JP6139501B2 - 車体前部構造 - Google Patents

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Description

本発明は、左右のフロントサイドフレームの間にパワーユニットが配置されてなる車体前部構造に関する。
車体として、車両前後方向に左右のフロントサイドフレームが延び、これらのフロントサイドフレームの間にパワーユニットが配置された構造が、一般に知られている。このような車体に関する従来技術として、特許文献1に開示される技術がある。
特許文献1に示されるような車体前部構造では、左右のフロントサイドフレームの間にエンジンが配置されている。エンジンは、左右のフロントサイドフレームに設けられたエンジン締結部において、左右のフロントサイドフレームに締結されている。さらに、左右のフロントサイドフレームの前部に、枝フレームと称するフレームが取り付けられている。
枝フレームは、略V字を呈し、フロントサイドフレームの前端から車幅外方に延びると共に、車幅外方の部位からエンジン締結部の近傍まで斜めに延びている。
車体へ衝突荷重が加わる際には、ナローオフセット衝突といわれる、車幅外方側へ衝突荷重が入力される衝突がある。枝フレームに入力された荷重は、エンジン締結部の近傍において、フロントサイドフレームを車幅中心側に向かって変形させるように作用する。フロントサイドフレームは、変形することにより、衝突エネルギを吸収する。
このような車体前部構造によれば、高い衝突エネルギの吸収性能を確保するために、枝フレームを用いる必要があり、部品点数が増加する。
特許5357953号公報
本発明は、少ない部品点数でありながら、高い衝撃吸収性能を有する車体の提供を課題とする。
請求項1による発明によれば、車両前後方向に左右のフロントサイドフレームが延び、これらのフロントサイドフレームの間にパワーユニットが配置されてなる車体前部構造において、
前記左右のフロントサイドフレームは、車幅中心側に配置されているフレームインナと、このフレームインナの車外側に重ね合わされているフレームアウタと、によって、矩形閉断面に形成され、
前記フレームアウタの前部は、平面視において、前方から後方に幅が狭まる略三角形状の三角形状部によって構成され、
前記フロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部よりも後方に、前記パワーユニットを締結するためのマウント締結部が形成され
前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部と前記マウント締結部との間の部位には前記マウント締結部と連続して脆弱部が形成されていることを特徴とする車体前部構造が提供される。
請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記略三角形状のなかの、1つの辺は、後方かつ車幅中心側へ延びる傾斜辺とされ、
前記傾斜辺を後方に向かって延長した延長線は、マウント締結部よりも車幅中心側を通過する。
請求項3に記載のごとく、好ましくは、前記フレームアウタの前端と、前記フレームインナの前端とは、連結部材に接合されることにより連結されている。
請求項4に記載のごとく、好ましくは、前記連結部材は、車幅中心側の端部に対して、車外側の端部が後方に位置している。
請求項5に記載のごとく、好ましくは、前記三角形状部の後部には、車外側から補強部材が設けられている。
請求項に記載のごとく、好ましくは、前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部と、前記脆弱部との間には、前記矩形閉断面を仕切るバルクヘッドが設けられている。
請求項に記載のごとく、好ましくは、前記三角形状部には、車幅方向に延びるビードが形成されている。
請求項に記載のごとく、好ましくは、前記フレームアウタは、前記フレームインナに向かって開口する略U字状を呈し、
前記フレームアウタの底部と、壁部との境界部は、ビード状に形成されている。
請求項1に係る発明では、フレームアウタの前部は、前方から後方に幅が狭まる略三角形状の三角形状部によって構成され、この三角形状部よりも後方に、マウント締結部が形成されている。フロントサイドフレームの車幅方向に沿った断面積は、前端において大きく、徐々に狭まる。ナローオフセット衝突時において、衝突荷重は、三角形状部に加わり、フロントサイドフレームの後方に向かって伝わる。三角形状部の後方の部位は、三角形状部に比べて断面積が小さく、強度が低い。一方、マウント締結部は、重量物であるパワーユニットを支持する部分であり、強度が高い。このため、衝突荷重が入力されると、フロントサイドフレームは、三角形状部とマウント締結部の間の部位で車幅方向中心へ向かって屈曲する。フロントサイドフレームが内側へ屈曲することにより、衝突エネルギを吸収することができる。さらに、フロントサイドフレームが屈曲することにより、パワーユニットを通じて、他側のフロントサイドフレームへ荷重を伝達させることができる。他側のフロントサイドフレームは、パワーユニットによって屈曲される。これにより、さらに高い衝撃吸収性能を得ることができる。高い衝撃吸収性能を得るために、フロントサイドフレームの前部を三角形状部によって構成した。フロントサイドフレームの形状を変更することのみによって高い衝撃吸収性能を得ることができる。少ない部品点数でありながら、高い衝撃吸収性能を有する車体前部構造を提供することができる。
また、左右のフロントサイドフレームのなかの、三角形状部とマウント締結部との間の部位には脆弱部が形成されている。脆弱部を設けたことにより、フロントサイドフレームを車幅中心側へ曲げやすくする。これにより、より確実にマウント締結部の前において、フロントサイドフレームを屈曲させることができる。
請求項2に係る発明では、傾斜辺を後方に向かって延長した延長線は、マウント締結部よりも車幅中心側を通過する。これにより、フロントサイドフレームを確実に車幅中心側へ曲げやすくなる。
請求項3に係る発明では、フレームアウタの前端と、フレームインナの前端とは、連結部材に接合されることにより連結されている。ナローオフセット衝突時において、フレームアウタをフレームインナから剥離させる方向に荷重が加わることがあり得る。フレームアウタとフレームインナとを前端において連結することにより、フレームアウタのフレームインナからの剥離を抑制することができる。
請求項4に係る発明では、連結部材は、車幅中心側の端部に対して、車外側の端部が後方に位置している。ナローオフセット衝突時における衝突荷重を、車幅中心側に向かってガイドすることができる。内側への曲げモーメントを促進し、フレームアウタのフレームインナからの剥離を抑制し、フロントサイドフレームを内側へ曲げやすくする。
請求項5に係る発明では、三角形状部の後部には、車外側から補強部材が設けられている。三角形状部の後部は、三角形状部の前部に比べて断面積が小さく、強度が低い。補強部材を設けることにより、三角形状部においてフロントサイドフレームが曲がることを抑制する。これにより、荷重をマウント締結部の前方までより確実に伝達させ、フロントサイドフレームを車幅中心側に向かって曲げるようにすることができる。
請求項に係る発明では、左右のフロントサイドフレームのなかの、三角形状部と、脆弱部との間には、矩形閉断面を仕切るバルクヘッドが設けられている。バルクヘッドを設けたことにより、三角形状部からフロントサイドフレームの内側の側壁への荷重伝達を促進し、フロントサイドフレームを内側へ曲げやすくする。加えて、バルクヘッドが設けられた部位の強度は、バルクヘッドによって高められている。このため、脆弱部よりも前方におけるフロントサイドフレームの曲げを抑制し、より確実に脆弱部においてフロントサイドフレームを曲げることができる。
請求項に係る発明では、三角形状部には、車幅方向に延びるビードが形成されている。ビードを設けたことにより三角形状部の車幅方向の曲げ剛性が向上するため、より確実にマウント締結部の前方においてフロントサイドフレームを曲げることができる。加えて、三角形状部にビードを形成することにより、面剛性を向上させることができる。これにより振動による騒音の発生を抑制すること、即ち、NV性能の向上が期待できる。
請求項に係る発明では、フレームアウタは、フレームインナに向かって開口する略U字状を呈し、フレームアウタの底部と、壁部との境界部は、ビード状に形成されている。三角形状部の前後方向の曲げ剛性が向上するため、より確実にマウント締結部の前方においてフロントサイドフレームを曲げることができる。加えて、境界部がビード状に形成されていることにより、略車幅方向に延びる稜線の数を増加させることができる。これにより、ナローオフセット衝突時における衝突荷重を車幅外方からフロントサイドフレーム内側に向かってより確実に伝達することができる。
本発明の実施例による車体前部構造が採用された車体の平面図である。 図1の2部拡大図である。 図2に示されたフロントサイドフレーム、ロアメンバ、バルクヘッド、補強部材、連結部材の分解斜視図である。 図3の4−4線断面図である。 図2に示された車体に衝突荷重が入力された際の作用について説明する図である。
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Frは前、Rrは後、Leは乗員から見て左、Riは乗員から見て右、Upは上、Dnは下、Ceは車幅中心を示している。
<実施例>
図1に示されるように、車体10の内側には、前部のエンジンルーム12と、このエンジンルーム12の真後ろに位置する車室13とが、形成されている。車体10は、モノコックボディから成り、車幅方向の中心を通って車両前後方向へ延びる車幅中心線CLに対し略左右対称形に形成されている。
エンジンルーム12と車室13とは、ダッシュボードロアパネル15によって仕切られている。ダッシュボードロアパネル15の左右両端は、左右のフロントピラー16,16に結合されている。
車体10は、左右のフロントサイドフレーム30,30と、左右のロアメンバ18,18と、を含む。左右のフロントサイドフレーム30,30は、車体10の前部の左右両側に位置し、車体10の前後方向に延びている。左右のフロントサイドフレーム30,30の間には、パワーユニット19が配置されている。左右のフロントサイドフレーム30,30の前方には、フロントバルクヘッド21が設けられている。
左右のロアメンバ18,18は、左右のフロントピラー16,16から前方に延びている。左右のロアメンバ18,18は、それぞれ、左右のフロントピラー16,16から略水平に延びている水平部18b,18bと、この水平部18b,18bの先端から前方に向かって下げられている下がり部18c,18cとからなる。下がり部18c,18cは、前輪を回避するように湾曲している。
左右のフロントサイドフレーム30,30と、左右のロアメンバ18,18と、の間には、それぞれ左右のダンパハウジング22,22が掛け渡されている。以下、左のフロントサイドフレーム30を例に詳細に説明する。
図2を参照する。フロントサイドフレーム30には、パワーユニット19を締結するためのマウント締結部31が形成されている。このマウント締結部31において、パワーユニット19は、フロントサイドフレーム30に支持されている。マウント締結部31は、この前後の部位に比べて、幅が広く形成されている。
フロントサイドフレーム30のなかの、マウント締結部31の直前の部位には、車幅中心側へ向かって凹む脆弱部32が形成されている。脆弱部32は、この前後の部位に比べて、幅が狭く形成されている。脆弱部32は、フロントサイドフレーム30の他の部位に比べて断面積を小さくすることにより、曲げ剛性を低下させた部位である。脆弱部32は、マウント締結部31の前方に連続して形成されている。
脆弱部32の前方には、バルクヘッド33が設けられている。バルクヘッド33は、閉断面状に形成されたフロントサイドフレーム30の閉断面を仕切っている。
図3を参照する。フロントサイドフレーム30は、車幅中心側に配置されているフレームインナ40と、このフレームインナ40の車外側に重ね合わされているフレームアウタ50と、からなる。フロントサイドフレーム30は、フレームインナ40及びフレームアウタ50によって、略矩形状の閉断面に形成されている。
フレームアウタ50の前端と、フレームインナ40の前端とは、連結部材70に接合されることにより連結されている。
フレームアウタ50には、車幅外方から補強部材80が溶接されている。
フレームインナ40は、フレームアウタ50に向かって開口する略U字状を呈し、車幅中心側に位置するインナ底部41と、このインナ底部41の両端からそれぞれ車幅外方に延びるインナ壁部42,43と、下側のインナ壁部42の先端から下方に延びるインナ下フランジ44と、上側のインナ壁部43の先端から上方に延びるインナ上フランジ45と、からなる。
フレームアウタ50は、フレームインナ40に向かって開口する略U字状を呈し、車幅外方に位置するアウタ底部51(底部51)と、このアウタ底部51の両端からそれぞれ車幅外方に延びるアウタ壁部52,53(壁部52,53)と、下側のアウタ壁部52の先端から下方に延びインナ下フランジ44に溶接されるアウタ下フランジ54(図4参照)と、上側のアウタ壁部53の先端から上方に延びインナ上フランジ45に溶接されるアウタ上フランジ55と、下側のアウタ壁部52の前端から下方に延び連結部材70に溶接される前部アウタ下フランジ56と、上側のアウタ壁部53の前端から上方に延び連結部材70に溶接される前部アウタ上フランジ57と、アウタ底部51の前端から車幅外方に延び連結部材70に溶接される前部アウタ中フランジ58と、からなる。
図4を参照する。アウタ底部51と、アウタ壁部52,53との境界部59a,59bは、内側に凹むビード状に形成されている。
図3に戻る。下側のアウタ壁部52は、底面視において、前方から後方に幅が狭まる略三角形状を呈する。上側のアウタ壁部53は、平面視において、前方から後方に幅が狭まる略三角形状を呈する。即ち、アウタ壁部52,53は、三角形状部52,53ということもできる。以下、アウタ壁部52,53を、適宜、「三角形状部52,53」と言い替える。
フレームアウタ50の前部は、平面視及び底面視において、前方から後方に幅が狭まる略三角形状の三角形状部52,53によって構成されている。三角形状部52,53には、車幅方向(左右方向)に延びるビード61〜64が形成されている。ビード61,62は、下方に膨出している。ビード63,64は、上方に膨出している。なお、ビード61〜64の形成される数、方向は、任意に決めることができる。さらに、不要である場合には、ビード61〜64は、形成しなくともよい。
連結部材70は、車幅方向に沿って延びフレームインナ40の前端が溶接されている第1面部71と、この第1面部71から車幅外方且つ後方に向かって延びフレームアウタ50が溶接されている第2面部72と、この第2面部72から車幅方向に沿って車幅外方に延びロアメンバ18が接合されている第3面部73と、からなる。これにより、連結部材70は、車幅中心側の端部P1に対して、車外側の端部P2が後方に位置している。
補強部材80は、アウタ底部51に重ね合わされている補強部材底部81と、アウタ壁部52,53(三角形状部52,53の後端)に重ね合わされている補強部材壁部82,83と、アウタ下フランジ54に沿って上下に延びると共にアウタ下フランジ54に溶接されている補強部材下フランジ84と、アウタ上フランジ55に沿って上下に延びると共にアウタ上フランジ55に溶接されている補強部材上フランジ85と、からなる。補強部材壁部82,83は、平面視において略三角形状を呈する。
図2に戻る。略三角形状に形成されている三角形状部53のなかの、1つの辺は、後方かつ車幅中心側へ延びる傾斜辺53aとされている。傾斜辺53aを後方に向かって延長した延長線ELは、マウント締結部31よりも車幅中心側を通過する。
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
図1を参照する。フレームアウタ50,50の前部は、前方から後方に幅が狭まる略三角形状の三角形状部53,53によって構成され、これらの三角形状部53,53よりも後方に、マウント締結部31,31が形成されている。フロントサイドフレーム30,30の車幅方向に沿った断面積は、前端において大きく、徐々に狭まる。
図5を参照する。ナローオフセット衝突時において、衝突荷重は、三角形状部53に加わり、フロントサイドフレーム30の後方に向かって伝わる。三角形状部53の後方の部位は、三角形状部53に比べて断面積が小さく、強度が低い。一方、マウント締結部31は、重量物であるパワーユニット19を支持する部分であり、強度が高い。このため、衝突荷重が入力されたフロントサイドフレーム30は、三角形状部53とマウント締結部31との間の部位で車幅方向中心へ向かって屈曲する。フロントサイドフレーム30が内側へ屈曲することにより、衝突エネルギを吸収することができる。
図1を併せて参照する。さらに、フロントサイドフレーム30(左のフロントサイドフレーム30)が屈曲することにより、パワーユニット19を通じて、他側のフロントサイドフレーム30(右側のフロントサイドフレーム30)へ荷重を伝達させることができる。他側のフロントサイドフレーム30は、パワーユニット19によって屈曲される。これにより、さらに高い衝撃吸収性能を得ることができる。
高い衝撃吸収性能を得るために、フロントサイドフレーム30,30の前部を三角形状部53,53によって構成した。フロントサイドフレーム30,30の形状を変更することのみによって高い衝撃吸収性能を得ることができる。少ない部品点数でありながら、高い衝撃吸収性能を有する車体10を提供することができる。
さらに、左右のフロントサイドフレーム30,30のなかの、マウント締結部31,31が形成されている部位は、この前後の部位に比べて車幅外側に突出している。これにより、マウント締結部31,31の車幅方向に沿った断面の断面積を大きくし、マウント締結部31,31の曲げ剛性を高めることができる。衝撃荷重が入力された際のマウント締結部31,31の変形を抑制し、より確実にマウント締結部31,31の前方においてフロントサイドフレーム30,30を変形させることができる。
さらに、左右のフロントサイドフレーム30,30のなかの、脆弱部32,32が形成されている部位は、この前後の部位に比べて車幅中心側に凹まされている。これにより、脆弱部32,32の車幅方向に沿った断面の断面積を小さくし、脆弱部32,32の曲げ剛性を弱めることができる。衝撃荷重が入力された際の脆弱部32,32を積極的に変形させ、より確実にマウント締結部31,31の前方においてフロントサイドフレーム30,30を変形させることができる。
さらに、脆弱部32,32は、マウント締結部31,31の前方に連続して形成されている。断面積の小さな脆弱部32,32と、断面積の大きなマウント締結部31,31とは、連続して形成されている。脆弱部32,32とマウント締結部31,31とが連続する部位において断面積を大きく変化させることにより、この部位における屈曲を促進することができる。より確実にマウント締結部31,31の前方においてフロントサイドフレーム30,30を変形させることができる。
図2を参照する。傾斜辺53aを後方に向かって延長した延長線ELは、マウント締結部31よりも車幅中心側を通過する。これにより、フロントサイドフレーム30を確実に車幅中心側へ曲げやすくなる。
さらに、フレームアウタ50の前端と、フレームインナ40の前端とは、連結部材70に接合されることにより連結されている。ナローオフセット衝突時において、フレームアウタ50をフレームインナ40から剥離させる方向に荷重が加わることがあり得る。フレームアウタ50とフレームインナ40とを前端において連結することにより、フレームアウタ50のフレームインナ40からの剥離を抑制することができる。
さらに、連結部材70は、車幅中心側の端部P1に対して、車外側の端部P2が後方に位置している。ナローオフセット衝突時における衝突荷重を、車幅中心側に向かってガイドすることができる。内側への曲げモーメントを促進し、フレームアウタ50のフレームインナ40からの剥離を抑制し、フロントサイドフレーム30を内側へ曲げやすくする。
さらに、三角形状部53の後部には、車外側から補強部材80が設けられている。三角形状部53の後部は、三角形状部53の前部に比べて断面積が小さく、強度が低い。補強部材80を設けることにより、三角形状部53においてフロントサイドフレーム30が曲がることを抑制する。これにより、荷重をマウント締結部31の前方までより確実に伝達させ、フロントサイドフレーム30を車幅中心側に向かって曲げるようにすることができる。
さらに、フロントサイドフレーム30のなかの、三角形状部53と、マウント締結部31との間の部位には、脆弱部32が形成されている。脆弱部32を設けたことにより、フロントサイドフレーム30を車幅中心側へ曲げやすくする。これにより、より確実にマウント締結部31の前において、フロントサイドフレーム30を屈曲させることができる。
さらに、フロントサイドフレーム30のなかの、三角形状部53と、脆弱部32との間には、矩形閉断面を仕切るバルクヘッド33が設けられている。バルクヘッド33を設けたことにより、三角形状部53からフロントサイドフレーム30の内側の側壁への荷重伝達を促進し、フロントサイドフレーム30を内側へ曲げやすくする。
加えて、バルクヘッド33が設けられた部位の強度は、バルクヘッド33によって高められている。このため、脆弱部32よりも前方におけるフロントサイドフレーム30の曲げを抑制し、より確実に脆弱部32においてフロントサイドフレーム30を曲げることができる。
さらに、三角形状部53には、車幅方向に延びるビード63,64が形成されている。ビード63,64を設けたことにより三角形状部53の車幅方向の曲げ剛性が向上するため、より確実にマウント締結部31の前方においてフロントサイドフレーム30を曲げることができる。加えて、三角形状部53にビード63,64を形成することにより、面剛性を向上させることができる。これにより振動による騒音の発生を抑制すること、即ち、NV性能の向上が期待できる。
図4を併せて参照する。フレームアウタ50は、フレームインナ40に向かって開口する略U字状を呈し、フレームアウタ50の底部51と、壁部52,53との境界部59a,59bは、ビード状に形成されている。三角形状部53の前後方向の曲げ剛性が向上するため、三角形状部53の変形を抑制し、より確実にマウント締結部31の前方においてフロントサイドフレーム30を曲げることができる。加えて、境界部59a,59bがビード状に形成されていることにより、略車幅方向に延びる稜線の数を増加させることができる。これにより、ナローオフセット衝突時における衝突荷重を車幅外方からフロントサイドフレーム30内側に向かってより確実に伝達することができる。
尚、本発明による車体前部構造は、一部について車体左側を例に説明したが、車体右側についても同様である。このため、車体左側についての説明は、適宜、車体右側と読み替えることができる。
本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
本発明の車体前部構造は、乗用車の車体に好適である。
10…車体
30…フロントサイドフレーム
31…マウント締結部
32…脆弱部
33…バルクヘッド
40…フレームインナ
50…フレームアウタ
51…フレームアウタの底部
52,53…フレームアウタの壁部(三角形状部)
59a,59b…境界部
61〜64…ビード
70…連結部材
80…補強部材
P1…車幅中心側の端部
P2…車外側の端部
CL…車幅中心線
EL…延長線

Claims (8)

  1. 車両前後方向に左右のフロントサイドフレームが延び、これらのフロントサイドフレームの間にパワーユニットが配置されてなる車体前部構造において、
    前記左右のフロントサイドフレームは、車幅中心側に配置されているフレームインナと、このフレームインナの車外側に重ね合わされているフレームアウタと、によって、矩形閉断面に形成され、
    前記フレームアウタの前部は、平面視において、前方から後方に幅が狭まる略三角形状の三角形状部によって構成され、
    前記フロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部よりも後方に、前記パワーユニットを締結するためのマウント締結部が形成され
    前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部と前記マウント締結部との間の部位には前記マウント締結部と連続して脆弱部が形成されていることを特徴とする車体前部構造。
  2. 前記略三角形状のなかの、1つの辺は、後方かつ車幅中心側へ延びる傾斜辺とされ、
    前記傾斜辺を後方に向かって延長した延長線は、マウント締結部よりも車幅中心側を通過することを特徴とする請求項1に記載の車体前部構造。
  3. 前記フレームアウタの前端と、前記フレームインナの前端とは、連結部材に接合されることにより連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車体前部構造。
  4. 前記連結部材は、車幅中心側の端部に対して、車外側の端部が後方に位置していることを特徴とする請求項3に記載の車体前部構造。
  5. 前記三角形状部の後部には、車外側から補強部材が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車体前部構造。
  6. 前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記三角形状部と前記脆弱部との間には、前記矩形閉断面を仕切るバルクヘッドが設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の車体前部構造。
  7. 前記三角形状部には、車幅方向に延びるビードが形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の車体前部構造。
  8. 前記フレームアウタは、前記フレームインナに向かって開口する略U字状を呈し、
    前記フレームアウタの底部と、壁部との境界部は、ビード状に形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の車体前部構造。
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