JP2006213093A - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車の車体前部構造において衝突荷重を分散して受けることができる構造を提供する。
【解決手段】 他車両との前面衝突の際、クラッシュボックスが座屈変形すると、フロントサイドメンバ１，１の前端部に固定された格子状断面構造の壁面部材壁面部材８，８が衝突荷重を面方向に確実に分散して受ける。その結果、衝突の反作用として他車の車体に加わる衝突荷重の集中が抑制される。そして、壁面部材８，８からフロントサイドメンバ１，１に伝達された衝突荷重がフロントサイドメンバ１，１の座屈変形により吸収される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバを備えた自動車の車体前部構造に関するものである。

一般に、自動車の車体前部には、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバが配設されており、その前端部には、車体前面の軽衝突の際の衝撃を吸収するクラッシュボックス（バンパステイ）を介してフロントバンパが支持されている（例えば特許文献１、２参照）。

ここで、特許文献１には、車体の前面衝突の際に左右のフロントサイドメンバ（フロントフレーム・フロント）の前端部を安定的に座屈変形させて衝突エネルギーを効果的に吸収できるようにするため、左右のフロントサイドメンバ間をテンションバーにより連結した構造が提案されている。

一方、特許文献１には、バンパリーンホースメントと一体にクラッシュボックスを形成し、このクラッシュボックスの断面構造をハニカム構造としたものが提案されている。
特開平９−１６９２８３号公報（要約書、図１） 特開平１１−２５５０４９号公報（要約書、図１）

ところで、特許文献１に記載された車体前部構造においては、他車両と衝突した場合、車両前部構造におけるフロントサイドメンバとほぼ同じ高さにある部位が衝突荷重を集中的に受ける構造となっていた。このような問題は、特許文献２に記載された車体前部の構造においても同様である。

そこで、本発明は、自動車の車体前部構造において衝突荷重を分散して受けることができる構造を提供することを課題とする。

本発明に係る自動車の車体前部構造は、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバを備えた自動車の車体前部構造であって、左右のフロントサイドメンバの前端部には、車体前後方向の荷重を面方向に分散して受ける格子状断面構造の壁面部材が固定されていることを特徴とする。

本発明に係る自動車の車体前部構造では、他車両の車体等との前面衝突の際、その衝突荷重がフロントサイドメンバの前端部に固定された格子状断面構造の壁面部材に加わる。ここで、壁面部材が仮に平板等であれば、衝突部位に加わる荷重が一定量を超えるとその衝突部位が大きく変形して衝突荷重を受けることができなくなるのであるが、格子状断面構造の壁面部材は、衝突荷重を面方向に分散して受けるため大きく変形することがなく、受けることのできる荷重を大きく低下させることなく衝突荷重を確実に分散して受けることができる。そして、壁面部材が分散して受けた衝突荷重は、フロントサイドメンバに確実に伝達される。

本発明の自動車の車体前部構造において、壁面部材がフロントサイドメンバの前端部から車体上下方向に拡がって設けられていると、フロントサイドメンバと異なる高さの物体に前面衝突した際にも壁面部材は衝突荷重を面方向に分散して受けることができる。その結果、衝突の反作用として物体に加わる衝突荷重の集中が抑制される。

また、壁面部材がフロントサイドメンバの前端部から車体幅方向の少なくとも外側に拡がって設けられ、その外端部が左右のフロントサイドメンバより車体幅方向外側に配置された車体前後方向に延びる左右のアッパメンバに固定されていると、壁面部材が２点で支持されることとなるため、フロントサイドメンバより車体幅方向外側の壁面部材に衝突荷重が加わった際（例えば、オフセット衝突のような場合）においても壁面部材により衝突荷重を確実に分散して受けることができると共に、その衝突荷重をフロントサイドメンバおよびアッパメンバに確実に伝達することができる。なお、アッパメンバは、車体前後方向に延びる後端部がダッシュパネルまたはフロントピラーに結合される骨格部材であり、エプロンアッパメンバ、フロントホイルハウスアッパメンバ等を含む。

ここで、左右のフロントサイドメンバの前端部とフロントバンパリーンホースメントとを締結する左右のクラッシュボックスが壁面部材を貫通して設けられていると、車体前面の軽衝突の際には、クラッシュボックスのみが座屈変形して衝突荷重を吸収するため、壁面部材やフロントサイドメンバの変形が防止され、部品交換点数が減少するので好ましい。なお、クラッシュボックスは、フロントサイドメンバより座屈強度の低い部材である。

また、壁面部材の前面または後面の少なくとも一方の面に補強プレートが添設されていると、壁面部材の曲げ強度が増大し、前面衝突の際の衝突荷重を壁面部材が面方向に確実に分散して受けるようになるので好ましい。

本発明に係る自動車の車体前部構造によれば、他車両の車体等との前面衝突の際、フロントサイドメンバの前端部に固定された壁面部材により衝突荷重を面方向に確実に分散して受けることができる。その結果、衝突の反作用として他車両の車体等に加わる衝突荷重の集中を抑制することができる。

ここで、壁面部材がフロントサイドメンバの前端部から車体上下方向に拡がって設けられている場合、フロントサイドメンバと異なる高さの物体に前面衝突した際にも壁面部材は衝突荷重を面方向に分散して受けることができる。その結果、衝突の反作用として物体に加わる衝突荷重の集中を抑制することができる。

また、壁面部材がフロントサイドメンバの前端部から車体幅方向の少なくとも外側に拡がって設けられ、その外側部位が左右のフロントサイドメンバより車体幅方向外側に配置された車体前後方向に延びる左右のアッパメンバに固定されている場合、壁面部材が２点で支持されることとなるため、例えば、オフセット衝突の際においても壁面部材により衝突荷重を確実に分散して受けることができる。そして、衝突の反作用として他車両の車体等に加わる衝突荷重の集中を確実に抑制することができる。

さらに、左右のフロントサイドメンバの前端部とフロントバンパリーンホースメントとを締結する左右のクラッシュボックスが壁面部材を貫通して設けられている場合、車体前面の軽衝突の際には、クラッシュボックスのみが座屈変形して衝突荷重を吸収するため、壁面部材やフロントサイドメンバの変形を防止して部品交換点数を減少することができる。

また、壁面部材の前面または後面の少なくとも一方の面に補強プレートが添設されている場合、壁面部材の曲げ強度が増大するため、前面衝突の際の衝突荷重を壁面部材の面方向に確実に分散して受けることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る自動車の車体前部構造の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係る自動車の車体前部構造を模式的に示す平面図、図２は図１に示した壁面部材の概略構造を示す斜視図、図３は図１のIII部拡大図である。

一実施形態に係る自動車の車体前部構造は、図１に示すように、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバ１，１と、このフロントサイドメンバ１，１より車体幅方向外側の上方に配置されて車体前後方向に延びる左右一対のアッパメンバ２，２と、フロントサイドメンバ１，１より車体幅方向内側の下方に配置されて車体前後方向に延びる左右一対のアンダメンバ３，３とを備えている。

アッパメンバ２，２の下方には左右の車輪４，４が配置され、また、アンダメンバ３，３の後方にはエンジン５が配置されている。そして、このエンジン５にアンダメンバ３，３の後端部が連結されている。

一方、フロントサイドメンバ１，１の前端部には、クラッシュボックス６，６が連結されており、このクラッシュボックス６，６を介してフロントバンパリーンホースメント７が車体幅方向に沿ってフロントサイドメンバ１，１の前方に支持されている。

ここで、フロントサイドメンバ１，１の前端部には、車体前後方向の衝突荷重を面方向に分散して受ける格子状断面構造の壁面部材８，８がフロントエンド構造の一部として固定されている。

図２に示すように、壁面部材８，８は、例えば四角形の多数の孔が厚み方向に貫通する格子状断面構造のアルミニウム押出し材からなり、その格子面を車体前後方向に向けて配置される。この壁面部材８，８は、フロントサイドメンバ１，１（図１参照）の前端部から車体上下方向に拡がり、また、車体幅方向の外側に若干後傾して拡がる正面視長方形の左右対称の形状を有し、その内端部同士が上下のフロントクロスメンバ９，１０を介して相互に連結されている。

ここで、壁面部材８，８の内端側の上下方向中央部付近には、クラッシュボックス６，６（図１参照）が挿通される貫通穴８Ａ，８Ａが形成されている。また、壁面部材８，８の外端側の上部付近には、図示しないヘッドランプ等が配置される開口８Ｂ，８Ｂが形成されている。

図３に示すように、クラッシュボックス６の後端部は、座屈変形可能なように壁面部材８の貫通穴８Ａに遊嵌状態で挿通されている。そして、このクラッシュボックス６の後端部は、フロントサイドメンバ１の前端部に固定された締結プレート１１に図示しない締結手段を介して着脱自在に固定されている。

一方、壁面部材８の前面の貫通穴８Ａの周囲の部分には、予め座板プレート１２が溶接などの手段により添設されており、この座板プレート１２と壁面部材８の後面側の締結プレート１１との間がボルトＢおよびナットＮを介して締結されることで、壁面部材８の内端部側がフロントサイドメンバ１の前端部の締結プレート１１に着脱自在に締結されている。そして、壁面部材８，８の外端部がアッパメンバ２の前端部に溶接などの適宜の手段で固定されている。

以上のように構成された一実施形態の自動車の車体前部構造では、例えば図４〜図７に示すように自車両と他車両とがオフセット状態で前面（正面）衝突した際、その第１段階（図４参照）では自車両のフロントバンパリーンホースメント７と他車両のフロントバンパリーンホースメントＡとが衝突する。

続く第２段階（図５参照）では、他車両のフロントバンパリーンホースメントＡにより自車両のフロントバンパリーンホースメント７が押し潰されながら壁面部材８，８付近まで押し込まれる。その際、クラッシュボックス６，６（図４参照）が座屈変形することにより衝突荷重の一部が吸収される。そして、残りの衝突荷重が壁面部材８，８からフロントサイドメンバ１，１およびアッパメンバ２，２に伝達されると共に、フロントクロスメンバ１０からアンダメンバ３，３に伝達される。

次の第３段階（図６参照）では、他車両のフロントバンパリーンホースメントＡにより自車両の壁面部材８，８およびフロントクロスメンバ１０が後方に押し込まれることにより、フロントサイドメンバ１，１およびアンダメンバ３，３の前端部がそれぞれ座屈変形して衝突荷重を吸収する。その際、衝突の反力により他車両の一方のクラッシュボックスＢが座屈変形する。

そして、第４段階（図７参照）では、他車両のフロントバンパリーンホースメントＡにより自車両の壁面部材８，８およびフロントクロスメンバ１０がエンジン５付近まで押し込まれることにより、フロントサイドメンバ１，１の前端部がさらに座屈変形して衝突荷重を吸収し、また、アッパメンバ２，２の前端部も座屈変形して衝突荷重を吸収する。その際、衝突の反力により他車両の他方のクラッシュボックスＢも座屈変形する。

このような自車両と他車両との前面（正面）衝突の際、第２段階（図５参照）以降においては、格子状断面構造の壁面部材８，８が衝突荷重を面方向に分散して受けるため、衝突の反作用として他車両のフロントバンパリーンホースメントＡに加わる衝突荷重の集中が抑制される。その結果、他車両の損傷は、フロントサイドメンバＣ，Ｃ、アッパメンバＤ，Ｄ、フロントクロスメンバＥなどには及ばず、フロントバンパリーンホースメントＡおよびクラッシュボックスＢ，Ｂ付近が損傷するのみでその損傷が軽減される。

また、壁面部材８，８は、内端部側がフロントサイドメンバ１の前端部に固定され、外端部側がアッパメンバ２の前端部に固定されているため、前面衝突の衝突荷重は壁面部材８，８の面方向に確実に分散されると共に、その衝突荷重はフロントサイドメンバ１，１およびアッパメンバ２，２に確実に伝達される。

すなわち、一実施形態の自動車の車体前部構造によれば、他車両との前面（正面）衝突の際、壁面部材８，８により衝突荷重を面方向に確実に分散して受けることができる。その結果、衝突の反作用として他車両の車体に加わる衝突荷重の集中を抑制することができる。

ここで、一実施形態の自動車の車体前部構造においては、壁面部材８，８がフロントサイドメンバ１，１の前端部から車体上下方向に拡がって設けられているため、自車両がフロントサイドメンバ１，１の高さ位置と異なる高さの物体に前面衝突した際にもその衝突荷重を壁面部材８，８により分散して受けることができる。その結果、衝突の反作用として物体に加わる衝突荷重の集中を抑制することができる。

また、フロントサイドメンバ１，１の前端部とフロントバンパリーンホースメント７とを連結するクラッシュボックス６，６が壁面部材８，８の貫通穴８Ａ，８Ａを遊嵌状態で貫通して設けられているため、自車両が他車両の車体やその他の物体に軽衝突した際には、クラッシュボックス６，６のみが座屈変形して衝突荷重を吸収することができ、壁面部材８，８、フロントサイドメンバ１，１、アッパメンバ２，２などの変形を防止して部品交換点数を減少するすることができる。

さらに、壁面部材８，８は多数の孔が車体前後方向に沿って貫通する格子状断面構造とされているため、自車両の走行風の通過を妨げることがない。

本発明の自動車の車体前部構造は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば壁面部材８，８の曲げ強度を増大して衝突荷重を壁面部材８，８の面方向に確実に分散させるため、壁面部材８，８の前面または後面の少なくとも一方の面に補強プレートを添設してもよい。

また、壁面部材８，８の格子状断面構造は、菱形の多数の孔が貫通する菱形格子状断面構造、多数の円形孔が貫通する丸形格子状断面構造、あるいは六角形の多数の孔が貫通するハニカム断面構造としてもよい。そして、壁面部材８，８は、アルミニウム押出し材に限らず、板金製としてもよい。

さらに、図２に示した例では左右の壁面部材８，８がフロントクロスメンバ９，１０により相互に連結されているが、図８に示すよう、フロントクロスメンバ９，１０も壁面部材８，８と一体の格子状断面構造としてもよい。

本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部構造を模式的に示す平面図である。 図１に示した壁面部材の概略構造を示す斜視図である。 図１のIII部拡大図である。 一実施形態の車体前部構造を備えた自車両と他車両との前面衝突の第１段階を模式的に示す平面図である。 一実施形態の車体前部構造を備えた自車両と他車両との前面衝突の第２段階を模式的に示す平面図である。 一実施形態の車体前部構造を備えた自車両と他車両との前面衝突の第３段階を模式的に示す平面図である。 一実施形態の車体前部構造を備えた自車両と他車両との前面衝突の第４段階を模式的に示す平面図である。 図２に示した壁面部材の変形例の概略構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ フロントサイドメンバ
２ アッパメンバ
３ アンダメンバ
４ 車輪
５ エンジン
６ クラッシュボックス
７ フロントバンパリーンホースメント
８ 壁面部材
８Ａ 貫通穴
８Ｂ 開口
９ フロントクロスメンバ
１０ フロントクロスメンバ
１１ 締結プレート
１２ 座板プレート

Claims (5)

1. 車体前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバを備えた自動車の車体前部構造であって、前記左右のフロントサイドメンバの前端部には、車体前後方向の荷重を面方向に分散して受ける格子状断面構造の壁面部材が固定されていることを特徴とする自動車の車体前部構造。
2. 前記壁面部材が前記フロントサイドメンバの前端部から車体上下方向に拡がって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
3. 前記壁面部材が前記フロントサイドメンバの前端部から車体幅方向の少なくとも外側に拡がって設けられ、その外端部が前記左右のフロントサイドメンバより車体幅方向外側に配置された車体前後方向に延びる左右のアッパメンバに固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体前部構造。
4. 前記左右のフロントサイドメンバの前端部とフロントバンパリーンホースメントとを連結する左右のクラッシュボックスが前記壁面部材を貫通して設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動車の車体前部構造。
5. 前記壁面部材の前面または後面の少なくとも一方の面に補強プレートが添設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の自動車の車体前部構造。
   

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