JP4909455B2

JP4909455B2 - 自動車の車体前部構造

Info

Publication number: JP4909455B2
Application number: JP2000130164A
Authority: JP
Inventors: 正典五十嵐
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001310754A

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し、特にサイドフレームと、このサイドフレームに結合されて前車輪やエンジン等を支持するサブフレームとを備えた車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体前部は、例えば、特開平９−２２６６３１号公報に開示され、図５に側面図を模式的に示すようにトーボード１０１によってエンジンルーム１０３と車室１０４とに区画され、エンジンルーム１０３の前部からトーボード１０１及びフロア（図示せず）の下面に沿って前後方向に左右のサイドフレーム１０５が延在している。
【０００３】
更に、エンジンルーム１０３内において、サイドフレーム１０５の下方にエンジンや前車輪を支持するサブフレーム１０６が延在し、サブフレーム１０６の後端をトーボード１０１の下端近傍でサイドフレーム１０５の屈曲部１０５ａに結合すると共に、サブフレーム１０６の中間部に設けられた門形の結合フレーム１０８をサイドフレーム１０５に結合することによってサイドフレーム１０５の下方にサブフレーム１０６を結合支持している。
【０００４】
更に、特開２０００−１６３２７号公報に開示され、かつ図６に示すようにサブフレーム１０６の後端をトーボード（図示せず）の下端近傍でサイドフレーム１０５に結合すると共に、サブフレーム１０６の前端を前面１０９ａ及び後面１０９ｂが各々上方に移行するに従って前方及び後方に変移するように傾斜した支持ブラケット１０９によってサイドフレーム１０５に結合することによってサイドフレーム１０５の下方にサブフレーム１０６を結合している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−２２６６３１号公報によると、門形の結合フレーム１０８によってサイドフレーム１０５の下方にサブフレーム１０６を支持することから、サイドフレーム１０５及びサブフレーム１０６の中間部が広範囲に亘って結合フレーム１０８によって剛性強度が増大し、車体前方から衝撃荷重が作用した際、サイドフレーム１０５及びサブフレーム１０６の前端からの円滑な潰れ変形が阻害されて十分なクラッシュストロークが確保できず、かつサブフレーム１０６から結合フレーム１０８に入力された衝撃荷重がサイドフレーム１０５と結合フレーム１０５の結合部Ａに応力が集中して結合部Ａ及びこの近傍における変形が誘発されることと相まって、衝撃エネルギーの吸収が達成されないことが懸念される。
【０００６】
一方、上記特開２０００−１６３２７号公報によると、サイドフレーム１０５とサブフレーム１０６を結合する支持ブラケット１０９の後面１０９ｂがサブフレーム１０６側からサイドフレーム１０５側に近接するに従って後方となるように傾斜して形成されることから、サブフレーム１０６の前端から支持ブラケット１０９に入力された衝撃荷重は、傾斜した後面１０９ｂに沿ってサイドフレーム１０５に円滑に伝達されて、サイドフレーム１０６と支持ブラケット１０９の後面１０９ｂとの接合部Ａに発生する応力が集中が抑制されて支持ブラケット１０９の変形が回避されてサブフレーム１０６の姿勢保持がなされる。
【０００７】
しかし、支持ブラケット１０９の前面１０９ａがサブフレーム１０６側からサイドフレーム１０５側に近接するに従って前方となるように傾斜して形成されることから、サイドフレーム１０５の支持ブラケット１０９より前方となる前後方向の長さが制限されてクラッシュストロークが縮小して十分なサイドフレーム１０５による衝撃エネルギーの吸収に影響を及ぼすと共に、支持ブラケット１０９から前方にサブフレーム１０６が延設されることなく、サブフレーム１０６の潰れ変形による衝撃エネルギー吸収が十分に達成されないことが懸念される。
【０００８】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明は、車体前方から衝撃荷重が作用した際、その衝撃エネルギーを有効的に吸収し得る安全性に優れた車体前部構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の車体前部構造の発明は、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームと、該サイドフレームの下方に前後方向に延在するサブフレームを備えた自動車の前部車体構造において、上記サブフレームは、後端が上記サイドフレームに結合され、中間部に屈曲部を有すると共に、該屈曲部の前方に延在する直線状の前部範囲を備え、上記前部範囲の後端で、且つ該屈曲部の前方がサブフレーム支持部を介して上記サイドフレームに結合支持され、上記サブフレーム支持部は、該サブフレーム支持部の後面がサブフレーム側からサイドフレーム側に移行するに従って車体後方側となるように傾斜して延在すると共に、前面が略垂直に延在したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によると、サブフレーム支持部より前方に延在するサブフレームの部分が直線状の前部範囲であり、かつこの前部範囲がサブフレームの前端に衝撃荷重が作用した際にサブフレーム支持部によって挙動が防止されることから、前方からの衝撃荷重をサブフレームの後端からサイドメンバに伝達する一方、衝撃荷重の一部をサブフレーム支持部を介してサイドフレームに分散伝達されると共に、所定以上の衝撃荷重が作用した際にはサブフレームの前端から円滑に潰れ変形がもたらされてサブフレームによる衝撃エネルギー吸収が有効的に達成できる。
【００１２】
更に、サブフレームを支持するサブフレーム支持部の後面を傾斜せしめることによって、サブフレームの前端に入力された衝撃荷重をサブフレームの後端からサイドフレームに伝達すると共に、衝撃荷重の一部を荷重方向に略沿って延在するサイドフレーム支持部の後面部を伝達経路としてサイドフレームに有効的伝達され、サブフレーム支持部とサイドフレームの接合部に発生する応力集中が回避されて、サブフレーム支持部の変形が抑制される。その結果、サブフレームの挙動の発生が抑制されてサブフレームによる衝撃荷重の伝達が円滑に行えると共に、所定以上の衝撃荷重が作用した際サブフレームの前端からの潰れ変形によるエネルギー吸収が確保される。
【００１３】
また、衝撃荷重の伝達経路とならないサブフレーム支持部の前面を略垂直に延在させることによって、サイドフレームの有効クラッシュストロークの確保がもたらされて、サイドフレームによる衝撃エネルギー吸収の増大が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車体前部構造において、上記サブフレーム支持部は、前端縁に車幅方向に延在する前部フランジが形成されたサブフレーム支持ブラケットと、前端縁に車幅方向に延在する前部フランジが形成されたブラケットクロージングとを有し、上記サブフレーム支持ブラケット及びブラケットクロージングの各前部フランジが接合されて上下方向に延在する中空断面形状であることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によると、サブフレーム支持部が、上下方向に延在する中空断面形状に形成されることから、前後方向からの荷重に対し、比較的剛性が低く、サイドメンバの潰れ変形への影響が少なく、かつ前部フランジが車幅方向に延在して形成されることから、車体前部のクラッシュに伴い後退する車体部材とサブフレーム支持部材との間にハーネス等が挟まれた際に、前部フランジの端縁によってハーネス等を切断する等の破損が回避できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車体前部構造の実施の形態を図１乃至図４によって説明する。なお、矢印Ｆは車体前方、矢印ＯＵＴは車体側方を示している。
【００１７】
図１は、車体前部１を模式的に示す側面図であり、車体前部１は、トーボード２によってエンジンルーム３と車室４とに区画され、左右一対のサイドフレーム１０がエンジンルーム３の前端からトーボード２の前面及びフロア５の下面に亘って前後方向に延設され、サイドフレーム１０の下方にエンジン及び前車輪等を支持するサブフレーム３０が架設されている。
【００１８】
サイドフレーム１０は、エンジンルーム３内の下側部に沿って比較的直線状で前後方向に延在する前部範囲１０Ａと、屈曲部１０ａを介して前部範囲１０Ａの後端に連続形成されてトーボード２の前面に沿って延在する傾斜範囲１０Ｂと、屈曲部１０ｂを介して傾斜範囲１０Ｂの下端に連続形成されてフロア５の下面に沿って前後方向に延在する後部範囲１０Ｃとが連続形成されている。
【００１９】
一方、左右のサブフレーム３０は、前端間が車幅方向に延在するフロントクロスメンバ３５によって連結されると共に、中間部に屈曲部３０ａを有し、屈曲部３０ａの前方に直線状で前後方向に延在する前部範囲３０Ａが形成され、サブフレーム支持部４０に対応する前部範囲３０Ａの後端が、サブフレーム支持部４０によってサイドフレーム１０の前部範囲１０Ａの中央部に結合され、後端が後部範囲１０Ｃの前端近傍にボルト等によって結合されている。
【００２０】
サイドフレーム１０の前部範囲１０Ａは、図３に示すようにサイドフレーム本体１１と、リンホース１５と、クロージングプレート１９とによって前後方向に延在する略矩形の中空閉断面形状に形成されている。
【００２１】
サイドフレーム本体１１は、内面部１２と、内面部１２の上縁に沿って外方に折曲形成された上面部１３と、内面部１２の下縁に沿って外方に折曲形成されて上面部１３に対向する下面部１４とによって形成された前後方向に延在する断面略コ字状であって、上面部１３の外端縁に沿って上方フランジ１３ａが上方に折曲形成され、下面部１４の外側縁に沿って下方に下方フランジ１４ａが折曲形成されている。
【００２２】
リンホース１５は、サイドフレーム本体１１内に嵌合して内面部１２、上面部１３、下面部１４に各々重合可能な内面部１６、上面部１７及び下面部１８によって形成された前後方向に延在する断面略コ字状で上面部１７及び下面部１８の外端縁に沿って上記上方フランジ１３ａ及び下方フランジ１４ａに重合可能な上方フランジ１７ａ及び下方フランジ１８ａが折曲形成されている。
【００２３】
クロージングプレート１９は、上縁２０ａ及び下縁２０ｂがサイドフレーム本体１１の上方フランジ１３ａ及び下方フランジ１４ａに重合可能な前後方向に延在するクロージングプレート本体２０と、クロージングプレート本体２０の中間部から下方に延設されてサブフレーム支持ブラケット４５と協働してサブフレーム支持部４０を形成するブラケットクロージング４１が延設された板状に形成されている。
【００２４】
ブラケットクロージング４１は、前縁４１ａがクロージングプレート本体２０の下縁２０ｂから略垂直に垂下する一方、後縁４１ｂがクロージングプレート本体２０の下縁２０ｂから下降するに従って前方に移行するように傾斜すると共に、下縁４１ｃが略水平な側面視略台形形状であって、前縁４１ａ及び下縁４１ｃに沿って外方に折曲された前部フランジ４１ｄ及び下部フランジ４１ｅが形成されている。
【００２５】
サブフレーム支持ブラケット４５は、図３及び図４の拡大斜視図を示すように、前縁４６ａが略垂直で、後縁４６ｂが下降するに従って前方に移行するように傾斜すると共に上縁４６ｃ及び下縁４６ｄが略水平で前後方向に延在する側面視略台形の内側面４６と、前縁４６ａに沿って外方に折曲形成された略矩形の前面部４７と、後縁４６ｂに沿って外方に折曲形成された略矩形の後面部４８と、下縁４６ｄに沿って外方に折曲形成されると共に前縁及び後縁が前面部４７及び後面部４８の下縁に連結された略矩形の下面部４９とを有している。
【００２６】
更に、サブフレーム支持ブラケット４５の内側面４６の上縁４６ｃに沿って、上方にサブフレーム本体１１の内面部１２に重合可能な内側結合部４６ｅが延設され、前面部４７の上端縁に沿ってサブフレーム本体１１の下面部１４に重合可能な上部フランジ４７ａが折曲形成されると共に外側端縁に沿って上記ブラケットクロージング４１に形成された前部フランジ４１ｄに重合可能な前部フランジ４７ｄが外方に延設されている。
【００２７】
後面部４８の上端縁及び外側端縁に沿って各々サブフレーム本体１１の下側面１４に重合可能な上部フランジ４８ａ及びブラケットクロージング４１の後縁４１ｂに沿って重合可能な後部フランジ４８ｂが折曲形成され、かつ下面部４９の外側端縁に沿ってブラケットクロージング４１の下部フランジ４１ｅに重合可能な下部フランジ４９ｅが延設されている。
【００２８】
更に、内側面４６から内側結合部４６ｅに亘って上下方向に延在するビード５０が複数平行に形成されてサブフレーム支持ブラケット４５の前後方向の荷重に対する剛性を抑制している。
【００２９】
また、下面部４９には、取付孔４９ａが穿設されると共にナット５３が結合されて、サブフレーム３０に穿設された取付孔３１から挿入されたボルト５１を取付孔４９ａに挿通させてナット５３に螺合することによってサブフレーム３０の中間部を取付支持するように形成されている。
【００３０】
次に、このように形成された各部材の結合について説明する。先ずサブフレーム支持ブラケット４５は、その内側面４６に形成された内側結合部４６ｅがサブフレーム本体１１の内面部１２に接合され、かつ前面部４７及び後面部４８に折曲形成された上部フランジ４７ａ及び４８ａが下面部１４の下面に接合される。特に後面部４８の上縁に折曲形成された上部フランジ４８ａは、サイドフレーム本体１１内に嵌合して接合されたリンホース１５の下面部１８の前端と共に、サイドフレーム本体１１の下面部１４に共に結合されてサイドフレーム本体１１とサブフレーム支持ブラケット４５が一体に結合される。
【００３１】
更に、サイドフレーム本体１１の上方フランジ１３ａ及び下方フランジ１４ａにリンホース１５の上方フランジ１７ａ及び下方フランジ１８ａを各々介在してクロージングプレート１９の上縁２０ａ及び下縁２０ｂを各々重ねると共に、サブフレーム支持ブラケット４５及びブラケットクロージング４１の各前部フランジ４７ｄと４１ｄ、下部フランジ４９ｅと４１ｅ、サブフレーム支持ブラケット４１の後部フランジ４８ｂとブラケットクロージング４１の後縁４１ｂを重ねる。
【００３２】
そして、互いに重合されたサイドフレーム本体１１及びリンホース１５の各上方フランジ１３ａと１７ａ及びクロージングプレート１９の上縁２０ａを接合すると共に、サイドフレーム本体１１及びリンホース１５の各下方フランジ１４ａと１８ａ及びクロージングプレート１９の下縁２０ｂを接合することによって、サイドフレーム本体１１とクロージングプレート本体２０による前後方向に延在する中空矩形断面のサイドフレーム１０の前部範囲１０Ａが形成される。
【００３３】
また、サイドフレーム支持ブラケット４５及びブラケットクロージング４１の前部フランジ４７ｄと４１ｄ、下部フランジ４９ｅと４１ｅ、ブラケットクロージング４１の後部フランジ４８ｂとブラケットクロージング４１の後縁４１ｂを接合することによって、サイドフレーム支持ブラケット４５とブラケットクロージング４１による上下方向に連続する断面略矩形で、かつ前面が前面部４７によって略垂直に形成され、かつ後面部４８によって後面が上昇するに従って後方に変移するように傾斜するサブフレーム支持部４０が形成される。
【００３４】
このように形成されたサブフレーム支持部４０の下面部４９に下方からサブフレーム３０の前部範囲３０Ａの後端を重ね、サブフレーム３０に穿設された取付孔３１からボルト５１を挿入して取付孔４９ａを貫通させてナット５３に螺合することによってサブフレーム３０の中間部が取付支持される。
【００３５】
このように形成された車体前部に前方から衝撃荷重が作用すると、図２に示すようにサイドフレーム１０の前端及びサブフレーム３０の前端に前方から各々衝撃荷重Ｐ１、Ｐ２が入力され、サイドフレーム１０に入力された衝撃荷重Ｐ１はサイドフレーム１０の前部範囲１０Ａ、傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃに伝達されて、後部範囲１０Ｃからフロア５及びサイドシル等によって車体全体に分散伝達される。
【００３６】
一方、サブフレーム３０の前端に入力された衝撃荷重Ｐ２は、前部範囲３０Ａから屈曲部３０ａを介してサイドフレーム３０の後端からサイドフレーム１０の後部範囲１０Ｃの前端近傍に伝達されて車体全体に分散伝達されると共に、衝撃荷重Ｐ２の一部Ｐ３は前部範囲３０Ａの後端から分岐して、サブフレーム支持部４０の傾斜した後面部４８に沿って伝達されてサイドフレーム１０とリンホース１５の前端の結合部に入力され、リンホース１５によってサイドフレーム１０の広範囲に分散されてサイドフレーム１０を介して後部範囲１０Ｃから車体全体に分散伝達される。
【００３７】
従って、サブフレーム３０に入力された衝撃荷重Ｐ２の一部、即ち衝撃荷重Ｐ３は、その荷重方向に略沿って延在するサブフレーム支持部４０の後面部４８及び結合されて剛性が確保された後部フランジ４８ｂとブラケットクロージング４１の後縁４１ｂを伝達経路としてサイドフレーム１０とリンホース１５に有効的伝達され、サブフレーム支持部４０とサイドフレーム１０の接合部Ａに発生する応力集中が抑制されて、サブフレーム支持部４０の変形が抑制される。
【００３８】
更に、所定以上の衝撃荷重Ｐ１、Ｐ２がサイドフレーム１０及びサブフレーム３０の各前端に入力されると、上記と同様にサイドフレーム１０に入力された衝撃荷重Ｐ１はサイドフレーム１０の前部範囲１０Ａ、傾斜範囲１０Ｂを介して後部範囲１０Ｃから車体全体に分散伝達され、かつサブフレーム３０の前端に入力された衝撃荷重Ｐ２はサイドフレーム３０の後端からサイドフレーム１０の後部範囲１０Ｃの前端近傍に伝達される一方、前部範囲３０Ａの後端において分岐した衝撃荷重Ｐ３がサブフレーム支持部４０の傾斜した後面部４８に沿って伝達されてサイドフレーム１０とリンホース１５の前端の結合部に有効的に入力伝達され、サブフレーム支持部４０とサイドフレーム１０の接合部Ａに発生する応力集中が抑制されると共にブラケットクロージング４１をサイドフレーム１０を形成するクロージングプレート本体２０と一体に形成されることと相俟ってサブフレーム支持部４０の変形が防止される。
【００３９】
従って、サブフレーム支持部４０によって支持されたサブフレーム３０の挙動、特に直線状に形成された前部範囲３０Ａの姿勢変化が抑制されてサブフレーム３０の前端から前部範囲３０Ａが円滑に潰れ変形して、サブフレーム３０のクラッシュストロークによる衝撃エネルギー吸収が達成される。
【００４０】
また、サブフレーム支持部４０の前面が衝撃荷重の伝達経路から離れたサブフレーム支持部４０の前面部４７によって略垂直に形成されることから、サブフレーム支持部４０から前方に位置するサイドフレーム１０の範囲Ｌの増大が得られ、該部によるサイドフレーム１０の前端からの円滑な潰れ変形によるクラッシュストロークが確保されると共に、サブフレーム支持ブラケット４５の内側面４６及び内側結合部４６ｅに連続して上下方向に延在するビード５０によってサブフレーム支持ブラケット４５の前後方向の荷重対する剛性が抑制されることによってサブフレーム支持ブラケット４５の取付によるサイドフレーム１０の剛性の増大が抑制されることと相俟って、サイドフレーム１０による衝撃エネルギー吸収が十分に達成される。
【００４１】
また、サイドフレーム支持部４０の前部に形成されるサブフレーム支持ブラケット４５の前部フランジ４７ｄ及びブラケットクロージング部４１の前部フランジ４１ｄを車幅方向に延在させることによって、後退する車体前部に配設されたハーネス等が車体部材と前部フランジ４７ｄ及び４１ｄに挟まった際にも、前部フランジ４７ｄ及び４１ｄの端縁、いわゆるコバによってハーネス等を損傷させることが回避され更に安全性が向上する。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態ではブラケットクロージング４１をサイドフレーム１０を形成するクロージングプレート本体２０と一体に形成したが、個々の部材によって形成することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によると、サブフレームが、直線状の前部範囲を備え後端がサイドフレームに結合され、かつサブフレームの前部範囲の後端で、且つ屈曲部の前方をサブフレーム支持部を介してサイドフレームに結合支持することから、サブフレームの前端に衝撃荷重が作用した際にサブフレーム支持部によって挙動が防止されて衝撃荷重を円滑にサイドフレームに伝達できると共に、所定以上の衝撃荷重が作用した際には、直線状に形成されたサブフレームの前部範囲が前端から円滑に潰れ変形がもたらされてサブフレームによる衝撃エネルギー吸収が有効的に達成できる。
【００４４】
また、衝撃荷重の一部が荷重方向に略沿って延在するサブフレーム支持部の後面部を伝達経路としてサイドフレームに有効的伝達され、サブフレーム支持部とサイドフレームの結合部に発生する応力集中が抑制されてサブフレーム支持部の変形が防止されてサブフレームの挙動発生を抑制することができ、サブフレームによる衝撃荷重の伝達が円滑に行える。また、所定以上の衝撃荷重が作用した際サブフレームの前端からの潰れ変形によるエネルギー吸収が確保される。
【００４５】
更に、衝撃荷重の伝達経路とならないサブフレーム支持部の前面を略垂直に延在させることによって、サイドフレームの有効クラッシュストロークが確保されて、サイドフレームによる衝撃エネルギー吸収の増大が得られる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によると、サブフレーム支持部が、上下方向に延在する中空断面形状に形成されることから、前後方向の荷重に対して、比較的剛性が低く、サイドメンバの潰れ変形への影響が少なく、かつ前部フランジが車幅方向に延在して形成されることから、車体前部のクラッシュに伴い後退する車体部材とサブフレーム支持部材との間にハーネス等が挟まれた際に、前部フランジの端縁によってハーネス等を切断する等の破損が回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車体前部構造の実施の形態の概要を示す車体前部を模式的に示す側面図である。
【図２】同じく、図１の要部拡大図である。
【図３】同じく、図１の要部分解斜視図である。
【図４】同じく、サブフレーム支持ブラケットの斜視図である。
【図５】従来の車体前部構造の概要を示す側面図である。
【図６】同じく、従来の車体前部構造の概要を示す側面図である。
【符号の説明】
１車体前部
１０サイドフレーム
１１サイドフレーム本体
１５リンホース
１９クロージングプレート
２０クロージングプレート本体
３０サブフレーム
３０ａ屈曲部
３０Ａ前部範囲
４０サブフレーム支持部
４１ブラケットクロージング
４１ｄ前部フランジ
４５サブフレーム支持ブラケット
４７ｄ前部フランジ

Claims

車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームと、該サイドフレームの下方に前後方向に延在するサブフレームを備えた自動車の前部車体構造において、
上記サブフレームは、後端が上記サイドフレームに結合され、中間部に屈曲部を有すると共に、該屈曲部の前方に延在する直線状の前部範囲を備え、上記前部範囲の後端で、且つ該屈曲部の前方がサブフレーム支持部を介して上記サイドフレームに結合支持され、
上記サブフレーム支持部は、該サブフレーム支持部の後面がサブフレーム側からサイドフレーム側に移行するに従って車体後方側となるように傾斜して延在すると共に、前面が略垂直に延在したことを特徴とする自動車の車体前部構造。
上記サブフレーム支持部は、前端縁に車幅方向に延在する前部フランジが形成されたサブフレーム支持ブラケットと、前端縁に車幅方向に延在する前部フランジが形成されたブラケットクロージングとを有し、上記サブフレーム支持ブラケット及びブラケットクロージングの各前部フランジが接合されて上下方向に延在する中空断面形状であることを特徴とする請求項１に記載の自動車の前部構造。