JP4788045B2

JP4788045B2 - 自動車の前部車体構造

Info

Publication number: JP4788045B2
Application number: JP2001041317A
Authority: JP
Inventors: 英治藤田; 孝之砂川; 栄寺田; 裕花田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002240738A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントサイドフレームの下方にペリメータフレームを配設した車体前部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の自動車の前部車体構造として、例えば、特開２０００−５３０２２号公報に開示されるように、自動車の前面衝突の際にフロントサイドフレームの変形モードを潰れ変形から屈曲変形へ切り換えることにより、衝突初期に車体に対し相対的に大きい減速度を生じさせ、その後、一旦、車体減速度を降下させるようにしたものが知られている。
【０００３】
すなわち、図８及び図９に示すように、車体前部の左右両側にそれぞれ設けられるフロントサイドフレーム８０，８０の前端に、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント８１の左側及び右側がそれぞれ取り付けられ、さらに、該両フロントサイドフレーム８０，８０の前後方向の中央部から前方へ向かって、車体外方へ傾斜して延びる斜方向ビーム８２，８２がそれぞれ設けられている。その斜方向ビーム８２，８２のそれぞれの前端部は、前記バンパーレインフォースメント８１に対して前後方向に所定距離離れた状態で、かつ、車体前後方向から見て、該バンパーレインフォースメント８１の車幅方向の両端部とそれぞれ重複するように位置付けられている。
【０００４】
そして、この構造では、前面衝突時の衝撃は、まず、バンパーレインフォースメント８１からフロントサイドフレーム８０，８０に伝達されて、図９に示すように、該フロントサイドフレーム８０，８０の前端側が比較的、変形荷重の大きい潰れ変形を起こす。続いて、バンパーレインフォースメント８１の車幅方向の両端部が前記斜方向ビーム８２，８２の前端部に当接して、該斜方向ビーム８２，８２を介して側方荷重が加えられることによって、前記フロントサイドフレーム８０，８０の中央部が車体内方へ屈曲変形し、それ以降の変形荷重が比較的、小さなものとなる。このことにより、衝突初期に車体減速度を急峻に立ち上がらせて、その後、車体減速度を降下させることができる。
【０００５】
ここで、衝突時の乗員には、該乗員を拘束するシートベルト等の拘束手段からの反力によって減速度が作用するため、衝突の初期のようにシートベルトの伸びが少ない状態では乗員減速度は極めて小さい。その一方で、車体には衝突初期から大きな減速度が作用しているため、前記乗員と車体との相対移動距離は次第に大きくなって、シートベルトの伸びが最大に達した時点で乗員がシートベルトから受ける反力も最大となり、大きな衝撃荷重を受けることになる。
【０００６】
前記従来例では、この乗員への衝撃荷重を低減させるべく、衝突後にシートベルトの伸びが最大となる直前に、フロントサイドフレームの変形モードを切り換えて、車体減速度を降下させるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の構造では、一対のフロントサイドフレームの間に搭載されるパワープラントが、該各フロントサイドフレームの車体内方への屈曲変形を阻害することがあり、この場合には、上述したように車体減速度を降下させることができないため、乗員減速度の最大値、即ち衝撃荷重を狙い通りに低減できないという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主にフロントサイドフレームの構造に工夫を凝らし、衝突の途中で確実に変形モードを切り換えて、狙い通りに車体減速度を降下させることにより、乗員に作用する衝撃荷重を低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、フロントサイドフレームとその下方に配設したペリメータフレームとを連結部材により連結し、自動車の前面衝突時にフロントサイドフレームの変形の途中で該連結部材を分離させることにより、該フロントサイドフレームの変形モードを切り換えるようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、自動車の前部に設けられたエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルと、車体前部の左右両側において各々前記ダッシュパネルから車体前方へ延びるように設けられた一対のフロントサイドフレームと、前記各フロントサイドフレームの下方においてそれぞれ車体前後方向に延びる一対のサイドメンバ部を有するペリメータフレームと、前記車室内に設けられ、乗員を拘束するためのシートベルトとを備え、前記ペリメータフレームの各サイドメンバ部の前端側が各フロントサイドフレームの前端側に設けられた前端側固定部に固定される一方、各サイドメンバ部の後端側が各フロントサイドフレームの後端側ないしその近傍の車体構成部材に設けられた後端側固定部に固定された自動車の前部車体構造を前提とする。そして、前記フロントサイドフレームには、前記前端側固定部と前記後端側固定部との間に、圧縮荷重を受けた際に屈曲変形する起点となる脆弱な部位が設けられ、前記ペリメータフレームの各サイドメンバ部を、それぞれ、前記前端側及び後端側固定部の中間部分において各フロントサイドフレームに連結する連結部材を設け、前記各サイドメンバ部を、前記フロントサイドフレームが圧縮荷重を受けて変形するときに、前記中間部分において下方へ折れ曲がるように構成し、前記連結部材には、前記各サイドメンバ部の折れ曲がりによって作用する引張荷重が設定値よりも大きくなったときに分離する分離起点部を設け、前記連結部材で連結されたフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重に対して、前記分離起点部が分離した状態のフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重が低く設定される構成とする。
【００１１】
この構成によれば、例えば、自動車の前面衝突時には、まず、フロントサイドフレームが圧縮荷重を受けて潰れ変形を開始する。この際、該フロントサイドフレームとペリメータフレームとが連結部材により連結されていて、全体として高い剛性を有するので、衝突の初期には車体減速度が急峻に立ち上がり、シートベルトが早期に伸びて乗員を強く拘束するようになる。
【００１２】
また、前記フロントサイドフレームの潰れ変形に伴い、ペリメータフレームのサイドメンバ部が下方へ折れ曲がることになり、これにより連結部材に引張荷重が作用する。そして、前記シートベルトの伸びが最大となる前に、連結部材に作用する引張荷重が設定値よりも大きくなって、該連結部材が分離起点部から分離し、このことを契機として、フロントサイドフレームが屈曲変形を開始する。
【００１３】
つまり、フロントサイドフレームの変形の途中で前記連結部材を分離させることにより、変形モードを狙い通りのタイミングで潰れ変形から屈曲変形に切り換えて、その変形荷重を減少させることができ、これにより、シートベルトが延びきるときに車体減速度を低下させて、該シートベルトの反力による乗員への衝撃荷重を十分に低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、フロントサイドフレームは、側面視でダッシュパネルから上方へ延びた後、屈曲して略水平に車体前方へ延びるように形成され、この屈曲部位が脆弱な部位とされているものとする。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記各フロントサイドフレームの前端側固定部よりも前側に、圧縮荷重を受けて潰れ変形することで衝撃吸収する衝撃吸収部を設け、前記衝撃吸収部の潰れ変形荷重は、連結部材で連結されたフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重よりも小さく、かつ、分離起点部が分離した状態のフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重よりも大きく設定するものとする。
【００１６】
このことで、フロントサイドフレームの前端側固定部よりも前側に、衝突初期に潰れ変形することにより連結部材に作用する荷重を設定値以下に保つ衝撃吸収部を設けたので、衝突初期の車体減速度を急峻に立ち上げながら、かつ該衝突初期に連結部材に作用する過大な衝撃荷重を吸収して該連結部材の破断を防止できる。
【００１７】
請求項４の発明では、請求項１から３のいずれか１つの発明における連結部材の分離起点部を、切り欠き部とする。このことにより、連結部材の分離起点部を相対的に脆弱な切り欠き部として、該分離起点部を確実に分離させることができる。また、切り欠き部の形状や大きさを変更するだけで前記設定値の変更を行えるため、分離タイミングの設定を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項５の発明では、請求項から３のいずれか１つの発明における連結部材の分離起点部を、孔部とする。このことにより、前記請求項４と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、前記連結部材の分離起点部を確実に分離させることができ、また、分離タイミングの設定を容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図４は、本発明の実施形態に係る自動車の前部車体構造を示すものである。尚、図１及び図２は、それぞれ垂直方向の断面図及び下面図であり、図３及び図４は、それぞれ車体上方及び車体下方から見た斜視図である。
【００２１】
この車両は、図１に示すように、前側にエンジンルーム１が設けられ、該エンジンルーム１内にエンジン２及びミッションケース（変速装置等を収容する）３からなるパワープラント４を搭載し、該パワープラント４によって前輪（図示しない）を駆動するようにしている。前記エンジンルーム１の後側はダッシュパネル５によって仕切られており、このダッシュパネル５の後側が車室６とされ、その車室６の下側はフロアパネル７によって仕切られている。このフロアパネル７は、ダッシュパネル５下端縁部から、後方へ向かって下方へ傾斜して車体の下端部まで達した後に、そこから略水平に後方へ延びるように形成され、その車幅方向両端縁部には、図２に示すように、該縁部に沿って延びる閉断面のサイドシル１０がそれぞれ設けられている。
【００２２】
また、前記エンジンルーム１の車幅方向両側には、前記ダッシュパネル５からそれぞれ前方へ突出して延びる一対のフロントサイドフレーム１１，１１が設けられている。この一対のフロントサイドフレーム１１，１１は、それぞれ略矩形状の閉断面を有し、前記車体の下端部からフロアパネル７の傾斜部に沿って前方へ延び、エンジンルーム１の上下方向の中央部近傍まで達してそこから略水平方向へ屈曲して、パワープラント４の前端部よりも前方へ延びるように形成されている。
【００２３】
前記パワープラント４のエンジン２は、図示しないが、クランク軸が延びる方向に複数のシリンダが直線的に並ぶように構成されている。また、このエンジン２は、クランク軸が略車幅方向を向くように車体に対して横置きとされ、ミッションケース３の車体右側の側面がエンジン２のシリンダブロックの車体左側の側面に締結されている。尚、図１に示す符号１２は、ミッションケース３の出力軸と前輪とを回転一体に連結するドライブシャフトである。
【００２４】
このように構成されたパワープラント４は、図３及び図４に示すように、エンジンルーム１において該パワープラント４の車幅方向の両端部近傍をそれぞれ前記フロントサイドフレーム１１，１１に対して、一対のマウント部材１３、１４を介して弾性支持されている。
【００２５】
この一対のマウント部材１３、１４のうちの車体左側に位置するマウント部材１３は、ミッションケース３の上面に固定されるミッション側ブラケット１５と、車体左側のフロントサイドフレーム１１の上面及び車体内方の側面に固定される車体側ブラケット１６と、該ミッション側及び車体側ブラケット１５、１６の間に介在され、例えばゴム等の振動を減衰する部材とを備えるものである。一方、車体右側に位置するマウント部材１４は、エンジン２に固定されるエンジン側ブラケット１７と、右側のフロントサイドフレーム１１の上部に固定される車体側ブラケット１８と、該エンジン側及び車体側ブラケット１７、１８の間に介在され、振動を減衰する部材とを備えるものである。
【００２６】
前記一対のフロントサイドフレーム１１，１１は、車体上下方向から見て、その後端部から前方へ向かって略中央部までは前側ほど互いに離れるように形成される一方、該中央部から前端部までは互いに略平行となるように形成されている。さらに、図３に示すように、このフロントサイドフレーム１１，１１の車体外方の側面は、その後端部から前後方向の略中央部に亘って、車体内方側へ向かって窪んだ凹部が形成され、前記前輪の操舵時における該前輪との干渉を防ぐようになっている。このため、フロントサイドフレーム１１，１１の後側は、前側に比べて小さい断面を有することになり、若干、脆弱である。
【００２７】
また、前記一対のフロントサイドフレーム１１，１１の後端側は、図２に示すように、前記フロアパネル７の下面に沿って前記サイドシル１０と平行に後方へ延びるように設けられた一対のフロアフレーム２０，２０の前端側にそれぞれ連続している。この各フロアフレーム２０，２０は、上方が開放したコ字状断面を有し、その上端部が前記フロアパネル７の下面に溶接されている。また、該一対のフロアフレーム２０，２０に挟まれた略中央位置に対応するフロアパネル７には、その前端から後端に亘るように車室６側へ向かって膨出したフロアトンネル部２１が形成され、該フロアトンネル部２１の前端側の部分はその前側ほど大きく膨出している。
【００２８】
前記フロアトンネル部２１と各フロアフレーム２０，２０との間には、それぞれ該フロアフレーム２０，２０の車体内方側からフロアトンネル部２１の車体外方側に亘ってダッシュパネル５下端側とフロアパネル７前端側とに溶接されるダッシュロアレインフォースメント２２，２２が設けられている。さらに、左側及び右側のそれぞれのフロアフレーム２０，２０の車体外方側からサイドシル１０，１０の車体内方側に亘って、前記ダッシュロアレインフォースメント２２，２２と同様に、ダッシュパネル５とフロアパネル７とに溶接されるトルクボックス２３，２３がそれぞれ設けられている。
【００２９】
一方、前記フロントサイドフレーム１１，１１のそれぞれの前端側には、車幅方向及び上下方向にそれぞれ延出した矩形のフランジ部２４，２４が設けられている。このフランジ部２４，２４には、後端部にこのフランジ部２４，２４と略同形状のフランジ部２５，２５を有するクラッシュボックス２６，２６（衝撃吸収部）が取り付けられて、フロントサイドフレーム１１，１１の前端部分を構成している。該クラッシュボックス２６，２６は、前側ほど小さい矩形断面を有するように形成され、前面衝突時の衝撃により圧縮荷重を受けて前後方向に潰れ変形して、このことにより衝撃を吸収するものであり、この衝突の際の潰れ変形を確実に起こすように、その上面及び両側面には、それぞれ車幅方向及び上下方向に長い略だ円形のビードが形成されている。さらに、この左右両側のクラッシュボックス２６，２６の前端部には、バンパーレインフォースメント２７の車幅方向両端部がそれぞれ固定されている。このクラッシュボックス２６，２６の衝撃吸収特性は、詳しくは後述する衝突時に、乗員を拘束するシートベルトの伸びが最大となる前に潰れ変形が終了するように設定されている。
【００３０】
次に、前記フロントサイドフレーム１１，１１の下方に配設されるペリメータフレーム３０について説明する。このペリメータフレーム３０は、鋼板製とされ、前記パワープラント４や操舵装置（図１に出力軸３１のみを図示する）等を支持するものであり、全体として略矩形の枠状をなすように一体構造とされている。このペリメータフレーム３０の前端側は、パワープラント４よりも前方で、左側のフロントサイドフレーム１１の真下位置から右側のフロントサイドフレーム１１の真下位置に亘るように車幅方向に直線的に延びるフロントメンバ部３２とされ、このフロントメンバ部３２の左右両端側には、それぞれ該フロントメンバ部３２と略同形状の断面を有するとともに該両端側から後方へ延びるサイドメンバ部３３，３３が設けられている。
【００３１】
この各サイドメンバ部３３，３３は、上下方向から見て、後端部が前端部よりも若干、車体内方側に位置するように全体として傾斜して配置され、それぞれの後端部から所定距離前方の部位には、前記フロントメンバ部３２の断面よりも大きい断面を有するサスペンションクロスメンバ部３４が２つのサイドメンバ部３３，３３に架け渡された状態で溶接されている。また、前記サイドメンバ部３３，３３は、図１に示すように車幅方向から見て、その後端部から前後方向の略中央部まで略水平に延びるように形成される一方、この中央部分において上方へ傾斜するように屈曲して、さらにその傾斜方向に前端まで延びている。
【００３２】
前記の如く構成されたペリメータフレーム３０をフロントサイドフレーム１１，１１に取り付けた状態では、それら両フレーム１１、３０の中間部分が互いに上下方向に離間している。すなわち、フロントサイドフレーム１１の前側は略水平で後側が後方へ向かって下方へ傾斜するような形状を有する一方、ペリメータフレーム３０は後側が略水平で前側が前方へ向かって上方へ傾斜するような形状を有するため、それぞれの前端部から後方へ向かってペリメータフレーム３０の屈曲部位までは後側ほど互いに離れるようになる。そして、該ペリメータフレーム３０の屈曲部位からフロントサイドフレーム１１，１１の屈曲部位までは略同間隔を保ち、この屈曲部位よりも後側はそれぞれの後端部に向かって後側ほど互いに近接するようになる。
【００３３】
前記ペリメータフレーム３０の取り付けについては、該ペリメータフレーム３０の前端が前記一対のフロントサイドフレーム１１，１１の前端側の固定部１１ａ，１１ａにそれぞれ固定される一方、該ペリメータフレーム３０の後端が前記パワープラント４よりも後方側の位置で前記ダッシュロアレインフォースメント２２，２２にそれぞれ固定されている。詳しくは、前記ペリメータフレーム３０の前側の左右の隅部には、該隅部の上面から車体外方へかつ前方へ向かって緩やかに傾斜しながら、上方へ突出するように取付ブラケット３６，３６が設けられている。この取付ブラケット３６，３６の下端部は前記ペリメータフレーム３０に溶接される一方、上端部には軸線が上下方向に延びる円筒部３７，３７が設けられ、この円筒部３７，３７の内側には円筒状のゴムブッシュ（図示せず）が嵌合されている。さらに、このゴムブッシュには、前記円筒部３７，３７と同軸に位置するようにパイプ部材（図示せず）が固着されており、そのパイプ部材を軸線方向に貫通するボルト３８，３８によって該パイプ部材の上端部がフロントサイドフレーム１１，１１の前端側固定部１１ａ，１１ａに締結されるようになっている。
【００３４】
一方、前記ペリメータフレーム３０のサイドメンバ部３３，３３の後端部には、該ペリメータフレーム３０を前記ダッシュロアレインフォースメント２２，２２に取り付けるための取付部３９，３９が、それぞれ設けられている。この取付部３９，３９にも、前記したペリメータフレーム３０の前側の取付ブラケット３６，３６の上端部と同様に円筒部４０，４０が設けられ、この円筒部４０，４０の内側にゴムブッシュが嵌合されている。そして、該ゴムブッシュにパイプ部材が固着されていて、ボルト４１，４１によって該パイプ部材の上端部がダッシュロアレインフォースメント２２，２２の固定部２２ａ，２２ａ（後端側固定部）に締結されるようになっている。
【００３５】
前記のようにフロントサイドフレーム１１，１１とペリメータフレーム３０とが、それぞれの中間部分が互いに上下方向に離間するように構成されているため、前面衝突時の衝撃荷重によりフロントサイドフレーム１１，１１の変形が起こると、前記ペリメータフレーム３０のサイドメンバ部３３，３３には、その前側の取付ブラケット３６，３６と後側の取付部３９，３９との中間部分に対し下方へ変位するような曲げ荷重が作用する。続いて、前記フロントサイドフレーム１１，１１は、その車体外方の側面に形成された凹部近傍を起点として上方へ大きく変位するように折れ曲がり、一方、前記ペリメータフレーム３０の中間部分は、サイドメンバ部３３，３３の屈曲部位近傍を起点として下方へ大きく変位するように折れ曲がることになる。
【００３６】
この衝突時のフロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０の屈曲変形に対し、この実施形態では、その屈曲変形のタイミングを制御するために、前記フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０のそれぞれの中間部分を連結する連結部材５０，５０を設けるようにしている。
【００３７】
この連結構造について、図１に基づいて説明すると、前記ペリメータフレーム３０のサイドメンバ部３３，３３における屈曲部位と該サイドメンバ部３３，３３におけるサスペンションクロスメンバ部３４の溶接部位との略中央部を、鋼板からなる連結部材５０，５０によって、前記フロントサイドフレーム１１，１１に連結するようにしている。該連結部材５０，５０は、両者１１、３３を連結した状態で車幅方向から見て、全体として上下に長い略矩形状に形成されるとともに、上端縁部及び下端縁部は略半円形状とされている。また、該連結部材５０の上下方向の略中央部には、車体前後方向の長さが相対的に短くなるように、前側及び後側にそれぞれ同形状の切り欠き部５０ａ，５０ａが設けられている。また、該連結部材５０の上端部近傍にはボルト孔５０ｂが形成され、このボルト孔５０ｂを貫通するボルト５１により該連結部材５０がフロントサイドフレーム１１へ締結されるようになっている。
【００３８】
前記のような形状とされた連結部材５０，５０は、それぞれ長手方向が前記ペリメータフレーム３０のサイドメンバ部３３，３３に対し略直交するように、その下端側が該サイドメンバ部３３，３３の車体外方の側面に溶接されている。一方、フロントサイドフレーム１１，１１の車体内方側の壁部には、図示しないが、それぞれ前記連結部材５０，５０のボルト孔５０ｂ，５０ｂに対応する部分に、予め貫通孔が形成され、かつその裏側にはナットが溶接されている。そして、エンジンルーム１内から連結部材５０，５０のボルト孔５０ｂ，５０ｂ及びフロントサイドフレーム１１，１１の貫通孔にボルト５１，５１を挿通して該ボルト５１，５１をナットに螺合させることにより、連結部材５０，５０の上端側をフロントサイドフレーム１１，１１に固定する。
【００３９】
前記のように、連結部材５０，５０の下端側をペリメータフレーム３０に溶接して両者５０、３０を一体化しておけば、該連結部材５０，５０のフロントサイドフレーム１１，１１への取り付けを容易に行うことができる。
【００４０】
そして、前記のようなフロントサイドフレーム１１，１１とペリメータフレーム３０との連結構造によって、衝突時には前記連結部材５０，５０に対して引張荷重が作用することになる。この引張荷重が連結部材５０，５０の切り欠き部５０ａ，５０ａにおける破断荷重に達すると、連結部材５０，５０は、該切り欠き部５０ａ，５０ａが分離起点部となって該分離起点部よりも上側の部分と下側の部分とに分離し、その後、フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０がそれぞれ屈曲変形を起こすようになる。すなわち、前記フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０の屈曲変形のタイミングを、前記連結部材５０，５０の切り欠き部５０ａ，５０ａにおける破断荷重によって設定することができ、この実施形態の場合は、前記クラッシュボックス２６，２６の潰れ変形が終了した直後に連結部材５０，５０が分離して、両フレーム１１、３０が屈曲変形を開始するように切り欠き部５０ａ，５０ａの破断荷重が設定されている。この破断荷重の大きさは、前記連結部材５０，５０の切り欠き部５０ａ，５０ａの大きさ、数並びに形状等によって自由に設定できる。
【００４１】
次に、この車両が前面衝突したときのフロントサイドフレーム１１やペリメータフレーム３０の変形について、図５に基づいて詳しく説明する。尚、図５は、衝突後の車体前部の状態を概略的に示すものである。まず、衝突初期では、衝突時の衝撃荷重がバンパーレインフォースメント２７を介してクラッシュボックス２６，２６に入力し、該クラッシュボックス２６，２６が潰れ変形を開始する。一方、前記フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０は、前記の如く破断荷重が設定された切り欠き部５０ａ，５０ａを有する連結部材５０，５０により連結されていて、全体として高い剛性を保っているため、この段階では大きな変形は起こらず、前記クラッシュボックス２６，２６の潰れ変形のみによって相対的に大きい車体減速度が発生する。つまり、前記クラッシュボックス２６，２６の衝撃吸収特性は、衝突初期の車体減速度を急峻に立ち上がらせながら、かつ該衝突初期の衝撃により前記連結部材５０，５０の切り欠き部５０ａ，５０ａが破断しないようなものとされている。
【００４２】
そして、前記クラッシュボックス２６，２６の潰れ変形が終了して衝突荷重がさらに上昇すると、前記連結部材５０，５０の切り欠き部５０ａ，５０ａが破断して前記フロントサイドフレーム１１，１１及びペリメータフレーム３０のそれぞれの中間部分が上側及び下側へ変位するように折れ曲がるようになる。つまり、クラッシュボックス２６を含むフロントサイドフレーム１１の変形モードが潰れ変形から屈曲変形に切り換わって、変形荷重が低下し、このことにより、車体減速度が一旦、降下する。この際、両フレーム１１、３０は、それぞれの中間部分が互いに上下方向に離れるように屈曲変形するため、両フレーム１１、３０の干渉やエンジンルーム１内のパワープラント４との干渉を回避して、十分な変形ストロークを確保することができる。
【００４３】
図６は、この実施形態に係る車両の減速度特性ａ（実線）及び該車両の乗員減速度特性ｂ（一点鎖線）と、この前部車体構造を有さない比較例の車両減速度特性ｃ（破線）及び乗員減速度特性ｄ（二点差線）とを対比して示す特性図である。尚、この特性図では、横軸に車体潰れ量をとり、縦軸に減速度をとっている。
【００４４】
まず、比較例の車体及び乗員の減速度特性ｃ、ｄについて説明すると、車体減速度特性ｃは衝突初期に立ち上がって略一定の減速度を保った状態で車体の潰れ変形が進行し、衝突終盤にパワープラント４がダッシュパネル５に底付きすることで急激に上昇して、その後、車体の潰れ変形が終了して減速度は０となる。この比較例における乗員減速度特性ｄについては、車体減速度特性ｃよりも緩やかに立ち上がり、徐々に上昇度合いが高くなる。そして、乗員を拘束するシートベルトの伸びが最大に達して乗員減速度が最大となる領域でも、車体減速度が前記の如く高いため、シートベルトによる乗員への反力が極めて大きなものとなる。
【００４５】
これに対し、本実施形態の車体及び乗員の減速度特性ａ、ｂ場合、車体減速度特性ａは、前記の如くクラッシュボックス２６，２６の潰れ変形が開始されると急峻に立ち上がり、このことで、比較的早期にシートベルトが伸ばされて、乗員減速度も車体減速度にあまり遅れずに上昇する（乗員減速度特性ｂ参照）。そして、該シートベルトの伸びが最大となる直前に、前記したようにクラッシュボックス２６，２６の潰れ変形が終了し、連結部材５０，５０が破断して両フレーム１１、３０の屈曲変形が開始されることで、車体減速度が一旦、降下することになり、この車体減速度の降下する領域においてシートベルトの伸びが最大となることで、乗員が受けるシートベルトからの反力を前記比較例と比べて大幅に減少させることができる。
【００４６】
以上、説明したように、この実施形態では、自動車の前面衝突初期に連結部材によってフロントサイドフレーム１１とペリメータフレーム３０とを連結しつつ、クラッシュボックス２６，２６の潰れ変形によって車体減速度を安定的にかつ急峻に立ち上がらせ、その潰れ変形の終了直後に連結部材５０を破断させて、前記両フレーム１１、３０が屈曲変形を開始するようにしたので、衝突時にシートベルトからの反力によって乗員減速度が過度に大きくなることを確実に防止できる。
【００４７】
（他の実施形態）
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、連結部材５０の分離起点部として該連結部材５０の前後方向の長さが相対的に短くなるような切り欠き部５０ａを形成しているが、これに限らず、例えば、該連結部材５０を拡大して示す図７の（ａ）のように、車幅方向に相対的に薄くなるような切り欠き部５０ｃを形成してもよい。また、同図（ｂ）に示すように、連結部材５０の上下方向の略中央部に、車幅方向に貫通するような孔部５０ｄを形成してもよい。
【００４８】
また、図示しないが、連結部材５０上端側を固定するボルト５１に、該連結部材５０へ作用する引張荷重が設定値よりも大きくなったときに、該ボルト５１の頭部が軸部から分離するような脆弱部を予め設けておき、この部位を前記分離起点部とするようにしてもよい。
【００４９】
また、同図（ｃ）に示すように、前記連結部材５０の分離起点部としては、該連結部材５０の上端縁部から下方へ向かって、前後方向の長さが前記ボルト孔５０ｂと同寸法となるような溝部５０ｅを形成して、この溝部５０ｅ近傍をボルト５１によってフロントサイドフレーム１１に締結するようにしてもよい。このものでは、ボルト５１の締結力によって、分離時の荷重を自由に設定することができる。
【００５０】
また、前記実施形態では、連結部材５０を鋼板製としているが、これに限らず、例えば、樹脂製としてもよく、また、ワイヤ等の可撓性を有する部材でもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、連結部材５０の固定手段として上端側及び下端側をそれぞれ締結具５１による固定及び溶接による固定としているが、これに限らず、例えば両方を締結固定もしくは溶接固定としてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る自動車の前部車体構造によると、フロントサイドフレームに対してペリメータフレームの前後方向の中間部分を連結する連結部材を設けるとともに、ペリメータフレームをフロントサイドフレームが圧縮荷重を受けて変形するときにその中間部分が下方に折れ曲がるように構成し、そのペリメータフレームの折れ曲がりによって連結部材に作用する引張荷重が設定値よりも大きくなったときに該連結部材を分離させるようにしたので、自動車の衝突時の車体減速度を狙い通りに変化させて、乗員への衝撃荷重を確実に低減することができる。
【００５３】
請求項３記載の発明によると、衝突初期において連結部材に作用する荷重を設定値以下に保つ衝撃吸収部を設けたので、衝突初期の車体減速度を安定的にかつ急峻に立ち上げながら、このときの連結部材の破断を防止することができる。
【００５４】
請求項４記載の発明によると、連結部材の分離起点部を相対的に脆弱な切り欠き部としたので、該分離起点部を確実に分離させることができ、また、分離タイミングの設定を容易に行うことができる。
【００５５】
請求項５記載の発明によると、前記請求項４と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車体前部の断面図である。
【図２】車体前部の構造を示す下面図である。
【図３】車体前部の構造を示す上方から見た斜視図である。
【図４】車体前部の構造を示す下方から見た斜視図である。
【図５】前面衝突後の車体前部の状態を示す図１相当図である。
【図６】車体潰れ量に対する車体減速度の変化を示す特性図である。
【図７】他の実施形態に係る連結部材の拡大図である。
【図８】従来の自動車の車体前部構造を示す平面図である。
【図９】前面衝突後の車体前部の状態を示す図８相当図である。
【符号の説明】
１１フロントサイドフレーム
１１ａ前端側固定部
２２ダッシュロアレインフォースメント（車体構成部材）
２２ａ後端側固定部
２６クラッシュボックス（衝撃吸収部）
３０ペリメータフレーム
３３サイドメンバ部
５０連結部材
５０ａ切り欠き部（分離起点部）
５０ｄ孔部

Claims

自動車の前部に設けられたエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルと、
車体前部の左右両側において各々前記ダッシュパネルから車体前方へ延びるように設けられた一対のフロントサイドフレームと、
前記各フロントサイドフレームの下方においてそれぞれ車体前後方向に延びる一対のサイドメンバ部を有するペリメータフレームと、
前記車室内に設けられ、乗員を拘束するためのシートベルトとを備え、
前記ペリメータフレームの各サイドメンバ部の前端側が各フロントサイドフレームの前端側に設けられた前端側固定部に固定される一方、各サイドメンバ部の後端側が各フロントサイドフレームの後端側ないしその近傍の車体構成部材に設けられた後端側固定部に固定された自動車の前部車体構造において、
前記フロントサイドフレームには、前記前端側固定部と前記後端側固定部との間に、圧縮荷重を受けた際に屈曲変形する起点となる脆弱な部位が設けられ、
前記ペリメータフレームの各サイドメンバ部を、それぞれ、前記前端側及び後端側固定部の中間部分において各フロントサイドフレームに連結する連結部材が設けられ、
前記各サイドメンバ部は、前記フロントサイドフレームが圧縮荷重を受けて変形するときに、前記中間部分において下方へ折れ曲がるように構成され、
前記連結部材には、前記サイドメンバ部の折れ曲がりによって作用する引張荷重が設定値よりも大きくなったときに分離する分離起点部が設けられ、
前記連結部材で連結されたフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重に対して、前記分離起点部が分離した状態のフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重が低く設定されていることを特徴とする自動車の前部車体構造。
請求項１において、
フロントサイドフレームは、側面視でダッシュパネルから上方へ延びた後、屈曲して略水平に車体前方へ延びるように形成され、この屈曲部位が脆弱な部位とされていることを特徴とする自動車の前部車体構造。
請求項１又は２において、
前記各フロントサイドフレームの前端側固定部よりも前側には、圧縮荷重を受けて潰れ変形することで衝撃吸収する衝撃吸収部が設けられ、
前記衝撃吸収部の潰れ変形荷重は、連結部材で連結されたフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重よりも小さく、かつ、分離起点部が分離した状態のフロントサイドフレームとペリメータフレームとの車体前後方向の変形荷重よりも大きく設定されていることを特徴とする自動車の前部車体構造。
請求項１から３のいずれか１つにおいて、
前記連結部材の分離起点部は、切り欠き部とされていることを特徴とする自動車の前部車体構造。
請求項１から３のいずれか１つにおいて、
前記連結部材の分離起点部は、孔部とされていることを特徴とする自動車の前部車体構造。