JP4607985B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンルームのフロントサイドフレームにエンジンやフロントサスペンションを載せたサブフレームを下方から締結している車体前部構造に関するものである。

車体前部構造には、前輪の近傍で車両の前後方向へ延びる断面コ字形状のフロントサイドフレームに、フロントサスペンションのフロントダンパを取付けるダンパーハウジングが挿入され、強度を高めたものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
また、車体前部構造では、エンジンルームの左右のフロントサイドフレームにサブフレームを取付ける技術がある。例えば、矩形のサブフレームの前２箇所の交差部を下方から締結し、フロントサイドフレーム側に後２箇所の交差部を下方から締結し、衝突の際に、サブフレームのそれぞれの中間部を屈曲させるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
さらに例えば、フロントサイドフレームとサブフレームとの間に前連結部材、後連結部材を介在させて固定して、衝突の際に、サブフレームを下方に変形させている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平５−８５４１０号公報（第５頁、図４） 特開２００２−２４０７３８号公報（第８頁、図５） 特開２００７−１８６１２５号公報（第９頁、図１）

しかし、特許文献１の自動車の前部車体構造では、ダンパーハウジングが２枚の板を略平行に設けた二重構造であり、構造が複雑で、且つ、製造に手間がかかるという問題がある。
また、ダンパーハウジングからの荷重がダンパーハウジングの下部を挿入しているフロントサイドフレームの挿入接合部に集中し、フロントサイドフレームが変形しやすいという問題がある。

特許文献２及び特許文献３の前部車体構造では、フロントサイドフレームにサブフレームから押し上げる荷重が加わると、フロントサイドフレームの締結部や連結部がフロントサイドフレーム内方へつぶれやすいという問題がある。

本発明は、サブフレームを支持するフロントサイドフレームの強度を高めた車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンルームの左右に配置されたフロントサイドフレームと、フロントサイドフレームに取付けられているダンパーハウジングと、フロントサイドフレームに下方から取付けられているサブフレームと、を備える車体前部構造において、フロントサイドフレーム内に立設されてサブフレームを支持しているカラーナットに連結したダンパーハウジング下部を備え、カラーナットの軸線と平行にダンパーハウジング下部を連結するための溶接部の溶接軸が配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体前部構造は、フロントサイドフレーム内に立設されてサブフレームを支持しているカラーナットに連結したダンパーハウジング下部を備えているので、強度の大きいダンパーハウジングによってカラーナットを支持することができ、サブフレームを支持するフロントサイドフレームの強度を高めることができる。すなわち、フロントサスペンションからの荷重がサブフレームを介してフロントサイドフレーム内のカラーナットに加わると、カラーナットの上部に連なるダンパーハウジング下部に伝わり、結果的に、ダンパーハウジングに支持されるという利点がある。

請求項１に係る発明では、カラーナットの軸線と平行にダンパーハウジング下部を連結するための溶接部の溶接軸が配置されているので、カラーナットからダンパーハウジング下部に荷重が伝わる際に、溶接部によってダンパーハウジング下部の稜線に沿って荷重を伝達することができ、ダンパーハウジング下部に伝わる荷重を大きくすることができる。

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。
図１は、本発明の車体前部構造（第１実施の形態）の斜視図である。
車体前部構造１１は、車両１２の車体１３の前部で、前輪１４が取付けられているフロントサスペンション１５や図に示していないエンジンを支持している。具体的には後述する。

車体１３は、車室１７の側壁をなすサイドボデー２１と、車室１７の床をなすアンダボデー２２と、フロントボデー２３とを備える。
フロントボデー２３は、アンダボデー２２のフロントフロアフレーム２４に連なる左右のフロントサイドフレーム２５と、フロントサイドフレーム２５に取付けられているダンパーハウジング２６と、サブフレーム２７と、を備え、車体前部構造１１を含む。

また、フロントボデー２３は、車室１７の前壁をなすダッシュボードロア３１の下部３２に連なるダッシュボードクロスメンバー３３と、を備え、ダッシュボードクロスメンバー３３から車両１２の前方（矢印ａ１の方向）へフロントサイドフレーム２５を延設してエンジンルーム３４の左右に配置している。

サブフレーム２７は、既存の構成であり、第１フレーム３５〜第４フレーム３８で形成し、エンジンやフロントサスペンション１５が取付けられ、フロントボデー２３の下方から矢印ａ２のように上昇させて、フロントサイドフレーム２５に設けた前のカラーナット４１（図３参照）、後のカラーナット４２（図３参照）に締結部材４３で取付けられる。

ダンパーハウジング２６は、フロントサスペンション１５のフロントダンパー４５に設けられた上部取付け部４６を取付けるダンパーベース部４７を有し、ボルト・ナットで取付けている。ボルト・ナットで締結する構造は既存の構成である。
なお、車体前部構造１１は、車両１２の中心Ｃを基準にほぼ対称であり、左側の部位を主体に説明する。

図２は、本発明の車体前部構造が備えるダンパーハウジング及びフロントサイドフレームの斜視図である。
図３は、本発明の車体前部構造が備えるフロントサイドフレームの斜視図である。図１を併用して説明する。

車体前部構造１１は、具体的には、左のフロントサイドフレーム２５にダンパーハウジング連結ブラケット５１が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、ダンパーハウジング連結ブラケット５１にダンパーハウジング２６の下接合部５３が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、フロントサイドフレーム２５内に後のカラーナット４２が立設され、ダンパーハウジング２６の上部がホイールハウスアッパメンバ５５に取付けられ、それがバルクヘッドアッパメンバ５６に取付けられている。そして、後のカラーナット４２を介してサブフレーム２７を支持している。

フロントサイドフレーム２５は、サイドフレーム本体５７に蓋部材６１が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、蓋部材６１の下方に中間仕切部材６２が配置されて、サイドフレーム本体５７に複数のスポット溶接部５２で取付けられている。
サイドフレーム本体５７は、長尺で、断面コ字状が内側壁部６４、外側壁部６５、底部６６とで形成されている。

ダンパーハウジング連結ブラケット５１は、車両１２の前方側に配置している前角部材７１と、前角部材７１から車両１２の後方へ所定距離だけ離して配置した後角部材７２とからなる。
なお、実施の形態では、前角部材７１と後角部材７２は別体としたが、前角部材７１と後角部材７２を一体に形成した一体形状でもよい。

ダンパーハウジング２６はまた、ダンパーハウジング前下部７４がサイドフレーム本体５７内に嵌合して、複数のスポット溶接部５２で取付けられ、ダンパーハウジング下部であるところのダンパーハウジング後下部７５がサイドフレーム本体５７内に嵌合して、複数のスポット溶接部５２で取付けられている。

ダンパーハウジング前下部７４は、ダンパーハウジング連結ブラケット５１の前角部材７１の下部で、壁状のバルクヘッドでもある。
ダンパーハウジング後下部７５は、ダンパーハウジング連結ブラケット５１の後角部材７２の下部で、バルクヘッド構造７５でもある。
バルクヘッド構造及びバルクヘッドはともに、フロントサイドフレーム２５の内側壁部６４に一端が取付けられ、外側壁部６５に他端が取付けられた壁をなす板であり、フロントサイドフレーム２５内を仕切っている。

前角部材７１は、鋼板を断面略Ｚ字状に折り曲げたもので、内側壁部６４と外側壁部６５との間に嵌る幅で形成されたバルクヘッド部７６を備える。
後角部材７２は、前角部材７１とほぼ同様であり、内側壁部６４と外側壁部６５との間に嵌る幅で形成されたバルクヘッド部７７を備える。

ダンパーハウジング２６は、具体的には、一体に塑性加工されたもので、フロントダンパー４５を締結するダンパーベース部４７に連ねて内壁部８１が成形され、内壁部８１に連ねて前壁部８２及び後壁部８３が成形されている。

図４は、図１の４−４線断面図である。
図５は、図４の５−５線断面図である。
図６は、図４の６−６線断面図である。
図７は、図１の７矢視図である。

車体前部構造１１はまた、フロントサイドフレーム２５の外側壁部６５並びに内側壁部６４にダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５を掛け渡し、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の下に後のカラーナット４２を連結している。

具体的には、フロントサイドフレーム２５の車幅方向（Ｘ軸方向）の中央に円筒状の後のカラーナット４２が立設されているとともに、上方のダンパーハウジング２６の内側に配置されて、ダンパーハウジング２６に、アーク溶接を用いてすみ肉溶接を施すことで、形成した溶接部９２で取付けられている。

詳しくは、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の中央部９４に後のカラーナット４２の外面９５を取付けることで、取付けた後のカラーナット４２の外面９５からダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５までの距離はゼロである。一方、カラーナット４２の中心（軸線９６）に対して、外面９５までの半径ｒに相当する距離Ｅだけダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５が偏心している。

「フロントサイドフレーム２５の車幅方向（Ｘ軸方向）の中央」とは、フロントサイドフレーム２５の幅Ｗの中央（Ｗの約５０％の位置）であり、且つ、底部６６の幅Ｗの中央（Ｗの約５０％の位置）でもある。

ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の中央部９４には、すみ肉溶接を施すための、すみ肉溶接開先部９７がカラーナット４２の外面９５に密着するように、長さＬｇで、カラーナット４２の軸線９６と平行に形成されている。
「ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の中央部９４」とは、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の幅Ｗ１の中央（Ｗ１の約５０％の位置）である。

溶接部９２は、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５のすみ肉溶接開先部９７とカラーナット４２の後側壁部１０１とを接合したビードであり、溶接軸１０２がカラーナット４２の軸線９６と平行である。
なお、平行とは、所望の交差を含み、よって、ほぼ平行も含むものである。

次に、本発明の車体前部構造の作用を説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の車体前部構造の荷重伝達の機構を説明する図である。（ａ）は図７と同様の図、（ｂ）は図４と同様の図である。

車体前部構造１１では、サブフレーム２７からの荷重がカラーナット４２に矢印ａ４のように加わると、カラーナット４２からダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５に直線状に矢印ａ５のように伝わるとともに、ダンパーハウジング２６の上部に直線状に矢印ａ６のように伝わる。その結果、強度の高いダンパーハウジング２６によってフロントサイドフレーム２５及びカラーナット４２を支持することができ、フロントサイドフレーム２５の強度を高めることができる。
なお、車体前部構造１１では、サブフレーム２７からの上記荷重は、上下だけではなく、車両１２の前後方向の荷重、車両１２の左右方向の荷重においても、同様の作用、効果を発揮する。

具体的には、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５にカラーナット４２の外面９５を取付けたので、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５から、溶接しているカラーナット４２の外面９５までの距離はゼロであり、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５に曲げ力（モーメント）が発生しない。

カラーナット４２の軸線９６と平行にダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５を連結するための溶接部９２の溶接軸１０２が配置されているので、カラーナット４２からダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５に荷重が矢印ａ５のように伝わる際に、溶接部９２によってダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５の稜線（すみ肉溶接開先部９７）に沿って荷重を伝達することができ、曲げ力（モーメント）を伴う場合に比べ、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５に伝わる荷重を大きくすることができる。

次に、別の実施の形態を説明する。
図９は、第２実施の形態を説明する図であり、図７に対応する図である。
図１０は、第２実施の形態の断面図であり、図４に対応する図である。
図１１は、図１０の１１−１１線断面図であり、図５に対応する図である。
図１２は、図１０の１２−１２線断面図であり、図６に対応する図である。上記図１〜図８に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。

第２実施の形態の車体前部構造１１Ｂは、カラーナット４２をバルクヘッド構造７５に繋ぐブラケット１１１を備えていることを特徴とする。

ブラケット１１１は、カラーナット４２に一端部１１２を取付け、バルクヘッド構造（ダンパーハウジング後下部）７５に他端部１１３を取付けている本体１１４が板状に形成され、本体１１４に連ねて立設したリブ部１１５が形成されている。
他端部１１３は、バルクヘッド構造（ダンパーハウジング後下部）７５にスポット溶接部５２で取付けられている。
一端部１１２は、カラーナット４２に嵌める切り欠き１１７と、切り欠き１１７に形成した、すみ肉溶接開先部１２１を有し、すみ肉溶接開先部１２１がカラーナット４２の対向外面部１２２に溶接部１２４で連結されている。
対向外面部１２２の距離は、カラーナット４２の外径である。

次に、第２実施の形態の作用を説明する。
図１３は、第２実施の形態の荷重伝達の機構を説明する図である。
第２実施の形態の車体前部構造１１Ｂは、第１実施の形態の車体前部構造１１と同様の作用、効果を発揮する。

また、第２実施の形態の車体前部構造１１Ｂでは、サブフレーム２７からの荷重がカラーナット４２に矢印ｂ１のように加わると、カラーナット４２からブラケット１１１に矢印ｂ２のように伝わった後、ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）７５に矢印ｂ３のように伝わるとともに、ダンパーハウジング２６に直線状に矢印ｂ４のように伝わる。従って、よりフロントサイドフレーム２５の強度を高めることができる。
なお、車体前部構造１１Ｂでは、サブフレーム２７からの上記荷重は、上下だけではなく、車両１２の前後方向の荷重、車両１２の左右方向の荷重においても、同様の作用、効果を発揮する。

尚、本発明の車体前部構造は、実施の形態では車両に採用したが、車両以外、例えば長尺なフレームに装置を取付ける構造にも採用可能である。

本発明の車体前部構造は、サブフレームを採用している車両に好適である。

本発明の車体前部構造（第１実施の形態）の斜視図である。 本発明の車体前部構造が備えるダンパーハウジング及びフロントサイドフレームの斜視図である。 本発明の車体前部構造が備えるフロントサイドフレームの斜視図である。 図１の４−４線断面図である。 図４の５−５線断面図である。 図４の６−６線断面図である。 図１の７矢視図である。 本発明の車体前部構造の荷重伝達の機構を説明する図である。 第２実施の形態を説明する図である。 第２実施の形態の断面図である。 図１０の１１−１１線断面図である。 図１０の１２−１２線断面図である。 第２実施の形態の荷重伝達の機構を説明する図である。

符号の説明

１１…車体前部構造、２５…フロントサイドフレーム、２６…ダンパーハウジング、２７…サブフレーム、３４…エンジンルーム、４２…カラーナット（後のカラーナット４２）、７５…ダンパーハウジング下部（ダンパーハウジング後下部）、９２…溶接部、９６…カラーナットの軸線、１０２…溶接軸、１１１…ブラケット。

Claims (1)

1. エンジンルームの左右に配置されたフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームに取付けられているダンパーハウジングと、前記フロントサイドフレームに下方から取付けられているサブフレームと、を備える車体前部構造において、
   前記フロントサイドフレーム内に立設されて前記サブフレームを支持しているカラーナットに連結したダンパーハウジング下部を備え、
   前記カラーナットの軸線と平行に前記ダンパーハウジング下部を連結するための溶接部の溶接軸が配置されていることを特徴とする車体前部構造。

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