JP2010132180A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サブフレームのクラッシュストロークを増加させ、サブフレームに衝突荷重を伝達する車体前部構造を提供する。
【解決手段】車体前部構造１１は、車室２６の前壁をなすダッシュボード２８の下方から車両前方へキックアップ（矢印ａ２の方向）して延びるフロントサイドフレーム１５と、フロントサイドフレーム１５の前部４６及び後部４７にそれぞれ設けた前部取付部５１と後部取付部５２に吊り下げられるサブフレーム２１とを有する。サブフレーム２１は、ダッシュボード２８の前方にステアリングギヤボックス、エンジンを順に取付け、且つ前部取付部５１と後部取付部５２との間に少なくとも２箇所の脆弱部（前部脆弱部５４、後部脆弱部５５）を乖離させて形成している。前方へ向け突出させた突出部７４を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンが載置されるサブフレームを有する車体前部構造に関するものである。

車体前部構造には、エンジンの左右に位置するフロントサイドフレームの前部よりサブフレームを前に出したものがある。例えば、エンジンに相当する電動機をサブフレームに載せ、サブフレームの前端部に設けた延設部をフロントサイドメンバの前端より車両前方に突出させて、剛性の低い取付部材を介して連結しているので、前面衝突時の荷重をサブフレームの前端部により確実に入力させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
また、車両前後に延びるフロントサイドフレームにサブフレームの後部に設けた突出フレームの端部を締結具で締結したので、前突時に突出フレームの端部を支点にして、締め付け力に抗して回動しつつ十分に変形し、衝撃力を吸収する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。
特許第３５９１４９９号公報（図７） 特開平１０−４５０２２号公報（図５）

しかし、特許文献１の車体前部構造では、衝突荷重に位相差を発生させるために、延設部をサブフレームに剛性の低い取付部材を介して連結しているので、車両同士の正面衝突などでフロントサイドフレームのみに衝突荷重が入力された場合、剛性の低い取付部材が破断し、サブフレームに衝突荷重が伝達されず、サブフレームで衝突荷重を吸収できないという問題がある。

特許文献２の車体前部構造では、サブフレームの後方に延びる突出フレームが締結具１７の周りに巻きつくように変形するため、突出フレーム近傍間に設けたクロスメンバに、ダッシュボードの前のステアリングギヤボックスを載せると、後退するステアリングギヤボックスとダッシュボードが干渉することになり、結果的に、ステアリングギヤボックスからダッシュボードまでの距離しかサブフレームのクラッシュストロークを確保することができないという問題がある。

本発明は、サブフレームのクラッシュストロークを増加させ、サブフレームに衝突荷重を伝達する車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車室の前壁をなすダッシュボードの下方から車両前方へキックアップして延びるフロントサイドフレームと、フロントサイドフレームの前部及び後部にそれぞれ設けた前部取付部と後部取付部に吊り下げられるサブフレームとを有する車体前部構造であって、サブフレームは、ダッシュボードの前方にステアリングギヤボックス、エンジンを順に取付け、且つ前部取付部と後部取付部との間に少なくとも２箇所の脆弱部を乖離させて形成していることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、サブフレームは、前部取付部に、フロントサイドフレームから下方へ所定距離だけ離間させて取付けられた前接合部に連なりフロントサイドフレームの前部より前方へ向け突出させた突出部を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ダッシュボードの下方から延びるフロントサイドフレームと、フロントサイドフレームの前部取付部と後部取付部に吊り下げられるサブフレームとを有し、サブフレームは、ダッシュボードの前方にステアリングギヤボックス、エンジンを順に取付け、且つ前部取付部と後部取付部との間に少なくとも２箇所の脆弱部を乖離させて形成しているので、前突した時に、フロントサイドフレームの下方に沿う、サブフレームの左・右ビーム部材に設けた前後２箇所の脆弱部から座屈が起き始めて、脆弱部間が下方に下がるとともに、後部取付部又は近傍を支点にして、接近するエンジンで支持している後ビーム部材が下方へ回動し、それにともないステアリングギヤボックスを下方へ押して、ダッシュボードの下方へ滑り込ませる、従って、サブフレームのクラッシュストロークを増加させることができる。

請求項２に係る発明では、サブフレームは、前部取付部に、フロントサイドフレームから下方へ所定距離だけ離間させて取付けられた前接合部に連なりフロントサイドフレームの前部より前方へ向け突出させた突出部を有するので、前突した時に、突出部は早期に衝突荷重をサブフレームの左・右ビーム部材に伝えることができる。
また、車両の正面対正面の衝突時に、突出部は相手車両の前部構造（フロントサイドフレームの前端の下側）に引っ掛かり相手車両に乗り上げる乗り上げを防止することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の車体前部構造とエンジンや操舵装置の関係を示す平面図である。
図２は、本発明の車体前部構造の斜視図である。
車体前部構造１１は、車両１２に採用され、車体１３の前部１４に設けたフロントサイドフレーム１５（左のフロントサイドフレーム１６、右のフロントサイドフレーム１７）と、フロントサイドフレーム１５の下方（図１の図面の裏）から接続したサブフレーム２１（図１に点模様で示した）と、サブフレーム２１に取付けた操舵装置２２のステアリングギヤボックス２３と、を備える。以降で具体的に説明していく。２５はサブフレーム２１に載せたエンジンである。

車両１２は、車体１３のフロントボデー（前部１４）と、車室２６と、車室２６とフロントボデー１４のエンジンルーム２７との隔壁をなすダッシュボード２８と、ダッシュボード２８の前のエンジンルーム２７に配置したエンジン２５と、サブフレーム２１に支持した操舵装置２２、懸架装置３１と、を備える。

フロントボデー１４は、フロントサイドフレーム１５と、懸架装置３１のショックアブソーバー３３を締結するダンパハウジング３４と、フロントサイドフレーム１５の先端部３５に取付けたフロントバンパビーム３６と、を備える。なお、フロントボデー１４を主体とすると車体前部構造１１のフロントサイドフレーム１５を含む。

エンジン２５は、Ｖ型６気筒で横置きに配置され、サブフレーム２１に取付けて支持するエンジンリヤマウント装置３８を備える。４１は変速機である。
操舵装置２２は、既存の構成であり、ステアリングホイール４２に連なるステアリングギヤボックス２３を備え、ステアリングギヤボックス２３がサブフレーム２１の後ビーム部材４４に固定されている。

図３は、本発明の車体前部構造の側面図である。
図４は、本発明の車体前部構造の下から見た状態を示す図である。図１、図２を併用して説明する。

車体前部構造１１は、既に述べた車室２６の前壁をなすダッシュボード２８の下方から車両前方（矢印ａ１の方向）へキックアップ（矢印ａ２の方向）して延びるフロントサイドフレーム１５（左のフロントサイドフレーム１６、右のフロントサイドフレーム１７）と、フロントサイドフレーム１５の前部４６及び後部４７にそれぞれ設けた前部取付部５１と後部取付部５２に吊り下げられるサブフレーム２１とを有する。
サブフレーム２１は、ダッシュボード２８の前方にステアリングギヤボックス２３、エンジン２５を前方へ順に取付け、且つ前部取付部５１と後部取付部５２との間に少なくとも２箇所の脆弱部（前部脆弱部５４、後部脆弱部５５）を乖離させて形成している。

一方の前部脆弱部５４が前部取付部５１に取付けられている前締結部５６の近傍に形成され、他方の後部脆弱部５５が後部取付部５２に取付けられている後締結部５７の近傍に形成されている。
「車両前方へキックアップして」とは、フロントサイドフレーム１５のサイドフレームリヤエンド部６１が、車室２６の床をなすアンダボデー６２（図１０参照）から所望の高さだけ前方へ傾斜している状態である。

フロントサイドフレーム１５は、アンダボデー６２に接続するフロアー取付け部６４と、フロアー取付け部６４を含み所定の角度で傾斜してダッシュボード２８を接合しているサイドフレームリヤエンド部６１と、サイドフレームリヤエンド部６１の中央に設けた後部取付部５２と、サイドフレームリヤエンド部６１の上端に連なるハウジング取付け部６５と、ハウジング取付け部６５に連続する前部４６と、前部４６に含まれる正面先端部３５と、前部４６から車両下方へ延ばした前部取付部５１と、を備える。

サブフレーム２１は、井桁状に形成され、車両１２の正面近傍に配置した前ビーム部材６７と、前ビーム部材６７に連なり左のフロントサイドフレーム１６の下方に位置する左ビーム部材６８と、左ビーム部材６８に対向し右のフロントサイドフレーム１７の下方に位置する右ビーム部材７１と、左ビーム部材６８及び右ビーム部材７１に連なる後ビーム部材４４と、フロントサイドフレーム１５のハウジング取付け部６５に取付けたミッドマウント抜け機構７２と、を備える。

また、サブフレーム２１は、前部取付部５１に、フロントサイドフレーム１５から下方へ所定距離だけ離間させて取付けられた前接合部（前締結部５６）に連なりフロントサイドフレーム１５の前部４６の先端部３５より前方へ向け突出させた突出部７４を有する。

左ビーム部材６８は、中空形状で、左のフロントサイドフレーム１６の長さに近似する長尺で、前から連続してビーム前部７５、ビーム中央部７６、ビーム後部７７が形成され、ビーム前部７５に左のフロントサイドフレーム１６の前部取付部５１に締結する前締結部５６が形成され、前締結部５６に連ねビーム前部７５に突出部７４が左のフロントサイドフレーム１６の前部４６、つまり先端部３５より車両前方へ張り出して形成され、前締結部５６に連ねビーム前部７５に脆弱部であるところの前部脆弱部５４が形成され、前部脆弱部５４と前締結部５６との間に前ビーム部材６７を結合する前ビーム結合部８１が形成されている。

左ビーム部材６８はまた、ビーム後部７７に左のフロントサイドフレーム１６の後部取付部５２に締結する後締結部５７が形成され、後締結部５７に連ね車両前方側に脆弱部であるところの後部脆弱部５５が形成され、後部脆弱部５５より車両前方に後ビーム部材４４を結合する後ビーム結合部８２が形成されている。

前部脆弱部５４は、フロントサイドフレーム１５の後部取付部５２とサブフレーム２１の後締結部５７とからなる結合体８４に比べ、座屈変形が容易である。そして、側面視（図３の視点）で、ビーム前部７５に段差形状に形成されている。具体的には、水平（目視でほぼ水平の状態）に延びる入力部（突出部７４が兼ねている）が形成され、入力部７４に連ね入力部７４に対して交差する前傾斜部８５が車両下方且つ車両後方へ向け延ばして形成され、前傾斜部８５に連ねてビーム中央部７６が入力部７４に平行（目視でほぼ水平の状態）に且つ、ビーム前部７５より下位に形成されている。

後部脆弱部５５は、後部取付部５２と後締結部５７とからなる結合体８４に比べ、座屈変形が容易である。そして、側面視（図３の視点）で、ビーム後部７７に段差形状に形成されている。具体的には、水平（目視でほぼ水平の状態）に延びる出力部（後締結部５７が兼ねている）に連ね出力部（後締結部５７）に対して交差する後傾斜部８６が車両下方且つ車両前方へ向け延ばして形成されている。詳しくは、後傾斜部８６と出力部（後締結部５７）が交差するコーナ部８７である。
右ビーム部材７１は、左ビーム部材６８とほぼ同様である。

後ビーム部材４４は（図１参照）、操舵装置２２のステアリングギヤボックス２３に連なるシリンダ部９１を固定するシリンダ固定部９２と、エンジンリヤマウント装置３８を取付けるマウントベース部９３とを有する。

次に、フロントサイドフレーム１５の前部取付部５１及びサブフレーム２１の前締結部５６を説明する。
図５は、図２の５矢視図である。
図６は、図５の６−６線断面図である。図２、図３を併用して説明する。

前部取付部５１は、左のフロントサイドフレーム１６の底部に垂下した平面視、断面コ字状のベース体９５と、ベース体９５に連なるボックス部９６と、ボックス部９６に内蔵し立設したフランジ付きカラー９７と、カラー９７の内周面に形成しためねじ部９８と、めねじ部９８にねじ込むボルト１０１と、からなる。

前締結部５６は、ビーム前部７５に開けた貫通孔１０２と、貫通孔１０２と同心にビーム前部７５の内部に立設し、ボルト１０１が通る円筒形のカラー１０３とからなる。

次に、左のフロントサイドフレーム１６の後部取付部５２及びサブフレーム２１の後締結部５７を説明する。
図７は、図２の７矢視図である。
図８は、図７の８−８線断面図である。

後部取付部５２は、サイドフレームリヤエンド部６１の底部１０５にボルト１０６の軸線Ｃｂに直交する平坦部１０７が形成され、平坦部１０７の内面に平坦部１０７に開けた孔に同心にナット１０８が固定され、平坦部１０７の外面にフランジ付きカラー１１１が孔又はナット１０８に同心に配置され、フランジ付きカラー１１１を覆うカバー１１２がサイドフレームリヤエンド部６１に取付けられ、且つフランジ付きカラー１１１のフランジ１１３に接触させてカバー１１２に締結座面１１４が形成され、締結座面１１４にボルト１０６を通す孔が開けられている。フランジ付きカラー１１３は締結座面１１４の裏と平坦部１０７とに接触している。

後締結部５７は、ビーム後部７７に開けてボルト１０６を通す貫通孔１１６と、貫通孔１１６と同心にビーム後部７７の内部に立設された円筒形のカラー１１７とからなる。

次に、後締結部５７より前方に位置するミッドマウント抜け機構７２を説明する。
図９は、図２の９矢視図である。図２〜図４、図７を併用して説明する。
ミッドマウント抜け機構７２は、サブフレーム２１のビーム中央部７６、すなわち、後ビーム部材４４又は後ビーム結合部８２近傍で且つこられより車体前方に配置され、所望の負荷以上でフロントサイドフレーム１５側（緩衝ブラケット１２１）とサブフレーム２１側（固定ブラケット１２２）とに分断するもので、緩衝ブラケット１２１と固定ブラケット１２２とからなる。

緩衝ブラケット１２１は、フロントサイドフレーム１５に接合部材１２３を取付け、接合部材１２３に緩衝部材１２４を介して第１連結部材１２５を取付け、第１連結部材１２５に先端二股部１２６を形成し、先端二股部１２６にボルト１２７を通して、固定ブラケット１２２にねじ込むことで一体化する。

固定ブラケット１２２は、サブフレーム２１にベースブラケット１３１が固定され、ベースブラケット１３１に、第１連結部材１２５を摺動自在に面接触している第２連結部材１３２が立設され、第２連結部材１３２にボルト１２７を所望の軸力（例えば、トルク管理）でねじ込む、めねじ部１３３が形成されている。

次に、本発明の車体前部構造１１の作用を説明する。
図１０は、本発明の車体前部構造の衝突荷重を吸収する機構を説明する図である。図１、図９を併用して説明する。
車体前部構造１１では、車体正面に衝突荷重が矢印ａ４のように発生して、サブフレーム２１の左ビーム部材６８の突出部７４に入力されると、突出部７４に連なる前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５により車両下方（矢印ａ５の方向）への座屈を誘引するとともに、前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５で座屈変形を起こして車両下方へ左ビーム部材６８は折れ曲がり、これらの間に設けられたビーム中央部７６が車両下方へ下がる。そして、後退するエンジン２５により、サブフレーム２１の後締結部５７を支点にして、エンジンリヤマウント装置３８を介して後ビーム部材４４を車両下方へ押し下げ、同時に後ビーム部材４４に固定したステアリングギヤボックス２３も下方へ移動し、ステアリングギヤボックス２３や後ビーム部材４４はダッシュボード２８の下方に滑り込む。同様の作用を次図で模式的に説明する。

サブフレーム２１のビーム中央部７６が下方へ押し下げられる際に、ミッドマウント抜け機構７２は、入力される引っ張り力が限界を超えると、先端二股部１２６がボルト１２７の軸力に抗して抜けるので、前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５の座屈変形を妨げない。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の車体前部構造が障害物に接触した時の車体前部構造の衝突荷重を吸収する機構を説明する模式図である。図１、図３、図４を参照して説明する。
（ａ）：車両１２が障害物Ｃに接触すると、サブフレーム２１の突出部７４に衝突荷重が入力される。

（ｂ）：サブフレーム２１の左ビーム部材６８、右ビーム部材７１は、前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５を起点に座屈変形し始め、それに伴い車室２６のダッシュボード２８はステアリングギヤボックス２３に接近する。

ここで、仮に、前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５の無いサブフレームがここまで変形してさらに潰れるとステアリングギヤボックス２３にダッシュボード２８が干渉してダッシュボード２８は車両前方へ移動できず止まることになる。

（ｃ）：サブフレーム２１は、既に述べたように、サブフレーム２１の後締結部５７を支点にして、後ビーム部材４４は矢印ａ６のように回動しながらステアリングギヤボックス２３と共にダッシュボード２８の下方へ潜り込む。
（ｄ）：さらには、ステアリングギヤボックス２３がアンダボデー６２のフロアーより下位に下がることで、車室２６のダッシュボード２８は前進してくる。

このように、車体前部構造１１では、後部取付部５２と後締結部５７とからなる結合体８４より車両前方に設けられ且つ結合体８４に比べ、脆弱な前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５が下方に変形するのに伴い後ビーム部材４４も下方に回動することで、ステアリングギヤボックス２３が押し下げられダッシュボード２８の下方に移動する。従って、サブフレーム２１のクラッシュストロークをより増加させることができる。

図１２は、本発明の車体前部構造に含まれるサブフレームの荷重伝達の機構を説明する図である。
車体前部構造１１では、衝突荷重を早期にサブフレーム２１に伝達することができる。具体的には、車両１２は、正面に衝突荷重が矢印ｂ１のように発生すると、サブフレーム２１に設けた突出部７４が、前方へ向け突出しているため、突出部７４に衝突衝撃は入力される。従って、衝突荷重を早期に左ビーム部材６８、右ビーム部材７１に伝達することができる。つまり、サブフレーム２１に衝突荷重を伝達するという利点がある。

図１３は、本発明の車体前部構造の乗り上げを防止する機構を説明する図である。
車体前部構造１１は、接触した対向車Ｃｆに乗り上げることを防止する。具体的には、車両１２は、高さ（地上高）の異なる対向車Ｃｆと正面同士で接触した時、すなわち、対向車Ｃｆのフロントサイドフレーム２０１の位置がより高いと、車体前部構造１１のサブフレーム２１に設けた突出部７４が対向車Ｃｆのフロントサイドフレーム２０１の先端下部２０２に当接し、車両１２は対向車Ｃｆに乗り上がらない。

なお、前部脆弱部５４及び後部脆弱部５５は、くの字に曲げた段差形状としたが、くの字に曲げた段差形状を形成しないで、例えば、孔や開口を開けて、孔や開口によって下方へ座屈させる構造でもよい。

本発明の車体前部構造は、車両に好適である。

本発明の車体前部構造とエンジンや操舵装置の関係を示す平面図である。 本発明の車体前部構造の斜視図である。 本発明の車体前部構造の側面図である。 本発明の車体前部構造の下から見た状態を示す図である。 図２の５矢視図である。 図５の６−６線断面図である。 図２の７矢視図である。 図７の８−８線断面図である。 図２の９矢視図である。 本発明の車体前部構造の衝突荷重を吸収する機構を説明する図である。 本発明の車体前部構造が障害物に接触した時の車体前部構造の衝突荷重を吸収する機構を説明する模式図である。 本発明の車体前部構造に含まれるサブフレームの荷重伝達の機構を説明する図である。 本発明の車体前部構造の乗り上げを防止する機構を説明する図である。

符号の説明

１１…車体前部構造、１５…フロントサイドフレーム、２１…サブフレーム、２３…ステアリングギヤボックス、２５…エンジン、２６…車室、２８…ダッシュボード、３５…先端部、４６…フロントサイドフレームの前部、４７…フロントサイドフレームの後部、５１…前部取付部、５２…後部取付部、５４…脆弱部（前部脆弱部）、５５…脆弱部（後部脆弱部）、５６…前接合部（前締結部）、７４…突出部。

Claims (2)

1. 車室の前壁をなすダッシュボードの下方から車両前方へキックアップして延びるフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームの前部及び後部にそれぞれ設けた前部取付部と後部取付部に吊り下げられるサブフレームとを有する車体前部構造であって、
   前記サブフレームは、前記ダッシュボードの前方にステアリングギヤボックス、エンジンを順に取付け、且つ前記前部取付部と前記後部取付部との間に少なくとも２箇所の脆弱部を乖離させて形成していることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記サブフレームは、前記前部取付部に、フロントサイドフレームから下方へ所定距離だけ離間させて取付けられた前接合部に連なり前記フロントサイドフレームの前部より前方へ向け突出させた突出部を有することを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。

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