JP6140848B2 - 車体前部構造 - Google Patents

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Description

本発明は、パワーユニットをマウント可能な左右のフロントサイドフレームを改良した車体前部構造に関する。
自動車等の一般的な車両は、車体の前部に左右のフロントサイドフレームを有している。該左右のフロントサイドフレームは、ダッシュボードロアパネルから車体前方へ延びており、エンジンユニット等のパワーユニットをマウントすることが可能である。
該車体の前端に前方から作用した衝突荷重(前突荷重)によって、左右のフロントサイドフレームは塑性変形し得る。このときに、パワーユニットは車体後方へ変位してダッシュボードロアパネルに当たる。これに対し、該ダッシュボードロアパネルの後に位置している車室内の、乗員の保護性能を高めることが求められる。該乗員の保護性能を高めるために、該ダッシュボードロアパネルが車室内に変形することを抑制する、車体前部構造の技術は、特許文献1乃至5から知られている。
特許文献1で知られている車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム間に、車幅方向に細長い、いわゆる横置き型のエンジンが位置している。該左右のフロントサイドフレームの側面には、左右の凹部が形成されている。該左右のフロントサイドフレームは、前突荷重によって車幅方向の内側へ折れ曲がり、該エンジンに当たる。この結果、衝突初期の衝突エネルギーは、該左右のフロントサイドフレームと該エンジンとによって吸収される。
特許文献2で知られている車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム間に、車幅方向に細長い、いわゆる横置き型のパワーユニットが位置している。該パワーユニットは、該左右のフロントサイドフレームにマウントされている。該左右のフロントサイドフレームの側面には、左右の凹部が形成されている。該左右のフロントサイドフレームは、前突荷重によって車幅方向の内側へ折れ曲がり、該パワーユニットに当たる。この結果、衝突初期の衝突エネルギーは、該左右のフロントサイドフレームと該パワーユニットとによって吸収される。
特許文献3で知られている車体前部構造は、上記特許文献2と同様の技術であり、該左右のフロントサイドフレームの側面に、左右の脆弱部が形成されている。該左右のフロントサイドフレームは、前突荷重によって車幅方向の内側へ折れ曲がり、該パワーユニットに当たる。この結果、衝突初期の衝突エネルギーは、該左右のフロントサイドフレームと該パワーユニットとによって吸収される。
しかし、上記特許文献1乃至3で知られている車体前部構造は、衝突初期に該衝突エネルギーが完全に吸収されない場合には、次の衝突後期に、該パワーユニットは車体後方へ変位して、ダッシュボードロアパネルに当たり得る。該前突荷重によって、ダッシュボードロアパネルが車室内に変形することを、より確実に抑制できるには、改良の余地がある。
特許文献4で知られている車体前部構造は、左右のフロントサイドフレームに、左右の前輪を懸架するための左右のダンパを備えている。左右のフロントサイドフレームは、前突荷重によって車幅方向の外側へ折れ曲がり、左右のダンパを介して左右のフロントピラーに当たる。この結果、衝突初期の衝突エネルギーは、該左右のフロントサイドフレームと該左右のフロントピラーとによって吸収される。該左右のフロントサイドフレームにマウントされるパワーユニットについては、不明である。該パワーユニットが車体後方へ変位した場合には、ダッシュボードロアパネルに当たり得る。
特許文献5で知られている車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム間に、車幅方向に細長い、いわゆる横置き型のパワーユニットが位置している。該パワーユニットは、サブフレームにマウントされている。該サブフレームは、前端部及び後端部を左右のフロントサイドフレームの下端部に吊り下げられている。該左右のフロントサイドフレームのなかの、該パワーユニットのマウント部位から後方の部分、つまり左右の後方部位は、車体後方へ向かうにつれて車幅方向の内側へ傾いている。該左右の後方部位には、車幅方向内側の面に左右の取付ブラケットが設けられている。該左右の取付ブラケットには、左右の連結部を介して該サブフレームが切り離し可能に連結されている。
該左右のフロントサイドフレームの前部は、前突荷重によって潰れる。このため、該左右のフロントサイドフレームの下に位置している、該サブフレーム及び該パワーユニットは、後下方へ変位する。該パワーユニットは、該左右の連結部に当たることによって、該左右の連結部を該左右の取付ブラケットから切り離す。この結果、該サブフレームは該左右の取付ブラケットから切り離される。該パワーユニットは、該前突荷重によって後下方へ変位し続けて、該左右の取付ブラケットに当たる。この結果、該左右の取付ブラケットは潰れる。また、該左右のフロントサイドフレームの潰れ作用は、前突荷重が作用した時点から継続している。従って、衝突エネルギーは吸収される。
このように、上記特許文献5で知られている車体前部構造は、後退する該パワーユニットによって該左右の取付ブラケットを潰すことにより、衝突エネルギーを吸収する。該衝突エネルギーを十分に吸収するには、該サブフレームを連結するための該左右の取付ブラケットを大型にする必要があるとともに、車体の重量が嵩む。しかも、上記特許文献5で知られている車体前部構造は、該サブフレームを連結するための該左右の取付ブラケットを設ける場合にのみ、適用可能な構成である。
実公昭61−16221号公報 特許第5288000号公報 特許第3617481号公報 特許第5029328号公報 特許第4276185号公報
本発明は、車体の前端に前方から作用した衝突荷重(前突荷重)によって、ダッシュボードロアパネルが車室内に変形することを、より確実に抑制でき、しかも簡単な構成によって抑制できる技術を、提供することを課題とする。
請求項1に係る発明によれば、パワーユニットを収納するための車体前部のパワーユニット室と、該パワーユニット室の真後ろに位置する車室との、間を仕切るダッシュボードロアパネルと、該ダッシュボードロアパネルから車体前方へ延び、前記パワーユニットを左右のマウント部によってマウント可能な左右のフロントサイドフレームと、該左右のフロントサイドフレームの前端間に掛け渡され且つ取り付けられるフロントバンパビームとを含む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、左右の前側折れ部と、該左右の前側折れ部の後方に離間して位置する左右の中間折れ部と、該左右の中間折れ部の後方に離間して位置する左右の後側折れ部の、少なくとも左右に3つずつの折れ部を有し、前記左右の前側折れ部は、前記車体の前端に前方から作用した衝突荷重により、車幅方向の内側へ突き出るように折れ曲がることによって、衝突エネルギーを吸収しつつ、前記パワーユニットを車幅方向両側から挟み込んで拘束することが可能な拘束部分であり、前記左右の後側折れ部は、前記左右の中間折れ部と前記左右の後側折れ部の間で車体前方に向かうにつれて車幅方向の外側に傾く左右の傾斜部の後端で、前記左右の前側折れ部よりも車幅方向の内側に位置し、前記衝突荷重により、前記左右の後側折れ部を起点として前記左右の傾斜部が車幅方向の外側へ折れ曲がるとともに、前記衝突荷重によって前記左右の前側折れ部と共に後退した前記パワーユニットが当たることによって衝突エネルギーを吸収することが可能なエネルギー吸収部分であり、前記左右の中間折れ部は、前記左右の前側折れ部と前記左右の後側折れ部の折れ曲がりを許容するように車幅方向の外側へ折れ曲がることが可能な折れ曲がり補助部分であ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、前記左右の前側折れ部は、前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記左右のマウント部の左右の取付ブラケットをボルト止めする締結位置又は該締結位置の近傍に設定され、前記左右のフロントサイドフレームに対する前記フロントバンパビームの左右の取り付け位置は、前記左右の締結位置に対し車幅方向の外側にオフセットしている。
請求項3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は、前端から前記締結位置又は該締結位置の近傍まで延びる左右の前端部分と、該左右の前端部分の後端に隣接するとともに該左右の前端部分よりも低剛性の前記左右の隣接部分とを含み、前記左右の前側折れ部は、前記左右の前端部分と前記左右の隣接部分との境界に位置し、前記左右の前端部分の車幅方向外側の側面が、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾くことにより、前記左右の前端部分の幅は、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて漸次増大し、前記フロントバンパビームの前記左右の取り付け位置は、前記左右の前端部分の前端の、それぞれの幅中心に設定されている。
請求項4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は、前記ダッシュボードロアパネルに接合される左右の基端部と、該左右の基端部から車体前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている左右の傾斜部とを含み、該左右の傾斜部の、車幅方向内側の側面の、少なくとも一部は、車体前方から見て、前記パワーユニットに対し車体前後方向にオーバーラップしており、前記左右の後側折れ部は、前記左右の基端部と前記左右の傾斜部との境界に位置している。
請求項5に記載のごとく、好ましくは、前記左右のフロントサイドフレームは、車幅方向外側の側面に形成された縦溝を有し、前記左右の前側折れ部と前記左右の後側折れ部は、前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記縦溝によって脆弱に形成された部分である。
請求項1に係る発明では、該左右のフロントサイドフレームの前端間には、フロントバンパビームが掛け渡され且つ取り付けられている。左右の前側折れ部は、車体の前端に前方から作用した衝突荷重、いわゆる前突荷重により、車幅方向の内側へ突き出るように折れ曲がることによって、衝突エネルギーを吸収しつつ、パワーユニットを車幅方向両側から挟み込んで拘束する。従って、該パワーユニットが、該衝突荷重により、左右のフロントサイドフレームに対して左右方向へ回転しようとするモーメントを、該左右の前側折れ部によって抑制することができる。つまり、衝突初期には、該左右のフロントサイドフレームの前部が塑性変形することによって衝突エネルギーを吸収しつつ、該左右のフロントサイドフレームの前部の変形に従って、該パワーユニットを車体後方へ確実に後退させることができる。
左右の後側折れ部は、該衝突荷重により車幅方向の外側へ折れ曲がるとともに、該衝突荷重によって該左右の前側折れ部と共に後退した該前記パワーユニットが当たることによって、衝突エネルギーを吸収する。つまり、衝突後期には、該左右のフロントサイドフレームの後部が塑性変形することによって、さらに衝突エネルギーを吸収することができる。
このように、請求項1に係る発明では、衝突エネルギーを、衝突初期と衝突後期の2段階に分けて吸収することができる。このため、パワーユニットが該衝突荷重によって後退することにより、ダッシュボードロアパネルに当たったときの、衝突エネルギーを軽減することができる。従って、ダッシュボードロアパネルが車室内に変形することを、より確実に抑制できる。該車室内の空間を確保して、乗員の保護性能を一層高めることができる。しかも、該左右のフロントサイドフレームに、左右の前側折れ部と左右の中間折れ部と左右の後側折れ部とを有するだけの、簡単な構成の車体によって、衝突エネルギーを十分に吸収することができる。
一般に、該パワーユニットの左右のマウント部の位置は、車体前後方向に互いに異なることがあり得る。この場合には、該左右のフロントサイドフレームに対する左右のマウント部のマウント位置が互いに異なる。結果として、該左右のフロントサイドフレームの曲げ剛性は、互いに異なり得る。
これに対し、請求項1に係る発明では、衝突初期には、左右のフロントサイドフレームの前部が、車幅方向両側からパワーユニットを挟み込んで拘束して、車体後方へ確実に後退させる。その後の衝突後期には、後退してきたパワーユニットによって該左右のフロントサイドフレームの後部を塑性変形させる。このため、該左右のフロントサイドフレームの曲げ剛性は、互いに異なるにもかかわらず、該ダッシュボードロアパネルが車室内に変形する変形量を確実に低減することができる。
請求項2に係る発明では、左右のフロントサイドフレームに対するフロントバンパビームの左右の取り付け位置は、左右の前側折れ部、つまり左右のマウント部の左右の締結位置に対し車幅方向の外側にオフセットしている。このため、左右の前側折れ部に対する衝突荷重の作用点は、車幅方向の外側にオフセットする。従って、該左右の前側折れ部は、該衝突荷重によって車幅方向の内側へ確実に折れ曲がり可能である。該左右の前側折れ部によって、パワーユニットを車幅方向両側から挟み込んで確実に拘束することができる。
請求項3に係る発明では、該左右の前側折れ部は、締結位置又は該締結位置の近傍、つまり左右の前端部分と左右の隣接部分との境界に位置している。左右の前端部分の車幅方向外側の側面は、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。このため、左右の前端部分の幅は、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて漸次増大する。フロントバンパビームの左右の取り付け位置は、左右の前端部分の前端の、それぞれの幅中心に設定されている。従って、左右のフロントサイドフレームの全長に対し、パワーユニットがダッシュボードロアパネル側へ偏って位置している場合であっても、該左右の前側折れ部を、該衝突荷重によって車幅方向の内側へ確実に折れ曲げることができる。
請求項4に係る発明では、左右のフロントサイドフレームの後部に位置している該左右の傾斜部の、車幅方向内側の側面の、少なくとも一部は、車体前方から見て、パワーユニットに対し車体前後方向にオーバーラップしている。該左右の後側折れ部は、左右の基端部と左右の傾斜部との境界に位置している。このため、該衝突荷重によって後退したパワーユニットが、該左右の傾斜部に当たることによって、該左右の後側折れ部を車幅方向の外側へ確実に折れ曲げることができる。そして、後退したパワーユニットによって左右のフロントサイドフレームの後部を押し潰すことにより、衝突エネルギーを十分に吸収することができる。従って、左右のフロントサイドフレームの後部による、衝突エネルギー吸収性能を高めることができる。この結果、衝突後期において、該ダッシュボードロアパネルが車室内に変形する変形量を確実に低減することができる。
請求項5に係る発明では、左右の前側折れ部と左右の後側折れ部は、左右のフロントサイドフレームのなかの、縦溝によって脆弱に形成された部分である。左右のフロントサイドフレームに形成された縦溝は、ノッチ効果を発揮することが可能である。このため、左右のフロントサイドフレームにおいて、左右の前側折れ部と左右の後側折れ部の各位置を、確実に設定することができる。そして、該左右の前側折れ部と左右の後側折れ部は、該衝突荷重に対し、該各縦溝をトリガ(折り曲がり開始点)として、確実に折れ曲がることができる。しかも、左右のフロントサイドフレームに縦溝を形成するだけの、簡単な構成ですむ。
本発明に係る車体の前部を前上方から見た斜視図である。 図1に示される車体の前部の平面図である。 図1に示される車体の前部の底面図である。 図1に示されるダッシュボードロアパネルに対する左右のフロントサイドフレームの基端部分の関係の斜視図である。 図2に示される左のフロントサイドフレームを拡大した図である。 図5に示される左のフロントサイドフレーム単品を車幅方向内側且つ前から見た構成と上から見た構成と車幅方向外方から見た構成の図である。 図1に示される左のフロントサイドフレームを拡大した図である。 図2に示される右のフロントサイドフレームを拡大した図である。 図8に示される右のフロントサイドフレーム単品を車幅方向内側且つ前から見た構成と上から見た構成と車幅方向内方から見た構成の図である。 図2に示される車体の前端に前方から衝突荷重が作用した状態の説明図である。 図10に示される車体が衝突荷重によって車幅方向外側へ折れ曲がる過程の説明図である。 図11に示される車体がパワーユニットを車幅方向両側から挟み込んで拘束した状態の説明図である。 図12に示されるパワーユニットがダッシュボードロアパネルに当たった状態の説明図である。 図12に示されるパワーユニットが左右の後側折れ部を押し潰す過程の説明図である。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Frは前側、Rrは後側、Leは左側、Riは右側、CLは車幅中心を示す。
実施例に係る車体前部構造について説明する。図1及び図2に示されるように、車両10は例えば乗用車である。該車両10の車体11の内側には、前部のパワーユニット室12と、該パワーユニット室12の真後ろに位置する車室13とが、形成されている。
該パワーユニット室12には、パワーユニット20が収納されている。該パワーユニット20は、エンジン21とトランスミッション22とを車幅方向に並べて互いに結合した構成の、いわゆる横置き型のパワーユニットである。
図1乃至図4に示されるように、該車体11は、モノコックボディから成り、車両10の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、左右対称形に形成されている。該車体11の前部は、ダッシュボードロアパネル30と、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rと、フロントバンパビーム50とを含む。
図1及び図2に示されるように、該ダッシュボードロアパネル30は、パワーユニット室12と車室13との間を仕切る縦板状の隔壁である。
図1及び図2に示されるように、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rは、該ダッシュボードロアパネル30から車体前方へ延びる細長い部材であって、断面略矩形状の中空体(図4参照)によって構成される。該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rは、パワーユニット20を左右のマウント部25L,25Rによってマウント可能である。より詳しく述べると、該左右のマウント部25L,25Rの左右の取付ブラケット26L,26Rは、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの上面に載せられ且つ前後2箇所をそれぞれボルト27によって取り付けられている。該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの上面には、該各ボルト27を挿通するための、前後のボルト孔41L,41L,41R,41R(図5、図8参照)が形成されている。
図2に示されるように、該トランスミッション22に対し、該エンジン21は車体11の前寄りに位置している。このため、該パワーユニット20の左右のマウント部25L,25Rの位置は、車体前後方向に互いに異なる。該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対する、左右のマウント部25L,25Rのマウント位置は、互いに異なる。
図5は、図2に示される左のフロントサイドフレーム40Lを拡大した図である。図6(a)は、図5に示される左のフロントサイドフレーム40L単品を車幅方向の内側且つ前から見た斜視図である。図6(b)は、図5に示される左のフロントサイドフレーム40L全体の平面図である。図6(c)は、図6(b)に示される左のフロントサイドフレーム40Lを車幅方向の外側から見た側面図である。図7は、図1に示される左のフロントサイドフレーム40Lを拡大した図である。
図5乃至図7に示されるように、該左のフロントサイドフレーム40Lは、ダッシュボードロアパネル30に接合される左の基端部42Lと、該左の基端部42Lの前端から車体11前方へ延びる左の後端部分43Lと、該左の後端部分43Lの前端から車体11前方へ延びる左の中間部分44Lと、該左の中間部分44Lの前端から車体11前方へ延びる左の前端部分45Lとから成る。
左の後端部分43Lの剛性は、左の基端部42Lの剛性よりも小さく設定されている。該左の中間部分44Lの剛性は、左の基端部42L、左の後端部分43L、左の前端部分45Lの、それぞれの剛性よりも小さく設定されている。つまり、該左の基端部42Lと該左の後端部分43Lとは、後部の高剛性部である。該左の前端部分45Lは、前部の高剛性部である。該左の中間部分44Lは、低剛性部である。
詳しく述べると、該左の基端部42Lは、ダッシュボードロアパネル30の下端部31(図6(c)参照)の前面に接合されるとともに、該下端部31に沿って後下方へ傾斜しつつ車体11後方へ延びている。該左の基端部42Lのなかの、車幅方向内側の側面42isは、後端から車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。
該左の後端部分43Lは、該左の基端部42Lから車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。以下、該左の後端部分43Lのことを、適宜「左の傾斜部43L」と言い換える。
該左のフロントサイドフレーム40Lのなかの、該左の傾斜部43Lの前端から該左の前端部分45Lの前端45Lfまでにわたる、車幅方向内側の側面46isは、実質的に(基本的に)車体前後方向に連続した真っ直ぐな平板状に形成されている。
該左の前端部分45Lの前端45Lfは、該左のフロントサイドフレーム40Lの前端に位置する。上述のように、該左の前端部分45Lは、該左のフロントサイドフレーム40Lの前端45Lfから該左の中間部分44Lの前端まで延びている。該左の前端部分45Lの、車幅方向外側の側面45osは、該左の前端部分45Lの後端45Lr、つまり該左の中間部分44Lの前端から車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。従って、左の前端部分45Lの幅WL(車幅方向の幅WL)は、該左の前端部分45Lの後端45Lrから車体11前方へ向かうにつれて漸次増大している。
該左の中間部分44Lは、上述のように、該左の前端部分45Lの後端45Lrに隣接している。上述のように、該左の中間部分44Lは、該左の前端部分45Lよりも低剛性の部分である。以下、該左の中間部分44Lのことを、適宜「左の隣接部分44L」と言い換える。
図8は、図2に示される右のフロントサイドフレーム40Rを拡大した図である。図9(a)は、図8に示される右のフロントサイドフレーム40R単品を車幅方向の内側且つ前から見た斜視図である。
図9(b)は、図8に示される右のフロントサイドフレーム40R全体の平面図である。図9(c)は、図9(b)に示される右のフロントサイドフレーム40Rを車幅方向の内側から見た側面図である。
図8及び図9(a),(b),(c)に示されるように、該右のフロントサイドフレーム40Rは、ダッシュボードロアパネル30に接合される右の基端部42Rと、該右の基端部42Rの前端から車体11前方へ延びる右の後端部分43Rと、該右の後端部分43Rの前端から車体11前方へ延びる右の中間部分44Rと、該右の中間部分44Rの前端から車体11前方へ延びる右の前端部分45Rとから成る。
右の後端部分43Rの剛性は、右の基端部42Rの剛性よりも小さく設定されている。該右の中間部分44Rの剛性は、右の基端部42R、右の後端部分43R、右の前端部分45Rの、それぞれの剛性よりも小さく設定されている。つまり、該右の基端部42Rと該右の後端部分43Rとは、後部の高剛性部である。該右の前端部分45Rは、前部の高剛性部である。該右の中間部分44Rは、低剛性部である。
詳しく述べると、該右の基端部42Rは、ダッシュボードロアパネル30の下端部31(図9(c)参照)の前面に接合されるとともに、該下端部31に沿って後下方へ傾斜しつつ車体11後方へ延びている。該右の基端部42Rのなかの、車幅方向内側の面42isは、後端から車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。
該右の後端部分43Rは、該右の基端部42Rから車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。以下、該右の後端部分43Rのことを、適宜「右の傾斜部43R」と言い換える。
該右のフロントサイドフレーム40Rのなかの、該右の傾斜部43Rの前端から該右の前端部分45Rの前端45Rfまでにわたる、車幅方向内側の側面46isは、実質的に(基本的に)車体前後方向に連続した真っ直ぐな平板状に形成されている。該左右の側面46is,46is間の間隔Cf(図2参照)は、パワーユニット20の幅よりも大きい。
該右の前端部分45Rの前端45Rfは、該右のフロントサイドフレーム40Rの前端に位置する。上述のように、該右の前端部分45Rは、該右のフロントサイドフレーム40Rの前端45Rfから該右の中間部分44Rの前端まで延びている。該右の前端部分45Rの、車幅方向外側の側面45osは、該右の前端部分45Rの後端45Rr、つまり該右の中間部分44Rの前端から車体11前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている。従って、右の前端部分45Rの幅WR(車幅方向の幅WR)は、該右の前端部分45Rの後端45Rrから車体11前方へ向かうにつれて漸次増大している。
該右の中間部分44Rは、上述のように、該右の前端部分45Rの後端45Rrに隣接している。上述のように、該右の中間部分44Rは、該右の前端部分45Rよりも低剛性の部分である。以下、該右の中間部分44Rのことを、適宜「右の隣接部分44R」と言い換える。
図2、図5及び図8に示されるように、該フロントバンパビーム50は、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前端45Lf,45Rf間に掛け渡され且つ取り付けられている。詳しく述べると、該フロントバンパビーム50の長手方向両端部には、車体11後方へ延びる左右のエクステンション51L,51Rが設けられている。該左右のエクステンション51L,51Rの後端部は、該左右の前端部分45L,45Rの前端45Lf,45Rf、つまり該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前端45Lf,45Rfに重ねられ且つボルト52によって取り付けられている。このように、該フロントバンパビーム50の長手方向両端部は、該左右の前端部分45L,45Rの前端45Lf,45Rfに取り付けられる。
該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対する該フロントバンパビーム50の左右の取り付け位置は、左右の前端部分45L,45Rの前端45Lf,45Rfの、それぞれの幅中心Cw,Cw(車幅方向の幅の中心Cw,Cw)に設定されている。以下、該左右の前端部分45L,45Rの前端45Lf,45Rfの、それぞれの幅中心Cw,Cwのことを、適宜「左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対するフロントバンパビーム50の左右の取り付け位置Cw,Cw」と言う。左右のフロントサイドフレーム40L,40Rのなかの、該左右の取付ブラケット26L,26Rをボルト止めする左右の締結位置Ji,Ji(左右のボルト孔41L,41L,41R,41Rの位置)に対し、該左右の取り付け位置Cw,Cwは車幅方向の外側にオフセット量DL,DRだけオフセットしている。
図2、図5及び図8に示されるように、該左右の傾斜部43L,43Rの、車幅方向内側の側面43is,43isの、少なくとも一部は、車体11の前方から見て、パワーユニット20に対し車体前後方向にオーバーラップしている。例えば、該左右の傾斜部43L,43Rの後端における、側面43is,43is間の間隔Cr(図2参照)は、パワーユニット20の幅よりも小さく設定される。
図2、図5及び図8に示されるように、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rは、左右の前側折れ部61L,61Rと左右の中間折れ部62L,62Rと左右の後側折れ部63L,63Rの、少なくとも左右に3つずつの折れ部を有している。該左右の中間折れ部62L,62Rは、該左右の前側折れ部61L,61Rの後方に離間して位置する。該左右の後側折れ部63L,63Rは、該左右の中間折れ部62L,62Rの後方に離間して位置する。
詳しく述べると、該左右の前側折れ部61L,61Rは、車体11の前端に前方から作用した衝突荷重fs(図2参照)、いわゆる前突荷重fsにより、車幅方向の内側へ折れ曲がることによって、衝突エネルギーを吸収しつつ、パワーユニット20を車幅方向両側から挟み込んで拘束することが可能な拘束部分である。
該左右の前側折れ部61L,61Rは、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rのなかの、左右のマウント部25L,25Rの左右の取付ブラケット26L,26Rをボルト止めする締結位置Ji,Ji又は該締結位置Ji,Jiの近傍に設定されている。
より詳しく述べると、該左右の前側折れ部61L,61Rは、高剛性の左右の前端部分45L,45Rと、低剛性の左右の隣接部分44L,44Rとの、境界に位置している。
該左右の後側折れ部63L,63Rは、該左右の前側折れ部61L,61Rよりも車幅方向の内側に位置している。例えば、該左右の傾斜部43L,43Rの後端における、該側面43is,43is間の該間隔Crは、該左右の側面46is,46is間の該間隔Cfよりも小さく設定される(Cr<Cf)。該左右の後側折れ部63L,63Rは、該前突荷重fsにより車幅方向の外側へ折れ曲がるとともに、該前突荷重fsによって左右の前側折れ部61L,61Rと共に後退したパワーユニット20が当たることによって、衝突エネルギーを吸収することが可能なエネルギー吸収部分である。
該左右の後側折れ部63L,63Rは、左右の基端部42L,42Rと左右の傾斜部43L,43Rとの境界、つまり左右の隣接部分44L,44Rよりも高剛性である後部の部分の途中に位置している。
図6、図7及び図9に示されるように、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rは、車幅方向外側の側面に形成された、左右の前側の縦溝65L,65Rと、左右の後側の縦溝66L,66Rとを有する。該左右の前側折れ部61L,61Rは、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rのなかの、該左右の前側の縦溝65L,65Rによって脆弱に形成された部分である。該左右の後側折れ部63L,63Rは、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rのなかの、該左右の後側の縦溝66L,66Rによって脆弱に形成された部分である。
該左右の前側の縦溝65L,65Rと該左右の後側の縦溝66L,66Rは、ノッチ効果を発揮することが可能である。このため、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rにおいて、該左右の前側折れ部61L,61Rと該左右の後側折れ部63L,63Rの各位置を、確実に設定することができる。そして、該左右の前側折れ部61L,61Rと該左右の後側折れ部63L,63Rは、該衝突荷重fsに対し、該各縦溝65L,65R,66L,66Rをトリガ(折り曲がり開始点)として、確実に折れ曲がることができる。しかも、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに該縦溝65L,65R,66L,66Rを形成するだけの、簡単な構成ですむ。
該左右の中間折れ部62L,62Rは、左右の前側折れ部61L,61Rと左右の後側折れ部63L,63Rの間、つまり、該左右の傾斜部43L,43Rと左右の隣接部分44L,44Rとの境界に位置している。該左右の中間折れ部62L,62Rは、左右の前側折れ部61L,61Rと左右の後側折れ部63L,63Rの折れ曲がりを許容するように車幅方向の外側へ折れ曲がることが可能な折れ曲がり補助部分である。つまり、該左右の中間折れ部62L,62Rは、該前突荷重fsにより該左右の前側折れ部61L,61Rが車幅方向の内側へ折れ曲がったときに、車幅方向の外側へ折れ曲がる。
次に、上記構成の車体前部構造の作用を説明する。図10は、上記図2に示される車体10の前部を模式的に表している。図2及び図10に示されるように、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前端45Lf,45Rf間には、フロントバンパビーム50が掛け渡され且つ取り付けられている。このため、該前端45Lf,45Rfは、車幅方向の変位をフロントバンパビーム50によって規制されている。
車体11の前端、つまりフロントバンパビーム50に前方から作用した衝突荷重fs(いわゆる、前突荷重fs)は、フロントバンパビーム50の両端部から左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前端45Lf,45Rfに伝わる。
左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対するフロントバンパビーム50の左右の取り付け位置Cw,Cw(図2参照)は、左右の前側折れ部61L,61R(図10参照)、つまり左右の締結位置Ji,Jiに対し車幅方向の外側にオフセットしている。このため、左右の前側折れ部61L,61Rに対する前突荷重fsの作用点(左右の取り付け位置Cw,Cw)は、車幅方向の外側にオフセットする。従って、該左右の前側折れ部61L,61Rは、該前突荷重fsによって車幅方向の内側へ突き出るように確実に折れ曲がり可能である。しかも、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの全長に対し、パワーユニット20がダッシュボードロアパネル30側へ偏って位置している場合であっても、該左右の前側折れ部61L,61Rを、該衝突荷重fsによって車幅方向の内側へ確実に折れ曲げることができる。
このため、該左右の締結位置Ji,Ji、つまり左右の前側折れ部61L,61Rには、図10に示されるように、車幅方向の内側へ突き出るように折れ曲がる方向の曲げモーメントMf,Mf(前の曲げモーメントMf,Mf)が生じる。
また、図2及び図10に示されるように、左右の後側折れ部63L,63Rは、左右の前側折れ部61L,61Rに対して車幅方向の内側に位置している(オフセットしている)。従って、該左右の後側折れ部63L,63Rは、該前突荷重fsによって車幅方向の外側へ確実に折れ曲がり可能である。このため、図10に示されるように、該左右の後側折れ部63L,63Rには、車幅方向の外側へ折れ曲がる方向の曲げモーメントMr,Mr(後の曲げモーメントMr,Mr)が生じる。
この結果、図11に示されるように、該左右の前側折れ部61L,61Rは、車幅方向の内側へ向かって突き出るように折れ曲がり始める。該左右の隣接部分44L,44R(左右の中間部分44L,44R)は、左右の前側折れ部61L,61Rを起点として、車幅方向の外側へ折れ曲がり始める。該左右の傾斜部43L,43Rは、該左右の後側折れ部63L,63Rを起点として、車幅方向の外側へ折れ曲がり始める。なお、この場合に、該フロントバンパビーム50は、該前後の曲げモーメントMf,Mf,Mr,Mr(図10参照)の発生を阻害しない程度に、前突荷重fsによって長手方向へ伸びる。
図12に示されるように、該左右の前側折れ部61L,61Rは、車幅方向の内側へ突き出るように折れ曲がることによって、ついには、パワーユニット20を車幅方向両側から挟み込んで拘束する。該左右の前側折れ部61L,61Rによって、該パワーユニット20を車幅方向両側から挟み込んで確実に拘束することができる。従って、該パワーユニット20が、該前突荷重fsにより、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対して左右方向へ回転しようとするモーメントを、該左右の前側折れ部61L,61Rによって抑制することができる。
車体11の前端に前突荷重fsが作用した時点から、該左右の前側折れ部61L,61Rが該パワーユニット20を挟み込んで拘束するまでの時間のことを、衝突初期という。該衝突初期には、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前部が塑性変形することによって衝突エネルギーを吸収しつつ、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前部の変形に従って、該パワーユニット20を車体11後方へ確実に後退させることができる。なお、左右のマウント部25L,25Rは、該左右の前側折れ部61L,61Rが折れ曲がる途中に、変形又は破断する。
その後、該左右の前側折れ部61L,61Rと該左右の中間折れ部62L,62Rは、該前突荷重fsにより車幅方向の外側へ変形しつつ後方へ変形する。上述のように、該左右の傾斜部43L,43Rの、車幅方向内側の側面43is,43isの、少なくとも一部は、該パワーユニット20に対して車体前後方向にオーバーラップしている。このため、該パワーユニット20は、左右の前側折れ部61L,61Rと共に後退することによって、図13に示されるように、該左右の基端部42L,42Rの車幅方向内側の側面42is,42isや、該左右の傾斜部43L,43Rの車幅方向内側の面43is,43isに当たり、該左右の基端部42L,42Rと該左右の傾斜部43L,43Rとを押し潰す。つまり、衝突後期には、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの後部が塑性変形することによって、さらに衝突エネルギーを吸収することができる。
このように、該前突荷重fsによって後退した該パワーユニット20の左右の後端20a,20bが、該左右の傾斜部43L,43Rに当たることによって、該左右の後側折れ部63L,63Rを車幅方向の外側へ確実に折り曲げることができる。そして、後退した該パワーユニット20によって左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの後部を押し潰すことにより、衝突エネルギーを十分に吸収することができる。従って、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの後部による、衝突エネルギー吸収性能を高めることができる。この結果、衝突後期において、該ダッシュボードロアパネル30が車室13内に変形する変形量を確実に低減することができる。
図14(a),(b),(c)は、上記図12に示される該パワーユニット20の右の後端部20aが、右の後側折れ部63R及びその近傍を押し潰す過程を示している。図14(a)に示される該パワーユニット20は、車体11後方へ移動し、図14(b)に示される状態を経て、図14(c)に示される状態に至る。この結果、該パワーユニット20の右の後端部20aは、該右の基端部42Rの車幅方向内側の面42isや該右の傾斜部43Rの内側の面43isに当たり、該右の基端部42Rと該右の傾斜部43Rとを押し潰すことによって、衝突エネルギーを吸収することができる。このため、該パワーユニット20がダッシュボードロアパネル30に当たったときの、衝突エネルギーを軽減することができる。
図14(d),(e)は、上記図12に示される該パワーユニット20の左の後端部20bが、左の後側折れ部63L及びその近傍を押し潰す過程を示している。図14(d)に示される該パワーユニット20は、車体11後方へ移動し、図14(e)に示される状態に至る。この結果、該パワーユニット20の左の後端部20bは、該左の基端部42Lの車幅方向内側の面42isや該左の傾斜部43Lの内側の面43isに当たり、該左の基端部42Lと該左の傾斜部43Lとを押し潰すことによって、衝突エネルギーを吸収することができる。このため、該パワーユニット20がダッシュボードロアパネル30に当たったときの、衝突エネルギーを軽減することができる。
従って、ダッシュボードロアパネル30が車室13内に変形することを、より確実に抑制できる。該車室13内の空間を確保して、乗員の保護性能を一層高めることができる。しかも、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに、左右の前側折れ部61L,61Rと左右の中間折れ部62L,62Rと左右の後側折れ部63L,63Rとを有するだけの、簡単な構成の車体によって、衝突エネルギーを十分に吸収することができる。
さらには、図2に示されるように、該パワーユニット20の左右のマウント部25L,25Rの位置は、車体前後方向に互いに異なる。この場合には、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rに対する左右のマウント部25L,25Rのマウント位置が互いに異なる。結果として、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの曲げ剛性は、互いに異なり得る。
これに対し、本実施例では、衝突初期には、左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの前部が、車幅方向両側からパワーユニット20を挟み込んで拘束して、車体11後方へ確実に後退させる。その後の衝突後期には、後退してきた該パワーユニット20によって該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの後部を塑性変形させる。このため、該左右のフロントサイドフレーム40L,40Rの曲げ剛性は、互いに異なるにもかかわらず、該ダッシュボードロアパネル30が車室13内に変形する変形量を確実に低減することができる。
本発明の車体前部構造は、車体11の前部にパワーユニット室12を有している乗用車に採用するのに好適である。
10 車両
11 車体
12 パワーユニット室
13 車室
20 パワーユニット
25L,25R マウント部
26L,26R 取付ブラケット
27 ボルト
30 ダッシュボードロアパネル
40L,40R フロントサイドフレーム
42L,42R 基端部
42is 車幅方向内側の側面
43L,43R 後端部分(傾斜部)
43is 車幅方向内側の側面
44L,44R 中間部分(隣接部分)
45L,45R 前端部分
45Lf 前端(フロントサイドフレームの前端)
45Lr 後端
45os 車幅方向外側の側面
46is 傾斜部の前端から前端部分の前端までの、車幅方向内側の側面
51 フロントバンパビーム
61L,61R 前側折れ部
62L,62R 中間折れ部
63L,63R 後側折れ部
65L,65R 左右の前側の縦溝
66L,66R 左右の後側の縦溝
Cw フロントバンパビームの左右の取り付け位置
fs 前突荷重
Ji 締結位置
WL,WR 前端部分の幅

Claims (5)

  1. パワーユニットを収納するための車体前部のパワーユニット室と、該パワーユニット室の真後ろに位置する車室との、間を仕切るダッシュボードロアパネルと、
    該ダッシュボードロアパネルから車体前方へ延び、前記パワーユニットを左右のマウント部によってマウント可能な左右のフロントサイドフレームと、
    該左右のフロントサイドフレームの前端間に掛け渡され且つ取り付けられるフロントバンパビームとを含む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、左右の前側折れ部と、該左右の前側折れ部の後方に離間して位置する左右の中間折れ部と、該左右の中間折れ部の後方に離間して位置する左右の後側折れ部の、少なくとも左右に3つずつの折れ部を有し、
    前記左右の前側折れ部は、前記車体の前端に前方から作用した衝突荷重により、車幅方向の内側へ突き出るように折れ曲がることによって、衝突エネルギーを吸収しつつ、前記パワーユニットを車幅方向両側から挟み込んで拘束することが可能な拘束部分であり、
    前記左右の後側折れ部は、前記左右の中間折れ部と前記左右の後側折れ部の間で車体前方に向かうにつれて車幅方向の外側に傾く左右の傾斜部の後端で、前記左右の前側折れ部よりも車幅方向の内側に位置し、前記衝突荷重により、前記左右の後側折れ部を起点として前記左右の傾斜部が車幅方向の外側へ折れ曲がるとともに、前記衝突荷重によって前記左右の前側折れ部と共に後退した前記パワーユニットが当たることによって衝突エネルギーを吸収することが可能なエネルギー吸収部分であり、
    前記左右の中間折れ部は、前記左右の前側折れ部と前記左右の後側折れ部の折れ曲がりを許容するように車幅方向の外側へ折れ曲がることが可能な折れ曲がり補助部分であることを特徴とする車体前部構造。
  2. 前記左右の前側折れ部は、前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記左右のマウント部の左右の取付ブラケットをボルト止めする締結位置又は該締結位置の近傍に設定され、
    前記左右のフロントサイドフレームに対する前記フロントバンパビームの左右の取り付け位置は、前記左右の締結位置に対し車幅方向の外側にオフセットしている、請求項1記載の車体前部構造。
  3. 前記左右のフロントサイドフレームは、前端から前記締結位置又は該締結位置の近傍まで延びる左右の前端部分と、該左右の前端部分の後端に隣接するとともに該左右の前端部分よりも低剛性の前記左右の隣接部分とを含み、
    前記左右の前側折れ部は、前記左右の前端部分と前記左右の隣接部分との境界に位置し、
    前記左右の前端部分の車幅方向外側の側面が、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾くことにより、前記左右の前端部分の幅は、該左右の前端部分の後端から車体前方へ向かうにつれて漸次増大し、
    前記フロントバンパビームの前記左右の取り付け位置は、前記左右の前端部分の前端の、それぞれの幅中心に設定されている、請求項2記載の車体前部構造。
  4. 前記左右のフロントサイドフレームは、前記ダッシュボードロアパネルに接合される左右の基端部と、該左右の基端部から車体前方へ向かうにつれて車幅方向の外側へ傾いている左右の傾斜部とを含み、
    該左右の傾斜部の、車幅方向内側の側面の、少なくとも一部は、車体前方から見て、前記パワーユニットに対し車体前後方向にオーバーラップしており、
    前記左右の後側折れ部は、前記左右の基端部と前記左右の傾斜部との境界に位置している、請求項1乃至3のいずれか1項記載の車体前部構造。
  5. 前記左右のフロントサイドフレームは、車幅方向外側の側面に形成された縦溝を有し、
    前記左右の前側折れ部と前記左右の後側折れ部は、前記左右のフロントサイドフレームのなかの、前記縦溝によって脆弱に形成された部分である、請求項1乃至4のいずれか1項記載の車体前部構造。
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