JP3608540B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の中には、例えば特開２０００−１６８６２８号公報に示されているように、車体フロアの下面側にバッテリを搭載格納するバッテリフレームを配設して、該バッテリフレームを車体側面の補強部材として機能させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の構造にあっては、車両の側面衝突に対してバッテリフレームによる補強効果が得られるが、車両前後方向からの衝突入力に対してバッテリフレームの肉厚を厚くする等の対策をとった場合、車両の重量が増加してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、車両の衝突時に車室フロア全体での荷重分散を、車両の重量を増加させずに効率よく行えて車室の変形を抑制することができる自動車の車体構造を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車両のユニット構成部品を車室のフロア下部に搭載した自動車の車体構造であって、
前記フロアの車幅方向両側で車両前後方向に延在配置された一対のサイドシルと、
フロアの車幅方向中央部の下面で車両前後方向に延在配置されたセンターメンバと、
フロアの前端部近傍の下面で車幅方向に延在配置されて前記センターメンバとサイドシルとを連結するクロス部材と、
少くとも一方のサイドシルとセンターメンバとの間に相互に力を伝達可能に取付けられた剛性を有するユニット構成部品と、によって、
衝突時における前記車室の変形を抑制する平面略矩形の車室保護セル構造を構成する一方、
前記車室の前方に位置し、前面衝突に対して変形することでエネルギーを吸収する平面略矩形のエネルギー吸収セル構造と、
該エネルギー吸収セル構造と前記車室保護セル構造との間に位置し、前面衝突時における前記エネルギー吸収セル構造からの入力を車室保護セル構造に伝達する平面略矩形の入力伝達セル構造と、を設け、
前記入力伝達セル構造を、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車両前後方向に延在配置されて、後端部がダッシュパネルに結合された一対のフロントサイドメンバの後端からダッシュパネルの下面側に廻り込んで車両後方に向けて延在配置されて、各フロントサイドメンバを前記クロス部材およびサイドシルに連結する一対のエクステンションサイドメンバと、
前記ダッシュパネルの下部に車幅方向に延在配置されて一対のフロントサイドメンバの後端部同士を連結するダッシュクロスメンバと、
前記クロス部材と、
前記センターメンバのこれらダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分と、で構成したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の自動車の車体構造であって、
前記エネルギー吸収セル構造は、前記一対のフロントサイドメンバと、
前記一対のフロントサイドメンバの前端部同士を連結して車幅方向に延在配置されたファーストクロスメンバと、
前記ダッシュクロスメンバと、で構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車の車体構造であって、
前記サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合部周り、およびセンターメンバのユニット構成部品取付部周りをそれぞれ締結固定用のナットプレートで補強し、これら補強した部分に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明にあっては、請求項３に記載の自動車の車体構造であって、
前記マウント部材が、車軸線と略直交する前後一対の平行な支壁を備えて車体側に固定される車体側ブラケットと、
前記一対の支壁間の幅と略同一長さの内筒と、該支壁間の幅よりも短かい外筒と、これら内，外筒間を連結した防振ゴムとからなる防振ブッシュを備えて、前記外筒に設けたステイを介してユニット側に固定されるユニット側ブラケットと、
前記防振ブッシュを車体側ブラケットの一対の支壁間に挿入した状態で、これら支壁と防振ブッシュの内筒を前後方向に貫通して、該支壁と内筒とを連結する連結軸と、で構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明にあっては、請求項４に記載の自動車の車体構造であって、前記車体側ブラケットが、エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部周りの外形形状に合わせて形成されて、該結合部周りに外嵌して締結固定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車の車体構造であって、前記エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部分とセンターメンバとに跨って車幅方向に連結部材を固設し、該連結部材に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明にあっては、請求項２〜６に記載の自動車の車体構造であって、前記エネルギー吸収セル構造の下側に、前記ファーストクロスメンバとクロス部材とに跨ってサブフレームを結合配置し、該サブフレームに駆動用モータおよびフロントサスペンションを取付けたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明にあっては、請求項７に記載の自動車の車体構造であって、前記センターメンバのダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分に、斜め後ろ下がりの傾斜部を設けたことを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項８に記載の自動車の車体構造であって、前記傾斜部の断面内に、該傾斜部にほぼ沿って傾斜した補強部材を配設し、傾斜部の下面と補強部材の下面との間に空間部を形成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項１０の発明にあっては、請求項９に記載の自動車の車体構造であって、前記補強部材の下面を、駆動用モータが後退移動した際に該駆動用モータを受容可能なように駆動用モータの外形形状にほぼ合わせて形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項１１の発明にあっては、請求項２〜１０に記載の自動車の車体構造であって、前記センターメンバの前端部分の上方に、ダッシュパネル面上に沿ってフレーム部材を前後方向に接合配置して閉断面部を形成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項１２の発明にあっては、請求項１〜１１に記載の自動車の車体構造であって、前記ユニット構成部品がエンジン又は燃料タンクであることを特徴としている。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、車室のフロア下面側には一対のサイドシルとセンターメンバと、それらを車幅方向に結合するクロス部材およびユニット構成部品とで強度剛性の高い平面略矩形の車室保護セル構造を構成しているため、前面衝突時におけるフロントコンパートメントからの入力を該車室保護セル構造全体で分散支持することができることは勿論、フロア下側に搭載したユニット構成部品を前記セル構造の一部として有効利用しているため、部品点数の増加を抑えてコスト的におよび重量的に有利に得ることができる。
【００２０】
また、前面衝突時にはエネルギー吸収セル構造に作用する入力を平面略矩形状の入力伝達セル構造によって確実に前記強度剛性の高い車室保護セル構造へ効率よく荷重伝達して、該車室保護セル構造全体でより効率的に分散支持できる一方、これら車室保護セル構造および入力伝達セル構造によって、エネルギー吸収セル構造の圧潰反力を高められると共に、該エネルギー吸収セル構造を平面略矩形としてあるためフロントコンパートメントを全体的に効率よく圧潰変形させてエネルギー吸収を行わせることができる。
【００２１】
従って、フロントコンパートメントを潰れ領域に、および車室を保護領域により明確に区分できて、エネルギー吸収効果と車室保護効果を一段と高めることができる。
しかも、エネルギー吸収セル構造から入力伝達セル構造に作用する衝突入力を、該入力伝達セル構造を構成するダッシュクロスメンバからエクステンションサイドメンバおよびセンターメンバ前端部とクロス部材に効率よく分散できて、該入力伝達セル構造から車室保護セル構造を構成する車室フロアの主要な前後方向骨格部材であるサイドシルおよびセンターメンバへほぼ均等に分散伝達できるため、車室保護セル構造への荷重伝達性能を向上することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エネルギー吸収セル構造をフロントコンパートメントの主要エネルギー吸収部材を兼ねた骨格部材であるフロントサイドメンバとファーストクロスメンバ、および反力支持部材を兼ねたフロア前端部における車幅方向骨格部材であるダッシュクロスメンバで構成しているため、専用部品の増設を伴うことなく安定したエネルギー吸収を行えるエネルギー吸収セル構造を得ることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、車室保護セル構造におけるユニット構成部品取付部周りを、締結固定用のナットプレートによって広い範囲で補強することができるため、局部的な変形を防止できると共に、サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合剛性を高めることができるので、より強固な車室保護セル構造を構成することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加えて、マウント部材によってユニット構造部品から車体側への振動伝達を防止できることは勿論、前面衝突時にユニット構成部品が慣性力等によって前後方向に変移した際には、防振ブッシュの防振ゴムの撓み変形によりその外筒が車体側ブラケットの一対の支壁に干渉して荷重伝達を確実に行えるため、通常使用時の音振性能と衝突時の入力伝達機能とを両立できて、ユニット構成部品を入力伝達骨格部材として活用するための構造の簡素化と軽量化を図ることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合部分を補強して、車室保護セル構造の荷重分散支持性能を高めることができると共に、マウント部材の車体側ブラケットを補強材として有効利用しているので部品点数の増加がなく、コスト的におよび重量的に有利に得ることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ユニット構成部品を取付ける連結部材によってサイドシルとセンターメンバ間の荷重伝達が直接的に行われるため、車室保護セル構造の荷重分散支持性能を高めることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２〜６の発明の効果に加えて、サブフレームに剛体部品である駆動用モータおよびフロントサスペンションを取付けてあるため、前面衝突時におけるフロントサイドメンバの前端から後側領域に亘る軸圧潰変形挙動に対してこれら剛体部品が悪影響を及ぼすことがなく、フロントコンパートメントの潰れストロークを拡大できてエネルギー吸収効果を高めることができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の発明の効果に加えて、フロントコンパートメントの潰れ変形時に駆動用モータが後退変移した場合、該駆動用モータがセンターメンバ前端部の傾斜部に干渉することにより、該傾斜部で下方かつ後方への落下ガイド作用が得られて駆動用モータの後退による車室の変形を防止できると共に、フロントコンパートメントの潰れストロークを更に拡大することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８の発明の効果に加えて、駆動用モータが傾斜部の下面に干渉した際に、該下面が空間部で変形することで衝撃を和らげてエネルギー吸収を行えると共に、空間部で前記下面が底付きすると補強部材により駆動用モータの後退を抑制して、下方へ落下ガイドさせることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９の発明の効果に加えて、駆動用モータが底付きした際に補強部材の下面で該駆動用モータを適切に受け止めて後退規制して下方への落下ガイド作用を行わせることができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項２〜１０の発明の効果に加えて、ダッシュパネル面上にセンターメンバの前端部上方位置で前後方向にフレーム部材による閉断面部が延在することにより、ダッシュパネルとフロアとが連設する屈曲部分の前方からの入力に対する強度が高められ、フロントコンパートメントからの衝突入力を確実に支持できると共に、フロントコンパートメントに搭載した駆動用モータ等の後退時におけるセンターメンバ前端部による下方かつ後方への落下ガイド作用をより確実に行わせることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１〜１１の発明の効果に加えて、車室保護セル構造を構成するユニット構成部品として、エンジン又は燃料タンクを用いるため、入力伝達骨格部材として十分な剛性が得られ、車室保護セル構造における荷重の分散伝達性能をより一層向上することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をハイブリッド車を例に採って図面と共に詳述する。
【００３５】
図１は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図２は図１に示した自動車の下部骨格構造を示す下側から見た斜視図である。
【００３６】
これら図１，２において、フロントコンパートメントＦ・Ｃと車室Ｃとを隔成するダッシュパネル１は縦壁１ａと、図９に示すように該縦壁１ａの下側部に続く傾斜したトーボード部１ｂとを備え、該トーボード部１ｂの下端部を車室Ｃのフロアを構成するフロントフロア２の前端部に接合してある。
【００３７】
フロントフロア２には前席配設部分に車室Ｃ側に膨出する格納部３を形成してあり、該フロントフロア２の左右両側部にはシルインナとシルアウタとで閉断面に形成されて車両前後方向に延在するフロア骨格部材の１つであるサイドシル４を接合配置してある。図２ではこのサイドシル４のシルインナのみを示している。
【００３８】
フロントフロア２の下面の車幅方向中央部には、前記格納部３を跨いで前後方向に延在するセンターメンバ５を配設してあると共に、フロア前端部の近傍の下面には、車幅方向に延在配置されて前記センターメンバ５と一対のサイドシル４，４とを連結するクロス部材としてのセカンドクロスメンバ６を配設してある。
【００３９】
センターメンバ５およびセカンドクロスメンバ６は何れも逆ハット形断面に形成してあって、フロントフロア２と共に閉断面を形成している。
【００４０】
セカンドクロスメンバ６の車幅方向端部は、具体的には後述する左右のエクステンションサイドメンバ９，９の車幅方向内側の側面に突合わせて接合してある。
【００４１】
ダッシュパネル１のトーボード部１ｂの下面側には、フロア前端部の車幅方向骨格部材を構成するダッシュクロスメンバ７を接合配置して、該トーボード部１ｂとで閉断面を形成している。
【００４２】
前記センターメンバ５の前端部は前記セカンドクロスメンバ６からこのダッシュクロスメンバ７の前端にまで延在配置されていて、この前端部はその下面がダッシュクロスメンバ７の下面前縁からセカンドクロスメンバ６の下面前縁を直線的に結んで傾斜した傾斜部５Ｆとして形成してある。
【００４３】
ダッシュパネル１には、前記ダッシュクロスメンバ７の前面の左右両側部にフロントコンパートメントＦ・Ｃの前後方向骨格部材を構成するフロントサイドメンバ８の後端部を接合してあると共に、このフロントサイドメンバ８の後端部からダッシュクロスメンバ７の下面側に廻り込んで車両後方に向けて延在するエクステンションサイドメンバ９を接合配置してある。
【００４４】
フロントサイドメンバ８は前面衝突時に軸方向に作用する入力に対して前後方向に潰れ変形してエネルギー吸収可能なように例えば方形の閉断面に形成してある。
【００４５】
エクステンションサイドメンバ９も同様に閉断面に形成されているが、該エクステンションサイドメンバ９の略後半部は車幅方向外側に向けて緩やかに曲折して前記サイドシル４の側面に突合わせて接合してあって、前記セカンドクロスメンバ６の端部はこのエクステンションサイドメンバ９の車幅方向に曲折した部分近傍に結合してある。
【００４６】
左右のフロンサイドメンバ８，８はその前端面に跨って結合した車幅方向骨格部材を構成する閉断面構造のファーストクロスメンバ１０により連結してある。
【００４７】
そして、前記格納部３の形成部分において、図５に示すように左右のサイドシル４，４とセンターメンバ５とに跨って、剛性を有するユニット構成部品としてのエンジン１１および燃料タンク１２を、これらサイドシル４，センターメンバ５相互に力を伝達可能に取付けてある。
【００４８】
本実施形態にあっては、右側のサイドシル４とセンターメンバ５との間にエンジン１１をマウント部材１３を介して取付け、左側のサイドシル４とセンターメンバ５との間に燃料タンク１２をそのシェル側部に一体に形成したブラケット１２Ａを介して取付けてある。
【００４９】
これにより、前記フロントフロア２の下側に、左右一対のサイドシル４，４と、センターメンバ５と、セカンドクロスメンバ６と、左右一対のエクステンションサイドメンバ８，８の後側部と、ユニット構成部品であるエンジン１１および燃料タンク１２とによって、衝突時における前記車室Ｃの変形を抑制する平面略矩形（日の字状）の車室保護セル構造Ｚを構成して、これらエンジン１１および燃料タンク１２を該車室保護セル構造Ｚにおける入力伝達骨格部材として機能させている。
【００５０】
一方、フロントコンパートメントＦ・Ｃにあっては、前記左右一対のフロントサイドメンバ８，８と、ファーストクロスメンバ１０、およびダッシュクロスメンバ７とによって、前面衝突に対して変形することでエネルギーを吸収する平面略矩形（ロの字状）のエネルギー吸収セル構造Ｘを構成し、これらエネルギー吸収セル構造Ｘと前記車室保護セル構造Ｚとの間に、ダッシュクロスメンバ７と、左右のエクステンションサイドメンバ９，９と、セカンドクロスメンバ６と、センタメンバー５の前端部５Ｆ（傾斜部）とによって、前面衝突時における前記エネルギー吸収セル構造Ｘからの入力を車室保護セル構造Ｚに伝達する平面略矩形（日の字状）の入力伝達セル構造Ｙを構成している。
【００５１】
前記エンジン１１のマウント部材１３は図６に示すように、サイドシル４，センターメンバ５等の車体側骨格部材に固定される車体側ブラケット１４と、エンジン１１に固定されるユニット側ブラケット１５と、これら両ブラケット１４，１５を連結する連結軸１６とを備えている。
【００５２】
車体側ブラケット１４は車軸線と略直交する前後一対の平行な支壁１４Ａ、１４Ａを一体に形成してある。
【００５３】
一方、ユニット側ブラケット１５は、前記一対の支壁１４Ａ，１４Ａ間の幅と略同一長さの内筒１７ａと、該支壁１４Ａ，１４Ａ間の幅よりも短かい外筒１７ｂと、これら内，外筒１７ａ，１７ｂ間を連結した防振ゴム１７ｃとからなる防振ブッシュ１７を備え、前記外筒１７ｂに一体に突設したステイ１５Ａを介してエンジン１１に取付けるようにしている。
【００５４】
これら車体側ブラケット１４とユニット側ブラケット１５とは、前記防振ブッシュ１７を支壁１４Ａ，１４Ａ間に挿入した状態で、これら支壁１４Ａ，１４Ａと防振ブッシュ１７の内筒１７ａに前記連結軸１６を前後方向に貫通させて連結してある。この連結軸１６には、ナット１６ｂによって締結固定されるボルト１６ａが用いられる。
【００５５】
エンジン１１と燃料タンク１２は前述のようにマウント部材１３，ブラケット１２Ａを介してサイドシル４にあっては該サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部近傍位置とその後方の２ケ所で、およびセンターメンバ５にあっては該サイドシル４の前、後取付位置と対向する前後２ケ所で取付けられるが、何れの取付位置にあってもその閉断面の内側に図２〜図４に示すように締結固定用のナット１８ａを付設した所要面積のナットプレート１８を接合配置して補強してある。
【００５６】
また、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分に配設されるフロント側のマウント部材１３Ｆは、その車体側ブラケット１４をこれらサイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部周りの外形形状に合わせて形成して、該結合部周りに嵌合してボルト１９により前記ナット１８ａに螺合締結するようにしている。
【００５７】
また、本実施形態にあっては前記フロントコンパートメントＦ・Ｃのエネルギー吸収セル構造Ｘの下側に、前記ファーストクロスメンバ１０とセカンドクロスメンバ６とに跨ってサブフレーム２０を結合配置し、該サブフレーム２０に駆動用モータ２１およびフロントサスペンション２２（図５ではサスペンションアームを示す）を取付けるようにしている。
【００５８】
サブフレーム２０は前後方向に延在する左右の側部フレーム２０ａ，２０ｂと、これら側部フレーム２０ａ，２０ｂをそれらの前側部で連設する前側フレーム２０ｃとを備えている。
【００５９】
このサブフレーム２０は側部フレーム２０ａ，２０ｂの前端部を、フロントサイドメンバ８，８の前端よりも車幅方向内側にオフセットした位置でファーストクロスメンバ１０の下面にボルト・ナット等により締結固定すると共に、これら側部フレーム２０ａ，２０ｂの後端部をセカンドクロスメンバ６のエクステンションサイドメンバ９との結合部近傍の下面にボルト・ナット等により締結固定するようにしている。
【００６０】
また、駆動用モータ２１は前記側部フレーム２０ａ，２０ｂの中間部位に跨って、例えば前述と同様のマウント部材１３を介して取付けられ、サスペンションアーム２２はその前端部を該マウント部材１３の近傍位置に、および後端部を側部フレーム２０ａ，２０ｂの前記後端の固定点近傍に締結固定される。図５中、２３はサスペンションアーム２２に取付けた前輪を示している。
【００６１】
一方、前記センターメンバ５の前端部の傾斜部５Ｆの閉断面内には、図９に示すように該傾斜部５Ｆにほぼ沿って傾斜した補強部材２４を接合配置してあり、該傾斜部５Ｆの下面と補強部材２４の下面との間に空間部２５を形成してある。
【００６２】
以上の第１実施形態の構造によれば、車室フロアを構成するフロントフロア２の下面側には、左右一対のサイドシル４，４と、センターメンバ５と、それらを左右のエクステンションサイドメンバ９，９の後側部を介して車幅方向に結合するセカンドクロスメンバ６、および同様にサイドシル４，４とセンターメンバ５とを結合するユニット構成部品であるエンジン１１、燃料タンク１２とで、強度剛性の高い平面略矩形の車室保護セル構造Ｚを構成しているため、前面衝突時には図７，８に示すようにフルラップ衝突、オフセット衝突の何れの場合であっても、フロントコンパートメントＦ・Ｃからの入力Ｆを前記各メンバ４，５，６，９およびユニット構成部品１１，１２を経由して、該車室保護セル構造Ｚの全体で荷重を分散支持することができることは勿論、側面衝突による横方向入力に対しても一方のサイドシル４からユニット構成部品１１又は１２を介してセンターメンバ５と、他方のサイドシル４へ確実に荷重伝達して同セル溝Ｚの全体で荷重を分散支持することができ、従って、車室Ｃの変形を可及的に小さく抑制することができる。
【００６３】
しかも、フロア下側に搭載したユニット構成部品として剛体のエンジン１１および燃料タンク１２を前記セル構造Ｚの一部として有効利用しているため、入力伝達骨格部材として十分な剛性が得られて車室保護セル構造Ｚにおける荷重の分散伝達性能を向上でき、新品点数の増加を抑えてコスト的におよび重量的に有利に車室Ｃの保護を行わせることができる。
【００６４】
ここで特に本実施形態にあっては、前記サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部周り、およびセンターメンバ５のユニット構成部品取付部周りをそれぞれ所要面積で締結固定用のナットプレート１８により補強して、該補強した部分に前記エンジン１１をマウント部材１３を介して、および燃料タンク１２を該燃料タンク１２と一体のブラケット１２Ａを介して取付けてあるため、これらユニット構成部品１１，１２の取付部分の局部的な変形を防止できると共に、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合剛性を高められてより強固な車室保護セル構造Ｚを構成することができる。
【００６５】
とりわけ、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分では、エンジン１１のマウント部材１３Ｆの車体側ブラケット１４が、この結合部分の外形形状に合わせて形成されて該結合部分に外嵌して締結固定されているため、専用の補強材を用いることなく前記結合部分をより強固に補強できて、コスト的におよび重量的に有利に車室保護セル構造Ｚの荷重分散支持性能を高めることができる。
【００６６】
しかも、このエンジン１１のマウント部材１３は、ユニット側ブラケット１５の防振ブッシュ１７によってエンジン１１から車体側への振動伝達を防止できることは勿論、前面衝突時にエンジン１１が慣性力等によって前後方向に変移した際には、防振ブッシュ１７の防振ゴム１７ｃが図６の（Ｂ）又は（Ｃ）に示すように撓み変形することにより、外筒１７ｂが車体側ブラケット１４の支壁１４Ａ，１４Ａに干渉して荷重伝達を確実に行えるため、通常使用時の音振性能と衝突時の入力伝達機能とを両立できて、エンジン１１を入力伝達骨格部材として活用するための構造の簡素化と軽量化を図ることができる。
【００６７】
また、フロントコンパートメントＦ・Ｃには、その主要エネルギー吸収部材を兼ねた骨格部材である左右一対のフロントサイドメンバ８，８とファーストクロスメンバ１０および反力支持部材を兼ねたフロア前端部骨格部材のダッシュクロスメンバ７からなる平面略矩形のエネルギー吸収セル構造Ｘが構成され、このエネルギー吸収セル構造Ｘと前記車室保護セル構造Ｚとの間に前記ダッシュクロスメンバ７、エクステンションサイドメンバ９，９、セカンドクロスメンバ６、およびセンターメンバ５の前端部（傾斜部５Ｆ）からなる平面略日の字状の入力伝達セル構造Ｙが構成されているため、車両の前面衝突時には、図７に示すフルラップ衝突又は図８に示すオフセット衝突の何れの場合も、エネルギー吸収セル構造Ｘから入力伝達セル構造Ｙに作用する衝突入力Ｆを、ダッシュクロスメンバ７から左右のエクステンションサイドメンバ９およびセンターメンバ前端部５Ｆとセカンドクロスメンバ６に効率よく分散できて、該入力伝達セル構造Ｙから車室保護セル構造Ｚを構成するフロントフロア２の主要な前後方向骨格部材である左右のサイドシル４およびセンターメンバ５へほぼ均等に分散伝達でき、車室保護セル構造Ｚへの荷重伝達性能を向上することができる。
【００６８】
一方、これら車室保護セル構造Ｚおよび入力伝達セル構造Ｙによる荷重の分散伝達効果によって、前記エネルギー吸収セル構造Ｘの圧潰反力を高められて左右のフロントサイドメンバ８，８の軸圧潰変形およびファーストクロスメンバ１０の潰れ変形又は折れ変形をスムーズに行わせることができると共に、平面略矩形形状の構成によりこれらフロントサイドメンバ８，８およびファーストクロスメンバ１０の変形作用を安定して行わせることができて、フロントコンパートメントＦ・Ｃを全体的に効率よく圧潰変形させてエネルギー吸収を行わせることができる。
【００６９】
従って、フロントコンパートメントＦ・Ｃを潰れ領域に、および車室Ｃを保護領域により明確に区分できて、エネルギー吸収効果と車室保護効果とを一段と高めることができる。
【００７０】
更には、剛体の駆動用モータ２１およびサスペンションアーム２２はサブフレーム２０に取付けてあるため、フロントサイドメンバ８の前端から後側領域に亘る軸圧潰変形挙動に対してこれら剛体部品が悪影響を及ぼすことがなく、しかも、サブフレーム２０の側部フレーム２０ａ，２０ｂが衝突入力によって図９に示すようにそれらの前後端部の固定点間の中央部分で下方に折れ変形することによって、サブフレーム２０の前端側固定点をほぼ水平に後退移動させて該サブフレーム２０の折れ変形に伴うフロントサイドメンバ８への上方入力の発生を抑制し、該フロントサイドメンバ８の前端から後側領域に亘る軸圧潰変形をスムーズに行わせることができる。
【００７１】
また、このサブフレーム２０の下方への折れ変形によって駆動用モータ２１を下方かつ後方へ変移させてダッシュパネル１との干渉を回避させることができ、該駆動用モータ２１が後退変移してセンターメンバ５の前端部の傾斜部５Ｆに干渉すると、該傾斜部５Ｆによってその傾斜に沿って駆動用モータ２１を落下ガイドして、駆動用モータ２１の後退による車室Ｃの変形を防止できると共に、フロントコンパートメントＦ・Ｃの潰れストロークを更に拡大することができる。
【００７２】
特に本実施形態では前記傾斜部５Ｆの閉断面内には、該傾斜部５Ｆにほぼ沿って傾斜した補強部材２４を配設して、傾斜部５Ｆの下面と補強部材２４の下面との間に空間部２５を形成してあるため、前述のように駆動用モータ２１が後退して傾斜部５Ｆの下面に干渉した際に、該下面が空間部２５で変形することで衝撃を和らげてエネルギー吸収を行えると共に、空間部２５で前記下面が底付きすると補強部材２４により駆動用モータ２１の後退を抑制して、下方へ落下ガイドさせることができる。
【００７３】
図１０〜１３は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態におけるセンターメンバ前端部の傾斜部５Ｆの閉断面内に設けた補強部材２６の下面を、駆動用モータ２１が後退移動した際に該駆動用モータ２１を受容可能なように駆動用モータ２１の外形の円形状にほぼ合わせて凹曲面形状に形成してある。
【００７４】
また、センターメンバ５の前端部（傾斜部５Ｆ）の上方に、ダッシュパネル１のトーボード１ｂ面上に沿ってハット形断面のフレーム部材２７を前後方向に接合配置して閉断面部を形成してある。
【００７５】
従って、この第２の実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他に、前述のように前面衝突時に駆動用モータ２１が後退移動して傾斜部５Ｆの下面に干渉し、該下面が底付きした際に補強部材２６の下面の凹曲面で該駆動用モータ２１を適切に受け止めて後退規制して下方への落下ガイド作用を行わせることができる。また、この場合、補強部材２６において駆動用モータ２１を受ける面積を増加でき、駆動用モータ２１からセンターメンバ５への入力をより確実に行うことができる。
【００７６】
また、ダッシュパネル１のトーボード１ｂ面上にセンターメンバ前端部の傾斜部５Ｆの上方位置に前後方向にフレーム部材２７による閉断面部が延在することにより、ダッシュパネル１とフロントフロア２とが連設する屈曲部分の前方からの入力に対する強度が高められ、フロントコンパートメントＦ・Ｃからの衝突入力を確実に支持できると共に、駆動用モータ２１の後退時における傾斜部５Ｆによる下方かつ後方への落下ガイド作用をより確実に行わせることができる。
【００７７】
図１４，１５は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態におけるエンジン１１の前側部を、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分とセンターメンバ５とに跨って車幅方向に固設した連結部材２８上で、マウント部材１３を介して取付けてある。
【００７８】
この前側のマウント部材１３は後側の２つのマウント部材１３と同様の防振ブッシュタイプとして構成されているが、後側のマウント部材１３とは９０度位相を変えて連結部材２８上に取付けてある。
【００７９】
従って、この第３実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他に、エンジン１１の前側部を取付ける連結部材２８によってサイドシル４とセンターメンバ５との間の荷重伝達が直接的に行われるため、車室保護セル構造Ｚの荷重分散支持性能を更に高められる。
【００８０】
なお、前記実施形態では何れもユニット構成部品としてエンジン１１と燃料タンク１２とを用いた場合を示したが、これら部品に限らず剛性のある他の搭載部品を用いることができる。
【００８１】
また、一方のサイドシル４とセンターメンバ５との間にユニット構成部品１１又は１２を連結し、これと車幅方向同一軸線上で他方のサイドシル４とセンターメンバ５との間に補強メンバを連結配置して、平面略矩形の車室保護セル構造Ｚを構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の構造を下方から見た略示的斜視図。
【図３】図２のＡ範囲に示したナットプレートを拡大して示す斜視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う略示的断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の構造を透視的に見た平面説明図。
【図６】本発明の第１実施形態におけるマウント部材を示す断面図。
【図７】本発明の第１実施形態におけるフルラップ前面衝突時の変形挙動を示す平面説明図。
【図８】本発明の第１実施形態におけるオフセット前面衝突時の変形挙動を示す平面説明図。
【図９】本発明の第１実施形態における前面衝突時の変形挙動を示す側面説明図。
【図１０】本発明の第２実施形態を示す図９と同様の側面説明図。
【図１１】図１０における補強部材を示す斜視図。
【図１２】図１０におけるフレーム部材を示す斜視図。
【図１３】図１０のＣ−Ｃ線に沿う略示的断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態を示す図５と同様の平面説明図。
【図１５】図１４のＤ矢視図。
【符号の説明】
Ｃ…車室
Ｆ・Ｃ…フロントコンパートメント
１…ダッシュパネル
２…フロントフロア（車室フロア）
４…サイドシル
５…センターメンバ
５Ｆ…傾斜部
６…セカンドクロスメンバ（クロス部材）
７…ダッシュクロスメンバ
８…フロントサイドメンバ
９…エクステンションサイドメンバ
１０…ファーストクロスメンバ
１１…エンジン（ユニット構成部品）
１２…燃料タンク（ユニット構成部品）
１２Ａ…ブラケット
１３…マウント部材
１４…車体側ブラケット
１４Ａ…支壁
１５…ユニット側ブラケット
１５Ａ…ステイ
１６…連結軸
１７…防振ブッシュ
１７ａ…内筒
１７ｂ…外筒
１７ｃ…防振ゴム
１８…ナットプレート
２０…サブフレーム
２１…駆動用モータ
２２…フロントサスペンション
２４…補強部材
２５…空間部
２７…フレーム部材
２８…連結部材
Ｘ…エネルギー吸収セル構造
Ｙ…入力伝達セル構造
Ｚ…車室保護セル構造
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の中には、例えば特開２０００−１６８６２８号公報に示されているように、車体フロアの下面側にバッテリを搭載格納するバッテリフレームを配設して、該バッテリフレームを車体側面の補強部材として機能させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の構造にあっては、車両の側面衝突に対してバッテリフレームによる補強効果が得られるが、車両前後方向からの衝突入力に対してバッテリフレームの肉厚を厚くする等の対策をとった場合、車両の重量が増加してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、車両の衝突時に車室フロア全体での荷重分散を、車両の重量を増加させずに効率よく行えて車室の変形を抑制することができる自動車の車体構造を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車両のユニット構成部品を車室のフロア下部に搭載した自動車の車体構造であって、
前記フロアの車幅方向両側で車両前後方向に延在配置された一対のサイドシルと、
フロアの車幅方向中央部の下面で車両前後方向に延在配置されたセンターメンバと、
フロアの前端部近傍の下面で車幅方向に延在配置されて前記センターメンバとサイドシルとを連結するクロス部材と、
少くとも一方のサイドシルとセンターメンバとの間に相互に力を伝達可能に取付けられた剛性を有するユニット構成部品と、によって、
衝突時における前記車室の変形を抑制する平面略矩形の車室保護セル構造を構成する一方、
前記車室の前方に位置し、前面衝突に対して変形することでエネルギーを吸収する平面略矩形のエネルギー吸収セル構造と、
該エネルギー吸収セル構造と前記車室保護セル構造との間に位置し、前面衝突時における前記エネルギー吸収セル構造からの入力を車室保護セル構造に伝達する平面略矩形の入力伝達セル構造と、を設け、
前記入力伝達セル構造を、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車両前後方向に延在配置されて、後端部がダッシュパネルに結合された一対のフロントサイドメンバの後端からダッシュパネルの下面側に廻り込んで車両後方に向けて延在配置されて、各フロントサイドメンバを前記クロス部材およびサイドシルに連結する一対のエクステンションサイドメンバと、
前記ダッシュパネルの下部に車幅方向に延在配置されて一対のフロントサイドメンバの後端部同士を連結するダッシュクロスメンバと、
前記クロス部材と、
前記センターメンバのこれらダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分と、で構成したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の自動車の車体構造であって、
前記エネルギー吸収セル構造は、前記一対のフロントサイドメンバと、
前記一対のフロントサイドメンバの前端部同士を連結して車幅方向に延在配置されたファーストクロスメンバと、
前記ダッシュクロスメンバと、で構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車の車体構造であって、
前記サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合部周り、およびセンターメンバのユニット構成部品取付部周りをそれぞれ締結固定用のナットプレートで補強し、これら補強した部分に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明にあっては、請求項３に記載の自動車の車体構造であって、
前記マウント部材が、車軸線と略直交する前後一対の平行な支壁を備えて車体側に固定される車体側ブラケットと、
前記一対の支壁間の幅と略同一長さの内筒と、該支壁間の幅よりも短かい外筒と、これら内，外筒間を連結した防振ゴムとからなる防振ブッシュを備えて、前記外筒に設けたステイを介してユニット側に固定されるユニット側ブラケットと、
前記防振ブッシュを車体側ブラケットの一対の支壁間に挿入した状態で、これら支壁と防振ブッシュの内筒を前後方向に貫通して、該支壁と内筒とを連結する連結軸と、で構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明にあっては、請求項４に記載の自動車の車体構造であって、前記車体側ブラケットが、エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部周りの外形形状に合わせて形成されて、該結合部周りに外嵌して締結固定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車の車体構造であって、前記エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部分とセンターメンバとに跨って車幅方向に連結部材を固設し、該連結部材に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明にあっては、請求項２〜６に記載の自動車の車体構造であって、前記エネルギー吸収セル構造の下側に、前記ファーストクロスメンバとクロス部材とに跨ってサブフレームを結合配置し、該サブフレームに駆動用モータおよびフロントサスペンションを取付けたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明にあっては、請求項７に記載の自動車の車体構造であって、前記センターメンバのダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分に、斜め後ろ下がりの傾斜部を設けたことを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項８に記載の自動車の車体構造であって、前記傾斜部の断面内に、該傾斜部にほぼ沿って傾斜した補強部材を配設し、傾斜部の下面と補強部材の下面との間に空間部を形成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項１０の発明にあっては、請求項９に記載の自動車の車体構造であって、前記補強部材の下面を、駆動用モータが後退移動した際に該駆動用モータを受容可能なように駆動用モータの外形形状にほぼ合わせて形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項１１の発明にあっては、請求項２〜１０に記載の自動車の車体構造であって、前記センターメンバの前端部分の上方に、ダッシュパネル面上に沿ってフレーム部材を前後方向に接合配置して閉断面部を形成したことを特徴としている。
【００１８】
請求項１２の発明にあっては、請求項１〜１１に記載の自動車の車体構造であって、前記ユニット構成部品がエンジン又は燃料タンクであることを特徴としている。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、車室のフロア下面側には一対のサイドシルとセンターメンバと、それらを車幅方向に結合するクロス部材およびユニット構成部品とで強度剛性の高い平面略矩形の車室保護セル構造を構成しているため、前面衝突時におけるフロントコンパートメントからの入力を該車室保護セル構造全体で分散支持することができることは勿論、フロア下側に搭載したユニット構成部品を前記セル構造の一部として有効利用しているため、部品点数の増加を抑えてコスト的におよび重量的に有利に得ることができる。
【００２０】
また、前面衝突時にはエネルギー吸収セル構造に作用する入力を平面略矩形状の入力伝達セル構造によって確実に前記強度剛性の高い車室保護セル構造へ効率よく荷重伝達して、該車室保護セル構造全体でより効率的に分散支持できる一方、これら車室保護セル構造および入力伝達セル構造によって、エネルギー吸収セル構造の圧潰反力を高められると共に、該エネルギー吸収セル構造を平面略矩形としてあるためフロントコンパートメントを全体的に効率よく圧潰変形させてエネルギー吸収を行わせることができる。
【００２１】
従って、フロントコンパートメントを潰れ領域に、および車室を保護領域により明確に区分できて、エネルギー吸収効果と車室保護効果を一段と高めることができる。
しかも、エネルギー吸収セル構造から入力伝達セル構造に作用する衝突入力を、該入力伝達セル構造を構成するダッシュクロスメンバからエクステンションサイドメンバおよびセンターメンバ前端部とクロス部材に効率よく分散できて、該入力伝達セル構造から車室保護セル構造を構成する車室フロアの主要な前後方向骨格部材であるサイドシルおよびセンターメンバへほぼ均等に分散伝達できるため、車室保護セル構造への荷重伝達性能を向上することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エネルギー吸収セル構造をフロントコンパートメントの主要エネルギー吸収部材を兼ねた骨格部材であるフロントサイドメンバとファーストクロスメンバ、および反力支持部材を兼ねたフロア前端部における車幅方向骨格部材であるダッシュクロスメンバで構成しているため、専用部品の増設を伴うことなく安定したエネルギー吸収を行えるエネルギー吸収セル構造を得ることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、車室保護セル構造におけるユニット構成部品取付部周りを、締結固定用のナットプレートによって広い範囲で補強することができるため、局部的な変形を防止できると共に、サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合剛性を高めることができるので、より強固な車室保護セル構造を構成することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加えて、マウント部材によってユニット構造部品から車体側への振動伝達を防止できることは勿論、前面衝突時にユニット構成部品が慣性力等によって前後方向に変移した際には、防振ブッシュの防振ゴムの撓み変形によりその外筒が車体側ブラケットの一対の支壁に干渉して荷重伝達を確実に行えるため、通常使用時の音振性能と衝突時の入力伝達機能とを両立できて、ユニット構成部品を入力伝達骨格部材として活用するための構造の簡素化と軽量化を図ることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合部分を補強して、車室保護セル構造の荷重分散支持性能を高めることができると共に、マウント部材の車体側ブラケットを補強材として有効利用しているので部品点数の増加がなく、コスト的におよび重量的に有利に得ることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ユニット構成部品を取付ける連結部材によってサイドシルとセンターメンバ間の荷重伝達が直接的に行われるため、車室保護セル構造の荷重分散支持性能を高めることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２〜６の発明の効果に加えて、サブフレームに剛体部品である駆動用モータおよびフロントサスペンションを取付けてあるため、前面衝突時におけるフロントサイドメンバの前端から後側領域に亘る軸圧潰変形挙動に対してこれら剛体部品が悪影響を及ぼすことがなく、フロントコンパートメントの潰れストロークを拡大できてエネルギー吸収効果を高めることができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の発明の効果に加えて、フロントコンパートメントの潰れ変形時に駆動用モータが後退変移した場合、該駆動用モータがセンターメンバ前端部の傾斜部に干渉することにより、該傾斜部で下方かつ後方への落下ガイド作用が得られて駆動用モータの後退による車室の変形を防止できると共に、フロントコンパートメントの潰れストロークを更に拡大することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８の発明の効果に加えて、駆動用モータが傾斜部の下面に干渉した際に、該下面が空間部で変形することで衝撃を和らげてエネルギー吸収を行えると共に、空間部で前記下面が底付きすると補強部材により駆動用モータの後退を抑制して、下方へ落下ガイドさせることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９の発明の効果に加えて、駆動用モータが底付きした際に補強部材の下面で該駆動用モータを適切に受け止めて後退規制して下方への落下ガイド作用を行わせることができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項２〜１０の発明の効果に加えて、ダッシュパネル面上にセンターメンバの前端部上方位置で前後方向にフレーム部材による閉断面部が延在することにより、ダッシュパネルとフロアとが連設する屈曲部分の前方からの入力に対する強度が高められ、フロントコンパートメントからの衝突入力を確実に支持できると共に、フロントコンパートメントに搭載した駆動用モータ等の後退時におけるセンターメンバ前端部による下方かつ後方への落下ガイド作用をより確実に行わせることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１〜１１の発明の効果に加えて、車室保護セル構造を構成するユニット構成部品として、エンジン又は燃料タンクを用いるため、入力伝達骨格部材として十分な剛性が得られ、車室保護セル構造における荷重の分散伝達性能をより一層向上することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をハイブリッド車を例に採って図面と共に詳述する。
【００３５】
図１は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図２は図１に示した自動車の下部骨格構造を示す下側から見た斜視図である。
【００３６】
これら図１，２において、フロントコンパートメントＦ・Ｃと車室Ｃとを隔成するダッシュパネル１は縦壁１ａと、図９に示すように該縦壁１ａの下側部に続く傾斜したトーボード部１ｂとを備え、該トーボード部１ｂの下端部を車室Ｃのフロアを構成するフロントフロア２の前端部に接合してある。
【００３７】
フロントフロア２には前席配設部分に車室Ｃ側に膨出する格納部３を形成してあり、該フロントフロア２の左右両側部にはシルインナとシルアウタとで閉断面に形成されて車両前後方向に延在するフロア骨格部材の１つであるサイドシル４を接合配置してある。図２ではこのサイドシル４のシルインナのみを示している。
【００３８】
フロントフロア２の下面の車幅方向中央部には、前記格納部３を跨いで前後方向に延在するセンターメンバ５を配設してあると共に、フロア前端部の近傍の下面には、車幅方向に延在配置されて前記センターメンバ５と一対のサイドシル４，４とを連結するクロス部材としてのセカンドクロスメンバ６を配設してある。
【００３９】
センターメンバ５およびセカンドクロスメンバ６は何れも逆ハット形断面に形成してあって、フロントフロア２と共に閉断面を形成している。
【００４０】
セカンドクロスメンバ６の車幅方向端部は、具体的には後述する左右のエクステンションサイドメンバ９，９の車幅方向内側の側面に突合わせて接合してある。
【００４１】
ダッシュパネル１のトーボード部１ｂの下面側には、フロア前端部の車幅方向骨格部材を構成するダッシュクロスメンバ７を接合配置して、該トーボード部１ｂとで閉断面を形成している。
【００４２】
前記センターメンバ５の前端部は前記セカンドクロスメンバ６からこのダッシュクロスメンバ７の前端にまで延在配置されていて、この前端部はその下面がダッシュクロスメンバ７の下面前縁からセカンドクロスメンバ６の下面前縁を直線的に結んで傾斜した傾斜部５Ｆとして形成してある。
【００４３】
ダッシュパネル１には、前記ダッシュクロスメンバ７の前面の左右両側部にフロントコンパートメントＦ・Ｃの前後方向骨格部材を構成するフロントサイドメンバ８の後端部を接合してあると共に、このフロントサイドメンバ８の後端部からダッシュクロスメンバ７の下面側に廻り込んで車両後方に向けて延在するエクステンションサイドメンバ９を接合配置してある。
【００４４】
フロントサイドメンバ８は前面衝突時に軸方向に作用する入力に対して前後方向に潰れ変形してエネルギー吸収可能なように例えば方形の閉断面に形成してある。
【００４５】
エクステンションサイドメンバ９も同様に閉断面に形成されているが、該エクステンションサイドメンバ９の略後半部は車幅方向外側に向けて緩やかに曲折して前記サイドシル４の側面に突合わせて接合してあって、前記セカンドクロスメンバ６の端部はこのエクステンションサイドメンバ９の車幅方向に曲折した部分近傍に結合してある。
【００４６】
左右のフロンサイドメンバ８，８はその前端面に跨って結合した車幅方向骨格部材を構成する閉断面構造のファーストクロスメンバ１０により連結してある。
【００４７】
そして、前記格納部３の形成部分において、図５に示すように左右のサイドシル４，４とセンターメンバ５とに跨って、剛性を有するユニット構成部品としてのエンジン１１および燃料タンク１２を、これらサイドシル４，センターメンバ５相互に力を伝達可能に取付けてある。
【００４８】
本実施形態にあっては、右側のサイドシル４とセンターメンバ５との間にエンジン１１をマウント部材１３を介して取付け、左側のサイドシル４とセンターメンバ５との間に燃料タンク１２をそのシェル側部に一体に形成したブラケット１２Ａを介して取付けてある。
【００４９】
これにより、前記フロントフロア２の下側に、左右一対のサイドシル４，４と、センターメンバ５と、セカンドクロスメンバ６と、左右一対のエクステンションサイドメンバ８，８の後側部と、ユニット構成部品であるエンジン１１および燃料タンク１２とによって、衝突時における前記車室Ｃの変形を抑制する平面略矩形（日の字状）の車室保護セル構造Ｚを構成して、これらエンジン１１および燃料タンク１２を該車室保護セル構造Ｚにおける入力伝達骨格部材として機能させている。
【００５０】
一方、フロントコンパートメントＦ・Ｃにあっては、前記左右一対のフロントサイドメンバ８，８と、ファーストクロスメンバ１０、およびダッシュクロスメンバ７とによって、前面衝突に対して変形することでエネルギーを吸収する平面略矩形（ロの字状）のエネルギー吸収セル構造Ｘを構成し、これらエネルギー吸収セル構造Ｘと前記車室保護セル構造Ｚとの間に、ダッシュクロスメンバ７と、左右のエクステンションサイドメンバ９，９と、セカンドクロスメンバ６と、センタメンバー５の前端部５Ｆ（傾斜部）とによって、前面衝突時における前記エネルギー吸収セル構造Ｘからの入力を車室保護セル構造Ｚに伝達する平面略矩形（日の字状）の入力伝達セル構造Ｙを構成している。
【００５１】
前記エンジン１１のマウント部材１３は図６に示すように、サイドシル４，センターメンバ５等の車体側骨格部材に固定される車体側ブラケット１４と、エンジン１１に固定されるユニット側ブラケット１５と、これら両ブラケット１４，１５を連結する連結軸１６とを備えている。
【００５２】
車体側ブラケット１４は車軸線と略直交する前後一対の平行な支壁１４Ａ、１４Ａを一体に形成してある。
【００５３】
一方、ユニット側ブラケット１５は、前記一対の支壁１４Ａ，１４Ａ間の幅と略同一長さの内筒１７ａと、該支壁１４Ａ，１４Ａ間の幅よりも短かい外筒１７ｂと、これら内，外筒１７ａ，１７ｂ間を連結した防振ゴム１７ｃとからなる防振ブッシュ１７を備え、前記外筒１７ｂに一体に突設したステイ１５Ａを介してエンジン１１に取付けるようにしている。
【００５４】
これら車体側ブラケット１４とユニット側ブラケット１５とは、前記防振ブッシュ１７を支壁１４Ａ，１４Ａ間に挿入した状態で、これら支壁１４Ａ，１４Ａと防振ブッシュ１７の内筒１７ａに前記連結軸１６を前後方向に貫通させて連結してある。この連結軸１６には、ナット１６ｂによって締結固定されるボルト１６ａが用いられる。
【００５５】
エンジン１１と燃料タンク１２は前述のようにマウント部材１３，ブラケット１２Ａを介してサイドシル４にあっては該サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部近傍位置とその後方の２ケ所で、およびセンターメンバ５にあっては該サイドシル４の前、後取付位置と対向する前後２ケ所で取付けられるが、何れの取付位置にあってもその閉断面の内側に図２〜図４に示すように締結固定用のナット１８ａを付設した所要面積のナットプレート１８を接合配置して補強してある。
【００５６】
また、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分に配設されるフロント側のマウント部材１３Ｆは、その車体側ブラケット１４をこれらサイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部周りの外形形状に合わせて形成して、該結合部周りに嵌合してボルト１９により前記ナット１８ａに螺合締結するようにしている。
【００５７】
また、本実施形態にあっては前記フロントコンパートメントＦ・Ｃのエネルギー吸収セル構造Ｘの下側に、前記ファーストクロスメンバ１０とセカンドクロスメンバ６とに跨ってサブフレーム２０を結合配置し、該サブフレーム２０に駆動用モータ２１およびフロントサスペンション２２（図５ではサスペンションアームを示す）を取付けるようにしている。
【００５８】
サブフレーム２０は前後方向に延在する左右の側部フレーム２０ａ，２０ｂと、これら側部フレーム２０ａ，２０ｂをそれらの前側部で連設する前側フレーム２０ｃとを備えている。
【００５９】
このサブフレーム２０は側部フレーム２０ａ，２０ｂの前端部を、フロントサイドメンバ８，８の前端よりも車幅方向内側にオフセットした位置でファーストクロスメンバ１０の下面にボルト・ナット等により締結固定すると共に、これら側部フレーム２０ａ，２０ｂの後端部をセカンドクロスメンバ６のエクステンションサイドメンバ９との結合部近傍の下面にボルト・ナット等により締結固定するようにしている。
【００６０】
また、駆動用モータ２１は前記側部フレーム２０ａ，２０ｂの中間部位に跨って、例えば前述と同様のマウント部材１３を介して取付けられ、サスペンションアーム２２はその前端部を該マウント部材１３の近傍位置に、および後端部を側部フレーム２０ａ，２０ｂの前記後端の固定点近傍に締結固定される。図５中、２３はサスペンションアーム２２に取付けた前輪を示している。
【００６１】
一方、前記センターメンバ５の前端部の傾斜部５Ｆの閉断面内には、図９に示すように該傾斜部５Ｆにほぼ沿って傾斜した補強部材２４を接合配置してあり、該傾斜部５Ｆの下面と補強部材２４の下面との間に空間部２５を形成してある。
【００６２】
以上の第１実施形態の構造によれば、車室フロアを構成するフロントフロア２の下面側には、左右一対のサイドシル４，４と、センターメンバ５と、それらを左右のエクステンションサイドメンバ９，９の後側部を介して車幅方向に結合するセカンドクロスメンバ６、および同様にサイドシル４，４とセンターメンバ５とを結合するユニット構成部品であるエンジン１１、燃料タンク１２とで、強度剛性の高い平面略矩形の車室保護セル構造Ｚを構成しているため、前面衝突時には図７，８に示すようにフルラップ衝突、オフセット衝突の何れの場合であっても、フロントコンパートメントＦ・Ｃからの入力Ｆを前記各メンバ４，５，６，９およびユニット構成部品１１，１２を経由して、該車室保護セル構造Ｚの全体で荷重を分散支持することができることは勿論、側面衝突による横方向入力に対しても一方のサイドシル４からユニット構成部品１１又は１２を介してセンターメンバ５と、他方のサイドシル４へ確実に荷重伝達して同セル溝Ｚの全体で荷重を分散支持することができ、従って、車室Ｃの変形を可及的に小さく抑制することができる。
【００６３】
しかも、フロア下側に搭載したユニット構成部品として剛体のエンジン１１および燃料タンク１２を前記セル構造Ｚの一部として有効利用しているため、入力伝達骨格部材として十分な剛性が得られて車室保護セル構造Ｚにおける荷重の分散伝達性能を向上でき、新品点数の増加を抑えてコスト的におよび重量的に有利に車室Ｃの保護を行わせることができる。
【００６４】
ここで特に本実施形態にあっては、前記サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部周り、およびセンターメンバ５のユニット構成部品取付部周りをそれぞれ所要面積で締結固定用のナットプレート１８により補強して、該補強した部分に前記エンジン１１をマウント部材１３を介して、および燃料タンク１２を該燃料タンク１２と一体のブラケット１２Ａを介して取付けてあるため、これらユニット構成部品１１，１２の取付部分の局部的な変形を防止できると共に、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合剛性を高められてより強固な車室保護セル構造Ｚを構成することができる。
【００６５】
とりわけ、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分では、エンジン１１のマウント部材１３Ｆの車体側ブラケット１４が、この結合部分の外形形状に合わせて形成されて該結合部分に外嵌して締結固定されているため、専用の補強材を用いることなく前記結合部分をより強固に補強できて、コスト的におよび重量的に有利に車室保護セル構造Ｚの荷重分散支持性能を高めることができる。
【００６６】
しかも、このエンジン１１のマウント部材１３は、ユニット側ブラケット１５の防振ブッシュ１７によってエンジン１１から車体側への振動伝達を防止できることは勿論、前面衝突時にエンジン１１が慣性力等によって前後方向に変移した際には、防振ブッシュ１７の防振ゴム１７ｃが図６の（Ｂ）又は（Ｃ）に示すように撓み変形することにより、外筒１７ｂが車体側ブラケット１４の支壁１４Ａ，１４Ａに干渉して荷重伝達を確実に行えるため、通常使用時の音振性能と衝突時の入力伝達機能とを両立できて、エンジン１１を入力伝達骨格部材として活用するための構造の簡素化と軽量化を図ることができる。
【００６７】
また、フロントコンパートメントＦ・Ｃには、その主要エネルギー吸収部材を兼ねた骨格部材である左右一対のフロントサイドメンバ８，８とファーストクロスメンバ１０および反力支持部材を兼ねたフロア前端部骨格部材のダッシュクロスメンバ７からなる平面略矩形のエネルギー吸収セル構造Ｘが構成され、このエネルギー吸収セル構造Ｘと前記車室保護セル構造Ｚとの間に前記ダッシュクロスメンバ７、エクステンションサイドメンバ９，９、セカンドクロスメンバ６、およびセンターメンバ５の前端部（傾斜部５Ｆ）からなる平面略日の字状の入力伝達セル構造Ｙが構成されているため、車両の前面衝突時には、図７に示すフルラップ衝突又は図８に示すオフセット衝突の何れの場合も、エネルギー吸収セル構造Ｘから入力伝達セル構造Ｙに作用する衝突入力Ｆを、ダッシュクロスメンバ７から左右のエクステンションサイドメンバ９およびセンターメンバ前端部５Ｆとセカンドクロスメンバ６に効率よく分散できて、該入力伝達セル構造Ｙから車室保護セル構造Ｚを構成するフロントフロア２の主要な前後方向骨格部材である左右のサイドシル４およびセンターメンバ５へほぼ均等に分散伝達でき、車室保護セル構造Ｚへの荷重伝達性能を向上することができる。
【００６８】
一方、これら車室保護セル構造Ｚおよび入力伝達セル構造Ｙによる荷重の分散伝達効果によって、前記エネルギー吸収セル構造Ｘの圧潰反力を高められて左右のフロントサイドメンバ８，８の軸圧潰変形およびファーストクロスメンバ１０の潰れ変形又は折れ変形をスムーズに行わせることができると共に、平面略矩形形状の構成によりこれらフロントサイドメンバ８，８およびファーストクロスメンバ１０の変形作用を安定して行わせることができて、フロントコンパートメントＦ・Ｃを全体的に効率よく圧潰変形させてエネルギー吸収を行わせることができる。
【００６９】
従って、フロントコンパートメントＦ・Ｃを潰れ領域に、および車室Ｃを保護領域により明確に区分できて、エネルギー吸収効果と車室保護効果とを一段と高めることができる。
【００７０】
更には、剛体の駆動用モータ２１およびサスペンションアーム２２はサブフレーム２０に取付けてあるため、フロントサイドメンバ８の前端から後側領域に亘る軸圧潰変形挙動に対してこれら剛体部品が悪影響を及ぼすことがなく、しかも、サブフレーム２０の側部フレーム２０ａ，２０ｂが衝突入力によって図９に示すようにそれらの前後端部の固定点間の中央部分で下方に折れ変形することによって、サブフレーム２０の前端側固定点をほぼ水平に後退移動させて該サブフレーム２０の折れ変形に伴うフロントサイドメンバ８への上方入力の発生を抑制し、該フロントサイドメンバ８の前端から後側領域に亘る軸圧潰変形をスムーズに行わせることができる。
【００７１】
また、このサブフレーム２０の下方への折れ変形によって駆動用モータ２１を下方かつ後方へ変移させてダッシュパネル１との干渉を回避させることができ、該駆動用モータ２１が後退変移してセンターメンバ５の前端部の傾斜部５Ｆに干渉すると、該傾斜部５Ｆによってその傾斜に沿って駆動用モータ２１を落下ガイドして、駆動用モータ２１の後退による車室Ｃの変形を防止できると共に、フロントコンパートメントＦ・Ｃの潰れストロークを更に拡大することができる。
【００７２】
特に本実施形態では前記傾斜部５Ｆの閉断面内には、該傾斜部５Ｆにほぼ沿って傾斜した補強部材２４を配設して、傾斜部５Ｆの下面と補強部材２４の下面との間に空間部２５を形成してあるため、前述のように駆動用モータ２１が後退して傾斜部５Ｆの下面に干渉した際に、該下面が空間部２５で変形することで衝撃を和らげてエネルギー吸収を行えると共に、空間部２５で前記下面が底付きすると補強部材２４により駆動用モータ２１の後退を抑制して、下方へ落下ガイドさせることができる。
【００７３】
図１０〜１３は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態におけるセンターメンバ前端部の傾斜部５Ｆの閉断面内に設けた補強部材２６の下面を、駆動用モータ２１が後退移動した際に該駆動用モータ２１を受容可能なように駆動用モータ２１の外形の円形状にほぼ合わせて凹曲面形状に形成してある。
【００７４】
また、センターメンバ５の前端部（傾斜部５Ｆ）の上方に、ダッシュパネル１のトーボード１ｂ面上に沿ってハット形断面のフレーム部材２７を前後方向に接合配置して閉断面部を形成してある。
【００７５】
従って、この第２の実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他に、前述のように前面衝突時に駆動用モータ２１が後退移動して傾斜部５Ｆの下面に干渉し、該下面が底付きした際に補強部材２６の下面の凹曲面で該駆動用モータ２１を適切に受け止めて後退規制して下方への落下ガイド作用を行わせることができる。また、この場合、補強部材２６において駆動用モータ２１を受ける面積を増加でき、駆動用モータ２１からセンターメンバ５への入力をより確実に行うことができる。
【００７６】
また、ダッシュパネル１のトーボード１ｂ面上にセンターメンバ前端部の傾斜部５Ｆの上方位置に前後方向にフレーム部材２７による閉断面部が延在することにより、ダッシュパネル１とフロントフロア２とが連設する屈曲部分の前方からの入力に対する強度が高められ、フロントコンパートメントＦ・Ｃからの衝突入力を確実に支持できると共に、駆動用モータ２１の後退時における傾斜部５Ｆによる下方かつ後方への落下ガイド作用をより確実に行わせることができる。
【００７７】
図１４，１５は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態におけるエンジン１１の前側部を、サイドシル４とエクステンションサイドメンバ９との結合部分とセンターメンバ５とに跨って車幅方向に固設した連結部材２８上で、マウント部材１３を介して取付けてある。
【００７８】
この前側のマウント部材１３は後側の２つのマウント部材１３と同様の防振ブッシュタイプとして構成されているが、後側のマウント部材１３とは９０度位相を変えて連結部材２８上に取付けてある。
【００７９】
従って、この第３実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他に、エンジン１１の前側部を取付ける連結部材２８によってサイドシル４とセンターメンバ５との間の荷重伝達が直接的に行われるため、車室保護セル構造Ｚの荷重分散支持性能を更に高められる。
【００８０】
なお、前記実施形態では何れもユニット構成部品としてエンジン１１と燃料タンク１２とを用いた場合を示したが、これら部品に限らず剛性のある他の搭載部品を用いることができる。
【００８１】
また、一方のサイドシル４とセンターメンバ５との間にユニット構成部品１１又は１２を連結し、これと車幅方向同一軸線上で他方のサイドシル４とセンターメンバ５との間に補強メンバを連結配置して、平面略矩形の車室保護セル構造Ｚを構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の構造を下方から見た略示的斜視図。
【図３】図２のＡ範囲に示したナットプレートを拡大して示す斜視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う略示的断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の構造を透視的に見た平面説明図。
【図６】本発明の第１実施形態におけるマウント部材を示す断面図。
【図７】本発明の第１実施形態におけるフルラップ前面衝突時の変形挙動を示す平面説明図。
【図８】本発明の第１実施形態におけるオフセット前面衝突時の変形挙動を示す平面説明図。
【図９】本発明の第１実施形態における前面衝突時の変形挙動を示す側面説明図。
【図１０】本発明の第２実施形態を示す図９と同様の側面説明図。
【図１１】図１０における補強部材を示す斜視図。
【図１２】図１０におけるフレーム部材を示す斜視図。
【図１３】図１０のＣ−Ｃ線に沿う略示的断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態を示す図５と同様の平面説明図。
【図１５】図１４のＤ矢視図。
【符号の説明】
Ｃ…車室
Ｆ・Ｃ…フロントコンパートメント
１…ダッシュパネル
２…フロントフロア（車室フロア）
４…サイドシル
５…センターメンバ
５Ｆ…傾斜部
６…セカンドクロスメンバ（クロス部材）
７…ダッシュクロスメンバ
８…フロントサイドメンバ
９…エクステンションサイドメンバ
１０…ファーストクロスメンバ
１１…エンジン（ユニット構成部品）
１２…燃料タンク（ユニット構成部品）
１２Ａ…ブラケット
１３…マウント部材
１４…車体側ブラケット
１４Ａ…支壁
１５…ユニット側ブラケット
１５Ａ…ステイ
１６…連結軸
１７…防振ブッシュ
１７ａ…内筒
１７ｂ…外筒
１７ｃ…防振ゴム
１８…ナットプレート
２０…サブフレーム
２１…駆動用モータ
２２…フロントサスペンション
２４…補強部材
２５…空間部
２７…フレーム部材
２８…連結部材
Ｘ…エネルギー吸収セル構造
Ｙ…入力伝達セル構造
Ｚ…車室保護セル構造
Claims (12)
- 車両のユニット構成部品を車室のフロア下部に搭載した自動車の車体構造であって、
前記フロアの車幅方向両側で車両前後方向に延在配置された一対のサイドシルと、
フロアの車幅方向中央部の下面で車両前後方向に延在配置されたセンターメンバと、
フロアの前端部近傍の下面で車幅方向に延在配置されて前記センターメンバとサイドシルとを連結するクロス部材と、
少くとも一方のサイドシルとセンターメンバとの間に相互に力を伝達可能に取付けられた剛性を有するユニット構成部品と、によって、
衝突時における前記車室の変形を抑制する平面略矩形の車室保護セル構造を構成する一方、
前記車室の前方に位置し、前面衝突に対して変形することでエネルギーを吸収する平面略矩形のエネルギー吸収セル構造と、
該エネルギー吸収セル構造と前記車室保護セル構造との間に位置し、前面衝突時における前記エネルギー吸収セル構造Ｘからの入力を車室保護セル構造に伝達する平面略矩形の入力伝達セル構造と、を設け、
前記入力伝達セル構造を、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車両前後方向に延在配置されて、後端部がダッシュパネルに結合された一対のフロントサイドメンバの後端から該ダッシュパネルの下面側に廻り込んで車両後方に向けて延在配置され、各フロントサイドメンバを前記クロス部材およびサイドシルに連結する一対のエクステンションサイドメンバと、
前記ダッシュパネルの下部に車幅方向に延在配置されて一対のフロントサイドメンバの後端部同士を連結するダッシュクロスメンバと、
前記クロス部材と、
前記センターメンバのこれらダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分と、で構成したことを特徴とする自動車の車体構造。 - 前記エネルギー吸収セル構造は、前記一対のフロントサイドメンバと、
前記一対のフロントサイドメンバの前端部同士を連結して車幅方向に延在配置されたファーストクロスメンバと、
前記ダッシュクロスメンバと、で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。 - 前記サイドシルとエクステンションサイドメンバとの結合部周り、およびセンターメンバのユニット構成部品取付部周りをそれぞれ締結固定用のナットプレートで補強し、これら補強した部分に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体構造。
- 前記マウント部材が、車軸線と略直交する前後一対の平行な支壁を備えて車体側に固定される車体側ブラケットと、
前記一対の支壁間の幅と略同一長さの内筒と、該支壁間の幅よりも短かい外筒と、これら内，外筒間を連結した防振ゴムとからなる防振ブッシュを備えて、前記外筒に設けたステイを介してユニット側に固定されるユニット側ブラケットと、
前記防振ブッシュを車体側ブラケットの一対の支壁間に挿入した状態で、これら支壁と防振ブッシュの内筒を前後方向に貫通して、該支壁と内筒とを連結する連結軸と、で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動車の車体構造。 - 前記車体側ブラケットが、エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部周りの外形形状に合わせて形成されて、該結合部周りに外嵌して締結固定されていることを特徴とする請求項４に記載の自動車の車体構造。
- 前記エクステンションサイドメンバとサイドシルとの結合部分とセンターメンバとに跨って車幅方向に連結部材を固設し、該連結部材に前記ユニット構成部品をマウント部材、又はユニット構成部品と一体化されたブラケットを介して取付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体構造。
- 前記エネルギー吸収セル構造の下側に、前記ファーストクロスメンバとクロス部材とに跨ってサブフレームを結合配置し、該サブフレームに駆動用モータおよびフロントサスペンションを取付けたことを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の自動車の車体構造。
- 前記センターメンバのダッシュクロスメンバとクロス部材とを連結する前端部分に、斜め後ろ下がりの傾斜部を設けたことを特徴とする請求項７に記載の自動車の車体構造。
- 前記傾斜部の断面内に、該傾斜部にほぼ沿って傾斜した補強部材を配設し、傾斜部の下面と補強部材の下面との間に空間部を形成したことを特徴とする請求項８に記載の自動車の車体構造。
- 前記補強部材の下面を、駆動用モータが後退移動した際に該駆動用モータを受容可能なように駆動用モータの外形形状にほぼ合わせて形成したことを特徴とする請求項９に記載の自動車の車体構造。
- 前記センターメンバの前端部分の上方に、ダッシュパネル面上に沿ってフレーム部材を前後方向に接合配置して閉断面部を形成したことを特徴とする請求項２〜１０の何れかに記載の自動車の車体構造。
- 前記ユニット構成部品がエンジン又は燃料タンクであることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の自動車の車体構造。
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