JP6061821B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材が設けられた車体前部構造に関するものである。

車両の車体前部構造として、車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの車幅方向の外側に、後端側でフロントピラーに接続されるアッパメンバが配置され、フロントサイドフレームとアッパメンバの前端近傍とが、フロントサイドフレームから車幅方向外側に略水平に突出するアウトリガー（骨格部材）によって連結されたものが知られている（特許文献１参照）。

特許第３５９９３２７号公報

しかしながら、上記従来の車体前部構造においては、アウトリガーがフロントサイドフレームから車幅方向外側に略水平に突出した構造とされているため、自車両と相手車両が車幅方向に大きくオフセットした状態において、正面同士で、若しくは、若干斜めに傾いた状態で接触した場合に、自車両のアウトリガーが相手車両のフロントサイドフレームやフロントピラー等の骨格部材の外側面に大きな荷重を付与する状況が考えられる。特に、相手車両が自車両よりも小型の車両である場合には、アウトリガーを通して伝達される荷重がフロントピラー等の比較的上部側の骨格部材を車幅方向内側に変形させる力として作用し易い。

そこでこの発明は、自車両のアウトリガーが相手車両の側部の骨格部材を車幅方向内側に変形させにくい車体前部構造を提供しようとするものである。

この発明に係る車体前部構造では、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
請求項１に係る発明は、車体前後方向に延出するフロントサイドフレーム（例えば、実施形態のフロントサイドフレーム１３）の前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガー（例えば、実施形態のアウトリガー１８）が接合された車体前部構造において、前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、筒状に形成されているとともに内部に隔壁部材が配置されていることを特徴とするものである。
この発明の場合、自車両と相手車両が車幅方向に大きくオフセットして正面同士で、若しくは、若干斜めに傾いた状態で接触し、自車両のアウトリガーの前方側が相手車両の側部の骨格部材から荷重を受けると、アウトリガーが大きく潰れ変形せずに自車両のフロントサイドフレームの外側壁を変形させつつ後方側に倒れる。このとき、アウトリガーは曲げモーメントにより自車両のフロントサイドフレームの車幅方向の外側壁をフロントサイドフレームの断面内方向に変形させ、フロントサイドフレーム内に埋め込まれるようにして倒れ変形する。相手車両からアウトリガーに入力された衝撃荷重のエネルギーはこのときに吸収され、相手車両の側部の骨格部材は自車両のアウトリガーから大きな荷重を受けることなく自車両のフロントサイドフレームの車幅方向の外側面上を滑り動く。
また、請求項１に係る発明においては、アウトリガーが、筒状に形成されているとともに内部に隔壁部材が配置されているため、アウトリガーが矩形断面等の多角形断面であっても、断面の潰れ変形を生じにくくすることができる。

請求項２に係る発明は、車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガーが接合された車体前部構造において、前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、高強度鋼板によって形成されていることを特徴とするものである。
この場合、アウトリガーを軽量にし、かつ断面の潰れ変形を生じにくくすることができる。

請求項３に係る発明は、車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガーが接合された車体前部構造において、前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、前記フロントサイドフレームの前記外側壁に突き当てられ、全周が溶接されていることを特徴とするものである。
この場合、アウトリガーがフロントサイドフレームの車幅方向の外側壁から剥がれにくくなる。

この発明によれば、アウトリガーがフロントサイドフレームの車幅方向の外側壁よりも高剛性に形成され、自車両のアウトリガーが相手車両の側部の骨格部材から荷重を受けたときに、自車両のアウトリガーがフロントサイドフレームに埋め込まれるように倒れ変形する構造とされているため、相手車両の側部の骨格部材を車幅方向内側に変形させる荷重を発生しにくくなる。

第１の参考例の車両の骨格部の斜視図である。 第１の参考例の車両の骨格部の側面図である。 第１の参考例の作用を説明するため車両の上面図である。 第１の参考例の車両の骨格部の水平断面図である。 第１の参考例の車両の骨格部の変形挙動を示す水平断面図である。 第１の参考例の車両の骨格部の変形挙動を示す水平断面図である。 第２の参考例のアウトリガーの断面図である。 この発明の第１の実施形態のアウトリガーの断面図である。 この発明の第２の実施形態のアウトリガーの断面図である。 第３の参考例の車両の骨格部の要部の斜視図である。 この発明の第３の実施形態の車両の骨格部の要部の斜視図である。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図６に示す第１の参考例について説明する。なお、図面において矢印ＦＲは、車両の前方を指すものとする。
図１，図２は、第１の参考例に係る車両１の前部側の骨格部を示す図であり、図３は、車両１と、この車両１よりも小型の相手車両２を上方側から見た図である。車両１は、ＳＵＶ（スポーツ・ユーティリティ・ビークル）やＲＶ車（レジャー・ビークル車）等の一般車両よりも車高の高い大型車両である。

車両１は、車室１０とエンジンルーム１１を隔てるダッシュパネル１２の下部領域から車体前方側に延出する左右一対のフロントサイドフレーム１３（図１，図２では一方のみ記載）を備えている。フロントサイドフレーム１３は、矩形の閉断面形状に形成されている。左右のフロントサイドフレーム１３の前端部にはバンパビーム１４が掛け渡して取り付けられている。また、左右のドア枠部の前部を構成するフロントピラー１５には、フロントサイドフレーム１３よりも高い位置から車体前方側に突出する第１アッパメンバ１６が取り付けられている。第１アッパメンバ１６の前端部には、フロントサイドフレーム１３の前端部とほぼ同一前方位置まで延出する第２アッパメンバ１７が結合されている。なお、図中Ｗｆは、車両の前輪である。

また、エンジンルーム１１の前端部位置の下方には、車幅方向に延出するバルクヘッドロアメンバ３０が配置されており、エンジンルーム１１の前端部位置の上方には、バルクヘッドアッパメンバ３１が配置されている。バルクヘッドアッパメンバ３１とバルクヘッドロアメンバ３０とは、車幅方向左右のフロントサイドフレーム１３に隣接する各位置において、サイドダウンメンバ３２によって相互に連結されている。

第２アッパメンバ１７は、第１アッパメンバ１６との接合部から前部斜め下方に延出する傾斜部１７Ａと、傾斜部１７Ａの前端部から下方に屈曲して延出する下方延出部１７Ｂと、を備えている。第２アッパメンバ１７は、傾斜部１７Ａから下方延出部１７Ｂの下端にかけてが断面ハット状に形成されている。下方延出部１７Ｂの下縁部は、車幅方向に延出する断面コ字状の下部メンバ３３を介してサイドダウンメンバ３２の下端側面に連結されている。

また、左右のフロントサイドフレーム１３の前端近傍の車幅方向の外側壁１３ａには、車幅方向外側に略水平に延出する骨格部材であるアウトリガー１８が突設され、その各アウトリガー１８の先端部が第２アッパメンバ１７の下方延出部１７Ｂの上部側の側面に溶接固定されている。

図４は、アウトリガー１８を含む車両１の前部右側の骨格部の水平断面を示す図である。
同図に示すように、この参考例のアウトリガー１８は、断面矩形状の金属製の筒状部材によって形成され、延出方向の基端部と先端部とに外向きに屈曲した接合フランジ１８ａ，１８ｂが延設されている。これらの接合フランジ１８ａ，１８ｂは、フロントサイドフレーム１３の車幅方向の外側壁１３ａと、下方延出部１７Ｂの車幅方向の内側壁（符号省略）とにそれぞれスポット溶接等によって結合されている。なお、アウトリガー１８のフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａに対する接合強度は、アウトリガー１８の前端部側の接合強度を後端部側の接合強度よりも高めることが望ましい。

ここで、この参考例のアウトリガー１８の断面方向の剛性は、フロントサイドフレーム１３の車幅方向の外側壁１３ａよりも高剛性となるように形成されている。したがって、アウトリガー１８の前面側領域に前方側から衝撃荷重が入力された場合には、アウトリガー１８が潰れ変形する前に、フロントサイドフレーム１３の車幅方向の外側壁１３ａが変形する。
また、アウトリガー１８の断面方向の剛性は、第２アッパメンバ１７の前部上端の断面剛性よりも高剛性となるように形成されている。したがって、第２アッパメンバ１７の前部上端とアウトリガー１８とに跨る領域に前方側から衝撃荷重が入力された場合には、アウトリガー１８が潰れ変形する前に第２アッパメンバ１７の前部上端側が潰れ変形する。

図５，図６は、図３に示すように、自車両（車両１）と相手車両２が車幅方向に大きくオフセットして正面同士で、若しくは、若干斜めに傾いた状態で接触したときにおける自車両の前部側の骨格部の変形挙動を示す図である。以下、これらの図を参照して自車両と相手車両２の接触時における変形挙動について説明する。なお、図面において、符号３５は、相手車両２のフロントサイドフレームやフロントピラー等の車体側部の骨格部材である。

図４，図５に示すように、自車両の左右片側の第２アッパメンバ１７の前部とアウトリガー１８とに跨る領域に、前方側から相手車両２の側部の骨格部材３５を通して衝撃荷重が入力されると、アウトリガー１８よりも断面剛性の低い第２アッパメンバ１７の前部の断面が潰れ変形するとともに、アウトリガー１８が、アウトリガー１８よりも剛性の低いフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａを変形させつつ、車体後方側に倒れ変形する。このとき、アウトリガー１８には、図５中の矢印で示すようなフロントサイドフレーム１３との前部側の接合部を起点とした曲げモーメントが作用し、フロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａは、この曲げモーメントを受けてフロントサイドフレーム１３の断面内方向に次第に凹状に変形する。相手車両２から第２アッパメンバ１７とアウトリガー１８に入力された衝撃荷重のエネルギーはこのときの第２アッパメンバ１７や外側壁１３ａの変形に伴って吸収される。

そして、自車両（車両１）と相手車両２の相互進入がさらに進行すると、図６に示すように、アウトリガー１８と第２アッパメンバ１７の一部がフロントサイドフレーム１３の断面内に埋め込まれるようにフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａを変形させる。この結果、フロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａの一般部からのアウトリガー１８の突出が無くなり、若しくは、突出量が減少し、相手車両２の骨格部材３５がフロントサイドフレーム１３の外側面上を円滑に滑り動くようになる。

以上のように、この参考例の車体前部構造は、アウトリガー１８がフロントサイドフレーム１３の車幅方向の外側壁１３ａよりも高剛性に形成されているため、相手車両２の側部の骨格部材３５から荷重を受けたときにアウトリガー１８がフロントサイドフレーム１３に埋め込まれるように倒れ変形し、相手車両２の側部の骨格部材３５が車幅方向内側に変形するのを抑制することができる。

また、この参考例の車体前部構造では、アウトリガー１８が第２アッパメンバ１７の前部よりも高剛性に形成されているため、アウトリガー１８と第２アッパメンバ１７の前部側領域に、相手車両２の側部の骨格部材３５から衝撃荷重が入力されたときに、第２アッパメンバ１７が先に潰れ変形して、アウトリガー１８を、フロントサイドフレーム１３に埋め込まれるように倒れ変形させることができる。つまり、第２アッパメンバ１７は、アウトリガー１８やフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａの変形を阻害しにくくなる。

さらに、この車体前部構造において、フロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａに対するアウトリガー１８の前端部側の接合強度を、後端部側の接合強度よりも高く設定した場合には、自車両のアウトリガー１８に相手車両２の側部の骨格部材３５から衝撃荷重が入力されたときに、アウトリガー１８がフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａから剥がれるのを効果的に抑制することができる。したがって、アウトリガー１８をフロントサイドフレーム１３内に埋め込まれるように効率良く変形させることができる。

図７は、第２の参考例のアウトリガー１１８を長手方向と直交する方向で切断したときの断面を示す図である。この参考例の車体前部構造はアウトリガー１１８の形状のみが第１の参考例のものと異なっている。
この参考例のアウトリガー１１８は、金属材料によって断面が真円の円筒形状に形成されている。

この参考例の車体前部構造は、基本的に第１の参考例と同様の作用及び効果を得ることができるが、アウトリガー１１８が円筒形状とされているため、簡素な構造でありながら、アウトリガー１１８の断面の潰れをより生じにくくすることができる。
また、アウトリガー１１８が円筒形状であることから、アウトリガー１１８が相手車両の側部の骨格部材から荷重を受けて、アウトリガー１１８が倒れ変形する際にその外面に接触した部材が円滑に滑り易くなるという利点がある。したがって、これにより相手車両の骨格部材の受ける荷重が小さくなり、相手車両の骨格部材が車幅方向内側により変形しにくくなる。

図８は、この発明の第１の実施形態のアウトリガー２１８を長手方向と直交する方向で切断したときの断面を示す図である。この実施形態の車体前部構造はアウトリガー２１８の構造のみが第１の参考例のものと異なっている。
この実施形態のアウトリガー２１８は、金属材料によって断面矩形状の角筒形状に形成され、その断面の内側に、断面を補強するための矩形状の隔壁部材２０が取り付けられている。

この実施形態の車体前部構造は、第１の参考例と同様の作用及び効果を得ることができるが、アウトリガー２１８の内側に隔壁部材２０が取り付けられた構造とされているため、アウトリガー２１８が非円形の断面形状であってもアウトリガー２１８の断面の潰れ変形を有効に防止することができる。

図９は、この発明の第２の実施形態のアウトリガー３１８を長手方向と直交する方向で切断したときの断面を示す図である。この実施形態の車体前部構造の場合も、アウトリガー３１８の構造のみが第１の参考例のものと異なっている。
この実施形態のアウトリガー３１８は、第１の参考例と同様に断面矩形状の角筒形状に形成されているが、全体が高強度鋼板によって形成されている。

この実施形態の車体前部構造は、第１の参考例と同様の作用及び効果を得ることができるうえ、アウトリガー３１８の全体が高強度鋼板によって形成されていることから、アウトリガー３１８の軽量化を図りつつ、アウトリガー３１８の充分な断面強度を得ることができる。

図１０は、第３の参考例のアウトリガー４１８とフロントサイドフレーム１３との結合部を示す図である。この参考例の車体前部構造は、アウトリガー４１８とフロントサイドフレーム１３の結合態様のみが第１の参考例と異なり、その他は同様の構成とされている。
アウトリガー４１８は、金属材料によって矩形断面の角筒状に形成され、フロントサイドフレーム１３に臨む側の端部の前後、上下の四辺にそれぞれ外向きの接合フランジ４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃ，４１８ｄが延設されている。このうち、前部側の接合フランジ４１８ａのみがフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａに、当該外側壁１３ａを貫通するボルト２１と図示しないナットによって締結固定され、他の接合フランジ４１８ｂ，４１８ｃ，４１８ｄはフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａにスポット溶接によって固定されている。

この参考例の車体前部構造は、第１の参考例と同様の作用及び効果を得ることができるうえ、アウトリガー４１８のフロントサイドフレーム１３との接合部のうち、前端部側の接合フランジ４１８ａのみが、ボルト２１及びナットによって他の接合フランジ４１８ｂ，４１８ｃ，４１８ｄに比較して高い接合強度で結合されていることから、自車両のアウトリガー４１８に相手車両の側部の骨格部材から衝撃荷重が入力されたときに、アウトリガー４１８がフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａから剥がれるのを効果的に抑制することができる。

図１１は、この発明の第３の実施形態のアウトリガー５１８とフロントサイドフレーム１３との結合部を示す図である。この実施形態の車体前部構造は、アウトリガー５１８とフロントサイドフレーム１３の結合態様のみが第１の参考例と異なり、その他は同様の構成とされている。
アウトリガー５１８は、金属材料によって矩形断面の角筒状に形成され、その端部の４辺がフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａの面に突き合わせられ、全周が溶接されている。

この実施形態の車体前部構造は、第１の参考例と同様の作用及び効果を得ることができるうえ、アウトリガー５１８の端部がフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａに線状溶接されていることから、自車両のアウトリガー５１８に相手車両の側部の骨格部材から衝撃荷重が入力されたときに、アウトリガー５１８がフロントサイドフレーム１３の外側壁１３ａから剥がれにくいという利点がある。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１３…フロントサイドフレーム
１３ａ…外側壁
１５…フロントピラー
１６…第１アッパメンバ（アッパメンバ）
１７…第２アッパメンバ（アッパメンバ）
２１８，３１８，５１８…アウトリガー
２０…隔壁部材

Claims (3)

1. 車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガーが接合された車体前部構造において、
   前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、筒状に形成されているとともに内部に隔壁部材が配置されていることを特徴とする車体前部構造。
2. 車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガーが接合された車体前部構造において、
   前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、高強度鋼板によって形成されていることを特徴とする車体前部構造。
3. 車体前後方向に延出するフロントサイドフレームの前端近傍の車幅方向の外側壁に、車幅方向外側に略水平に突出する骨格部材であるアウトリガーが接合された車体前部構造において、
   前記アウトリガーは、前記フロントサイドフレームの前記外側壁よりも高剛性に形成され、かつ、前記フロントサイドフレームの前記外側壁に突き当てられ、全周が前記外側壁に溶接されていることを特徴とする車体前部構造。

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