JP2013241041A - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントサスペンションからフロントサブフレームを介して車体側に伝達される振動により車室内に生じる不快な騒音を低減することができるようにする。
【解決手段】左右のフロントサイドフレーム４にフロントサブフレーム５を介してサスペンションアームを支持させた自動車の車体前部構造において、フロントサブフレームは、車体前後方向に延在する左右の縦メンバ２１と、車体左右方向に延在する前後の横メンバ２２，２３とにより、平面視で略矩形状に構成され、左右の縦メンバは、サスペンションアームを支持するアーム支持部４５を有し、左右のフロントサイドフレームの前端部を相互に連結する態様で車体左右方向に延在するクロスメンバ６１と、このクロスメンバの左右の端部および前側の横メンバの中央部を相互に連結する態様で正面視でＶ字形状をなすように配置されたブレース６２とが設けられた構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ダッシュボードパネルから車体前方に延出された左右のフロントサイドフレームにフロントサブフレームを介してサスペンションアームを支持させた自動車の車体前部構造に関するものである。

自動車の車体前部構造として、ダッシュボードパネルから車体前方に延出された左右のフロントサイドフレームの下方にフロントサブフレームを取り付けて、このフロントサブフレームにサスペンションアームを支持させた構成のものがある。

このような構成のものでは、車両の走行時に、フロントサブフレームにおけるサスペンションアームを支持するアーム支持部に振動が入力され、この振動は、フロントサブフレームからフロントサイドフレームをはじめとする車体骨格を構成する部材を介してダッシュボードパネルに伝達されて、ダッシュボードパネルを前後方向に振動させ、さらに振動がフロアパネルや窓ガラスなどの面部材に伝達することで、車室内に騒音（ロードノイズ）を生じさせる。特に荒れた路面を走行する際には、低中周波（約１００〜５００ヘルツ）の振動が伝達されることで、車室内に発生する騒音が乗員に不快感を与えるため、これを抑制することが商品性を向上させる上で課題となっている。

このような車両の走行時の車室内の騒音を低減するため、フロントカウルにおける車体側部部材に近い位置に、弾性的な屈曲点となるビードを設ける技術が知られている。この技術では、車体側部部材からフロントカウルに伝達される振動をビードが遮断することで、車体側部部材からフロントカウルを介してダッシュボードパネルに伝達される振動を抑制することができる。

特開２０１０−２２８７１８号公報

しかしながら、前記の従来の技術では、ビードにより特定の振動伝達経路上の振動の伝達を遮断することはできるが、ダッシュボードパネルには、車体側部に配置されたアッパメンバの他にサイドフレームなどを介して振動が入力され、このようなビードを経由しない振動伝達経路については振動の伝達を遮断することができない。また、ビードを設けても、鋼板製の部材が接続された状態に変わりはなく、特定の周波数を除いて振動エネルギーが伝達することに変わりはないため、車室内の騒音を十分に低減することができないという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、フロントサスペンションからフロントサブフレームを介して車体側に伝達される振動により車室内に生じる不快な騒音を低減することができるように構成された自動車の車体前部構造を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、車室とエンジンルームとを仕切るダッシュボードロアパネルと、このダッシュボードロアパネルから車体前方に延出された左右のフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームに支持されるとともにサスペンションアームを支持するフロントサブフレームとを備えた自動車の車体前部構造において、前記フロントサブフレームは、車体前後方向に延在する左右の縦メンバと、車体左右方向に延在する前後の横メンバとにより、平面視で略矩形状に構成され、前記左右の縦メンバは、前記サスペンションアームを支持するアーム支持部を有し、前記左右のフロントサイドフレームの前端部を相互に連結する態様で車体左右方向に延在するクロスメンバと、このクロスメンバの左右の端部および前記前側の横メンバの中央部を相互に連結する態様で正面視でＶ字形状をなすように配置されたブレースとが設けられた構成とする。

これによると、クロスメンバとブレースとにより車体前端部の剛性が高まるため、フロントサブフレームにおけるアーム支持部の近傍およびサブフレーム全体の上下方向、左右方向および前後方向の３方向の振動を抑制することができる。これにより、サスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に、フロントサイドフレームを介してダッシュボードロアパネルや、フロアパネルおよび窓ガラスなどの面部材に伝達する振動を抑制して、それらの面部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音を低減することができる。

また、第２の発明は、前記クロスメンバは、前後の側壁部と上壁部と下壁部とにより略矩形状の断面をなし、前記上壁部は、車体左右方向に略真直に延在し、前記下壁部は、左右両端において前記フロントサイドフレームに向けて斜め下向きに傾斜した状態に延在し、前記側壁部は、前記フロントサイドフレームに向けて車体上下方向の幅が次第に大きくなる拡幅部を左右両端に有し、この拡幅部に前記ブレースが接合された構成とする。

これによると、クロスメンバの拡幅部によりブレースの取付面積を大きく確保することができるため、クロスメンバに対するブレースの接合剛性を高めることができる。そして、このブレースが正面視でＶ字形状に配置されるため、フロントサイドフレームおよびフロントサブフレームの上下方向および左右方向の変形を抑制することができるので、サスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に振動の伝達を抑制することができる。

また、第３の発明は、前記ブレースの上端部は、前記クロスメンバの前面に固定され、前記ブレースの下端部は、前記横メンバの前方にブラケットを介して固定された構成とする。

これによると、ブレースを側面視で略垂直方向に配置することができるので、サスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に、サスペンションアームからの上下方向および左右方向の振動を抑制することができる。

また、第４の発明は、前記フロントサブフレームが連結される取付部が、前記フロントサイドフレームの前端部から下方に延出され、前記クロスメンバの左右両端部は、前記フロントサイドフレームの上壁部および内側の側壁部と、この内側の側壁部に連続した状態で形成された前記取付部の内側の側壁部とに接合された構成とする。

これによると、クロスメンバがフロントサブフレームの前端部に高い剛性をもって接合されるため、フロントサイドフレームの前端部において、フロントサイドフレームの上下方向および左右方向の変形を抑制することができ、サスペンションアームからの振動伝達をより一層抑制することができる。

また、第５の発明は、前記クロスメンバは、略矩形状の断面をなす閉断面部材であり、前記ブレースは、略ハット形状の断面をなす構成とする。

これによると、クロスメンバおよびブレースを小断面積で高剛性に構成することができるため、前方にラジエータを配置する際の支障とならないようにしながら、車体前端部の強度および剛性を向上させることができ、これにより車体前端部を経由する振動伝達を抑制することができ、さらに操縦安定性の向上ならびに衝突安全性の向上を図ることができる。

このように本発明によれば、クロスメンバとブレースとにより車体前端部の剛性が高まるため、フロントサブフレームにおけるアーム支持部の近傍およびサブフレーム全体の上下方向、左右方向および前後方向の３方向の振動を抑制することができる。これにより、サスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に、フロントサイドフレームを介してダッシュボードロアパネルや、フロアパネルおよび窓ガラスなどの面部材に伝達する振動を抑制して、それらの面部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音を低減することができる。

本実施形態に係る自動車の車体前部構造を示す斜視図である。 フロントサブフレーム５およびフロントサスペンション６の底面図である。 フロントサブフレーム５およびフロントサスペンション６の斜視図である。 図１に示した車体前部構造を車体左右方向に対して略直交する平面で切断して車体左側から見た縦断面図である。 図１に示した車体前部構造における車体前端部を示す斜視図である。 図５に示した車体前端部を車体左右方向に対して略直交する平面で切断して車体左側から見た縦断面図である。 ブラケット７５を詳しく示す斜視図である。 図５に示した車体前端部を車体前後方向に対して略直交する平面で切断して車体正面から見た縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る自動車の車体前部構造を示す斜視図である。この車体前部構造は、エンジンルーム１と車室２とを仕切るダッシュボードロアパネル３と、このダッシュボードロアパネル３から車体前方に延出された左右のフロントサイドフレーム４と、このフロントサイドフレーム４に支持されたフロントサブフレーム５とを備えており、フロントサブフレーム５にはフロントサスペンション６が支持されている。

フロントサイドフレーム４の車幅方向外側には、車体前後方向に延びた左右のアッパフレーム７が設けられている。フロントサイドフレーム４とアッパフレーム７との間には、ダンパハウジング８およびホイールハウス９が設けられている。ダンパハウジング８には、フロントサスペンション６のダンパ３３が収容される。フロントサイドフレーム４およびアッパフレーム７の各前端部には、バンパビーム（図示せず）を取り付けるための取付ブラケット１２が接合されている。

図２は、フロントサブフレーム５およびフロントサスペンション６の底面図である。図３は、フロントサブフレーム５およびフロントサスペンション６の斜視図である。

図２に示すように、フロントサブフレーム５は、車体前後方向に延在する左右の縦メンバ２１と、車体左右方向に延在する前後の横メンバ２２，２３とにより、平面視で略矩形状に構成されている。

図３に示すように、フロントサスペンション６は、いわゆるストラット型のものであり、車輪（図示せず）を保持するナックル３１と、ナックル３１を回転自在に支持するサスペンションアーム３２と、ナックル３１を支持するとともに所要の減衰力を発生するダンパ（ストラットダンパ）３３と、ダンパ３３を付勢するスプリング３４とを有している。

ナックル３１には、ダンパ３３が連結されるダンパ連結部３５と、ブレーキキャリパ（図示せず）を支持するキャリパ支持部３６と、タイロッド（図示せず）が連結されるタイロッド連結部３７とが設けられている。ダンパ３３の上端はダンパハウジング８の天壁部に支持されている。ダンパ３３にはスタビライザブラケット３８が設けられており、ここにスタビライザリンク３９を介してスタビライザ４０の端部が連結される。スタビライザ４０は、ブラケット４１を介してフロントサブフレーム５における後側の横メンバ２３に支持されている。

図２に示したように、サスペンションアーム３２は、ナックル３１の枢支部４２から二股に分岐したいわゆるＡ型アームであり、前側アーム部４３と後側アーム部４４とを有している。フロントサブフレーム５における左右の縦メンバ２１は、サスペンションアーム３２の前側アーム部４３および後側アーム部４４をそれぞれ支持するアーム支持部４５，４６を有している。

前側のアーム支持部４５は、縦メンバ２１における前後の横メンバ２２，２３との接合部の中間位置に設けられている。後側のアーム支持部４６は、縦メンバ２１における後側の横メンバ２３との接合部の位置に設けられている。前側アーム部４３および後側アーム部４４はそれぞれアーム支持部４５，４６に弾性ブッシュ４７，４８を介して連結される（図３参照）。

図４は、図１に示した車体前部構造を車体左右方向に対して略直交する平面で切断して車体左側から見た縦断面図である。この図５には、車体右側を示すが、車体左側はこれと略対称に現れる。

フロントサイドフレーム４は、後側に、後端部５１から斜め上向きに延出された傾斜部５２を有し、前側に、略水平方向に延在する水平部５３を有している。水平部５３の前端には、下方に延出された垂下部５４が設けられている。

フロントサブフレーム５は、左右の縦メンバ２１における前端側および後端側とそれらの中間との合計３箇所に、フロントサイドフレームに対する連結部５５，５６，５７を有している。

前端側の連結部５５は、フロントサイドフレーム４の前端に設けられた垂下部５４に連結される。後端側の連結部５７は、フロントサイドフレーム４の後端部５１に連結される。これらの連結部５５，５７にはそれぞれ略水平方向の取付面が形成され（図３参照）、これに対向するフロントサイドフレーム４側にも略水平方向の取付面が形成されており、これらの取付面を突き合わせた上で、例えばフロントサブフレーム５の下面側から略上下方向にボルトを螺入することで、フロントサブフレーム５とフロントサイドフレーム４とが締結される。

一方、中間の連結部５６は、ブラケット５８，５９介してフロントサイドフレーム４と連結される。ブラケット５８は中間の連結部５６に予め接合されており、ブラケット５９はフロントサイドフレーム４に予め接合されており、これらのブラケット５８，５９を互いに嵌合させた状態で略水平方向にボルト６０を螺入することでブラケット５８，５９が互いに締結される。

図５は、図１に示した車体前部構造における車体前端部を示す斜視図である。

車体前端部には、左右のフロントサイドフレーム４の前端部を相互に連結する態様で車体左右方向に延在するクロスメンバ６１と、このクロスメンバ６１の左右の端部およびフロントサブフレーム５における前側の横メンバ２２の中央部を相互に連結する態様で正面視でＶ字形状をなすように配置されたブレース６２とが設けられている。

このようにクロスメンバ６１およびブレース６２を設けると、車体前端部の剛性が高まるため、フロントサブフレーム５におけるサスペンションアーム３２を支持するアーム支持部４５の近傍およびフロントサブフレーム５全体の上下方向、左右方向および前後方向の３方向の振動を抑制することができる。このため、サスペンションアーム３２から車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に、フロントサイドフレーム４を介してダッシュボードロアパネル３や、図示しないフロアパネルおよび窓ガラスなどの面部材に伝達する振動を抑制して、それらの面部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音である低中周波ロードノイズ（１００〜５００Ｈｚ）を低減することができる。

図６は、図５に示した車体前端部を車体左右方向に対して略直交する平面で切断して車体左側から見た縦断面図である。

クロスメンバ６１は、前後の側壁部６４，６５と上壁部６６と下壁部６７とにより略矩形状の断面をなす閉断面部材である。特にここでは、上壁部６６から車体前後方向に突出させた態様でフランジ部６８が形成されている。このクロスメンバ６１は、鋼板のプレス成形により得ることができ、例えば側壁部６４，６５、下壁部６７およびフランジ部６８を構成する略ハット形状の断面をなす部材に、上壁部６６およびフランジ部６８を構成する平板状の部材を接合することで得ることができる。

一方、ブレースは、底壁部７１と上下の側壁部７２，７３とフランジ部７４とにより略ハット形状の断面をなしている。このブレースは、鋼板のプレス成形により得ることができる。

このようにクロスメンバ６１およびブレース６２を構成すると、クロスメンバ６１およびブレース６２を小断面積で高剛性に構成することができるため、前方にラジエータ（図示せず）を配置する際の支障とならないようにしながら、車体前端部の強度および剛性を向上させることができ、これにより車体前端部を経由する振動伝達を抑制することができ、さらに操縦安定性の向上ならびに衝突安全性の向上を図ることができる。

また、ブレース６２の上端部は、クロスメンバ６１の前面、すなわち前側の側壁部６４の外面に固定されている。一方、ブレース６２の下端部は、フロントサブフレーム５における前側の横メンバ２２の前方にブラケット７５を介して固定されている。特にここでは、ブレース６２が、フランジ部７４が前側に位置するように配置され、底壁部７１がクロスメンバ６１および横メンバ２２に接合される。

このように構成すると、ブレース６２を側面視で略垂直方向に配置することができるので、サスペンションアーム３２から車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に、サスペンションアーム３２からの上下方向および左右方向の振動を抑制することができる。

図７は、ブラケット７５を詳しく示す斜視図である。ブラケット７５は、底壁部９１と左右の側壁部９２とフランジ部９３とにより略ハット形状の断面をなしている。底壁部９１の前面にブレース６２の取付面９４が設けられる。フランジ部９３は、円形状の断面をなす前側の横メンバ２２の外周面に沿って円弧状に屈曲した形状に形成され、このフランジ部９３の屈曲部分９５が前側の横メンバ２２に接合される。

また、図５に示したように、クロスメンバ６１において、上壁部６６は、車体左右方向に略真直に延在し、下壁部６７は、左右両端においてフロントサイドフレーム４に向けて斜め下向きに傾斜した状態に延在し、側壁部６４は、フロントサイドフレーム４に向けて車体上下方向の幅が次第に大きくなる拡幅部８１を左右両端に有しており、この拡幅部８１にブレース６２の上端部が接合されている。

このようにクロスメンバ６１の左右両端に拡幅部８１を設けることにより、ブレース６２の取付面積を大きく確保することができるため、クロスメンバ６１に対するブレース６２の接合剛性を高めることができる。そして、このブレース６２が正面視でＶ字形状に配置されるため、フロントサイドフレーム４およびフロントサブフレーム５の上下方向および左右方向の変形を抑制することができるので、サスペンションアーム３２から車体側に入力される振動エネルギーを低減すると同時に振動の伝達を抑制することができる。

図８は、図５に示した車体前端部を車体前後方向に対して略直交する平面で切断して車体正面から見た縦断面図である。

フロントサイドフレーム４の前端部は、内外の側壁部８３，８４と上壁部８５と下壁部８６とを有し、縦断面が略矩形状をなす角筒状に形成されている。このフロントサブフレーム５の前端部には、前記のように、フロントサブフレーム５の前端側の連結部５５が連結される垂下部（取付部）５４が下方に延出された態様で設けられている。この垂下部５４は、内外の側壁部８７，８８と後側の側壁部８９と前側の側壁部（図示せず）とを有し、横断面が略矩形状をなす角筒状に形成されている。この垂下部５４の内側の側壁部８７は、フロントサブフレーム５の内側の側壁部８３に連続する状態で形成されている。

クロスメンバ６１の左右両端部は、フロントサイドフレーム４の上壁部８５および内側の側壁部８３と、この内側の側壁部８３に連続する状態で形成された垂下部５４の内側の側壁部８７とに接合されている。前記のように、クロスメンバ６１は、車体上下方向の幅が次第に大きくなる拡幅部８１を左右両端に有し、この拡幅部８１では縦長の略矩形状の断面をなしている。これにより、クロスメンバ６１は、フロントサイドフレーム４および垂下部５４に接合される部分で大きな断面積を有し、フロントサイドフレーム４および垂下部５４に対する接合面積も大きくなる。

このように構成すると、クロスメンバがフロントサブフレームの前端部に高い剛性をもって接合されるため、フロントサイドフレーム４の前端部において、フロントサイドフレーム４の上下方向および左右方向の変形を抑制することができ、サスペンションアーム３２からの振動伝達をより一層抑制することができる。

なお、本実施形態では、図３に示したように、ストラット型のフロントサスペンション６を例に説明したが、本発明はこのような方式のフロントサスペンションに限定されるものではなく、例えばウイッシュボーン型などの他の方式のフロントサスペンションに適用することも可能である。

また、本実施形態では、図５に示したように、Ｖ字形状をなすように２本のブレース６２を左右対称に配置して、各々を２つのブラケット７５で横メンバ２２に固定するようにしたが、ブレースをＶ字形状に一体的に形成して単一のブラケットで横メンバ２２に固定する構成も可能である。

また、本実施形態では、図６に示したように、ブレース６２を略ハット形状の断面をなすものとしたが、本発明はこのような形状のブレースに限定されるものではなく、例えば円形状や方形状の閉断面をなすものも可能である。

１ エンジンルーム
２ 車室
３ ダッシュボードロアパネル
４ フロントサイドフレーム
５ フロントサブフレーム、８３，８４ 側壁部、８５ 上壁部、８６ 下壁部
６ フロントサスペンション
２１ 縦メンバ
２２ 前側の横メンバ
２３ 後側の横メンバ
３２ サスペンションアーム
４３ 前側アーム部
４４ 後側アーム部
４５，４６ アーム支持部
５４ 垂下部（取付部）、８７，８８ 側壁部
５５，５６，５７ 連結部
６１ クロスメンバ、６４，６５ 側壁部、６６ 上壁部、６７ 下壁部
６２ ブレース、７１ 底壁部、７２，７３ 側壁部、７４ フランジ部
７５ ブラケット
８１ 拡幅部

Claims (5)

1. 車室とエンジンルームとを仕切るダッシュボードロアパネルと、このダッシュボードロアパネルから車体前方に延出された左右のフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームに支持されるとともにサスペンションアームを支持するフロントサブフレームとを備えた自動車の車体前部構造において、
   前記フロントサブフレームは、車体前後方向に延在する左右の縦メンバと、車体左右方向に延在する前後の横メンバとにより、平面視で略矩形状に構成され、
   前記左右の縦メンバは、前記サスペンションアームを支持するアーム支持部を有し、
   前記左右のフロントサイドフレームの前端部を相互に連結する態様で車体左右方向に延在するクロスメンバと、
   このクロスメンバの左右の端部および前記前側の横メンバの中央部を相互に連結する態様で正面視でＶ字形状をなすように配置されたブレースとが設けられたことを特徴とする自動車の車体前部構造。
2. 前記クロスメンバは、前後の側壁部と上壁部と下壁部とにより略矩形状の断面をなし、前記上壁部は、車体左右方向に略真直に延在し、前記下壁部は、左右両端において前記フロントサイドフレームに向けて斜め下向きに傾斜した状態に延在し、前記側壁部は、前記フロントサイドフレームに向けて車体上下方向の幅が次第に大きくなる拡幅部を左右両端に有し、この拡幅部に前記ブレースが接合されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
3. 前記ブレースの上端部は、前記クロスメンバの前面に固定され、前記ブレースの下端部は、前記横メンバの前方にブラケットを介して固定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車の車体前部構造。
4. 前記フロントサブフレームが連結される取付部が、前記フロントサイドフレームの前端部から下方に延出され、
   前記クロスメンバの左右両端部は、前記フロントサイドフレームの上壁部および内側の側壁部と、この内側の側壁部に連続した状態で形成された前記取付部の内側の側壁部とに接合されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動車の車体前部構造。
5. 前記クロスメンバは、略矩形状の断面をなす閉断面部材であり、
   前記ブレースは、略ハット形状の断面をなすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動車の車体前部構造。

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