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
車両前面衝突時には、先ず、フロントサイドメンバの前方に設けられた軸圧縮変形部とサブフレームの車両前方に設けられた軸圧縮変形部とが潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレームは、当初、フロントサイドメンバと同様に潰れていくが、慣性力伝達手段と軸圧縮変形部との間に形成された補強部が、フロントサイドメンバの軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備え、潰れ難いため、地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットはフロントサイドメンバの前方部の潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、ドライブシャフトがサブフレームにおけるドライブシャフトの車両前方近傍に設けられた慣性力伝達手段に当たる。この結果、車両前面衝突時の初期にサブフレーム、ドライブシャフト、パワーユニットまで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニットに作用する車両前方への慣性力がサブフレームの前端に伝達される。このため、サブフレームの前端が衝突体に当たった際に、パワーユニットに作用する車両前方への慣性力がサブフレームの前端に伝達されない場合に比べて、サブフレームの前端に大きな反力が発生し、この反力によって車両が迅速に減速する。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の車体前部構造において、補強部はフロントサスペンションのロアアーム取付部であることを特徴とする。
【０００８】
サブフレームにおけるフロントサスペンションのロアアーム取付部を、車両前面衝突時に軸圧縮変形部に比べて軸圧縮変形し難い補強部として利用できる。このため、サブフレームにおける慣性力伝達手段と軸圧縮変形部との間を別部材で補強する必要がない。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の車体前部構造において、前記慣性力伝達手段は前記サブフレームに設けられ、前記サブフレームを前記フロントサイドメンバに連結するための連結部であることを特徴とする。
【００１０】
サブフレームに設けられサブフレームをフロントサイドメンバに連結するための連結部を慣性力伝達手段として利用できる。このため、サブフレームに慣性力伝達手段を別部材で設ける必要がない。
【００１１】
請求項４記載の本発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車体前部構造において、前記パワーユニットの車両後方近傍に配置され車両前面衝突時に前記パワーユニットに当たるステアリングギヤボックスと、前記フロントサイドメンバの後部に設けられ、前記ステアリングギヤボックスが取付けられたキャビン部材と、を有することを特徴とする。
【００１２】
車両前面衝突時に、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられ、パワーユニットの車両後方近傍に配置されているステアリングギヤボックスがパワーユニットに当たる。この結果、車両前面衝突初期にサブフレーム、ドライブシャフト、パワーユニット、ステアリングギヤボックス、キャビン部材まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車両前面衝突時初期からキャビン部材に作用する車両前方への慣性力もサブフレームの前端に伝達される。このため、サブフレームの前端が衝突体に当たった際に、サブフレームの前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。
【００１３】
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの後端部は前記フロントサイドメンバの後部に結合され、この結合部に車両前面衝突時に所定荷重で前記結合を解除する結合解除手段を有することを特徴とする。
【００１４】
サブフレームの後端部とフロントサイドメンバの後部との結合部が、結合解除手段によって車両前面衝突時の所定荷重で解除される。この結果、車両前面衝突時に、サブフレームの軸力によってフロントサイドメンバの後部の車両前方への移動が妨げられることがなくなる。このため、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられたステアリングギヤボックスの車両前方への移動が妨げられることがなく、ステアリングギヤボックスがパワーユニットに迅速に当たる。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの車両前後方向中間部に、車両前面衝突時に所定荷重で変形し、前記サブフレームの前後長を短くする脆弱部を有することを特徴とする。
【００１６】
車両前面衝突時の所定荷重で、サブフレームの車両前後方向中間部の脆弱部が変形し、サブフレームの前後長が短くなる。この結果、車両前面衝突時に、サブフレームの軸力によってフロントサイドメンバの後部の車両前方への移動が妨げられることがなくなる。このため、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられたステアリングギヤボックスの車両前方への移動が妨げられることがなく、ステアリングギヤボックスがパワーユニットに迅速に当たる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時初期にパワーユニットに作用する車両前方への慣性力をサブフレームに伝達し車両を迅速に減速できる。
【００１８】
請求項２記載の本発明の車体前部構造はサブフレームに軸圧縮変形し難い補強部を容易に設けることができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明の車体前部構造はサブフレームに慣性力伝達手段を容易に設けることができる。
【００２０】
請求項４記載の本発明の車体前部構造は車両を更に迅速に減速できる。
【００２１】
請求項５記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時にステアリングギヤボックスをパワーユニットに迅速に当てることができる。
【００２２】
請求項６記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時にステアリングギヤボックスをパワーユニットに迅速に当てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係る車体前部構造について、図１〜図５に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰは、それぞれ本発明が適用された自動車の車体前方向及び車体上方向を示している。
【００２４】
図４には本実施形態における自動車の車体前部の平面図が示されており、図５には本実施形態の車体前部の左側斜め前方から見た斜視図が示されている。図４及び図５に示される如く、本実施形態における自動車の車体前部では、エンジンルーム１０の車幅方向両側部に左右一対のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが、それぞれ長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａは車両前後方向に延びる閉断面構造となっている。
【００２５】
なお、閉断面構造とは、対象とする断面の開口外周部が実質的に連続して高強度及び高剛性になっている断面構造であって、実質的にとは、対象とする断面が外周長に比べて小さな孔等が部分的に形成されていても、断面の直角方向の手前側または奥側では孔等が無く、開口部周囲の部材が連続している構成も含むことを意味する。
【００２６】
図１には本実施形態の車体前部の概略側面図が示されている。図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２における前部１２Ａの車両後部側には、車両前方上側から車両後方下側に向って傾斜した傾斜部１２Ｂが形成されており、前部１２Ａの後端と繋がる傾斜部１２Ｂの上端部（前端部）が屈曲部１２Ｃとなっている。なお、図示を省略したが、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂの長手方向（車両前後方向）から見た断面形状は、開口部を車両上方へ向けたハット断面形状となっており、開口端部に形成された左右のフランジが、キャビン部材としてのダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａにおける下面に溶接等によって結合されている。従って、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂはダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａとで閉断面構造を形成している。
【００２７】
なお、キャビン部材とは車体の車室部分を構成するダッシュパネル、ダッシュクロスメンバ、ピラー等の部材である。
【００２８】
ダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａの後端（下端）１４Ｂからは、車両後方へ向かって平面部１４Ｃが形成されている。また、フロントサイドメンバ１２における傾斜部１２Ｂの後端（下端）１２Ｄからは後部１２Ｅが車両後方へ向って延びている。なお、図示を省略したが、フロントサイドメンバ１２の後部１２Ｅの長手方向（車両前後方向）から見た断面形状は、開口部を車両上方へ向けたハット断面形状となっており、開口端部に形成された左右のフランジが、ダッシュパネル１４の平面部１４Ｃにおける下面に溶接等によって結合されている。従って、フロントサイドメンバ１２の後部１２Ｅはダッシュパネル１４の平面部１４Ｃとで閉断面構造を形成している。
【００２９】
フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける前端部には軸圧縮変形部１６が設けられている。軸圧縮変形部１６はフロントサイドメンバ１２における他の部位に比べて、軸線方向となる車両前後方向へ軸圧縮変形し易いクラッシュボックスとなっている。即ち、軸圧縮変形部１６には車両前後方向（軸方向）に沿って所定の間隔で、脆弱部が形成されており、車両前後方向に所定値以上の荷重が作用した場合に、前記脆弱部を起点として蛇腹状に軸圧縮変形するようになっている。
【００３０】
従って、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、軸圧縮変形部１６がフロントサイドメンバ１２における他の部位より先に軸圧縮変形するようになっている。なお、軸圧縮変形部１６が軸圧縮変形した後、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが車両前方側から車両後方側ヘ向って順次軸圧縮変形するようになっている。
【００３１】
図４に示される如く、左右のフロントサイドメンバ１２の車幅方向内側下方には、左右一対のサブフレーム２０が長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。なお、サブフレーム２０は車両前後方向に延びる閉断面構造なっている。
【００３２】
図１に示される如く、サブフレーム２０はフロントサイドメンバ１２の下方に所定の間隔を開けて配置されており、サブフレーム２０の前端部には軸圧縮変形部２２が設けらている。軸圧縮変形部２２はサブフレーム２０における他の部位に比べて、軸線方向となる車両前後方向へ軸圧縮変形し易いクラッシュボックスとなっている。即ち、軸圧縮変形部２２には車両前後方向（軸方向）に沿って所定の間隔で、脆弱部が形成されており、軸圧縮変形部２２は車両前後方向に所定値以上の荷重が作用した場合に、前記脆弱部を起点として蛇腹状に軸圧縮変形するようになっている。
【００３３】
従って、図２に示される如く、車体前部１８が衝突体Ｋに前面衝突した場合には、軸圧縮変形部２２がサブフレーム２０における他の部位より先に軸圧縮変形するようになっている。
【００３４】
図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２における軸圧縮変形部１６の前端１６Ａの車両前後方向位置と、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の前端２２Ａの車両前後方向位置とは同じか略同じ位置になっている。なお、図４に二点鎖線で示される如く、左右のフロントサイドメンバ１２における軸圧縮変形部１６の前端１６Ａと、左右のサブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の前端２２Ａにはそれぞれ、長手方向を車幅方向に沿って配置されてたフロントバンパリインホースメント１８の車幅方向両端部近傍１８Ａが取付けられている。
【００３５】
図５に示される如く、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の車両後方側は、フロントサスペンションのロアアーム２１を取付けるためのロアアーム取付部２０Ａとなっている。また、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａには、フロントサスペンションのロアアーム２１を取付けるブラケット等（図示省略）が設けている。
【００３６】
このため、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａは補強部となっており、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６の後方側に続く前方部１２Ｈの軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えている。なお、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６の後方側に続く前方部１２Ｈとは、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける軸圧縮変形部１６と後述するフロントマウント部２６との間の部位である。従って、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａは、フロントサイドメンバ１２の前方部１２Ｈに比べて車両前面衝突時に軸圧縮変形し（車両前後方向に潰れ）難く、車両前面衝突時の初期には潰れないようになっている。
【００３７】
図１に示される如く、サブフレーム２０におけるロアアーム取付部２０Ａの後端からは、車両前方上側から車両後方下側に向って傾斜した傾斜部２０Ｂが形成されている。サブフレーム２０の傾斜部２０Ｂにおける前後方向中間部の上面には、サブフレーム２０をフロントサイドメンバ１２に連結するための連結部であるとともに慣性力伝達手段としてのフロントマウント部２４が設けられており、フロントマウント部２４はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａ（車両上方）に向かって立設されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける車両前後方向中間部の下面には、フロントマウント部２６がフロントマウント部２４に向かって立設されている。
【００３８】
図５に示される如く、サブフレーム２０のフロントマウント部２４は車両上方へ向かって細くなる角錐形状になっており、フロントサイドメンバ１２のフロントマウント部２６は車両下方へ向かって細くなる角錐形状になっている。
【００３９】
図１に示される如く、サブフレーム２０のフロントマウント部２４の上壁部２４Ａは、フロントサイドメンバ１２のフロントマウント部２６の下壁部２６Ａに図示を省略した締結部材等によって結合されている。また、サブフレーム２０における傾斜部２０Ｂの後端（下端）からは後部２０Ｃが車両後方へ向って延びている。
【００４０】
図４に示される如く、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂにおける後端１２Ｄからは、車幅方向内側後方に向かって分岐部１２Ｆが形成されており、分岐部１２Ｆの根元部が、サブフレーム取付部１２Ｇとなっている。また、フロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇの下部には、サブフレーム２０の後端部に設けられたリヤマウント部２０Ｄが結合解除手段としてのボルト等の締結部材３０を介して結合されている。
【００４１】
図３に示される如く、車両前面衝突時に、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０との相対移動、具体的には、フロントサイドメンバ１２の潰れ量がサブフレーム２０の潰れ量より大きくなり、フロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇが、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄに対して車両前方へ移動しようとすると、締結部材３０に車両前後方向へ荷重が作用する。このとき、荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生し、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除されるようになっている。
【００４２】
図５に示される如く、エンジンルーム１０内にはパワーユニット４０が設けられており、パワーユニット４０はエンジン４２やミッション４４等で構成されている。
【００４３】
図４に示される如く、パワーユニット４０は左右のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける車両前後方向中間部にゴムダンパを備えたマウント部材としてのエンジンマウント４８を介して支持されている。また、パワーユニット４０のミッション４４からは車幅方向外側となる左右両側へ向ってドライブシャフト５０が延びている。
【００４４】
図１に示される如く、ドライブシャフト５０の車両前方近傍には、サブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。即ち、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４との間隔Ｌ１は、通常のパワーユニット作動状態及び車両走行状態では、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４とが干渉せず、車両前面衝突時にはドライブシャフト５０がフロントマウント部２４に対して車両前方へ僅かに移動した際に、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４とが当たる寸法に設定されている。従って、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、先ず、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０とが軸圧縮変形部１６、軸圧縮変形部２２が形成された前方側から潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレーム２０は、当初、フロントサイドメンバ１２と同様に潰れていくが、ロアアーム取付部２０Ａが、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６に続く前方部１２Ｈより潰れ難いため、軸圧縮変形部２２が潰れ切ると地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、パワーユニット４０はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、パワーユニット４０から延びるドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当たるようになっている。
【００４５】
従って、車両前面衝突時の初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力（図２の矢印Ｆ１）がサブフレーム２０の前端に伝達されるようになっている。このため、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力Ｆ１がサブフレーム２０の前端に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生し、車両が迅速に減速するようになっている。
【００４６】
また、パワーユニット４０が連結された左右のタイヤ５２に作用する車両前方への慣性力もサブフレーム２０の前端に伝達され、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生し、車両が迅速に減速するようになっている。
【００４７】
なお、車両前面衝突時にサブフレーム２０の前端において同じ大きさの反力を発生させる場合には、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を下げることができる。即ち、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を上げることで、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力をフロントサイドメンバ１２の前端又はサブフレーム２０の前端に迅速に伝達する必要がなくなる。このため、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の板厚を薄くする等によって車両の軽量化が計れるようになっている。
【００４８】
図５に示される如く、パワーユニット４０のエンジン４２の車両後方近傍には、ステアリングギヤボックス６０が長手方向を車幅方向に沿って配置されている。
【００４９】
図４に示される如く、ステアリングギヤボックス６０の車幅方向略中央部からは車幅方向外側に向かってタイロッド６２が延びている。
【００５０】
図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２より車両上方側となるキャビン部材としてのダッシュパネル１４の縦壁部１４Ｄの上部（高い位置）にはステアリングギヤボックス取付部１４Ｅが形成されている。ステアリングギヤボックス取付部１４Ｅは長手方向を車幅方向に沿って配置され、車両後方へ凸の凹部とされており、ステアリングギヤボックス６０は、ステアリングギヤボックス取付部１４Ｅの内部に取付けられている。なお、ステアリングギヤボックス６０はキャビン部材としてのダッシュクロスメンバ等（図示省略）に取付けても良い。
【００５１】
ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２とは接近している。即ち、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２との間隔Ｌ２は、通常のパワーユニット作動状態及び車両走行状態では、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが干渉せず、車両前面衝突時にステアリングギヤボックス６０がエンジン４２に対して車両前方側へ僅かに移動した際に、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが当たる寸法に設定されている。
【００５２】
従って、図３に示される如く、車両前面衝突時に、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除されると、サブフレーム２０に対して、ダッシュパネル１４とともにステアリングギヤボックス６０が車両前方へ移動し、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが当たるようになっている。このため、車両前面衝突初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０、ステアリングギヤボックス６０、ダッシュパネル１４（車室前部）まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車室前部に作用する車両前方への慣性力（図３の矢印Ｆ２）がサブフレーム２０の前端に伝達されるようになっている。
【００５３】
この結果、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、車室前部に作用する車両前方への慣性力がサブフレーム２０の前端に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速するようになっている。
【００５４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５５】
図４に示される如く、本実施形態では、左右のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの前後方向中間部にエンジンマウント４８を介して支持されているパワーユニット４０から車幅方向外側へ向って延びているドライブシャフト５０の車両前方近傍に、サブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。
【００５６】
この結果、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、先ず、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０とが軸圧縮変形部１６、軸圧縮変形部２２が形成された前方側から順次潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレーム２０は、当初、フロントサイドメンバ１２と同様に潰れていくが、ロアアーム取付部２０Ａが、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６に続く前方部１２Ｈより潰れ難いため、軸圧縮変形部２２が潰れ切ると地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、パワーユニット４０はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、パワーユニット４０から延びるドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当たる。
【００５７】
このため、車両前面衝突時の初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力（図２の矢印Ｆ１）がサブフレーム２０の前端に伝達される。
【００５８】
従って、車両前面衝突時に、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力Ｆ１がサブフレーム２０に伝達されない場合に比べて、本実施形態では、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生する。このため、この反力によって車両が迅速に減速する。
【００５９】
また、パワーユニット４０が連結された左右のタイヤ５２に作用する車両前方への慣性力もサブフレーム２０の前端に伝達されるため、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。
【００６０】
この結果、乗員に前突による大きな負の加速後（衝撃）が作用する前に、車両を十分に減速することができるため、乗員が受ける衝撃を低減できる。
【００６１】
なお、車両前面衝突時にサブフレーム２０の前端において同じ大きさの反力を発生させる場合には、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を下げることができる。即ち、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を上げることで、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力をフロントサイドメンバ１２の前端又はサブフレーム２０の前端に迅速に伝達する必要がなくなる。このため、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の板厚を薄くする等によって車両の軽量化が計れる。
【００６２】
また、本実施形態では、サブフレーム２０におけるフロントサスペンションのロアアーム取付部２０Ａを利用して、サブフレーム２０におけるフロントマウント部２４の車両前方側にサブフレーム２０の軸圧縮変形部２２に比べて車両前面衝突時に軸圧縮変形し難い補強部を設けた。このため、別部材で補強部を形成する必要がなく、サブフレーム２０に補強部を容易に設けることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、サブフレーム２０のフロントマウント部２４を利用して、ドライブシャフト５０からサブフレーム２０に慣性力を伝達する慣性力伝達手段を構成した。このため、慣性力伝達手段を別部材で設ける必要が無く、慣性力伝達手段を容易に設けることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、図１に示される如く、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２とが接近している。更に、図３に示される如く、車両前面衝突時に、締結部材３０に作用する荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生して、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除される。
【００６５】
従って、サブフレーム２０の軸力によって、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄの車両前方への移動が妨げられることがない。この結果、フロントサイドメンバ１２に結合されたダッシュパネル１４のステアリングギヤボックス取付部１４Ｅに設けたステアリングギヤボックス６０の車両前方への移動が妨げられることがない。このため、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａがパワーユニット４０のエンジン４２に迅速に当たる。
【００６６】
よって、本実施形態では、車両前面衝突初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０、ステアリングギヤボックス６０、ダッシュパネル１４（車室前部）まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車室前部に作用する車両前方への慣性力（図３の矢印Ｆ２）がサブフレーム２０の前端に伝達される。
【００６７】
このため、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、車室前部に作用する車両前方への慣性力がサブフレーム２０に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。この結果、乗員に衝突による大きな負の加速後が作用する前に、車両を十分に減速することができるため乗員が受ける衝撃を更に低減できる。
【００６８】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、車両前面衝突時に、締結部材３０に作用する荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生して、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除される構成にしたが、これに代えて、図３に二点鎖線で示すように、サブフレーム２０の後部２０Ｃの車両前後方向中間部に脆弱部７６を設け、車両前面衝突時の所定荷重で脆弱部７６を起点にサブフレーム２０が車両下方側に向ってＶ字状に折り曲がり、サブフレーム２０の前後長が短くなることでステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａがパワーユニット４０のエンジン４２に迅速に当たる構成としても良い。
【００６９】
また、上記実施形態では、車両前面衝突時に慣性力伝達手段としてのフロントマウント部２４にドライブシャフト５０が当たる構成としたが、これに代えて、サブフレーム２０におけるフロントマウント部２４と異なる部位に凸部等の他の慣性力伝達手段を突出形成した構成としても良い。
【００７０】
また、上記実施形態では、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａを補強部としたが、ロアアーム取付部２０Ａをサブフレーム２０の他の部位に設け、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の車両後方側を補強材によって補強し、補強部とした構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す概略側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の車両前面衝突初期状態を示す概略側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の車両前面衝突後期状態を示す概略側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す概略平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す車両斜め前方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ エンジンルーム
１２ フロントサイドメンバ
１２Ａ フロントサイドメンバの前部
１２Ｇ フロントサイドメンバのサブフレーム取付部
１２Ｈ フロントサイドメンバの軸圧縮変形部に続く前方部
１４ ダッシュパネル（キャビン部材）
１６ フロントサイドメンバの軸圧縮変形部
２０ サブフレーム
２０Ａ サブフレームのロアアーム取付部（補強部）
２０Ｄ サブフレームのリヤマウント部
２２ サブフレームの軸圧縮変形部
２４ サブフレームのフロントマウント部（慣性力伝達手段、連結部）
２６ フロントサイドメンバのフロントマウント部
３０ 締結部材（結合解除手段）
４０ パワーユニット
４２ エンジン
４４ ミッション
４８ エンジンマウント（マウント部材）
５０ ドライブシャフト
６０ ステアリングギヤボックス
７６ 脆弱部
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の車体前部構造に係り、特に、フロントサイドメンバの下方にサブフレームを配置した車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フロントサイドメンバの下方にサブフレームを配置した車体前部構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、フロントサイドメンバにマウントブラケットを介してエンジンルーム下側に配置されサブフレームが結合されており、車両前面衝突時にフロントサイドメンバにおけるマウントブラケットの前方部分が所定の軸荷重で圧縮変形し、更に大きな軸荷重で後方の部分が曲げ変形するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−０１６３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の車体前部構造では、車両前面衝突時にエンジンルーム内に配置されたエンジンやミッション等（パワーユニット）に車両前方への慣性力が作用する。この際、エンジンやミッション等はフロントサイドメンバの前方部分の潰れによって車両前方へ慣性移動するので、車両前面衝突時初期にパワーユニットの前進を止めることができない。このため、パワーユニットの慣性力によって車体前部が車両前方へ引っ張られ、車両の減速が妨げられる。
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、車両前面衝突時初期にパワーユニットに作用する車両前方への慣性力をサブフレームに伝達し、車両を迅速に減速できる車体前部構造を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の車体前部構造は、車体前部の両側部に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの下方に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたサブフレームと、前記フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットと、前記パワーユニットから車幅方向外側へ延びるドライブシャフトと、前記サブフレームにおける前記ドライブシャフトの車両前方近傍に設けられ、車両前面衝突時に前記パワーユニットの車両前方への慣性移動によって前記ドライブシャフトが当たり、前記パワーユニットの慣性力を前記サブフレームに伝達する慣性力伝達手段と、前記サブフレームにおける前記慣性力伝達手段と前記軸圧縮変形部との間に形成され、前記フロントサイドメンバの前記軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えた補強部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
車両前面衝突時には、先ず、フロントサイドメンバの前方に設けられた軸圧縮変形部とサブフレームの車両前方に設けられた軸圧縮変形部とが潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレームは、当初、フロントサイドメンバと同様に潰れていくが、慣性力伝達手段と軸圧縮変形部との間に形成された補強部が、フロントサイドメンバの軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備え、潰れ難いため、地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットはフロントサイドメンバの前方部の潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、ドライブシャフトがサブフレームにおけるドライブシャフトの車両前方近傍に設けられた慣性力伝達手段に当たる。この結果、車両前面衝突時の初期にサブフレーム、ドライブシャフト、パワーユニットまで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニットに作用する車両前方への慣性力がサブフレームの前端に伝達される。このため、サブフレームの前端が衝突体に当たった際に、パワーユニットに作用する車両前方への慣性力がサブフレームの前端に伝達されない場合に比べて、サブフレームの前端に大きな反力が発生し、この反力によって車両が迅速に減速する。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の車体前部構造において、補強部はフロントサスペンションのロアアーム取付部であることを特徴とする。
【０００８】
サブフレームにおけるフロントサスペンションのロアアーム取付部を、車両前面衝突時に軸圧縮変形部に比べて軸圧縮変形し難い補強部として利用できる。このため、サブフレームにおける慣性力伝達手段と軸圧縮変形部との間を別部材で補強する必要がない。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の車体前部構造において、前記慣性力伝達手段は前記サブフレームに設けられ、前記サブフレームを前記フロントサイドメンバに連結するための連結部であることを特徴とする。
【００１０】
サブフレームに設けられサブフレームをフロントサイドメンバに連結するための連結部を慣性力伝達手段として利用できる。このため、サブフレームに慣性力伝達手段を別部材で設ける必要がない。
【００１１】
請求項４記載の本発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車体前部構造において、前記パワーユニットの車両後方近傍に配置され車両前面衝突時に前記パワーユニットに当たるステアリングギヤボックスと、前記フロントサイドメンバの後部に設けられ、前記ステアリングギヤボックスが取付けられたキャビン部材と、を有することを特徴とする。
【００１２】
車両前面衝突時に、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられ、パワーユニットの車両後方近傍に配置されているステアリングギヤボックスがパワーユニットに当たる。この結果、車両前面衝突初期にサブフレーム、ドライブシャフト、パワーユニット、ステアリングギヤボックス、キャビン部材まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車両前面衝突時初期からキャビン部材に作用する車両前方への慣性力もサブフレームの前端に伝達される。このため、サブフレームの前端が衝突体に当たった際に、サブフレームの前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。
【００１３】
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの後端部は前記フロントサイドメンバの後部に結合され、この結合部に車両前面衝突時に所定荷重で前記結合を解除する結合解除手段を有することを特徴とする。
【００１４】
サブフレームの後端部とフロントサイドメンバの後部との結合部が、結合解除手段によって車両前面衝突時の所定荷重で解除される。この結果、車両前面衝突時に、サブフレームの軸力によってフロントサイドメンバの後部の車両前方への移動が妨げられることがなくなる。このため、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられたステアリングギヤボックスの車両前方への移動が妨げられることがなく、ステアリングギヤボックスがパワーユニットに迅速に当たる。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの車両前後方向中間部に、車両前面衝突時に所定荷重で変形し、前記サブフレームの前後長を短くする脆弱部を有することを特徴とする。
【００１６】
車両前面衝突時の所定荷重で、サブフレームの車両前後方向中間部の脆弱部が変形し、サブフレームの前後長が短くなる。この結果、車両前面衝突時に、サブフレームの軸力によってフロントサイドメンバの後部の車両前方への移動が妨げられることがなくなる。このため、フロントサイドメンバの後部に設けられたキャビン部材に取付けられたステアリングギヤボックスの車両前方への移動が妨げられることがなく、ステアリングギヤボックスがパワーユニットに迅速に当たる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時初期にパワーユニットに作用する車両前方への慣性力をサブフレームに伝達し車両を迅速に減速できる。
【００１８】
請求項２記載の本発明の車体前部構造はサブフレームに軸圧縮変形し難い補強部を容易に設けることができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明の車体前部構造はサブフレームに慣性力伝達手段を容易に設けることができる。
【００２０】
請求項４記載の本発明の車体前部構造は車両を更に迅速に減速できる。
【００２１】
請求項５記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時にステアリングギヤボックスをパワーユニットに迅速に当てることができる。
【００２２】
請求項６記載の本発明の車体前部構造は車両前面衝突時にステアリングギヤボックスをパワーユニットに迅速に当てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係る車体前部構造について、図１〜図５に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰは、それぞれ本発明が適用された自動車の車体前方向及び車体上方向を示している。
【００２４】
図４には本実施形態における自動車の車体前部の平面図が示されており、図５には本実施形態の車体前部の左側斜め前方から見た斜視図が示されている。図４及び図５に示される如く、本実施形態における自動車の車体前部では、エンジンルーム１０の車幅方向両側部に左右一対のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが、それぞれ長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａは車両前後方向に延びる閉断面構造となっている。
【００２５】
なお、閉断面構造とは、対象とする断面の開口外周部が実質的に連続して高強度及び高剛性になっている断面構造であって、実質的にとは、対象とする断面が外周長に比べて小さな孔等が部分的に形成されていても、断面の直角方向の手前側または奥側では孔等が無く、開口部周囲の部材が連続している構成も含むことを意味する。
【００２６】
図１には本実施形態の車体前部の概略側面図が示されている。図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２における前部１２Ａの車両後部側には、車両前方上側から車両後方下側に向って傾斜した傾斜部１２Ｂが形成されており、前部１２Ａの後端と繋がる傾斜部１２Ｂの上端部（前端部）が屈曲部１２Ｃとなっている。なお、図示を省略したが、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂの長手方向（車両前後方向）から見た断面形状は、開口部を車両上方へ向けたハット断面形状となっており、開口端部に形成された左右のフランジが、キャビン部材としてのダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａにおける下面に溶接等によって結合されている。従って、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂはダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａとで閉断面構造を形成している。
【００２７】
なお、キャビン部材とは車体の車室部分を構成するダッシュパネル、ダッシュクロスメンバ、ピラー等の部材である。
【００２８】
ダッシュパネル１４の傾斜部１４Ａの後端（下端）１４Ｂからは、車両後方へ向かって平面部１４Ｃが形成されている。また、フロントサイドメンバ１２における傾斜部１２Ｂの後端（下端）１２Ｄからは後部１２Ｅが車両後方へ向って延びている。なお、図示を省略したが、フロントサイドメンバ１２の後部１２Ｅの長手方向（車両前後方向）から見た断面形状は、開口部を車両上方へ向けたハット断面形状となっており、開口端部に形成された左右のフランジが、ダッシュパネル１４の平面部１４Ｃにおける下面に溶接等によって結合されている。従って、フロントサイドメンバ１２の後部１２Ｅはダッシュパネル１４の平面部１４Ｃとで閉断面構造を形成している。
【００２９】
フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける前端部には軸圧縮変形部１６が設けられている。軸圧縮変形部１６はフロントサイドメンバ１２における他の部位に比べて、軸線方向となる車両前後方向へ軸圧縮変形し易いクラッシュボックスとなっている。即ち、軸圧縮変形部１６には車両前後方向（軸方向）に沿って所定の間隔で、脆弱部が形成されており、車両前後方向に所定値以上の荷重が作用した場合に、前記脆弱部を起点として蛇腹状に軸圧縮変形するようになっている。
【００３０】
従って、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、軸圧縮変形部１６がフロントサイドメンバ１２における他の部位より先に軸圧縮変形するようになっている。なお、軸圧縮変形部１６が軸圧縮変形した後、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが車両前方側から車両後方側ヘ向って順次軸圧縮変形するようになっている。
【００３１】
図４に示される如く、左右のフロントサイドメンバ１２の車幅方向内側下方には、左右一対のサブフレーム２０が長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。なお、サブフレーム２０は車両前後方向に延びる閉断面構造なっている。
【００３２】
図１に示される如く、サブフレーム２０はフロントサイドメンバ１２の下方に所定の間隔を開けて配置されており、サブフレーム２０の前端部には軸圧縮変形部２２が設けらている。軸圧縮変形部２２はサブフレーム２０における他の部位に比べて、軸線方向となる車両前後方向へ軸圧縮変形し易いクラッシュボックスとなっている。即ち、軸圧縮変形部２２には車両前後方向（軸方向）に沿って所定の間隔で、脆弱部が形成されており、軸圧縮変形部２２は車両前後方向に所定値以上の荷重が作用した場合に、前記脆弱部を起点として蛇腹状に軸圧縮変形するようになっている。
【００３３】
従って、図２に示される如く、車体前部１８が衝突体Ｋに前面衝突した場合には、軸圧縮変形部２２がサブフレーム２０における他の部位より先に軸圧縮変形するようになっている。
【００３４】
図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２における軸圧縮変形部１６の前端１６Ａの車両前後方向位置と、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の前端２２Ａの車両前後方向位置とは同じか略同じ位置になっている。なお、図４に二点鎖線で示される如く、左右のフロントサイドメンバ１２における軸圧縮変形部１６の前端１６Ａと、左右のサブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の前端２２Ａにはそれぞれ、長手方向を車幅方向に沿って配置されてたフロントバンパリインホースメント１８の車幅方向両端部近傍１８Ａが取付けられている。
【００３５】
図５に示される如く、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の車両後方側は、フロントサスペンションのロアアーム２１を取付けるためのロアアーム取付部２０Ａとなっている。また、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａには、フロントサスペンションのロアアーム２１を取付けるブラケット等（図示省略）が設けている。
【００３６】
このため、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａは補強部となっており、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６の後方側に続く前方部１２Ｈの軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えている。なお、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６の後方側に続く前方部１２Ｈとは、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける軸圧縮変形部１６と後述するフロントマウント部２６との間の部位である。従って、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａは、フロントサイドメンバ１２の前方部１２Ｈに比べて車両前面衝突時に軸圧縮変形し（車両前後方向に潰れ）難く、車両前面衝突時の初期には潰れないようになっている。
【００３７】
図１に示される如く、サブフレーム２０におけるロアアーム取付部２０Ａの後端からは、車両前方上側から車両後方下側に向って傾斜した傾斜部２０Ｂが形成されている。サブフレーム２０の傾斜部２０Ｂにおける前後方向中間部の上面には、サブフレーム２０をフロントサイドメンバ１２に連結するための連結部であるとともに慣性力伝達手段としてのフロントマウント部２４が設けられており、フロントマウント部２４はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａ（車両上方）に向かって立設されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける車両前後方向中間部の下面には、フロントマウント部２６がフロントマウント部２４に向かって立設されている。
【００３８】
図５に示される如く、サブフレーム２０のフロントマウント部２４は車両上方へ向かって細くなる角錐形状になっており、フロントサイドメンバ１２のフロントマウント部２６は車両下方へ向かって細くなる角錐形状になっている。
【００３９】
図１に示される如く、サブフレーム２０のフロントマウント部２４の上壁部２４Ａは、フロントサイドメンバ１２のフロントマウント部２６の下壁部２６Ａに図示を省略した締結部材等によって結合されている。また、サブフレーム２０における傾斜部２０Ｂの後端（下端）からは後部２０Ｃが車両後方へ向って延びている。
【００４０】
図４に示される如く、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｂにおける後端１２Ｄからは、車幅方向内側後方に向かって分岐部１２Ｆが形成されており、分岐部１２Ｆの根元部が、サブフレーム取付部１２Ｇとなっている。また、フロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇの下部には、サブフレーム２０の後端部に設けられたリヤマウント部２０Ｄが結合解除手段としてのボルト等の締結部材３０を介して結合されている。
【００４１】
図３に示される如く、車両前面衝突時に、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０との相対移動、具体的には、フロントサイドメンバ１２の潰れ量がサブフレーム２０の潰れ量より大きくなり、フロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇが、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄに対して車両前方へ移動しようとすると、締結部材３０に車両前後方向へ荷重が作用する。このとき、荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生し、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除されるようになっている。
【００４２】
図５に示される如く、エンジンルーム１０内にはパワーユニット４０が設けられており、パワーユニット４０はエンジン４２やミッション４４等で構成されている。
【００４３】
図４に示される如く、パワーユニット４０は左右のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａにおける車両前後方向中間部にゴムダンパを備えたマウント部材としてのエンジンマウント４８を介して支持されている。また、パワーユニット４０のミッション４４からは車幅方向外側となる左右両側へ向ってドライブシャフト５０が延びている。
【００４４】
図１に示される如く、ドライブシャフト５０の車両前方近傍には、サブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。即ち、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４との間隔Ｌ１は、通常のパワーユニット作動状態及び車両走行状態では、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４とが干渉せず、車両前面衝突時にはドライブシャフト５０がフロントマウント部２４に対して車両前方へ僅かに移動した際に、ドライブシャフト５０とフロントマウント部２４とが当たる寸法に設定されている。従って、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、先ず、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０とが軸圧縮変形部１６、軸圧縮変形部２２が形成された前方側から潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレーム２０は、当初、フロントサイドメンバ１２と同様に潰れていくが、ロアアーム取付部２０Ａが、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６に続く前方部１２Ｈより潰れ難いため、軸圧縮変形部２２が潰れ切ると地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、パワーユニット４０はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、パワーユニット４０から延びるドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当たるようになっている。
【００４５】
従って、車両前面衝突時の初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力（図２の矢印Ｆ１）がサブフレーム２０の前端に伝達されるようになっている。このため、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力Ｆ１がサブフレーム２０の前端に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生し、車両が迅速に減速するようになっている。
【００４６】
また、パワーユニット４０が連結された左右のタイヤ５２に作用する車両前方への慣性力もサブフレーム２０の前端に伝達され、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生し、車両が迅速に減速するようになっている。
【００４７】
なお、車両前面衝突時にサブフレーム２０の前端において同じ大きさの反力を発生させる場合には、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を下げることができる。即ち、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を上げることで、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力をフロントサイドメンバ１２の前端又はサブフレーム２０の前端に迅速に伝達する必要がなくなる。このため、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の板厚を薄くする等によって車両の軽量化が計れるようになっている。
【００４８】
図５に示される如く、パワーユニット４０のエンジン４２の車両後方近傍には、ステアリングギヤボックス６０が長手方向を車幅方向に沿って配置されている。
【００４９】
図４に示される如く、ステアリングギヤボックス６０の車幅方向略中央部からは車幅方向外側に向かってタイロッド６２が延びている。
【００５０】
図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２より車両上方側となるキャビン部材としてのダッシュパネル１４の縦壁部１４Ｄの上部（高い位置）にはステアリングギヤボックス取付部１４Ｅが形成されている。ステアリングギヤボックス取付部１４Ｅは長手方向を車幅方向に沿って配置され、車両後方へ凸の凹部とされており、ステアリングギヤボックス６０は、ステアリングギヤボックス取付部１４Ｅの内部に取付けられている。なお、ステアリングギヤボックス６０はキャビン部材としてのダッシュクロスメンバ等（図示省略）に取付けても良い。
【００５１】
ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２とは接近している。即ち、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２との間隔Ｌ２は、通常のパワーユニット作動状態及び車両走行状態では、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが干渉せず、車両前面衝突時にステアリングギヤボックス６０がエンジン４２に対して車両前方側へ僅かに移動した際に、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが当たる寸法に設定されている。
【００５２】
従って、図３に示される如く、車両前面衝突時に、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除されると、サブフレーム２０に対して、ダッシュパネル１４とともにステアリングギヤボックス６０が車両前方へ移動し、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとエンジン４２とが当たるようになっている。このため、車両前面衝突初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０、ステアリングギヤボックス６０、ダッシュパネル１４（車室前部）まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車室前部に作用する車両前方への慣性力（図３の矢印Ｆ２）がサブフレーム２０の前端に伝達されるようになっている。
【００５３】
この結果、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、車室前部に作用する車両前方への慣性力がサブフレーム２０の前端に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速するようになっている。
【００５４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５５】
図４に示される如く、本実施形態では、左右のフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの前後方向中間部にエンジンマウント４８を介して支持されているパワーユニット４０から車幅方向外側へ向って延びているドライブシャフト５０の車両前方近傍に、サブフレーム２０のフロントマウント部２４が設けられている。
【００５６】
この結果、図２に示される如く、車体前部１８が壁等の衝突体Ｋに前面衝突した場合には、先ず、フロントサイドメンバ１２とサブフレーム２０とが軸圧縮変形部１６、軸圧縮変形部２２が形成された前方側から順次潰れながら反力を出して車両を減速していく。この時、サブフレーム２０は、当初、フロントサイドメンバ１２と同様に潰れていくが、ロアアーム取付部２０Ａが、フロントサイドメンバ１２の軸圧縮変形部１６に続く前方部１２Ｈより潰れ難いため、軸圧縮変形部２２が潰れ切ると地上（路面）に対して停止した状態になる。一方、パワーユニット４０はフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの潰れによって、車両前方へ慣性移動する。このため、パワーユニット４０から延びるドライブシャフト５０がサブフレーム２０のフロントマウント部２４の車両後方側に当たる。
【００５７】
このため、車両前面衝突時の初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０まで繋がった荷重伝達経路が形成され、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力（図２の矢印Ｆ１）がサブフレーム２０の前端に伝達される。
【００５８】
従って、車両前面衝突時に、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力Ｆ１がサブフレーム２０に伝達されない場合に比べて、本実施形態では、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、サブフレーム２０の前端に大きな反力が発生する。このため、この反力によって車両が迅速に減速する。
【００５９】
また、パワーユニット４０が連結された左右のタイヤ５２に作用する車両前方への慣性力もサブフレーム２０の前端に伝達されるため、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。
【００６０】
この結果、乗員に前突による大きな負の加速後（衝撃）が作用する前に、車両を十分に減速することができるため、乗員が受ける衝撃を低減できる。
【００６１】
なお、車両前面衝突時にサブフレーム２０の前端において同じ大きさの反力を発生させる場合には、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を下げることができる。即ち、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の強度（耐力）を上げることで、パワーユニット４０に作用する車両前方への慣性力をフロントサイドメンバ１２の前端又はサブフレーム２０の前端に迅速に伝達する必要がなくなる。このため、フロントサイドメンバ１２又はサブフレーム２０の板厚を薄くする等によって車両の軽量化が計れる。
【００６２】
また、本実施形態では、サブフレーム２０におけるフロントサスペンションのロアアーム取付部２０Ａを利用して、サブフレーム２０におけるフロントマウント部２４の車両前方側にサブフレーム２０の軸圧縮変形部２２に比べて車両前面衝突時に軸圧縮変形し難い補強部を設けた。このため、別部材で補強部を形成する必要がなく、サブフレーム２０に補強部を容易に設けることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、サブフレーム２０のフロントマウント部２４を利用して、ドライブシャフト５０からサブフレーム２０に慣性力を伝達する慣性力伝達手段を構成した。このため、慣性力伝達手段を別部材で設ける必要が無く、慣性力伝達手段を容易に設けることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、図１に示される如く、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａとパワーユニット４０のエンジン４２とが接近している。更に、図３に示される如く、車両前面衝突時に、締結部材３０に作用する荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生して、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除される。
【００６５】
従って、サブフレーム２０の軸力によって、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄの車両前方への移動が妨げられることがない。この結果、フロントサイドメンバ１２に結合されたダッシュパネル１４のステアリングギヤボックス取付部１４Ｅに設けたステアリングギヤボックス６０の車両前方への移動が妨げられることがない。このため、ステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａがパワーユニット４０のエンジン４２に迅速に当たる。
【００６６】
よって、本実施形態では、車両前面衝突初期に、サブフレーム２０の軸圧縮変形部２２、ロアアーム取付部２０Ａ、フロントマウント部２４、ドライブシャフト５０、パワーユニット４０、ステアリングギヤボックス６０、ダッシュパネル１４（車室前部）まで繋がった荷重伝達経路が形成され、車室前部に作用する車両前方への慣性力（図３の矢印Ｆ２）がサブフレーム２０の前端に伝達される。
【００６７】
このため、サブフレーム２０の前端が衝突体Ｋに当たった際に、車室前部に作用する車両前方への慣性力がサブフレーム２０に伝達されない場合に比べて、サブフレーム２０の前端に更に大きな反力が発生し、車両が更に迅速に減速する。この結果、乗員に衝突による大きな負の加速後が作用する前に、車両を十分に減速することができるため乗員が受ける衝撃を更に低減できる。
【００６８】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、車両前面衝突時に、締結部材３０に作用する荷重が所定値に達すると、締結部材３０の破断や締結部材３０のサブフレーム取付部１２Ｇからの外れ等が発生して、サブフレーム２０のリヤマウント部２０Ｄとフロントサイドメンバ１２のサブフレーム取付部１２Ｇとの結合が解除される構成にしたが、これに代えて、図３に二点鎖線で示すように、サブフレーム２０の後部２０Ｃの車両前後方向中間部に脆弱部７６を設け、車両前面衝突時の所定荷重で脆弱部７６を起点にサブフレーム２０が車両下方側に向ってＶ字状に折り曲がり、サブフレーム２０の前後長が短くなることでステアリングギヤボックス６０の車両前側部６０Ａがパワーユニット４０のエンジン４２に迅速に当たる構成としても良い。
【００６９】
また、上記実施形態では、車両前面衝突時に慣性力伝達手段としてのフロントマウント部２４にドライブシャフト５０が当たる構成としたが、これに代えて、サブフレーム２０におけるフロントマウント部２４と異なる部位に凸部等の他の慣性力伝達手段を突出形成した構成としても良い。
【００７０】
また、上記実施形態では、サブフレーム２０のロアアーム取付部２０Ａを補強部としたが、ロアアーム取付部２０Ａをサブフレーム２０の他の部位に設け、サブフレーム２０における軸圧縮変形部２２の車両後方側を補強材によって補強し、補強部とした構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す概略側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の車両前面衝突初期状態を示す概略側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の車両前面衝突後期状態を示す概略側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す概略平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車体前部構造が適用された車体前部の要部を示す車両斜め前方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ エンジンルーム
１２ フロントサイドメンバ
１２Ａ フロントサイドメンバの前部
１２Ｇ フロントサイドメンバのサブフレーム取付部
１２Ｈ フロントサイドメンバの軸圧縮変形部に続く前方部
１４ ダッシュパネル（キャビン部材）
１６ フロントサイドメンバの軸圧縮変形部
２０ サブフレーム
２０Ａ サブフレームのロアアーム取付部（補強部）
２０Ｄ サブフレームのリヤマウント部
２２ サブフレームの軸圧縮変形部
２４ サブフレームのフロントマウント部（慣性力伝達手段、連結部）
２６ フロントサイドメンバのフロントマウント部
３０ 締結部材（結合解除手段）
４０ パワーユニット
４２ エンジン
４４ ミッション
４８ エンジンマウント（マウント部材）
５０ ドライブシャフト
６０ ステアリングギヤボックス
７６ 脆弱部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部の両側部に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたフロントサイドメンバと、
前記フロントサイドメンバの下方に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたサブフレームと、
前記フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットと、
前記パワーユニットから車幅方向外側へ延びるドライブシャフトと、
前記サブフレームにおける前記ドライブシャフトの車両前方近傍に設けられ、車両前面衝突時に前記パワーユニットの車両前方への慣性移動によって前記ドライブシャフトが当たり、前記パワーユニットの慣性力を前記サブフレームに伝達する慣性力伝達手段と、
前記サブフレームにおける前記慣性力伝達手段と前記軸圧縮変形部との間に形成され、前記フロントサイドメンバの前記軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えた補強部と、
を有することを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記補強部はフロントサスペンションのロアアーム取付部であることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記慣性力伝達手段は前記サブフレームに設けられ、前記サブフレームを前記フロントサイドメンバに連結するための連結部であ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。
【請求項４】
前記パワーユニットの車両後方近傍に配置され車両前面衝突時に前記パワーユニットに当たるステアリングギヤボックスと、
前記フロントサイドメンバの後部に設けられ、前記ステアリングギヤボックスが取付けられたキャビン部材と、
を有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車体前部構造。
【請求項５】
前記サブフレームの後端部は前記フロントサイドメンバの後部に結合され、この結合部に車両前面衝突時に所定荷重で前記結合を解除する結合解除手段を有することを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
【請求項６】
前記サブフレームの車両前後方向中間部に、車両前面衝突時に所定荷重で変形し、前記サブフレームの前後長を短くする脆弱部を有することを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
【請求項１】
車体前部の両側部に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたフロントサイドメンバと、
前記フロントサイドメンバの下方に長手方向を車両前後方向に沿って配置され、前方に軸圧縮変形部が設けられたサブフレームと、
前記フロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されたパワーユニットと、
前記パワーユニットから車幅方向外側へ延びるドライブシャフトと、
前記サブフレームにおける前記ドライブシャフトの車両前方近傍に設けられ、車両前面衝突時に前記パワーユニットの車両前方への慣性移動によって前記ドライブシャフトが当たり、前記パワーユニットの慣性力を前記サブフレームに伝達する慣性力伝達手段と、
前記サブフレームにおける前記慣性力伝達手段と前記軸圧縮変形部との間に形成され、前記フロントサイドメンバの前記軸圧縮変形部の後方側に続く前方部における軸圧縮強度よりも強い軸圧縮強度を備えた補強部と、
を有することを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記補強部はフロントサスペンションのロアアーム取付部であることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記慣性力伝達手段は前記サブフレームに設けられ、前記サブフレームを前記フロントサイドメンバに連結するための連結部であ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。
【請求項４】
前記パワーユニットの車両後方近傍に配置され車両前面衝突時に前記パワーユニットに当たるステアリングギヤボックスと、
前記フロントサイドメンバの後部に設けられ、前記ステアリングギヤボックスが取付けられたキャビン部材と、
を有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車体前部構造。
【請求項５】
前記サブフレームの後端部は前記フロントサイドメンバの後部に結合され、この結合部に車両前面衝突時に所定荷重で前記結合を解除する結合解除手段を有することを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
【請求項６】
前記サブフレームの車両前後方向中間部に、車両前面衝突時に所定荷重で変形し、前記サブフレームの前後長を短くする脆弱部を有することを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２１６９０１（Ｐ２００７−２１６９０１Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１９５０（Ｐ２００６−４１９５０）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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