JP2009255883A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの溶接作業が容易で、接合強度を向上させ、軽量化を図り、フロントサイドフレームの衝撃吸収変形モードを安定化させた車体前部構造を提供する。
【解決手段】車体前部構造１１ではダンパーハウジング２６はフロントサイドフレーム２５内を、斜めエンジンルーム３４の内方へ向いて仕切っているバルクヘッド７４を備え、フロントサイドフレーム２５は、前から順に前部変形部９１と、内側壁部６４に設けた内曲げ用の内脆弱９２と、外側壁部６５に凹状に形成した外曲げ用の外脆弱９３と、外脆弱９３より車両後方の外側壁部６５と外側壁部６５より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバー３３の外側部１０１とを連結している支持部材１０２とを備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は、車室の前壁をなすダッシュボード側から車両前方へ延設した左右のフロントサイドフレームを有する車体前部構造に関するものである。

車体前部構造では、エンジンルームの左右に配置されたフロントサイドフレームを取付けているダッシュボードの車室内側に車幅方向へ延びるダッシュボードクロスメンバーが設けられているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６３−９７２号公報（第１図）

しかし、特許文献１の車体前部構造では、車両の前面に衝突の荷重が加わった際に、左右のフロントサイドフレームからダッシュボードクロスメンバーに荷重を伝達させるが、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとが直交する交差部の強度不足が考えられる。
例えば、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの交差部にタイヤの上方をカバーするホイールハウスを取付けることで、補強を兼ねている技術もあるが、当然、交差部の上方をカバーする構造となり、交差部を溶接する際に、ホイールハウスが邪魔になり、製造し難いという問題がある。

また、車両の前面に荷重が作用した際に、フロントサイドフレームが変形することで衝撃を吸収することは可能であるが、フロントサイドフレームの変形形態が不規則で安定せず、衝撃の吸収量のばらつきが大きくなるという問題がある。

本発明は、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの溶接作業が容易で、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの接合強度を向上させ、軽量化を図り、フロントサイドフレームの衝撃吸収変形モードを安定化させた車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車室の前壁をなすダッシュボードロアの下部に連なるダッシュボードクロスメンバーと、ダッシュボードクロスメンバーから車両前方へ延設しエンジンルームの左右に配置されたフロントサイドフレームと、フロントサイドフレームに取付けられているダンパーハウジングと、を備える車体前部構造において、ダンパーハウジングは、車両前方へ向いている前壁部に連なりフロントサイドフレーム内を、斜めエンジンルームの内方へ向いて仕切っているバルクヘッドを備え、フロントサイドフレームは、バルクヘッドより車両前方に設けた前部変形部と、バルクヘッドより車両後方でエンジンルームへ向いている内側壁部に設けた内曲げ用の内脆弱と、ダンパーハウジングより車両後方で内側壁部に対向している外側壁部に凹状に形成した外曲げ用の外脆弱と、外脆弱より車両後方の外側壁部と外側壁部より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバーの外側部とを連結している支持部材と、を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、フロントサイドフレームの外脆弱より車両後方の外側壁部と外側壁部より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバーの外側部とを連結している支持部材と、を備えているので、ダッシュボードクロスメンバーにフロントサイドフレームの外側壁部をスポット溶接する溶接作業のとき、上方から外側壁部まで移動させるスポット溶接の電極の動きを遮るものが無く、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの溶接作業は容易であるという利点がある。

また、請求項１に係る発明では、フロントサイドフレームの外脆弱より車両後方の外側壁部と外側壁部より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバーの外側部とを連結している支持部材と、を備えているので、支持部材によってフロントサイドフレームの接合側に加わる荷重をダッシュボードクロスメンバーに分散させることができ、ダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの接合強度を向上させることができる。

さらに、支持部材によってダッシュボードクロスメンバーとフロントサイドフレームとの接合強度を向上させることができ、支持部材に比べ大きなホイールハウスを用いる必要がなくなり、軽量化を図ることができる。

また、請求項１に係る発明では、ダンパーハウジングは、フロントサイドフレーム内を、斜めエンジンルームの内方へ向いて仕切っているバルクヘッドを備え、フロントサイドフレームは、バルクヘッドより車両前方に設けた前部変形部と、バルクヘッドより車両後方でエンジンルームへ向いている内側壁部に設けた内曲げ用の内脆弱と、外側壁部に凹状に形成した外曲げ用の外脆弱と、外脆弱より車両後方の外側壁部と外側壁部より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバーの外側部とを連結している支持部材と、を備えているので、車両前方に荷重が加わると、フロントサイドフレームを順に前部変形部を変形させ、次に内脆弱で曲げ、最後に外脆弱で曲げて荷重を吸収することができる。その際、変形を続けている前部変形部を外脆弱によって車両の外方、すなわち、エンジンから離れる方向へ向かって曲げることができ、吸収が引き続き持続する。
従って、フロントサイドフレームの衝撃吸収変形モードを安定化させることができるという利点がある。

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。
図１は、本発明の車体前部構造（第１実施の形態）の斜視図である。
車体前部構造１１は、車両１２の車体１３の前部で、前輪１４が取付けられているフロントサスペンション１５や図に示していないエンジンを支持している。具体的には後述する。

車体１３は、車室１７の側壁をなすサイドボデー２１と、車室１７の床をなすアンダボデー２２と、フロントボデー２３とを備える。
フロントボデー２３は、アンダボデー２２のフロントフロアフレーム２４に連なる左右のフロントサイドフレーム２５と、フロントサイドフレーム２５に取付けられているダンパーハウジング２６と、サブフレーム２７と、車体前部構造１１と、を備える。

また、フロントボデー２３は、車室１７の前壁をなすダッシュボードロア３１の下部３２に連なるダッシュボードクロスメンバー３３と、を備え、ダッシュボードクロスメンバー３３から車両１２の前方（矢印ａ１の方向）へフロントサイドフレーム２５を延設してエンジンルーム３４の左右に配置している。

サブフレーム２７は、既存の構成であり、第１フレーム３５〜第４フレーム３８で矩形を形成し、エンジンやフロントサスペンション１５が取付けられ、フロントボデー２３の下方から矢印ａ２のように上昇させて、フロントサイドフレーム２５に設けた前のカラーナット４１、後のカラーナット４２に締結部材４３で取付けられる。

ダンパーハウジング２６は、フロントサスペンション１５のフロントダンパー４５に設けられた上部取付け部４６を取付けるダンパーベース部４７を有し、ボルト・ナットで取付けている。ボルト・ナットで締結する構造は既存の構成である。
なお、車体前部構造１１は、車両１２の中心Ｃを基準にほぼ対称であり、左側の部位を主体に説明する。

図２は、本発明の車体前部構造が備えるダンパーハウジング及びフロントサイドフレームの斜視図である。図１を併用して説明する。
図３は、本発明の車体前部構造が備えるフロントサイドフレーム及びダッシュボードクロスメンバーの斜視図である。図１を併用して説明する。

車体前部構造１１は、具体的には、左のフロントサイドフレーム２５にダンパーハウジング連結ブラケット５１が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、ダンパーハウジング連結ブラケット５１にダンパーハウジング２６の下接合部５３が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、フロントサイドフレーム２５内に後のカラーナット４２が立設され、ダンパーハウジング２６の上部がホイールハウスアッパメンバ５５に取付けられ、それがバルクヘッドアッパメンバ５６に取付けられている。

フロントサイドフレーム２５は、サイドフレーム本体５７に蓋部材６１が複数のスポット溶接部５２で取付けられ、蓋部材６１の下方に中間仕切部材６２が配置されて、サイドフレーム本体５７に複数のスポット溶接部５２で取付けられている。
サイドフレーム本体５７は、長尺で、断面コ字状が内側壁部６４、外側壁部６５、底部６６とで形成されている。

ダンパーハウジング連結ブラケット５１は、車両１２の前方側に配置している前角部材７１と、前角部材７１から車両１２の後方へ所定距離だけ離して配置した後角部材７２とからなる。
なお、実施の形態では、前角部材７１と後角部材７２は別体としたが、前角部材７１と後角部材７２を一体に形成した一体形状でもよい。

ダンパーハウジング２６はまた、ダンパーハウジング前下部７４がサイドフレーム本体５７内に嵌合して、複数のスポット溶接部５２で取付けられ、ダンパーハウジング後下部７５がサイドフレーム本体５７内に嵌合して、複数のスポット溶接部５２で取付けられている。

ダンパーハウジング前下部７４は、ダンパーハウジング連結ブラケット５１の前角部材７１の下部で、壁状のバルクヘッドでもある。
ダンパーハウジング後下部７５は、ダンパーハウジング連結ブラケット５１の後角部材７２の下部で、バルクヘッド構造でもある。
バルクヘッド構造及びバルクヘッドはともに、フロントサイドフレーム２５の内側壁部６４に一端が取付けられ、外側壁部６５に他端が取付けられた壁をなす板であり、フロントサイドフレーム２５内を仕切っている。

前角部材７１は、鋼板を断面略Ｚ字状に折り曲げたもので、内側壁部６４と外側壁部６５との間に嵌る幅で形成されたバルクヘッド部７６を備える。
後角部材７２は、前角部材７１とほぼ同様であり、内側壁部６４と外側壁部６５との間に嵌る幅で形成されたバルクヘッド部７７を備える。

ダンパーハウジング２６は、具体的には、一体に塑性加工されたもので、フロントダンパー４５を締結するダンパーベース部４７に連ねて内壁部８１が成形され、内壁部８１に連ねて前壁部８２及び後壁部８３が成形されている。そして、前壁部８２にバルクヘッド部７６が連なっている。

図４は、本発明の車体前部構造の平面図である。図１〜図３を併用して説明する。なお、図４では、ダンパーハウジング２６は、一部、フロントサイドフレーム２５側が省略されて、ダンパーハウジング連結ブラケット５１（前角部材７１、後角部材７２）が示されている。

前角部材７１は、前述したバルクヘッド部７６が内側壁部６４と外側壁部６５との間に挿入されている。
バルクヘッド部７６は、角度θだけ斜めエンジンルーム３４の内方（矢印ａ３の方向）へ向いてフロントサイドフレーム２５内を仕切っている。

フロントサイドフレーム２５は、具体的には、前から順に、前部変形部９１、内曲げ用の内脆弱９２、外曲げ用の外脆弱９３を有し、前部変形部９１がフロントサイドフレーム２５の前端９４からダンパーハウジング連結ブラケット５１の前角部材７１、つまりバルクヘッド部７６までの間に設けられ、内曲げ用の内脆弱９２が前部変形部９１より車両１２の後方（矢印ａ４の方向）に取付けられているダンパーハウジング２６の内方に位置するフロントサイドフレーム２５の内側壁部６４に形成され、外曲げ用の外脆弱９３が内曲げ用の内脆弱９２より車両１２の後方に位置するダンパーハウジング２６の後壁部８３（後角部材７２）からダッシュボードクロスメンバー３３までの間に位置するフロントサイドフレーム２５の外側壁部６５に形成されている。

また、内脆弱９２が中央部変形部９６に形成され、外脆弱９３が後部変形部９７に形成されている。
フロントサイドフレーム２５はさらに、前端９４に対向している後端９８がダッシュボードクロスメンバー３３に複数のスポット溶接部５２（図２参照）で連結され、外曲げ用の外脆弱９３からダッシュボードクロスメンバー３３までの間に位置するフロントサイドフレーム２５の外側壁部６５の中央とダッシュボードクロスメンバー３３の外側部１０１が支持部材であるところのガセット１０２で連結されている。
前端９４には、図に示していない前バンパーが取付けられている。

前部変形部９１は、フロントサイドフレーム２５のうちで圧縮荷重に対して最も強度の低い部位であり、圧縮荷重で蛇腹状に変形する。強度を低下させる構成は任意であり、例えば、前部変形部９１の板厚を他の部位より薄くしてもよく、他の部位を補強してもよく、スポット溶接の強度（数）を低下させてもよく、切り欠き部を形成することも可能である。

中央部変形部９６は、内曲げ用の内脆弱９２を有し、ダンパーハウジング２６内の部位で、ダンパーハウジング２６で補強されているため、前部変形部９１に比べ、強度が高い部位である。言い換えると、ダンパーハウジング連結ブラケット５１内の部位で、ダンパーハウジング連結ブラケット５１で補強されている。

後部変形部９７は、外曲げ用の外脆弱９３を有し、中央部変形部９６より後方の部位で、ガセット１０２で補強されているため、前部変形部９１に比べ、強度が高い部位である。

内脆弱９２は、断面Ｕ字形の溝で、条件によって所望の深さ、幅に設定される。
外脆弱９３は、断面Ｕ字形の溝で、条件によって所望の深さ、幅に設定される。
なお、各脆弱は、１箇所に形成しているが、２箇所以上、例えば、外脆弱９３の近傍にさらに並列に外脆弱９３を形成することも可能である。

ダッシュボードクロスメンバー３３は、車幅方向（図１のＸ軸方向）に延びる長尺な角管状で、車両１２の前方（矢印ａ１の方向）へ向いている断面コ字状の前面部１０４と、前面部１０４に対向して前面部１０４との縁同士を接合している断面コ字状の後面部１０５とからなり、両端がそれぞれサイドボデー２１のフロントピラー１０６（図１参照）に連結している。そして、前面部１０４に設けたサイドフレーム連結部１０７にフロントサイドフレーム２５の後端９８を連結して、サイドフレーム連結部１０７より車両１２の外側（矢印ａ５の方向）に位置する前面部１０４にガセット１０２を介してフロントサイドフレーム２５の外側壁部６５を連結している。

支持部材（ガセット）１０２は、板状で、面を車両１２の外側へ向けて配置することで、平面視で、ダッシュボードクロスメンバー３３とフロントサイドフレーム２５との３部材で、三角形の開口１１１を上方へ向け形成している。そして、車両１２の外側に向いているフロントサイドフレーム２５の外側壁部６５に形成されている外脆弱９３からダッシュボードクロスメンバー３３側へ所望の距離だけ離した中央保持部１１２に、角度α（約４５°）でフロントサイドフレーム２５から車両１２の外方へ延びるダッシュボードクロスメンバー３３の外側部１０１に向けて延ばして一端が取付けられ、他端が外側部１０１に取付けられている。
なお、外脆弱９３から所望の距離だけ離して一端を取付けたが、外脆弱９３の近傍に一端を取付けることも可能である。

次に、本発明の車体前部構造の作用を説明する。
図５は、本発明の車体前部構造が備える支持部材とフロントサイドフレームとダッシュボードクロスメンバーとの組み付け関係を説明する図である。
車体前部構造１１は、フロントサイドフレーム２５とダッシュボードクロスメンバー３３をスポット溶接で接合している。この組み付けの溶接作業では、支持部材（ガセット）１０２は、予めスポット溶接で接合されているので、フロントサイドフレーム２５の後端９８に形成した溶接用重ね部１１４にスポット溶接の第１電極１１６を当てるときには、溶接用重ね部１１４の上方から第１電極１１６を矢印ｂ１のように下降（Ｚ軸方向）させるとともに、支持部材（ガセット）１０２で形成した開口１１１に入れることで、溶接用重ね部１１４に当接させることができる。

引き続き、第１電極１１６を移動（Ｙ軸方向）させるとともに、ダッシュボードクロスメンバー３３に第２電極１１７を当てる。そして、重ね合わせてある溶接用重ね部１１４とダッシュボードクロスメンバー３３を押圧して、溶接を施すことができる。

このように、車体前部構造１１では、支持部材（ガセット）１０２によって、フロントサイドフレーム２５の後端９８とダッシュボードクロスメンバー３３との溶接箇所の上方に開口１１１を形成することができ、ダッシュボードクロスメンバー３３とフロントサイドフレーム２５との溶接作業が容易になる。

また、支持部材（ガセット）１０２によって、フロントサイドフレーム２５の後端９８を起点にフロントサイドフレーム２５を車両１２の外方へ曲げる荷重に対する反力を高めることができる。従って、ダッシュボードクロスメンバー３３とフロントサイドフレーム２５との接合強度を向上させることができる。

支持部材（ガセット）１０２を採用したことで、補強のために、支持部材（ガセット）１０２より大きいホイールハウスを用いる必要がなくなり、軽量化を図ることができる。

図６は、本発明の車体前部構造の衝撃吸収の機構を説明する図である。前バンパーなどの装置・部品は省略されている。
車体前部構造１１では、車両１２の前面に荷重、例えば、衝突の荷重が矢印ｂ２のように加わると、フロントサイドフレーム２５の前部変形部９１が車両１２の後方へ向かって変形して、荷重を吸収する。

図７は、図６の続きを説明する図である。
前部変形部９１が、荷重を吸収しつつダンパーハウジング２６及び中央部変形部９６に伝えると、フロントサイドフレーム２５は内脆弱９２を起点にして車両１２の内側へ矢印ｂ３のように折れ曲がる。そして、荷重を吸収する。
また、ダンパーハウジング２６の前壁部８２（前角部材７１）が斜めにエンジンルーム３４へ向いているので、フロントサイドフレーム２５は車両１２の内側へ矢印ｂ３のように折れ曲がりやすい。

具体的には、ダンパーハウジング２６の前壁部８２、すなわちダンパーハウジング連結ブラケット５１の前角部材７１は内側へ向け傾斜（角度θ）しているので、直交で仕切ったものに比べ、内側に倒れることになる。
さらに、内曲げ用の内脆弱９２に荷重が集中するので、内脆弱９２から内側壁部６４が座屈する。

図８は、図７の続きを説明する図である。
中央部変形部９６が、荷重を吸収しつつ後部変形部９７に伝えると、後部変形部９７に設けた支持部材（ガセット）１０２及び外脆弱９３によって、フロントサイドフレーム２５は車両１２の外側へ矢印ｂ４のように折れ曲がる。そして、さらに荷重を吸収することができる。

具体的には、後部変形部９７は、荷重が加わると、支持部材（ガセット）１０２が取付けられているフロントサイドフレーム２５の外側壁部６５の中央保持部１１２に荷重が集中するので、後部変形部９７には、中央保持部１１２や中央保持部１１２辺りを起点にフロントサイドフレーム２５を車両１２の外側へ矢印ｂ４のように折り曲げる力が生じる。
また、外曲げ用の外脆弱９３に荷重が集中するので、外脆弱９３を起点にフロントサイドフレーム２５は車両１２の外側へ矢印ｂ４のように折れ曲がる。
その結果、フロントサイドフレーム２５を車両１２の外側へ矢印ｂ４のように折れ曲げることができ、エンジン１２１との干渉が起きず、前部変形部９１の変形を阻害しないという利点がある。

このように、車体前部構造１１では、ダンパーハウジング２６は、フロントサイドフレーム２５内を、斜めエンジンルーム３４の内方へ向いて仕切っているバルクヘッド（ダンパーハウジング前下部）７４を備え、フロントサイドフレーム２５は、前から順に、前部変形部９１と、内側壁部６４に設けた内曲げ用の内脆弱９２と、外側壁部６５に凹状に形成した外曲げ用の外脆弱９３と、外脆弱９３より車両後方の外側壁部６５と外側壁部６５より車両外方に延設されているダッシュボードクロスメンバー３３の外側部１０１とを連結している支持部材（ガセット）１０２と、を備えているので、フロントサイドフレーム２５を前部変形部９１、内脆弱９２、外脆弱９３でそれぞれ変形させることができ、フロントサイドフレーム２５の衝撃吸収変形モードを安定化させることができる。

尚、本発明の車体前部構造は、実施の形態では車両に採用したが、車両以外、例えば長尺なフレームに装置を取付ける構造にも採用可能である。

本発明の車体前部構造は、車両に好適である。

本発明の車体前部構造（第１実施の形態）の斜視図である。 本発明の車体前部構造が備えるダンパーハウジング及びフロントサイドフレームの斜視図である。 本発明の車体前部構造が備えるフロントサイドフレーム及びダッシュボードクロスメンバーの斜視図である。 本発明の車体前部構造の平面図である。 本発明の車体前部構造が備える支持部材とフロントサイドフレームとダッシュボードクロスメンバーとの組み付け関係を説明する図である。 本発明の車体前部構造の衝撃吸収の機構を説明する図である。 図６の続きを説明する図である。 図７の続きを説明する図である。

符号の説明

１１…車体前部構造、１２…車両、１７…車室、２５…フロントサイドフレーム、２６…ダンパーハウジング、３１…ダッシュボードロア、３３…ダッシュボードクロスメンバー、３４…エンジンルーム、６４…内側壁部、６５…外側壁部、７４…バルクヘッド（ダンパーハウジング前下部）、８２…前壁部、９１…前部変形部、９２…内脆弱、９３…外脆弱、１０１…外側部、１０２…支持部材（ガセット）。

Claims (1)

1. 車室の前壁をなすダッシュボードロアの下部に連なるダッシュボードクロスメンバーと、該ダッシュボードクロスメンバーから車両前方へ延設しエンジンルームの左右に配置されたフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームに取付けられているダンパーハウジングと、を備える車体前部構造において、
   前記ダンパーハウジングは、車両前方へ向いている前壁部に連なりフロントサイドフレーム内を、斜めエンジンルームの内方へ向いて仕切っているバルクヘッドを備え、
   前記フロントサイドフレームは、前記バルクヘッドより車両前方に設けた前部変形部と、前記バルクヘッドより車両後方で前記エンジンルームへ向いている内側壁部に設けた内曲げ用の内脆弱と、前記ダンパーハウジングより車両後方で前記内側壁部に対向している外側壁部に凹状に形成した外曲げ用の外脆弱と、該外脆弱より車両後方の前記外側壁部と該外側壁部より車両外方に延設されている前記ダッシュボードクロスメンバーの外側部とを連結している支持部材と、を備えていることを特徴とする車体前部構造。

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