JP2010184530A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】正面からのオフセット衝突時にバルクヘッドに発生する衝突荷重を分散させてバルクヘッドに発生する曲げモーメントを小さくすることが可能な車体前部構造を提供する。
【解決手段】車体の前部に設けられたフロントバルクヘッド１４の上辺がバルクヘッドアッパ２１、左右の側辺がバルクヘッドサイド３１，３２で構成され、バルクヘッドサイド３１が前傾するとともに下端がフロントサイドフレーム１１に結合し、バルクヘッドアッパ２１がバルクヘッドアッパサイド２３，２４を介してダンパハウジング１６，１７に結合する車体前部構造において、バルクヘッドアッパ２１の中央部に荷重伝達部材３５，３６の各一端部が着脱自在に結合され、左右のダンパハウジング１６，１７に荷重伝達部材３５，３６の各他端部が着脱自在に結合されて、バルクヘッドアッパ２１とダンパハウジング１６，１７とが荷重伝達部材３５，３６でＶ字状に連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体前部構造、特に、フロントバルクヘッドを補強する補強構造に関するものである。

従来の車体前部構造として、フロントバルクヘッドの左右端部が支持部材によって、左右のＡピラー側に連結されたもの（例えば、特許文献１参照。）や、左右のサスペンション支持部に連結されたもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

特許文献１の図１を以下の図７で説明する。なお、符号は振り直した。
図７に示されるように、フロントバルクヘッドとしてのラジエータサポート１００は、正面視矩形であり、このラジエータサポート１００の上部を構成する車幅方向に延びるラジエータサポートアッパ１０１の両端部と、左右のＡピラー１０２に渡されたカウル部１０３との間に第１の補強部材１０４が設けられ、カウル部１０３を構成する前壁１０６と後壁１０７との間に且つ第１の補強部材１０４の延長線上に補強部材としてのカウルバルク１０８が設けられている。なお、符号１１１は、前後方向に延びてラジエータサポート１００の側部を支持するフロントサイドメンバである。

特許文献２の図２を以下の図８で説明する。なお、符号は振り直した。
図８に示されるように、フロントバルクヘッドとしてのラジエタシュラウド１２０は、上部に上横フレーム部１２１を備え、この上横フレーム部１２１の両端部と、左右のサスペンション支持部１２２，１２２とに前アッパフレーム１２３，１２３が渡されている。

特開２００６−１９３１１８公報 特開２００６−５６３９４公報

図７において、例えば、ラジエータサポート１００に正面から衝突物がオフセット衝突した場合には、衝突荷重がラジエータサポート１００から左又は右の第１の補強部材１０４を介してカウル部１０３及びＡピラー１０２に伝わるが、この衝突荷重を車体の他の部位へも分散することができれば、各部に作用する荷重が小さくなり、車体への衝撃が緩和される。

図８においても、ラジエタシュラウド１２０に正面からオフセット衝突があった場合に、ラジエタシュラウド１２０から左右一方の前アッパフレーム１２３を介してサスペンション支持部１２２に伝わる衝突荷重を車体の他の部位へ分散させることが可能であれば、特許文献１と同様に、車体への衝撃が緩和される。

また、図９に示すように、車体の前部に設けられたフロントバルクヘッド１３０の両側部に、クラッシュストロークを確保する目的で上端が下端よりも前方に位置するように傾斜したバルクヘッドサイド１３１を備え、左右一方のバルクヘッドサイド１３１に、ＳＵＶ等の車高の高い車両１３５のサイドフレーム１３６が衝突すると、その衝突荷重におけるバルクヘッドサイド１３１の軸線１３１ａに直交する垂直分力Ｆ１によって、矢印で示すように、バルクヘッドサイド１３１には曲げモーメントＭ１が発生する。

上記図９でのオフセット衝突を図１０の平面図で説明する。
図１０に示すように、バルクヘッドサイド１３１に垂直分力Ｆ１が作用すると、フロントバルクヘッド１３０の上部を構成するバルクヘッドアッパ１４３の左端部１４３Ｌに斜めに連結されたバルクヘッドアッパサイド１３７では上記の垂直分力Ｆ１を十分に支えることが難しいため、バルクヘッドアッパ１４３には、バルクヘッドアッパ１４３と右側のバルクヘッドサイド１３１との結合部である右端部１４３Ｒを支点とした、曲げモーメントＭ２が発生する。

この曲げモーメントＭ２が大きいと、バルクヘッドアッパ１４３の変形が大きくなり、衝突エネルギーが吸収しにくくなる。そこで、曲げモーメントＭ２を小さくするためにフロントバルクヘッドアッパ１４３に補強を施した場合には、車両重量が増加する。

本発明の目的は、正面からのオフセット衝突時にバルクヘッドに発生する衝突荷重を分散させてバルクヘッドに発生する曲げモーメントを小さくすることが可能な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、車体の前部に正面視矩形又は矩形に近いフロントバルクヘッドが設けられ、このフロントバルクヘッドの上辺がバルクヘッドアッパ、左右の側辺がバルクヘッドサイドで構成され、バルクヘッドサイドの下端より上端が前方に位置するようにバルクヘッドサイドが傾斜するとともに下端がフロントサイドフレームに結合し、バルクヘッドアッパがバルクヘッドアッパサイドを介してダンパハウジングに結合する車体前部構造において、バルクヘッドアッパの中央部に一対のバー状に形成された荷重伝達部材の各一端部が着脱自在に結合され、左右のダンパハウジングのそれぞれに一対の荷重伝達部材の各他端部が着脱自在に結合されて、バルクヘッドアッパと左右のダンパハウジングとが荷重伝達部材でＶ字状に連結されることを特徴とする。

フロントバルクヘッドに正面から衝突物がオフセット衝突した際に、フロントバルクヘッドの一方のバルクヘッドサイドに加わった衝突荷重によりバルクヘッドアッパに発生する曲げモーメントのアーム長さは、荷重伝達部材を設けない場合に、衝突を受ける一方のバルクヘッドサイド（即ち、バルクヘッドアッパの一端部）からバルクヘッドアッパの他端部とバルクヘッドアッパサイドとの結合部までの長さになるのに対し、本発明のように荷重伝達部材を設けた場合には、荷重を受ける一方のバルクヘッドサイド（即ち、バルクヘッドアッパの一端部）からバルクヘッドアッパにおける荷重伝達部材で支持された中央部までの長さになり、曲げモーメントのアーム長さが半減して曲げモーメントは小さくなる。

また、バルクヘッドアッパの中央部と左右のダンパハウジングとを荷重伝達部材でＶ字状に連結することで、バルクヘッドアッパ、バルクヘッドアッパサイド、ダンパハウジング及び荷重伝達部材によって左右に枠状の骨格がそれぞれ形成され、これらの枠状の骨格によってフロントバルクヘッドアッパが支持される。この結果、フロントバルクヘッドアッパの曲げモーメントが小さくなる。

請求項２に係る発明は、バルクヘッドサイドに沿ってフロントサイドフレームの側面に三角形引掛け部材の底辺の上半分が取付けられ、この三角形引掛け部材の底辺に対向する頂点が、ダンパハウジングの上部に取付けられるとともに前後方向に延びるホイールハウスアッパメンバの先端に取付けられることを特徴とする。

フロントサイドフレームの位置が自車より低い相手車両と衝突した場合は、相手車両のフロントサイドフレームを自車の三角形引掛け部材の下半分に当て、衝突荷重を三角形引掛け部材からフロントサイドフレーム、ホイールハウスアッパメンバに伝え、衝突荷重を分散して衝撃エネルギーを吸収しやすくする。

請求項１に係る発明では、バルクヘッドアッパの中央部に一対のバー状に形成された荷重伝達部材の各一端部が着脱自在に結合され、左右のダンパハウジングのそれぞれに一対の荷重伝達部材の各他端部が着脱自在に結合されて、バルクヘッドアッパと左右のダンパハウジングとが荷重伝達部材でＶ字状に連結されるので、荷重伝達部材により、バルクヘッドアッパに発生する曲げモーメントのアーム長さを半減することができ、荷重伝達部材を設けないものに比較して曲げモーメントを小さくすることができる。

従って、バルクヘッド及びバルクヘッドを支持する支持フレームに対する補強を無くして軽量化を図ることができる。また、荷重伝達部材は着脱自在なので、バルクヘッドアッパ中央に取付けてもエンジンルーム内のメンテナンスに支障ない。

更に、バルクヘッドアッパ、バルクヘッドアッパサイド、ダンパハウジング及び荷重伝達部材により左右に枠状の骨格を形成し、これらの枠状の骨格でバルクヘッドアッパを支持することができ、補強すること無しに一層曲げモーメントを小さくすることができ、車体の軽量化も図ることができる。

請求項２に係る発明では、バルクヘッドサイドに沿ってフロントサイドフレームの側面に三角形引掛け部材の底辺の上半分が取付けられ、この三角形引掛け部材の底辺に対向する頂点が、ダンパハウジングの上部に取付けられるとともに前後方向に延びるホイールハウスアッパメンバの先端に取付けられるので、フロントサイドフレームの位置が自車より低い相手車両とオフセット衝突した場合に、フロントサイドフレーム同士がすれ違っても、相手車両のフロントサイドフレームを三角形引掛け部材に衝突させて衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明に係る車体前部構造の斜視図である。 本発明に係る車体前部構造の平面図である。 本発明に係る車体前部構造の側面図である。 本発明に係る車体前部構造の作用を示す平面図である。 本発明に係る車体前部構造の作用を示す第１側面図である。 本発明に係る車体前部構造の作用を示す第２側面図である。 従来の車体前部構造を示す第１斜視図である。 従来の車体前部構造を示す第２斜視図である。 従来の車体前部構造の作用を示す側面図である。 従来の車体前部構造の作用を示す平面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中の左、右、前、後は車両に乗車した運転者を基準にした向きを示している。また、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を説明する。なお、図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車体前方を表している。
図１に示すように、フロントボディ１０は、車室とエンジン室とを隔てるダッシュボードの下部から車体前方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１１，１２と、これらのフロントサイドフレーム１１，１２の前端に取付けられたバンパビーム１３と、左右のフロントサイドフレーム１１，１２の前部の間に取付けられたフロントバルクヘッド１４と、フロントサイドフレーム１１，１２の各長手方向中間部の上部に取付けられたダンパハウジング１６，１７と、これらのダンパハウジング１６，１７の上部外縁部に図示せぬ左右のフロントピラーから前方に延びるように取付けられたホイールハウスアッパメンバ１８，１９と、フロントバルクヘッド１４の上部、詳しくは、フロントバルクヘッド１４を構成するバルクヘッドアッパ２１の両端部に前端がそれぞれ結合されるとともに後端がホイールハウスアッパメンバ１８，１９の中間部上部に結合されたバルクヘッドアッパサイド２３，２４と、フロントサイドフレーム１１，１２の前部外側部に三角形の底辺の上半部２６ａ，２７ａ（一方の符号２６ａのみ示す。）が取付けられるとともに底辺２６ｃ，２７ｃ（一方の符号２６ｃのみ示す。）に対向する頂点２６ｄ，２７ｄ（一方の符号２６ｄのみ示す。）にホイールハウスアッパメンバ１８，１９の先端部が結合された正面視三角形状の三角形引掛け部材２６，２７とを備える。

フロントバルクヘッド１４は、正面視矩形又は矩形に近い枠状のフレームであり、矩形の上辺となるバルクヘッドアッパ２１と、矩形の左右の側辺となるバルクヘッドサイド３１，３２と、矩形の下辺となるバルクヘッドロア３３とからなる。

バルクヘッドアッパ２１は、中央部に棒状の荷重伝達部材３５，３６の各前端がボルトで着脱自在に取付けられている。荷重伝達部材３５，３６の各後端は、左右のダンパハウジング１６，１７にボルトで着脱自在に取付けられている。

左側のバルクヘッドサイド３１は、上端が下端よりも前方に位置するように傾斜し、右側のバルクヘッドサイド３２は、上下方向に延びている。このように、左側のバルクヘッドサイド３１を傾斜させたのは、左ハンドルの自動車において、相手車両が自車両の左側にオフセット衝突する際の、フロントバルクヘッド１４の後方に配置されたエンジンとバルクヘッドサイド３２の上端部との距離、即ち、クラッシュストロークを大きく確保するためである。クラッシュストロークを大きくすれば、より大きな衝突エネルギーを吸収することができる。

荷重伝達部材３５，３６は、自車両に相手車両が正面衝突、特にオフセット衝突した際に、バルクヘッドアッパ２１からダンパハウジング１６，１７へ衝突荷重を伝達するものであり、バルクヘッドアッパ２１の左端部又はバルクヘッドサイド３１に衝突荷重が加わったときに、バルクヘッドアッパ２１に生じる曲げモーメントを小さくする部材である。
荷重伝達部材３５と荷重伝達部材３６とは同一形状であるが、ここでは、識別のために符号を区別した。荷重伝達部材３５，３６の詳細な作用は図４〜図６で説明する。

図２に示すように、左右のバルクヘッドアッパサイド２３，２４は、バルクヘッドアッパ２１の両端部から車体後方にいくにつれて車体外側方へ広がるようにしてホイールハウスアッパメンバ１８，１９に結合されている。
荷重伝達部材３５，３６は、バルクヘッドアッパ２１の中央部と左右のダンパハウジング１６，１７とにＶ字状に連結されている。

バルクヘッドアッパサイド２３，２４は、ホイールハウスアッパメンバ１８，１９を介してダンパハウジング１６，１７に連結されているため、バルクヘッドアッパ２１、バルクヘッドアッパサイド２３，２４、ホイールハウスアッパメンバ１８，１９、ダンパハウジング１６，１７及び荷重伝達部材３５，３６により、左右にそれぞれ平行四辺形に近い枠体４１，４２（二点鎖線で示した部分である。）が形成される。
このような枠体４１，４２が形成されることで、フロントボディ１０の強度・剛性をより高めることができる。

図３に示すように、バルクヘッドサイド３１，３２（手前側の符号３１のみ示す。）は、上端が下端よりも前方に位置するように前傾し、その傾斜角度はθである。
このようにバルクヘッドサイド３１，３２を前傾させることで、バルクヘッドアッパ２１を前方に突出させて、バルクヘッドアッパ２１とエンジン４５との距離、即ち、クラッシュストロークＳＴを大きくして衝突エネルギー吸収性能を高めている。

三角形引掛け部材２６，２７（手前側の符号２６のみ示す。）は、三角柱状の部材であり、その上半分である上半部２６ａ，２７ａ（手前側の符号２６ａのみ示す。）がフロントサイドフレーム１１，１２（手前側の符号１１のみ示す。）の側面に固定され、下半分である下半部２６ｂ，２７ｂ（手前側の符号２６ｂのみ示す。）がフロントサイドフレーム１１，１２より下方に突出し、三角形の頂点２６ｄ，２７ｄ（手前側の符号２６ｄのみ示す。）にホイールハウスアッパメンバ１８，１９（手前側の符号１８のみ示す。）の先端部が結合されている。

以上に述べた車体前部構造における荷重伝達部材３５，３６の作用を次に説明する。
図４に示すように、相手車両４８が自車両５０に前方からオフセット衝突する際には、自車両５０のバルクヘッドサイド３１又はバルクヘッドアッパ２１の左端部２１Ｌに白抜き矢印で示す衝突荷重（垂直分力Ｆ１）が作用する。

バルクヘッドアッパ２１の左端部２１Ｌから右端部２１Ｒまでの長さ（即ち、バルクヘッドアッパ２１の全長）をＬ１とすると、バルクヘッドアッパ２１の中央部２１Ｃが荷重伝達部材３５，３６で支持されているので、バルクヘッドアッパ２１の中央部２１Ｃから左端部２１Ｌまでの部分が、衝突荷重によって車体後方へ撓もうとする。このとき、中央部２１Ｃを支点にして衝突荷重とアーム長さＬ１の半分のＬ２とによる曲げモーメントＭ３が発生する。

曲げモーメントＭ３は、図１０に示した曲げモーメントＭ２よりも小さく（Ｍ３＝Ｍ２／２）なるので、バルクヘッドアッパ２１、ひいてはバルクヘッド１４の変形を抑えることができる。

また、バルクヘッドアッパ２１、バルクヘッドアッパサイド２３，２４、ホイールハウスアッパメンバ１８，１９、ダンパハウジング１６，１７及び荷重伝達部材３５，３６により形成される２つの枠体４１，４２（網掛け部分を囲む枠状の部分である。）によって、バルクヘッドアッパ２１が支持されるので、曲げモーメントＭ３をより一層小さくすることができる。

このときに、衝突荷重は、フロントバルクヘッド１４から黒塗りの矢印Ａ，Ａで示すように、バルクヘッドアッパサイド２３，２４、ホイールハウスアッパメンバ１８，１９に順に伝わり、黒塗りの矢印Ｂ，Ｂで示すように、フロントサイドフレーム１１，１２を後方に伝わり、更に、白抜きの矢印Ｃ，Ｃで示すように、バルクヘッドアッパ２１、荷重伝達部材３５，３６、ダンパハウジング１６，１７の順に伝わる。

図５は図４の状態を側面図で示している。
自車両５０のフロントサイドフレーム１１，１２（手前側の符号１１のみ示す。）に対して高さＨ１だけ高いフロントサイドフレーム１３６を有するＳＵＶ等の車高の高い相手車両４８が自車両５０に正面からオフセット衝突すると、その衝突荷重におけるバルクヘッドサイド３１の軸線３１ａに直交する垂直分力によって、矢印で示すように、バルクヘッドサイド３１には曲げモーメントＭ４が発生する。

このときに、衝突荷重は、フロントサイドフレーム１３６に衝突されたバルクヘッドサイド３１から、黒塗りの矢印Ｄで示すように、バルクヘッドアッパ２１、バルクヘッドアッパサイド２３、ホイールハウスアッパメンバ１８の順に伝わり、また、白抜きの矢印Ｅで示すように、バルクヘッドアッパ２１、荷重伝達部材３５、ダンパハウジング１６の順に伝わり、更に、黒塗りの矢印Ｆで示すように、バルクヘッドサイド３１からフロントサイドフレーム１１、三角形引掛け部材２６、ホイールハウスアッパメンバ１８の順に伝わり、また更に、黒塗りの矢印Ｇで示すように、バルクヘッドサイド３１からフロントサイドフレーム１１の後方に伝わる。

図６に示すように、自車両５０のフロントサイドフレーム１１，１２（手前側の符号１１のみ示す。）に対して高さＨ２だけ低いフロントサイドフレーム１３６を有する車高の低い相手車両５５がオフセット衝突する際には、フロントサイドフレーム１３６が自車両５０の三角形引掛け部材２６（又は三角形引掛け部材２７（不図示））に衝突し、その衝突荷重は、黒塗りの矢印Ｈで示すように、三角形引掛け部材２６又は三角形引掛け部材２７（不図示）からフロントサイドフレーム１１（又はフロントサイドフレーム１２）に伝わり、また、黒塗りの矢印Ｊで示すように、三角形引掛け部材２６又は三角形引掛け部材２７（不図示）からホイールハウスアッパメンバ１８（又はホイールハウスアッパメンバ１９）に伝わる、というように分散され、衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。

上記の図１〜図３に示したように、車体の前部に正面視矩形又は矩形に近いフロントバルクヘッド１４が設けられ、このフロントバルクヘッド１４の上辺がバルクヘッドアッパ２１、左右の側辺がバルクヘッドサイド３１，３２で構成され、少なくとも一方のバルクヘッドサイド３１の下端より上端が前方に位置するようにバルクヘッドサイド３１が傾斜するとともに下端がフロントサイドフレーム１１に結合し、バルクヘッドアッパ２１がバルクヘッドアッパサイド２３，２４を介してダンパハウジング１６，１７に結合する車体前部構造において、バルクヘッドアッパ２１の中央部２１Ｃに一対のバー状に形成された荷重伝達部材３５，３６の各一端部が着脱自在に結合され、左右のダンパハウジング１６，１７のそれぞれに一対の荷重伝達部材３５，３６の各他端部が着脱自在に結合されて、バルクヘッドアッパ２１と左右のダンパハウジング１６，１７とが荷重伝達部材３５，３６でＶ字状に連結されるので、荷重伝達部材３５，３６により、バルクヘッドアッパ２１に発生する曲げモーメントのアーム長さを半減することができ、荷重伝達部材３５，３６を設けないものに比較してバルクヘッドアッパ２１に発生する曲げモーメントを小さくすることができる。

従って、フロントバルクヘッド１４及びフロントバルクヘッド１４を支持する支持フレームに対する補強を無くして軽量化を図ることができる。また、荷重伝達部材３５，３６は着脱自在なので、バルクヘッドアッパ２１の中央部２１Ｃに取付けてもエンジンルーム内のメンテナンスに支障ない。

更に、バルクヘッドアッパ２１、バルクヘッドアッパサイド２３，２４、ダンパハウジング１６，１７及び荷重伝達部材３５，３６により左右に枠状の骨格としての枠体４１，４２を形成し、これらの枠体４１，４２でバルクヘッドアッパ２１を支持することができ、補強すること無しにバルクヘッドアッパ２１に発生する曲げモーメントを一層小さくすることができ、車体の軽量化も図ることができる。

また、バルクヘッドサイド３１，３２に沿ってフロントサイドフレーム１１，１２の側面に三角形引掛け部材２６，２７の底辺２６ｃ，２７ｃ（一方の符号２６ｃのみ示す。）の上半分としての上半部２６ａ，２７ａ（一方の符号２６ａのみ示す。）に対応する部位が取付けられ、この三角形引掛け部材２６，２７の底辺２６ｃ，２７ｃに対向する頂点２６ｄ，２７ｄが、ダンパハウジング１６，１７の上部に取付けられるとともに前後方向に延びるホイールハウスアッパメンバ１８，１９の先端に取付けられるので、フロントサイドフレーム１１，１２の位置が自車より低い相手車両とオフセット衝突した場合に、フロントサイドフレーム同士がすれ違っても、相手車両のフロントサイドフレームを三角形引掛け部材２６又は三角形引掛け部材２７に衝突させて衝突エネルギーを吸収することができる。

本発明の車体前部構造は、自動車に好適である。

１０…フロントボディ（車体前部構造）、１１，１２…フロントサイドフレーム、１４…フロントバルクヘッド、１６，１７…ダンパハウジング、１８，１９…ホイールハウスアッパメンバ、２１…バルクヘッドアッパ、２３，２４…バルクヘッドアッパサイド、２６，２７…三角形引掛け部材、２６ａ，２７ａ…上半部、２６ｂ，２７ｂ…下半部、２６ｃ，２７ｃ…底辺、２６ｄ，２７ｄ…頂点、３１，３２…バルクヘッドサイド、３５，３６…荷重伝達部材。

Claims (2)

1. 車体の前部に正面視矩形又は矩形に近いフロントバルクヘッドが設けられ、このフロントバルクヘッドの上辺がバルクヘッドアッパ、左右の側辺がバルクヘッドサイドで構成され、前記バルクヘッドサイドの下端より上端が前方に位置するようにバルクヘッドサイドが傾斜するとともに下端がフロントサイドフレームに結合し、前記バルクヘッドアッパがバルクヘッドアッパサイドを介してダンパハウジングに結合する車体前部構造において、
   前記バルクヘッドアッパの中央部に、一対のバー状に形成された荷重伝達部材の各一端部が着脱自在に結合され、左右の前記ダンパハウジングのそれぞれに前記一対の荷重伝達部材の各他端部が着脱自在に結合されて、バルクヘッドアッパと左右のダンパハウジングとが荷重伝達部材でＶ字状に連結されることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記バルクヘッドサイドに沿って前記フロントサイドフレームの側面に三角形引掛け部材の底辺の上半分が取付けられ、この三角形引っ掛け部材の前記底辺に対向する頂点は、前記ダンパハウジングの上部に取付けられるとともに前後方向に延びるホイールハウスアッパメンバの先端に取付けられることを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。

Images