JP4379186B2

JP4379186B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP4379186B2
Application number: JP2004118531A
Authority: JP
Inventors: 奏名取; 泰浩登坂
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: JP2005297830A

Description

本発明は、エンジンユニットを搭載収納するフロントコンパートメントの構造に関し、車体の前面衝突時に前方からの衝撃を受け、これを吸収する車体前部構造に関する。

一般に自動車の車体において、エンジン等のエンジンユニット部品を収容するフロントコンパートメントの左右両側に、車体前後方向に延在する一対のサイドメンバが配設され、これらのサイドメンバの下側に、エンジンユニット部品を搭載支持する一対のサブフレームが配設されており、車体の前面衝突時に前方から過大な衝撃を受けた際、前記サイドメンバおよびサブフレームなどにより衝撃を吸収してフロアフレームなどを介して衝撃エネルギの分散を図るようにしている。

この種の従来技術としては、車体の前面衝突時に前方からの衝突荷重をサイドメンバおよびサブフレームにほぼ同時に掛けることにより、衝突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吸収部材として機能させるようにしたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。

図６はこの種の従来の車体前部構造を示す斜視図で、この図６において、フロントコンパートメント１の左右両側に配設され、車体前後方向に延在する一対のサイドメンバ２と、これらのサイドメンバ２の下側にそれぞれ配置され、図示しないエンジンユニット部品を搭載支持する一対のサブフレーム３とを有している。サイドメンバ２は、車体前後方向の前側に位置する水平部４、およびこの水平部４の後端部から後下がりに傾斜する傾斜部５により一体的に形成されており、この傾斜部５の後端部には、サブフレーム３の後端部が接合されると共に、図示しないダッシュパネルの前面からフロア下面に廻り込んで車体前後方向に延在するエクステンションメンバ６も接合されている。

サイドメンバ２の前端部、すなわち水平部４の前端部には、クロージングプレート7を介して図示しないバンパステイが前方へ突出する状態で設けられると共に、左右のサブフレーム３の前端部間に車幅方向に延在するファーストクロスメンバ８が設けられ、水平部４の前端部およびサブフレーム３の前端部の間は連結体９で連結されている。
特開２００３‐１６００６０号公報（段落番号００２１〜段落番号００３７、図１）

ところで、上記した従来技術にあっては、車体の前面衝突時に前方からの衝突荷重をサイドメンバ２およびサブフレーム３にほぼ同時に掛けることにより、衝突初期段階からサブフレーム３をサイドメンバ２と共に圧潰変形して衝突エネルギを吸収する。サブフレーム３のみが圧潰変形するものと比べて車体の衝撃吸収効率を向上できるが、過大な衝撃力が掛かった場合に瞬間的にサイドメンバ２の後端部近傍より前方の車体の前部が下がると共に後部が上る挙動、いわゆるノーズダイブおよび尻上り現象が生じるという問題があった。その結果、車体の前部が下がると共に運転室前部のダッシュパネルやダッシュ上部が下がるため、これらのダッシュパネルやダッシュ上部がエンジンユニットと干渉するおそれがあり、これらのダッシュパネルやダッシュ上部を補強する必要があった。

また、上記のように車体の前部が下がることに伴って運転室のフロントピラーやシルも下降するが、前輪タイヤは地面に接しており下降動作が規制されるので、前輪タイヤからの荷重が働く高さ位置がシルの位置より上方にずれるおそれがあり、この状態で前輪タイヤがフロントピラーに干渉するという問題もあった。その結果、前輪タイヤからの荷重がシルの軸方向に掛からないのでフロントピラーに比較的大きな荷重が掛かり、このため、フロントピラーの補強が必要であるがシルより断面が小さいため補強効果が少なかった。

本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、車体の前面衝突時に衝突荷重を確実に吸収できると共に、運転室のダッシュ部分やシルが下がることを防止できる車体前部構造を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、フロントコンパートメントの左右両側に配設され、車体前後方向に延在するサイドメンバと、これらのサイドメンバの下側にそれぞれ配置されるサブフレームとを有し、前記サイドメンバを、車体前後方向の前側に位置する水平部、およびこの水平部の後端部から後下がりに傾斜する傾斜部により一体的に形成し、前記サイドメンバの水平部に対して前記サブフレームを略平行に配置すると共に、前記サブフレームの前端部を所定長さの連結体を介して前記水平部の前端部と連結し、前記サブフレームの後端部を前記傾斜部と連結した車体前部構造において、
前記サイドメンバの上面の前記連結体の直後に折曲げ助長手段を設けた第１折曲り開始位置と、前記サイドメンバの下面の前記水平部と前記傾斜部との界位置に折曲げ助長手段を設けた第２折曲り開始位置と、前記サブフレームの上面の先端と根元との中間位置に折曲げ助長手段を設けた第３折曲り開始位置とをそれぞれ特定した構成にした。

このように構成した請求項１に記載の発明では、前面衝突時に前方からの衝突荷重をサイドメンバおよびサブフレームで受ける際、サイドメンバ上面の第１折曲り開始位置で折曲りが開始して上向きの曲げモーメントが生じると共に、サイドメンバ下面の第２折曲り開始位置で折曲りが開始して下向きの曲げモーメントが生じ、その結果、サイドメンバが第１折曲り開始位置および第２折曲り開始位置で上下方向に折曲り変形する。同時に、サブフレーム上面の第３折曲り開始位置で折曲りが開始して上向きの曲げモーメントが生じると共に、サブフレーム後端の連結部でも折曲り、その結果、サブフレームも第３折曲り開始位置および後端の連結部で上下方向に折曲り変形する。すなわち、側方からみて平行四辺形で、全体としてエンジンユニットを囲う平行四辺形状を保持して変形する。これにより、車体の前面衝突時にサイドメンバおよびサブフレームの上下方向への折曲り変形で衝突荷重を上方向と下方向の分力に分散して確実に吸収できると共に、前記サイドメンバおよびサブフレームの折曲り変形により運転室より前方のフレームやメンバが部分的に下がるがタイヤ高さは不変であるので、運転室のダッシュ部分やシルが下がらず所望の力の伝達が図られ、エンジンユニットとの干渉等を防ぐことができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１折曲り開始位置から第２折曲り開始位置までの寸法と、前記第３折曲り開始位置から前記サブフレームの後端の連結部までの寸法とを同等に設定した構成にした。

このように構成した請求項２に記載の発明では、サイドメンバの水平部に対してサブフレームが略平行に配置されると共に、第１折曲り開始位置から第２折曲り開始位置までの寸法と、第３折曲り開始位置からサブフレームの後端の連結部までの寸法とを等しくしたため、これらの第１折曲り開始位置、第２折曲り開始位置、第３折曲り開始位置およびサブフレーム後端の連結部との４点で平行四辺形が形成される。これによって、前面衝突時に前方からの衝突荷重をサイドメンバおよびサブフレームで受ける際、サイドメンバの水平部に対してサブフレームが略平行な状態を保ったまま、すなわち平行四辺形を保ってサイドメンバおよびサブフレームが折曲がるので、サイドメンバおよびサブフレーム間にエンジンユニット部品の設置スペースを確保することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１折曲げ助長手段は、溝形状である構成にした。

このように構成した請求項３に記載の発明では、折曲げ助長手段を溝形状としたので、製造容易で、かつ折曲げ容易であり、所望の位置での折曲げ変形を得ることができる。

また、請求項４に記載の発明は、フロントコンパートメントの左右両側に配設され、車体前後方向に延在するサイドメンバと、これらのサイドメンバの下側にそれぞれ配置されるサブフレームとを有し、前記サイドメンバを、車体前後方向の前側に位置する水平部、およびこの水平部の後端部から後下がりに傾斜する傾斜部により一体的に形成し、前記サイドメンバの水平部に対して前記サブフレームを略平行に配置すると共に、前記サブフレームの前端部を所定長さの連結体を介して前記水平部の前端部と連結し、前記サブフレームの後端部を前記傾斜部と連結した車体前部構造において、
前記サイドメンバの下面の前記連結体との接合位置に第１補強部を設けることにより、前記第１補強部の反対側の前記サイドメンバの上面に前記第４折曲り開始位置を形成し、前記サイドメンバの上面の前記水平部と前記傾斜部との界位置に第２補強部を設けることにより、前記第２補強部の反対側の前記サイドメンバの下面に前記第５折曲り開始位置を形成し、前記サブフレームの下面先端と根元との中間位置に第３補強部を設けることにより、前記第３補強部の反対側の前記サブフレームの上面に前記第６折曲り開始位置を形成するように構成した。

このように構成した請求項４に記載の発明では、サイドメンバ下面の所定位置が第１補強部により補強され、この部分の剛性が比較的大きいので、前方からの衝突荷重を受ける際に前記サイドメンバ下面の所定位置の圧縮応力とこれに対向する上面の圧縮応力との差が生じて上向きの曲げモーメントが生じる結果、第４折曲り開始位置でサイドメンバの上面の折曲りが開始する。同様に、サイドメンバの上面の所定位置が第２補強部により補強されているので、第５折曲り開始位置でサイドメンバの下面の折曲りが開始し、さらにサブフレームの下面の所定位置が第３補強部で補強されているので、第６折曲り開始位置でもサブフレームの上面の折曲りが開始する。これによって、前方からの衝突荷重によりサイドメンバを第４折曲り開始位置および第５折曲り開始位置で上下方向に折曲り変形させることができると共に、サブフレームも第６折曲り開始位置および後端の連結部で上下方向に折曲り変形させることができる。

以上説明したように本発明では、車体の前面衝突時に衝突荷重をサイドメンバおよびサブフレームの上下方向への折曲り変形で上方向と下方向の分力に分散して確実に吸収できると共に、前記サイドメンバおよびサブフレームの折曲り変形により運転室より前方のみが部分的に下がるので、運転室のダッシュ部分やシルが下がることを防止できる。

以下、本発明の車体前部構造の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係わる車体前部構造を示す図、図２は図１の車体前部構造に設けられる各折曲り溝を拡大して示す斜視図、図３は本実施形態に設けられるサイドメンバおよびサブフレームを模式的に示す図、図４は本実施形態に設けられるサイドメンバおよびサブフレームが折曲り変形した状態を示す図である。なお、図１〜図４において前述した図６に示すものと同等のものには同一符号を付してある。

図１に示す本実施形態の車体前部構造は、前述した図６に示すものと比べて、サイドメンバ２の水平部４に対してサブフレーム３を略平行に配置し、第１折曲り開始位置ｐ１でサイドメンバ２の上面に折曲げ助長手段である第１折曲り溝１０を形成し、第２折曲り開始位置ｐ２でサイドメンバ２の下面に折曲げ助長手段である第２折曲り溝１１を形成し、第３折曲り開始位置Ｐ３でサブフレーム３の上面に折曲げ助長手段である第３折曲り溝１２を形成したことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。

図2の（ａ）に示すように第１折曲り溝１０は、車体幅方向に延在する、断面半円、Ｕ字、Ｖ字等凹状の成型ビードからなり、サイドメンバ２の上面の第１折曲り開始位置ｐ１を構成し、図2の（ｂ）に示すように第２折曲り溝１１は、車体幅方向に延在する前述のような凹状の成型ビードからなり、サイドメンバ２の下面の第２折曲り開始位置ｐ２を構成する。同様に図2の（ｃ）に示すように第３折曲り溝１２は、車体幅方向に延在する前述のような凹状の成型ビードからなり、サブフレーム３の上面の第３折曲り開始位置ｐ３を構成している。

また、第１折曲り開始位置ｐ１は、サイドメンバ２の前端部（すなわち水平部４の前端部）の連結体９の直後に配置され、該前端部から比較的少ない所定寸法ｄ１離間している。図3に示すように第２折曲り開始位置ｐ２は、運転室１３のフロントピラー１４の直前の水平部４と傾斜部５との界に配置され、第１折曲り開始位置ｐ１より所定寸法ｄ２後方に離間している。第３折曲り開始位置ｐ３は、サブフレーム３の中間位置で前端部から所定寸法ｄ３離間し、第１折曲り開始位置ｐ１より後方で、かつ第２折曲り開始位置ｐ２より前方に位置している。そして、第１折曲り開始位置ｐ１から第２折曲り開始位置ｐ２までの寸法ｄ２と、第３折曲り開始位置ｐ３からサブフレーム３の後端位置ｐ４までの寸法ｄ４とが同等に設定されている。上記のように寸法ｄ２と寸法ｄ４とが同等であり、しかもサイドメンバ２の水平部４に対してサブフレーム３が略平行に配置されているため、第１折曲り開始位置ｐ１、第２折曲り開始位置ｐ２、第３折曲り開始位置ｐ３およびサブフレーム３後端の連結部１５との4点で平行四辺形が形成されている。

この実施形態にあっては、図４の２点鎖線で示す通常状態で車体の前面衝突時に前方からの衝突荷重をサイドメンバ２およびサブフレーム３で受ける際、第１折曲り溝１０でサイドメンバ２の上面の折曲りを開始すると共に、第２折曲り溝１１でサイドメンバ２の下面の折曲りを開始する。同時に、第３折曲り溝１２でサブフレーム３の上面の折曲りを開始すると共に、サブフレーム３の後端の連結部１５でも折曲りを開始する。その結果、図4の実線で示すようにサイドメンバ２が第１折曲り開始位置ｐ１および第２折曲り開始位置ｐ２で上下方向に折曲り変形し、サブフレーム３も第３折曲り開始位置ｐ３および後端位置ｐ４で上下方向に折曲り変形する。このとき、前記折曲り開始位置ｐ１〜ｐ３およびサブフレーム３後端の連結部１５との4点で平行四辺形が形成されているため、サイドメンバ２の水平部４に対してサブフレーム３が略平行な状態に保たれる。

このように構成した本実施形態では、車体の前面衝突時にサイドメンバ２およびサブフレーム３の上下方向への折曲り変形で衝突荷重を上方向と下方向の分力に分散して確実に吸収できると共に、サイドメンバ２およびサブフレーム３の折曲り変形により運転室１３より前方のみ部分的に下がるので、運転室１３の図示しないダッシュ部分やシル１６が下がることを防止できる。当然ながら、タイヤ高さは変わらないので、タイヤとシル１６とは所望の高さで突き当たり、シル１６はタイヤの力を効率的に受ける。

また、本実施形態では、サイドメンバ２の前端部の直後とフロントピラー１４の直前とでサイドメンバ４を折曲げるようにしたので、これらの折曲り開始位置ｐ１、ｐ２の間隔を比較的大きく設定でき、さらに、サイドメンバ２の水平部４に対してサブフレーム３が略平行な状態を保ったままサイドメンバ２およびサブフレーム３が上下方向へ折曲がるので、サイドメンバ２の折曲り開始位置ｐ１、ｐ２間およびサブフレーム３間の折曲り開始位置ｐ３，ｐ４間に図示しないエンジンユニット部品を収納するスペースを確保することができる。

なお、上記実施形態にあっては、略直線状に形成したサブフレーム３を図示したが、折曲り開始位置ｐ１〜ｐ３およびサブフレーム３後端の連結部１５の４点で平行四辺形が形成されるならば、その他の形状、例えば曲線状のものであってもよい。

図５は本発明の第２実施形態に係わる車体前部構造のサイドメンバおよびサブフレームを模式的に示す図である。なお、図５において前述した図１〜図４および図６に示すものと同等のものには同一符号を付してある。

図５に示す本実施形態の車体前部構造は、前述した図１〜図４に示すものと比べて、折曲げ助長手段である第１折曲り溝１０〜第３折曲り溝１２を形成する代わりに、それぞれの反対面側に補強をし、補強をしない反対側を折曲げさせるものである。すなわちサイドメンバ２の連結体９との接合位置に第１補強部１７を設け、サイドメンバ２の下面の水平部４と傾斜部５との界位置の反対側に第２補強部１８を設け、サブフレーム３の下面の先端と根元の中間位置に第３補強部１９を設けたことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。

この実施形態の車体前部構造にあっては、サイドメンバ２下面の所定位置が第１補強部１７により補強され、この部分の剛性が比較的大きいので、前方からの衝突荷重を受ける際にサイドメンバ２下面の所定位置の圧縮応力とこれに対向する上面の圧縮応力との差が生じて上向きの曲げモーメントが生じる結果、第４折曲り開始位置ｐ５でサイドメンバ２の上面の折曲りが開始する。同様に、サイドメンバ２の上面の所定位置が第２補強部１８により補強されているので、第５折曲り開始位置ｐ６でサイドメンバ２の下面の折曲りが開始し、さらにサブフレーム３の下面の所定位置が第３補強部１９で補強されているので、第６折曲り開始位置ｐ７でもサブフレーム３の上面の折曲りが開始する。その結果、前方からの衝突荷重によりサイドメンバ２が第４折曲り開始位置ｐ５および第５折曲り開始位置ｐ６で上下方向に折曲り変形すると共に、サブフレーム３も第６折曲り開始位置ｐ７および後端の連結部１５で上下方向に折曲り変形する。

第３補強部１９は、サイドメンバ２の下面に密着するように該下面の下側に設けてもよく、また、サイドメンバ２の下面の側部や下面の内側（上側）に設けることもできる。第２補強部１８はサイドメンバ２の上面に設けられ、第１補強部１７は、連結部９の上端を上方へ延ばしてサブフレーム４の下面の側部に密着させることにより一体的に形成されている。しかしながら、連結部９の上端側部およびサブフレーム３の下面の側部に密着するパッチ板によりサブフレーム３の下面を補強することもできる。あるいはサブフレーム３の下面に密着するように該下面の下側に設けたり、下面の側部や下面の内側（上側）に設けてもよい。ここでの補強は、パッチを溶接で当てたり、Ｌ型、Ｕ型のレインフォース等を溶接で当ててもよい。

また、第４折曲り開始位置ｐ５は、サイドメンバ２の前端部（すなわち水平部４の前端部）の近傍に配置され、該前端部から比較的小さな寸法ｄ５だけ離間している。第５折曲り開始位置ｐ６は運転室１３のフロントピラー１４の直前に配置され、第４折曲り開始位置ｐ５より寸法ｄ６後方に離間している。第６折曲り開始位置ｐ７は、サブフレーム３の前端部のから寸法ｄ７離間し、第４曲り開始位置ｐ５より後方で、かつ第５折曲り開始位置ｐ６より前方に位置している。そして、第４折曲り開始位置ｐ５から第５折曲り開始位置ｐ６までの寸法ｄ６と、第６折曲り開始位置ｐ７からサブフレーム３の後端位置ｐ８までの寸法ｄ８とが等しく設定されている。

このように構成した本実施形態でも、前述した図１、図２に示すものと同様の効果が得られる。

なお、上記実施形態にあっては、第１補強部１７および第２補強部１８をサイドメンバ２に設け、第３補強部１９をサブフレーム３に設けたので、これらのサイドメンバ２およびサブフレーム３の強度が全体的にみて一般部が相対的に弱くなっており、前方からの衝突荷重を受けた際にサイドメンバ２およびサブフレーム３が円滑に上下方向へ折曲り所望の変形が可能である。

本発明の第１実施形態に係わる車体前部構造を示す斜視図である。図１の車体前部構造に設けられる各折曲り溝を拡大して示す斜視図である。本実施形態に設けられるサイドメンバおよびサブフレームを模式的に示す図である。本実施形態に設けられるサイドメンバおよびサブフレームが折曲り変形した状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係わる車体前部構造のサイドメンバおよびサブフレームを模式的に示す図である。従来の車体前部構造を示す斜視図である。

符号の説明

１フロントコンパートメント
２サイドメンバ
３サブフレーム
４水平部
５傾斜部
９連結体
１０第１折曲り溝（折曲り助長手段）
１１第２折曲り溝（折曲り助長手段）
１２第３折曲り溝（折曲り助長手段）
１３運転室
１５連結部
１７第１補強部
１８第２補強部
１９第３補強部
ｐ１第１折曲り開始位置
ｐ２第２折曲り開始位置
ｐ３第３折曲り開始位置
ｐ４後端位置
ｐ５第４折曲り開始位置
ｐ６第５折曲り開始位置
ｐ７第６折曲り開始位置
ｐ８後端位置

Claims

フロントコンパートメントの左右両側に配設され、車体前後方向に延在するサイドメンバと、これらのサイドメンバの下側にそれぞれ配置されるサブフレームとを有し、前記サイドメンバを、車体前後方向の前側に位置する水平部、およびこの水平部の後端部から後下がりに傾斜する傾斜部により一体的に形成し、前記サイドメンバの水平部に対して前記サブフレームを略平行に配置すると共に、前記サブフレームの前端部を所定長さの連結体を介して前記水平部の前端部と連結し、前記サブフレームの後端部を前記傾斜部と連結した車体前部構造において、
前記サイドメンバの上面の前記連結体の直後に折曲げ助長手段を設けた第１折曲り開始位置と、前記サイドメンバの下面の前記水平部と前記傾斜部との界位置に折曲げ助長手段を設けた第２折曲り開始位置と、前記サブフレームの上面の、先端と根元との中間位置に折曲げ助長手段を設けた第３折曲り開始位置とをそれぞれ特定したことを特徴とする車体前部構造。
前記第１折曲り開始位置から第２折曲り開始位置までの寸法と、前記第３折曲り開始位置から前記サブフレームの後端の連結部までの寸法とを同等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。
前記第１折曲り助長手段は、溝形状であることを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
フロントコンパートメントの左右両側に配設され、車体前後方向に延在するサイドメンバと、これらのサイドメンバの下側にそれぞれ配置されるサブフレームとを有し、前記サイドメンバを、車体前後方向の前側に位置する水平部、およびこの水平部の後端部から後下がりに傾斜する傾斜部により一体的に形成し、前記サイドメンバの水平部に対して前記サブフレームを略平行に配置すると共に、前記サブフレームの前端部を所定長さの連結体を介して前記水平部の前端部と連結し、前記サブフレームの後端部を前記傾斜部と連結した車体前部構造において、
前記サイドメンバの下面の前記連結体との接合位置に第１補強部を設けることにより、前記第１補強部の反対側の前記サイドメンバの上面に前記第４折曲り開始位置を形成し、前記サイドメンバの上面の前記水平部と前記傾斜部との界位置に第２補強部を設けることにより、前記第２補強部の反対側の前記サイドメンバの下面に前記第５折曲り開始位置を形成し、前記サブフレームの下面先端と根元との中間位置に第３補強部を設けることにより、前記第３補強部の反対側の前記サブフレームの上面に前記第６折曲り開始位置を形成するようにしたことを特徴とする車体前部構造。