JP6807579B2 - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の前部を形成する前部車体構造に関する。
サスペンションアームを支持するサブフレームが、車体の一部を形成するメインフレームの下方に配置されることがある(特許文献1を参照)。特許文献1のサブフレームは、バンパビームと、クラッシュカンと、セットプレートと、フロントサイドメンバと、突出部材と、を備える。バンパビームは、車幅方向に延び、自動車の前端部の一部を形成する。クラッシュカンは、バンパビームとセットプレートとの間で固定される。フロントサイドメンバは、セットプレートから後方に延びる。突出部材は、フロントサイドメンバから、車幅方向において外方に突出する。特許文献1によれば、自動車が、クラッシュカンの外側の部位で衝突したとき、自動車と衝突した衝突物は、突出部材に当たる。このとき、フロントサイドメンバは、突出部材から、車幅方向において内方に作用する力を受け、屈曲或いは折れることができる。したがって、フロントサイドメンバは、衝撃を吸収し、或いは、車室への衝撃力の伝達を遮断することができる。すなわち、特許文献1の前部車体構造は、車室を効果的に保護することができる。
しかしながら、特許文献1の前部車体構造は、クラッシュカンが圧縮変形するような正面衝突に対する剛性に関して、改善がなされ得る。特許文献2は、平面状のセットプレートに代えて、立体的な形状を有する柱状部材を利用することを提案する。特許文献2によれば、柱状部材は、クラッシュカンが支持される部位において高い剛性をもたらすので、特許文献2の前部車体構造は、正面衝突に対して高い剛性を有することができる。
特開2013−212757号公報 特開2015−231781号公報
特許文献2のフロントサイドメンバは、柱状部材の後面、右面及び左面を取り囲むので、クラッシュカンが受けた衝撃力をしっかりと受け止めることができる。しかしながら、フロントサイドメンバは、自動車の前輪の内面に対向し、前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するので、特許文献2の技術の下では、フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くなり、操舵空間は、狭くなる。
設計者は、フロントサイドメンバに、車幅方向において内方に大きく湾曲した形状を与え、操舵空間を広くしてもよい。しかしながら、フロントサイドメンバが内方に大きく湾曲するならば、自動車が正面衝突したときに、湾曲部位に大きな応力が作用し、フロントサイドメンバは、破損しやすくなる。すなわち、フロントサイドメンバは、後方へ作用する大きな衝撃力を適切に受け止められない。
後方に作用する大きな衝撃力が、フロントサイドメンバに作用したときに、メインフレームからのサブフレームの離脱を許容する構造は、既知である(特開2014−169043号公報を参照)。メインフレームからのサブフレームの離脱の結果、車室へ伝達される衝撃力は、大幅に低減される。
当該構造に関して、サブフレームをメインフレームに連結するための連結部位は、フロントサイドメンバを通じて伝達された衝撃力によって破壊される。しかしながら、フロントサイドメンバが、大きく湾曲しているならば、破壊的な衝撃力が連結部位に伝達される前に、フロントサイドメンバは、湾曲部位において、破損することもある。この結果、サブフレームは、メインフレームから適切に離脱されず、大きな衝撃力が、車室に伝達されてしまうこともある。
設計者は、フロントサイドメンバの湾曲部位における破損を回避するために、フロントサイドメンバ自体の剛性を高くしてもよい。しかしながら、剛性の向上は、フロントサイドメンバの重量の増加やフロントサイドメンバの高額化に帰結しやすい。
本発明は、衝撃吸収部の外側での衝突(SOL衝突:Small Overlap衝突)に対してフロントサイドメンバを適切に屈曲させる一方で、衝撃吸収部を圧縮変形させる衝突に対して、フロントサイドメンバの屈曲を生じにくくさせ、且つ、広い操舵空間の形成に貢献する軽量な前部車体構造を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る前部車体構造は、衝撃力を吸収する衝撃吸収部を有する。前部車体構造は、前記衝撃吸収部を支持する支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有する柱状部材と、前記柱状部材よりも前記自動車の車幅方向において外側へ突出する突出部材と、前記自動車の前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するように前方に延び、且つ、前記突出部材が取り付けられるフロントサイドメンバと、を備える。前記フロントサイドメンバは、前記後壁から前記車幅方向において外方へ突出することなく、前記後壁に突き当てられた外前端と、前記支持前端に接続され、且つ、前記車幅方向において前記外前端より内側に位置する内前端と、を含む。
上記の構成によれば、柱状部材は、衝撃吸収部が取り付けられる支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有するので、従来のセットプレートよりも高い剛性を有することができる。したがって、前部車体構造が、小さな衝撃力を受けたとき、衝撃吸収部のみが圧縮変形しやすくなる。このことは、フロントサイドメンバの不必要な変形は生じにくいことを意味する。
突出部材は、柱状部材から、車幅方向において外側へ突出するので、SOL衝突時に、衝突物に衝突することができる。突出部材は、フロントサイドメンバに取り付けられるので、フロントサイドメンバは、突出部材から力を受け、適切に屈曲又は折れることができる。したがって、車室は、SOL衝突時の衝撃から保護されやすい。
衝撃吸収部が圧縮変形される強い衝撃力が、前部車体構造に作用したとき、フロントサイドメンバの外前端及び内前端は、柱状部材の後壁及び支持前端にそれぞれ接続されるので、フロントサイドメンバは、衝撃力を適切に受け止めることができる。外前端は、柱状部材の後壁から、車幅方向において外方に突出しないので、フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くならない。したがって、フロントサイドメンバが、大きく湾曲した形状を有さなくとも、操舵空間は、広くなる。フロントサイドメンバは、柱状部材から略真っ直ぐに後方に延びることができるので、前部車体構造は、衝撃吸収部が圧縮変形される正面衝突に対して高い剛性を有することができる。
上記の構成に関して、前記フロントサイドメンバは、前記外前端から後方に延びる外パネルと、前記内前端から後方に延びる内パネルと、を含んでもよい。前記外パネル及び前記内パネルそれぞれは、U字状の断面を有してもよい。前記外パネルは、前記内パネルに接合され、前記フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体を形成してもよい。
上記の構成によれば、外前端から後方に延びる外パネル及び内前端から後方に延びる内パネルは、U字状の断面を有するので、フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体は、容易に形成される。
上記の構成に関して、前記突出部材は、前記外前端よりも後方で前記外パネルに接合される後端縁を含んでもよい。前記外パネルは、前記後端縁よりも後方の位置に形成された特異的に脆弱な脆弱部を含んでもよい。
上記の構成によれば、特異的に脆弱な脆弱部は、突出部材の後端縁よりも後方の位置に形成されるので、外パネルは、SOL衝突下で突出部材から伝達された力によって、脆弱部において屈曲又は折れやすくなる。
上記の構成に関して、前部車体構造は、前記柱状部材を、前記柱状部材の上方に位置する車体に連結させる連結部材と、前記車体及び前記連結部材の連結位置と前記突出部材の前記後端縁との間において、前記内パネルから、前記車幅方向において内方に延びる後縁を有するクロスメンバと、を更に備えてもよい。
上記の構成によれば、前部車体構造は、連結部材によって、柱状部材を介して車体に連結されることになる。クロスメンバの後縁は、車体と連結部材との間の連結位置と後端縁との間において、内パネルから、車幅方向において内方に延びるので、フロントサイドメンバに作用する曲げモーメントに抗することができる。したがって、フロントサイドメンバは、衝撃吸収部が圧縮変形される強い衝撃力に耐え、屈曲しにくい。SOL衝突が生じたときは、クロスメンバの後縁は、突出部材の後端縁よりも前方に位置するので、フロントサイドメンバは、突出部材から伝達された力によって適切に屈曲され得る。
上記の構成に関して、前記突出部材は、前記後端縁から前記外前端までの区間の少なくとも一部において前記外パネルに接合されてもよい。前記後壁は、前記外前端が突き当てられる第1領域と、前記第1領域に隣接し、且つ、前記突出部材によって覆われる第2領域と、を含んでもよい。
上記の構成によれば、外前端は、第1領域に突き当てられる一方で、第1領域に隣接する第2領域は、突出部材によって覆われるので、外前端は、柱状部材の後壁から、車幅方向において外方に突出しない。フロントサイドメンバは、車幅方向において過度に太くならないので、フロントサイドメンバが、大きく湾曲した形状を有さなくとも、操舵空間は、広くなる。フロントサイドメンバは、柱状部材から略真っ直ぐに後方に延びることができるので、前部車体構造は、衝撃吸収部が圧縮変形される正面衝突に対して高い剛性を有することができる。
上記の構成に関して、前記柱状部材は、前記外前端から前方に突出する前記内パネルに接合される内側壁と、前記内側壁の反対側に位置し、且つ、前記突出部材が接合される外側壁と、を含んでもよい。前記支持前端は、前記内側壁から、前記車幅方向において内方に屈曲された内取付壁と、前記外側壁から、前記車幅方向において外方に屈曲された外取付壁と、を含んでもよい。前記内前端は、前記内取付壁に接合されてもよい。前記突出部材は、前記外側壁に接合されてもよい。
上記の構成によれば、内側壁は、外前端から前方に突出する内パネルに接合される一方で、外側壁は、突出部材に接合されるので、柱状部材の周面の約半分は、フロントサイドメンバによって囲まれ、柱状部材の周面の約半分は、突出部材によって囲まれることになる。したがって、柱状部材は、大きな衝撃力が負荷されたときにおいても変形しにくい。車幅方向において外方に屈曲された外取付壁は、突出部材に接合され、且つ、フロントサイドメンバの内前端は、内取付壁に接合されるので、SOL衝突が生じたときの連結部材周りのモーメントは、フロントサイドメンバを車幅方向において内方に折り曲げる力に効果的に変換されることになる。
上記の構成に関して、前記中空棒体は、前記車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有してもよい。
上記の構成に関して、中空棒体は、車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有するので、フロントサイドメンバは、車幅方向に細くても、大きな剛性を有することができる。
上述の前部車体構造は、SOL衝突に対してフロントサイドメンバを適切に屈曲させる一方で、衝撃吸収部を圧縮変形させる衝突に対して、フロントサイドメンバの屈曲を生じにくくさせることができる。加えて、前部車体構造は、軽量であり、且つ、広い操舵空間の形成に貢献することができる。
前部車体構造として例示されるサブフレームの概略的な斜視図である。 図1に示されるサブフレームの拡大された水平断面図である。 図1に示されるサブフレームの概略的な展開斜視図である。 図1に示されるサブフレームのフロントサイドメンバの概略的な平面図である。 図4に示されるサブフレームの左パネルの左壁部の一部の概略的な水平断面図である。 図1に示されるサブフレームの概略的な側面図である。 図1に示されるサブフレームの一部の概略的な平面図である。
図1は、前部車体構造として例示されるサブフレーム100の概略的な斜視図である。図1を参照して、サブフレーム100が説明される。
サブフレーム100は、左右対称の構造を有する。サブフレーム100の左側の構造が、主に説明される。サブフレーム100の左側の構造に関する説明は、サブフレーム100の右側の構造に援用される。
左側の構造に関して、「左」との用語は、車幅方向において、外方を意味する。「右」との用語は、車幅方向において、内方を意味する。上述の如く、サブフレーム100は、左右対称の構造を有するので、サブフレーム100の右側の構造に関しては、車幅方向において外方は、「右」であり、且つ、車幅方向において内方は、「左」である。
サブフレーム100は、2つのクラッシュカン111,112と、2つのセットプレート121,122と、2つの柱状部材131,132と、2つの突出部材141,142と、2つのフロントサイドメンバ151,152と、バンパビーム160と、支持構造体170と、を備える。図1は、2つのロアアームLAL,LARを示す。支持構造体170は、2つのロアアームLAL,LARを支持する。左側のロアアームLALは、左側の前輪(図示せず)に連結される。右側のロアアームLARは、右側の前輪(図示せず)に連結される。
フロントサイドメンバ151,152は、支持構造体170から前方に延び、柱状部材131,132にそれぞれ連結される。フロントサイドメンバ151は、フロントサイドメンバ152の左方に位置する。柱状部材131は、柱状部材132の左方に位置する。フロントサイドメンバ151の左側の空間は、左側の前輪が向きを変えるために利用される操舵空間として利用される。フロントサイドメンバ151は、左側の前輪用の操舵空間の境界を形成する。フロントサイドメンバ152の右側の空間は、右側の前輪が向きを変えるために利用される操舵空間として利用される。フロントサイドメンバ152は、右側の前輪用の操舵空間の境界を形成する。
左側の突出部材141は、フロントサイドメンバ151と柱状部材131とに連結される。突出部材141は、フロントサイドメンバ151及び柱状部材131から左方に突出する。右側の突出部材142は、フロントサイドメンバ152と柱状部材132とに連結される。突出部材142は、フロントサイドメンバ152及び柱状部材132から右方に突出する。
左側の柱状部材131は、フロントサイドメンバ151とセットプレート121との間に位置する。柱状部材131は、フロントサイドメンバ151、セットプレート121及び突出部材141から上方に突出し、サブフレーム100の上方に位置する車体(図示せず)に連結される。柱状部材131の下部は、フロントサイドメンバ151、セットプレート121及び突出部材141によって取り囲まれる。
右側の柱状部材132は、フロントサイドメンバ152とセットプレート122との間に位置する。柱状部材132は、フロントサイドメンバ152、セットプレート122及び突出部材142から上方に突出し、サブフレーム100の上方に位置する車体(図示せず)に連結される。柱状部材132の下部は、フロントサイドメンバ152、セットプレート122及び突出部材142によって取り囲まれる。
クラッシュカン111の後端は、セットプレート121に連結される。セットプレート121は、柱状部材131に連結される。したがって、クラッシュカン111は、セットプレート121を介して、柱状部材131に取り付けられる。クラッシュカン111の前端は、バンパビーム160の左端の近傍に連結される。
クラッシュカン112の後端は、セットプレート122に連結される。セットプレート122は、柱状部材132に連結される。したがって、クラッシュカン112は、セットプレート122を介して、柱状部材132に取り付けられる。クラッシュカン112の前端は、バンパビーム160の右端の近傍に連結される。
自動車が、クラッシュカン111,112の間の部位において、物体に衝突すると、クラッシュカン111,112は、圧縮変形し、衝撃力を吸収する。クラッシュカン111,112が吸収しきれなかった衝撃力は、柱状部材131,132を通じて、フロントサイドメンバ151,152に伝達される。本実施形態に関して、衝撃吸収部は、クラッシュカン111,112によって例示される。本実施形態に関して、クラッシュカン111,112は、セットプレート121,122を介して、柱状部材131,132に連結される。しかしながら、衝撃吸収部は、柱状部材131,132と一体的に形成された衝撃吸収構造であってもよい。本実施形態の原理は、衝撃吸収部の特定の構造に限定されない。
フロントサイドメンバ151,152は、全体的に真っ直ぐ延びる中空棒体であるので、衝撃力が伝達されても、変形しにくい。衝撃力は、フロントサイドメンバ151,152を通じて、支持構造体170へ伝達される。
支持構造体170は、連結ピン171,172,173を含む。支持構造体170は、連結ピン171,172,173を介して、サブフレーム100の上方に位置する車体に連結される。
支持構造体170は、サブフレーム100の中で最も高い剛性を有する。したがって、支持構造体170に伝達された衝撃力は、支持構造体170によってほとんど吸収されることなく、連結ピン171,172,173に伝達される。この結果、連結ピン171,172,173は破損され、サブフレーム100は、車体から分離される。したがって、サブフレーム100に加わった衝撃力は、車室(図示せず)に伝達されにくい。
柱状部材131,132の水平断面は、車幅方向において所定の幅を有するだけでなく、セットプレート121,122から後方に向かう方向においても所定の長さを有するので、柱状部材131,132は、クラッシュカン111,112の取付部位に、高い剛性をもたらす。クラッシュカン111,112の間においてバンパビーム160に加わった衝撃力があまり大きくないならば、クラッシュカン111,112のみが圧縮変形し、他の部位(たとえば、柱状部材131,132、フロントサイドメンバ151,152及び/又は突出部材141,142)は、変形しにくい。
SOL衝突は、バンパビーム160の左端部(すなわち、クラッシュカン111より左側の部分)又はバンパビーム160の右端部(すなわち、クラッシュカン112より右側の部分)が物体と衝突することを意味する。SOL衝突は、クラッシュカン111,112の圧縮変形をほとんど生じさせない。このとき、物体は、突出部材141,142のうち一方に衝突する。
突出部材141は、フロントサイドメンバ151の外側面に連結される。したがって、突出部材141への物体の衝突に起因して生じた衝撃力は、フロントサイドメンバ151の外側面に作用する。この結果、フロントサイドメンバ151は、右方に屈曲される。あるいは、フロントサイドメンバ151は、衝撃力によって折られる。したがって、衝撃力は、車室に伝達されにくい。
突出部材142は、フロントサイドメンバ152の外側面に連結される。したがって、突出部材142への物体の衝突に起因して生じた衝撃力は、フロントサイドメンバ152の外側面に作用する。この結果、フロントサイドメンバ152は、左方に屈曲される。あるいは、フロントサイドメンバ152は、衝撃力によって折られる。したがって、衝撃力は、車室に伝達されにくい。
図2は、サブフレーム100の拡大された水平断面図である。図3は、サブフレーム100の概略的な展開斜視図である。図1乃至図3を参照して、サブフレーム100が更に説明される。
図2に示されるように、柱状部材131は、左取付壁231と、右取付壁232と、左側壁233と、右側壁234と、後壁235と、を含む。左取付壁231及び右取付壁232の前面は、1つの仮想鉛直面(図示せず)に沿う。セットプレート121は、左取付壁231及び右取付壁232の前面に当接される。セットプレート121は、ネジや他の適切な固定具によって、左取付壁231及び右取付壁232に固定される。この結果、セットプレート121に連結されたクラッシュカン111は、左取付壁231及び右取付壁232によって支持される。本実施形態に関して、支持前端は、左取付壁231及び右取付壁232によって例示される。
後壁235は、左取付壁231及び右取付壁232の後方に位置する。左側壁233は、後壁235の左縁から前方に屈曲している。左取付壁231は、左側壁233の前端から左方に屈曲される。右側壁234は、後壁235の右縁から前方に屈曲している。右側壁234は、左側壁233の反対側に位置する。右取付壁232は、右側壁234の前端から右方に屈曲される。本実施形態に関して、内取付壁は、右取付壁232によって例示される。外取付壁は、左取付壁231によって例示される。外側壁は、左側壁233によって例示される。内側壁は、右側壁234によって例示される。
図4は、フロントサイドメンバ151の概略的な平面図である。図1乃至図4を参照して、フロントサイドメンバ151が説明される。
図4に示されるように、フロントサイドメンバ151は、左前端251と、右前端252と、を含む。右前端252は、左前端251より前方に位置する。
図2及び図3に示されるように、左前端251は、後壁235に突き当てられ、後壁235の下部の略右半面に重なる。右前端252は、右取付壁232の後面に溶接される。右取付壁232は、右前端252とセットプレート121とによって挟まれる。本実施形態に関して、外前端は、左前端251によって例示される。内前端は、右前端252によって例示される。
左前端251は、車幅方向において後壁235の中間位置より右側に溶接されるので、従来技術とは異なり、後壁235の左縁から左方に突出しない。したがって、フロントサイドメンバ151が、左前端251及び右前端252から略真っ直ぐに後方に延設されても、図1を参照して説明された操舵空間は、十分に広い。
フロントサイドメンバ151が、左前端251及び右前端252から略真っ直ぐに後方に延設されるので、クラッシュカン111が受けた衝撃力は、フロントサイドメンバ151の一部に集中することなく、フロントサイドメンバ151に沿って略真っ直ぐに後方に伝達される。したがって、フロントサイドメンバ151は、クラッシュカン111が受けた衝撃力によっては変形しにくい。
<他の特徴>
設計者は、上述の配設構造に様々な特徴を与えることができる。以下に説明される特徴は、上述の実施形態に関連して説明された設計原理を何ら限定しない。
(フロントサイドメンバの構造)
フロントサイドメンバは、複数のパネル部材を用いて形成されてもよい。複数のパネル部材を用いて形成されたフロントサイドメンバが、以下に説明される。
図4に示されるように、フロントサイドメンバ151は、左パネル253と、右パネル254と、を含む。左パネル253は、上述の左前端251を形成する。右パネル254は、上述の右前端252を形成する。左パネル253は、左前端251から後方に略真っ直ぐに延びる。右パネル254は、右前端252から後方に略真っ直ぐに延びる。本実施形態に関して、外パネルは、左パネル253によって例示される。内パネルは、右パネル254によって例示される。
図3に示されるように、左パネル253は、U字状の断面を有する。左パネル253は、左壁部351と、上壁部352と、下壁部353と、を含む。左壁部351は、左側の前輪(図示せず)に対向し、操舵空間(図1を参照)の境界を形成する。上壁部352は、左壁部351の上縁から右方に屈曲される。下壁部353は、左壁部351の下縁から右方に屈曲される。
図3に示されるように、右パネル254は、U字状の断面を有する。右パネル254は、右壁部354と、上壁部355と、下壁部356と、を含む。右壁部354は、左壁部351の反対側に位置する。上壁部355は、右壁部354の上縁から左方に屈曲される。下壁部356は、右壁部354の下縁から左方に屈曲される。
図3は、溶接線WL1,WL2を示す。左パネル253の上壁部352の右縁は、右パネル254の上壁部355の左縁に溶接線WL1,WL2に沿って溶接される。同様に、左パネル253の下壁部353の右縁は、右パネル254の下壁部356の左縁に溶接される。この結果、フロントサイドメンバ151として用いられる中空棒体が形成される。
左パネル253と右パネル254とによって形成された中空棒体は、車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有する。フロントサイドメンバ151は、車幅方向において狭いけれども、鉛直方向において太いので、大きな剛性を有することができる。
U字状の断面を有する左パネル253及び右パネル254は、一般的な曲げ加工によって、480MPaを超える引張強度を有する高張力鋼板から形成されることができる。したがって、フロントサイドメンバ151は、クラッシュカン111が受けた衝撃力に耐えるのに十分に大きな剛性を有することができる。
図4に示されるように、右パネル254は、左パネル253の左前端251を越えて前方に延びる接合縁357,358を含む。接合縁357は、右パネル254の上壁部355の左縁の一部である。接合縁357の下方に位置する接合縁358は、右パネル254の下壁部356(図3を参照)の左縁の一部である。接合縁357,358は、図2を参照して説明された柱状部材131の右側壁234に溶接される。
(突出部材の構造)
突出部材は、薄板への折曲加工によって形成されてもよい。薄板への折曲加工によって形成された突出部材が、以下に説明される。
図3に示されるように、突出部材141は、斜板部241と、上板部242と、下板部243と、を含む。斜板部241は、後端縁244と、後端縁244とは反対側の前端縁245と、を含む。斜板部241は、後端縁244から前端縁245に向けて、左斜め前方に延びる。
図3は、左前端251の後方に位置する溶接線WL3を示す。後端縁244は、溶接線WL3で、左パネル253の左壁部351に溶接される。図4に示されるように、前端縁245は、左取付壁231の左端の真後ろに位置する。
上板部242は、斜板部241の上縁から折り曲げられた略水平な板部分である。上板部242は、第1縁341と、第2縁342と、第3縁343と、第4縁344と、を含む。第1縁341は、左パネル253の上壁部352に沿って延びる。第2縁342は、第1縁341の前端から屈曲し、左方に延びる。第3縁343は、第2縁342の左端から屈曲し、前方に延びる。第4縁344は、第3縁343の前端から屈曲し、左方に延びる。
図3は、溶接線WU1,WU2,WU3,WU4を示す。第1縁341は、左パネル253の上壁部352上において溶接線WL3から左前端251までの区間に形成された溶接線WU1に沿って、左パネル253の上壁部352に溶接される。第2縁342は、柱状部材131の後壁235上の溶接線WU2に沿って、後壁235に溶接される。第3縁343は、柱状部材131の左側壁233上の溶接線WU3に沿って、左側壁233に溶接される。第4縁344は、柱状部材131の左取付壁231上の溶接線WU4に沿って、左取付壁231に溶接される。
下板部243は、斜板部241の下縁から折り曲げられた略水平な板部分である。下板部243は、第1縁441と、第2縁442と、第3縁443と、第4縁444と、を含む。下板部243の第1縁441は、上板部242の第1縁341と略平行である。下板部243の第1縁441は、左パネル253の下壁部353に溶接される。下板部243の第2縁442は、下板部243の第1縁441の前端から屈曲し、上板部242の第2縁342に略平行に延びる。下板部243の第3縁443は、下板部243の第2縁442の左端から屈曲し、上板部242の第3縁343に略平行に延びる。下板部243の第4縁444は、下板部243の第3縁443の前端から屈曲し、上板部242の第4縁344に略平行に延びる。
図3は、溶接線WB2,WB3,WB4を示す。下板部243の第2縁442は、柱状部材131の後壁235上の溶接線WB2に沿って、後壁235に溶接される。下板部243の第3縁443は、柱状部材131の左側壁233上の溶接線WB3に沿って、左側壁233に溶接される。下板部243の第4縁444は、柱状部材131の左取付壁231上の溶接線WB4に沿って、左取付壁231に溶接される。
図3は、溶接線WU2,WB2の間の溶接線WL4を示す。溶接線WU2,WB2は略水平に延びる一方で、溶接線WL4は、略鉛直に延びる。左パネル253の左前端251は、溶接線WL4に沿って、柱状部材131の後壁235に溶接される。
溶接線WL4は、車幅方向において後壁235の略中間位置において鉛直方向に延びる。したがって、左パネル253の左前端251は、柱状部材131の後壁235の下部の右半面に当接する。溶接線WU2,WB2の右端は、溶接線WL4の鉛直線上に位置する。したがって、突出部材141は、柱状部材131の後壁235の下部の左半面を覆う。本実施形態に関して、第1領域は、後壁235の下部の右半面によって例示される。第2領域は、後壁235の下部の左半面によって例示される。
(フロントサイドメンバの脆弱部)
フロントサイドメンバは、フロントサイドメンバの他の部位よりも脆弱な脆弱部を有してもよい。フロントサイドメンバに脆弱部が形成されるならば、突出部材から力を受けたフロントサイドメンバは、脆弱部において屈曲変形しやすく、他の部位では屈曲変形しにくくなる。SOL衝突時におけるフロントサイドメンバの屈曲変形位置は、脆弱部に実質的に定まるので、設計者は、SOL衝突時の前部車体構造の変形パターンを容易に予想できる。フロントサイドメンバの例示的な脆弱部が、以下に説明される。
図5は、左パネル253の左壁部351の一部の概略的な水平断面図である。図1、図3及び図5を参照して、脆弱部が説明される。
図5に示されるように、鉛直に延びる浅溝451は、左壁部351に形成される。浅溝451の形成の結果、左壁部351は、浅溝451の形成部位において、特異的に薄くなる。すなわち、左壁部351は、浅溝451において、特異的に脆弱になる。
図3に示されるように、浅溝451は、突出部材141の後端縁244が溶接される溶接線WL3の後方に位置する。SOL衝突が発生したとき、突出部材141の後端縁244は、左壁部351を右方に押す。フロントサイドメンバ151の前端は、柱状部材131に固定され、且つ、フロントサイドメンバ151の後端は、支持構造体170に連結されているので(図1を参照)、突出部材141の後端縁244が、左壁部351を右方に押すと、フロントサイドメンバ151は、右方に撓むように変形する。上述の如く、左壁部351は、浅溝451において、特異的に脆弱である。加えて、浅溝451は、溶接線WL3から後方に離れているので、左壁部351は、浅溝451において大きく撓み変形する。したがって、左壁部351は、フロントサイドメンバ151の右方への撓み変形に起因する応力に耐えきれず、浅溝451において塑性変形或いは破壊的変形をすることになる。
本実施形態に関して、脆弱部は、浅溝451によって形成される。しかしながら、脆弱部は、他の構造であってもよい。たとえば、貫通孔が、浅溝451に代えて、形成されてもよい。代替的に、剛性において変化をもたらす他の構造が、浅溝451に代えて、形成されてもよい。本実施形態の原理は、脆弱部を形成するための特定の構造に限定されない。
(クロスメンバ)
上述の実施形態に関して、フロントサイドメンバは、車幅方向において内方に偏った位置において、柱状部材に溶接される。したがって、クラッシュカンが圧縮変形される正面衝突が生じたときにおいても、フロントサイドメンバを内方に変位させる力が生じやすい。前部車体構造は、フロントサイドメンバを内方に変位させる力に抗するクロスメンバを備えてもよい。例示的なクロスメンバが、以下に説明される。
図6は、サブフレーム100の概略的な側面図である。図1乃至図3及び図6を参照して、サブフレーム100が説明される。
図1に示されるように、サブフレーム100は、2つの連結部材181,182を備える。連結部材181は、左側の柱状部材131の上端に据え付けられる。連結部材182は、右側の柱状部材132の上端に据え付けられる。
図6は、メインフレームMFMを示す。メインフレームMFMは、サブフレーム100の上方に位置する。図1を参照して説明された連結部材181,182は、連結ピン171,172,173とともに、メインフレームMFMの下面に嵌入される。この結果、サブフレーム100は、メインフレームMFMに連結される。本実施形態に関して、車体は、メインフレームMFMによって例示される。
図3に示されるように、連結部材181は、基板183と、連結ピン184と、を含む。基板183は、左側壁233の上端縁、右側壁234(図2を参照)の上端縁及び後壁235の上端縁に溶接されてもよい。連結ピン184は、基板183の上面から上方に突出する丸棒状の部材である。図3は、連結ピン184の中心線CTLを示す。本実施形態に関して、メインフレームMFMと連結部材181との間の接続位置は、中心線CTLの位置によって代表されてもよい。
図7は、サブフレーム100の一部の概略的な平面図である。図1及び図7を参照して、サブフレーム100が更に説明される。
図1に示されるように、サブフレーム100は、フロントサイドメンバ151,152の間で延びるクロスメンバ190を備える。クロスメンバ190は、後縁191と前縁192とを含む。後縁191及び前縁192それぞれは、車幅方向に延びる。
図1及び図7に示されるように、後縁191は直線的に延びる一方で、図7に示されるように、前縁192は、フロントサイドメンバ151の近くで前方に向けて湾曲する。クロスメンバ190は、フロントサイドメンバ151の近くで広くなるので、クロスメンバ190とフロントサイドメンバ151の右パネル254との間での長い溶接長が得られる。
図7に示されるように、クロスメンバ190の後縁191の左端は、車両の前後方向において、連結ピン184の中心線CTLと突出部材141の後端縁244との間で、フロントサイドメンバ151の右パネル254の右壁部354に連結される。クロスメンバ190の後縁191は、SOL衝突時にフロントサイドメンバ151を右方へ湾曲させる力を加える突出部材141の後端縁244よりも前に位置するので、突出部材141の後端縁244の後方に形成された浅溝451における屈曲は、クロスメンバ190によってはほとんど妨げられない。
フロントサイドメンバ151は、柱状部材131に対して右側に偏って取り付けられているので、クラッシュカン111が圧縮される正面衝突が生じたとき、フロントサイドメンバ151の前端は、右方に作用する力を受けやすい。クロスメンバ190は、右方へ作用する力に抗するので、フロントサイドメンバ151は、右方へほとんど変形しない。したがって、クラッシュカン111が吸収しきれなかった力は、フロントサイドメンバ151を通じて、支持構造体170へ円滑に伝達される。
上述の様々な特徴は、様々な車両の全体的な設計に適合するように、組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
上述の実施形態に関して、突出部材、フロントサイドメンバ及び柱状部材の間での接合は、溶接技術に依存する。しかしながら、他の技術(たとえば、リベットやネジ)が、溶接とともに、或いは、溶接に代えて利用されてもよい。
上述の実施形態の原理は、様々な車両に搭載されるサブフレームに好適に利用される。
100・・・・・・・・・・・・・・・・・・・サブフレーム(前部車体構造)
111,112・・・・・・・・・・・・・・・クラッシュカン(衝撃吸収部)
131,132・・・・・・・・・・・・・・・柱状部材
141,142・・・・・・・・・・・・・・・突出部材
151,152・・・・・・・・・・・・・・・フロントサイドメンバ
181,182・・・・・・・・・・・・・・・連結部材
190・・・・・・・・・・・・・・・・・・・クロスメンバ
191・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後縁
231・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左取付壁(支持前端,外取付壁)
232・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右取付壁(支持前端,内取付壁)
233・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左側壁(外側壁)
234・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右側壁(内側壁)
235・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後壁
244・・・・・・・・・・・・・・・・・・・後端縁
251・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左前端(外前端)
252・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右前端(内前端)
253・・・・・・・・・・・・・・・・・・・左パネル(外パネル)
254・・・・・・・・・・・・・・・・・・・右パネル(内パネル)
451・・・・・・・・・・・・・・・・・・・浅溝(脆弱部)

Claims (7)

  1. 衝撃力を吸収する衝撃吸収部を有する自動車の前部車体構造であって、
    前記衝撃吸収部を支持する支持前端と、前記支持前端の後方に位置する後壁と、を有する柱状部材と、
    前記柱状部材から前記自動車の車幅方向において外側へ突出する突出部材と、
    前記自動車の前輪の向きの変更を許容する操舵空間の境界を形成するように前方に延び、且つ、前記突出部材が取り付けられるフロントサイドメンバと、を備え、
    前記フロントサイドメンバは、前記後壁から前記車幅方向において外方へ突出することなく、前記後壁に突き当てられた外前端と、前記支持前端に接続され、且つ、前記車幅方向において前記外前端より内側に位置する内前端と、を含む
    前部車体構造。
  2. 前記フロントサイドメンバは、前記外前端から後方に延びる外パネルと、前記内前端から後方に延びる内パネルと、を含み、
    前記外パネル及び前記内パネルそれぞれは、U字状の断面を有し、
    前記外パネルは、前記内パネルに接合され、前記フロントサイドメンバとして用いられる中空棒体を形成する
    請求項1に記載の前部車体構造。
  3. 前記突出部材は、前記外前端よりも後方で前記外パネルに接合される後端縁を含み、
    前記外パネルは、前記後端縁よりも後方の位置に形成された特異的に脆弱な脆弱部を含む
    請求項2に記載の前部車体構造。
  4. 前記柱状部材を、前記柱状部材の上方に位置する車体に連結させる連結部材と、
    前記車体及び前記連結部材の連結位置と前記突出部材の前記後端縁との間において、前記内パネルから、前記車幅方向において内方に延びる後縁を有するクロスメンバと、を更に備える
    請求項3に記載の前部車体構造。
  5. 前記突出部材は、前記後端縁から前記外前端までの区間の少なくとも一部において前記外パネルに接合され、
    前記後壁は、前記外前端が突き当てられる第1領域と、前記第1領域に隣接し、且つ、前記突出部材によって覆われる第2領域と、を含む
    請求項3又は4に記載の前部車体構造。
  6. 前記柱状部材は、前記外前端から前方に突出する前記内パネルに接合される内側壁と、前記内側壁の反対側に位置し、且つ、前記突出部材が接合される外側壁と、を含み、
    前記支持前端は、前記内側壁から、前記車幅方向において内方に屈曲された内取付壁と、前記外側壁から、前記車幅方向において外方に屈曲された外取付壁と、を含み、
    前記内前端は、前記内取付壁に接合され、
    前記突出部材は、前記外側壁に接合される
    請求項2乃至5のいずれか1項に記載の前部車体構造。
  7. 前記中空棒体は、前記車幅方向よりも鉛直方向において大きな寸法を有する
    請求項2乃至6のいずれか1項に記載の前部車体構造。
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