JP7245862B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体両側のフロントサイドフレームの前端部外側のＳＯＴ（Small Overlap)衝突荷重を支持可能に、車体前部の前後方向の長さを短くできる車体前部構造に関する。

フロントサイドフレーム（フレームともいう）の車幅方向の外側に位置し、車幅方向の内側に曲げたロアメンバの先端は、フレーム先端の車幅方向外側のブレースと、車幅方向で対峙するように板面同士が結合された側方接合部で連結されている（特許文献１）。この側方接合部は、ＳＯＴ衝突荷重を支持可能な接合強度となっている。

米国特許第９３０８９４０号明細書

上述した特許文献１の構造では、側方接合部をＳＯＴ衝突荷重が支持可能な接合強度とするために、側方接合部に寸法の長い長さが必要となる。このため、車体前部の前後方向の長さが長くなってしまう。このため、車体前後方向全長の長さも長くなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車体前部の前後方向の長さをＳＯＴ衝突荷重を支持可能で且つ短くできる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、車体前後方向に延設されたフロントサイドフレームを有する車体前部構造において、フロントサイドフレームは、車体前方に向かうにつれて車幅方向外側に拡がる突出部を有し、フロントサイドフレームの車幅外側に配備され、車体前後方向に延在するアッパメンバを更に有し、アッパメンバにおいて前方側に下り傾斜する前端部は、フロントサイドフレームの近傍まで車幅内側かつ車両前方に向けて折り曲げられ、折り曲げられた前端部と、フロントサイドフレームの突出部との間に平面視でＶ字形状となるＶ字空間が形成され、Ｖ字空間の下方に架設されて、車両側面視でＶ字状を呈する接合部材と、アッパメンバの前端部およびフロントサイドフレームの前端面の双方の前端面を車幅方向に併設して、車両前後方向に突き当てる連結プレートと、を備え、接合部材は、アッパメンバの前端部の下面に接合されるとともに、前端側を下方に折り曲げ形成して連結プレートに車両前後方向で接合される前方曲げフランジと、接合部材の車幅内側を上下方向に折り曲げ形成して、フロントサイドフレームの突出部の外面に車幅方向で結合される側方曲げフランジと、を有することを特徴とする。

本発明では、車体前部の前後方向の長さをＳＯＴ衝突荷重を支持可能で且つ短くできる車体前部構造を得ることができる。

本実施形態の自動車の車体前部構造の側面図である。 図１に示す矢印IIで指し示す車体斜め前方側から車体前側を矢視した構造を示す斜視図である。 図２に示す連結プレート１６を外した際の構造を示す斜視図である。 図１のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図１のＶ－Ｖ断面を上から見た断面図である。 フロントサイドフレームの３点の折れ点を示す平面図である。 車体左側のフロントサイドフレーム及びアッパメンバの平面図である。 アッパメンバを背面側（下面側）から見た構成を示す斜視図である。 図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。 図９に矢印Ｘで示す下方側から斜めに見上げた、フロントサイドフレーム及びアッパメンバの接合部材等の背面の構成を示す斜視図である。 図１０のＸＩ－ＸＩ断面図である。 アッパメンバの前端部及びフロントサイドフレームのバックプレートを含む突出部の車幅方向切断面と連結プレートとを車体後方側から見た斜視図である。 アッパメンバの前端部とフロントサイドフレームの突出部とを第１接合部材及び第２接合部材により上下で挟み接合した構成を示す斜視図である。 フロントサイドフレーム内を外側壁に離間しながら外側壁に沿って後方側へ延在するバルクヘッドを示す斜視図である。

＜実施形態の構成＞
本発明の実施形態について、図１～図１４を参照して詳細に説明する。説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図中において、矢印で示す「前後」は自動車（図示せず）の前後方向、「左右」は自動車の幅方向、「上下」は鉛直上下方向をそれぞれ示している。

図１は本実施形態の自動車の車体前部構造の側面図である。図２は図１に示す矢印IIで指し示す車体斜め前方側から車体前側を矢視した構造を示す斜視図である。図３は図２に示す連結プレート１６を外した際の構造を示す斜視図である。図４は図１のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は図１のＶ－Ｖ断面を上から見た断面図である。

図１に示す車体前部構造１０は、車体の両側に直線状に延設されたフロントサイドフレーム１１（フレーム１１）と、両側のフレーム１１の車幅方向外側（外側ともいう）に延設されたアッパメンバ１２とを備える。アッパメンバ１２は、図示せぬタイヤの上方から車体前方部分に掛けてアーチ状に湾曲し、図３に示すように、アッパメンバ１２の車体における前端側が、フレーム１１の前端側と隣り合わせで配設されている。

図１に示すフレーム１１は、フレーム１１における前端よりも後方側に、上下に延びるフランジ１１ａ，１１ｂを有して概略ハット断面形状（図４参照）を呈するハット断面部１１ｃを備える。更に、フレーム１１は、ハット断面部１１ｃの前方側に、図３に示すように、外側に向かって凹形状の両端が拡がる突出部１１ｄを有して成る概略Ｕ字断面形状の第１Ｕ字断面部１１ｅを備える。第１Ｕ字断面部１１ｅには、ハット断面部１１ｃのようなフランジ１１ａ，１１ｂが無い。

また、フレーム１１は、第１Ｕ字断面部１１ｅの外壁の下方側に、第１Ｕ字断面部１１ｅの上下方向の断面形状が拡大されるように、別体の矩形板状の上下断面拡大部１３を重ね合わせて成る第２Ｕ字断面部１４を備える。

更に、フレーム１１は、第１Ｕ字断面部１１ｅ及び第２Ｕ字断面部１４によって形成される開口を閉塞するバックプレート１５を備え、バックプレート１５による開口の閉塞により車体前後方向に延在する中空フレーム形状となっている。更に、フレーム１１の第２Ｕ字断面部１４の前端とアッパメンバ１２の前端とが、図２に示すように、連結プレート１６で連結されている。

図１に示すように、上下断面拡大部１３は、フレーム１１の車体後方側から前端に向かって上下の高さが徐々に高くなる形状（ラッパ形状）を成している。このラッパ形状により相手車両とのすれ違い衝突時に、この荷重入力（矢印Ｙ１）がラッパ形状をスムーズに伝わって、フレーム１１の後方側のハット断面部１１ｃへ伝達される。

図５に示すように、上下断面拡大部１３は、フレーム１１の車体後方側から前端に向かって外側に徐々に開くラッパ形状を成している。このラッパ形状により、相手車両とのアッパメンバ１２へのＳＯＴ衝突時に、ＳＯＴ衝突による斜め方向の荷重入力がラッパ形状をスムーズに伝わって、フレーム１１の後方側の折れ点１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ（図６）に向けて集中的に伝達される。

図６のフレーム１１を上から見た平面図に示すように、フレーム１１のハット断面部１１ｃは、車体前後方向に少なくとも３点の折れ点１１ｇ，１１ｈ，１１ｉを有する。各折れ点１１ｇ，１１ｈ，１１ｉは、く字状の谷部分であり、矢印Ｙ２で示す方向の相手車両との衝突時に、破線１１Ｚで示すようにフレーム１１がジグザグ形状に折れ曲がるようになっている。更に説明すると、その衝突時に、ハット断面部１１ｃの折れ点１１ｇが矢印Ｙｇで示す車幅方向の車体外側位置に折れ曲がり、折れ点１１ｈが矢印Ｙｈで示す車幅方向の車体内側位置に折れ曲がることで、フレーム１１Ｚのようにジグザグ形状に折れ曲がる。

図７は車体左側のフレーム１１及びアッパメンバ１２を上から見た平面図である。フレーム１１よりも車幅方向外側のアッパメンバ１２は、車体後方側からアーチ状に湾曲して下り傾斜する前端部１２ａを、矢印Ｙ３で示す車幅内側方向に向けて折り曲げてある。

フレーム１１の前端側において、外側にラッパ形状に突き出る突出部１１ｄの開口を閉塞する鉛直姿勢のバックプレート１５（図３）による突出部１１ｄの側面１１ｄ１と、アッパメンバ１２の前端部１２ａの側面１２ａ１とでＶ字空間が形成されている。このＶ字空間を下方側から塞ぐ状態に接合部材１７が、突出部１１ｄ及び前端部１２ａの下側に架設されている。

接合部材１７は、図８のアッパメンバ１２を背面側（下面側）から見た構成の通り、アッパメンバ１２及びバックプレート１５（突出部１１ｄの側面１１ｄ１）に架設されると共に、連結プレート１６にボルト及びナットで固定されている。

図８のＩＸ－ＩＸ断面図である図９に示すように、接合部材１７は、アッパメンバ１２の前端部分の下面側に設けられ、接合部材１７の前端部分が前方側に折れ曲がった前方曲げフランジ１７ａを備える。

前方曲げフランジ１７ａの車体前方側である前面側は連結プレート１６に当接され、前方曲げフランジ１７ａの裏面側（背面側）には、バンパビーム締結部を構成するナット１８が固定されている。ナット１８のネジ穴と重なる連結プレート１６の位置には貫通穴が形成されており、この貫通穴を介して図示せぬバンパビームを固定するボルトが挿通され、ナット１８に螺合固定される。

接合部材１７及びアッパメンバ１２等の背面を、矢印Ｘで示すように、下方側から斜めに見上げた構成を図１０に示す。

図１０に示すように、アッパメンバ１２は車幅方向の内側を向く断面Ｌ字形状の内側部材１２ｃと、外側を向く断面Ｌ字形状の外側部材１２ｄとを断面四角中空状に組み合わせた形状を成す。接合部材１７は、右側からの側面視で、破線Ｌ５で示すように、Ｖ字状のパネルであって、アッパメンバ１２の前端部１２ａの内側部材１２ｃに結合されている。更に、接合部材１７は、車体側方側に折れ曲がった側方曲げフランジ１７ｂを備え、この側方曲げフランジ１７ｂが、フレーム１１の突出部１１ｄを構成するバックプレート１５の外面に結合されている。

図１０のＸＩ－ＸＩ断面図である図１１に示すように、接合部材１７は、アッパメンバ１２の少なくとも一つの壁面としての内側部材１２ｃの下面（下壁）を形成している。更に説明すると、アッパメンバ１２の前端部１２ａは、水平に伸びる水平部を先端に備え、その水平部の下面（下壁）が接合部材１７で構成されている。即ち、接合部材１７は、図１０に示すアッパメンバ１２の外側部材１２ｄと、内側部材１２ｃとに架設（図１１）され、内側部材１２ｃとしての一壁面を形成している。

図１２はアッパメンバ１２の前端部１２ａ、及びフレーム１１のバックプレート１５を含む突出部１１ｄの車幅方向切断面と、連結プレート１６とを、車体後方側から見た斜視図である。

図１２に示すように、接合部材１７は、フレーム１１の突出部１１ｄであるバックプレート１５の下方側と、アッパメンバ１２の前端部１２ａの下方側とを接合する第１接合部材１７ｄを備える。更に、接合部材１７は、フレーム１１の突出部１１ｄの上方側と、アッパメンバ１２の前端部１２ａの上方側とを接合する第２接合部材１７ｅを備える。

第２接合部材１７ｅは、図３に示すように、フレーム１１の突出部１１ｄの上壁１１ｊ及び、バックプレート１５による突出部１１ｄの外側壁１１ｋと、アッパメンバ１２の内側壁１２ｃとを接合している。第２接合部材１７ｅは、図１２に示すように、突出部１１ｄの上壁１１ｊと接合されることで上壁１１ｊの外側部分を構成している。この外側部分にバックプレート１５が接合されている。

更に、図３に示すように、フレーム１１は、この内部を車幅方向の左右に分割するように車体前後方向に沿って鉛直状に立設して延在するバルクヘッド１９を備える。第２接合部材１７ｅは、バルクヘッド１９の上端側とも結合した構造となっている。

図３に示すように、フレーム１１は、上述した外側壁１１ｋと、車幅内側方向を向く内側壁１１ｍとを有する。バルクヘッド１９は、フレーム１１内を外側壁１１ｋから離間しながら外側壁１１ｋに沿って後方側へ延在し、図１４に示すように、その延在した後端部１９ｂが内側壁１１ｍに結合されている。その後端部１９ｂは、この端が、破線で示すフレーム１１の折れ点１１ｎに位置する状態に結合されている。

また、図１４に示すように、フレーム１１の突出部１１ｄは、後方側から前方側に向かって、双方向矢印Ｈ１，Ｈ２で示すように、上下の高さが高くなっている。

図３に示すように、バルクヘッド１９の下端部１９ａは、フレーム１１の外側壁１１ｋの下端部と結合されている。この結合により、フレーム１１の車体前方側の突出部１１ｄが上下に延びる大きな断面形状となる。

＜実施形態の効果＞
次に、上述した本実施形態の車体前部構造の特徴構成及びその効果について説明する。車体前部構造１０は、車体両側のアッパメンバ１２の車幅方向内側に車体前後方向に延設されたフロントサイドフレーム１１を有する。

（１）フレーム１１は、車体前方に向かうにつれて車幅方向外側に拡がる突出部１１ｄを有し、フレーム１１の車幅外側に配備され、車体前後方向に延在するアッパメンバ１２を更に有し、アッパメンバ１２において前方側に下り傾斜する前端部１２ａは、フレーム１１の近傍まで車幅内側方向に向けて折り曲げられ、折り曲げられた前端部１２ａと、フレーム１１の前端側において外側にラッパ形状に突き出る突出部１１ｄとの間に平面視で略Ｖ字形状となるＶ字空間が形成されている。Ｖ字空間に、前端部１２ａと突出部１１ｄに架設された接合部材１７を備える構成とした。

この構成によれば、アッパメンバ１２の前端部１２ａの側面１２ａ１と、フレーム１１の突出部１１ｄの側面１１ｄ１とが車体前方側から後方側に向かって拡がるＶ字形状となっているので、ＳＯＴ衝突時の荷重を、図７に矢印Ｙ４，Ｙ５で示すように、フレーム１１とアッパメンバ１２とに分散できる。このため、フレーム１１とアッパメンバ１２との板厚を薄くして軽量化を図ることができる。

また、接合部材１７をアッパメンバ１２の側面１２ａ１とフレーム１１の側面１１ｄ１とに架設して接合するので強固に接合できる。このため、接合部材１７の車体前後方向の長さＬ３を、接合部材１７の車体前後方向の後端から車体前端までの長さＬ４よりも短くできる。即ち、車体前部の前後方向の長さを短くして軽量化を達成しつつ、ＳＯＴ衝突荷重を支持可能となる。

（２）接合部材１７は、アッパメンバ１２の少なくとも一つの壁面（図１１参照）を形成する構成とした。

この構成によれば、上記（１）の作用効果に加え、アッパメンバ１２の軽量化を図ることができる。

（３）接合部材１７は、前端部分が車体前方側に折れ曲がった前方曲げフランジ１７ａを備える。前方曲げフランジ１７ａは、フレーム１１及びアッパメンバ１２の双方の前端を連結する連結プレート１６と重なるバンパビーム締結部（ナット１８）を有する構成とした。

この構成によれば、ＳＯＴ衝突時の荷重を、バンパビーム締結部で図７に矢印Ｙ４，Ｙ５で示すようにフレーム１１とアッパメンバ１２とに分散できる。

（４）接合部材１７は、側面視でＶ字状のパネルであって、車幅外側がアッパメンバ１２の前端部１２ａの下面に結合され、車幅内側に上下方向に折り曲げ形成された側方曲げフランジ１７ｂを備え、側方曲げフランジ１７ｂがフレーム１１の突出部１１ｄの外面に結合されている構成とした。

この構成によれば、図１０に示すナット１８を用いたバンパビーム締結部からの矢印Ｙ４で示す相手車両との衝突時の荷重入力は、矢印Ｙ５及びＹ６で示すように、アッパメンバ１２の前端部１２ａの下面と、フレーム１１の突出部１１ｄ（バックプレート１５）の外面とに、側方曲げフランジ１７ｂを介して荷重分散する。このため、ＳＯＴ衝突の大荷重をフレーム１１の突出部１１ｄの外面に作用させることができるので、フレーム１１を折り曲げて衝突エネルギーを吸収できる。

（５）接合部材１７は、フレーム１１の突出部１１ｄ（バックプレート１５）の下方側と、アッパメンバ１２の前端部１２ａの下方側とを接合する第１接合部材１７ｄと、フレーム１１の突出部１１ｄの上方側と、アッパメンバ１２の前端部１２ａの上方側とを接合する第２接合部材１７ｅとを備える構成とした。

この構成によれば、第１接合部材１７ｄ及び第２接合部材１７ｅの双方により、アッパメンバ１２の前端部１２ａとフレーム１１の突出部１１ｄとを上下で挟んで接合している。このため、双方の結合強度が高まるので、図１３に側面視で水平線Ｌ７で示す水平なフレーム１１に対して、アッパメンバ１２が傾斜線Ｌ８で示す上向きに傾斜した構造であっても、ＳＯＴ衝突荷重を、水平線Ｌ７及び傾斜線Ｌ８で示すように、Ｖ字分散することが容易となる。

（６）第２接合部材１７ｅは、フレーム１１の突出部１１ｄの上壁１１ｊ及び、バックプレート１５による突出部１１ｄの外側壁１１ｋと、アッパメンバ１２の内側壁１２ｃとを接合して成る構成とした。

この構成によれば、フレーム１１の突出部１１ｄの上壁１１ｊの一部を、第２接合部材１７ｅが担うため、フレーム１１の軽量化を図ることができる。

（７）第２接合部材１７ｅは、フレーム１１の内部を、車幅方向の左右に分割するように車体前後方向に延在するバルクヘッド１９の上端側と結合する構成とした。

この構成によれば、フレーム１１の前端及び突出部１１ｄの強度並びに剛性が、バルクヘッド１９で向上するので、ＳＯＴ衝突荷重による変形を抑制しながら、後方の折れ点１１ｇ，１１ｈ，１１ｉに荷重伝達できる。

（８）バルクヘッド１９は、フレーム１１の内部を、フレーム１１の外側壁１１ｋから離間しながら外側壁１１ｋに沿って後方側へ延在し、延在した後端部１９ｂがフレーム１１の内側壁１１ｍに結合されている構成とした。

この構成によれば、フレーム１１の突出部１１ｄに入力されるＳＯＴ衝突荷重（図１に示す矢印Ｙ１）を、バルクヘッド１９と外側壁１１ｋにより、後方の折れ点１１ｎの内外側壁１１ｍ，１１ｋに荷重伝達できる。このため、フレーム１１を内側凸状等に容易に折り曲げ、衝撃エネルギーを吸収できる。

（９）バルクヘッド１９の下端部１９ａは、フレーム１１の外側壁１１ｋの下端部と結合されている構成とした。

この構成によれば、フレーム１１の突出部１１ｄが上下に延びる大きな断面形状となるので、ＳＯＴ衝突（矢印Ｙ１）の入力量を増大できる。

（１０）フレーム１１の突出部１１ｄは、車体前方に向けて上下の高さが徐々に高くなる形状を成す構成とした。

この構成によれば、相手車両とのすれ違い衝突時に、この荷重入力が突出部１１ｄに効率良く伝わるので、自車と上下高さが異なる相手車両とのすれ違いを防止できる。また、フレーム１１の軽量化を図ることができる。

以上、本実施形態に係る車体構造について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０ 車体前部構造
１１ フロントサイドフレーム
１１Ｚ ジグザグ形状のフロントサイドフレーム
１１ａ，１１ｂ フランジ
１１ｃ ハット断面部
１１ｄ 突出部
１１ｄ１ 側面
１１ｅ 第１Ｕ字断面部
１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ，１１ｎ 折れ点
１１ｊ 上壁
１１ｋ 外側壁
１１ｍ 内側壁
１２ アッパメンバ
１２ａ 前端部
１２ａ１ 側面
１２ｃ 内側壁
１３ 上下断面拡大部
１４ 第２Ｕ字断面部
１５ バックプレート
１７ 接合部材
１７ａ 前方曲げフランジ
１７ｂ 側方曲げフランジ
１７ｄ 第１接合部材
１７ｅ 第２接合部材
１９ バルクヘッド
１９ａ 下端部
１９ｂ 後端部

Claims (8)

1. 車体前後方向に延設されたフロントサイドフレームを有する車体前部構造において、
   前記フロントサイドフレームは、車体前方に向かうにつれて車幅方向外側に拡がる突出部を有し、
   前記フロントサイドフレームの車幅外側に配備され、車体前後方向に延在するアッパメンバを更に有し、
   前記アッパメンバにおいて前方側に下り傾斜する前端部は、前記フロントサイドフレームの近傍まで車幅内側かつ車両前方に向けて折り曲げられ、
   折り曲げられた前記前端部と、当該フロントサイドフレームの突出部との間に平面視でＶ字形状となるＶ字空間が形成され、
   前記Ｖ字空間の下方に架設されて、車両側面視でＶ字状を呈する接合部材と、前記アッパメンバの前端部および前記フロントサイドフレームの前端面の双方の前端面を車幅方向に併設して、車両前後方向に突き当てる連結プレートと、を備え、
   前記接合部材は、前記アッパメンバの前端部の下面に接合されるとともに、前端側を下方に折り曲げ形成して前記連結プレートに車両前後方向で接合される前方曲げフランジと、前記接合部材の車幅内側を上下方向に折り曲げ形成して、前記フロントサイドフレームの突出部の外面に車幅方向で結合される側方曲げフランジと、を有することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記接合部材は、前記アッパメンバの少なくとも一つの壁面を形成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. 前記接合部材は、前記フロントサイドフレームの突出部の下方側と、前記アッパメンバの前端部の下方側と、を接合する第１接合部材と、前記フロントサイドフレームの突出部の上方側と、前記アッパメンバの前端部の上方側とを接合する第２接合部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
4. 前記第２接合部材は、前記フロントサイドフレームの突出部の上壁及び、前記突出部の車幅方向外側の開口を閉塞するバックプレートによる当該突出部の外側壁と、前記アッパメンバの車幅内側方向の内側壁と、を接合して成ることを特徴とする請求項３に記載の車体前部構造。
5. 前記第２接合部材は、前記フロントサイドフレームの内部を、車幅方向の左右に分割するように車体前後方向に延在するバルクヘッドの上端側と結合することを特徴とする請求項３に記載の車体前部構造。
6. 前記バルクヘッドは、前記フロントサイドフレームの内部を、当該フロントサイドフレームの外側壁から離間しながら外側壁に沿って後方側へ延在し、延在した後端部が当該フロントサイドフレームの内側壁に結合されていることを特徴とする請求項５に記載の車体前部構造。
7. 前記バルクヘッドの下端部は、前記フロントサイドフレームの外側壁の下端部と結合されていることを特徴とする請求項５に記載の車体前部構造。
8. 前記フロントサイドフレームの突出部は、車体前方に向けて上下の高さが徐々に高くなる形状を成すことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。

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