(57)【要約】【課題】サブフレームのエンジンレイアウトの自由度を確保し、車両の下部でより確実にエネルギーを吸収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、前輪やエンジンを支持して車体下部に取付けられている矩形枠状のサブフレーム１４を備える。サブフレーム１４は、左前角部６４、右前角部６７、左後角部７１、右後角部７３の内側に、外方から加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）を取付けている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪やエンジンを支持して車体下部に取付けられている矩形枠状のサブフレームを備える車体前部構造において、
前記サブフレームは、各角部の内側に、外方から加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収バー部材を取付けていることを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記サブフレームは、前記前輪の近傍に位置する左ビーム部材と、右ビーム部材と、前記角部に含まれる前記左ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、前記右ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、を備えていることを特徴とする請求項１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、車体下部に取付けられて、エンジンを支持している矩形枠状のサブフレームを備えた車体前部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車体前部構造には、エンジンルームの下部に略十字形の補強部材を配置しているものがある。補強部材は、左右の前輪に向かって伸びているエンジンクロスメンバを左右のフロントフレームに取付け、エンジンクロスメンバの中央から前方へＵ字型フレームの両端を向けてラジエータパネルに接合し、エンジンクロスメンバの中央から後方へＶ字型フレームの両端を向けて左右のフロントフレームに接合したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１５７４６８号公報（第７頁、図１）
【０００３】
しかし、特許文献１のフロント部車体構造では、エンジン下のスペースをエンジンクロスメンバ、Ｕ字型フレーム及びＶ字型フレームで塞いでしまい、エンジンルームのレイアウトが制限されるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、サブフレームのエンジンレイアウトの自由度を確保し、サブフレームの強度を高め、車両の下部でより確実にエネルギーを吸収する車体前部構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明では、前輪やエンジンを支持して車体下部に取付けられている矩形枠状のサブフレームを備える車体前部構造において、サブフレームは、各角部の内側に、外方から加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収バー部材を取付けていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明では、サブフレームは、前輪の近傍に位置する左ビーム部材と、右ビーム部材と、角部に含まれる左ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、右ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明では、車体前部構造のサブフレームは、各角部の内側に、外方から加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収バー部材を取付けているので、サブフレームの中央にエンジンを配置してサブフレームでエンジンを支持しても、エンジンとエネルギー吸収バー部材は干渉しない。従って、サブフレームのエンジンレイアウトの自由度を確保することができるという利点がある。
【０００８】
また、サブフレームは、荷重が伝わると、エネルギー吸収バー部材によって荷重を伝えて分散することができ、サブフレームの強度を高めることができる。
【０００９】
さらに、サブフレームは、荷重が伝わると、エネルギー吸収バー部材によって荷重を伝えることができ、車両の下部でより確実にエネルギーを吸収することができる。
【００１０】
その上、サブフレームは、前面オフセットで且つ荷重が大きい場合、例えば、左のみに大荷重が加わると、車体の左側及びサブフレームの左は後方へ変形し、一方の車体の右側は、車体の左側へ曲がるが、サブフレームの右のエネルギー吸収バー部材によって右の強度も高められているので、車体の右側の曲がりの抵抗力を高めたこととなり、車体の右側の曲がりを抑制することができる。従って、車室内方への変形を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、サブフレームは、前輪の近傍に位置する左ビーム部材と、右ビーム部材と、角部に含まれる左ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、右ビーム部材の一端部に形成した脆弱部と、を備えているので、車両前面に加わる荷重を脆弱部の変形で吸収し、脆弱部の変形に伴いエネルギー吸収バー部材に加わる荷重が増加すると、さらにエネルギー吸収バー部材の変形によってエネルギーをより吸収することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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の側面図である。
図２は、本発明の車体前部構造の斜視図であり、下方から見上げた状態を示している。
【００１３】
車体前部構造１１は、車両１２の車体１３に含まれ、下部にサブフレーム１４を有し、サブフレーム１４にエネルギー吸収機構１５が取付けられている。
【００１４】
サブフレーム１４は、既存のものと同じ目的で用いられ、エンジン２１や前サスペンション２２（図５参照）を支持している。そして、車体１３のフロントボデー２３の下方から矢印ａ１のように上昇させて、左のフロントサイドフレーム２５、右のフロントサイドフレーム２６の下部（車体下部９４）に組み付けられている。具体的には後述する。
前サスペンション２２（図５参照）には、前輪２７が支持されている。
【００１５】
車体１３は、車室２８の床をなすアンダボデー３１、アンダボデー３１の左に設けた左サイドボデー３２、右に設けた右サイドボデー３３、前に設けたエンジンルーム３４を有するフロントボデー２３と、を備えている。
【００１６】
アンダボデー３１は、左端をなす左サイドシル３６、左サイドシル３６に沿っている左フロントフロアフレーム３７、右端をなす右サイドシル３８、右サイドシル３８に沿っている右フロントフロアフレーム４１を備える。
【００１７】
フロントボデー２３は、左のフロントサイドフレーム２５、右のフロントサイドフレーム２６、左のフロントサイドフレーム２５の前端、右のフロントサイドフレーム２６の前端にエクステンション４２を介して取付けた前バンパビーム４４と、左のフロントサイドフレーム２５の下部、右のフロントサイドフレーム２６の下部に取付けているサブフレーム１４と、を備える。
【００１８】
図３は、本発明の車体前部構造が備えるサブフレームの斜視図である。図２を併用して説明する。
サブフレーム１４は、具体的には、左のフロントサイドフレーム２５の下方に配置され接続している左ビーム部材５１と、右のフロントサイドフレーム２６の下方に配置され接続している右ビーム部材５２と、左ビーム部材５１の一端部５３並びに右ビーム部材５２の一端部５４に接続している前ビーム部材５５と、左のフロントサイドフレーム２５の左後端部２５ａ並びに右のフロントサイドフレーム２６の右後端部２６ａに接続している左ビーム部材５１の他端部５６並びに右ビーム部材５２の他端部５７に接続している後ビーム部材５８と、を備える。
【００１９】
また、サブフレーム１４は、自身の角部６１の内側６２に接合されたエネルギー吸収機構１５を有する。
エネルギー吸収機構１５は、サブフレーム１４の左前角部６４にボルト６５で接合しているエネルギー吸収バー部材であるところの左前第１バー部材６６と、右前角部６７にボルト６５で接合しているエネルギー吸収バー部材であるところの右前第１バー部材６８と、左後角部７１にボルト６５で接合しているエネルギー吸収バー部材であるところの左後第２バー部材７２と、右後角部７３にボルト６５で接合しているエネルギー吸収バー部材であるところの右後第２バー部材７４と、からなる。
【００２０】
左前角部６４は、角から所定の範囲である。
右前角部６７、左後角部７１、右後角部７３も、左前角部６４と同様に角から所定の範囲である。
【００２１】
左前第１バー部材６６は、角管状に本体７６を形成し、本体７６に連ねて板状に締結端部７７が形成されている。
右前第１バー部材６８は左前第１バー部材６６と同様である。
左後第２バー部材７２及び右後第２バー部材７４は左前第１バー部材６６と同様である。
なお、左前第１バー部材６６〜右後第２バー部材７４は、ボルト６５で締結されているが、ボルト６５を使用しない構造で、左ビーム部材５１や右ビーム部材５２と力の伝達が行われるようにしてもよい。
【００２２】
左ビーム部材５１は、中央に、左前第１バー部材６６の締結端部７７を締結している第１締結部８１が形成され、左後第２バー部材７２の締結端部７７を締結している第２締結部８２が形成されている。そして、一端部５３には、脆弱部であるところの左脆弱部８３が形成されている。
左脆弱部８３は、他の部位より強度が弱い（応力集中が起きやすい）形態で、第１締結部８１と角との間の中央に、例えば、肉厚を薄くしたり、溝を形成したものである。
【００２３】
右ビーム部材５２は、中央に、右前第１バー部材６８の締結端部７７を締結している第３締結部８４が形成され、右後第２バー部材７４の締結端部７７を締結している第４締結部８５が形成されている。そして、一端部５４には、脆弱部であるところの右脆弱部８６が形成されている。
右脆弱部８６は、他の部位より強度が弱い（応力集中が起きやすい）形態で、第３締結部８４と角との間の中央に、例えば、肉厚を薄くしたり、溝を形成したものである。
【００２４】
次に、本発明の車体前部構造の作用を説明する。
図２、図３に示している車体前部構造１１は、矩形枠状のサブフレーム１４の角部６１の内側６２にエネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）を取付けたので、サブフレーム１４の中央にエンジン２１を配置して、サブフレーム１４でエンジン２１を支持しても、エンジン２１とエネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）は干渉しない。従って、サブフレーム１４のエンジンレイアウトの自由度を確保することができる。
【００２５】
図４は、本発明の車体前部構造の荷重伝達機構を説明する図である。
車体前部構造１１は、車両１２の前面８８に荷重が矢印ｂ１のように加わると、前バンパビーム４４からエクステンション４２を介して左のフロントサイドフレーム２５、右のフロントサイドフレーム２６に荷重が矢印ｂ２のように伝わる。その際、左のフロントサイドフレーム２５、右のフロントサイドフレーム２６に伝わった荷重は、サブフレーム１４にも伝わるので、左ビーム部材５１、右ビーム部材５２に矢印ｂ３のように伝える。
【００２６】
サブフレーム１４に伝わった荷重はさらに、左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８に矢印ｂ４、ｂ５のように伝わり、左ビーム部材５１、右ビーム部材５２に矢印ｂ６のように伝わる。
【００２７】
左ビーム部材５１では、中央から荷重が左後第２バー部材７２に矢印ｂ７のように伝わり、後ビーム部材５８を矢印ｂ８のように介して、左ビーム部材５１の後端９１へ矢印ｂ９の如く伝わる。
【００２８】
右ビーム部材５２では、中央から荷重が右後第２バー部材７４に矢印ｃ１のように伝わり、後ビーム部材５８を矢印ｃ２のように介して、右ビーム部材５２の後端９２へ矢印ｃ３の如く伝わる。従って、サブフレーム１４の強度を高めることができる。
【００２９】
このように、エネルギー吸収バー部材であるところの左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２及び右後第２バー部材７４によって、前面８８に加わる荷重を伝えるので、車両１２の車体下部９４でエネルギーを吸収することができ、より確実にエネルギーを吸収することができる。
【００３０】
左ビーム部材５１の後端９１に達した荷重（矢印ｂ９）とともに、左のフロントサイドフレーム２５に伝わった荷重は、アンダボデー３１の左フロントフロアフレーム３７、左サイドシル３６に伝わる。
【００３１】
右ビーム部材５２の後端９２に達した荷重（矢印ｃ３）とともに、右のフロントサイドフレーム２６に伝わった荷重は、右フロントフロアフレーム４１、右サイドシル３８に伝わる。
【００３２】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の車体前部構造のエネルギー吸収機構を説明する概念図で、車両１２の下方から見上げた図である。（ａ）は荷重が小さいときの機構、（ｂ）は荷重が大きいときの機構を示している。そして、（ａ）、（ｂ）共に、車両１２の前面８８の中央から左にオフセットした位置に荷重が加わるときの条件下である。図１〜図３を併用して説明する。
【００３３】
（ａ）に示した車体前部構造１１は、オフセットで且つ荷重が小さいと、小さい荷重がサブフレーム１４に形成したエネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）、特に左前第１バー部材６６に伝わることで、サブフレーム１４の左ビーム部材５１に加わる力（応力）は小さくなる。
その結果、サブフレーム１４の変形を抑制し、サブフレーム１４の前方の前バンパビーム４４やエクステンション４２のみが変形するので、変形した前バンパビーム４４やエクステンション４２のみを修理すると、修理は完了し、修理費を軽減することができる。
【００３４】
（ｂ）に示した車体前部構造１１は、オフセットで且つ荷重が大きいと、まず、サブフレーム１４の左前角部６４が同時に変形することで、エネルギーの吸収を行う。さらに、荷重が大きいと、左ビーム部材５１に設けた左脆弱部８３が変形や亀裂を起こして、左ビーム部材５１が矢印ｄ１のように曲がることで、続けて、エネルギーの吸収を行うことができる。
結果的に、フロントボデー２３の車室２８内方への変形を防止することができる。
【００３５】
さらに荷重が大きいと、続けて、左前第１バー部材６６に加わっている圧縮荷重が増加して左前第１バー部材６６の変形によって、さらにエネルギーの吸収（第２段階エネルギー吸収）を行うことができる。
その際、右前第１バー部材６８にも荷重が伝わることで、右前第１バー部材６８も変形してエネルギーの吸収（第２段階エネルギー吸収）を行うことができる。
【００３６】
残りのエネルギーは、左ビーム部材５１の後端９１を経由して、左フロントフロアフレーム３７、左サイドシル３６に矢印ｄ２の如く伝わる。
また、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４に荷重が伝わることで、サブフレーム１４のサブフレーム後部９５の強度を向上させることができ、フロントボデー２３の車室２８内方への変形を防止することができる。
【００３７】
この挙動のときに、荷重が直接加わらない右のフロントサイドフレーム２６には、引っ張り荷重が矢印ｄ３のように発生しているが、右のエネルギー吸収バー部材（右前第１バー部材６８、右後第２バー部材７４）に荷重が伝わることによって、サブフレーム１４の強度が向上し、右のフロントサイドフレーム２６に加わる引っ張り力（応力）を小さくすることができる。従って、フロントボデー２３の車室２８内方への変形をより確実に防止することができる。
【００３８】
エネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）は、サブフレームを有する車両であれば、自身の長さを調節することで、既存のサブフレームに取付けることができる。
【００３９】
エネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）は、板厚、断面形状、材質を変えることにより、自身の強度のコントロールを行うことができるので、結果的に、サブフレーム１４の強度のコントロールは容易になる。
【００４０】
エネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）は、板厚、断面形状、材質を変えることにより、自身の強度のコントロールを行うことができるので、サブフレーム１４の肉厚や断面などサブフレーム１４の形態の変更が可能となり、エネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材６６、右前第１バー部材６８、左後第２バー部材７２、右後第２バー部材７４）を含めた総合的なサブフレーム１４の重量の軽量化を図ることができる。
【００４１】
尚、本発明の車体前部構造は、実施の形態では車両の前部に採用したが、車両の後部にサブフレームを用いたものであれば車体後部にも採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の車体前部構造は、車両の前部に採用したサブフレームに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の車体前部構造の側面図である。
【図２】本発明の車体前部構造の斜視図である。
【図３】本発明の車体前部構造が備えるサブフレームの斜視図である。
【図４】本発明の車体前部構造の荷重伝達機構を説明する図である。
【図５】本発明の車体前部構造のエネルギー吸収機構を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１…車体前部構造、１４…サブフレーム、２１…エンジン、２７…前輪、５１…左ビーム部材、５２…右ビーム部材、５３…左ビーム部材の一端部、５４…右ビーム部材の一端部、６１…角部、６２…内側、６４…左前角部、６６…エネルギー吸収バー部材（左前第１バー部材）、６７…右前角部、６８…右前第１バー部材、７１…左後角部、７２…左後第２バー部材、７３…右後角部、７４…右後第２バー部材、８３…脆弱部（左脆弱部）、８６…脆弱部（右脆弱部）、９４…車体下部。
【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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