JP2005059650A

JP2005059650A - 自動車の車体前部構造

Info

Publication number: JP2005059650A
Application number: JP2003289752A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoshikawa; 雅之吉川; Toru Ishimaru; 徹石丸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】バンパリインフォースメントより車体前方に突出したエネルギ吸収部材が受けた衝突荷重をフロア骨格部材に効率良く伝達する。
【解決手段】フロントサブフレーム２２内におけるエネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材３６によって、エネルギ吸収部材３８に入力した衝突荷重を受けることができると共に、フロントサブフレーム２２とフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄの間におけるエネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材６６によって、サブフレーム補強部材３６で受けた衝突荷重をフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄに伝達できるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車の車体前部構造に係り、特に衝突時にエネルギ吸収部材が突出する自動車の車体前部構造に関する。

従来、自動車の車体前部構造においては、距離検出手段から出力される障害物との距離データと、走行状態検出手段からの車両の走行状態データに基づいて障害物との衝突の可能性を衝突予測手段により判定し、衝突が予測された時には、弾性体により突出付勢されたエネルギ吸収部材としてのバンパー本体を引込み位置に保持しているロック機構を解除してバンパー本体を車体前方に突出させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２９１８４５号公報

しかしながら、特許文献１のような衝突時に車体前方に突出するエネルギ吸収部材を、例えば、バンパリインフォースメントの下方にバンパリインフォースメントとは別部材として配設した場合には、衝突時にバンパリインフォースメントより車体前方に突出するエネルギ吸収部材を、フロントサイドメンバの下方に配置されるフロントサブフレームで支持する構成になる。この結果、エネルギ吸収部材に入力した衝突荷重は、フロントサブフレームとフロントサイドメンバを介して、車室のフロアを構成するフロア骨格部材に伝達される。このため、フロントサイドメンバの前部とフロントサブフレームとの上下方向オフセットにより、エネルギ吸収部材が受けた衝突荷重をフロア骨格部材に効率良く伝達できない。

本発明は上記事実を考慮し、バンパリインフォースメントより車体前方に突出したエネルギ吸収部材が受けた衝突荷重をフロア骨格部材に効率良く伝達できる自動車の車体前部構造を提供することが目的である。

請求項１記載の本発明は、車体前後方向に直線的に延び衝突時にバンパリインフォースメントより車体前方に突出するエネルギ吸収部材をバンパリインフォースメントの下方に配設した自動車の車体前部構造であって、
フロントサイドメンバに取付けられ、前記エネルギ吸収部材を支持するフロントサブフレームと
前記フロントサブフレーム内における前記エネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材と、
車室フロアの骨格部を構成するフロア骨格部材と、
前記フロントサブフレームと前記フロア骨格部材との間における前記エネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材と、
を有することを特徴とする。

従って、衝突時にバンパリインフォースメントより車体前方に突出したエネルギ吸収部材に入力した衝突荷重は、フロントサイドメンバに取付けられ、前記エネルギ吸収部材を支持するフロントサブフレームに入力する。この際、フロントサブフレーム内におけるエネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材によって、前記衝突荷重を受けることができると共に、フロントサブフレームとフロア骨格部材との間におけるエネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材によって、サブフレーム補強部材で受けた衝突荷重を車室フロアの骨格部を構成するフロア骨格部材に伝達できる。この結果、衝突時にエネルギ吸収部材に入力した、衝突荷重をサブフレーム補強部材と連結補強部材とによって、エネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に沿ってフロア骨格部材へ直線的に伝達できる。このため、バンパリインフォースメントより車体前方に突出したエネルギ吸収部材が受けた衝突荷重をフロア骨格部材に効率良く伝達できる。

請求項１記載の本発明は、車体前後方向に直線的に延び衝突時にバンパリインフォースメントより車体前方に突出するエネルギ吸収部材をバンパリインフォースメントの下方に配設した自動車の車体前部構造であって、フロントサイドメンバに取付けられ、エネルギ吸収部材を支持するフロントサブフレームとフロントサブフレーム内におけるエネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材と、車室フロアの骨格部を構成するフロア骨格部材と、フロントサブフレームとフロア骨格部材との間におけるエネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材と、を有するため、バンパリインフォースメントより車体前方に突出したエネルギ吸収部材が受けた衝突荷重をフロア骨格部材に効率良く伝達できるという優れた効果を有する。

本発明に係る自動車の車体前部構造における一実施形態を図１〜図４に従って説明する。

なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示す。

図１に示される如く、本実施形態では、自動車車体１０の前部１０Ａの車幅方向両端部に、車体前後方向に沿ってフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａが配設されており、フロントサイドメンバ１２の前端部１２Ｂには、フロントバンパリインフォースメント１４が架設されている。

また、フロントバンパカバー１６の上部１６Ａには、テレビカメラ、レーダ等からなり、車体１０の衝突を予知する周知のプリクラッシュセンサ１８が配設されている。

フロントサイドメンバ１２の後部１２Ｃは、車室２０の下部を構成するフロア骨格部材となっており、フロントサイドメンバ１２のキック部（屈曲部）を構成する中間部１２Ｄは、車室２０の前端下部を構成するフロア骨格部材となっている。

フロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの下面側には、フロントサブフレーム２２が取付けられており、フロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄには、エンジン２４がマウント２６を介して載置されている。

図３に示される如く、フロントサブフレーム２２は平面視において井型状となっており、下方側が開口したアルミの鋳造品で構成されている。また、フロントサブフレーム２２における前部の車幅方向両端部２２Ａは、ボルト等の締結部材３０によってフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの下面（図１参照）に固定されている。一方、フロントサブフレーム２２における後部の車幅方向両端部２２Ｂは、ボルト等の締結部材３２によってフロントサイドメンバ１２の前部１２Ａの下面（図１参照）に固定されている。なお、フロントサブフレーム２２における前部の車幅方向両端部２２Ａの下部近傍２２Ｃには、フロントサスペンションアーム３４の端部３４Ａが連結されている。

図４に示される如く、フロントサブフレーム２２における左右のサイドレール２２Ｄ内には、車体前後方向に沿ってサブフレーム補強部材３６が配設されており、サブフレーム補強部材３６は断面矩形状のアルミ押出し材で構成されている。また、サブフレーム補強部材３６の車体前方側には、エネルギ吸収部材３８が車体前後方向に沿って直線的に配設されている。即ち、エネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上にサブフレーム補強部材３６が配設されている。

エネルギ吸収部材３８は、衝突時にフロントバンパリインフォースメント１４（図１参照）より車体前方に突出するエネルギ吸収部材本体４０と、エネルギ吸収部材本体４０を車体前方へ移動するための移動装置４２とで構成されている。また、エネルギ吸収部材本体４０の前端部４０Ａには、左右のエネルギ吸収部材本体４０を連結するクロス材４４がボルト等の締結部材４６によって取付けられている。

エネルギ吸収部材３８の移動装置４２は、後端部に底板部４２Ａを有する円筒形状となっており、車体前方側から、円柱状のエネルギ吸収部材本体４０が挿入されている。

図２に示される如く、エネルギ吸収部材本体４０の後端部４０と移動装置４２の底板部４２Ａとの間には、コイルバネ等からなる付勢手段５０が配設されており、付勢手段５０はエネルギ吸収部材本体４０を車体前方（矢印Ａ方向）へ付勢している。一方、エネルギ吸収部材本体４０の後端部４０には、ワイヤ５２の前端部５２Ａが固定されており、ワイヤ５２の張力によって、エネルギ吸収部材本体４０を、付勢手段５０の付勢力に効して移動装置４２内に収納保持している。

ワイヤ５２の後端部５２Ｂは、サブフレーム補強部材３６内に配設されたロック機構５４に連結されており、ロック機構５４は制御回路５６に接続されている。制御回路５６は、プリクラッシュセンサ１８に接続されており、車体１０の衝突を予知した場合には、ロック機構５４を解除するようになっている。また、ロック機構５４が解除されると、付勢手段５０の付勢力によって、エネルギ吸収部材本体４０が車体前方（矢印Ａ方向）へ瞬時に移動するようになっている。

サブフレーム補強部材３６の前端部には前壁部３６Ａが形成されており、エネルギ吸収部材３８の移動装置４２の底板部４２Ａと、サブフレーム補強部材３６の前壁部３６Ａとは、フロントサブフレーム２２の前壁部２２Ｅを挟んでボルト６０とナット６２等の締結部材によって固定されている。

図３に示される如く、フロントサブフレーム２２とフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄとの間におけるエネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上には連結補強部材６６が車体前後方向にそって配設されており、連結補強部材６６は断面矩形状のアルミ押出し材で構成されている。

図２に示される如く、連結補強部材６６の前端部には前壁部６６Ａが形成されており、サブフレーム補強部材３６の後端部に形成された後壁部３６Ｂと、連結補強部材６６の前壁部６６Ａとは、フロントサブフレーム２２の後壁部２２Ｆを挟んでボルト６８とナット７０等の締結部材によって固定されている。

また、連結補強部材６６の後端部には後壁部６６Ｂが形成されており、連結補強部材６６の後壁部６６Ｂは、フロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄにボルト７２とナット７４等の締結部材によって固定されている。

なお、エネルギ吸収部材３８の強度Ｋ１と、サブフレーム補強部材３６の強度Ｋ２と、連結補強部材６６の強度Ｋ３との関係は、各部材の断面積、板厚、材料等によって、Ｋ１≦Ｋ２≦Ｋ３に設定されており、車体前方からエネルギ吸収部材３８に衝突荷重が作用した場合に、先ずエネルギ吸収部材３８が潰れた後、サブフレーム補強部材３６がフロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄとともに潰れ、その後、連結補強部材６６が潰れ、最後にフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄが潰れるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態の自動車の車体前部構造では、図１に示される如く、車体１０に装備した制御回路５６が、プリクラッシュセンサ１８からの信号に基づいて、車体１０の衝突を予知した場合に、ロック機構５４がワイヤ５２の連結保持を解除する。このため、付勢手段５０の付勢力によって、エネルギ吸収部材３８のエネルギ吸収部材本体４０が瞬時に車体前方（矢印Ａ方向）へ移動する。

この結果、衝突時にバンパリインフォースメント１４より車体前方に突出したエネルギ吸収部材３８に衝突荷重が入力する。エネルギ吸収部材３８に入力した衝突荷重は、フロントサイドメンバ１２に取付けられ、エネルギ吸収部材３８を支持するフロントサブフレーム２２に入力する。この際、フロントサブフレーム２２内におけるエネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材３６によって、前記衝突荷重を受けることができると共に、フロントサブフレーム２２とフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄの間におけるエネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材６６によって、サブフレーム補強部材３６で受けた衝突荷重をフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄに伝達できる。なお、アルミの鋳造品であるフロントサブフレーム２２は、アルミの押出し材で構成されたサブフレーム補強部材３６で補強されており座屈しない。

この結果、衝突時にエネルギ吸収部材３８に入力した、衝突荷重をフロントサブフレーム補強部材３６と連結補強部材６６とによって、エネルギ吸収部材３８の車体後方への延長線上に沿ってフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄへ直線的に伝達できる。このため、バンパリインフォースメント１４より車体前方に突出したエネルギ吸収部材３８が受けた衝突荷重をフロア骨格部材としてのフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄに効率良く伝達できる。

その後、エネルギ吸収部材３８が潰れた後、サブフレーム補強部材３６がフロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄとともに潰れ、その後、連結補強部材６６が潰れ、最後にフロントサイドメンバ１２の中間部１２Ｄが潰れる。

また、本実施形態では、エンジン２４がマウント２６を介して載置されているフロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄをサブフレーム補強部材３６によって補強しているため、マウント２４の作用するエンジン２４の荷重によりフロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄが撓むのを防止できる。この結果、アルミの鋳造品で構成されているフロントサブフレーム２２の板厚を厚くして、フロントサブフレーム２２の左右のサイドレール２２Ｄを補強する場合に比べて、車体重量を低減できる。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、コイルバネ等からなる付勢手段５０によって、エネルギ吸収部材本体４０を車体前方（矢印Ａ方向）へ突出したが、これに代えて、油圧、火薬、圧縮ガス等の他の押出し手段によってエネルギ吸収部材本体４０を車体前方（矢印Ａ方向）へ突出する構成としても良い。

本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部構造を示す概略側断面図である。本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部構造の要部を示す拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部構造の要部を示す車体斜め前方内側から見た一部を断面とした斜視図である。本発明の一実施形態に係る自動車の車体前部構造の要部を示す車体斜め前方内側から見た一部を断面とした分解斜視図である。

符号の説明

１０自動車車体
１２フロントサイドメンバ
１４フロントバンパリインフォースメント
１８プリクラッシュセンサ
２０車室
２２フロントサブフレーム
３６サブフレーム補強部材
３８エネルギ吸収部材
４０エネルギ吸収部材本体
４２エネルギ吸収部材の移動装置
６６連結補強部材

Claims

車体前後方向に直線的に延び衝突時にバンパリインフォースメントより車体前方に突出するエネルギ吸収部材をバンパリインフォースメントの下方に配設した自動車の車体前部構造であって、
フロントサイドメンバに取付けられ、前記エネルギ吸収部材を支持するフロントサブフレームと
前記フロントサブフレーム内における前記エネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設されたサブフレーム補強部材と、
車室フロアの骨格部を構成するフロア骨格部材と、
前記フロントサブフレームと前記フロア骨格部材との間における前記エネルギ吸収部材の車体後方への延長線上に配設された連結補強部材と、
を有することを特徴とする自動車の車体前部構造。