JP4810233B2 - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前後方向に配置される一対のフロントサイドフレームと、車幅方向に配置されて前記一対のフロントサイドフレームの前端が連結されるバンパービームと、前記一対のフロントサイドフレームの下方に配置されるサブフレームと、前記バンパービームの下方に車幅方向に配置されて前記サブフレーム前端が連結されるクロスメンバと、前記一対のフロントサイドフレームの前端および前記クロスメンバの両端を上下方向に連結する一対の連結部材とを備える自動車の前部車体構造に関する。

左右の上部縦通材（本願発明のフロントサイドフレーム）の前端をバンパーに連結し、上部縦通材の下方に平行に配置した左右の下部縦通材（本願発明のサブフレーム）の前端をバンパーの下部に平行に配置した横梁（本願発明のクロスメンバ）に連結し、上部縦通材の前端および下部縦通材の前端を上下方向に延びる左右の連結部材で連結し、かつ下部縦通材の後端を低剛性の繋ぎ材で上部縦通材に連結することで、車両の衝突時に下部縦通材を圧壊して衝突荷重を吸収するものが、下記特許文献１により公知である。
特表２００３−５１３８５６号公報

ところで、上記従来の車体前部構造を備えた自車両が他車両の側面に衝突した場合に、下部縦通材よりも高剛性の上部縦通材が他車両のサイドシルよりも高い位置にあるため、上部縦通材が他車両の低剛性のドアやセンターピラーに衝突して車室内に貫入してしまう可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、他車両の側面との衝突時に、自車両の衝突安全性能を確保しながら他車両の側面に与える損傷を最小限に抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に配置される左右一対のフロントサイドフレームと、車幅方向に配置されて前記左右一対のフロントサイドフレームの前端が連結されるバンパービームと、前記左右一対のフロントサイドフレームの下方に配置されるサブフレームと、前記バンパービームの下方に車幅方向に配置されて前記サブフレーム前端が連結されるクロスメンバと、前記左右一対のフロントサイドフレームの前端および前記クロスメンバの両端を上下方向に連結する左右一対の連結部材とを備える自動車の前部車体構造において、前記バンパービームと前記クロスメンバと前記左右一対の連結部材とにより車体の前部に剛体の枠を構成し、前記左右一対のフロントサイドフレームの前部の、前記連結部材の上端に連結される部分には、該部分よりも後方の部分に比べて車体前後方向の荷重で圧壊容易な衝撃吸収部をそれぞれ設けるとともに、該衝撃吸収部が圧壊する車両衝突時にその圧壊が促進されるように、前記クロスメンバを前記サブフレームの前端に車幅方向に延びる軸まわりに後方に回動可能に連結することを特徴とする自動車の前部車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記左右一対の連結部材の上部に車体前後方向の荷重で圧壊可能なビードを形成すると共に、前記サブフレームの前端から前方に突出させた上板を前記クロスメンバの上面に溶接したことを特徴とする自動車の前部車体構造が提案される。

尚、実施例の前部クロスメンバ１８は本発明のクロスメンバに対応する。

請求項１の構成によれば、左右一対のフロントサイドフレームの前端に連結されたバンパービームと、サブフレームの前端に連結されたクロスメンバと、左右一対のフロントサイドフレームの前端およびクロスメンバの両端を上下方向に連結する左右一対の連結部材とによって形成される枠状の構造を備えるため、他車両との衝突時に前記枠状の構造で衝突の荷重を受け止めることができ（即ちバンパービームに入力された衝突荷重を、バンパービーム、クロスメンバ及び左右の連結部材で構成した前記枠を介してサブフレームにも分散させて吸収でき）、従来のバンパービームだけで衝突の荷重を受け止める場合に比べて他車両への荷重の入力点が低くなる。しかも、バンパービームに連結される一対のフロントサイドフレームの前部には、該部分よりも後方の部分に比べて車体前後方向の荷重で圧壊容易な一対の衝撃吸収部を設けるとともに、該衝撃吸収部が圧壊する車両衝突時にその圧壊が促進されるように、クロスメンバをサブフレームの前端に車幅方向に延びる軸まわりに後方に回動可能に連結するので、他車両との側面衝突時に自車両のクロスメンバを他車両の剛性の高いサイドシルに衝突させて衝撃を吸収しながら、自車両のバンパービームを他車両の剛性の低いドアやセンターピラーに衝突させてフロントサイドフレームの衝撃吸収部を圧壊することで、自車両のバンパービームやフロントサイドフレームが他車両の車室内に貫入するのを最小限に抑えることができる。

即ち、自車両が他車両の側面に衝突した場合に、自車両のバンパービームが他車両のドアおよびセンターピラーに衝突するのとほぼ同時に、自車両のクロスメンバが他車両のサイドシルに衝突することになり、このとき、自車両のクロスメンバに衝突する他車両のサイドシルおよびフロアフレームは、ドアおよびセンターピラーに比べて剛性が高いため、衝突時に大きく変形することはない。さらに上記のように自車両のバンパービームが他車両のドア及びセンターピラーに衝突しても、バンパービームの後面に連なるフロントサイドフレームの衝撃吸収部が他車両から入力される荷重で容易に圧壊することにより、ドアおよびセンターピラーが車室内に向かって大きく変形することはなく、他車両の乗員の安全が確保され、しかもこのとき、クロスメンバが左右の連結部材と共に後方に回動することで、フロントサイドフレームの衝撃吸収部の圧壊が促進される。また上記衝撃吸収部を設けたことでフロントサイドフレームの剛性が低下しても、高剛性のクロスメンバ及びサブフレームが衝突荷重を支持することで、自車両の衝突安全性も充分に確保される。

請求項２の構成によれば、一対の連結部材の上部に車体前後方向の荷重で圧壊可能なビードを形成したので、衝突荷重で連結部材の上部のビードが圧壊することでフロントサイドフレームの衝撃吸収部の圧壊を促進し、しかも、このとき、サブフレームの前端の上板が容易に折れ曲がるため、クロスメンバが左右の連結部材と共に後方に回動することで、フロントサイドフレームの衝撃吸収部の圧壊を促進する。従って、バンパービームやフロントサイドフレームが他車両の車室内に貫入するのを一層確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１は自動車の車体前部の骨格を示す斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図１の４−４線拡大断面図、図５は他車両との衝突時の作用説明図である。

図１および図２に示すように、自動車の車体前部に形成されたエンジンルーム１１の左右両側に沿って車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレーム１２，１２が配置されており、これらのフロントサイドフレーム１２，１２の前端は車幅方向に延びるバンパービーム１３の後面にボルト１４…で連結される。図示せぬエンジンや前輪のサスペンションを支持するサブフレーム１５は、車体前後方向に延びる左右のサブフレーム本体１６，１６と、それらの後端間を車幅方向に連結する後部クロスメンバ１７とで構成されており、左右のサブフレーム本体１６，１６の前端が車幅方向に延びる前部クロスメンバ１８に連結される。そして左右のフロントサイドフレーム１２，１２の前端と前部クロスメンバ１８の両端とが、上下方向に延びる左右の連結部材１９，１９により連結される。バンパービーム１３、前部クロスメンバ１８および左右の連結部材１９，１９により、車体の前部に矩形状の枠が構成される。前部クロスメンバ１８の高さは、一般的な車両のサイドシルの高さに略一致している。

左右のフロントサイドフレーム１２，１２の前部、つまりバンパービーム１３および左右の連結部材１９，１９の上端に連結される部分は、その後方の部分に比べて容易に圧壊可能な衝撃吸収部１２ａ，１２ａとして別部材で構成され、ボルト２０…によって前記後方の部分に一体に結合される。

図３から明らかなように、矩形断面のボックス構造を有するサブフレーム本体１６，１６の前端から上板１６ａ，１６ａだけが前方に突出しており、その上板１６ａ，１６ａが矩形断面を有するボックス構造の前部クロスメンバ１８の上面に溶接される。従って、車体前方からの荷重が入力すると、前部クロスメンバ１８および左右の連結部材１９，１９は一体となって、前記上板１６ａ，１６ａの基部を支点１６ｂ，１６ｂとして車体後方に回動可能である。

図２および図４から明らかなように、矩形断面のボックス構造を有する左右の連結部材１９，１９の上部、つまりバンパービーム１３および左右のフロントサイドフレーム１２，１２に連結される部分の近傍に、上下方向に延びる長短のビード１９ａ…が複数本平行に形成される。

尚、左右のサブフレーム本体１６，１６、前部クロスメンバ１８、左右の連結部材１９，１９、左右のフロントサイドフレーム１２，１２の衝撃吸収部１２ａ，１２ａおよびバンパービーム１３は予めサブアセンブリとして組み立てられており、衝撃吸収部１２ａ，１２ａをボルト２０…で左右のフロントサイドフレーム１２，１２の本体部に締結し、サブフレーム本体１６，１６を後部クロスメンバ１７にボルト２５，２５で締結することで車体に搭載される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態の車両の車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム１２，１２の前端に連結されたバンパービーム１３と、サブフレーム１５の前端に連結された前部クロスメンバ１８と、左右の連結部材１９，１９とによって形成される枠状の構造を備えているため、他車両との衝突時に前記枠状の構造で衝突の荷重を受け止めることができ、従来のバンパービームだけで衝突の荷重を受け止める場合に比べて荷重の入力点が低くなる。

即ち、従来の車体前部構造では、図６に示すように自車両が他車両の側面に衝突した場合に、自車両のバンパービーム１３が他車両のサイドシル２３よりも高い位置にあるため、バンパービーム１３が他車両のドア２１およびセンターピラー２２に衝突することになる。このときフロントサイドフレーム１２，１２は比較的に高い剛性を有することから、比較的に低い剛性を有する他車両のドア２１およびセンターピラー２２を大きく変形させる可能性がある。

それに対して本実施の形態の車体前部構造では、図５に示すように自車両が他車両の側面に衝突した場合に、自車両のバンパービーム１３が他車両のドア２１およびセンターピラー２２に衝突するのとほぼ同時に、自車両の前部クロスメンバ１８が他車両のサイドシル２３に衝突する。このとき、自車両の前部クロスメンバ１８に衝突する他車両のサイドシル２３およびフロアフレーム２４は、ドア２１およびセンターピラー２２に比べて剛性が高いため、衝突時に大きく変形することはない。

また自車両のバンパービーム１３が他車両のドア２１およびセンターピラー２２に衝突しても、図２（ｂ）に示すように、バンパービーム１３の後面に連なるフロントサイドフレーム１２，１２の衝撃吸収部１２ａ，１２ａが他車両から入力される荷重で容易に圧壊することにより、ドア２１およびセンターピラー２２が車室内に向かって大きく変形することはなく、他車両の乗員の安全が確保される。

このとき、図２（ｂ）に示すように、サブフレーム１５の左右のサブフレーム本体１６，１６の前端の上板１６ａ，１６ａが支点１６ｂ，１６ｂにおいて容易に折れ曲がり、前部クロスメンバ１８が左右の連結部材１９，１９と共に後方に回動することで、フロントサイドフレーム１２，１２の衝撃吸収部１２ａ，１２ａの圧壊が促進される。また図２（ｂ）および図４に示すように、左右の連結部材１９，１９の上部がビード１９ａ…の作用で前後方向に容易に押し潰され、フロントサイドフレーム１２，１２の衝撃吸収部１２ａ，１２ａの圧壊が一層促進される。

以上のようにして、自車両が他車両に側面衝突したときに、自車両のバンパービーム１３やフロントサイドフレーム１２，１２の前部が他車両の車室内に貫入するのを最小限に抑えることができる。また衝撃吸収部１２ａ，１２ａを設けたことでフロントサイドフレーム１２，１２の剛性が低下しても、高剛性の前部クロスメンバ１８およびサブフレーム１５が衝突荷重を支持することで、自車両の衝突安全性も充分に確保される。

またバンパービーム１３、前部クロスメンバ１８および左右の連結部材１９，１９は矩形状の枠を構成するため、衝突によりバンパービーム１３に入力された荷重を前記枠を介してサブフレーム１５に分散させて吸収することができ、これにより衝撃吸収部１２ａ，１２ａを設けたことによる衝撃吸収能力の低下を補って前面衝突時の衝突安全性を充分に確保することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では前部クロスメンバ１９をサブフレーム１５の前端に回動可能に連結する手段を、サブフレーム本体１６，１６の上板１６ａ，１６ａの支点１６ｂ，１６ｂで構成しているが、前記回動可能に連結する手段の構造は任意である。

車両の車体前部の骨格を示す斜視図 図１の２方向矢視図 図１の３−３線拡大断面図 図１の４−４線拡大断面図 他車両との衝突時の作用説明図 従来例に係る、他車両との衝突時の作用説明図

１２ フロントサイドフレーム
１２ａ 衝撃吸収部
１３ バンパービーム
１５ サブフレーム
１８ 前部クロスメンバ（クロスメンバ）
１９ 連結部材
１９ａ ビード

Claims (2)

1. 車体前後方向に配置される左右一対のフロントサイドフレーム（１２）と、
   車幅方向に配置されて前記左右一対のフロントサイドフレーム（１２）の前端が連結されるバンパービーム（１３）と、
   前記左右一対のフロントサイドフレーム（１２）の下方に配置されるサブフレーム（１５）と、
   前記バンパービーム（１３）の下方に車幅方向に配置されて前記サブフレーム（１５）の前端が連結されるクロスメンバ（１８）と、
   前記左右一対のフロントサイドフレーム（１２）の前端および前記クロスメンバ（１８）の両端を上下方向に連結する左右一対の連結部材（１９）と、
   を備える自動車の前部車体構造において、
   前記バンパービーム（１３）と前記クロスメンバ（１８）と前記左右一対の連結部材（１９）とにより車体の前部に剛体の枠を構成し、
   前記左右一対のフロントサイドフレーム（１２）の前部の、前記連結部材（１９）の上端に連結される部分には、該部分よりも後方の部分に比べて車体前後方向の荷重で圧壊容易な衝撃吸収部（１２ａ）をそれぞれ設けるとともに、該衝撃吸収部（１２ａ）が圧壊する車両衝突時にその圧壊が促進されるように、前記クロスメンバ（１８）を前記サブフレーム（１５）の前端に車幅方向に延びる軸まわりに後方に回動可能に連結することを特徴とする自動車の前部車体構造。
2. 前記左右一対の連結部材（１９）の上部に車体前後方向の荷重で圧壊可能なビード（１９ａ）を形成すると共に、前記サブフレーム（１５）の前端から前方に突出させた上板（１６ａ）を前記クロスメンバ（１８）の上面に溶接したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の前部車体構造。

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