JP2008273411A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な構造変更を伴うことなく、車両の前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】車両２８の前面衝突時にフロントサイドメンバ１０から脱落可能に構成されたサスペンションメンバ１２と、衝突荷重Ｆが作用した際にフロントサイドメンバ１０を車体上方へ凸に屈曲変形させる延長部１４及び突出部１６（モーメント付与手段）とを有している。車両２８の前面衝突時に車体前方からの衝突荷重Ｆが作用した際に、延長部１４及び突出部１６によりフロントサイドメンバ１０に対してモーメントＭが付与され、該モーメントＭによってフロントサイドメンバ１０が車体上方に凸に屈曲変形する。またこのとき、サスペンションメンバ１２がフロントサイドメンバ１０から脱落するため、該フロントサイドメンバ１０は、サスペンションメンバ１２に妨げられることなく車体上方に凸に屈曲変形する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

フロントサイドメンバ（フロントフレーム）の下方に設けたサスペンションクロスメンバを、エンジンルーム内のパワートレインの前方部まで延長し、その延長した先端部をフロントサイドメンバに接続した構造が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−２６８８８１号公報 特開２００５−３３５４４２号公報

上記した従来例では、車両の前面衝突時に、フロントサイドメンバに加えてサスペンションクロスメンバでも衝突荷重を受けることができるように構成されている。しかしながら、近年エンジンルーム内の搭載部品が大型化する傾向にあり、前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を高めるべく、フロントサイドメンバの変形領域をより一層確保するためには、未だ改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、大幅な構造変更を伴うことなく、車両の前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を向上させることを目的とする。

請求項１の発明は、車体前部の左右において夫々車体前後方向に延設されたフロントサイドメンバと、該フロントサイドメンバの下方に連結されると共に、車両の前面衝突時に前記フロントサイドメンバから脱落可能に構成されたサスペンションメンバと、前記フロントサイドメンバに連結され、車体前方からの衝突荷重が作用した際に前記フロントサイドメンバが車体上方へ凸に屈曲変形するように該フロントサイドメンバに対してモーメントを付与するモーメント付与手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車体前部構造では、車両の前面衝突時に車体前部に対して車体前方からの衝突荷重が作用した際に、モーメント付与手段によりフロントサイドメンバに対してモーメントが付与され、該モーメントによってフロントサイドメンバが車体上方に凸に屈曲変形する。またこのとき、サスペンションメンバがフロントサイドメンバから脱落するため、フロントサイドメンバは、サスペンションメンバに妨げられることなく車体上方に凸に屈曲変形する。このため、フロントサイドメンバの変形領域をより一層確保することができ、大幅な構造変更を伴うことなく、車両の前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車体前部構造において、前記モーメント付与手段は、前記フロントサイドメンバの前端から車体下方に延設された延長部と、該延長部のうち前記前端よりも車体下方において、車体前方に突出して設けられた突出部と、を有して構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の車体前部構造では、車両の前面衝突時に、車体前方からの衝突荷重が、フロントサイドメンバの前端と、モーメント付与手段における突出部とに作用する。この突出部は、フロントサイドメンバの前端から車体下方に延設された延長部のうち、フロントサイドメンバの前端よりも車体下方において車体前方に突出して設けられているので、衝突荷重は、フロントサイドメンバの前端よりも比較的早いタイミングで突出部に作用する。衝突荷重が突出部に作用することで、フロントサイドメンバの前端には、該フロントサイドメンバを車体上方へ凸に屈曲変形させるモーメントが生じる。このように、請求項２に記載の車体前部構造では、簡素な構成でフロントサイドメンバの変形を制御して、該フロントサイドメンバの変形領域をより一層確保することができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の車体前部構造において、前記突出部は、前記延長部と別体で構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の車体前部構造では、突出部が延長部と別体で構成されているので、フロントサイドメンバ等の車体骨格が共通でフロントオーバーハングが異なる複数の車種にも、突出部を変更するだけで対応することが可能である。このため、車体重量及びコストの増加を抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の車体前部構造において、前記突出部の少なくとも下部には、前記延長部と係合可能な係合部が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の車体前部構造では、突出部の少なくとも下部には、フロントサイドメンバの延長部と係合可能な係合部が設けられているので、車体前方からの衝突荷重が突出部に作用した際に、該突出部と延長部との間での相対変位を抑制できる。このため、衝突態様にばらつきがあっても、突出部から延長部へ効率的に荷重を伝達することができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車体前部構造によれば、大幅な構造変更を伴うことなく、車両の前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車体前部構造によれば、簡素な構成でフロントサイドメンバの変形を制御して、該フロントサイドメンバの変形領域をより一層確保することができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車体前部構造によれば、車体重量及びコストの増加を抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の車体前部構造によれば、衝突態様にばらつきがあっても、突出部から延長部へ効率的に荷重を伝達することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る車体前部構造Ｓは、フロントサイドメンバ１０と、サスペンションメンバ１２と、モーメント付与手段の一例たる延長部１４及び突出部１６とを有している。

フロントサイドメンバ１０は、車体前部の左右において夫々車体前後方向に延設された車体骨格部材であり、エンジンコンパートメント搭載部品の一例たるトランスミッション１８の上部の左右に配置されている。フロントサイドメンバ１０の後端には、車体後方に向かうに従って車体下方に延びる傾斜部２０が連なっており、該傾斜部２０の後端から車体後方に、車体における車室部位の下部左右において夫々車体前後方向に延びるサイドメンバ２２が連なっている。

サスペンションメンバ１２は、フロントサイドメンバ１０の下方に連結され、図示しないサスペンション装置が組み付けられる部材である。このサスペンションメンバ１２は、例えば車体前方側のマウント部１２Ａ及び車体後方側のマウント部１２Ｂにおいて、例えばフロントサイドメンバ１０の後部及び傾斜部２０の後部に夫々ボルト締結されている。サスペンションメンバ１２は、車両の前面衝突時に、マウント部１２Ａ，１２Ｂにおいてボルトが破断したり、該マウント部１２Ａ，１２Ｂ自体が破断することにより、フロントサイドメンバ１０及び傾斜部２０から夫々脱落可能に構成されている。

フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａから車体前方には、クラッシュボックス２４が連結され、該クラッシュボックス２４の前端には、バンパリインフォース２６が車幅方向に延設されている。ここで、クラッシュボックス２４とは、予め脆弱部２４Ａを設けておくことで、例えば車体前後方向の軸圧縮力に対して潰れ易いようにした部材であって、車体前部構造Ｓを有する車両２８が前面衝突してバンパリインフォース２６から衝突荷重が入力された際に、車体前後方向に潰れて、ある程度の衝突エネルギーを吸収できるようになっている。

延長部１４は、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａから車体下方に延設された車体の骨格部材であり、左右の延長部１４は、クロスメンバ３０により車幅方向に連結されている。図３に示されるように、クロスメンバ３０と延長部１４とは、該クロスメンバ３０の上壁部３０Ａに設けられた貫通孔３０Ｂにボルト３８（図５）を車体下方から挿通し、延長部１４に予め設けられているナット４０（図５）に締結することにより連結されている。またクロスメンバ３０とサスペンションメンバ１２とは、例えばアンダーメンバ３２により車体前後方向に連結されている。なお、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａにも、車体前後方向の軸圧縮荷重に対して該前端１０Ａを潰れ易くするための脆弱部１０Ｂが設けられている。

図３，図４に示されるように、延長部１４における突出部１６の取り付け部位には、例えば階段状に形成された上側前面１４Ａ及び下側前面１４Ｂが設けられており、該下側前面１４Ｂは上側前面１４Ａよりも車体前方へ突出している。

図１に示されるように、フロントサイドメンバ１０、サスペンションメンバ１２及びアンダーメンバ３２に囲まれた領域に、トランスミッション１８が配設されている。このトランスミッション１８からは、例えばドライブシャフト３４が車幅方向両側に延び、図示しないハブに夫々連結されている。このハブには、車輪３６が取り付けられている。そしてこの車輪３６を懸架するサスペンション装置（図示せず）がサスペンションメンバ１２に組み付けられている。

図１から図５において、突出部１６は、延長部１４のうちフロントサイドメンバ１０の前端１０Ａよりも車体下方において、車体前方に突出して設けられた部材であって、例えば延長部１４と別体で構成されている。この突出部１６は、例えば合成樹脂を、車体正面視で略四角形のボックス状に成形したものであって、升目上に配列された多数の肉抜き穴１６Ａが車体前方側に開口している。突出部１６では、この肉抜き穴１６Ａの周囲の壁部が格子状のリブ１６Ｂとなって車体前後方向に延びている。これにより、突出部１６は、軽量でありながら、車体前後方向の軸圧縮荷重に対する強度が高く設定されている。

突出部１６の少なくとも下部には、延長部１４と係合可能な係合部１６Ｃが一体的に設けられており、該係合部１６Ｃは例えば格子状のリブ１６Ｅにより補強されている。図５に示されるように、本実施形態では、例えば突出部１６の車幅方向両側の側部にも、延長部１４と係合可能な係合部１６Ｄが一体的に設けられており、リブ１６Ｆにより補強されている（図２，図３も参照）。なお、この係合部１６Ｄは、例えば突出部１６の車幅方向の一方、例えば車幅方向外側のみに設けるようにしてもよい。

図４に示されるように、本実施形態では、係合部１６Ｃは、延長部１４の下面１４Ｃに連結されるクロスメンバ３０を介して該延長部１４に係合可能に構成されている。クロスメンバ３０の上壁部３０Ａの前縁３０Ｃは、例えば延長部１４からわずかに車体前方に突出しており、係合部１６Ｃとの係合長がより大きくなるように構成されている。なお、係合部１６Ｃ，１６Ｄは、図示されるように、通常時はクロスメンバ３０の前縁３０Ｃや延長部１４と係合していないが、これに限られず、通常時から係合させておいてもよい。また突出部１６が、クロスメンバ３０を介さずに、延長部１４と直接的に係合するように構成してもよい。

図４に示されるように、突出部１６には、延長部１４の上側前面１４Ａ及び下側前面１４Ｂに対応して階段状に形成された、上側背面１６Ｈ及び下側背面１６Ｊが設けられている。このうち上側背面１６Ｈは、延長部１４の上側前面１４Ａに当接又は近接対向するように設定されている。一方下側背面１６Ｊは、上側背面１６Ｈよりも車体前方に位置しており、延長部１４の下側前面１４Ｂに近接対向するように設定されている。このように延長部１４の前面と突出部１６の背面とを、互い違いに組み合わされる階段状に形成することにより、例えば車両２８の前面衝突時に、突出部１６が延長部１４に対して車体下方へ相対変位しようとしても、該突出部１６と延長部１４とが係合することで、該突出部１６の相対変位を抑制できるようになっている。

突出部１６の上側背面１６Ｈには、延長部１４の上側前面１４Ａの貫通孔１４Ｇ（図３）に差し込まれる位置決め用のピン部１６Ｇが設けられている。また突出部１６の下側背面１６Ｊには、延長部１４の下側前面１４Ｂに例えば点状に当接し突出部１６の姿勢をより安定させる当接部１６Ｋが形成されている。

突出部１６は、延長部１４と別体で構成されているので、フロントサイドメンバ１０等の車体骨格が共通でフロントオーバーハングが異なる複数の車種に、該突出部１６を変更するだけで対応することができる。図６に示されるように、例えばフロントオーバーハングが長い車種の場合には、図４に示される突出部１６よりも前後長の大きい突出部１６を取り付けることで対応することが可能である。図６に示される例では、肉抜き穴１６Ａからボルト４２を差し込み、突出部１６の上側背面１６Ｈ及び延長部１４の上側前面１４Ａに挿通して、該上側前面１４Ａの裏面に例えば溶接されているナット４４に締結することにより、突出部１６が延長部１４に取り付けられている。図４に示される例でも、同様のボルト締結により突出部１６が延長部１４に取り付けられている。

図７に示されるように、上記した延長部１４及び突出部１６は、車体前方からの衝突荷重Ｆが作用した際にフロントサイドメンバ１０が車体上方へ凸に屈曲変形するように該フロントサイドメンバ１０に対してモーメントＭ（図７）を付与できるように構成されている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図７において、車体前部構造Ｓを有する車両２８に対して衝突体５０が前面衝突すると、該車両２８の車体前部に車体前方からの衝突荷重Ｆが作用する。このとき、衝突荷重Ｆのうち例えば荷重Ｆ１が、クラッシュボックス２４に入力される。クラッシュボックス２４は、該荷重Ｆ１により軸圧縮変形することで、衝突エネルギーを適度に吸収しつつ、該荷重Ｆ１をフロントサイドメンバ１０に伝達する。本実施形態では、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａも適度に脆弱に構成されているので、該前端１０Ａが軸圧縮変形することにより、更に衝突エネルギーが吸収される。

またこのとき、衝突荷重Ｆのうち例えば荷重Ｆ２が、突出部１６を介して延長部１４に入力される。この突出部１６は、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａから車体下方に延設された延長部１４のうち、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａよりも車体下方において車体前方に突出して設けられているので、荷重Ｆ２は、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａに作用する荷重Ｆ１よりも比較的早いタイミングで突出部１６に作用する。また突出部１６の下部及び両側部には、フロントサイドメンバ１０の延長部１４と係合可能な係合部１６Ｃ，１６Ｄ（図４，図５を参照）が設けられているので、荷重Ｆ２が突出部１６に作用した際に、該突出部１６と延長部１４との間での相対変位を抑制できる。更に延長部１４の前面と突出部１６の背面とが、互い違いに組み合わされる階段状に形成されているので、突出部１６が延長部１４に対して車体下方へ相対変位しようとしても、該突出部１６と延長部１４とが係合することで、該突出部１６の相対変位を抑制できる。車体前部構造Ｓでは、このように延長部１４と突出部１６との相対変位を抑制することで、衝突態様にばらつきがあっても、突出部１６から延長部１４へ効率的に荷重を伝達することができる。

突出部１６から延長部１４へ荷重Ｆ２が入力されることで、車体上下方向におけるフロントサイドメンバ１０の前端１０Ａと突出部１６との距離に荷重Ｆ２を乗じたモーメントＭが、フロントサイドメンバ１０の前端１０Ａに作用する。このようにしてモーメントＭがフロントサイドメンバ１０に付与されることにより、フロントサイドメンバ１０が車体上方に凸に屈曲変形する。

更にこのとき、延長部１４に連結されたクロスメンバ３０及びアンダーメンバ３２を介して、サスペンションメンバ１２にも衝突荷重Ｆの一部が入力される。このサスペンションメンバ１２への荷重入力と、フロントサイドメンバ１０の車体上方への屈曲変形とにより、マウント部１２Ａ，１２Ｂにおける締結ボルトが破断したり、また該マウント部１２Ａ，１２Ｂ自体が破断して、サスペンションメンバ１２がフロントサイドメンバ１０及び傾斜部２０から脱落する。このため、フロントサイドメンバ１０は、サスペンションメンバ１２に妨げられることなく車体上方に凸に屈曲変形することができる。

フロントサイドメンバ１０が上記のように変形し、かつサスペンションメンバ１２が脱落することで、トランスミッション１８が該フロントサイドメンバ１０とサスペンションメンバ１２との間をすり抜けるように、即ち該サスペンションメンバ１２と干渉せずに矢印Ａ方向へ移動することができる。このため、フロントサイドメンバ１０の変形領域をより増大させることが可能である。このように、車体前部構造Ｓでは、大幅な構造変更を伴わない簡素な構成により、フロントサイドメンバ１０の変形を制御して、該フロントサイドメンバ１０の変形領域をより一層確保することができる。またこれによって、車両２８の前面衝突に対する車体前部のエネルギー吸収性能を向上させることができる。

更に車体前部構造Ｓでは、突出部１６が延長部１４と別体で構成されているので、フロントサイドメンバ１０等の車体骨格が共通でフロントオーバーハングが異なる複数の車種にも、突出部１６を変更するだけで対応することが可能である。このため、車体重量及びコストの増加を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、モーメント付与手段の一例として延長部１４及び突出部１６を挙げたが、請求項１に記載の発明については、モーメント付与手段はこれに限られるものではなく、例えば車体前方への突出部を延長部１４に一体的に設けるようにしてもよい。この場合、延長部１４はフロントサイドメンバ１０と別体に構成してもよい。延長部１４を変更することで、フロントオーバーハングが異なる複数の車種に対応できるからである。

また突出部１６を合成樹脂の成形品としたが、突出部１６の材質はこれに限られるものではなく、例えば鋼板をボックス状に加工したものであってもよい。突出部１６は、車両２８の重量増を抑制する観点から、できるだけ軽量であり、かつ車体前後方向の軸圧縮力に対する十分な強度を有することが望ましい。フロントサイドメンバ１０に十分なモーメントＭを付与する観点から、突出部１６は衝突荷重Ｆにより軸圧縮変形し難い構造であることが望ましい。

車体前部構造を示す側面図である。 延長部、突出部及びクロスメンバを示す拡大斜視図である。 延長部、突出部及びクロスメンバを示す拡大分解斜視図である。 車体側面視において、延長部、突出部及びクロスメンバを示す拡大断面図である。 車体平面視において、延長部、突出部及びクロスメンバを示す拡大断面図である。 図５において、突出部の変形例を示す拡大断面図である。 車両が前面衝突した際に、突出部及び延長部によりフロントサイドメンバにモーメントが付与されると共に、サスペンションメンバが脱落し、該フロントサイドメンバが車両上方に凸に屈曲変形した状態を示す側面図である。

符号の説明

１０ フロントサイドメンバ
１０Ａ 前端
１２ サスペンションメンバ
１４ 延長部（モーメント付与手段）
１６ 突出部（モーメント付与手段）
１６Ｃ 係合部
１６Ｄ 係合部
２８ 車両
Ｆ 衝突荷重
Ｍ モーメント
Ｓ 車体前部構造

Claims (4)

1. 車体前部の左右において夫々車体前後方向に延設されたフロントサイドメンバと、
   該フロントサイドメンバの下方に連結されると共に、車両の前面衝突時に前記フロントサイドメンバから脱落可能に構成されたサスペンションメンバと、
   前記フロントサイドメンバに連結され、車体前方からの衝突荷重が作用した際に前記フロントサイドメンバが車体上方へ凸に屈曲変形するように該フロントサイドメンバに対してモーメントを付与するモーメント付与手段と、
   を有することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記モーメント付与手段は、
   前記フロントサイドメンバの前端から車体下方に延設された延長部と、
   該延長部のうち前記前端よりも車体下方において、車体前方に突出して設けられた突出部と、
   を有して構成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。
3. 前記突出部は、前記延長部と別体で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
4. 前記突出部の少なくとも下部には、前記延長部と係合可能な係合部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車体前部構造。

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