JP5509265B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、左右のフロントサイドフレームの前端部及び左右のアッパメンバの前端部から、それぞれエクステンションが車体前方に向って延びている車体前部構造に関する。

車体のなかには、左右のフロントサイドフレームの前端部から、内エクステンションが車体前方に向って延びていると共に、左右のアッパメンバの前端部から、外エクステンションが車体前方に向って延びている構成のものがある。近年、このような車体前部構造の開発が進められている。（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１に示される車体は、左右両側において車体前後方向に延びている左右のフロントサイドフレームと、これらの左右のフロントサイドフレームの車幅方向外側に且つ上側において左右のフロントピラーから前下方へ延びた左右のアッパメンバと、これらの左右のフロントサイドフレームの前端から前方へ延びた左右の内エクステンションと、左右のアッパメンバの前端から前方へ延びた左右の外エクステンションと、これら左右の外エクステンション間にわたって設けられ左右の内エクステンション及び左右の外エクステンションが取付けられているバンパビームと、からなる。

車両の前部の車幅外方端部の狭い範囲に前方から衝突荷重（前突荷重）が作用する、いわゆるナローオフセット衝突が発生した場合に、前突荷重はバンパビームから左右の内及び外エクステンションに伝わる。各エクステンションは前突荷重によって潰れることにより、衝撃を吸収することができる。

一般に、車両の走行中には、走行状態によって車体に種々の外力が作用する。例えば走行中の車両の姿勢によっては、左右のフロントサイドフレームや左右のアッパメンバに、捩り方向の力が加わる。これに対し、車両の操縦安定性をより高めるには、車体の前側の端部近傍の剛性、特に捩り剛性を高めることが求められる。しかし、単に車体の前側の端部近傍の剛性を高めるのでは、前突荷重によるナローオフセット衝突が発生した場合の、衝撃吸収性能を十分に確保することはできず、改良の余地がある。

特開２０１０−８３４５３号公報

本発明は、ナローオフセット衝突に対する車体前後方向の衝撃吸収性能を確保しつつ、車両の操縦安定性を高めることができる技術を、提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体前部の左右両側において車体前後方向に延びた左右のフロントサイドフレームと、この左右のフロントサイドフレームの車幅方向外側に且つ上側において左右のフロントピラーから前下方へ延びた左右のアッパメンバと、前記左右のフロントサイドフレームの前端から前方へ延びた左右の内エクステンションと、前記左右のアッパメンバの前端から前方へ延びた左右の外エクステンションと、を含む車体前部構造において、左の内及び外エクステンションの前端間にわたって設けられた左の取付プレートと、右の内及び外エクステンションの前端間にわたって設けられた右の取付プレートと、車幅方向に延びて、前記左右の取付プレートに取付けられたバンパビームと、を有していることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、左右の取付プレートは、各々少なくとも前後２枚の補強部材から成り、前記左の前後２枚の補強部材は、車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化されるとともに、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジをそれぞれ有し、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジをそれぞれ有し、前記右の前後２枚の補強部材も、車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化されるとともに、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジをそれぞれ有し、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジをそれぞれ有している、ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、左右の取付プレートは、それぞれ車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化される、少なくとも前後２枚の補強部材から成り、前記左右の前側の補強部材は、車体前方へ延びる左右の係止爪を有し、前記バンパビームは、前記左右の係止爪に掛け止めることが可能な左右の開口を有している、ことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、バンパビームは、前記左右の内エクステンションよりも車幅内方の部位に、左右のアイボルトを取付けるための左右のボルト取付部を有し、この左右のボルト取付部は、前記左右のアイボルトによって牽引される牽引部分である、ことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、左の内及び外エクステンションの前端間にわたって、左の取付プレートが設けられている。同様に、右の内及び外エクステンションの前端間にわたって、右の取付プレートが設けられている。さらに、バンパビームは、左右の取付プレートに取付けられている。即ち、左の内及び外エクステンションの前端間が、左の取付プレートによって繋がれていると共に、右の内及び外エクステンションの前端間が、右の取付プレートによって繋がれている。このため、車体の前側の端部近傍の剛性、特に捩り剛性を高めることができる。この結果、車両の操縦安定性を高めることができる。加えて、バンパビームは、左右の取付プレートによって、左の内及び外エクステンションの前端と、右の内及び外エクステンションの前端とに取付けられている。左右の取付プレートは、左右の内及び外エクステンションの前端間を繋いでいるから、車両の前部の車幅外方端部の狭い範囲に前方から衝突荷重（前突荷重）が作用する、いわゆるナローオフセット衝突が発生した場合に、左右の内及び外エクステンションによる車体前後方向の衝撃吸収性能に影響を及ぼすことはない。このように、ナローオフセット衝突に対する車体前後方向の衝撃吸収性能を確保しつつ、車両の操縦安定性を高めることができる。

請求項２に係る発明では、左右の取付プレートは、各々前後２枚の補強部材から成り、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジ、及び、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジをそれぞれ有している。２枚の補強部材を重合わせること及び上下の端部からフランジが延びていることにより、車体の前側の端部近傍の剛性、特に捩り剛性をさらに高めることができる。

請求項３に係る発明では、左右の前側の補強部材は、車体前方へ延びる左右の係止爪を有し、バンパビームは、左右の係止爪に掛け止めることが可能な左右の開口を有している。車両の組立て時に、左右の開口をそれぞれ左右の係止爪に係止することにより、バンパビームを仮止めすることができる。バンパビームの取付け時にバンパビームを抑え続ける必要がなく、組立作業が容易になる。

請求項４に係る発明では、バンパビームは、左右の内エクステンションよりも車幅内方に、左右のアイボルトを取付けるための左右のボルト取付部を有している。即ち、ボルト取付部は、左右の取付プレートよりも内方に形成されている。剛性が高められている取付プレートの車幅内方に、ボルト取付部が形成されている。このボルト取付部にアイボルトを取付け、車両を牽引した場合に、車両を牽引することによって発生する反力がバンパビームに負荷として加わる。バンパビームに加わった負荷は、取付プレートを介して内及び外のエクステンションに伝わる。取付プレートの剛性が高いことにより、牽引荷重をより広い範囲に確実に分散させることができ、牽引時におけるバンパビーム等の変形を抑制することができる。

本発明による車体の斜視図である。 図１の２矢視図である。 図２の３矢視図である。 図３に示された取付プレート、エクステンション、フロントサイドフレーム及びアッパメンバの斜視図である。 図３に示された取付プレートの分解斜視図である。 図５に示された取付プレートの斜視図である。 図３に示された取付プレート及びバンパビームエクステンションへのバンパビームの取付け方を説明する図である。 図７に示された取付プレートにバンパビームを仮止めした状態を説明する図である。 図３の９矢視図である。 図３に示されたバンパビームにアイボルトを取付ける方法を説明する図である。 図１０の１１−１１線断面図である。 図４に示された取付プレートの作用を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。
また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは乗員から見て左、Ｒは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｗは下を示している。

図１〜図３に示されるように、車両１０は４ドアタイプの乗用車であり、車体１１の内側に、前部のエンジンルーム１２と、このエンジンルーム１２の真後ろに位置する車室１３とが、形成されている。車体１１は、モノコックボディから成り、車両１０の車幅方向の中心を通って車両前後方向へ延びる車幅中心線ＣＬに対し左右対称形に形成されている。

車体１１は、左右のフロントサイドフレーム１５，１５と、左右のアッパメンバ２１，２１と、バルクヘッド１６とを含む。左右のフロントサイドフレーム１５，１５は、車体１１の前部の左右両側に位置し、車体１１の前後方向に延びている。左右のアッパメンバ２１，２１は、左右のフロントサイドフレーム１５，１５の上方に位置して、車体１１の前後方向に延びている。バルクヘッド１６は、略矩形状の枠である。

エンジンルーム１２と車室１３とは、ダッシュボードロアパネル１８によって仕切られている。ダッシュボードロアパネル１８の左右両端は、左右のフロントピラー１９，１９に結合されている。

左右のフロントサイドフレーム１５，１５と、左右のアッパメンバ２１，２１と、の間には、それぞれ左右のダンパハウジング２７，２７が掛け渡されている。左右のダンパハウジング２７，２７間には、ストラットタワーバー２８が渡されている。

左右のアッパメンバ２１，２１は、それぞれ、左右のフロントピラー１９，１９から略水平に延びている水平部２１ｂ，２１ｂと、この水平部２１ｂ，２１ｂの先端２１ａ，２１ａから前方に向かって下げられている下がり部２１ｃ，２１ｃとからなる。

左右の水平部２１ｂ，２１ｂの先端２１ａ，２１ａから、バルクヘッド１６の左右の上端１６ａ，１６ａに向かって、バルクヘッド１６を支持するバルクヘッドサポート部材２６，２６が渡されている。バルクヘッド１６の左右の下端は、左右のフロントサイドフレーム１５，１５の先端によって支持されている。

左右のフロントサイドフレーム１５，１５の先端から前方に向かって、車両の衝突時に衝撃を吸収する左右の内エクステンション２４，２４が延びている。左右の内エクステンション２４，２４と同様に、下がり部２１ｃ，２１ｃの先端から前方に向かって、車両の衝突時に衝撃を吸収する左右の外エクステンション２５，２５が延びている。左右の外エクステンション２５，２５は、左右の内エクステンション２４，２４の外方に沿って設けられている。これらの左右の外エクステンション２５，２５の前方に渡ってバンパビーム１７が渡されている。内及び外エクステンション２４，２５とバンパビーム１７との関係について、図４も参照して詳細に説明する。

図３及び図４に示されるように、左側の内及び外エクステンション２４，２５の先端に補強部材４４が縦板状に渡されている。車体１１の右側においても同様である。即ち、右側の内及び外エクステンションの先端にも取付プレートが渡されている。この補強部材４４を介して、バンパビーム１７は、内及び外エクステンション２４，２５の前方に取り付けられている。以下、補強部材４４を適宜「取付プレート４４」という。

なお、前述の通り、車体は車幅中心線ＣＬを中心に左右対称の部材である。即ち、車体左側の構成は、基本的に車体右側の構成と共通する。以後、適宜車体左側の構成を例に説明し、車体右側の構成については説明を割愛する。

図１に戻り、バンパビーム１７の前方且つ左右の内エクステンション２４，２４よりも車幅内方には、車両の牽引時にアイボルトを螺合するためのボルト穴１７ｂ，１７ｂが開けられている。このボルト穴１７ｂ，１７ｂの位置に合わせて、ボルト取付部１１０，１１０が形成されている。ボルト取付部１１０，１１０については、詳細を後述する。

図５以降において取付プレート４４について詳細に説明する。
図５及び図６に示されるように、取付プレート４４は、略Ｌ字状の２枚のプレートを接合してなる。２枚のプレートとすることにより、引張強度が９８０ＭＰａ級の高張力鋼（超高張力鋼）を用いた場合であっても加工精度を保つことができる。

より詳細には、取付プレート４４は、内及び外エクステンション２４，２５が接合される後補強部材５８（後プレート５８）と、この後補強部材５８に接合されると共に前方にバンパビーム（図１、符号１７）が取り付けられる前補強部材５７（前プレート５７）とからなる。前及び後補強部材５７，５８は、スポット溶接によって接合することができる。

後補強部材５８は、プレート状の底板８１と、この底板８１の上端から後方に向かって立上げられている上フランジ８２と、底板８１の右端（内側の端部）から後方に向かって立上げられている右フランジ８３（内フランジ８３）と、底板８１の下端から後方に向かって立上げられている下フランジ８４と、底板８１の左端（外側の端部）から後方に向かって立上げられている左フランジ８５（外フランジ８５）とからなる。それぞれのフランジ８２〜８５は、底板８１の各辺に渡って形成されている。それぞれのフランジ８２〜８５の端部は、離間して形成されている。

底板８１のうち、内エクステンション２４が取り付けられる部位において、上フランジ８２の下面から下フランジ８４の上面までの距離Ｈ１は、内エクステンション２４の上面２４ｃ及び下面２４ｅが接触するよう、内エクステンション２４の高さＨ２に近似している。即ち、Ｈ１≒Ｈ２である。

同様に、底板８１のうち、外エクステンション２５が取り付けられる部位において、上フランジ８２の下面から下フランジ８４の上面までの距離Ｈ３は、外エクステンション２５の上面２５ｃ及び下面２５ｅが接触するよう、外エクステンション２５の高さＨ４に近似している。即ち、Ｈ３≒Ｈ４である。

後補強部材５８の底板８１の高さは、内及び外エクステンション２４，２５の取り付けられる部位によって異なる高さに設定されている。即ち、内エクステンション２４が取り付けられる位置において高く、外エクステンション２５が取り付けられる位置において低く設定されている。

前補強部材５７は、後補強部材５８よりも一回り大きな板状の部材であり、プレート状の底板９１と、この底板９１の上端から前方に向かって立上げられている上フランジ９２と、底板９１の下端から前方に向かって立上げられている下フランジ９４とからなる。

後補強部材５８の底板８１には、後補強部材５８に内エクステンション２４を締結するための複数（３つ）のナット８１ａ及び後補強部材５８に外エクステンション２５を締結するための複数（２つ）のナット８１ｂが接合されている。

前補強部材５７の底板９１には、後補強部材５８と内エクステンション２４とを締結するためのボルトが通される複数（３つ）の穴９１ａ及び後補強部材５８と外エクステンション２５とを締結するためのボルトが通される複数（２つ）の穴９１ｂが形成されている。加えて、底板９１の幅方向略中央の部位には、略矩形状の開口９１ｃが形成されている。この開口９１ｃの幅方向中央に底板９１の一部を下から上に向かって延出した係止爪９１ｄが形成されている。係止爪９１ｄについては詳細を後述する。

車体１１の組み立てについて説明すると、まず、前及び後補強部材５７，５８をスポット溶接し、取付プレート４４を作成する。

次に、後補強部材５８を内及び外エクステンション２４，２５の前端２４ａ，２５ａに嵌め込む。嵌め込んだ後に、内及び外エクステンション２４，２５と後補強部材５８に形成されている各フランジ８２〜８５とをＭＩＧ溶接する。

より具体的には、内エクステンション２４の上面２４ｃと上フランジ８２、内側面２４ｄと右フランジ８３、下面２４ｅと下フランジ８４とを溶接する。内エクステンション２４は、３面が後補強部材５８に接合される。同様に、外エクステンション２５の上面２５ｃと上フランジ８２、外側面２５ｆと左フランジ８５、下面２５ｅと下フランジ８４とを溶接する。外エクステンション２５は、３面が後補強部材５８に接合される。

図７及び図８に示されるように、内及び外エクステンション２４，２５の前方に取付プレート４４を取り付けたら、次に、バンパビーム１７を取り付ける。バンパビーム１７の後部には、略矩形の開口１７ｃが形成されている。バンパビーム１７を取り付ける際には、まず、開口１７ｃの位置を前補強部材５７に形成されている係止爪９１ｄに合わせて、バンパビーム１７を係止爪９１ｄに係止させる。即ち、バンパビーム１７を仮止めする。バンパビーム１７の取付け時にバンパビーム１７を抑え続ける必要がなく、組立作業が容易になる。

図９に示されるように、仮止めをした状態のまま、バンパビーム１７を取り付けることにより、組立作業は終了する。バンパビーム１７に取り付けられているボルト取付部１１０について、図１０以降において詳細に説明する。

図１０及び図１１に示されるように、バンパビーム１７の前部にはアイボルト１００を取り付けるためのボルト取付部１１０が形成されている。ボルト取付部１１０は、内エクステンション２４及び取付プレート４４よりも車幅内方に形成されている。

ボルト取付部１１０は、略矩形状の板であるボルト取付板１１１をバンパビーム１７に取り付けてなる。ボルト取付板１１１は、バンパビーム１７に２本のボルト１１２，１１２によって取り付けられている。ボルト取付板１１１の中央には、アイボルト１００を締結するためのボルト取付穴１１１ａが形成されている。ボルト取付部１１０は、アイボルト１００によって牽引される牽引部分である。

図１２において本発明の効果を説明する。
図１２（ａ）に示されるように、車両の前部の車幅外方端部の狭い範囲（例えば、バンパビーム１７の車幅方向の端部１７ａ）に対して、白抜き矢印で示すように、前方から衝突荷重（前突荷重）が作用する、いわゆるナローオフセット衝突が発生することがある。ナローオフセット衝突が発生した場合に、取付プレート４４は、左右の内及び外エクステンション２４，２５の前端２４ａ，２５ａ間を繋いでいるから、内及び外エクステンション２４，２５による車体前後方向の衝撃吸収性能に影響を及ぼすことはない。

一方、図１２（ｂ）に示されるように、内及び外エクステンション２４，２５の前端２４ａ，２５ａ間が、縦板状の取付プレート４４によって繋がれている。例えば、矢印で示すように、外エクステンション２５にねじり方向の負荷がかかることがある。この場合、外エクステンション２５の前端２５ａと、内エクステンション２４の前端２４ａとが取付プレート４４によって繋がれているため、内エクステンション２４及び取付プレート４４が相対的に外エクステンション２５のねじりを抑制する。即ち、車体の前側の端部近傍の剛性、特に捩り剛性を高めることができる。この結果、車両の操縦安定性を高めることができる。このように、ナローオフセット衝突に対する車体前後方向の衝撃吸収性能を確保しつつ、車両の操縦安定性を高めることができる。

さらに図５及び図６も参照して、取付プレート４４は、前後２枚の補強部材８０，９０から成り、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジ８２，９２、及び、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジ８４，９４をそれぞれ有している。２枚の補強部材８０，９０を重合わせること及び上下の端部からフランジ８２，８４，９２，９４が延びていることにより、車体の前側の端部近傍の剛性、特に捩り剛性をさらに高めることができる。

加えて、内エクステンション２４は、上面２４ｃ、内側面２４ｄ、下面２４ｅがそれぞれフランジ８２〜８４に接合されている。３面が接合されていることにより、さらに捻り剛性を高めることができる。外エクステンション２５も同様である。即ち、外エクステンション２５は、上面２５ｃ、外側面２５ｆ、下面２５ｅがそれぞれフランジ８２，８４，８５に接合されている。３面が接合されていることにより、さらに捻り剛性を高めることができる。

図１０及び図１１を参照して、ボルト取付部１１０は、取付プレート４４よりも内方に形成されている。剛性が高められている取付プレート４４の車幅内方に、ボルト取付部１１０が形成されている。このボルト取付部１１０にアイボルト１００を取付け、車両を牽引した場合に、牽引に対する反力がバンパビーム１７に加わる。バンパビーム１７に加わった反力は、取付プレート４４を介して内及び外エクステンション２４，２５に伝わる。取付プレート４４の剛性が高いことにより、牽引荷重をより広い範囲に確実に分散させることができ、牽引時におけるバンパビーム１７等の変形を抑制することができる。

尚、本発明に係る車体は、乗用車を例に説明したが、他の車種であっても適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。

本発明の車体構造は、乗用車等の車両の車体に用いるのに好適である。

１０…車両、１１…車体、１５…フロントサイドフレーム、１７…バンパビーム、、１７ｃ…開口、２１…アッパメンバ、２４…内エクステンション、２５…外エクステンション、４４…補強部材（取付プレート）、５７…前プレート（前補強部材）、５８…後プレート（後補強部材）、８２…（後プレートの）上フランジ、８４…（後プレートの）下フランジ、９１ｄ…係止爪、９２…（前プレートの）上フランジ、９４…（前プレートの）下フランジ、１００…アイボルト、１１０…ボルト取付部。

Claims (4)

1. 車体前部の左右両側において車体前後方向に延びた左右のフロントサイドフレームと、
   この左右のフロントサイドフレームの車幅方向外側に且つ上側において左右のフロントピラーから前下方へ延びた左右のアッパメンバと、
   前記左右のフロントサイドフレームの前端から前方へ延びた左右の内エクステンションと、
   前記左右のアッパメンバの前端から前方へ延びた左右の外エクステンションと、を含む車体前部構造において、
   左の内及び外エクステンションの前端間にわたって設けられた左の取付プレートと、
   右の内及び外エクステンションの前端間にわたって設けられた右の取付プレートと、
   車幅方向に延びて、前記左右の取付プレートに取付けられたバンパビームと、を有していることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記左右の取付プレートは、各々少なくとも前後２枚の補強部材から成り、
   前記左の前後２枚の補強部材は、車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化されるとともに、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジをそれぞれ有し、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジをそれぞれ有し、
   前記右の前後２枚の補強部材も、車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化されるとともに、上端から互いに前後逆向きに延びる上フランジをそれぞれ有し、下端から互いに前後逆向きに延びる下フランジをそれぞれ有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記左右の取付プレートは、それぞれ車体前後方向に互いに重ね合わされ且つ一体化される、少なくとも前後２枚の補強部材から成り、
   前記左右の前側の補強部材は、車体前方へ延びる左右の係止爪を有し、
   前記バンパビームは、前記左右の係止爪に掛け止めることが可能な左右の開口を有している、ことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
4. 前記バンパビームは、前記左右の内エクステンションよりも車幅内方の部位に、左右のアイボルトを取付けるための左右のボルト取付部を有し、
   この左右のボルト取付部は、前記左右のアイボルトによって牽引される牽引部分である、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の車体前部構造。

Images