JP6044795B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、エプロンレインフォースメントの前端部からフロントサイドフレームの前端側部分の車幅方向外側部まで延びた延設部材と、この延設部材よりも前方に延びた突設部材を備えた車両の前部車体構造に関する。

従来より、車両の前面衝突時の乗員に対する衝撃荷重を低減する為に、フロントサイドフレームに入力される衝撃荷重によりフロントサイドフレームを所定の変形モードで変形させることで衝撃エネルギーを吸収する変形モード制御が知られている。
この変形モード制御においては、衝突初期に、フロントサイドフレームの前端部に設けられたクラッシュカンを潰れ変形させ、衝突中期に、フロントサイドフレームをダッシュパネルとの結合部を基点として車幅方向外側へ向かうように山折れ変形させ、衝突後期に、変形されたフロントサイドフレームを全体的に潰れ変形させることにより、衝突初期に車体減速度を大きくし、その後も大きな車体減速度を維持している。

車両の前面衝突では、フロントサイドフレームよりも車幅方向外側の車体部分に衝撃荷重が作用することがある。このスモールオーバーラップ衝突（以下、ＳＯＬ衝突と略す）では、衝突物がフロントサイドフレームと前輪との間に入り込む虞があり、また、衝突物とフロントサイドフレームとがオーバーラップする場合に比べてフロントサイドフレームへの荷重伝達効率が低下し、フロントサイドフレームの変形による衝撃エネルギー吸収量が少なく、車室側へ伝達される衝撃荷重が増加する。

特許文献１の車両の前部車体構造は、フロントサイドフレームから車幅方向外側に突出する荷重伝達部材としての突出部を設け、この突出部の前端を車体前後方向においてクラッシュカンとフロントサイドフレームとの連結部とセットプレートを介して連結し、突出部の車幅方向外側の側面を平面視において車体後方に向かって車幅方向内側へ傾斜するように形成し、突出部とパワーユニットとを車体前後方向にオーバーラップさせている。

また、車体構成部材であるエプロンレインフォースメント（以下、レインフォースメントをレインと略す）を利用して荷重伝達部材を形成する技術も提案されている。
特許文献２の車両の車体構造は、フロントサイドフレームと、エプロンレインと、セットプレートを介してフロントサイドフレームの前端に取り付けられたクラッシュカンとを備え、フロントサイドフレームよりも車幅方向外側にエプロンレインの前端とセットプレートとを連結する荷重伝達部材としての連結部材を設けている。

特開２０１３−２１２７５７号公報 特開２００５−２３１４３５号公報

一般に、前端部に大重量であるバンパレインが装着されたクラッシュカンは、その後端部が螺合可能な締結部材（例えばボルト）によってフロントサイドフレームの前端部に設けられたセットプレートに対して前後方向から締結固定されている。
それ故、車両の軽衝突時には、締結部材を取り外して破損したクラッシュカンのみを新しいクラッシュカンに取り替えることにより、リペア性を確保している。
このような構造では、クラッシュカンの後端部がセットプレートに対して締結固定された、所謂面で支持された片持ち構造になっているため、車両の走行振動に起因してバンパレインとクラッシュカンが上下方向に振動し易いことから、ＮＶＨ（Noise Vibration Harshness）性能が低下し、乗員の室内の居住性が悪化するという問題があった。

バンパレインとクラッシュカンの上下振動は、セットプレートによる固定を廃止して、フロントサイドフレームの前端部にクラッシュカンの後端部分を挿入し、締結部材により車幅方向から締結固定することで、クラッシュカンとフロントサイドフレームとの結合領域を増加してクラッシュカンの支持強度を向上させることができ、抑制することができる。
しかし、クラッシュカンをフロントサイドフレームに対して挿入し車幅方向から締結固定する場合、セットプレートが廃止されるため、特許文献１や特許文献２のような荷重伝達部材を、荷重伝達性の高い構造でフロントサイドフレームに結合することが課題となる。

本発明の目的は、セットプレートが無い構造において、クラッシュカンのリペア性を確保しつつ、ＮＶＨ性能と衝撃エネルギー吸収性能とを両立できる車両の前部車体構造等を提供することである。

請求項１の車両の前部車体構造は、車幅方向に延びるバンパレインフォースメントと、このバンパレインフォースメントを左右１対のクラッシュカンを介して支持する左右１対のフロントサイドフレームと、左右１対のエプロンレインフォースメントの前端部分から前記左右１対のフロントサイドフレームの前端側部分の車幅方向外側部まで夫々延びた左右１対の延設部材と、これら左右１対の延設部材よりも前方に夫々延びた左右１対の突設部材とを備えた車両の前部車体構造において、
前記クラッシュカンの後端部分が前記フロントサイドフレームの前端部に挿入された結合部を介して固定され、前記突設部材は前側程車幅方向外側へ移行するように形成され、
前記突設部材の後端部が前記結合部の前後方向後側において前記フロントサイドフレームの車幅方向外側壁部に固着された連結部材に連結され、前記延設部材の下端部が前記連結部材の上面に連結されたことを特徴としている。

この車両の前部車体構造では、クラッシュカンの後端部分がフロントサイドフレームの前端部に挿入された結合部を介して固定されるため、バンパレインフォースメントとクラッシュカンの上下振動を抑制しながらボルト等の締結部材により車幅方向から締結固定することができる。
前記突設部材は前側程車幅方向外側へ移行するように形成され、突設部材の後端部が結合部の前後方向後側においてフロントサイドフレームの車幅方向外側壁部に固着された連結部材に連結され、突設部材と延設部材とが連結部材に連結されているため、ＳＯＬ衝突のとき衝撃荷重を突設部材を介して延設部材からエプロンレインフォースメントへ能率的に伝達でき、荷重伝達効率を向上することができる。

そして、前記延設部材の下端部が前記連結部材の上面に連結されているため、連結部材と延設部材との間の衝撃荷重の伝達経路を短縮化でき、荷重伝達効率を更に向上することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記突設部材が外側クラッシュカンであり、前記延設部材が前記エプロンレインフォースメントの前端部分から下側内方に移行するように形成され、前記連結部が前記フロントサイドフレームの車幅方向外側壁部に固着された連結部材により形成され、前記延設部材と外側クラッシュカンが前記連結部材に上下方向向きの第１の締結部材により締結されたことを特徴としている。
これにより、クラッシュカン及び外側クラッシュカンの交換をボルトの脱着によって行うことができ、軽衝突時のリペア性を向上することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記外側クラッシュカンの前端部分が前記バンパレインフォースメントに上下方向向きの第２の締結部材により締結されたことを特徴としている。
これにより、外側クラッシュカンの交換を上下方向からの作業で行えるため、作業能率を高くすることができ、一層軽衝突時のリペア性を向上することができる。

本発明の車両の前部車体構造によれば、セットプレートが無い構造において、クラッシュカンのリペア性を確保しつつ、ＮＶＨ性能と衝撃エネルギー吸収性能とを両立することができる。

実施例１に係る車両の前部車体の斜視図である。 平面図である。 フロントサイドフレームをエンジンルーム外方側から視た側面図である。 延設部材周辺を斜め後方から視た図である。 延設部材周辺の側面図である。 延設部材のアウタパネルを省略した図５相当図である。 図２のVII−VII線断面図である。 延設部材の斜視図である。 連結部材の斜視図である。 フロントサイドフレームに連結部材を組み付けた斜視図である。 フロントサイドフレームに外側クラッシュカンを組み付けた斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１１に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、車両Ｖには、車室ＳとエンジンルームＥとを前後に仕切るダッシュパネル１と、このダッシュパネル１の前側に配設される左右１対のフロントサイドフレーム２と、これら１対のフロントサイドフレーム２の前端部に左右１対の断面略矩形筒状の内側クラッシュカン３（クラッシュカン）を介して支持されたバンパレインフォースメント（以下、バンパレインと略す）４と、１対のフロントサイドフレーム２の車幅方向外側上方に配置された左右１対のエプロンレインフォースメント（以下、エプロンレインと略す）５と、これら１対のエプロンレイン５の前端部から前方に延びた左右１対の延設部材６と、これら１対の延設部材６よりも前方に延びた左右１対の外側クラッシュカン７（突設部材）等が設けられている。
尚、以下、矢印Ｆ方向を前方とし、矢印Ｌ方向を左方として説明する。

ダッシュパネル１は、フロントサイドフレーム２等に比べて板厚が薄く比較的剛性の低い鋼板からなる。このダッシュパネル１は、車室Ｓの前端部において上下方向に延びる縦壁部１ａと、縦壁部１ａの下端縁から後方に向かって後方下がり傾斜状に延びる傾斜部１ｂとを備えている。縦壁部１ａの下端部と傾斜部１ｂの上端部はスポット溶接により接合されている。傾斜部１ｂの後端部分は、フロアパネル（図示略）の前端部分に接合されている。縦壁部１ａの上端部は、車幅方向に延びるカウル部（図示略）に接合され、ダッシュパネル１の車幅方向両端部はフロントヒンジピラー（図示略）に接合されている。

次に、左右１対のフロントサイドフレーム２について、説明する。
図１〜図７に示すように、左右１対のフロントサイドフレーム２は、車室Ｓの前端を仕切るダッシュパネル１の前側においてエンジンルームＥの左部と右部に夫々前後方向に延びるように配設されている。即ち、左右１対のフロントサイドフレーム２は、車両Ｖの前端側位置から後方へ向かって略水平状に延び且つ後端側途中部がダッシュパネル１の縦壁部１ａに接合され、後端側部分が傾斜部１ｂとフロアパネルの下面に沿って後方下がり傾斜状に延びて接合されている。フロントサイドフレーム２の後端側部分はダッシュパネル１に接合されている。

フロントサイドフレーム２は、車幅方向外側のアウタパネル２ａと、車幅方向内側のインナパネル２ｂとにより前後方向に延びる断面略矩形状の閉断面構造に形成されている。
アウタパネル２ａは、平板状のハイテン鋼板をプレス成形した部材であり、アウタパネル２ａは、上側に位置するアウタ上フランジ部と、下側に位置するアウタ下フランジ部と、両者の中間に位置する鉛直断面略コ字状のアウタパネル本体部とを備えている。
同様に、ハイテン鋼板製インナパネル２ｂは、上側に位置するインナ上フランジ部、下側に位置するインナ下フランジ部、両者の中間に位置する鉛直断面略コ字状のインナパネル本体部を備えている。

図５，図６，図１０，図１１に示すように、アウタパネル２ａの前端側部分には、上下方向に延びる折れ曲り予定部としてのアウタビード２ｃが形成され、図１に示すように、インナパネル２ｂの後端側部分には、上下方向に延びる折れ曲り予定部としてのインナビード２ｄが形成されている。これにより、フロントサイドフレーム２に前方から衝撃荷重が作用したとき、フロントサイドフレーム２は、アウタビード２ｃを基点として車幅方向内側に谷折れ変形すると共にインナビード２ｄを基点として車幅方向外側に山折れ変形した後、全体的に潰れ変形されて車室Ｓに伝達される衝撃エネルギーを吸収している。

次に、左右１対の内側クラッシュカン３について説明する。
図１〜図６，図１０，図１１に示すように、フロントサイドフレーム２の前端部には、内側クラッシュカン３の後端部分が内嵌状に挿入されている。この内側クラッシュカン３は、フロントサイドフレーム２と同種の金属製筒状体で形成され、その後端部分には、車幅方向に延びる３つのパイプ状スペーサ（図示略）が配設されている。内側クラッシュカン３の後端部分がフロントサイドフレーム２の前端部と重なり合った部分が結合部Ｂに相当している。軽衝突等のように衝撃荷重が比較的小さい場合には、フロントサイドフレーム２を破損させることなく、内側クラッシュカン３のみが潰れることによって衝撃エネルギーを吸収し、また、内側クラッシュカン３の変形のみで衝撃エネルギーを吸収できない場合には、前述したようにフロントサイドフレーム２が折れ曲り変形する。

左右１対のエプロンレイン５は、１対のフロントヒンジピラーの付け根部分からサスタワー８の前側位置まで左右１対のフロントサイドフレーム２に対して略平行に下側前方へ夫々延設され、１対のサスタワー８を夫々支持している。
図７に示すように、エプロンレイン５は、下壁部と外壁部とからなるアウタパネル５ａと、上壁部と内壁部とからなるインナパネル５ｂとにより前後方向に延びる断面略矩形状の閉断面を構成している。これらエプロンレイン５の車幅方向外側部分には、左右両側のフェンダパネル（図示略）が夫々装着されている。
１対の筒状のサスタワー８は、フロントサイドフレーム２とエプロンレイン５との間でダッシュパネル１に近接配置されている。

次に、左右１対の延設部材６について説明する。
図１〜図８に示すように、左右１対の延設部材６は、左右１対のエプロンレイン５の前端部分から左右１対のフロントサイドフレーム２のアウタビード２ｃの後側近傍位置まで夫々車幅方向内側に向けて下方に湾曲状に移行している。
これら延設部材６は、アウタパネル６ａとインナパネル６ｂとを備え、断面略矩形状の閉断面形状に夫々構成されている。

図５，図７，図８に示すように、アウタパネル６ａは、断面略コ字状に形成され、前後両端部に上下方向に亙って形成されたフランジ部と、上端部分に車幅方向に開口するように形成された前後１対のサービス穴６ｓと、下端部分に上下方向に開口するように形成された前後１対のボルト穴６ｈとを備えている。アウタパネル６ａは、上端部分がアウタパネル５ａの外壁部に溶接され、下端部分が外側クラッシュカン７を介して連結部材９の上面に連結されている。

図６〜図８に示すように、インナパネル６ｂは、パネル状に形成され、アウタパネル６ａのフランジ部に対応するように前後両端部に上下方向に亙って形成されたフランジ部と、１対のボルト穴６ｈの上方位置において上下方向に開口するように形成された矩形状のサービス穴６ｔとを備えている。インナパネル６ｂは、上端部分がインナパネル５ｂの内壁部に溶接され、下端部分がアウタパネル２ａに溶接されている。

次に、左右１対の外側クラッシュカン７について説明する。
左右１対の外側クラッシュカン７は、左右１対のフロントサイドフレーム２の車幅方向外側に設けられ、前側程車幅方向外側に移行するように夫々形成されている。
外側クラッシュカン７は、フロントサイドフレーム２と同種の金属素材で構成され、断面略矩形閉断面状の本体部７ａと、本体部７ａの後端部から後方に延びる突出部７ｂと、本体部７ａの前端部から前方に延びる突出部７ｃとを備えている。
これら外側クラッシュカン７は、軽衝突等のように衝撃荷重が比較的小さい場合には、外側クラッシュカン７のみが潰れることによって衝撃エネルギーを吸収し、また、外側クラッシュカン７の変形のみで衝撃エネルギーを吸収できない場合には、吸収できない衝撃エネルギーをエプロンレイン５とフロントサイドフレーム２とに伝達するように構成されている。

図７に示すように、突出部７ｂは、前後１対のボルト穴７ｈ（図１１参照）が上下貫通状に形成され、フロントサイドフレーム２のアウタパネル２ａに固着された連結部材９にボルトｂ１（第１の締結部材）を介して延設部材６のアウタパネル６ａと共に締結されている。図９，図１０に示すように、連結部材９は、外側壁部を省略した略立方体状に形成され、上壁部と下壁部とに上下貫通状に形成された前後１対のボルト穴９ｈが設けられている。連結部材９は、内側壁部がアウタパネル２ａのアウタビード２ｃの後側部分に溶接によって固定されている。連結部材９の内部には、前後１対のボルト穴９ｈに対応するように前後１対のパイプ状のスペーサｓ１が配設されている。

図２〜図４，図１１に示すように、突出部７ｃは、前後１対のボルト穴７ｉが上下貫通状に形成され、バンパレイン４の左右両端側後部に夫々設けられた上下方向に延びるパイプ状スペーサｓ２を上下から挟み込むように配設されている。外側クラッシュカン７とバンパレイン４は、各ボルト穴７ｉとスペーサｓ２とを上下方向に貫通したボルトｂ２（第２のボルト）により締結固定される。

次に、内側クラッシュカン３と外側クラッシュカン７の組み付け手順について説明する。
まず、図１０に示すように、内側クラッシュカン３の後端部分をフロントサイドフレーム２の結合部Ｂに内嵌状に挿入し、ボルトｂ３が内側クラッシュカン３及びフロントサイドフレーム２を車幅方向に貫通した状態で締結固定される。この後、内側クラッシュカン３にバンパレイン４を内側クラッシュカン３に組み付ける。

次に、外側クラッシュカン７を連結部材９に位置決めする。
図１１に示すように、ボルト穴７ｈとボルト穴９ｈとが重なり合うように外側クラッシュカン７の突出部７ｂを連結部材９に外嵌させた後、延設部材６のアウタパネル６ａを上側突出部７ｂの上に重ね合わせる。そして、ボルト穴６ｈ，７ｈ，９ｈに挿入されたボルトｂ１が連結部材９に設けられたスペーサｓ１を上下方向に貫通した状態で締結固定される。これにより、外側クラッシュカン７と延設部材６とがフロントサイドフレーム２に固定された連結部材９に固定される。
この後、外側クラッシュカン７の突出部７ｃのボルト穴７ｉに挿入されたボルトｂ３がバンパレイン４に設けられたスペーサｓ２を上下方向に貫通した状態で締結固定される。

外側クラッシュカン７を交換する場合は、インナパネル６ｂのサービス穴６ｔから締結工具を挿入し、ボルトｂ１を取り外すことができるため、ボルトｂ１，２を外して容易に外側クラッシュカン７を交換することができる。また、軽衝突において、内側クラッシュカン３のみが潰れた場合、外側クラッシュカン７を取り外した後、ボルトｂ３を取り外して内側クラッシュカン３を交換する。

次に、上記車両Ｖの前部車体構造の作用・効果について説明する。
この車両Ｖの前部車体構造によれば、内側クラッシュカン３の後端部分がフロントサイドフレーム２の前端部に挿入された結合部Ｂを介して固定されるため、バンパレイン４と内側クラッシュカン３の上下振動を抑制しながらボルト３により車幅方向から締結固定することができる。
外側クラッシュカン７が結合部Ｂの前後方向後側においてフロントサイドフレーム２のアウタパネル２ａに連結部材９を介して連結され、外側クラッシュカン７と延設部材６とが連結部材９に連結されているため、衝撃荷重を外側クラッシュカン７を介して延設部材６からエプロンレイン５へ能率的に伝達でき、荷重伝達効率を向上することができる。

外側クラッシュカン７が前側程車幅方向外側に移行するため、ＳＯＬ衝突のとき、衝撃荷重を外側クラッシュカン７を介して延設部材６からエプロンレイン５へ一層能率的に伝達でき、荷重伝達効率を向上することができる。
延設部材６が連結部材９の上面に連結されているため、連結部材９と延設部材６との間の衝撃荷重の伝達経路を短縮化でき、荷重伝達効率を更に向上することができる。

突設部材が外側クラッシュカン７であり、延設部材６がエプロンレイン５の前端部分から下側内方に移行するように形成され、連結部がフロントサイドフレーム２のアウタパネル２ａに固着された連結部材９により形成され、延設部材６と外側クラッシュカン７が連結部材９に上下方向向きのボルトｂ１により締結されたため、内側クラッシュカン３及び外側クラッシュカン７の交換をボルトｂ１〜３の脱着によって行うことができ、軽衝突時のリペア性を向上することができる。

外側クラッシュカン７の前端部分がバンパレイン４に上下方向向きのボルトｂ２により締結されている。これにより、外側クラッシュカン７の交換を上下方向からの作業で行えるため、作業能率を高くすることができ、一層軽衝突時のリペア性を向上することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、突設部材として軸圧縮変形可能な外側クラッシュカンを用いた例を説明したが、少なくともＳＯＬ衝突時、エプロンレインに衝撃荷重を伝達できれば良く、通常のメンバ部材であっても良い。

２〕前記実施形態においては、連結部材を介して外側クラッシュカンと延設部材をフロントサイドフレームに固定した例を説明したが、連結部材を省略し外側クラッシュカンの突出部を連結部としてフロントサイドフレームに直接固定し、この突出部に延設部材を固定しても良い。

３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

Ｖ 車両
Ｂ 結合部
２ フロントサイドフレーム
３ 内側クラッシュカン
４ バンパレイン
５ エプロンレイン
６ 延設部材
７ 外側クラッシュカン（突設部材）
９ 連結部材
ｂ１，ｂ２ ボルト
ｓ１，ｓ２ スペーサ

Claims (3)

1. 車幅方向に延びるバンパレインフォースメントと、このバンパレインフォースメントを左右１対のクラッシュカンを介して支持する左右１対のフロントサイドフレームと、左右１対のエプロンレインフォースメントの前端部分から前記左右１対のフロントサイドフレームの前端側部分の車幅方向外側部まで夫々延びた左右１対の延設部材と、これら左右１対の延設部材よりも前方に夫々延びた左右１対の突設部材とを備えた車両の前部車体構造において、
   前記クラッシュカンの後端部分が前記フロントサイドフレームの前端部に挿入された結合部を介して固定され、
   前記突設部材は前側程車幅方向外側へ移行するように形成され、
   前記突設部材の後端部が前記結合部の前後方向後側において前記フロントサイドフレームの車幅方向外側壁部に固着された連結部材に連結され、
   前記延設部材の下端部が前記連結部材の上面に連結されたことを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 前記突設部材が外側クラッシュカンであり、
   前記延設部材が前記エプロンレインフォースメントの前端部分から下側内方に移行するように形成され、
   前記連結部が前記フロントサイドフレームの車幅方向外側壁部に固着された連結部材により形成され、
   前記延設部材と外側クラッシュカンが前記連結部材に上下方向向きの第１の締結部材により締結されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の前部車体構造。
3. 前記外側クラッシュカンの前端部分が前記バンパレインフォースメントに上下方向向きの第２の締結部材により締結されたことを特徴とする請求項２に記載の車両の前部車体構造。