JP2007504033A - 自動車の前部構造 - Google Patents

Abstract

少なくとも２つの縦桁(11)から形成された上部構造(10)と、少なくとも１つの支持フレーム(21)から形成された下部構造(20)を有し、縦桁(11)は自動車の車室の前を縦方向に伸び、その前端部は横梁(13)を介して連結され、横梁(13)は前面衝突の際に縦桁(11)の変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収し、支持フレーム(21)は自動車の機能部品を支持し、自動車の前へ向けて伸びる少なくとも２つの縦アーム(22)から形成され、垂直な支柱(30)を介して上部構造の縦桁(11)と連結される自動車の前部構造において、前部構造(1)はエネルギ吸収部材(25)を有し、エネルギ吸収部材(25)は自動車の前へ向けて支持フレーム(21)に取り付けられ、エネルギ吸収部材(25)の主寸法は前面衝突の際に支持フレーム(21)の変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収するように、縦方向にあることを特徴とする自動車の前部構造。

Description

本発明は、自動車の前部構造に関する。
特に本発明は、少なくとも２つの縦桁から形成された上部構造と、少なくとも１つの支持フレームから形成された下部構造を有し、上記縦桁は自動車の車室の前を縦方向に伸び、上記縦桁の前端部は横梁を介して連結され、上記横梁は前面衝突の際に上記縦桁の変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収し、上記支持フレームは自動車の機能部品を支持し、上記自動車の前へ向けて伸びる少なくとも２つの縦アームから形成され、上記支持フレームは垂直な支柱を介して、上記上部構造の上記縦桁と連結される、自動車の前部構造に関する。

上述のタイプの自動車の前部構造は、少なくとも２つの別々の機械的特性、すなわち支持と前面衝突の処理を、独立に処理することを可能にする。当業者に「下部経路」の名で知られている構造の下の部分は、例えば動力装置のような自動車の機能部品を支持フレームを介して支持する。この下部経路は、支持フレームが車体から「分離された」部分であることによって、自動車の走行によってもたらされる振動と、支持フレームが支持するエンジンからもたらされる振動を軽減することを可能にする。当業者に「上部経路」の名で知られている構造の上の部分は、縦桁の衝撃に対する強度の効果によって、前面衝突に耐えることを可能にする。従って、この上部経路は、このような衝撃の車室内への進入をもたらさないように、衝撃応力によってもたらされる大きなエネルギを吸収する必要がある。

メーカは、乗客のために最適な安全性を得るために、前面衝突の際の益々大きな応力を吸収することを探求している。ところで、これらの応力に耐えるために縦桁の厚さ及び長さを増加することは、自動車の構造、重量、美観上の拘束によって制限される。

文献ＥＰ−Ｂ１−０９２６０４８には、縦桁の下に配置された補助シャーシが開示されており、縦桁と補助シャーシの前に配置された横方向のエネルギ吸収部材によって吸収されたエネルギは、次いで縦桁と補助シャーシの間に配分される。この文献の説明の中で言及されているように、このエネルギの配分は、例えば２つの自動車間の衝突のような、大きな前面衝突の場合には、開示されている構造は、補助シャーシの極めて大きな変形をもたらすであろうから、例えば歩行者がバンパーの高さで自動車によって衝撃を加えられる、「歩行者衝突」のような、小さい衝撃の場合に適用される。

実際、補助シャーシの前にある横方向のエネルギ吸収部材に対する大きな力は、この部材のふくらんだ形状が衝突によって直線形状になるとき、すなわち、曲げられた形状から初期の直線形状への復帰の際に、補助シャーシの縦部材に対して横方向の応力を発生させ、縦部材の間を開いて脆弱化する傾向がある。

前部構造は、実際には、上記に説明した「歩行者衝突」の場合のような、車両によって吸収されるべき小さいエネルギを発生する小さい衝撃と、大きいエネルギの衝撃との、２つの異なるタイプの衝撃に対処する必要がある。強いエネルギを発生する衝突には、「ダナー衝突（ｃｈｏｃ Ｄａｎｎｅｒ）」タイプ、すなわち、構造部品の限られた交換のみを要する低速の衝突と、搭乗者の最適な安全のために車室の変形をもたらすべきでない「クラッシュ」とがあり得る。

これらの様々な衝撃に、車両の同じ領域で対処することは困難である。そこで、ダナー衝突に対処するための横梁に、「歩行者衝突」に対処するためのスポンジ状物体を付加することが知られているが、この場合「歩行者衝突」の対処は最適化されることはない。従って、「下部経路」に配置された「歩行者衝突」用のバーを設けることが知られており、これはこのタイプの衝突においては有効ではあるが、他の衝撃吸収部材の設置を可能にしない。
ＥＰ−Ｂ１−０９２６０４８

従って、本発明の目的は、より頑丈でない車両の下部構造に損害を与えることなく、衝突の際に吸収されるエネルギを配分することを可能にする、自動車の前部構造を得ることにある。

また本発明の目的は、車両の同じ下部構造によって「歩行者衝突」と「ダナー衝突」に対処することを可能にする、自動車の前部構造を得ることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、本明細書の「技術分野」に記載した自動車の前部構造において、上記前部構造はエネルギ吸収部材を有し、上記エネルギ吸収部材は上記自動車の前へ向けて上記支持フレームに取り付けられ、上記エネルギ吸収部材の主寸法は、前面衝突の際に上記支持フレームの変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収するように、縦方向にあることを特徴とする自動車の前部構造を提供する。

上記支持フレームに取り付けられた上記エネルギ吸収部材の存在は、このようにして、衝突によってもたらされた応力を、前部構造の上部構造（横梁によるエネルギ吸収）と前部構造の下部構造（エネルギ吸収部材によるエネルギ吸収）との間に配分することを可能にする。

本発明の１特徴によれば、上記エネルギ吸収部材の主軸は、各上記支持フレームの上記縦アームの垂直な中心面内にある。

上記エネルギ吸収部材のこの配置は、上記支持フレームを互いに離隔させて脆弱化する、横方向の応力成分が発生しないようにすることを可能にする。

上記エネルギ吸収部材は、上記エネルギ吸収部材によって吸収されなかった応力が、縦方向の延長線上で、上記支持フレームへ伝達されるように、上記縦アームと概ね同じ高さに位置する。

実施の１変形によれば、上記エネルギ吸収部材は、上記支持フレームの上記縦アームの高さよりも低い高さに位置する。

本発明の１特徴によれば、上記エネルギ吸収部材の縦方向の寸法の値は、衝突の前には、上記エネルギ吸収部材の前端部が、上部構造の上記横梁から縦方向に後退しているようにする値である。従って、エネルギの吸収は、最初は上部経路に位置する上記横梁の前端部によってなされ、次いで、衝撃が大きいときには、上記横梁と下部経路に位置する上記エネルギ吸収部材によって同時になされる。

本発明においては、「歩行者衝突」のような小さい衝突に対する対処も考慮される。このため、上記下部構造の高さに、上記エネルギ吸収部材の前に位置する横方向バーが設けられる。

上記横方向バーは、概ね縦方向の支柱を介して上記支持フレームに取り付けられ、上記概ね縦方向の支柱は、主軸が上記支持フレームの各上記縦アームの垂直な中心面内に位置する２つの側方の縦方向の支柱と、少なくとも１つの中央の縦方向の支柱である。

本発明の１特徴によれば、上記エネルギ吸収部材は、上記側方の縦方向の支柱と部分的に重なる。

組み立て部品を形成する一体部品タイプの構造を実現するように、上記前部構造は、上記支持フレームの各上記縦アームの垂直な中心面内に、上記エネルギ吸収部材と上記側方の縦方向の支柱から形成された単体部品を有利に有し、あるいは、一体化された、上記横方向バーと、上記側方の縦方向の支柱と、上記エネルギ吸収部材を有する。

本発明のその他の特徴及び利点は、理解のために添付図面を参照する以下の詳細な説明を読むことによって明らかとなるであろう。これらの添付図面において：
図１は、本発明の第１の実施の形態による自動車の前部構造の概略斜視図であり、
図２ａは、図１に示す自動車の前部構造の、新品状態における側面図であり、
図２ｂは、衝突の第１段階における、図２に類似の図であり、
図２ｃは、衝突の第２段階における、図２ｂに類似の図であり、
図３は、本発明の第２の実施の形態による自動車の前部構造の側面図であり、
図４は、図３に示した実施の形態による自動車の前部構造の上面図であり、
図５は、第２の変形による構造部材の模式図であり、
図６は、第３の変形による構造部材の模式図であり、
図７は、第４の変形による構造部材の模式図である。

以下の説明において、自動車において伝統的に用いられ、図１の３面体Ｌ、Ｖ、Ｔによって示された向きに従う、縦、垂直、横方向を、非限定的に採用する。

本発明による構造は、中央の垂直縦方向面に関して全般的に対称性を呈する。図１、２ａ、２ｂ、２ｃに示すように、本発明による自動車の前部構造１は、車室から自動車の前部まで、２本の縦桁１１によって概ね水平面内に形成された、上部構造１０から主としてなる。２本の縦桁１１は、それぞれ箱形部材１２によって前へ延伸され、箱形部材１２の前端に取り付けられた横梁１３を介して互いに連結される。

前部構造１は、概ね水平面内に、上部構造１０の高さよりも低い高さに設けられた、下部構造２０も有する。下部構造２０は、自動車の機能部品、特に動力装置を支持するための支持フレーム２１を有する。支持フレーム２１は、車室から自動車の前部まで、前端が横アーム２３を介して連結された、少なくとも２本の縦アームによって形成される。下部構造２０の高さにおいて、縦アーム２２の前に、エネルギ吸収部材２５が支持フレーム２１に取り付けられる。

下部構造２０は、下部構造２０と上部構造１０の前端に近接して位置する垂直な支柱３０を介して上部構造１０に連結される。支柱３０は、支持フレーム２１を支持し、従ってエネルギ吸収部材２５を後方から支持する力を発生させることを可能にする。

これらの図に示すように、エネルギ吸収部材２５は、主軸が縦方向に位置し、小直径の基盤２６が、支持フレーム２１に取り付けられた大直径の基盤２７の縦方向の前方に位置する、円錐台形を呈する。エネルギ吸収部材２５は、エネルギ吸収部材の大きい方の寸法、すなわち主寸法が概ね縦方向にありさえすれば、その他の形状（例えば円筒形）を、本発明の枠を逸脱することなく有することができる。

円錐台形状のエネルギ吸収部材２５の大直径の基盤２７は、図２ａに示す初期状態において、エネルギ吸収部材２５の前の自由端が、自動車の前方に対して、上部構造１０の横梁１３から縦方向に後退して位置するように、支持フレーム２１に取り付けられ、その前端は自動車の前のほうへ伸びる。

従って、大きな前部衝突の際に、衝突によってもたらされた残留性のエネルギは、最初に上部構造１０の横梁１３によって吸収される。この横梁１３は、横梁１３が衝突のエネルギの大部分を吸収することができるような、形状的な特性とプレストレスを有する。衝突前に、自動車の前方へ向けてふくらんだ形状を有する横梁１３は、衝突によって、真っ直ぐにする傾向を有するふくらみ減少作用を受け、その結果、縦桁１１の前端に取り付けられた箱形部材１２の圧縮をもたらす。このとき、横梁１３の前端が位置し、図２ａに衝撃面Ｐｉで表わされた垂直面は、車室の方向へ後退する。

極めて大きな前部衝突の場合には、安全上の目標は、この衝撃面が車室まで後退することを妨げることにある。

ダナー衝突（ｃｈｏｃ Ｄａｎｎｅｒ）の場合には、修理費用を制限する目的で、目標は、この衝撃面が上部構造１０の縦桁１１の前端、及び下部構造２０の支持フレーム２１の前端以上に後退することを妨げることにある。

これらの、衝突の各々に特有の目標を実現するために、これらの様々な衝突によって発生されたエネルギは、衝撃面のあらかじめ定められた後退後に、下部構造２０におけるエネルギ吸収部材２５と上部構造１０における箱形部材１２とによって吸収される。

図２ａ、２ｂ、２ｃは、下部構造２０におけるエネルギ吸収部材２５が、エネルギの一部を吸収するようになる衝突の例を表す。図２ａは、横梁１３の前端が、車室からある値Ｌだけ離されている静止状態を表す。エネルギ吸収部材２５の前端は、横梁１３の対応する値Ｌよりも小さい値ｌだけ、車室から離されている。従って、衝撃面Ｐｉは、車室の垂直面から値Ｌだけ離されている、横梁１３の前端を通る垂直な面である。

図２ｂは、衝突の第１段階を表す。この衝突は、箱形部材１２と横梁１３の変形をもたらし、衝撃面Ｐｉを車室へ向けて移動させるのに充分な大きさである。車室に対する横梁１３の前端の距離が、車室に対するエネルギ吸収部材２５の前端の距離と等しくなったときには、衝撃面Ｐｉは、エネルギ吸収部材２５の前端を含む。もし、衝突が、吸収するべきエネルギが残留するほど充分大きいと、残留エネルギの吸収は、上部構造１０における箱形部材１２及び横梁１３と、下部構造２０におけるエネルギ吸収部材２５によって実行される（図２ｃ参照）。

衝突を３タイプに区分する。
弱い衝突に場合には、衝撃面Ｐｉは、エネルギ吸収部材２５の前端まで達しない。エネルギ吸収部材２５は無傷のままであり、横梁１３のみ、場合によっては箱形部材１２を交換する必要がある。

ダナー衝突の場合には、衝撃面Ｐｉは、エネルギ吸収部材２５の前端に達し、エネルギ吸収部材２５を変形させながら車室へ向かって後退を継続するが、支持フレーム２１の前端と縦桁１１の前端には達しない。エネルギ吸収部材２５は、エネルギの一部を吸収し、衝撃面Ｐｉが、車室へ向けて、縦桁１１まで、または支持フレーム２１まで後退することを妨げることを可能にする。横梁１３と、箱形部材１２と、エネルギ吸収部材２５は交換する必要があるが、縦桁１１と支持フレーム２１は無傷のままである。

最後に、激しい衝突の場合は、衝撃面Ｐｉは車室へ向かって後退し、縦桁１１の前端部を越える。前部構造１の全体が変形され交換を要するが、上部経路における横梁１３と、箱形部材１２と、縦桁１１によるエネルギの吸収と、下部経路におけるエネルギ吸収部材２５と支持フレーム２１によるエネルギの吸収との、一緒になったエネルギの吸収が、前部構造の車室内への侵入を防止し、搭乗者の安全を確保することを可能にする。

図１に明示されているように、エネルギ吸収部材２５は、縦方向の主軸が、縦桁１１の縦方向の軸と同じ垂直面内に位置するように、横方向に配置される。この特有の配置は、衝突によってエネルギ吸収部材２５に圧縮力が加えられたときに、下部構造２０の支持フレーム２１へ、応力の横方向成分が伝達されなくすることを可能にする。本発明のこの目標、すなわち縦アーム２２を互いに開き、支持フレーム２１を脆弱にする、応力の横方向成分を伝達されなくすることは、２つの実施の変形によって達成される。

図１、２ａ、２ｂ、２ｃに示す第１の変形においては、エネルギ吸収部材２５は、各縦アーム２２の延長線上に配置される。エネルギ吸収部材２５が圧縮されるときの応力は、エネルギ吸収部材２５から縦アーム２２へ、縦方向に全部伝達される。

図示しない第２の変形においては、エネルギ吸収部材２５は、支持フレーム２１の高さよりも高い位置に配置される。応力は、縦方向の主成分と、垂直方向の成分によって、エネルギ吸収部材２５から縦アーム２２へ伝達される。有利には、エネルギ吸収部材２５は、縦アーム２２と同じ高さに配置されるべきであるが、エネルギ吸収部材２５を、縦桁１１と支持フレーム２１との間の高さに配置することも可能である。同様に、最低地面高、すなわちシャーシと自動車の最低部との間に保つべき間隔が充分なら、エネルギ吸収部材２５を、支持フレーム２１の高さよりも低い高さに配置することも可能である。

図３、４に示すように、本発明の第２の実施の形態による前部構造１の下部構造２０は、下部経路における歩行者衝突の処理装置と両立する。歩行者衝突の処理装置は、エネルギ吸収部材２５の前に配置された横方向バー４１から構成される。横方向バー４１は、支持フレーム２１の横アーム２３と概ね平行で、縦方向の支柱４２を介して支持フレーム２１へ連結される。縦方向の支柱４２は、横方向バー４１を、下部構造２０におけるエネルギ吸収部材２５の前に配置し、有利には、上部構造１０における横梁１３の前端部の前に配置するようにするものである。

この第２の実施の形態の様々な変形によれば、縦方向の支柱４２の数は変更することができ、望ましくは少なくとも３である。横方向バー４１は、少なくとも２つの側方の縦方向の支柱４３と中央の縦方向の支柱４４によって支持される。中央の縦方向の支柱４４の数を変更することもできる。側方の縦方向の支柱４３は、支持フレーム２１の縦アーム２２の延長線上を概ね縦方向に伸びる。側方の縦方向の支柱４３のこの配置は、歩行者衝突による応力の縦アーム２２における最適な回収を可能にする。

側方の縦方向の支柱４３とエネルギ吸収部材２５は、支持フレーム２１の横方向の概ね同じ位置、すなわち支持フレーム２１の縦アーム２２の軸の延長線上に取り付けられる。図３、４は、下部経路における歩行者衝突の処理装置を有する第２の実施の形態の第１の変形を示す。エネルギ吸収部材２５と側方の縦方向の支柱４３の、縦アーム２２の延長線上における配置を可能にするために、エネルギ吸収部材２５は、その下部に、側方の縦方向の支柱４３をくぼみの中に通すことを可能にするための穴を有することができる。

図示されていない、エネルギ吸収部材が支持フレームよりも低い高さに配置される場合には、側方の縦方向の支柱４３を通すためのくぼみは、エネルギ吸収部材２５よりも高い部分における穴によって形成されることが理解されるであろう。

図５は、下部経路に歩行者衝突の処理装置を有する第２の実施の形態の第２の変形を示す。エネルギ吸収部材２５と側方の縦方向の支柱４３の、縦アーム２２の延長線上における配置を可能にするために、本発明による構造は、エネルギ吸収部材２５と一体化された側方の縦方向の支柱４３から形成された単体部品４５を有することができる。従って、単体部品４５は、側方の縦方向の支柱に相当する第１部分と、エネルギ吸収部材に相当する第２部分を有する。第１部分は、この第１部分が歩行者衝突によって発生されるエネルギを吸収することが可能であるように所定の第１の応力でプレストレスされ、第２部分は、この第２部分がダナー衝突によって発生されるエネルギを吸収することが可能であるように所定の第２の応力でプレストレスされる。様々なプレストレスは、単体部品４５の２つの部分の異なる厚さとリブ付けによって得られる。横方向バー４１は、バンパーの内面、すなわち車両の方に向けられたバンパーの面に取り付けることが望ましい。

図６は、下部経路に歩行者衝突の処理装置を有する第２の実施の形態の第３の変形を示す。エネルギ吸収部材２５と側方の縦方向の支柱４３の、縦アーム２２の延長線上における配置を可能にするように、本発明による構造は、横方向バー４１と、側方の縦方向の支柱４３と、エネルギ吸収部材２５から形成された単一の組立体４６を有することができる。この場合、１つのエネルギ吸収部材２５よりも重い組立体４６は、組立体４６の前部の重量が過度に不利益をもたらさないように、支持フレーム２１に固定して取り付ける必要がある。

図７に示すように、組立体４６は、横方向バー４１の下と側方の縦方向の支柱４３の下を概ね水平方向に伸びる下部カウリング４７を有利に有することができる。従って、組立体４６は、前部構造１が装着されたときに、下部カウリング４７が、動力装置の下に存在するカウリングと連続するように作られる。組立体４６を有するこのような製品は、組み付けが容易で、衝突の際の交換が容易な前部構造を得ることを可能にする。

これらの様々な変形は、図３に示すように、上部経路における、上部構造１０における横梁１３の前端部を覆うスポンジ状物体１４を有するタイプの、歩行者衝突の処理装置に取り付けることができる。

Claims (10)

1. 少なくとも２つの縦桁（１１）から形成された上部構造（１０）と、少なくとも１つの支持フレーム（２１）から形成された下部構造（２０）を有し、上記縦桁（１１）は自動車の車室の前を縦方向に伸び、上記縦桁（１１）の前端部は横梁（１３）を介して連結され、上記横梁（１３）は前面衝突の際に上記縦桁（１１）の変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収し、上記支持フレーム（２１）は自動車の機能部品を支持し、上記自動車の前へ向けて伸びる少なくとも２つの縦アーム（２２）から形成され、上記支持フレーム（２１）は垂直な支柱（３０）を介して、上記上部構造（１０）の上記縦桁（１１）と連結される、自動車の前部構造（１）において、上記前部構造（１）はエネルギ吸収部材（２５）を有し、上記エネルギ吸収部材（２５）は上記自動車の前へ向けて上記支持フレーム（２１）に取り付けられ、上記エネルギ吸収部材（２５）の主寸法は、前面衝突の際に上記支持フレーム（２１）の変形を最小限にするのに充分なエネルギの量を吸収するように、縦方向にあることを特徴とする自動車の前部構造。
2. 上記エネルギ吸収部材（２５）の主軸は、上記支持フレーム（２１）の各上記縦アーム（２２）の垂直な中心面内にあることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の前部構造。
3. 上記エネルギ吸収部材（２５）は、上記支持フレーム（２１）の上記縦アーム（２２）と概ね同じ高さに位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車の前部構造。
4. 上記エネルギ吸収部材（２５）は、上記支持フレーム（２１）の上記縦アーム（２２）の高さよりも低い高さに位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車の前部構造。
5. 上記エネルギ吸収部材（２５）の主寸法は縦方向にあり、衝突の前には、上記エネルギ吸収部材（２５）の前端部は、上部構造（１０）の上記横梁（１３）から縦方向に後退していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動車の前部構造。
6. 上記下部構造（２０）の高さに、上記エネルギ吸収部材（２５）の前に位置する横方向バー（４１）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車の前部構造。
7. 上記横方向バー（４１）は、概ね縦方向の支柱（４３、４４）を介して上記支持フレーム（２１）に取り付けられ、上記概ね縦方向の支柱（４３、４４）は、主軸が上記支持フレーム（２１）の各上記縦アーム（２２）の垂直な中心面内にそれぞれ位置する２つの側方の縦方向の支柱（４３）と、少なくとも１つの中央の縦方向の支柱（４４）であることを特徴とする、請求項６に記載の自動車の前部構造。
8. 上記エネルギ吸収部材（２５）は、上記側方の縦方向の支柱（４３）と部分的に重なることを特徴とする、請求項７に記載の自動車の前部構造。
9. 上記支持フレーム（２１）の各上記縦アーム（２２）の垂直な中心面内に、上記エネルギ吸収部材（２５）と上記側方の縦方向の支柱（４３）から形成された単体部品（４５）を有することを特徴とする、請求項７に記載の自動車の前部構造。
10. 一体化された、上記横方向バー（４１）と、上記側方の縦方向の支柱（４３）と、上記エネルギ吸収部材（２５）と、下部カウリング（４７）を有することを特徴とする、請求項７に記載の自動車の前部構造。

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