JP2009154859A - 車体前部構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車体前部構造10は、外側衝撃吸収部63の内側壁78を左フロントサイドフレーム11の外側壁33に対して車体幅方向中心48側に配置することで、外側衝撃吸収部63の後端部75bおよび左フロントサイドフレーム11の前端部11aが一部重ね合わされた重複部81を形成した。そして、重複部81で衝撃荷重の一部を外側壁33に伝えるようにした。
【選択図】図5
Description
図14は従来の車体前部構造でオフセット衝突の衝突エネルギーを吸収する例を説明する図である。
車体前部構造200は、左フロントサイドフレーム201および左アッパメンバー202の前端部にそれぞれ内外側の衝撃吸収部203,204を設けることで、衝撃吸収部の横幅が拡げられている。
このため、相手車両210が左側にずれてオフセット衝突した場合に、バンパービーム205に作用した衝撃荷重fは、内外側の衝撃吸収部203,204を経て左フロントサイドフレーム201および左アッパメンバー202に矢印a、矢印bの如くそれぞれ伝わる。
バンパービーム205の変形で、左バンパービーム205に車体幅方向中心側に向けて矢印cの如く衝撃荷重が作用する。この衝撃荷重が左フロントサイドフレーム201に作用して、左フロントサイドフレーム201を矢印dの如く曲げ変形させようとする。
しかし、左フロントサイドフレーム201をスチフナで補強すると、左フロントサイドフレーム201の重量が増し、その観点から改良の余地が残されていた。
これにより、フロントサイドフレームに補強部材を設けることなく、フロントサイドフレームの曲げに対する剛性を確保することができ、軽量化を図ることができる。
これにより、内側衝撃吸収部から車体後方に向けて作用する衝撃荷重を圧縮荷重支えフレーム部で支えることができる。
そして、曲げ荷重支えフレーム部で、内側衝撃吸収部から車体幅方向中心に作用する衝撃荷重を支えるようにした。
よって、例えば、相手車両が左右どちらかにずれてオフセット衝突した場合に発生する曲げ荷重を、曲げ荷重支えフレーム部で支えることができる。
フロントサイドフレームの外側壁に衝撃荷重を伝えることで、フロントサイドフレームを車体幅方向中心側に向けて曲げようとする曲げ荷重を、フロントサイドフレームの外側壁に伝えられた衝撃荷重で相殺することができる。
このように、圧縮荷重支えフレーム部の外側部を略湾曲状に形成することで、フロントサイドフレームを略湾曲状に形成することができる。
これにより、フロントサイドフレームの外側壁に伝えられた衝撃荷重を外側壁や曲げ荷重支えフレーム部で効率よく支えることができる。
これにより、フロントサイドフレームの重量増を抑えて軽量化を図ることができる。
車体前部構造10は、車体前部の左右側に左右のフロントサイドフレーム(フロントサイドフレーム)11,12を備え、左フロントサイドフレーム11の上側後方に左フロントピラー(フロントピラー)13を設け、左フロントピラー13の下端部13aから前方に向けて左アッパメンバー(アッパメンバー)15を延ばすとともに、左アッパメンバー15を左フロントサイドフレーム11の外側に配置し、右フロントサイドフレーム12の上側後方に右フロントピラー(フロントピラー)14を設け、右フロントピラー14の下端部14aから前方に向けて右アッパメンバー(アッパメンバー)16を延ばすとともに、右アッパメンバー16を右フロントサイドフレーム12の外側に配置した自動車の構造である。
右フロントサイドフレーム12と右アッパメンバー16との間に、右前輪(図示せず)を覆う右ホイールハウス19が設けられている。
車体前部構造10は、左フロントサイドフレーム11の前端部11aと左アッパメンバー15の前端部15aとが車体幅方向に向けて配置されて各前端部11a,15aが互いに連結され、右フロントサイドフレーム12の前端部12aと右アッパメンバー16の前端部16aとが車体幅方向に向けて配置されて各前端部12a,16aが互いに連結され、前端部11a,15aおよび前端部12a,16aに衝撃吸収構造20が備えられている。
すなわち、バンパービーム27は、左端部27aが左衝撃吸収ユニット25に取り付けられ、右端部27bが右衝撃吸収ユニット26に取り付けられている。
また、左右の衝撃吸収ユニット25,26は左右対称の部材であり、右衝撃吸収ユニット26の構成部材に左衝撃吸収ユニット25と同じ符号を付して説明を省略する。
左フロントサイドフレーム11は、車体前後方向に延びるとともに開口部32が車体外側に向けて配置された断面略コ字形のサイドフレーム部材31と、サイドフレーム部材31の開口部32に嵌合した断面略コ字形のサイド外側壁(外壁部)33とを備える。
サイド外側壁33は、上下の折曲片33a,33bがサイドフレーム部材31の開口部32に沿って設けられている。
アッパメンバー部材41は、車幅方向に水平に延びた上面部44と、上面部44の外側辺から下方に延びた外壁部45と、外壁部45の下辺から車体幅方向内側に向けて延びた下面部46とを備える。
上面部44は、前端部に車体幅方向中心48(図2参照)に向けて張り出す上張出部51が設けられている。上張出部51は先端部51aがサイドフレーム部材31の上面部34に溶接で接合されている。
下張出部52は先端部52aがサイドフレーム部材31の下面部36に溶接で接合されている。
左フロントサイドフレーム11の前端部11aには、取付片37が張り出されている。また、左アッパメンバー15の前端部15aには、取付片47が張り出されている。
左フロントサイドフレーム11の上面部34は、左フロントサイドフレーム11の略中央部11bから前端部11aに向けて外側辺34aが徐々に車体外側(左アッパメンバー15側)に移動するように傾斜角θ1で傾斜状に形成されている。
図4に示す下面部36も、上面部34と同様に、略中央部から前端部に向けて外側辺が徐々に車体外側に移動するように傾斜角θ1で傾斜状に形成されている。
以下、左フロントサイドフレーム11のうち、略中央部11bから前端部11aまでの部位をサイド前半部54として説明する。
以下、左アッパメンバー15のうち、略中央部15bから前端部15aまでの部位をアッパ前半部55として説明する。
これにより、サイドフレーム前端部11aおよびアッパメンバー前端部15aが近接された状態に配置される。
これにより、左フロントサイドフレーム11の前端部11aおよび左アッパメンバー15の前端部15aが強固に連結されている。
左衝撃吸収ユニット25にバンパービーム27の左端部27aが取り付けられている。
内側取付部21aは、車幅方向に沿って平行に取り付けられたプレートである。
外側取付部21bは、内側取付部21aに対して角度θ3だけ後方に向けて傾斜させたプレートである。
内筒体65は、平面視で先細状に形成されている。
この内側衝撃吸収部62は、内後フランジ66が、左取付プレート21の内側取付部21aを介して左フロントサイドフレーム11の取付片37にボルト68…、ナット69…で取り付けられている。
よって、内側衝撃吸収部62は、左フロントサイドフレーム11の前方に設けられている。
この外側衝撃吸収部63は、内側衝撃吸収部62に対して外側に所定間隔離間させて配置され、外後フランジ76が、左取付プレート21の外側取付部21bを介して左アッパメンバー15の取付片47にボルト68…、ナット69…で取り付けられている。
よって、外側衝撃吸収部63は、左アッパメンバー15の前方に設けられている。
そこで、前述したように、左取付プレート21の外側取付部21bを内側取付部21aに対して角度θ3だけ後方に向けて傾斜させることにした。
これにより、外側衝撃吸収部63の内外側の側壁78,79を略同じ長さに確保することが可能になり、外側衝撃吸収部63の潰し代を良好に確保することができる。
ここで、傾斜角θ4は、左フロントサイドフレーム11の外側辺34aの傾斜角θ1と略同じ傾斜角に設定されている。すなわち、傾斜角θ4および傾斜角θ1の関係は、θ4≒θ1の関係が成立する。
これにより、外筒体75の後端部75bおよび左フロントサイドフレーム11の前端部11aで一部重ね合わされた重複部81が形成されている。
内側壁78寄りの部位とサイド外側壁33寄りの部位との重複幅はWである。
バンパービーム27の前面27cにエネルギー吸収部材28が設けられている。
図6(a),(b)は第1実施の形態に係る衝撃吸収構造でオフセット低速衝突の衝突エネルギーを吸収する例を説明する図である。
(a)において、相手車両85が衝撃吸収構造20に対して左側にずれてエネルギー吸収部材28の左端部28aにオフセット衝突(オフセット軽衝突)する。
具体的には、内側衝撃吸収部62に矢印Aの如く衝撃荷重が伝わり、外側衝撃吸収部63に矢印Bの如く衝撃荷重が伝わる。
残りの衝撃荷重を左衝撃吸収ユニット25(内側衝撃吸収部62および外側衝撃吸収部63)を潰すことで吸収する。
よって、オフセット軽衝突後に、エネルギー吸収部材28、バンパービーム27および左衝撃吸収ユニット25をボルト68…を外して交換するという簡単な修理で対応することができる。
図7(a),(b)は第1実施の形態に係る車体前部構造にオフセット高速衝突する例を説明する図である。
(a)において、相手車両85が衝撃吸収構造20に対して左側にずれてエネルギー吸収部材28の左端部28aにオフセット衝突(オフセット高速衝突)する。
バンパービーム27の左端部27aが変形することで、左端部27aに車体幅方向中心48(図2参照)側に向けて矢印Cの如く衝撃荷重が作用する。
この衝撃荷重が内側衝撃吸収部62を介して左フロントサイドフレーム11に作用し、左フロントサイドフレーム11を矢印Dの如く曲げ変形させようとする。
よって、外側衝撃吸収部63に伝わった衝撃荷重の一部を、内側壁78に沿ってサイド外側壁33に矢印Gの如く効率よく伝えることができる。
この衝撃荷重が左フロントサイドフレーム11を矢印Hの如く(すなわち、矢印Dと反対方向に)曲げ変形させようとする。
よって、左フロントサイドフレーム11が矢印Dの曲げ変形することを防ぐことができる。
左フロントサイドフレーム11が矢印D(図7(b)参照)の曲げ変形することを防ぐことで、左フロントサイドフレーム11を良好に潰すように変形させることができる。
具体的には、左フロントサイドフレーム11の略中央部11bを略く字状に変形させて衝撃荷重を効率よく吸収することができる。
これにより、左フロントサイドフレーム11の変形量を十分に確保して、エンジンルーム86の後方の車室内が変形することを抑えることができる。
車体前部構造90は、第1実施の形態の左右のフロントサイドフレーム11,12に代えて、左右のフロントサイドフレーム(右フロントサイドフレームは図示せず)91を設けたもので、その他の構成は第1実施の形態と同じである。
なお、フロントサイドフレームとしての左右のフロントサイドフレーム91は左右対称の部材であり、左フロントサイドフレーム91で右フロントサイドフレームの説明を兼ねる。
この圧縮荷重支えフレーム部95は、車体前後方向に延びるとともに開口部102(図10参照)が車体外側に向けて配置された断面略コ字形のサイドフレーム部材101と、サイドフレーム部材101の開口部102に設けられたサイド外側壁(外壁部)103とを備える。
圧縮荷重支えフレーム部95は、サイドフレーム部材101の開口部102をサイド外側壁103で塞ぐことで閉断面(図10参照)に形成されている。
サイドフレーム部材101を断面略コ字形に形成することで、上面部105および内壁部106の交差部に凸角状の上稜線部108が形成され、下面部107および内壁部106の交差部に凸角状の下稜線部109が形成されている。
サイドフレーム部材101の上面部105は、前上面部111が平坦に形成され(図10(a)参照)、後上面部112が断面略L字形に形成されている(図10(b)参照)。
よって、前上面部111の外側辺111aは、傾斜角θ1の傾斜線115に沿って形成されている。
すなわち、サイドフレーム部材101の上面部105は、前上面部111の外側辺111aおよび後上面部112の折曲片112aが傾斜角θ1の傾斜線115に沿って形成されている。
よって、サイドフレーム部材101の上面部105は、サイドフレーム部材101の後端部101aから前端部101bに向けて横幅が徐々に広がるように形成されている。
よって、下面部107は、上面部105と同様に、サイドフレーム部材101の後端部101aから前端部101bに向けて横幅が徐々に広がるように形成されている。
サイド外側壁103の前部121は、図10(a)に示すように、上下の折曲片121a,121bがサイドフレーム部材101の開口部102に沿って設けられている。
すなわち、サイド外側壁103がサイドフレーム部材101の開口部102に沿って設けられ、サイド外側壁103で開口部102が塞がれている。
よって、サイド外側壁103は、傾斜角θ1の傾斜線115に沿って設けられている。
このサイド外側壁103は、詳細には、略中央部103aから後方に向けて後端部103bまで僅かに湾曲状に曲げ形成されている。
曲げ荷重支えフレーム部96を断面略コ字形に形成することで、上面部125および内壁部127の交差部に凸角状の上稜線部128が形成され、下面部126および内壁部127の交差部に凸角状の下稜線部129が形成されている。
このように、曲げ荷重支えフレーム部96に上下の稜線部128,129を備え、かつ、曲げ荷重支えフレーム部96を閉断面に形成することで、曲げ荷重支えフレーム部96の剛性を高めることができる。
よって、曲げ荷重支えフレーム部96の上面部125は、曲げ荷重支えフレーム部96の後端部96aから前端部96bに向けて横幅が徐々に狭まるように形成されている。
よって、下面部126は、上面部125と同様に、曲げ荷重支えフレーム部96の後端部96aから前端部96bに向けて横幅が徐々に狭まるように形成されている。
よって、曲げ荷重支えフレーム部96の内壁部127は、傾斜角θ1の傾斜線115に沿って傾斜状に形成されている。
よって、図9に示す左フロントサイドフレーム91は、内側衝撃吸収部62から車体後方に向けて矢印Iの如く作用する衝撃荷重を圧縮荷重支えフレーム部95(特に、内壁部106や上下の稜線部108,109(図10参照))で効率よく支えることが可能である。
さらに、左フロントサイドフレーム91は、曲げ荷重支えフレーム部96の内壁部127が曲げ荷重支えフレーム部96の前端部96bから後方に向けて僅かに湾曲状に形成されている。
すなわち、左フロントサイドフレーム91は、曲げ荷重支えフレーム部96を備えた後半部が略湾曲状に形成されている。
よって、図9に示す左フロントサイドフレーム91は、内側衝撃吸収部62から車体幅方向中心48(図2参照)に向けて矢印Gの如く作用する衝撃荷重を曲げ荷重支えフレーム部96で効率よく支えることが可能である。
さらに、サイド外側壁103は傾斜角θ1の傾斜線115に沿って設けられている。
よって、外側衝撃吸収部63に伝わった衝撃荷重の一部を、内側壁78に沿ってサイド外側壁103に矢印Kの如く効率よく伝えることができる。
このように、圧縮荷重支えフレーム部95のサイド外側壁103を略湾曲状に形成することで、左フロントサイドフレーム91を略湾曲状に形成することができる。
これにより、重複部81を経てサイド外側壁103に伝えられた衝撃荷重をサイド外側壁103や曲げ荷重支えフレーム部96で効率よく支えることができる。
これにより、左フロントサイドフレーム91の重量増を抑えて軽量化を図ることができる。
まず、車体前部構造90に備えた衝撃吸収構造20に相手車両がオフセット状態で低速衝突(軽衝突)する例について説明する。
衝撃吸収構造20に相手車両がオフセット状態で低速衝突(軽衝突)した場合、第1実施の形態の図6で説明したように、衝撃荷重を左衝撃吸収ユニット25(内側衝撃吸収部62および外側衝撃吸収部63)を潰すことで吸収することができる。
よって、オフセット軽衝突後に、エネルギー吸収部材28、バンパービーム27および左衝撃吸収ユニット25をボルト68…を外して交換するという簡単な修理で対応することができる。
図12(a),(b)は第2実施の形態に係る車体前部構造にオフセット高速衝突する例を説明する図である。
(a)において、相手車両85が衝撃吸収構造20に対して左側にずれてエネルギー吸収部材28の左端部28aにオフセット衝突(オフセット高速衝突)する。
バンパービーム27の左端部27aが変形することで、左端部27aに車体幅方向中心48(図2参照)側に向けて矢印Lの如く衝撃荷重が作用する。
この衝撃荷重が内側衝撃吸収部62を介して左フロントサイドフレーム91に作用し、左フロントサイドフレーム91を矢印Mの如く曲げ変形させようとする。
曲げ荷重支えフレーム部96は、車体幅方向中心48(図2参照)に向けて湾曲状に形成されている。
よって、左フロントサイドフレーム91は、内側衝撃吸収部62から車体幅方向中心48に向けて矢印Lの如く作用する衝撃荷重を曲げ荷重支えフレーム部96で効率よく支えることが可能である。
よって、外側衝撃吸収部63に伝わった衝撃荷重の一部を、内側壁78に沿ってサイド外側壁103に矢印Pの如く効率よく伝えることができる。
この衝撃荷重が左フロントサイドフレーム91を矢印Qの如く(すなわち、矢印Mと反対方向に)曲げ変形させようとする。
これにより、左フロントサイドフレーム91が矢印Mの曲げ変形することを一層確実に防ぐことができる。
左フロントサイドフレーム91が矢印M(図12(b)参照)の曲げ変形することを防ぐことで、左フロントサイドフレーム91を良好に潰すように変形させることができる。
具体的には、左フロントサイドフレーム91の略中央部91bを略く字状に変形させて衝撃荷重を効率よく吸収することができる。
これにより、左フロントサイドフレーム91の変形量を十分に確保して、エンジンルーム86の後方の車室内が変形することを抑えることができる。
Claims (3)
- 車体前後方向にフロントサイドフレームを延ばし、前記フロントサイドフレームの上側後方にフロントピラーを設け、前記フロントピラーから前方に向けてアッパメンバーを延ばすとともに、前記アッパメンバーを前記フロントサイドフレームの外側に配置し、それぞれの前端部に内外側の衝撃吸収部を内側と外側とに設け、前記内外側の衝撃吸収部で衝撃荷重を吸収する車体前部構造において、
前記外側衝撃吸収部の内側壁を前記フロントサイドフレームの外側壁に対して車体幅方向中心側に配置することで、前記外側衝撃吸収部の後端部および前記フロントサイドフレームの前端部が一部重ね合わされた重複部を形成し、
前記重複部で前記衝撃荷重の一部を前記外側壁に伝えるように構成したことを特徴とする車体前部構造。 - 前記フロントサイドフレームは、
前記内側衝撃吸収部から車体後方に向けて直線状に延出され、前記内側衝撃吸収部から車体後方に向けて作用する衝撃荷重を支える圧縮荷重支えフレーム部と、
前記圧縮荷重支えフレーム部の略中央部から車体後方に向けて延出されるとともに、車体幅方向中心に向けて湾曲状に膨出され、前記内側衝撃吸収部から車体幅方向中心に作用する衝撃荷重を支える曲げ荷重支えフレーム部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の車体前部構造。 - 前記圧縮荷重支えフレーム部の外側部が曲げ荷重支えフレーム部に沿わせて略湾曲状に形成されることで、前記フロントサイドフレームが略湾曲状に形成されたことを特徴とする請求項2記載の車体前部構造。
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