(57)【要約】【課題】メインフレーム前端部の支持剛性を向上した車体前部構造を提供する。【解決手段】車室前部隔壁１１０から前方へ突き出しかつエンジンルームの左右側部にそれぞれ配置されたメインフレーム１３０と、車室前部隔壁におけるメインフレームとの接合部よりも上方かつ車幅方向外側の部分から前方へ突き出し、車両前方側の領域において前方側が後方側に対して下がりかつ車幅方向内側となるように傾斜して形成されたアッパフレーム１４０とを備える車体前部構造を、アッパフレームの前端部における車幅方向内側の側面部をメインフレームの車幅方向外側の側面部に結合した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室前部隔壁から前方へ突き出しかつエンジンルームの左右側部にそれぞれ配置されたメインフレームと、
車室前部隔壁における前記メインフレームとの接合部よりも上方かつ車幅方向外側の部分から前方へ突き出し、車両前方側の領域において前方側が後方側に対して下がりかつ車幅方向内側となるように傾斜して形成されたアッパフレームと
を備える車体前部構造であって、
前記アッパフレームの前端部における車幅方向内側の側面部を前記メインフレームの車幅方向外側の側面部に結合したこと
を特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
車体に対して揺動可能に取り付けられたサスペンションアームを備え、
前記サスペンションアームの車体側取付部の少なくとも一部を、前記アッパフレームの前端部と前記メインフレームとの結合部近傍に配置したこと
を特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記アッパフレームの前端部と前記メインフレームとの結合部よりも車両後方側に設けられ、左右の前記メインフレーム間を連結する第１の連結部材と、
前記メインフレームにおける前記第１の連結部材との接合箇所近傍と、前記アッパフレームとを連結する第２の連結部材とを備えること
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車体の前部構造に関し、特にメインフレーム前端部の車体に対する支持剛性を向上したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車等の自動車の車体前部構造は、車室前部隔壁から前方へ突き出し、エンジンルームの左右にそれぞれ配置されたメインフレーム、及び、メインフレームに対して上方かつ車幅方向外側に配置されたアッパフレームを備えている。
メインフレームは、車両の前面衝突時にアコーディオン状に圧壊したり、屈曲変形することによって、エネルギを吸収して車室における加速度ピークを低減するようになっている。
【０００３】
しかし、車両の衝突は必ずしも正確に前方から荷重が入力されるとは限らず、メインフレームの前端部に対して車幅方向や上下方向の荷重が同時に入力されることが通常である。このとき、メインフレームが車室との接合部（基部）を支点として倒れる（転ぶ）ようにして変形すると、メインフレームを想定通りに変形、破壊させてエネルギ吸収をすることが困難となってしまう。
【０００４】
車体前部構造に関する従来技術として、例えば特許文献１には、アッパメンバ（アッパフレーム）を前下がりに形成し、アッパメンバの前端部とフロントサイドフレーム（メインフレーム）の前端部とを、車幅方向に延びた連結部材によって連結したものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７４５６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された技術によれば、ある程度はメインフレーム前端部の支持剛性を高めることができると考えられるが、メインフレームとアッパフレームとは平面視において略平行に配置されており、メインフレーム前端部に車幅方向の入力を受けた場合には、メインフレームとアッパフレームとが平行四辺形状に倒れる懸念がある。
本発明の課題は、メインフレーム前端部の支持剛性を向上した車体前部構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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の発明は、車室前部隔壁から前方へ突き出しかつエンジンルームの左右側部にそれぞれ配置されたメインフレームと、車室前部隔壁における前記メインフレームとの接合部よりも上方かつ車幅方向外側の部分から前方へ突き出し、車両前方側の領域において前方側が後方側に対して下がりかつ車幅方向内側となるように傾斜して形成されたアッパフレームとを備える車体前部構造であって、前記アッパフレームの前端部における車幅方向内側の側面部を前記メインフレームの車幅方向外側の側面部に結合したことを特徴とする車体前部構造である。
【０００８】
請求項２の発明は、車体に対して揺動可能に取り付けられたサスペンションアームを備え、前記サスペンションアームの車体側取付部の少なくとも一部を、前記アッパフレームの前端部と前記メインフレームとの結合部近傍に配置し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。
請求項３の発明は、前記アッパフレームの前端部と前記メインフレームとの結合部よりも車両後方側に設けられ、左右の前記メインフレーム間を連結する第１の連結部材と、前記メインフレームにおける前記第１の連結部材との接合箇所近傍と、前記アッパフレームとを連結する第２の連結部材とを備える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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）アッパフレームの前端部における車幅方向内側の側面部をメインフレームの車幅方向外側の側面部に結合したことによって、車両前部においてメインフレームとアッパフレームとがトラス構造に近似した構造を構成することから、メインフレーム先端部の支持剛性を高め、仮に車幅方向や上下方向の荷重が作用した場合であってもメインフレームの倒れを抑制し、車両の衝突時にメインフレームを設計意図に近い状態で変形、破壊させてエネルギ吸収能力を確保し、車両の前面衝突性能を向上できる。
（２）サスペンションアームの車体側取付部の少なくとも一部を、アッパフレームの前端部とメインフレームとの結合部近傍に配置したことによって、サスペンションアームの支持剛性を高め、コーナリング等によって車幅方向の荷重が作用した際のサスペンション取付部の変位を抑制し、サスペンションジオメトリの変化を防止して車両の走行性能を向上できる。
（３）アッパフレームの前端部とメインフレームとの結合部よりも車両後方側に設けられ、左右のメインフレーム間を連結する第１の連結部材と、メインフレームにおける第１の連結部材との接合箇所近傍と、アッパフレームとを連結する第２の連結部材とを備える構成とすることによって、左右のアッパフレーム及びメインフレームを順次結合し、車両前方側から見たときにＵ字状となる補剛構造体を形成することができる。この補剛構造体でメインフレームの中間部の支持剛性を高めることによって、メインフレームの先端部の変位をより低減し、上述した効果をよりいっそう向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した車体前部構造の実施例の斜視図である。
【図２】実施例の車体前部構造における車体本体及びクレードルの斜視図である。
【図３】実施例の車体前部構造における車体本体の斜視図である。
【図４】実施例の車体前部構造におけるクレードルの斜視図である。
【図５】図４のクレードルに排気管等を搭載した状態を示す斜視図である。
【図６】実施例の車体前部構造の平面図である。
【図７】図６のａ−ａ部、ｂ−ｂ部、ｃ−ｃ部矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、メインフレーム前端部の支持剛性を向上した車体前部構造を提供する課題を、アッパフレームの前端部を下方かつ車幅方向内側へ傾斜させて形成するとともに、この側面部をメインフレームの側面部に直接接合することによって解決した。
【実施例】
【００１２】
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、例えばフロントエンジンの乗用車等の自動車に適用されるものである。
車体前部構造は、車体本体１００、クレードル２００を有し、さらに、エンジンマウント３１０、排気管３２０、ステアリングギアボックス３３０、サスペンションアーム３４０等が取り付けられている。
【００１３】
車体本体１００は、例えば鋼板モノコック構造の車室を有するホワイトボディ（未艤装車体）であって、主に鋼板をプレス加工した部材を集成し、スポット溶接やレーザ溶接等によって接合して形成されている。
図１等に示すように、車体本体１００は、トーボード１１０、フロアパネル１２０、メインフレーム１３０、アッパフレーム１４０、サスペンション支持部１５０、バンパビーム１６０、ラジエータアッパサポート１７０、ラジエータロワサポート１８０等を備えている。
【００１４】
トーボード１１０は、図示しない車室（キャビン）前方に設けられ、車室とその前方のエンジンルームとを区画する隔壁である。
フロアパネル１２０は、車室の床面を構成する部分であって、トーボード１１０の下端部から車両後方側へ伸びている。
フロアパネル１２０の車幅方向における中央部には、車両前後方向に延びたフロアトンネル１２１が形成されている。フロアトンネル１２１は、上方に張り出して形成され、その内部（床下側）には、トランスミッション、プロペラシャフト、排気管の一部等が収容される。
【００１５】
メインフレーム１３０は、エンジンルームの左右に設けられ車両の前後方向に略沿って延びた構造部材である。メインフレーム１３０は、略矩形の横断面を有する閉断面の梁状部材である。なお、本明細書等において、横断面とは梁状の部材をその長手方向と直交する平面で切って見た断面を示すものとする。メインフレーム１３０の前半部は、トーボード１１０の下部から車両前方側へ突き出して配置されている。メインフレーム１３０の後半部は、車幅方向から見た形状がＳ字状となるように湾曲し、トーボード１１０の下部からフロアパネル１２０の下面に沿って配置され、これらと溶接等によって結合されている。
【００１６】
メインフレーム１３０は、クレードル２００が結合される前側ブラケット１３１及び後側ブラケット１３２を備えている。前側ブラケット１３１及び後側ブラケット１３２は、メインフレーム１３０の前端部及び中間部にそれぞれ設けられ、メインフレーム１３０の下面部から下方へ突き出して形成されている。前側ブラケット１３１及び後側ブラケット１３２は、水平面で切って見た断面が略矩形状の閉断面となっている。
また、メインフレーム１３０の中間部における車幅方向外側の側面部には、必要に応じて大舵角転舵時における前輪との干渉を防止する逃げ凹部が形成される。
【００１７】
アッパフレーム１４０は、トーボード１１０におけるメインフレーム１３０との結合箇所よりも上方かつ車幅方向外側の部分から車両前方側に延びた部材である。アッパフレーム１４０は、図示しないＡピラーの基部から、図示しないフードの両側部に沿って配置されている。アッパフレーム１４０は、略矩形の横断面を有する閉断面の梁状部材である。
アッパフレーム１４０の中間部から後端部にかけての領域は、車両の前後方向に略沿って配置されている。この領域は、メインフレーム１３０に対して上方かつ車幅方向外側に配置されている。
アッパフレーム１４０の前端部近傍の領域は、前端部が下がりかつ車幅方向内側にオフセットするように、車両前後方向に対して傾斜して配置されている。
【００１８】
図７（ｃ）に示すように、アッパフレーム１４０の前端部における車幅方向内側の側面部は、メインフレーム１３０の車幅方向外側の側面部に結合されている。
また、図１等に示すように、この結合部の直前には、上述した前側ブラケット１３１が配置されている。
【００１９】
サスペンション支持部１５０は、前輪用サスペンションであるマクファーソンストラット型サスペンションのストラット上端部を支持するブラケットを備えている。サスペンション支持部１５０は、図７（ａ）等に示すように、メインフレーム１３０とアッパフレーム１４０との間に、これらにわたして配置されている。また、サスペンション支持部１５０には、メインフレーム１３０とアッパフレーム１４０とを連結する図示しない閉断面部が形成されている。
サスペンション支持部１５０は、メインフレーム１３０とアッパフレーム１４０とを連結する本発明にいう第２の連結手段として機能する。
【００２０】
バンパビーム１６０は、メインフレーム１３０の前端部に取り付けられ、車幅方向に略沿って延びた横梁状の部材であって、図示しないバンパフェイスの内側に配置されている。
ラジエータアッパサポート１７０及びラジエータロワサポート１８０は、図示しないラジエータコア及びエアコンディショナ用のコンデンサコアの上端部及び下端部を支持する部材である。
ラジエータアッパサポート１７０は、左右のアッパフレーム１４０の間にわたして設けられている。
ラジエータロワサポート１８０は、左右のメインフレーム１３０の前側ブラケット１３１の下端部間にわたして設けられている。
【００２１】
クレードル２００は、車体本体１００のメインフレーム１３０の下側に取り付けられ、各種部品が搭載される構造部材（サブフレーム）である。また、クレードル２００は、アッパフレーム１４０の先端部のメインフレーム１３０との接合部よりも後方で左右のメインフレーム１３０を連結する本発明にいう第１の連結部材として機能する。
図４等に示すように、クレードル２００は、縦通メンバ２１０、前側横通メンバ２２０、後側横通メンバ２３０、連結部材２４０、前端部メンバ２５０、ロワメンバ２６０（図４には図示しない。図１等参照。）等を備えて構成されている。
【００２２】
縦通メンバ２１０は、左右のメインフレーム１３０の下側にそれぞれ設けられ、車両前後方向に略沿って延びた部材である。縦通メンバ２１０の横断面形状は、略矩形状の閉断面となっている。縦通メンバ２１０は、ブラケット２１１、前側アーム取付部２１２、後側アーム取付部２１３等を備えている。
ブラケット２１１は、縦通メンバ２１０の中間部から上方へ突き出して形成されている。ブラケット２１１の上端部には、メインフレーム１３０の後側ブラケット１３２の下端部が接続される。
前側アーム取付部２１２及び後側アーム取付部２１３は、縦通メンバ２１０の車幅方向外側の側面部に前後方向に離間して設けられている。前側アーム取付部２１２及び後側アーム取付部２１３には、サスペンションアーム３４０の前側ブッシュ３４１及び後側ブッシュ３４２がそれぞれ取り付けられる。
図４等に示すように、前側アーム取付部２１２は縦通メンバ２１０の中間部（メインフレーム１３０の前側ブラケット１３１との接合部近傍）に配置され、後側アーム取付部２１３は縦通メンバ２１０の後端部近傍に配置されている。
また、縦通メンバ２１０の後方の領域は、後端部が他の部分よりも高くなるように立ち上げられている。
【００２３】
前側横通メンバ２２０は、車幅方向に略沿って延び、左右の縦通メンバ２１０を連結する部材である。前側横通メンバ２２０の横断面形状は、略矩形状の閉断面となっている。前側横通メンバ２２０の縦通メンバ２１０との接合部は、ブラケット２１１の近傍に配置されている。
なお、このような構成とした結果、アッパフレーム１４０とメインフレーム１３０とをサスペンション支持部１５０により連結し、その下部において後側ブラケット１３２及びブラケット２１１によりメインフレーム１３０とクレードルの縦通メンバ２１０とを連結し、さらにその近傍で前側横通メンバ２２０により左右の縦通メンバ２１０を連結することができ、メインフレーム１３０の中間部近傍に、車両前方から見たときに略Ｕ字状となる連続した強固な補剛構造体が形成される。
【００２４】
後側横通メンバ２３０は、車幅方向に略沿って延び、左右の縦通メンバ２１０を連結する部材である。後側横通メンバ２３０の横断面形状は、略矩形状の閉断面となっている。後側横通メンバ２３０は、前側横通メンバ２２０の後方側に、前後方向に間隔を隔てて配置されている。後側横通メンバ２３０の縦通メンバ２１０との接合部は、後側アーム取付部２１３の近傍に配置されている。
これらの前側横通メンバ２２０及び後側横通メンバ２３０の横断面形状は、中間部に対して縦通メンバ２１０との接合部付近が拡大されている。
また、前側横通メンバ２２０及び後側横通メンバ２３０は、その中央部における下側に排気管３２０を通すため、中央部が持ち上がるように湾曲して形成されている。
【００２５】
連結部材２４０は、車両の前後方向に略沿って延び、前側横通メンバ２２０の中間部と後側横通メンバ２３０の中間部との間を連結する部材である。連結部材の横断面形状は、略矩形状の閉断面となっている。連結部材２４０は、例えば車幅方向に離間して一対が設けられる。連結部材２４０の横断面形状は、中間部に対して前側横通メンバ２２０及び後側横通メンバ２３０との接合部付近が拡大されている。この閉断面の拡大は徐々にかつ連続的に行われ、その結果連結部材２４０の両端部は、テーパ状に広がって形成されている。
【００２６】
前端部メンバ２５０は、左右の縦通メンバ２１０の先端部間を連結する横梁状の部材である。
【００２７】
図１等に示すロワメンバ２６０は、縦通メンバ２１０の後部における下面部とフロアパネル１２０の下面に沿って配置されたメインフレーム１３０の下面部との間にわたして設けられる縦梁状の部材である。縦通メンバ２１０の後端部下面とロワメンバ２６０の上面部との間には隙間が形成され、ステアリングギアボックス３３０の両端部はこの隙間を通されている。
なお、縦通メンバ２１０、前側横通メンバ２２０、後側横通メンバ２３０、連結部材２４０、前端部メンバ２５０は、溶接等によって接合され１部品とされており、ロワメンバ２６０は、別体に形成され、ボルトナット等によって締結されている。
【００２８】
エンジンマウント３１０は、図示しないエンジンを防振性を有するゴムを介して支持するものである。エンジンマウント３１０は、例えば左右一対設けられ、クレードル２００の前側横通メンバ２２０の上面部における連結部材２４０との接合部近傍に固定されている。
本実施例では、エンジンは例えば縦置き搭載される下方排気の水平対向エンジンである。
【００２９】
排気管３２０は、エンジン下部の排気ポートから排出される排ガスを車両後方側から排出するものである。
排気管３２０は、図５等に示すように、フランジ３２１、第１触媒コンバータ３２２、第２触媒コンバータ３２３等を備えて構成されている。また、排気管３２０は、エンジンから第２触媒コンバータ３２３まではエンジンの左右バンク毎に左右略対象に一対設けられ、第２触媒コンバータ３２３の後方側で合流している。
【００３０】
フランジ３２１は、エンジンの排気ポートに接続される部分である。
第１触媒コンバータ３２２及び第２触媒コンバータ３２３は、それぞれアルミナ系等の担体に、触媒成分として白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を担持させた三元触媒である。上流側に配置された第１触媒コンバータ３２２は、その上部がクレードル２００における左右の連結部材２４０の間隔の空間部内に収容されている。また、下流側に配置された第２触媒コンバータ３２３は、フロアパネル１２０の下方に配置されている。
【００３１】
ステアリングギアボックス３３０は、図示しないステアリングホイールの回転が図示しないステアリングシャフト等を介して入力され、この回転運動を車幅方向の往復運動に変換するラックアンドピニオン機構等を備えている。
ステアリングギアボックス３３０の左右端部には、それぞれタイロッド３３１が設けられている。
タイロッド３３１は、ステアリングギアボックス３３０内の図示しないステアリングラックと、左右前輪の図示しないハウジングに形成されたナックルアームとを連結する伝達軸である。タイロッド３３１は、ドライバによる操舵操作時にナックルアームを押し引きして前輪を操向するとともに、前輪からのステア反力をドライバ側に伝達する。
【００３２】
サスペンションアーム３４０は、クレードル２００に対して車両の前後方向に略沿った軸回りに揺動可能に取り付けられ、前輪のハウジング下端部をボールジョイントを介して支持するものである。
サスペンションアーム３４０は、車体側の端部に、前後方向に離間して配置された前側ブッシュ３４１及び後側ブッシュ３４２を備えている。
前側ブッシュ３４１及び後側ブッシュ３４２は、クレードル２００における縦通メンバ２１０の前側アーム取付部２１２及び後側アーム取付部２１３にそれぞれボルトナット等を用いて取付られる。
【００３３】
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）アッパフレーム１４０の前端部における車幅方向内側の側面部をメインフレーム１３０の車幅方向外側の側面部に結合したことによって、車両前部においてメインフレーム１３０とアッパフレーム１４０とがトラス構造に近似した構造を構成することから、メインフレーム１３０の先端部の支持剛性を高め、仮に車幅方向や上下方向の荷重が作用した場合であってもメインフレーム１３０の倒れを抑制し、車両の衝突時にメインフレーム１３０を設計意図に近い状態で変形、破壊させてエネルギ吸収能力を確保し、車両の前面衝突性能を向上できる。
（２）サスペンションアーム３４０の前側ブッシュ３４１を、アッパフレーム１４０の前端部とメインフレーム１３０との結合部近傍に配置したことによって、サスペンションアーム３４０の支持剛性を高め、コーナリング等によって車幅方向の荷重が作用した際の前側ブッシュ３４１の変位を抑制し、サスペンションジオメトリの変化を防止して車両の走行性能を向上できる。
（３）アッパフレーム１４０の前端部とメインフレーム１３０との結合部よりも車両後方側に設けられ、左右のメインフレーム間を連結する後側ブラケット１３２及びクレードル２００と、メインフレーム１３０における後側ブラケット１３２近傍と、アッパフレーム１４０とを連結するサスペンション支持部１５０とを備える構成とすることによって、左右のアッパフレーム１４０及びメインフレーム１３０を順次結合し、車両前方側から見たときにＵ字状となる補剛構造体を形成することができる。この補剛構造体でメインフレーム１３０の中間部の支持剛性を高めることによって、メインフレーム１３０の先端部の変位をより低減し、上述した効果をよりいっそう向上することができる。
【００３４】
（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。
例えば、車体前部構造の詳細な構造は上述した実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、各部材の形状、材質、製法等は適宜変更することができる。
また、サスペンション形式も実施例のようなマクファーソンストラット式に限らず、例えばダブルウィッシュボーン式やマルチリンク式のサスペンションを適用することができる。この場合、アッパフレームとメインフレームとの間のサスペンション支持部はショックアブソーバ（ダンパ）の車体側取付部とすることができる。また、サスペンションアームをこれらの形式のサスペンションにおけるアッパアーム又はロワアームとすることができ、その支点の一部をアッパアームの先端部とメインフレームとの接合部近傍に設ける構成とすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００    車体本体                    １１０    トーボード
１２０    フロアパネル                １２１    フロアトンネル
１３０    メインフレーム              １３１    前側ブラケット
１３２    後側ブラケット              １４０    アッパフレーム
１５０    サスペンション支持部        １６０    バンパビーム
１７０    ラジエータアッパサポート    １８０    ラジエータロワサポート
２００    クレードル                  ２１０    縦通メンバ
２１１    ブラケット                  ２１２    前側アーム取付部
２１３    後側アーム取付部            ２２０    前側横通メンバ
２３０    後側横通メンバ              ２４０    連結部材
２５０    前端部メンバ                ２６０    ロワメンバ
３１０    エンジンマウント            ３２０    排気管
３２１    フランジ                    ３２２    第１触媒コンバータ
３２３    第２触媒コンバータ          ３３０    ステアリングギアボックス
３３１    タイロッド                  ３４０    サスペンションアーム
３４１    前側ブッシュ                ３４２    後側ブッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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