JP4804509B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前後方向にフロントサイドフレームが配置され、このフロントサイドフレームの前端にフロントバルクヘッドが配置される車体前部構造に関するものである。

車体前部構造として、フロントバルクヘッドの前面に、エンジン冷却用のラジエータや、エアコン用のコンデンサが配置されたものが知られている。
この種の車体前部構造は、横方向メンバと縦方向メンバで矩形の枠状に形成されたフロントバルクヘッドでラジエータやコンデンサを支持するようにしたものであった。

このような車体前部構造として、車両の軽衝突時にラジエータを保護するように配慮されたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００４−３２２８３７公報 特開２００１−１８７５８８公報

特許文献１の車体前部構造は、バンパビームとフロントサイドフレームの前端との間に、車両の軽衝突時に潰れるように構成したクラッシュボックスが設けられ、ラジエータやコンデンサから構成されるユニットがフロントバルクヘッドに載置され、このバルクヘッドが取付部材を介してバンパビーム側に取付けられ、車両の軽衝突時に、バンパビームとラジエータユニットとの間隔を保ったまま、バンパビーム及びラジエータユニットを後退できるようにしたものである。

特許文献２の車体前部構造は、フロントバルクヘッドの上方側部材にラジエータが係止される上側挿入孔が設けられ、フロントバルクヘッドの下方側部材にラジエータが係止される下側挿入孔が設けられ、ラジエータに前方から所定以上の外力が作用した場合に、ラジエータが下端を中心に上端が後方に回転できるようにしたものである。

しかし、特許文献１の車体前部構造では、フロントサイドフレームとフロントバルクヘッドとが連結されていないので、車体前部の剛性が低いという問題があり、車両の走行中に、路面の凹凸や旋回で左右のフロントサイドフレームにねじれが生じ（左右のフロントサイドフレームが首を振り）、操縦安定性を損なうことがあった。

特許文献２の車体前部構造では、フロントバルクヘッドにラジエータが係止される上側挿入孔若しくは下側挿入孔が設けられたので、特許文献１の車体前部構造と同様に、車体前部の剛性の低下を招いていた。

本発明は、車体前部の剛性の低下及び操縦安定性の悪化を招くことなしに、ラジエータやコンデンサを保護することができる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、車体前後方向に配置されるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端に配置され、ラジエータなどの冷却機器を搭載する正面視矩形枠状のフロントバルクヘッドとを有する車体前部構造において、フロントバルクヘッドは、その縦方向メンバの中央部が、フロントサイドフレームに前後方向の荷重により変形又は破断可能に連結され、縦方向メンバの上部及び下部の前方に、車体前方からの荷重を縦方向メンバに伝達する荷重伝達部材が配置され、縦方向メンバが、フロントサイドフレームに前側板状部材及び後側板状部材を介して連結されるものであり、フロントサイドフレームと前側板状部材との連結箇所と、縦方向メンバと前側板状部材との連結箇所とが、左右方向にオフセットされ、フロントサイドフレームと後側板状部材の連結箇所と、縦方向メンバと後側板状部材との連結箇所とが、上下方向にオフセットされたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、縦方向メンバの上部の荷重伝達部材がヘッドライトであり、縦方向メンバの下部の荷重伝達部材がフロントバンパであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体前後方向にフロントサイドフレームが配置され、ラジエータなどの冷却機器を搭載する正面視矩形枠状のフロントバルクヘッドがフロントサイドフレームの前端に配置される。
フロントバルクヘッドは、その縦方向メンバの中央部が、フロントサイドフレームに前後方向の荷重により変形又は破断可能に連結され、縦方向メンバの上部及び下部の前方に、車体前方からの荷重を縦方向メンバに伝達する荷重伝達部材が配置された。
従って、軽衝突時の荷重は、荷重伝達部材により、縦方向メンバの上部と下部を後方へ押し、縦方向メンバのフロントサイドフレームとの連結部分を後方へ変形または破断して、フロントバルクヘッドをそのまま後方へ移動させる。これにより、ラジエータなどの冷却機器（ラジエータやコンデンサ）への損傷を軽減できる。さらに、フロントバルクヘッドはフロントサイドフレームと通常時は連結されているので、車体剛性の低下を起こすことはない。この結果、操縦安定性を損なうことを回避している。

また、縦方向メンバが、フロントサイドフレームに前側板状部材及び後側板状部材を介して連結される。
フロントサイドフレームと前側板状部材との連結箇所と、縦方向メンバと前側板状部材との連結箇所とが、左右方向にオフセットされたので、前側板状部材は前後方向に対しては変形しやすく、上下方向及び左右方向に対しては変形しにくくすることができる。これにより、軽衝突時に前後方向の荷重の伝達を許容できるとともに、上下方向及び左右方向に対しては車体剛性の向上に寄与させることができる。

さらに、フロントサイドフレームと後側板状部材の連結箇所と、縦方向メンバと後側板状部材との連結箇所とが、上下方向にオフセットされたので、後側板状部材は前後方向に対しては変形しやすく、上下方向及び左右方向に対しては変形しにくくすることができる。これにより、軽衝突時に前後方向の荷重の伝達を許容できるとともに、上下方向及び左右方向に対しては車体剛性の向上に寄与させることができる。

請求項２に係る発明では、縦方向メンバの上部の荷重伝達部材がヘッドライトであり、縦方向メンバの下部の荷重伝達部材がフロントバンパであるので、従来部品のヘッドライトやフロントバンパでフロントバルクヘッドの押し込み部品として代用することができる。これにより、車体構造を大幅に変更する必要はない。

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、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体前部構造を採用した車両の斜視図であり、図２は図１に示された車体前部構造の上部を示す平面図であり、図３は図１に示された車体前部構造の下部を示す平面図である。

図１〜図３に示されたように、車体前部構造は、車体前後方向に延ばされた左右のフロントサイドフレーム１３，１４（符号１４は図４参照）と、これらのフロントサイドフレーム１３，１４の前端にそれぞれ左の前側・後側板状部材１５，１７及び右の前側・後側板状部材１６，１８（図６参照）を介して取付けられる正面視矩形枠状のフロントバルクヘッド２１と、このフロントバルクヘッド２１の前面に配置されるラジエータ２２及びコンデンサ２３と、フロントバルクヘッド２１の前方上部に配置されるヘッドライト２４，２５と、フロントバルクヘッド２１の前方下部に配置されるフロントバンパ２６とから構成され、フロントバルクヘッド２１の後方にエンジン２７が配置される。

左右のフロントサイドフレーム１３，１４は、略同一構造のフレームであり、左右の前側板状部材１５，１６は、略左右対称の板部材であり、左右の後側板状部材１７，１８は、略左右対称の板部材である。
後述するように、ヘッドライト２４，２５は、フロントバルクヘッド２１を後方に移動させる上部の荷重伝達部材に相当し、フロントバンパ２６は、フロントバルクヘッド２１を後方に移動させる下部の荷重伝達部材に相当する。

図４は図１に示された車体前部構造のラジエータ及びコンデンサの上部を示す斜視図であり、図５は図１に示された車体前部構造のラジエータ及びコンデンサの下部を示す斜視図である。

図４及び図５に示されたように、ラジエータ２２は、エンジン２７を冷却する冷却機器であり、上部がフロントバルクヘッド２１の上の横方向メンバ４３にブラケット３１，３１（一方の３１不図示）で取付けられ、下部がフロントバルクヘッド２１の下板部材４５に嵌め込まれる。

コンデンサ２３は、車室温度を調整する冷却機器であり、上部がフロントバルクヘッド２１の上の横方向メンバ４３にブラケット３２，３２（一方の３２不図示）で取付けられ、下部がフロントバルクヘッド２１の下板部材４５に嵌め込まれる。

図５に示されたように、左右のフロントサイドフレーム１３，１４（１３は図１参照）は前端に前側板状部材１５，１６（１５は図１参照）を介して衝撃吸収作用をなすエクステンション３３，３３（一方の３３は図１３（ａ）参照）が取付けられる。

フロントバンパ２６は、左右のフロントサイドフレーム１３，１４にエクステンション３３，３３を介して渡されるバンパビーム３５と、このバンパビーム３５の前面に設けられるバンパフェース３６（図１参照）と、このバンパフェース３６の左右下部に取付けられ、フロントバルクヘッド２１の縦方向メンバ４１，４２（符号４２は図６参照）を押圧する左右のバンパブラケット３７，３７（図１参照）から構成される。

図６は図１に示された車体前部構造のフロントバルクヘッドの斜視図であり、図７は図１に示された車体前部構造の前側板状部材及び後側板状部材の斜視図であり、図８は図１に示された車体前部構造の前側板状部材の説明図であり、図９は図１に示された車体前部構造の後側板状部材の説明図である。

フロントバルクヘッド２１は、左右のフロントサイドフレーム１３，１４にそれぞれ左の前側・後側板状部材１５，１７（図１参照）及び右の前側・後側板状部材１６，１８を介して取付けられる左右の縦方向メンバ４１，４２と、これらの左右の縦方向メンバ４１，４２の上端に渡された上の横方向メンバ４３と、左右の縦方向メンバ４１，４２の下端に渡された下の横方向メンバ４４と、この下の横方向メンバ４４に設けられ、車体前側に延出する舌片状の下板部材４５とからなる。

図６及び図７に示されたように、右の前側板状部材１６は、縦方向メンバ４２の側面に車幅外方に指向させて取付けられる部材であり、フロントサイドフレーム１４の前端に取付けられる本体部５２と、この本体部５２から曲げ形成され、縦方向メンバ４２の側面に取付けられる曲げ部５４とが形成される。

本体部５２は、フロントサイドフレーム１４と前側板状部材１６との連結箇所であり、曲げ部５４は、縦方向メンバ４２と前側板状部材１６との連結箇所であり、図８に示されるように、本体部５２は、曲げ部５４の位置から、車幅方向（左右方向）に関して寸法Ｌ１だけオフセットされて形成される。

なお、左の前側板状部材１５（図１参照）は、左の縦方向メンバ４１と左のフロントサイドフレーム１３との間に介在される部材であって、右の前側板状部材１６に左右対称の部材であり、本体部５１と、曲げ部５３とを備える。

右の後側板状部材１８は、縦方向メンバ４２の側面の上下方向に沿わせて設けられる長手の部材であり、上下端部に設けられ、縦方向メンバ４２に取付けられる縦方向メンバ取付部６２，６２と、中央部に設けられ、フロントサイドフレーム１４に取付けられるフロントサイドフレーム取付部６４とが形成される。

図９に示されるように、フロントサイドフレーム取付部６４は、縦方向メンバ取付部６２，６２に対して前後方向にＬ２だけオフセットされて形成されるとともに、上下方向に関して高さ寸法ｈ１，ｈ１だけオフセットされる（ずらされて形成される）。
なお、左の後側板状部材１７（図１参照）は、左の縦方向メンバ４１と左のフロントサイドフレーム１３との間に介在される部材であって、右の後側板状部材１８と左右対称の部材であり、縦方向メンバ取付部６１，６１と、フロントサイドフレーム取付部６３とが形成される。

図１及び図６に示されたように、車体前部構造では、車体前後方向にフロントサイドフレーム１３，１４が配置され、ラジエータ２２などの冷却機器を搭載する正面視矩形枠状のフロントバルクヘッド２１がフロントサイドフレーム１３，１４の前端に配置される。
フロントバルクヘッド２１は、その縦方向メンバ４１，４２の中央部が、フロントサイドフレーム１３，１４に前後方向の荷重により変形又は破断可能に連結され、縦方向メンバ４１，４２の上部及び下部の前方に、車体前方からの荷重を縦方向メンバ４１，４２に伝達する荷重伝達部材（ヘッドライト２４，２５及びフロントバンパ２６）が配置された。

従って、軽衝突時の荷重は、荷重伝達部材２４〜２６により、縦方向メンバ４１，４２の上部と下部を後方へ押し、縦方向メンバ４１，４２のフロントサイドフレーム１３，１４との連結部分を後方へ変形または破断して、フロントバルクヘッド２１をそのまま後方へ移動させる。これにより、ラジエータ２２などの冷却機器（ラジエータ２２やコンデンサ２３）への損傷を軽減できる。さらに、フロントバルクヘッド２１はフロントサイドフレーム１３，１４と通常時は連結されているので、車体剛性も悪化しない。この結果、操縦安定性も損なわない。

図８及び図９に示されたように、縦方向メンバ４２は、フロントサイドフレーム１４に前側板状部材１６及び後側板状部材１８を介して連結される。
フロントサイドフレーム１４と前側板状部材１６との連結箇所（本体部）５２と、縦方向メンバ４２と前側板状部材１６との連結箇所（曲げ部）５４とが、左右方向に寸法Ｌ１だけオフセットされたので、前側板状部材１６は、前後方向に対しては変形しやすく、上下方向及び左右方向に対しては変形しにくくすることができる。これにより、軽衝突時に前後方向の荷重の伝達を許容できるとともに、上下方向及び左右方向に対しては車体剛性の向上に寄与させることができる。

図９に示されたように、フロントサイドフレーム１４と後側板状部材１８の連結箇所（フロントサイドフレーム取付部）６４と、縦方向メンバ４２と後側板状部材１８との連結箇所（縦方向メンバ取付部）６２，６２とが、上下方向に寸法ｈ１，ｈ１だけオフセットされたので、後側板状部材１８は、前後方向に対しては変形しやすく、上下方向及び左右方向に対しては変形しにくくすることができる。これにより、軽衝突時に前後方向の荷重の伝達を許容できるとともに、上下方向及び左右方向に対しては車体剛性の向上に寄与させることができる。

図１及び図６に示されたように、縦方向メンバ４１，４２の上部の荷重伝達部材がヘッドライト２４，２５であり、縦方向メンバ４１，４２の下部の荷重伝達部材がフロントバンパ２６であるので、従来部品のヘッドライト２４，２５やフロントバンパ２６でフロントバルクヘッド２１の押し込み部品として代用することができる。これにより、車体構造を大幅に変更する必要はない。

図１０は図１に示された車体前部構造に作用する外力の位置を示す作用説明図であり、図１１（ａ），（ｂ）は車体上部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図であり、図１２（ａ），（ｂ）は車体下部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図であり、図１３（ａ）〜（ｃ）は車体中間部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図である。

図１０に示される白抜き矢印Ａの位置に軽衝突が発生する場合の車体前部構造の変化が図１１（ａ），（ｂ）に示され、図１１（ａ）において、障害物６９が矢印ａ１の如くヘッドライト２４に接近し、軽衝突が発生すると、ヘッドライト２４に荷重が加わり、ヘッドライト２４は車体後方に後退する。

図１１（ｂ）において、ヘッドライト２４は、加わった荷重をフロントバルクヘッド２１の縦方向メンバ４１に荷重伝達し、図１に示された前側板状部材１５及び後側板状部材１７は車体後方に変形され、フロントバルクヘッド２１はフロントサイドフレーム１３に対して後退することができる。この結果、ラジエータ２２及びコンデンサ２３もフロントバルクヘッド２１とともに、後退することができるので、ラジエータ２２及びコンデンサ２３の破損を防止することができる。

図１０に示される白抜き矢印Ｂの位置に軽衝突が発生する場合の車体前部構造の変化が図１２（ａ），（ｂ）に示され、図１２（ａ）において、障害物６９が矢印ａ３の如くバンパフェース３６の下部に接近し、軽衝突が発生すると、バンパフェース３６に荷重が加わり、バンパフェース３６は車体後方に後退する。

図１２（ｂ）において、バンパフェース３６は、バンパブラケット３７を介して加わった荷重をフロントバルクヘッド２１の縦方向メンバ４１に荷重伝達し、図１に示された前側板状部材１５及び後側板状部材１７は車体後方に変形され、フロントバルクヘッド２１はフロントサイドフレーム１３（図１参照）に対して矢印ａ４の如く後退することができる。この結果、ラジエータ２２及びコンデンサ２３もフロントバルクヘッド２１とともに、後退することができるので、ラジエータ２２及びコンデンサ２３の破損を防止することができる。

図１０に示される白抜き矢印Ｃの位置に軽衝突が発生する場合の車体前部構造の変化が図１３（ａ），（ｂ）に示され、図１３（ｃ）に比較例の車体前部構造が示される。
図１３（ａ）において、障害物６９が矢印ａ５の如くバンパビーム３５の高さに接近し、軽衝突が発生すると、バンパビーム３５に荷重が加わる。

図１３（ｂ）において、バンパビーム３５は、エクステンション３３で衝撃の吸収が行われる。バンパビーム３５に荷重が加わる場合でもバンパフェース３６（図１参照）を同時に車体後方に押し下げる。すなわち、図１２（ｂ）で説明したように、バンパフェース３６は、バンパブラケット３７を介して加わった荷重をフロントバルクヘッド２１の縦方向メンバ４１に荷重伝達し、図１に示された前側板状部材１５及び後側板状部材１７は車体後方に変形され、フロントバルクヘッド２１はフロントサイドフレーム１３に対して矢印ａ６の如く後退することができる。この結果、ラジエータ２２及びコンデンサ２３もフロントバルクヘッド２１ともに、後退することができるので、ラジエータ２２及びコンデンサ２３の破損を防止することができる。

図１３（ｃ）において、比較例の車体前部構造では、障害物１１９の軽衝突が発生した場合に、フロントサイドフレーム１１３にエクステンション１１４を介して渡したバンパビーム１１５（若しくはバンパフェース）の車体後方移動で、フロントバルクヘッド１１１は、車体後方には後退することはできない構造なので、例えば、軽衝突においても、フロントバルクヘッド１１１に取付けたラジエータ１２２やコンデンサ１２３は破損することがある。

尚、本発明に係る車体前部構造は、図３に示すように、バンパフェース３６に別体のバンパブラケット３７を取付けたが、これに限るものではなく、バンパブラケットと同一機能部品をバンパフェースから延出するようにしたものであってもよい。

本発明に係る車体前部構造は、小型のセダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

本発明に係る車体前部構造を採用した車両の斜視図である。 図１に示された車体前部構造の上部を示す平面図である。 図１に示された車体前部構造の下部を示す平面図である。 図１に示された車体前部構造のラジエータ及びコンデンサの上部を示す斜視図である。 図１に示された車体前部構造のラジエータ及びコンデンサの下部を示す斜視図である。 図１に示された車体前部構造のフロントバルクヘッドの斜視図である。 図１に示された車体前部構造の前側板状部材及び後側板状部材の斜視図である。 図１に示された車体前部構造の前側板状部材の説明図である。 図１に示された車体前部構造の後側板状部材の説明図である。 図１に示された車体前部構造に作用する外力の位置を示す作用説明図である。 車体上部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図である。 車体下部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図である。 車体中間部に軽衝突が生じた場合の車体前部構造の変形の様子を示す作用説明図である。

符号の説明

１３，１４…フロントサイドフレーム、１５，１６…前側板状部材、１７，１８…後側板状部材、２１…フロントバルクヘッド、２２…冷却機器（ラジエータ）、２３…冷却機器（コンデンサ）、２４，２５…上部の荷重伝達部材（ヘッドライト）、２６…下部の荷重伝達部材（フロントバンパ）、４１，４２…縦方向メンバ、５１，５２…連結箇所（本体部）、５３，５４…連結箇所（曲げ部）、６１，６２…連結箇所（縦方向メンバ取付部）、６３，６４…連結箇所（フロントサイドフレーム取付部）。

Claims (2)

1. 車体前後方向に配置されるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端に配置され、ラジエータなどの冷却機器を搭載する正面視矩形枠状のフロントバルクヘッドとを有する車体前部構造において、
   前記フロントバルクヘッドは、その縦方向メンバの中央部が、前記フロントサイドフレームに前後方向の荷重により変形又は破断可能に連結され、前記縦方向メンバの上部及び下部の前方に、車体前方からの荷重を前記縦方向メンバに伝達する荷重伝達部材が配置され、
   前記縦方向メンバは、前記フロントサイドフレームに前側板状部材及び後側板状部材を介して連結されるものであり、
   前記フロントサイドフレームと前記前側板状部材との連結箇所と、前記縦方向メンバと前記前側板状部材との連結箇所とが、左右方向にオフセットされ、
   前記フロントサイドフレームと前記後側板状部材の連結箇所と、前記縦方向メンバと前記後側板状部材との連結箇所とが、上下方向にオフセットされたことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記縦方向メンバの上部の前記荷重伝達部材がヘッドライトであり、前記縦方向メンバの下部の前記荷重伝達部材がフロントバンパであることを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。

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