JP2010018082A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で結合強度が確保でき、部品数も抑えられ、更に、衝突モードがコントロールしやすい車体前部構造を提供する。
【解決手段】フロントサイドフレーム１０が断面コ字状又は断面ハット形状の主フレーム１５と、この主フレーム１５の開口部を塞ぐバックプレート１６とにより閉断面に構成された車体前部構造において、バックプレート１６が、圧潰しやすい前部バックプレート２１と、この前部バックプレート２１よりも圧潰しにくい後部バックプレート２２とから構成され、フロントピラーロアから前方へ延ばされたアッパメンバの前端に垂下部４１が連結され、この垂下部４１側から内側方に延びる板材からなるステイ４３の先端フランジ１７ａが、前部バックプレート２１の後部フランジ２１ａと後部バックプレート２２の前部フランジ２２ａとの間に車幅方向に重ね合わされて接合される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体前部構造の改良に関するものである。

従来の車体前部構造として、車体前部に前後方向に延びるように設けられたフロントサイドフレームと、フロントピラーロアから前方に延びるアッパメンバの先端に連結される垂下部との結合構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３１４８９９公報

特許文献１の図２を以下の図７、図３を以下の図８で説明する。なお、符号は振り直した。
図７は従来の車体前部構造を示す要部側面図、図８は従来の車体前部構造を示す要部平面図である。
図７及び図８において、車体前後方向にフロントサイドフレーム１０１が延ばされ、フロントピラー１０２を構成するピラーロア１０３の上部から前方斜め下方にアッパメンバ１０４が延ばされ、このアッパメンバ１０４の前端に下方に延びる垂下部１０６が取付けられ、フロントサイドフレーム１０１の外側面に丸パイプ状の連結部材１０７の一端が取付けられ、連結部材１０７の他端が接合板１０８を介して垂下部１０６に取付けられている。
即ち、フロントサイドフレーム１０１と垂下部１０６とが連結部材１０７で連結されている。

連結部材１０７は丸パイプ状であるから、連結部材１０７の端面を、フロントサイドフレーム１０１や垂下部１０６に直接に結合すると、結合強度が確保しにくいため、連結部材１０７の端部をフロントサイドフレーム１０１に貫通させたり、連結部材１０７の端部を垂下部１０６に取付けるための接合板１０８が必要になり、部品数が増えるとともに取付構造が複雑になる。

また、フロントサイドフレーム１０１の前端に車体前方から衝突荷重が作用した場合に、フロントサイドフレーム１０１は大きな強度・剛性を有するため、車体前部構造の衝突モード（衝突形態）をコントロールすることが難しい。従って、衝突エネルギーを効果的に吸収しにくく、その結果として衝撃エネルギー吸収量を増やせない。

本発明の目的は、簡単な構造で結合強度が確保でき、部品数も抑えられ、更に、衝突モードがコントロールしやすい車体前部構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、フロントサイドフレームが断面コ字状又は断面ハット形状の主フレームと、この主フレームの開口部を塞ぐバックプレートとにより閉断面に構成された車体前部構造において、バックプレートが、圧潰しやすい前部バックプレートと、この前部バックプレートよりも圧潰しにくい後部バックプレートとから構成され、フロントピラーロアから前方へ延ばされたアッパメンバの前端に垂下部が連結され、この垂下部側から内側方に延びる板材からなるステイの先端フランジが、前部バックプレートの後部フランジと後部バックプレートの前部フランジとの間に車幅方向に重ね合わされて接合されることを特徴とする。

板材からなるステイの先端フランジが、前部バックプレートの後部フランジと後部バックプレートの前部フランジとの間に重ね合わされて接合されるから、３枚のプレートが簡単に接合され且つ広い面積で接合されて十分な結合強度が確保される。

３枚のプレートは車幅方向に重ね合わされるため、例えば、フロントサイドフレームの前端に車体前方から衝突荷重が作用したときに、３枚のプレートが衝突荷重の方向に沿って延びるので結合強度が高くなり、剥がれに対して強くなる。

更に、衝突の初期にはフロントサイドフレームの前部バックプレートが設けられた部分が圧潰し、次に、フロントサイドフレームの後部バックプレートが設けられた部分が圧潰する、というように、衝突モードが容易にコントロールされ、効果的に衝突エネルギーを吸収することが可能になり、結果的に衝突エネルギー吸収量が増大する。
例えば、衝突荷重によってフロントサイドフレームと垂下部とが互いに開く方向に変形しても、ステイがフロントサイドフレームと垂下部とを連結するので、上記変形が急激に進行するのが防止される。
ステイは板材からなるため、バックプレート側及び垂下部側と直接に接合可能なので、従来のような特別な接合部材は不要である。

請求項２に係る発明は、ステイでは、先端フランジ側が延長されてフロントサイドフレームの閉断面を横切り、主フレームと接合されることを特徴とする。
ステイは、バックプレートと主フレームとの両方に接合されるため、フロントサイドフレームとステイとの結合強度が増すとともに、フロントサイドフレーム内にステイによって隔壁が形成されるため、フロントサイドフレーム自体の剛性が高まる。

請求項３に係る発明は、ステイの他端が、アッパメンバの垂下部の前面に接合されることを特徴とする。
例えば、車体前方から車体前部の前面にオフセット衝突されて、垂下部に車体前方から衝突荷重が作用した場合に、その衝突荷重が、ステイを介してフロントサイドフレームに分散され、垂下部の変形が抑えられる。

請求項１に係る発明では、バックプレートが、圧潰しやすい前部バックプレートと、この前部バックプレートよりも圧潰しにくい後部バックプレートとから構成され、フロントピラーロアから前方へ延ばされたアッパメンバの前端に連結される垂下部側から内側方に延びる板材からなるステイの先端フランジが、前部バックプレートの後部フランジと後部バックプレートの前部フランジとの間に車幅方向に重ね合わされて接合されるので、ステイを板材とし、２枚のバックプレートに重ね合わせて接合するだけで、十分な結合強度を得ることができる。

また、３枚の前部バックプレート、ステイ、後部バックプレートは車幅方向に重ねて接合されるので、３枚のプレートが前方衝突時の荷重作用方向で前後方向に延びるので、より一層結合強度を高めることができる。

更に、フロントサイドフレームは、ステイを境に前方が圧潰しやすく、後方が圧潰しにくくなるので、衝突モードのコントロールが容易となり、効果的に衝突エネルギーを吸収することができる。特に、衝突荷重によってフロントサイドフレームと垂下部とが互いに開く方向に変形する際にステイがフロントサイドフレームと垂下部とを連結するので、短い車両でも衝撃エネルギー吸収量を増大することができる。
また更に、ステイは板材からなるので、バックプレート側及び垂下部側と直接に接合することができ、部品数を削減することができる。

請求項２に係る発明では、ステイの先端フランジ側が延長されてフロントサイドフレームの閉断面を横切り、主フレームと接合されるので、フロントサイドフレームとステイとの結合強度をより一層向上させることができるとともに、ステイによってフロントサイドフレームがバルクヘッド構造となるので、フロントサイドフレーム自体の剛性を向上させることができる。

請求項３に係る発明では、ステイの他端が、アッパメンバの垂下部の前面に接合されるので、垂下部に車体前方から衝突荷重が作用したときに、垂下部の前面に受けた衝突荷重をステイを介してフロントサイドフレーム側に分散させることができ、ステイの変形が抑えられ、衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体前部構造を構成するフロントサイドフレームを示す斜視図であり、図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車体前方を示している。
フロントサイドフレーム１０は、車体前後方向に直線状に延びる前部フレーム１１と、この前部フレーム１１の後端から後方斜め下方に延びる後部フレーム１２とからなり、車体前部に前後方向に延びるように左右一対設けられ、車体前部のフロントホイールハウスの下方に前部フレーム１１が位置し、車室とエンジン室とを隔てるダッシュボードロアの下面に後部フレーム１２が連結される。

前部フレーム１１は、断面がハット形状の主フレーム１５と、この主フレーム１５の開口を塞ぐように主フレーム１５の側部に接合されたバックプレート１６と、このバックプレート１６に取付けられたサイドメンバステイ１７と、これらの主フレーム１５及びバックプレート１６のそれぞれを接合して出来る前端開口を塞ぐキャップ部材１８と、バックプレート１６の後部下部から下方に延びる下方突出部１９とからなる。

バックプレート１６は、フロントサイドフレーム１０の前端側に設けられた前部バックプレート２１と、この前部バックプレート２１の後部に前部が接合された後部バックプレート２２とからなる。

サイドメンバステイ１７は、前部バックプレート２１と後部バックプレート２２との合わせ部に挟まれるように接合されるとともに車体外方に曲げられて延ばされた部材である。

図２は本発明に係るフロントサイドフレームが組み付けられた車体前部構造を示す第１斜視図であり、車体の前方斜め左方から見た図である。
フロントサイドフレーム１０の前部の内側、詳しくは、主フレーム１５に、フロントバルクヘッド（不図示）の側部を構成する上下に延びるバルクヘッドサイドステイ３１の中間部が取付けられ、このバルクヘッドサイドステイ３１の下端部に、フロントバルクヘッドの下部を構成する丸パイプ状のバルクヘッドロアクロスメンバ３２が取付けられている。

バルクヘッドサイドステイ３１は、フロントサイドフレーム１０に取付けられたアッパサイドステイ３５と、このアッパサイドステイ３５の下端部及びバルクヘッドロアクロスメンバ３２のそれぞれに渡されたロアサイドステイ３６とからなる。なお、３７はアッパサイドステイ３５の外側部と主フレーム１５の上部とに渡された補強材である。

ロアサイドステイ３６は、プレートがＵ字形状に折り曲げられて形成された部材であり、下方にいくにつれて２つの側壁３６ａ，３６ａの幅が末広がりに次第に大きくなるように形成されている。

バルクヘッドロアクロスメンバ３２は、真直ぐに形成された中央部３２ａと、この中央部３２ａの端部から後方に折り曲げられた折曲げ部３２ｂ，３２ｂ（一方の符号３２ｂのみ示す。）とからなり、折曲げ部３２ｂがロアサイドステイ３６に取付けられている。

フロントピラーロア（不図示）から前方斜め下方に延びるアッパメンバ（不図示）の前端に垂下部４１が連結され、この垂下部４１の前面４１ａに前部ブラケット４２が取付けられ、サイドメンバステイ１７が前部ブラケット４２に取付けられている。
サイドメンバステイ１７及び前部ブラケット４２は、ステイ４３を構成する部品であり、フロントサイドフレーム１０と垂下部４１とを連結している。
上記のフロントピラーロア及びアッパメンバは、図７、図８に示されたフロントピラーロア１０３、アッパメンバ１０４にそれぞれ相当するものである。

バルクヘッドロアクロスメンバ３２は、垂下部４１の下端部まで近接するように延び、バルクヘッドロアクロスメンバ３２の端部が、ジョイント部材４４を介して垂下部４１の下端部に連結されている。

図３は本発明に係るフロントサイドフレームが組み付けられた車体前部構造を示す第２斜視図であり、車体の後方斜め左方から見た図である。
サイドメンバステイ１７は、バックプレート１６から直角又はほぼ直角に曲げられて車体外側方に向かって延び、前部ブラケット４２に連結されている。

このように、サイドメンバステイ１７は板状であるから、簡単に曲げ角度を設定することができ、また、サイドメンバステイ１７と前部ブラケット４２とは、共に板状であるから、例えば、溶接で簡単に接合することができる。

ロアサイドステイ３６は、側壁３６ａ，３６ａがバルクヘッドロアクロスメンバ３２にバルクヘッドクロスメンバ３２の長手方向に沿うように取付けられているから、バルクヘッドロアクロスメンバ３２との接合面積を大きくすることができ、ロアサイドステイ３６とバルクヘッドクロスメンバ３２との結合強度を高めることができる。

また、上記したように接合面積が大きくなることで、ロアサイドステイ３６によってバルクヘッドクロスメンバ３２の折曲げ部３２ｂの曲げ剛性を高めることができ、例えば、車体前部にオフセット衝突された場合の衝撃吸収エネルギー量を増すことができる。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るフロントサイドフレームの断面図である。
（ａ）は図１のａ−ａ線断面図であり、前部バックプレート２１の後部に一体に設けられた後部フランジ２１ａと、後部バックプレート２２の前部に一体に設けられた前部フランジ２２ａとの間に、サイドメンバステイ１７の先端部に一体に設けられた先端フランジ１７ａが挟まれて、３枚の後部フランジ２１ａ、前部フランジ２２ａ及び先端フランジ１７ａが共に接合された状態を示している。

サイドメンバステイ１７は、先端フランジ１７ａの後端から折り曲げられて外側方に延び、前部バックプレート２１は、後部フランジ２１ａの後端から折り曲げられて外側方に延びる端部フランジ２１ｂを備え、端部フランジ２１ｂがサイドメンバステイ１７の前面に接合されている。

前部バックプレート２１の板厚をＴ１、後部バックプレート２２の板厚をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係がある。即ち、前部バックプレート２１は、板厚Ｔ１を後部バックプレート２２の板厚Ｔ２よりも小さくすることで、例えば、車体前方からフロントサイドフレーム１０の前端に衝突荷重が作用したときに、フロントサイドフレーム１０の前部バックプレート２１の部分（この部分を前部バックプレート構成部４７とする。）で圧潰しやすくなり、衝突エネルギーを吸収しやすくすることができるとともに、フロントサイドフレーム１０の後部バックプレート２２の部分（この部分を後部バックプレート構成部４８とする。）で圧潰しにくくして、衝突の初期では前部バックプレート２１を圧潰させ、その後に、後部バックプレート２２を圧潰させる、というように、フロントサイドフレーム１０の衝突モード（衝突形態）をコントロールしやすくしている。なお、主フレーム１５及びサイドメンバステイ１７の板厚はＴ２である。

（ｂ）は図１のｂ−ｂ線断面図であり、主フレーム１５は、底壁１５ａと、この底壁１５ａの上端から上方斜め外側方そして外側方に延びる上壁１５ｂと、底壁１５ａの下端から外側方に延びる下壁１５ｃと、上壁１５ｂ及び下壁１５ｃにそれぞれ設けられた上フランジ１５ｄ及び下フランジ１５ｅとからなる断面ハット形状の部材である。

後部バックプレート２２は、上フランジ２２ｄと下フランジ２２ｅとを備え、上フランジ２２ｄが上フランジ１５ｄに接合され、また、下フランジ２２ｅが下フランジ１５ｅに接合されている。

サイドメンバステイ１７は、上フランジ１７ｄを備え、後部バックプレート２２の高さ方向の中間部から上フランジ１７ｄまでに接合されている。

前部バックプレート２１は、上フランジ２１ｄと下フランジ２１ｅとを備え、上フランジ２１ｄが上フランジ１７ｄに接合され、また、下フランジ２１ｅが下フランジ２２ｅに接合されている。

このように、主フレーム１５の側部開口部がバックプレート１６に塞がれて閉断面を形成している。

以上に述べたフロントサイドフレーム１０の作用を次に説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るフロントサイドフレームの作用を示す作用図である。
（ａ）は車体５０に衝突物５５が衝突する前の状態を示している。
（ｂ）において、衝突物５５が、白抜き矢印で示すように、車両５０の前方から車両５０の前部にオフセット衝突すると、衝突の初期では、圧潰しやすい前部バックプレート構成部４７が圧潰し、衝突エネルギーを吸収する。

（ｃ）において、衝突物５５が、白抜き矢印で示すように、更に車両５０側に進行すると、フロントサイドフレーム１０の後部バックプレート構成部４８及び垂下部４１は、それぞれ圧潰、座屈を伴いながら互いに前部が開くように変形し、後部バックプレート構成部４８と垂下部４１とで分散して衝突エネルギーを吸収する。

このとき、サイドメンバステイ１７は、後部バックプレート構成部４８と垂下部４１との連結を維持するため、衝突エネルギー吸収量は大きくなる。
このような車体前部の衝突エネルギー吸収構造は、短い変位量でエネルギー吸収が可能であるため、車体前部が前後に短い車両に有効である。

以上の図２、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｃ）に示したように、フロントサイドフレーム１０が断面コ字状又は断面ハット形状の主フレーム１５と、この主フレーム１５の開口部を塞ぐバックプレート１６とにより閉断面に構成された車体前部構造において、バックプレート１６が、圧潰しやすい前部バックプレート２１と、この前部バックプレート２１よりも圧潰しにくい後部バックプレート２２とから構成され、フロントピラーロアから前方へ延ばされたアッパメンバの前端に垂下部４１が連結され、この垂下部４１側から内側方に延びる板材からなるステイ４３（詳しくは、サイドメンバステイ１７及び前部ブラケット４２）の先端フランジ１７ａが、前部バックプレート２１の後部フランジ２１ａと後部バックプレート２２の前部フランジ２２ａとの間に車幅方向に重ね合わされて接合されるので、ステイ４３を板材とし、２枚のバックプレート２１，２２に重ね合わせて接合するだけで、十分な結合強度を得ることができる。

また、３枚の前部バックプレート２１、ステイ４３のサイドメンバステイ１７、後部バックプレート２２は車幅方向に重ねて接合されるので、３枚のプレート２１，１７，２２が前方衝突時の荷重作用方向で前後方向に延びるので、より一層結合強度を高めることができる。

更に、フロントサイドフレーム１０は、ステイ４３を境に前方（前部バックプレート構成部４７）が圧潰しやすく、後方（後部バックプレート構成部４８）が圧潰しにくくなるので、衝突モードのコントロールが容易となり、効果的に衝突エネルギーを吸収することができる。

特に、衝突荷重によってフロントサイドフレーム１０と垂下部４１とが互いに開く方向に変形する際にステイ４３がフロントサイドフレーム１０と垂下部４１とを連結するので、短い車両でも衝撃エネルギー吸収量を増大することができる。

また更に、ステイ４３のサイドメンバステイ１７及び前部ブラケット４２は板材からなるので、バックプレート１６側及び垂下部４１側と直接に接合することができ、部品数を削減することができる。

また、図２、図５（ａ）〜（ｃ）に示したように、ステイ４３の他端が、アッパメンバの垂下部４１の前面４１ａに接合されるので、垂下部４１に車体前方から衝突荷重が作用したときに、垂下部４１の前面４１ａに受けた衝突荷重をステイ４３を介してフロントサイドフレーム１０側に分散させることができ、ステイ４３の変形が抑えられ、衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

図６は本発明に係るフロントサイドフレームの別実施形態を示す断面図であり、図１のａ−ａ線位置での断面図に相当する。なお、図４（ａ）に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
フロントサイドフレーム１０を構成するサイドメンバステイ５７は、前部ブラケット４２（図２参照）とでステイ４３を構成し、先端部に一体に先端フランジ１７ａが設けられ、この先端フランジ１７ａが、前部バックプレート２１の後部フランジ２１ａと後部バックプレート２２の前部フランジ２２ａとの間に挟まれて共に接合されている。

サイドメンバステイ５７は、先端フランジ１７ａの前端から折り曲げられて内側方に延びる隔壁部５７ａと、この隔壁部５７ａの端部から折り曲げられて主フレーム１５に接合された隔壁側フランジ５７ｂとを備える。

このように、サイドメンバステイ５７の隔壁部５７ａをフロントサイドフレーム１０内を仕切るように取付けることで、フロントサイドフレーム１０自体の強度・剛性を高めることができる。

以上に示したように、ステイ４３の先端フランジ１７ａ側が延長されてフロントサイドフレーム１０の閉断面を横切り、主フレーム１５と接合されるので、フロントサイドフレーム１０とステイ２３（詳しくは、サイドメンバステイ５７）との結合強度をより一層向上させることができるとともに、ステイ４３によってフロントサイドフレーム１０がバルクヘッド構造となるので、フロントサイドフレーム１０自体の剛性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、図４（ｂ）に示したように、主フレーム１５を断面ハット形状としたが、これに限らず、断面コ字状としてもよい。
また、図２に示したように、ステイ４３を、サイドメンバステイ１７及び前部ブラケット４２から構成したが、これに限らず、サイドメンバステイ１７の端部を外側方に延ばして垂下部４１に連結し、サイドメンバステイ１７でフロントサイドフレーム１０と垂下部４１とを連結してもよい。

本発明の車体前部構造は、自動車に好適である。

本発明に係る車体前部構造を構成するフロントサイドフレームを示す斜視図である。 本発明に係るフロントサイドフレームが組み付けられた車体前部構造を示す第１斜視図である。 本発明に係るフロントサイドフレームが組み付けられた車体前部構造を示す第２斜視図である。 本発明に係るフロントサイドフレームの断面図である。 本発明に係るフロントサイドフレームの作用を示す作用図である。 本発明に係るフロントサイドフレームの別実施形態を示す断面図である。 従来の車体前部構造を示す要部側面図である。 従来の車体前部構造を示す要部平面図である。

符号の説明

１０…フロントサイドフレーム、１５…主フレーム、１６…バックプレート、１７…ステイ（サイドメンバステイ）、１７ａ…先端フランジ、２１…前部バックプレート、２１ａ…後部フランジ、２２…後部バックプレート、２２ａ…前部フランジ、４１…垂下部、
４１ａ…前面、４３…ステイ。

Claims (3)

1. フロントサイドフレームが断面コ字状又は断面ハット形状の主フレームと、この主フレームの開口部を塞ぐバックプレートとにより閉断面に構成された車体前部構造において、
   前記バックプレートは、圧潰しやすい前部バックプレートと、この前部バックプレートよりも圧潰しにくい後部バックプレートとから構成され、フロントピラーロアから前方へ延ばされたアッパメンバの前端に垂下部が連結され、この垂下部側から内側方に延びる板材からなるステイの先端フランジが、前記前部バックプレートの後部フランジと前記後部バックプレートの前部フランジとの間に車幅方向に重ね合わされて接合されることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記ステイは、前記先端フランジ側が延長されて前記フロントサイドフレームの閉断面を横切り、前記主フレームと接合されることを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記ステイの他端は、前記アッパメンバの前記垂下部の前面に接合されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体前部構造。

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