(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前部において左右両側位置に配設された、前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームを備えた車両の前部車体構造において、
上記各フロントサイドフレームは、車幅方向の横寸法に対する上下方向の縦寸法の比率である縦横比が、縦寸法を横寸法よりも長くした縦長の横断面形状に設定された後方部分から前端部側に進むに従い１に近付くように変更設定された横断面形状を有していて、後方部分から前端部にかけて、縦寸法を略一定に保持しつつ横寸法を前端部側に進むに従い車幅方向外方に対してより増加させるように形成されているとともに、上フランジ部と下フランジ部とを有しており、
上記上フランジ部は、上記後方部分から上記前端部まで前後方向に一直線状に延びるように位置付けられている一方、上記下フランジ部は、上記後方部分から上記前端部に進むに従い徐々に車幅方向外方に移動するように位置付けられている
ことを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項２】
請求項１において、
フロントサイドフレームの前端部側位置には前後方向に作用する衝撃を緩和する衝撃緩和部が設けられている一方、後端部側位置には車幅方向への曲げに抵抗する補強部が設けられている
ことを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項３】
請求項２において、
衝撃緩和部は、フロントサイドフレームを構成する壁面部に対し、横断面方向の内外に向かう凹凸が前後方向に対し交互に繰り返されるように形成された蛇腹ビードにより構成されている
ことを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項４】
請求項２において、
補強部は、フロントサイドフレームの後端部側から車室側にかけて下向きに屈曲する屈曲部に沿って取付けられたガセットプレートにより構成されている
ことを特徴とする車両前部車体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントサイドフレームを備えた車両の前部車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の車両の前部車体構造として、フロントフレームをいわゆるダブルハット型フレームにより構成したものが知られている（例えば、特開平７−７００９３号公報参照）。このものでは、横断面形状がハット状の一対のパネルを互いに向かい合わせにしそれぞれのフランジ同士を接合し、これにより、横断面形状が矩形のフロントフレームを形成するようにしている。加えて、このものでは、フロントフレームの前端部側の所定の前後方向範囲に凹凸を交互に繰り返す蛇腹ビードを形成し、車両の前方からフロントフレームの軸方向（前後方向）に入力する衝突荷重に対し所定の潰れ変形を引き起こすようにしている。
【０００３】
また、車両の前部車体構造に用いられるフロントフレームはエンジンやサスペンションを支持したり、前方からの衝突荷重に抵抗したりする必要があることから、断面剛性を確保する上で上記フロントフレームとして横断面形状が矩形のものを用いることが一般に行われている（例えば米国特許３９１２２９５号参照）。さらに、横断面形状がハット状のパネルを用いてフロントフレームを矩形に形成する場合に、前後方向の略全長にわたりに対し同じ大きさ・形状の矩形断面形状にする一方、接合するフランジの車幅方向位置を前後方向でずらせてその位置を変化させるようにしたものも知られている（例えば米国特許４１３３５４９号参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の前部車体には正面衝突による前方からの衝突荷重、いわゆるオフセット衝突による斜め前方からの衝突荷重、もしくは、出合いがしらの側方からの衝突荷重等の様々な方向からの衝突荷重が作用するおそれがある。このため、上記前部車体をフロントフレームにより構成する場合、そのフロントフレームには上記の様々な方向からの衝突荷重に対し対策する必要がある。
【０００５】
しかし、上記のフロントフレームはその剛性に対し前後方向部位毎に相反する要求がある。例えば、フロントフレームの後端部側ではサスペンションを支持する必要があることから、このサスペンション等から入力する上下方向の外力に対抗して車幅方向軸回りの揺動（しなり）を抑制する必要がある。従って、フロントフレームの後端部側では車幅方向軸に対する断面剛性を高くする必要がある。その一方、フロントフレームの前端部側では上記の如き様々な方向からの衝突荷重に対し耐え得るようにする必要がある。さらに、この際、前方からの衝突荷重に対しては前述の蛇腹ビードを設けることによりフロントフレームを前後方向に圧縮して衝突エネルギーを吸収し得るものの、オフセット衝突による斜め前方からの衝突荷重を受けてフロントフレームの前端部が車幅方向に曲がり変形を生じてしまうと、上記の前後方向圧縮による衝突エネルギーの吸収が行い得ない事態も生じ得る。加えて、側方からの衝突荷重に対しても車幅方向の曲がりを抑制する必要がある。従って、車幅方向への曲がり変形を防止する上で、フロントフレームの前端部側では上下方向軸に対する断面剛性を高くする必要がある。
【０００６】
一方、フロントフレームの断面剛性を高めるために断面積等を大きくすると、車重の増大を招き軽量化の要請に反することになる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量化を図りつつも、衝突時のフロントサイドフレームの前端部側に対する要求と、サスペンション等を支持する上でのフロントサイドフレームの後端部側に対する要求とを両立させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両の前部において左右両側位置に配設された、前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームを備えた車両の前部車体構造を前提とし、その各フロントサイドフレームの横断面形状を前後方向に対し変化させるようにするものである。すなわち、車幅方向の横寸法に対する上下方向の縦寸法の比率である縦横比を、縦寸法が横寸法よりも長い縦長の横断面形状に設定した後方部分から前端部側に進むに従い１に近付くように変更設定して、後方部分から前端部にかけて、縦寸法を略一定に保持しつつ横寸法を前端部側に進むに従い車幅方向外方に対してより増加させるように形成する構成とするものである。また、各フロントサイドフレームは上フランジ部と下フランジ部とを有しており、その上フランジ部を、後方部分から前端部まで前後方向に一直線状に延びるように位置付ける一方、その下フランジ部を、後方部分から前端部に進むに従い徐々に車幅方向外方に移動するように位置付ける構成とするものである。
【０００９】
上記の構成の場合、フロントサイドフレームの後方部分が縦長の横断面形状に形成され、この後方部分から前端部までの範囲が前端部側に進むに従い縦横比が１に近付いて横断面形状が正方形により近付くことになる。ここで、横断面形状が正方形であると上下方向軸及び車幅方向軸のいずれの軸に対する断面剛性も等しくなり、車幅方向両側の左右壁に入力する外力に対しても、上下方向両側の上下壁に入力する外力に対しても共に同じ耐力を示すことになる。しかも、横断面形状が正方形であると、前方から外力が入力すると、その外力が上下壁及び左右壁のそれぞれに均一に軸方向力として分担されることになる。このため、フロントサイドフレームの前端部側では衝突荷重の作用方向が前方ではなく斜め前方等の作用方向の多少の変動が生じても、その変動した作用方向からの衝突荷重に対し曲がり難くすることが可能になる上に、それらの作用方向からの衝突荷重を軸方向力として受け止め、その軸方向力によりフロントサイドフレームの前端部側を有効に圧縮変形（座屈変形）させ易くなる。一方、フロントサイドフレームの後端部側では、縦長の横断面形状にされているため、サスペンション等からの上下方向外力が入力しても、その外力を有効に支持し得るようになる。しかも、フロントサイドフレームの前後方向に対し同一横断面形状とするのではなくて変断面にしているため、上記の如く前端部側と後端部側とのフロントサイドフレームの剛性に対する相反する要求を両立させつつ、軽量化の要請をも満たすことが可能になる。
【００１０】
上記の構成の場合、フロントサイドフレームとしてのフロントサイドフレームが車両前部の左右両側位置にそれぞれ配設される上に、この各フロントサイドフレームが前端部側に進むに従い車幅方向外方側に横寸法が増加されているため、オフセット衝突による斜め前方からの衝突荷重に対し曲げ抵抗が増大し、衝突荷重の作用方向の変動に対しより一層有効に対抗し得るようになる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、フロントサイドフレームの前端部側位置に前後方向に作用する衝撃を緩和する衝撃緩和部を設ける一方、後端部側位置に車幅方向への曲げに抵抗する補強部を設ける構成とするものである。
【００１２】
上記の構成の場合、フロントサイドフレームの前端部側に入力する衝突荷重に対しその前端部側のフロントサイドフレームの曲げを防止しつつ、衝撃緩和部により衝突時に作用する車体の前後方向の衝撃エネルギーを吸収して車室側への衝突荷重の伝達を緩和させることが可能になる。その上に、補強部によりフロントサイドフレームの後端部側の車幅方向への曲げ変形の抑制もしくは防止及びサスペンション等から入力する上下方向外力に基づくしなりの抑制もしくは防止が図られるため、上記の衝突荷重を確実に軸方向力として受け止めてフロントサイドフレームの前端部側で座屈変形を引き起こすことが可能になる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明における衝撃緩和部として、フロントサイドフレームを構成する壁面部に対し、横断面方向の内外に向かう凹凸が前後方向に対し交互に繰り返されるように形成された蛇腹ビードにより構成するものである。
【００１４】
上記の構成の場合、フロントサイドフレームの前端部側に入力する軸方向荷重に対し蛇腹ビードが確実に前後方向に圧縮変形（潰れ変形）し、衝突エネルギーの吸収を確実に図り得る。
【００１５】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明における補強部を、フロントサイドフレームの後端部側から車室側にかけて下向きに屈曲する屈曲部に沿って取付けられたガセットプレートにより構成するものである。
【００１６】
上記の構成の場合、ガセットプレートによりフロントサイドフレームの後端部側の補強が確実に行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る車両の前部車体構造の平面図を示す。同図において、１，１は車両の左右（車幅方向）両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設された一対のフロントサイドフレーム、２，２は各フロントサイドフレーム１の前端に取付けられたクラッシュボックス、３は上記各フロントサイドフレーム１の両前端部を連結するように左右方向に延びるフロントクロスメンバ、４はこのフロントクロスメンバ３の略上方位置を左右方向に延びるシュラウドアッパ、５は上記両フロントサイドフレーム１，１に跨がって取付けられたダッシュパネルである。
【００１９】
上記ダッシュパネル５の前方であって、両フロントサイドフレーム１，１に挟まれた空間がエンジン等が配設されるエンジンルーム６とされ、上記ダッシュパネル５の後方空間が車室７とされる。また、８，８はそれぞれ前輪のタイヤハウス、９，９は各前輪を支持するサスペンションタワーであり、このサスペンションを支持する後述のサスペンションクロスメンバが上記各フロントサイドフレーム１の後端部側に支持されている。さらに、上記各フロントサイドフレーム１の車室７側位置と、サイドシル１０との間には補強部材としてのトルクボックス１１が掛け渡され、このトルクボックス１１により上記各フロントサイドフレーム１とサイドシル１０とを互いに連結するようにしている。上記各トルクボックス１１はパネル素材により閉断面の筒状に構成され、その外方端が上記サイドシル１０の上面を覆うように固定されている。これにより、上記各フロントサイドフレーム１の車幅方向軸回りの揺動に対する抵抗強度の増強が図られている。なお、図１において１２はトンネル、１３はバンパである。
【００２０】
上記各フロントサイドフレーム１は、図２〜図４に示すように、いわゆるダブルハット型に構成されたものであり、断面がハット状にプレス成形された一対のパネル部材１５，１６を向かい合わせに相対向させて双方の上フランジ部１５ａ，１６ａ同士と、双方の下フランジ部１５ｂ，１６ｂ同士とをそれぞれ溶接により接合して矩形の閉断面形状に形成したものである。そして、上記各フロントサイドフレーム１は、サスペンション９ａを支持する側である後端部１７側（図２の右端部側）から前後方向中間位置までの後方部分が上下方向の縦寸法を車幅方向の横寸法よりも長くした縦長の矩形断面形状を有し、前端部１８側（図２の左端部側）に進むに従い正方形により近い横断面形状を有するように形成されている。つまり、上記各フロントサイドフレーム１では、横寸法に対する縦寸法の比率である縦横比が前端部１８側に進むに従い１に近付くように横断面形状が変更設定されている。
【００２１】
さらに、具体的に説明すると、上記の後方部分の前側の位置（図４参照）では横寸法Ｗが「３」に対し縦寸法Ｈが「６」の割合に設定されて縦横比が２とされる一方、前端部１８側位置（図３参照）では横寸法Ｗが「５」に対し縦寸法Ｈが「６」の割合に設定されて縦横比が１．２とされ、前端部１８側に進む従い縦横比が１に近付くようにされている。
【００２２】
加えて、上記各フロントサイドフレーム１は、上記後方部分から前端部１８にかけての範囲において、縦寸法Ｈを略同一に保持しつつ、上記後方部分から前端部１８側に進むに従い横寸法が車幅方向外方（図２の上方）に増加され、この結果、各フロントサイドフレーム１は前端部１８側進む程、車幅方向外方に膨出するように形成されている。
【００２３】
以上の横断面形状の変更により、後端部１７側ではサスペンション９ａからの入力荷重等に対抗して車幅方向軸回りの揺動に対する抵抗強度の増大を図る一方、前端側においては車両前方もしくは斜め前方からの衝突荷重が入力しても車幅方向の曲げを生じ難くして前後方向の潰れ変形（座屈変形）による衝突荷重の吸収が行われ易くしている。しかも、前後方向の各部位に応じて最適な横断面形状にすることにより、結果として軽量化も図られることになる。
【００２４】
また、上記の上下フランジ部１５ａ，１６ａ、１５ｂ，１６ｂの車幅方向位置が前後方向に対し変更されている。すなわち、上フランジ部１５ａ，１６ａは、後方部分の前側から内方側パネル部材１５の側面に沿って一直線状に前端部１８まで延びるように位置付けられる一方、下フランジ部１５ｂ，１６ｂは上記後方部分から上記の横寸法の増加に従い徐々に車幅方向外方に移動するように位置付けられている。これにより、各フロントサイドフレーム１の各横断面における重心位置が横断面形状の変更に伴い変化するようにされている。
【００２５】
一方、上記各フロントサイドフレーム１の後端部１７には、図５に示すようにダッシュパネル５を挟んで車室７側からエンジンルーム６側にかけて車室７の下方位置からやや上方に屈曲され、この屈曲部１９の下面及び下面から連続する左右両側面を覆うように下からガセツトプレート２０が接合されている。そして、このガセットプレート２０に対し、サスペンション９ａを支持するサスペンションクロスメンバ（サブフレーム）９ｂが固定部９ｃ，９ｃにおいて取付けられ、このガセットプレート２０の取付け部分により上記サスペンション９ａから入力する上下方向外力が支持されるようになっている。これにより、上記各フロントサイドフレーム１の後端部１７における上記上下方向外力に基づく車幅方向軸回りの揺動に対する抵抗強度のより一層の増大と、縦長の横断面形状に基づく車幅方向の曲げ強度の低下に対する補強とが図られる。なお、図５中４ａはシュラウドアッパ４により保持されるラジエータである。
【００２６】
また、上記各フロントサイドフレーム１の前端部１８側の所定の前後方向範囲の両側壁部には、図５〜図７に示すように、車幅方向に向かって凹凸になるように前後方向に交互に繰り返して折り曲げられた第１ビード２１，２１が形成され、この第１ビード２１，２１により前方からの衝突荷重が各フロントサイドフレーム１にまで及ぶような重衝突荷重である場合に、上記各フロントサイドフレーム１が確実に前後方向に潰れ変形を起こして上記重衝突荷重の吸収が行われるようになっている。なお、上記第１ビード２１，２１は内外両側のパネル部材１５，１６の壁部で車幅方向に対し互いに同じ向きの凹凸形状になるように折曲され、これにより、両側壁部で互いに逆向きに折曲されるアコーディオン式にした場合に上下フランジ部が開いてしまうことになるというおそれを回避して、確実に前後方向に均一な潰れ変形が生じるようにされている。また、図５の１５ｃ，１６ｃ，…は上記第１ビード２１の凹凸に対応して下フランジ部１５ｂ，１６ｂに形成されたＶの字状の折曲部である。
【００２７】
さらに、上記第１ビード２１，２１の前端位置には各フロントサイドフレーム１の矩形断面の全周に連続する第２ビード２２が形成されており、この第２ビード２２により前方から衝突荷重が作用した場合に、まず上記第２ビード２２が圧縮されて潰れることにより各フロントサイドフレーム１が確実に前後方向に潰れるようにきっかけを与えるようになっている。
【００２８】
上記の第１ビード２１と、第２ビード２２とによって蛇腹ビードが構成されており、この蛇腹ビードにより前方から入力する衝突荷重により各フロントサイドフレーム１が確実に前後方向に圧縮されて座屈状の潰れ変形を引き起こして衝突エネルギーの吸収が図られる。
【００２９】
加えて、上記各フロントサイドフレーム１の前端部１８の前端に固定されたクラッシュボックス２は板素材を用いてプレス成形により略お椀形状に形成したものであり、前方からの衝突荷重が軽衝突荷重である場合に潰れ変形を起こすことにより衝突エネルギーの吸収を行い各フロントサイドフレーム１に影響を及ぼさないようになっている。また、衝突荷重が重衝突荷重である場合にも、その衝突荷重が各フロントサイドフレーム１に作用する前の段階に衝突エネルギーの初期吸収を行うようになっている。
【００３０】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、蛇腹ビードとして第１及び第２ビード２１，２２により構成しているが、これに限らず、第１及び第２ビード２１，２２のいずれか一方により構成してもよく、さらに上記蛇腹ビードを長穴状の切欠きにより構成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における車両の前部車体構造によれば、フロントサイドフレームの前端部側では衝突荷重の作用方向が前方ではなくオフセット衝突による斜め前方等であって作用方向の多少の変動が生じても、その変動した作用方向からの衝突荷重に対しフロントサイドフレームの前端部側を有効に圧縮変形（座屈変形）させ易くすることができる一方、フロントサイドフレームの後端部側では、サスペンション等からの上下方向外力が入力しても、その外力を有効に支持することができる。加えて、このようなフロントサイドフレームの前端部側と後端部側との剛性に対する相反する要求を両立させつつ、軽量化の要請をも満たすことができる。
【００３２】
また、 請求項１記載の発明によれば、オフセット衝突による斜め前方からの衝突荷重に対しより一層有効に対抗し得るようになる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明による効果に加え、補強部によりフロントサイドフレームの後端部側の曲げ変形やしなりを抑制もしくは防止して衝突荷重を確実に軸方向力としてフロントサイドフレームに入力させることができ、これにより、フロントサイドフレームの座屈変形を確実に引き起こさせることができる。加えて、衝撃緩和部とも相俟ってフロントサイドフレームの軸方向の座屈変形をより一層確実に生じさせることができ、衝突エネルギーの吸収をより確実に行うことができる。
【００３４】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明における衝撃緩和部を具体的に特定することができ、この衝撃緩和部としての蛇腹ビードによりフロントサイドフレームの前端部側に入力する軸方向荷重に対しフロントサイドフレームを確実に前後方向に圧縮変形（潰れ変形）させて、衝突エネルギーの吸収を確実に図ることができるようになる。
【００３５】
さらに、請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明における補強部を具体的に特定することができ、この補強部としてのガセットプレートによりフロントサイドフレームの後端部側の補強が確実に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の車両前部の車体構造の平面説明図である。
【図２】  図１のフロントサイドフレームの平面拡大図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線における端面説明図である。
【図４】  図２のＢ−Ｂ線における端面説明図である。
【図５】  図１のＣ−Ｃ線における一部省略拡大矢視図である。
【図６】  フロントサイドフレームの前端部側の部分斜視図である。
【図７】  図５のＤ−Ｄ線における一部省略拡大断面説明図である。
【符号の説明】
１            フロントサイドフレーム
１７          フロントサイドフレームの後端部
１８          フロントサイドフレームの前端部
２０          ガセットプレート（補強部）
２１          第１ビード（蛇腹ビード；衝撃緩和部）
２２          第２ビード（蛇腹ビード；衝撃緩和部）
Ｈ            縦寸法
Ｗ            横寸法
【図１】
0003767097.tif 000002
【図２】
0003767097.tif 000003
【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】
0003767097.tif 000008