JP4080461B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前部で左右のフロントサイドフレームの後部間にクロスメンバを掛け渡した、車体前部構造の改良技術に関する。

一般に車体は、前部及び後部において、左右のサイドフレーム間にクロスメンバを掛け渡すことによって車体剛性を確保するようにした構成を採用している。このような車体には、クロスメンバの接合部分にサブフレームを取付けるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２１１１６７号公報（図１−２、図６−７）

特許文献１に示す従来の車体後部構造を、次の図７に基づいて説明する。
図７は従来の車体後部構造の概要図である。従来の車体後部構造は、車両１００の後部で前後に延びた左右のリヤサイドフレーム１０１（一方のみを示す。以下同じ。）と、左右のリヤホイルハウスインナ１０２と、リヤサイドフレーム１０１から下方にオフセットするとともに車幅方向に延びたクロスメンバ１０３と、クロスメンバ１０３の上に張ったフロアパン１０４とからなる。
左右のリヤホイルハウスインナ１０２は、左右のリヤサイドフレーム１０１における車幅方向の外面に接合した部材である。

フロアクロスメンバ１０３は、両端をリヤサイドフレーム１０１及びリヤホイルハウスインナ１０２に接合した部材である。このようなクロスメンバ１０３は、リヤサイドフレーム１０１よりも車幅方向内寄りの位置及びリヤサイドフレーム１０１の真下の位置が、隔壁（バルクヘッド）１０５，１０６にて長手方向に仕切られるとともに、これらの隔壁１０５，１０６の下にリインフォースクロスメンバ１０７を沿わせ、このリインフォースクロスメンバ１０７の位置にサブフレーム１０８を取付けたものである。

ところが、車種によっては車体前部のように、サイドフレームの高さに対してクロスメンバの高さが一致するとともに、クロスメンバを通す位置に対してサブフレームの位置が前後にオフセットする場合がある。このような構成について、次の図８に基づき説明する。

図８（ａ），（ｂ）は従来の車体前部構造の概要図であり、（ａ）は車体前部の左半分を上から見た断面構造を示し、（ｂ）は（ａ）の構造でフロアパネル２０４を張った平面構造を示す。Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、ＣＬは車幅中心を示す。

従来の車体前部構造は、車体２００の前部で前後に延びた左右のフロントサイドフレーム２０１（一方のみを示す。以下同じ。）と、左右のフロントサイドフレーム２０１の後部間に掛け渡したクロスメンバ２０２と、クロスメンバ２０２の直前に且つ左右のフロントサイドフレーム２０１に設けた左右のサブフレーム支持用ブラケット２０３と、左右のフロントサイドフレーム２０１の後部、クロスメンバ２０２並びに左右のサブフレーム支持用ブラケット２０３の上に張ったフロアパネル２０４と、からなる。

より詳しくは、左右のフロントサイドフレーム２０１は、側部から車幅中心ＣＬ側へ断面視上開放コ字状のブラケット２０５を延ばしたものである。これら左右のブラケット２０５の先端部に断面視上開放コ字状のクロスメンバ２０２の両端を差し込んで、溶接にて接合することができる。
左右のサブフレーム支持用ブラケット２０３は、ブラケット２０５の前面に溶接にて接合し、サブフレーム２０６をボルト２０８にて取付けたものである。サブフレーム２０６は、図示せぬエンジンやサスペンションを搭載することができる。

ところで、車体前方からサブフレーム２０６に衝突エネルギーＥ２が作用したときには、衝突エネルギーＥ２はサブフレーム２０６からサブフレーム支持用ブラケット２０３を介してブラケット２０５の前板２０７に伝わることで、前板２０７を後方へ変形させようとする。

車体２００の前部において、サブフレーム２０６を取付ける部分は車体２００の操縦安定性の観点から高剛性であることが求められる。このため、左右のフロントサイドフレーム２０１の後部間に掛け渡すクロスメンバ２０２とブラケット２０５との接合部分の強度を高めることは極めて重要である。
さらには、クロスメンバ２０２やブラケット２０５の上にはフロアパネル２０４が張られているので、衝突エネルギーＥ２に対して、フロアパネル２０４における乗員の足元（足置きスペース）部分の変形を抑制するには、クロスメンバ２０２とブラケット２０５との接合部分の強度を高める必要がある。
しかも、車体は構成の簡略化並びに構成部品数の削減化が求められる。

本発明は、車体前部で左右のフロントサイドフレームの後部間にクロスメンバを掛け渡すとともに、サブフレーム支持用ブラケットを設けた車体前部構造において、（１）サイドフレームに対するクロスメンバの接合部分の強度をより高め、（２）衝突エネルギーに対して、車室内の保護性能をより高める上で大きい寄与度を有する「乗員足元のフロア変形を抑制する」ことができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体前部で前後に延びた左右のフロントサイドフレームの後部にそれぞれサブフレーム支持用ブラケットを設けるとともに、左右のフロントサイドフレームの後部間にクロスメンバを掛け渡し、これら左右のフロントサイドフレームの後部、左右のサブフレーム支持用ブラケット並びにクロスメンバの上にフロアパネルを張った車体前部構造において、
左右のサブフレーム支持用ブラケットは、左右のフロントサイドフレームにおける各車幅中央側の側板に各々沿わせて接合することで互いに対向し合う箱状部材であり、
これら左右の箱状部材の内部で、且つ、フロントサイドフレームの側板とサブフレーム支持用ブラケットの車幅中央側の側板との間にスティフナを掛け渡すことで、これら左右のスティフナを互いに対向させ、
これら左右のスティフナの延長線上で、左右のサブフレーム支持用ブラケットにおける車幅中央側の側板にクロスメンバの両端部を接合することで、左右のフロントサイドフレームに左右のスティフナ及び左右のサブフレーム支持用ブラケットの側板を介して、クロスメンバの両端部を接合したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、スティフナの延長線上にクロスメンバを配置するとともに、フロントサイドフレームにスティフナ及びサブフレーム支持用ブラケットの側板を介してクロスメンバの端部を接合したので、スティフナはクロスメンバの延長部材、すなわち、クロスメンバの一部であると、考えることができる。
さらには、スティフナにサブフレーム支持用ブラケットの側板を介してクロスメンバの端部を接合したので、サブフレーム支持用ブラケットの側板は、クロスメンバの延長部材としてのスティフナとクロスメンバとの間を仕切る隔壁（バルクヘッド）、すなわち、クロスメンバを長手方向で仕切る隔壁を兼ねると、考えることができる。
このように、フロントサイドフレームに対するクロスメンバの接合部分に隔壁を設けたので、この接合部分の強度を、より高めることができる。

車体前部において、フロントサイドフレームに取付けられたサブフレーム支持用ブラケットには、エンジンやサスペンション等が搭載されたサブフレームを取付けることができる。
車体前方からサブフレームに衝突エネルギーが作用したとき、衝突エネルギーはサブフレームからサブフレーム支持用ブラケットを介してクロスメンバに伝わる。これに対し、フロントサイドフレーム及びサブフレーム支持用ブラケットで構成した箱状部材によって、クロスメンバの接合部分の強度を高めたので、この上に張ったフロアパネルの変形を、より一層抑制することができる。

ところで、フロアパネルのうち、前記接合部分の上は乗員の足置きスペースであることが多い。このような足置きスペースにおけるフロアパネルの変形を、より一層抑制することができる。しかも、サブフレーム支持用ブラケットがクロスメンバの隔壁を兼ねるので、別部材からなる新たな隔壁を設ける必要はなく、簡単な構成で部品数が少なくてすむ。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側、ＣＬは車幅中心（車体中心）を示す。

図１は本発明に係る車体前部の平面図であり、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部周りを示す。自動車等の車両における車体１０は、車体前部で前後に延びた左右のフロントサイドフレーム２０，２０と、これらのフロントサイドフレーム２０，２０の後端から後方へ延びた左右のフロアフレーム３１，３１と、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部側部に接合した左右のサイドアウトリガー３２，３２と、これらのサイドアウトリガー３２，３２の後部から後方へ延びた左右のサイドシル３３，３３と、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部間に掛け渡したクロスメンバ４０とを、前部の主要な構成メンバとした車体フレームである。
左右のサイドシル３３，３３は、左右のフロアフレーム３１，３１よりも車幅方向の外側に配置することになる。

このような車体１０は、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部にそれぞれサブフレーム支持用ブラケット５０，５０を設けるとともに、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部、左右のフロアフレーム３１，３１、クロスメンバ４０、左右のサブフレーム支持用ブラケット５０，５０の後部の上にフロアパネル６１を張ったものである。
左右のサブフレーム支持用ブラケット５０，５０は、図示せぬエンジンやサスペンション等が搭載されたサブフレーム６２を取付けることができる。

次に、左のフロントサイドフレーム２０に対するクロスメンバ４０の左端部４５、左のサブフレーム支持用ブラケット５０の取付け構造について説明する。なお、右のフロントサイドフレーム２０に対するクロスメンバ４０の右端部４５、右のサブフレーム支持用ブラケット５０の取付け構造は、左側と同じ構成なので、説明を省略する。

図２は本発明に係る左のフロントサイドフレーム、クロスメンバの左端部、左のサブフレーム支持用ブラケット周りの斜視図である。
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る左のフロントサイドフレーム、クロスメンバの左端部、左のサブフレーム支持用ブラケット周りの模式的構成図であり、（ａ）はフロアパネルを外した構成の平面構成を示し、（ｂ）はフロアパネル６１を張った構成の平面構成を示す。
図４は図２の４−４線断面図である。図５は図２の５矢視断面図である。図６は図２の６−６線断面図である。

図２に示すように、フロントサイドフレーム２０は、底板２１と車幅中央ＣＬ側の側板２２と車幅外側の側板２３とからなる、上開放コの字状断面体であり、開放された両端に上部フランジ２４，２４を備えた、いわゆるハット状断面の部材である。このフロントサイドフレーム２０は、上部フランジ２４，２４に上板２５を接合することで、閉断面体としたものである。
一方、クロスメンバ４０も図２に示すように、底板４１と前板４２と後板４３とからなる、上開放コの字状断面体であり、開放された両端に上部フランジ４４，４４を備えた、いわゆるハット状断面の部材である。

図１及び図２に示すように、左右のサブフレーム支持用ブラケット５０，５０（以下、単に「ブラケット５０，５０」と言う。）は、左右のフロントサイドフレーム２０，２０における各車幅中央ＣＬ側の側板２２，２２に各々沿わせて接合することで互いに対向し合う部材である。
詳しく説明すると、ブラケット５０は図２〜図４に示すように、底板５１と車幅中央ＣＬ側の側板５２と前板５３と後板５４とからなり、フロントサイドフレーム２０に臨む側方及び上方を開放し、開放された側端に前の側部フランジ５５（図４参照）及び後の側部フランジ５６を備えるとともに、上端に上部フランジ５７を備える。

フロントサイドフレーム２０における車幅中央ＣＬ側の側板２２に、側部フランジ５５，５６をスポット溶接等によって接合することで、フロントサイドフレーム２０にブラケット５０を接合して取付けることができる。この結果、ブラケット５０は車幅方向外側の開放端がフロントサイドフレーム２０によって閉鎖された、箱状部材となる。
この箱状部材からなるブラケット５０は、車体前後に細長い平面視略矩形状を呈する。図２に示すように底板５１は、フロントサイドフレーム２０の底板２１と概ね同一高さの水平な平板である。上部フランジ５７は、フロントサイドフレーム２０の上部フランジ２４と概ね同一高さである。

図２〜図４に示すように、上述のフロントサイドフレーム２０の上部フランジ２４，２４の後部、クロスメンバ４０の上部フランジ４４，４４の少なくとも一部、ブラケット５０の上部フランジ５７の後部には、フロアパネル６１を上から重ねてスポット溶接等によって接合することができる。

このようなブラケット５０は、サブフレーム６２を支持する補助ブラケット部７０を内蔵した構成である。補助ブラケット部７０は、ブラケット５０の底板５１から上方へ一定の間隔を有して配置された前部の水平な上板７１と、上板７１の後端から底板５１まで垂下した縦板状の垂下板７２と、垂下板７２から底板５１に沿って後方へ延びた水平な下板７３と、下板７３の後端からブラケット５０の上端まで起立した縦板状の起立板７４とからなる、金属板のプレス成型品である。

上板７１は、ブラケット５０でサブフレーム６２を支持する位置に配置された部分である。底板５１と上板７１との間に鉛直なパイプ状のカラー７５を貫通させて掛け渡すことで、カラー７５を貫通させた図示せぬボルトによって、ブラケット５０にサブフレーム６２を取付けることができる。
このような補助ブラケット部７０は、下板７３を底板５１に接合し、前部フランジ７６を前板５３に接合し、左右両側部の側部フランジ７７，７７をフロントサイドフレーム２０の車幅中央ＣＬ側の側板２２、及び、ブラケット５０の車幅中央ＣＬ側の側板５２に接合することで、フロントサイドフレーム２０及びブラケット５０に一体的に組付けることができる。

起立板７４は補強部材の役割を果す。起立板７４のことを以下「スティフナ７４」と言うことにする。このようにスティフナ７４（補強部材７４）は、箱状部材からなるブラケット５０の内部で、且つ、フロントサイドフレーム２０の車幅中央ＣＬ側の側板２２とブラケット５０の車幅中央ＣＬ側の側板５２との間に掛け渡したものである。この結果、図１に示すように、左右のスティフナ７４，７４同士を互いに対向させることができる。

図１に示すように車体１０は、左右のスティフナ７４，７４の延長線Ｌｓ上、すなわち左右のスティフナ７４，７４を通る直線Ｌｓ上で、左右のブラケット５０，５０における車幅中央ＣＬ側の側板５２，５２にクロスメンバ４０の両端部４５，４５を接合することで、左右のフロントサイドフレーム２０，２０に左右のスティフナ７４，７４及び左右のブラケット５０，５０の側板５２，５２を介して、クロスメンバ４０の両端部４５，４５を接合したことを特徴とする。

具体的には図２、図３及び図６に示すように、クロスメンバ４０の端部４５をブラケット５０の側板５２に突当てたものである。
より詳しく説明すると、車体１０は（１）クロスメンバ４０における前板４２の先端を側板５２を介してスティフナ７４に対向させ、その先端の前部フランジ４６を側板５２に重ねるとともに、前部フランジ４６並びに側板５２をスティフナ７４部分の側部フランジ７７にスポット溶接等にて接合し、（２）クロスメンバ４０における後板４３の先端を延長してブラケット５０の後板５４に後方から重ねてスポット溶接等にて接合し、（３）クロスメンバ４０における底板４１の先端を延長してブラケット５０の底板５１に下方から重ねてスポット溶接等にて接合することで、クロスメンバ４０をブラケット５０及びスティフナ７４を介して、フロントサイドフレーム２０に接合した構成である。

次に、上記構成の車体前部構造の作用について、図１及び図３に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の車体前部構造は、スティフナ７４，７４の延長線Ｌｓ上にクロスメンバ４０を配置するとともに、フロントサイドフレーム２０，２０にスティフナ７４，７４及びブラケット５０，５０の側板５２，５２を介してクロスメンバ４０の両端部４５，４５を接合したので、スティフナ７４，７４はクロスメンバ４０の延長部材、すなわち、クロスメンバ４０の一部であると、考えることができる。

さらには、スティフナ７４，７４にブラケット５０，５０の側板５２，５２を介してクロスメンバ４０の端部４５，４５を接合したので、ブラケット５０，５０の側板５２，５２は、クロスメンバ４０の延長部材としてのスティフナ７４，７４とクロスメンバ４０との間を仕切る隔壁（バルクヘッド）、すなわち、クロスメンバ４０を長手方向（車幅方向）で仕切る隔壁を兼ねると、考えることができる。

このように、フロントサイドフレーム２０，２０に対するクロスメンバ４０の接合部分に隔壁５２，５２、すなわち、左右のブラケット５０，５０における車幅中央ＣＬ側の側板５２，５２を設けたので、この接合部分の強度を、より高めることができる。

車体１０の前部において、フロントサイドフレーム２０，２０に取付けられたブラケット５０，５０には、エンジンやサスペンション等が搭載されたサブフレーム６２を取付けることができる。
車体１０前方からサブフレーム６２に衝突エネルギーＥ１（図３参照）が作用したとき、衝突エネルギーＥ１はサブフレーム６２からブラケット５０，５０を介してクロスメンバ４０に伝わる。これに対し、フロントサイドフレーム２０，２０及びブラケット５０，５０で構成した箱状部材によって、クロスメンバ４０の接合部分の強度を高めたので、この上に張ったフロアパネル６１の変形を、より一層抑制することができる。

ところで、フロアパネル６１のうち、前記接合部分の上は乗員の足置きスペースであることが多い。このような足置きスペースにおけるフロアパネル６１の変形を、より一層抑制することができる。しかも、ブラケット５０，５０がクロスメンバ４０の隔壁を兼ねるので、別部材からなる新たな隔壁を設ける必要はなく、簡単な構成で部品数が少なくてすむ。

なお、本発明は実施の形態では、スティフナ７４，７４を補助ブラケット部７０と別部材によって構成することは任意である。

本発明の車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム２０，２０の後部間にクロスメンバ４０を掛け渡すとともに、左右のサブフレーム支持用ブラケット５０，５０を設けた、乗用車等の車両に好適である。

本発明に係る車体前部の平面図である。 本発明に係る左のフロントサイドフレーム、クロスメンバの左端部、左のサブフレーム支持用ブラケット周りの斜視図である。 本発明に係る左のフロントサイドフレーム、クロスメンバの左端部、左のサブフレーム支持用ブラケット周りの模式的構成図である。 図２の４−４線断面図である。 図２の５矢視断面図である。 図２の６−６線断面図である。 従来の車体後部構造の概要図である。 従来の車体前部構造の概要図である。

符号の説明

１０…車体、２０…フロントサイドフレーム、２２…フロントサイドフレームにおける各車幅中央側の側板、４０…クロスメンバ、４５…クロスメンバの端部、５０…サブフレーム支持用ブラケット（箱状部材）、５２…サブフレーム支持用ブラケットの車幅中央側の側板、６１…フロアパネル、６２…サブフレーム、７４…スティフナ、Ｅ１…衝突エネルギー、Ｌｓ…左右のスティフナの延長線。

Claims (1)

1. 車体前部で前後に延びた左右のフロントサイドフレームの後部にそれぞれサブフレーム支持用ブラケットを設けるとともに、前記左右のフロントサイドフレームの後部間にクロスメンバを掛け渡し、これら左右のフロントサイドフレームの後部、左右のサブフレーム支持用ブラケット並びにクロスメンバの上にフロアパネルを張った車体前部構造において、
   前記左右のサブフレーム支持用ブラケットは、前記左右のフロントサイドフレームにおける各車幅中央側の側板に各々沿わせて接合することで互いに対向し合う箱状部材であり、
   これら左右の箱状部材の内部で、且つ、前記フロントサイドフレームの前記側板と前記サブフレーム支持用ブラケットの車幅中央側の側板との間にスティフナを掛け渡すことで、これら左右のスティフナを互いに対向させ、
   これら左右のスティフナの延長線上で、前記左右のサブフレーム支持用ブラケットにおける車幅中央側の側板に前記クロスメンバの両端部を接合することで、左右のフロントサイドフレームに左右のスティフナ及び左右のサブフレーム支持用ブラケットの側板を介して、クロスメンバの両端部を接合したことを特徴とする車体前部構造。
   

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