JP4241071B2

JP4241071B2 - 自動車の前部車体構造

Info

Publication number: JP4241071B2
Application number: JP2003030847A
Authority: JP
Inventors: 信介中谷; 伸晃伊藤; 隆憲遠藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2004231157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の前部車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自動車の前部車体構造は、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に配設されたフロントサイドメンバや、このフロントサイドメンバの下側に位置してパワーユニットを搭載するサブフレームなどにより構成される。そして、例えば特許文献１に記載の従来技術のように、フロントサイドメンバとサブフレームとを、サブフレームの前端、後端および、これらの中間部で結合するようにしたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５５０５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる車体構造の場合、前記フロントサイドメンバとサブフレームとは、サブフレームの前端、後端および、これらの中間部でなる６箇所の結合部において、それぞれ結合剛性がほぼ等しくなるように結合されていたことから、このような車体に対して前方から荷重が加わった場合、各々の結合部で剛性が保たれ、フロントサイドメンバ、サブフレームともに軸圧潰（圧壊変形）が起こり難いため、エネルギの吸収効率が低いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、車体前方から加わる荷重を分散させ、この荷重に応じたエネルギの吸収効率を格段と向上し得る自動車の前部車体構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、車体幅方向両側部の車体前後方向にフロントサイドメンバを配設するとともに、当該フロントサイドメンバの下側にサブフレームを配置して、このサブフレームの前端部を上記フロントサイドメンバの前部下面に、後端部を上記フロントサイドメンバの後部下面に、これら前端部および後端部の中間部を上記フロントサイドメンバの前部および後部の中間部下面に、それぞれ結合した自動車の前部車体構造において、上記サブフレームの前端部と上記フロントサイドメンバの前部下面とを結合する第１の結合部により結合するとともに、上記サブフレームの中間部と上記フロントサイドメンバの中間部下面とを結合する第２の結合部により結合し、上記第１の結合部の強度が、上記第２の結合部の強度より低く、上記第１の結合部は、上記サブフレームの前端部に取り付けられる第１の取付部と、上記フロントサイドメンバの前部下面に取り付けられる第２の取付部と、これら第１および第２の取付部を接続する接続部とを有し、当該接続部の肉厚が、上記第１および第２の取付部の肉厚より薄くなるようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、サブフレームの前端部とフロントサイドメンバの前部下面とを結合する第１の結合部の強度が、サブフレームの中間部とフロントサイドメンバの中間部下面とを結合する第２の結合部の強度より低くなるようにしたことにより、車体前方から荷重が加わると、第１の結合部によるサブフレーム前端部とフロントサイドメンバ前部下面との結合が破断して分離されることから、前記荷重をフロントサイドメンバ側と、サブフレーム側とに分散させて伝達することができ、これらフロントサイドメンバとサブフレームとに軸圧潰を生じさせることができる。かくして、荷重に応じたエネルギの吸収効率を格段と向上し得る自動車の前部車体構造を提供することができる。
この際、本発明では、第１の結合部の接続部が第１および第２の取付部の肉厚より薄く形成されているため、車体前方から荷重が加わる場合、当該接続部が破損し、この第１の結合部によるサブフレームの前端部とフロントサイドメンバの前部下面との結合を破断して分離することができ、前記荷重をフロントサイドメンバ側と、サブフレーム側とに効率よく分散させて伝達することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考例を図面と共に詳述する。
【０００９】
図１ないし図４は、本発明にかかる自動車の前部車体構造の参考例を示し、図１は前部車体構造の概略構成を示す断面図、図２は図１における前部車体構造を上方から見て示す概略構成図、図３は車体前方からの荷重入力時における初期段階の前部車体構造の挙動を示す断面図、図４は車体前方からの荷重入力時における最終段階の前部車体構造の挙動を示す断面図である。
【００１０】
本参考例の前部車体構造は、図１および図２に示す車体の前部、つまり、図示省略したエンジンやモータなどのパワーユニットが収納されるフロントコンパートメント１部分に相当し、このフロントコンパートメント１はダッシュパネル２によって車室３と隔成されている。
【００１１】
フロントコンパートメント１の車幅方向両側には、車体前後方向を指向して１対のフロントサイドメンバ１０、１０が配設されるとともに、１対のフロントサイドメンバ１０、１０の前方端間に跨ってバンパレインフォース１１が結合され、これらフロントサイドメンバ１０とバンパレインフォース１１とによって車体前部の骨格が構成されている。
【００１２】
このフロントサイドメンバ１０の後部は、これが前記ダッシュパネル３に至る部分で傾斜部分１０ａをもって下方に屈曲し、この屈曲した先が車体フロア４の下側両側に配置されている。また、このフロントサイドメンバ１０の下側には、当該フロントサイドメンバ１０にほぼ沿った形状でサブフレーム１３が配置されている。
【００１３】
このサブフレーム１３は、フロントサイドメンバ１０に沿った左右１対のフレーム本体部分１３ａ、１３ａと、これら１対のフレーム本体部分１３ａ、１３ａの前方部間に跨って結合される前方連結部１３ｂと、後方部間に跨って結合される後方連結部１３ｃとによって平面視で井桁状に形成されている。
【００１４】
そして、各フレーム本体部分１３ａ、１３ａは、それぞれの前端部で第１の結合部としてのラジエータコアサポート１４を介して結合ピン１５によってフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面と結合され、後端部で結合ピン１５によってフロントサイドメンバ１０、１０の後部下面と結合されている。また、このサブフレーム１３は、各フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける前端部および後端部の中間部を前記フロントサイドメンバ１０、１０における前部および後部の中間部下面に、第２の結合部としてのブラケット１６および結合ピン１５により結合されている。
【００１５】
この場合、前記ラジエータコアサポート１４はアルミニウム材等の軽合金材料からなり、フレーム本体部分１３ａ、１３ａの前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合強度が、ブラケット１６によるフレーム本体部分１３ａ、１３ａの中間部とフロントサイドメンバ１０、１０の中間部下面との結合強度より低く設定され、その上方後端部をフロントサイドメンバ１０、１０の上方の車体前後方向に配設されるフードレッジ１７の前端部に溶着されている。
【００１６】
因みに、このフードレッジ１７は、その後端部において前記ダッシュパネル２の後方の車体上下方向に配設されるフロントピラ１８と接合されており、このフロントピラ１８は、その下方でエクステンションサイドメンバ１２上方に、これに沿って延設されるサイドシル１９と接合されている。
【００１７】
このように、この前部車体構造においては、サブフレーム１３の前端部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける前端部）と、フロントサイドメンバ１０、１０の前部下面とを結合するラジエータコアサポート１４の強度が、サブフレーム１３のフレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける中間部と、フロントサイドメンバ１０、１０の中間部下面とを結合するブラケット１６の強度よりも低い軽合金材料でなるようにしたことにより、車体前方から荷重が加わる場合、図１との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、ラジエータコアサポート１４によるサブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合が破断して分離されるため、前記荷重をフロントサイドメンバ１０、１０側と、サブフレーム１３側とに分散させて伝達することができる。
【００１８】
従って、この前部車体構造によれば、図１との対応部分に同一符号を付した図４に示すように、この荷重による車体の軸圧潰（圧壊変形）をフロントサイドメンバ１０、１０側と、サブフレーム１３側とでそれぞれ生じさせることができるため、前記荷重によってサブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合が分離されない従来の前部車体構造に比べて、この荷重に応じたエネルギの吸収効率を格段と向上することができる。
【００１９】
また、この前部車体構造によれば、ラジエータコアサポート１４によるサブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合が分離した後、このラジエータコアサポート１４の強度よりも高い強度のブラケット１６によるサブフレーム１３の中間部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける中間部）とフロントサイドメンバ１０、１０の中間部下面との結合は分離することなく残ることにより、この中間部から後方では前記荷重による車体変形を生じ難くすることができるため、この後方に設けられるダッシュパネル２の変形を抑制して車室３の空間を確保することができる。
【００２０】
さらに、この前部車体構造によれば、ラジエータコアサポート１４にアルミニウム材等の軽合金材料を用いていることにより、他の材料（例えば、鉄部材）を用いる場合に比べて、結合剛性を低くすることができるばかりでなく、軽量化を図ることもできる。
【００２１】
次に本発明の一実施形態を図５ないし図９を用いて詳述する。
図５ないし図９は、本発明にかかる自動車の前部車体構造の一実施形態を示し、図５は本発明の一実施形態にかかる自動車の前部車体構造における要部（第１の結合部）の斜視図、図６は図５の結合ブラケットの側面図、図７は図１との対応部分に同一符号を付した前部車体構造の概略構成を示す断面図、図８は干渉手段としての干渉部の斜視図、図９は図３との対応部分に同一符号を付した車体前方からの荷重入力時における初期段階の前部車体構造の挙動を示す断面図である。なお、上述した参考例と重複する部分については説明を省略する。
【００２２】
本実施形態の場合、サブフレーム１３の前端部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける前端部）と、フロントサイドメンバ１０、１０の前部下面とが、図５および図６に示すような第１の結合部としての結合ブラケット２０によって結合されている。
【００２３】
具体的に結合ブラケット２０は、アルミニウム材等の軽合金材料からなり、サブフレーム１３におけるフレーム本体部分１３ａ、１３ａの前端部に取り付けられる第１の取付部２１と、フロントサイドメンバ１０、１０の前部下面に取り付けられる第２の取付部２２と、これら第１および第２の取付部２１、２２を接続する接続部２３とを有し、当該接続部２３の肉厚が、第１および第２の取付部２１、２２の肉厚より薄く形成されている。この場合、これら第１および第２の取付部２１、２２はほぼ同形状でなり、接続部２３を挟んで前後逆向きに接続されている。
【００２４】
これら第１および第２の取付部２１、２２には、それぞれフレーム本体部分１３ａ、１３ａおよびフロントサイドメンバ１０、１０との取付面２１ａ、２２ａと、これら取付面２１ａ、２２ａの他面２１ｂ、２２ｂとを貫通する貫通穴２１ｃ、２２ｃが穿設されており、図７に示すように、この貫通穴２１ｃ、２２ｃに結合ピン１５を挿通させてフレーム本体部分１３ａ、１３ａおよびフロントサイドメンバ１０、１０に接合されている。
【００２５】
また、この貫通穴２１ｃの後方（貫通穴２２ｃでは前方）の傾斜部２１ｄ、２２ｄには、前記結合ピン１５を貫通穴２１ｃ、２２ｃへ挿通させるためのくびれ部２１ｅ、２２ｅが設けられているとともに、接続部２３のほぼ中央には第１および第２の取付部２１、２２の背面部２１ｆ、２２ｆ間（すなわち車体前後方向）を貫通する貫通孔２４が穿設されており、この貫通孔２４は車体前方側から後方側に向かって小さくなるように形成されている。
【００２６】
このように、かかる構成でなる自動車の前部車体構造では、サブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面とを結合する結合ブラケット２０が、第１および第２の取付部２１、２２の肉厚と高さによって車体剛性を確保することができる一方、接続部２３がこれら第１および第２の取付部２１、２２の肉厚より薄く形成されているため、車体前方から荷重が加わる場合、当該接続部２３が破損し、この結合ブラケット２０によるサブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合を破断して分離することができ、前記荷重をフロントサイドメンバ１０、１０側と、サブフレーム１３側とに効率よく分散させて伝達することができる。
【００２７】
ところで、この車体のフロントコンパートメント１においては、結合ブラケット２０の車体前方となるフロントサイドメンバ１０、１０の下面に、車体前方から荷重が加わった場合、前記結合ブラケット２０の接続部２３と干渉する干渉手段である破断ブラケット３０が設けられている。
【００２８】
ここで、この破断ブラケット３０は図８に示すように、フロントサイドメンバ１０、１０の下面に取り付けられる取付部３１と、この取付部３１より下方に延在するとともに車体後方側となる結合ブラケット２０の接続部２３方向へ向けて突出した突出部３２ａを有する本体部３２とを備えてなり、この取付部３１をフロントサイドメンバ１０、１０の下面にスポット溶接等の手法を用いて取り付けられている。
【００２９】
これにより、この前部車体構造では、車体前方から荷重が加わる場合、図９に示すように、当該荷重によるエネルギによって破断ブラケット３０が後退移動し、突出部３２ａが結合ブラケット２０の接続部２３に干渉するため、この接続部２３を容易に破損させることができる。
【００３０】
従って、この結合ブラケット２０によるサブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合が破断して分離され、前記荷重をフロントサイドメンバ１０、１０側と、サブフレーム１３側とにより一層効率よく分散させて伝達することができる。
【００３１】
このとき、この結合ブラケット２０には接続部２３のほぼ中央に貫通孔２４が穿設されており、この貫通孔２４に破断ブラケット３０の突出部３２ａが貫通することによって、結合ブラケット２０の前記破断を容易に引き起こす役割を果たすことができるため、前記荷重による車体の軸圧潰（圧壊変形）をフロントサイドメンバ１０、１０側と、サブフレーム１３側とでそれぞれ確実に生じさせることができ、この荷重に応じたエネルギの吸収効率を更に向上させることができる。
【００３２】
勿論、この前部車体構造においても、結合ブラケット２０によるサブフレーム１３の前端部と、フロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合が分離した後、この結合ブラケット２０よりも強度の高いブラケット１６によるサブフレーム１３の中間部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける中間部）と、フロントサイドメンバ１０、１０の中間部下面との結合は分離することなく残ることにより、この中間部から後方では前記荷重による車体変形を生じ難くすることができるため、この後方に設けられるダッシュパネル２の変形を抑制して車室３の空間を確保することができる。
【００３３】
さらに、この前部車体構造によれば、結合ブラケット２０をアルミニウム材等の軽合金材料を用いて形成するようにしたことにより、他の材料（例えば、鉄部材）を用いる場合に比べて、サブフレーム１３の前端部とフロントサイドメンバ１０、１０の前部下面との結合剛性を低くすることができるばかりでなく、軽量化を図ることもできる。
【００３４】
なお、本発明における自動車の前部車体構造を、上述した参考例及び一実施形態を例に取って説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。例えば上述の参考例においては、サブフレーム１３の前端部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける前端部）と、フロントサイドメンバ１０、１０の前部下面とを結合する第１の結合部として、アルミニウム材等の軽合金材料でなるラジエータコアサポート１４を用いるようにした場合について述べたが、要は第１の結合部としては、サブフレーム１３の中間部（フレーム本体部分１３ａ、１３ａにおける中間部）とフロントサイドメンバ１０、１０の中間部下面とを結合する第２の結合部（本実施形態の場合、ブラケット１６）の強度よりも低い強度でなる材料であれば、この他、種々の材料およびこの材料でなる結合部材を広く適用することができる。
【００３５】
また、上述した一実施形態においては、第１の結合部としての結合ブラケット２０と、干渉手段としての破断ブラケット３０とを、それぞれ図５および図８に示したような形状を用いて形成した場合について述べたが、本発明はこれに限ることなく、要はサブフレーム１３の前端部に取り付けられる第１の取付部と、フロントサイドメンバ１０の前部下面に取り付けられる第２取付部と、これら第１および第２の取付部を接続する接続部とを有し、当該接続部の肉厚が、第１および第２の取付部の肉厚より薄く形成される第１の結合部と、この第１の結合部の車体前方に設けられ、車体前方から荷重が加わった場合、前記接続部と干渉する干渉手段であれば、この他種々の形状を広く適用することができる。
【００３６】
さらに、上述した参考例及び一実施形態においては、サブフレーム１３がフロントサイドメンバ１０に沿った左右１対のフレーム本体部分１３ａ、１３ａと、これら１対のフレーム本体部分１３ａ、１３ａの前方部間に跨って結合される前方連結部１３ｂと、後方部間に跨って結合される後方連結部１３ｃとによって平面視で井桁状に形成される場合を例に取って説明したが、本発明はこれに限らないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例にかかる自動車の前部車体構造の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１における前部車体構造を上方から見て示す概略構成図である。
【図３】図１の車体の前方から荷重が加わった際における初期段階の挙動を示す断面図である。
【図４】図１の車体の前方から荷重が加わった際における最終段階の挙動を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる自動車の前部車体構造における要部の斜視図である。
【図６】図５における第１の結合部を側方から見て示す概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる自動車の前部車体構造の概略構成を示す断面図である。
【図８】図５における干渉手段の概略構成を示す斜視図である。
【図９】図７の車体の前方から荷重が加わった際における初期段階の挙動を示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・フロントサイドメンバ
１３・・・サブフレーム
１３ａ・・・フレーム本体部分
１３ｂ・・・前方連結部
１３ｃ・・・後方連結部
１４・・・ラジエータコアサポート（第１の結合部）
１５・・・結合ピン
１６・・・ブラケット（第２の結合部）
２０・・・結合ブラケット（第１の結合部）
２１・・・第１の取付部
２２・・・第２の取付部
２３・・・接続部
２４・・・貫通孔
３０・・・破断ブラケット（干渉手段）

Claims

車体幅方向両側部の車体前後方向にフロントサイドメンバを配設するとともに、当該フロントサイドメンバの下側にサブフレームを配置して、このサブフレームの前端部を上記フロントサイドメンバの前部下面に、後端部を上記フロントサイドメンバの後部下面に、これら前端部および後端部の中間部を上記フロントサイドメンバの前部および後部の中間部下面に、それぞれ結合した自動車の前部車体構造において、
上記サブフレームの前端部と上記フロントサイドメンバの前部下面とを結合する第１の結合部により結合するとともに、
上記サブフレームの中間部と上記フロントサイドメンバの中間部下面とを結合する第２の結合部により結合し、
上記第１の結合部の強度が、上記第２の結合部の強度より低く、
上記第１の結合部は、
上記サブフレームの前端部に取り付けられる第１の取付部と、
上記フロントサイドメンバの前部下面に取り付けられる第２の取付部と、
これら第１および第２の取付部を接続する接続部とを有し、
当該接続部の肉厚が、上記第１および第２の取付部の肉厚より薄い
ことを特徴とする自動車の前部車体構造。
上記第１の結合部は、軽合金材料でなる
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。
上記接続部のほぼ中央に、上記車体前後方向に貫通する貫通孔が穿設される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の前部車体構造。
車体前方から荷重が加わった場合、上記接続部と干渉する干渉手段を、上記接続部の車体前方に設ける
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自動車の前部車体構造。