JP3765238B2 - 車体前部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車体前部構造としては、例えば特開平１１−３４２８６９号公報に開示されたものがある。この車体前部構造は、車体下部両側に車両前後方向に延長されるサイドシルの前端部上面にフロントピラーが立設されており、車両の前面衝突時に、サイドシル前方にある前輪から受ける衝突荷重を、サイドシル自身で分散しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の車体前部構造では、車両前面衝突時にサイドシル前端部のみに前輪が直接干渉するため、サイドシルに衝突荷重が集中して変形が大きくなり、また、斜め前方からの衝突の際に前輪が車幅方向内向きに転舵した際には、衝突荷重を受ける前輪の衝突後の挙動については特に制御していないことから、前輪がその内側に配置されているサイドメンバなどの車体構成部材と必ずしも干渉できなくなるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、前輪周辺における車両前後方向の少なくとも後方側および車幅方向内側に車体構成部材が配置され、車両前面衝突時に、前記前輪の挙動を制御するとともに、前記前輪からの衝突荷重を、車両前後方向の後方側および車幅方向内側のそれぞれの前記車体構成部材に伝達させる前輪挙動制御手段を、車両前後方向の前記車体構成部材に設け、車幅方向内側に配置される前記車体構成部材となる中空のフロントサイドメンバの車幅方向外側内面に、車両前面衝突時で変位した前輪の前部を受け入れる凹状の補強部を設けた構成としてある。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前面衝突荷重を吸収して変形するエネルギ吸収部材を備えている構成としてある。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部に設定され、前記車輪を車幅方向内側へ変位させるガイド部を備えている構成としてある。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３の発明の構成において、サイドシル前端部の車幅方向外側部位が車両前方へ突出している構成としてある。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、サイドシル前端部の突出部は、別部材で構成してある。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明の構成において、車幅方向内側に配置される車体構成部材は、フロントサイドメンバからなり、このフロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前記サイドシルおよびアウトリガーに前記前輪からの衝突荷重を伝達させる構成としてある。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前輪前方のバンパ内側部に設定され、前記前輪に対向する面が、前記前輪を覆い囲む形状を呈する構成としてある。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明の構成において、前記フロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部および前記アウトリガーに設定されて、前記前輪を車幅方向内側へ変位させる凹状のガイド部を備えるとともに、前記サイドシルの車幅方向外側面が、前記前輪の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置する構成としてある。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの発明の構成において、前輪とサスペンションアームを介して連結されるサブフレームを備え、このサブフレームは、前面衝突時に下折れ変形するとともに車幅方向内側に変形して、前記前輪を車幅方向内側および後方側へ変位させる構成としてある。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項２ないし９のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材は、サイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このフロントピラーと前記エネルギ吸収部材との間に、エネルギ吸収部材が受ける前面衝突荷重のフロントピラーへの伝達を抑止する外部補強部材を設けた構成としてある。
【００１４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明の構成において、外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面を覆う板部材で構成されている。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明の構成において、外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面とフロントピラーとの間に形成した空間に充填される充填部材で構成されている。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明の構成において、充填部材は、樹脂または軽金属から構成されている。
【００１７】
請求項１４の発明は、請求項２ないし１３のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材の車両前方側の形状を、車両前面衝突時での前輪の挙動軌跡に対応した形状とした構成としてある。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項２ないし１４のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材は、前輪後方の車体構成部材となるサイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このエネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位に対してサイドシル前端部に対応する部位が、車両前後方向の厚さが厚く構成されている。
【００２０】
請求項１６の発明は、請求項１５の発明の構成において、エネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位からサイドシル前端部に対応する部位にわたり、車両前後方向の厚さが徐々に厚く構成されている。
【００２１】
請求項１７の発明は、請求項１ないし１６のいずれかの発明の構成において、前輪後方の車体構成部材の上部に設定される中空のフロントピラー下部断面内に、前記フロントピラー下部側面に対するドアヒンジプレート装着部に一端が連結し、他端が前記フロントピラー下部の前側部分に連結する内部補強部材を設け、この内部補強部材とフロントピラー前側部分との間に空間部を形成する構成としてある。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、前輪の動きを制御することが出来るため、車両に作用する荷重を衝突初期から前輪により広域で受けられるとともに、その荷重を前輪周辺の車体構成部材に効率的に伝達することができ、衝突荷重を、前輪後方の車体構成部材であるサイドシルに集中させることなく、車幅方向内側の車体構成部材にも伝達でき、フロントピラーやサイドシルなどボディサイドの大きな変形を防止することができる。
また、前輪が受ける衝突荷重を、凹状の補強部によってフロントサイドメンバの前後力として分散することができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、前面衝突時の前輪への衝撃を緩和できる上、エネルギ吸収部材が変形することで、前輪との接触面積を増大できて前輪への荷重伝達効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、前面衝突時に、前輪を車幅方向内側へ確実に変位させることができ、車体構成部材への衝突荷重の伝達をより効率的に行うことができる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、前輪がサイドシル前端部に干渉して後退する際に、車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止でき、衝突後半まで効率的に車体構成部材へ衝突荷重を伝達することができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、別部材を車種や車輪の形状に応じて変更することで、車体骨格構造を大きく変えることなく、前輪がサイドシル前端部に荷重入力して後退する際の車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止することができる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、衝突荷重を、サイドシルのみならずアウトリガーからフロントサイドメンバエクステンションなど複数の車体構成部材へ分散して伝達でき、荷重伝達効率をより向上させることができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、前輪を衝突初期段階から確実に挙動制御することができる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、前面衝突時に、前輪を車幅方向内側へ確実に変位させることができるとともに、前輪がサイドシル前端部に干渉して後退する際に、車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止でき、衝突後半まで効率的に車体構成部材へ衝突荷重を伝達することができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、前面衝突時における前輪の前後方向および車幅方向の挙動をより確実に制御できるとともに、サブフレーム自身でも衝突時の衝撃を吸収することができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、フロントピラーなどボディサイドの大きな変形を防止することができる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を板部材からなる外部補強部材によって防止することができる。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を充填部材によって防止できる上、外部補強部材は、設定上での制約に左右されることなく必要な範囲に容易に設定することができる。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を樹脂または軽金属からなる充填部材によって防止できる上、外部補強部材は、設定上での制約に左右されることなく必要な範囲に容易に設定することができる。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、前面衝突時での前輪の転舵角が異なっても衝突時の衝撃を確実に吸収することができる。
【００３７】
請求項１５の発明によれば、前面衝突時の前輪からの衝突荷重を、主にサイドシルへの軸力として伝達でき、フロントピラーへの衝突荷重の入力およびフロントピラー基部に発生する曲げモーメントを低減することができる。
【００３８】
請求項１６の発明によれば、前面衝突時の前輪からの衝突荷重を、主にサイドシルへの軸力として確実に伝達でき、フロントピラーへの衝突荷重の入力およびフロントピラー基部に発生する曲げモーメントをより低減することができる。
【００３９】
請求項１７の発明によれば、前面衝突時の衝突荷重を空間部が吸収し、フロントピラーにおけるドアヒンジ装着部周辺の変形を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４１】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる車体前部構造の平面図、図２は同斜視図、図３は上記した車体前部構造を備えた自動車の斜視図である。なお、図１および図２中で矢印Ｆｒで示す方向が車体前方側である。また、図１および図２は車体右側の構造を示しているが、同左側の前部も右側に対して左右対称であるだけで構造は同一であるので、ここでは右側前部の構造のみ説明する。
【００４２】
前輪１の車幅方向内側には、フロントサイドメンバ３が車体前後方向に延長され、フロントサイドメンバ３の後端には、フロントサイドメンバエクステンション５が連結されている。前輪１の後方にはサイドシル７が車体前後方向に延長して配置され、サイドシル７の前端上部には、フロントピラー９がサイドシル前端部を覆うようにして立設されている。
【００４３】
サイドシル７の内側に配置されるフロアパネル１１の前端部にはダッシュパネル１３が配置され、前記したフロントサイドメンバエクステンション５は、このダッシュパネル１３下端のダッシュロワクロスメンバ１７の下部を回り込んでフロアパネル１１の下面に接合配置されている。また、図１の平面図で示すように、フロントサイドメンバエクステンション５は、サイドシル７の前端部とアウトリガー１５により連結されている。
【００４４】
上記したフロントサイドメンバ３、フロントサイドメンバエクステンション５、サイドシル７、アウトリガー１５およびダッシュロワクロスメンバ１７などが、車体の骨格を形成する車体構成部材に相当している。
【００４５】
アウトリガー１５は、サイドシル７側の端部が、フロントサイドメンバエクステンション５側の端部より車両後方側に位置し、車両前方側の側面が車幅方向外側に向けて車両後方側に傾斜するガイド部としての傾斜面１５ａを形成している。一方、サイドシル７の前端部は、車幅方向外側が車両前方側へ向けて突出する突出部７ａを有し、これによりサイドシル７の前端面は、車幅方向内側に向けて車両後方側に傾斜する傾斜面７ｂを形成している。この突出部７ａの車幅方向外側面は、前輪１の直進状態での車幅方向外側面より車幅方向外側に位置している。
【００４６】
上記したアウトリガー１５の傾斜面１５ａとサイドシル７の傾斜面７ｂとで形成された凹状のガイド部となる凹部１８に、硬質発泡ウレタンからなる後部エネルギ吸収部材１９が装着されている。
【００４７】
フロントサイドメンバ３の前端部には、車体構成部材の一部であるバンパ２１が取り付けられ、バンパ２１の車幅方向外側端部の前輪１側の後面には、硬質発泡ウレタンからなる前部エネルギ吸収部材２３が装着されている。この前部エネルギ吸収部材２３は、後部エネルギ吸収部材１９と同様に、車幅方向外側面が、前輪１の直進状態での車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているとともに、車幅方向外側の先端が車両後方側に突出する突出部２３ａを有して前輪１の外側部分を覆い囲む形状となっている。
【００４８】
これら傾斜面１５ａ、アウトリガー１５、サイドシル７の傾斜面７ｂ、前後のエネルギ吸収部材１９、２３により前輪挙動制御手段を形成している。
【００４９】
フロントサイドメンバ３およびフロントサイドメンバエクステンション５の下面には、前輪１とサスペンションアーム２５により連結部２７にて連結されるサブフレーム２９が装着されている。サブフレーム２９は、フロントサイドメンバ３の下部からダッシュロワクロスメンバ１７の下部にわたり屈曲して形成されている。（図８参照）
上記したサブフレーム２９は、フロントサイドメンバ３の下部に位置する部位の前端が、フロントサイドメンバ３の前端下面に前方締結部３１にて締結固定されるとともに、同後端が、フロントサイドメンバエクステンション５の前端下面に後方締結部３３にて締結固定されている。この後方締結部３３におけるサブフレーム２９のコーナ部には、ブレース部材３５が設けてある。
【００５０】
サブフレーム２９は、前方締結部３１から後方に向けて下方に傾斜する前方傾斜部２９ａと、前方傾斜部２９ａの後端から水平に後方に向けて延長される水平部２９ｂと、水平部２９ｂの後端から後方締結部３３に向けて僅かに上方に向けて傾斜する後方傾斜部２９ｃとを備えており、水平部２９ｂにサスペンションアーム２５が連結されている。
【００５１】
次に、上記した車体前部構造の作用を説明する。図４は、上記した車体前部構造を備えた自動車に、車両右斜め前方から相手車両３５と前面衝突した状態を示す平面図である。このとき、バンパ２１の右側端部前面に斜め方向荷重Ｆが作用する。図５に、その際の前輪１の挙動および車体各部の変形状態を時系列的に（ａ）〜（ｆ）として示す。
【００５２】
まず、右斜め前方からバンパ２１に荷重Ｆが作用すると、（ａ）に示すようにバンパ２１の右側端部が内折れ変形を始め、この内折れ変形に伴って、バンパ２１の右側端部裏面側に設けられた前部エネルギ吸収部材２３が、前輪１の前端右部付近に干渉する。その後、前部エネルギ吸収部２３が変形するとともに、前輪１に対し、後退させる荷重Ｆ1と同時に内側に転舵（変位）させる荷重Ｆ2が作用する。
【００５３】
このとき、前部エネルギ吸収部材２３は、バンパ２１の前輪１への干渉時の衝撃を緩和し、バンパ２１の局部折れを防止するとともに、前部エネルギ吸収部材２３が変形することで前輪１との接触面積が増大し、バンパ２１からの前輪１への荷重伝達効率が向上し、前面衝突時における前輪１の内側へ転舵する挙動を確実に制御することが可能となる。
【００５４】
また、前部エネルギ吸収部材２３は、外側端部に前輪１を覆う突出部２３ａを備え、かつ車幅方向外側面が、前輪１の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているので、前輪１を内側に転舵させるようにガイドし、その挙動制御をより確実なものとする。
【００５５】
次に、図５（ｂ）に示すように、前輪１は、内側への転舵に伴って、フロントサイドメンバ３の側壁面に干渉し、フロントサイドメンバ３に対し横荷重が作用するようになる。
【００５６】
上記した（ｂ）とほぼ同時に、（ｃ）に示すように車体変形が進行し、フロントサイドメンバ３およびサブフレーム２９の前端部に相手車両３５から斜め荷重が作用するようになる。そのため、車両側方から見た図である（ｄ）に示すようにサブフレーム２９が、二点鎖線で示すように下折れ変形し、また、サブフレーム２９にはこれと同時に車両横方向荷重も作用するので、ブレース部材３５の変形によるエネルギ吸収作用を伴って内側（図５中で左側）に変形する。
【００５７】
その結果、サスペンションアーム２５がサブフレーム２９の前記挙動に伴って後退しながら内側に移動し、前輪１も同様の挙動となる。その後、（ｆ）に示すように、さらに前輪１に作用する荷重により、内側に転舵した前輪１がさらに後退し、サイドシル７の前端部およびアウトリガー１５の前面部に設定してある後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９を変形させることにより、前面衝突時のエネルギ吸収がなされる。
【００５８】
その後、さらに車体の変形が進行し、後部エネルギ吸収部材１９の変形も進行すると、サイドシル７の前端部の傾斜面７ｂとアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで形成される凹部１８に、前輪１の後端内側角部がガイドされ、その結果前輪１は、図４に示す転舵姿勢となる。
【００５９】
このとき、サイドシル７前端部の突出部７ａの車幅方向外側面は、前輪１の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているため、前面衝突時に前輪１が後退した際に、サイドシル７外側への前輪１のはみ出しを防止でき、衝突荷重をフロントサイドメンバ３およびサイドシル７に確実に伝達することができる。
【００６０】
上記したように、（ａ）のタイミングとすることで、前輪１の後端部が後部エネルギ吸収部材１９に接触する前に、前輪１の転舵方向の挙動を制御することができ、前輪１の後端部を、サイドシル７の傾斜面７ｂおよびアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで形成される凹部１８にガイドしやすくできる。
【００６１】
また、（ｂ）のタイミングにすることで、フロントサイドメンバ３自身が斜め入力で大きく内折れ変形する前に、フロントサイドメンバ３の所定の位置に前輪１を干渉させることで、前輪１からフロントサイドメンバ３への荷重伝達経路を確保できる。
【００６２】
さらに（ｃ），（ｄ）のタイミングとすることで、前輪１は、フロントサイドメンバ３の側壁面に左前端部がガイドされてほぼ一定の転舵角を保ったまま、サブフレーム２９の下折れ挙動と前方からの入力により後退変位する。
【００６３】
その後は、前述したように（ｆ）のタイミングで、後部エネルギ吸収部材１９により前面衝突時でのエネルギ吸収を行いつつ、前輪１は凹部１８のほぼ中央にガイドされて車幅方向の位置が制御され、これにより前輪１が受ける衝突荷重を、アウトリガー１５およびサイドシル７へ確実に伝達することができる。
【００６４】
上記した前輪１の挙動による全体的な効果としては、車両斜め前方から車両に作用する荷重を衝突初期から前輪１により広域で受けられるとともに、その荷重を前輪１からフロントサイドメンバ３，サイドシル７およびアウトリガー１５など車体の骨格を形成する車体構成部材に効率的に伝達し、この結果キャビン空間を形成するフロントピラー９やサイドシル７などのボディサイドを大きく変形させることなく、前面衝突時のエネルギ吸収を効率よく行うことができる。
【００６５】
その際の車両側方から見た状態を図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、前輪１へ斜め荷重Ｆが車両前方から作用すると、前輪１は、前記した転舵挙動を伴いながら後退し、図６（ｂ）に示すように前輪１のゴム部の変形を伴って、後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９の変形により衝突時のエネルギを吸収する。
【００６６】
また、前輪１に入力される衝突荷重は、前輪１の後端部がサイドシル７の前端部およびアウトリガー１５に伝達されるため、ドア取り付け用のドアヒンジ３７，３９が設定されているフロントピラー９自身には直接大きな変形が及ばず、衝突後のドアの開閉が容易に行える。
【００６７】
また、図７および図８に示すように、相手車両と前方から真っ直ぐ衝突した際には、荷重Ｆが車両前後方向にバンパ２１の全体にわたって作用する。そのため、この場合には、衝突初期からフロントサイドメンバ３およびサブフレーム２９に前後方向の衝突荷重が作用する。
【００６８】
この結果、図７および図８（ｂ）に示すように、バンパ２１が全体的に圧壊変形し、それと同時に、フロントサイドメンバ３が軸圧壊変形するとともに、サブフレーム２９が下折れ変形する。バンパ２１に設けた前部エネルギ吸収部材２３が前輪１の前面部に干渉し、前輪１のゴム部の変形と後退挙動が始まり、さらに後退が進行すると、前輪１の後端部が、サイドシル７の前端部およびアウトリガー１５前面部に設定してある後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９を変形させることで、さらにエネルギ吸収量が増大される。
【００６９】
また、本実施形態では、図１に示すように、サイドシル７前端部の突出部７ａの車幅方向外側面が、前輪１より外側に位置しているので、前面衝突時に前輪１が後退してきて後部エネルギ吸収部材１９を変形させる際に、前輪１が前記突出部７ａで挙動がコントロールされ、サイドシル７の外側へのはみ出しを防止し、ボディサイドの変形を抑止する。
【００７０】
つまり、本実施形態は斜め衝突時だけでなく、相手車両３５と真っ直ぐ衝突し、単純に前輪１が後退した際にも、サイドシル７前端部の突出部７ａとアウトリガー１５から形成される凹部１８に前輪１がガイドされ、その結果、前輪１の前端部がフロントサイドメンバ３に干渉し、前輪１の後端部がサイドシル７の前端部およびアウトリガー１５に後部エネルギ吸収部材１９を介して干渉し、前輪１からの衝突荷重を効率的に車体の骨格を構成する車体構成部材へ分散させることができる。
【００７１】
なお、前部エネルギ吸収部材２３は、突出部２３ａを設けずに、前輪１に対向する面を車幅方向外側が車両後方側となるよう傾斜させるだけでもよく、また前部エネルギ吸収部材２３の前輪１に対向する面を傾斜させる代わりに、バンパ２１の前輪１に対向する面を同様に傾斜させることで、前部エネルギ吸収部材２３の前輪１側の面を傾斜させるのと等価となるようにしてもよい。また、図９に示すように、バンパ２１に前部エネルギ吸収部材２３を設けずに、バンパ２１の端部を車両後方側に突出させ、前輪１を覆い囲む形状としてもよい。
【００７２】
以上より、バンパ２１の車幅方向側端部，前部エネルギ吸収部材２３，サイドシル７およびアウトリガー１５前面の凹部１８，後部エネルギ吸収部材１９により、車両前面衝突時に、前輪１の挙動を制御するとともに、前輪１からの衝突荷重を車体構成部材に伝達させる前輪挙動制御手段を構成することになる。
【００７３】
図１０は、この発明の第２の実施形態を示している。この実施形態では、図６におけるフロントピラー９のＡ−Ａ断面の位置において、フロントピラーロワアウタ９ａと後部エネルギ吸収部材１９との間に、外部補強部材として板部材４１を設けている。符号９ｂは、フロントピラーロワインナである。
【００７４】
この場合、フロントピラー９に対応する部位の後部エネルギ吸収部材１９は、フロントピラーロワアウタ９ａとの間に三角形状の空間４３を形成するよう切り欠かれて切欠面１９ａを形成しており、この切欠面１９ａを覆うように、上記した板部材４１が設置されている。この板部材４１は、一端がフロントピラーロワアウタ９ａとフロントピラーロワインナ９ｂとの接合部におけるフロントピラーロワアウタ９ａ側に接合され、他端がパネル材４５の内面に接合されている。
【００７５】
このため、上記した第２の実施形態においては、前輪１からの前面衝突時の荷重が後部エネルギ吸収部材１９に作用しても、キャビン空間を形成するフロントピラーロアアウタ９ａなどボディサイドの変形は、板部材４１によって低減でき、ドアヒンジ３９，３７の変形防止もより確実なものとなる。
【００７６】
図１１は、この発明の第３の実施形態を示している。この実施形態は、前記図１０の第２の実施形態における三角形状の空間４３を矩形状とし、この空間に外部補強部材として樹脂または軽金属からなる充填部材４７を充填したものである。この場合には、第２の実施形態と同様の効果を有する他、充填部材４７を単に空間に格納するだけでよいので、外部補強部材を設置する上での制約に左右されることなく必要な範囲で効率的に補強できる。
【００７７】
図１２は、この発明の第４の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部に設けた後部エネルギ吸収部材１９の前輪１に対向する面を、フロントピラー９に対応する上部から、サイドシル７前端部に対応する下部に向って車両前後方向の厚さを徐々に厚くなる形状としている。
【００７８】
図１２（ｂ）に示すように、後部エネルギ吸収部材１９は、前面衝突時にサイドシル７に対応する下部を中心に変形するため、この下部の厚さを厚くすることで、前輪１からの衝突荷重入力を、主にサイドシル７への軸力として伝達でき、フロントピラー９への荷重入力およびフロントピラー９の基部に発生する曲げモーメントを低減できる。
【００７９】
図１３は、この発明の第５の実施形態を示している。この実施形態は、中空のフロントサイドメンバ３の車幅方向外側内面に、車両前面衝突時で変位した前輪１の前部を受け入れる凹状の補強部４９を設けている。これにより、図１３（ｂ）に示すように、前輪１は、前側左角部がフロントサイドメンバ３の側壁面を変形させた後、前記凹状の補強部４９と干渉するため、前輪１が受ける衝突荷重入力を補強部４９を介してフロントサイドメンバ３の前後力としても受けることができ、車体の骨格を構成する車体構成部材への荷重伝達効率をさらに向上することができる。
【００８０】
図１４は、この発明の第６の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部の後部エネルギ吸収部材１９の前輪１に対応する側の形状を、前面衝突時での前輪１の転舵軌跡（挙動軌跡）に応じた形状にしている。すなわち、後部エネルギ吸収部材１９の車両前後方向の厚さを、サイドシル７の傾斜面７ｂとアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで構成される凹部１８に対応するように、ほぼ均一に確保している。
【００８１】
このような構成とすることで、前面衝突の際に前輪１の転舵角が多少異なっても、前輪１に入力された衝突荷重のエネルギ吸収を充分確保することができる。
【００８２】
図１５は、この発明の第７の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部に設けた突出部７ａに代えて、突出部材５１を別部材として設けている。突出部７ａを別部材とすることで、この別部材を車種や前輪１の形状に応じて変更することで、車体骨格構造を大きく変えることなく、前輪１がサイドシル７前端部に荷重入力して後退する際の車幅方向外側への前輪１のはみ出しを防止することができる。
【００８３】
図１６は、この発明の第８の実施形態を示している。この実施形態は、図６のフロントピラー９のＢ−Ｂ断面の位置において、中空のフロントピラー９の断面内に内部補強部材となる板部材５３を設けている。この板部材５３は、一端がドアヒンジ３７の車両前側部位に対応するフロントピラーロワアウタ９ａ内面に接合され、他端が車両前方側のフロントピラーロワアウタ９ａと同インナ９ｂとの接合部に接合固定され、フロントピラーロワアウタ９ａの前側部分との間に空間部５５を形成している。
【００８４】
これにより、図１６（ｂ）に示すように、前面衝突荷重を、空間部５５が吸収し、ドアヒンジ３７周辺のフロントピラー９の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる自動車の車体前部構造の平面図である。
【図２】図１の車体前部構造の斜視図である。
【図３】図１の車体前部構造を備えた自動車の斜視図である。
【図４】図１の車体前部構造による右斜め前方からの衝突時の車体変形状態を示す平面図である。
【図５】図４での衝突時における前輪の挙動および車体各部の変形状態を、（ａ）〜（ｆ）にて時系列的に示す説明図である。
【図６】図４での衝突時における車両側方から見た状態を示す説明図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図７】図１の車体前部構造において、相手車両と前方から真っ直ぐ衝突した際の平面図である。
【図８】図７の衝突時での車両側方から見た状態を示す説明図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図９】図１の実施形態における前部エネルギ吸収部材を廃止した例を示す衝突時の平面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＡ−Ａ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１１】この発明の第３の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＡ−Ａ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１２】この発明の第４の実施形態を示す車両側方から見た図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１３】この発明の第５の実施形態を示す車体前部構造の平面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１４】この発明の第６の実施形態を示す要部の平面図である。
【図１５】この発明の第７の実施形態を示す要部の平面図である。
【図１６】この発明の第８の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＢ−Ｂ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【符号の説明】
１ 前輪
３ フロントサイドメンバ（車体構成部材）
５ フロントサイドメンバエクステンション（車体構成部材）
７ サイドシル（車体構成部材）
７ａ 突出部
９ フロントピラー
１５ アウトリガー（車体構成部材）
１７ ダッシュロワクロスメンバ（車体構成部材）
１８ 凹部（ガイド部，前輪挙動制御手段）
１９ 後部エネルギ吸収部材（前輪挙動制御手段）
２１ バンパ（車体構成部材、前輪挙動制御手段）
２３ 前部エネルギ吸収部材（前輪挙動制御手段）
２５ サスペンションアーム
２９ サブフレーム
３７，３９ ドアヒンジ
４１ 板部材（外部補強部材）
４７ 充填部材（外部補強部材）
４９ 補強部
５１ 突出部材（別部材）
５３ 板部材（内部補強部材）
５５ 空間部
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車体前部構造としては、例えば特開平１１−３４２８６９号公報に開示されたものがある。この車体前部構造は、車体下部両側に車両前後方向に延長されるサイドシルの前端部上面にフロントピラーが立設されており、車両の前面衝突時に、サイドシル前方にある前輪から受ける衝突荷重を、サイドシル自身で分散しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の車体前部構造では、車両前面衝突時にサイドシル前端部のみに前輪が直接干渉するため、サイドシルに衝突荷重が集中して変形が大きくなり、また、斜め前方からの衝突の際に前輪が車幅方向内向きに転舵した際には、衝突荷重を受ける前輪の衝突後の挙動については特に制御していないことから、前輪がその内側に配置されているサイドメンバなどの車体構成部材と必ずしも干渉できなくなるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、前輪周辺における車両前後方向の少なくとも後方側および車幅方向内側に車体構成部材が配置され、車両前面衝突時に、前記前輪の挙動を制御するとともに、前記前輪からの衝突荷重を、車両前後方向の後方側および車幅方向内側のそれぞれの前記車体構成部材に伝達させる前輪挙動制御手段を、車両前後方向の前記車体構成部材に設け、車幅方向内側に配置される前記車体構成部材となる中空のフロントサイドメンバの車幅方向外側内面に、車両前面衝突時で変位した前輪の前部を受け入れる凹状の補強部を設けた構成としてある。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前面衝突荷重を吸収して変形するエネルギ吸収部材を備えている構成としてある。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部に設定され、前記車輪を車幅方向内側へ変位させるガイド部を備えている構成としてある。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３の発明の構成において、サイドシル前端部の車幅方向外側部位が車両前方へ突出している構成としてある。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、サイドシル前端部の突出部は、別部材で構成してある。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明の構成において、車幅方向内側に配置される車体構成部材は、フロントサイドメンバからなり、このフロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前記サイドシルおよびアウトリガーに前記前輪からの衝突荷重を伝達させる構成としてある。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明の構成において、前輪挙動制御手段は、前輪前方のバンパ内側部に設定され、前記前輪に対向する面が、前記前輪を覆い囲む形状を呈する構成としてある。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明の構成において、前記フロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部および前記アウトリガーに設定されて、前記前輪を車幅方向内側へ変位させる凹状のガイド部を備えるとともに、前記サイドシルの車幅方向外側面が、前記前輪の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置する構成としてある。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの発明の構成において、前輪とサスペンションアームを介して連結されるサブフレームを備え、このサブフレームは、前面衝突時に下折れ変形するとともに車幅方向内側に変形して、前記前輪を車幅方向内側および後方側へ変位させる構成としてある。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項２ないし９のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材は、サイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このフロントピラーと前記エネルギ吸収部材との間に、エネルギ吸収部材が受ける前面衝突荷重のフロントピラーへの伝達を抑止する外部補強部材を設けた構成としてある。
【００１４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明の構成において、外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面を覆う板部材で構成されている。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明の構成において、外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面とフロントピラーとの間に形成した空間に充填される充填部材で構成されている。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明の構成において、充填部材は、樹脂または軽金属から構成されている。
【００１７】
請求項１４の発明は、請求項２ないし１３のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材の車両前方側の形状を、車両前面衝突時での前輪の挙動軌跡に対応した形状とした構成としてある。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項２ないし１４のいずれかの発明の構成において、エネルギ吸収部材は、前輪後方の車体構成部材となるサイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このエネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位に対してサイドシル前端部に対応する部位が、車両前後方向の厚さが厚く構成されている。
【００２０】
請求項１６の発明は、請求項１５の発明の構成において、エネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位からサイドシル前端部に対応する部位にわたり、車両前後方向の厚さが徐々に厚く構成されている。
【００２１】
請求項１７の発明は、請求項１ないし１６のいずれかの発明の構成において、前輪後方の車体構成部材の上部に設定される中空のフロントピラー下部断面内に、前記フロントピラー下部側面に対するドアヒンジプレート装着部に一端が連結し、他端が前記フロントピラー下部の前側部分に連結する内部補強部材を設け、この内部補強部材とフロントピラー前側部分との間に空間部を形成する構成としてある。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、前輪の動きを制御することが出来るため、車両に作用する荷重を衝突初期から前輪により広域で受けられるとともに、その荷重を前輪周辺の車体構成部材に効率的に伝達することができ、衝突荷重を、前輪後方の車体構成部材であるサイドシルに集中させることなく、車幅方向内側の車体構成部材にも伝達でき、フロントピラーやサイドシルなどボディサイドの大きな変形を防止することができる。
また、前輪が受ける衝突荷重を、凹状の補強部によってフロントサイドメンバの前後力として分散することができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、前面衝突時の前輪への衝撃を緩和できる上、エネルギ吸収部材が変形することで、前輪との接触面積を増大できて前輪への荷重伝達効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、前面衝突時に、前輪を車幅方向内側へ確実に変位させることができ、車体構成部材への衝突荷重の伝達をより効率的に行うことができる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、前輪がサイドシル前端部に干渉して後退する際に、車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止でき、衝突後半まで効率的に車体構成部材へ衝突荷重を伝達することができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、別部材を車種や車輪の形状に応じて変更することで、車体骨格構造を大きく変えることなく、前輪がサイドシル前端部に荷重入力して後退する際の車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止することができる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、衝突荷重を、サイドシルのみならずアウトリガーからフロントサイドメンバエクステンションなど複数の車体構成部材へ分散して伝達でき、荷重伝達効率をより向上させることができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、前輪を衝突初期段階から確実に挙動制御することができる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、前面衝突時に、前輪を車幅方向内側へ確実に変位させることができるとともに、前輪がサイドシル前端部に干渉して後退する際に、車幅方向外側への前輪のはみ出しを防止でき、衝突後半まで効率的に車体構成部材へ衝突荷重を伝達することができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、前面衝突時における前輪の前後方向および車幅方向の挙動をより確実に制御できるとともに、サブフレーム自身でも衝突時の衝撃を吸収することができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、フロントピラーなどボディサイドの大きな変形を防止することができる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を板部材からなる外部補強部材によって防止することができる。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を充填部材によって防止できる上、外部補強部材は、設定上での制約に左右されることなく必要な範囲に容易に設定することができる。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、前面衝突時でのフロントピラーなどボディサイドの変形を樹脂または軽金属からなる充填部材によって防止できる上、外部補強部材は、設定上での制約に左右されることなく必要な範囲に容易に設定することができる。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、前面衝突時での前輪の転舵角が異なっても衝突時の衝撃を確実に吸収することができる。
【００３７】
請求項１５の発明によれば、前面衝突時の前輪からの衝突荷重を、主にサイドシルへの軸力として伝達でき、フロントピラーへの衝突荷重の入力およびフロントピラー基部に発生する曲げモーメントを低減することができる。
【００３８】
請求項１６の発明によれば、前面衝突時の前輪からの衝突荷重を、主にサイドシルへの軸力として確実に伝達でき、フロントピラーへの衝突荷重の入力およびフロントピラー基部に発生する曲げモーメントをより低減することができる。
【００３９】
請求項１７の発明によれば、前面衝突時の衝突荷重を空間部が吸収し、フロントピラーにおけるドアヒンジ装着部周辺の変形を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４１】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる車体前部構造の平面図、図２は同斜視図、図３は上記した車体前部構造を備えた自動車の斜視図である。なお、図１および図２中で矢印Ｆｒで示す方向が車体前方側である。また、図１および図２は車体右側の構造を示しているが、同左側の前部も右側に対して左右対称であるだけで構造は同一であるので、ここでは右側前部の構造のみ説明する。
【００４２】
前輪１の車幅方向内側には、フロントサイドメンバ３が車体前後方向に延長され、フロントサイドメンバ３の後端には、フロントサイドメンバエクステンション５が連結されている。前輪１の後方にはサイドシル７が車体前後方向に延長して配置され、サイドシル７の前端上部には、フロントピラー９がサイドシル前端部を覆うようにして立設されている。
【００４３】
サイドシル７の内側に配置されるフロアパネル１１の前端部にはダッシュパネル１３が配置され、前記したフロントサイドメンバエクステンション５は、このダッシュパネル１３下端のダッシュロワクロスメンバ１７の下部を回り込んでフロアパネル１１の下面に接合配置されている。また、図１の平面図で示すように、フロントサイドメンバエクステンション５は、サイドシル７の前端部とアウトリガー１５により連結されている。
【００４４】
上記したフロントサイドメンバ３、フロントサイドメンバエクステンション５、サイドシル７、アウトリガー１５およびダッシュロワクロスメンバ１７などが、車体の骨格を形成する車体構成部材に相当している。
【００４５】
アウトリガー１５は、サイドシル７側の端部が、フロントサイドメンバエクステンション５側の端部より車両後方側に位置し、車両前方側の側面が車幅方向外側に向けて車両後方側に傾斜するガイド部としての傾斜面１５ａを形成している。一方、サイドシル７の前端部は、車幅方向外側が車両前方側へ向けて突出する突出部７ａを有し、これによりサイドシル７の前端面は、車幅方向内側に向けて車両後方側に傾斜する傾斜面７ｂを形成している。この突出部７ａの車幅方向外側面は、前輪１の直進状態での車幅方向外側面より車幅方向外側に位置している。
【００４６】
上記したアウトリガー１５の傾斜面１５ａとサイドシル７の傾斜面７ｂとで形成された凹状のガイド部となる凹部１８に、硬質発泡ウレタンからなる後部エネルギ吸収部材１９が装着されている。
【００４７】
フロントサイドメンバ３の前端部には、車体構成部材の一部であるバンパ２１が取り付けられ、バンパ２１の車幅方向外側端部の前輪１側の後面には、硬質発泡ウレタンからなる前部エネルギ吸収部材２３が装着されている。この前部エネルギ吸収部材２３は、後部エネルギ吸収部材１９と同様に、車幅方向外側面が、前輪１の直進状態での車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているとともに、車幅方向外側の先端が車両後方側に突出する突出部２３ａを有して前輪１の外側部分を覆い囲む形状となっている。
【００４８】
これら傾斜面１５ａ、アウトリガー１５、サイドシル７の傾斜面７ｂ、前後のエネルギ吸収部材１９、２３により前輪挙動制御手段を形成している。
【００４９】
フロントサイドメンバ３およびフロントサイドメンバエクステンション５の下面には、前輪１とサスペンションアーム２５により連結部２７にて連結されるサブフレーム２９が装着されている。サブフレーム２９は、フロントサイドメンバ３の下部からダッシュロワクロスメンバ１７の下部にわたり屈曲して形成されている。（図８参照）
上記したサブフレーム２９は、フロントサイドメンバ３の下部に位置する部位の前端が、フロントサイドメンバ３の前端下面に前方締結部３１にて締結固定されるとともに、同後端が、フロントサイドメンバエクステンション５の前端下面に後方締結部３３にて締結固定されている。この後方締結部３３におけるサブフレーム２９のコーナ部には、ブレース部材３５が設けてある。
【００５０】
サブフレーム２９は、前方締結部３１から後方に向けて下方に傾斜する前方傾斜部２９ａと、前方傾斜部２９ａの後端から水平に後方に向けて延長される水平部２９ｂと、水平部２９ｂの後端から後方締結部３３に向けて僅かに上方に向けて傾斜する後方傾斜部２９ｃとを備えており、水平部２９ｂにサスペンションアーム２５が連結されている。
【００５１】
次に、上記した車体前部構造の作用を説明する。図４は、上記した車体前部構造を備えた自動車に、車両右斜め前方から相手車両３５と前面衝突した状態を示す平面図である。このとき、バンパ２１の右側端部前面に斜め方向荷重Ｆが作用する。図５に、その際の前輪１の挙動および車体各部の変形状態を時系列的に（ａ）〜（ｆ）として示す。
【００５２】
まず、右斜め前方からバンパ２１に荷重Ｆが作用すると、（ａ）に示すようにバンパ２１の右側端部が内折れ変形を始め、この内折れ変形に伴って、バンパ２１の右側端部裏面側に設けられた前部エネルギ吸収部材２３が、前輪１の前端右部付近に干渉する。その後、前部エネルギ吸収部２３が変形するとともに、前輪１に対し、後退させる荷重Ｆ1と同時に内側に転舵（変位）させる荷重Ｆ2が作用する。
【００５３】
このとき、前部エネルギ吸収部材２３は、バンパ２１の前輪１への干渉時の衝撃を緩和し、バンパ２１の局部折れを防止するとともに、前部エネルギ吸収部材２３が変形することで前輪１との接触面積が増大し、バンパ２１からの前輪１への荷重伝達効率が向上し、前面衝突時における前輪１の内側へ転舵する挙動を確実に制御することが可能となる。
【００５４】
また、前部エネルギ吸収部材２３は、外側端部に前輪１を覆う突出部２３ａを備え、かつ車幅方向外側面が、前輪１の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているので、前輪１を内側に転舵させるようにガイドし、その挙動制御をより確実なものとする。
【００５５】
次に、図５（ｂ）に示すように、前輪１は、内側への転舵に伴って、フロントサイドメンバ３の側壁面に干渉し、フロントサイドメンバ３に対し横荷重が作用するようになる。
【００５６】
上記した（ｂ）とほぼ同時に、（ｃ）に示すように車体変形が進行し、フロントサイドメンバ３およびサブフレーム２９の前端部に相手車両３５から斜め荷重が作用するようになる。そのため、車両側方から見た図である（ｄ）に示すようにサブフレーム２９が、二点鎖線で示すように下折れ変形し、また、サブフレーム２９にはこれと同時に車両横方向荷重も作用するので、ブレース部材３５の変形によるエネルギ吸収作用を伴って内側（図５中で左側）に変形する。
【００５７】
その結果、サスペンションアーム２５がサブフレーム２９の前記挙動に伴って後退しながら内側に移動し、前輪１も同様の挙動となる。その後、（ｆ）に示すように、さらに前輪１に作用する荷重により、内側に転舵した前輪１がさらに後退し、サイドシル７の前端部およびアウトリガー１５の前面部に設定してある後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９を変形させることにより、前面衝突時のエネルギ吸収がなされる。
【００５８】
その後、さらに車体の変形が進行し、後部エネルギ吸収部材１９の変形も進行すると、サイドシル７の前端部の傾斜面７ｂとアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで形成される凹部１８に、前輪１の後端内側角部がガイドされ、その結果前輪１は、図４に示す転舵姿勢となる。
【００５９】
このとき、サイドシル７前端部の突出部７ａの車幅方向外側面は、前輪１の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置しているため、前面衝突時に前輪１が後退した際に、サイドシル７外側への前輪１のはみ出しを防止でき、衝突荷重をフロントサイドメンバ３およびサイドシル７に確実に伝達することができる。
【００６０】
上記したように、（ａ）のタイミングとすることで、前輪１の後端部が後部エネルギ吸収部材１９に接触する前に、前輪１の転舵方向の挙動を制御することができ、前輪１の後端部を、サイドシル７の傾斜面７ｂおよびアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで形成される凹部１８にガイドしやすくできる。
【００６１】
また、（ｂ）のタイミングにすることで、フロントサイドメンバ３自身が斜め入力で大きく内折れ変形する前に、フロントサイドメンバ３の所定の位置に前輪１を干渉させることで、前輪１からフロントサイドメンバ３への荷重伝達経路を確保できる。
【００６２】
さらに（ｃ），（ｄ）のタイミングとすることで、前輪１は、フロントサイドメンバ３の側壁面に左前端部がガイドされてほぼ一定の転舵角を保ったまま、サブフレーム２９の下折れ挙動と前方からの入力により後退変位する。
【００６３】
その後は、前述したように（ｆ）のタイミングで、後部エネルギ吸収部材１９により前面衝突時でのエネルギ吸収を行いつつ、前輪１は凹部１８のほぼ中央にガイドされて車幅方向の位置が制御され、これにより前輪１が受ける衝突荷重を、アウトリガー１５およびサイドシル７へ確実に伝達することができる。
【００６４】
上記した前輪１の挙動による全体的な効果としては、車両斜め前方から車両に作用する荷重を衝突初期から前輪１により広域で受けられるとともに、その荷重を前輪１からフロントサイドメンバ３，サイドシル７およびアウトリガー１５など車体の骨格を形成する車体構成部材に効率的に伝達し、この結果キャビン空間を形成するフロントピラー９やサイドシル７などのボディサイドを大きく変形させることなく、前面衝突時のエネルギ吸収を効率よく行うことができる。
【００６５】
その際の車両側方から見た状態を図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、前輪１へ斜め荷重Ｆが車両前方から作用すると、前輪１は、前記した転舵挙動を伴いながら後退し、図６（ｂ）に示すように前輪１のゴム部の変形を伴って、後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９の変形により衝突時のエネルギを吸収する。
【００６６】
また、前輪１に入力される衝突荷重は、前輪１の後端部がサイドシル７の前端部およびアウトリガー１５に伝達されるため、ドア取り付け用のドアヒンジ３７，３９が設定されているフロントピラー９自身には直接大きな変形が及ばず、衝突後のドアの開閉が容易に行える。
【００６７】
また、図７および図８に示すように、相手車両と前方から真っ直ぐ衝突した際には、荷重Ｆが車両前後方向にバンパ２１の全体にわたって作用する。そのため、この場合には、衝突初期からフロントサイドメンバ３およびサブフレーム２９に前後方向の衝突荷重が作用する。
【００６８】
この結果、図７および図８（ｂ）に示すように、バンパ２１が全体的に圧壊変形し、それと同時に、フロントサイドメンバ３が軸圧壊変形するとともに、サブフレーム２９が下折れ変形する。バンパ２１に設けた前部エネルギ吸収部材２３が前輪１の前面部に干渉し、前輪１のゴム部の変形と後退挙動が始まり、さらに後退が進行すると、前輪１の後端部が、サイドシル７の前端部およびアウトリガー１５前面部に設定してある後部エネルギ吸収部材１９に干渉し、後部エネルギ吸収部材１９を変形させることで、さらにエネルギ吸収量が増大される。
【００６９】
また、本実施形態では、図１に示すように、サイドシル７前端部の突出部７ａの車幅方向外側面が、前輪１より外側に位置しているので、前面衝突時に前輪１が後退してきて後部エネルギ吸収部材１９を変形させる際に、前輪１が前記突出部７ａで挙動がコントロールされ、サイドシル７の外側へのはみ出しを防止し、ボディサイドの変形を抑止する。
【００７０】
つまり、本実施形態は斜め衝突時だけでなく、相手車両３５と真っ直ぐ衝突し、単純に前輪１が後退した際にも、サイドシル７前端部の突出部７ａとアウトリガー１５から形成される凹部１８に前輪１がガイドされ、その結果、前輪１の前端部がフロントサイドメンバ３に干渉し、前輪１の後端部がサイドシル７の前端部およびアウトリガー１５に後部エネルギ吸収部材１９を介して干渉し、前輪１からの衝突荷重を効率的に車体の骨格を構成する車体構成部材へ分散させることができる。
【００７１】
なお、前部エネルギ吸収部材２３は、突出部２３ａを設けずに、前輪１に対向する面を車幅方向外側が車両後方側となるよう傾斜させるだけでもよく、また前部エネルギ吸収部材２３の前輪１に対向する面を傾斜させる代わりに、バンパ２１の前輪１に対向する面を同様に傾斜させることで、前部エネルギ吸収部材２３の前輪１側の面を傾斜させるのと等価となるようにしてもよい。また、図９に示すように、バンパ２１に前部エネルギ吸収部材２３を設けずに、バンパ２１の端部を車両後方側に突出させ、前輪１を覆い囲む形状としてもよい。
【００７２】
以上より、バンパ２１の車幅方向側端部，前部エネルギ吸収部材２３，サイドシル７およびアウトリガー１５前面の凹部１８，後部エネルギ吸収部材１９により、車両前面衝突時に、前輪１の挙動を制御するとともに、前輪１からの衝突荷重を車体構成部材に伝達させる前輪挙動制御手段を構成することになる。
【００７３】
図１０は、この発明の第２の実施形態を示している。この実施形態では、図６におけるフロントピラー９のＡ−Ａ断面の位置において、フロントピラーロワアウタ９ａと後部エネルギ吸収部材１９との間に、外部補強部材として板部材４１を設けている。符号９ｂは、フロントピラーロワインナである。
【００７４】
この場合、フロントピラー９に対応する部位の後部エネルギ吸収部材１９は、フロントピラーロワアウタ９ａとの間に三角形状の空間４３を形成するよう切り欠かれて切欠面１９ａを形成しており、この切欠面１９ａを覆うように、上記した板部材４１が設置されている。この板部材４１は、一端がフロントピラーロワアウタ９ａとフロントピラーロワインナ９ｂとの接合部におけるフロントピラーロワアウタ９ａ側に接合され、他端がパネル材４５の内面に接合されている。
【００７５】
このため、上記した第２の実施形態においては、前輪１からの前面衝突時の荷重が後部エネルギ吸収部材１９に作用しても、キャビン空間を形成するフロントピラーロアアウタ９ａなどボディサイドの変形は、板部材４１によって低減でき、ドアヒンジ３９，３７の変形防止もより確実なものとなる。
【００７６】
図１１は、この発明の第３の実施形態を示している。この実施形態は、前記図１０の第２の実施形態における三角形状の空間４３を矩形状とし、この空間に外部補強部材として樹脂または軽金属からなる充填部材４７を充填したものである。この場合には、第２の実施形態と同様の効果を有する他、充填部材４７を単に空間に格納するだけでよいので、外部補強部材を設置する上での制約に左右されることなく必要な範囲で効率的に補強できる。
【００７７】
図１２は、この発明の第４の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部に設けた後部エネルギ吸収部材１９の前輪１に対向する面を、フロントピラー９に対応する上部から、サイドシル７前端部に対応する下部に向って車両前後方向の厚さを徐々に厚くなる形状としている。
【００７８】
図１２（ｂ）に示すように、後部エネルギ吸収部材１９は、前面衝突時にサイドシル７に対応する下部を中心に変形するため、この下部の厚さを厚くすることで、前輪１からの衝突荷重入力を、主にサイドシル７への軸力として伝達でき、フロントピラー９への荷重入力およびフロントピラー９の基部に発生する曲げモーメントを低減できる。
【００７９】
図１３は、この発明の第５の実施形態を示している。この実施形態は、中空のフロントサイドメンバ３の車幅方向外側内面に、車両前面衝突時で変位した前輪１の前部を受け入れる凹状の補強部４９を設けている。これにより、図１３（ｂ）に示すように、前輪１は、前側左角部がフロントサイドメンバ３の側壁面を変形させた後、前記凹状の補強部４９と干渉するため、前輪１が受ける衝突荷重入力を補強部４９を介してフロントサイドメンバ３の前後力としても受けることができ、車体の骨格を構成する車体構成部材への荷重伝達効率をさらに向上することができる。
【００８０】
図１４は、この発明の第６の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部の後部エネルギ吸収部材１９の前輪１に対応する側の形状を、前面衝突時での前輪１の転舵軌跡（挙動軌跡）に応じた形状にしている。すなわち、後部エネルギ吸収部材１９の車両前後方向の厚さを、サイドシル７の傾斜面７ｂとアウトリガー１５の傾斜面１５ａとで構成される凹部１８に対応するように、ほぼ均一に確保している。
【００８１】
このような構成とすることで、前面衝突の際に前輪１の転舵角が多少異なっても、前輪１に入力された衝突荷重のエネルギ吸収を充分確保することができる。
【００８２】
図１５は、この発明の第７の実施形態を示している。この実施形態は、サイドシル７前端部に設けた突出部７ａに代えて、突出部材５１を別部材として設けている。突出部７ａを別部材とすることで、この別部材を車種や前輪１の形状に応じて変更することで、車体骨格構造を大きく変えることなく、前輪１がサイドシル７前端部に荷重入力して後退する際の車幅方向外側への前輪１のはみ出しを防止することができる。
【００８３】
図１６は、この発明の第８の実施形態を示している。この実施形態は、図６のフロントピラー９のＢ−Ｂ断面の位置において、中空のフロントピラー９の断面内に内部補強部材となる板部材５３を設けている。この板部材５３は、一端がドアヒンジ３７の車両前側部位に対応するフロントピラーロワアウタ９ａ内面に接合され、他端が車両前方側のフロントピラーロワアウタ９ａと同インナ９ｂとの接合部に接合固定され、フロントピラーロワアウタ９ａの前側部分との間に空間部５５を形成している。
【００８４】
これにより、図１６（ｂ）に示すように、前面衝突荷重を、空間部５５が吸収し、ドアヒンジ３７周辺のフロントピラー９の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる自動車の車体前部構造の平面図である。
【図２】図１の車体前部構造の斜視図である。
【図３】図１の車体前部構造を備えた自動車の斜視図である。
【図４】図１の車体前部構造による右斜め前方からの衝突時の車体変形状態を示す平面図である。
【図５】図４での衝突時における前輪の挙動および車体各部の変形状態を、（ａ）〜（ｆ）にて時系列的に示す説明図である。
【図６】図４での衝突時における車両側方から見た状態を示す説明図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図７】図１の車体前部構造において、相手車両と前方から真っ直ぐ衝突した際の平面図である。
【図８】図７の衝突時での車両側方から見た状態を示す説明図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図９】図１の実施形態における前部エネルギ吸収部材を廃止した例を示す衝突時の平面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＡ−Ａ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１１】この発明の第３の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＡ−Ａ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１２】この発明の第４の実施形態を示す車両側方から見た図で、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１３】この発明の第５の実施形態を示す車体前部構造の平面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【図１４】この発明の第６の実施形態を示す要部の平面図である。
【図１５】この発明の第７の実施形態を示す要部の平面図である。
【図１６】この発明の第８の実施形態を示す、図６におけるフロントピラーのＢ−Ｂ断面に相当する断面図であり、（ａ）は衝突前、（ｂ）は衝突後のものである。
【符号の説明】
１ 前輪
３ フロントサイドメンバ（車体構成部材）
５ フロントサイドメンバエクステンション（車体構成部材）
７ サイドシル（車体構成部材）
７ａ 突出部
９ フロントピラー
１５ アウトリガー（車体構成部材）
１７ ダッシュロワクロスメンバ（車体構成部材）
１８ 凹部（ガイド部，前輪挙動制御手段）
１９ 後部エネルギ吸収部材（前輪挙動制御手段）
２１ バンパ（車体構成部材、前輪挙動制御手段）
２３ 前部エネルギ吸収部材（前輪挙動制御手段）
２５ サスペンションアーム
２９ サブフレーム
３７，３９ ドアヒンジ
４１ 板部材（外部補強部材）
４７ 充填部材（外部補強部材）
４９ 補強部
５１ 突出部材（別部材）
５３ 板部材（内部補強部材）
５５ 空間部
Claims (17)
- 前輪周辺における車両前後方向の少なくとも後方側および車幅方向内側に車体構成部材が配置され、車両前面衝突時に、前記前輪の挙動を制御するとともに、前記前輪からの衝突荷重を、車両前後方向の後方側および車幅方向内側のそれぞれの前記車体構成部材に伝達させる前輪挙動制御手段を、車両前後方向の前記車体構成部材に設け、車幅方向内側に配置される前記車体構成部材となる中空のフロントサイドメンバの車幅方向外側内面に、車両前面衝突時で変位した前輪の前部を受け入れる凹状の補強部を設けたことを特徴とする車体前部構造。
- 前輪挙動制御手段は、前面衝突荷重を吸収して変形するエネルギ吸収部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
- 前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部に設定され、前記車輪を車幅方向内側へ変位させるガイド部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の車体前部構造。
- サイドシル前端部の車幅方向外側部位が車両前方へ突出していることを特徴とする請求項３載の車体前部構造。
- サイドシル前端部の突出部は、別部材で構成されていることを特徴とする請求項４記載の車体前部構造。
- 前記フロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前記サイドシルおよびアウトリガーに前記前輪からの衝突荷重を伝達させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車体前部構造。
- 前輪挙動制御手段は、前輪前方のバンパ内側部に設定され、前記前輪に対向する面が、前記前輪を覆い囲む形状を呈していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車体前部構造。
- 前記フロントサイドメンバの後端に連結されるフロントサイドメンバエクステンションと、サイドシル前端部とがアウトリガーで連結され、前輪挙動制御手段は、前輪の車両後方側に位置するサイドシル前端部および前記アウトリガーに設定されて、前記前輪を車幅方向内側へ変位させる凹状のガイド部を備えるとともに、前記サイドシルの車幅方向外側面が、前記前輪の車幅方向外側面より車幅方向外側に位置していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の車体前部構造。
- 前輪とサスペンションアームを介して連結されるサブフレームを備え、このサブフレームは、前面衝突時に下折れ変形するとともに車幅方向内側に変形して、前記前輪を車幅方向内側および後方側へ変位させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の車体前部構造。
- エネルギ吸収部材は、サイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このフロントピラーと前記エネルギ吸収部材との間に、エネルギ吸収部材が受ける前面衝突荷重のフロントピラーへの伝達を抑止する外部補強部材を設けたことを特徴とする請求項２ないし９のいずれかに記載の車体前部構造。
- 外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面を覆う板部材で構成されていることを特徴とする請求項１０記載の車体前部構造。
- 外部補強部材は、エネルギ吸収部材の車幅方向外側面とフロントピラーとの間に形成した空間に充填される充填部材で構成されていることを特徴とする請求項１０記載の車体前部構造。
- 充填部材は、樹脂または軽金属から構成されていることを特徴とする請求項１２記載の車体前部構造。
- エネルギ吸収部材の車両前方側の形状を、車両前面衝突時での前輪の挙動軌跡に対応した形状としたことを特徴とする請求項２ないし１３のいずれかに記載の車体前部構造。
- エネルギ吸収部材は、前輪後方の車体構成部材となるサイドシル前端部からその上方のフロントピラー前面にわたって配置され、このエネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位に対してサイドシル前端部に対応する部位が、車両前後方向の厚さが厚く構成されていることを特徴とする請求項２ないし１４のいずれかに記載の車体前部構造。
- エネルギ吸収部材は、フロントピラー前面部に対応する部位からサイドシル前端部に対応する部位にわたり、車両前後方向の厚さが徐々に厚く構成されていることを特徴とする請求項１５記載の車体前部構造。
- 前輪後方の車体構成部材の上部に設定される中空のフロントピラー下部断面内に、前記フロントピラー下部側面に対するドアヒンジプレート装着部に一端が連結し、他端が前記フロントピラー下部の前側部分に連結する内部補強部材を設け、この内部補強部材とフロントピラー前側部分との間に空間部を形成したことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の車体前部構造。
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