JP3613175B2 - 車体前部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時のエネルギー吸収を積極的に行わせるようにした車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車の車体前部構造は、車体前部の車幅方向両側に配設されたフロントサイドメンバやこのフロントサイドメンバの下側に位置してパワーユニットおよびフロントサスペンションを搭載するサブフレームなどが設けられる。そして、例えば特開２０００−１６３２７号公報に開示されるように、サブフレームをフロントサイドメンバに直接結合し、これらサブフレームとフロントサイドメンバの変形モードコントロールによって前面衝突時における車体前部の潰れストロークを確保するようにしたものが知られている。
【０００３】
つまり、衝突により車両前方から大きな荷重が入力された際に、フロントサイドメンバは、その軸方向（長さ方向）に潰れ変形するとともに、パワーユニットを搭載したサブフレームは、その中間部が下方に屈曲変形するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車体前部構造にあっては、車両前方からの荷重が作用したときのサブフレームの挙動は、中間部が単に下方に屈曲するのみである。このため、小規模な衝突では、サブフレームの屈曲による後方変形により、フロントサイドメンバの潰れ変形を阻害することなく、衝突エネルギーを効果的に吸収することができるのであるが、大規模な衝突ではサブフレームの屈曲変形が大きくなって、その屈曲部が路面に接触してしまうことが考えられる。
【０００５】
つまり、このようにサブフレームの屈曲部が路面に接触した時点で、その屈曲変形は許容限度に達してそれ以上の変形が阻止されて、このサブフレームの後方移動が規制され、結果的に、変形阻止されたそのサブフレームによって、フロントサイドメンバの潰れ変形が規制されて、大規模衝突時のエネルギー吸収効率の低下の可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、サブフレームの中間部の屈曲部が路面に接触して、それ以上の変形が阻止された後にあっても、サブフレームの後方移動を許容してフロントサイドメンバの潰れストロークを稼ぎ、もって入力荷重のエネルギー吸収効率を高めるようにした車体前部構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に配設されたフロントサイドメンバと、これら両フロントサイドメンバの前端に跨って結合したファーストクロスメンバとによって車体前部骨格メンバを構成し、かつ、この車体前部骨格メンバの下側に、パワーユニットを搭載するサブフレームの前後両端部を連結した車体前部構造であって、前記フロントサイドメンバは、車両前方から入力される所定以上の荷重により軸方向に潰れ変形可能な構造とし、かつ、前記サブフレームは、前記荷重により前後方向中間部が下方に屈曲変形可能な構造とするとともに、このサブフレームの後端部と前記車体前部骨格メンバとの連結部に、サブフレームの屈曲変形が許容限度に達した後に、このサブフレームの後端部を後方移動させる易変形手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の車体前部構造において、前記フロントサイドメンバの車幅方向外方かつ前輪の後方に位置するサイドシルの前端部に、前記荷重入力に伴って後退する前輪の干渉により変形する干渉変形部を設けるとともに、この干渉変形部とサブフレームの前記易変形手段との間に、それら両者を固定的に連結する連結部材を設けた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２に記載の車体前部構造において、前記連結部材は、前記易変形手段への取付け側よりも前記干渉変形部への取付け側の剛性を大きくし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１に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の前記車体前部骨格メンバ側への取付け部強度を、その後端部よりも前端部を脆弱とした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に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を少なくとも前後方向に配置される２部品以上で構成し、これら部品の板厚、接合強度、接合長さなどを調整して、前記易変形手段の前端部の脆弱性を確保した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４に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の後部側に部分的剛性低下部を設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５，６に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の後方に、前記車体前部骨格メンバに設けられてこの易変形手段の後方変位量を規制するストッパーを設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１に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を、サブフレーム側への後端部取付け部が前記車体前部骨格メンバ側への取付け部よりも前方となるように全体的に傾斜させると共に、サブフレーム後端部側への取付け部の後方下端点位置を前方下端点位置よりも下方に設定したことを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項８に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を取付ける前記車体前部骨格メンバの当該取付け部の前方側近傍に、前記フロントサイドメンバの潰れ変形に影響を与えないように補強部を設け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１に記載の車体前部構造において、前記サブフレームに搭載したパワーユニットと前記易変形手段との間に、このパワーユニットがサブフレームの屈曲変形に伴って下向き後方に移動した際に、このパワーユニットの後方移動力を前記易変形手段に伝達する変形可能な干渉部材を設けたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、衝突などにより車両前方から所定以上の荷重が入力されると、フロントサイドメンバが潰れ変形しつつ、パワーユニットを搭載したサブフレームが中間部で下方に屈曲し、この下方への屈曲によりパワーユニットをダッシュパネルの下方に廻り込ませることで、ダッシュパネルとの干渉を防止することができる。
【００１８】
そして、フロントサイドメンバが更に潰れつつ前記サブフレームが大きく屈曲し、その屈曲部が路面に接触して屈曲変形の許容限度に達した後にも、このサブフレームの後端部は易変形手段により後方移動するため、サブフレームを全体的に後方移動することができる。
【００１９】
これによって前記フロントサイドメンバの潰れストロークを更に稼ぐことができ、その分、前記入力荷重によるエネルギー吸収効率を向上することができる。
【００２０】
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、サイドシルの前端部に干渉変形部を設けて、この干渉変形部と易変形手段との間に固定的に連結する連結部材を設けたので、この連結部材によりサブフレームの後端部の取付け剛性を高めることができ、この状態で車両前方から前記荷重が入力すると、サブフレームの変形に伴って前輪がサイドシルの干渉変形部に干渉して、この干渉変形部が変形する。
【００２１】
すると、この干渉変形部により前記易変形手段の保持力が解除され、これによってサブフレームの後端部を後方移動させることができる。
【００２２】
従って、前記干渉変形部が変形するまではサブフレームの後端部の後方移動を規制できるため、その移動タイミングを前記連結部材によってコントロールできるとともに、その後端部の移動を規制した状態でサブフレームを屈曲変形させることができるため、この屈曲変形に対する車体反力特性を向上することができる。
【００２３】
また、サイドシル前端部に前記干渉変形部を設けたことにより、この干渉変形部の変形によりフロントサイドメンバの潰れ変形と相俟ってエネルギー吸収量を増大できるとともに、入力された荷重をこの干渉変形部によって分散することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、前記連結部材の剛性を、易変形手段への取付け側より干渉変形部への取付け側を大きくしたので、車両前方から荷重が入力した際に、連結部材にはサブフレームの後端部に作用する後方移動力によりモーメントが発生するが、前輪がこの干渉変形部に干渉する前に、このモーメントにより連結部材の干渉変形部側の取付け部が破損または変形するのを防止できる。
【００２５】
従って、干渉変形部が前輪の干渉により変形して始めてサブフレームの後端部の後方移動を許容するという本来の連結部材の機能を確保することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記易変形手段の前記車体前部骨格メンバ側への取付け部強度を、その後端部よりも前端部を脆弱としたので、車両前方からの荷重入力によって、サブフレームの後端部に作用する後方移動力で易変形手段にモーメントが発生するが、このモーメントによって易変形手段の脆弱となった前端部の変形を誘発し、この易変形手段を取付け部の後端部を中心として全体的に後方に大きく回動させることができる。
【００２７】
これによって、サブフレームの後端部の後方移動量を大きくすることができ、ひいては、フロントサイドメンバの潰れストロークを大きく稼いで、入力荷重によるエネルギー吸収効率を更に向上することができる。
【００２８】
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、前記易変形手段を構成する部品の板厚、接合強度、接合長さなどの調整により、前記易変形手段の前端部の脆弱性を確保したので、易変形手段の変形強度および変形態様を精度良く調整できるようになる。
【００２９】
このため、サブフレームの後端部の移動タイミングをより正確にコントロールすることができ、ひいては、サブフレームの屈曲変形に対する車体反力特性を向上することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、前記易変形手段の後部側に部分的剛性低下部を設けたので、この剛性低下部により易変形手段の変形モードのコントロールをより簡単かつより正確に行うことができるようになり、易変形手段の後方への回動挙動を安定的に行うことができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５，６の発明の効果に加えて、前記易変形手段の後方に、この易変形手段の後方変位量を規制するストッパーを設けたので、易変形手段の後方変位量を車種に応じて精度良くコントロールすることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記易変形手段を、サブフレームの後端部の取付け部が前記車体前部骨格メンバ側への取付け部より前方となるように全体的に傾斜させると共に、サブフレーム後端部側への取付け部の後方下端点位置を前方下端点位置よりも下方に設定したので、車両前方からの荷重入力によって易変形手段が車体前部骨格メンバ側の取付け部を中心として後方に回動する際、この回動中心点を車両後方に配置できるため、サブフレームの後端部の後方移動量を増大することができる。
【００３３】
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、前記易変形手段を取付ける前記車体前部骨格メンバの当該取付け部の前方側近傍に、前記フロントサイドメンバの潰れ変形に影響を与えないように補強部を設けたので、この補強部を設けた部分で車体前部骨格メンバの剛性を増大して、フロントサイドメンバを潰れ変形させる際の車体反力を十分に確保できるとともに、サブフレーム後端部の後方移動力をもって易変形手段が後方に変形する際に、車体前部骨格メンバがこの易変形手段の前方部分で変形するのを防止しつつ、これの後方部分に応力を集中させて車体前部骨格メンバの座屈変形を許容し、この座屈変形によっても入力荷重のエネルギーを吸収することができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記サブフレームに搭載したパワーユニットと前記易変形手段との間に、このパワーユニットがサブフレームの屈曲変形に伴って移動した際に、このパワーユニットの移動力を前記易変形手段に伝達する変形可能な干渉部材を設けたので、前方からの荷重入力により、サブフレームが屈曲してパワーユニットが下向き後方に移動すると、この移動力は前記干渉部材を介して易変形手段に伝達されるため、この易変形手段を後方に回動変形させて、サブフレームの後端部を後方移動し、これによってフロントサイドメンバの潰れストロークを大きく稼ぐことができる。
【００３５】
また、パワーユニットの移動によって前記干渉部材自体が変形することにより、入力荷重のエネルギーを吸収することができ、かつ、この干渉部材の長さ、強度、取付け位置などの調整によって、サブフレームの後方移動タイミングやその移動量、更にはパワーユニット自体の挙動をコントロールして、このパワーユニットがダッシュパネルなどの車体側に干渉するのを防止するように最適に案内することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３７】
図１から図１０は本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示し、図１は車体全体構造の斜視図、図２は車体前部骨格メンバ部分の配置構成の要部を示す分解斜視図、図３は車体前部骨格メンバ部分の結合状態の要部を示す斜視図、図４は車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図５は車体前部骨格メンバ部分と前輪との関係の要部を示す側面図、図６は衝突直前の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図７は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図８は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図９は変形された車体前部骨格メンバ部分の要部を示す斜視図、図１０は衝突時におけるサブフレーム後端部の挙動を示す側面図である。
【００３８】
この第１実施形態の車体前部構造は、図１に示す車体１の前部、つまり、図示省略したエンジンやモータなどの動力源が収納されるフロントコンパートメント２部分に相当し、このフロントコンパートメント２はダッシュパネル３によって車室４と隔成されている。
【００３９】
フロントコンパートメント２の車幅方向両側には、図２に示すように、車幅方向両側に前後方向を指向して１対のフロントサイドメンバ１０（便宜上、図中片側のみを示す）が配置されるとともに、１対のフロントサイドメンバ１０の前端に跨ってファーストクロスメンバ１１が結合され、これらフロントサイドメンバ１０とファーストクロスメンバ１１とによって車体前部骨格メンバ１２が構成される。
【００４０】
前記フロントサイドメンバ１０は、これがダッシュパネル３に至る部分で傾斜部分１０ａをもって下方に屈曲し、この屈曲した先が車体フロア５（図１参照）の下側両側に配置されるエクステンションサイドメンバ１３となっている。
【００４１】
前記車体前部骨格メンバ１２の下側には、前記フロントサイドメンバ１０および前記ファーストクロスメンバ１１にほぼ沿った形状でサブフレーム１４が配置される。
【００４２】
このサブフレーム１４は、ファーストクロスメンバ１１に沿った前端連結部１４ａと、フロントサイドメンバ１０に沿った左右一対のフレーム本体部分１４ｂとによって平面視でほぼコ字状に形成され、この１対のフレーム本体部分１４ｂは、図３、図４に示すように、その前端部１４ｃがファーストクロスメンバ１１の両端部下面に連結されるとともに、その後端部１４ｄがフロントサイドメンバ１０に連なる前記エクステンションサイドメンバ１３の前端部に連結される。
【００４３】
前記１対のフレーム本体部分１４ｂは、折曲部１４ｅをもって前後方向の中間部分１４ｆが下方に落ち込む形状で折曲され、その落ち込んだ中間部分１４ｆ間にパワーユニット２０が図外のマウント部材を介して搭載される。
【００４４】
また、それらフレーム本体部分１４ｂには、図５に示す前輪２１が支持する図外のフロントサスペンションが配設される。
【００４５】
なお、この前輪２１はホイールリム２１ａとタイヤ２１ｂとによって構成される。
【００４６】
更に、前記フロントサイドメンバ１０の車幅方向外方かつ前輪２１の後方には、図２に示すように、サイドシル１５が位置しており、このサイドシル１５の前端部には上方に連続して立ち上がるフロントピラー１６を結合してある。
【００４７】
そして、このように構成された車体前部構造では、前記フロントサイドメンバ１０が閉断面構造として、車両前方から入力される所定以上の衝突荷重Ｆにより図８に示すように軸方向に潰れ変形可能となっており、この潰れ変形により衝突荷重Ｆのエネルギーを吸収するようになっている。
【００４８】
また、前記サブフレーム１４は、前記衝突荷重Ｆの入力により、図７に示すように、前記フロントサイドメンバ１０の潰れ変形に伴って中間部分１４ｆが下方に屈曲変形可能となっている。
【００４９】
ここで、本実施形態では図２、図３に示すように、サブフレーム１４の後端部１４ｄと前記車体前部骨格メンバ１２との連結部に、サブフレーム１４の屈曲変形が許容限度に達した後に、このサブフレーム１４の後端部１４ｄを後方移動させる易変形手段としての取付け台３０を設けてあり、この取付け台３０はエクステンションメンバ１３の前端部下面に垂下するように固定されていて、その先端部から突出するスタッドボルト３１とナット３１ａによって前記後端部１４ｄが一体に締付け固定される。
【００５０】
また、前記サイドシル１５の前端部に、図４、図５に示すように、前記荷重Ｆ入力に伴って後退する前輪２１の干渉により変形する干渉変形部としての突出部３２を設けてある。
【００５１】
そして、この突出部３２と前記取付け台３０との間に跨って、それら両者を固定的に連結する連結部材としてのステー３３を設けてある。
【００５２】
このステー３３は図２に示すように平板で形成され、取付け台３０への取付け側の幅Ｗ１よりも突出部３２への取付け側の幅Ｗ２が大きくなる略台形状を成し、その幅広側で剛性が大きくなっている。
【００５３】
そして、前記ステー３３の剛性が大きくなった幅広Ｗ２側の端部は、ボルト３４を介して突出部３２の下面に締め付け固定されるとともに、幅狭Ｗ１側の端部は前記サブフレーム１４の後端部１４ｄを固定する前記スタッドボルト３１と前記ナット３１ａとによって共締めされる。
【００５４】
以上の構成により、本実施形態の車体前部構造にあっては、図６に示すように車両前端部が障害物Ｒに前面衝突した場合、図７に示すように、車体前端部から前後方向の衝突荷重Ｆがファーストクロスメンバ１１からエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバ１０に入力して、このフロントサイドメンバ１０が軸方向に潰れ変形（軸圧壊変形）することにより、前記衝突荷重Ｆによるエネルギーが吸収される。
【００５５】
また、このフロントサイドメンバ１０の潰れ変形によって、その前端部が後退することに伴って、サブフレーム１４の中間部分１４ｆが、図８にも示すように前側の折曲部１４ｅで下方に屈曲変形し、この屈曲変形により前記フロントサイドメンバ１０の潰れ変形が更に進行する。
【００５６】
そして、サブフレーム１４の屈曲変形により、これに搭載されたパワーユニット２０が、ダッシュパネル３の下方に潜り込むように下向き後方に移動して、パワーユニット２０がダッシュパネル３に干渉するのを避けることにより、キャビン部の変形を防止できるようになっている。
【００５７】
ところで、サブフレーム１４の屈曲変形挙動は、図８に示すように、屈曲部が路面Ｇに接触するまで進行するとともに、この間に図７に示すように、前輪２１が前記障害物Ｒに突き当たる変形エリアに入って、タイヤ２１ｂの前方側の変形が開始される。
【００５８】
そして、図８、図９に示すように、タイヤ２１ｂの前方部がホイールリム２１ａに当たるまで底つき変形し、その後、前輪２１の後方部がサイドシル１５の突出部３２に干渉して、前輪２１のタイヤ２１ｂの後方側が底つき変形することで、前輪２１の変形が終了する。
【００５９】
その後、前輪２１のホイールリム２１ａを介してサイドシル１５の突出部３２に衝突荷重が作用し、この突出部３２を圧壊変形する。
【００６０】
一方、前記突出部３２が変形されるまでは、この突出部３２とサブフレーム１４の後端部１４ｄとの間を連結するステー３３によって、サブフレーム１４の後端部１４ｄの取付け剛性を高めた状態にあり、突出部３２が変形した後は、この前記ステー３３が破損または変形して取付け台３０の保持力が解除される。
【００６１】
これによって、図１０に示すように、前記サブフレーム１４に作用する後方移動力で取付け台３０の先端部（下端部）を後方に移動するように変形し、このサブフレーム１４の後端部１４ｄが後方移動されることになる。
【００６２】
これによって前記フロントサイドメンバ１０の潰れストロークを更に稼ぐことができるようになり、その分、前記入力荷重Ｆによるエネルギー吸収効率を向上することができる。
【００６３】
つまり、前述したようにサブフレーム１４の屈曲部が路面Ｇに接触して、その屈曲変形が許容限度に達した後も、サブフレーム１４の後端部１４ｄを結合した取付け台３０が後方に変形するため、その後方に移動した分だけフロントサイドメンバ１０の潰れ変形を確保でき、それによってエネルギー吸収量を増大することができる。もちろん、前記サイドシル１５の突出部３２は、フロントピラー１６より前方に突出されるようになっている。
【００６４】
ところで、本実施形態では前述したように突出部３２が変形するまでは、サブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動を規制できるため、その移動タイミングを前記ステー３３によってコントロールできる。
【００６５】
また、ステー３３によってサブフレーム１４の後端部１４ｄの移動を規制した状態では、サブフレーム１４に対する車体反力特性を向上して、サブフレーム１４を効果的に屈曲変形させることができる。
【００６６】
更に、サイドシル１５の前端部に前記突出部３２を設けたことにより、この突出部３２の変形によっても衝突エネルギーを吸収することができ、前記フロントサイドメンバの潰れと変形相俟ってエネルギー吸収量を増大できるとともに、入力された荷重をこの突出部３２によって分散することができる。
【００６７】
また、前記ステー３３は略台形平板状に形成されて、取付け台３０への取付け側より突出部３２への取付け側を大きくしたので、車両前方から荷重Ｆが入力した際に、ステー３３にはサブフレーム１４の後端部１４ｄに作用する後方移動力によりモーメントが発生するが、前輪２１がこの突出部３２に干渉する前に、このモーメントによりステー３３の突出部３２側の取付け部が破損または変形するのを防止できる。
【００６８】
従って、突出部３２が前輪２１の干渉により変形して始めてサブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動を許容するという本来のステー３３の機能を確保することができる。
【００６９】
なお、連結部材としての前記ステー３３は、平板状に限ることなくその他の形状、例えば棒状としてもよい。
【００７０】
図１１から図１４は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００７１】
図１１はサブフレームの後端部の取付け部分を示す斜視図、図１２はサブフレームの後端部の取付け部分を示す分解斜視図、図１３は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図１４は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００７２】
この第２実施形態の車体前部構造は、図１１、図１２に示すように、易変形手段としての取付け台３０を、前後関係に配置される取付部材３５と補強部材３６との２部品で構成してある。
【００７３】
取付部材３５は、図１２に示すように、サブフレーム１４との締結用のスタッドボルト３１が下面に、また、上端部にはフロントサイドメンバ１０との接合フランジ３５ａ、３５ｂ、３５ｃが設けられ、更に、後壁面部に部分的剛性低下部としてのビード３７が設けられる。
【００７４】
一方、補強部材３６は、取付部材３５との接合部３６ａおよびサイドメンバ３との接合フランジ３６ｂが形成されている。
【００７５】
そして、前記両部材３５、３６は溶接などにより一体に接合され、フロントサイドメンバ１０に対して、取付部材３５の接合フランジ３５ｂ、３５ｃはフロントサイドメンバ１０の側面にスポット溶接されるとともに、接合フランジ３５ａおよび補強部材３６の接合フランジ３６ｂは、フロントサイドメンバ１０の下面にスポット溶接される。
【００７６】
また、サブフレーム１４の後端部１４ｄは、前記第１実施形態と同様に前記取付部材３５のスタッドボルト３１にナット３１ａを介して締め付け固定される。
【００７７】
また、図１３に示すように、取付部材３５の後方端近傍部のフロントサイドメンバ１０の下面には、この取付部材３５に対向するストッパー３８が設けられる。
【００７８】
従って、この第２実施形態の作用を以下述べると、図１３に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆ０が入力されると、前記第１実施形態と同様にサブフレーム１４には下方への屈曲変形が発生し、この屈曲変形に伴って取付け台３０には、図１３に示すように、前後方向の荷重Ｆ１とともに曲げモーメントＭが発生する。
【００７９】
この際に、補強部材３６の接合フランジ３６ｂには剥離荷重が発生するとともに、取付部材３５の接合フランジ３５ｂ、３５ｃには剪断荷重が発生する。
【００８０】
通常、前記スポット溶接部分の強度は、剪断荷重＞剥離荷重であるため、接合フランジ３６ｂのみが破断し、取付部材３５の後壁面側ビード３７を折れの起点となって、図１４に示すように後方に回転した挙動を開始する。
【００８１】
また、取付部材３５の後方端近傍に対向してストッパー３８が設けられているため、取付け台３０の回転挙動はこのストッパー３８によって停止する。
【００８２】
このため、取付け台３０をサブフレーム１４の屈曲強度に伴うモーメント荷重により回転挙動を誘発させ、後方移動量を増大できるとともに、ストッパー３８により所定位置までの後方移動量をコントロールすることができる。なお、補強部材３６を取付部材３５よりも板厚を薄くして取付け台３０の前端側の脆弱性を確保することもできる。
【００８３】
図１５、図１６は本発明の第３実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００８４】
図１５は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図１６は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００８５】
この第３実施形態の車体前部構造は、前記取付け台３０を、サブフレーム１４の後端部１４ｄの取付け部、つまり、この取付け台３０の下端部が、フロントサイドメンバ１０への取付け部、つまり、この取付け台３０の上端部より前方となるように全体的に前方傾斜させるとともに、この取付け台３０の後方下端点位置Ａを前方下端点位置Ｂより下方となるように形成してある。
【００８６】
また、前記取付け台３０の前方側近傍部のフロントサイドメンバ１０内に、このフロントサイドメンバ１０の潰れ変形に影響を与えないように補強部３９を設けてある。
【００８７】
従って、この実施形態の作用を以下述べると、図１５に示すように、車両前方からサブフレーム１４に衝突荷重Ｆ０が作用すると、前記第１実施形態で示したように、このサブフレーム１４が屈曲変形するまでは前記取付け台３０に後方荷重Ｆ１が作用すると、この取付け台３０が溶接されているフロントサイドメンバ１０の下面にもモーメントが発生するが、この取付け台３０の後方下端点位置Ａが前方下端点位置Ｂより上方にあるため、取付け台３０の下面と上面までの距離が、後方下端点位置ＡでＬ２、前方下端点位置ＢでＬ１とするとＬ１＜Ｌ２となり、かつ、フロントサイドメンバ１０の下面に発生するモーメントは、取付け台３０の後端部周りをＭ２、前端部周りをＭ１とすると、Ｍ１＜Ｍ２となる。
【００８８】
この段階では、前記取付け台３０は前記モーメントＭ１、Ｍ２では変形しない強度を有しているが、サブフレーム１４の屈曲開始後には、その屈曲変形に伴って取付け台３０の全体にモーメントＭが発生する。
【００８９】
このため、取付け台３０には前記モーメントＭ１、Ｍ２に加わる形でモーメントＭが作用するため、変形許容荷重を超えて変形が始まる。
【００９０】
その際には、モーメントＭ２＞Ｍ１であるために、取付け台３０の後端部周りのモーメント（＝Ｍ２＋Ｍ）＞前端部周りのモーメント（＝Ｍ１＋Ｍ）の関係になるので、取付け台３０の後方端側のフロントサイドメンバ１０の下面に発生するモーメント荷重の方が大きくなり、取付け台３０の後方への回転挙動の回動中心点を車両後方に配置することができて、サブフレーム１４の後端部の後方移動量を増大することができる。
【００９１】
更に、前記取付け台３０の前方側近傍部のみにフロントサイドメンバ１０内に補強部３９が設けられるため、前述したモーメントの大きさの関係と併せて、図１６に示すように、前記取付け台３０の後方端側のフロントサイドメンバ１０の下面を座屈変形Ｔさせることができ、取付け台３０が回動挙動されることに伴って、サブフレーム１４の後方移動量を更に増大することができる。
【００９２】
更に、フロントサイドメンバ１０内に設けた前記補強部３９によって、この補強部３９を設けた部分でフロントサイドメンバ１０の剛性を増大して、このフロントサイドメンバ１０を潰れ変形させる際の車体反力を十分に確保できる。
【００９３】
また、サブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動力をもって取付け台３０が後方に変形する際に、フロントサイドメンバ１０が取付け台３０の前方部分で変形するのを防止しつつ、これの後方部分に応力を集中させてこのフロントサイドメンバ１０の座屈変形Ｔを許容し、この座屈変形Ｔによっても入力荷重のエネルギーを吸収することができる。
【００９４】
図１７、図１８は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図１７は車体前部骨格メンバ部分の要部を示す斜視図、図１８は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００９５】
この第４実施形態の車体前部構造は、図１７に示すように、易変形手段としての取付け台を、車幅方向両側のフロントサイドメンバ１０に跨って配置される連続部材３０ａで構成し、サブフレーム１４に搭載したパワーユニット２０と前記連続部材３０ａとの間に、このパワーユニット２０がサブフレーム１４の屈曲変形に伴って下向き後方に移動した際に、このパワーユニット２０の後方移動力を前記連続部材３０ａに伝達する変形可能な干渉部材４０を、パワーユニット２０から一体に突設してある。
【００９６】
即ち、この干渉部材４０の取付け位置は、図１８に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆが作用することにより、前記第１実施形態と同様にサブフレーム１４の屈曲変形に伴ってパワーユニット２０が下向き後方に移動した際に、前記干渉部材４０の先端が前記連続部材３０ａに干渉する位置に設けてある。
【００９７】
従って、この実施形態の作用を以下述べると、図１８に示すように、衝突荷重Ｆの入力によりサブフレーム１４の屈曲に伴ってパワーユニット２０が下向き後方に移動した際に、前記干渉部材４０が連続部材３０ａに干渉し、この干渉部材４０が変形するとともに、この連続部材３０ａを後方に回動変形させる。
【００９８】
従って、この連続部材３０ａの回動によりサブフレーム１４の後端部１４ｄを後方に移動させて、フロントサイドメンバ１０の潰れストロークを大きく稼ぐことができる。
【００９９】
また、パワーユニット２０の移動によって前記干渉部材４０自体が変形することにより、入力荷重のエネルギーを吸収することができ、かつ、この干渉部材４０の長さ、強度、取付け位置などの調整によって、サブフレーム１４の後方移動タイミングやその移動量、更にはパワーユニット２０自体の挙動をコントロールして、このパワーユニット２０がダッシュパネル３などの車体側に干渉するのを防止するように最適に案内することができる。
【０１００】
更に、前記干渉部材４０はパワーユニット２０に設けた場合を開示したが、これに限ることなく前記連続部材３９からパワーユニット２０に向かって突設することもできる。
【０１０１】
また、前記連続部材３９の車体前部骨格メンバ１２への取付け構造は、前記第１、２、３実施形態のいずれの構造に適用しても良い。
【０１０２】
ところで、前記各実施形態では、易変形手段として取付け台３０や連続部材３０ａを用いたが、それらは軽量化するため中空断面とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車体前部構造が適用される車体全体構造の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部分解斜視図である。
【図３】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の結合状態の要部斜視図である。
【図４】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図５】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図６】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突直前の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図７】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図８】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図９】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部斜視図である。
【図１０】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突時におけるサブフレーム後端部の側面図である。
【図１１】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示すサブフレームの後端部の取付け部分の斜視図である。
【図１２】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示すサブフレームの後端部の取付け部分の分解斜視図である。
【図１３】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１４】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１５】本発明にかかる車体前部構造の第３実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１６】本発明にかかる車体前部構造の第３実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１７】本発明にかかる車体前部構造の第４実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部斜視図である。
【図１８】本発明にかかる車体前部構造の第４実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【符号の説明】
１０ フロントサイドメンバ
１１ ファーストクロスメンバ
１２ 車体前部骨格メンバ
１４ サブフレーム
１４ｄ 後端部
１４ｆ 中間部分
１５ サイドシル
２０ パワーユニット
２１ 前輪
３０ 取付け台（易変形手段）
３１ａ 連続部材（易変形手段）
３２ 突出部（干渉変形部）
３３ ステー（連結部材）
３５ 取付部材
３６ 補強部材
３７ ビード（部分的剛性低下部）
３８ ストッパー
３９ 補強部
４０ 干渉部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時のエネルギー吸収を積極的に行わせるようにした車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車の車体前部構造は、車体前部の車幅方向両側に配設されたフロントサイドメンバやこのフロントサイドメンバの下側に位置してパワーユニットおよびフロントサスペンションを搭載するサブフレームなどが設けられる。そして、例えば特開２０００−１６３２７号公報に開示されるように、サブフレームをフロントサイドメンバに直接結合し、これらサブフレームとフロントサイドメンバの変形モードコントロールによって前面衝突時における車体前部の潰れストロークを確保するようにしたものが知られている。
【０００３】
つまり、衝突により車両前方から大きな荷重が入力された際に、フロントサイドメンバは、その軸方向（長さ方向）に潰れ変形するとともに、パワーユニットを搭載したサブフレームは、その中間部が下方に屈曲変形するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車体前部構造にあっては、車両前方からの荷重が作用したときのサブフレームの挙動は、中間部が単に下方に屈曲するのみである。このため、小規模な衝突では、サブフレームの屈曲による後方変形により、フロントサイドメンバの潰れ変形を阻害することなく、衝突エネルギーを効果的に吸収することができるのであるが、大規模な衝突ではサブフレームの屈曲変形が大きくなって、その屈曲部が路面に接触してしまうことが考えられる。
【０００５】
つまり、このようにサブフレームの屈曲部が路面に接触した時点で、その屈曲変形は許容限度に達してそれ以上の変形が阻止されて、このサブフレームの後方移動が規制され、結果的に、変形阻止されたそのサブフレームによって、フロントサイドメンバの潰れ変形が規制されて、大規模衝突時のエネルギー吸収効率の低下の可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、サブフレームの中間部の屈曲部が路面に接触して、それ以上の変形が阻止された後にあっても、サブフレームの後方移動を許容してフロントサイドメンバの潰れストロークを稼ぎ、もって入力荷重のエネルギー吸収効率を高めるようにした車体前部構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に配設されたフロントサイドメンバと、これら両フロントサイドメンバの前端に跨って結合したファーストクロスメンバとによって車体前部骨格メンバを構成し、かつ、この車体前部骨格メンバの下側に、パワーユニットを搭載するサブフレームの前後両端部を連結した車体前部構造であって、前記フロントサイドメンバは、車両前方から入力される所定以上の荷重により軸方向に潰れ変形可能な構造とし、かつ、前記サブフレームは、前記荷重により前後方向中間部が下方に屈曲変形可能な構造とするとともに、このサブフレームの後端部と前記車体前部骨格メンバとの連結部に、サブフレームの屈曲変形が許容限度に達した後に、このサブフレームの後端部を後方移動させる易変形手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の車体前部構造において、前記フロントサイドメンバの車幅方向外方かつ前輪の後方に位置するサイドシルの前端部に、前記荷重入力に伴って後退する前輪の干渉により変形する干渉変形部を設けるとともに、この干渉変形部とサブフレームの前記易変形手段との間に、それら両者を固定的に連結する連結部材を設けた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２に記載の車体前部構造において、前記連結部材は、前記易変形手段への取付け側よりも前記干渉変形部への取付け側の剛性を大きくし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１に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の前記車体前部骨格メンバ側への取付け部強度を、その後端部よりも前端部を脆弱とした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に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を少なくとも前後方向に配置される２部品以上で構成し、これら部品の板厚、接合強度、接合長さなどを調整して、前記易変形手段の前端部の脆弱性を確保した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４に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の後部側に部分的剛性低下部を設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５，６に記載の車体前部構造において、前記易変形手段の後方に、前記車体前部骨格メンバに設けられてこの易変形手段の後方変位量を規制するストッパーを設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１に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を、サブフレーム側への後端部取付け部が前記車体前部骨格メンバ側への取付け部よりも前方となるように全体的に傾斜させると共に、サブフレーム後端部側への取付け部の後方下端点位置を前方下端点位置よりも下方に設定したことを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項８に記載の車体前部構造において、前記易変形手段を取付ける前記車体前部骨格メンバの当該取付け部の前方側近傍に、前記フロントサイドメンバの潰れ変形に影響を与えないように補強部を設け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１に記載の車体前部構造において、前記サブフレームに搭載したパワーユニットと前記易変形手段との間に、このパワーユニットがサブフレームの屈曲変形に伴って下向き後方に移動した際に、このパワーユニットの後方移動力を前記易変形手段に伝達する変形可能な干渉部材を設けたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、衝突などにより車両前方から所定以上の荷重が入力されると、フロントサイドメンバが潰れ変形しつつ、パワーユニットを搭載したサブフレームが中間部で下方に屈曲し、この下方への屈曲によりパワーユニットをダッシュパネルの下方に廻り込ませることで、ダッシュパネルとの干渉を防止することができる。
【００１８】
そして、フロントサイドメンバが更に潰れつつ前記サブフレームが大きく屈曲し、その屈曲部が路面に接触して屈曲変形の許容限度に達した後にも、このサブフレームの後端部は易変形手段により後方移動するため、サブフレームを全体的に後方移動することができる。
【００１９】
これによって前記フロントサイドメンバの潰れストロークを更に稼ぐことができ、その分、前記入力荷重によるエネルギー吸収効率を向上することができる。
【００２０】
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、サイドシルの前端部に干渉変形部を設けて、この干渉変形部と易変形手段との間に固定的に連結する連結部材を設けたので、この連結部材によりサブフレームの後端部の取付け剛性を高めることができ、この状態で車両前方から前記荷重が入力すると、サブフレームの変形に伴って前輪がサイドシルの干渉変形部に干渉して、この干渉変形部が変形する。
【００２１】
すると、この干渉変形部により前記易変形手段の保持力が解除され、これによってサブフレームの後端部を後方移動させることができる。
【００２２】
従って、前記干渉変形部が変形するまではサブフレームの後端部の後方移動を規制できるため、その移動タイミングを前記連結部材によってコントロールできるとともに、その後端部の移動を規制した状態でサブフレームを屈曲変形させることができるため、この屈曲変形に対する車体反力特性を向上することができる。
【００２３】
また、サイドシル前端部に前記干渉変形部を設けたことにより、この干渉変形部の変形によりフロントサイドメンバの潰れ変形と相俟ってエネルギー吸収量を増大できるとともに、入力された荷重をこの干渉変形部によって分散することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、前記連結部材の剛性を、易変形手段への取付け側より干渉変形部への取付け側を大きくしたので、車両前方から荷重が入力した際に、連結部材にはサブフレームの後端部に作用する後方移動力によりモーメントが発生するが、前輪がこの干渉変形部に干渉する前に、このモーメントにより連結部材の干渉変形部側の取付け部が破損または変形するのを防止できる。
【００２５】
従って、干渉変形部が前輪の干渉により変形して始めてサブフレームの後端部の後方移動を許容するという本来の連結部材の機能を確保することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記易変形手段の前記車体前部骨格メンバ側への取付け部強度を、その後端部よりも前端部を脆弱としたので、車両前方からの荷重入力によって、サブフレームの後端部に作用する後方移動力で易変形手段にモーメントが発生するが、このモーメントによって易変形手段の脆弱となった前端部の変形を誘発し、この易変形手段を取付け部の後端部を中心として全体的に後方に大きく回動させることができる。
【００２７】
これによって、サブフレームの後端部の後方移動量を大きくすることができ、ひいては、フロントサイドメンバの潰れストロークを大きく稼いで、入力荷重によるエネルギー吸収効率を更に向上することができる。
【００２８】
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、前記易変形手段を構成する部品の板厚、接合強度、接合長さなどの調整により、前記易変形手段の前端部の脆弱性を確保したので、易変形手段の変形強度および変形態様を精度良く調整できるようになる。
【００２９】
このため、サブフレームの後端部の移動タイミングをより正確にコントロールすることができ、ひいては、サブフレームの屈曲変形に対する車体反力特性を向上することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、前記易変形手段の後部側に部分的剛性低下部を設けたので、この剛性低下部により易変形手段の変形モードのコントロールをより簡単かつより正確に行うことができるようになり、易変形手段の後方への回動挙動を安定的に行うことができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５，６の発明の効果に加えて、前記易変形手段の後方に、この易変形手段の後方変位量を規制するストッパーを設けたので、易変形手段の後方変位量を車種に応じて精度良くコントロールすることができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記易変形手段を、サブフレームの後端部の取付け部が前記車体前部骨格メンバ側への取付け部より前方となるように全体的に傾斜させると共に、サブフレーム後端部側への取付け部の後方下端点位置を前方下端点位置よりも下方に設定したので、車両前方からの荷重入力によって易変形手段が車体前部骨格メンバ側の取付け部を中心として後方に回動する際、この回動中心点を車両後方に配置できるため、サブフレームの後端部の後方移動量を増大することができる。
【００３３】
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、前記易変形手段を取付ける前記車体前部骨格メンバの当該取付け部の前方側近傍に、前記フロントサイドメンバの潰れ変形に影響を与えないように補強部を設けたので、この補強部を設けた部分で車体前部骨格メンバの剛性を増大して、フロントサイドメンバを潰れ変形させる際の車体反力を十分に確保できるとともに、サブフレーム後端部の後方移動力をもって易変形手段が後方に変形する際に、車体前部骨格メンバがこの易変形手段の前方部分で変形するのを防止しつつ、これの後方部分に応力を集中させて車体前部骨格メンバの座屈変形を許容し、この座屈変形によっても入力荷重のエネルギーを吸収することができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記サブフレームに搭載したパワーユニットと前記易変形手段との間に、このパワーユニットがサブフレームの屈曲変形に伴って移動した際に、このパワーユニットの移動力を前記易変形手段に伝達する変形可能な干渉部材を設けたので、前方からの荷重入力により、サブフレームが屈曲してパワーユニットが下向き後方に移動すると、この移動力は前記干渉部材を介して易変形手段に伝達されるため、この易変形手段を後方に回動変形させて、サブフレームの後端部を後方移動し、これによってフロントサイドメンバの潰れストロークを大きく稼ぐことができる。
【００３５】
また、パワーユニットの移動によって前記干渉部材自体が変形することにより、入力荷重のエネルギーを吸収することができ、かつ、この干渉部材の長さ、強度、取付け位置などの調整によって、サブフレームの後方移動タイミングやその移動量、更にはパワーユニット自体の挙動をコントロールして、このパワーユニットがダッシュパネルなどの車体側に干渉するのを防止するように最適に案内することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３７】
図１から図１０は本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示し、図１は車体全体構造の斜視図、図２は車体前部骨格メンバ部分の配置構成の要部を示す分解斜視図、図３は車体前部骨格メンバ部分の結合状態の要部を示す斜視図、図４は車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図５は車体前部骨格メンバ部分と前輪との関係の要部を示す側面図、図６は衝突直前の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図７は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図８は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図９は変形された車体前部骨格メンバ部分の要部を示す斜視図、図１０は衝突時におけるサブフレーム後端部の挙動を示す側面図である。
【００３８】
この第１実施形態の車体前部構造は、図１に示す車体１の前部、つまり、図示省略したエンジンやモータなどの動力源が収納されるフロントコンパートメント２部分に相当し、このフロントコンパートメント２はダッシュパネル３によって車室４と隔成されている。
【００３９】
フロントコンパートメント２の車幅方向両側には、図２に示すように、車幅方向両側に前後方向を指向して１対のフロントサイドメンバ１０（便宜上、図中片側のみを示す）が配置されるとともに、１対のフロントサイドメンバ１０の前端に跨ってファーストクロスメンバ１１が結合され、これらフロントサイドメンバ１０とファーストクロスメンバ１１とによって車体前部骨格メンバ１２が構成される。
【００４０】
前記フロントサイドメンバ１０は、これがダッシュパネル３に至る部分で傾斜部分１０ａをもって下方に屈曲し、この屈曲した先が車体フロア５（図１参照）の下側両側に配置されるエクステンションサイドメンバ１３となっている。
【００４１】
前記車体前部骨格メンバ１２の下側には、前記フロントサイドメンバ１０および前記ファーストクロスメンバ１１にほぼ沿った形状でサブフレーム１４が配置される。
【００４２】
このサブフレーム１４は、ファーストクロスメンバ１１に沿った前端連結部１４ａと、フロントサイドメンバ１０に沿った左右一対のフレーム本体部分１４ｂとによって平面視でほぼコ字状に形成され、この１対のフレーム本体部分１４ｂは、図３、図４に示すように、その前端部１４ｃがファーストクロスメンバ１１の両端部下面に連結されるとともに、その後端部１４ｄがフロントサイドメンバ１０に連なる前記エクステンションサイドメンバ１３の前端部に連結される。
【００４３】
前記１対のフレーム本体部分１４ｂは、折曲部１４ｅをもって前後方向の中間部分１４ｆが下方に落ち込む形状で折曲され、その落ち込んだ中間部分１４ｆ間にパワーユニット２０が図外のマウント部材を介して搭載される。
【００４４】
また、それらフレーム本体部分１４ｂには、図５に示す前輪２１が支持する図外のフロントサスペンションが配設される。
【００４５】
なお、この前輪２１はホイールリム２１ａとタイヤ２１ｂとによって構成される。
【００４６】
更に、前記フロントサイドメンバ１０の車幅方向外方かつ前輪２１の後方には、図２に示すように、サイドシル１５が位置しており、このサイドシル１５の前端部には上方に連続して立ち上がるフロントピラー１６を結合してある。
【００４７】
そして、このように構成された車体前部構造では、前記フロントサイドメンバ１０が閉断面構造として、車両前方から入力される所定以上の衝突荷重Ｆにより図８に示すように軸方向に潰れ変形可能となっており、この潰れ変形により衝突荷重Ｆのエネルギーを吸収するようになっている。
【００４８】
また、前記サブフレーム１４は、前記衝突荷重Ｆの入力により、図７に示すように、前記フロントサイドメンバ１０の潰れ変形に伴って中間部分１４ｆが下方に屈曲変形可能となっている。
【００４９】
ここで、本実施形態では図２、図３に示すように、サブフレーム１４の後端部１４ｄと前記車体前部骨格メンバ１２との連結部に、サブフレーム１４の屈曲変形が許容限度に達した後に、このサブフレーム１４の後端部１４ｄを後方移動させる易変形手段としての取付け台３０を設けてあり、この取付け台３０はエクステンションメンバ１３の前端部下面に垂下するように固定されていて、その先端部から突出するスタッドボルト３１とナット３１ａによって前記後端部１４ｄが一体に締付け固定される。
【００５０】
また、前記サイドシル１５の前端部に、図４、図５に示すように、前記荷重Ｆ入力に伴って後退する前輪２１の干渉により変形する干渉変形部としての突出部３２を設けてある。
【００５１】
そして、この突出部３２と前記取付け台３０との間に跨って、それら両者を固定的に連結する連結部材としてのステー３３を設けてある。
【００５２】
このステー３３は図２に示すように平板で形成され、取付け台３０への取付け側の幅Ｗ１よりも突出部３２への取付け側の幅Ｗ２が大きくなる略台形状を成し、その幅広側で剛性が大きくなっている。
【００５３】
そして、前記ステー３３の剛性が大きくなった幅広Ｗ２側の端部は、ボルト３４を介して突出部３２の下面に締め付け固定されるとともに、幅狭Ｗ１側の端部は前記サブフレーム１４の後端部１４ｄを固定する前記スタッドボルト３１と前記ナット３１ａとによって共締めされる。
【００５４】
以上の構成により、本実施形態の車体前部構造にあっては、図６に示すように車両前端部が障害物Ｒに前面衝突した場合、図７に示すように、車体前端部から前後方向の衝突荷重Ｆがファーストクロスメンバ１１からエネルギー吸収部材であるフロントサイドメンバ１０に入力して、このフロントサイドメンバ１０が軸方向に潰れ変形（軸圧壊変形）することにより、前記衝突荷重Ｆによるエネルギーが吸収される。
【００５５】
また、このフロントサイドメンバ１０の潰れ変形によって、その前端部が後退することに伴って、サブフレーム１４の中間部分１４ｆが、図８にも示すように前側の折曲部１４ｅで下方に屈曲変形し、この屈曲変形により前記フロントサイドメンバ１０の潰れ変形が更に進行する。
【００５６】
そして、サブフレーム１４の屈曲変形により、これに搭載されたパワーユニット２０が、ダッシュパネル３の下方に潜り込むように下向き後方に移動して、パワーユニット２０がダッシュパネル３に干渉するのを避けることにより、キャビン部の変形を防止できるようになっている。
【００５７】
ところで、サブフレーム１４の屈曲変形挙動は、図８に示すように、屈曲部が路面Ｇに接触するまで進行するとともに、この間に図７に示すように、前輪２１が前記障害物Ｒに突き当たる変形エリアに入って、タイヤ２１ｂの前方側の変形が開始される。
【００５８】
そして、図８、図９に示すように、タイヤ２１ｂの前方部がホイールリム２１ａに当たるまで底つき変形し、その後、前輪２１の後方部がサイドシル１５の突出部３２に干渉して、前輪２１のタイヤ２１ｂの後方側が底つき変形することで、前輪２１の変形が終了する。
【００５９】
その後、前輪２１のホイールリム２１ａを介してサイドシル１５の突出部３２に衝突荷重が作用し、この突出部３２を圧壊変形する。
【００６０】
一方、前記突出部３２が変形されるまでは、この突出部３２とサブフレーム１４の後端部１４ｄとの間を連結するステー３３によって、サブフレーム１４の後端部１４ｄの取付け剛性を高めた状態にあり、突出部３２が変形した後は、この前記ステー３３が破損または変形して取付け台３０の保持力が解除される。
【００６１】
これによって、図１０に示すように、前記サブフレーム１４に作用する後方移動力で取付け台３０の先端部（下端部）を後方に移動するように変形し、このサブフレーム１４の後端部１４ｄが後方移動されることになる。
【００６２】
これによって前記フロントサイドメンバ１０の潰れストロークを更に稼ぐことができるようになり、その分、前記入力荷重Ｆによるエネルギー吸収効率を向上することができる。
【００６３】
つまり、前述したようにサブフレーム１４の屈曲部が路面Ｇに接触して、その屈曲変形が許容限度に達した後も、サブフレーム１４の後端部１４ｄを結合した取付け台３０が後方に変形するため、その後方に移動した分だけフロントサイドメンバ１０の潰れ変形を確保でき、それによってエネルギー吸収量を増大することができる。もちろん、前記サイドシル１５の突出部３２は、フロントピラー１６より前方に突出されるようになっている。
【００６４】
ところで、本実施形態では前述したように突出部３２が変形するまでは、サブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動を規制できるため、その移動タイミングを前記ステー３３によってコントロールできる。
【００６５】
また、ステー３３によってサブフレーム１４の後端部１４ｄの移動を規制した状態では、サブフレーム１４に対する車体反力特性を向上して、サブフレーム１４を効果的に屈曲変形させることができる。
【００６６】
更に、サイドシル１５の前端部に前記突出部３２を設けたことにより、この突出部３２の変形によっても衝突エネルギーを吸収することができ、前記フロントサイドメンバの潰れと変形相俟ってエネルギー吸収量を増大できるとともに、入力された荷重をこの突出部３２によって分散することができる。
【００６７】
また、前記ステー３３は略台形平板状に形成されて、取付け台３０への取付け側より突出部３２への取付け側を大きくしたので、車両前方から荷重Ｆが入力した際に、ステー３３にはサブフレーム１４の後端部１４ｄに作用する後方移動力によりモーメントが発生するが、前輪２１がこの突出部３２に干渉する前に、このモーメントによりステー３３の突出部３２側の取付け部が破損または変形するのを防止できる。
【００６８】
従って、突出部３２が前輪２１の干渉により変形して始めてサブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動を許容するという本来のステー３３の機能を確保することができる。
【００６９】
なお、連結部材としての前記ステー３３は、平板状に限ることなくその他の形状、例えば棒状としてもよい。
【００７０】
図１１から図１４は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００７１】
図１１はサブフレームの後端部の取付け部分を示す斜視図、図１２はサブフレームの後端部の取付け部分を示す分解斜視図、図１３は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図１４は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００７２】
この第２実施形態の車体前部構造は、図１１、図１２に示すように、易変形手段としての取付け台３０を、前後関係に配置される取付部材３５と補強部材３６との２部品で構成してある。
【００７３】
取付部材３５は、図１２に示すように、サブフレーム１４との締結用のスタッドボルト３１が下面に、また、上端部にはフロントサイドメンバ１０との接合フランジ３５ａ、３５ｂ、３５ｃが設けられ、更に、後壁面部に部分的剛性低下部としてのビード３７が設けられる。
【００７４】
一方、補強部材３６は、取付部材３５との接合部３６ａおよびサイドメンバ３との接合フランジ３６ｂが形成されている。
【００７５】
そして、前記両部材３５、３６は溶接などにより一体に接合され、フロントサイドメンバ１０に対して、取付部材３５の接合フランジ３５ｂ、３５ｃはフロントサイドメンバ１０の側面にスポット溶接されるとともに、接合フランジ３５ａおよび補強部材３６の接合フランジ３６ｂは、フロントサイドメンバ１０の下面にスポット溶接される。
【００７６】
また、サブフレーム１４の後端部１４ｄは、前記第１実施形態と同様に前記取付部材３５のスタッドボルト３１にナット３１ａを介して締め付け固定される。
【００７７】
また、図１３に示すように、取付部材３５の後方端近傍部のフロントサイドメンバ１０の下面には、この取付部材３５に対向するストッパー３８が設けられる。
【００７８】
従って、この第２実施形態の作用を以下述べると、図１３に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆ０が入力されると、前記第１実施形態と同様にサブフレーム１４には下方への屈曲変形が発生し、この屈曲変形に伴って取付け台３０には、図１３に示すように、前後方向の荷重Ｆ１とともに曲げモーメントＭが発生する。
【００７９】
この際に、補強部材３６の接合フランジ３６ｂには剥離荷重が発生するとともに、取付部材３５の接合フランジ３５ｂ、３５ｃには剪断荷重が発生する。
【００８０】
通常、前記スポット溶接部分の強度は、剪断荷重＞剥離荷重であるため、接合フランジ３６ｂのみが破断し、取付部材３５の後壁面側ビード３７を折れの起点となって、図１４に示すように後方に回転した挙動を開始する。
【００８１】
また、取付部材３５の後方端近傍に対向してストッパー３８が設けられているため、取付け台３０の回転挙動はこのストッパー３８によって停止する。
【００８２】
このため、取付け台３０をサブフレーム１４の屈曲強度に伴うモーメント荷重により回転挙動を誘発させ、後方移動量を増大できるとともに、ストッパー３８により所定位置までの後方移動量をコントロールすることができる。なお、補強部材３６を取付部材３５よりも板厚を薄くして取付け台３０の前端側の脆弱性を確保することもできる。
【００８３】
図１５、図１６は本発明の第３実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００８４】
図１５は衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図、図１６は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００８５】
この第３実施形態の車体前部構造は、前記取付け台３０を、サブフレーム１４の後端部１４ｄの取付け部、つまり、この取付け台３０の下端部が、フロントサイドメンバ１０への取付け部、つまり、この取付け台３０の上端部より前方となるように全体的に前方傾斜させるとともに、この取付け台３０の後方下端点位置Ａを前方下端点位置Ｂより下方となるように形成してある。
【００８６】
また、前記取付け台３０の前方側近傍部のフロントサイドメンバ１０内に、このフロントサイドメンバ１０の潰れ変形に影響を与えないように補強部３９を設けてある。
【００８７】
従って、この実施形態の作用を以下述べると、図１５に示すように、車両前方からサブフレーム１４に衝突荷重Ｆ０が作用すると、前記第１実施形態で示したように、このサブフレーム１４が屈曲変形するまでは前記取付け台３０に後方荷重Ｆ１が作用すると、この取付け台３０が溶接されているフロントサイドメンバ１０の下面にもモーメントが発生するが、この取付け台３０の後方下端点位置Ａが前方下端点位置Ｂより上方にあるため、取付け台３０の下面と上面までの距離が、後方下端点位置ＡでＬ２、前方下端点位置ＢでＬ１とするとＬ１＜Ｌ２となり、かつ、フロントサイドメンバ１０の下面に発生するモーメントは、取付け台３０の後端部周りをＭ２、前端部周りをＭ１とすると、Ｍ１＜Ｍ２となる。
【００８８】
この段階では、前記取付け台３０は前記モーメントＭ１、Ｍ２では変形しない強度を有しているが、サブフレーム１４の屈曲開始後には、その屈曲変形に伴って取付け台３０の全体にモーメントＭが発生する。
【００８９】
このため、取付け台３０には前記モーメントＭ１、Ｍ２に加わる形でモーメントＭが作用するため、変形許容荷重を超えて変形が始まる。
【００９０】
その際には、モーメントＭ２＞Ｍ１であるために、取付け台３０の後端部周りのモーメント（＝Ｍ２＋Ｍ）＞前端部周りのモーメント（＝Ｍ１＋Ｍ）の関係になるので、取付け台３０の後方端側のフロントサイドメンバ１０の下面に発生するモーメント荷重の方が大きくなり、取付け台３０の後方への回転挙動の回動中心点を車両後方に配置することができて、サブフレーム１４の後端部の後方移動量を増大することができる。
【００９１】
更に、前記取付け台３０の前方側近傍部のみにフロントサイドメンバ１０内に補強部３９が設けられるため、前述したモーメントの大きさの関係と併せて、図１６に示すように、前記取付け台３０の後方端側のフロントサイドメンバ１０の下面を座屈変形Ｔさせることができ、取付け台３０が回動挙動されることに伴って、サブフレーム１４の後方移動量を更に増大することができる。
【００９２】
更に、フロントサイドメンバ１０内に設けた前記補強部３９によって、この補強部３９を設けた部分でフロントサイドメンバ１０の剛性を増大して、このフロントサイドメンバ１０を潰れ変形させる際の車体反力を十分に確保できる。
【００９３】
また、サブフレーム１４の後端部１４ｄの後方移動力をもって取付け台３０が後方に変形する際に、フロントサイドメンバ１０が取付け台３０の前方部分で変形するのを防止しつつ、これの後方部分に応力を集中させてこのフロントサイドメンバ１０の座屈変形Ｔを許容し、この座屈変形Ｔによっても入力荷重のエネルギーを吸収することができる。
【００９４】
図１７、図１８は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図１７は車体前部骨格メンバ部分の要部を示す斜視図、図１８は衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部を示す側面図である。
【００９５】
この第４実施形態の車体前部構造は、図１７に示すように、易変形手段としての取付け台を、車幅方向両側のフロントサイドメンバ１０に跨って配置される連続部材３０ａで構成し、サブフレーム１４に搭載したパワーユニット２０と前記連続部材３０ａとの間に、このパワーユニット２０がサブフレーム１４の屈曲変形に伴って下向き後方に移動した際に、このパワーユニット２０の後方移動力を前記連続部材３０ａに伝達する変形可能な干渉部材４０を、パワーユニット２０から一体に突設してある。
【００９６】
即ち、この干渉部材４０の取付け位置は、図１８に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆが作用することにより、前記第１実施形態と同様にサブフレーム１４の屈曲変形に伴ってパワーユニット２０が下向き後方に移動した際に、前記干渉部材４０の先端が前記連続部材３０ａに干渉する位置に設けてある。
【００９７】
従って、この実施形態の作用を以下述べると、図１８に示すように、衝突荷重Ｆの入力によりサブフレーム１４の屈曲に伴ってパワーユニット２０が下向き後方に移動した際に、前記干渉部材４０が連続部材３０ａに干渉し、この干渉部材４０が変形するとともに、この連続部材３０ａを後方に回動変形させる。
【００９８】
従って、この連続部材３０ａの回動によりサブフレーム１４の後端部１４ｄを後方に移動させて、フロントサイドメンバ１０の潰れストロークを大きく稼ぐことができる。
【００９９】
また、パワーユニット２０の移動によって前記干渉部材４０自体が変形することにより、入力荷重のエネルギーを吸収することができ、かつ、この干渉部材４０の長さ、強度、取付け位置などの調整によって、サブフレーム１４の後方移動タイミングやその移動量、更にはパワーユニット２０自体の挙動をコントロールして、このパワーユニット２０がダッシュパネル３などの車体側に干渉するのを防止するように最適に案内することができる。
【０１００】
更に、前記干渉部材４０はパワーユニット２０に設けた場合を開示したが、これに限ることなく前記連続部材３９からパワーユニット２０に向かって突設することもできる。
【０１０１】
また、前記連続部材３９の車体前部骨格メンバ１２への取付け構造は、前記第１、２、３実施形態のいずれの構造に適用しても良い。
【０１０２】
ところで、前記各実施形態では、易変形手段として取付け台３０や連続部材３０ａを用いたが、それらは軽量化するため中空断面とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車体前部構造が適用される車体全体構造の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部分解斜視図である。
【図３】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の結合状態の要部斜視図である。
【図４】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図５】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図６】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突直前の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図７】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図８】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図９】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部斜視図である。
【図１０】本発明にかかる車体前部構造の第１実施形態を示す衝突時におけるサブフレーム後端部の側面図である。
【図１１】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示すサブフレームの後端部の取付け部分の斜視図である。
【図１２】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示すサブフレームの後端部の取付け部分の分解斜視図である。
【図１３】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１４】本発明にかかる車体前部構造の第２実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１５】本発明にかかる車体前部構造の第３実施形態を示す衝突時の荷重入力初期状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１６】本発明にかかる車体前部構造の第３実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【図１７】本発明にかかる車体前部構造の第４実施形態を示す車体前部骨格メンバ部分の要部斜視図である。
【図１８】本発明にかかる車体前部構造の第４実施形態を示す衝突により変形された状態の車体前部骨格メンバ部分の要部側面図である。
【符号の説明】
１０ フロントサイドメンバ
１１ ファーストクロスメンバ
１２ 車体前部骨格メンバ
１４ サブフレーム
１４ｄ 後端部
１４ｆ 中間部分
１５ サイドシル
２０ パワーユニット
２１ 前輪
３０ 取付け台（易変形手段）
３１ａ 連続部材（易変形手段）
３２ 突出部（干渉変形部）
３３ ステー（連結部材）
３５ 取付部材
３６ 補強部材
３７ ビード（部分的剛性低下部）
３８ ストッパー
３９ 補強部
４０ 干渉部材
Claims (10)
- 車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に配設されたフロントサイドメンバと、これら両フロントサイドメンバの前端に跨って結合したファーストクロスメンバとによって車体前部骨格メンバを構成し、かつ、この車体前部骨格メンバの下側に、パワーユニットを搭載するサブフレームの前後両端部を連結した車体前部構造であって、前記フロントサイドメンバは、車両前方から入力される所定以上の荷重により軸方向に潰れ変形可能な構造とし、かつ、前記サブフレームは、前記荷重により前後方向中間部が下方に屈曲変形可能な構造とするとともに、このサブフレームの後端部と前記車体前部骨格メンバとの連結部に、サブフレームの屈曲変形が許容限度に達した後に、このサブフレームの後端部を後方移動させる易変形手段を設けたことを特徴とする車体前部構造。
- フロントサイドメンバの車幅方向外方かつ前輪の後方に位置するサイドシルの前端部に、前記荷重入力に伴って後退する前輪の干渉により変形する干渉変形部を設けるとともに、この干渉変形部とサブフレームの前記易変形手段との間に、それら両者を固定的に連結する連結部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
- 連結部材は、前記易変形手段への取付け側よりも前記干渉変形部への取付け側の剛性を大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
- 易変形手段の前記車体前部骨格メンバ側への取付け部強度を、その後端部よりも前端部を脆弱としたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
- 易変形手段を少なくとも前後方向に配置される２部品以上で構成し、これら部品の板厚、接合強度、接合長さなどを調整して、前記易変形手段の前端部の脆弱性を確保したことを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
- 易変形手段の後部側に部分的な剛性低下部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
- 易変形手段の後方に、この易変形手段の後方変位量を規制するストッパーを設けたことを特徴とする請求項５，６に記載の車体前部構造。
- 易変形手段を、サブフレームの後端部側への取付け部が前記車体前部骨格メンバ側への取付け部よりも前方となるように全体的に傾斜させると共に、サブフレーム後端部側への取付け部の後方下端点位置を前方下端点位置よりも下方に設定したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
- 易変形手段を取付ける前記車体前部骨格メンバの当該取付け部の前方側近傍に、前記フロントサイドメンバの潰れ変形に影響を与えないように補強部を設けたことを特徴とする請求項８に記載の車体前部構造。
- サブフレームに搭載したパワーユニットと前記易変形手段との間に、このパワーユニットがサブフレームの屈曲変形に伴って移動した際に、このパワーユニットの移動力を前記易変形手段に伝達する変形可能な干渉部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
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