JP6457959B2 - 車体前部構造および車体前部構造の衝撃吸収方法 - Google Patents

車体前部構造および車体前部構造の衝撃吸収方法 Download PDF

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Description

本発明は、フロントサイドフレームにサブフレームが支持され、サブフレームの車体前方にパワーユニットが配置される車体前部構造および車体前部構造の衝撃吸収方法に関する。
車体前部構造のなかには、フロントサイドフレームに下方からサブフレームの前締結部および後締結部が連結され、フロントサイドフレームの前部にフロントバルクヘッドが設けられ、フロントバルクヘッドの下端部とサブフレームの前端部が延長アームで連結されるものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この車体前部構造によれば、前面衝突によりフロントバルクヘッドの下部に衝撃荷重が入力した場合に、延長アームとサブフレームとの連結部の近傍が下側に折れ曲がる。連結部の近傍が下側に折れ曲がることにより、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームが下方に回転を開始し、サブフレームの前締結部がフロントサイドフレームから分離する。
ここで、サブフレームの後端部より車体前方側に後締結部が設けられている。よって、サブフレームが後端部を支点にして下方に回転することにより、サブフレームの後締結部がフロントサイドフレームから分離される。
これにより、フロントサイドフレームからサブフレームが分離され、フロントサイドフレームの変形量を確保し、前面衝突により入力する衝撃エネルギを吸収できる。
しかし、特許文献1の車体前部構造は、フロントバルクヘッドの下端部とサブフレームの前端部とを連結する延長アームのみでサブフレームを下方に回転させている。よって、衝撃エネルギの吸収量を一層増すために、フロントサイドフレームの変形量をさらに確保させる工夫が求められる。
また、車体前部構造のなかには、前面衝突によりフロントサイドフレームを変形させてサブフレームの前締結部や後締結部を分離させ、フロントサイドフレームからサブフレームを分離させるものが知られている。これにより、フロントサイドフレームの変形量を確保して、前面衝突により入力する衝撃エネルギを吸収できる(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、特許文献2の車体前部構造は、フロントサイドフレームの変形のみでサブフレームの前締結部と後締結部とをフロントサイドフレームから分離させる必要がある。よって、フロントサイドフレームからサブフレームを確実に分離させることが難しい。
このため、フロントサイドフレームからサブフレームが分離されずに残り、サブフレームが障害となり、フロントサイドフレームの変形量を十分に確保して衝撃エネルギの吸収量を増すことが難しい。
さらに、車体前部構造のなかには、前面衝突によりパワートレンをサブフレームのキャッチャブラケットに当て、キャッチャブラケットに衝撃荷重を車体後方へ向けて水平に入力し、入力した衝撃荷重でサブフレームの後締結部をフロントサイドフレームからせん断荷重だけで分離するものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。
しかし、特許文献3の車体前部構造のように、サブフレームの後締結部をフロントサイドフレームからせん断荷重だけで分離することは難しい。
このため、フロントサイドフレームからサブフレームが分離されずに残り、サブフレームが障害となり、フロントサイドフレームの変形量を十分に確保して衝撃エネルギの吸収量を増すことが難しい。
特許第5417463号公報 US7229099号公報 US9045172号公報
本発明は、サブフレームの前締結部と後締結部とをフロントサイドフレームから確実に分離させて衝撃エネルギを確実に吸収できる車体前部構造および車体前部構造の衝撃吸収方法を提供することを課題とする。
このように、一対のフロントサイドフレームの前取付部にサブフレームの前締結部を固定した。また、一対のフロントサイドフレームの後取付部にサブフレームの後締結部を固定した。さらに、サブフレームの車体前方にパワーユニットを配置し、このパワーユニットを一対のフロントサイドフレームにパワーユニット支持部を介して支持した。
この状態において、パワーユニットの後部をサブフレームの傾斜面に対峙させた。
ここで、パワーユニットの後部とは、その後部に凹凸がある場合、最も後端の凸である突出部をいう。
よって、前突荷重よりフロントサイドフレームの前取付部が前締結部から離間するように変形し、パワーユニット支持部とともにパワーユニットが車体後方へ移動する。パワーユニットが車体後方へ移動することにより、パワーユニットの後部がサブフレームの傾斜面に干渉する。
これにより、前取付部の前締結部から離間する変形と略同時のタイミングで、傾斜面に衝撃荷重の分力が前取付部から離間するように下向きに作用する。よって、前取付部からの前締結部の変位量(すなわち、第1位相差)が大きくなる。したがって、フロントサイドフレームの前取付部からサブフレームの前締結部を容易に分離できる。
特に、フロントサイドフレームの前取付部をサブフレームの傾斜面に対して車体前後方向において一致させることにより、前取付部の変形と、パワーユニットの後部が傾斜面に干渉するタイミングとを一致させることが可能になる。
これにより、前取付部から離れる前締結部の変位量(すなわち、第1位相差)を大きくでき、サブフレームの前締結部を確実に分離できる。
前締結部を分離させた後、パワーユニットが車体後方への移動を継続してサブフレームの傾斜面に干渉し続け、またはパワーユニットがサブフレームの上面に乗り上げる。よって、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームが下方に回転する。
これにより、後取付部から離れる後締結部の変位量(すなわち、第2位相差)が大きくなる。したがって、サブフレームの後締結部をフロントサイドフレームの後取付部から容易に分離できる。
すなわち、フロントサイドフレームの前取付部の変形と、パワーユニットの後部によるサブフレームの傾斜面への干渉とを利用して、サブフレームの前締結部、後締結部を順次分離できる。よって、サブフレームをフロントサイドフレームから確実に分離(すなわち、脱落)できる。
これにより、フロントサイドフレームの変形量やパワーユニットの移動量を確保でき、前面衝突により入力する衝撃エネルギを確実に吸収できる。このように、衝撃エネルギを確実に吸収することにより、例えば、フロントサイドフレームの長さ寸法が小さく抑えられる小型車への適用が特に有用となる。
また、フロントバルクヘッドの下端部とサブフレームの前端部を延長アームで連結し、延長アームを利用してサブフレームを分離する必要がない。これにより、部品点数を減らすことができ、コストや重量を抑えることができる。
特に、パワーユニットは、一般に、エンジンが横置きに搭載され、エンジンとトランスミッションとが車幅方向に並べられる。この状態において、パワーユニットの前部が略平坦に保たれ、トランスミッションの後部が車体後方に突出する。よって、トランスミッションの後部をパワーユニットの後部として、パワーユニットの後部を傾斜面に近づけることができる。すなわち、パワーユニットの後部と傾斜面との距離を小さくできる。
これにより、フロントサイドフレームの前取付部が離れる方向に変形するタイミングと、パワーユニットの後部がサブフレームの傾斜面に干渉するタイミングとを調整できる。
また、パワーユニットの後部は、別体の部材をパワーユニットに取り付けて構成することも可能である。
このように、サブフレームに傾斜面と連続するスライダ部材を設けた。さらに、スライダ部材でステアリングギヤボックスを覆うようにした。よって、パワーユニットの後部がサブフレームの傾斜面に干渉した際に、パワーユニットの後部をスライダ部材でサブフレームの上面に円滑に案内できる。
これにより、パワーユニットの後部がステアリングギヤボックスに引っかかることを防止でき、後部をサブフレームへ良好に乗り上げさせることができる。したがって、フロントサイドフレームの後取付部からサブフレームの後締結部を安定的に分離できる。
このように、サスペンションのロアアームをサブフレームの後締結部とともにフロントサイドフレームの後取付部に同軸上に固定した。よって、前面衝突によりサブフレームに伝達される荷重と、前輪からロアアームに伝達される荷重とを後締結部に応力集中させることができる。
これにより、フロントサイドフレームの後取付部からサブフレームの後締結部を一層良好に分離できる。
ここで、サブフレームは、通常、剛体に形成されていることは周知である。よって、サブフレームの後締結部とロアアームとをフロントサイドフレームの後取付部に同軸上に固定することにより、後取付部でロアアームを強固に支持できる。
これにより、ロアアームの取付部周辺の剛性が向上し、操縦安定性を向上させることができる。
このように、サブフレームの後締結部から車体後方で、かつ、車幅方向外側へ向けて後延長部を延ばした。また、後延長部の後端部を下水平部(すなわち、フロントサイドフレーム)の下面に結合させた。
よって、サブフレームの後締結部を後延長部で補強でき、後締結部の剛性を高めることができる。これにより、サブフレームでサスペンション部を安定状態に支持できる。したがって、サスペンション部(すなわち、足回り部)の剛性が増し、操縦安定性を向上させることができる。
また、後延長部の上面を後端部へ向けて徐々に下降させた。よって、上面と後端部とで凹状の角部が形成される。ここで、フロントサイドフレームの下水平部の下面と、下水平部の内壁との交差部で硬い稜線が形成されている。この稜線に凹状の角部が対峙される。
よって、サブフレームの前締結部を前取付部から分離し、サブフレームの後締結部を後取付部から分離した後、凹状の角部を硬い稜線に沿って車体後方へ案内できる。これにより、サブフレームをフロントサイドフレームから確実に分離(すなわち、脱落)させることができる。
このように、フロントサイドフレームの後取付部に後マウントブラケットを設け、後マウントブラケットの下面より下水平部の下面を低い位置に配置した。また、後マウントブラケットに後締結部を締結した状態において、後延長部を下屈曲部の下面を経て下水平部の下面に延ばした。
よって、サブフレームの後端部が下屈曲部の下面(すなわち、屈曲下面)に接触あるいは隣接した状態に対峙する。これにより、サブフレームの傾斜面に下向きの分力が作用する際に、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームを下方へ回転させることができる。
ここで、後取付部は傾斜部に設けられている。よって、後取付部から屈曲下面までの距離を長く確保できる。これにより、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームを下方へ回転させることにより、前締結部および後締結部に作用する分離荷重(すなわち、引抜荷重)を増すことができる。
また、フロントサイドフレームは車体の骨格を形成するフレームであり、強度が高い部材である。よって、強度の高い(すなわち、硬い)屈曲下面でサブフレームの後端部を確実に支えることができる。これにより、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームの確実な回転運動が可能となる。
請求項に係る発明では、ダッシュロア側の下水平部、下屈曲部、傾斜部、上屈曲部、上水平部が車体前方へ向けて順に連続して延び、前記上屈曲部または該上屈曲部の近傍に前取付部を有し、かつ、前記傾斜部に後取付部を有する一対のフロントサイドフレームと、該一対のフロントサイドフレームの下方から前記前取付部および前記後取付部に固定され、サスペンションのロアアーム、ステアリングギヤボックスが支持されるサブフレームと、該サブフレームの車体前方に配置され、前記一対のフロントサイドフレームに支持されるパワーユニットと、を含み、
前記サブフレームは、該サブフレームの左右の前部に形成され、前記前取付部に固定される前締結部を有する前アームと、左右の前アームの間に形成され、車体後方へ向けて上り勾配に傾斜する傾斜面と、該サブフレームの左右の後部に形成され、前記後取付部に固定される後締結部と、を有し、前記パワーユニットの後部が前記傾斜面に対峙し、
前記サブフレームは、前記後締結部から一体に、または別体に車体後方で、かつ、車幅方向外側へ向けて延ばされる後延長部を備え、前記後延長部は、該後延長部の上面が後端部へ向けて徐々に下降することにより断面が縮小され、前記後端部が前記下水平部の下面に結合され、前記後延長部は、前記ロアアームからの入力荷重を支え、かつ、前記サブフレームと別体に形成される補強ステイであって、該補強ステイは、車体前後方向に延び、後部が車幅方向内側へオフセットされる縦壁部と、該縦壁部の後部より車幅方向外側に形成され、車幅方向外側へ開口する切欠と、を有し、該切欠を貫通する締結部材で前記補強ステイが前記下水平部の下面に締結されることを特徴とすることを特徴とする車体前部構造が提供される。
このように、後延長部(すなわち、補強ステイ)に縦壁部を形成し、縦壁部の後部を車幅方向内側へオフセット(ずら)した。よって、サブフレームの後締結部がフロントサイドフレームの後取付部から分離した後、パワーユニットの後退荷重により、縦壁部の後部が車幅方向内側に折り曲げられる。
また、縦壁部の後部より車幅方向外側に切欠を形成し、切欠を車幅方向外側へ開口させた。さらに、切欠を貫通する締結部材で補強ステイを下水平部の下面に締結した。よって、縦壁部の後部が車幅方向内側に折り曲げられることにより、切欠が車幅方向内側に移動し、切欠が締結部材から外れる。
これにより、フロントサイドフレームからサブフレームを確実に脱落させることができる。
このように、ダッシュロアの車室側の面にダッシュクロスメンバを設けることにより、ダッシュクロスメンバをダッシュロアを介してフロントサイドフレームの傾斜部に設けた。さらに、ダッシュクロスメンバを後取付部に対峙させた。
よって、後取付部をフロントサイドフレームの車幅方向内側に取り付けても、ダッシュクロスメンバで後取付部を強固に支持できる。これにより、後取付部から後締結部を良好に分離させることができる。
また、ダッシュロアの車室側の面にダッシュクロスメンバを設けることにより、ダッシュクロスメンバをエンジンルーム側に突出させる必要がない。よって、パワーユニットの車体後方への移動量を増すことができ、さらに、フロントサイドフレームの変形量を増すことができる。これにより、前面突衝による衝突ストロークを好適に確保でき、衝撃エネルギを確実に吸収できる。
このように、フロントサイドフレームの後取付部に高強度鋼板の上ブラケット部を設け、上ブラケット部に低強度鋼板の下ブラケット部を設けた。さらに、低強度鋼板の下ブラケット部にサブフレームの後締結部を締結した。このように、上ブラケット部を高強度鋼板で形成することにより、後マウントブラケットを軽量にでき、かつ、後マウントブラケットによるサブフレームの支持剛性を高めることができる。これにより、操縦安定性を向上させることができる。
一方、下ブラケット部を低強度鋼板で形成することにより、低強度鋼板の下ブラケット部を引き裂き、下ブラケットからサブフレームの後締結部を良好に分離できる。
請求項に係る発明は、一対のフロントサイドフレームにパワーユニットが支持され、該パワーユニットの車体後方に配置され、前記一対のフロントサイドフレームにサブフレームの前締結部および後締結部が連結され、前記サブフレームに前記パワーユニットの後部に対峙する傾斜面が形成される車体前部構造の衝撃吸収方法であって、
前面衝突の初期において、該前面衝突の衝撃荷重が前記フロントサイドフレームの前端部に車体後方へ向けて入力し、
前方から後方の順に、第1折部、第2折部、および第3折部の3箇所で車幅方向に折れ曲げ、
前記衝撃荷重で前記フロントサイドフレームの前取付部を前記前締結部から離れる車幅方向の外側に変形させて前記サブフレームの前締結部を前記フロントサイドフレームから分離する第1位相差を発生させ、前記パワーユニットを左右の第1折部で挟んで車体後方へ向けて移動し、
前記前面衝突の後期において、前記パワーユニットの後部を前記サブフレームの傾斜面に干渉させて、前記サブフレームを下方に押し下げることにより、前記パワーユニットを前記前面衝突の衝撃荷重で車体後方へ向けてさらに移動し、前記パワーユニットを前記サブフレームに乗り上げさせ、
前記サブフレームを前記パワーユニットで下方に押し下げることにより、前記サブフレームの後端部を支点にして前記サブフレームを下方に回転させ、
前記サブフレームの後端部より車体前方側に設けられる前記後締結部を前記フロントサイドフレームの後取付部から分離する第2位相差を発生させる
ことを特徴とする車体前部構造の衝撃吸収方法が提供される。
このように、前面衝突の初期において、パワーユニットを衝撃荷重で車体後方へ移動するようにした。パワーユニットの移動により、パワーユニットの後部をサブフレームの傾斜面に干渉させる。よって、傾斜面に衝撃荷重の分力が下向きに作用し、前取付部からの前締結部の変位量(すなわち、第1位相差(前取付部と前締結部との間の変位量または移動量)が大きくなる。したがって、フロントサイドフレームの前取付部からサブフレームの前締結部を分離できる。
前面衝突の後期において、パワーユニットをサブフレームに乗り上げさせることにより、サブフレームの後端部を支点にしてサブフレームが下方に回転する。よって、後取付部からの後締結部の変位量(すなわち、第2位相差(後取付部と後締結部との間の変位量または移動量)が大きくなる。これにより、サブフレームの後締結部をフロントサイドフレームの後取付部から分離できる。
このように、パワーユニットの車体後方への移動を利用して、サブフレームの前締結部、後締結部を順次分離できる。よって、サブフレームをフロントサイドフレームから確実に分離(すなわち、脱落)できる。これにより、フロントサイドフレームの変形量を確保でき、前面衝突により入力する衝撃エネルギを確実に吸収できる。
また、パワーユニットの車体後方への移動を利用してサブフレームを分離するようにした。よって、フロントバルクヘッドの下端部とサブフレームの前端部を延長アームで連結し、延長アームを利用してサブフレームを分離する必要がない。これにより、部品点数を減らすことができ、コストや重量を抑えることができる。
本発明によれば、パワーユニットの車体後方への移動を利用して、サブフレームの前締結部と後締結部とをフロントサイドフレームから確実に脱落させることができる。これにより、フロントサイドフレームの変形量やパワーユニットの移動量を確保でき、衝撃エネルギを確実に吸収できる。
本発明に係る実施例1の車体前部構造を示す側面図である。 図1の車体前部構造を示す底面図である。 図1の車体前部構造の要部を示す側面図である。 図1の車体前部構造を左下方から見た状態を示す斜視図である。 図2の5部拡大図である。 図4の6−6線断面図である。 図3のサブフレーム、スライダ部材およびトルクロッドの関係を示す分解斜視図である。 図7のサブフレームを示す斜視図である。 図4のサブフレームの左側部を示す斜視図である。 図9の前締結部を示す斜視図である。 図3の11部拡大図である。 図11の傾斜面、スライダ部材およびトルクロッドを示す斜視図である。 実施例1の衝撃吸収方法において左フロントサイドフレームを前突荷重で車幅方向外側に曲げ変形する例を説明する図である。 実施例1の衝撃吸収方法において左フロントサイドフレームからサブフレームの前締結部を分離する例を説明する図である。 実施例1の衝撃吸収方法において左フロントサイドフレームからサブフレームの後締結部を分離する例を説明する図である。 本発明に係る実施例2の車体前部構造を示す斜視図である。 図16の車体前部構造を示す底面図である。 実施例2のステイ本体を下水平部から分離する例を説明する図である。 本発明に係る実施例3の車体前部構造を示す底面図である。 実施例3の前締結部を示す斜視図である。 実施例3の車体前部構造で左フロントサイドフレームからサブフレームを脱落させる例を説明する図である。 本発明に係る実施例4の車体前部構造を示す側面図である。 本発明に係る実施例5のサブフレームを示す断面図である。 実施例5のサブフレームを左フロントサイドフレームから落下させる例を説明する図である。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前(Fr)」、「後(Rr)」、「左(L)」、「右(R)」は運転者から見た方向にしたがう。
実施例1に係る車体前部構造10および車体前部構造10の衝撃吸収方法について説明する。
なお、車体前部構造10は左右略対称の構造である。よって、車体前部構造10の左側部材および右側部材に同じ符号を付して左側部材について詳説し、右側部材の説明を省略する。
図1、図2に示すように、車体前部構造10は、車両Veの前部構造を構成する部位である。車体前部構造10は、車体前部構造10の骨格を形成する車体骨格部11と、車体骨格部11に設けられるサブフレーム13と、車体骨格部11に支持されるパワーユニット15と、パワーユニット15の左右側に設けられるサスペンション部17と、サブフレーム13に支持されるステアリングギヤボックス18とを備えている。
車体骨格部11は、車体両側に設けられる左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21(一対のフロントサイドフレーム)と、各フロントサイドフレーム21の車幅方向外側に設けられるフロントピラー22と、左フロントピラー22および右フロントピラー22間に配置されるロアダッシュボード(ダッシュロア)23と、ロアダッシュボード23に設けられるダッシュクロスメンバ24とを備える。
また、車体骨格部11は、左フロントピラー22および右フロントピラー22から車体前方へ向けて延びるアッパ/ロアメンバ26と、左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21の各前部21aに設けられたフロントバルクヘッド27と、フロントバルクヘッド27の車体前方に配置されるフロントバンパビーム28とを備える。
左フロントサイドフレーム21、右フロントサイドフレーム21、フロントバンパビーム28やロアダッシュボード23でエンジンルーム29が形成される。エンジンルーム29にパワーユニット15が配置される。パワーユニット15は、一例として、エンジン31とトランスミッション32とが一体化されたユニットである。
ここで、エンジン31は横置きに搭載され、かつ、エンジン31とトランスミッション32とが車幅方向に並べられる。すなわち、パワーユニット15は車幅方向に延びる横長の状態で搭載される。
この状態において、パワーユニット15の前部が略平坦に保たれ、トランスミッション32の後部(後部突出部)32a(図3も参照)が車体後方に突出する。
図3に示すように、左フロントサイドフレーム21は、車体前後方向に延び、断面略矩形中空状の閉断面に形成される。具体的には、左フロントサイドフレーム21は、ロアダッシュボード23側に設けられる下水平部34と、下水平部34の前端部に設けられる下屈曲部35と、下屈曲部35から車体前上方へ延びる傾斜部36と、傾斜部36の前上部に設けられる上屈曲部37と、上屈曲部37から車体前方へ向けて延びる上水平部38とを有する。
下水平部34、下屈曲部35、傾斜部36、上屈曲部37および上水平部38が車体前方へ向けて順に連続して延出されることにより左フロントサイドフレーム21が形成される。下屈曲部35は角度が側面視略θ1に屈曲されている。また、上屈曲部37は角度が側面視略θ2に屈曲されている。
左フロントサイドフレーム21の前端21c(図2参照)に前突荷重F1が入力することにより、下屈曲部35や上屈曲部37が折れ曲がり、さらに傾斜部36が立ち上がるように曲げ変形する。よって、傾斜部36の上部、上屈曲部37や上水平部38が上方で、かつ、車体後方へ向けて矢印Aの如く斜め上方へ変位する。
前突荷重F1は、車体前部構造10の前面衝突により左フロントサイドフレーム21に入力する衝撃荷重である。
また、下屈曲部35は、傾斜部36および下水平部34間において下向き凸状の湾曲に形成される屈曲下面(下屈曲部の下面)35aを有する。また、屈曲下面35aに沿ってサブフレーム13の後延長部68(後述する)が延ばされる。
さらに、図4に示すように、下水平部34の下面34aと下水平部34の内壁34bとの交差部で稜線34cが形成される。稜線34cは、エンジンルーム29側(すなわち、車体中心側)に突出するように凸角状に形成される。
図5に示すように、上屈曲部37は、左フロントサイドフレーム21の傾斜部36の上前部側に曲げ変形許容部41を有する。ここで、パワーユニット15が横長の状態で搭載される。このため、曲げ変形許容部41を湾曲フレームとして左フロントサイドフレーム21を車幅方向の外側に拡幅させ、左フロントサイドフレーム21の車幅方向内側にパワーユニット15を搭載可能とした。
また、曲げ変形許容部41は、左フロントサイドフレーム21の前端21c(図2参照)に入力する前突荷重F1で車幅方向外側に矢印Bの如く曲げ変形するように形成される。曲げ変形許容部41が曲げ変形することにより前突荷重F1が吸収される。また、前突荷重F1を吸収することにより、前突荷重F1により上屈曲部37が屈曲する角度が小さくなる。
換言すれば、曲げ変形許容部41は、車幅方向外側に矢印Bの如く曲げ変形することにより、上屈曲部37が前突荷重F1により屈曲する角度を小さくする方向への曲げ変形を許容する部位である。なお、上屈曲部37は、左フロントサイドフレーム21に他の部位に比べて強度・剛性が低く抑えられることにより変形しやすく形成される。
これにより、前突荷重F1により上屈曲部37が屈曲する角度が小さくなって上屈曲部37に有する前取付部42(後述する)を上方へ向けて好適に変位させ、および/または、前取付部42を車幅方向外側へ向けて好適に変位させることができる。
図3に戻って、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37に前取付部42を有する。前取付部42の下部42aに前マウントブラケット45が設けられる。前取付部42および前マウントブラケット45で前サブフレーム取付部44が構成される。
前マウントブラケット45は、曲げ変形許容部41(すなわち、上屈曲部37)(図5も参照)に設けられる。
よって、曲げ変形許容部41が車幅方向外側に曲げ変形する場合は、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45が車幅方向外側に変位する。前マウントブラケット45の下面45aにサブフレーム13の前締結部79(後述する)が締結される。
図2、図3、図6に示すように、傾斜部36の後部36aに左フロントサイドフレーム21の後取付部43を有する。後取付部43の内側壁43a(図5も参照)およびロアダッシュボード23に後マウントブラケット46が設けられる。後取付部43および後マウントブラケット46で後サブフレーム取付部49が構成される。
後マウントブラケット46は、内側壁43aおよびロアダッシュボード23に接続される上ブラケット部47と、上ブラケット部47に接続される下ブラケット部48とから構成される。
上ブラケット部47は、引張強度が440MPa、590MPaなどの高強度鋼板で形成される高強度の部材である。下ブラケット部48は、上ブラケット部47より強度の低い引張強度が270MPaなどの低強度鋼板で形成される低強度の部材である。
下ブラケット部48の下面(すなわち、後マウントブラケットの下面)48aにサブフレーム13の後締結部63(後述する)が締結される。
上ブラケット部47および下ブラケット部48で後マウントブラケット46が2段構造に形成される。また、上ブラケット部47が高強度に形成されることにより、後マウントブラケット46によるサブフレーム13の支持剛性が高められる。
このサブフレーム13でサスペンション部17が安定状態に支持される。これにより、サスペンション部17(すなわち、足回り部)の剛性が増し、操縦安定性を向上させることができる。
なお、上ブラケット部47の板厚寸法を小さく、下ブラケット部48の板厚寸法を大きくする2重構造とし、上ブラケット部47にナット99を接合し、下ブラケット部48にナットの外径より大きい貫通孔を形成することも可能である。このように、上ブラケット部47のナット99にボルト98を締結することにより、サブフレーム13の車体後方へ向く荷重に対応する耐力をより好適に確保できる。
図2、図3、図5に示すように、後マウントブラケット46(具体的には、下ブラケット部48)の下面48aに比べて、左フロントサイドフレーム21の下水平部34の下面34aが低い位置に配置される。また、後マウントブラケット46に後締結部63が締結された状態において、後締結部63から後延長部68が下屈曲部35の屈曲下面35aを経て下水平部34の下面34aまで車体後方、かつ、車幅方向外側へ延ばされる。
この後延長部68、または、サブフレーム13(具体的には、サブフレーム本体61)の後端部61fはサブフレーム13が下方に回転する支点となる。よって、サブフレーム本体61の後端部61fが下屈曲部35の内側壁35bまたは屈曲下面35aに接触する。あるいは、サブフレーム本体61の後端部61fが下屈曲部35の内側壁35bまたは屈曲下面35aに隣接した状態に対峙する。
左フロントサイドフレーム21の上水平部38に左パワーユニット支持部51を有する。左パワーユニット支持部51にパワーユニット15のトランスミッション32がミッションブラケット52で支持される。
また、右フロントサイドフレーム21の上水平部38に右パワーユニット支持部53を有する。右パワーユニット支持部53にパワーユニット15のエンジン31がエンジンブラケット54で支持される。
さらに、左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21の各後面21bにロアダッシュボード23が設けられる。後面21bには下水平部34の上面34dも含まれる。ロアダッシュボード23によりエンジンルーム29と車室56が仕切られる。
また、ロアダッシュボード23の車室56側の面23aにダッシュクロスメンバ24が設けられる。
ダッシュクロスメンバ24は、左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21に交差するように車幅方向へ延出される。また、左フロントサイドフレーム21の後取付部43(特に、内側壁43a)、および後取付部43の車幅方向内側のロアダッシュボード23(図6も参照)に後マウントブラケット46が接合される。同様に、右フロントサイドフレーム21の後取付部43の車幅方向内側に後マウントブラケット46が接合される。
この状態において、左フロントサイドフレーム21の後取付部43、右フロントサイドフレーム21の後取付部43、および左右側の後マウントブラケット46にダッシュクロスメンバ24が対峙される。よって、左右側の後マウントブラケット46の後マウントブラケット46がダッシュクロスメンバ24で強固に支持される。
図1に戻って、左フロントサイドフレーム21の前部21aにフロントバルクヘッド27の左ステイ57が設けられる。同様に、右フロントサイドフレーム21の前部21aにフロントバルクヘッド27の右ステイ57が設けられる。
また、左ステイ57および右ステイ57の各上端部57aがアッパビーム58で連結される。さらに、左ステイ57および右ステイ57の各下端部57bがロアビーム59で連結される。
左ステイ57、右ステイ57、アッパビーム58およびロアビーム59でフロントバルクヘッド27が正面視略矩形枠状に形成される。フロントバルクヘッド27に冷却部(ラジエータ、コンデンサなど)が支持される。
フロントバルクヘッド27の車体前方にフロントバンパビーム28が配置される。
図2に示すように、フロントバンパビーム28の左端部28aが左フロントサイドフレーム21の前端21cに設けられる。また、フロントバンパビーム28の右端部28bが右フロントサイドフレーム21の前端21cに設けられる。
すなわち、フロントバンパビーム28が左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21の各前端21cに架け渡される。
図3に示すように、左フロントサイドフレーム21および右フロントサイドフレーム21に下方からサブフレーム13が設けられる(図2も参照)。
なお、サブフレーム13は左右略対称の部材であり、サブフレーム13の左側部および右側部に同じ符号を付して左側部について詳説し、右側部の説明を省略する。
図7、図8に示すように、サブフレーム13は剛体に形成されている。具体的には、サブフレーム13は、平面視略矩形状に形成されるサブフレーム本体61と、サブフレーム本体61の左前部61aに設けられる前アーム62と、サブフレーム本体61の左後部61bに設けられる後締結部63と、サブフレーム本体61の前中央部61cに設けられる連結部64とを含む。
さらに、サブフレーム13は、連結部64および前アーム62の間に形成される傾斜面66と、傾斜面66に連続するスライダ部材67と、後締結部63から車体後方外側へ延びる後延長部68と、サスペンション部17のロアアーム121を支持する前ロアアーム支持部(ロアアーム支持部)69および後ロアアーム支持部71とを含む。
後ロアアーム支持部71は、サブフレーム13の後締結部63に含まれる。
サブフレーム本体61は、上側の高強度鋼板(ハイテン材)72と下側の高強度鋼板(ハイテン材)73との上下2枚で中空体に形成される。また、サブフレーム本体61は、サブフレーム本体61の後部に形成されるフレーム後部74と、サブフレーム本体61の下部61dに形成される収容凹部75(図3参照)とを有する。
フレーム後部74は、左側の後締結部63および右側の後締結部63において平面視略アーチ状に形成される。具体的には、フレーム後部74は、左側の後締結部63および右側の後締結部63からフレーム後部74の車幅方向中央74aに向けて車体前方側に凹むように平面視湾曲状に形成される。
ここで、パワーユニット15(図3参照)が前面衝突により車体後方に移動(後退)してサブフレーム本体61の傾斜面66、またはスライダ部材67に干渉する。これにより、傾斜面66、またはスライダ部材67にパワーユニット15の後退荷重(傾斜面に入力する荷重)F2が入力する。よって、後退荷重F2により傾斜面66、またはスライダ部材67に下向き分力F3(図3も参照)が発生する。
ところで、後退荷重F2や下向き分力F3は、サブフレーム本体61のフレーム後部74の車幅方向中央74aに作用する。そこで、フレーム後部74を平面視略アーチ状に形成することにより、後退荷重F2や下向き分力F3を平面視略アーチ状の頂部に作用させることができる。よって、後退荷重F2や下向き分力F3に対してサブフレーム本体61の剛性を確保できる。サブフレーム本体61の剛性が確保されることにより、サブフレーム13でサスペンション部17(図4参照)が安定状態に支持される。
これにより、サスペンション部17(すなわち、足回り部)の剛性が増し、操縦安定性を向上させることができる。
図9に示すように、収容凹部75は、サブフレーム本体61の下部61dのうち傾斜面66(図3参照)の後方に形成される。この収容凹部75は、上方へ凹み、かつ車幅方向へ延出される。
ここで、サスペンション部17(図4参照)には、車体のローリングなどを考慮してスタビライザ76が備えられる。このスタビライザ76が収容凹部75に収容(配置)される。スタビライザ76を収容凹部75に収容することにより、スタビライザ76をサブフレーム本体61で保護できる。
前アーム62は、サブフレーム本体61の左前部61aから上方へ立ち上げられるアーム部78と、アーム部78の上外壁78aに設けられる前締結部79とを有する。
アーム部78は、前側の高強度鋼板(ハイテン材)81と後側の高強度鋼板(ハイテン材)82との前後2枚で中空支柱に形成される。
アーム部78の上外壁78aに前締結部79が設けられる。前締結部79は、上外壁78aに取り付けられる縦壁84と、縦壁84の上端から車幅方向外側に折り曲げられる頂部85と、縦壁84および頂部85を補強する前補強部86および後補強部87とを有する。
図10に示すように、前締結部79には、スリットとして一対の縦スリット88と、横スリット92とが形成される。具体的には、縦壁84に一対の縦スリット88が上下方向へ延びるように形成され、縦スリット88の下端88aが開口される。縦スリット88にボルト(第1締結部材)89が貫通され、貫通されたボルト89がナット(第1締結部材)91にねじ結合される。
ここで、ナット91が上外壁78aの内面に接合されている。よって、縦壁84がアーム部78の上外壁78aにボルト89、ナット91で車幅方向外側から締結(固定)される。
また、頂部85に横スリット92が車幅方向へ延びるように形成され、横スリット92の外端92aが開口される。横スリット92にボルト(第2締結部材)93が貫通され、貫通されたボルト93がナット(第2締結部材)94に結合される。
ここで、ナット94が前マウントブラケット45の下面45aの内面に接合されている。よって、頂部85が前マウントブラケット45の下面45aにボルト93、ナット94で下方から締結(固定)される。
図9に示すように、縦壁84がアーム部78の上外壁78aに締結され、頂部85が前マウントブラケット45に締結される。これにより、サブフレーム本体61の左前部61aが前アーム62を介して前マウントブラケット45に連結される。
また、サブフレーム本体61の左後部61bに後締結部63が一体に設けられる。すなわち、後締結部63は、サブフレーム本体61と同様に、上側の高強度鋼板72と下側の高強度鋼板73との上下2枚で中空体に形成される(図6も参照)。
このように、サブフレーム本体61や後締結部63が、上側の高強度鋼板72と下側の高強度鋼板73との上下2枚で中空体に形成されている。また、アーム部78が、前側の高強度鋼板81と後側の高強度鋼板82との前後2枚で中空支柱に形成されている。
これにより、サブフレーム本体61、後締結部63およびアーム部78(すなわち、サブフレーム13)が剛体に形成される。
図6に戻って、後締結部63の内部にロアアーム121の後端部121cが収容され、ロアアーム121の後端部121cにカラー96および弾性部材97が設けられる。カラー96にボルト(締結部材)98が貫通され、貫通されたボルト98がナット(締結部材)99に結合される。ここで、ナット99が後マウントブラケット46(具体的には、下ブラケット部48)の下面48aの内面48bに接合されている。
よって、ロアアーム121の後端部121cおよび後締結部63が、同軸上に配置された状態において、後マウントブラケット46にボルト98、ナット99で下方から締結(固定)される。
図5、図7に示すように、サブフレーム本体61の前中央部61cに連結部64が設けられる。連結部64にトルクロッド101の後連結部101aがボルト102で連結される。また、トルクロッド101の前連結部101bが取付ブラケット105に連結される。
ここで、取付ブラケット105は、パワーユニット15のトランスミッション32の後部32aの近傍32bに取り付けられている。
よって、サブフレーム13の連結部64がトルクロッド101で取付ブラケット105を介してトランスミッション32の後部32aの近傍32bに連結される。これにより、パワーユニット15の後部の振動がトルクロッド101で抑制される。
図3に示すように、取付ブラケット105はスリット(切欠)106を有する。スリット106は、車体前方に延び、前端106aが開口される。スリット106にボルト(締結部材)104が貫通され、貫通されたボルト104で取付ブラケット105にトルクロッド101の前連結部101bが連結される。
よって、前面衝突において、パワーユニット15が車体後方へ移動することにより、取付ブラケット105(すなわち、スリット106)が車体後方へ移動する。スリット106が車体後方へ移動することにより、スリット105がボルト104から外れる。
すなわち、パワーユニット15がトルクロッド101から外れ、トルクロッド101によりパワーユニット15の車体後方への移動が阻害されることがない。これにより、パワーユニット15を車体後方へ向けて円滑に移動(後退)させることができる。
図7、図11に示すように、連結部64および左側の前アーム62の間に傾斜面66が形成される。換言すれば、傾斜面66が、パワーユニット15のトランスミッション32の後部32aの車体後方で、かつ、後部32aに対峙する位置に配置される。
傾斜面66は、上側の高強度鋼板72で前端66aから後端66bまで車体後方へ向けて上り勾配にスロープ形状(すなわち、傾斜形状)に形成される。傾斜面66の後端66bの車体後方にステアリングギヤボックス18が支持される。
傾斜面66をスロープ形状とすることにより、傾斜面66の傾斜角度や傾斜長さを自由に設定可能となる。例えば、傾斜面66を十分に長い、あるいは、十分大きな角度のスロープ形状とすることにより、後退荷重F2により傾斜面66、またはスライダ部材67に作用する下向き分力F3を好適に発生させることができる。
傾斜面66の上方に、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37(曲げ変形許容部41を含む)が位置する。換言すれば、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37に傾斜面66が車体前後方向で一致するように配置される。
この傾斜面66は、サブフレーム13へ向けてパワーユニット15が移動する際に、パワーユニット15の後部32aが最初に干渉するスロープ形状に形成される。
また、傾斜面66は傾斜角度θ3に形成される。具体的には、傾斜角度θ3は、パワーユニット15の後部32aが干渉した際に傾斜面66に入力する後退荷重F2で、後締結部63が後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46から下方へ分離するように設定される。
さらに、傾斜角度θ3は、後締結部63が後マウントブラケット46から下方に分離した後、パワーユニット15の後退荷重F2で、サブフレーム13がステアリングギヤボックス18とともに車体後方下側へ脱落(後退)するように設定される。
また、傾斜面66は、パワーユニット15の後部32aの干渉により凹状に変形し(図14(b)参照)、かつ、後部32aと嵌合した状態を保つ強度を有する。すなわち、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66に干渉した際に、パワーユニット15の後退荷重F2で傾斜面66が凹状に変形され、凹状の傾斜面66にパワーユニット15の後部32aが嵌合された状態に保たれる。
よって、パワーユニット15の後退荷重F2が、前締結部79や後締結部63を下方に分離させる荷重として効率よく伝えられる。
ここで、ステアリングギヤボックス18は、前取付ブラケット18a、左側の後取付ブラケット18bおよび右側の後取付ブラケット18cを有する。前取付ブラケット18aや右側の後取付ブラケット18cがボルト112でサブフレーム本体61に締結される。また、左側の後取付ブラケット18bがスライダ部材67とともにボルト111でサブフレーム本体61に締結される。
図11、図12に示すように、傾斜面66に連続するスライダ部材67がサブフレーム本体61の上部61eに設けられる。スライダ部材67は、傾斜面66の上半部66cを車体前方から覆うスライダ傾斜面107と、スライダ傾斜面107の上端107aから車体後方へ折り曲げられるスライダ支持部108とを有する。
スライダ傾斜面107は、傾斜面66の途中から傾斜面66に連続するようにステアリングギヤボックス18の上方まで傾斜状に延びる。よって、傾斜面66の上半部66cおよびステアリングギヤボックス18がスライダ傾斜面107で車体前方側から覆われる。
スライダ傾斜面107の外側部および内側部から補強部109(外側部の補強部109は図7参照)が車体後方へ折り曲げられる。よって、傾斜面66が外側の補強部109および外側の補強部109で補強される。
スライダ支持部108は、スライダ傾斜面107の上端107aから車体後方へ折り曲げられ、ステアリングギヤボックス18の後方まで延ばされる。よって、ステアリングギヤボックス18がスライダ支持部108で上方および車体後方側から覆われる。
この状態において、スライダ部材67が、サブフレーム本体61にボルト111で取り付けられる。
図4、図7に戻って、サブフレーム13の後締結部63から後延長部68が車体後方外側へ延出される。後延長部68は、後締結部63から左フロントサイドフレーム21の下水平部34の下面34aまで車体後方で、かつ、車幅方向外側へ向けて平面視傾斜状に一体に延ばされる。
この後延長部68は、下水平部34の下面34aに結合される後端部113と、上面114aが後締結部63から後端部113へ向けて徐々に下降される上面傾斜部114とを有する。
上面傾斜部114の上面114aが後端部113へ向けて徐々に下降されることにより、上面傾斜部114の断面が後端部113へ向けて徐々に縮小される。よって、上面114aと後端部113とで凹状の角部115が形成される。凹状の角部115が左フロントサイドフレーム21の下水平部34の稜線34cに対峙される。
この状態において、後延長部68の後端部113が下水平部34の下面34aにボルト116で結合される。よって、サブフレーム本体61の後締結部63を後延長部68で補強でき、後締結部63の剛性が高められる。これにより、サブフレーム13でサスペンション部17が安定状態に支持される。
したがって、サスペンション部17(すなわち、足回り部)の剛性が増し、操縦安定性を向上させることができる。なお、後延長部68は後締結部63と別の板材としてもよい。
図4、図9に示すように、サブフレーム本体61の左前部61aのうち前アーム62の前側に前ロアアーム支持部69が設けられる。具体的には、前ロアアーム支持部69は、サブフレーム本体61の上側の高強度鋼板72で形成される前支持部118と、前アーム62の前側の高強度鋼板81で形成される後支持部119とを有する。
前支持部118と後支持部119との間に、サスペンション部17のロアアーム121の前端部121aが配置される。この状態において、ロアアーム121の前端部121aが前支持部118および後支持部119にボルト122で上下方向に回転自在に支持される。
ここで、前支持部118がサブフレーム本体61の上側の高強度鋼板72で形成され、後支持部119が前アーム62の前側の高強度鋼板81で形成されている。よって、前ロアアーム支持部69の強度が確保される。これにより、前ロアアーム支持部69でロアアーム121の前端部121aが強固に支持される。
また、サブフレーム本体61の上側の高強度鋼板72や前アーム62の前側の高強度鋼板81を利用して前ロアアーム支持部69が形成されることにより、前ロアアーム支持部69を別部材として用意する必要がない。これにより、サブフレーム13の部品点数を減らすことができる。
また、サブフレーム本体61の後締結部63に後ロアアーム支持部71が含まれる。後締結部63(すなわち、後ロアアーム支持部71)の内部にロアアーム121の後端部121cが収容される。この状態において、後締結部63と、ロアアーム121の後端部121cとが後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46にボルト98で締結される。
図11に示すように、サブフレーム13の車体前方にパワーユニット15が配置され、パワーユニット15がエンジンルーム29に収容される。パワーユニット15は、トランスミッション32がエンジン31より車体後方に突出し、突出した部位でパワーユニット15の後部32aが形成される。
また、トランスミッション32のトランスミッションケースは複数のボルト123、ナット124で密閉状態に保持される。ボルト123、ナット124の座部が車体後方に突出され、この座部でパワーユニット15の後部32aが形成される(図12も参照)。
ここで、図2に示すように、パワーユニット15のトランスミッション32がミッションブラケット52で左フロントサイドフレーム21の上水平部38の左パワーユニット支持部51に支持されている。
また、パワーユニット15のエンジン31がエンジンブラケット54で右フロントサイドフレーム21の上水平部38の右パワーユニット支持部53に支持されている。
図7に示すように、サブフレーム13の連結部64がトルクロッド101や取付ブラケット105を介してトランスミッション32の後部(後部突出部)32aの近傍32bに連結される。よって、トランスミッション32がトルクロッド101や取付ブラケット105を介してサブフレーム13に連結される。
すなわち、図1に示すように、パワーユニット15が左フロントサイドフレーム21、右フロントサイドフレーム21およびサブフレーム13に連結される。この状態において、トランスミッション32の後部32aがサブフレーム本体61の傾斜面66(図11参照)に対峙される。
また、図7に戻って、サブフレーム本体61の連結部64にトルクロッド101の後連結部101aが連結され、取付ブラケット105にトルクロッド101の前連結部101bが連結されている。この状態において、後連結部101aが前連結部101bに対して上方にオフセット(ずら)される(図11参照)。
さらに、トルクロッド101が取付ブラケット105を介してトランスミッション32の後部32aの近傍32bに連結されている。よって、パワーユニット15の後部32aの振動がトルクロッド101で抑制される。
これにより、パワーユニット15の後部32aとサブフレーム本体61の傾斜面66との間の間隔S1が小さく抑えられる(図11参照)。同様に、パワーユニット15の後部32aとスライダ部材67との間の間隔が小さく抑えられる。
図3に示すように、左フロントサイドフレーム21が前突荷重F1より変形し、左パワーユニット支持部51とともにパワーユニット15が車体後方へ移動(後退)する。よって、パワーユニット15の後部32aがサブフレーム本体61の傾斜面66、またはスライダ部材67に干渉し、傾斜面66にパワーユニット15の前突荷重F2が入力する。
これにより、傾斜面66に前突荷重F2の分力F3が下向きに作用し、サブフレーム本体61の前部が下降する。したがって、前マウントブラケット45に対する前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)が大きくなり、前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79が下方に分離される。
傾斜面66に前突荷重F2の分力F3が下向きに作用を開始した後、サブフレーム本体61の後端部61fを支点にしてサブフレーム13が矢印Cの如く下方に回転する。よって、後マウントブラケット46からの後締結部63の変位量(すなわち、第2位相差)が大きくなる。これにより、サブフレーム13の後締結部63が後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46から下方に分離される。
ここで、図6に示すように、後マウントブラケット46の下ブラケット部48が低強度に形成され、下ブラケット部48の下面48aにサブフレーム13の後締結部63が締結されている。これにより、下ブラケット部48の下面48aからサブフレーム13の後締結部63が良好に下方に分離される。
なお、下ブラケット部48は板厚寸法を大きくすることにより強度・剛性が好適に確保される。
このように、図3に示すように、パワーユニット15の車体後方への移動を利用して、サブフレーム13の前締結部79や後締結部63が順次分離される。よって、サブフレーム13を左フロントサイドフレーム21から確実に分離して、下方に脱落させることができる。
これにより、前突荷重F1よる左フロントサイドフレーム21の変形量が確保され、前面衝突により入力する衝撃エネルギが確実に吸収される。
また、パワーユニット15の車体後方への移動を利用してサブフレーム13を左フロントサイドフレーム21から分離することにより、延長アーム利用してサブフレーム13を分離する必要がない。
ここで、延長アームは、フロントバルクヘッド27の下端部27a(図1参照)とサブフレーム13の前端部13aを連結するアームである。この延長アームを除去することにより、部品点数を減らすことができ、コストや重量を抑えることができる。
さらに、サブフレーム13へ向けてパワーユニット15が移動する際に、パワーユニット15の後部32aが最初に傾斜面66に干渉する。よって、傾斜面66に下向き分力F3が早期に作用する。これにより、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79が迅速に分離される。
さらに、前締結部79が迅速に分離されることにより、後マウントブラケット46からサブフレーム13の後締結部63も迅速に分離される。
これにより、左フロントサイドフレーム21からサブフレーム13が迅速に分離される。したがって、前突荷重F1よる左フロントサイドフレーム21の変形量が早期に確保され、前面衝突により入力する衝撃エネルギを一層確実に吸収できる。
加えて、後退荷重F2で後締結部63が後マウントブラケット46から分離され、かつ、サブフレーム13がステアリングギヤボックス18とともに脱落されるように、傾斜面66の傾斜角度θ3が設定されている。
傾斜面66を傾斜角度θ3に設定することにより、サブフレーム13が一層確実に脱落される。よって、左フロントサイドフレーム21の曲げ変形量が一層良好に確保される。これにより、後退荷重F2により左フロントサイドフレーム21を十分に曲げ変形させて衝撃エネルギの吸収量をさらに高めることができる。
なお、傾斜面66の傾斜角度θ3を小さく設定すると、後締結部63が後マウントブラケット46から引き抜かれるように後マウントブラケット46が破断する。一方、傾斜面66の傾斜角度θ3を大きく設定すると、後マウントブラケット46が後締結部63でせん断されるように破断する。
また、図11に示すように、パワーユニット15の後部32aとサブフレーム本体61の傾斜面66との間の間隔S1が小さく抑えられている。よって、前面衝突の際に、傾斜面66にパワーユニット15の後部32aを早期(迅速)に、かつ、確実に干渉させることができる。これにより、サブフレーム13を左フロントサイドフレーム21から良好に分離できる。
さらに、図3に示すように、サブフレーム本体61の後端部61fが左フロントサイドフレーム21の下屈曲部35の屈曲下面35aに接触あるいは隣接した状態に対峙している。よって、サブフレーム本体61の傾斜面66に下向きの分力F3が作用した際に、サブフレーム本体61の後端部61fが屈曲下面35aで支えられる。
これにより、サブフレーム本体61の後端部61fを支点にしてサブフレームを下方へ回転させることができる。
ここで、図2、図3に示すように、左フロントサイドフレーム21の傾斜部36、かつ、左フロントサイドフレーム21の車幅方向内側に後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46が設けられている。よって、後マウントブラケット46(具体的には、ボルト98)から屈曲下面35aまでの距離L1が長く確保される。
これにより、サブフレーム本体61の後端部61fを支点にしてサブフレーム13を下方へ回転させることにより、後締結部63に作用する分離荷重(すなわち、引抜荷重)F4を増すことができる。
また、左フロントサイドフレーム21は車体の骨格を形成するフレームであり、強度が高い部材である。よって、強度の高い(すなわち、硬い)屈曲下面35aでサブフレーム本体61の後端部61fが支えられる。
これにより、サブフレーム本体61の後端部61fを支点にして、サブフレーム13を下方に回転させる回転運動が確実におこなわれる。
さらに、下屈曲部35の屈曲下面35aが下向き凸状の湾曲に形成され、屈曲下面35aに沿って後延長部68が延出されている。よって、サブフレーム13の下向きの回転により後締結部63が後マウントブラケット46から分離された後、後延長部68が屈曲下面35aに沿って車体後方へ円滑に移動する。
加えて、後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46から後締結部63を分離させた後、後延長部68を屈曲下面35aに沿って車体後方へ移動することにより、サブフレーム13を車体後方へ円滑に移動させることができる。
これにより、パワーユニット15の車体後方への移動量を確保でき、かつ、左フロントサイドフレーム21の変形量を確保できる。
また、図4に示すように、後延長部68の凹状の角部115が、左フロントサイドフレーム21の下水平部34の硬い稜線34cに対峙されている。よって、サブフレーム13の前締結部79が前マウントブラケット45から分離され、サブフレーム13の後締結部63が後マウントブラケット46から分離された後、凹状の角部115が硬い稜線34cに沿って車体後方へ案内される。
ここで、図3に示すように、サブフレーム本体61の後端部61fが屈曲下面35aに当接された状態で、サブフレーム本体61の前端部が路面に当接することが考えられる。この場合、サブフレーム本体61の後端部61fが屈曲下面35aに当接した状態に保たれ、サブフレーム13の落下が妨げられる虞がある。
これに対して、後延長部68の凹状の角部115を硬い稜線34cに沿って車体後方へ円滑に移動することにより、サブフレーム13が左フロントサイドフレーム21から確実に分離(すなわち、脱落)される。
さらに、図3、図5に示すように、左フロントサイドフレーム21に曲げ変形許容部41が含まれている。曲げ変形許容部41が、前突荷重F1で上方、または車幅方向外側に曲げ変形する。よって、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45が上方、または、車幅方向外側に変位する。
これにより、前マウントブラケット45がサブフレーム13の前締結部79から離れる方向に変位するので、前マウントブラケット45から前締結部79を良好に分離させることができる。
加えて、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37による前締結部79から離れる方向への変形と略同時のタイミングで、傾斜面66にパワーユニット15の後退荷重F2の下向き分力F3が前マウントブラケット45から離れるように下向きに作用する。
よって、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45に対する前締結部79の変位(すなわち、第1位相差)が大きくなる。このように、第1位相差を増大させることにより、前マウントブラケット45から前締結部79を容易に分離できる。
特に、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37(曲げ変形許容部41を含む)が、サブフレーム13の傾斜面66に車体前後方向で一致するように配置されている。よって、上屈曲部37の変形と、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66に干渉するタイミングとを一致させることができる。
これにより、前マウントブラケット45から離れる前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)が大きくなり、前マウントブラケット45から前締結部79を確実に分離できる。
また、図11に示すように、スライダ部材67のスライダ傾斜面107が傾斜面66に連続するように設けられている。さらに、スライダ傾斜面107およびスライダ支持部108でステアリングギヤボックス18が覆われている。よって、パワーユニット15の後部32aがスライダ傾斜面107に干渉した際に、パワーユニット15の後部32aをスライダ部材67の傾斜方向に沿って車体後方へ案内できる。
すなわち、パワーユニット15の後部32aがステアリングギヤボックス18に引っかかることを防止できる。これにより、パワーユニット15の後部32aをサブフレーム本体61の上部61eに良好に乗り上げさせることができる。
したがって、左フロントサイドフレーム21の後マウントブラケット46からサブフレーム13の後締結部63が安定的に分離される。
また、図8に示すように、サブフレーム本体61のフレーム後部74が平面視略アーチ状に形成されている。よって、パワーユニット15の後部32aと傾斜面66との干渉により生じる、車体後方へ向く後退荷重F2や、下方へ向く下向き分力F3に対してサブフレーム本体61の剛性が確保されている。
よって、図3に示すように、傾斜面66に作用する下向き分力F3でサブフレーム13を円滑に下方に回転させることができる。これにより、左フロントサイドフレーム21からサブフレーム13の前締結部79や後締結部63が順次良好に分離される。
さらに、図9、図10に示すように、前締結部79の縦壁84の縦スリット88にボルト89が貫通され、ボルト89およびナット91で縦壁84がアーム部78の上外壁78aに固定されている。また、前締結部79の頂部85の横スリット92にボルト93が貫通され、ボルト93およびナット94で頂部85が前マウントブラケット45の下面45aに固定されている。
よって、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部42を前突荷重F1(図3参照)で上方に曲げ変形させることにより、縦スリット88からボルト89が滑って良好に外される。また、左フロントサイドフレーム21を前突荷重F1で車幅方向外側に曲げ変形させることにより、横スリット92からボルト93が滑って良好に外される。
これにより、左フロントサイドフレーム21の前サブフレーム取付部44をサブフレーム13の前締結部79から離れる方向に変位させることができる。したがって、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45から離れる前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)を拡大して、サブフレーム13の前締結部79を確実に分離できる。
特に、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37(曲げ変形許容部41を含む)がサブフレーム13の傾斜面66に車体前後方向で一致している。よって、上屈曲部37の変形と、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66に干渉するタイミングとが一致する。
これにより、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45から離れる前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)が大きくなり、前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79を確実に分離できる。
また、図3に示すように、左フロントサイドフレーム21の後サブフレーム取付部49(具体的には、後マウントブラケット46)がダッシュクロスメンバ24で強固に支持されている。これにより、後マウントブラケット46からサブフレーム13の後締結部63が良好に分離される。
さらに、ロアダッシュボード23の車室56側の面23aにダッシュクロスメンバ24が設けられている。よって、ダッシュクロスメンバ24をエンジンルーム29側に突出させる必要がない。
これにより、前面突衝によるパワーユニット15の車体後方への移動量(衝突ストローク)や、左フロントサイドフレーム21の変形量(衝突ストローク)を増すことができ、衝撃エネルギを確実に吸収できる。
ここで、図1、図4に戻って、パワーユニット15の左側にサスペンション部17が設けられる。サスペンション部17は、ダンパハウジング125の頂部に上端部127aが支持されるダンパ127と、ダンパ127の下端部127bに支持されるナックル128と、ナックル128の下端部128aに支持されるロアアーム121とを備える。
ダンパハウジング125は、左フロントサイドフレーム21および左アッパ/ロアメンバ26に接合されている。
ロアアーム121は、ナックル128の下端部128aに支持される外端部121bと、前ロアアーム支持部69に支持される前端部121aと、後マウントブラケット46に支持される後端部121c(図6参照)とを有する。
ロアアーム121の前端部121aが前ロアアーム支持部69にボルト122を介して上下方向へ回転自在に支持される。
また、図6に示すように、ロアアーム121の後端部121cがサブフレーム13の後締結部63の内部に収容される。後端部121cが弾性部材97に取り付けられる。この状態において、カラー96にボルト98が貫通され、貫通されたボルト98がナット99に結合される。
よって、ロアアーム121の後端部121cが後締結部63とともに、後サブフレーム取付部49の後マウントブラケット46に同軸上に締結される。
これにより、前面衝突によりサブフレーム13に伝達される前突荷重F5と、前輪からロアアーム121に伝達される荷重F6とが後締結部63に作用する。したがって、後マウントブラケット46からサブフレーム13の後締結部63が一層良好に分離される。
ここで、サブフレーム13は、サブフレーム13の後締結部63とロアアーム121の後端部121cとを後マウントブラケット46に同軸上に固定することにより、後マウントブラケット46でロアアーム121の後端部121cが強固に支持される。
これにより、ロアアーム121の後端部121cの周辺の剛性が向上し、操縦安定性が向上される。
つぎに、車体前部構造10の衝撃吸収方法を図13〜図15に基づいて説明する。
図13(a)に示すように、前面衝突の初期において、車体前部構造10が前面衝突することにより、左フロントサイドフレーム21に前突荷重F7が車体前方から入力する。
図13(b)に示すように、車体前部構造10にはパワーユニット15が横長に搭載されている。このため、左フロントサイドフレーム21が、車室56(図13(a)参照)のフロア側から車体前方へ向けて車幅方向外側に拡幅されている。また、上屈曲部37に曲げ変形許容部41が含まれている。
この左フロントサイドフレーム21に前突荷重F7が入力することにより、曲げ変形許容部41が車幅方向外側に矢印Dの如く曲げ変形する。よって、前マウントブラケット45とともにボルト93が車幅方向外側に矢印Dの如く変位する。
これにより、前サブフレーム取付部44側のボルト93が前締結部79の横スリット92から外れて離れる方向に移動し、第1位相差の一部が発生する。
図13(a)に戻って、曲げ変形許容部41の曲げ変形と同時に、前突荷重F7で上屈曲部37および傾斜部36が曲げ変形する。よって、上屈曲部37および上水平部38が斜め上方に矢印Eの如く変位する。これにより、パワーユニット15が車体後方に矢印Fの如く移動する。
なお、左フロントサイドフレーム21が、車室56のフロア側から車体前方へ向けて車幅方向外側に拡幅されることなく、車体前後方向に直線上に延出されることが考えられる。この場合においても、上屈曲部37が側面視略θ2の角度に屈曲されることにより、上屈曲部37の角度θ2を小さくするように上方へ矢印Fの如く移動する。
これにより、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45側が前締結部79から上方に変位して第1位相差の一部が発生する。
ここで、図14(a)に示すように、トルクロッド101の後連結部101aが前連結部101bに対して上方にオフセットされている。また、後連結部101aは、サブフレーム13の後締結部63のボルト98より車体前方に位置する。
パワーユニット15の後退荷重F8がトルクロッド101を経てサブフレーム13の連結部64に伝わり、連結部64に上向き分力F9が作用する。
この状態において、図14(b)に示すように、パワーユニット15とともに取付ブラケット105が車体後方に矢印Fの如く移動する。よって、取付ブラケット105のスリット106がボルト104から外れる。
なお、取付ブラケット105にスリット106が形成されていない場合には、トルクロッド101が破断する。
これにより、パワーユニット15がトルクロッド101から外れ、パワーユニット15が車体後方に矢印Fの如く円滑に移動する。
パワーユニット15の後部32a(すなわち、トランスミッション32の座部)が傾斜面66やスライダ傾斜面107に干渉する。後部32aの干渉により、パワーユニット15の後退荷重F8で傾斜面66やスライダ傾斜面107が凹状に変形する。さらに、変形した凹状の部位にパワーユニット15の後部32aが嵌合された状態に保たれる。
よって、パワーユニット15の後退荷重F8が傾斜面66やスライダ傾斜面107に効率よく伝えられる。これにより、傾斜面66やスライダ傾斜面107に後退荷重F7の下向き分力F10が下向きに作用する。
なお、衝突後期において、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66やスライダ傾斜面107を乗り越えてサブフレームの上面に乗り上げる。よって、傾斜面66やスライダ傾斜面107の凹状の変形は必須ではない。
ここで、傾斜面66やスライダ傾斜面107に下向き分力F10が作用する直前まで、サブフレーム13の連結部64に上向き分力F9(図14(a)参照)が作用している。よって、傾斜面66に下向き分力F10が作用する際に、上向き分力F9が略同時に除去される。
上向き分力F9を除去するとともに下向き分力F10を作用させることにより、下向き分力F10を増大させた状態で、サブフレーム13(具体的には、前締結部79や後締結部63)に作用させることができる。
このように、前マウントブラケット45を車幅方向外側に変位させるとともに、前マウントブラケット45を斜め上方に持ち上げ、または、いずれか一方の状態において、下向き分力F10を増大させた状態で作用させることができる。
よって、前サブフレーム取付部44の前マウントブラケット45に対する前締結部79の変位量が大きくなり、第1位相差が発生する。
特に、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37(曲げ変形許容部41を含む)がサブフレーム13の傾斜面66やスライダ傾斜面107に車体前後方向で一致している。よって、上屈曲部37の変形と、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66に干渉するタイミングとが一致する。
これにより、前マウントブラケット45から離れる前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)が大きくなり、前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79を確実に分離できる。
なお、前マウントブラケット45を車幅方向外側に変位させる場合に、前締結部79の横スリット92(図13(b)も参照)からボルト93が外れ、前マウントブラケット45を斜め上方に持ち上げる場合に、縦スリット88からボルト89が外れる。
これにより、左フロントサイドフレーム21の前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79が滑って確実に分離される。
図15(a)に示すように、前面衝突の後期において、パワーユニット15が車体後方に継続して矢印Fの如く移動し、サブフレーム本体61の上部61eに乗り上げる。傾斜面66やスライダ傾斜面107が下方に押し下げられ、サブフレーム本体61の後端部61fを支点にしてサブフレーム13が矢印Gの如く下方に回転する。
よって、後マウントブラケット46に対する後締結部63の変位量が大きくなり、第2位相差が発生する。これにより、左フロントサイドフレーム21の後マウントブラケット46からサブフレーム13の後締結部63が確実に分離される。
さらに、下水平部34の下面34aからボルト116が外れ、後延長部68の後端部113が下面34aか分離される。なお、サブフレーム13の後延長部68を後締結部63と別体のプレートに変更する場合、別体のプレートが折れるように変形してサブフレーム13の後締結部63が後マウントブラケット46から分離される。
図15(b)に示すように、パワーユニット15が車体後方に継続して矢印Fの如く移動する。ここで、下屈曲部35の屈曲下面35aが下向き凸状の湾曲に形成されている。よって、パワーユニット15の移動に追従して、サブフレーム13の後延長部68が屈曲下面35aに沿って車体後方へ矢印Hの如く円滑に移動する。
すなわち、サブフレーム13が車体後方へ矢印Hの円滑に移動する。これにより、パワーユニット15の車体後方への移動量を確保でき、かつ、左フロントサイドフレーム21の変形量を確保できる。したがって、前面衝突により入力する前突荷重F7を確実に吸収できる。
また、サブフレーム13が車体後方へ矢印Hの円滑に移動することにより、サブフレーム13の前部13bが地面に干渉する前に後締結部63が後マウントブラケット46から分離される。これにより、サブフレーム13をステアリングギヤボックス18とともに車体後方下側へ脱落させることができる。
このように、パワーユニット15の車体後方への移動を利用して、サブフレーム13の前締結部79、後締結部63を順次分離できる。よって、サブフレーム13を左フロントサイドフレーム21から確実に分離して、下方に脱落させることができる。
これにより、パワーユニット15の車体後方への移動量や、左フロントサイドフレーム21の変形量を確保でき、前面衝突により入力する衝撃エネルギを確実に吸収できる。
図14(b)に戻って、パワーユニット15の後部32aが傾斜面66やスライダ傾斜面107に干渉した際に、パワーユニット15の後退荷重F7で傾斜面66やスライダ傾斜面107が凹状に変形される。さらに、変形した凹状の部位にパワーユニット15の後部32aが嵌合された状態に保たれる。
よって、パワーユニット15の後退荷重F7が前締結部79や後締結部63に効率よく伝えられる。これにより、第1位相差(すなわち、前マウントブラケット45に対する前締結部79の変位量)が増大される。さらに、第2位相差(すなわち、後マウントブラケット46に対する後締結部63の変位量)が増大される。
したがって、左フロントサイドフレーム21からサブフレーム13が一層確実に分離される。
つぎに、実施例2〜実施例5を図16〜図24に基づいて説明する。なお、実施例2〜実施例5において実施例1の各構成部材と同一・類似部材については実施例1と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
実施例2に係る車体前部構造140について説明する。
図16、図17に示すように、車体前部構造140は、サブフレーム13をサブフレーム142に代えたもので、その他の構成は実施例1の車体前部構造10と略同様である。
サブフレーム142は、サブフレーム本体143の後端部143aに別体として取り付けられる補強ステイ(すなわち、後延長部)145を備える。
補強ステイ145は、サブフレーム本体143の後端部143aに取り付けられるステイ本体147と、ステイ本体147に設けられる縦壁部148とを備える。
ステイ本体147は、前端部147aがサブフレーム本体143の後端部143aに取り付けられ、上面147bが下水平部34の下面34aに結合される。
具体的には、ステイ本体147の上面147bの後部147cに切欠151が形成される。切欠151は車幅方向外側に向けて延び、外端151aが車幅方向外側に開口される。切欠151にボルト(締結部材)153が下方から貫通され、貫通されたボルト153がナット154にねじ結合される。
ナット154が下水平部34の下面34aの内面34eに接合されている。よって、ステイ本体147の上面147bが下水平部34の下面34aにボルト153、ナット154で締結される。
図18に示すように、補強ステイ145には、サスペンション部17のロアアーム121からサブフレーム本体143の後端部143aに作用する入力荷重F11や、パワーユニット15の後退荷重F12が補強ステイ145に入力する。ロアアーム121の入力荷重F11やパワーユニット15の後退荷重F12が補強ステイ145で支えられる。
図16、図17に戻って、ステイ本体147の上面147bから縦壁部148が下方へ向けて張り出され、かつ、車体前後方向に向けて延出される。縦壁部148は、車体前後方向に延びる前半部壁148aと、前半部壁148aの後端から車幅方向内側に向けて傾斜状に延びる傾斜壁148bと、傾斜壁148bの後端(内端)から車体後方に向けて延びる後部壁(後部)148cとを有する。
よって、後部壁148cが、前半部壁148aに対して車幅方向内側にオフセット(ずら)される。この後部壁148cに対して車幅方向外側に切欠151が形成される。
つぎに、ステイ本体147を下水平部34の下面34aから分離する例を図18に基づいて説明する。
図18(a)に示すように、サブフレーム142の後締結部63が後マウントブラケット46の下面48aから分離する。分離の後、ロアアーム121の荷重F11やパワーユニット15の後退荷重F12が補強ステイ145に入力する。
ここで、補強ステイ145は縦壁部148の後部壁148cが車幅方向内側にオフセットされている。また、後部壁148cより車幅方向外側に切欠151が形成されている。
図18(b)に示すように、ロアアーム121の荷重F11やパワーユニット15の後退荷重F12により、縦壁部148の傾斜壁148bの前端や後端が折り曲げられ、後部壁148cが車幅方向内側に矢印Iの如く変位する。
よって、切欠151が車幅方向内側に移動し、切欠151がボルト153から外れる。これにより、左フロントサイドフレーム21からサブフレーム142を確実に脱落させることができる。
つぎに、実施例3に係る車体前部構造160について説明する。
図19に示すように、車体前部構造160は、実施例1の左フロントサイドフレーム21を左フロントサイドフレーム161に代え、実施例1の右フロントサイドフレーム21を右フロントサイドフレーム161に代えたものである。
また、車体前部構造160は、実施例1のサブフレーム13の前締結部79を前締結部168に代えたものである。
左フロントサイドフレーム161と右フロントサイドフレーム161とは略左右対称の部材であり、右フロントサイドフレーム161の各部位に左フロントサイドフレーム161と同じ符号を付して、右フロントサイドフレーム161の詳しい説明を省略する。
また、実施例3のサブフレームを、便宜上、実施例1のサブフレーム13と同じ符号を付してサブフレーム13として説明する。
左フロントサイドフレーム161は、前部161a側に位置する第1折部162と、第1折部162の車体後方に位置する第2折部163と、第2折部163の車体後方に位置する第3折部164とを有する。
第1折部162は、左フロントサイドフレーム161に前面衝突により入力する前突荷重F13で、車幅方向内側へ略V字状(略く字状)に変形する部位である。
第2折部163は、左フロントサイドフレーム161に入力する前突荷重F13で、車幅方向外側へ略V字状(略く字状)に変形する部位である。
第3折部164は、左フロントサイドフレーム161に入力する前突荷重F13で、第2折部163側の部位164aが車幅方向外側へ折り曲げられることにより略V字状(略く字状)に変形する部位である。
ここで、左フロントサイドフレーム161のうち第2折部163と第3折部164との間の部位をフレーム部166とする。よって、第3折部164の第2折部163側の部位164aが車幅方向外側へ折り曲げられることにより、フレーム部166が第3折部164を支点にして車幅方向外側に変形する。このフレーム部166は、実施例1の上屈曲部37(曲げ変形許容部41を含む)に対応する。
また、フレーム部166に左フロントサイドフレーム161の前取付部42(便宜上、実施例1の前取付部42と同じ符号を付す)が含まれる。前取付部42の前マウントブラケット45に前締結部168が締結される。
図20に示すように、前締結部168には、一対の取付孔169が形成され、さらに、スリットとして横スリット92とが形成される。具体的には、縦壁84に一対の取付孔169が形成される。取付孔169にボルト89が貫通され、貫通されたボルト89がナット91にねじ結合される。
ここで、ナット91が上外壁78aの内面に接合されている。よって、縦壁84がアーム部78の上外壁78aにボルト89、ナット91で車幅方向外側から締結(固定)される。
また、頂部85に横スリット92が車幅方向へ延びるように形成され、横スリット92の外端92aが開口される。横スリット92にボルト93が貫通され、貫通されたボルト93がナット94に結合される。
ここで、ナット94が前マウントブラケット45の下面45aの内面に接合されている。よって、頂部85が前マウントブラケット45の下面45aにボルト93、ナット94で下方から締結(固定)される。
すなわち、縦壁84がアーム部78の上外壁78aに締結され、頂部85が前マウントブラケット45に締結される。これにより、サブフレーム本体61の左前部61aが前アーム62を介して前マウントブラケット45に連結される。
この状態において、フレーム部166に前締結部168が配置される。
つぎに、車体前部構造160で左フロントサイドフレーム161からサブフレーム13を脱落させる例を図21に基づいて説明する。
図21に示すように、車体前部構造160が前面衝突することにより、左フロントサイドフレーム161に前突荷重F13が車体前方から入力する。前突荷重F13が入力することにより、左フロントサイドフレーム161が第1折部162、第2折部163、および第3折部164の3箇所で車幅方向に折れ曲がる。
具体的には、第1折部162が車幅方向内側へ略V字状に変形する。また、第2折部163が車幅方向外側へ略V字状に変形してパワーユニット15と干渉する。さらに、第3折部164のうち第2折部163側の部位164aが車幅方向外側へ折り曲げられることにより、第3折部164を支点にしてフレーム部166が車幅方向外側に変形する。
このように、第1折部162がパワーユニット15と干渉してパワーユニット15を両側で支持して後退させることにより、パワーユニット15を確実に後退させることができる。よって、第1位相差および第2位相差を発生させることができる。
これにより、左フロントサイドフレーム161からサブフレーム13を確実に分離して脱落させ、かつ、左フロントサイドフレーム161を3箇所で折り曲げて、前突荷重F13のエネルギ吸収性を高めることができる。
ここで、フレーム部166に前マウントブラケット45が設けられ、前マウントブラケット45にサブフレーム13の前締結部168が締結される。よって、フレーム部166が車幅方向外側に変形することにより、フレーム部166とともにボルト93が前締結部168から離れる方向へ矢印Jの如く移動する。
これにより、ボルト93が横スリット92から外れ、前マウントブラケット45から前締結部168を良好に分離できる。
つぎに、実施例4に係る車体前部構造180について説明する。
図22に示すように、車体前部構造180は、実施例1の車体前部構造10に左アンダロードパス部材(アンダロードパス部材)182および左アンダロードパス部材(アンダロードパス部材)182を加えたもので、その他の構成は実施例1の車体前部構造10と略同様である。
左アンダロードパス部材182と右アンダロードパス部材182とは略左右対称の部材であり、以下、左アンダロードパス部材182について詳しく説明し、右左アンダロードパス部材182の説明を省略する。
左アンダロードパス部材182は、フロントバルクヘッド27の下端部27aに前端部182aが連結され、サブフレーム13の前端部13aに後端部182bが連結される。
ここで、サブフレーム13の前端部13aがフロントバルクヘッド27の下端部27aに対して下方に位置する。よって、左アンダロードパス部材182がフロントバルクヘッド27の下端部27aからサブフレーム13の前端部13aまで車体後方へ向けて下り勾配に延出される。
この状態において、前面衝突の初期において、左フロントサイドフレーム161やアンダロードパス部材182に前突荷重F14が入力する。入力する前突荷重F14でアンダロードパス部材を軸圧壊させて衝撃エネルギを吸収できる。
また、実施例1と同様に、パワーユニット15の後部32aがサブフレーム13の傾斜面66に干渉して下向き分力F15を作用させることにより、左フロントサイドフレーム21の前マウントブラケット45からサブフレーム13の前締結部79を分離させることができる。
ここで、左アンダロードパス部材182がフロントバルクヘッド27の下端部27aからサブフレーム13の前端部13aまで車体後方へ向けて下り勾配に延出されている。
よって、前面衝突の後期において、軸圧壊された左アンダロードパス部材182からサブフレーム13の前端部13aに下向き分力F16が作用する。また、実施例1と同様に、パワーユニット15が車体後方へ矢印Kの如く継続して移動する。
このように、パワーユニット15の車体後方への移動に加えて、左アンダロードパス部材182により下向き分力F16を作用させることにより、左フロントサイドフレーム21の後マウントブラケット46から後締結部63を分離させることができる。よって、サブフレーム13を左フロントサイドフレーム21から良好に脱落させることができる。
これにより、前面衝突の後期において、左フロントサイドフレーム21の変形量や、パワーユニット15の移動量を確保でき、前面衝突により入力する衝撃エネルギを吸収できる。
このように、フロントバルクヘッド27の下端部27aとサブフレーム13の前端部13aとを左アンダロードパス部材182で連結することにより、前面衝突の初期と後期との両方において、衝撃エネルギを良好に吸収することができる。
つぎに、実施例5に係るサブフレーム190について説明する。
図23に示すように、サブフレーム190は、実施例1の前アーム62を前アーム191に代えたもので、その他の構成は実施例1の前アーム62と略同様である。
前アーム191は、サブフレーム本体61の左前部61aから上方へ立ち上げられるアーム部78と、アーム部78の上端部78bに設けられる前締結部192とを有する。
実施例5のアーム部を、便宜上、実施例1のアーム部78と同じ符号を付してアーム部78として説明する。
前締結部192は、中空状に形成される締結部本体193と、締結部本体193の内部に設けられる貫通カラー194とを備える。貫通カラー194の上端部が締結部本体193の上面193aに上溶接部(溶接部)196で接合され、貫通カラー194の下端部が締結部本体193の下面193bに下溶接部(溶接部)197で接合される。この状態において、貫通カラー194の貫通孔194aが上下方向に向けて配置される。
左フロントサイドフレーム21の前マウントブラケット45は、下面45aの内面45bにナット94が溶接部198で接合される。
貫通カラー194に下方からボルト199が貫通され、ボルト199がナット94に締結される。これにより、前締結部192が前マウントブラケット45の下面45aに締結(固定)される
図24(a)に示すように、左フロントサイドフレーム21を前突荷重で上方や車幅方向外側に曲げ変形させる。これにより、前マウントブラケット45の下面45aとナット94との溶接部198(図23参照)に亀裂を発生させ、溶接部198を破断させる。
よって、前マウントブラケット45の下面45aからナット94が矢印Lの如く下方に引き抜かれる。これにより、前マウントブラケット45の下面45aから前締結部192を下方へ良好に外すことができる。したがって、左フロントサイドフレーム21の前マウントブラケット45からサブフレーム190を確実に落下させることができる。
あるいは、図24(b)に示すように、左フロントサイドフレーム21を前突荷重で上方や車幅方向外側に曲げ変形させる。これにより、締結部本体193と貫通カラー194との上溶接部196や下溶接部197(図23参照)に亀裂を発生させ、上溶接部196や下溶接部197を破断させる。
よって、締結部本体193から貫通カラー194が矢印Mの如く上方に引き抜かれる。これにより、前マウントブラケット45の下面45aから前締結部192を下方へ良好に外すことができる。したがって、左フロントサイドフレーム21の前マウントブラケット45からサブフレーム190を確実に落下させることができる。
なお、本発明に係る車体前部構造および車体前部構造の衝撃吸収方法は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例1〜実施例5では、左フロントサイドフレーム21の上屈曲部37に前取付部42を有し、前取付部42の下部42aに前マウントブラケット45を設けた例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、上水平部38のうち上屈曲部37の近傍や、傾斜部36のうち上屈曲部37の近傍に前取付部42を有し、前取付部42の下部42aに前マウントブラケット45を設けることも可能である。
また、前記実施例1、実施例2、実施例4、実施例5では、左フロントサイドフレーム21を上屈曲部37で上方に曲げ変形させ、または、車幅方向外側に変形する曲げ変形許容部41について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、フロントサイドフレーム21のうち曲げ変形させたい部位の周辺を高強度にして剛性差を設定させて前マウントブラケット45を上方、または車幅方向外側へ変位させることも可能である。また、凹みやビード形状、穴などで左フロントサイドフレーム21を上方、または車幅方向外側に曲げ変形させることにより、前マウントブラケット45を上方、または車幅方向外側へ変位させることも可能である。
これにより、前マウントブラケット45の下面45aに対する前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)を良好に確保できる。これにより、前マウントブラケット45の下面45aからサブフレーム13の前締結部79を確実に分離できる。
さらに、実施例3では、左フロントサイドフレーム161を第1折部162、第2折部163、および第3折部164の3箇所で車幅方向に折れ曲げる例について説明したが、これに限定するものではない、
例えば、左フロントサイドフレーム161を第2折部163、および第3折部164の2箇所で折り曲げて、左フロントサイドフレーム161を車幅方向外側にのみ曲げ変形させることも可能である。左フロントサイドフレーム161を車幅方向外側に曲げ変形させることにより、前マウントブラケット45を車幅方向外側に変位させることができる。
よって、前マウントブラケット45の下面45aに対する前締結部79の変位量(すなわち、第1位相差)を良好に確保できる。これにより、前マウントブラケット45の下面45aからサブフレーム13の前締結部79を確実に分離できる。
また、前記実施例1〜実施例5では、トランスミッション32(具体的には、トランスミッションケース)の座部をパワーユニット15の後部32aとする例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、トランスミッション32の他の部位や、エンジン31、モータなど剛体の部位をパワーユニット15の後部32aとすることも可能である。
さらに、前記実施例1、実施例2、実施例4では、前締結部79の縦壁84に縦スリット88を形成し、前締結部79の頂部85に横スリット92を形成した例について説明したが、これに限定するものではない。例えば、前締結部79の縦壁84のみに縦スリット88を形成することも可能であり、前締結部79の頂部85のみに縦スリット88を形成することも可能である。
また、前記実施例1、実施例2、実施例4、実施例5では、サブフレーム13の後締結部63から後延長部68を一体に延ばす例について説明したが、これに限らないで、サブフレーム13の後締結部63と後延長部68とを別体とすることも可能である。すなわち、サブフレーム13の後締結部63から別体の後延長部68を車体後方で、かつ、車幅方向外側へ延ばすことも可能である。
さらに、前記実施例1〜実施例5では、トルクロッド101の後連結部101aを前連結部101bに対して上方にオフセット(ずら)した例について説明したが、これに限らないで、後連結部101aを前連結部101bに対して下方にオフセットさせることも可能である。
後連結部101aを前連結部101bより下方へオフセットさせた場合には、サブフレーム本体61の連結部64にトルクロッド101を経て下向きの分力が作用する。よって、パワーユニット15の干渉により傾斜面66に前突荷重F2の分力F3が下向きに作用した際に、サブフレーム13の後締結部63に下向き荷重を増大させて作用させることができる。
また、前記実施例1〜実施例5では、取付ブラケット105に切欠151を形成し、切欠151をボルト153から外してパワーユニット15の移動を確保する例について説明したが、この構成に限定するものではない。
例えば、パワーユニットの後退荷重によりトルクロッドに破断や折れを生じさせて、パワーユニットとサブフレームとの連結を解除することも可能である。これにより、パワーユニット15の移動が確保され、パワーユニット15の後部32aがサブフレーム13の傾斜面66に干渉する。
さらに、前記実施例1〜実施例5では、サブフレーム本体61のフレーム後部74を平面視略アーチ状に形成した例について説明したが、これに限らないで、例えばフレーム後部74を平面視略V字形状などの他の形状に形成することも可能である。
また、前記実施例1〜実施例5で示した車体前部構造、サブフレーム、パワーユニット、サスペンション部、ステアリングギヤボックス、左右のフロントサイドフレーム、ロアダッシュボード、ダッシュクロスメンバ、下水平部、下屈曲部、傾斜部、上屈曲部、上水平部、曲げ変形許容部、前マウントブラケット、後マウントブラケット、サブフレーム本体、前アーム、後締結部、傾斜面、スライダ部材、後延長部、ロアアーム支持部、収容凹部、アーム部、前締結部、縦スリット、横スリット、トルクロッド、取付ブラケット、取付ブラケットのスリット、ロアアーム、補強ステイ、縦壁部、補強ステイの切欠、第1折部、第2折部、第3折部、左右のアンダロードパス部材および貫通カラーなどの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、フロントサイドフレームにサブフレームが支持され、サブフレームの車体前方にパワーユニットが配置される車体前部構造を備えた自動車への適用に好適である。
10 車体前部構造
13 サブフレーム
13b サブフレームの前部
15 パワーユニット
17 サスペンション部
18 ステアリングギヤボックス
21 左右のフロントサイドフレーム(一対のフロントサイドフレーム)
21a フロントサイドフレームの前部
21b フロントサイドフレームの後面
21c フロントサイドフレームの前端部
23 ロアダッシュボード(ダッシュロア)
23a ロアダッシュボードの車室側の面
24 ダッシュクロスメンバ
31 エンジン
32 トランスミッション
32a パワーユニットの後部
32b パワーユニットの後部の近傍
34 下水平部
34a 下水平部の下面
35 下屈曲部
35a 屈曲下面(下屈曲部の下面)
36 傾斜部
37 上屈曲部
38 上水平部
41 曲げ変形許容部
42 前取付部
43 後取付部
45 前マウントブラケット
45a 前マウントブラケットの下面(前取付部の下面)
45b 下面の内面(前取付部の下面の内面)
46 後マウントブラケット
47 上ブラケット部
48 下ブラケット部
48a 下ブラケット部の下面(後マウントブラケットの下面)
61 サブフレーム本体
61a サブフレーム本体の左右の前部(サブフレームの左右の前部)
61b サブフレーム本体の左右の後部(サブフレームの左右の後部)
61d サブフレーム本体の下部(サブフレームの下部)
61f サブフレーム本体の後端部(サブフレームの後端部)
62 前アーム(左右の前アーム)
63 後締結部(左右の後締結部)
66 傾斜面
67 スライダ部材
68 後延長部
69 前ロアアーム支持部(ロアアーム支持部)
72,73 上、下側の高強度鋼板
74 フレーム後部
75 収容凹部
78 アーム部
79 前締結部(左右の前締結部)
81,82 前、後側の高強度鋼板
88 前締結部の縦スリット(スリット)
88a 縦スリットの下端
89,91 前締結部のボルト、ナット(第1締結部材)
93,94 前締結部のボルト、ナット(第2締結部材)
92 前締結部の横スリット(スリット)
92a 横スリットの外端
98,99 後締結部のボルト、ナット(締結部材)
101 トルクロッド
101a 後連結部
101b 前連結部
104 取付ブラケットのボルト(締結部材)
105 取付ブラケット
106 取付ブラケットのスリット
106a スリットの前端
113 後延長部の後端部
114 後延長部の上面傾斜部(後延長部の上面)
114a 上面傾斜部の上面(後延長部の上面)
121 ロアアーム
145 補強ステイ(後延長部)
148 縦壁部
148c 縦壁部の後部壁(後部)
151 切欠
153 補強ステイのボルト(締結部材)
154 内面のナット
162 第1折部
163 第2折部
164 第3折部
164a 第3折部の第2折部側の部位
182 左右のアンダロードパス部材(アンダロードパス部材)
194 貫通カラー
F1,F5,F13,F14 前突荷重(前面衝突の衝撃荷重)
F2,F7,F12 パワーユニットの後退荷重(傾斜面に入力する荷重)
F10 ロアアームからの入力荷重
θ3 傾斜面の傾斜角度

Claims (2)

  1. ダッシュロア側の下水平部、下屈曲部、傾斜部、上屈曲部、上水平部が車体前方へ向けて順に連続して延び、前記上屈曲部または該上屈曲部の近傍に前取付部を有し、かつ、前記傾斜部に後取付部を有する一対のフロントサイドフレームと、
    該一対のフロントサイドフレームの下方から前記前取付部および前記後取付部に固定され、サスペンションのロアアーム、ステアリングギヤボックスが支持されるサブフレームと、
    該サブフレームの車体前方に配置され、前記一対のフロントサイドフレームに支持されるパワーユニットと、を含み、
    前記サブフレームは、
    該サブフレームの左右の前部に形成され、前記前取付部に固定される前締結部を有する前アームと、
    左右の前アームの間に形成され、車体後方へ向けて上り勾配に傾斜する傾斜面と、
    該サブフレームの左右の後部に形成され、前記後取付部に固定される後締結部と、を有し、
    前記パワーユニットの後部が前記傾斜面に対峙し、
    前記サブフレームは、
    前記後締結部から一体に、または別体に車体後方で、かつ、車幅方向外側へ向けて延ばされる後延長部を備え、
    前記後延長部は、
    該後延長部の上面が後端部へ向けて徐々に下降することにより断面が縮小され、
    前記後端部が前記下水平部の下面に結合され、
    前記後延長部は、
    前記ロアアームからの入力荷重を支え、かつ、前記サブフレームと別体に形成される補強ステイであって、
    該補強ステイは、
    車体前後方向に延び、後部が車幅方向内側へオフセットされる縦壁部と、
    該縦壁部の後部より車幅方向外側に形成され、車幅方向外側へ開口する切欠と、を有し、
    該切欠を貫通する締結部材で前記補強ステイが前記下水平部の下面に締結される、ことを特徴とする車体前部構造。
  2. 一対のフロントサイドフレームにパワーユニットが支持され、該パワーユニットの車体後方に配置され、前記一対のフロントサイドフレームにサブフレームの前締結部および後締結部が連結され、前記サブフレームに前記パワーユニットの後部に対峙する傾斜面が形成される車体前部構造の衝撃吸収方法であって、
    前面衝突の初期において、該前面衝突の衝撃荷重が前記フロントサイドフレームの前端部に車体後方へ向けて入力し、
    前方から後方の順に、第1折部、第2折部、および第3折部の3箇所で車幅方向に折れ曲げ、
    前記衝撃荷重で前記フロントサイドフレームの前取付部を前記前締結部から離れる車幅方向の外側に変形させて前記サブフレームの前締結部を前記フロントサイドフレームから分離する第1位相差を発生させ、前記パワーユニットを左右の第1折部で挟んで車体後方へ向けて移動し、
    前記前面衝突の後期において、前記パワーユニットの後部を前記サブフレームの傾斜面に干渉させて、前記サブフレームを下方に押し下げることにより、前記パワーユニットを前記前面衝突の衝撃荷重で車体後方へ向けてさらに移動し、前記パワーユニットを前記サブフレームに乗り上げさせ、
    前記サブフレームを前記パワーユニットで下方に押し下げることにより、前記サブフレームの後端部を支点にして前記サブフレームを下方に回転させ、
    前記サブフレームの後端部より車体前方側に設けられる前記後締結部を前記フロントサイドフレームの後取付部から分離する第2位相差を発生させる
    ことを特徴とする車体前部構造の衝撃吸収方法。
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