JP2002284034A - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の前面衝突の途中に、フロントサイド
フレームの変形荷重を大幅に減少させて、狙い通りに車
体減速度を降下させることにより、乗員に作用する衝撃
荷重を低減する。 【解決手段】 中空断面構造の一対のフロントサイドフ
レーム１１，１１のインナパネル５１，５１に、それぞ
れフック部材５５，５５を設け、該インナパネル５１，
５１においてフック部材５５，５５の取付部を囲むよう
に溝状の薄肉部５７を形成する。両フック部材５５，５
５を互いに連結するワイヤ部材５６を、余裕を持たせて
車幅方向に張架する一方、前記一対のフロントサイドフ
レーム１１，１１の中間に配設したパワープラント４の
後部に滑車６２を設け、前記ワイヤ部材５６を該滑車６
２に巻き掛ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の前部の左
右両側においてそれぞれ車体前後方向に延びるように設
けられたフロントサイドフレームの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の自動車の前部車体構
造として、例えば、特開２０００−５３０２２号公報に
開示されるように、自動車の前面衝突の際にフロントサ
イドフレームの変形モードを潰れ変形から屈曲変形へ切
り換えることにより、衝突初期に車体に対し相対的に大
きい減速度を生じさせ、その後、一旦、車体減速度を降
下させるようにしたものが知られている。

【０００３】すなわち、図１２及び図１３に示すよう
に、車体前部の左右両側にそれぞれ設けられるフロント
サイドフレーム１００，１００の前端に、車幅方向に延
びるバンパーレインフォースメント１０１の左側及び右
側がそれぞれ取り付けられ、さらに、該両フロントサイ
ドフレーム１００，１００の前後方向の中央部から前方
へ向かって、車体外方へ傾斜して延びる斜方向ビーム１
０２，１０２がそれぞれ設けられている。その斜方向ビ
ーム１０２，１０２のそれぞれの前端部は、前記バンパ
ーレインフォースメント１０１に対して前後方向に所定
距離離れた状態で、かつ、車体前後方向から見て、該バ
ンパーレインフォースメント１０１の車幅方向の両端部
とそれぞれ重複するように位置付けられている。

【０００４】そして、この構造では、前面衝突時の衝撃
は、まず、バンパーレインフォースメント１０１からフ
ロントサイドフレーム１００，１００に伝達されて、図
１３に示すように、該フロントサイドフレーム１００，
１００の前端側が比較的、変形荷重の大きい潰れ変形を
起こす。続いて、バンパーレインフォースメント１０１
の車幅方向の両端部が前記斜方向ビーム１０２，１０２
の前端部に当接して、該斜方向ビーム１０２，１０２を
介して側方荷重が加えられることによって、前記フロン
トサイドフレーム１００，１００の中央部が車体内方へ
屈曲変形し、それ以降の変形荷重が比較的、小さなもの
となる。このことにより、衝突初期に車体減速度を急峻
に立ち上がらせて、その後、車体減速度を降下させるこ
とができる。

【０００５】ここで、衝突時の乗員には、該乗員を拘束
するシートベルト等の拘束手段からの反力によって減速
度が作用するため、衝突の初期のようにシートベルトの
伸びが少ない状態では乗員減速度は極めて小さい。その
一方で、車体には衝突初期から大きな減速度が作用して
いるため、前記乗員と車体との相対移動距離は次第に大
きくなって、シートベルトの伸びが最大に達した時点で
乗員がシートベルトから受ける反力も最大となり、大き
な衝撃荷重を受けることになる。

【０００６】前記従来例では、この乗員への衝撃荷重を
低減させるべく、衝突後にシートベルトの伸びが最大と
なる直前に、フロントサイドフレームの変形モードを切
り換えて、車体減速度を降下させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
構造では、一対のフロントサイドフレームの間に搭載さ
れるパワープラントが、該各フロントサイドフレームの
車体内方への屈曲変形を阻害することがあり、この場合
には、上述したように車体減速度を降下させることがで
きないため、乗員減速度の最大値、即ち衝撃荷重を狙い
通りに低減できないという問題がある。

【０００８】本発明は斯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、主にフロントサイドフ
レームの構造に工夫を凝らし、衝突の途中で確実に変形
モードを切り換えて、狙い通りに車体減速度を降下させ
ることにより、乗員に作用する衝撃荷重を低減すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の解決手段では、フロントサイドフレ
ームに、自動車の前面衝突時に後退するパワープラント
から引張荷重を受けて破断する破断起点部を設けた。

【００１０】具体的には、請求項１の発明では、車体前
部の左右両側において各々車体前後方向に延びるととも
に、中空断面を有する一対のフロントサイドフレームを
備えた自動車の前部車体構造を前提とする。そして、該
一対のフロントサイドフレームの中間にパワープラント
を配設し、該各フロントサイドフレームには、自動車の
前面衝突時に後退するパワープラントから車体内方ない
し車体後方への引張荷重を受けるように荷重入力部を設
けるとともに、この荷重入力部の近傍に、該荷重入力部
が前記パワープラントから引張荷重を受けたときに破断
するように、薄肉状の破断起点部を設ける構成とする。

【００１１】この構成によれば、自動車の前面衝突時に
は、まず、フロントサイドフレームが圧縮荷重を受けて
潰れ変形を開始し、車体減速度が急峻に立ち上がる。こ
のことによって、シートベルトが早期に伸びて乗員を強
く拘束するようになる。続いて、パワープラントの後退
に伴い、該パワープラントからフロントサイドフレーム
の荷重入力部に対して車体内方ないし車体後方への引張
荷重が作用する。そして、前記シートベルトの伸びが最
大となる前にフロントサイドフレームの破断起点部が破
断して、その剛性が大幅に低下し、このことを契機とし
て、フロントサイドフレームが屈曲変形を開始する。

【００１２】つまり、フロントサイドフレームの変形の
途中で破断起点部を破断させることにより、変形モード
を狙い通りのタイミングで潰れ変形から屈曲変形に切り
換えて、その変形荷重を減少させることができ、これに
より、シートベルトが伸びきるときに車体減速度を低下
させて、該シートベルトの反力による乗員への衝撃荷重
を十分に低減することができる。

【００１３】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記フロントサイドフレームの荷重入力部を車体
内方の側壁部に設けられたフック部材とし、破断起点部
は該フロントサイドフレームにおけるフック部材の固定
部位を囲むように設けるものとする。

【００１４】こうすれば、自動車の前面衝突時には、後
退するパワープラントからフロントサイドフレームの車
体内方に設けられたフック部材に引張荷重が作用し、こ
のフック部材の固定部位を囲むように設けられた破断起
点部が確実に破断する。そして、フロントサイドフレー
ムの車体内方の側壁部における剛性が大幅に低下するこ
とにより、該フロントサイドフレームはその前端側の部
分が前記破断起点部近傍の部分よりも車体内方に大きく
変位するように屈曲変形を開始する。

【００１５】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、前記一対のフロントサイドフレームのフック部材
を互いに連結するように車幅方向にワイヤ部材を張架す
る一方、前記パワープラントには、自動車の前面衝突時
に後退する該パワープラントから前記ワイヤ部材へ荷重
を伝達する荷重伝達部を設けるものとする。

【００１６】このことで、自動車の前面衝突時に後退す
るパワープラントの荷重伝達部から、ワイヤ部材を介し
てフック部材に荷重が伝達され、これにより、該フック
部材に確実に引張荷重を作用させることができる。一
方、ワイヤ部材はある程度の余裕を持たせて張架するよ
うにすれば、通常時にはパワープラントの揺動がワイヤ
部材を介して車体へ伝達することを十分に抑制できる。

【００１７】請求項４の発明では、請求項２の発明にお
いて、前記パワープラントの車幅方向の両端側には、自
動車の前面衝突時に該パワープラントの後退によって前
記フロントサイドフレームのフック部材と係合するよう
に、車体外方へ突出した係合部を設けた。

【００１８】このことで、自動車の前面衝突時には、後
退するパワープラントの係合部がフロントサイドフレー
ムのフック部材に係合して、このフック部材に確実に引
張荷重を作用させることができる。一方、通常時には、
パワープラントとフック部材とは係合状態でないため、
該パワープラントの揺動がフック部材を介して車体に伝
達することはない。

【００１９】次に、本発明の第２の解決手段では、フロ
ントサイドフレームの少なくとも車体内方側を前側及び
後側パネルに分割し、それらの接合部位近傍に前記と同
様の荷重入力部を設けるようにした。

【００２０】具体的に、請求項５の発明では、車体前部
の左右両側において各々車体前後方向に延びるととも
に、中空断面を有する一対のフロントサイドフレームを
備えた自動車の前部車体構造を前提とする。そして、該
一対のフロントサイドフレームの中間にパワープラント
を配設し、該各フロントサイドフレームの少なくとも車
体内方側を車体前方の前側パネルと車体後方の後側パネ
ルとからなるものとし、該後側パネルの前端側を前側パ
ネルの後端側に車体内方側から接合するとともに、該後
側パネルにおける前側パネルとの接合部位近傍には、自
動車の前面衝突時に後退するパワープラントから車体内
方ないし車体後方への引張荷重を受けるように荷重入力
部を設ける構成とする。

【００２１】この構成によれば、フロントサイドフレー
ムの車体内方側を、前側パネルと後側パネルとに分割
し、それらの接合部に請求項１の発明と同様の荷重入力
部を設けたので、自動車の前面衝突時には、後退するパ
ワープラントから前記荷重入力部に引張荷重を作用させ
て、前側及び後側パネルの接合部分を分離させることが
でき、これにより、前記請求項１の発明と同様に、フロ
ントサイドフレームの変形の途中でその変形荷重を狙い
通りに減少させて、乗員への衝撃荷重を十分に低減する
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２３】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
に係る自動車の前部車体構造を示すものである。

【００２４】この自動車は、図１に示すように、前側に
エンジンルーム１が設けられ、該エンジンルーム１内に
エンジン２及びミッションケース（変速装置等を収容す
る）３からなるパワープラント４を搭載し、該パワープ
ラント４によって前輪８（図６に示す）を駆動するよう
にしている。このパワープラント４のエンジン２は、図
示しないが、クランク軸が延びる方向に複数のシリンダ
が直線的に並ぶように構成され、該クランク軸が略車幅
方向を向くように車体に対して横置きとされ、ミッショ
ンケース３の車体右側の側面がエンジン２のシリンダブ
ロックの車体左側の側面に締結されている。また、図示
しないが、エンジン２の前側壁部には吸気マニホルドや
補機類等が取り付けられ、さらに、その前方の車体には
ラジエータや該ラジエータのファン等が取り付けられて
いる。尚、図１に示す符号１２は、ミッションケース３
の出力軸と前記前輪８とを駆動連結するドライブシャフ
トである。

【００２５】前記エンジンルーム１の後側はダッシュパ
ネル５によって仕切られており、このダッシュパネル５
の後側が車室６とされ、その車室６の下側はフロアパネ
ル７によって仕切られている。このフロアパネル７は、
ダッシュパネル５の下端縁部から、後方へ向かって下方
へ傾斜して延び、車体の下端部まで達した後に、そこか
らは略水平に後方へ延びるように形成されている。ま
た、そのフロアパネル７の車幅方向両端縁部には、図２
にのみに示すが、該縁部に沿って延びる閉断面構造のサ
イドシル１０がそれぞれ設けられている。

【００２６】前記サイドシル１０，１０の車体内方に
は、前記フロアパネル７の下面に沿って該サイドシル１
０，１０と略平行に延びる一対のフロアフレーム２０，
２０が設けられており、このフロアフレーム２０，２０
は、上方が開放したコ字状断面を有し、その上端部が前
記フロアパネル７の下面に溶接されている。また、該一
対のフロアフレーム２０，２０に挟まれたフロアパネル
７の略中央位置には、その前端から後端に亘って車室６
側へ膨出するようにフロアトンネル部２１が形成されて
いて、該フロアトンネル部２１の前端側の部分はその前
側ほど大きく膨出している。

【００２７】前記フロアトンネル部２１とフロアフレー
ム２０，２０との間には、それぞれ該フロアフレーム２
０，２０の車体内方側からフロアトンネル部２１の車体
外方側に亘って、ダッシュパネル５の下端側とフロアパ
ネル７の前端側とに溶接されるダッシュロアレインフォ
ースメント２２，２２が設けられている。さらに、左側
及び右側のそれぞれのフロアフレーム２０，２０の車体
外方側からサイドシル１０，１０の車体内方側に亘っ
て、前記ダッシュロアレインフォースメント２２，２２
と同様に、ダッシュパネル５とフロアパネル７とに溶接
されるトルクボックス２３，２３がそれぞれ設けられて
いる。

【００２８】また、図３に示すように、前記エンジンル
ーム１の車幅方向両側には、前記ダッシュパネル５から
それぞれ前方へ突出して延びる鋼板製のフロントサイド
フレーム１１，１１が設けられている。この一対のフロ
ントサイドフレーム１１，１１は、全体として略矩形状
の中空断面を有し、それぞれ前記車体の下端部からフロ
アパネル７の傾斜部に沿って前方へ延び、エンジンルー
ム１の上下方向の中央部近傍で屈曲して、そこから前側
の部分は略水平方向にパワープラント４の前端部よりも
前方へ延びている。

【００２９】前記フロントサイドフレーム１１，１１
は、図４に示すように、それぞれ車体外方に位置するア
ウタパネル５０と、該アウタパネル５０の車体内方側に
溶接により固定されたインナパネル５１とからなる。該
アウタパネル５０は、その上縁から下縁に亘って略平坦
な板状に形成される一方、インナパネル５１は車体前後
方向から見て、車体外方側が開放する略コ字状断面を有
するように形成されている。該インナパネル５１の開放
側の上端部及び下端部は、それぞれ互いに離れるように
折り曲げられてフランジ部が形成されており、該フラン
ジ部がそれぞれアウタパネル５０の上端部及び下端部に
溶接されている。

【００３０】この一対のフロントサイドフレーム１１，
１１は、車体上下方向から見て、その後端部から前端側
へ向かって略中央部までは前側ほど互いに離れるように
形成される一方、該中央部から前端部までは互いに略平
行となるように形成されている。さらに、図５に示すよ
うに、各フロントサイドフレーム１１のアウタパネル５
０の車体外方側には、前記前輪８の車体内方側を覆うよ
うにそれぞれ設けられたフェンダエプロン５２の下縁部
が溶接されている。該フェンダエプロン５２の後端部は
前記ダッシュパネル５の前側に溶接されるとともに、上
端部には、前輪８の車体内方に配設されたサスペンショ
ン装置（図示せず）の上端部を支持するサスペンション
タワー５３が一体形成されている。

【００３１】前記フロントサイドフレーム１１のアウタ
パネル５０は、図３に示すように、前記前輪８の配設位
置に対応した部位が車体内方へ向かって大きく窪むよう
に湾曲しており、該前輪８の操舵時における干渉を防ぐ
ようになっている。また、図６に示すように、このアウ
タパネル５０の湾曲部位において、前記サスペンション
装置の配設位置に対応した部位はさらに車体内方へ向か
って窪んで凹部５４が形成されていて、該凹部５４近傍
は他の部位に比べて小さい断面を有することになり、若
干、脆弱である。

【００３２】一方、前記各フロントサイドフレーム１１
のインナパネル５１において、前記アウタパネル５０の
凹部５４に対応する部位の車体内方側には、略コ字状の
フック部材（荷重入力部）５５が取り付けられている。
このフック部材５５は、車体前後方向から見て、コの字
の開放側が車体外方側となるように配置され、その開放
側の上下両端部がそれぞれ前記フロントサイドフレーム
１１のインナパネル５１に取り付けられていて、該フッ
ク部材５５とインナパネル５１の側壁部とによって車体
前後方向に貫通する略矩形の枠状部分が形成されてい
る。

【００３３】また、前記インナパネル５１には、前記フ
ック部材５５の取付部から車体上下方向及び車体前後方
向にそれぞれ離間して、該取付部を略矩形状に囲むよう
に薄肉部（破断起点部）５７が形成されている。この薄
肉部５７は、インナパネル５１の車体内方面に開口する
溝状に形成され、その深さは該インナパネル５１の厚さ
の１／２くらいとされている。そして、このように左右
のフロントサイドフレーム１１，１１にそれぞれ設けら
れたフック部材５５，５５の間には、ワイヤ部材５６が
架け渡されていて、その車幅方向の両端部が該両フック
部材５５，５５にそれぞれ取り付けられている。

【００３４】また、前記フロントサイドフレーム１１，
１１のそれぞれの前端側には、前面衝突時の衝撃により
圧縮荷重を受けて車体前後方向に潰れ変形し、このこと
により衝撃エネルギを吸収するクラッシュボックス２
６，２６が設けられている。このクラッシュボックス２
６，２６は、前側ほど小さい矩形断面を有するように形
成されるとともに、後端部には車幅方向及び車体上下方
向にそれぞれ延出した矩形のフランジ部２４，２４が設
けられていて、このフランジ部２４，２４が、前記フロ
ントサイドフレームフレーム１１，１１の前端部に設け
られた略同形状のフランジ部２５，２５に取り付けられ
ている。一方、左右両側のクラッシュボックス２６，２
６の前端部には、バンパーレインフォースメント２７の
車幅方向両端部がそれぞれ固定されている。

【００３５】また、前記クラッシュボックス２６，２６
には、それぞれ上面部及び両側面部に車幅方向及び車体
上下方向に長い略だ円形のビードが形成されていて、こ
のビードにより衝突の際の潰れ変形を制御して確実に所
期の衝撃吸収特性を得られるようになっている。この衝
撃吸収特性については、詳しくは後述するが、前記フロ
ントサイドフレーム１１，１１が屈曲変形を開始する直
前に、潰れ変形が終了することになるように設定されて
いる。

【００３６】また、前記フロントサイドフレーム１１，
１１は、図３に示すように、前記パワープラント４をエ
ンジンルーム１において支持している。すなわち、該パ
ワープラント４の車幅方向の両端部近傍は、それぞれ前
記フロントサイドフレーム１１，１１に対して、マウン
ト部材１３、１４を介して弾性支持されている。このマ
ウント部材１３、１４は、それぞれ、パワープラント４
に取り付けられるブラケット１５、１７と、フロントサ
イドフレーム１１，１１に取り付けられるブラケット１
６、１８とからなる。

【００３７】前記パワープラント４の後部において、車
体の幅方向中央部に対応する位置には、車幅方向から見
て、車体後方側が開放した略コ字状のブラケット６０が
設けられていて、該ブラケット６０に対して車体上下方
向に延びる軸６１により滑車（荷重伝達部）６２が回動
自在に支持されている。そして、前記の如く一対のフロ
ントサイドフレーム１１，１１のフック部材５５，５５
に張架されたワイヤ部材５６が、前記滑車６２に巻き掛
けられていて、このワイヤ部材５６は通常走行時のパワ
ープラント４の揺動が該ワイヤ部材６２を介して車体に
伝達しないように若干、余裕を持った状態とされてい
る。

【００３８】斯かる構成により、自動車の前面衝突時に
パワープラント４が後退すると、該パワープラント４の
滑車６２が車幅方向に張架されたワイヤ部材５６を車体
後方に押圧し、これにより、該ワイヤ部材５６を介して
フロントサイドフレーム１１，１１のフック部材５５に
車体内方及び車体後方への引張荷重が作用して、図７に
示すように、該フック部材５５を囲む薄肉部５７が車体
前方側から徐々に破断することになる。そして、このこ
とによりフロントサイドフレーム１１，１１の剛性が大
幅に低下し、これを契機として、該フロントサイドフレ
ーム１１，１１が大きく折れ曲がることになる。尚、こ
の際、衝突時の衝撃によりパワープラント４が車幅方向
に移動して、ワイヤ部材５６における滑車６２から荷重
を受ける部位が該ワイヤ部材の車幅方向の略中央部から
ずれても、滑車６２によって左右のフック部材５５，５
５に略同じ荷重を作用させることができるので、左右の
薄肉部５７，５７は略同時に破断する。

【００３９】つまり、この実施形態１では、フロントサ
イドフレーム１１，１１の屈曲タイミングをパワープラ
ント４の滑車６２とワイヤ部材５６との車体前後方向の
配設位置、及びワイヤ部材５６の張架時の余裕によって
設定できるようになっている。

【００４０】次に、前記フロントサイドフレーム１１，
１１の下方に配設されるペリメータフレーム３０につい
て説明する。このペリメータフレーム３０は、鋼板製と
され、前記パワープラント４や操舵装置（図１に出力軸
３１のみを図示する）等を支持するものであり、全体と
して略矩形の枠状をなすように一体構造とされている。
このペリメータフレーム３０の前端側のフロントメンバ
部３２は、パワープラント４よりも前方で前記クラッシ
ュボックス２６，２６の後端部よりも若干、後方に位置
付けられ、車体左側のフロントサイドフレーム１１の真
下位置から車体右側のフロントサイドフレーム１１の真
下位置に亘るように車幅方向に直線的に延びている。ま
た、このフロントメンバ部３２の左右両端部からそれぞ
れ車体後方へ延びるように、該フロントメンバ部３２と
略同形状の断面を有するサイドメンバ部３３，３３が設
けられている。

【００４１】さらに、前記各サイドメンバ部３３の前端
部から所定距離後方の部位には、前記フロントメンバ部
３２の断面よりも大きい断面を有するサスペンションク
ロスメンバ部３４が２つのサイドメンバ部３３，３３に
架け渡された状態で溶接されている。また、前記サイド
メンバ部３３，３３は、図１に示すように、車幅方向か
ら見て、その後端部から前後方向の略中央部まで略水平
に延びるように形成される一方、この中央部分において
上方へ傾斜するように屈曲していて、さらにその傾斜方
向に沿って前端部まで延びている。

【００４２】また、前記サスペンションクロスメンバ部
３４は、図示しないが、その車幅方向両端側に、前輪８
のサスペンションアームが取り付けられており、車幅方
向の長さは、前記フロントメンバ部３２よりも短くなっ
ている。また、図２に示すように、各サイドメンバ部３
３を車体上下方向から見ると、前端部から前後方向の略
中央部までは、後側ほど車体内方に位置するように比較
的緩く傾斜し、この中央部分において前側よりも車体内
方へきつく傾斜するように屈曲して後端部まで延びてお
り、該中央部分に車幅方向の外方に突出した屈曲部が形
成されている。

【００４３】前記ペリメータフレーム３０の取り付けに
ついては、各サイドメンバ部３３の前端が各フロントサ
イドフレーム１１にそれぞれ固定される一方、該各サイ
ドメンバ部３３の後端が前記パワープラント４よりも後
方側の位置で前記ダッシュロアレインフォースメント２
２，２２にそれぞれ固定されている。

【００４４】詳しくは、前記ペリメータフレーム３０の
前側の左右の隅部には、該隅部の上面から車体外方へか
つ前方へ向かって緩やかに傾斜しながら、上方へ突出す
るように取付ブラケット３６，３６が設けられている。
この取付ブラケット３６，３６の下端部は前記ペリメー
タフレーム３０に溶接される一方、上端部には軸線が上
下方向に延びる円筒部３７，３７が設けられ、この円筒
部３７，３７の内側には円筒状のゴムブッシュ（図示せ
ず）が嵌合されている。さらに、このゴムブッシュに
は、前記円筒部３７，３７と同軸に位置するようにパイ
プ部材（図示せず）が固着されており、そのパイプ部材
を軸線方向に貫通するボルト３８，３８によって該パイ
プ部材の上端部がフロントサイドフレーム１１，１１の
前端側に締結されるようになっている。

【００４５】一方、前記ペリメータフレーム３０のサイ
ドメンバ部３３，３３の後端部には、該ペリメータフレ
ーム３０を前記ダッシュロアレインフォースメント２
２，２２に取り付けるための取付部３９，３９が、それ
ぞれ設けられている。この取付部３９，３９にも、前記
したペリメータフレーム３０の前側の取付ブラケット３
６，３６の上端部と同様に円筒部４０，４０が設けら
れ、この円筒部４０，４０の内側にゴムブッシュ（図示
せず）が嵌合されている。そして、このゴムブッシュに
パイプ部材（図示せず）が固着されていて、ボルト４
１，４１によって該パイプ部材の上端部がダッシュロア
レインフォースメント２２，２２に締結されるようにな
っている。

【００４６】次に、前記自動車が前面衝突したときのフ
ロントサイドフレーム１１，１１やペリメータフレーム
３０の変形について説明する。

【００４７】まず、衝突の初期には、衝突時の衝撃荷重
がバンパーレインフォースメント２７を介してクラッシ
ュボックス２６，２６に入力し、該クラッシュボックス
２６，２６が潰れ変形を開始する。一方、前記フロント
サイドフレーム１１，１１は前記の如くペリメータフレ
ーム３０と連結されているため、全体として高い剛性を
有し、この段階では両フレーム１１、３０とも大きな変
形は起こらず、車体減速度が相対的に大きく立ち上がる
ことになる。言い換えると、前記クラッシュボックス２
６，２６の衝撃吸収特性は、衝突の初期に車体減速度を
急峻に立ち上がらせながら、かつ該衝突初期の衝撃によ
り前記フロントサイドフレーム１１，１１が屈曲変形し
ないように過大な衝撃荷重を吸収するものとされてい
る。

【００４８】続いて、前記クラッシュボックス２６，２
６の潰れ変形が終了すると、ラジエータや吸気マニホル
ド等を介してパワープラント４に直接、衝撃荷重が作用
するようになり、該パワープラント４が後退していく。
これにより、前記フロンとサイドフレーム１１，１１に
それぞれ設けられた各フック部材５５に対して、該パワ
ープラント４の滑車６２から車体後方に押圧されるワイ
ヤ部材５６の引張荷重が作用し、前記各インナパネル５
１の薄肉部５７に囲まれている部分が各フック部材５５
とともにフロントサイドフレーム１１から離脱する。そ
して、このことによるフロントサイドフレーム１１，１
１の車体内方の側壁部における剛性の大幅な低下を契機
として、前記フロントサイドフレーム１１，１１は、そ
の前端側が薄肉部５７，５７近傍の部分よりも車体内方
へ大きく変位するように折れ曲がる。そして、図５及び
図６に二点鎖線で示すように、フロントサイドフレーム
１１，１１は、前記したアウタパネル５０，５０の凹部
５４，５４の近傍を起点として車体上方へ大きく折れ曲
がり、一方、図示しないが、ペリメータフレーム３０は
サイドメンバ部３３，３３の車幅方向から見たときの屈
曲部近傍を起点として大きく車体下方へ折れ曲がる。

【００４９】つまり、前記クラッシュボックス２６，２
６の潰れた後に、インナパネル５１の薄肉部５７を破断
させることにより、該クラッシュボックス２６を含むフ
ロントサイドフレーム１１の変形モードを潰れ変形から
屈曲変形に切り換えて、変形荷重を低下させ、このこと
により、車体減速度を一旦、降下させることができる。
この際、フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメ
ータフレーム３０のサイドメンバ部３３，３３はそれぞ
れが互いに離れるように屈曲変形するため、両フレーム
１１、３０の干渉を回避でき、また、両フレーム１１、
３０ともパワープラント４から離れる方向に屈曲するた
め、該パワープラント４との干渉も確実に回避でき、所
期の狙い通りに変形荷重を低下させながら、変形ストロ
ークも確保できる。

【００５０】図８は、この実施形態１に係る自動車の車
体減速度特性ａ（実線）及び該自動車の乗員減速度特性
ｂ（一点鎖線）と、この前部車体構造を有さない比較例
の車体減速度特性ｃ（破線）及び乗員減速度特性ｄ（二
点差線）とを対比して示す特性図である。尚、この特性
図では、横軸に車体潰れ量をとり、縦軸に減速度をとっ
ている。

【００５１】まず、比較例の車体及び乗員の減速度特性
ｃ、ｄについて説明すると、車体減速度特性ｃは衝突初
期に立ち上がって略一定の減速度を保った状態で車体の
潰れ変形が進行し、衝突終盤にパワープラント４がダッ
シュパネル５に底付きすることで急激に上昇して、その
後、車体の潰れ変形が終了して減速度は０となる。この
比較例における乗員減速度特性ｄについては、車体減速
度特性ｃよりも緩やかに立ち上がり、徐々に上昇度合い
が高くなる。そして、乗員を拘束するシートベルトの伸
びが最大に達して乗員減速度が最大となる領域でも、車
体減速度が前記の如く大きいため、シートベルトによる
乗員への反力が極めて大きなものとなる。

【００５２】これに対し、本実施形態１の車体及び乗員
の減速度特性ａ、ｂの場合、車体減速度特性ａは、前記
の如くクラッシュボックス２６，２６の潰れ変形が開始
されると急峻に立ち上がり、このことで、比較的、早期
にシートベルトが伸ばされて、乗員減速度も車体減速度
にあまり遅れずに上昇する（乗員減速度特性ｂ参照）。
そして、該シートベルトの伸びが最大となる直前に、前
記したようにクラッシュボックス２６，２６の潰れ変形
が終了し、インナパネル５１の薄肉部５７が破断してフ
ロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレー
ム３０の屈曲変形が開始される。これにより、車体減速
度が一旦、降下することになり、この車体減速度の降下
する領域においてシートベルトの伸びが最大となること
で、乗員が受けるシートベルトからの反力を前記比較例
と比べて大幅に減少させることができる。

【００５３】以上、説明したように、この実施形態１で
は、自動車の前面衝突の初期にクラッシュボックス２
６，２６の潰れ変形によって車体減速度を安定的にかつ
急峻に立ち上がらせる一方、その潰れ変形の終了直後に
フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレ
ーム３０を屈曲変形させて、車体減速度を降下させるよ
うにしたので、衝突時にシートベルトからの反力によっ
て乗員減速度が過度に大きくなることを確実に防止でき
る。

【００５４】尚、この実施形態１では、パワープラント
４の滑車６２に予めワイヤ部材５６を巻き掛けている
が、これに限らず、該滑車６２とワイヤ部材５６とを車
体前後方向に離間させておくこともできる。この場合で
は離間距離によってフロントサイドフレーム１１，１１
の屈曲変形のタイミングを設定できる。

【００５５】また、前記各フロントサイドフレーム１１
の薄肉部５７を、前記フック部材５５の取付部の全周に
亘って略矩形状に取り囲むように設けているが、該薄肉
部５７は、フック部材５５の周囲を部分的に囲むように
設けてもよい。

【００５６】（実施形態２）図９及び図１０は、本発明
の実施形態２に係る自動車の前部車体構造を示すもので
ある。

【００５７】この実施形態２は、前記実施形態１のもの
とはフロントサイドフレーム１１，１１の構成が異なる
だけなので、以下、同一の部分には同一の符号を付し異
なる部分だけを説明する。すなわち、この実施形態２で
は、各フロントサイドフレーム１１のインナパネル５１
を前側パネル６５及び後側パネル６６に分割してそれら
を互いに接合し、自動車の前面衝突時に両者６５、６６
の接合部分を分離させるようにした。

【００５８】具体的には、前記各フロントサイドフレー
ム１１のインナパネル５１は、前記アウタパネル５０に
形成された凹部５４に対応する部位の近傍において車体
前方の前側パネル６５と車体後方の後側パネル６６とに
分割され、該後側パネル６６の前端側が前側パネル６５
の後端側の車体内方側に重ね合わされた状態で、それぞ
れの上壁部、側壁部及び下壁部同士を互いにスポット溶
接によって接合している。該後側パネル６６の側壁部に
は、その上端側及び下端側にそれぞれ車体後方へ長く延
びるように切欠部６７が形成され、その２つの切欠部６
７，６７の間の部分は、その前端部が車体内方へ突出す
るように折り曲げられてフランジ部（荷重入力部）６８
とされ、このフランジ部６８には、車体前後方向に貫通
する略矩形状の孔部が形成されている。また、前記実施
形態１と同様に、該フランジ部６８，６８の間には、ワ
イヤ部材５６が架け渡されていて、その車幅方向の両端
部が該フランジ部６８，６８にそれぞれ取り付けられて
いる。

【００５９】次に、この自動車が前面衝突したときのフ
ロントサイドフレーム１１，１１やペリメータフレーム
３０の変形について詳しく説明する。まず、衝突の初期
には、前記実施形態１と同様に、クラッシュボックス２
６，２６が潰れ変形を開始する一方、フロントサイドフ
レーム１１，１１及びペリメータフレーム３０は、この
段階で大きな変形は起こらず、相対的に大きい車体減速
度が発生する。

【００６０】続いて、前記クラッシュボックス２６，２
６の潰れ変形が終了すると、前記実施形態１と同様にパ
ワープラント４が後退し、該パワープラント４の滑車６
２が前記ワイヤ部材５６を車体後方に押圧し、これによ
り、後側パネル６６のフランジ部６８に対して、ワイヤ
部材５６から車体内方及び車体後方への引張荷重が作用
することになる。この引張荷重が、前側パネル６５及び
後側パネル６６の側壁部同士の溶接部分を分離させる荷
重に達すると、後側パネル６６の側壁部が前側パネル６
５の側壁部から分離し、このことによるフロントサイド
フレーム１１，１１の剛性の低下を契機として、該フロ
ントサイドフレーム１１，１１が大きく折れ曲がること
になる。

【００６１】これにより、前記実施形態１と同様に、前
記フロントサイドフレーム１１，１１の変形モードを潰
れ変形から屈曲変形に切り換えて、車体減速度を一旦、
降下させることができる。この際、前記後側パネル６６
の切欠部６７，６７によって、前側パネル６５及び後側
パネル６６の溶接部分に対してパワープラント４からの
荷重を直接的に作用させて、確実に分離させることがで
きる。

【００６２】したがって、この実施形態２では、フロン
トサイドフレーム１１のインナパネル５１を前側パネル
６５及び後側パネル６６に分割して、該後側パネル６６
に前記フランジ部６８及び切欠部６７，６７を設けるこ
とによって、前記実施形態１と同様な作用効果を得るこ
とができる。

【００６３】尚、この実施形態２における切欠部６７，
６７を前記実施形態１で説明した溝状の薄肉部としても
よく、この場合では、前記フランジ部６８に作用する引
張荷重が、薄肉部を破断させる荷重に達するとその薄肉
部が前端部から破断していくとともに、溶接部分に引張
荷重が作用するようになる。そして、該溶接部分が分離
しながら薄肉部がさらに破断していき、このことによる
フロントサイドフレーム１１，１１の剛性の低下を契機
として、該フロントサイドフレーム１１，１１が大きく
折れ曲がることになる。

【００６４】（他の実施形態）尚、本発明は前記実施形
態１及び２に限定されるものではなく、その他の種々の
実施形態を包含するものである。すなわち、前記各実施
形態では、パワープラント４の係合部として滑車６２を
設けているが、図１１に示すように、パワープラント４
の車幅方向の両端側にそれぞれＬ字状の係合部材（係合
部）７０を設けるようにしてもよい。具体的には、該各
Ｌ字状部材７０の一方のアーム部を、パワープラント４
の側壁部から車体外方へ延びるように取り付け、この一
方のアーム部の端部から車体後方へ延びる他方のアーム
部を、車体前後方向から見て、前記フック部材５５とフ
ロントサイドフレーム１１のインナパネル５１とからな
る枠状部分の内方側と重複するように位置付ける。

【００６５】このものでは、前記した自動車の前面衝突
時にパワープラント４が後退すると、Ｌ字部材７０と前
記フック部材５５とが係合して、該パワープラント４か
らの荷重を前記フック部材５５を介して薄肉部５７に作
用させるようになる。 尚、パワープラント４のＬ字部
材７０とフロントサイドフレーム１１のフック部材５５
とは、車体前後方向に所定距離（例えば、３０ｍｍ〜４
０ｍｍ）離間しており、通常走行時のパワープラント４
の揺動によって該Ｌ字部材７０及びフック部材５５が接
触することはない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係る自動車の前部車体構造によると、フロントサイドフ
レームに、自動車の前面衝突時に後退するパワープラン
トから引張荷重を受ける荷重入力部と、その引張荷重に
より破断する薄肉状の破断起点部とを設けたので、自動
車の前面衝突時にフロントサイドフレームの変形途中で
フロントサイドフレームの剛性を大幅に低下させて、変
形モードを切り換えるができ、これにより、車体減速度
を狙い通りに変化させて、乗員への衝撃荷重を確実に低
減することができる。

【００６７】請求項２記載の発明によると、自動車の前
面衝突時に、後退するパワープラントからフック部材に
対して引張荷重を作用させて、破断起点部を確実に破断
させることができる。

【００６８】請求項３記載の発明によると、自動車の前
面衝突時に、後退するパワープラントの荷重伝達部か
ら、ワイヤ部材を介しフック部材に対して引張荷重を確
実に作用させることができる。

【００６９】請求項４記載の発明によると、自動車の前
面衝突時に、後退するパワープラントの係合部からフロ
ントサイドフレームのフック部材に引張荷重を確実に作
用させることができる。

【００７０】請求項５記載の発明によると、請求項１の
発明と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る車体前部の構造を示
す側面図である。

【図２】車体前部の構造を示す下面図である。

【図３】車体前部の構造を示す上方から見た斜視図であ
る。

【図４】フロントサイドフレームのフック部材取付部の
近傍を拡大して示す斜視図である。

【図５】フロントサイドフレーム近傍の車体構造を示す
上方から見た斜視図である。

【図６】車体前部の左側を示す平面図である。

【図７】前面衝突時におけるフロントサイドフレームの
破断状態を示す図４相当図である。

【図８】車体潰れ量に対する車体減速度の変化を示す特
性図である。

【図９】本発明の実施形態２に係る図１相当図である。

【図１０】本発明の実施形態２に係る図４相当図であ
る。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る図６相当図であ
る。

【図１２】従来の自動車の車体前部構造を示す平面図で
ある。

【図１３】前面衝突後の車体前部の状態を示す図１２相
当図である。

【符号の説明】

４ パワープラント １１ フロントサイドフレーム ５１ インナパネル ５５ フック部材（荷重入力部） ５６ ワイヤ部材 ５７ 薄肉部（破断起点部） ６２ 滑車（荷重伝達部） ６５ 前側パネル ６６ 後側パネル ６８ フランジ部（荷重入力部） ７０ Ｌ字部材（係合部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 栄 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 藤井 裕子 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3D003 AA05 BB02 CA01 CA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体前部の左右両側において各々車体前
   後方向に延びるとともに、中空断面を有する一対のフロ
   ントサイドフレームを備えた自動車の前部車体構造であ
   って、 前記一対のフロントサイドフレームの中間にパワープラ
   ントが配設され、 前記各フロントサイドフレームには、自動車の前面衝突
   時に後退するパワープラントから車体内方ないし車体後
   方への引張荷重を受けるように荷重入力部が設けられ、 前記フロントサイドフレームの荷重入力部の近傍には、
   該荷重入力部が前記パワープラントから引張荷重を受け
   たときに破断するように、薄肉状の破断起点部が設けら
   れていることを特徴とする自動車の前部車体構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記フロントサイドフレームの荷重入力部は、車体内方
   の側壁部に設けられたフック部材であり、 前記破断起点部は、前記フロントサイドフレームにおけ
   るフック部材の固定部位を囲むように設けられているこ
   とを特徴とする自動車の前部車体構造。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記一対のフロントサイドフレームのフック部材を互い
   に連結するように車幅方向にワイヤ部材が張架され、 前記パワープラントには、自動車の前面衝突時に後退す
   る該パワープラントから前記ワイヤ部材へ荷重を伝達す
   る荷重伝達部が設けられていることを特徴とする自動車
   の前部車体構造。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記パワープラントの車幅方向の両端側には、自動車の
   前面衝突時に該パワープラントの後退によって前記フロ
   ントサイドフレームのフック部材と係合するように、車
   体外方へ突出した係合部が設けられていることを特徴と
   する自動車の前部車体構造。
5. 【請求項５】 車体前部の左右両側において各々車体前
   後方向に延びるとともに、中空断面を有する一対のフロ
   ントサイドフレームを備えた自動車の前部車体構造であ
   って、 前記一対のフロントサイドフレームの中間にパワープラ
   ントが配設され、 前記各フロントサイドフレームの少なくとも車体内方側
   が、車体前方の前側パネルと車体後方の後側パネルとか
   らなり、該後側パネルの前端側が前側パネルの後端側に
   車体内方側から接合され、 前記後側パネルにおける前側パネルとの接合部位近傍に
   は、自動車の前面衝突時に後退するパワープラントから
   車体内方ないし車体後方への引張荷重を受けるように荷
   重入力部が設けられていることを特徴とする自動車の前
   部車体構造。