JP2015193272A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め前方側から障害物が衝突する際のパワーユニットの損傷を抑制した車体前部構造を提供する。【解決手段】車室前部から車両前方側へ突出して形成され車幅方向に離間して配置されたフロントサイドフレーム４０と、フロントサイドフレームの前端部間を連結する連結部材８０と、左右のフロントサイドフレームの間であって連結部材の後方側の領域に配置されたパワーユニットＥとを備える車体前部構造を、左右のフロントサイドフレームの一方における中間部に、前後方向の圧縮荷重及び先端部を車幅方向外側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を前方側の領域に対して強化した補強部４１を形成し、左右のフロントサイドフレームの他方における中間部に、先端部を車幅方向内側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を局所的に低下させた脆弱部４３を形成した構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の車体前部構造に関し、特に斜め前方側から障害物が衝突する際のパワーユニットの損傷を抑制したものに関する。

一般的な自動車の車体前部構造は、車室前部の隔壁であるトーボードから、車両前方側へ突き出した左右一対のフロントサイドフレームを有する。
左右のフロントサイドフレームは、フロントサスペンション等が取り付けられるサブフレーム、クロスメンバや、各種外装部品等が取り付けられる基部となる。
また、左右のフロントサイドフレームの間隔にはエンジンルームが形成され、ここにはエンジン、トランスミッション等のパワーユニットが搭載される。

このような車体前部構造においては、衝突時における各種変形をコントロールして、対衝突性能を向上することが要望されている。
例えば特許文献１には、フロントサイドフレームよりも外側の前面衝突（ナローオフセット衝突）に対する性能を向上するため、フロントサイドフレームから車幅方向外側に分岐した枝フレームや、その後方に設けられた脆弱部等を用いて、車体の変形モードをコントロールすることが記載されている。
また、特許文献２には、オフセット衝突時におけるフロントサイドフレームの折れモードをコントロールするため、段差を有する前端縁が折れ想定ラインを前後方向に跨いで配置されたスチフナをフロントサイドフレームに重ね合わせ溶接することが記載されている。

特開２０１２−２１４２１１号公報 特開２００９− １２７０３号公報

近年、車両の斜め前方側から障害物が衝突した際に、フロントサイドフレームの軸圧壊によって、バンパビームやタイダウンフックなどの強固な部品が車体本体に対して相対的に後退し、エンジン等のパワーユニット等へ損傷を与えることが問題となっている。
このような斜め衝突の場合にも、パワーユニットに深刻な損傷を与えることがない車体前部構造が要望されている。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、斜め前方側から障害物が衝突する際のパワーユニットの損傷を抑制した車体前部構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車室前部から車両前方側へ突出して形成され車幅方向に離間して配置されたフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの前端部間を連結する連結部材と、左右の前記フロントサイドフレームの間であって前記連結部材の後方側の領域に配置されたパワーユニットとを備える車体前部構造であって、左右の前記フロントサイドフレームの一方における中間部に、前後方向の圧縮荷重及び先端部を車幅方向外側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を前方側の領域に対して強化した補強部を形成し、左右の前記フロントサイドフレームの他方における中間部に、先端部を車幅方向内側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を局所的に低下させた脆弱部を形成したことを特徴とする車体前部構造である。
これによれば、一方のフロントサイドフレーム側において斜め前方側から障害物が衝突した際、フロントサイドフレームの軸圧壊を防止してバンパビームやタイダウンフックなどの強度の高い部品がパワーユニットに対して後退し、パワーユニットに損傷を与えることを防止するとともに、補強部の前方においてフロントサイドフレームを車幅方向内側に曲げ変形させることによってエネルギの吸収を行うことができる。
この際、反対側のフロントサイドフレームに脆弱部を形成して車幅方向外側への曲げ変形を促進することによって、衝突側のフロントサイドフレームの変形を妨げにくく、上述した変形モードを安定して得ることができる。
また、このような構成は、正面衝突時におけるフロントサイドフレームの軸圧壊にほとんど影響を与えないことから、正面衝突時の性能と斜め衝突時の性能とを両立することができる。

請求項２に係る発明は、前記脆弱部は、前記補強部に対して車両後方側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造である。
これによれば、上述した変形モードをより確実に得ることができる。

請求項３に係る発明は、前記連結部材は左右の前記フロントサイドフレームの先端部間にわたして設けられるバンパビームであって、前記バンパビームにおける前記フロントサイドフレームよりも車幅方向外側の領域に、前記バンパビームに対して車両後方側に突出して形成され、斜め前方側から障害物に衝突して前記バンパビームが屈曲変形した際に前記フロントサイドフレームの側面部を押圧する荷重伝達部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造である。
これによれば、衝突時にフロントサイドフレームの側面部を積極的に押圧することによって、上述した変形モードを確実に得ることができる。
また、荷重伝達部材の変形破壊によって、エネルギ吸収を図ることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、斜め前方側から障害物が衝突する際のパワーユニットの損傷を抑制した車体前部構造を提供することができる。

本発明を適用した車体前部構造の実施例を有するホワイトボディ（未艤装車体）を左斜め前方側から見た外観斜視図である。 実施例の車体前部構造における右側フロントサイドフレームを左斜め前方側から見た斜視図である。 実施例の車体前部構造における右側フロントサイドフレームを右斜め後方側から見た斜視図である。 実施例の車体前部構造における左側フロントサイドフレームを左斜め前方側から見た斜視図である。 図２のＶ−Ｖ部矢視断面図である。 実施例の車体前部構造において、車両の右斜め前方から障害物が衝突した際の変形を示す模式図である。

本発明は、斜め前方側から障害物が衝突する際のパワーユニットの損傷を抑制した車体前部構造を提供する課題を、フロントサイドフレームの一方の中間部に補強部を形成し、他方の中間部における補強部よりも車両後方側に脆弱部を形成することによって解決した。

以下、本発明を適用した車体前部構造の実施例について説明する。
実施例の車体前部構造は、乗員を収容する車室の前部に形成されたエンジンルーム内にガソリンエンジン等のパワーユニットを搭載する乗用車に設けられるものである。
図１は、実施例の車体前部構造のホワイトボディ（未艤装車体）を左斜め前方側から見た外観斜視図である。
図２は、実施例の車体前部構造における右側フロントサイドフレームを左斜め前方側から見た斜視図である。
図３は、実施例の車体前部構造における右側フロントサイドフレームを右斜め後方側から見た斜視図である。
図４は、実施例の車体前部構造における左側フロントサイドフレームを左斜め前方側から見た斜視図である。

車体前部構造は、フロアパネル１０、Ａピラー２０、トーボード３０、フロントサイドフレーム４０、ストラットハウジング５０、ホイルエプロン６０、ラジエータパネル７０、アッパフレーム８０、バンパビーム９０等を有して構成されている。

フロアパネル１０は、乗員等が収容される車室（キャビン）の床面部を構成する部材である。
フロアパネル１０は、例えば鋼板をプレス加工して形成されている。

Ａピラー２０は、フロアパネル１０の左右前端部から上方へ立設された柱状の部材である。
Ａピラー２０は、鋼板をプレス加工したパネルを複数集成し、スポット溶接等で組み上げることによって、閉断面を有する柱状に形成されている。
Ａピラー２０の下半部は、トーボード３０の左右側端部に沿って配置され、図示しないフロントドアが揺動可能に取り付けられる基部となる。
Ａピラー２０の上半部は、後傾して配置されるとともに、図示しないフロントガラスの左右側辺部に沿って配置されている。

トーボード３０は、車室の前部隔壁であって、左右のＡピラー２０の下半部の間に設けられている。
トーボード３０は、フロアパネル１０の前端部から上方へ立ち上げて形成されている。
トーボード３０の上端部には、フロントガラスの下辺部に沿って延在するとともに、ワイパ装置等が配置されるバルクヘッド部３１が形成されている。

フロントサイドフレーム４０は、トーボード３０の下部から車両前方側に突き出して形成された梁状の構造部材である。
フロントサイドフレーム４０は、フロントサスペンション、サブフレーム、クロスメンバや各種外装部品等が取り付けられる基部となる。
フロントサイドフレーム４０は、車幅方向に離間して左右に一対設けられている。
フロントサイドフレーム４０は、例えば、鋼板をプレス成型した一対のパネルを集成し、いわゆる拝みフランジで溶接することによって、実質的に矩形の閉断面を有するよう構成されている。
フロントサイドフレーム４０の断面形状については、後に詳しく説明する。
左右のフロントサイドフレーム４０の間には、車両の走行用動力源であるエンジンＥ（図６参照）を含むパワーユニットが搭載されるエンジンルームが形成される。

ストラットハウジング５０は、マクファーソンストラット式フロントサスペンションのストラットを収容する部分である。
ストラットハウジング５０は、下方に開口した容器状に形成され、上端部にはストラットアッパマウントが設けられる。
ストラットハウジング５０は、トーボード３０の直前部において、フロントサイドフレーム４０から車幅方向外側かつ上方側へ張り出して形成されている。
ストラットハウジング５０の前端部には、図３に示すようにレインホースメント５１が設けられている。
レインホースメント５１は、ストラットハウジング５０の前端部に沿って、アッパフレーム８０からフロントサイドフレーム４０の側面部まで延在する閉断面部を形成する。

ホイルエプロン６０は、前輪が収容されるホイールハウスの一部を構成する部分である。
ホイルエプロン６０は、ストラットハウジング５０の前端部から前方側へ張り出して形成されている。
ホイルエプロン６０の下端部は、フロントサイドフレーム４０の上端部における車幅方向外側の端部に接続されている。
ホイルエプロン６０の上端部は、アッパフレーム８０に接続されている。

ラジエータパネル７０は、エンジンの冷却水を冷却するラジエータコア、エアコンディショナのコンデンサ、電動ファン等の各種冷却系部品が取り付けられる部分である。
ラジエータパネル７０は、車両前方側から見た形状が実質的に矩形状の枠体として形成され、左右のフロントサイドフレーム４０の先端部の間に配置されている。
ラジエータパネル７０の上端部、下端部は、フロントサイドフレーム４０に対してそれぞれ上方、下方に張り出して形成されている。
図３に示すように、ラジエータパネル７０の下端部における側端部には、車両の輸送時等における拘束に用いられるタイダウンフック７１が設けられている。

アッパフレーム８０は、ストラットハウジング５０の車幅方向外側における上端部から、ラジエータパネル７０の上端部に渡して配置された構造部材である。
アッパフレーム８０は、ストラットハウジング５０の上端部近傍から車両前方側に延び、前端部付近は車幅方向内側へ屈曲して形成されている。
アッパフレーム８０は、図示しないフロントフェンダやヘッドランプユニット等が取り付けられる基部となる。

バンパビーム９０は、ラジエータパネル７０の前方側に配置され、車幅方向にほぼ沿って配置された梁状の構造部材である。
バンパビーム９０は、後方側に突き出して形成されたブラケットを、左右のフロントサイドフレーム４０の前端部に締結されている。
バンパビーム９０は、車両の衝突時に入力される荷重を車両後方側に伝達する部材である。

バンパビーム９０のフロントサイドフレーム４０よりも車幅方向外側の領域には、バンパビーム９０の後面部から車両後方側に突出して形成された荷重伝達部材９１が設けられている。
荷重伝達部材９１は、車両が斜め前方から障害物に衝突し、バンパビーム９０のフロントサイドフレーム４０よりも車幅方向外側の領域が、突端部が後退する方向に屈曲変形した際に、隣接するフロントサイドフレーム４０の側面部と当接し、これを押圧して荷重を伝達するものである。
このとき、荷重伝達部材９１は、荷重を伝達しつつ圧壊することによって、エネルギを吸収する効果も発揮する。

例えば車両が右側通行仕様である場合には、ガードレール、標識や信号機の支柱、電柱、建物、停止車両などの各種障害物と衝突するリスクは、左側よりも右側のほうが高くなる。
そこで、実施例の車体前部構造においては、以下説明するように左右非対称の構造とすることで、右斜め前方から障害物と衝突した場合におけるパワートレーンへの加害性を低減するようにしている。

右側のフロントサイドフレーム４０には、以下説明する補強部４１が設けられる。
補強部４１は、フロントサイドフレーム４０におけるこれよりも前方側の領域に対して、前後方向の圧縮荷重及び先端部を車幅方向外側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を局所的に強化したものである。
補強部４１は、フロントサイドフレーム４０の中間部であって、ストラットハウジング５０の前方側の領域に設けられている。
補強部４１は、図６に示すように、パワーユニットであるエンジンＥの前端部近傍あるいはそれよりも前方側に配置することが好ましい。

図５は、図２のＶ−Ｖ部矢視断面図である。
フロントサイドフレーム４０の基本断面は、例えば、車幅方向外側の側面部を構成するアウタパネル４０ａと、車幅方向内側の側面部、上面部、下面部を構成する実質的にコの字状の断面形状のインナパネル４０ｂとを、各パネルの上端部、下端部に設けられたフランジ部（いわゆる拝みフランジ）でスポット溶接することによって、実質的に矩形の閉断面を有するよう構成されている。

また、上側のフランジ部においては、ホイルエプロン６０の下端部のフランジもアウタパネル４０ａ、インナパネル４０ｂのフランジ部と重ね合わせて溶接が施されている。
さらに、補強部４１においては、上側のフランジ部上縁をアーク溶接によって連続的に溶接し、荷重入力時におけるフランジ部の開きを抑制し、さらに、閉断面部の内部にパッチ４１aを追加している。
パッチ４１aは、例えば鋼板をプレス加工したパネルであって、フロントサイドフレーム４０の上面部から車幅方向外側の側面部の上部にかけて、ダブラ状に重ねて配置され、スポット溶接によって接合されている。

図３に示すように、右側のフロントサイドフレーム４０の車幅方向外側の側面部における補強部４１よりも前方側の領域には、上下方向に延在する溝状の凹部であるビード４２が形成されている。
ビード４２は、車両の前面衝突時に、右側のフロントサイドフレーム４０に前後方向の圧縮荷重が入力された際に、補強部４１よりも前方側で軸圧壊を誘発させるものである。
このような軸圧壊は、補強部４１がエネルギを堰き止める作用を発揮することから、通常想定される入力であれば、補強部４１よりも前方側の領域で終了するようになっている。

また、図４に示すように、左側のフロントサイドフレーム４０における車幅方向外側の面部には、ビード４３が形成されている。
ビード４３は、上下方向に延在する溝状の凹部である。
ビード４３は、ストラットハウジング５０のレインホースメント５１の直前であって、右側のフロントサイドフレーム４０の補強部４１よりも車両後方側に配置されている。
ビード４３は、左側のフロントサイドフレーム４０の先端部に、車幅方向外側への荷重が入力された際に、左側のフロントサイドフレーム４０の屈曲変形を誘発させる起点となる脆弱部である。

以下、上述した実施例の効果について説明する。
図６は、実施例の車体前部構造において、車両の右斜め前方から障害物が衝突した際の変形を示す模式図である。
図６において、衝突前の状態を破線で示し、衝突後の状態を実線で示している。
先ず、バンパビーム９０の右側の端部が障害物に押されて屈曲変形し、荷重伝達部材９１は右側のフロントサイドフレーム４０の先端部近傍における車幅方向外側の側面部を押圧する。
また、バンパビーム９０は、全体として車体の他部に対して相対的に後退し、フロントサイドフレーム４０に前後方向の圧縮荷重を負荷する。

上述した構成によって、衝突側（右側）のフロントサイドフレーム４０は、補強部４１よりも前方側で部分的に圧壊するが、補強部４１以降では実質的に圧壊することはない。
また、フロントサイドフレーム４０は、補強部４１において曲げ剛性が急変することによって、補強部４１の直前を起点として、先端部が車幅方向内側へ変位する方向に屈曲変形する。
このとき、左側のフロントサイドフレーム４０は、バンパビーム９０が車幅方向左側へ押されることによって、先端部が車幅方向外側（左側）へ押される方向の曲げ荷重を受ける。
この曲げ荷重によって、左側のフロントサイドフレーム４０は、ビード４３を起点として、先端部が車幅方向外側へ変位する方向へ屈曲変形する。

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）右側のフロントサイドフレーム４０に補強部４１を形成したことによって、右側のフロントサイドフレーム４０側において右斜め前方側から障害物が衝突した際、フロントサイドフレーム４０の軸圧壊を防止してバンパビーム９０やタイダウンフック７１などの強度の高い部品がエンジンＥに対して後退し、エンジンＥに損傷を与えることを防止するとともに、補強部４１の前方においてフロントサイドフレーム４０を車幅方向内側に曲げ変形させることによってエネルギの吸収を行うことができる。
この際、反対側のフロントサイドフレーム４０にビード４３を形成して車幅方向外側への曲げ変形を促進することによって、衝突側のフロントサイドフレーム４０の変形を妨げにくく、上述した変形モードを安定して得ることができる。
（２）ビード４３を補強部４１に対して車両後方側に配置することによって、上述した変形モードをより確実に得ることができる。
（３）バンパビーム９０に荷重伝達部材９１を設けたことによって、衝突時にフロントサイドフレーム４０の側面部を積極的に押圧することによって、上述した変形モードを確実に得ることができる。
また、荷重伝達部材９１の変形破壊によって、エネルギ吸収を図ることもできる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車体前部構造を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置等は、上述した実施例の構成に限らず、適宜変更することが可能である。
（２）実施例においては、補強部をアーク溶接及びダブラ状のパッチの追加によって構成しているが、これに限らず、他の形状の補剛部材の追加や、断面形状の変更によって補強部を構成してもよい。
また脆弱部の構成も実施例のようなビードには限定されない。
（３）実施例では右側通行における右側からの斜め衝突に対応するため、右側のフロントサイドフレームに補強部を形成し、左側のフロントサイドフレームに脆弱部を形成しているが、例えば左側からの斜め衝突が問題となる左側通行用の車両の場合には、左側のフロントサイドフレームに補強部を形成し、右側のフロントサイドフレームに脆弱部を形成してもよい。
（４）実施例では、パワーユニットは一例としてガソリンエンジンであるが、これに限らず、電動モータ及びインバータ等の補器類や、エンジンと電動システムとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。

１０ フロアパネル ２０ Ａピラー
３０ トーボード ３１ バルクヘッド部
４０ フロントサイドフレーム ４０ａ アウタパネル
４０ｂ インナパネル ４１ 補強部
４１ａ パッチ ４２ ビード
４３ ビード ５０ ストラットハウジング
５１ レインホースメント ６０ ホイルエプロン
７０ ラジエータパネル ８０ アッパフレーム
９０ バンパビーム ９１ 荷重伝達部材

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車室前部から車両前方側へ突出して形成され車幅方向に互いに離間して配置された左右のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの前端部間を連結する連結部材と、左右の前記フロントサイドフレームの間であって前記連結部材の後方側の領域に配置されたパワーユニットとを備える車体前部構造であって、左右の前記フロントサイドフレームの一方における中間部にのみ、前後方向の圧縮荷重及び先端部を車幅方向外側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を前方側の領域に対して強化した補強部を形成し、左右の前記フロントサイドフレームの他方における中間部にのみ、先端部を車幅方向内側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を局所的に低下させ、前記補強部に対して車両後方側に配置される脆弱部を形成したことを特徴とする車体前部構造である。
これによれば、一方のフロントサイドフレーム側において斜め前方側から障害物が衝突した際、フロントサイドフレームの軸圧壊を防止してバンパビームやタイダウンフックなどの強度の高い部品がパワーユニットに対して後退し、パワーユニットに損傷を与えることを防止するとともに、補強部の前方においてフロントサイドフレームを車幅方向内側に曲げ変形させることによってエネルギの吸収を行うことができる。
この際、反対側のフロントサイドフレームに脆弱部を形成して車幅方向外側への曲げ変形を促進することによって、衝突側のフロントサイドフレームの変形を妨げにくく、上述した変形モードを安定して得ることができる。
また、このような構成は、正面衝突時におけるフロントサイドフレームの軸圧壊にほとんど影響を与えないことから、正面衝突時の性能と斜め衝突時の性能とを両立することができる。

請求項２に係る発明は、前記連結部材は左右の前記フロントサイドフレームの先端部間にわたして設けられるバンパビームであって、前記バンパビームにおける前記フロントサイドフレームよりも車幅方向外側の領域に、前記バンパビームに対して車両後方側に突出して形成され、斜め前方側から障害物に衝突して前記バンパビームが屈曲変形した際に前記フロントサイドフレームの側面部を押圧する荷重伝達部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造である。
これによれば、衝突時にフロントサイドフレームの側面部を積極的に押圧することによって、上述した変形モードを確実に得ることができる。
また、荷重伝達部材の変形破壊によって、エネルギ吸収を図ることもできる。

Claims (3)

1. 車室前部から車両前方側へ突出して形成され車幅方向に離間して配置されたフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームの前端部間を連結する連結部材と、
   左右の前記フロントサイドフレームの間であって前記連結部材の後方側の領域に配置されたパワーユニットと
   を備える車体前部構造であって、
   左右の前記フロントサイドフレームの一方における中間部に、前後方向の圧縮荷重及び先端部を車幅方向外側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を前方側の領域に対して強化した補強部を形成し、
   左右の前記フロントサイドフレームの他方における中間部に、先端部を車幅方向内側から押圧した際の曲げ荷重に起因する変形に対する強度を局所的に低下させた脆弱部を形成したこと
   を特徴とする車体前部構造。
2. 前記脆弱部は、前記補強部に対して車両後方側に配置されること
   を特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記連結部材は左右の前記フロントサイドフレームの先端部間にわたして設けられるバンパビームであって、
   前記バンパビームにおける前記フロントサイドフレームよりも車幅方向外側の領域に、前記バンパビームに対して車両後方側に突出して形成され、斜め前方側から障害物に衝突して前記バンパビームが屈曲変形した際に前記フロントサイドフレームの側面部を押圧する荷重伝達部材を設けたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造。

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