JP2014000858A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前面衝突時におけるフロントサイドメンバの上向きの曲げ変形を抑制して、軸方向に適切に圧潰変形可能な車体前部構造を提供する。
【解決手段】エンジンルームの左右両側部で車体前後方向に延在するフロントサイドメンバ１と、平面視してその後方延長上のエクステンションメンバ３とを、ダッシュパネル２を挟んで相互の前，後端を突き合わせて接続した構造を基本構成とし、更に、ダッシュパネル２の車室側面に沿って、前記フロントサイドメンバ１の後端とエクステンションメンバ３の前端との接続部分と、その近傍のフロントピラー５の側面とに跨るクロスメンバ７を接合配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の車体前部構造、とりわけ、フロントサイドメンバとダッシュパネルとの接合部周りの構造に関する。

フロントサイドメンバは、車体前部の前後方向骨格部材として、エンジンルームの左右両側部に車体前後方向に延在配置してある。

このフロントサイドメンバは、車両の前面衝突時に軸方向に圧潰変形してエネルギー吸収する衝突エネルギー吸収部材としての機能も要求されている。

フロントサイドメンバの良好な軸方向の圧潰変形を促すためには、該フロントサイドメンバの後端部を接合したダッシュパネル周りで、所要の軸圧潰反力を確保する必要がある。

このため、フロントサイドメンバの後方には、平面視して該フロントサイドメンバの延長上にダッシュパネルに沿ってエクステンションメンバを接合配置してある。

これにより、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバに軸方向に作用する衝突入力を、エクステンションメンバからダッシュパネルを介してフロアクロスメンバやサイドシル，フロントピラー等、周辺の他の骨格部材に分散負担させるようにしている。

即ち、このようにエクステンションメンバから周辺の骨格部材に荷重分散させることにより、フロントサイドメンバ後端部とダッシュパネルとの接合部分の強度・剛性を確保し、もって、フロントサイドメンバの軸圧潰反力を確保するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３５７５６号公報

ダッシュパネルは、車室前部の強度・剛性の確保、および車両の前面衝突時にエンジン等のパワーユニットが後退移動した際に、フロア下方へ誘導して、乗員足元周りの空間確保が可能なように、該ダッシュパネルの下側部を丸みをもって後傾した傾斜面として形成して、パネル剛性を高めている。

従って、上述のフロントサイドメンバとエクステンションメンバとの接続部分には、ダッシュパネル下側の傾斜面に沿って屈曲したキックアップ部が存在する。

このため、フロントサイドメンバに軸方向に衝突入力が作用すると、該フロントサイドメンバの後端部とダッシュパネルとの接合部分に車幅方向軸回りに上向きの回転モーメントが発生する傾向となって、フロントサイドメンバの軸方向の圧潰変形に影響する可能性がある。

そこで、本発明はフロントサイドメンバに軸方向に作用する衝突入力で、その後端部の
ダッシュパネルに対する接合部分に車幅方向軸回りに発生する上向きの回転モーメントを小さく抑制して、フロントサイドメンバを軸方向に適切に圧潰変形可能な車体前部構造を提供するものである。

本発明の車体前部構造は、エンジンルームの左右両側部で車体前後方向に延在するフロントサイドメンバと、平面視してその後方延長上のエクステンションメンバとを、ダッシュパネルを挟んで相互の前，後端を突き合わせて接続した構造を基本構成としている。

そして、前記ダッシュパネルの車室側面に沿って、前記フロントサイドメンバの後端とエクステンションメンバの前端との接続部分と、その近傍のフロントピラーの側面とに跨るクロスメンバを接合配置したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバに、その後端部とダッシュパネルとの接合部分を支点に発生する上向きの回転モーメントを、クロスメンバの捩り力として受けて側方のフロントピラーに分散，負担させることができる。

これにより、フロントサイドメンバの発生モーメントを小さく抑制して上方への曲げ変形を抑え、衝突入力をエクステンションメンバに極力軸力として伝達することが可能となる。

この結果、フロントサイドメンバの軸圧潰反力を適切に維持して、その軸方向の圧潰変形を良好に行わせることができる。

本発明の対象とする自動車の車体骨格の全体構造を示す斜視図。 図１のＡ範囲部に相当する本発明の一実施形態の要部を車室側から見た斜視説明図。 図２の略示的側面説明図。 図２におけるフロントサイドメンバの後端とクロスメンバの車幅方向内側の端部との配置関係を示す正面説明図。 クロスメンバの配設高さの異なる例を示す図３と同様の略示的側面説明図。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１は自動車の車体骨格Ｂの全体構成を略示的に示しており、この車体骨格Ｂの図１におけるＡ範囲部に相当するダッシュパネル側方の配設部周りの構造を図２〜図４に示す。

図２に示すように、フロントサイドメンバ１は、エンジンルームの左右両側部に車体前後方向に延在配置して、車体前部の前後方向骨格部材として機能している。

フロントサイドメンバ１は、車両の前面衝突時に軸方向に圧潰変形してエネルギー吸収する衝突エネルギー吸収部材としての機能も要求されており、このため、ほぼ直状の矩形の閉断面形状に形成してある。

また、このフロントサイドメンバ１の軸方向の圧潰変形を良好に促すためには、その後端部を接合したダッシュパネル２周りで、所要の軸圧潰反力を確保する必要がある。

そこで、図２，図３に示すように、フロントサイドメンバ１の後方に、平面視して該フロントサイドメンバ１の延長上にダッシュパネル２に沿ってエクステンションメンバ３を接合配置してある。

本実施形態では、フロントサイドメンバ１とエクステンションメンバ３とを、ダッシュパネル２を挟んで相互の前，後端を付き合わせて接合して、平面視してほぼ直線状に車体前後方向に連なるようにしている。

エクステンションメンバ３は、ダッシュパネル２およびその後方に連なるフロアパネル４とで矩形閉断面を構成するようにハット形断面に形成してあり、断面開口縁のフランジ３ａを介してこれらダッシュパネル２およびフロアパネル４に接合してある。

エンジンルームと車室とを隔成する上述のダッシュパネル２は、車室前部の強度・剛性の確保、および車両の前面衝突時にエンジン等のパワーユニットが後退移動した際に、これをフロア下方に誘導して、乗員足元周りの空間確保が可能なように、該ダッシュパネル２の下側部を丸みをもって後傾した傾斜面として形成して、パネル剛性を高めている。

従って、上述のフロントサイドメンバ１とエクステンションメンバ３との接続部分には、ダッシュパネル２の下側の傾斜面に沿って屈曲したキックアップ部が存在するようになる。図示する例ではエクステンションメンバ３にキックアップ部３Ａを形成して、該キックアップ部３Ａをダッシュパネル２の下側の傾斜面に接合するようにしている。

従って、フロントサイドメンバ１は、全体形状を直状としてその後端をダッシュパネル２に突き当てて接合するが、後端部を緩やかにやや下向きに弯曲して形成して、エクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａに滑らかに連続するようにしている。

これにより、フロントサイドメンバ１に軸方向に作用する衝突入力が、エクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａに極力、軸力として伝達されるようにしている。

ダッシュパネル２は、その左右側部にフロントホイールハウス２Ａを車室側に向けて弧状に膨出成形して面剛性を高めてあり、該フロントホイールハウス２Ａを、主要骨格部材のフロントピラー５およびサイドシル６の各側面に接合してある。

これにより、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ１に軸方向に衝突入力が作用すると、この衝突入力をエクステンションメンバ３に伝達して、その周辺のフロアクロスメンバ，フロアサイドメンバ（何れも図示省略）やサイドシル６に分散，伝達する。

一方、ダッシュパネル２のフロントホイールハウス２Ａ周りでは、フロントサイドメンバ１からダッシュパネル２の面方向に分散，伝達された衝突入力を、該フロントホイールハウス２Ａからフロントピラー５およびサイドシル６に分散，伝達する。

これにより、ダッシュパネル２に突き合わせたフロントサイドメンバ１の後端部分に所要の圧潰反力を確保して、フロントサイドメンバ１の良好な軸方向の圧潰変形を促すようにしている。

ここで、本実施形態にあっては、上述のダッシュパネル２の車室側面に沿って、フロントサイドメンバ１の後端とエクステンションメンバ３の前端との接続部分と、その近傍のフロントピラー５の側面とに跨るクロスメンバ７を接合配置してある。

クロスメンバ７は、ダッシュパネル２とで矩形の閉断面を形成するようにハット形断面
として、上述のダッシュパネル２の側部のフロントホイールハウス２Ａの弯曲形状に合わせて弯曲して形成し、該フロントホイールハウス２Ａの背面を横切るようにして接合してある。

具体的には、クロスメンバ７は、ハット形断面の上，下縁に曲折成形したフランジ７ａを介してダッシュパネル２の一般平坦面およびフロントホイールハウス２Ａの曲面に沿って接合してある。

一方、クロスメンバ７の車幅方向外側の端縁は、その周縁に曲折成形したフランジ７ｂを介してフロントピラー５の側面に突き合わせて接合してある。

このクロスメンバ７は縦長断面としてあって、図２に示すように車幅方向内側の端部から車幅方向外側の端部に至るにしたがって、漸次径大となるように径変化させて形成している。

クロスメンバ７の車幅方向内側の端部は、エクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａの上端と重ならないように、これと上下方向に配分してフロントサイドメンバ１の後端の突き合わせ相当部分でダッシュパネル２の背面に接合してある。

図４は、このクロスメンバ７の車幅方向内側の端部と、フロントサイドメンバ１の後端との配置関係を示している。

図示する例では、フロントサイドメンバ１の後端の矩形断面形状の後端上部に対応する部分で、矩形断面の中で高い剛性が分布する４隅部のうち、上側２隅部を含む１／３以上を占める部分に、クロスメンバ７の車幅方向内側の端部を接合配置してある。

一方、クロスメンバ７の車幅方向外側の端部は、図３に示すように矩形断面の中心位置Ｓ_０が、フロントサイドメンバ１に軸方向に作用する衝突入力軸線ｆ_０とほぼ同一の高さ位置となるようにしている。フロントサイドメンバ１の軸方向の圧潰変形前では、この衝突入力軸線ｆ_０はフロントサイドメンバ１の矩形断面中心線０と一致するので、図示する例ではこの矩形断面中心線０と同じ高さ位置に設定している。

また、このクロスメンバ７の車幅方向外側の端部は、その矩形断面が、上述のエクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａの変曲点Ｐ_０と側面視してほぼ同一の前後位置分布線Ｌ_０上となる位置でフロントピラー５の側面に接合することが好ましい。

次に、以上の構成からなる本実施形態の車体前部構造の車両前面衝突時における作用について説明する。

図３に示すように車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ１に軸方向に衝突入力Ｆが作用すると、後方に連なるエクステンションメンバ３とは上下方向のオフセット量が存在しているため、フロントサイドメンバ１には、その後端とダッシュパネル２との接合部分を支点に車幅方向軸回りに上向きの回転モーメントが発生する傾向となる。

この接合部分では、上述の回転モーメントをクロスメンバ７の捩り力として受けて、側方のフロントピラー５に分散，負担させる。

これにより、フロントサイドメンバ１の発生モーメントを小さく抑制して上方への曲げ変形を抑え、衝突入力Ｆをエクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａに極力軸力として伝達する。

この結果、フロントサイドメンバ１の軸圧潰反力を適切に維持して、同図に鎖線で示すように該フロントサイドメンバ１の軸方向の圧潰変形を良好に行わせることができる。

ここで、エクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａは、フロントサイドメンバ１の後端とはダッシュパネル２を挟んでその車室側面に接合してあるため、上述の回転モーメントによる曲げ力を強度的に有利な圧縮方向で受ける。

このため、フロントサイドメンバ１の発生モーメントの抑制効果を高めることができる。

また、クロスメンバ７は縦長断面としてあるため、上述の回転モーメントに対する捩り荷重値が大きく、これによってもフロントサイドメンバ１の発生モーメントの抑制効果を高めることができる。

本実施形態では、このクロスメンバ７の縦長断面と併せて、該クロスメンバ７をその車幅方向内側の端部から車幅方向外側の端部に至るにしたがって漸次経大変化させて形成してある。このため、上述の回転モーメントによるクロスメンバ７の捩りトルクを、車幅方向内側の端部側では小さく受けることができる。

これにより、クロスメンバ７自体の捩れ変形乃至破損を抑制して、上述のフロントサイドメンバ１の発生モーメントの抑制効果を更に高めることができる。

しかも、このクロスメンバ７の車幅方向内側の端部は、フロントサイドメンバ１の後端の矩形断面形状の後端上部に対応する部分で、矩形断面の中で高い剛性が分布する４隅部のうち、上側２隅部を含む１／３以上を占める部分に重合して接合配置している。

このため、フロントサイドメンバ１の後端からの荷重入力をクロスメンバ７の車幅方向内側の端部で効率よく受けて、フロントピラー５へ伝達して分散，負担させることができる。

また、クロスメンバ７は、ダッシュパネル２の側部に車室側に膨出成形されてパネル剛性が高められたフロントホイールハウス２Ａの背面を横切るようにして接合してある。このため、フロントサイドメンバ１からフロントピラー５への荷重伝達効果が高く、上述のフロントサイドメンバ１の発生モーメントの抑制効果をより一層高めることができる。

しかも、このクロスメンバ７は、ダッシュパネル２に対しては上，下縁のフランジ７ａを介して接合し、フロントピラー５の側面に対しては車幅方向外側の端部周縁のフランジ７ｂを介して接合してある。

これにより、フランジ７ａ，７ｂの接合部分では、何れもクロスメンバ７に作用する捩り力を強度的に有利な剪断方向で受けることができて、クロスメンバ７によるフロントピラー５側への荷重伝達効果を高めることができる。

更に、本実施形態では、フロントピラー５の側面に接合したクロスメンバ７の車幅方向外側の端部の断面中心位置Ｓ_０を、フロントサイドメンバ１に軸方向に作用する衝突入力軸線ｆ_０とほぼ同一の高さ位置に設定している。

これにより、クロスメンバ７の車幅方向内側の端部をフロントサイドメンバ１の後端対応部に接合した荷重入力点と、フロントピラー５に対する接続点とを結ぶモーメントアー
ム長を極力短かくすることができる。

この結果、クロスメンバ７の車幅方向外側の端部とフロントピラー５の側面との接合部分の剛性を高められて、荷重の分散，伝達効果を高めることができる。

また、本実施形態では、クロスメンバ７の車幅方向外側の端部を、その矩形断面がエクステンションメンバ３のキックアップ部３Ａの変曲点Ｐ_０と側面視してほぼ同一の前後位置分布線Ｌ_０上となる位置でフロントピラー５の側面に接合している。

これにより、フロントサイドメンバ１の後端に対応した荷重入力点を頂点とした、キックアップ部３Ａの軸線と、クロスメンバ７の軸線と、上述の変曲点Ｐ_０を通る前後位置分布線Ｌ_０とで形成されるほぼ直立した３角形の面で入力荷重を受けて、これらキックアップ部３Ａとクロスメンバ７への荷重分散を良好に行わせることができる。

ここで、図３に示す例では、フロントピラー５の側面に接合したクロスメンバ７の車幅方向外側の端部の断面中心位置Ｓ_０を、フロントサイドメンバ１の軸方向の圧潰変形前の矩形断面中心線０上に設定しているが、図５のように、軸方向圧潰変形時における衝突入力軸線ｆ_０上であればよい。

１…フロントサイドメンバ
２…ダッシュパネル
２Ａ…フロントホイールハウス
３…エクステンションメンバ
３Ａ…キックアップ部
４…フロアパネル
５…フロントピラー
６…サイドシル
７…クロスメンバ
７ａ…上，下縁のフランジ
７ｂ…周端縁のフランジ

Claims (8)

1. エンジンルームの左右両側部で車体前後方向に延在するフロントサイドメンバと、平面視してその後方延長上のエクステンションメンバとを、ダッシュパネルを挟んで相互の前，後端を突き合わせて接続した構造であって、
   前記ダッシュパネルの車室側面に沿って、前記フロントサイドメンバの後端とエクステンションメンバの前端との接続部分と、その近傍のフロントピラーの側面とに跨るクロスメンバを接合配置したことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記クロスメンバを、前記フロントサイドメンバの後端とエクステンションメンバの前端との接続部分に配置される車幅方向内側の端部から、前記フロントピラーの側面に配置される車幅方向外側の端部に至るにしたがって、漸次経大化したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記クロスメンバを、縦長断面に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
4. 前記クロスメンバを、前記ダッシュパネルの側部に車室側に膨出して形成したフロントホイールハウスの背面を横切るようにして接合したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の車体前部構造。
5. 前記クロスメンバは、その上，下縁にフランジを曲折成形して、これら上，下縁フランジを介して前記ダッシュパネルに接合してある一方、車幅方向外側の端部周縁にフランジを曲折成形して、該周縁フランジを介して前記フロントピラーの側面に接合したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の車体前部構造。
6. 前記クロスメンバの車幅方向内側の端部を、前記フロントサイドメンバの矩形断面形状の後端上部に対応する部位で、該矩形断面の１／３以上を覆って接合したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の車体前部構造。
7. 前記フロントピラーの側面に接合した前記クロスメンバの車幅方向外側の端部の断面中心位置を、前記フロントサイドメンバに軸方向に作用する衝突入力軸線とほぼ同一の高さ位置に設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の車体前部構造。
8. 前記エクステンションメンバの、前記ダッシュパネル下側の傾斜面に沿うキックアップ部の変曲点と、前記フロントピラーの側面に接合した前記クロスメンバの車幅方向外側の端部の中心位置を、側面視してほぼ同一の前後位置分布線上に設定したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の車体前部構造。

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