JP2009179243A - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッシュストロークが十分に確保できない車両であってもエネルギー吸収機能を高めることができ、かつ車体重量が異なる車種の間でサブフレームを共通化できる自動車の前部車体構造を提供する。
【解決手段】左，右のサイドレール部１０の後部には、上下方向に段付き状に屈曲する屈曲部１０ｃが形成され、該屈曲部１０ｃには、車両衝突時の荷重入力により折れ変形を誘発する脆弱部１０ｄ，１０ｅが設けられており、前記左，右のサイドレール部１０の脆弱部１０ｄ，１０ｅには、衝突時の荷重に対する前部車体フレーム１ａのエネルギー吸収能力に応じて形成された板状の補強部材２２が取り付けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、前後方向に延びる左，右のサイドレール部を有するサブフレームを前部車体フレームの下方に取り付けるようにした自動車の前部車体構造に関する。

自動車では、エンジン，前輪懸架装置が搭載されたサブフレームを、前部車体フレームを構成する左，右のサイドメンバの下方に取り付けた構造が一般的である。

このような自動車の前部車体構造では、衝突時の荷重入力によりサブフレームの後端部を前部車体フレームから脱落させ、該前部車体フレームにより衝撃力を吸収し、もって車両衝突時のエネルギー吸収機能を高める構造を採用する場合がある(例えば、特許文献１参照)。
特開平１１−１７１０４６号公報

ところで、前記従来の車両衝突時にサブフレームを脱落させることより、前部車体フレームで衝撃力を吸収する構造では、車体構造の如何によっては十分なエネルギー吸収効果が得られない場合がある。即ち、クラッシュストロークが十分に確保できない小型車の場合には、前部車体フレームだけで衝突エネルギーを吸収することは困難であり、サブフレームにもエネルギー吸収機能を持たせる必要がある。

一方、近年の自動車では、車体重量の異なる車種の間でサブフレームを共通化することが検討されている。この場合、車種ごとにキャビン重量に差があることから、例えば、軽量車両に重量車両並の剛性の高いサブフレームを搭載すると、衝突時のエネルギーを吸収することができず、車室への影響が懸念される。このため、車体重量に応じてサブフレームのエネルギー吸収機能をコントロールする必要がある。

本発明は、前記従来の実情に鑑みてなされたもので、クラッシュストロークが十分に確保できない車両であってもエネルギー吸収機能を高めることができ、かつ車体重量が異なる車種の間でサブフレームを共通化できる自動車の前部車体構造を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、車両前後方向に延びる左，右のサイドレール部を有するサブフレームを前部車体フレームの下方に取り付けた自動車の前部車体構造であって、前記左，右のサイドレール部の後部には、上下方向に段付き状に屈曲する屈曲部が形成され、該屈曲部には、車両衝突時の荷重入力により折れ変形を誘発する脆弱部が設けられており、前記左，右のサイドレール部の脆弱部には、前記衝突時の荷重に対する前記前部車体フレームのエネルギー吸収能力に応じて形成された板状の補強部材が取り付けられていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自動車の前部車体構造において、前記左，右のサイドレール部の後部は、車幅方向外側に拡開するよう屈曲形成され、前記補強部材は、前記屈曲部分を覆うように取り付けられていることを特徴としている。

請求項１の発明に係る前部車体構造によれば、左，右のサイドレール部に段付き状に屈曲する屈曲部を形成し、該屈曲部に脆弱部を設けたので、衝突時の荷重入力により、サイドレール部が脆弱部を起点に折れ変形して衝突荷重を吸収することとなる。その結果、サブフレームにエネルギー吸収機能を持たせることができ、ひいてはクラッシュストロークを十分に確保できない車両においてもエネルギー吸収効果を確保することができる。

そして本発明では、左，右のサイドレール部の脆弱部に、前部車体フレームのエネルギー吸収能力に応じて形成された板状の補強部材を取り付けたので、車体重量に応じて補強部材の板厚，材質等を選定することにより、車体重量に応じてサブフレームのエネルギー吸収機能をコントロールすることができ、その結果、車体重量の異なる車種の間でサブフレームを共通化することが可能となる。

請求項２の発明では、補強部材を、車幅方向外側に拡開するよう屈曲形成されたサイドレール部の屈曲部分を覆うように取り付けたので、衝突荷重により、サイドレール部が車内側に変形するのを抑制でき、サブフレームのエネルギー吸収機能を高めることができる。即ち、サイドレール部の屈曲部分は、前後方向の入力に対して変位量が大きく、該屈曲部分を起点にサイドレール部が車幅方向内側に変位したり，座屈変形したりし易い。本発明では、このような座屈変形し易い部分を補強部材で覆ったので、部品点数を増やすことなく前記屈曲部分の変位量を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図７は、本発明の一実施形態による自動車の前部車体構造を説明するための図であり、図１，図２は自動車の前部車体フレームの平面図，側面図、図３，図４はサブフレームの平面図，側面図、図５はサブフレームの断面図（図３のV-V線断面図）、図６はサブフレームの断面図（図３のVI-VI線断面図）、図7は車両衝突時のサブフレームの折れ変形を示す模式図である。なお、本実施形態の説明のなかで、前後,左右という場合は、特記なき限り、シートに着座した状態で見た場合の前後,左右を意味する。

図において、１は自動車の前部車体を示しており、これはエンジン及び前輪懸架装置（不図示）が搭載されたサブフレーム２を前部車体フレーム１ａの下方に取り付けた概略構造を有する。

ここで、図１，図３において、Ｃは車体中心線を示しており、前部車体１は車体中心線Ｃに対して左右対称となっている。

前部車体フレーム１ａは、車両前後方向に延びる左，右のサイドメンバ３，３を備えている。該左，右のサイドメンバ３は、略水平に延びるフロントメンバ部３ａと、該フロントメンバ部３ａの後端から後斜め下方に延びるキック部３ｂと、該キック部３ｂの下端から車幅方向外側に拡開しつつ後方に延びるリヤメンバ部３ｃとを有する。

前記左，右のリヤメンバ部３ｃの外端部には、前後方向に延びる左，右のロッカ部材４，４が接続され、前記左，右のフロントメンバ部３ａの外側にはサスペンションタワー５，５が接続されている。

前記左，右のロッカ部材４の上面には、フロアパネル６が架け渡して接続され、該フロアパネル６の前縁部には、エンジン室ａと車室ｂとに画成するダッシュパネル７が接続されている。

前記サブフレーム２は、車両前後方向に延びる左，右のサイドレール部１０，１０と、車幅方向に延びる前，後のクロスレール部１１，１１とを、平面視で矩形ロ字形状をなすよう結合した構造を有する。前記左，右のサイドレール部１０及び前，後のクロスレール部１１は、それぞれアッパ部材２ａとロア部材２ｂとを中空状をなすよう溶接により接合して形成されたものである。

前記後のクロスレール部１１には、前記左，右のサイドメンバ３の内側に配設された左，右のフロアサイドメンバ１２の前端部が接続されている。

前記左，右のサイドレール部１０の前端部１０ａには、前結合ブラケット１４，１４が接続され、各前結合ブラケット１４は、上方から見たとき、前記フロントサイド部３ａの下面に対向するよう車幅方向外側に傾斜して延びている。

前記左，右のフロントメンバ部３ａには、下方に延びる上向きコ字形状の前懸架ブラケット１５が接続され、該左，右の前懸架ブラケット１５の下面に前結合ブラケット１４が前ボルト１７により取り付けられている。

前記左，右のサイドレール部１０の後端部１０ｂは、車幅方向外側に拡開するよう屈曲形成され、上方から見たとき、前記キック部３ｂの下面に対向するよう屈曲している。

前記左，右のキック部３ｂには、下方に延びる上向きコ字形状の後懸架ブラケット１６が接続され、該左，右の後懸架ブラケット１６の下面に前記サイドレール部１０の後端部１０ｂが後ボルト１８により取り付けられている。

前記左，右のサイドレール部１０の後部には、上方に段付き状に屈曲する屈曲部１０ｃが形成されている。この屈曲部１０ｃは前記後端部１０ｂの前側に形成されている。

前記左，右のサイドレール部１０には、車両衝突時の荷重入力より折れ変形を誘発する第１脆弱部１０ｄ及び第２脆弱部１０ｅが形成されている。該第１，第２脆弱部１０ｄ，１０ｅは、車幅方向に延びる凹状のビードを前後に所定間隔をあけて形成することにより構成されている。

前記第１脆弱部１０ｄは、サイドレール部１０の上壁の屈曲部１０ｃより前側に形成され、第２脆弱部１０ｅは、サイドレール部１０の下壁の屈曲部１０ｃに形成されている。

前記左，右のサイドレール部１０内の中央部分には、前後方向に延びる帯板状のリインホース２０が配置されている（図３，図６参照）。該リインホース２２は、これの後端部２２ａが前記第１脆弱部１０ｄより後側に位置するよう配置されている。

前記左，右のリインホース２０は、サイドレール部１０のアッパ部材２ａの内側壁に、該アッパ部材２ａとで閉断面をなすよう溶接により接合されている。これにより、車両衝突時にサイドレール部１０の中途部が折れることなく、第１，第１脆弱部１０ｄ，１０ｅを起点に確実に折れ変形する。

そして、左，右のサイドレール部１０の屈曲部１０ｃには、板状の補強部材２２が取り付けられている。該補強部材２２は、前記第１脆弱部１０ｄを上方から覆うとともに、第２脆弱部１０ｅの車幅方向外端部を覆うように配置され、前記アッパ部材２ａに溶接により接合されている。

また前記補強部材２２は、左，右のサイドレール部１０の車幅方向外側に屈曲する部分を上方から覆うように配置されている。詳細には、補強部材２２の外側端部２２ａがサイドレール部１０の外縁コーナー部１０ｆを覆うように配置されている（図６参照）。

前記補強部材２２は、前部車体フレーム１ａの衝突荷重に対するエネルギー吸収能力に応じて板厚，材質が設定されている。例えば、前部車体フレーム１ａの必要なエネルギー吸収能力が軸力換算で８ｔ程度であり、車体重量が１５００ｋｇクラスの車種の場合は、２〜３ｍｍ程度の板厚とされる。一方、必要なエネルギー吸収能力が軸力換算で５ｔ程度であり、車体重量が９００ｋｇクラスの車種の場合は、これより薄い板厚とされる。この板厚，材質の設定は、各種の衝突実験により求めることとなる。なお、必要なエネルギー吸収能力，車体重量がさらに小さい車種の場合は、前記補強部材２２を不要とすることで対応してもよい。

前面衝突によって前部車体１に荷重が加わると、左，右のサイドメンバ３が軸方向に圧縮変形するとともに、左，右のサイドレール部１０の第１、第２脆弱部１０ｄ，１０ｅが折れ点となって概ね逆Ｚ字形状に折れ曲がることとなる（図７参照）。

このように本実施形態によれば、左，右のサイドレール部１０に上方に段付き状に屈曲する屈曲部１０ｃを形成し、該屈曲部１０ｃに前後に間隔をあけて第１，第２脆弱部１０ｄ，１０ｅを形成したので、前記衝突時の荷重入力により、サイドレール部１０が第１，第２脆弱部１０ｄ，１０ｅを起点に折れ変形して衝突荷重を吸収することとなる。その結果、サブフレーム１０にエネルギー吸収機能を持たせることができ、ひいてはクラッシュストロークを十分に確保できない車両においてもエネルギー吸収効果を確保することができる。

本実施形態では、左，右のサイドレール部１０の各脆弱部１０ｄ，１０ｅに、前部車体フレーム１ａのエネルギー吸収能力に応じて形成された板状の補強部材２２を取り付けたので、サイドレール部１０の折れ変形に対する感度をコントロールすることができる。即ち、必要なエネルギー吸収能力，車体重量に応じて、補強部材２２の板厚，材質を設定することにより、異なる車種の間でサブフレーム２を共通化することが可能となる。

また、補強部材２２をサイドレール部１０に外付けにより溶接する構造を採用しているので、生産ラインで補強部材２２の板厚等を容易に調整することができる。

本実施形態では、前記補強部材２２を、車幅方向外側に拡開するよう屈曲形成されたサイドレール部１０の屈曲部分を覆うように配置したので、衝突荷重により、サイドレール部１０が車内側に変形するのを抑制でき、サブフレーム２のエネルギー吸収機能を高めることができる。

即ち、サイドレール部１０の屈曲部分は、前後方向の入力に対して変位量が大きく、該屈曲部分を起点にサイドレール部１０が車幅方向内側に変位したり，座屈変形したりし易い。本実施形態では、このような座屈変形し易い部分を補強部材２２で覆ったので、部品点数を増やすことなく前記屈曲部分の変位量を抑制できる。

本発明の一実施形態による自動車の前部車体の平面図である。 前記前部車体の側面図である。 前記前部車体のサブフレームの平面図である。 前記サブフレームの側面図である。 前記サブフレームの断面図（図３のV-V線断面図）である。 前記サブフレームの断面図（図３のVI-VI線断面図）である。 前記サブフレームの荷重入力による折れ変形状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 前部車体フレーム
２ サブフレーム
１０ サイドレール部
１０ｂ 後端部
１０ｃ 屈曲部
１０ｄ，１０ｅ 脆弱部
２２ 補強部材

Claims (2)

1. 車両前後方向に延びる左，右のサイドレール部を有するサブフレームを前部車体フレームの下方に取り付けた自動車の前部車体構造であって、
   前記左，右のサイドレール部の後部には、上下方向に段付き状に屈曲する屈曲部が形成され、該屈曲部には、車両衝突時の荷重入力により折れ変形を誘発する脆弱部が設けられており、
   前記左，右のサイドレール部の脆弱部には、前記衝突時の荷重に対する前記前部車体フレームのエネルギー吸収能力に応じて形成された板状の補強部材が取り付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１に記載の自動車の前部車体構造において、
   前記左，右のサイドレール部の後部は、車幅方向外側に拡開するよう屈曲形成され、前記補強部材は、前記屈曲部分を覆うように取り付けられていることを特徴とする自動車の前部車体構造。

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