(57)【要約】【課題】入力面が車両側端部に集中する小オーバーラップ状態での衝突時に、横方向への車体剛体移動を誘起・促進し、車体の変形量を低減するようにした車体前部構造の提供を図る。【解決手段】車体前方に向かって車幅方向外方に傾斜させたサイドメンバ前方領域１１Ｆに強度調整手段Ｃを設けるとともに、該領域１１Ｆの連設基部近傍から前方に向けてサイドメンバ後方領域１１Ｒの延長上に略真直なサブサイドメンバ２０を設け、その前端部をバンパーレインフォース１２の後面に結合し、このサブサイドメンバ２０に、衝突入力によりサブサイドメンバ２０を車幅方向内側に向けて曲折変形させてパワーユニットＰに干渉させる変形モードコントロール機構Ｄを設けて荷重伝達機構Ｂを構成することにより、小オーバーラップ衝突時に横方向への車両剛体移動を誘起・促進して、車体の変形量を低減する。【選択図】　　　図３
2004066932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前端部の側部に車両後方に向かう衝突入力が作用した際に、該衝突入力を車幅方向内側に向かう力として変換して、フロントコンパートメント内に搭載したパワーユニットおよび車体骨格部材に直接伝達する荷重伝達機構を備えたことを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
フロントコンパートメントの左右両側部に車体前後方向に配設したサイドメンバにパワーユニットを搭載するための補強部分を設け、これらサイドメンバの前端に跨って車幅方向に延在するバンパーレインフォースを結合した車体前部構造において、
前記サイドメンバの前記補強部分から前方となるサイドメンバ前方領域を車体前方に向かって車幅方向外方に傾斜させて形成し、この外開きとなったサイドメンバ前方領域に、長手方向に連なる仮想断面の前部と後部に発生する最大応力が、前部が後部以上、若しくはこれに近い状態の強度となるような強度調整手段を設けるとともに、
前記サイドメンバ前方領域の連設基部近傍から前方に向けて、サイドメンバ後方領域の延長上に略真直なサブサイドメンバを設けて、その前端部を前記バンパーレインフォースの後面に結合し、
かつ、該サブサイドメンバに、前記衝突入力により該サブサイドメンバを車幅方向内側に向けて曲折変形させて前記パワーユニットに干渉させる変形モードコントロール機構を設けて、
前記荷重伝達機構を構成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】
サイドメンバ前方領域の前端をバンパーレインフォースに着脱自在に結合する一方、
サブサイドメンバの前端をバンパーレインフォースと一体に結合固定し、
かつ、該サブサイドメンバの後端部をサイドメンバ前方領域とサイドメンバ後方領域との連結部分に着脱自在に結合したことを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
【請求項４】
サイドメンバ前方領域をサイドメンバ後方領域と別体成形し、その後端部を前記補強部分の近傍に着脱自在に結合する一方、
サブサイドメンバをサイドメンバ後方領域と一体に形成したことを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
【請求項５】
サイドメンバ後方領域前端部の前記補強部分に車幅方向外側に向けて傾斜した湾曲部を形成し、サイドメンバ前方領域を該湾曲部の前端と長手方向に垂直な面で分割して、該分割位置で着脱自在に結合してある一方、
サブサイドメンバは、その後端部を前記湾曲部に着脱自在に結合したことを特徴とする請求項２，３に記載の車体前部構造。
【請求項６】
サブサイドメンバは、サイドメンバ後方領域の湾曲部に、該湾曲部を上下方向に貫通する２本のボルトにより結合され、
これら２本のボルトのうち一方のボルトは、前記湾曲部の後部で車幅方向内側の面に近い位置を上下方向に貫通し、
他方のボルトは前記湾曲部の前部で車幅方向外側の面に近い位置を上下方向に貫通して取り付けたことを特徴とする請求項５に記載の車体前部構造。
【請求項７】
変形モードコントロール機構は、
サブサイドメンバの後端部近傍で車幅方向内側の上下稜線部に設けられた第１ノッチと、
サブサイドメンバの車幅方向外側の上下稜線部に、前記第１ノッチから前方へ所要の間隔をおいて設けられた第２ノッチと、で構成したことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の車体前部構造。
【請求項８】
変形モードコントロール機構は、
サブサイドメンバの後端部近傍で車幅方向内側の面に設けられて、車幅方向外側に向けて膨出した縦長の第３ノッチと、
サブサイドメンバの車幅方向外側の面に前記第３ノッチから前方へ所要の間隔をおいて設けられて、車幅方向内側に向けて膨出した縦長の第４ノッチと、で構成したことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の車体前部構造。
【請求項９】
変形モードコントロール機構は、
サブサイドメンバの後端部近傍から前方に向けて車幅方向内方に一旦傾斜した後、この傾斜部分の基部から前方へ所要の間隔をおいた位置から前方を、車体前後方向と平行に若しくは車幅方向外方に傾斜させて構成したことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の車体前部構造。
【請求項１０】
パワーユニットに、衝突入力によるサブサイドメンバの車幅方向内側への曲折変形時に、この曲折変形の頂点部分に係合する突起部を設けたことを特徴とする請求項２〜９の何れかに記載の車体前部構造。
【請求項１１】
パワーユニットをマウントした車体骨格部材の支持点の近傍にサブフレームを連結したことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の車体前部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車体前部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突対策としては、例えば特開２００２−４６６４８号公報に開示されているように、サイドメンバに取り付くエプロンメンバの形状を工夫することにより、サイドメンバに軸方向入力が作用した際に、良好な軸圧壊を促して衝突エネルギーの吸収を図るようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車体前部構造では、サイドメンバに直接入力が作用するような衝突形態ではエネルギー吸収を良好かつ確実に行うことができるが、入力面が車両側端部に集中するような小オーバーラップ状態での衝突時には、サイドメンバへの前後方向入力の伝達が困難となり、サイドメンバの変形によるエネルギー吸収、つまりフロントコンパートメント全体でのエネルギー吸収量が不足しがちとなり、ひいては、キャビン部分の変形をラップ率が大きい衝突時と同等に抑えるためには大幅な車両重量の増加を招くことが懸念される。
【０００４】
そこで本発明は、入力面が車両側端部に集中する小オーバーラップ状態での衝突時に、横方向への車体剛体移動を誘起・促進し、車体の変形量を低減することができる車体前部構造を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、車両前端部の側部に車両後方に向かう衝突入力が作用した際に、該衝突入力を車幅方向内側に向かう力として変換して、フロントコンパートメント内に搭載したパワーユニットおよび車体骨格部材に直接伝達する荷重伝達機構を備えたことを特徴としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、車両前端部の側部に車両後方に向かう衝突入力、例えば、入力面が車両側端部に集中する小オーバーラップ状態での衝突時の入力を、荷重伝達機構によってフロントコンパートメント内に搭載したパワーユニットおよび車体骨格部材に直接伝達して、車両を被衝突物に対して横方向に遠ざかりつつ前方に移動することができる。
【０００７】
その結果として小オーバーラップ衝突時の車体変形の低減効果を高めることが可能となり、つまりは、小オーバーラップ衝突時の前後方向の入力を利用して、横方向への車体剛体移動を誘起、促進して、車体の変形量を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【０００９】
図１〜図１２は本発明の車体前部構造の第１実施形態を示し、図１は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図２は車体前部の骨格構造を示す分解斜視図、図３は車体前部の骨格構造を示す略示的平面図、図４は車体前部右側の骨格構造を示す拡大斜視図、図５はサイドメンバ前方領域の拡大斜視図、図６は図５中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図、図７は強度調整手段を入力形態モデル（ａ）と応力分布図（ｂ）で示す説明図、図８は強度調整手段の概念を示す応力分布図、図９は小オーバーラップ衝突時の車体前部右側の変形モードを示す略示的平面図、図１０は小オーバーラップ衝突時の車両剛体移動イメージを示す平面図、図１１は小オーバーラップ衝突時の車両重心位置の前方移動量と横方向移動量との関係を本実施形態と一般車両とを比較して示すグラフ、図１２は前面衝突時のサイドメンバとサブサイドメンバおよびそれらを合体した反力と部材潰れ量との関係を示す反力特性イメージのグラフである。
【００１０】
本実施形態の車体前部構造は図１に示す車両１０のフロントコンパートメントＦ・Ｃに適用され、その骨格構造は、図２，図３に示すように左右両側部に車体前後方向に配設したサイドメンバ１１を備え、これらサイドメンバ１１の一般部分は平行に配置されており、かつ、それぞれのサイドメンバ１１の前端部に跨ってフロントバンパーの骨格を成すバンパーレインフォース１２を結合してある。
【００１１】
また、それぞれのサイドメンバ１１の後方にはダッシュパネル１３からフロアパネル１４の下面側に回り込むエクステンションサイドメンバ１５を連設してあり、それぞれのエクステンションサイドメンバ１５の車幅方向外方には略平行にサイドシル１６が配置され、これらエクステンションサイドメンバ１５とサイドシル１６のそれぞれの前端部をアウトリガー１７で連結してある。
【００１２】
また、前記サイドメンバ１１とエクステンションサイドメンバ１５の連設部間に跨ってダッシュクロスメンバ１８を結合してある。
【００１３】
サイドメンバ１１の中間部分には図３に示すように補強部分Ａを設けて、この補強部分Ａに、エンジンやトランスミッションからなるパワーユニットＰをマウントするためのマウントブラケット１９を設けている。
【００１４】
ここで、本実施形態では図９に示すように、車両前端部の側部に車両後方に向かう衝突入力Ｆが作用した際に、該衝突入力Ｆを車幅方向内側に向かう横力Ｆｙ１，Ｆｙ２として変換して、フロントコンパートメントＦ・Ｃ内に搭載したパワーユニットＰおよび車体骨格部材に直接伝達する荷重伝達機構Ｂを備えている。前記荷重伝達機構Ｂは具体的には以下に述べるサイドメンバ前方領域１１Ｆおよびサブサイドメンバ２０の構造をもって構成されている。
【００１５】
即ち、図４に示すように、サイドメンバ１１の補強部分Ａから前方となるサイドメンバ前方領域１１Ｆを車体前方に向かって車幅方向外方に傾斜（傾斜角θ）させて形成し、この外開きとなったサイドメンバ前方領域１１Ｆに、図５に示すように長手方向に連なる仮想断面Ｉａ，Ｉｂ…Ｉｅの前部と後部に発生する最大応力が、前部が後部以上（前部≧後部）、若しくはこれに近い状態の強度となるような強度調整手段Ｃを設けてある。
【００１６】
また、図３，図４に示すように前記サイドメンバ前方領域１１Ｆの連設基部１１Ｆｂ近傍から前方に向けて、サイドメンバ後方領域１１Ｒの延長上に略真直なサブサイドメンバ２０を設けて、その前端部を前記バンパーレインフォース１２の後面に結合してあり、かつ、このサブサイドメンバ２０に、前記衝突入力Ｆによりサブサイドメンバ２０を車幅方向内側に向けて曲折変形させて前記パワーユニットＰに干渉させる変形モードコントロール機構Ｄを設けてある。
【００１７】
前記サイドメンバ前方領域１１Ｆは、図４，図５に示すように平板帯状の第１プレート１１ａと、断面コ字状の第２プレート１１ｂの両側フランジ部とをスポット溶接などで固設することにより閉断面構造として形成される。
【００１８】
そして、前記強度調整手段Ｃは、サイドメンバ前方領域１１Ｆの板厚分布を長手方向に変化させることにより構成し、図６に示すようにサイドメンバ前方領域１１Ｆの前端方向から板厚Ｔ１，Ｔ２…Ｔ５が段階的に板厚変化（Ｔ１＜Ｔ２＜…＜Ｔ５）する複数の板材▲１▼，▲２▼…▲５▼（図５参照）を全周溶接して接合した複合パネル材で構成していて、前記補強部分Ａに最も近い部分が最も厚肉化した板材▲５▼となっている。
【００１９】
また、このサイドメンバ前方領域１１Ｆは、図７（ａ），（ｂ）に示すようにサイドメンバ前方領域１１Ｆの前端部に、前方からの衝突荷重Ｆが静的に作用した場合に、次の式１に示すように、各仮想断面Ｉａ，Ｉｂ…Ｉｅ（図５参照）で発生する軸力成分応力（ＦＹ／Ａ（ｙ））とモーメント成分応力（｛ＦＸ×（Ｌ−ｙ）｝／Ｚ（ｙ））の和の最大値が、前部≒後部になるとともに、その上限値がサイドメンバ構成素材の降伏強度σ（ｙ）となっている。
【００２０】
σ（ｙ）＝｛ＦＹ／Ａ（ｙ）｝＋｛ＦＸ×（Ｌ−ｙ）｝／Ｚ（ｙ）　…式１
このとき、サイドメンバ前方領域１１Ｆの板厚変化部分による最大応力の上限値は、前述のようにサイドメンバ１１を構成する素材の降伏強度を基準に設定し、その結果、図８に示すように各板材▲１▼，▲２▼…▲５▼に対する降伏強度σ（ｙ）の分布が得られる。
【００２１】
前記サイドメンバ後方領域１１Ｒの前端部には前記補強部分Ａが位置し、この補強部分Ａには車幅方向外側に向けて傾斜する湾曲部Ｅを形成し、サイドメンバ前方領域１１Ｆをこの湾曲部Ｅの前端と長手方向に垂直な面で分割して、この分割位置でサイドメンバ前方領域１１Ｆと湾曲部Ｅとを着脱自在に結合し、かつ、サブサイドメンバ２０の後端部を前記湾曲部Ｅに２本の第１，第２ボルトＢ１，Ｂ２を介して着脱自在に結合してある。
【００２２】
前記サイドメンバ前方領域１１Ｆと湾曲部Ｅとの分割面の上下側には、図４に示すようにそれぞれにフランジ１１ｃ，１１ｄを形成してあり、これらフランジ１１ｃ，１１ｄを複数のボルトＢ３で締付け固定している。
【００２３】
また、サイドメンバ前方領域１１Ｆの前端は、図外のボルトなどの取り外し可能な締結手段を介してバンパーレインフォース１２に着脱自在に結合する一方、サブサイドメンバ２０の前端は、バンパーレインフォース１２に連続溶接などにより一体に結合固定し、かつ、サイドメンバ前方領域１１Ｆとサイドメンバ後方領域１１Ｒとの連結部分、つまり前記湾曲部Ｅにサブサイドメンバ２０の後端部を２本の第１，第２ボルトＢ１，Ｂ２を介して着脱自在に結合してある。
【００２４】
前記第１，第２ボルトＢ１，Ｂ２のうち、一方の第１ボルトＢ１は、前記湾曲部Ｅの後部で車幅方向内側の面Ｅ１に近い位置を上下方向に貫通するとともに、他方の第２ボルトＢ２は前記湾曲部Ｅの前部で車幅方向外側の面Ｅ２に近い位置を上下方向に貫通して取り付けてある。
【００２５】
前記変形モードコントロール機構Ｄは、図４に示すようにサブサイドメンバ２０の後端部近傍で車幅方向内側の上下稜線部２０ｃ，２０ｄに設けた第１ノッチ２１と、サイドメンバの車幅方向外側の上下稜線部２０ｅ，２０ｆに、前記第１ノッチ２１から前方へ所要の間隔ＤＸをおいて設けられた第２ノッチ２２と、で構成してある。
【００２６】
前記間隔ＤＸは、図３に示すようにサブサイドメンバ２０の車幅方向内側の面２０ａとパワーユニットＰの側面（サブサイドメンバ２０の内側面２０ａに対応する側面）とのクリアランスＤＹ以上の距離としてある。
【００２７】
また、前記パワーユニットＰは、前述したようにサイドメンバ１１の補強部分Ａにマウントブラケット１９に支持されるが、このマウントブラケット１９以外に図４に示すように前記補強部分Ａの領域に設けた前記湾曲部Ｅの下面から垂設した左右一対の取付部材２３と、左右の前記エクステンションサイドメンバ１５との４点で連結したサブフレーム３０に支持されるようにしてある。
【００２８】
サブフレーム３０は、左右のサイドメンバ１１の略下方に沿って前後配置される１対のサイド部材３１と、これらサイド部材３１の前端部に跨って結合したフロント部材３２と、サイド部材３１の後端部に跨って結合したリア部材３３と、によって略矩形状に形成され、サイド部材３１の前端部を前記取付部材２３に結合するとともに、サイド部材３１の後端部から後方かつ斜め外方に延長した延設部３４をエクステンションサイドメンバ１５に結合している。
【００２９】
以上の構成により本実施形態の車体前部構造にあっては、荷重伝達機構Ｂを設けたことにより、車両前端部の側部に車両後方に向かう衝突入力、例えば、図９に示すように入力面が車両側端部に集中する小オーバーラップ状態での衝突時の入力Ｆを車幅方向内側に向かう横力Ｆｙ１，Ｆｙ２として変換して、フロントコンパートメントＦ・Ｃ内に搭載したパワーユニットＰやサイドメンバ１１，エクステンションサイドメンバ１５等の車体骨格部材に直接伝達できるため、図１０に示すように横方向への車両剛体移動を誘起・促進することができる。
【００３０】
これにより、車両１０は被衝突物Ｋ（例えば、路肩の柱状突起物）に対して横方向に遠ざかりつつ前方に移動することができ、その結果として小オーバーラップ衝突時の車体変形の低減効果を高めることが可能となり、つまりは、小オーバーラップ衝突時の前後方向の入力を利用して、横方向への車体剛体移動を誘起、促進して、車両１０の変形量を低減することができる。
【００３１】
即ち、前記荷重伝達機構Ｂはサイドメンバ前方領域Ｆを外開き状に傾斜し、かつ、サブサイドメンバ２０を衝突時に積極的に折曲変形させることにより構成するようになっており、図９に示した小オーバーラップ衝突時の入力Ｆを、外開きとなったサイドメンバ前方領域１１Ｆの先端部で直接受け止めることができる。
【００３２】
このとき、サイドメンバ前方領域１１Ｆには、図５に示すように長手方向に連なる仮想断面Ｉａ，Ｉｂ…Ｉｅの前部と後部に発生する最大応力が、前部が後部以上（前部≧後部）、若しくはこれに近い状態の強度となるような強度調整手段Ｃを設けてあるので、小ラップ衝突時に車両前後方向に平行な方向からの衝突に対して、サイドメンバ前方領域１１Ｆは湾曲部Ｅに結合した付け根部分で折れ曲がることなく、図９に示すように入力点である前端部から順次軸圧壊Ｃｒを誘発し、その圧壊Ｃｒを後方に向かって持続的に伝播できるため、衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００３３】
また、小オーバーラップ衝突時においては、サイドメンバ前方領域１１Ｆが前方外側に傾斜しているために、前方からの入力Ｆを車両内側後方に向かう斜め方向の力として後方に伝達することができ、図９に示すように後方の骨格部材およびサブフレーム３０に横力Ｆｙ１を作用させることができる。
【００３４】
このとき、前記強度調整手段Ｃの設定領域におけるサイドメンバ前方領域１１Ｆの後端部は、マウントブラケット１９を補強する補強部分Ａの近傍となっているのに加えて、湾曲部Ｅの下部にサブフレーム３０の取付部材２３を設けたので、湾曲部Ｅの強度向上を図りつつサイドメンバ前方領域１１Ｆの変形モード安定化のための同部位への補強を低減することができる。
【００３５】
また、前記強度調整手段Ｃによれば、軸方向入力Ｆの作用時における仮想断面Ｉａ，Ｉｂ…Ｉｅ（図５参照）の最大応力分布は、前部が後方よりも大きくなるために、軸方向入力のみが作用する場合、つまり車両外側方向斜めからの衝突に対しても、サイドメンバ前端部からの変形を誘発し、その変形を後方に向かって持続的に伝播することにより衝突エネルギーを確実に吸収できることはいうまでもなく、つまりは、ラップ率や入力角度のバラツキに拘わらず安定して衝突エネルギーを吸収することができる。
【００３６】
一方、前記サイドメンバ前方領域１１Ｆの連設基部１１Ｆｂ近傍から前方に向けて、サイドメンバ後方領域１１Ｒの延長上に略真直に設けたサブサイドメンバ２０は、変形モードコントロール機構Ｄにより前記衝突入力Ｆに対してサブサイドメンバ２０を車幅方向内側に向けて曲折変形させて前記パワーユニットＰに干渉させる。
【００３７】
即ち、前記変形モードコントロール機構Ｄは、図４に示すようにサブサイドメンバ２０の後端部近傍で車幅方向内側の上下稜線部２０ｃ，２０ｄに設けた第１ノッチ２１と、サイドメンバの車幅方向外側の上下稜線部２０ｅ，２０ｆに、前記第１ノッチ２１から前方へ所要の間隔ＤＸ、つまり、サブサイドメンバ２０の車幅方向内側の面２０ａとパワーユニットＰの側面とのクリアランスＤＹ以上の距離をおいて設けられた第２ノッチ２２と、で構成したので、図９に示すように前記衝突入力Ｆにより第１ノッチ２１を内側支点としてサブサイドメンバ２０が車幅方向内方に折曲しつつ、第２ノッチ２２を内側支点としてサブサイドメンバ２０の前端部が車幅方向外方に山形に折曲し、全体としてサブサイドメンバ２０が略く字状に折曲されることになる。
【００３８】
すると、第２ノッチ２２を支点として折曲した山形の頂点部分２２ａがパワーユニットＰの前側部に後方斜め方向に突き当たり、この頂点部分２２ａが突き当たった干渉部分とパワーユニットＰの前側面Ｐｆとの間でサブサイドメンバ２０が突っ張り材として機能する。
【００３９】
従って、小オーバーラップ衝突時の入力ＦをパワーユニットＰを斜め後方に直接押し込む力として伝達することになり、前後方向の入力の一部から車幅方向内方への横力Ｆｙ２を発生させ、その結果、前記サイドメンバ１１による横力Ｆｙ１と合わせて、小オーバーラップ衝突時にサイドメンバ１１やサブフレーム３０等の強固な骨格部材とパワーユニットＰの剛体重量物に横力Ｆｙ１，Ｆｙ２を作用させることができる。
【００４０】
このため、図１１に示すように本実施形態の荷重伝達機構Ｂを設けた車両１０は、一般の車両構造に比較して前方変位に対する横方向変位を大きく稼ぐことができ、被衝突物Ｋに対して横方向に大きく遠ざかりつつ前方に移動するため、小オーバーラップ時の前後方向の入力Ｆを利用して、横方向への車体剛体移動を誘起・促進して車両１０の変形を効率良く抑制することができる。
【００４１】
ところで、本実施形態の車体前部構造にあっては、上述の作用・効果に加えてサイドメンバ前方領域１１Ｆの前端を、取り外し可能な締結手段を介してバンパーレインフォース１２に着脱自在に結合する一方、サブサイドメンバ２０の前端をバンパーレインフォース１２に連続溶接などにより一体に結合固定し、かつ、サイドメンバ前方領域１１Ｆとサイドメンバ後方領域１１Ｒとの連結部分となる湾曲部Ｅに第１，第２ボルトＢ１，Ｂ２を介してサブサイドメンバ２０の後端部を着脱自在に結合したので、サブサイドメンバ２０とバンパーレインフォース１２をモジュール構造とすることができるため、生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
また、サイドメンバ前方領域１１Ｆを湾曲部Ｅの前端と長手方向に垂直な面で分割して、この分割位置でサイドメンバ前方領域１１Ｆと湾曲部Ｅとを複数のボルトＢ３を介して着脱自在に結合し、かつ、サブサイドメンバ２０の後端部を前記湾曲部Ｅに２本のボルトＢ１，Ｂ２を介して着脱自在に結合したので、サイドメンバ１１の湾曲部Ｅよりも前方をフロントエンドモジュール構造とすることが可能になり、生産性は元より、本体骨格部材に損傷が及ばない程度の低速時の軽衝突に対する修理性をも向上することができる。
【００４３】
更に、前記第１，第２ボルトＢ１，Ｂ２のうち、一方の第１ボルトＢ１は、前記湾曲部Ｅの後部で車幅方向内側の面Ｅ１に近い位置を上下方向に貫通するとともに、他方の第２ボルトＢ２は前記湾曲部Ｅの前部で車幅方向外側の面Ｅ２に近い位置を上下方向に貫通して取り付けたので、前方から入力Ｆが作用してサブサイドメンバ２０が第１，第２ノッチ２１，２２から折曲する際には、図９に示すように後方の第１ボルトＢ１を中心軸として前方の第２ボルトＢ２を車両内側に引っ張るモーメントＭを発生させる。
【００４４】
すると、サイドメンバ１１の湾曲部Ｅに発生するサイドメンバ１１を外側に折り曲げる方向のモーメントの一部を、前記モーメントＭによって打ち消すことがため、湾曲部Ｅに要求される強度を低減させることが可能となって補強を軽減して、その分だけ軽量化を達成することができる。
【００４５】
このとき、サブサイドメンバ２０の変形モードは折れ曲がりモードであるため、その反力特性は図１２に示すように三角波に近い特性αとなり、徐々に反力が上がっていくサイドメンバ前方領域１１Ｆの特性βとのコンビネーションにより、矩形波に近い反力特性γをもったエネルギー吸収構造を形成することができる。
【００４６】
また、前記変形モードコントロール機構Ｄを、図４に示すようにサブサイドメンバ２０の後端部近傍で車幅方向内側の上下稜線部２０ｃ，２０ｄに設けた第１ノッチ２１と、サイドメンバの車幅方向外側の上下稜線部２０ｅ，２０ｆに、前記第１ノッチ２１から前方へ所要の間隔ＤＸをおいて設けられた第２ノッチ２２と、で構成したので、サブサイドメンバ２０を目的とする形状に安定して折曲させることができるとともに、第１，第２ノッチ２１，２２の幅や深さを調整することで、サブサイドメンバ２０のピーク荷重をコントロールすることができる。
【００４７】
これにより、図１２に示したようにサイドメンバ１１との共働作用による矩形波に近い反力特性γを、当初の設計通りの特性に近づけることができる。
【００４８】
また、パワーユニットＰをマウントしたサイドメンバ１１やリヤエクステンションメンバ１５等の車体骨格部材の支持点の近傍にサブフレーム３０を連結したので、サイドメンバ１１からの横力Ｆｙ１をサブフレーム３０を介して、反対側のサイドメンバ１１や後方のエクステンションサイドメンバ１５等の車体前部の骨格部材に確実かつ安定的に伝達することができるとともに、湾曲部Ｅの下面にサブフレーム３０の取付部材２３を設けたことにより、湾曲部Ｅの強度向上を図りつつ、サイドメンバ１１の変形モード安定化のための同部位への補強を低減することができる。
【００４９】
以上の本実施形態の作用効果について以下にまとめる。
【００５０】
車両前端部に、車両側端部に後方に向かう入力が作用した際に、同入力を車両内側後方に向かう斜め方向の力として、フロントコンパートメント内に存在する重量物のパワーユニット、及び車両骨格部材に直接伝達する荷重伝達機構を有しているので、入力面が車両側端部に集中する小オーバーラップ状態での衝突時の入力に対して、横方向への車両剛体移動を誘起、促進する。これにより車両は被衝突物に対して、横方向に遠ざかりながら、前方へ移動することができ、その結果として小オーバーラップ衝突時の車体の変形を効率よく低減することが可能となる。つまり、小オーバーラップ時の前後方向の入力を利用して、横方向への車両剛体移動を誘起・促進し、車体の変形量を低減することができる。
【００５１】
サイドメンバにおけるエンジンマウントの為の補強部分から前方を、前方に向けて車幅方向外側へ傾斜させているので、車両側端部に入力点が集中する小オーバーラップ衝突においても、サイドメンバの先端部で直接的に入力を受け止めることができる。
【００５２】
また、この補強部分と、その前方部分において、サイドメンバ前端部へ斜め入力が作用した際に、長手方向に連なる仮想断面の前部と後部に発生する最大応力が、前部≧後部となるようなサイドメンバの強度調整手段を設けているために、サイドメンバ先端部に対して外側後方に向かう斜めの入力、つまり小オーバーラップ衝突時を含めた車両前後方向に平行な方向からの衝突に対して、サイドメンバ前部がその付け根部で折れ曲がることなく、入力点である前端部からの変形を誘発するとともに、その変形を後方へ向かって持続的に伝播することにより、衝突エネルギを確実に吸収することができると共に、小オーバーラップ衝突時においては、サイドメンバが前方外側に傾斜しているが故に、前方からの入力を車両内側後方に向かう斜め方向の力として後方に伝達することができ、エンジンマウント及び後方の骨格部材に横方向の入力を作用させることができる。なお、強度調製手段設定領域における後端部はエンジンマウントの為に設けられた補強部分としているので、既存の特性を活用することにより補強を軽減することができ、構造の合理化・軽量化を図ることができる。
【００５３】
また、上記の強度調製手段によれば、横方向入力作用時における仮想断面最大応力分布は前部＞後部となるために、軸方向入力だけが作用する場合、つまり車両外側方向斜めからの衝突に対しても、サイドメンバ前端部からの変形を誘発し、その変形を後方へ向かって持続的に伝播することにより衝突エネルギを確実に吸収することができる。つまり、ラップ率及び入力角度のばらつきによらず安定したエネルギ吸収を行うことができる。
【００５４】
また、サイドメンバが外側へ傾斜する湾曲部近傍から、前後方向に略真直に配され、前端部においてバンパレインフォースの後面に接合されるサブサイドメンバには、後方へ向かう入力に対して長手方向途中部分で車幅方向内側へ凸となり、凸となった頂点部分がパワーユニットの側端部よりも車幅方向内側になるように折れ曲がるための変形モードコントロール機構が設けられているために、小オーバーラップ衝突時においてはバンパレインフォースを介した入力に対して車両内側へ凸となるように、くの字状に折れ曲がる。そして、くの字モードの頂点部分がパワーユニットの前面に斜め方向に突き当たり、同干渉部と前端部の間で突っ張り材として機能する。つまり、小オーバーラップ衝突時の入力を、パワーユニットを斜め後方に直接押し込む力として伝達することにより、前後方向の入力の一部を横方向の力としてパワーユニットに直接伝達することができる。その結果、上記サイドメンバとの協調作用により、横方向への車両剛体移動を誘起、促進することが可能となり、小オーバーラップ衝突時の車体変形量を効果的に低減することができる。
【００５５】
また、サブサイドメンバの変形モードは折れ曲がりモードであるため、その反力特性は三角波に近い特性となり、徐々に反力が上がっていくサイドメンバとのコンビネーションにより、矩形波に近い反力特性をもったフロントエンドエネルギー吸収構造を形成することができる。
【００５６】
サイドメンバ前端部は、バンパーレインフォースとボルトなどの取り外しが可能な締結手段により結合されると共に、サブサイドメンバの前端部はバンパーレインフォースと連続溶接などにより直接接合せしめられると共に、後端部はサイドメンバの湾曲部近傍に対してボルトなど取り外しが可能な締結手段により結合されているので、サブサイドメンバとバンパーレインフォースをモジュール構造とすることができ生産性向上を図ることができる。
【００５７】
サイドメンバは、外側に向かって傾斜する湾曲部の前端部近傍で、傾斜したサイドメンバの長手方向に垂直な面で前後に分割され、同分割位置にてボルトなどの取り外しが可能な締結手段により結合されると共に、サブサイドメンバの後端部はサイドメンバの湾曲部近傍に対してボルトなど取り外しが可能な締結手段により結合されているので、サイドメンバ湾曲部よりも前方をフロントエンドモジュール構造とすることが可能となる為に、生産性は元より、低速時の軽衝突に対する修理性も向上する。
【００５８】
サブサイドメンバは、サイドメンバの外側に向かって傾斜する湾曲部近傍において、同湾曲部を上下方向に貫通する２本のボルトにより結合され、一本のボルトは湾曲部後端部近傍の車幅方向内側の面に近い位置を上下方向に貫通し、もう一本のボルトは湾曲部前端部の車幅方向外側の面に近い位置を上下方向に貫通するように配置されているので、前方から入力が作用して、サブサイドメンバがくの字状に折れ曲る際には、後方の貫通ボルトを軸に前方のボルトを車両内側に引っ張るモーメントを発生させる。これにより、サイドメンバの湾曲部に発生するサイドメンバを外側に折り曲げる方向のモーメントの一部を打ち消すことができる為、湾曲部に対する補強を軽減でき軽量化を図ることができる。
【００５９】
サブサイドメンバに設けられた変形モードコントロール機構は、サブサイドメンバの後端部近傍車幅方向内側の上下角部に設けられた第１ノッチと、サブサイドメンバの車幅方向外側の面において上記第１ノッチから前方に向かい、サブサイドメンバ内側面とパワーユニットの側面とのクリアランス以上離れた位置に設けられた車幅方向内側の上下角部に設けられた第２ノッチにより構成されているために、安定したサブサイドメンバのくの字状折れモードを誘起できると共に、該ノッチの幅、深さをコントロールすることで、サブサイドメンバのピーク荷重をコントロールすることができる。これにより、サイドメンバとの強調作用による矩形波に近い反力特性を、設計思想に基づいた特性に近づけることができる。
【００６０】
図１３，図１４は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００６１】
図１３はパワーユニットの斜視図、図１４は小オーバーラップ衝突時の車体前部右側の変形モードを示す略示的平面図であり、この第２実施形態の車体前部構造は、パワーユニットＰに、衝突入力によるサブサイドメンバ２０の車幅方向内側への曲折変形時に、この曲折変形の頂点部分２２ａに係合する突起部４０を設けている。
【００６２】
突起部４０は、車幅方向外方に向けて前記頂点部分２２ａに干渉する当接面４１と、パワーユニットＰにボルト結合する取付面４２とによって断面Ｌ字状のブラケットとして形成してあり、当接面４１を外方に配置するようにしてパワーユニットＰの前側面Ｐｆの左右両側部分に固定してある。
【００６３】
前記当接面４１は、サブサイドメンバ２０の前記頂点部分２２ａの位置が衝突時の変形状態によって上下方向に変動した場合にも、この頂点部分２２ａと確実に係合できるように上下方向に所定長さをもって形成してある。
【００６４】
従って、この第２実施形態の車体前部構造にあっては前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏しつつ、図１４に示すように小オーバーラップ衝突によりサブサイドメンバ２０が変形モードコントロール機構Ｄにより折曲変形して、折曲変形した頂点部分２２ａがパワーユニットＰの前面Ｐｆに干渉した際に、その頂点部分２２ａが突起部４０の当接面４１に係合するため、前記頂点部分２２ａが横滑りするのを防止して、サブサイドメンバ２２が突っ張り材としての機能を確実に発揮し、横力Ｆｙ２を確実にパワーユニットＰに伝達することができる。
【００６５】
図１５は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００６６】
図１５は車体前部右側の骨格構造を示す拡大斜視図で、この第３実施形態の車体前部構造は、サイドメンバ前方領域１１Ｆをサイドメンバ後方領域１１Ｒと別体成形し、その後端部をサイドメンバ１１の補強部分Ａの近傍に着脱自在に結合する一方、サブサイドメンバ２０をサイドメンバ後方領域１１Ｒから連続して一体に形成するようになっている。
【００６７】
即ち、サイドメンバ後方領域１１Ｒと別体成形したサイドメンバ前方領域１１Ｆの後端部にフランジ１１Ｆｆを設け、このフランジ１１Ｆｆの上下両側部を前記補強部分Ａの上下側に設けられるフランジＡｆにボルト，ナット等を介して結合するようにしている。
【００６８】
前記フランジ１１Ｆｆは、外開きしたサイドメンバ前方領域１１Ｆに対して傾斜角θをもって傾斜しており、このフランジ１１Ｆｆを前記補強部分Ａに結合することにより、サイドメンバ前方領域１１Ｆは所定の角度θをもって車幅方向外方に傾斜されることになる。
【００６９】
また、サブサイドメンバ２０に設ける変形モードコントロール機構Ｄは、サブサイドメンバ２０の後端部近傍で車幅方向内側の面２０ａに設けられて、車幅方向外側に向けて膨出した縦長の第３ノッチ２４と、サブサイドメンバ２０の車幅方向外側の面２０ｂに前記第３ノッチ２４から前方へ所要の間隔ＤＸをおいて設けられて、車幅方向内側に向けて膨出した縦長の第４ノッチ２５と、で構成してある。
【００７０】
この第３実施形態にあっても前記所要の間隔ＤＸは、前記第１実施形態と同様にサブサイドメンバ２０の車幅方向内側の面２０ａとパワーユニットＰの側面とのクリアランスＤＹ（図３参照）以上の距離となっている。
【００７１】
従って、この実施形態の車体前部構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏しつつ、図１５に示すようにサイドメンバ後方領域１１Ｒと別体成形したサイドメンバ前方領域１１Ｆの後端部を、サイドメンバ１１の補強部分Ａの近傍に着脱自在に結合し、かつ、サブサイドメンバ２０をサイドメンバ後方領域１１Ｒから連続して一体に形成したので、従来の車体前部構造に対してサイドメンバの前端部分をサブサイドメンバとし、これに新たにサイドメンバ前方領域１１Ｆを付加するという構造を採用できるため、従来の車体構造に対する設計変更幅が小さく、より幅広いジャンルの車種に簡単に適用することができる。
【００７２】
また、変形モードコントロール機構Ｄを、サブサイドメンバ２０の後端部近傍で車幅方向内側の面２０ａに設けられて、車幅方向外側に向けて膨出した縦長の第３ノッチ２４と、サブサイドメンバ２０の車幅方向外側の面２０ｂに前記第３ノッチ２４から前方へ所要の間隔ＤＸをおいて設けられて、車幅方向内側に向けて膨出した縦長の第４ノッチ２５と、で構成したので、前記第１実施形態に示した第１，第２ノッチ２１，２２と同様に、衝突入力Ｆ（図９参照）によりサブサイドメンバ２０を安定的に略く字状に折曲変形することができる。
【００７３】
図１６は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００７４】
図１６は車体前部の骨格構造を示す略示的平面図で、この第４実施形態の車体前部構造は、変形モードコントロール機構Ｄを、サブサイドメンバ２０の後端部近傍から前方に向けて車幅方向内方に一旦傾斜（傾斜部分２６）した後、この傾斜部分２６の基部から前方へ所要の間隔ＤＸをおいた位置から前方を、車体前後方向と平行に若しくは車幅方向外方に傾斜（傾斜部分２７）させて構成している。
【００７５】
前記所要の間隔ＤＸは、前記第１実施形態の変形モードコントロール機構Ｄと同様であり、図１６に示すようにサブサイドメンバ２０の車幅方向内側の面２０ａとパワーユニットＰの側面とのクリアランスＤＹ以上の距離としてある。
【００７６】
従って、この第４実施形態の車体前部構造にあっては、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏しつつ、サブサイドメンバ２０に傾斜部分２６，２７を形成して変形モードコントロール機構Ｄとしたので、衝突入力Ｆ（図９参照）によりサブサイドメンバ２０を安定的に略く字状の折曲変形を誘起できるとともに、特に本実施形態では前記傾斜部分２６，２７の傾斜角を調整することにより、サブサイドメンバ２０の反力特性をコントロールすることができるようになり、サイドメンバ１１との共働作用による矩形波に近い反力特性γ（図１２参照）を、当初の設計通りの特性に近づけることができる。
【００７７】
ところで、本発明の車体前部構造は前記第１〜第４実施形態を例にとって説明したが、これに限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲内でその他の構成となる実施形態をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態における車体前部の骨格構造を示す分解斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態における車体前部の骨格構造を示す略示的平面図。
【図４】本発明の第１実施形態における車体前部右側の骨格構造を示す拡大斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態におけるサイドメンバ前方領域の拡大斜視図。
【図６】図５中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図７】本発明の第１実施形態における強度調整手段を入力形態モデル（ａ）と応力分布図（ｂ）で示す説明図。
【図８】本発明の第１実施形態における強度調整手段の概念を示す応力分布図。
【図９】本発明の第１実施形態における小オーバーラップ衝突時の車体前部右側の変形モードを示す略示的平面図。
【図１０】本発明の第１実施形態における小オーバーラップ衝突時の車両剛体移動イメージを示す平面図。
【図１１】本発明の第１実施形態における小オーバーラップ衝突時の車両重心位置の前方移動量と横方向移動量との関係を本実施形態と従来とを比較して示すグラフ。
【図１２】本発明の第１実施形態における前面衝突時のサイドメンバとサブサイドメンバおよびそれらを合体した反力と部材潰れ量との関係を示す反力特性イメージのグラフ。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるパワーユニットの斜視図。
【図１４】本発明の第２実施形態における小オーバーラップ衝突時の車体前部右側の変形モードを示す略示的平面図。
【図１５】本発明の第３実施形態における車体前部右側の骨格構造を示す拡大斜視図。
【図１６】本発明の第４実施形態における車体前部の骨格構造を示す略示的平面図。
【符号の説明】
Ｆ・Ｃ　フロントコンパートメント
１０　車両
１１　サイドメンバ
１１Ｆ　サイドメンバ前方領域
１１Ｒ　サイドメンバ後方領域
１２　バンパーレインフォース
２０　サブサイドメンバ
２１　第１ノッチ
２２　第２ノッチ
２２ａ　頂点部分
２４　第３ノッチ
２５　第４ノッチ
２６，２７　サブサイドメンバの傾斜部分
３０　サブフレーム
４０　突起部
Ａ　補強部分
Ｂ　荷重伝達機構
Ｃ　強度調整手段
Ｄ　変形モードコントロール機構
Ｅ　湾曲部
Ｐ　パワーユニット
Ｉａ，Ｉｂ…Ｉｅ　仮想断面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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