車体前部構造
【課題】車体前部の振動を常に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。
【解決手段】車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向延びる左右一対のフレーム部材とを有し、該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造において、前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部Ｒ１と、前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材２が両部材に接合するように配設された柔結合部Ｆ１とを設ける。
【解決手段】車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向延びる左右一対のフレーム部材とを有し、該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造において、前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部Ｒ１と、前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材２が両部材に接合するように配設された柔結合部Ｆ１とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部から後方へ延びる左右一対のフレーム部材とを備えた車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に関して、特許文献１に開示された車体前部構造が知られている。
【０００３】
この特許文献１に開示された車体前部構造は、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、車幅方向に延設されるとともに両端部がクラッシュ管を介してフロントサイドフレームの前端部に結合されたバンパビームと、前記フロントサイドフレームの下方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバと該左右の縦メンバの後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバとを有するサブフレームと、前記バンパビームの下方に配設されて車幅方向に延設されるとともに両端部がクラッシュ管を介してサブフレームの縦メンバの前端部に結合されたサブバンパビーム（脚払い部材）とを有する。なお、前記の各クラッシュ管は、車体前方からの衝撃荷重の入力時にクラッシュすることで衝撃エネルギーを吸収するようになっている。
【０００４】
かかる車体前部構造では、フレーム部材（フロントサイドフレーム及びサブフレームの縦メンバ）の前端部に前方へ突出するクラッシュ管が取り付けられ、さらに、該クラッシュ管の先端にビーム部材（バンパビーム及びサブバンパビーム）が取り付けられている。さらに、該ビーム部材にはバンパも取り付けられる。そのため、フレーム部材の前端部との結合部、すなわちクラッシュ管の基端部を基点として、クラッシュ管及びビーム部材等の振動が生じやすくなっている。したがって、クラッシュ管の基端部を基点としてクラッシュ管及びビーム部材等が上下方向や左右方向に共振したとき、乗り心地や操縦安定性が悪化する問題がある。
【０００５】
この問題に関して、車体の各部の共振を抑制するための解決手法として、剛性を変えることにより固有振動数を変化させることが従来から行われている。そこで、この解決手法を上記の車体前部構造に採用して、車体前部の固有振動数を変えることで、車体前部での共振の発生を抑制することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０４２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように車体前部の固有振動数を変化させることにより、ある範囲の周波数での共振を防止できたとしても、新たに別の周波数で共振が発生することもあり得る。そのため、車体前部の剛性を変えることによっては、必ずしも振動を効果的に抑制することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、車体前部の振動を常に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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係る車体前部構造は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１０】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、
車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、
該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部材とを有し、
該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造であって、
前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、
前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部と、
前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材が両部材に接合するように配設された柔結合部とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記剛結合部と前記柔結合部とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の発明において、
前記連結部材と前記フレーム部材とはボルトにより締結されており、
前記剛結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材との当接部に前記ボルトの軸方向からボルト着座面を投影した部分であり、
該剛結合部の近傍に前記柔結合部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
またさらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記連結部材と前記フレーム部材との対向部において、前記連結部材または前記フレーム部材の少なくとも一方に開口部が形成されており、
前記減衰部材は、前記連結部材と前記フレーム部材との間において前記開口部を避けた部分に介装されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、
前記減衰部材は、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
まず、請求項１に記載の発明によれば、ビーム部材とフレーム部材との間に介在する連結部材と、前記フレーム部材とが、剛結合部と柔結合部とを併用して結合されることにより、前記連結部材と前記フレーム部材との結合力を維持しつつ、柔結合部において減衰部材がビーム部材側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、連結部材の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。したがって、車体前部の振動を常に効果的に抑制することができ、乗り心地や操縦安定性の向上に貢献することができる。また、連結部材とフレーム部材との結合力を従来の結合構造の結合力と等しくすることにより、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、剛結合部と柔結合部とが車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されているため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、剛結合部の近傍に設けられた柔結合部において、減衰部材の変形自由度と減衰部材にかかる応力とが適度に確保されるため、減衰部材によりひずみエネルギーを効果的に吸収することができ、車体前部の振動レベルを一層効果的に低減することができる。ここで、上記柔結合部を設ける部分としては、連結部材とフレーム部材との結合部における減衰部材が蓄えるひずみエネルギーが最も大きくなる部位を含むように設定することが望ましく、これにより、振動レベルの低減効果を高めることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明によれば、連結部材またはフレーム部材の少なくとも一方に形成された開口部を避けた部分に減衰部材が設けられるため、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材を使用しないことで、車体の軽量化に貢献することができる。
【００１９】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、減衰部材として、柔結合部の結合剛性が過剰に高くなることを回避でき且つ振動を効果的に減衰し得る粘弾性部材が使用されるため、別の周波数での新たな共振発生の回避と、振動レベルの低減とを確実に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体前部構造を示す一部破断平面図である。
【図２】図１に示す車体前部構造の側面図である。
【図３】サブバンパビームとサブフレームの縦メンバとの結合部を示す斜視図である。
【図４】クラッシュ管とサブフレームの縦メンバとの結合部を示す斜視図である。
【図５】縦メンバの前端部に設けられたセットプレートの結合面を示す斜視図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】バンパビームとフロントサイドフレームとの結合部を示す斜視図である。
【図８】フロントサイドフレームの前端部に設けられたセットプレートの結合面を示す図である。
【図９】クラッシュ管とフロントサイドフレームとの結合部を示す断面図である。
【図１０】実施例と従来例の振動レベルを比較して示すグラフである。
【図１１】サブフレームのセットプレートの結合面においてひずみエネルギーが集中する領域を示す図である。
【図１２】フロントサイドフレームのセットプレートの結合面においてひずみエネルギーが集中する領域を示す図である。
【図１３】別の実施形態に係るバンパビームとフロントサイドフレームとの結合部に配設される各部材を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３に示す部材を結合した状態におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】図１３に示す部材を結合した状態におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】さらに別の実施形態に係るバンパビームとフロントサイドフレームとの結合部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「前後」、「右」、「左」、「左右」等の方向を示す用語は、特段の説明がある場合を除いて、車両の進行方向を「前」とした場合の方向を指すものとする。
【００２２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る車体前部構造を示す。図１及び図２に示すように、車体前端部にはバンパビーム４０が車幅方向に延設されており、該バンパビーム４０の後方に、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１０が配設されている。ただし、図１では、構造の理解の容易化を図るために、左側のフロントサイドフレーム１０の図示を省略するとともに、バンパビーム４０及び右側のフロントサイドフレーム１０の一部を破断して図示している。
【００２３】
バンパビーム４０とフロントサイドフレーム１０とは、バンパビーム４０の両端部の後面とフロントサイドフレーム１０の前端部との間に配設されたクラッシュ管４１を介して連結されている。
【００２４】
バンパビーム４０の下方には、サブバンパビーム５０が車幅方向に延設されている。このサブバンパビーム５０は、車両走行中に接触した歩行者の脚を車体の下側に巻き込むことを防止する脚払い部材としての機能を有する。また、このサブバンパビーム５０と前記バンパビーム４０とには、図示しないバンパが取り付けられる。
【００２５】
サブバンパビーム５０の後方には、平面視において前方に開放する概略コ字形のサブフレーム２０が配設されている。具体的に、サブフレーム２０は、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバ２１と、左右の縦メンバ２１の後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバ２２とを有する。サブフレーム２０は、フロントサイドフレーム１０の前端部にラバーブッシュ２３を介して連結され、フロントサイドフレーム１０の後端部にラバーブッシュ２４を介して連結されている。また、サブフレーム２０の前端部には、左右の縦メンバ２１の前端部間に亘って車幅方向に延びるクロスメンバ３０が連結されている。
【００２６】
サブバンパビーム５０とサブフレーム２０の縦メンバ２１とは、サブバンパビーム５０の両端部の後面と縦メンバ２１の前端部との間に配設されたクラッシュ管５１を介して連結されている。
【００２７】
フロントサイドフレーム１０の前端部から前方へ突出するクラッシュ管４１と、サブフレーム２０の縦メンバ２１の前端部から前方へ突出するクラッシュ管５１とは、車体前方からの衝撃荷重の入力時にクラッシュすることで衝撃エネルギーを吸収するように構成されており、これにより、車室側に伝達される衝撃の緩和が図られている。
【００２８】
図３は、サブフレーム２０の縦メンバ２１とクラッシュ管５１との結合部を示している。
【００２９】
図３に示すように、クラッシュ管５１は、クラッシュ管本体５２と、該クラッシュ管本体５２の後端部に例えば溶接により固着された金属製の取付プレート５３とを有する。一方、縦メンバ２１の前端面には、取付プレート５３に結合される金属製のセットプレート１１が例えば溶接により固着されている。
【００３０】
図４に示すように、取付プレート５３は、セットプレート１１に結合される左右一対のフランジ部５４，５５と、左右のフランジ部５４，５５間に跨るとともに該フランジ部５４，５５から前方へ突出する平面視略Ｕ字形のクラッシュ部５６とを有する。フランジ部５４，５５は、ボルト６０によりセットプレート１１に締結されている。クラッシュ部５６は、クラッシュ管５１のクラッシュ時にクラッシュ管本体５２の変形に追従して変形可能となっている。
【００３１】
図５は、セットプレート１１の結合面を示し、図６は、図４のＡ−Ａ線断面図、すなわち、取付プレート５３の右側（図４及び図５における左側）のフランジ部５４とセットプレート１１との結合部を示す断面図である。
【００３２】
図５及び図６に示すように、クラッシュ管５１と縦メンバ２１との結合部、すなわち、取付プレート５３とセットプレート１１との結合部には、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とが設けられている。剛結合部Ｒ１では、取付プレート５３とセットプレート１１とが互いに当接した状態でボルト６０により剛結されており、柔結合部Ｆ１では、取付プレート５３とセットプレート１１との間に設けられた隙間に減衰部材２が両プレート１１，５３に接合するように配設されている。
【００３３】
剛結合部Ｒ１及び柔結合部Ｆ１に関連する構成について、具体的に説明する。
【００３４】
図５に示すように、セットプレート１１の周縁部には、結合面側へ突出した複数の突出部１６が設けられている。各突出部１６には、ボルト６０を挿通するためのボルト挿通穴１７が形成されており、各突出部１６の周縁部には傾斜面１５が形成されている。なお、セットプレート１１の中央部、すなわち取付プレート５３のクラッシュ部５６との対向部には、上下一対の開口部１２が形成されており、これにより、セットプレート１１の軽量化が図られている。
【００３５】
一方、図６に示すように、取付プレート５３の周縁部にも、セットプレート１１の突出部１６に対応する位置に結合面側へ突出した突出部５８が設けられている。取付プレート５３の各突出部５８にもボルト挿通穴が形成されており、各突出部５８の周縁部に傾斜面５７が形成されている。
【００３６】
セットプレート１１と取付プレート５３とが結合した状態において、両プレート１１，５３の突出部１６，５８は互いに当接した状態でボルト６０により締結され、これにより、剛結合部Ｒ１が形成されるようになっている。具体的に、剛結合部Ｒ１は、取付プレート５３とセットプレート１１との当接部にボルト６０の軸方向からボルト着座面を投影した部分である。
【００３７】
一方、柔結合部Ｆ１では、減衰部材２を介してセットプレート１１と取付プレート５３とが結合されている。
【００３８】
減衰部材２は、柔結合部Ｆ１において振動を減衰させる部材であり、例えばシート状の粘弾性部材で構成される。減衰部材２は、例えば接着によりセットプレート１１と取付プレート５３とに接合されている。そのため、振動によりセットプレート１１及び／又は取付プレート５３が変位したとき、減衰部材２は、それらのプレート１１，５３の変位に追従して変形し、これにより、振動を減衰させるようになっている。すなわち、柔結合部Ｆ１では、剛結合部Ｒ１に比べて結合剛性が低い反面、減衰部材２による振動減衰効果を得られる利点がある。
【００３９】
減衰部材２は、セットプレート１１と取付プレート５３との間において前記開口部１２を避けた部分に介装されており、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材２を使用しないことで、車体の軽量化への貢献が図られている。
【００４０】
このように、クラッシュ管５１とサブフレーム２０の縦メンバ２１とは、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とを併用して結合されている。これにより、クラッシュ管５１とサブフレーム２０との結合力を維持しつつ、柔結合部Ｆ１において減衰部材２がサブフレーム２０側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、クラッシュ管５１の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。
【００４１】
剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とは、クラッシュ管５１とサブフレーム２０との結合剛性が従来の構造の結合剛性と等しくなるように設けることが好ましい。この場合、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００４２】
減衰部材２の材料は特に限定されないが、例えば、セットプレート１１及び取付プレート５３に接着可能な材料が使用され、より具体的には、例えば、シリコーン系材料またはアクリル系材料が使用される。また、減衰部材２には、柔結合部Ｆ１におけるセットプレート１１と取付プレート５３との隙間よりも厚みが大きい材料を用いることが好ましく、この場合、減衰部材２を圧縮した状態でセットプレート１１と取付プレート５３との間に介装することができ、これにより、両プレート１１，５３に対する高い密着力を得ることができる。
【００４３】
さらに具体的に、減衰部材２としては、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材を用いることが好ましい。この場合、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であることにより、柔結合部Ｆ１の結合剛性が過剰に高くなることを回避できるとともに、損失係数が０．２以上であることにより、減衰部材２による高い振動減衰効果を得ることができるため、別の周波数での新たな共振発生の回避と、振動レベルの低減とを確実に図ることができる。
【００４４】
柔結合部Ｆ１は、剛結合部Ｒ１の近傍、具体的には、剛結合部Ｒ１との位置関係において減衰部材２による減衰効果が十分に発揮され得る位置に設けられている。減衰部材２による減衰効果は、減衰部材２に吸収されるひずみエネルギーを大きくすると高くなる。そのため、柔結合部Ｆ１は、減衰部材２が吸収するひずみエネルギーが最大となる部位を含む部分に設定することが望ましく、これにより、振動レベルを効果的に低減することができる。
【００４５】
減衰部材２に吸収されるひずみエネルギーは、減衰部材２の変形量が大きいときほど大きくなる。また、減衰部材２の変形量は、減衰部材２が変形できる自由度（変形自由度）と、減衰部材２を変形させる力（減衰部材２にかかる応力）とに比例する。
【００４６】
そのため、柔結合部Ｆ１が剛結合部Ｒ１に近すぎると、減衰部材２の変形自由度が小さすぎて、十分な減衰効果を得ることができない。逆に、柔結合部Ｆ１が剛結合部Ｒ１から遠すぎると、減衰部材２にかかる応力が小さすぎて、十分な減衰効果を得ることができない。よって、柔結合部Ｆ１は、剛結合部Ｒ１との位置関係において減衰部材２の変形自由度と減衰部材２にかかる応力との積が最大になる位置を含む部分に設けることが望ましく、これにより、減衰部材２による減衰効果を最大限に発揮させることができる。
【００４７】
より具体的に、本実施形態では、取付プレート５３の左右のフランジ部５４，５５とセットプレート１１との対向部のうち両プレート１１，５３の突出部１６，５８と傾斜面１５，５７とを除く部分に、柔結合部Ｆ１が設けられている。
【００４８】
また、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されている。そのため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００４９】
図７は、フロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部を示している。
【００５０】
図７に示すように、クラッシュ管４１は、クラッシュ管本体４２と、該クラッシュ管本体４２の後端部に例えば溶接により固着された金属製の取付プレート４３とを有する。一方、フロントサイドフレーム１０の前端面には、取付プレート４３に結合される金属製のセットプレート３１が例えば溶接により固着されている。取付プレート４３は例えば略矩形に形成されており、この取付プレート４３の四隅がボルト６２によりセットプレート３１に締結されている。なお、取付プレート４３のボルト締結部分には、結合面側へ突出する突出部４４が設けられている（図９参照）。
【００５１】
図８は、セットプレート３１の結合面を示す図であり、図９は、取付プレート５３とセットプレート３１との左側（図７及び図８における右側）の締結部分を示す断面図である。
【００５２】
図８及び図９に示すように、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合部、すなわち、取付プレート４３とセットプレート３１との結合部には、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とが設けられている。剛結合部Ｒ２では、取付プレート４３とセットプレート３１とが互いに当接した状態でボルト６２により剛結されており、柔結合部Ｆ２では、取付プレート４３とセットプレート３１との間に設けられた隙間に減衰部材４が両プレート３１，４３に接合するように配設されている。
【００５３】
剛結合部Ｒ２及び柔結合部Ｆ２に関連する構成について、具体的に説明する。
【００５４】
図８に示すように、セットプレート３１のボルト締結部分には、ボルト６２を挿通するためのボルト挿通穴３３が形成されている。また、セットプレート３１の中央部には開口部３２が形成されており、これにより、セットプレート３１の軽量化が図られている。一方、図示は省略するが、取付プレート４３の前記突出部４４にも、セットプレート３１の前記ボルト挿通穴３３に対応する位置にボルト挿通穴が形成されており、セットプレート３１の前記開口部３２に対応する位置に同様の開口部が形成されている。
【００５５】
剛結合部Ｒ２は、ボルト６２によるセットプレート３１と取付プレート４３との締結部分で構成されている。具体的に、剛結合部Ｒ２は、取付プレート５３とセットプレート１１との当接部にボルト６２の軸方向からボルト着座面を投影した部分である。
【００５６】
一方、柔結合部Ｆ２では、減衰部材４を介してセットプレート３１と取付プレート４３とが結合されている。この減衰部材４は、上記減衰部材２と同様の材料からなり、例えば接着によりセットプレート３１と取付プレート４３とに接合されている。また、減衰部材４としては、柔結合部Ｆ２におけるセットプレート３１と取付プレート４３との隙間よりも厚みが大きい材料を用いることが好ましく、この場合、減衰部材４を圧縮した状態でセットプレート３１と取付プレート４３との間に介装することができ、これにより、両プレート３１，４３に対する高い密着力を得ることができる。振動によりセットプレート３１及び／又は取付プレート４３が変位したとき、減衰部材４は、それらのプレート３１，４３の変位に追従して変形し、これにより、振動を減衰させるようになっている。
【００５７】
減衰部材４は、セットプレート３１と取付プレート４３との間において前記開口部３２を避けた部分に介装されており、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材４を使用しないことで、車体の軽量化に貢献している。
【００５８】
このように、サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合と同様、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０とは、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とを併用して結合されている。これにより、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合力を維持しつつ、柔結合部Ｆ２において減衰部材４がフロントサイドフレーム１０側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、クラッシュ管４１の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。したがって、車体前部の振動を常に効果的に抑制することができ、乗り心地や操縦安定性の向上に貢献することができる。
【００５９】
剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とは、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合剛性が従来の構造の結合剛性と等しくなるように設けることが好ましい。この場合、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００６０】
サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合部と同様、柔結合部Ｆ２は、剛結合部Ｒ２の近傍、具体的には、剛結合部Ｒ２との位置関係において減衰部材４による減衰効果が十分に発揮され得る位置に設けられている。より具体的に、柔結合部Ｆ２は、剛結合部Ｒ２との位置関係において減衰部材４の変形自由度と減衰部材４にかかる応力との積が最大になる位置を含む部分に設けることが望ましく、これにより、減衰部材４による減衰効果を最大限に発揮させることができる。
【００６１】
さらに具体的に、本実施形態では、取付プレート４３とセットプレート３１との対向部のうち取付プレート４３の突出部４４と両プレート３１，４３の開口部３２とを除く部分に、ボルト６２の軸方向から見て略十字状に設けられている。
【００６２】
また、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されている。そのため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００６３】
図１０は、従来例（従来の車体前部構造を有する自動車）および実施例（本実施形態に係る車体前部構造を有する自動車）についての加振テストの結果を示す。この加振テストは、試験台に自動車を載せた状態で加振器により上下方向の振動を加え、サブバンパビームの中央部における振動レベルを検出した。具体的には、複数の周波数の振動を加え、それぞれの周波数について伝達関数（イナータンス）を検出した。
【００６４】
図１０に示すように、伝達関数が高くなる周波数領域、すなわち共振が生じる周波数領域において、実施例の伝達関数は従来例よりも低くなっている。一方、共振が生じる周波数領域は、従来例と実施例とでほぼ一致している。このテスト結果から、本実施形態に係る車体前部構造によれば、上下方向の振動に関して、車体前部における新たな周波数での共振の発生を抑制しつつ、振動レベルを常に効果的に抑制できることを確認できる。
【００６５】
図１１は、解析の結果、サブフレーム２０のセットプレート１１の結合面においてひずみエネルギーが集中した領域Ｇ１を示している。この結果から、領域Ｇ１を含む部分に減衰部材２を設けることで、サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合部において振動を効率的に減衰させることができることが分かる。
【００６６】
図１２は、フロントサイドフレーム１０のセットプレート３１の結合面においてひずみエネルギーが集中する領域Ｇ２を示している。この結果から、領域Ｇ２を含む部分に減衰部材２を設けることで、フロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部において振動を効率的に減衰させることができることが分かる。
【００６７】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明する実施形態も本発明に含まれる。
【００６８】
図１３〜図１５は、上述の実施形態とは別の一実施形態に係るフロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部を示す。
【００６９】
図１３に示すように、この実施形態では、フロントサイドフレーム１０の前端面に、金属製のセットプレート１３１が例えば溶接により固着されている。セットプレート１３１の周縁部には複数のボルト挿通穴１３４が形成されており、セットプレート１３１の中央部には開口部が形成されている。
【００７０】
一方、クラッシュ管４１は、クラッシュ管本体１４２と、該クラッシュ管本体１４２の後端部に固着された金属製の取付プレート１４３とを有する。取付プレート１４３の周縁部には、セットプレート１３１のボルト挿通穴１３４に対応する位置に複数のボルト挿通穴１４４が形成されている。また、取付プレート１４３の中央部には、セットプレート１３１の開口部１３２に対応する位置に開口部１４６が形成されている。クラッシュ管本体１４２の後端部には、取付プレート１４３に固着される複数の被固着部１５０が設けられており、各被固着部１５０にボルト挿通穴１５２が形成されている。
【００７１】
クラッシュ管本体１４２、取付プレート１４３及びセットプレート１３１は、ボルト挿通穴１３４，１４４，１５２に挿通されるボルト１６２により互いに締結されている。
【００７２】
図１４は、クラッシュ管本体１４２、取付プレート１４３及びセットプレート１３１を結合した状態における図１３のＢ−Ｂ線断面図であり、図１５は、同じくその結合状態における図１３のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７３】
図１４及び図１５に示すように、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合部、すなわち、取付プレート１４３とセットプレート１３１との結合部には、上述の実施形態と同様、剛結合部Ｒ３と柔結合部Ｆ３とが設けられている。剛結合部Ｒ３では、取付プレート１４３とセットプレート１３１とが互いに当接した状態でクラッシュ管本体１４２の被固着部１５０と共にボルト１６２により剛結されており、柔結合部Ｆ３では、取付プレート１４３とセットプレート１３１との間に設けられた隙間に減衰部材６が両プレート１３１，１４３に接合するように配設されている。
【００７４】
剛結合部Ｒ３と柔結合部Ｆ３との位置関係は、上記実施形態の剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２との位置関係と同様に設定される。
【００７５】
図１３〜図１５の実施形態では、取付プレート１４３におけるセットプレート１３１との結合面とは反対側の面に、減衰部材６を覆うカバー部１４５が突設されており、減衰部材６は、該カバー部１４５におけるセットプレート１３１との対向面と、セットプレート１３１とに接合されることで、カバー部１４５とセットプレート１３１とにより完全に被覆されるようになっている。そのため、取付プレート１４３とセットプレート１３１との結合状態において、減衰部材６が取付プレート１４３とセットプレート１３１との隙間及び取付プレート１４３の開口部１４６の周縁に露出することを防止できる。よって、電着液をはじきやすい減衰部材６を使用する場合であっても、減衰部材６を露出させないことにより、電着塗装不良を防止することができる。
【００７６】
なお、図１３〜図１５の実施形態では、クラッシュ管本体１４２を、取付プレート１４３及びセットプレート１３１と共にボルト１６２により締結する構成について説明したが、例えば図１６に示すように、クラッシュ管本体１４２の被固着部１５０を溶接等により取付プレート１４３に固着するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明によれば、車体の前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部から後方へ延びる左右一対のフレーム部材との結合部において、フレーム部材側の振動エネルギーがひずみエネルギーとして吸収されることにより、車体前部の振動を常に効果的に抑制することが可能となるから、車体前部において前記ビーム部材と前記フレーム部材とを有する車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７８】
２，４，６：減衰部材、１０，１１０：フロントサイドフレーム、１１：セットプレート、１２，３２，１３２：セットプレートの開口部、２０：サブフレーム、２１：サブフレームの縦メンバ、３１，１３１：セットプレート、４０：バンパビーム、４１，１４１：クラッシュ管、４３，１４３：取付プレート、５０：サブバンパビーム、５１：クラッシュ管、５３：取付プレート、６０，６２，１６２：ボルト、１４６：取付プレートの開口部、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３：柔結合部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：剛結合部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部から後方へ延びる左右一対のフレーム部材とを備えた車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に関して、特許文献１に開示された車体前部構造が知られている。
【０００３】
この特許文献１に開示された車体前部構造は、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、車幅方向に延設されるとともに両端部がクラッシュ管を介してフロントサイドフレームの前端部に結合されたバンパビームと、前記フロントサイドフレームの下方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバと該左右の縦メンバの後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバとを有するサブフレームと、前記バンパビームの下方に配設されて車幅方向に延設されるとともに両端部がクラッシュ管を介してサブフレームの縦メンバの前端部に結合されたサブバンパビーム（脚払い部材）とを有する。なお、前記の各クラッシュ管は、車体前方からの衝撃荷重の入力時にクラッシュすることで衝撃エネルギーを吸収するようになっている。
【０００４】
かかる車体前部構造では、フレーム部材（フロントサイドフレーム及びサブフレームの縦メンバ）の前端部に前方へ突出するクラッシュ管が取り付けられ、さらに、該クラッシュ管の先端にビーム部材（バンパビーム及びサブバンパビーム）が取り付けられている。さらに、該ビーム部材にはバンパも取り付けられる。そのため、フレーム部材の前端部との結合部、すなわちクラッシュ管の基端部を基点として、クラッシュ管及びビーム部材等の振動が生じやすくなっている。したがって、クラッシュ管の基端部を基点としてクラッシュ管及びビーム部材等が上下方向や左右方向に共振したとき、乗り心地や操縦安定性が悪化する問題がある。
【０００５】
この問題に関して、車体の各部の共振を抑制するための解決手法として、剛性を変えることにより固有振動数を変化させることが従来から行われている。そこで、この解決手法を上記の車体前部構造に採用して、車体前部の固有振動数を変えることで、車体前部での共振の発生を抑制することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０４２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように車体前部の固有振動数を変化させることにより、ある範囲の周波数での共振を防止できたとしても、新たに別の周波数で共振が発生することもあり得る。そのため、車体前部の剛性を変えることによっては、必ずしも振動を効果的に抑制することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、車体前部の振動を常に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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係る車体前部構造は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１０】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、
車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、
該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部材とを有し、
該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造であって、
前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、
前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部と、
前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材が両部材に接合するように配設された柔結合部とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記剛結合部と前記柔結合部とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の発明において、
前記連結部材と前記フレーム部材とはボルトにより締結されており、
前記剛結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材との当接部に前記ボルトの軸方向からボルト着座面を投影した部分であり、
該剛結合部の近傍に前記柔結合部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
またさらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記連結部材と前記フレーム部材との対向部において、前記連結部材または前記フレーム部材の少なくとも一方に開口部が形成されており、
前記減衰部材は、前記連結部材と前記フレーム部材との間において前記開口部を避けた部分に介装されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、
前記減衰部材は、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
まず、請求項１に記載の発明によれば、ビーム部材とフレーム部材との間に介在する連結部材と、前記フレーム部材とが、剛結合部と柔結合部とを併用して結合されることにより、前記連結部材と前記フレーム部材との結合力を維持しつつ、柔結合部において減衰部材がビーム部材側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、連結部材の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。したがって、車体前部の振動を常に効果的に抑制することができ、乗り心地や操縦安定性の向上に貢献することができる。また、連結部材とフレーム部材との結合力を従来の結合構造の結合力と等しくすることにより、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、剛結合部と柔結合部とが車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されているため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、剛結合部の近傍に設けられた柔結合部において、減衰部材の変形自由度と減衰部材にかかる応力とが適度に確保されるため、減衰部材によりひずみエネルギーを効果的に吸収することができ、車体前部の振動レベルを一層効果的に低減することができる。ここで、上記柔結合部を設ける部分としては、連結部材とフレーム部材との結合部における減衰部材が蓄えるひずみエネルギーが最も大きくなる部位を含むように設定することが望ましく、これにより、振動レベルの低減効果を高めることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明によれば、連結部材またはフレーム部材の少なくとも一方に形成された開口部を避けた部分に減衰部材が設けられるため、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材を使用しないことで、車体の軽量化に貢献することができる。
【００１９】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、減衰部材として、柔結合部の結合剛性が過剰に高くなることを回避でき且つ振動を効果的に減衰し得る粘弾性部材が使用されるため、別の周波数での新たな共振発生の回避と、振動レベルの低減とを確実に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体前部構造を示す一部破断平面図である。
【図２】図１に示す車体前部構造の側面図である。
【図３】サブバンパビームとサブフレームの縦メンバとの結合部を示す斜視図である。
【図４】クラッシュ管とサブフレームの縦メンバとの結合部を示す斜視図である。
【図５】縦メンバの前端部に設けられたセットプレートの結合面を示す斜視図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】バンパビームとフロントサイドフレームとの結合部を示す斜視図である。
【図８】フロントサイドフレームの前端部に設けられたセットプレートの結合面を示す図である。
【図９】クラッシュ管とフロントサイドフレームとの結合部を示す断面図である。
【図１０】実施例と従来例の振動レベルを比較して示すグラフである。
【図１１】サブフレームのセットプレートの結合面においてひずみエネルギーが集中する領域を示す図である。
【図１２】フロントサイドフレームのセットプレートの結合面においてひずみエネルギーが集中する領域を示す図である。
【図１３】別の実施形態に係るバンパビームとフロントサイドフレームとの結合部に配設される各部材を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３に示す部材を結合した状態におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】図１３に示す部材を結合した状態におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】さらに別の実施形態に係るバンパビームとフロントサイドフレームとの結合部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「前後」、「右」、「左」、「左右」等の方向を示す用語は、特段の説明がある場合を除いて、車両の進行方向を「前」とした場合の方向を指すものとする。
【００２２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る車体前部構造を示す。図１及び図２に示すように、車体前端部にはバンパビーム４０が車幅方向に延設されており、該バンパビーム４０の後方に、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１０が配設されている。ただし、図１では、構造の理解の容易化を図るために、左側のフロントサイドフレーム１０の図示を省略するとともに、バンパビーム４０及び右側のフロントサイドフレーム１０の一部を破断して図示している。
【００２３】
バンパビーム４０とフロントサイドフレーム１０とは、バンパビーム４０の両端部の後面とフロントサイドフレーム１０の前端部との間に配設されたクラッシュ管４１を介して連結されている。
【００２４】
バンパビーム４０の下方には、サブバンパビーム５０が車幅方向に延設されている。このサブバンパビーム５０は、車両走行中に接触した歩行者の脚を車体の下側に巻き込むことを防止する脚払い部材としての機能を有する。また、このサブバンパビーム５０と前記バンパビーム４０とには、図示しないバンパが取り付けられる。
【００２５】
サブバンパビーム５０の後方には、平面視において前方に開放する概略コ字形のサブフレーム２０が配設されている。具体的に、サブフレーム２０は、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバ２１と、左右の縦メンバ２１の後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバ２２とを有する。サブフレーム２０は、フロントサイドフレーム１０の前端部にラバーブッシュ２３を介して連結され、フロントサイドフレーム１０の後端部にラバーブッシュ２４を介して連結されている。また、サブフレーム２０の前端部には、左右の縦メンバ２１の前端部間に亘って車幅方向に延びるクロスメンバ３０が連結されている。
【００２６】
サブバンパビーム５０とサブフレーム２０の縦メンバ２１とは、サブバンパビーム５０の両端部の後面と縦メンバ２１の前端部との間に配設されたクラッシュ管５１を介して連結されている。
【００２７】
フロントサイドフレーム１０の前端部から前方へ突出するクラッシュ管４１と、サブフレーム２０の縦メンバ２１の前端部から前方へ突出するクラッシュ管５１とは、車体前方からの衝撃荷重の入力時にクラッシュすることで衝撃エネルギーを吸収するように構成されており、これにより、車室側に伝達される衝撃の緩和が図られている。
【００２８】
図３は、サブフレーム２０の縦メンバ２１とクラッシュ管５１との結合部を示している。
【００２９】
図３に示すように、クラッシュ管５１は、クラッシュ管本体５２と、該クラッシュ管本体５２の後端部に例えば溶接により固着された金属製の取付プレート５３とを有する。一方、縦メンバ２１の前端面には、取付プレート５３に結合される金属製のセットプレート１１が例えば溶接により固着されている。
【００３０】
図４に示すように、取付プレート５３は、セットプレート１１に結合される左右一対のフランジ部５４，５５と、左右のフランジ部５４，５５間に跨るとともに該フランジ部５４，５５から前方へ突出する平面視略Ｕ字形のクラッシュ部５６とを有する。フランジ部５４，５５は、ボルト６０によりセットプレート１１に締結されている。クラッシュ部５６は、クラッシュ管５１のクラッシュ時にクラッシュ管本体５２の変形に追従して変形可能となっている。
【００３１】
図５は、セットプレート１１の結合面を示し、図６は、図４のＡ−Ａ線断面図、すなわち、取付プレート５３の右側（図４及び図５における左側）のフランジ部５４とセットプレート１１との結合部を示す断面図である。
【００３２】
図５及び図６に示すように、クラッシュ管５１と縦メンバ２１との結合部、すなわち、取付プレート５３とセットプレート１１との結合部には、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とが設けられている。剛結合部Ｒ１では、取付プレート５３とセットプレート１１とが互いに当接した状態でボルト６０により剛結されており、柔結合部Ｆ１では、取付プレート５３とセットプレート１１との間に設けられた隙間に減衰部材２が両プレート１１，５３に接合するように配設されている。
【００３３】
剛結合部Ｒ１及び柔結合部Ｆ１に関連する構成について、具体的に説明する。
【００３４】
図５に示すように、セットプレート１１の周縁部には、結合面側へ突出した複数の突出部１６が設けられている。各突出部１６には、ボルト６０を挿通するためのボルト挿通穴１７が形成されており、各突出部１６の周縁部には傾斜面１５が形成されている。なお、セットプレート１１の中央部、すなわち取付プレート５３のクラッシュ部５６との対向部には、上下一対の開口部１２が形成されており、これにより、セットプレート１１の軽量化が図られている。
【００３５】
一方、図６に示すように、取付プレート５３の周縁部にも、セットプレート１１の突出部１６に対応する位置に結合面側へ突出した突出部５８が設けられている。取付プレート５３の各突出部５８にもボルト挿通穴が形成されており、各突出部５８の周縁部に傾斜面５７が形成されている。
【００３６】
セットプレート１１と取付プレート５３とが結合した状態において、両プレート１１，５３の突出部１６，５８は互いに当接した状態でボルト６０により締結され、これにより、剛結合部Ｒ１が形成されるようになっている。具体的に、剛結合部Ｒ１は、取付プレート５３とセットプレート１１との当接部にボルト６０の軸方向からボルト着座面を投影した部分である。
【００３７】
一方、柔結合部Ｆ１では、減衰部材２を介してセットプレート１１と取付プレート５３とが結合されている。
【００３８】
減衰部材２は、柔結合部Ｆ１において振動を減衰させる部材であり、例えばシート状の粘弾性部材で構成される。減衰部材２は、例えば接着によりセットプレート１１と取付プレート５３とに接合されている。そのため、振動によりセットプレート１１及び／又は取付プレート５３が変位したとき、減衰部材２は、それらのプレート１１，５３の変位に追従して変形し、これにより、振動を減衰させるようになっている。すなわち、柔結合部Ｆ１では、剛結合部Ｒ１に比べて結合剛性が低い反面、減衰部材２による振動減衰効果を得られる利点がある。
【００３９】
減衰部材２は、セットプレート１１と取付プレート５３との間において前記開口部１２を避けた部分に介装されており、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材２を使用しないことで、車体の軽量化への貢献が図られている。
【００４０】
このように、クラッシュ管５１とサブフレーム２０の縦メンバ２１とは、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とを併用して結合されている。これにより、クラッシュ管５１とサブフレーム２０との結合力を維持しつつ、柔結合部Ｆ１において減衰部材２がサブフレーム２０側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、クラッシュ管５１の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。
【００４１】
剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とは、クラッシュ管５１とサブフレーム２０との結合剛性が従来の構造の結合剛性と等しくなるように設けることが好ましい。この場合、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００４２】
減衰部材２の材料は特に限定されないが、例えば、セットプレート１１及び取付プレート５３に接着可能な材料が使用され、より具体的には、例えば、シリコーン系材料またはアクリル系材料が使用される。また、減衰部材２には、柔結合部Ｆ１におけるセットプレート１１と取付プレート５３との隙間よりも厚みが大きい材料を用いることが好ましく、この場合、減衰部材２を圧縮した状態でセットプレート１１と取付プレート５３との間に介装することができ、これにより、両プレート１１，５３に対する高い密着力を得ることができる。
【００４３】
さらに具体的に、減衰部材２としては、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材を用いることが好ましい。この場合、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であることにより、柔結合部Ｆ１の結合剛性が過剰に高くなることを回避できるとともに、損失係数が０．２以上であることにより、減衰部材２による高い振動減衰効果を得ることができるため、別の周波数での新たな共振発生の回避と、振動レベルの低減とを確実に図ることができる。
【００４４】
柔結合部Ｆ１は、剛結合部Ｒ１の近傍、具体的には、剛結合部Ｒ１との位置関係において減衰部材２による減衰効果が十分に発揮され得る位置に設けられている。減衰部材２による減衰効果は、減衰部材２に吸収されるひずみエネルギーを大きくすると高くなる。そのため、柔結合部Ｆ１は、減衰部材２が吸収するひずみエネルギーが最大となる部位を含む部分に設定することが望ましく、これにより、振動レベルを効果的に低減することができる。
【００４５】
減衰部材２に吸収されるひずみエネルギーは、減衰部材２の変形量が大きいときほど大きくなる。また、減衰部材２の変形量は、減衰部材２が変形できる自由度（変形自由度）と、減衰部材２を変形させる力（減衰部材２にかかる応力）とに比例する。
【００４６】
そのため、柔結合部Ｆ１が剛結合部Ｒ１に近すぎると、減衰部材２の変形自由度が小さすぎて、十分な減衰効果を得ることができない。逆に、柔結合部Ｆ１が剛結合部Ｒ１から遠すぎると、減衰部材２にかかる応力が小さすぎて、十分な減衰効果を得ることができない。よって、柔結合部Ｆ１は、剛結合部Ｒ１との位置関係において減衰部材２の変形自由度と減衰部材２にかかる応力との積が最大になる位置を含む部分に設けることが望ましく、これにより、減衰部材２による減衰効果を最大限に発揮させることができる。
【００４７】
より具体的に、本実施形態では、取付プレート５３の左右のフランジ部５４，５５とセットプレート１１との対向部のうち両プレート１１，５３の突出部１６，５８と傾斜面１５，５７とを除く部分に、柔結合部Ｆ１が設けられている。
【００４８】
また、剛結合部Ｒ１と柔結合部Ｆ１とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されている。そのため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００４９】
図７は、フロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部を示している。
【００５０】
図７に示すように、クラッシュ管４１は、クラッシュ管本体４２と、該クラッシュ管本体４２の後端部に例えば溶接により固着された金属製の取付プレート４３とを有する。一方、フロントサイドフレーム１０の前端面には、取付プレート４３に結合される金属製のセットプレート３１が例えば溶接により固着されている。取付プレート４３は例えば略矩形に形成されており、この取付プレート４３の四隅がボルト６２によりセットプレート３１に締結されている。なお、取付プレート４３のボルト締結部分には、結合面側へ突出する突出部４４が設けられている（図９参照）。
【００５１】
図８は、セットプレート３１の結合面を示す図であり、図９は、取付プレート５３とセットプレート３１との左側（図７及び図８における右側）の締結部分を示す断面図である。
【００５２】
図８及び図９に示すように、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合部、すなわち、取付プレート４３とセットプレート３１との結合部には、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とが設けられている。剛結合部Ｒ２では、取付プレート４３とセットプレート３１とが互いに当接した状態でボルト６２により剛結されており、柔結合部Ｆ２では、取付プレート４３とセットプレート３１との間に設けられた隙間に減衰部材４が両プレート３１，４３に接合するように配設されている。
【００５３】
剛結合部Ｒ２及び柔結合部Ｆ２に関連する構成について、具体的に説明する。
【００５４】
図８に示すように、セットプレート３１のボルト締結部分には、ボルト６２を挿通するためのボルト挿通穴３３が形成されている。また、セットプレート３１の中央部には開口部３２が形成されており、これにより、セットプレート３１の軽量化が図られている。一方、図示は省略するが、取付プレート４３の前記突出部４４にも、セットプレート３１の前記ボルト挿通穴３３に対応する位置にボルト挿通穴が形成されており、セットプレート３１の前記開口部３２に対応する位置に同様の開口部が形成されている。
【００５５】
剛結合部Ｒ２は、ボルト６２によるセットプレート３１と取付プレート４３との締結部分で構成されている。具体的に、剛結合部Ｒ２は、取付プレート５３とセットプレート１１との当接部にボルト６２の軸方向からボルト着座面を投影した部分である。
【００５６】
一方、柔結合部Ｆ２では、減衰部材４を介してセットプレート３１と取付プレート４３とが結合されている。この減衰部材４は、上記減衰部材２と同様の材料からなり、例えば接着によりセットプレート３１と取付プレート４３とに接合されている。また、減衰部材４としては、柔結合部Ｆ２におけるセットプレート３１と取付プレート４３との隙間よりも厚みが大きい材料を用いることが好ましく、この場合、減衰部材４を圧縮した状態でセットプレート３１と取付プレート４３との間に介装することができ、これにより、両プレート３１，４３に対する高い密着力を得ることができる。振動によりセットプレート３１及び／又は取付プレート４３が変位したとき、減衰部材４は、それらのプレート３１，４３の変位に追従して変形し、これにより、振動を減衰させるようになっている。
【００５７】
減衰部材４は、セットプレート３１と取付プレート４３との間において前記開口部３２を避けた部分に介装されており、振動を有効に吸収し得ない部分に減衰部材４を使用しないことで、車体の軽量化に貢献している。
【００５８】
このように、サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合と同様、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０とは、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とを併用して結合されている。これにより、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合力を維持しつつ、柔結合部Ｆ２において減衰部材４がフロントサイドフレーム１０側の振動エネルギーをひずみエネルギーとして吸収することにより、クラッシュ管４１の基端部を基点とした車体前部の振動レベルを低減できる。したがって、車体前部の振動を常に効果的に抑制することができ、乗り心地や操縦安定性の向上に貢献することができる。
【００５９】
剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とは、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合剛性が従来の構造の結合剛性と等しくなるように設けることが好ましい。この場合、車体前部の固有振動数を維持することができ、これにより、別の周波数での新たな共振の発生を防止することができる。
【００６０】
サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合部と同様、柔結合部Ｆ２は、剛結合部Ｒ２の近傍、具体的には、剛結合部Ｒ２との位置関係において減衰部材４による減衰効果が十分に発揮され得る位置に設けられている。より具体的に、柔結合部Ｆ２は、剛結合部Ｒ２との位置関係において減衰部材４の変形自由度と減衰部材４にかかる応力との積が最大になる位置を含む部分に設けることが望ましく、これにより、減衰部材４による減衰効果を最大限に発揮させることができる。
【００６１】
さらに具体的に、本実施形態では、取付プレート４３とセットプレート３１との対向部のうち取付プレート４３の突出部４４と両プレート３１，４３の開口部３２とを除く部分に、ボルト６２の軸方向から見て略十字状に設けられている。
【００６２】
また、剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されている。そのため、上下方向および左右方向の曲げモードに関して、車体前部の振動レベルを効果的に低減することができる。
【００６３】
図１０は、従来例（従来の車体前部構造を有する自動車）および実施例（本実施形態に係る車体前部構造を有する自動車）についての加振テストの結果を示す。この加振テストは、試験台に自動車を載せた状態で加振器により上下方向の振動を加え、サブバンパビームの中央部における振動レベルを検出した。具体的には、複数の周波数の振動を加え、それぞれの周波数について伝達関数（イナータンス）を検出した。
【００６４】
図１０に示すように、伝達関数が高くなる周波数領域、すなわち共振が生じる周波数領域において、実施例の伝達関数は従来例よりも低くなっている。一方、共振が生じる周波数領域は、従来例と実施例とでほぼ一致している。このテスト結果から、本実施形態に係る車体前部構造によれば、上下方向の振動に関して、車体前部における新たな周波数での共振の発生を抑制しつつ、振動レベルを常に効果的に抑制できることを確認できる。
【００６５】
図１１は、解析の結果、サブフレーム２０のセットプレート１１の結合面においてひずみエネルギーが集中した領域Ｇ１を示している。この結果から、領域Ｇ１を含む部分に減衰部材２を設けることで、サブフレーム２０とクラッシュ管５１との結合部において振動を効率的に減衰させることができることが分かる。
【００６６】
図１２は、フロントサイドフレーム１０のセットプレート３１の結合面においてひずみエネルギーが集中する領域Ｇ２を示している。この結果から、領域Ｇ２を含む部分に減衰部材２を設けることで、フロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部において振動を効率的に減衰させることができることが分かる。
【００６７】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明する実施形態も本発明に含まれる。
【００６８】
図１３〜図１５は、上述の実施形態とは別の一実施形態に係るフロントサイドフレーム１０とクラッシュ管４１との結合部を示す。
【００６９】
図１３に示すように、この実施形態では、フロントサイドフレーム１０の前端面に、金属製のセットプレート１３１が例えば溶接により固着されている。セットプレート１３１の周縁部には複数のボルト挿通穴１３４が形成されており、セットプレート１３１の中央部には開口部が形成されている。
【００７０】
一方、クラッシュ管４１は、クラッシュ管本体１４２と、該クラッシュ管本体１４２の後端部に固着された金属製の取付プレート１４３とを有する。取付プレート１４３の周縁部には、セットプレート１３１のボルト挿通穴１３４に対応する位置に複数のボルト挿通穴１４４が形成されている。また、取付プレート１４３の中央部には、セットプレート１３１の開口部１３２に対応する位置に開口部１４６が形成されている。クラッシュ管本体１４２の後端部には、取付プレート１４３に固着される複数の被固着部１５０が設けられており、各被固着部１５０にボルト挿通穴１５２が形成されている。
【００７１】
クラッシュ管本体１４２、取付プレート１４３及びセットプレート１３１は、ボルト挿通穴１３４，１４４，１５２に挿通されるボルト１６２により互いに締結されている。
【００７２】
図１４は、クラッシュ管本体１４２、取付プレート１４３及びセットプレート１３１を結合した状態における図１３のＢ−Ｂ線断面図であり、図１５は、同じくその結合状態における図１３のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７３】
図１４及び図１５に示すように、クラッシュ管４１とフロントサイドフレーム１０との結合部、すなわち、取付プレート１４３とセットプレート１３１との結合部には、上述の実施形態と同様、剛結合部Ｒ３と柔結合部Ｆ３とが設けられている。剛結合部Ｒ３では、取付プレート１４３とセットプレート１３１とが互いに当接した状態でクラッシュ管本体１４２の被固着部１５０と共にボルト１６２により剛結されており、柔結合部Ｆ３では、取付プレート１４３とセットプレート１３１との間に設けられた隙間に減衰部材６が両プレート１３１，１４３に接合するように配設されている。
【００７４】
剛結合部Ｒ３と柔結合部Ｆ３との位置関係は、上記実施形態の剛結合部Ｒ２と柔結合部Ｆ２との位置関係と同様に設定される。
【００７５】
図１３〜図１５の実施形態では、取付プレート１４３におけるセットプレート１３１との結合面とは反対側の面に、減衰部材６を覆うカバー部１４５が突設されており、減衰部材６は、該カバー部１４５におけるセットプレート１３１との対向面と、セットプレート１３１とに接合されることで、カバー部１４５とセットプレート１３１とにより完全に被覆されるようになっている。そのため、取付プレート１４３とセットプレート１３１との結合状態において、減衰部材６が取付プレート１４３とセットプレート１３１との隙間及び取付プレート１４３の開口部１４６の周縁に露出することを防止できる。よって、電着液をはじきやすい減衰部材６を使用する場合であっても、減衰部材６を露出させないことにより、電着塗装不良を防止することができる。
【００７６】
なお、図１３〜図１５の実施形態では、クラッシュ管本体１４２を、取付プレート１４３及びセットプレート１３１と共にボルト１６２により締結する構成について説明したが、例えば図１６に示すように、クラッシュ管本体１４２の被固着部１５０を溶接等により取付プレート１４３に固着するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明によれば、車体の前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、該ビーム部材の両端部から後方へ延びる左右一対のフレーム部材との結合部において、フレーム部材側の振動エネルギーがひずみエネルギーとして吸収されることにより、車体前部の振動を常に効果的に抑制することが可能となるから、車体前部において前記ビーム部材と前記フレーム部材とを有する車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７８】
２，４，６：減衰部材、１０，１１０：フロントサイドフレーム、１１：セットプレート、１２，３２，１３２：セットプレートの開口部、２０：サブフレーム、２１：サブフレームの縦メンバ、３１，１３１：セットプレート、４０：バンパビーム、４１，１４１：クラッシュ管、４３，１４３：取付プレート、５０：サブバンパビーム、５１：クラッシュ管、５３：取付プレート、６０，６２，１６２：ボルト、１４６：取付プレートの開口部、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３：柔結合部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：剛結合部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、
該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部材とを有し、
該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造であって、
前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、
前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部と、
前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材が両部材に接合するように配設された柔結合部とが設けられていることを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記剛結合部と前記柔結合部とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されてい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】
前記連結部材と前記フレーム部材とはボルトにより締結されており、
前記剛結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材との当接部に前記ボルトの軸方向からボルト着座面を投影した部分であり、
該剛結合部の近傍に前記柔結合部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
【請求項４】
前記連結部材と前記フレーム部材との対向部において、前記連結部材または前記フレーム部材の少なくとも一方に開口部が形成されており、
前記減衰部材は、前記連結部材と前記フレーム部材との間において前記開口部を避けた部分に介装されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体前部構造。
【請求項５】
前記減衰部材は、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車体前部構造。
【請求項１】
車体前端部において車幅方向に延びるビーム部材と、
該ビーム部材の両端部の後方に配設されて車体前後方向に延びる左右一対のフレーム部材とを有し、
該ビーム部材とフレーム部材とが、ビーム部材の両端部の後面とフレーム部材の前端部との間に配設された連結部材を介して連結された車体前部構造であって、
前記連結部材と前記フレーム部材との結合部に、
前記連結部材と前記フレーム部材とが当接した状態で剛結された剛結合部と、
前記連結部材と前記フレーム部材との間に設けられた隙間に減衰部材が両部材に接合するように配設された柔結合部とが設けられていることを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記剛結合部と前記柔結合部とは、車幅方向と鉛直方向とに略平行な同一面上に配置されてい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】
前記連結部材と前記フレーム部材とはボルトにより締結されており、
前記剛結合部は、前記連結部材と前記フレーム部材との当接部に前記ボルトの軸方向からボルト着座面を投影した部分であり、
該剛結合部の近傍に前記柔結合部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
【請求項４】
前記連結部材と前記フレーム部材との対向部において、前記連結部材または前記フレーム部材の少なくとも一方に開口部が形成されており、
前記減衰部材は、前記連結部材と前記フレーム部材との間において前記開口部を避けた部分に介装されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体前部構造。
【請求項５】
前記減衰部材は、温度が２０度で且つ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、且つ、損失係数が０．２以上である粘弾性部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車体前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２５５８１５（Ｐ２０１１−２５５８１５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３００４（Ｐ２０１０−１３３００４）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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