JP6560710B2

JP6560710B2 - 車体前部構造

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Publication number: JP6560710B2
Application number: JP2017106134A
Authority: JP
Inventors: 政孝中野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2037-05-30
Also published as: CN108974133A; CN108974133B; JP2018199471A

Description

本発明は、自動車等の車両の車体前部構造に関する。

例えば、特許文献１には、エンジン等のパワーユニットがマウントされたサブフレーム（フロントサブフレーム）を、車体に対して固定する複数の固定部を備えた車体構造が開示されている。

この複数の固定部は、サブフレームの左右前方を固定する前側固定部と、サブフレームの後側後方を固定する後側固定部とを有している。

特許第５３６４７９４号公報

ところで、車両前方から衝突荷重が入力された際、サブフレームを車体（例えば、フロントサイドフレーム）から下方へ変位させることが考えられる。サブフレームを車体から下方へ変位させるためには、サブフレームを車体に固定するための固定部に付与される入力荷重を大きくする必要がある。

しかしながら、フロントサイドフレームの車両後方部分は、フロアパネルを支持するために車両後方へ延出している。このため、サブフレームの固定部に付与される入力荷重は、フロントサイドフレームの車両後方部分を介して分散されるおそれがある。これにより、サブフレームの下方への変位量が小さくなるおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、荷重が入力された際、フロントサブフレームの下方への変位量を大きくすることが可能な車体前部構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両前後方向に沿って延在し、車幅方向の両側に配置された左右一対のフロントサイドフレームと、固定部を介して、前記フロントサイドフレームの車両後方に固定されるフロントサブフレームと、車幅方向に沿って延在し、前記左右一対のフロントサイドフレーム同士を連結するクロスメンバと、を備え、前記固定部は、前記フロントサブフレームを前記フロントサイドフレームに対して固定する前側固定部と、前記フロントサブフレームを前記クロスメンバに対して固定する後側固定部とを有し、前記後側固定部は、強度の高い高強度部と、前記高強度部の車両後方に配置され、前記高強度部よりも強度の低い低強度部とを有し、前記フロントサブフレームは、前記前側固定部に対して締結される前締結部と、前記後側固定部に対して締結される後締結部とを有し、前記後側固定部は、締結されるボルトによって前記フロントサブフレームが固定されるボルト挿通孔を有し、前記ボルト挿通孔は、前記高強度部と前記低強度部との間に配置され、車両前方から荷重が入力された際、前記フロントサブフレームは、車両前後方向に沿って前記高強度部側から前記低強度部側に向かって変位すると共に、前記ボルト挿通孔に締結された前記ボルトが前記低強度部を引きちぎって移動し、前記フロントサイドフレームは、サイドフレーム補強部材を有し、前記サイドフレーム補強部材は、前記フロントサブフレームが変位する方向に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明では、荷重が入力された際、フロントサブフレームの下方への変位量を大きくすることが可能な車体前部構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車両前部を底面の斜め方向から見た概略底面斜視図である。本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車両前部を底面から見た底面図である。図１に示す車両前部を上から見た平面図である。図３に示すＩＶ部分の拡大平面図である。（ａ）は、サイドフレーム補強部材が内フレームに対して結合された状態を示す拡大斜視図、（ｂ）は、サイドフレームの構成を示す拡大斜視図である。（ａ）は、サブフレーム補強部材が後側固定部に対して結合された状態を示す拡大斜視図、（ｂ）は、サブフレーム補強部材の構成を示す拡大斜視図である。前側補強部材が設けられた左フロントサイドフレームの車両前方の側面図である。（ａ）〜（ｃ）は、左フロントサイドフレームに対して前突荷重が入力されて折れ曲がった状態をそれぞれ示したものであり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、底面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、鉛直上下方向をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車両前部１０は、モノコックボディからなる車体１２を有する。この車体１２は、車両前部１０の車幅方向の中心を通って車両前後方向に沿って延在する図示しない中心線に対して、左右対称に配置されている。

図２及び図３に示されるように、車体１２は、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４と、左右一対のサイドシル１６、１６と、クロスメンバ１８と、サブフレーム（フロントサブフレーム）２０と、固定部と、後方クロスメンバ２１とを備えて構成されている。

図２に示されるように、固定部は、サブフレーム２０を車体に対して固定するものであり、前側固定部２２ａと、後側固定部２２ｂとから構成されている。前側固定部２２ａは、一対のフロントサイドフレーム１４、１４に設けられ、サブフレーム２０の左右前側を固定している。後側固定部２２ｂは、クロスメンバ１８に設けられ、サブフレーム２０の左右後側を固定している。これにより、サブフレーム２０は、車体に対して合計４点で固定されている。

左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４は、車体前部の左右両側に位置し、車両前後方向に沿って延在している。各フロントサイドフレーム１４は、サイドフレーム本体２４と、外フレーム２６と、内フレーム２８とを有する。外フレーム２６及び内フレーム２８は、各フロントサイドフレーム１４の車両後方に位置する分岐点Ｐからそれぞれ車幅方向の外側と内側とに分岐するように設けられている。

また、分岐点Ｐに近接する内フレーム２８には、屈曲部３２が設けられている。屈曲部３２は、サブフレーム２０が固定される後側固定部２２ｂから車両後方に向かって車幅方向内側に屈曲するように構成されている。

外フレーム２６及び内フレーム２８は、それぞれ断面ハット形状を呈している。外フレーム２６は、分岐点Ｐから車幅方向の外側斜め方向に向かって分岐し、その後方端部がサイドシル１６に固定されている。内フレーム２８は、分岐点Ｐから車幅方向の内側斜め方向に向かって分岐し、その後方端部が後方クロスメンバ２１に固定されている。

図４に示されるように、内フレーム２８は、車幅方向内側の内側フランジ部２８ａと、車幅方向外側の外側フランジ部２８ｂと、内側フランジ部２８ａ及び外側フランジ部２８ｂに連続し、下方側に向かって断面コ字状に窪む一対の内側側壁２８ｃ、外側側壁２８ｄ及び底壁２８ｅとから構成されている。なお、分岐点Ｐでは、外フレーム２６の底壁外面と内フレーム２８の底壁内面とが固定されている。サイドフレーム本体２４は、屈曲部３２よりも車両前方に位置し、車両前方に向かって延在するように設けられている。

図２に示されるように、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車両前端の間には、車幅方向に沿って延在するバンパビーム３４が架け渡されている。また、図２において、バンパビーム３４と、サブフレーム２０と、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車両前方側との間には、パワーユニットＰＵ（図２中の２点鎖線参照）が配置されている。パワーユニットＰＵは、例えば、エンジン等の動力源や、ミッションケースを有するトランスミッションＭ等を備えている。さらに、ダッシュボードの前方で車幅方向に沿った両側には、図示しない左右のダンパの上端を支持する左右のダンパベース３５、３５及びダンパハウジング３６、３６が配置されている。

図２に示されるように、サブフレーム２０は、車幅方向及び車両前後方向に延在している。また、サブフレーム２０は、前側固定部２２ａ及び後側固定部２２ｂを介して、一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車両後方に固定されている。さらに、このサブフレーム２０は、上下方向において一対のフロントサイドフレーム１４、１４の下方に配置されていると共に、クロスメンバ１８に対して車両前方に配置されている。

サブフレーム２０は、前側固定部２２ａに対して図示しないボルトを介して固定（締結）される左右一対の前締結部３８、３８と、クロスメンバ１８の後側固定部２２ｂに対して図示しないボルトを介して固定（締結）される左右一対の後締結部３９、３９とを有する。

図２及び図３に示されるように、クロスメンバ１８は、車幅方向に沿った延在し、一対のフロントサイドフレーム１４、１４同士を連結している。このクロスメンバ１８は、車幅方向中央に配置されたクロスメンバ本体４２と、クロスメンバ本体４２の車幅方向外側の端部とフロントサイドフレーム１４の屈曲部３２とをそれぞれ連結すると共に、サブフレーム２０の左右後側を固定する一対の後側固定部２２ｂ、２２ｂとを備えている。

図２に示されるように、外フレーム２６と内フレーム２８との分岐点Ｐを挟んだ車幅方向の両側には、左右一対のアウトリガー本体４０、４０がそれぞれ配置されている。左右一対のアウトリガー本体４０、４０の底面部には、溶接フランジ４３を介して補強カバー４４が結合されている。

各アウトリガーを、アウトリガー本体４０と、補強カバー４４とからなる２つの部材で分割して構成することで、アウトリガーを小型化することができると共に、成形性を向上させることができる。また、２つに分割構成することで、板厚や材質を変更することが可能となり、軽量化を達成することができる。

図３、図４に示されるように、内フレーム２８の屈曲部３２には、屈曲部３２を補強するサイドフレーム補強部材（補強部）４６が設けられている。図５（ａ）に示されるように、このサイドフレーム補強部材４６は、内フレーム２８の内側側壁２８ｃ及び底壁２８ｅに対して、例えば、スポット溶接等によって一体的に結合（接合）されている。

サイドフレーム補強部材４６は、断面略Ｌ字状を呈するパッチ部材によって構成されている。図５（ｂ）に示されるように、このサイドフレーム補強部材４６は、縦片部４６ａと、横片部４６ｂと、折曲部４６ｃと、延出部４６ｄとから構成されている。

縦片部４６ａは、平面視して上下方向に立設して内フレーム２８の内側側壁２８ｃに接合されている。横片部４６ｂは、内フレーム２８の底壁２８ｅに接合されている。折曲部４６ｃは、縦片部４６ａと横片部４６ｂとの間に折れ曲がるように形成されている。延出部４６ｄは、縦片部４６ａの車両前方の上端部に位置し、その頂部４６ｅが内フレーム２８の内側フランジ部２８ａと内側側壁２８ｃとの稜線４８の近傍部位まで延出している。

図６（ａ）に示されるように、左後側固定部２２ｂには、左後側固定部２２ｂを補強するサブフレーム補強部材５０が設けられている。このサブフレーム補強部材５０は、左後側固定部２２ｂに形成されたボルト挿通孔５２の一部を囲繞し、平面視して略円弧状に切り欠かれて形成された開口部５４を有する。この開口部５４の開口は、内フレーム２８に設けられたサイドフレーム補強部材４６に臨むように形成されている。

図６（ｂ）に示されるように、サブフレーム補強部材５０は、平面視して鉤状を呈する平面部５０ａと、平面部５０ａの車両前方端部から上方に向かって立ち上がり車幅方向に沿って延在する前方フランジ部５０ｂと、平面部５０ａの外側端部から車両前方に向かって延出し内フレーム２８に接合される接合フランジ部５０ｃと、平面部５０ａの外側端部から車幅方向外側に向かって延出し内フレーム２８に接合される接合フランジ部５０ｄとを有する。

図４、図６（ａ）に示されるように、左後側固定部２２ｂにおいて、サブフレーム補強部材５０が結合されている領域は、サブフレーム補強部材５０によって補強されて強度が高い高強度部５６を構成している。また、高強度部５６以外のサブフレーム補強部材５０が設けられていない領域は、高強度部５６よりも強度が低い低強度部５８を構成している。

図４に示されるように、サイドフレーム補強部材４６の車両前方端部４６ｆの一部は、車幅方向においてサブフレーム補強部材５０の車両後方端部５０ｅと重畳する位置まで車両前方に延出している。

なお、本実施形態では、左右の後側固定部２２ｂ、２２ｂをクロスメンバ１８に設けた場合を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、左右の後側固定部２２ｂ、２２ｂを左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４に設けるようにしてもよい。また、本実施形態では、サイドフレーム補強部材４６及びサブフレーム補強部材５０は、ミッションケースを有するトランスミッションＭが配置された車両前部１０の左側に配置されているが、車両前部１０の左右両側に配置するようにしてもよい。

左右一対のサイドシル１６、１６は、車幅方向の両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延在している。図４に示されるように、各サイドシル１６は、サイドシルインナ１７ａと、サイドシルアウタ１７ｂと、図示しないサイドシルスチフナとが一体的に結合されて構成されている。サイドシルインナ１７ａは、断面ハット形状を有し、車幅方向内側に配置されている。サイドシルアウタ１７ｂは、断面ハット形状を有し、車幅方向外側に配置されている。図示しないサイドシルスチフナは、サイドシルインナ１７ａとサイドシルアウタ１７ｂとの間に配置されている。

図７に示されるように、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車両前方には、前側補強部材６０がそれぞれ設けられている。この前側補強部材６０は、軸直断面が略Ｌ字状を呈し、前側固定部２２ａよりも車両前方に向かって延在している。前側補強部材６０は、フロントサイドフレーム１４の車幅方向外側の側壁に結合される縦壁６０ａと、フロントサイドフレーム１４の下壁に結合される横壁６０ｂとを有する。

前側補強部材６０は、フロントサイドフレーム１４の前側固定部（前側固定点）２２ａの車両前方に位置する前側固定点脆弱部６２を有する。この前側固定点脆弱部６２は、縦壁６０ａの車両後方端部側に切り欠かれた側面視略矩形状の凹部によって形成されている。

また、各フロントサイドフレーム１４の車両前方端部には、前端脆弱部６４が設けられている。この前端脆弱部６４は、フロントサイドフレーム１４の内側に向かって窪む溝からなり、上下方向に延設されたビードによって構成されている。前側補強部材６０の車両前方端部６０ｃは、前端脆弱部６４まで延出している。

本実施形態に係る車体前部構造が適用された車両前部１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

例えば、前突荷重がフロントサイドフレーム１４に入力された際、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂは、高強度部５６側から低強度部５８側に向かって変位する。この場合、サブフレーム２０が変位する方向には、フロントサイドフレーム１４の屈曲部３２を補強するサイドフレーム補強部材４６が配設されている。これにより、本実施形態では、フロントサイドフレーム１４の屈曲部３２の変形が阻止されてサブフレーム２０の後側固定部２２ｂに付与される荷重が内フレーム２８へ伝達されることが抑制される。従って、本実施形態では、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂに付与された荷重の分散を抑制して低強度部５８に荷重を集中させることができ、サブフレーム２０を安定して車体から変位させることができる。この結果、本実施形態では、前突荷重が入力された際、後側固定部２２ｂから変位させるためのフロントサブフレーム１４の変位量を大きくすることができる。

仮に、フロントサイドフレーム１４の屈曲部３２を補強するサイドフレーム補強部材４６が設けられていない場合、前突荷重によって屈曲部３２が撓み変形し、内フレーム２８及び外フレーム２６に沿って前突荷重が伝達されることで荷重が分散される。これにより、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂに対して入力される荷重が低減し、サブフレーム２０が後側固定部２２ｂから変位する力が低下する。この結果、例えば、ボルト挿通孔５２及び図示しないボルトを介して後側固定部２２ｂに締結されたサブフレーム２０がボルト挿通孔５２を引きちぎって車体から変位することが困難となるおそれがある。

なお、本実施形態では、トランスミッションＭのミッションケースから伝達される前突荷重を考慮して車両左側にのみサイドフレーム補強部材４６及びサブフレーム補強部材５０をそれぞれ配置しているが、これに限定されるものではない。車両前部１０の車幅方向に沿った両側にそれぞれサイドフレーム補強部材４６及びサブフレーム補強部材５０を配置するようにしてもよい。

また、本実施形態では、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂに高強度部５６と低強度部５８とをそれぞれ設けることで、後側固定部２２ｂの所定強度の確保と、強度差によって高強度部５６側から低強度部５８側へのサブフレーム２０の効率的な変位とを調和させることができる。この結果、荷重が入力されたときのサブフレーム２０の変位量を大きくすることができ、所謂、サブフレーム締結点抜きを安定的且つ確実に遂行することができる。

さらに、本実施形態では、車体１２の強度を向上させるためにフロントサイドフレーム１４の車両後方に屈曲部３２を設けた場合であっても、この屈曲部３２にサイドフレーム補強部材（補強部）４６を設けることで、前突荷重がフロントサイドフレーム１４に入力された際、屈曲部３２から内フレーム２８及び外フレーム２６の車両後方に向かって荷重が分散することを好適に回避することができる。この結果、本実施形態では、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂに入力される前突荷重の低減を抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、サブフレーム補強部材５０を設けることで、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂの強度を向上させることができる。また、サブフレーム補強部材５０は、サイドフレーム補強部材４６側（屈曲部３２側）に臨む開口部５４を有することで、サブフレーム２０を内フレーム２８の屈曲部３２側に向かって容易に変位させることができる。さらに、サブフレーム補強部材５０に対して開口部５４を設けたことによる強度の低下を、サブフレーム２０の変位方向に近接配置されたサイドフレーム補強部材４６で補うことができる。

さらにまた、本実施形態では、サイドフレーム補強部材４６がサブフレーム補強部材５０と車幅方向で重畳する位置まで車両前方に延出している。これにより、本実施形態では、前突荷重が入力された際、サブフレーム２０の後側固定部２２ｂに入力される荷重によってサイドフレーム補強部材４６がフロントサイドフレーム１４の内側側壁２８ｃから剥離することを防止することができる。

さらにまた、本実施形態では、フロントサイドフレーム１４の車両前方に設けられた前側補強部材６０により、フロントサイドフレーム１４の強度を向上させることができる。また、本実施形態では、前側補強部材６０が前側固定部２２ａの車両前方に前側固定点脆弱部６２を設けている。これにより、本実施形態では、前側固定点脆弱部６２との間で強度差が発生し、前突荷重が入力された際、前側固定点脆弱部６２を起点とてフロントサイドフレーム１４を上方に向かって折れ曲がり易くすることができる。この結果、本実施形態では、サブフレーム２０を下方に向かって確実且つ安定的に変位させることができる。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、左フロントサイドフレームに対して前突荷重が入力されて折れ曲がった状態をそれぞれ示したものであり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、底面図である。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では、前側補強部材６０の図示を省略している。また、各三角形によって、前側固定部２２ａ、前側固定点脆弱部６２、前端脆弱部６４をそれぞれ模式的に示している。

図８（ｂ）の矢印で示されるように、前側固定点脆弱部６２を起点として左フロントサイドフレーム１４を上方に向かって折れ曲げることができる。この結果、本実施形態では、前突荷重入力時のサブフレーム２０の変位量（後側固定部に対する入力荷重）を大きくすることができる。例えば、大きな衝突荷重が入力された場合、後側固定部２２ｂからサブフレーム２０を容易に離脱させることができる。

さらにまた、本実施形態では、フロントサイドフレーム１４の前端部に前端脆弱部６４を設け、前側補強部材６０の車両前方端部を前端脆弱部６４まで延出している。これにより、本実施形態では、車両前方から入力される前突荷重を前側補強部材６０に対して伝達することができ、前側固定点脆弱部６２に対して入力される荷重を大きくすることができる。この結果、サブフレームの車体下方への変位量が大きくなり、所謂、サブフレーム締結点抜きを安定的且つ確実に遂行することができる。

１０車両前部
１４フロントサイドフレーム
１８クロスメンバ
２０サブフレーム（フロントサブフレーム）
２２ａ前側固定部
２２ｂ後側固定部（固定部）
３２屈曲部
４６サイドフレーム補強部材（補強部）
４６ｆ（サイドフレーム補強部材の）車両前方端部
５０サブフレーム補強部材
５２開口部
５６高強度部
５８低強度部
６０前側補強部材
６２前側固定点脆弱部
６４前端脆弱部

Claims

車両前後方向に沿って延在し、車幅方向の両側に配置された左右一対のフロントサイドフレームと、
固定部を介して、前記フロントサイドフレームの車両後方に固定されるフロントサブフレームと、
車幅方向に沿って延在し、前記左右一対のフロントサイドフレーム同士を連結するクロスメンバと、
を備え、
前記固定部は、前記フロントサブフレームを前記フロントサイドフレームに対して固定する前側固定部と、前記フロントサブフレームを前記クロスメンバに対して固定する後側固定部とを有し、
前記後側固定部は、強度の高い高強度部と、前記高強度部の車両後方に配置され、前記高強度部よりも強度の低い低強度部とを有し、
前記フロントサブフレームは、前記前側固定部に対して締結される前締結部と、前記後側固定部に対して締結される後締結部とを有し、
前記後側固定部は、締結されるボルトによって前記フロントサブフレームが固定されるボルト挿通孔を有し、
前記ボルト挿通孔は、前記高強度部と前記低強度部との間に配置され、
車両前方から荷重が入力された際、前記フロントサブフレームは、車両前後方向に沿って前記高強度部側から前記低強度部側に向かって変位すると共に、前記ボルト挿通孔に締結された前記ボルトが前記低強度部を引きちぎって移動し、
前記フロントサイドフレームは、サイドフレーム補強部材を有し、
前記サイドフレーム補強部材は、前記フロントサブフレームが変位する方向に沿って配置されていることを特徴とする車体前部構造。
請求項１記載の車体前部構造において、
前記フロントサイドフレームは、前記フロントサブフレームが固定される前記後側固定部から車両後方に向かって車幅方向に屈曲する屈曲部を有し、
前記サイドフレーム補強部材は、前記屈曲部に設けられていることを特徴とする車体前部構造。
請求項１又は請求項２記載の車体前部構造において、
前記フロントサブフレームは、前記フロントサイドフレームから車幅方向に延びる前記クロスメンバに前記後側固定部を介して固定され、
前記後側固定部は、サブフレーム補強部材を有し、
前記サブフレーム補強部材は、前記ボルト挿通孔を囲繞する開口部を有して該ボルト挿通孔に近接して配置され、
前記高強度部は、前記サブフレーム補強部材によって補強されている領域で構成され、
前記低強度部は、前記サブフレーム補強部材が設けられていない領域で構成されていることを特徴とする車体前部構造。
請求項３記載の車体前部構造において、
前記サイドフレーム補強部材は、前記サブフレーム補強部材と車幅方向で重畳する位置まで車両前方に延出し、前記フロントサイドフレームの側壁に固定されていることを特徴とする車体前部構造。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の車体前部構造において、
前記フロントサイドフレームの車両前方には、前側補強部材が設けられ、
前記前側補強部材は、前記フロントサイドフレームの前記前側固定部の車両前方に前側固定点脆弱部を有することを特徴とする車体前部構造。
請求項５記載の車体前部構造において、
前記フロントサイドフレームの前端部には、前端脆弱部が設けられ、
前記前側補強部材の車両前方端部は、前記前端脆弱部まで延出していることを特徴とする車体前部構造。