JP4810250B2 - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、左右一対のフロントサイドフレームの前端と、このフロントサイドフレームの下方に配置されたフロントサブフレームの前端とに、バンパービームを結合した自動車の前部車体構造に関する。

車両の正面衝突時の衝撃吸収能力を高めるために、図８に示すように、左右一対のフロントサイドフレーム０１，０１（サイドメンバ）の前端に固定されるバンパービーム０２（フロントエンドクロスメンバ）を、左右のフロントサイドフレーム０１，０１を連結する直線状の第１クロスメンバ０３と、この第１クロスメンバ０３の両端に結合されて矩形状の枠を構成するＵ字状の第２クロスメンバ０４とで構成したものが、下記特許文献１により公知である。
特開２０００−１７７６５１号公報

ところで上記従来のものは、上側に位置する第１クロスメンバ０３よりも下側に位置する第２クロスメンバ０４が車体後方に位置しているため、第２クロスメンバ０４が他車両のサイドシルに衝突する前に、第１クロスメンバ０３が他車両のドアやセンターピラーに衝突してしまい、しかも第２クロスメンバ０４は衝突エネルギーを受け止めるだけの剛性を備えていないため、第１クロスメンバ０３が他車両のドアやセンターピラーに貫入してしまう可能性があった。また下側の第２クロスメンバ０４の左右の角部は特に剛性が低くて容易に後方に変形してしまうため、他車両とオフセット正面衝突した場合に、自車両のバンパービームおよび他車両のバンパービームが相互に衝突エネルギーを吸収せずに前後にすり抜けてしまい、衝突の被害が大きくなる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、他車両との衝突時に衝突エネルギーを効果的に吸収できるようにす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、車幅方向に直線状に延びるアッパービームと、このアッパービームの両端からそれぞれ車幅方向内側に向かって斜め下方に延びて下端が相互に連なる一対のロアビームとよりなる、正面視で横向きの「Ｄ」字状あるいは逆三角形状のバンパービームを備え、前記アッパービームの両端は、車体前後方向に配置された一対のフロントサイドフレームの前端に設けられた脆弱部に結合され、前記一対のロアビームの下端は、前記フロントサイドフレームの下方に配置されたフロントサブフレームの前部横部材の中央部に前後方向に延びる連結ブラケットを介して結合され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、前記アッパービームおよび前記ロアビームは車体前後方向の位置が概ね一致しており、前記ロアビームの下端の高さは乗用車のサイドシルの高さに概ね一致してい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３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記一対のフロントサイドフレームの前記脆弱部の剛性を、前記フロントサブフレームの前部の剛性よりも低く設定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。

請求項１の構成によれば、バンパービームが車幅方向に直線状に延びるアッパービームと、このアッパービームの両端からそれぞれ車幅方向内側に向かって斜め下方に延びて下端が相互に連なる一対のロアビームとによって、正面視で横向きの「Ｄ」字状あるいは逆三角形状に形成されており、かつアッパービームの両端が一対のフロントサイドフレームの前端に設けられた脆弱部に結合され、一対のロアビームの下端がフロントサブフレームの前部横部材の中央部に前後方向に延びる連結ブラケットを介して結合されるので、他車両との衝突時にバンパービームがフロントサイドフレームからフロントサブフレームまでの広い高さ範囲で衝突エネルギーを受け止め、その衝突エネルギーをフロントサイドフレームおよびフロントサブフレームに伝達して効果的に吸収することができる。しかもバンパービームは全体として正面視で横向きの「Ｄ」字状あるいは逆三角形状をなしているため、ロアビームに衝突エネルギーが入力しても該ロアビームが充分な剛性を発揮することで、衝突エネルギーをフロントサイドフレームおよびフロントサブフレームに確実に伝達することができる。また自車両が他車両に側面衝突してバンパービームからフロントサイドフレームに荷重が入力したとき、フロントサイドフレームの前端に設けた脆弱部が容易に圧壊することで、アッパービームが他車両のドアやセンターピラーに貫入するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、自車両が他車両に側面衝突したとき、自車両のバンパービームのアッパービームおよびロアビームは車体前後方向の位置が概ね一致しているので他車両の側面にほぼ同時に衝突するが、ロアビームが他車両の高剛性のサイドシルに衝突してエネルギーを吸収することで、アッパービームが他車両の低剛性のドアやセンターピラーに貫入するのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、自車両が他車両に側面衝突してバンパービームからフロントサイドフレームおよびフロントサブフレームに荷重が入力したとき、フロントサブフレームの前部よりも剛性が低いフロントサイドフレームの脆弱部が容易に圧壊することで、アッパービームが他車両のドアやセンターピラー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６は本発明の第１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２の３方向矢視図、図４は他車両との側面衝突時の作用説明図（他車両の車高が低い場合）、図５他車両との側面衝突時の作用説明図（他車両の車高が高い場合）、図６他車両との正面衝突時の作用説明図である。

図１〜図３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が配置される。またフロントサイドフレーム１２，１２の下方には、図示せぬエンジンやサスペンション装置を支持するフロントサブフレーム１３が配置される。フロントサブフレーム１３は車体前後方向に延びる左右一対の縦部材１４，１４と、一対の縦部材１４，１４の前端間を車幅方向に連結する前部横部材１５と、一対の縦部材１４，１４の後端間を車幅方向に連結する後部横部材（図示せず）とを備えて四角枠状に形成される。

バンパービーム１６は、車幅方向に直線状に延びるアッパービーム１７と、全体として下向きの円弧状に湾曲した左右一対のロアビーム１８，１８と、両ロアビーム１８，１８の下端後面に固定された連結ブラケット１９とで構成される。各々のロアビーム１８，１８は、アッパービーム１７の左右両端から車幅方向内側に向けて斜め下方に延び、それらの下端において相互に連なっている。本実施の形態では、左右一対のロアビーム１８，１８を一部材で構成される。しかして、バンパービーム１６は正面視で横向きの「Ｄ」字状をなしている。

左右のフロントサイドフレーム１２，１２の前部に、別部材で構成された脆弱部１２ａ，１２ａがボルト２０…で結合されており、これらの脆弱部１２ａ，１２ａの前端にバンパービーム１６のアッパービーム１７の両端がボルト２１…で結合される。またバンパービーム１６の下端後面の連結ブラケット１９が、フロントサブフレーム１３の前部横部材１５の中央部にボルト２２で結合される。

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。

自車両が他車両に側面衝突する場合、自車両のバンパービーム１６のアッパービーム１７および一対のロアビーム１８，１８は車体前後方向の位置がほぼ等しいため、それらアッパービーム１７およびロアビーム１８，１８は略同時に他車の側面に衝突する。

図４に示すように、他車両が普通の乗用車であってサイドシル３１の高さが比較的に低い場合には、自車両のバンパービーム１６のロアビーム１８，１８の下端（連結ブラケット１９の位置）が他車両のサイドシル３１に衝突する。サイドシル３１およびそれに接続するフロアフレーム３２はドア３３やセンターピラー３４に比べて剛性が高く変形し難いため、サイドシル３１から自車両のバンパービーム１６のロアビーム１８，１８に入力された衝突エネルギーは連結ブラケット１９から剛性の高いフロントサブフレーム１３に伝達されて吸収される。

またバンパービーム１６のアッパービーム１７は他車両のドア３３やセンターピラー３４に衝突するが、サイドシル３１と衝突するロアビーム１８，１８が衝突エネルギーを有効に吸収するので、アッパービーム１７が他車両のドア３３やセンターピラー３４に貫入するの最小限に抑えることができる。しかもフロントサイドフレーム１２，１２の前部に設けた脆弱部１２ａ，１２ａが衝突荷重で圧壊することで、アッパービーム１７の貫入を更に効果的に防止することができる。

図５に示すように、他車両がＲＶ車のような高車高の車両であってサイドシル３１が比較的に高い位置にある場合には、自車両のバンパービーム１６のロアビーム１８，１８の中間部が他車両のサイドシル３１に衝突する。この場合には、図４で説明した場合に比べてフロントサイドフレーム１２，１２に伝達される衝突エネルギーの比率が若干増加するが、前述と同様にバンパービーム１６が受ける衝突荷重をフロントサブフレーム１３およびフロントサイドフレーム１２，１２に伝達し、アッパービーム１７が他車両のドア３３やセンターピラー３４に貫入するの最小限に抑えることができる。

次に、自車両が他車両に対してオフセット状態で正面衝突する場合を考察する。図６（Ａ）に示すように、自車両および他車両のラップ率が比較的に大きい場合には、自車両のバンパービーム１６の一方のロアビーム１８が、他車両のバンパービーム３５の端部および一方のタイヤ３６に衝突することで衝突の衝撃を吸収し、自車両のバンパービーム１６および他車両のバンパービーム３５がすり抜けて衝突被害が大きくなるのを防止することができる。

また図６（Ｂ）に示すように、自車両および他車両のラップ率が比較的に小さく、自車両のバンパービーム１６の一方のロアビーム１８が他車両のバンパービーム３５に衝突しない場合でも、一方のロアビーム１８が他車両のタイヤ３６に衝突することで、自車両のバンパービーム１６および他車両のバンパービーム３５がすり抜けて衝突被害が大きくなるのを防止することができる。

このように、アッパービーム１７および一対のロアビーム１８，１８を組み合わせたバンパービーム１６は上下方向の寸法が大きいため、他車両のサイドシル３１の高さやバンパービーム３５の高さが種々に異なっていても、そのサイドシル３１やバンパービーム３５に自車両のバンパービーム１６を確実に衝突させて衝突エネルギーを吸収することができる。

しかもバンパービーム１６は全体として横向きの「Ｄ」字状になっており、ロアビーム１８，１８の下端がフロントサブフレーム１３の前端に結合されているため、そのロアビーム１８，１８の剛性は図８に示す従来のバンパービーム０２の第２クロスメンバ０４の剛性よりも遥かに高いものとなり、衝突時にロアビーム１８，１８が変形してすり抜けが発生する確率が大幅に低くなる。

またアッパービーム１７をフロントサイドフレーム１２，１２の脆弱部１２ａ，１２ａに結合するボルト２１…と、連結ブラケット１９をフロントサブフレーム１３に結合するボルト２２とを緩めるだけで、バンパービーム１６をフロントサイドフレーム１２，１２およびフロントサブフレーム１３から分離することができるので、軽衝突で損傷したバンパービーム１６だけを簡単に交換することができる。

またバンパービーム１６の左右両端の下側にそれぞれ三角形状のスペース２３，２３（図３参照）が形成されるため、そのスペース２３，２３を利用してフォグライトやナイトビジョンシステムを配置することができる。

次に、図７に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態のバンパービーム１６のロアビーム１８，１８は全体として円弧状に形成されているが、第２の実施の形態のそれぞれのロアビーム１８，１８は直線状であり、従ってバンパービーム１６は正面視で逆二等辺三角形状をなしている。

この第２の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

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、実施の形態では左右一対のロアビーム１８，１８が一部材で構成されているが、それらを別部材で構成して下端において結合しても良い。

第１の実施の形態に係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２の３方向矢視図 他車両との側面衝突時の作用説明図（他車両の車高が低い場合） 他車両との側面衝突時の作用説明図（他車両の車高が高い場合） 他車両との正面衝突時の作用説明図 第２の実施の形態に係る、前記図３に対応する図 従来例の説明図

１２ フロントサイドフレーム
１２ａ 脆弱部
１３ フロントサブフレーム
１５ 前部横部材
１６ バンパービーム
１７ アッパービーム
１８ ロアビーム
１９ 連結ブラケット
３１ サイドシル

Claims (3)

1. 車幅方向に直線状に延びるアッパービーム（１７）と、このアッパービーム（１７）の両端からそれぞれ車幅方向内側に向かって斜め下方に延びて下端が相互に連なる一対のロアビーム（１８）とよりなる、正面視で横向きの「Ｄ」字状あるいは逆三角形状のバンパービーム（１６）を備え、
   前記アッパービーム（１７）の両端は、車体前後方向に配置された一対のフロントサイドフレーム（１２）の前端に設けられた脆弱部（１２ａ）に結合され、前記一対のロアビーム（１８）の下端は、前記フロントサイドフレーム（１２）の下方に配置されたフロントサブフレーム（１３）の前部横部材（１５）の中央部に前後方向に延びる連結ブラケット（１９）を介して結合されることを特徴とする自動車の前部車体構造。
2. 前記アッパービーム（１７）および前記ロアビーム（１８）は車体前後方向の位置が概ね一致しており、前記ロアビーム（１８）の下端の高さは乗用車のサイドシル（３１）の高さに概ね一致してい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。
3. 前記一対のフロントサイドフレーム（１２）の前記脆弱部（１２ａ）の剛性を、前記フロントサブフレーム（１３）の前部の剛性よりも低く設定したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の前部車体構造。

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