JP4123014B2 - 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、前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバの前端と、車幅方向骨格部材であるファーストクロスメンバとを、フロントサイドメンバの軸線上に配置したクラッシュボックスを介して結合して、車両の前面衝突の際には該クラッシュボックスが潰れ変形することによって初期エネルギーを吸収すると共に、フロントサイドメンバの軸方向の座屈変形（軸圧潰）を安定化させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３５６１７９号公報（第３頁、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両の前面衝突時におけるキャビンの変形を小さく抑制させるためには、前述のように前後方向骨格部材の軸圧潰によるエネルギー吸収が有効であるが、前面衝突時に前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中する傾向となる。
【０００５】
一方、車両の前面衝突時には、自車両および相手車両の損壊度合いを共に小さく抑制できることが望まれるが、例えば大型車両と小型車両のように前端部形状が不一致の車両の前面衝突等では、前述のように前後方向骨格部材に軸方向荷重が集中することも相俟ってインタラクション不足になる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は車両の前面衝突時には荷重を分散できて前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中するのを回避できると共に、ラップ率が小さな衝突時でも前後方向骨格部材への軸方向荷重伝達を良好に行わせることができる車体前部構造を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車体前部構造にあっては、車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した一対の前後方向骨格部材と、この一対の前後方向骨格部材の前端に跨って結合されて車幅方向に延在する車幅方向骨格部材とは、この車幅方向骨格部材の背面に対して前記前後方向骨格部材の前端を結合してあり、
一方、この前後方向骨格部材は、その前端部分に、車幅方向骨格部材との結合部分よりも車体後方位置に設定した曲率変化点から前方部分の前記結合部分にわたり弯曲部を形成し、
前記車幅方向骨格部材の背面と、該背面に対向する弯曲部の壁面との間にくさび状の開放空間を形成したこと、を特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、車幅方向骨格部材の背面と、前後方向骨格部材の弯曲部の前記背面と対向する壁面との間にくさび状の開放空間が存在しているため、車両の前面衝突時に車幅方向骨格部材の後退に伴ってその背面に対して前記弯曲部の対向壁面が該背面に接するように倒れながら徐々に曲げ変形が進行し、弯曲部の曲率中心と反対側の部分で衝突接触面積が増加して、この接触面積の増加方向に荷重が分散されて前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中するのを回避することができる。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は本発明の第１実施形態を適用した自動車の車体骨格構造を示す斜視図、図２は本発明の第１実施形態を示す斜視図、図３は図２におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図、図４は図３の要部を示す平面図、図５はフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分を示す分解斜視図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面図、図７はフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分の異なる例を示す分解斜視図、図８はフロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分を示す分解斜視図、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１０はフロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分の異なる例を示す分解斜視図、図１１は本発明の第１実施形態の作用を示す説明図、図１２は本発明に対する比較例の作用を示す説明図である。
【００１１】
本実施形態の車体前部構造は図１に示すように、フロントコンパートメントＦ・Ｃの左右側壁を構成するフードリッジパネル１の下端部に、車体前後方向に延在する前後方向骨格部材としてのフロントサイドメンバ２を接合配置してある。
【００１２】
このフロントサイドメンバ２は車両の前面衝突時における主要なエネルギー吸収部材となるもので閉断面に形成され、その後端部はダッシュパネル１３からフロアパネル６の下側に廻り込んでエクステンションサイドメンバとして後方へ延設してある。
【００１３】
フードリッジパネル１の上端部には、同じく車体前後方向に延在する前後方向骨格部材としての閉断面構造のフードリッジメンバ３を接合配置してある。
【００１４】
左右一対のフロントサイドメンバ２の前端部間、および左右一対のフードリッジメンバ３の前端部間に跨って、閉断面構造の車幅方向骨格部材としてのセンタークロスメンバ４、アッパークロスメンバ５を結合配置してある。
【００１５】
キャビン骨格は、フロアパネル６の左右両側部に配設したサイドシル７、ルーフパネル８の左右両側部に配設したルーフサイドレール９、これらサイドシル７とルーフサイドレール９とに跨って上下方向に配設したフロントピラー１０、センターピラー１１、リヤピラー１２の各種ピラー、およびダッシュパネル１３の上端部で左右のフロントピラー１０に跨って配設したカウルボックス１４等により構成してある。
【００１６】
前記フロントサイドメンバ２は、エクステンションサイドメンバとの連設部分でアウトリガー１４を介してサイドシル７の前端部に結合してある。
【００１７】
また、フードリッジメンバ３は本実施形態ではその後端部をフードリッジパネル１の骨格部であるストラットタワー１ａに結合して、該ストラットタワー１ａを介してカウルボックス１４およびフロントピラー１０に連設してある。
【００１８】
また、フロントコンパートメントＦ・Ｃの底部には、パワーユニット等を搭載支持するためのサブフレーム１６を配設してある。
【００１９】
サブフレーム１６は前後方向骨格部材としての左右のサイドフレーム１７と、左右のサイドフレーム１７の前端部間に跨って結合した車幅方向骨格部材としてのロアクロスメンバ１８とを備え、本実施形態では左右のサイドフレーム１７の後端部をリヤフレーム１９で連設して平面井桁状に形成してある。
【００２０】
このサブフレーム１６は前記各フレーム１７，１９およびロアクロスメンバ１８の何れも閉断面構造としてあり、サイドフレーム１７の前後方向中間部をフロントサイドメンバ２の下面にマウント部材を介して結合すると共に、該サイドフレーム１７の後端部をアウトリガー１４の下面にマウント部材を介して結合してある。
【００２１】
前記車幅方向骨格部材としてのセンタークロスメンバ４，アッパークロスメンバ５，およびロアクロスメンバ１８は、図２に示すように前端位置を上下方向に揃えて配設してあり、両側部分で上下方向のステイメンバ２０により結合して連設してある。
【００２２】
前述の前後方向骨格部材２，３，１７は、それらの前端を前記車幅方向骨格部材４，５，１８の背面に結合してある。
【００２３】
そして、これらの前後方向骨格部材２，３，１７は、それらの前端部分に車幅方向骨格部材４，５，１８との結合部分よりも車体後方位置に設定した曲率変化点Ｋから前方部分を、Ｐを曲率中心として所要の曲率で弯曲させた弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを備えていて、車幅方向骨格部材４，５，１８の背面４ａ，５ａ，１８ａと、これに対向する弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの壁面との間にくさび状の開放空間Ｓを形成してある。
【００２４】
本実施形態では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを、何れも曲率変化点Ｋから車幅方向内側に向けて弯曲して形成してある。
【００２５】
図３〜図１０に何れも前後方向骨格部材、および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４の構造を代表して示しているが、フードリッジメンバ３とアッパークロスメンバ５、およびサイドフレーム１７とロアクロスメンバ１８も同様の構造が採用される。
【００２６】
図５，図６に示す例では、センタークロスメンバ４の背面に平面Ｔ字状のブラケット２１をボルト２２固定し、該ブラケット２１の受片２１Ａの側面に突設したプラグ部２１Ｂに弯曲部２Ａの端末開口を嵌合すると共に、その周縁部を受片２１Ａに溶接して、センタークロスメンバ４とフロントサイドメンバ２とを結合している。
【００２７】
また、図７に示す例では、センタークロスメンバ４の背面に複数のスタッドボルト２３を配設し、弯曲部２Ａの対向面に設けたボルト挿通孔２４をこのスタッドボルト２３に挿通してナット２５で締結することにより、センタークロスメンバ４とフロントサイドメンバ２とを結合している。
【００２８】
フロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａは一般部２Ｂと一体成形してもよいが、図８〜図１０の例では弯曲部２Ａを例えば曲率変化点Ｋ部分を境として一般部２Ｂと別体に形成して、該一般部２Ｂの前端部に結合するようにしている。
【００２９】
図８，図９に示す例では、一般部２Ｂの前端部に板厚相当の段差をもって小径部２Ｂ′を形成し、該小径部２Ｂ′を弯曲部２Ａの後端末開口に嵌合すると共に、その差込み周縁部を溶接してこれら弯曲部２Ａと一般部２Ｂとを結合している。
【００３０】
図１０に示す例では、弯曲部２Ａの後端末に複数のスタッドボルト２７を突設した端蓋２６を固設する一方、一般部２Ｂの前端末に複数のボルト挿通孔２８ａを設けた端蓋２８を固設し、これらボルト挿通孔２８ａをスタッドボルト２７に挿通して端蓋２６，２８同士を突合わせて、ナット２９で締結することによってこれら弯曲部２Ａと一般部２Ｂとを結合している。
【００３１】
一方、車幅方向骨格部材である前記センタークロスメンバ４，アッパークロスメンバ５，ロアクロスメンバ１８は、少なくとも前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２，フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７の各弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの前端を結合する両側端部を、平面視して車体後方に向けて弯曲して形成してある。
【００３２】
以上の実施形態の構造によれば、例えば前記車幅方向骨格部材であるセンタークロスメンバ４と、前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２との関係にあっては、該センタークロスメンバ４の背面４ａとフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａの前記背面４ａと対向する壁面との間にくさび状の開放空間Ｓが存在しているため、車両の前面衝突時に図１１の（Ａ）に示す状態から（Ｂ）に示すように、センタークロスメンバ４の後退に伴ってその背面４ａに対して前記弯曲部２Ａの対向壁面が該背面４ａに接するように倒れながら徐々に曲げ変形が進行し、弯曲部２Ａの曲率中心Ｐと反対側の部分で衝突接触面積ＳＡが図１１のＬａからＬｂへと拡大して、この接触面積ＳＡの増加方向に荷重が分散されてフロントサイドメンバ２の軸方向に荷重が集中するのを回避することができる。
【００３３】
図１２は本発明の対比例の作用を示しており、この対比例はフロントサイドメンバ２′をその先端に至るまで直状に形成して、この先端をセンタークロスメンバ４′の背面４ａ′に結合して構成したもので、この対比例の構造では車両の前面衝突時にセンタークロスメンバ４′が後退すると、フロントサイドメンバ２′は図１２の（Ａ）に示す状態から（Ｂ）に示すように、その先端部分が軸方向に蛇腹状に座屈変形するようになり、該フロントサイドメンバ２′の前端の衝突接触面積ＳＡ′は同図の（Ｃ）に示すように変形前と殆ど変わらず、フロントサイドメンバ２の軸方向に荷重が集中する傾向となる。
【００３４】
本実施形態にあっては、前述のような前後方向骨格部材の前端部における衝突接触面積の拡大作用は、フードリッジメンバ３およびサブフレーム１６のサイドフレーム１７においても全く同様に行われる。
【００３５】
この結果、衝突物Ｍの衝突初期では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａが曲げ変形し、該弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａがそれらの曲率変化点Ｋまで曲げ変形すると、続いて一般部２Ｂ，３Ｂ，１７Ｂが軸方向に蛇腹状に座屈変形を開始し、これら曲げ変形と軸圧潰変形とによって効率よく衝突エネルギーを吸収する。
【００３６】
しかも、前述のように前後方向骨格部材２，３，１７への軸方向の荷重集中を回避するため、車体前部の損壊度合いを小さく抑制することができ、衝突物Ｍが車両であった場合には、相対的にこの相手車両の損壊度合いも小さく抑制することができる。
【００３７】
また、前述のように前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａがくさび状の開放空間Ｓの部分で曲げ変形して、該開放空間Ｓ側で衝突接触面積を拡大できるため、自車両と相手車両の前後方向の骨格部材同士のラップ率が小さな衝突であっても、この衝突面積の拡大により前後方向骨格部材２，３，１７に軸方向荷重を確実に伝達させて、効率的な衝突エネルギー吸収機能を発揮させることができる。
【００３８】
特に、本実施形態では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを、曲率変化点Ｋから車幅方向内側に向けて弯曲して形成してあるため、自車両の前後方向骨格部材２，３，１７に対して相手車両の前後方向骨格部材が車幅方向外側にずれていても、前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの曲げ変形によって衝突接触面積が時間とともに車幅方向外側に向けて拡大することにより、前後方向骨格部材相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００３９】
とりわけ、本実施形態では車幅方向骨格部材４，５，１８の両側端部を平面視して車体後方に向けて弯曲して形成してあるため、前記車幅方向外側に向けての衝突接触面積の拡大をより良好に行わせることができる。
【００４０】
また、このような衝突性能上の効果とは別に、弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａをほぼ曲率変化点Ｋを境として一般部２Ｂ，３Ｂ，１７Ｂと別体に形成してあるので、これら弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを要求特性に応じた曲率で容易に形成することができる。
【００４１】
図１３は本発明の第２実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４２】
この第２実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから車幅方向外側に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４３】
従って、この第２実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが車幅方向内側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が車幅中央に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが車幅中央側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による車幅中央側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００４４】
図１４は本発明の第３実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４５】
この第３実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから上方向に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４６】
従って、この第３実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが下側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が下側に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが下側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による下側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００４７】
図１５は本発明の第４実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４８】
この第４実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから下方向に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
従って、この第４実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが上側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が上側に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが上側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による上側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００５０】
ところで、本発明の車体前部構造を前記実施形態を例にとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した自動車の車体骨格構造を示す斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態を示す斜視図。
【図３】図２におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図４】図３の要部を示す平面図。
【図５】フロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分を示す分解斜視図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】フロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分の異なる例を示す分解斜視図。
【図８】フロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分を示す分解斜視図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１０】フロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分の異なる例を示す分解斜視図。
【図１１】本発明の第１実施形態の作用を示す説明図。
【図１２】本発明に対する比較例の作用を示す説明図。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図１４】本発明の第３実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図１５】本発明の第４実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【符号の説明】
１ フードリッジパネル
２ フロントサイドメンバ（前後方向骨格部材）
２Ａ 弯曲部
２Ｂ 一般部
３ フードリッジメンバ（前後方向骨格部材）
３Ａ 弯曲部
３Ｂ 一般部
４ センタークロスメンバ（車幅方向骨格部材）
４ａ 背面
５ アッパークロスメンバ（車幅方向骨格部材）
５ａ 背面
１６ サブフレーム
１７ サイドフレーム（前後方向骨格部材）
１７Ａ 弯曲部
１７Ｂ 一般部
１８ ロアクロスメンバ（車幅方向骨格部材）
１８ａ 背面
Ｆ・Ｃ フロントコンパートメント
Ｋ 曲率変化点
Ｓ くさび状の開放空間
Ｐ 曲率中心
【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、前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバの前端と、車幅方向骨格部材であるファーストクロスメンバとを、フロントサイドメンバの軸線上に配置したクラッシュボックスを介して結合して、車両の前面衝突の際には該クラッシュボックスが潰れ変形することによって初期エネルギーを吸収すると共に、フロントサイドメンバの軸方向の座屈変形（軸圧潰）を安定化させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３５６１７９号公報（第３頁、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両の前面衝突時におけるキャビンの変形を小さく抑制させるためには、前述のように前後方向骨格部材の軸圧潰によるエネルギー吸収が有効であるが、前面衝突時に前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中する傾向となる。
【０００５】
一方、車両の前面衝突時には、自車両および相手車両の損壊度合いを共に小さく抑制できることが望まれるが、例えば大型車両と小型車両のように前端部形状が不一致の車両の前面衝突等では、前述のように前後方向骨格部材に軸方向荷重が集中することも相俟ってインタラクション不足になる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は車両の前面衝突時には荷重を分散できて前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中するのを回避できると共に、ラップ率が小さな衝突時でも前後方向骨格部材への軸方向荷重伝達を良好に行わせることができる車体前部構造を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車体前部構造にあっては、車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した一対の前後方向骨格部材と、この一対の前後方向骨格部材の前端に跨って結合されて車幅方向に延在する車幅方向骨格部材とは、この車幅方向骨格部材の背面に対して前記前後方向骨格部材の前端を結合してあり、
一方、この前後方向骨格部材は、その前端部分に、車幅方向骨格部材との結合部分よりも車体後方位置に設定した曲率変化点から前方部分の前記結合部分にわたり弯曲部を形成し、
前記車幅方向骨格部材の背面と、該背面に対向する弯曲部の壁面との間にくさび状の開放空間を形成したこと、を特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、車幅方向骨格部材の背面と、前後方向骨格部材の弯曲部の前記背面と対向する壁面との間にくさび状の開放空間が存在しているため、車両の前面衝突時に車幅方向骨格部材の後退に伴ってその背面に対して前記弯曲部の対向壁面が該背面に接するように倒れながら徐々に曲げ変形が進行し、弯曲部の曲率中心と反対側の部分で衝突接触面積が増加して、この接触面積の増加方向に荷重が分散されて前後方向骨格部材の軸方向に荷重が集中するのを回避することができる。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は本発明の第１実施形態を適用した自動車の車体骨格構造を示す斜視図、図２は本発明の第１実施形態を示す斜視図、図３は図２におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図、図４は図３の要部を示す平面図、図５はフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分を示す分解斜視図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面図、図７はフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分の異なる例を示す分解斜視図、図８はフロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分を示す分解斜視図、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１０はフロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分の異なる例を示す分解斜視図、図１１は本発明の第１実施形態の作用を示す説明図、図１２は本発明に対する比較例の作用を示す説明図である。
【００１１】
本実施形態の車体前部構造は図１に示すように、フロントコンパートメントＦ・Ｃの左右側壁を構成するフードリッジパネル１の下端部に、車体前後方向に延在する前後方向骨格部材としてのフロントサイドメンバ２を接合配置してある。
【００１２】
このフロントサイドメンバ２は車両の前面衝突時における主要なエネルギー吸収部材となるもので閉断面に形成され、その後端部はダッシュパネル１３からフロアパネル６の下側に廻り込んでエクステンションサイドメンバとして後方へ延設してある。
【００１３】
フードリッジパネル１の上端部には、同じく車体前後方向に延在する前後方向骨格部材としての閉断面構造のフードリッジメンバ３を接合配置してある。
【００１４】
左右一対のフロントサイドメンバ２の前端部間、および左右一対のフードリッジメンバ３の前端部間に跨って、閉断面構造の車幅方向骨格部材としてのセンタークロスメンバ４、アッパークロスメンバ５を結合配置してある。
【００１５】
キャビン骨格は、フロアパネル６の左右両側部に配設したサイドシル７、ルーフパネル８の左右両側部に配設したルーフサイドレール９、これらサイドシル７とルーフサイドレール９とに跨って上下方向に配設したフロントピラー１０、センターピラー１１、リヤピラー１２の各種ピラー、およびダッシュパネル１３の上端部で左右のフロントピラー１０に跨って配設したカウルボックス１４等により構成してある。
【００１６】
前記フロントサイドメンバ２は、エクステンションサイドメンバとの連設部分でアウトリガー１４を介してサイドシル７の前端部に結合してある。
【００１７】
また、フードリッジメンバ３は本実施形態ではその後端部をフードリッジパネル１の骨格部であるストラットタワー１ａに結合して、該ストラットタワー１ａを介してカウルボックス１４およびフロントピラー１０に連設してある。
【００１８】
また、フロントコンパートメントＦ・Ｃの底部には、パワーユニット等を搭載支持するためのサブフレーム１６を配設してある。
【００１９】
サブフレーム１６は前後方向骨格部材としての左右のサイドフレーム１７と、左右のサイドフレーム１７の前端部間に跨って結合した車幅方向骨格部材としてのロアクロスメンバ１８とを備え、本実施形態では左右のサイドフレーム１７の後端部をリヤフレーム１９で連設して平面井桁状に形成してある。
【００２０】
このサブフレーム１６は前記各フレーム１７，１９およびロアクロスメンバ１８の何れも閉断面構造としてあり、サイドフレーム１７の前後方向中間部をフロントサイドメンバ２の下面にマウント部材を介して結合すると共に、該サイドフレーム１７の後端部をアウトリガー１４の下面にマウント部材を介して結合してある。
【００２１】
前記車幅方向骨格部材としてのセンタークロスメンバ４，アッパークロスメンバ５，およびロアクロスメンバ１８は、図２に示すように前端位置を上下方向に揃えて配設してあり、両側部分で上下方向のステイメンバ２０により結合して連設してある。
【００２２】
前述の前後方向骨格部材２，３，１７は、それらの前端を前記車幅方向骨格部材４，５，１８の背面に結合してある。
【００２３】
そして、これらの前後方向骨格部材２，３，１７は、それらの前端部分に車幅方向骨格部材４，５，１８との結合部分よりも車体後方位置に設定した曲率変化点Ｋから前方部分を、Ｐを曲率中心として所要の曲率で弯曲させた弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを備えていて、車幅方向骨格部材４，５，１８の背面４ａ，５ａ，１８ａと、これに対向する弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの壁面との間にくさび状の開放空間Ｓを形成してある。
【００２４】
本実施形態では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを、何れも曲率変化点Ｋから車幅方向内側に向けて弯曲して形成してある。
【００２５】
図３〜図１０に何れも前後方向骨格部材、および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４の構造を代表して示しているが、フードリッジメンバ３とアッパークロスメンバ５、およびサイドフレーム１７とロアクロスメンバ１８も同様の構造が採用される。
【００２６】
図５，図６に示す例では、センタークロスメンバ４の背面に平面Ｔ字状のブラケット２１をボルト２２固定し、該ブラケット２１の受片２１Ａの側面に突設したプラグ部２１Ｂに弯曲部２Ａの端末開口を嵌合すると共に、その周縁部を受片２１Ａに溶接して、センタークロスメンバ４とフロントサイドメンバ２とを結合している。
【００２７】
また、図７に示す例では、センタークロスメンバ４の背面に複数のスタッドボルト２３を配設し、弯曲部２Ａの対向面に設けたボルト挿通孔２４をこのスタッドボルト２３に挿通してナット２５で締結することにより、センタークロスメンバ４とフロントサイドメンバ２とを結合している。
【００２８】
フロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａは一般部２Ｂと一体成形してもよいが、図８〜図１０の例では弯曲部２Ａを例えば曲率変化点Ｋ部分を境として一般部２Ｂと別体に形成して、該一般部２Ｂの前端部に結合するようにしている。
【００２９】
図８，図９に示す例では、一般部２Ｂの前端部に板厚相当の段差をもって小径部２Ｂ′を形成し、該小径部２Ｂ′を弯曲部２Ａの後端末開口に嵌合すると共に、その差込み周縁部を溶接してこれら弯曲部２Ａと一般部２Ｂとを結合している。
【００３０】
図１０に示す例では、弯曲部２Ａの後端末に複数のスタッドボルト２７を突設した端蓋２６を固設する一方、一般部２Ｂの前端末に複数のボルト挿通孔２８ａを設けた端蓋２８を固設し、これらボルト挿通孔２８ａをスタッドボルト２７に挿通して端蓋２６，２８同士を突合わせて、ナット２９で締結することによってこれら弯曲部２Ａと一般部２Ｂとを結合している。
【００３１】
一方、車幅方向骨格部材である前記センタークロスメンバ４，アッパークロスメンバ５，ロアクロスメンバ１８は、少なくとも前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２，フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７の各弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの前端を結合する両側端部を、平面視して車体後方に向けて弯曲して形成してある。
【００３２】
以上の実施形態の構造によれば、例えば前記車幅方向骨格部材であるセンタークロスメンバ４と、前後方向骨格部材であるフロントサイドメンバ２との関係にあっては、該センタークロスメンバ４の背面４ａとフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａの前記背面４ａと対向する壁面との間にくさび状の開放空間Ｓが存在しているため、車両の前面衝突時に図１１の（Ａ）に示す状態から（Ｂ）に示すように、センタークロスメンバ４の後退に伴ってその背面４ａに対して前記弯曲部２Ａの対向壁面が該背面４ａに接するように倒れながら徐々に曲げ変形が進行し、弯曲部２Ａの曲率中心Ｐと反対側の部分で衝突接触面積ＳＡが図１１のＬａからＬｂへと拡大して、この接触面積ＳＡの増加方向に荷重が分散されてフロントサイドメンバ２の軸方向に荷重が集中するのを回避することができる。
【００３３】
図１２は本発明の対比例の作用を示しており、この対比例はフロントサイドメンバ２′をその先端に至るまで直状に形成して、この先端をセンタークロスメンバ４′の背面４ａ′に結合して構成したもので、この対比例の構造では車両の前面衝突時にセンタークロスメンバ４′が後退すると、フロントサイドメンバ２′は図１２の（Ａ）に示す状態から（Ｂ）に示すように、その先端部分が軸方向に蛇腹状に座屈変形するようになり、該フロントサイドメンバ２′の前端の衝突接触面積ＳＡ′は同図の（Ｃ）に示すように変形前と殆ど変わらず、フロントサイドメンバ２の軸方向に荷重が集中する傾向となる。
【００３４】
本実施形態にあっては、前述のような前後方向骨格部材の前端部における衝突接触面積の拡大作用は、フードリッジメンバ３およびサブフレーム１６のサイドフレーム１７においても全く同様に行われる。
【００３５】
この結果、衝突物Ｍの衝突初期では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａが曲げ変形し、該弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａがそれらの曲率変化点Ｋまで曲げ変形すると、続いて一般部２Ｂ，３Ｂ，１７Ｂが軸方向に蛇腹状に座屈変形を開始し、これら曲げ変形と軸圧潰変形とによって効率よく衝突エネルギーを吸収する。
【００３６】
しかも、前述のように前後方向骨格部材２，３，１７への軸方向の荷重集中を回避するため、車体前部の損壊度合いを小さく抑制することができ、衝突物Ｍが車両であった場合には、相対的にこの相手車両の損壊度合いも小さく抑制することができる。
【００３７】
また、前述のように前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａがくさび状の開放空間Ｓの部分で曲げ変形して、該開放空間Ｓ側で衝突接触面積を拡大できるため、自車両と相手車両の前後方向の骨格部材同士のラップ率が小さな衝突であっても、この衝突面積の拡大により前後方向骨格部材２，３，１７に軸方向荷重を確実に伝達させて、効率的な衝突エネルギー吸収機能を発揮させることができる。
【００３８】
特に、本実施形態では前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを、曲率変化点Ｋから車幅方向内側に向けて弯曲して形成してあるため、自車両の前後方向骨格部材２，３，１７に対して相手車両の前後方向骨格部材が車幅方向外側にずれていても、前記弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａの曲げ変形によって衝突接触面積が時間とともに車幅方向外側に向けて拡大することにより、前後方向骨格部材相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００３９】
とりわけ、本実施形態では車幅方向骨格部材４，５，１８の両側端部を平面視して車体後方に向けて弯曲して形成してあるため、前記車幅方向外側に向けての衝突接触面積の拡大をより良好に行わせることができる。
【００４０】
また、このような衝突性能上の効果とは別に、弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａをほぼ曲率変化点Ｋを境として一般部２Ｂ，３Ｂ，１７Ｂと別体に形成してあるので、これら弯曲部２Ａ，３Ａ，１７Ａを要求特性に応じた曲率で容易に形成することができる。
【００４１】
図１３は本発明の第２実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４２】
この第２実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから車幅方向外側に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４３】
従って、この第２実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが車幅方向内側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が車幅中央に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが車幅中央側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による車幅中央側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００４４】
図１４は本発明の第３実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４５】
この第３実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから上方向に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４６】
従って、この第３実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが下側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が下側に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが下側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による下側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００４７】
図１５は本発明の第４実施形態を示すもので、本図では前後方向骨格部材および車幅方向骨格部材として、フロントサイドメンバ２とセンタークロスメンバ４とを代表して示しているが、フードリッジメンバ３，サイドフレーム１７に関しても同様の構造が採られる。
【００４８】
この第４実施形態ではフロントサイドメンバ２の弯曲部２Ａを、曲率変化点Ｋから下方向に向けて弯曲して形成してあって、その他の構成については前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
従って、この第４実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られるが、本実施形態ではくさび状の開放空間Ｓが上側に形成されて、弯曲部２Ａの曲げ変形による衝突接触面積の拡大化が上側に向けて行われるため、前面衝突時に自車両のフロントサイドメンバ２に対して相手車両のフロントサイドメンバが上側にずれていても、前記弯曲部２Ａの曲げ変形による上側への衝突接触面積の拡大により、フロントサイドメンバ相互に軸方向荷重を安定して作用させることができる。
【００５０】
ところで、本発明の車体前部構造を前記実施形態を例にとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した自動車の車体骨格構造を示す斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態を示す斜視図。
【図３】図２におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図４】図３の要部を示す平面図。
【図５】フロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分を示す分解斜視図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】フロントサイドメンバとセンタークロスメンバとの結合部分の異なる例を示す分解斜視図。
【図８】フロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分を示す分解斜視図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１０】フロントサイドメンバの一般部と弯曲部との結合部分の異なる例を示す分解斜視図。
【図１１】本発明の第１実施形態の作用を示す説明図。
【図１２】本発明に対する比較例の作用を示す説明図。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図１４】本発明の第３実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【図１５】本発明の第４実施形態におけるフロントサイドメンバとセンタークロスメンバとを示す斜視図。
【符号の説明】
１ フードリッジパネル
２ フロントサイドメンバ（前後方向骨格部材）
２Ａ 弯曲部
２Ｂ 一般部
３ フードリッジメンバ（前後方向骨格部材）
３Ａ 弯曲部
３Ｂ 一般部
４ センタークロスメンバ（車幅方向骨格部材）
４ａ 背面
５ アッパークロスメンバ（車幅方向骨格部材）
５ａ 背面
１６ サブフレーム
１７ サイドフレーム（前後方向骨格部材）
１７Ａ 弯曲部
１７Ｂ 一般部
１８ ロアクロスメンバ（車幅方向骨格部材）
１８ａ 背面
Ｆ・Ｃ フロントコンパートメント
Ｋ 曲率変化点
Ｓ くさび状の開放空間
Ｐ 曲率中心
Claims (7)
- フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置した一対の前後方向骨格部材と、
前記一対の前後方向骨格部材の前端に跨って結合されて車幅方向に延在する車幅方向骨格部材と、を備えた車体前部構造であって、
前記前後方向骨格部材の前端を、車幅方向骨格部材の背面に結合し、
該前後方向骨格部材は、その前端部分に、車幅方向骨格部材との結合部分よりも車体後方位置に設定した曲率変化点から前方部分の前記結合部分にわたり弯曲部を形成し、
前記車幅方向骨格部材の背面と、該背面に対向する弯曲部の壁面との間にくさび状の開放空間を形成したこと、を特徴とする車体前部構造。 - 弯曲部を、前後方向骨格部材の一般部と別体成形して、該前後方向骨格部材の一般部の前端部に結合したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
- 弯曲部を、曲率変化点から車幅方向外側に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体前部構造。
- 弯曲部を、曲率変化点から車幅方向内側に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体前部構造。
- 弯曲部を、曲率変化点から上方向に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体前部構造。
- 弯曲部を、曲率変化点から下方向に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体前部構造。
- 車幅方向骨格部材は、少なくとも前後方向骨格部材を結合する両側端部を平面視して車体後方に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載の車体前部構造。
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