JP2020199928A - 車両のフロントエンド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】脆弱部を設けた場合であっても、ラジエータを保護すると共に、ラジエータの上下方向のレイアウトを向上させること。【解決手段】車両のフロントエンドの下部に配置され、車幅方向に沿って延びるロアメンバ２４と、ロアメンバ２４の両端から上下方向に沿って延びると共に開断面からなる左右一対のサイドメンバ２０、２０と、ラジエータ３０を支持する支持ブラケット２８とを備え、ロアメンバ２４と各サイドメンバ２０とが結合される第１結合部２６と、第１結合部２６よりも車両上方に位置し、各サイドメンバ２０と支持ブラケット２８とが結合される第２結合部３４と、第１結合部２６と第２結合部３４との間に設けられる脆弱部３６とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車等の車両のフロントエンド構造に関する。

例えば、特許文献１には、フロントバルクヘッドの縦枠部を有し、この縦枠部の下部が閉断面で構成された車体前部構造が開示されている。縦枠部下部の下方には、接地荷重によって圧潰する脆弱部が設けられている。

特許第６２３６１１１号公報

ところで、車体の軽量化を図るために、縦枠部を開放断面とした場合、上下荷重に対して剛性が低下するため脆弱部によって横枠であるサイドステイが変形し、このサイドステイによって支持されるラジエータが損傷するおそれがある。

また、縦枠部の下方に脆弱部が設けられているため、ラジエータの上下方向の高さ寸法が制約され、ラジエータの大型化が困難となるおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、脆弱部を設けた場合であっても、ラジエータを保護すると共に、ラジエータの上下方向のレイアウトを向上させることが可能な車両のフロントエンド構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両のフロントエンドの下部に配置され、車幅方向に沿って延びるロアメンバと、前記ロアメンバの両端から上下方向に沿って延びると共に、開断面からなる左右一対のサイドメンバと、前記ロアメンバに設けられ、冷却器を支持する支持ブラケットと、を備え、前記ロアメンバと前記各サイドメンバとが結合される第１結合部と、前記第１結合部よりも車両上方に位置し、前記各サイドメンバと前記支持ブラケットとが結合される第２結合部と、前記第１結合部と前記第２結合部との間に設けられる脆弱部と、を有することを特徴とする。

本発明では、脆弱部を設けた場合であっても、ラジエータを保護すると共に、ラジエータの上下方向のレイアウトを向上させることが可能な車両のフロントエンド構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係るフロントエンド構造が適用された車両の車体前部の概略斜視図である。 図１のサイドメンバとロアメンバとの連結部位を示す部分拡大斜視図である。 図２の連結部位を車幅方向外側から見た部分拡大斜視図である。 図２の連結部位を車幅方向内側から見た部分拡大斜視図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 （ａ）は、接地荷重入力前の状態を示す断面図、（ｂ）は、接地荷重入力後の状態を示す断面図である。 （ａ）は、接地荷重入力前の状態を示す側面図、（ｂ）は、接地荷重入力後の状態を示す側面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、鉛直上下方向をそれぞれ示している。

本発明の実施形態に係るフロントエンド構造が適用された車両は、モノコックボディからなる車体を有する。この車体は、車両の車幅方向の中心を通って車両前後方向に沿って延在する図示しない中心線に対して、左右対称に配置されている。

図１に示されるように、車体前部１０は、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２と、左右一対のアッパフレームと１４、１４、左右一対の連結部材１６、１６と、フロントバルクヘッド１８とを備えて構成されている。

左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びている。なお、各フロントサイドフレーム１２の車両前方端部は、フロントバルクヘッド１８に連結されている。また、各フロントサイドフレーム１２の車両後方端部は、それぞれ２つに分岐して図示しないクロスメンバにそれぞれ連結されている。

左右一対のアッパフレーム１４、１４は、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２の車幅方向外側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びている。各アッパフレーム１４の中間湾曲部は、車幅方向内側に延びる連結部材１６を介してフロントバルクヘッド１８の上側角部に連結されている。各アッパフレーム１４の車両後方端部は、図示しない左右一対のフロントピラに連結されている。

フロントバルクヘッド１８は、正面視して略矩形状を呈する枠体からなり、フロントエンドである車両前方端部に配置されている。図１に示されるように、このフロントバルクヘッド１８は、左右一対のサイドメンバ（サイドステイ）２０、２０と、アッパメンバ（アッパバルクメンバ）２２と、ロアメンバ（ロアバルクメンバ）２４とから構成されている。左右一対のサイドメンバ２０、２０は、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２の前端部の近傍部位にそれぞれ鉛直上下方向に沿って略平行に配置されている。

アッパメンバ２２、ロアメンバ２４、及び、左右一対のサイドメンバ２０、２０は、それぞれ、軸直断面が略コ字状の開断面で構成されている（図５、図２参照）。また、アッパメンバ２２は、左右一対のサイドメンバ２０、２０の上端部の間に車幅方向に沿って架け渡されている（図１参照）。

アッパメンバ２２は、フロントエンドの上部に配置され、車幅方向に沿って延びている。図５に示されるように、アッパメンバ２２は、車両前方に臨み車幅方向に沿って延びる前壁２２ａと、車両後方に臨み車幅方向に沿って延びる後壁２２ｂと、前壁２２ａの上端と後壁２２ｂの上端とを繋ぎ車幅方向に沿って延びる天井壁２２ｃとから構成されている。

ロアメンバ２４は、フロントエンドの下部に配置され、車幅方向に沿って延びている。図２及び図５に示されるように、ロアメンバ２４は、車両前方に臨み車幅方向に沿って延びる前壁２４ａと、車両後方に臨み車幅方向に沿って延びる後壁２４ｂと、前壁２４ａの下端と後壁２４ｂの下端とを繋ぎ車幅方向に沿って延びる底壁２４ｃとから構成されている。

また、ロアメンバ２４は、左右一対のサイドメンバ２０、２０の下端部同士の間を車幅方向に沿って架け渡している（図１参照）。ロアメンバ２４は、鉛直上下方向において、アッパメンバ２２の略下方に位置している。さらに、ロアメンバ２４は、各サイドメンバ２０よりも車幅方向の両側にそれぞれ延出して、アッパメンバ２２の下部に結合されている。さらにまた、地面と対向するロアメンバ２４の下面には、何ら部品が設けられておらず平坦面で構成されている（図５参照）。

図５に示されるように、アッパメンバ２２の開断面の開口２３は、下を向いている。ロアメンバ２４の開断面の開口２５は、上を向いている。アッパメンバ２２の略コ字状断面と、ロアメンバ２４の略コ字状断面とは、上下方向で対峙している。各サイドメンバ２０の上部側の一部及び下部側の一部は、アッパメンバ２２及びロアメンバ２４の略コ字状断面内に収容されている。

図１に示されるように、左右一対のサイドメンバ２０、２０は、フロントエンドに配置され、上下方向に沿って略平行に延びている。図２に示されるように、各サイドメンバ２０は、車両上下方向且つ車両前後方向に延びる側壁２０ａと、車両前後方向の縁部が折り曲げられ、車両前方に臨む前壁２０ｂ及び車両後方に臨む後壁２０ｃとから構成されている。

各サイドメンバ２０の下部と、ロアメンバ２４の車幅方向外側端部との連結部位で車幅方向外側には、サイドメンバ２０とロアメンバ２４とを結合する第１結合部２６が設けられている。図２に示されるように、この第１結合部２６は、各サイドメンバ２０の前壁２０ｂとロアメンバ２４の前壁２４ａとが結合される前側結合部２６ａと、各サイドメンバの後壁２０ｃとロアメンバ２４の後壁２４ｂとが結合される後側結合部２６ｂとから構成されている。なお、第１結合部２６は、図示しない溶接装置によってスポット溶接されているが、これに限定されるものはない。

図１、図４に示されるように、このサイドメンバ２０とロアメンバ２４との連結部位で、各サイドメンバ２０の車幅方向内側には、左右一対の支持ブラケット２８、２８がそれぞれ設けられている。この左右一対の支持ブラケット２８は、フロントエンドに配置されるラジエータ（冷却器）３０（図１参照）を支持するものである。

図４に示されるように、第１結合部２６よりも車両上方には、各サイドメンバ２０と支持ブラケット２８とを結合する第２結合部３４が設けられている。第２結合部３４に隣接する各サイドメンバ２０の車幅方向外側には、図示しない衝突検知センサを支持するセンサ支持ブラケット３２が配置されている（図２参照）。なお、図４では、第２結合部３４を車幅方向内側から見た状態を実線で示し、図３では、第２結合部３４を車幅方向外側から見た仮想線（二点鎖線）で示している。

図３に示されるように、車両上下方向に沿った第１結合部２６と第２結合部３４との間には、脆弱部３６が設けられている。この脆弱部３６は、第１結合部２６（前側結合部２６ａ、後側結合部２６ｂ）を囲繞する前壁２０ｂ及び後壁２０ｃにビード形状がそれぞれ設けられている（図２、図３参照）。脆弱部３６は、第１結合部２６の上辺と、内側辺との一部を囲っている。換言すると、このビード形状からなる脆弱部３６は、各サイドメンバ２０の前壁２０ｂ及び後壁２０ｃにそれぞれ設けられている。

第１結合部２６（前側結合部２６ａ）は、ロアメンバ２４の前壁２４ａに設けられている。各サイドメンバ２０は、第１結合部２６よりも車両下方に配置される底壁２４ｃにある第３結合部３８によってロアメンバ２４と結合されている。第１結合部２６と第３結合部３８との間には、接地荷重が入力された際、変形可能な左右一対の変形許容部４０が設けられている。この変形許容部４０は、第３結合部３８から車両上方に向かって延びる補強部４２よりも車両前方及び車両後方のそれぞれに配置されている（図３参照）。また、ロアメンバ２４の底壁２４ｃに接合される各サイドメンバ２０の下端には、側壁２０ａと略直交し、かつ、車幅方向外側に向かって折曲されたフランジ部４５が設けられている。

このフランジ部４５の車両前後方向の中央部には、第３結合部３８が設けられている。第３結合部３８に隣接する車両前後方向には、斜め前方に向かって立ち上がる前側傾斜部４７ａと、斜め後方に向かって立ち上がる後側傾斜部４７ｂと、前側傾斜部４７ａに連続し前側に向かって略水平方向に沿って延びる前側水平部４９ａと、後側傾斜部４７ｂに連続し後側に向かって略水平方向に沿って延びる後側水平部４９ｂとがそれぞれ設けられている。

変形許容部４０は、車幅方向外側から側面視して略円弧状に切り欠かれた切欠部４４によって構成されている。この切欠部４４は、サイドメンバ２０の前壁２０ｂの下端部、及び、前壁２０ｂに連続する側壁２０ａの下端角部の一部が切り欠かれて構成されている。

補強部４２は、各サイドメンバ２０の側壁２０ａに設けられている。この補強部４２は、車幅方向外側に向かって膨出すると共に、第３結合部３８から上方に向かって延びる直線状の突条部によって構成されている（図２参照）。各サイドメンバ２０の下部で、補強部４２の車両前方及び車両後方には、切欠部４４によって構成された変形許容部４０がそれぞれ設けられている。

図４に示されるように、支持ブラケット２８は、上から下に向かって、第２結合部３４と、支持部４６と、脚部４８、ロア結合部５０とが連続して構成されている。この支持ブラケット２８は、各サイドメンバ２０からロアメンバ２４に向かって立ち下がる断面階段状を呈している。第２結合部３４は、支持ブラケット２８の上部に位置し、上方に向かって延びる縦壁で構成されている。支持部４６は、ラジエータ３０を支持する支持面５２を有し、この支持面５２は、平坦面で構成されている。

脚部４８は、支持部４６に連続し、支持部４６の車幅方向内側端部を下方に折り曲げて構成されている。この脚部４８には、サイドメンバ２０側に向かって窪む凹部からなり車両前後方向に離間して配置された一対の第２補強部５４、５４が設けられている（図４参照）。ロア結合部５０は、ロアメンバ２４の底壁２４ｃに接合されている。ロア結合部５０には、車両前後方向の中央部に、車両上方に向かって膨出する膨出部５６が設けられている（図４参照）。

図２に示されるように、センサ支持ブラケット３２は、車両上下方向に沿った縦断面が略ハット状を呈している。センサ支持ブラケット３２は、各サイドメンバ２０の車幅方向外側の側面に接合される上下一対のフランジ部３２ａ、３２ａと、各フランジ部３２ａに連続し車幅方向外側に向かって略水平に延びる上部壁３２ｂ及び下部壁３２ｃと、上部壁と３２ｂ下部壁３２ｃとを繋ぐ縦壁３２ｄとから構成されている。

本実施形態に係るフロントエンド構造が適用された車体前部１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

図６（ａ）は、接地荷重入力前の状態を示す断面図、図６（ｂ）は、接地荷重入力後の状態を示す断面図、図７（ａ）は、接地荷重入力前の状態を示す側面図、図７（ｂ）は、接地荷重入力後の状態を示す側面図である。

本実施形態では、第１結合部２６によって、ロアメンバ２４と各サイドメンバ２０とが結合されている。また、第１結合部２６よりも車両上方に位置する第２結合部３４によって、各サイドメンバ２０と支持ブラケット２８とが結合されている。脆弱部３６は、第１結合部２６と第２結合部３４との間に設けられている。換言すると、車両上下方向において、上から下に向かって、順に、第２結合部３４、脆弱部３６、第１結合部２６という配置になっている。

本実施形態では、例えば、フロントバルクヘッド１８の下方側から接地荷重Ｆが入力された際、第２結合部３４よりも車両下方に位置する脆弱部３６が、接地荷重が伝達された第１結合部２６に押圧されて変形し、接地荷重が脆弱部３６によって吸収される（図６（ａ）と図６（ｂ）、図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較参照）。このため、第２結合部３４は、所定の位置から移動することがなく（図６（ａ）と図６（ｂ）の一点鎖線参照）、ラジエータ３０（冷却器）の損傷を回避して好適に保護することができる。

また、本実施形態において、ロアメンバ２４の下面には、何ら部品が設けられておらず平坦面で構成されている。このため、ラジエータ３０の上下方向の寸法が何ら制約されることがなく、上下方向のレイアウトを向上させると共に、ラジエータ３０の大型化に寄与することができる。さらに、本実施形態では、フロントバルクヘッド１８を構成する、少なくとも各サイドメンバ２０を開断面構造とすることで、車体重量の軽量化を達成することができる。

また、本実施形態では、各サイドメンバ２０が、第１結合部２６よりも車両下方に配置される底壁２４ｃにある第３結合部３８によってロアメンバ２４と結合されている。第１結合部２６と第３結合部３８との間には、接地荷重が入力された際、変形可能な変形許容部４０が設けられている。

本実施形態では、変形許容部４０を設けることで、接地荷重が入力された初期段階において変形許容部４０が潰れて接地荷重を吸収することができる（図６（ａ）と図６（ｂ）、図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較参照）。これにより、本実施形態では、ラジエータ３０の損傷を回避して好適に保護することができる。

さらに、本実施形態では、変形許容部４０が、第３結合部３８から車両上方に向かって延びる補強部４２よりも車両前方に配置されている。

本実施形態では、各サイドメンバ２０を断面略コ字状の開断面で構成した場合であっても、各サイドメンバ２０の側壁２０ａに設けられた補強部４２によってその剛性・強度を向上させ、ラジエータ３０の十分な支持強度を得ることができる。また、接地荷重が入力された初期段階において変形許容部４０が潰れて接地荷重を吸収することができる。この結果、本実施形態では、変形許容部４９と脆弱部３６との共働作用によって、接地荷重を円滑に吸収することができる。

さらにまた、本実施形態では、各サイドメンバ２０が、車両上下方向に延びる側壁２０ａと、車両前後方向の縁部を折り曲げられて形成された前壁２０ｂ及び後壁２０ｃとから構成されている。また、第１結合部２６は、サイドメンバ２０の前壁２０ｂに配置されている。脆弱部３６は、第１結合部２６を囲繞する前壁２０ｂのビード形状となっている。

本実施形態では、脆弱部３６が、各サイドメンバ２０の前壁２０ｂにおいて、第１結合部２６を囲繞するビード形状で構成されている。このため、接地荷重の入力により第１結合部２６が車両上方に移動した場合であっても、接地荷重が脆弱部３６で吸収される。これにより、脆弱部３６よりも車両上方に位置する第２結合部３４は、移動が回避されて所定位置に保持されている。

さらにまた、本実施形態において、ビード形状は、各サイドメンバ２０の前壁２０ｂ及び後壁２０ｃにそれぞれ設けられている。これにより、本実施形態では、単一のサイドメンバ２０を左右一対のサイドメンバ２０、２０でそれぞれ共用することができる。この結果、単一の金型で左右一対のサイドメンバ２０、２０をそれぞれ製造することができる。

さらにまた、本実施形態において、支持ブラケット２８は、ラジエータ３０を支持する支持面５２が平坦面であり、その脚部４８に第２補強部５４が設けられている。

本実施形態では、支持ブラケット２８の脚部４８に第２補強部５４を設けることで、ラジエータ３０の支持剛性・支持強度を向上させることができる。また、ラジエータ３０の支持面５２を平坦面とすることで、接地荷重が入力された後期段階で第１結合部２６が車両上方に移動して撓み変形する場合であっても、ラジエータ３０の上方への移動を抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、第２結合部３４に隣接する各サイドメンバ２０に、図示しない衝突検知センサを支持するセンサ支持ブラケット３２が配置されている。本実施形態では、サイドメンバ２０に付設されたセンサ支持ブラケット３２によって第２結合部３４の剛性・強度が補強されるため、脆弱部３６がより一層変形し易くなる利点がある。

さらにまた、本実施形態では、フロントエンドに配置されたフロントバルクヘッド１８が、正面視して、矩形状を呈する枠体によって構成されている。この枠体は、上部のアッパメンバ２２と、下部のロアメンバ２４と、左右一対のサイドメンバ２０、２０とから構成されている。これらのアッパメンバ２２、ロアメンバ２４、及び、各サイドメンバ２０は、それら全ての軸直断面が略コ字状を呈している。アッパメンバ２２の略コ字状断面と、ロアメンバ２４の略コ字状断面とは、車両上下方向で対峙している。各サイドメンバ２０の一部は、アッパメンバ２２及びロアメンバ２４の略コ字状断面内に収容されている。

これにより、本実施形態では、枠体を構成するサイドメンバ２０を含む全てのメンバの軸直断面が略コ字状の開断面とすることで、車体重量のより一層の軽量化を達成することができると共に、ラジエータ３０の支持剛性・支持強度を向上させることができる。

１０ 車体前部
１８ フロントバルクヘッド
２０ サイドメンバ
２０ａ （サイドメンバの）側壁
２０ｂ （サイドメンバの）前壁
２０ｃ （サイドメンバの）後壁
２２ アッパメンバ
２４ ロアメンバ
２６ 第１結合部
２６ａ 前側結合部
２６ｂ 後側結合部
２８ 支持ブラケット
３０ ラジエータ（冷却器）
３２ センサ支持ブラケット
３４ 第２結合部
３６ 脆弱部
３８ 第３結合部
４０ 変形許容部
４２ 補強部
４８ 脚部
５２ 支持面
５４ 第２補強部

Claims (8)

1. 車両のフロントエンドの下部に配置され、車幅方向に沿って延びるロアメンバと、
   前記ロアメンバの両端から上下方向に沿って延びると共に、開断面からなる左右一対のサイドメンバと、
   前記ロアメンバに設けられ、冷却器を支持する支持ブラケットと、
   を備え、
   前記ロアメンバと前記各サイドメンバとが結合される第１結合部と、
   前記第１結合部よりも車両上方に位置し、前記各サイドメンバと前記支持ブラケットとが結合される第２結合部と、
   前記第１結合部と前記第２結合部との間に設けられる脆弱部と、
   を有することを特徴とする車両のフロントエンド構造。
2. 請求項１記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記ロアメンバは、底壁と、前記底壁の前縁から立ち上がる前壁とを有し、
   前記第１結合部は、前記ロアメンバの前記前壁に配置され、
   前記各サイドメンバは、前記第１結合部よりも車両下方に配置される前記底壁にある第３結合部によって前記ロアメンバと結合され、
   前記第１結合部と前記第３結合部との間には、接地荷重が入力された際、変形可能な変形許容部が設けられていることを特徴とする車両のフロントエンド構造。
3. 請求項２記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記サイドメンバは、上下方向に沿って延びる補強部を有し、
   前記変形許容部は、前記第３結合部から車両上方に向かって延びる前記補強部よりも車両前方に配置されていることを特徴とする車両のフロントエンド構造。
4. 請求項１記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記各サイドメンバは、車両上下方向且つ車両前後方向に延びる側壁と、車両前後方向の縁部を折り曲げられた前壁及び後壁とから構成され、
   前記第１結合部は、少なくとも、前記サイドメンバの前記前壁に設けられ、
   前記脆弱部は、前記第１結合部を囲繞する前記前壁のビード形状であることを特徴とする車両のフロントエンド構造。
5. 請求項４記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記第１結合部は、前記サイドメンバの前記前壁及び後壁にそれぞれ設けられ、
   前記ビード形状は、前記各サイドメンバの前記前壁及び前記後壁にそれぞれ設けられていることを特徴とする車両のフロントエンド構造。
6. 請求項１記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記支持ブラケットは、支持面と、脚部とを有し、
   前記支持面は、前記冷却器を支持する平坦面からなり、
   前記脚部は、第２補強部を有することを特徴とする車両のフロントエンド構造。
7. 請求項１記載の車両のフロントエンド構造において、
   前記各サイドメンバは、前記第２結合部に隣接する部位に、センサ支持ブラケットを備えることを特徴とする車両のフロントエンド構造。
8. 請求項１記載のフロントエンド構造において、
   正面視して、矩形状を呈する枠体を備え、
   前記枠体は、上部のアッパメンバと、前記ロアメンバと、前記左右のサイドメンバとから構成され、
   前記アッパメンバ、前記ロアメンバ、及び、前記各サイドメンバは、それぞれ軸直断面が略コ字状を呈し、
   前記アッパメンバの略コ字状断面と、前記ロアメンバの略コ字状断面とを上下方向で対峙させ、
   前記各サイドメンバの一部は、前記アッパメンバ及び前記ロアメンバの前記略コ字状断面内に収容されていることを特徴とする車両のフロントエンド構造。

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