JP4969827B2

JP4969827B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP4969827B2
Application number: JP2005304822A
Authority: JP
Inventors: 豊宮田; 義行池田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: JP2007112260A

Description

本発明は、車両前後方向に長い中空閉断面に形成された車体前部構造に関する。

一般に、車両のフロントサイドフレームにおいては、操縦安定性の向上や振動の低減等を考慮すると高い剛性が求められる。一方で、フロントサイドフレームは、前面衝突時の車室空間を確保するため、フロントサイドフレームの前部で衝撃を効率的に吸収するための変形を考慮して設計する必要がある。

このフロントサイドフレームは、前面衝突時にねらいの位置で屈曲変形させるために部分的な補強用のパッチを設けたり、部品の板厚を厚くして強度を上げたりする必要がある。

例えば、特許文献１では、追突荷重に対してサイドフレームの上下方向の屈曲変形を促すために、該サイドフレームにノッチ、或いはビード部などの易屈曲部を設けた車体前部構造が開示されている。

この車体前部構造は、サイドメンバの下方に車体に結合支持され、易屈曲部が配設されたサブフレームを有している。このサブフレームは、前面衝突により屈曲変形したサイドフレームと干渉してサイドメンバに衝突荷重を伝達するためのものである。これにより、特許文献１の車体前部構造は、各易屈曲部が起点となって、サイドフレーム、及びサブフレームの屈曲変形を誘発して、衝突荷重のエネルギが吸収される。
特開２００３−１４６２４２号公報

しかしながら、上述の特許文献１による車体前部構造では、前面衝突時におけるサイドフレーム、及びサブフレームの屈曲変形状態によっては車室空間、特に前部座席の足元空間を圧迫してしまう可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前面衝突時における衝突性能を高い次元で達成することができる車体前部構造を提供することを目的とする。

本発明の一形態による車体前部構造は、パネル部材によって中空閉断面が形成されたフロントサイドフレームが車室の前方で車体前後方向に延設する車体前部構造において、上記フロントサイドフレームは、上記パネル部材の一側面に形成した車体前後方向に延びるビードで形成され、上記フロントサイドフレームを補強し、上記フロントサイドフレームの長手方向に沿って前後に並設された２つの屈曲抑制部と、上記パネル部材に形成した上記２つの屈曲抑制部の延設方向に直交した方向に延設され、前記一側面に形成された上記２つの屈曲抑制部の間および前方の上記屈曲抑制部の前方側の同一面に形成された２つのビードで構成され、前面衝突時に上記前方の屈曲抑制部の前後における上記フロントサイドフレームの屈曲方向を規定する屈曲誘導部と、内部に設けられ、上記２つの屈曲抑制部を構成するそれぞれのビードの座面部に接合されて上記パネル部材を補剛し、上記フロントサイドフレームの長手方向に沿って前後に設けられた２つのリンフォースメントと、を具備し、上記屈曲誘導部は、前面衝突時に、一方の上記ビードが上記フロントサイドフレームの屈曲変形を車幅外側方向へ促すように、当該車幅外側方向に向けて凸状形成され、他方の上記ビードが上記フロントサイドフレームの屈曲変形を車幅内側方向へ促すように、上記車幅外側方向へ向けて凹状形成され、上記２つの屈曲誘導部の間に設けられる上記リンフォースメントは、上記屈曲誘導部を構成する２つのビードの位置よりも接合される上記屈曲抑制部側となるように上記フロントサイドフレームの長手方向に沿った長さを有しているものである。

本発明による車体前部構造によれば、操縦安定性の向上や振動の低減等を考慮した剛性と、前面衝突時における衝突性能を高い次元で両立することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は、ボディーシェルの概要を説明する全体斜視図、図２は車体前部を上方から見た平面図、図３はフロントサイドサイドフレームを側方から見た平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶに沿ったフロントサイドフレームの断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿ったフロントサイドフレームの断面図、図６は前面衝突時における車体前部を上方から見た部分的な平面図、図７は前面衝突後の車体前部を上方から見た部分的な平面図である。

図１において、車体１の前部には、左右一対のフロントサイドフレーム２がそれぞれ前後方向に沿って延設されている。また、フロントサイドフレーム２の後方には、左右一対のフロントピラー３，センタピラー５、及び、リヤピラー７が順次配設され、これらの上端部が、車体１の上部で左右のサイドレール６を介してそれぞれ一体に連結されている。

また、左右の各ピラー３，５，７の下端部は、車体１の下部に配設される左右のサイドシル４を介してそれぞれ一体に連結され、さらに、車幅方向に架設する各種クロスメンバ等を介して、フロントサイドフレーム２に連結されている。

そして、各ピラー２，５，７、サイドシル４、及び、サイドレール６等の連結により、フロントサイドフレーム２の後方には、車室を形成するボディーシェルが構成されている。

図２に示すように、左右のフロントサイドフレーム２間には、パワーユニット１０が配設されている。本実施形態において、パワーユニット１０は、例えば、水平対向型のエンジン１０ａとトランスミッション１０ｂとが車体１の前後方向に一体的に配設されるいわゆる縦置き式のパワーユニットで構成され、エンジン１０ａは、フロントサイドフレーム２間に架設するサスペンションクロスメンバに、図示しない一対のエンジンマウントを介して支持されている。

図３に示すように、各フロントサイドフレーム２の前部には、車両の衝突時に車体前方から作用する衝突エネルギを圧潰により吸収するためのクラッシュフレーム部２ａが設定されている。本実施形態において、クラッシュフレーム部２ａは、例えば、フロントサイドフレーム２の周方向に沿う複数のビード（図示せず）を、後述するアウタパネル８或いはインナパネル９の少なくとも何れかに形成し、その部分のみ強度を局所的に低下させることにより設定されている。

これらフロントサイドフレーム２は、フロントピラー３の下部側にクロスメンバを介して連結され、その連結部分に下向きに湾曲するフレーム後部２ｂが形成されている。このフレーム後部２ｂの後端において、フロントサイドフレーム２の上面部の後端縁が、トーボード２０に突き合わされて溶接にて接合されている。

また、フロントサイドフレーム２の下面部は、トーボード２０の下部の傾斜面の下面に沿って後方へ延出されており、アウタパネル８、及びインナパネル９の上端縁がトーボード２０の下部の傾斜面が突き合わされて溶接接合されている。そして、トーボード２０の傾斜面とフロントサイドフレーム２のアウタパネル８、インナパネル９及び下面部とで箱形の閉断面（閉空間）が形成されて、フロントサイドフレーム２の後端部１３が構成されている。

一方、符号１９は車室側の図示しないフロアパネルの下部に溶接接合されて前後方向に中空の箱形断面を形成する左右のフロアフレームであり、このフロアフレーム１９の前方部には、フロアパネルの前端からトーボード２０の傾斜面に沿って上向きに屈曲する屈曲部１８が形成されている。そして、この屈曲部１８より前方となるフロアフレーム１９の先端部分は、上面縁がトーボード２０の傾斜面と溶接接合され、その先端部がフロントサイドフレーム２の後端部１３の後端に嵌合されて溶接接合されている。

フロントサイドフレーム２は、断面コ字状で車両前後方向に長いパネル部材であるインナパネル９とアウタパネル８の、それぞれの横の縁部を屈曲して形成したフランジ部８ａ，９ａを溶接接合して中空閉断面（閉空間）に形成されている。詳述すると、図４に示すように、フロントサイドフレーム２は、プレス成形等によって例えばハット断面形状に形成された少なくとも２枚の板金部材である上述したアウタパネル８、及びインナパネル９を有し、これらパネル８，９は、各々に形成されるフランジ部８ａ，９ａ同士が複数のスポット溶接で溶着されることにより接合されている。

また、フロントサイドフレーム２のフレーム後部２ｂから後端部１３にかけた部分のパネル８，９間には、補強部品であるリンフォースメント１４が介装されている。このリンフォースメント１４が設けられる部分においては、フランジ部８ａ，９ａ同士がリンフォースメント１４の縁辺部を介して複数のスポット溶接で溶着される。

これにより、フロントサイドフレーム２は、フレーム後部２ｂから後端部１３にかけた部分の剛性が確保されている。尚、フロントサイドフレーム２には、操縦安定性の向上や振動の低減等を考慮した剛性を確保するために、適宜、所定の部分にリンフォースメント、補強パッチ等の補強部材が設けられている。

図３に戻って、このように構成された本実施の形態のフロントサイドフレーム２には、フレーム後部２ｂ、及び後端部１３に屈曲誘導部である縦ビード１１、及び屈曲抑制部１２が形成されている。これら縦ビード１１、及び屈曲抑制部１２は、フロントサイドフレーム２の上記閉空間側へ突出するように、アウタパネル８の表面において、凹形状となる断面が円弧状の有底溝として形成されている。

縦ビード１１は、屈曲抑制部１２の前方側の近傍に設けられ、フロントサイドフレーム２の長手方向に対して略直交する車体上下方向に延びており、本実施の形態では車体の車幅外側方向に配されるアウタパネル８の一面の上端部分から下端分部にかけて形成されている。尚、この縦ビード１１は、アウタパネル８の上記一面の上下端を繋ぐような溝形状でも良い。さらに、縦ビード１１は、フロントサイドフレーム２の上面、或いは下面に車幅方向へ延びるように形成しても良い。

屈曲抑制部１２は、フロントサイドフレーム２のフレーム後部２ｂを含む後端部１３にかけた位置であって、これら各部２ｂ，１３の長手方向の軸に沿って、各軸の交わる部分が屈曲するような湾曲した形状をしており、本実施の形態ではアウタパネル８の縦ビード１１が設けられた同じ上記一面に形成されている。つまり、この屈曲抑制部１２は、車体１の前後方向に延びるビードである。

この屈曲抑制部１２は、図４、及び図５に示すように、その底面部が座面部１２ａとなり、この座面部１２ａがパネル８，９間に介装されているリンフォースメント１４とスポット溶接などによる複数の溶着部１６によって接合されている。

以上のように構成された、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、図６に示す前面衝突直時には、その衝突荷重Ｌにより前部に設けられたクラッシュフレーム部２ａが圧潰される。その後、フロントサイドフレーム２には、クラッシュフレーム部２ａから後方側の部分へ前面衝突における衝突荷重Ｌが伝達される。

そして、この衝突荷重Ｌを受けたフロントサイドフレーム２は、図７に示すように、その中途の部分がパワーユニット１０の反対方向側、つまり車幅外側方向へ屈曲変形するように、フレーム後部２ｂの先端にある縦ビード１１が屈曲起点となって矢印Ｄ方向へ衝突荷重Ｌを吸収しながら屈曲変形する。このとき、フレーム後部２ｂは、屈曲抑制部１２と、この屈曲抑制部１２の座面部１２ａに接合されたリンフォースメント１４によって、その剛性が確保されており、圧潰し難く、突っ張った状態となり長手方向の軸に対する屈曲変形抑制がなされる。

このとき、縦ビード１１は、アウタパネル８の外表面において凹形状となっているため、その位置でフロントサイドフレーム２の屈曲変形方向を矢印Ｄ方向へ合理的に誘導する。そのため、フロントサイドフレーム２の縦ビード１１が設けられた部分（フレーム後部２ｂの先端部分）は、安定してパワーユニット１０側となる車幅内側方向に屈曲変形する。

以上の結果、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、衝突時には縦ビード１１、及びリンフォースメント１４が接合された屈曲抑制部１２により、屈曲位置、及び屈曲方向が誘導され、衝突荷重Ｌを吸収して屈曲変形することが可能となり、特に、前部座席の足元空間の圧迫を抑制することができる衝突性能に優れたものとなる。また、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、アウタパネル８に縦ビード１１、及び屈曲抑制部１２を形成し、この屈曲抑制部１２にリンフォースメント１４を接合しただけであるため、操縦安定性の向上や振動の低減等を考慮した剛性を確保しつつも、車重にほとんど影響を及ぼすことがない。

（第２の実施の形態）
図８〜図１０は本発明の第２の実施の形態を示し、図８はフロントサイドサイドフレームを側方から見た平面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸに沿ったフロントサイドフレームの断面図、図１０は前面衝突後の車体前部を上方から見た部分的な平面図である。尚、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については同じ符号を使用して、それらの構成の詳細説明は省略する。

図８に示すように、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、縦ビード１１の前方側のアウタパネル８の一面に、前方から順に、長手方向の軸に対して略直交する方向に形成される第２の屈曲方向誘導手段である第２の縦ビード２１と、アウタパネル８の長手方向の軸に沿った方向に沿って形成される屈曲抑制手段となる第２の屈曲抑制部２２と、を有している。

第２の縦ビード２１は、図９に示すように、アウタパネル８の外表面側に凸形状となるように、上述の閉空間側にあるアウタパネル８の内表面が凹形状となる断面が円弧状の有底溝である。この縦ビード２１も、本実施の形態ではアウタパネル８の一面の上端部分から下端分部にかけて形成されているが、第１の実施の形態と同様に、上記一面の上下端を繋ぐような溝形状にしても良い。さらに、縦ビード２１は、フロントサイドフレーム２の上面、或いは下面に車幅方向へ延びるように形成しても良い。

第２の屈曲抑制部２２は、各縦ビード１１，２１の間に形成され、フロントサイドフレーム２の長手方向の軸に沿った所定の長さを有する有底長溝であって、この底面部が座面部２２ａとなり、この座面部２２ａがパネル８，９間に介装されている補強部品であるリンフォースメント２３とスポット溶接などによる複数の溶着部１６によって接合されている。

また、リンフォースメント２３は、その前後方向の両端部が各縦ビード１１，２１の位置よりも第２の屈曲抑制部２２側となるように、フロントサイドフレーム２の長手方向の軸に沿った所定の長さを有している。

以上のように構成された、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、図１０に示すように、前面衝突における衝突荷重Ｌを受けると、各縦ビード１１，２１が屈曲起点となって、衝突荷重Ｌを吸収しながら屈曲変形する。

詳述すると、縦ビード１１は、アウタパネル８の外表面側で凹状であるため、図中の矢印Ｄ１方向へ屈曲を促す。また、縦ビード２１は、アウタパネル８の内表面側で凹状であるため、図中の矢印Ｄ２方向へ屈曲を促す。

第２の屈曲抑制部２２は、フロントサイドフレーム２の各縦ビード１１，２１間の部分において、この第２の屈曲抑制部２２の座面部２２ａに接合されたリンフォースメント２３によって、その剛性が確保されており、圧潰し難く、突っ張った状態となる。そのため、第２の屈曲抑制部２２が設けられたフロントサイドフレーム２の部分は、長手方向への屈曲変形が抑制されて、その両端部にある各縦ビード１１，２１が安定して屈曲変形するように促される。また、フレーム後部２ｂは、第１の実施の形態と同様に、第１の屈曲抑制部１２によって、屈曲変形が抑制される。

そのため、前面衝突時のフロントサイドフレーム２は、第１の屈曲抑制部１２、及び第２の屈曲抑制部２２によって、縦ビード１１が設けられた位置で、パワーユニット１０側、つまり車幅内側方向へ、第２の屈曲抑制部２２によって、第２の縦ビード２１が設けられた位置で車幅外側方向へ安定して衝突荷重Ｌを吸収しながら屈曲変形する。

以上の結果、本実施の形態のフロントサイドフレーム２は、第１の実施の形態の効果に加え、第２の縦ビード２１、及び第２の屈曲抑制部２２が配設されることで、前面衝突時において、より安定した位置、及び方向へ屈曲変形する。

尚、上述した各実施の形態の各縦ビード１１，２１、及び各屈曲抑制部１２，２２は、アウタパネル８にのみ配設したが、対向する位置のインナパネル９の一面に設けても良い。また、各実施の形態では、フロントサイドフレーム２の車幅方向の外側面に各縦ビード１１，２１、及び各屈曲抑制部１２，２２を配設したが、上面、或いは、下面に配設するようにしても良い。更に、各縦ビード１１，２１、及び各屈曲抑制部１２，２２を配設する位置は、違う長さ、違う部位に設けるようにしても良い。こうした、各縦ビード１１，２１、及び各屈曲抑制部１２，２２の形成は、実験、ＣＡＥ（Computer-Aided Engineering）等により、要求される剛性、衝突性能に応じて、適宜選択するものである。

以上の各実施の形態に記載した発明は、夫々の実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。

第１の実施の形態に係る、ボディーシェルの概要を説明する全体斜視図。同、車体前部を上方から見た平面図。同、フロントサイドサイドフレームを側方から見た平面図。同、図３のＩＶ−ＩＶに沿ったフロントサイドフレームの断面図。同、図３のＶ−Ｖ線に沿ったフロントサイドフレームの断面図。同、前面衝突時における車体前部を上方から見た部分的な平面図。同、前面衝突後の車体前部を上方から見た部分的な平面図。第２の実施の形態に係る、フロントサイドサイドフレームを側方から見た平面図。同、図８のＩＸ−ＩＸに沿ったフロントサイドフレームの断面図。図１０同、は前面衝突後の車体前部を上方から見た部分的な平面図。

符号の説明

２・・・フロントサイドフレーム
２ｂ・・・フレーム後端部
８・・・アウタパネル
９・・・インナパネル
１１・・・縦ビード
１２・・・屈曲抑制部
１２ａ・・・座面部
１４・・・リンフォースメント
１６・・・溶着部
２１・・・縦ビード
２２・・・屈曲抑制部
２２ａ・・・座面部
２３・・・リンフォースメント

Claims

パネル部材によって中空閉断面が形成されたフロントサイドフレームが車室の前方で車体前後方向に延設する車体前部構造において、
上記フロントサイドフレームは、上記パネル部材の一側面に形成した車体前後方向に延びるビードで形成され、上記フロントサイドフレームを補強し、上記フロントサイドフレームの長手方向に沿って前後に並設された２つの屈曲抑制部と、
上記パネル部材に形成した上記２つの屈曲抑制部の延設方向に直交した方向に延設され、前記一側面に形成された上記２つの屈曲抑制部の間および前方の上記屈曲抑制部の前方側の同一面に形成された２つのビードで構成され、前面衝突時に上記前方の屈曲抑制部の前後における上記フロントサイドフレームの屈曲方向を規定する屈曲誘導部と、
内部に設けられ、上記２つの屈曲抑制部を構成するそれぞれのビードの座面部に接合されて上記パネル部材を補剛し、上記フロントサイドフレームの長手方向に沿って前後に設けられた２つのリンフォースメントと、
を具備し、
上記屈曲誘導部は、前面衝突時に、一方の上記ビードが上記フロントサイドフレームの屈曲変形を車幅外側方向へ促すように、当該車幅外側方向に向けて凸状形成され、他方の上記ビードが上記フロントサイドフレームの屈曲変形を車幅内側方向へ促すように、上記車幅外側方向へ向けて凹状形成され、
上記２つの屈曲誘導部の間に設けられる上記リンフォースメントは、上記屈曲誘導部を構成する２つのビードの位置よりも接合される上記屈曲抑制部側となるように上記フロントサイドフレームの長手方向に沿った長さを有していることを特徴とする車体前部構造。
上記屈曲誘導部は、上記２つのビードのうち、前方側の上記ビードが上記フロントサイドフレームを上記車幅外側方向へ屈曲変形を促すように上記車幅外側方向に向けて凸状形成され、後方側の上記ビードが上記フロントサイドフレームを上記車幅内側方向へ屈曲変形を促すように上記車幅外側方向に向けて凹状形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。