JP2005219609A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サブフレームが下向きにくの字状に折れ曲がり変形する際に、サブフレーム前端部の締結ボルトに剪断荷重が作用するのを回避して締結状態を維持することができる車体前部構造の提供を図る。
【解決手段】車両の前面衝突時にサブフレーム６が下向きにくの字状に折れ曲がり変形する際に、ブラケット８との締結部分に上向きの反力が生じると、前壁８Ｂは、底壁８Ａ，後壁８Ｃ，斜壁８Ｄよりもパネル剛性を低くしてあるため、前壁８Ｂがいち早く座屈変形して、底壁８Ａが斜壁８Ｄと後壁８Ｃとの連設部を支点としてサブフレーム６の前端部と一体的に上向きに折れ曲がり変形し、ボルト９に剪断荷重が作用するのを回避して締結状態を維持することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車の車体前部構造に関する。

自動車の車体前部構造の中には、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した１対のフロントサイドメンバの下方に、エンジン，トランスミッションからなる駆動ユニットを支持するサブフレームを配置し、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバの軸方向の圧潰変形に伴って、サブフレームをその前，後端部とフロントサイドメンバの前，後端部との締結固定部を支持点として中央部分を下方にくの字状に折れ曲がり変形させることで衝突エネルギーを吸収すると共に、このサブフレームのくの字状の折れ曲がり変形によって駆動ユニットを下方に引き落して、該駆動ユニットがダッシュパネルに干渉するのを回避するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１８６３２号公報（第５頁、第６図）

車両の前面衝突時にサブフレームが下向きにくの字状に折れ曲がり変形する際に、特に折れ曲がりによる角度変形が大きくなる傾向にあるサブフレームの前側部分では曲げモーメントが大きくなることから、該サブフレームの前端部をフロントサイドメンバの前端部に締結しているボルトに大きな剪断力が作用し、該ボルトが破断してサブフレームの折れ曲がり変形が適正に行われなくなる可能性がある。

そこで、本発明はサブフレームが下向きにくの字状に折れ曲がり変形する際に、該サブフレームの前端部の締結ボルトに大きな剪断力が作用するのを回避して締結状態を維持し、サブフレームの折れ曲がり変形を適正に行わせることができる車体前部構造を提供するものである。

本発明にあっては、車体のフロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した１対のフロントサイドメンバと、
前記１対のフロントサイドメンバよりも下方でほぼ水平に配置されて、後端部を各フロントサイドメンバの後端部下面に締結固定すると共に、前端部を各フロントサイドメンバの前端部下面に接合配置したブラケットに締結固定して、前後方向中間部分に駆動ユニットの支持点を設定したサブフレームと、を備えた車体前部構造であって、
前記ブラケットは、少なくとも下面にサブフレームの前端部を締結固定する底壁と、
該底壁の前，後端部から立設されて上端をフロントサイドメンバの前端部下面に結合した前壁および後壁と、
前壁の上端部と、底壁と後壁との連設隅部とに跨って前傾状態に設けた斜壁と、を備え、
前記ブラケットの前壁を、底壁，後壁，および斜壁よりもパネル剛性を低く設定したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、車両の前面衝突時にサブフレームがその前，後端部の締結固定部を支持点にして前後方向中間部の駆動ユニットの支持点を頂点に下向きにくの字状に折れ曲がり変形すると、ブラケット下面に締結固定したサブフレームの前端部には上向きの反力が発生する。

ブラケットの前壁は、底壁，後壁，および斜壁よりもパネル剛性を低く設定してあるため、前記上向きの反力により前壁がいち早く座屈変形して、底壁がその後端と後壁および斜壁との連設部を支点にしてサブフレームの前端部と一体的に上向きに折れ曲がり変形し、該底壁とサブフレーム前端部との締結固定点に剪断荷重が作用するのを回避して締結状態を維持することができる。

この結果、サブフレームの前端部がブラケットから脱落するのを防止して、該サブフレームのくの字状の折れ曲がり変形を適正に行わせて衝突エネルギーの吸収効果を発揮させることができると共に、駆動ユニットを下方に引き落してダッシュパネルに干渉するのを回避することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図６は本発明の一実施形態を示し、図１はフロントサイドメンバとサブフレームの配設状態を示す側面図、図２は衝突初期における車体前部の変形状態を示す図１と同様の側面図、図３は衝突による車体前部の変形が進行した状態を示す図１と同様の側面図、図４は図１におけるブラケットの取付け状態を示す下方から見た斜視図、図５は図２におけるサブフレーム前端部の連結部分を示す側面図、図６は図３におけるサブフレーム前端部の連結部分を示す側面図である。

本実施形態の車体前部構造は図１に示すように、車両のフロントコンパートメントＦ・Ｃの車幅方向両側部に、車両の前面衝突時における主要なエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバ１を車体前後方向に延在配置してある。

このフロントサイドメンバ１は、例えば矩形の閉断面に形成してあり、直状のフロント部１Ａと、フロント部１Ａの後端部から斜め下方に傾斜したキックアップ部１Ｂと、該キックアップ部１Ｂの後端部から後方に延びるエクステンション部１Ｃとを備えている。

前記キックアップ部１Ｂはダッシュパネル２のトーボード部２ａの傾斜に合わせて傾斜成形してあって、該トーボード部２ａの下面に接合してあり、エクステンション部１Ｃはトーボード部２ａに続くフロアパネル３の下面に接合してある。

また、フロント部１Ａの前端にはフロントバンパーのパンバースティ４を同一軸線上に結合配置してある。

フロントコンパートメントＦ・Ｃの下側には、前記フロントサイドメンバ１よりも下方でほぼ水平に配置されて、エンジン，トランスミッション等からなる駆動ユニット５の下部を支持するサブフレーム６を配設してある。

このサブフレーム６は前記１対のフロントサイドメンバ１の直下で前後方向に延在する１対の直状の側部フレーム６Ａを備えていて、該側部フレーム６Ａの後端部間に後側フレームを一体に設けた平面コ字形に、もしくは、側部フレーム６Ａの前端部間にも前側フレームを一体に設けた平面井桁状に形成される。

サブフレーム６は、その後端部をフロントサイドメンバ１のエクステンション部１Ｃの下面に直接重合してボルト７により締結固定する一方、前端部をフロントサイドメンバ１のフロント部１Ａの前端部下面に接合配置したブラケット８の下面に重合してボルト９により締結固定してある。

駆動ユニット５は、基本的には前記一対のフロントサイドメンバ１のフロント部１Ａに跨って、該フロント部１Ａが軸方向に圧潰変形すると離脱し得るようにマウント部材を介して搭載支持されていて、前記サブフレーム６には、駆動ユニット５の下部を側部フレーム６Ａの前後方向中間部分にマウント部材１０を介して支持してある。

一方、前記ブラケット８は、下面にサブフレーム６の前端部、具体的には側部フレーム６Ａの前端部を重合して前記ボルト９により締結固定する底壁８Ａと、該底壁８Ａの前，後縁部から立設されて上端を前記フロント部１Ａの前端部下面に結合した前壁８Ｂおよび後壁８Ｃと、この前壁８Ｂの上端部と、前記底壁８Ａと後壁８Ｃとの連設隅部とに跨って前傾状態に設けた斜壁８Ｄと、を備えている。

そして、前記ブラケット８の前壁８Ｂを、底壁８Ａ，後壁８Ｃ，および斜壁８Ｄよりもパネル剛性を低く設定し、該ブラケット８が上下方向に圧縮荷重を受けると、該前壁８Ｂがいち早く座屈変形し得るようにしてある。

これは、例えば前壁８Ｂの板厚を、底壁８Ａ，後壁８Ｃ，斜壁８Ｄの板厚よりも薄くしたり、あるいは、材質を変えることによって容易に調整することができる。

本実施形態ではブラケット８を図４に示すように、左右の側壁８Ｅを一体に設けたボックス構造として、前壁８Ｂ，後壁８Ｃ，側壁８Ｅの各上端に延設したフランジ部８Ｂａ，８Ｃａ，８Ｅａを介してフロント部１Ａにミグ溶接等により接合してあるが、この側壁８Ｅも前壁８Ｂと同様に他の壁部８Ａ，８Ｃ，８Ｄよりもパネル剛性を低く設定して、前記圧縮荷重に対して前壁８Ｂと共にいち早く座屈変形し得るようにしてある。

また、前記フロント部１Ａの前端部、具体的にはブラケット８の前方下面には、ほぼ水平な先端部１１ａがブラケット８の前壁８Ｂに近接配置されて、車両の前面衝突時にフロント部１Ａの軸方向の圧潰変形に伴って後退して、前記ブラケット８の前壁８Ｂに衝接する変形促進用の突起部１１を固設してある。

以上の構成によりこの実施形態の車体前部構造によれば、車両の前面衝突によりフロントサイドメンバ１の前端部に衝突荷重Ｆが入力すると、図２，図５に示すようにバンパーステイ４が軸方向に圧潰変形すると共に、フロントサイドメンバ１のフロント部１Ａも前端側から軸方向に圧潰変形（軸圧潰）する。

このフロント部１Ａの前端部の軸圧潰の進行により、駆動ユニット５がフロント部１Ａのマウント部分で離脱する一方、サブフレーム６の側部フレーム６Ａには、その前，後端部の締結固定部を支点にして図３，図６に示すように前後方向に圧縮荷重Ｆａが発生して、該側部フレーム６Ａがマウント部材１０による駆動ユニット５の支持点を頂点として側面くの字状に下向きに折れ曲がり変形する。

このくの字状の折れ曲がり変形により、側部フレーム６Ａの前，後端部の締結固定部分には上向きの反力Ｆｂが発生するが、後端部はフロントサイドメンバ１のエクステンション部１Ｃの下面に重合して締結固定してあるため、該後端部の上方移動が抑えられる一方、前端部はブラケット８に前記上向きの反力Ｆｂが上下方向の圧縮荷重として作用し、該ブラケット８が上下方向に圧縮変形する。

このとき、ブラケット８の前壁８Ｂは、底壁８Ａ，後壁８Ｃ，および斜壁８Ｄよりもパネル剛性を低く設定してあるため、前記上向きの反力Ｆｂによって前壁８Ｂが側壁８Ｅと共にいち早く座屈変形する。

これにより、後壁８Ｃと斜壁８Ｄとによる三角トラス構造によって、これら後壁８Ｃと斜壁８Ｄが支壁となってそれらの連設隅部を支点Ｐとして側部フレーム６Ａの前端部が支持されると共に、ブラケット８の底壁８Ａがその後端の前記支点Ｐを中心に側部フレーム６Ａの前端部と一体的に上向きに折れ曲がり変形し、該底壁８Ａと側部フレーム６Ａの前端部との締結固定点であるボルト９に剪断荷重が作用するのを回避してボルト９による締結状態を維持することができる。

ここで、特に本実施形態では、図２，図５に示す衝突初期の段階で、フロント部１Ａの前端が軸圧潰を始めると、突起部１１の先端１１ａがブラケット８の前壁８Ｂに衝接して該前壁８Ｂに直接的に衝突入力Ｆを作用させるため、該前壁８Ｂの座屈変形を速進してボルト９への剪断荷重の発生をより確実に回避させることができる。

この結果、前記フロント部１Ａの前端部がブラケット８から脱落するのを防止して、サブフレーム６の側部フレーム６Ａのくの字状の折れ曲がり変形を適正に行わせて衝突エネルギーの吸収効果を発揮させることができると共に、駆動ユニット５を下方に引き落して該駆動ユニット５がダッシュパネル２に干渉して、該ダッシュパネル２が変形するのを回避することができる。

ところで、本発明の車体前部構造を、前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。

本発明の一実施形態を示す側面図。 衝突初期における車体前部の変形状態を示す図１と同様の側面図。 衝突による車体前部の変形が進行した状態を示す図１と同様の側面図。 図１におけるブラケットの取付け状態を示す下方から見た斜視図。 図２におけるサブフレーム前端部の連結部分を示す側面図。 図３におけるサブフレーム前端部の連結部分を示す側面図である。

符号の説明

１…フロントサイドメンバ
５…駆動ユニット
６…サブフレーム
６Ａ…側部フレーム
８…ブラケット
８Ａ…底壁
８Ｂ…前壁
８Ｃ…後壁
８Ｄ…斜壁
１１…突起部
Ｆ・Ｃ…フロントコンパートメント

Claims (2)

1. 車体のフロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した１対のフロントサイドメンバと、
   前記１対のフロントサイドメンバよりも下方でほぼ水平に配置されて、後端部を各フロントサイドメンバの後端部下面に締結固定すると共に、前端部を各フロントサイドメンバの前端部下面に接合配置したブラケットに締結固定して、前後方向中間部分に駆動ユニットの支持点を設定したサブフレームと、を備えた車体前部構造であって、
   前記ブラケットは、少なくとも下面にサブフレームの前端部を締結固定する底壁と、
   該底壁の前，後縁部から立設されて上端をフロントサイドメンバの前端部下面に結合した前壁および後壁と、
   前壁の上端部と、底壁と後壁との連設隅部とに跨って前傾状態に設けた斜壁と、を備え、
   前記ブラケットの前壁を、底壁，後壁，および斜壁よりもパネル剛性を低く設定したことを特徴とする車体前部構造。
2. フロントサイドメンバの前端部に、車両の前面衝突時に該フロントサイドメンバの軸方向の圧潰変形に伴って後退して、前記ブラケットの前壁に衝接する変形促進用の突起部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
   

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