JP3659218B2 - 車体前部構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体前部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車体前部構造の中には、例えば特開平9−99867号公報に示されているように、フロントコンパートメントの左右両側部に配設した前後方向骨格メンバのサイドメンバの下側に、パワーユニットやサスペンションユニット等の車両ユニット部品を搭載支持するサブフレームを配設したものが知られている。
【0003】
前記左右1対のサイドメンバは、それらの前端部の下面に跨って車幅方向骨格メンバであるファーストクロスメンバを結合配置してあり、従って、前記サブフレームの前端部は前記ファーストクロスメンバよりも後方の位置で、サイドメンバの下面に取付ブラケットを介して締結固定してある。
【0004】
また、サイドメンバの前端にはその延長上にボックス状のバンパーステイを結合配置して、該バンパーステイにフロントバンパーのバンパーレインフオースを結合支持してある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
車両の前面衝突時には、バンパーレインフオースおよびバンパーステイからサイドメンバに軸方向に衝突荷重が作用することにより、該サイドメンバが蛇腹状に圧潰変形して、主要なエネルギー吸収部材としての機能を発揮して衝突エネルギーを吸収することができる。
【0006】
ところが、サブフレームはその前端部がサイドメンバの下面に取付ブラケットを介して結合されているため、サイドメンバに作用した軸方向入力が前記取付ブラケットを介して下側にオフセットしてサブフレームに荷重伝達されて、荷重伝達効率が悪くなってしまうことと併せて、バンパーレインフオース、バンパーステイが潰れ変形して衝突物体からサブフレームの前端部に直接的に衝突荷重が入力するようになるが、サブフレームの前端がサイドメンバの前端よりも後方に位置しているため、サイドメンバの圧潰反力の立上がりに対して遅れが生じてしまい、衝突エネルギーの吸収効率が悪くなってしまう。
【0007】
また、このようなエネルギー吸収性能とは別に、フロントコンパートメントのパワーユニット搭載ルームの前端部を確定するファーストクロスメンバよりも前方に張り出してバンパーステイおよびバンパーレインフオースが存在するため、フロントコンパートメントのフロントオーバーハング量が大きくなってデザイン上の自由度が損なわれてしまう。
【0008】
そこで、本発明は前面衝突の初期段階からサブフレームをサイドメンバと共にエネルギー吸収部材として機能させることができて、衝突エネルギー吸収効率を高めることができる車体前部構造を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にあっては、フロントコンパートメントの左右両側部に配設されて車体前後方向に延在するサイドメンバと、
前記サイドメンバの下側に配設されて車両ユニット部品を搭載支持するサブフレームと、
前記左右のサイドメンバの前端部に跨って結合されて車幅方向に延在するファーストクロスメンバと、を備え、
前記ファーストクロスメンバをサイドメンバの前端よりも前方にオフセットして配設する一方、
前記サブフレームの前端位置とサイドメンバの前端位置とを略同一に設定し、かつ、前記サブフレームの前端部を、その前端がファーストクロスメンバの後面に対向する高さ位置に設定し、前面衝突の初期段階でファーストクロスメンバを介してサブフレームの前端部に略直線状に衝突荷重を伝達できるようにしたことを特徴としている。
【0010】
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、前記ファーストクロスメンバのサイドメンバ前端からのオフセット量を、サイドメンバ前端に結合配置したバンパーステイおよびバンパーレインフオースのみが変形する軽衝突時における潰れ残り量の範囲内に設定したことを特徴としている。
【0011】
請求項3の発明にあっては、請求項1,2に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの前端部およびファーストクロスメンバを、何れもボックス状の取付ブラケットを介してサイドメンバに結合し、これらボックス状の取付ブラケット同士を前後方向に結合したことを特徴としている。
【0012】
請求項4の発明にあっては、請求項3に記載の車体前部構造において、前記サブフレームの取付ブラケットの前壁と、ファーストクロスメンバの取付ブラケットの後壁である1枚のパネル材とを結合したことを特徴としている。
【0013】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、ファーストクロスメンバをサイドメンバ前端よりも前方にオフセット配設して、サブフレームとサイドメンバの各前端位置を略同一に設定し、そして、サブフレームの前端部を、その前端がファーストクロスメンバの後面に対向する高さ位置に設定してあるため、前面衝突の初期段階でファーストクロスメンバを介してサブフレームの前端部に略直線状に衝突荷重を伝達することができると共に、サブフレームの圧潰反力の立上がりを速めてサイドメンバと略同時期とすることができる。
【0014】
この結果、衝突初期段階からサイドメンバと共にサブフレームを圧潰変形させて主要なエネルギー吸収部材として機能させることができて、これらサイドメンバ、サブフレームの圧潰変形によって衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0015】
また、ファーストクロスメンバをサイドメンバ前端よりも前方にオフセット配置することによって、サイドメンバのバンパーステイ、バンパーレインフオースを含めた前後長を短縮化できてフロントコンパートメントのフロントオーバーハング量を小さくすることができ、フロントコンパートメントの造形上の自由度を高めることができる。
【0016】
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、ファーストクロスメンバのサイドメンバ前端からのオフセット量を、バンパーステイおよびバンパーレインフオースの潰れ残り量の範囲内としてあるため、軽衝突時にファーストクロスメンバおよびその後方のサブフレームに変形を波及させることがない。
【0017】
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、ファーストクロスメンバをサイドメンバの前端よりも前方にオフセット配置してあっても、該ファーストクロスメンバの取付ブラケットおよびサブフレームの取付ブラケットを何れもボックス状に形成してあって、これら両取付ブラケットを前後方向に結合してあるため、ファーストクロスメンバの取付剛性を十分に確保することができる。
【0018】
また、前記両ブラケットを前後方向に結合してあるため、ファーストクロスメンバからサブフレームへの荷重伝達性をより一層向上することができる。
【0019】
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、サブフレームの取付ブラケットの前壁と、ファーストクロスメンバの取付ブラケットの後壁である1枚のパネル材とを結合しているため、これら両ブラケットをコンパクトに一体に構成できると共に、部品点数を削減でき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】
【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。
【0021】
図1はフロントコンパートメントF・Cの車体骨格構造を示しており、フロントコンパートメントF・Cの左右両側部には、車体前後方向の骨格メンバとしてのサイドメンバ1を配設してある。
【0022】
このサイドメンバ1の後側部は、図外のダッシュパネルの前面からフロア下面に廻り込んで接合されて前後方向に延在するエクステンションサイドメンバ2としてある。
【0023】
左右のサイドメンバ1,1の前端部は、後述するように車幅方向の骨格メンバであるファーストクロスメンバ3で結合してある。
【0024】
各サイドメンバ1,1の前端には図2にも示すようにクロージングプレート4を接合配置してあり、このクロージングプレート4を介してボックス状のバンパーステイ5を図外のボルト・ナットにより同軸線上に締結固定して、左右のバンパーステイ5,5に跨ってフロントバンパーのバンパーレインフオース6を取付けてある。
【0025】
前記サイドメンバ1の下側にはサブフレーム7を配置して、該サブフレーム7に図外のパワーユニットやサスペンションユニット等の車両ユニット部品を搭載支持するようにしている。
【0026】
前記ファーストクロスメンバ3はサイドメンバ1の前端よりも前方にオフセットして配置してある一方、サブフレーム7はその前端位置をサイドメンバ1の前端位置と略同一に設定してある。
【0027】
ファーストクロスメンバ3およびサブフレーム7は、何れもボックス状の取付ブラケット8,9を介してサイドメンバ1の前端部に結合してある。
【0028】
これら取付ブラケット8,9は前後方向に結合してあり、本実施形態では前記サブフレーム7の取付ブラケット9は、底壁と左右側壁および後壁とで構成して、該底壁の前端部を、ファーストクロスメンバ3の取付ブラケット8の後壁に結合するにより、取付ブラケット9の前壁と取付ブラケット8の後壁とを、この後壁を構成する1枚のパネル材10で構成して、これら両ブラケット8,9をパネル材10を境にして前後に一体に連設してある。
【0029】
具体的には前記パネル材10は、上方に延出するブラケット部10Aを備えていて、前記サブフレーム7の取付ブラケット9の前壁は、このパネル材10における前記ファーストクロスメンバ3の取付ブラケット8の後壁部分からブラケット部10Aに亘る部分で構成されており、該ブラケット部10Aをサイドメンバ1のクロージングプレート4とバンパーステイ5のフランジ5Aとで挟んで図外のボルト・ナットにより締結固定すると共に、取付ブラケット9の後壁および左右側壁の上縁フランジ9aをサイドメンバ1の下面に重合して、図外のボルト・ナットにより締結固定するようにしている。
【0030】
取付ブラケット9の底壁と後壁とに跨って、上面にナット12を配設したL字状断面のナットプレート11を接合配置してある。
【0031】
このナットプレート11と前記底壁との間には、ナット12と同軸線上にカラー13を接合配置してある。
【0032】
サブフレーム7はその前端部上面と取付ブラケット9の底壁下面との間に防振ブッシュ15を介装して、下面側よりボルト14を前記カラー13に通してナット11に螺合して取付けてある。
【0033】
このように、サブフレーム7の前端部の取付けボルト14を、取付ブラケット9の底壁とその上方のナットプレート11とに跨ってカラー13を介して取付けることによって、該サブフレーム7の支持剛性を高めている。
【0034】
そして、このサブフレーム7の前端部と前記ファーストクロスメンバ3とを略同一高さ位置に設定してある。
【0035】
このサブフレーム7の後端部は図示は省略したが、前記エクステンションサイドメンバ2等のフロア骨格メンバの下面に締結固定される。
【0036】
前記バンパーステイ5およびバンパーレインフォース6は、サイドメンバ1よりも強度剛性を低く設定してあって、軽衝突時にはこれらバンパーステイ5およびバンパーレインフオース6のみが潰れ変形して、サイドメンバ1に変形が波及しないようにしてある。
【0037】
そこで、前記ファーストクロスメンバ3のサイドメンバ1前端からの前方へのオフセット量S1 は、図4に示すように前記バンパーステイ5およびバンパーレインフオース6の軽衝突時における潰れ残り量S2 の範囲内に設定してある。
【0038】
以上の実施形態の構造によれば、車両の前面衝突により図3に示すように衝突物Mがバンパーレインフォース6に干渉すると、該バンパーレインフオース6およびバンパーステイ5を介してサイドメンバ1に軸方向に衝突荷重F1が作用する。
【0039】
バンパーレインフオース6およびバンパーステイ5は、サイドメンバ1よりも強度剛性を低く設定してあるため、サイドメンバ1の軸方向の蛇腹状変形に先立ってこれらバンパーレインフオース6およびバンパーステイ5が図3に示すように圧潰変形し、続いてサイドメンバ1がその前端側から蛇腹状に圧潰変形して衝突エネルギーを吸収する。
【0040】
ここで、前記左右のサイドメンバ1の前端部に跨って車幅方向に結合配置したファーストクロスメンバ3を、サイドメンバ1の前端よりも前方にオフセットして配設して、サブフレーム7とサイドメンバ1の各前端位置を略同一に設定し、そして、ファーストクロスメンバ3とサブフレーム7の前端部とを略同一高さ位置に設定してあるため、前述のように衝突初期段階でバンパーレインフオース6およびバンパーステイ5の圧潰変形に続いて衝突物Mがファーストクロスメンバ3に干渉し、該ファーストクロスメンバ3が後退移動してサイドフレーム7の前端に干渉することにより、この衝突初期段階で該サイドフレーム7に略直線状に衝突荷重F2を伝達することができると共に、サブフレーム7の圧潰反力の立上がりを速めてサイドメンバ1と略同時期とすることができる。
【0041】
この結果、衝突初期段階からサイドメンバ1と共にサブフレーム7を圧潰変形させて主要なエネルギー吸収部材として機能させることができて、これらサイドメンバ1およびサブフレーム7の圧潰変形によって衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0042】
前述のように、ファーストクロスメンバ3をサイドメンバ1の前端よりも前方にオフセット配置してあっても、本実施形態では該ファーストクロスメンバ3の取付ブラケット8およびサブフレーム7の取付ブラケット9を何れもボックス状に形成してあって、これら両取付ブラケット8,9を前後方向に結合してあるため、ファーストクロスメンバ3の取付剛性を十分に確保することができる。
【0043】
また、両取付ブラケット8,9を前後方向に結合してあるため、衝突初期段階におけるファーストクロスメンバ3からサブフレーム7への荷重伝達性をより一層向上することができる。
【0044】
しかも、サブフレーム7の取付ブラケット9の前壁と、ファーストクロスメンバ3の取付ブラケット8の後壁である1枚のパネル材10とを結合しているため、これら両ブラケット8,9をコンパクトに一体に構成できると共に、部品点数を削減できてコスト的におよび重量的に有利に得ることができる。
【0045】
一方、車両の軽衝突時には、図4に示すように衝突荷重によってバンパーレインフォース6およびバンパーステイ5が圧潰変形するが、前記ファーストクロスメンバ3のサイドメンバ1前端からのオフセット量S1 を、バンパーステイ5およびバンパーレインフオース6のサイドメンバ1前端での潰れ残り量S2 の範囲内としてあるため、軽衝突時にファーストクロスメンバ7およびその後方のサブフレーム7に変形を波及させることはない。
【0046】
そして、前述のようにフロントコンパートメントF・Cのパワーユニット搭載ルームの前側部を確定するファーストクロスメンバ3をサイドメンバ1の前端よりも前方にオフセットして配設することにより、サイドメンバ1のバンパーステイ5およびバンパーレインフォース6を含めた前後長を短縮して、フロントコンパートメントF・Cのフロントオーバーハング量(前輪からの前方張り出し量)を小さくすることができ、フロントコンパートメントF・Cの造形上の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の車体骨格構造を示す斜視図。
【図2】本発明の実施形態の要部を示す断面説明図。
【図3】本発明の実施形態の前面衝突時における変形挙動を示す図2と同様の断面説明図。
【図4】本発明の実施形態の軽衝突時における変形挙動を示す図2と同様の断面説明図。
【符号の説明】
F・C…フロントコンパートメント
1…サイドメンバ
3…ファーストクロスメンバ
5…バンパーステイ
6…バンパーレインフオース
7…サブフレーム
8…ファーストクロスメンバの取付ブラケット
9…サブフレームの取付ブラケット
10…パネル材
S1 …オフセット量
S2 …潰れ残り量
Claims (4)
- フロントコンパートメントの左右両側部に配設されて車体前後方向に延在するサイドメンバと、
前記サイドメンバの下側に配設されて車両ユニット部品を搭載支持するサブフレームと、
前記左右のサイドメンバの前端部に跨って結合されて車幅方向に延在するファーストクロスメンバと、を備え、
前記ファーストクロスメンバをサイドメンバの前端よりも前方にオフセットして配設する一方、
前記サブフレームの前端位置とサイドメンバの前端位置とを略同一に設定し かつ、前記サブフレームの前端部を、その前端がファーストクロスメンバの後面に対向する高さ位置に設定し、前面衝突の初期段階でファーストクロスメンバを介してサブフレームの前端部に略直線状に衝突荷重を伝達できるようにしたことを特徴とする車体前部構造。 - ファーストクロスメンバのサイドメンバ前端からのオフセット量を、サイドメンバの前端に結合配置したバンパーステイおよびバンパーレインフオースのみが変形する軽衝突時における潰れ残り量の範囲内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。
- サブフレームの前端部およびファーストクロスメンバを、何れもボックス状の取付ブラケットを介してサイドメンバに結合し、こららボックス状の取付ブラケット同士を前後方向に結合したことを特徴とする請求項1,2に記載の車体前部構造。
- サブフレームの取付ブラケットの前壁と、ファーストクロスメンバの取付ブラケットの後壁である1枚のパネル材とを結合したことを特徴とする請求項3に記載の車体前部構造。
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