(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に沿って延在する左右のサイドフレーム（１２）間にフロントクロスメンバ（２１）及びサスペンションクロスメンバ（３１）が架設され、前端が上記フロントクロスメンバ（２１）の車幅方向略中央部に結合されると共に後端が上記サスペンションクロスメンバ（３１）の車幅方向略中央部に結合されたセンタメンバ（４１）を有する自動車の前部車体構造において、
上記センタメンバ（４１）は、
上記フロントクロスメンバ（２１）に前端が結合され該前端に前方からの衝撃荷重を面で受け止める前面部（４１ａ）が形成されるとともに該前面部（４１ａ）の近傍が開断面形状に形成されて脆弱部（４５）が形成された前部形成部（４２）と、
上記サスペンションクロスメンバ（３１）に後端が結合された車体前後方向に延在する閉断面形状の後部形成部（４３）と、
上記前部形成部（４２）の後端と上記後部形成部（４３）の前端とを車体前後方向に連続形成する閉断面形状でかつくびれ部（４６）を備えた脆弱部（４８）が形成された中間形成部（４４）と、を備えた、
ことを特徴とする自動車の前部車体構造。
【請求項２】
上記前部形成部（４２）は、
上記フロントクロスメンバ（２１）から略水平で後方に延在し、
上記後部形成部（４３）は、
上記サスペンションクロスメンバ（３１）から略水平で前方に延在し、
上記中間形成部（４４）は、
車体後方に移行するに従って次第に下降するように上記前部形成部（４２）及び上記後部形成部（４３）の軸線方向に対して傾斜して前部形成部（４２）の後端と後部形成部（４３）の前端とを滑らかに連結す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。
【発明の詳細な説明】
【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し、特に左右のサイドフレーム間に架設されるフロントクロスメンバとサスペンションクロスメンバとの間に架設されるセンタメンバを備えた自動車の前部車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の前部車体構造は、例えば特開平５−８７５６号公報に開示され、かつ図６に要部斜視図を示すように、左右のホイールエプロン１０１の下端に沿って各々車体前後方向に延在する左右のサイドフレーム１０２を有し、各サイドフレーム１０２の間にフロントクロスメンバ１０３及びサスペンションを支持するサスペンションクロスメンバ１０４が車体前後方向に離間して架設されると共に、フロントクロスメンバ１０３とサスペンションクロスメンバ１０４の中間部間に車体前後方向に延在するセンタメンバ１０６が架設され、センタメンバ１０６の後端近傍に低剛性の衝撃吸収部が形成されている。
【０００３】
更に、エンジン等のパワーユニットは、その左右両端が左右のサイドフレーム１０２に弾性支持され、その他の１乃至２個所がセンタメンバ１０６に弾性支持されている。
【０００４】
そして、車体前方よりセンタメンバ１０６に所定値以上の衝撃荷重が作用した際には、センタメンバ１０６に形成された衝撃吸収部の変形によって衝撃が吸収され、その結果サスペンションクロスメンバ１０４へ伝達される衝撃が緩和されて車室への影響が軽減されるものである。
【０００５】
また、前部車体構造の先行技術としては、実公平３−４６２４号公報がある。この先行技術は、図７に要部斜視図を示し、図８に図７のＩＩ−ＩＩ線断面を示すように、センタメンバ１０６の前端を左右のサイドフレーム１０２（一方のみ図示）間に架設されたフロントクロスメンバ１０３に結合し、中間部を両サイドフレーム１０２間に架設した補強メンバ１０７に結合支持せしめ、補強メンバ１０７の後端をトーボード１０８に設けられ、上下方向に対向するストッパ面１０９ａを有するストッパ部材１０９に非接触状体で挿入するように構成されている。
【０００６】
このように構成することによって、通常時はエンジン等のパワーユニットを支持するセンタメンバ１０６とトーボード１０８が非接触状態に維持されて、エンジンからの振動はトーボード１０８へ直接伝達されず車室内の騒音が低減されると共に、車体前部に大荷重が作用した際には、補強メンバ１０７、センタメンバ１０６等の変形によってセンタメンバ１０６の後端がストッパ面１０９ａに当接してトーボード１０８によって受け止められ、センタメンバ１０６の変形が抑制されてセンタメンバ１０６の剛性が得られるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平５−８７５６号公報に開示される前部車体構造によると、左右のサイドフレーム１０２の間に架設されたフロントクロスメンバ１０３とサスペンションクロスメンバ１０４に配設されたセンタメンバ１０６の後端近傍に低剛性の衝撃吸収部が形成されることから、センタメンバ１０６に前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際に、衝撃吸収部の変形によって衝撃が吸収されてセンターメンバ１０６からサスペンションクロスメンバ１０４へ伝達される衝撃が緩和されて車室への影響が軽減される。
【０００８】
しかし、上記衝撃吸収部がセンタメンバ１０６のパワープラント支持部とサスペンションクロスメンバ１０４との間に形成されることから、上記所定値以上の衝撃荷重がセンタメンバ１０６に前方から作用すると、該衝撃荷重よる衝撃吸収部の変形に伴ってパワープラントが車体後方に移動し、エンジンルームと車室を区画するトーボードが車室側に押しやられて車室に影響を及ぼすことが懸念される。
【０００９】
また、実公平３−４６２４号公報に開示される上記先行技術によると  所定値以上の衝撃荷重がセンタメンバ１０６に前方から作用すると、該衝撃荷重よりセンタメンバがパワープラントと共に車体後方に移動し、その結果センタメンバ及びパワープラントによってトーボードが車室側に押しやられて車室に影響を及ぼすことが懸念される。
【００１０】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、車体前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した場合においても、パワープラントの後退が抑制されて車室への影響が回避される安全性に優れた自動車の前部車体構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の自動車の前部車体構造は、車体前後方向に沿って延在する左右のサイドフレーム間にフロントクロスメンバ及びサスペンションクロスメンバが架設され、前端が上記フロントクロスメンバの車幅方向略中央部に結合されると共に後端が上記サスペンションクロスメンバの車幅方向略中央部に結合されたセンタメンバを有する自動車の前部車体構造において、上記センタメンバは、上記フロントクロスメンバに前端が結合され該前端に前方からの衝撃荷重を面で受け止める前面部が形成されるとともに該前面部の近傍が開断面形状に形成されて脆弱部が形成された前部形成部と、上記サスペンションクロスメンバに後端が結合された車体前後方向に延在する閉断面形状の後部形成部と、上記前部形成部の後端と上記後部形成部の前端とを車体前後方向に連続形成する閉断面形状でかつくびれ部を備えた脆弱部が形成された中間形成部と、を備えた、ことを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明によると、左右のフロントサイドフレーム間が、フロントクロスメンバ及びサスペンションクロスメンバによって強固に結合され、更にフロントクロスメンバとサスペンションクロスメンバがセンタメンバによって互いに連結されて車体前部全体の剛性が確保されて通常走行時等の振動騒音が低減される。
【００１３】
一方、車体前方から車体前部、例えばフロントクロスメンバ等に所定値以上の衝撃荷重が作用すると、フロントクロスメンバの後退に伴ってセンタメンバの前部に荷重が伝達され、更に後方に向かって延在する前部形成部に伝えられ、脆弱部が座屈変形し衝撃荷重が制御されてサスペンションクロスメンバへの衝撃荷重が大幅に低減し、その結果車室への影響が回避されて安全性が向上する。また、センタメンバの中間形成部と後部形成部によって閉断面形状に形成されて剛性が確保されて、前方から衝撃荷重が作用した際に脆弱部の座屈変形が確実になり、センタメンバの前端が潰れ変形することによって衝撃荷重を吸収する。また、衝撃荷重を面で受け止める前面部を形成することにより、センタメンバへの衝撃荷重の伝達を確実せしめる。更に、脆弱部にくびれ部を形成することによって前方から衝撃荷重が作用した際の脆弱部の座屈変形が更に確実になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、上記前部形成部は、上記フロントクロスメンバから略水平で後方に延在し、上記後部形成部は、上記サスペンションクロスメンバから略水平で前方に延在し、上記中間形成部は、車体後方に移行するに従って次第に下降するように上記前部形成部及び上記後部形成部の軸線方向に対して傾斜して前部形成部の後端と後部形成部の前端とを滑らかに連結することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によると、センタメンバの前端がフロントクロスメンバに結合されて後方に延在する前部形成部と、サスペンションクロスメンバに後端が結合されて前方に延在する後部形成部と、前部形成部の脆弱部と、脆弱部を有して傾斜した中間形成部によって前部形成部と後部形成部とを連続形成することによって形成することから、前部形成部と後部形成部の軸心がオフセット配置されて前方から衝撃荷重が作用した際に、前部形成部の脆弱部の潰れ及び中間形成部の脆弱部の座屈変形が確保されてサスペンションクロスメンバへの衝撃荷重が大幅に低減されると共に後部形成部の変形が抑制される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における自動車の前部車体構造の実施の形態を図面に従って説明する。
【００３３】
図１は、前部車体構造の要部を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図であり、図３は要部分解斜視図である。
【００３４】
前部車体構造１は、エンジンルーム２の左右に各々配設されるホイールエプロン（図示せず）の下端に沿って各々断面略コ字状のフロントサイドフレーム１２が設けられ、ホイールエプロンとフロントサイドフレーム１２とによって車体前後方向に延在する閉断面形状を形成すると共に、フロントサイドフレーム１２の後端部は車室３のフロア下面に結合されている。
【００３５】
左右のフロントサイドフレーム１２の前端部に、閉断面形状でかつ、車幅方向中央部が下方に突出するように湾曲形成されたフロントクロスメンバ２１の端部が各々結合されて、左右のフロントサイドフレーム１２の前端間にフロントクロスメンバ２１が架設され、フロントクロスメンバ２１の車幅方向略中央部にセンタメンバ取付ブラケット２２が設けられている。
【００３６】
更に、このフロントクロスメンバ２１は、左右のホイールエプロン間に架設されてラジエータ５を取付支持するラジエータパネル（図示せず）の下縁に連結されている。
【００３７】
一方、エンジンルーム２と車室３とを区画するトーボード４の前方にトーボード４と離間し、かつ対向して車幅方向に延在すると共に両側部が前方に迫り出した平面視略コ字形状のサスペンションクロスメンバ３１の両端が、各々上記左右のフロントサイドフレーム１２にボルト結合されて、左右のフロントサイドフレーム１２間がサスペンションクロスメンバ３１によって一体に連結されている。
【００３８】
サスペンションクロスメンバ３１は、閉断面形状で車幅方向中央部が下方に突出するように湾曲形成され、該車幅方向中央部に側面視上記フロントクロスメンバ２１に設けられたセンタメンバ取付ブラケット２２より下方位置となるように車体前方に突出するセンタメンバ取付部３２が形成され、かつサスペンションクロスメンバ３１の両端部には、各々サスペンションアーム６等のフロントサスペンション装置が設けられている。
【００３９】
そして、車体前後方向に延在するセンタメンバ４１の前端４１ａが上記センタメンバ取付ブラケット２２にボルト結合され、後端４１ｂが上記サスペンションクロスメンバ３１のセンタメンバ取付部３２にボルト結合されてフロントクロスメンバ２１の略中央部位とサスペンションクロスメンバ３１の略中央部位がセンタメンバ４１によって連結されている。
【００４０】
フロントクロスメンバ２１とサスペンションクロスメンバ３１との間に架設されるセンタメンバ４１は、図４に斜視図を示すように断面ハット形状のアッパメンバ４１Ａと平板形状のロアメンバ４１Ｂとによって形成された車体前後方向に延在する一部閉断面形状であって、センタメンバ４１の前部、即ちフロントクロスメンバ２側は断面ハット形状のアッパメンバ４１Ａのみによって形成された下方が開放された開断面形状に形成されている。
【００４１】
図３に示すように側面視において、センタメンバ４１は、前方からの衝撃荷重Ｐを面で受け止める前面部４２ｆとフロントクロスメンバ２１にセンタメンバ取付ブラケット２２を介在して結合される前端４１ａから略水平で後方に延在する前部形成部４２と、サスペンションクロスメンバ３１に結合される後端４１ｂから略水平で前方に延在する後部形成部４３と、車体後方に移行するに従って次第に下降するように前部形成部４２及び後部形成部４３の軸線方向に対して傾斜して前部形成部４２の後端と後部形成部４３の前端とを滑らかに連結する中間形成部４４とを有している。
【００４２】
この前部形成部４２の前面部４２ｆ近傍にはハット形状のアッパメンバから形成された閉断面でない前部脆弱部４５が形成されると共に、後部形成部４３と中間形成部４４との連続部に後部脆弱部４７が折曲形成され、図１に示すように平面視において小径となるくびれ部４６が形成されている。これら前部脆弱部４５及び後部脆弱部４７によって脆弱部４８が形成されている。
【００４３】
センタメンバ４１の後部形成部４３には、エンジン６２及びトランスミッショ６３等からなるパワーユニット６１の揺動範囲を規制するするパワーユニット揺動規制部５０が設けられている。パワーユニット揺動規制部５０は、パワーユニット６１から下方に向かって突出するブラケット６４の先端に設けられた車幅方向に貫通する係止環６５と、アッパメンバ４１Ａに形成された上記係止環６５が遊嵌可能な開口部５１と、開口部５１の両側間に架設されて上記係止環６５に隙間をもって非接触状態で貫通可能に車幅方向に延在するボルト等の係止ピン５２を備え、パワーユニット５０と共に移動する係止環６５とセンタメンバ４１に設けられた係止ピン５２の係合によってパワーユニット６１の移動してパワーユニット６１の揺動範囲を規制するように構成されている。
【００４４】
このパワーユニット６１は、エンジン６２が横置きに配置されてパワーユニット６１の重心位置Ｇ近傍の両端位置が各々エンジンマウント６６を介して左右のフロントサイドメンバ１２に弾性支持され、後端がサスペンションクロスメンバ３１にエンジンマウント（図示せず）によって弾性支持されている。
【００４５】
換言すると、左右のフロントサイドフレーム１２に配設されるかエンジンマウント６６間を結ぶ軸線ａ上にパワーユニット６１の重心位置Ｇが略位置する状態でパワーユニット６１が一対のエンジンマウント６６を介して左右のフロントサイドフレーム１２に弾性支持され、後端がサスペンションクロスメンバ３１にエンジンマウント（図示せず）を介して弾性支持されている。
【００４６】
このように構成される車体前部構造は、左右のフロントサイドフレーム１２間が、閉断面形状のフロントクロスメンバ２１及びサスペンションクロスメンバ３１によって強固に結合され、更にフロントクロスメンバ２１とサスペンションクロスメンバ３１間が、アッパメンバ４１Ａとロアメンバ４１Ｂから形成される車体前後方向に連続するセンタメンバ４１によって互いに連結されて車体前部全体の剛性が確保され、通常走行時等の振動騒音が低減される。
【００４７】
更に、パワーユニット６１が左右のフロントサイドメンバ１２にエンジンマウント６６によって弾性支持されてローリング方向の揺動が抑制され、かつ後端がエンジンマウントによってサスペンションクロスメンバ３１に弾性支持されてピッチング方向の揺動が規制され、かつパワーユニット６１の後端を支持するサスペンションクロスメンバ３１がトーボード４から離間して配置することからパワーユニット６１の振動が直接トーボード４を介して車室内に伝達されることがなく車室内の振動及び騒音の低減が得られる。
【００４８】
また、極悪路走行時等においてパワーユニット６１が所定以上に揺動する場合には、パワーユニット６１にブラケット６４を介して設けられた係止環６５を貫通する係止ピン５２が係止環６５が当接してパワーユニット６１の揺動が係止ピン５２を介してセンタメンバ４１によって受け止められてパワーユニット６１の過度の揺動が阻止される。
【００４９】
一方、車体前方から車体前部、例えばラジエータパネルやフロントクロスメンバ２１に所定値以上の衝撃荷重Ｐが作用すると、フロントクロスメンバ２１の後退に伴ってフロントクロスメンバ２１とサスペンションクロスメンバ３１間に車体前後方向に延在して架設されたセンタメンバ４１の前面部４２ｆが衝撃荷重Ｐを受け、センタメンバ４１が変形を制御しながら座屈変形してその衝撃荷重Ｐを受け止める。
【００５０】
このセンタメンバ４１の座屈変形は、センタメンバ４１の後端４１ｂが左右のフロントサイドメンバ１２間に架設支持されたサスペンションクロスメンバ３１に強固に支持され、前部形成部４２及び後部形成部４３が衝撃荷重Ｐの作用方向に略沿って車体前後方向に延在し、中間形成部４４が衝撃荷重Ｐの作用方向に対して傾斜することから、フロントクロスメンバ２１の後退に伴って前部脆弱部４５により前面部４２ｆが潰れ、後部形成部４７が座屈し、図６に視図を示すように前部脆弱部４５が潰れて中間形成部４４が反転した略Ｓ字状に短縮変形してフロントクロスメンバ３１の後退に伴うセンタメンバの収縮ストロークが確保されて衝撃荷重Ｐによる変形を制御することができるのでサスペンションクロスメンバ３１へ伝達される衝撃荷重が大幅に低減される。
【００５１】
また、このセンタメンバ４１の座屈変形に際して、パワーユニット６１に設けられた係止環６５と係止ピン５２の係合によって後部形状部４３の揺動が規制される。
【００５２】
一方、左右のフロントサイドフレーム１２に架設支持されたサスペンションクロスメンバ３１に後端４１ｂが支持された後部形成部４３は断面ハット形状のアッパメンバ４１Ａと平板状のロアメンバ４１Ｂによって車体前後方向に略直線状に連続する閉断面形状に形成されることから剛性が確保されて変形が回避され、或いは極めて変形は抑制される。
【００５３】
従って、パワーユニット６１が上記衝撃荷重Ｐによって車体後方に押動されても、パワーユニット６１に設けられた係止環６５が係止ピン５２に当接し、係止ピン５２を介して変形が回避乃至極めて抑制された上記後部形成部４３によって受け止められてパワーユニット６１の後退が阻止され、サスペンションクロスメンバ３１がトーボード４と離れて配置されることと相俟ってパワーユニット６１の後退に起因する車室への影響が回避されて車室内の安全性が確保される。
【００５４】
上記パワーユニット揺動規制部５０は、パワーユニット６１にブラケット６４を介して係止環６５を設け、センタメンバ４１の後部形成部４３に係止ピン５２を設けたが、パワーユニット６１側に係止ピン５２を設け、センタメンバ４１の後部形成部４３に係止ピン５２が遊嵌する係止環６５を設ける等他の構成によって形成することもできる。
【００５５】
上記説明では、センタメンバ４１の後部形成部４３にパワーユニット６１の揺動範囲を規制するパワーユニット揺動規制部５０を設けたが、パワーユニット揺動規制部５０に代えてパワーユニット６１を支持するエンジンマウント（図示せず）を配設することも可能である。
【００５６】
また、上記センタメンバ４１の中間形成部４４と後部形成部４３との間に折曲形成された後部脆弱部４７に対応してアッパメンバ４１Ａの上面に車幅方向に沿って凹部或いは凸部を形成して後部脆弱部４７の衝撃荷重に対する変形を更に容易にする等本発明は、上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５７】
【発明の効果】
上記説明した本発明の自動車の前部車体構造によると、左右のフロントサイドフレーム間がフロントクロスメンバ及びサスペンションクロスメンバによって結合され、更にフロントクロスメンバとサスペンションクロスメンバ間がセンタメンバによって連結されて車体前部全体の剛性が確保されて通常走行時等の振動騒音が低減されると共に、車体前方から車体前部、例えばフロントクロスメンバ等に所定値以上の衝撃荷重が作用すると、フロントクロスメンバの後退に伴ってセンタメンバの脆弱部が座屈変形して変形を制御することができてサスペンションクロスメンバへの衝撃荷重が大幅に低減されると共に、パワーユニットがサスペンションクロスメンバに支持されたサイドメンバの後部形成部によってパワーユニット揺動規制部或いはエンジンマウントを介して受け止められてパワーユニットの後退が阻止され、車室への影響が回避されて安全性が確保される等自動車の安全性向上に貢献すること大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車の前部車体構造の実施の形態を説明する前部車体構造の要部を示す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】同じく、要部分解斜視図である。
【図４】同じく、センタメンバの概略を示す斜視図である。
【図５】同じく、センタメンバの座屈状態を示す斜視図である。
【図６】従来の自動車の前部車体構造の概要を示す要部斜視図である。
【図７】同じく、従来の自動車の前部車体構造の概要を示す要部斜視図である。
【図８】図７のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１    前部車体構造
２    エンジンルーム
３    車室
４    トーボード
１２    フロントサイドフレーム（サイドフレーム）
２１    フロントクロスメンバ
３１    サスペンションクロスメンバ
４１    センタメンバ
４１ａ  前端
４１ｂ  後端
４１Ａ  アッパメンバ
４１Ｂ  ロアメンバ
４２    前部形成部
４３    後部形成部
４４    中間形成部
４５    前部脆弱部
４６    くびれ部
４７    後部脆弱部
４８    脆弱部
５０    パワーユニット揺動規制部
５２    係止ピン
６１    パワーユニット
６５    係止環
Ｐ    衝撃荷重
【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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