JP2005335442A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突荷重の入力時にサブフレームの後端部を積極的に脱落させることにより、パワーユニットの後方移動量をより稼いでエネルギー吸収量を更に増加することができる車体前部構造の提供を図る。
【解決手段】 車体前部骨格６の下側に前後両端部を取り付けたサブフレーム９の前後方向中間部に、所定値以上の荷重Ｆにより下方に屈曲変形する屈曲部９ｆを設け、このサブフレーム９の後端部９ｄと車体側８との取付部を屈曲部９ｆの屈曲変形完了後に脱落可能とする脱落構造とし、かつ、サブフレーム９の後端部９ｄの脱落後にもこのサブフレーム９の後端部９ｄと車体側８との連結状態を維持する連結部材１４を設けることにより、サブフレーム９の後端部９ｄの脱落によりパワーユニット１０の後方移動量を増加させて、フロントサイドメンバ４の潰れストロークを稼ぎ、衝突エネルギーの吸収量を増大できる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、フロントサイドメンバの下方にパワーユニットを搭載するサブフレームを備えた車体前部構造に関する。

従来の自動車には、車体前部の左，右骨格を成すフロントサイドメンバの下方にサブフレームを設けて、このサブフレームにパワーユニットを搭載したものがあり、この場合、サブフレームは、衝突荷重の入力によりフロントサイドメンバの潰れ変形に伴って中間部分が下方に屈曲変形されるようになっており、このとき、サブフレームの後端部と車体側との連結部に、サブレームの屈曲変形が限度に達した後に、このサブフレームの後端部を後方移動させる易変形部を設けてある（例えば、特許文献１参照）。

このように、易変形部を設けることによりパワーユニットの下方移動量を増大して、このパワーユニットがダッシュパネルに干渉するストロークを長くし、もってフロントサイドメンバの潰れストロークを稼ぐことにより、エネルギー吸収効率を向上できるようにしている。
特開２００２−１６０６６４号公報（第５頁、第８図）

しかしながら、かかる従来の車体前部構造は、上述したようにサブフレームの後端部に易変形部を設けて衝突時の後方移動量を稼ぐようになっているが、易変形部の変形許容量に限度が存在する関係上、パワーユニットの下方移動量が制約され、ひいてはフロントサイドメンバの潰れストロークが制限されてしまう。

また、サブフレームの後端部は易変形部を設けたとはいえ車体側に結合構造となっているため、入力される衝突荷重が大きい場合はその結合部分が脱落し、その後はサブフレームによるエネルギー吸収ができなくなってしまうとともに、パワーユニットが大きく後方移動してダッシュパネルに干渉する可能性がある。

そこで、本発明は衝突荷重の入力時にサブフレームの後端部を積極的に脱落させることにより、パワーユニットの後方移動量をより稼いでエネルギー吸収量を更に増加す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、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に延在し、車両前方から入力される所定値以上の荷重により軸方向に潰れ変形する左右一対のフロントサイドメンバを設けて車体前部骨格を構成し、
この車体前部骨格の下側に、パワーユニットを搭載するサブフレームの前後両端部を取り付けた車体前部構造において、
前記サブフレームの前後方向中間部に、前記所定値以上の荷重により下方に屈曲変形する屈曲部を設けるとともに、このサブフレームの後端部と車体側との取付部を前記屈曲部の屈曲変形完了後に脱落可能とする脱落構造とし、かつ、サブフレームの後端部の脱落後にもこのサブフレームの後端部と車体側との連結状態を維持する連結部材を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、車体前方から所定値以上の荷重が入力した場合に、サブフレームは屈曲部から下方に屈曲変形してパワーユニットを下方に落とし込み、そして、サブフレームの屈曲変形完了後にサブフレームの後端部が脱落することによりパワーユニットの後方移動量を増加させて、フロントサイドメンバの潰れストロークを稼ぐことができるため、衝突エネルギーの吸収量を増大できる。

また、サブフレームの後端部が脱落した後も、この後端部は連結部材を介して車体側と連結された状態を維持することができ、該連結部材によって衝突エネルギーの吸収量を更に増大できる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図１１は本発明の車体前部構造の第１実施形態を示し、図１は車体全体構造の斜視図、図２は車体前部骨格部分の結合状態の要部を示す斜視図、図３は車体前部骨格部分の配置構成の要部を示す分解斜視図、図４は車体前部骨格の組付け状態を示す側面図、図５はサブフレーム後端部の脱落構造部分への取付け状態を示す斜視図、図６はサブフレーム後端部の脱落構造部分への取付け途中を示す分解斜視図、図７は前方から衝突荷重が入力した状態を示す車体前部骨格の側面図、図８は前方からの衝突荷重により脱落構造部分が脱落した状態を示す車体前部骨格の側面図、図９は脱落構造部分に荷重が入力した状態を示す斜視図、図１０は脱落構造部分が脱落した状態を示す斜視図、図１１は車体前部骨格でのエネルギー吸収特性を従来と比較して示す説明図である。

この第１実施形態の車体前部構造は、図１に示す車体１の前部、つまり、エンジンやモータなどの動力源が収納されるフロントコンパートメント２部分に相当し、このフロントコンパートメント２はダッシュパネル３によって車室Ｒと隔成されている。

フロントコンパートメント２の車幅方向両側には、図２，図３に示すように、車幅方向両側に前後方向に延在する左右一対のフロントサイドメンバ４（便宜上、図中片側のみを示す）が配置されるとともに、一対のフロントサイドメンバ４の前端に跨ってファーストクロスメンバ５が結合される。尚、図２，図３は車両左側部分を示す。

また、フロントサイドメンバ４は、これがダッシュパネル３に至る部分で傾斜部分４ａをもって下方に屈曲し、この屈曲した先が車体フロア７（図１参照）の前端部の車幅方向に配置されるダッシュクロスメンバ８に結合され、前記フロントサイドメンバ４とファーストクロスメンバ５およびダッシュクロスメンバ８によって車体前部骨格６が構成される。

前記車体前部骨格６の下側には、前記フロントサイドメンバ４および前記ファーストクロスメンバ５にほぼ沿った形状でサブフレーム９が配置される。

サブフレーム９は、ファーストクロスメンバ５に沿った前端連結部９ａと、フロントサイドメンバ４に沿った左右一対のサイドフレーム９ｂとによって平面視でほぼコ字状に形成され、この一対のサイドフレーム９ｂは、その前端部９ｃがファーストクロスメンバ５の車幅方向両端部の下面に結合されるとともに、その後端部９ｄが車体側としてのダッシュクロスメンバ８の下面に後述の脱落台１５を介して結合される。

前記サイドフレーム９ｂの前後方向中間部分９ｅには、屈曲部として下向きに凸としたくの字状の折曲部９ｆが形成されるとともに、左右のサイドフレーム９ｂの中間部分９ｅに跨ってパワーユニット１０（図３参照）が図外のマウント部材を介して搭載される。

更に、前記フロントサイドメンバ４の車幅方向外方には、図２，図３に示すようにサイドシル１１が位置してダッシュクロスメンバ８の車幅方向端部が結合しており、このサイドシル１１の前端部には上方に連続して立ち上がるフロントピラー１２を結合してある。

フロントサイドメンバ４は断面矩形状の閉断面に形成されて、図７に示すように車両前方から入力される所定値以上の衝突荷重Ｆにより軸方向に潰れ変形可能となっており、この潰れ変形により衝突荷重Ｆのエネルギーが吸収される。

また、前記サブフレーム９は、前記衝突荷重Ｆの入力により図７に示すように前記フロントサイドメンバ４の潰れ変形に伴って中間部分９ｅが前記折曲部９ｆから下方に屈曲変形可能となっている。

ここで、本実施形態では図４に示すように、折曲部９ｆを形成したサブフレーム９の後端部９ｄとダッシュクロスメンバ８との取付部を、前記折曲部９ｆの屈曲変形完了後に脱落可能とする脱落構造とし、かつ、サブフレーム９の後端部９ｄの脱落後にもこのサブフレーム９の後端部９ｄとダッシュクロスメンバ８との連結状態を維持する連結部材としてのワイヤー１４を設けてある。

即ち、サブフレーム９の後端部９ｄの前記脱落構造は、図５，図６に示すように所定値以上の荷重の入力により脱落可能な脱落台１５を介してサブフレーム９の後端部９ｄをダッシュクロスメンバ８に取り付けて構成してある。

脱落台１５は直方体のボックス状に形成され、その上端の周辺から突出するフランジ１５ａをダッシュクロスメンバ８の下面および側面に所定の結合強度となるようにスポット溶接してあり、脱落台１５の脱落時にはフランジ１５ａのスポット溶接部分から剥離するようになっている。

そして、脱落台１５の下面中央から垂下するスタッドボルト１６に、サブフレーム９の後端部９ｄに形成した取付穴９ｇを挿通した後に、ナット１６ａによって締付け固定してある。

一方、前記ワイヤー１４は、図５，図６に示すように両端部に取付けリング１４ａ，１４ｂを設けてあり、一方の取付けリング１４ａをサブフレーム９の後端部９ｄとナット１６ａとの間に挟むようにして前記脱落台１５のスタッドボルト１６に固定してある。

他方の取付けリング１４ｂは、前記脱落台１５の車幅方向外方に近接してダッシュクロスメンバ８の下面から垂下するスタッドボルト１７に挿通した後に、ナット１７ａによって締付け固定してある。

このとき、前記ワイヤー１４の連結強度を、サブフレーム９が脱落台１５から脱落した後におけるサブフレーム９の変形強度よりも大きくし、更に、このサブフレーム９の変形強度を、サブフレーム９の脱落台１５の脱落強度よりも大きく設定してある。

また、図４に示すように前記ワイヤー１４の長さａを、パワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離ｂよりも小さく設定してある。

尚、このときのパワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離ｂは、サブフレーム９の後端部９ｄが脱落してパワーユニット１０が落下した際に、このパワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離の増加代を含むものとする。

以上の構成により本実施形態の車体前部構造にあっては、図７に示すように前面衝突により車体前方から衝突荷重Ｆがファーストクロスメンバ５を介してフロントサイドメンバ４に入力し、このフロントサイドメンバ４が軸方向に潰れ変形して前記衝突荷重Ｆによるエネルギーが吸収される。

また、このフロントサイドメンバ４の軸方向の潰れ変形によってその前端部が後退することに伴って、サブフレーム９の車幅方向両側のサイドフレーム９ｂの中間部分９ｅが図７にも示すように折曲部９ｆで下方に屈曲変形し、この屈曲変形により前記フロントサイドメンバ４の潰れ変形が更に進行する。

そして、サブフレーム９の屈曲変形に伴ってこれに搭載したパワーユニット１０が落下して、このパワーユニット１０がダッシュパネル３の下方に潜り込むように下向き後方に移動することにより、パワーユニット１０の後方移動量を増加させ、その分、フロントサイドメンバ４の潰れストロークを稼ぐことができるため、衝突エネルギーの吸収量を増大できる。

このとき、サブフレーム９に入力された前記荷重Ｆは、前記折曲部９ｆからサイドフレーム９ｂを屈曲しつつ後端部９ｄに伝達され、そして、図９に示すようにこの後端部９ｄを取り付けたスタッドボルト１６を介して脱落台１５に入力され、図７に示すようにこの脱落台１５の下端部を車体後方に後退変形させる。

また、前記サブフレーム９の屈曲変形挙動は、図７に示したように折曲部９ｆから屈曲したサイドフレーム９ｂが路面Ｇに接触するまで進行し、この時点でサブフレーム９の変形は限界に達するが、パワーユニット１０とダッシュパネル３との間には隙間ｃが存在する。

そして、衝突の更なる進行により衝突荷重Ｆがサブフレーム９の後端部９ｄに入力すると、図８，図１０に示すように脱落台１５のフランジ１５ａがダッシュクロスメンバ８から剥離して脱落する。

このように脱落台１５の脱落によりサブフレーム９の後端部９ｄは車体側との結合が解除されることになるが、本実施形態ではこの後端部９ｄとダッシュクロスメンバ８とをワイヤー１４を介して連結してあるので、サブフレーム９の後端部９ｄを車体側に保持した状態を維持しつつ後方移動が可能となる。

従って、この脱落によりサブフレーム９の後端部９ｄの後方移動が増加した分、パワーユニット１０の更なる後方移動が許容されるため、前記フロントサイドメンバ４の潰れ変形が更に増大するとともに、ワイヤー１４の抗力によって、図１１に示すように衝突エネルギーの吸収効率を更に高めることができる。

即ち、図１１は横軸に車体前部骨格６が衝突荷重Ｆにより後退する変位量を取り、縦軸に荷重の吸収量を取って示し、本実施形態の車体前部構造によるエネルギー吸収特性Ａを実線で示し、従来の特性Ｂを破線で示してあり、同図から明らかなように本実施形態では従来に比較して変位量を荷重維持しつつ増加させることができ、もってエネルギー吸収量を増大することができる。

また、本実施形態では前記ワイヤー１４の連結強度を、サブフレーム９が脱落台１５から脱落した後におけるサブフレーム９の変形強度よりも大きくし、更に、このサブフレーム９の変形強度を、サブフレーム９の脱落台１５の脱落強度よりも大きく設定したので、サブフレーム９の後端部９ｄが脱落した後にあっても、この後端部９ｄはワイヤー１４を介してダッシュクロスメンバ８との連結状態を維持しつつ、サブフレーム９に入力される荷重をワイヤー１４の連結強度内でサブフレーム９を更に変形できるため、このサブフレーム９によるエネルギー吸収効率を更に高めることができる。

更に、前記ワイヤー１４の長さａを、パワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離ｂよりも小さくしたので、サブフレーム９が屈曲変形し、かつ、脱落台１５が脱落した状態に至るまでパワーユニット１０が車体後方に後退した場合にも、このパワーユニット１０がダッシュパネル３に干渉し、更にはダッシュパネル３を変形して車室内に侵入するのを防止することができる。

図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１２は連結部材の取付け状態を示す斜視図である。

この第２実施形態の車体前部構造は上記実施形態と同様に連結部材としてワイヤー２０を用いてあり、このワイヤー２０の一端部の取付けリング２０ａを脱落台１５の内部に配置して取り付けるとともに、他端部の取付けリング２０ｂをサイドシル１１の車幅方向内側の側面に取付けてある。尚、ダッシュクロスメンバ８は図中下面のみを示してある。

即ち、一端部の取付けリング２０ａを取り付けるにあたって、脱落台１５の下面から垂下するスタッドボルト１６の上端部をこの脱落台１５の内方に突出しておき、この内方突出部１６ｂに前記取付けリング２０ａを挿通してナット１６ｃ締めすることにより固定してある。

一方、他端部の取付けリング２０ｂを取り付けるにあたって、サイドシル１１の内側面からスタッドボルト１７ａを突設し、このスタッドボルト１７ａに前記取付けリング２０ｂを挿通してナット１７ｂ締めすることにより固定してある。

また、この実施形態では両端部の取付けリング２０ａ，２０ｂの取付け高さが近くなる関係上、これら両リング２０ａ，２０ｂが近接配置されるため、ワイヤー２０の中間部分にコイル状の巻回部分２０ｃを形成してあり、かつ、その中間部分を脱落台１５の側面に形成した切欠き部分１５ｂから挿通するようになっている。

勿論、この実施形態にあっても巻回部分２０ｃを伸展したワイヤー２０の長さを、パワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離よりも小さく設定してある。

従って、この第２実施形態によれば、ワイヤー２０をコンパクトに収納できる。

図１３は本発明の第３実施形態を示し、前記第１，第２実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１３は連結部材の取付け状態を示す斜視図である。

この第３実施形態の車体前部構造は上記実施形態と同様に連結部材としてワイヤー２１を用いてあり、このワイヤー２１の一端部の取付けリング２１ａを、第２実施形態と同様に脱落台１５の内部に配置して取り付けるとともに、他端部の取付けリング２１ｂをダッシュクロスメンバ８の内部に取付けてある。尚、ダッシュクロスメンバ８は図中下面のみを示してある。

即ち、一端部の取付けリング２０ａを取り付けるにあたって、第２実施形態と同様に脱落台１５の下面から垂下するスタッドボルト１６の上端部をこの脱落台１５の内方に突出しておき、この内方突出部１６ｂに前記取付けリング２１ａを 挿通してナット１６ｃ締めすることにより固定してある。

一方、他端部の取付けリング２０ｂを取り付けるにあたって、ダッシュクロスメンバ８の下面から内方にスタッドボルト１７ｃを突設し、スタッドボルト１７ｃに前記取付けリング２０ｂを挿通してナット１７ｄ締めすることにより固定してある。

また、この実施形態ではワイヤー２１をダッシュクロスメンバ８の下面を挟んで配索される関係上、脱落台１５の取付け部分の内側領域でダッシュクロスメンバ８の下面に開口部８ａを形成し、ワイヤー２１をこの開口部８ａに挿通してある。

勿論、この実施形態にあってもワイヤー２１の長さを、パワーユニット１０とダッシュパネル３との間の距離よりも小さく設定してある。

従って、この第３実施形態によれば、ワイヤー２１の収納をよりコンパクトにするとともに、このワイヤー２１は脱落台１５およびダッシュクロスメンバ８の内方に配置されて外方から完全に保護できる。

ところで、本発明は前記第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これら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用することができ、例えば連結部材はワイヤー１４，２０，２１とした場合を開示したが、これに限ることなく脱落したサブフレーム９の後端部９ｄを車体側に確実に保持できる部材であればよく、例えばリンクなどによっても構成することができる。

また、連結部材の他端部を取り付ける車体側部材はダッシュクロスメンバ８に限ることなく、サブフレーム９を確実に保持できる部材、例えばフロントクロスメンバ４を車体後方に延設したエクステンションサイドメンバやエクステンションサイドメンバとサイドシル１１とを結合するアウトリガーなどであってもよい。

本発明が適用される車体全体構造の斜視図である。 本発明の第１実施形態における車体前部骨格部分の結合状態の要部を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における車体前部骨格部分の配置構成の要部を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態における車体前部骨格の組付け状態を示す側面図である。 本発明の第１実施形態におけるサブフレーム後端部の脱落構造部分への取付け状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるサブフレーム後端部の脱落構造部分への取付け途中を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態における前方から衝突荷重が入力した状態を示す車体前部骨格の側面図である。 本発明の第１実施形態における前方からの衝突荷重により脱落構造部分が脱落した状態を示す車体前部骨格の側面図である。 本発明の第１実施形態における脱落構造部分に荷重が入力した状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における脱落構造部分が脱落した状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における車体前部骨格でのエネルギー吸収特性を従来と比較して示す説明図である。 本発明の第２実施形態における連結部材の取付け状態を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態における連結部材の取付け状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 車体
３ ダッシュパネル
４ フロントサイドメンバ
６ 車体前部骨格
８ ダッシュクロスメンバ（車体側）
９ サブフレーム
９ｄ サブフレームの後端部
９ｆ 折曲部（屈曲部）
１０ パワーユニット
１４ ワイヤー（連結部材）
１５ 脱落台（脱落構造）

Claims (3)

1. 車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に延在し、車両前方から入力される所定値以上の荷重により軸方向に潰れ変形する左右一対のフロントサイドメンバを設けて車体前部骨格を構成し、
   この車体前部骨格の下側に、パワーユニットを搭載するサブフレームの前後両端部を取り付けた車体前部構造において、
   前記サブフレームの前後方向中間部に、前記所定値以上の荷重により下方に屈曲変形する屈曲部を設けるとともに、このサブフレームの後端部と車体側との取付部を前記屈曲部の屈曲変形完了後に脱落可能とする脱落構造とし、かつ、サブフレームの後端部の脱落後にもこのサブフレームの後端部と車体側との連結状態を維持する連結部材を設けたことを特徴とする車体前部構造。
2. 連結部材の連結強度を、サブフレームの脱落構造が脱落した後におけるサブフレームの変形強度よりも大きくし、更に、このサブフレームの変形強度を、サブフレームの脱落構造の脱落強度よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 連結部材の長さを、パワーユニットとダッシュパネルとの間の距離よりも小さくした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。
   

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