JP2008018901A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な重量増加をともなわずに衝突エネルギーを効果的に吸収する。
【解決手段】フロントサブフレーム２０のサイドレール２４に車両前方側から車両後方側に向かって衝突荷重が作用して、サイドレール２４における前端部２４Ａと、エンジンマウントブラケット３０を設けたエンジンマウント支持部２４Ｃとの間の傾斜部２４Ｄが折れ曲がると、エネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅに設けた係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃの後端係合面４０Ｄに当たり、エネルギー吸収ブラケット３４が変形することで衝突エネルギーを吸収するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は車両前部構造に係り、特に、自動車等の車両に使用される車両前部構造に関する。

従来から、自動車等の車両に使用される車両前部構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、サブフレームにおける縦フレームの曲り部上にクラッシュボックスを固着し、このクラッシュボックスでサブフレームの曲り部とその上方の車体フレームとの間隔を縮小している。このため、車両衝突時に、サブフレームの縦フレームに曲げ変形が生じると、クラッシュボックスが車体フレームによって下方に押し潰されると共に、マウント部によって後方に押し潰され、この圧潰抗力によって衝突エネルギーを吸収するようになっている。
特開平９−８６４４２号公報

しかしながら、特許文献１の車両前部構造では、サブフレームの縦フレームにおける曲り部上にクラッシュボックスを設けるため、車両衝突時にクラッシュボックスを効果的に潰すためには、縦フレームの板厚を厚くする等の補強を行い縦フレームの変形を防止する必要がある。この結果、大幅な重量増加となる。

本発明は上記事実を考慮し、大幅な重量増加をともなわずに衝突エネルギーを効果的に吸収できる車両前部構造を提供することが目的である。

請求項１記載の本発明の車両前部構造は、車両前部のエンジンルーム内に設けられエンジンを支持するフロントサブフレームと、前記フロントサブフレームの車幅方向外側部を構成し、長手方向を車両前後方向に沿って配置されたサイドレールと、前記サイドレールの前後方向中間部を構成し、前記サイドレールの車両前後方向に沿った前方部位に比べて剛性が高く、エンジンマウントが取付けられたエンジンマウント支持部と、前記エンジンマウント支持部に設けられ、車両前突時に車両後方へ変形する前記サイドレールの前部に当たり変形することで衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、を有することを特徴とする。

車両前突時に、車両前部のエンジンルーム内に設けられエンジンを支持するフロントサブフレームの車幅方向外側部を構成し長手方向を車両前後方向に沿って配置されたサイドレールに車両前方側から車両後方側に向かって衝突荷重が作用し、サイドレールにおける前端部と前後方向中間部を構成するエンジンマウント支持部との間の部位が互いに近づく方向へ変形すると、エンジンマウント支持部に設けられたエネルギー吸収手段がサイドレールの前部に当たり、変形することで衝突エネルギーを効果的に吸収する。このとき、サイドレールの車両前後方向に沿った前方部位に比べて剛性が高いエンジンマウント支持部にエネルギー吸収手段が設けられているため、エネルギー吸収手段を設けたサイドレールの部位が変形し難い。この結果、エネルギー吸収手段を設けたサイドレールの部位の板厚を厚くする等の補強をともなわずに、エネルギー吸収手段が確実に変形する。

請求項２記載の本発明は請求項１に記載の車両前部構造において、前記サイドレールにおける前記エネルギー吸収手段の車両前方側に設けられ、車両前突時に前記エネルギー吸収手段と係合し、前記サイドレールの前部から前記エネルギー吸収手段に衝突荷重を伝達する係合手段を設けたことを特徴とする。

車両前突時に、サイドレールにおけるエネルギー吸収手段の車両前方側に設けられた係合手段がエネルギー吸収手段と係合し、サイドレールの前部からエネルギー吸収手段に衝突荷重を伝達する。即ち、係合手段を介して衝突荷重をサイドレールの前部からエネルギー吸収手段へ確実に伝達できる。このため、衝突荷重によってエネルギー吸収手段が確実に変形する。

請求項３記載の本発明は請求項１または請求項２に記載の車両前部構造において、前記エネルギー吸収手段は変形の起点となる屈曲部を有することを特徴とする。

エネルギー吸収手段は屈曲部を起点にして更に確実に変形する。

請求項１記載の本発明の車両前部構造は、大幅な重量増加をともなわずに衝突エネルギーを効果的に吸収できる。

請求項２記載の本発明の車両前部構造は、衝突エネルギーを更に効果的に吸収できる。

請求項３記載の本発明の車両前部構造は、衝突エネルギーを確実に吸収できる。

本発明の第１実施形態に係る車両前部構造について、図１〜図５に基づいて説明する。

なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を、矢印ＵＰは車両上方方向を示す。

図２には本発明の第１実施形態に係る車両前部構造が斜め車両前方から見た斜視図にて示されている。

図２に示される如く、自動車の車体１０のフロントボデー１０Ａにおけるエンジンルーム（エンジンコンパートメント）内の車幅方向両端部には、一対のフロントサイドメンバ１２が設けられており、フロントサイドメンバ１２は長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの前端１２Ｂには、車両幅方向を長手方向として配置されたフロントバンパリインフォースメント１４の車幅方向両端部１４Ａが結合されている。

なお、図２の符号１６はダッシュパネルを示している。

図１には本発明の第１実施形態に係る車両前部構造が車幅方向から見た側面図にて示されている。

図１に示される如く、フロントサイドメンバ１２の後部には車両前方上側から車両後方下側へ向かって延びる傾斜部１２Ｃが形成されており、傾斜部１２Ｃの下端１２Ｄからは後部１２Ｅが車両後方へ向かって延びている。また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの車両後方側には、サブフレーム取付部１２Ｆが車両下方へ向かって突出されており、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ｃにおける下端１２Ｄの車両前側にもサブフレーム取付部１２Ｇが車両下方へ向かって突出されている。これらのサブフレーム取付部１２Ｆ、１２Ｇの下面側には、フロントサブフレーム２０がゴムブッシュ２２、２３を介して取付けられている。

図２に示される如く、フロントサブフレーム２０は所謂井型形状となっており、車幅方向外側部に左右一対のサイドレール２４を備えており、左右一対のサイドレール２４は長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、左右一対のサイドレール２４の前端部２４Ａはフロントクロスレール２６で互いに連結されており、左右一対のサイドレール２４の後部２４Ｂはリヤクロスレール２８で互いに連結されている。更に、左右一対のサイドレール２４、フロントクロスレール２６及びリヤクロスレール２８はそれぞれ閉断面構造とされている。

なお、閉断面構造とは、対象とする断面の開口外周部が実質的に連続して高強度及び高剛性になっている断面構造であって、実質的にとは、対象とする断面が外周長に比べて小さな孔等が部分的に形成されていても、断面の直角方向の手前側又は奥側では孔等が無く、開口部周囲の部材が連続している構成も含むことを意味する。

図１に示される如く、サイドレール２４の前後方向中間部となる長手方向略中央部はエンジンマウント支持部２４Ｃとなっている。また、エンジンマウント支持部２４Ｃにはエンジンマウントブラケット３０がサイドレール２４の上部に溶接等によって固定されているいる。このため、エンジンマウント支持部２４Ｃはサイドレール２４の車両前後方向に沿った前方部位、及び後方部位に比べて剛性が高くなっている。即ち、サイドレール２４におけるエンジンマウントブラケット３０を設けたエンジンマウント支持部２４Ｃは、圧縮方向や折り曲げ方向に作用する荷重に対して前方の部位、及び後方の部位に比べて変形し難くなっている。

なお、エンジンマウントブラケット３０は上壁部３０Ｃに設けたエンジンマウント３２を介して図示を省略したエンジンを支持している。

サイドレール２４のエンジンマウント支持部２４Ｃにおけるエンジンマウントブラケット３０の前部３０Ｂには、エネルギー吸収手段としてのエネルギー吸収ブラケット３４が設けられている。なお、エネルギー吸収手段としてのエネルギー吸収ブラケット３４は、エンジンマウントブラケット３０の前部３０Ｂ以外や、エンジンマウント支持部２４Ｃのエンジンマウントブラケット３０以外の部位に設けても良い。

図３には本発明の第１実施形態に係る車両前部構造のサイドレールの前部が車両外側後方から見た斜視図にて示されている。

図３に示される如く、エネルギー吸収ブラケット３４は、長尺状の板材をプレス加工等によって断面コ字状に屈曲して形成されており、長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、エネルギー吸収ブラケット３４の基部３４Ａの車幅方向両端部にはフランジ３４Ｂが車両上方へ向かって形成されており、基部３４Ａの車幅方向中央部には、断面半円形のビード３４Ｃが車両上方へ向かって形成されている。なお、エネルギー吸収ブラケット３４の後端部３４Ｄは、基部３４Ａがエンジンマウントブラケット３０の前部３０Ｂにおける上壁部３０Ｃの上面に溶接等によって結合されている。

図１に示される如く、エネルギー吸収ブラケット３４の後端部３４Ｄから車両前方へ延びる前後方向中間部３４Ｅは、車両後方下側から車両前方上側に向かって傾斜しており、エネルギー吸収ブラケット３４の前後方向中間部３４Ｅの前端からは、前部３４Ｆが車両前方へ向かって略水平に延びている。

即ち、エネルギー吸収ブラケット３４における前後方向中間部３４Ｅの前端と後端には屈曲部３４Ｈ、３４Ｊが形成されており、これらの屈曲部３４Ｈ、３４Ｊが、エネルギー吸収ブラケット３４が変形する際の起点となるようになっている。

一方、サイドレール２４の前端部２４Ａとエンジンマウント支持部２４Ｃとの間は、車両前方上側から車両後方下側へ傾斜した傾斜部２４Ｄとなっており、サイドレール２４は前端部２４Ａに対してエンジンマウントブラケット３０を設けたエンジンマウント支持部２４Ｃの下部が車両下方側にオフセットしている。また、エネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの車両前方側となる傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅには、エネルギー吸収ブラケット３４と車両前後方向に離間した位置に係合手段としての係合ブラケット４０が設けられている。

図３に示される如く、係合ブラケット４０は板材をプレス加工等によって断面コ字状に屈曲して形成されており、係合ブラケット４０の基部４０Ａの車幅方向両端部にはフランジ４０Ｂが車両下方へ向かって形成されている。また、係合ブラケット４０の基部４０Ａの前部には車幅方向から見た形状が三角形状の係合凸部４０Ｃが車両上方へ向かって形成されている。なお、係合ブラケット４０の基部４０Ａの後部は、サイドレール２４の上壁部２４Ｅの上面に溶接等によって結合されており、係合ブラケット４０の両フランジ４０Ｂはそれぞれサイドレール２４の車幅方向両側壁部２４Ｆの外周面に溶接等によって結合されている。

図１に示される如く、係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃにおける後端係合面４０Ｄは、略垂直に立設されており、車両前面に他車両や固定物等が衝突する、所謂、車両前突時には、図４に示される如く、係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃにおける後端係合面４０Ｄにエネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが当たり、エネルギー吸収ブラケット３４と係合ブラケット４０とが係合するようになっている。

従って、図４に示される如く、フロントサブフレーム２０のサイドレール２４に車両前方側から車両後方側に向かって衝突荷重（図４の矢印Ｆ３）が作用して、サイドレール２４における前端部２４Ａとエンジンマウント支持部２４Ｃとの間の傾斜部２４Ｄが折れ曲がると、エンジンマウント支持部２４Ｃに設けられたエネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅに設けた係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃの後端係合面４０Ｄに当たり、エネルギー吸収ブラケット３４が変形することで衝突エネルギーの一部を吸収するようになっている。

また、このとき、サイドレール２４の長手方向に沿った前方部位に比べて剛性が高いエンジンマウント支持部２４Ｃにエネルギー吸収ブラケット３４が設けられていると共に、係合ブラケット４０を介してサイドレール２４の傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅとエネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆとを確実に連結できるようになっている。

図２に示される如く、フロントサブフレーム２０のフロントクロスレール２６における車幅方向中央部２６Ａの上部にもエンジンマウント４６が設けられており、フロントクロスレール２６はエンジンマウント４６を介して図示を省略したエンジンを支持している。

次に、本実施形態の作用を説明する。

車両前突時、即ち、車両の前端部に他車両等の衝突体が衝突し、図１に示される如く、フロントバンパリインフォースメント１４に車両前方側から車両後方側に向かって衝突荷重（図１のＦ１）が作用した場合には、図４に示される如く、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが車両前後方向に沿って軸圧縮変形することによって衝突エネルギーを吸収する。

また、フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの変形によって衝突エネルギーを吸収しきれない場合には、フロントサイドメンバ１２における前部１２Ａより車両後方側の部位に作用する衝突荷重（図１の矢印Ｆ２）によってフロントサイドメンバ１２が更に変形すると共に、フロントサイドメンバ１２に形成されたサブフレーム取付部１２Ｆを介して衝突荷重Ｆ１の一部（図１の矢印Ｆ３）がサイドレール２４に伝達される。このため、衝突荷重Ｆ３によってサイドレール２４が変形することで、衝突エネルギーの一部が吸収される。

この場合、図１に示される如く、サイドレール２４におけるフロントサイドメンバ１２への前側結合点Ｐ１と後側結合点Ｐ２の距離Ｌ１の変形量（変化量）Ｓと、サイドレール２４の変形により発生する変形荷重（変形抗力）Ｆとの関係は図５に実線で示すようになる。

即ち、サイドレール２４の変形量ＳがＳ０になるとサイドレール２４の変形荷重Ｆはピーク値になるが、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄに折れが発生すると、変形量Ｓが更に大きくなるに従って変形荷重Ｆが急激に低下する。

次に、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄが更に折れ曲がり、サイドレール２４の変形量ＳがＳ１（Ｓ０＜Ｓ１）になる。このとき、本実施形態では、図４に示される如く、エンジンマウント支持部２４Ｃに設けられたエネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅに設けた係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃの後端係合面４０Ｄに当たり、エネルギー吸収ブラケット３４と係合ブラケット４０とが係合する。

この結果、変形量ＳがＳ１より更に大きくなると、サイドレール２４とともにエネルギー吸収ブラケット３４が変形することによって、変形荷重Ｆが再度上昇する。このため、高い変形荷重Ｆの持続が可能となり、衝突エネルギーを効果的に吸収できる。

これに対して、サイドレール２４に係合ブラケット４０とエネルギー吸収ブラケット３４とを設けない比較例１の場合には、図５に２点鎖線で示すように、サイドレール２４の変形量ＳがＳ０を越えた後は、変形荷重Ｆが低下したままとなり、衝突エネルギーを効果的に吸収できない。また、サイドレール２４に係合ブラケット４０とエネルギー吸収ブラケット３４とを設けず、サイドレール２４の傾斜部２４Ｄを補強板等によって補強した比較例２の場合には、図５に破線で示すように、変形量Ｓ０における変形荷重Ｆのピーク値は大きくなるが、サイドレール２４の変形量ＳがＳ０を越えた後は、変形荷重Ｆが低下したままとなり、衝突エネルギーを効果的に吸収できない。

また、本実施形態では、サイドレール２４の長手方向に沿った前方部位に比べて剛性が高いサイドレール２４のエンジンマウント支持部２４Ｃにエネルギー吸収ブラケット３４が設けられている。このため、エネルギー吸収ブラケット３４を設けたサイドレール２４の部位が変形し難い。この結果、エネルギー吸収ブラケット３４を設けたサイドレール２４の部位の板厚を厚くする等の補強を新たに行う必要もない。

従って、本実施形態では、大幅な重量増加をともなわずに衝突エネルギーを効果的に吸収できる。

また、本実施形態では、車両前突時に係合ブラケット４０を介してサイドレール２４の傾斜部２４Ｄの上端部２４Ｅとエネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆとを確実に連結できる。この結果、衝突荷重Ｆ３の一部がエネルギー吸収ブラケット３４に確実に伝達され、エネルギー吸収ブラケット３４を確実に変形させることができるため、衝突エネルギーを更に効果的に吸収できる。

次に、本発明の第２実施形態に係る車両前部構造について、図６に基づいて説明する。

なお、第１実施形態と同一部材は、同一符号を付してその説明を省略する。

図６には本発明の第２実施形態に係る車両前部構造のサイドレールの前部が車両外側後方から見た斜視図にて示されている。

図６に示される如く、本実施形態では、エネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが、車両前方上側から車両後方下側へ向かって傾斜した傾斜部となっている。一方、係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃにおける後端係合面４０Ｄは、車両前方下側から車両後方上側へ向かって傾斜したガイド部となっている。

従って、本実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果が得られると共に、エネルギー吸収ブラケット３４と係合ブラケット４０とが係合する際に、エネルギー吸収ブラケット３４の前部３４Ｆの前端３４Ｇが、係合ブラケット４０の係合凸部４０Ｃにおける後端係合面４０Ｄにガイドされ、エネルギー吸収ブラケット３４と係合ブラケット４０とが図６に２点鎖線で示すように確実に係合する。この結果、衝突荷重の一部がエネルギー吸収ブラケット３４に確実に伝達され、エネルギー吸収ブラケット３４を確実に変形させることができるため、衝突エネルギーを確実に吸収できる。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記各実施形態では、エンジンマウントブラケット３０がサイドレール２４の上部に溶接等によって固定した構成になっているが、これに代えて、エンジンマウントブラケット３０をサイドレール２４に鋳造等によって一体的に形成した構成としても良い。

また、上記各実施形態では、板材からなるエネルギー吸収手段としてのエネルギー吸収ブラケット３４をエンジンマウントブラケット３０の上部に溶接等によって固定した構成にしたが、これに代えて、エネルギー吸収手段をエンジンマウントブラケット３０に鋳造等によって一体的に形成した構成としても良い。

また、上記各実施形態では、板材からなる係合手段としての係合ブラケット４０をサイドレール２４の上部に溶接等によって固定した構成にしたが、これに代えて、係合手段をサイドレール２４に鋳造等によって一体的に形成した構成としても良い。

また、上記各実施形態では、エネルギー吸収ブラケット３４と車両前後方向に離間した位置に係合手段としての係合ブラケット４０を設けたが、これに代えて、エネルギー吸収ブラケット３４の振動防止等のために、係合ブラケット４０とエネルギー吸収ブラケット３４とを、衝突エネルギーの吸収に影響を与えない強度の弱い部材によって連結した構成としても良い。

本発明の第１実施形態に係る車両前部構造を示す車幅方向から見た側面図である。 本発明の第１実施形態に係る車両前部構造を示す車両斜め前方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両前部構造のサイドレールの前部を示す車両外側後方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両前部構造の変形状態を示す車幅方向から見た側面図である。 サイドレールの変形量と荷重との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る車両前部構造のサイドレールの前部を示す車両外側後方から見た斜視図である。

符号の説明

１０ 車体
１２ フロントサイドメンバ
２０ フロントサブフレーム
２２ ゴムブッシュ
２４ フロントサブフレームのサイドレール
２４Ｃ フロントサブフレームのエンジンマウント支持部
２６ フロントサブフレームのフロントクロスレール
２８ フロントサブフレームのリヤクロスレール
２４Ｃ フロントサブフレームのエンジンマウント支持部
３０ エンジンマウントブラケット
３２ エンジンマウント
３４ エネルギー吸収ブラケット（エネルギー吸収手段）
４０ 係合ブラケット（係合手段）

Claims (3)

1. 車両前部のエンジンルーム内に設けられエンジンを支持するフロントサブフレームと、
   前記フロントサブフレームの車幅方向外側部を構成し、長手方向を車両前後方向に沿って配置されたサイドレールと、
   前記サイドレールの前後方向中間部を構成し、前記サイドレールの車両前後方向に沿った前方部位に比べて剛性が高く、エンジンマウントが取付けられたエンジンマウント支持部と、
   前記エンジンマウント支持部に設けられ、車両前突時に車両後方へ変形する前記サイドレールの前部に当たり変形することで衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段と、
   を有することを特徴とする車両前部構造。
2. 前記サイドレールにおける前記エネルギー吸収手段の車両前方側に設けられ、車両前突時に前記エネルギー吸収手段と係合し、前記サイドレールの前部から前記エネルギー吸収手段に衝突荷重を伝達する係合手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両前部構造。
3. 前記エネルギー吸収手段は変形の起点となる屈曲部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両前部構造。

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