JP2008132935A - 車両の前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロワーインパクトバーのチューニングを安価且つ容易に行うことができ、時間と費用のコストを低減できるようにした、車両の前部構造を提供する。
【解決手段】 車両前部において車幅方向に配設されるフレーム部材３に接続されるとともに該フレーム部材３よりも下方に配設されるロワーインパクトバー４を有する車両１の前部構造であって、該ロワーインパクトバー４が、管状の部材により形成されるロワーインパクトバー本体４ａと、該ロワーインパクトバー本体４ａの両端にそれぞれ一体形成され、該ロワーインパクトバー４と該フレーム部材３とを接続するブラケット部１１とをそなえて構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は前突時における歩行者の下肢障害値を極力抑制するための車両の前部構造に関する。

従来、車両と歩行者とが前突（前面衝突）した際に歩行者に与える障害の度合い（以下、障害値という）を軽減する目的で車両の前部にロワーインパクトバー（あるいは下側バンパビーム）と呼ばれる部材が取付けられている。このロワーインパクトバーを設けることにより、歩行者の下肢にかかる応力を低減して障害値を軽減することができる（例えば、特許文献１参照）。

図３，４は従来技術における車両の前部構造を模式的に示す図である。図３に示すように、車両１００の前部にはフロントエンドクロスメンバ１０１，ブラケット１０２及びロワーインパクトバー１０３が備えられている。
フロントエンドクロスメンバ１０１は、車両１００に必要な強度を得るためのフレーム部材であって車両１００の前部を車幅方向（左右方向）に延び、両端が図示しないサイドメンバに接合されている。また、フロントエンドクロスメンバ１０１の両端付近の下面にはブラケット１０２がそれぞれ溶接されている。

また、一般にロワーインパクトバー１０３は下方に向かって開いたハット形の断面形状をなしており板金をプレス成形することにより形成されている。そして、このようなハット形の断面形状とすることにより、前方からの荷重に対して高い強度を持たせることができる。
ロワーインパクトバー１０３は車両の左右方向に延びており両端付近の上面がそれぞれブラケット１０２の下面に溶接されている。

また、これらのフロントエンドクロスメンバ１０１及びロワーインパクトバー１０３よりも前方側には、図４に示すように、フロントエンドクロスメンバ１０１，ロワーインパクトバー１０３を覆うように車両１００の外面を形成する樹脂製のバンパフェイス１０５が取り付けられている。
バンパフェイス１０５には、フロントエンドクロスメンバ１０１と略同じ上下方向位置に、車両１００の前端をなす前端面１０５Ａが形成され、前端面１０５Ａとフロントエンドクロスメンバ１０１との間には前端面１０５Ａとフロントエンドクロスメンバ１０１との隙間を埋めるようにウレタン等で形成されたエネルギ吸収部材（ＥＡ材）１０４Ａが取り付けられている。

また、バンパフェイス１０５には、ロワーインパクトバー１０３と略同じ上下方向位置に、車両１００の前方に向かって凸曲面をなす曲面部１０５Ｂが形成され、曲面部１０５Ｂとロワーインパクトバー１０３との間には曲面部１０５Ｂとロワーインパクトバー１０３との隙間を埋めるようにエネルギ吸収部材１０４Ｂが取り付けられている。なお、曲面部１０５Ｂの前端位置は前端面１０５Ａよりも後方に位置している。

以下、車両１００と歩行者とが前突した場合のロワーインパクトバー１０３の作用について説明する。
図４に示すように、走行する車両１００のバンパフェイス１０５の前端面１０５Ａに歩行者の下肢１０７が接触すると、バンパフェイス１０５は前端面１０５Ａを中心にフロントエンドクロスメンバ１０１に対して相対的に車両後方側に凹むように変形する。

このとき、バンパフェイス１０５の変形により前端面１０５Ａとフロントエンドクロスメンバ１０１との間でエネルギ吸収部材１０４Ａが押しつぶされる。これにより衝突によるエネルギがエネルギ吸収部材１０４Ａの変形にかかるエネルギとして吸収される。
その後、バンパフェイス１０５の変形がさらに進み、バンパフェイス１０５の前端面１０５Ａと曲面部１０５Ｂとの前後方向位置が等しくなると、バンパフェイス１０５の曲面部１０５Ｂが下肢１０７と接触し、前端面１０５Ａと曲面部１０５Ｂとの上下２点で下肢１０７と接触することになる。

下肢１０７と曲面部１０５Ｂとが接触するとバンパフェイス１０５は曲面部１０５Ｂを中心にロワーインパクトバー１０３に対して相対的に車両後方側に凹むように変形する。このとき、曲面部１０５Ｂとロワーインパクトバー１０３との間でエネルギ吸収部材１０４Ｂが押しつぶされ、これにより衝突によるエネルギがエネルギ吸収部材１０４Ｂの変形にかかるエネルギとして吸収される。

また、バンパフェイス１０５及びエネルギ吸収部材１０４Ｂはロワーインパクトバー１０３のフランジ部１０３Ａと下肢１０７との接触を防止して下肢１０７をフランジ部１０３Ａから保護する機能も有している。
このように、フロントエンドクロスメンバ１０１の下方にロワーインパクトバー１０３を設けることにより、車両１００と歩行者とが前突した時には、フロントエンドクロスメンバ１０１の前方とロワーインパクトバー１０３の前方との上下２箇所で下肢１０７と接触して下肢１０７にかかる応力集中を抑制することができる。

また、前突時に下肢１０７には、歩行者の自重による慣性力（静止状態を維持しようとする力）がかかる。これと同時に、下肢１０７の下端（つまり足下）には地面との摩擦力がかかる。このため、下肢１０７と車両１００との接触箇所が１箇所のみである場合には、接触部が車両前方に押し込まれるのに対し、接触部の上下は静止状態を維持しようとするため、接触箇所が１箇所のみの場合には接触部付近に下肢１０７に曲げ応力が集中することになる。

これに対し、ロワーインパクトバー１０３を設けることにより、車両１００と下肢１０７とが上下２箇所で接触し、ともに押し込むことにより、下肢１０７にかかる曲げ応力を分散させることができる。
また、上下２点で接触することにより、下肢１０７と地面との摩擦力に対抗して歩行者を車両１００進行方向に移動させることができ、歩行者の移動によっても下肢１０７にかかる応力を低減して、歩行者の下肢障害値を軽減することができる。
特開２００３−１１７５０号公報

ところで、ロワーインパクトバー１０３により歩行者の下肢障害値を効果的に軽減できるようにするためには、予め実験等によりロワーインパクトバー１０３の剛性，強度及び高さ位置等を最適にチューニングしておく必要がある。
しかしながら、上述した従来技術のものは、ロワーインパクトバー１０３が板金をプレス加工することにより形成されているため、ロワーインパクトバー１０３の剛性及び強度のチューニングのためにロワーインパクトバー１０３の板厚や形状を変更する場合には板金のプレス加工のための金型までも変更する必要があり、金型の変更に大幅な時間を要するだけでなくコスト増大の一因となる。

また、ロワーインパクトバー１０３がブラケット１０２を介してフロントエンドクロスメンバ１０１に取り付けられる構造となっているため、ロワーインパクトバー１０３の高さ位置等のチューニングを行う場合には、ブラケット１０２の形状を変更する必要があるためブラケット１０２を新たに設計する必要が生じる。この場合、ブラケット１０２を形成するための金型も変更する必要があり、チューニングにかかる時間及び費用が増大する。

また、従来技術ではロアーインパクトバー１０３を取り付けるためにブラケット１０２が必要であり、部品点数が増えるためこの点でも大きなコストとなっていた。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、ロワーインパクトバーのチューニングを安価且つ容易に行うことができ、時間及び費用のコストを低減できるようにした、車両の前部構造を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の本発明の車両の前部構造は、車両前部において車幅方向に配設されるフレーム部材に接続されるとともに該フレーム部材よりも下方に配設されるロワーインパクトバーを有する車両の前部構造であって、該ロワーインパクトバーが、管状の部材により形成されるロワーインパクトバー本体と、該ロワーインパクトバー本体の両端にそれぞれ一体形成され、該ロワーインパクトバーと該フレーム部材とを接続するブラケット部とをそなえていることを特徴としている。

該ブラケット部は、該ロワーインパクトバー本体の両端部の管状断面を扁平にプレス成形した扁平部と、該扁平部に形成されるボルト穴とを有していることが好ましい（請求項２）。
該ロワーインパクトバー本体は少なくとも車幅方向中央部では該フレーム部材よりも前方に位置していることが好ましい（請求項３）。

該フレーム部材及び該ロワーインパクトバーよりも前方には、該フレーム部材及び該ロワーインパクトバーを覆うバンパフェイスが設けられ、該ロワーインパクトバー本体は、少なくとも車幅方向中央部では、該フレーム部材の高さ位置での該バンパフェイスよりも後方に位置していることが好ましい（請求項４）。
該フレーム部材と該バンパフェイスとの間にはエネルギ吸収部材が設けられていることが好ましい（請求項５）。

本発明の車両の前部構造（請求項１）によれば、例えば鋼管等の管状の部材を曲げ成形することにより、金型を用いることなくロワーインパクトバーを容易に形成することができる。また、ロワーインパクトバーの両端にブラケット部が一体形成されているので、別体のブラケットを用いることなくロワーインパクトバーをフレーム部材に取り付けることができる。

このため、ロワーインパクトバーの剛性，強度及び高さ位置のチューニングのためにロワーインパクトバーの仕様を変更する場合には、使用する管状部材の仕様（例えば、外径，肉厚，材質）を変更したり、曲げ加工の位置や曲げ角度等を変更したりするだけでよく、部品の新規設計及び金型の変更に伴うコスト増及び作業時間の増大を抑制することができる。

さらに、ロワーインパクトバーとは別体のブラケットを必要としないため、部品点数を減らすことができ、この点でもコストを低減することができるとともに軽量化を図ることができる。
また、本発明の車両の前部構造（請求項２）によれば、ロワーインパクトバー本体の両端をプレス加工することでブラケット部を容易に形成することができる。

また、本発明の車両の前部構造（請求項３）によれば、歩行者との前突時に歩行者に対して、先にロワーインパクトバーが接し、ロワーインパクトバーの変形により衝撃が吸収される。そして、その後フレーム部材の変形により衝撃が吸収されて下肢への障害値が抑制される。
また、本発明の車両の前部構造（請求項４）によれば、車両と歩行者との衝突が軽度である場合に歩行者に対して、ロワーインパクトバー接するよりも前に歩行者の下肢とバンパフェイスとが接し、バンパフェイスが変形することで衝撃が吸収されて下肢への障害値がさらに抑制される。

また、本発明の車両の前部構造（請求項５）によれば、車両が前突した際のエネルギがさらに効率よく吸収されて下肢障害値を軽減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１，図２はいずれも本発明の一実施形態に係る車両の前部構造を説明するためのものであって、図１はロワーインパクトバーを含む車両の前部構造を模式的に示す図、図２は車両の前部構造を示す模式的な断面図である。
図１に示すように、車両１の前側には左右一対のサイドメンバ２が車長方向に延在している。また、車幅方向（左右方向）にはフロントエンドクロスメンバ（フレーム部材）３が水平に延びており、フロントエンドクロスメンバ３の両端部はそれぞれサイドメンバ２の前端部に接合されている。また、フロントエンドクロスメンバ３の両端付近の前面にはそれぞれ上下２つのボルト穴１７Ａ，１７Ｂが穿設されている。

なお、サイドメンバ２及びフロントエンドクロスメンバ３はいずれも車両１に必要な強度を得るためのフレーム部材であって鋼板を加工してアッセンブリ化することにより形成されている。
また、フロントエンドクロスメンバ３の下方にはロワーインパクトバー４が配設されている。このロワーインパクトバー４は主にロワーインパクトバー本体４ａと、ロワーインパクトバー本体４ａをフロントエンドクロスメンバ３に取り付けるためのブラケット部１１とから構成されている。

このうち、ロワーインパクトバー本体４ａは、両端が、上方且つ車幅方向外側にそれぞれ傾斜した方向に延び、左右の折曲部１９Ａ，１９Ｂの間は水平部１４により水平に連結されている。
即ち、ロワーインパクトバー本体４ａは車両１の中心に延びる仮想線Ｘを中心に左右対称に上方が広がるような形状をなしており、管状断面の鋼管を曲げ加工及びプレス加工することによって形成されている。

一方、ブラケット部１１は、ロワーインパクトバー本体４ａの左右両端にそれぞれ設けられている。ブラケット部１１は、ロワーインパクトバー本体４ａの端部から所定の長さ分だけ管状の断面を扁平にプレスすることにより成形された扁平部１１ａを有しており、左右のブラケット部１１には、フロントエンドクロスメンバ３の各ボルト穴１７Ａ，１７Ｂにそれぞれ対応した２つのボルト穴１６Ａ，１６Ｂがロワーインパクトバー４の延在方向に沿って穿設されている。

ボルト１５Ａ，１５Ｂはそれぞれボルト穴１６Ａ，１６Ｂ及びボルト穴１７Ａ，１７Ｂを貫通してフロントエンドクロスメンバ３のパネルに溶接されたウェルトナット１８Ａ，１８Ｂ（図２参照）に螺合し、これにより、ロワーインパクトバー４がフロントエンドクロスメンバ３にボルト接合されるようになっている。なお、符号１２は、扁平状断面のブラケット部１１と管状断面の連結部１３とを滑らかに連続して接続する斜面部である。

また、図２に示すように、ロワーインパクトバー４はブラケット部１１と斜面部１２との境界部１２Ａで僅かに前方に屈曲している。これにより、ロワーインパクトバー本体４ａの中央部分はフロントエンドクロスメンバ３よりも前方に位置するようになっている。
左右の連結部１３は、それぞれ折曲部１９Ａ，１９Ｂにおいてそれぞれ車幅中央方向に向けて折り曲げられている。左右の連結部１３及び左右の折曲部１９Ａ，１９Ｂは水平部１４を介して管状の断面で連続している。

即ち、水平部１４はロワーインパクトバー本体４ａの車幅方向中央部を水平に延在しており、水平部１４の前端部位置は図２に示すように、フロントエンドクロスメンバ３の前側面よりも前側に位置している。
さらに、図２に示すように、フロントエンドクロスメンバ３及びロワーインパクトバー４よりも前側にはフロントエンドクロスメンバ３及びロワーインパクトバー４を覆うように、車両１の外面を形成する樹脂製のバンパフェイス６が取り付けられている。

バンパフェイス６には、フロントエンドクロスメンバ３と略同じ上下方向位置に、車両１の前端部をなす前端面６Ａが形成され、前端面６Ａとロワーインパクトバー４のブラケット部１１との間には前端面６Ｂとフロントエンドクロスメンバ３との隙間を埋めるようにウレタン等により形成されるエネルギ吸収部材（ＥＡ材）５Ａが取り付けられている。
また、バンパフェイス６には、ロワーインパクトバー４の水平部１４と略同じ上下方向位置に車両１の前側に向けて凸曲面をなす曲面部６Ｂが形成され、曲面部６Ｂと水平部１４との間にはエネルギ吸収剤５Ｂが曲面部６Ｂと水平部１４との隙間を埋めるように取り付けられている。なお、曲面部６Ｂの前端位置は前端面６Ａよりも後方側に位置している。

本発明の一実施形態にかかる車両の前部構造はこのように構成されているので、シンプルな構成でありながら従来技術のものと少なくとも同等の歩行者の障害値軽減効果を得ることができる。
即ち、歩行者の下肢２０と走行する車両１のバンパフェイス６の前端面６Ａとが接触すると、車両１の進行に伴って、バンパフェイス６が前端面６Ａ付近ではフロントエンドクロスメンバ３に対して相対的に後方側に凹むように変形する。

バンパフェイス６の変形により前端面６Ａとフロントエンドクロスメンバ３との間でエネルギ吸収部材５Ａが押しつぶされ、衝突によるエネルギがエネルギ吸収部材５Ａの変形にかかるエネルギとして吸収される。
その後、バンパフェイス６の変形がさらに進み、前端面６Ａと曲面部６Ｂとが鉛直線上に並ぶと、曲面部６Ｂが下肢２０と接触し、前端面６Ａと曲面部６Ｂとの上下２点で下肢２０と接触する。

下肢２０と曲面部６Ｂとの接触により、車両１の進行に伴って、バンパフェイス６が曲面部６Ｂ付近では水平部１４に対して相対的に後方側に凹むように変形する。このとき、曲面部６Ｂとロワーインパクトバー４の水平部１４との間でエネルギ吸収部材５Ｂが押しつぶされ、これにより衝突によるエネルギがエネルギ吸収部材５Ｂの変形にかかるエネルギとして吸収される。
また、バンパフェイス６及びエネルギ吸収部材５Ｂは水平部１４と下肢２０との接触を防止して下肢２０を保護する機能も有している。

したがって、車両１と歩行者とが前突した時には、車両１と下肢２０との接触面積が大きくなることにより下肢２０へかかる圧力を低減して下肢２０にかかる応力集中を抑制して歩行者の下肢障害値を軽減することができる。

また、前突時には、下肢２０と車両１との接触部の上下に両方に歩行者の自重による慣性力（静止状態を維持しようとする力）がかかる。同時に、下肢２０の下端（つまり足下）には地面との摩擦力がかかる。このため、下肢２０と車両１との接触箇所が１箇所のみである場合には、接触部が車両前方に押し込まれるのに対し、接触部の上下は静止状態を維持しようとするため、接触部を中心に曲げ応力が集中することになる。

これに対し、車両１と下肢２０とが上下２箇所で接触し、衝撃エネルギを吸収するとともに押し込むことにより、下肢２０にかかる曲げモーメントを分散されることができる。
また、上下２点で接触することにより、地面との摩擦力に対抗して歩行者を車両１進行方向に移動させることができ、歩行者の移動によっても下肢２０にかかる応力を低減して、歩行者の下肢障害値を軽減することができる。

このように、本発明の車両の前部構造によれば、鋼管に曲げ加工を施すことにより、ロワーインパクトバー４を容易に形成することができる。また、ロワーインパクトバー４の両端部にプレス加工を施して扁平部１１ａを形成し、この扁平部１１ａにボルト穴１６Ａ，１６Ｂを設けることによりブラケット部１１を容易に形成することができる。
また、ロワーインパクトバー４とブラケット部１１とが一体形成されロワーインパクトバー４がブラケットとしての機能を有しているので、ロワーインパクトバー４とは別体のブラケットを用いることなくロワーインパクトバー４をフロントエンドクロスメンバ３に取り付けることができる。即ち、従来技術ではロワーインパクトバーを設置するために３部品（両端のブラケット及びロワーインパクトバー）必要であったが、本車両の前部構造ではロワーインパクトバー４のみで同等以上の作用効果を得ることができ、コストを削減することができるとともに車両の前部構造全体としての重量を低減するという効果もある。

さらに、ロワーインパクトバー４の剛性，強度及び水平部１４の高さ位置等のチューニングのためにロワーインパクトバーの仕様を変更する場合には、ロワーインパクトバー４を形成する鋼管の外径，板厚や材質の変更や、折曲部１９Ａ，１９Ｂの位置及び曲げ角度等を変更するだけでよく、ロワーインパクトバー４及びブラケットをプレス成形するための金型を必要としないため、ロワーインパクトバー４のチューニングにかかる費用を大幅に削減することができるとともに、ロワーインパクトバー４の仕様変更に要する時間を大幅に圧縮することができる。特に鋼管は種々の仕様のものが多量に市場に流通しているので、簡単且つ安価で入手することができるという利点もある。

なお、従来技術のものでは、ロワーインパクトバーが板金のプレス加工により形成されているため、断面形状がハット型となり前方にフランジ部が延出してしまうため、ロワーインパクトバーの前方にエネルギ吸収部材を設け、バンパフェイスに曲面部を形成する等して歩行者の下肢２０と鋭利なフランジ部との接触を防止することは歩行者の下肢障害値軽減のために重要である。

これに対して、本実施形態においては、水平部１４が管状断面のためフランジ部が形成されない。このため、歩行者の下肢２０と前方に突出したフランジ部との接触を防止するという意味合いではエネルギ吸収部材５Ｂを省略してもよい。このように、エネルギ吸収部材５Ｂを省略しても十分に衝突のエネルギを吸収できる場合にはエネルギ吸収部材５Ｂを省略してコストを圧縮することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、ロワーインパクトバー４の両端部の管状断面を扁平に押しつぶした扁平部１１ａにボルト穴１６Ａ，１６Ｂを設けることによりブラケット部１１が形成されているが、ブラケット部１１の形状はこれに限定されるものではない。例えば、扁平部を形成することを省略してロワーインパクトバーの両端部にボルト穴を設けるのみとしてもよく、ロワーインパクトバーの両端部に扁平部を形成してボルト穴を省略し、扁平部とフレーム部材とを溶接により接合するようにしてもよい。

また、実施形態ではロワーインパクトバーを鋼管で形成するようにしているが、適度な剛性と強度が得られるものであればロワーインパクトバーの材質は金属でなくてもよい。
また、フレーム部材としてのフロントエンドクロスメンバの両端がサイドメンバに接合されているが、これに限らず、フロントエンドクロスメンバが車両のモノコックボディの一部を形成するものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る車両の前部構造を説明するためのものであって、ロワーインパクトバーを含む車両の前部構造を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両の前部構造を説明するためのものであって、車両の前部構造を示す模式的な断面図である。 従来技術における車両の前部構造を模式的に示す斜視図である。 従来技術における車両の前部構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 車両
３ フロントエンドクロスメンバ（フレーム部材）
４ ロワーインパクトバー
４ａ ロワーインパクトバー本体
５Ａ，５Ｂ エネルギ吸収部材
６ バンパフェイス
６Ａ 前端面
６Ｂ 曲面部
１１ ブラケット部
１１ａ 扁平部
１４ 水平部
１５Ａ，１５Ｂ ボルト
１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ ボルト穴

Claims (5)

1. 車両前部において車幅方向に配設されるフレーム部材に接続されるとともに該フレーム部材よりも下方に配設されるロワーインパクトバーを有する車両の前部構造であって、
   該ロワーインパクトバーが、
   管状の部材により形成されるロワーインパクトバー本体と、
   該ロワーインパクトバー本体の両端にそれぞれ一体形成され、該ロワーインパクトバーと該フレーム部材とを接続するブラケット部とをそなえている
   ことを特徴とする、車両の前部構造。
2. 該ブラケット部は、
   該ロワーインパクトバー本体の両端部の管状断面を扁平にプレス成形した扁平部と、
   該扁平部に形成されるボルト穴とを有している
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の前部構造。
3. 該ロワーインパクトバー本体は少なくとも車幅方向中央部では該フレーム部材よりも前方に位置している
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両の前部構造。
4. 該フレーム部材及び該ロワーインパクトバーよりも前方には、該フレーム部材及び該ロワーインパクトバーを覆うバンパフェイスが設けられ、
   該ロワーインパクトバー本体は、少なくとも車幅方向中央部では、該フレーム部材の高さ位置での該バンパフェイスよりも後方に位置している
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の前部構造。
5. 該フレーム部材と該バンパフェイスとの間にはエネルギ吸収部材が設けられている
   ことを特徴とする、請求項４記載の車両の前部構造。

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