JP2018165092A - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯＬ衝突及び正面衝突それぞれに適した剛性特性を有する軽量な前部車体構造を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、衝撃力を吸収する衝撃吸収部を有する自動車の前部車体構造を開示する。前部車体構造は、前記衝撃吸収部を支持する支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有する柱状部材と、前記柱状部材から前記自動車の車幅方向において外側へ突出する突出部材と、前記自動車の前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するように前方に延び、且つ、前記突出部材が取り付けられるフロントサイドメンバと、を備える。前記フロントサイドメンバは、前記後壁から前記車幅方向において外方へ突出することなく、前記後壁に突き当てられた外前端と、前記支持前端に接続され、且つ、前記車幅方向において前記外前端より内側に位置する内前端と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の前部を形成する前部車体構造に関する。

サスペンションアームを支持するサブフレームが、車体の一部を形成するメインフレームの下方に配置されることがある（特許文献１を参照）。特許文献１のサブフレームは、バンパビームと、クラッシュカンと、セットプレートと、フロントサイドメンバと、突出部材と、を備える。バンパビームは、車幅方向に延び、自動車の前端部の一部を形成する。クラッシュカンは、バンパビームとセットプレートとの間で固定される。フロントサイドメンバは、セットプレートから後方に延びる。突出部材は、フロントサイドメンバから、車幅方向において外方に突出する。特許文献１によれば、自動車が、クラッシュカンの外側の部位で衝突したとき、自動車と衝突した衝突物は、突出部材に当たる。このとき、フロントサイドメンバは、突出部材から、車幅方向において内方に作用する力を受け、屈曲或いは折れることができる。したがって、フロントサイドメンバは、衝撃を吸収し、或いは、車室への衝撃力の伝達を遮断することができる。すなわち、特許文献１の前部車体構造は、車室を効果的に保護することができる。

しかしながら、特許文献１の前部車体構造は、クラッシュカンが圧縮変形するような正面衝突に対する剛性に関して、改善がなされ得る。特許文献２は、平面状のセットプレートに代えて、立体的な形状を有する柱状部材を利用することを提案する。特許文献２によれば、柱状部材は、クラッシュカンが支持される部位において高い剛性をもたらすので、特許文献２の前部車体構造は、正面衝突に対して高い剛性を有することができる。

特開２０１３−２１２７５７号公報 特開２０１５−２３１７８１号公報

特許文献２のフロントサイドメンバは、柱状部材の後面、右面及び左面を取り囲むので、クラッシュカンが受けた衝撃力をしっかりと受け止めることができる。しかしながら、フロントサイドメンバは、自動車の前輪の内面に対向し、前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するので、特許文献２の技術の下では、フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くなり、操舵空間は、狭くなる。

設計者は、フロントサイドメンバに、車幅方向において内方に大きく湾曲した形状を与え、操舵空間を広くしてもよい。しかしながら、フロントサイドメンバが内方に大きく湾曲するならば、自動車が正面衝突したときに、湾曲部位に大きな応力が作用し、フロントサイドメンバは、破損しやすくなる。すなわち、フロントサイドメンバは、後方へ作用する大きな衝撃力を適切に受け止められない。

後方に作用する大きな衝撃力が、フロントサイドメンバに作用したときに、メインフレームからのサブフレームの離脱を許容する構造は、既知である（特開２０１４−１６９０４３号公報を参照）。メインフレームからのサブフレームの離脱の結果、車室へ伝達される衝撃力は、大幅に低減される。

当該構造に関して、サブフレームをメインフレームに連結するための連結部位は、フロントサイドメンバを通じて伝達された衝撃力によって破壊される。しかしながら、フロントサイドメンバが、大きく湾曲しているならば、破壊的な衝撃力が連結部位に伝達される前に、フロントサイドメンバは、湾曲部位において、破損することもある。この結果、サブフレームは、メインフレームから適切に離脱されず、大きな衝撃力が、車室に伝達されてしまうこともある。

設計者は、フロントサイドメンバの湾曲部位における破損を回避するために、フロントサイドメンバ自体の剛性を高くしてもよい。しかしながら、剛性の向上は、フロントサイドメンバの重量の増加やフロントサイドメンバの高額化に帰結しやすい。

本発明は、衝撃吸収部の外側での衝突（ＳＯＬ衝突：Ｓｍａｌｌ Ｏｖｅｒｌａｐ衝突）に対してフロントサイドメンバを適切に屈曲させる一方で、衝撃吸収部を圧縮変形させる衝突に対して、フロントサイドメンバの屈曲を生じにくくさせ、且つ、広い操舵空間の形成に貢献する軽量な前部車体構造を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る前部車体構造は、衝撃力を吸収する衝撃吸収部を有する。前部車体構造は、前記衝撃吸収部を支持する支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有する柱状部材と、前記柱状部材よりも前記自動車の車幅方向において外側へ突出する突出部材と、前記自動車の前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するように前方に延び、且つ、前記突出部材が取り付けられるフロントサイドメンバと、を備える。前記フロントサイドメンバは、前記後壁から前記車幅方向において外方へ突出することなく、前記後壁に突き当てられた外前端と、前記支持前端に接続され、且つ、前記車幅方向において前記外前端より内側に位置する内前端と、を含む。

上記の構成によれば、柱状部材は、衝撃吸収部が取り付けられる支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有するので、従来のセットプレートよりも高い剛性を有することができる。したがって、前部車体構造が、小さな衝撃力を受けたとき、衝撃吸収部のみが圧縮変形しやすくなる。このことは、フロントサイドメンバの不必要な変形は生じにくいことを意味する。

突出部材は、柱状部材から、車幅方向において外側へ突出するので、ＳＯＬ衝突時に、衝突物に衝突することができる。突出部材は、フロントサイドメンバに取り付けられるので、フロントサイドメンバは、突出部材から力を受け、適切に屈曲又は折れることができる。したがって、車室は、ＳＯＬ衝突時の衝撃から保護されやすい。

衝撃吸収部が圧縮変形される強い衝撃力が、前部車体構造に作用したとき、フロントサイドメンバの外前端及び内前端は、柱状部材の後壁及び支持前端にそれぞれ接続されるので、フロントサイドメンバは、衝撃力を適切に受け止めることができる。外前端は、柱状部材の後壁から、車幅方向において外方に突出しないので、フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くならない。したがって、フロントサイドメンバが、大きく湾曲した形状を有さなくとも、操舵空間は、広くなる。フロントサイドメンバは、柱状部材から略真っ直ぐに後方に延びることができるので、前部車体構造は、衝撃吸収部が圧縮変形される正面衝突に対して高い剛性を有することができる。

上記の構成に関して、前記フロントサイドメンバは、前記外前端から後方に延びる外パネルと、前記内前端から後方に延びる内パネルと、を含んでもよい。前記外パネル及び前記内パネルそれぞれは、Ｕ字状の断面を有してもよい。前記外パネルは、前記内パネルに接合され、前記フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体を形成してもよい。

上記の構成によれば、外前端から後方に延びる外パネル及び内前端から後方に延びる内パネルは、Ｕ字状の断面を有するので、フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体は、容易に形成される。

上記の構成に関して、前記突出部材は、前記外前端よりも後方で前記外パネルに接合される後端縁を含んでもよい。前記外パネルは、前記後端縁よりも後方の位置に形成された特異的に脆弱な脆弱部を含んでもよい。

上記の構成によれば、特異的に脆弱な脆弱部は、突出部材の後端縁よりも後方の位置に形成されるので、外パネルは、ＳＯＬ衝突下で突出部材から伝達された力によって、脆弱部において屈曲又は折れやすくなる。

上記の構成に関して、前部車体構造は、前記柱状部材を、前記柱状部材の上方に位置する車体に連結させる連結部材と、前記車体及び前記連結部材の連結位置と前記突出部材の前記後端縁との間において、前記内パネルから、前記車幅方向において内方に延びる後縁を有するクロスメンバと、を更に備えてもよい。

上記の構成によれば、前部車体構造は、連結部材によって、柱状部材を介して車体に連結されることになる。クロスメンバの後縁は、車体と連結部材との間の連結位置と後端縁との間において、内パネルから、車幅方向において内方に延びるので、フロントサイドメンバに作用する曲げモーメントに抗することができる。したがって、フロントサイドメンバは、衝撃吸収部が圧縮変形される強い衝撃力に耐え、屈曲しにくい。ＳＯＬ衝突が生じたときは、クロスメンバの後縁は、突出部材の後端縁よりも前方に位置するので、フロントサイドメンバは、突出部材から伝達された力によって適切に屈曲され得る。

上記の構成に関して、前記突出部材は、前記後端縁から前記外前端までの区間の少なくとも一部において前記外パネルに接合されてもよい。前記後壁は、前記外前端が突き当てられる第１領域と、前記第１領域に隣接し、且つ、前記突出部材によって覆われる第２領域と、を含んでもよい。

上記の構成によれば、外前端は、第１領域に突き当てられる一方で、第１領域に隣接する第２領域は、突出部材によって覆われるので、外前端は、柱状部材の後壁から、車幅方向において外方に突出しない。フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くならないので、フロントサイドメンバが、大きく湾曲した形状を有さなくとも、操舵空間は、広くなる。フロントサイドメンバは、柱状部材から略真っ直ぐに後方に延びることができるので、前部車体構造は、衝撃吸収部が圧縮変形される正面衝突に対して高い剛性を有することができる。

上記の構成に関して、前記柱状部材は、前記外前端から前方に突出する前記内パネルに接合される内側壁と、前記内側壁の反対側に位置し、且つ、前記突出部材が接合される外側壁と、を含んでもよい。前記支持前端は、前記内側壁から、前記車幅方向において内方に屈曲された内取付壁と、前記外側壁から、前記車幅方向において外方に屈曲された外取付壁と、を含んでもよい。前記内前端は、前記内取付壁に接合されてもよい。前記突出部材は、前記外側壁に接合されてもよい。

上記の構成によれば、内側壁は、外前端から前方に突出する内パネルに接合される一方で、外側壁は、突出部材に接合されるので、柱状部材の周面の約半分は、フロントサイドメンバによって囲まれ、柱状部材の周面の約半分は、突出部材によって囲まれることになる。したがって、柱状部材は、大きな衝撃力が負荷されたときにおいても変形しにくい。車幅方向において外方に屈曲された外取付壁は、突出部材に接合され、且つ、フロントサイドメンバの内前端は、内取付壁に接合されるので、ＳＯＬ衝突が生じたときの連結部材周りのモーメントは、フロントサイドメンバを車幅方向において内方に折り曲げる力に効果的に変換されることになる。

上記の構成に関して、前記中空棒体は、前記車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有してもよい。

上記の構成に関して、中空棒体は、車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有するので、フロントサイドメンバは、車幅方向に細くても、大きな剛性を有することができる。

上述の前部車体構造は、ＳＯＬ衝突に対してフロントサイドメンバを適切に屈曲させる一方で、衝撃吸収部を圧縮変形させる衝突に対して、フロントサイドメンバの屈曲を生じにくくさせることができる。加えて、前部車体構造は、軽量であり、且つ、広い操舵空間の形成に貢献することができる。

前部車体構造として例示されるサブフレームの概略的な斜視図である。 図１に示されるサブフレームの拡大された水平断面図である。 図１に示されるサブフレームの概略的な展開斜視図である。 図１に示されるサブフレームのフロントサイドメンバの概略的な平面図である。 図４に示されるサブフレームの左パネルの左壁部の一部の概略的な水平断面図である。 図１に示されるサブフレームの概略的な側面図である。 図１に示されるサブフレームの一部の概略的な平面図である。

図１は、前部車体構造として例示されるサブフレーム１００の概略的な斜視図である。図１を参照して、サブフレーム１００が説明される。

サブフレーム１００は、左右対称の構造を有する。サブフレーム１００の左側の構造が、主に説明される。サブフレーム１００の左側の構造に関する説明は、サブフレーム１００の右側の構造に援用される。

左側の構造に関して、「左」との用語は、車幅方向において、外方を意味する。「右」との用語は、車幅方向において、内方を意味する。上述の如く、サブフレーム１００は、左右対称の構造を有するので、サブフレーム１００の右側の構造に関しては、車幅方向において外方は、「右」であり、且つ、車幅方向において内方は、「左」である。

サブフレーム１００は、２つのクラッシュカン１１１，１１２と、２つのセットプレート１２１，１２２と、２つの柱状部材１３１，１３２と、２つの突出部材１４１，１４２と、２つのフロントサイドメンバ１５１，１５２と、バンパビーム１６０と、支持構造体１７０と、を備える。図１は、２つのロアアームＬＡＬ，ＬＡＲを示す。支持構造体１７０は、２つのロアアームＬＡＬ，ＬＡＲを支持する。左側のロアアームＬＡＬは、左側の前輪（図示せず）に連結される。右側のロアアームＬＡＲは、右側の前輪（図示せず）に連結される。

フロントサイドメンバ１５１，１５２は、支持構造体１７０から前方に延び、柱状部材１３１，１３２にそれぞれ連結される。フロントサイドメンバ１５１は、フロントサイドメンバ１５２の左方に位置する。柱状部材１３１は、柱状部材１３２の左方に位置する。フロントサイドメンバ１５１の左側の空間は、左側の前輪が向きを変えるために利用される操舵空間として利用される。フロントサイドメンバ１５１は、左側の前輪用の操舵空間の境界を形成する。フロントサイドメンバ１５２の右側の空間は、右側の前輪が向きを変えるために利用される操舵空間として利用される。フロントサイドメンバ１５２は、右側の前輪用の操舵空間の境界を形成する。

左側の突出部材１４１は、フロントサイドメンバ１５１と柱状部材１３１とに連結される。突出部材１４１は、フロントサイドメンバ１５１及び柱状部材１３１から左方に突出する。右側の突出部材１４２は、フロントサイドメンバ１５２と柱状部材１３２とに連結される。突出部材１４２は、フロントサイドメンバ１５２及び柱状部材１３２から右方に突出する。

左側の柱状部材１３１は、フロントサイドメンバ１５１とセットプレート１２１との間に位置する。柱状部材１３１は、フロントサイドメンバ１５１、セットプレート１２１及び突出部材１４１から上方に突出し、サブフレーム１００の上方に位置する車体（図示せず）に連結される。柱状部材１３１の下部は、フロントサイドメンバ１５１、セットプレート１２１及び突出部材１４１によって取り囲まれる。

右側の柱状部材１３２は、フロントサイドメンバ１５２とセットプレート１２２との間に位置する。柱状部材１３２は、フロントサイドメンバ１５２、セットプレート１２２及び突出部材１４２から上方に突出し、サブフレーム１００の上方に位置する車体（図示せず）に連結される。柱状部材１３２の下部は、フロントサイドメンバ１５２、セットプレート１２２及び突出部材１４２によって取り囲まれる。

クラッシュカン１１１の後端は、セットプレート１２１に連結される。セットプレート１２１は、柱状部材１３１に連結される。したがって、クラッシュカン１１１は、セットプレート１２１を介して、柱状部材１３１に取り付けられる。クラッシュカン１１１の前端は、バンパビーム１６０の左端の近傍に連結される。

クラッシュカン１１２の後端は、セットプレート１２２に連結される。セットプレート１２２は、柱状部材１３２に連結される。したがって、クラッシュカン１１２は、セットプレート１２２を介して、柱状部材１３２に取り付けられる。クラッシュカン１１２の前端は、バンパビーム１６０の右端の近傍に連結される。

自動車が、クラッシュカン１１１，１１２の間の部位において、物体に衝突すると、クラッシュカン１１１，１１２は、圧縮変形し、衝撃力を吸収する。クラッシュカン１１１，１１２が吸収しきれなかった衝撃力は、柱状部材１３１，１３２を通じて、フロントサイドメンバ１５１，１５２に伝達される。本実施形態に関して、衝撃吸収部は、クラッシュカン１１１，１１２によって例示される。本実施形態に関して、クラッシュカン１１１，１１２は、セットプレート１２１，１２２を介して、柱状部材１３１，１３２に連結される。しかしながら、衝撃吸収部は、柱状部材１３１，１３２と一体的に形成された衝撃吸収構造であってもよい。本実施形態の原理は、衝撃吸収部の特定の構造に限定されない。

フロントサイドメンバ１５１，１５２は、全体的に真っ直ぐ延びる中空棒体であるので、衝撃力が伝達されても、変形しにくい。衝撃力は、フロントサイドメンバ１５１，１５２を通じて、支持構造体１７０へ伝達される。

支持構造体１７０は、連結ピン１７１，１７２，１７３を含む。支持構造体１７０は、連結ピン１７１，１７２，１７３を介して、サブフレーム１００の上方に位置する車体に連結される。

支持構造体１７０は、サブフレーム１００の中で最も高い剛性を有する。したがって、支持構造体１７０に伝達された衝撃力は、支持構造体１７０によってほとんど吸収されることなく、連結ピン１７１，１７２，１７３に伝達される。この結果、連結ピン１７１，１７２，１７３は破損され、サブフレーム１００は、車体から分離される。したがって、サブフレーム１００に加わった衝撃力は、車室（図示せず）に伝達されにくい。

柱状部材１３１，１３２の水平断面は、車幅方向において所定の幅を有するだけでなく、セットプレート１２１，１２２から後方に向かう方向においても所定の長さを有するので、柱状部材１３１，１３２は、クラッシュカン１１１，１１２の取付部位に、高い剛性をもたらす。クラッシュカン１１１，１１２の間においてバンパビーム１６０に加わった衝撃力があまり大きくないならば、クラッシュカン１１１，１１２のみが圧縮変形し、他の部位（たとえば、柱状部材１３１，１３２、フロントサイドメンバ１５１，１５２及び／又は突出部材１４１，１４２）は、変形しにくい。

ＳＯＬ衝突は、バンパビーム１６０の左端部（すなわち、クラッシュカン１１１より左側の部分）又はバンパビーム１６０の右端部（すなわち、クラッシュカン１１２より右側の部分）が物体と衝突することを意味する。ＳＯＬ衝突は、クラッシュカン１１１，１１２の圧縮変形をほとんど生じさせない。このとき、物体は、突出部材１４１，１４２のうち一方に衝突する。

突出部材１４１は、フロントサイドメンバ１５１の外側面に連結される。したがって、突出部材１４１への物体の衝突に起因して生じた衝撃力は、フロントサイドメンバ１５１の外側面に作用する。この結果、フロントサイドメンバ１５１は、右方に屈曲される。あるいは、フロントサイドメンバ１５１は、衝撃力によって折られる。したがって、衝撃力は、車室に伝達されにくい。

突出部材１４２は、フロントサイドメンバ１５２の外側面に連結される。したがって、突出部材１４２への物体の衝突に起因して生じた衝撃力は、フロントサイドメンバ１５２の外側面に作用する。この結果、フロントサイドメンバ１５２は、左方に屈曲される。あるいは、フロントサイドメンバ１５２は、衝撃力によって折られる。したがって、衝撃力は、車室に伝達されにくい。

図２は、サブフレーム１００の拡大された水平断面図である。図３は、サブフレーム１００の概略的な展開斜視図である。図１乃至図３を参照して、サブフレーム１００が更に説明される。

図２に示されるように、柱状部材１３１は、左取付壁２３１と、右取付壁２３２と、左側壁２３３と、右側壁２３４と、後壁２３５と、を含む。左取付壁２３１及び右取付壁２３２の前面は、１つの仮想鉛直面（図示せず）に沿う。セットプレート１２１は、左取付壁２３１及び右取付壁２３２の前面に当接される。セットプレート１２１は、ネジや他の適切な固定具によって、左取付壁２３１及び右取付壁２３２に固定される。この結果、セットプレート１２１に連結されたクラッシュカン１１１は、左取付壁２３１及び右取付壁２３２によって支持される。本実施形態に関して、支持前端は、左取付壁２３１及び右取付壁２３２によって例示される。

後壁２３５は、左取付壁２３１及び右取付壁２３２の後方に位置する。左側壁２３３は、後壁２３５の左縁から前方に屈曲している。左取付壁２３１は、左側壁２３３の前端から左方に屈曲される。右側壁２３４は、後壁２３５の右縁から前方に屈曲している。右側壁２３４は、左側壁２３３の反対側に位置する。右取付壁２３２は、右側壁２３４の前端から右方に屈曲される。本実施形態に関して、内取付壁は、右取付壁２３２によって例示される。外取付壁は、左取付壁２３１によって例示される。外側壁は、左側壁２３３によって例示される。内側壁は、右側壁２３４によって例示される。

図４は、フロントサイドメンバ１５１の概略的な平面図である。図１乃至図４を参照して、フロントサイドメンバ１５１が説明される。

図４に示されるように、フロントサイドメンバ１５１は、左前端２５１と、右前端２５２と、を含む。右前端２５２は、左前端２５１より前方に位置する。

図２及び図３に示されるように、左前端２５１は、後壁２３５に突き当てられ、後壁２３５の下部の略右半面に重なる。右前端２５２は、右取付壁２３２の後面に溶接される。右取付壁２３２は、右前端２５２とセットプレート１２１とによって挟まれる。本実施形態に関して、外前端は、左前端２５１によって例示される。内前端は、右前端２５２によって例示される。

左前端２５１は、車幅方向において後壁２３５の中間位置より右側に溶接されるので、従来技術とは異なり、後壁２３５の左縁から左方に突出しない。したがって、フロントサイドメンバ１５１が、左前端２５１及び右前端２５２から略真っ直ぐに後方に延設されても、図１を参照して説明された操舵空間は、十分に広い。

フロントサイドメンバ１５１が、左前端２５１及び右前端２５２から略真っ直ぐに後方に延設されるので、クラッシュカン１１１が受けた衝撃力は、フロントサイドメンバ１５１の一部に集中することなく、フロントサイドメンバ１５１に沿って略真っ直ぐに後方に伝達される。したがって、フロントサイドメンバ１５１は、クラッシュカン１１１が受けた衝撃力によっては変形しにくい。

＜他の特徴＞
設計者は、上述の配設構造に様々な特徴を与えることができる。以下に説明される特徴は、上述の実施形態に関連して説明された設計原理を何ら限定しない。

（フロントサイドメンバの構造）
フロントサイドメンバは、複数のパネル部材を用いて形成されてもよい。複数のパネル部材を用いて形成されたフロントサイドメンバが、以下に説明される。

図４に示されるように、フロントサイドメンバ１５１は、左パネル２５３と、右パネル２５４と、を含む。左パネル２５３は、上述の左前端２５１を形成する。右パネル２５４は、上述の右前端２５２を形成する。左パネル２５３は、左前端２５１から後方に略真っ直ぐに延びる。右パネル２５４は、右前端２５２から後方に略真っ直ぐに延びる。本実施形態に関して、外パネルは、左パネル２５３によって例示される。内パネルは、右パネル２５４によって例示される。

図３に示されるように、左パネル２５３は、Ｕ字状の断面を有する。左パネル２５３は、左壁部３５１と、上壁部３５２と、下壁部３５３と、を含む。左壁部３５１は、左側の前輪（図示せず）に対向し、操舵空間（図１を参照）の境界を形成する。上壁部３５２は、左壁部３５１の上縁から右方に屈曲される。下壁部３５３は、左壁部３５１の下縁から右方に屈曲される。

図３に示されるように、右パネル２５４は、Ｕ字状の断面を有する。右パネル２５４は、右壁部３５４と、上壁部３５５と、下壁部３５６と、を含む。右壁部３５４は、左壁部３５１の反対側に位置する。上壁部３５５は、右壁部３５４の上縁から左方に屈曲される。下壁部３５６は、右壁部３５４の下縁から左方に屈曲される。

図３は、溶接線ＷＬ１，ＷＬ２を示す。左パネル２５３の上壁部３５２の右縁は、右パネル２５４の上壁部３５５の左縁に溶接線ＷＬ１，ＷＬ２に沿って溶接される。同様に、左パネル２５３の下壁部３５３の右縁は、右パネル２５４の下壁部３５６の左縁に溶接される。この結果、フロントサイドメンバ１５１として用いられる中空棒体が形成される。

左パネル２５３と右パネル２５４とによって形成された中空棒体は、車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有する。フロントサイドメンバ１５１は、車幅方向において狭いけれども、鉛直方向において太いので、大きな剛性を有することができる。

Ｕ字状の断面を有する左パネル２５３及び右パネル２５４は、一般的な曲げ加工によって、４８０ＭＰａを超える引張強度を有する高張力鋼板から形成されることができる。したがって、フロントサイドメンバ１５１は、クラッシュカン１１１が受けた衝撃力に耐えるのに十分に大きな剛性を有することができる。

図４に示されるように、右パネル２５４は、左パネル２５３の左前端２５１を越えて前方に延びる接合縁３５７，３５８を含む。接合縁３５７は、右パネル２５４の上壁部３５５の左縁の一部である。接合縁３５７の下方に位置する接合縁３５８は、右パネル２５４の下壁部３５６（図３を参照）の左縁の一部である。接合縁３５７，３５８は、図２を参照して説明された柱状部材１３１の右側壁２３４に溶接される。

（突出部材の構造）
突出部材は、薄板への折曲加工によって形成されてもよい。薄板への折曲加工によって形成された突出部材が、以下に説明される。

図３に示されるように、突出部材１４１は、斜板部２４１と、上板部２４２と、下板部２４３と、を含む。斜板部２４１は、後端縁２４４と、後端縁２４４とは反対側の前端縁２４５と、を含む。斜板部２４１は、後端縁２４４から前端縁２４５に向けて、左斜め前方に延びる。

図３は、左前端２５１の後方に位置する溶接線ＷＬ３を示す。後端縁２４４は、溶接線ＷＬ３で、左パネル２５３の左壁部３５１に溶接される。図４に示されるように、前端縁２４５は、左取付壁２３１の左端の真後ろに位置する。

上板部２４２は、斜板部２４１の上縁から折り曲げられた略水平な板部分である。上板部２４２は、第１縁３４１と、第２縁３４２と、第３縁３４３と、第４縁３４４と、を含む。第１縁３４１は、左パネル２５３の上壁部３５２に沿って延びる。第２縁３４２は、第１縁３４１の前端から屈曲し、左方に延びる。第３縁３４３は、第２縁３４２の左端から屈曲し、前方に延びる。第４縁３４４は、第３縁３４３の前端から屈曲し、左方に延びる。

図３は、溶接線ＷＵ１，ＷＵ２，ＷＵ３，ＷＵ４を示す。第１縁３４１は、左パネル２５３の上壁部３５２上において溶接線ＷＬ３から左前端２５１までの区間に形成された溶接線ＷＵ１に沿って、左パネル２５３の上壁部３５２に溶接される。第２縁３４２は、柱状部材１３１の後壁２３５上の溶接線ＷＵ２に沿って、後壁２３５に溶接される。第３縁３４３は、柱状部材１３１の左側壁２３３上の溶接線ＷＵ３に沿って、左側壁２３３に溶接される。第４縁３４４は、柱状部材１３１の左取付壁２３１上の溶接線ＷＵ４に沿って、左取付壁２３１に溶接される。

下板部２４３は、斜板部２４１の下縁から折り曲げられた略水平な板部分である。下板部２４３は、第１縁４４１と、第２縁４４２と、第３縁４４３と、第４縁４４４と、を含む。下板部２４３の第１縁４４１は、上板部２４２の第１縁３４１と略平行である。下板部２４３の第１縁４４１は、左パネル２５３の下壁部３５３に溶接される。下板部２４３の第２縁４４２は、下板部２４３の第１縁４４１の前端から屈曲し、上板部２４２の第２縁３４２に略平行に延びる。下板部２４３の第３縁４４３は、下板部２４３の第２縁４４２の左端から屈曲し、上板部２４２の第３縁３４３に略平行に延びる。下板部２４３の第４縁４４４は、下板部２４３の第３縁４４３の前端から屈曲し、上板部２４２の第４縁３４４に略平行に延びる。

図３は、溶接線ＷＢ２，ＷＢ３，ＷＢ４を示す。下板部２４３の第２縁４４２は、柱状部材１３１の後壁２３５上の溶接線ＷＢ２に沿って、後壁２３５に溶接される。下板部２４３の第３縁４４３は、柱状部材１３１の左側壁２３３上の溶接線ＷＢ３に沿って、左側壁２３３に溶接される。下板部２４３の第４縁４４４は、柱状部材１３１の左取付壁２３１上の溶接線ＷＢ４に沿って、左取付壁２３１に溶接される。

図３は、溶接線ＷＵ２，ＷＢ２の間の溶接線ＷＬ４を示す。溶接線ＷＵ２，ＷＢ２は略水平に延びる一方で、溶接線ＷＬ４は、略鉛直に延びる。左パネル２５３の左前端２５１は、溶接線ＷＬ４に沿って、柱状部材１３１の後壁２３５に溶接される。

溶接線ＷＬ４は、車幅方向において後壁２３５の略中間位置において鉛直方向に延びる。したがって、左パネル２５３の左前端２５１は、柱状部材１３１の後壁２３５の下部の右半面に当接する。溶接線ＷＵ２，ＷＢ２の右端は、溶接線ＷＬ４の鉛直線上に位置する。したがって、突出部材１４１は、柱状部材１３１の後壁２３５の下部の左半面を覆う。本実施形態に関して、第１領域は、後壁２３５の下部の右半面によって例示される。第２領域は、後壁２３５の下部の左半面によって例示される。

（フロントサイドメンバの脆弱部）
フロントサイドメンバは、フロントサイドメンバの他の部位よりも脆弱な脆弱部を有してもよい。フロントサイドメンバに脆弱部が形成されるならば、突出部材から力を受けたフロントサイドメンバは、脆弱部において屈曲変形しやすく、他の部位では屈曲変形しにくくなる。ＳＯＬ衝突時におけるフロントサイドメンバの屈曲変形位置は、脆弱部に実質的に定まるので、設計者は、ＳＯＬ衝突時の前部車体構造の変形パターンを容易に予想できる。フロントサイドメンバの例示的な脆弱部が、以下に説明される。

図５は、左パネル２５３の左壁部３５１の一部の概略的な水平断面図である。図１、図３及び図５を参照して、脆弱部が説明される。

図５に示されるように、鉛直に延びる浅溝４５１は、左壁部３５１に形成される。浅溝４５１の形成の結果、左壁部３５１は、浅溝４５１の形成部位において、特異的に薄くなる。すなわち、左壁部３５１は、浅溝４５１において、特異的に脆弱になる。

図３に示されるように、浅溝４５１は、突出部材１４１の後端縁２４４が溶接される溶接線ＷＬ３の後方に位置する。ＳＯＬ衝突が発生したとき、突出部材１４１の後端縁２４４は、左壁部３５１を右方に押す。フロントサイドメンバ１５１の前端は、柱状部材１３１に固定され、且つ、フロントサイドメンバ１５１の後端は、支持構造体１７０に連結されているので（図１を参照）、突出部材１４１の後端縁２４４が、左壁部３５１を右方に押すと、フロントサイドメンバ１５１は、右方に撓むように変形する。上述の如く、左壁部３５１は、浅溝４５１において、特異的に脆弱である。加えて、浅溝４５１は、溶接線ＷＬ３から後方に離れているので、左壁部３５１は、浅溝４５１において大きく撓み変形する。したがって、左壁部３５１は、フロントサイドメンバ１５１の右方への撓み変形に起因する応力に耐えきれず、浅溝４５１において塑性変形或いは破壊的変形をすることになる。

本実施形態に関して、脆弱部は、浅溝４５１によって形成される。しかしながら、脆弱部は、他の構造であってもよい。たとえば、貫通孔が、浅溝４５１に代えて、形成されてもよい。代替的に、剛性において変化をもたらす他の構造が、浅溝４５１に代えて、形成されてもよい。本実施形態の原理は、脆弱部を形成するための特定の構造に限定されない。

（クロスメンバ）
上述の実施形態に関して、フロントサイドメンバは、車幅方向において内方に偏った位置において、柱状部材に溶接される。したがって、クラッシュカンが圧縮変形される正面衝突が生じたときにおいても、フロントサイドメンバを内方に変位させる力が生じやすい。前部車体構造は、フロントサイドメンバを内方に変位させる力に抗するクロスメンバを備えてもよい。例示的なクロスメンバが、以下に説明される。

図６は、サブフレーム１００の概略的な側面図である。図１乃至図３及び図６を参照して、サブフレーム１００が説明される。

図１に示されるように、サブフレーム１００は、２つの連結部材１８１，１８２を備える。連結部材１８１は、左側の柱状部材１３１の上端に据え付けられる。連結部材１８２は、右側の柱状部材１３２の上端に据え付けられる。

図６は、メインフレームＭＦＭを示す。メインフレームＭＦＭは、サブフレーム１００の上方に位置する。図１を参照して説明された連結部材１８１，１８２は、連結ピン１７１，１７２，１７３とともに、メインフレームＭＦＭの下面に嵌入される。この結果、サブフレーム１００は、メインフレームＭＦＭに連結される。本実施形態に関して、車体は、メインフレームＭＦＭによって例示される。

図３に示されるように、連結部材１８１は、基板１８３と、連結ピン１８４と、を含む。基板１８３は、左側壁２３３の上端縁、右側壁２３４（図２を参照）の上端縁及び後壁２３５の上端縁に溶接されてもよい。連結ピン１８４は、基板１８３の上面から上方に突出する丸棒状の部材である。図３は、連結ピン１８４の中心線ＣＴＬを示す。本実施形態に関して、メインフレームＭＦＭと連結部材１８１との間の接続位置は、中心線ＣＴＬの位置によって代表されてもよい。

図７は、サブフレーム１００の一部の概略的な平面図である。図１及び図７を参照して、サブフレーム１００が更に説明される。

図１に示されるように、サブフレーム１００は、フロントサイドメンバ１５１，１５２の間で延びるクロスメンバ１９０を備える。クロスメンバ１９０は、後縁１９１と前縁１９２とを含む。後縁１９１及び前縁１９２それぞれは、車幅方向に延びる。

図１及び図７に示されるように、後縁１９１は直線的に延びる一方で、図７に示されるように、前縁１９２は、フロントサイドメンバ１５１の近くで前方に向けて湾曲する。クロスメンバ１９０は、フロントサイドメンバ１５１の近くで広くなるので、クロスメンバ１９０とフロントサイドメンバ１５１の右パネル２５４との間での長い溶接長が得られる。

図７に示されるように、クロスメンバ１９０の後縁１９１の左端は、車両の前後方向において、連結ピン１８４の中心線ＣＴＬと突出部材１４１の後端縁２４４との間で、フロントサイドメンバ１５１の右パネル２５４の右壁部３５４に連結される。クロスメンバ１９０の後縁１９１は、ＳＯＬ衝突時にフロントサイドメンバ１５１を右方へ湾曲させる力を加える突出部材１４１の後端縁２４４よりも前に位置するので、突出部材１４１の後端縁２４４の後方に形成された浅溝４５１における屈曲は、クロスメンバ１９０によってはほとんど妨げられない。

フロントサイドメンバ１５１は、柱状部材１３１に対して右側に偏って取り付けられているので、クラッシュカン１１１が圧縮される正面衝突が生じたとき、フロントサイドメンバ１５１の前端は、右方に作用する力を受けやすい。クロスメンバ１９０は、右方へ作用する力に抗するので、フロントサイドメンバ１５１は、右方へほとんど変形しない。したがって、クラッシュカン１１１が吸収しきれなかった力は、フロントサイドメンバ１５１を通じて、支持構造体１７０へ円滑に伝達される。

上述の様々な特徴は、様々な車両の全体的な設計に適合するように、組み合わされてもよいし、変更されてもよい。

上述の実施形態に関して、突出部材、フロントサイドメンバ及び柱状部材の間での接合は、溶接技術に依存する。しかしながら、他の技術（たとえば、リベットやネジ）が、溶接とともに、或いは、溶接に代えて利用されてもよい。

上述の実施形態の原理は、様々な車両に搭載されるサブフレームに好適に利用される。

１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・サブフレーム（前部車体構造）
１１１，１１２・・・・・・・・・・・・・・・クラッシュカン（衝撃吸収部）
１３１，１３２・・・・・・・・・・・・・・・柱状部材
１４１，１４２・・・・・・・・・・・・・・・突出部材
１５１，１５２・・・・・・・・・・・・・・・フロントサイドメンバ
１８１，１８２・・・・・・・・・・・・・・・連結部材
１９０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クロスメンバ
１９１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後縁
２３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左取付壁（支持前端，外取付壁）
２３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右取付壁（支持前端，内取付壁）
２３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左側壁（外側壁）
２３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右側壁（内側壁）
２３５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後壁
２４４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後端縁
２５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左前端（外前端）
２５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右前端（内前端）
２５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左パネル（外パネル）
２５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右パネル（内パネル）
４５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・浅溝（脆弱部）

Claims (7)

1. 衝撃力を吸収する衝撃吸収部を有する自動車の前部車体構造であって、
   前記衝撃吸収部を支持する支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有する柱状部材と、
   前記柱状部材から前記自動車の車幅方向において外側へ突出する突出部材と、
   前記自動車の前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するように前方に延び、且つ、前記突出部材が取り付けられるフロントサイドメンバと、を備え、
   前記フロントサイドメンバは、前記後壁から前記車幅方向において外方へ突出することなく、前記後壁に突き当てられた外前端と、前記支持前端に接続され、且つ、前記車幅方向において前記外前端より内側に位置する内前端と、を含む
   前部車体構造。
2. 前記フロントサイドメンバは、前記外前端から後方に延びる外パネルと、前記内前端から後方に延びる内パネルと、を含み、
   前記外パネル及び前記内パネルそれぞれは、Ｕ字状の断面を有し、
   前記外パネルは、前記内パネルに接合され、前記フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体を形成する
   請求項１に記載の前部車体構造。
3. 前記突出部材は、前記外前端よりも後方で前記外パネルに接合される後端縁を含み、
   前記外パネルは、前記後端縁よりも後方の位置に形成された特異的に脆弱な脆弱部を含む
   請求項２に記載の前部車体構造。
4. 前記柱状部材を、前記柱状部材の上方に位置する車体に連結させる連結部材と、
   前記車体及び前記連結部材の連結位置と前記突出部材の前記後端縁との間において、前記内パネルから、前記車幅方向において内方に延びる後縁を有するクロスメンバと、を更に備える
   請求項３に記載の前部車体構造。
5. 前記突出部材は、前記後端縁から前記外前端までの区間の少なくとも一部において前記外パネルに接合され、
   前記後壁は、前記外前端が突き当てられる第１領域と、前記第１領域に隣接し、且つ、前記突出部材によって覆われる第２領域と、を含む
   請求項３又は４に記載の前部車体構造。
6. 前記柱状部材は、前記外前端から前方に突出する前記内パネルに接合される内側壁と、前記内側壁の反対側に位置し、且つ、前記突出部材が接合される外側壁と、を含み、
   前記支持前端は、前記内側壁から、前記車幅方向において内方に屈曲された内取付壁と、前記外側壁から、前記車幅方向において外方に屈曲された外取付壁と、を含み、
   前記内前端は、前記内取付壁に接合され、
   前記突出部材は、前記外側壁に接合される
   請求項２乃至５のいずれか１項に記載の前部車体構造。
7. 前記中空棒体は、前記車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有する
   請求項２乃至６のいずれか１項に記載の前部車体構造。

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