JP5134324B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体前部構造に関する。

従来、自動車の車体前部構造としては、フロントサイドフレームに接続されたサブフレームを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで参照する図７は、従来の車体前部構造の構成を説明するための平面図である。
図７に示すように、従来の車体前部構造は、サブフレーム１２０を構成する縦フレーム１２１，１２１の前後にそれぞれ設けられた前側マウント１２３，１２３および後側マウント１２４，１２４を介してフロントサイドフレーム１１０，１１０とサブフレーム１２０とが接続されている。そして、縦フレーム１２１，１２１は、その後端側が車幅方向の外側に向けて屈曲している。
この車体前部構造では、例えば、衝突時にバンパ１４０を介して荷重Ｆが縦フレーム１２１に入力される。この際、縦フレーム１２１が前記したように屈曲しているので、例えば、縦フレーム１２１が直線状に形成されたものと比較して後側マウント１２４に掛かる荷重が低減される。その結果、縦フレーム１２１が直線状に形成されたものと比較して縦フレーム１２１がフロントサイドフレーム１１０から外れる恐れが低減される。つまり、フロントサイドフレーム１１０から外れた縦フレーム１２１の後端部が、その後方に位置して車室を区画するダッシュボードロアや、燃料電池車にあっては燃料電池と干渉する恐れが低減される。
特許第３６０６２５０号公報

しかしながら、従来の車体前部構造では、縦フレーム１２１が屈曲しているので押出成形で成形することが困難となっている。したがって、衝突時に縦フレーム１２１（サブフレーム１２０）の後端がその後方に配置される部材に干渉することを確実に防止しながらも、製造コストや製造効率の低減可能な押出成形によって製造することができるサブフレームを備えた車体前部構造が望まれている。

そこで、本発明は、衝突時にサブフレームがその後方に配置される部材に干渉することを防止することができるとともに、製造コストや製造効率の低減可能な車体前部構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の車体前部構造は、車体の左右両側のそれぞれに前後に延設されるフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームのそれぞれに対して車幅方向の内側にオフセットするように配置される押出成形で得られた一対の直線状の縦フレームを有するサブフレームと、前記縦フレームの後端に設けられ、車幅方向の内側にオフセットする後部マウントと、前記後部マウントと前記フロントサイドフレームのリヤエンドとの間で延在して前記後部マウント及び前記リヤエンドを連結する断面視でＬ字状のステイと、を備え、前記ステイは、Ｌ字状の形状を構成する水平部と垂直部とを有し、前記ステイは、その延在方向が前記後部マウントの側面及び前記リヤエンドの側面のそれぞれと交差するように配置され、前記ステイの両端部における前記垂直部のそれぞれは、後部マウントの側面及び前記リヤエンドの側面のそれぞれに沿うように屈曲し、前記ステイの両端部における垂直部と水平部とがなすＬ字状の内側角部のそれぞれは、後部マウントの側面と下面とがなす角部、及び前記リヤエンドの側面と下面とがなす角部のそれぞれに対応するように配置され、前記ステイは、その延在方向に沿うように形成されるビードを備え、前記垂直部には、前記垂直部が前記延在方向から前記ステイの端部に向かって屈曲する屈曲部を跨ぐように延びる前記ビードが形成され、前記水平部には、前記後部マウントの下面から前記リヤエンドの下面に渡って延びるように前記ビードが形成され、前記リヤエンドには、このリヤエンドから車幅方向外側に張り出すと共にサイドシルと接続されるアウトリガが配置されていることを特徴とする。
この車体前部構造では、フロントサイドフレームとオフセットするように配置された縦フレームが、ステイによってフロントサイドフレームのリヤエンドと連結されているので、車両の衝突時に、リヤエンドから縦フレームが外れる恐れが低減される。つまり、この車体前部構造によれば、車両の衝突時に縦フレームの後部が外れてその後方に配置される部材に干渉することを防止することができる。
また、この車体前部構造では、ステイが断面視でＬ字状に形成されているので、フロントサイドフレームに対して縦フレームがオフセットして縦フレームの後部とフロントサイドフレームのリヤエンドとが離隔していても、これらを連結するステイの強度および剛性を簡単な構造で高めることができる。したがって、この車体前部構造によれば、衝突時の荷重を効率良く、確実にフロントサイドフレームのリヤエンド側に伝達することができる。
また、この車体前部構造は、縦フレームが押出成形で得られたものであるので、製造コストや製造効率の低減を図ることができる。

この車体前部構造では、ステイがその延在方向に沿うようにビードを備えており、このビードが屈曲部を跨ぐように形成されているので、ステイに屈曲部を有していてもステイの強度および剛性を高めることができる。したがって、この車体前部構造によれば、衝突時の荷重を効率良く、確実にフロントサイドフレームのリヤエンド側に伝達することができる。

このような車体前部構造においては、前記ステイは、前記Ｌ字状の形状を構成する水平部と垂直部とを有しており、前記ステイの前側で、前記水平部が前記後部マウントの下面に当接して締結され、前記垂直部が前記後部マウントの側面に当接するとともに、前記ステイの後側で、前記水平部が前記フロントサイドフレームの下面に当接して締結され、前記垂直部が前記フロントサイドフレームの側面に当接して当接して締結されていることが望ましい。
この車体前部構造では、ステイがその前側で後部マウントの側面および下面に当接するとともに、その後側でリヤエンド１１の側面および下面に当接して締結されているので、衝突時の荷重が大きくても、荷重を効率良く、確実にフロントサイドフレームのリヤエンド側に伝達することができる。

このような車体前部構造においては、前記ステイの後部は、アウトリガが接続される前記フロントサイドフレーム部分に連結されていることが望ましい。
この車体前部構造では、縦フレームに入力される荷重は、ステイを介してアウトリガ側に分散される。そして、一般に、アウトリガに接続されるサイドシル等にも荷重が伝達されることとなる。

本発明の車体前部構造によれば、衝突時にサブフレームがその後方に配置される部材に干渉することを確実に防止することができるとともに、その製造コストや製造効率を低減することができる。

以下に、本発明に係る車体前部構造の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る車体前部構造の構成説明図であって、自動車の車体前部を裏側から見た図である。図２は、図１の車体前部構造の左側側面図である。図３は、車体前部構造の左側に配置されるステイの斜視図であって、一部に切欠きを有する図である。図４は、図３のステイが縦フレームとフロントサイドフレームとを連結する様子を示す斜視図であって、図１のＩＶ方向からステイを見た図である。図５は、図１のＶ−Ｖ断面図である。図６は、図１のＶＩ−ＶＩ断面図である。なお、以下の説明において、前後上下左右の方向は、車体前部構造が使用される自動車の前後左右上下の方向と一致しており、前後左右の方向は、図１に示す各方向を基準とし、上下の方向は、図２に示す各方向を基準としている。

図１に示すように、車体前部構造Ｓは、自動車の車体１の前側に配置されるフロントサイドフレーム１０と、サブフレーム２０と、フロントサイドフレーム１０およびサブフレーム２０を相互に連結するステイ３０とを備えている。

フロントサイドフレーム１０は、周知のとおり、車体１の左右両側のそれぞれに沿って前後方向に延設されている。図２に示すように、本実施形態でのフロントサイドフレーム１０は、図示しないフロントバンパエクステンション側に接続される前端から後方に延びる前側水平部１２と、この前側水平部１２から斜め下方に屈曲して更に後側で水平に延びるリヤエンド１１とで主に構成されている。

そして、図１に示すように、フロントサイドフレーム１０の前部には、車幅方向の外側に張り出すフロントサイドガゼット（連結部材）１３が設けられ、図２に示すように、フロントサイドフレーム１０の前部には、下方に張り出すブラケット１５が設けられている。

また、図１に示すように、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１には、車幅方向の外側に張り出すアウトリガ１４が設けられるとともに、車幅方向の内側に張り出すブラケット１６が設けられている。
ちなみに、フロントサイドガゼット１３には、図示しないアッパメンバの前端側が連結され、アウトリガ１４には、サイドシル４０の前端側が連結されることとなる。

そして、図２に示すブラケット１５には、後記するように、縦フレーム２１の前部マウント２３が取り付けられ、図１に示すブラケット１６には、縦フレーム２１の後部マウント２４がステイ３０の前端部とともに取り付けられることとなる。

サブフレーム２０は、図１に示すように、一対の縦フレーム２１，２１と、これらの縦フレーム２１，２１同士を接続する横部材２２，２２とを備えている。
縦フレーム２１は、断面が矩形の直管状の部材であって押出成形されたものである。
そして、縦フレーム２１は、フロントサイドフレーム１０とオフセットするように配置されている。さらに具体的に説明すると、本実施形態での縦フレーム２１は、平面視でフロントサイドフレーム１０よりも車幅方向の内側でフロントサイドフレーム１０と並んで配置されている。さらに詳しく説明すると、縦フレーム２１の後部は、その前部よりも車幅方向の内側に位置しており、縦フレーム２１は、平面視でフロントサイドフレーム１０に対して傾斜している。つまり、縦フレーム２１は、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１とオフセットすることで、縦フレーム２１の後端がフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１と離隔している。

横部材２２は、一対の縦フレーム２１，２１の前部同士の間、および縦フレーム２１，２１の後部同士の間で延びるように設けられて一対の縦フレーム２１，２１同士を接続している。ちなみに、後側の横部材２２は、前側の横部材２２よりも幅広のものであって、本実施形態では、後側の横部材２２が２つ並べて配置されている。
このような縦フレーム２１と横部材２２とが組み合わされて形成されたサブフレーム２０は、平面視での輪郭が略矩形となっている。そして、サブフレーム２０は、図２に示すように、フロントサイドフレーム１０の下方で前側水平部１２と並ぶように配置されている。

サブフレーム２０の縦フレーム２１には、図１に示すように、その前端に前部マウント２３が設けられるとともに、その後端に後部マウント２４が設けられている。

前部マウント２３は、図２に示すように、縦フレーム２１をフロントサイドフレーム１０のブラケット１５と連結するものである。つまり、前部マウント２３とブラケット１５とは、前部マウント２３に形成された図示しないボルト挿通孔に挿通されたボルトＢ１とブラケット１５側に配置されたナットＮ１とで締結されている。

後部マウント２４は、図１に示すように、ボルト挿通孔Ｈ４を有する部材であって、図２に示すように、縦フレーム２１と次に説明するステイ３０の前部とをブラケット１６（図１参照）に連結するものである。これらの連結態様についてはステイ３０について説明した後に詳しく説明する。

ステイ３０は、図１に示すように、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１と、縦フレーム２１に設けられた後部マウント２４とを連結するものである。
本実施形態でのステイ３０は、板体をプレス成形して凹凸加工を施したものであって、図３に示すように、断面視でＬ字状を呈している。そして、ステイ３０は、後部マウント２４（図２参照）を介して縦フレーム２１とフロントサイドフレーム１０（図２参照）とを連結した状態で、略水平な面を形成する水平部３１と、この水平部３１に対して略垂直な面を形成する垂直部３２とを有している。ちなみに、後記するように、水平部３１は、Ｌ字の内角側の面で、後部マウント２４の下面２４ｂ（図４参照）、およびフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１の下面１１ｂ（図４参照）に当接することとなり、垂直部３２は、Ｌ字の内角側の面で、後部マウント２４の側面２４ａ（図４参照）、およびフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１の側面１１ａ（図４参照）に当接することとなる。

そして、ステイ３０は、後部マウント２４の側面２４ａ（図４参照）と当接するために、垂直部３２の前側に第１の屈曲部３６を有するとともに、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１の側面１１ａ（図４参照）と当接するために、垂直部３２の後側に第２の屈曲部３７を有している。この屈曲部３７は、特許請求の範囲にいう「屈曲部」に相当する。

このようなステイ３０は、その延在方向に沿うように、第１ビード３３および第２ビード３４を備えている。第１ビード３３は、水平部３１に下方に凸となるように形成され、第２ビード３４は、垂直部３２に左側に、言い換えれば、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１の側面１１ａ（図４参照）から離れる方向に凸となるように形成されている。

そして、第２ビード３４は、前端側から後端側に向かって徐々にその幅が広がるように形成されており、幅が広い後端側は第２の屈曲部３７を跨ぐように形成されている。
また、ステイ３０は、水平部３１の外縁にカール部３５が形成されている。このカール部３５は、水平部３１の外縁が下方に向かって反り返るように形成されたものであって、ステイ３０の強度および剛性を高めている。

このようなステイ３０は、その水平部３１の前側にボルト挿通孔Ｈ１が形成され、水平部３１の後側にボルト挿通孔Ｈ２が形成され、垂直部３２の後側にボルト挿通孔Ｈ３が形成されている。

次に、主に図４から図６を参照しながら、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１、および縦フレーム２１に設けられた後部マウント２４に対するステイ３０の連結態様について説明する。

図４に示すように、後部マウント２４側に位置するステイ３０の前部は、前記したように、垂直部３２が後部マウント２４の側面２４ａに当接するとともに、水平部３１が後部マウント２４の下面２４ｂに当接している。そして、ステイ３０の前部は、後部マウント２４とともにブラケット１６と締結されている。なお、図４中、符号１４はアウトリガであり、符号２１は縦フレームである。
後部マウント２４とステイ３０との連結についてさらに詳しく説明すると、図５に示すように、ステイ３０の前部は、リヤエンド１１（フロントサイドフレーム１０）に設けられたブラケット１６の下方に配置された後部マウント２４の更に下方に配置される。そして、ステイ３０のボルト挿通孔Ｈ１、および後部マウント２４のボルト挿通孔Ｈ４にボルトＢ２を挿通するとともに、ブラケット１６に配置されたナットＮ２にボルトＢ２を螺合させることによって、後部マウント２４（縦フレーム２１の後部）とステイ３０の前部とがブラケット１６に締結されることとなる。

図４に示すように、フロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１側に位置するステイ３０の後部は、前記したように、垂直部３２がリヤエンド１１の側面１１ａに当接するとともに、水平部３１がリヤエンド１１の下面１１ｂに当接している。そして、ステイ３０の後部は、リヤエンド１１の側面１１ａおよび下面１１ｂと締結されている。さらに詳しく説明すると、図６に示すように、ステイ３０の後部は、ステイ３０のボルト挿通孔Ｈ２に挿通されたボルトＢ３と、リヤエンド１１（フロントサイドフレーム１０）に配置されたナットＮ３とを螺合させるとともに、ステイ３０のボルト挿通孔Ｈ３に挿通されたボルトＢ４と、リヤエンド１１（フロントサイドフレーム１０）に配置されたナットＮ４とを螺合させることによって、リヤエンド１１にステイ３０の後部が締結されることとなる。なお、図６の符号１４は、アウトリガであり、符号１６は、ブラケットである。

ちなみに、ステイ３０の後部が締結されるリヤエンド１１の位置は、図１に示すように、アウトリガ１４が接続されるリヤエンド１１部分が望ましい。

そして、図１に示すように、フロントサイドフレーム１０に対して縦フレーム２１がオフセットするように配置されることで相互に離間したリヤエンド１１と後部マウント２４との間を、ステイ３０は連結している。

次に、本実施形態に係る車体前部構造Ｓの作用効果について説明する。
図１に示すように、例えば、衝突時にフロントサイドフレーム１０の前側に入力した荷重Ｆは、フロントサイドフレーム１０側、サブフレーム２０の縦フレーム２１側、およびフロントサイドガゼット１３側に分散して伝わる。

また、縦フレーム２１側への荷重Ｆ２は、前部マウント２３から、サブフレーム２０の縦フレーム２１、後部マウント２４、およびステイ３０を経由してフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１に伝わる。この際、フロントサイドフレーム１０とオフセットするように配置された縦フレーム２１が、後部マウント２４およびステイ３０を介してフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１と連結されているので、リヤエンド１１から縦フレーム２１の後部が外れる恐れが低減される。つまり、外れた縦フレーム２１の後部が、その後方に位置して車室を区画するダッシュボードロアや、燃料電池車にあっては燃料電池と干渉する恐れが低減される。

また、この車体前部構造Ｓでは、縦フレーム２１が押出成形で得られたものであるので、製造コストや製造効率の低減を図ることができる。

また、この車体前部構造Ｓでは、後部マウント２４とステイ３０の前部とがブラケット１６にも締結されているので、後部マウント２４とステイ３０との締結が、より強固となって後部マウント２４とステイ３０との締結が外れる恐れが更に確実に低減される。

また、この車体前部構造Ｓでは、図３に示すように、ステイ３０が断面視でＬ字状に形成されているので、フロントサイドフレーム１０に対して縦フレーム２１がオフセットして縦フレーム２１の後部とフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１とが離隔していても、これらを連結するステイ３０の強度および剛性を簡単な構造で高めることができる。したがって、この車体前部構造Ｓによれば、荷重Ｆ２を効率良く、確実にフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１側に伝達することができる。

また、この車体前部構造Ｓでは、図３に示すように、ステイ３０がその延在方向に沿うように第１ビード３３および第２ビード３４を備えており、第２ビード３４が第２の屈曲部３７を跨ぐように形成されているので、屈曲部３７を有していてもステイ３０の強度および剛性を高めることができる。したがって、この車体前部構造Ｓによれば、荷重Ｆ２を効率良く、確実にフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１側に伝達することができる。

また、この車体前部構造Ｓでは、図４に示すように、ステイ３０の前側で、垂直部３２が後部マウント２４の側面２４ａに当接するとともに、水平部３１が後部マウント２４の下面２４ｂに当接して締結されており、ステイ３０の後側で、垂直部３２がリヤエンド１１の側面１１ａに当接するとともに、水平部３１がリヤエンド１１の下面１１ｂに当接して締結されているので、衝突時に入力される荷重Ｆ（図１参照）が大きくても、言い換えれば、縦フレーム２１に入力した荷重Ｆ２（図１参照）が大きくても、荷重Ｆ２を効率良く、確実にフロントサイドフレーム１０のリヤエンド１１側に伝達することができる。

また、この車体前部構造Ｓでは、図１に示すように、縦フレーム２１に入力される荷重Ｆ２は、縦フレーム２１に接続される後側の横部材２２へも荷重Ｆ３として分散される。

また、ステイ３０の後部が締結されるリヤエンド１１の位置が、アウトリガ１４が接続されるリヤエンド１１部分である車体前部構造Ｓでは、縦フレーム２１に入力される荷重Ｆ２は、ステイ３０を介してアウトリガ１４側へも荷重Ｆ４として分散される。

また、この車体前部構造Ｓでは、衝突時に入力される荷重Ｆがフロントサイドガゼット１３側へも荷重Ｆ５として分散される。そして、荷重Ｆ５は、フロントサイドガゼット１３を介してこれに接続される前記アッパメンバ（図示省略）側に伝達される。

そして、このような車体前部構造Ｓによれば、以上のように、衝突時にフロントサイドフレーム１０の前側から入力した荷重Ｆは、後方に効率良く伝達されて分散されるので、衝突エネルギは効率良く低減されることとなる。

本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、縦フレーム２１の後部が後部マウント２４を介してのみブラケット１６と連結されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、後部マウント２４に加えて縦フレーム２１の後部にフランジを設けるとともに、このフランジを介して縦フレーム２１の後部をブラケット１６と連結してもよい。

実施形態に係る車体前部構造の構成説明図であって、自動車の車体前部を裏側から見た図である。 図１の車体前部構造の左側側面図である。 車体前部構造の左側に配置されるステイの斜視図であって、一部に切欠きを有する図である。 図３のステイが縦フレームとフロントサイドフレームとを連結する様子を示す斜視図であって、図１のＩＶ方向からステイを見た図である。 図１のＶ−Ｖ断面図である。 図１のＶＩ−ＶＩ断面図である。 従来の車体前部構造の構成を説明するための平面図である。

符号の説明

１ 車体
１０ フロントサイドフレーム
１１ リヤエンド
１４ アウトリガ
２０ サブフレーム
２１ 縦フレーム
２４ 後部マウント
３０ ステイ
３１ 水平部
３２ 垂直部
３３ 第１ビード
３４ 第２ビード
３７ 屈曲部
Ｓ 車体前部構造

Claims (1)

1. 車体の左右両側のそれぞれに前後に延設されるフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームのそれぞれに対して車幅方向の内側にオフセットするように配置される押出成形で得られた一対の直線状の縦フレームを有するサブフレームと、
   前記縦フレームの後端に設けられ、車幅方向の内側にオフセットする後部マウントと、
   前記後部マウントと前記フロントサイドフレームのリヤエンドとの間で延在して前記後部マウント及び前記リヤエンドを連結する断面視でＬ字状のステイと、
   を備え、
   前記ステイは、Ｌ字状の形状を構成する水平部と垂直部とを有し、
   前記ステイは、その延在方向が前記後部マウントの側面及び前記リヤエンドの側面のそれぞれと交差するように配置され、
   前記ステイの両端部における前記垂直部のそれぞれは、後部マウントの側面及び前記リヤエンドの側面のそれぞれに沿うように屈曲し、前記ステイの両端部における垂直部と水平部とがなすＬ字状の内側角部のそれぞれは、後部マウントの側面と下面とがなす角部、及び前記リヤエンドの側面と下面とがなす角部のそれぞれに対応するように配置され、
   前記ステイは、その延在方向に沿うように形成されるビードを備え、前記垂直部には、前記垂直部が前記延在方向から前記ステイの端部に向かって屈曲する屈曲部を跨ぐように延びる前記ビードが形成され、前記水平部には、前記後部マウントの下面から前記リヤエンドの下面に渡って延びるように前記ビードが形成され、
   前記リヤエンドには、このリヤエンドから車幅方向外側に張り出すと共にサイドシルと接続されるアウトリガ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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