JP2008222037A - 車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ荷重伝達部材を有効に利用して車両衝突時の入力を車輪を介して効率よく車体構造材に逃がすことができ、もって十分な衝撃吸収作用を達成できる車両の衝撃吸収構造を提供する。
【解決手段】フロントサイドメンバ１の前端の取付ブラケット１２にバンパリンフォース１５を脱着可能に取り付け、取付ブラケット１２を車幅方向外側に延設して、その前輪７と相対向する後面にタイヤ荷重伝達部材１８を固定し、オフセット大の前突時に、バンパリンフォース１５の端部と共に取付ブラケット１２を後方に変形させてタイヤ荷重伝達部材１８を前輪７に衝突させ、前輪７から車体構造材側に衝突時の入力を伝達する。タイヤ荷重伝達部材１８の断面中心（一点鎖線Ｌで示す）を前輪の中心Ｃの剛性が高いホイール部７ａに指向させることにより、入力伝達を効率よく行う。
【選択図】図１

Description

本発明は車両の衝撃吸収構造に係り、詳しくは障害物に対して車幅方向に大きくオフセットした衝突形態を想定して、車輪を介して衝突による入力を車体構造材に逃がすことにより衝撃を吸収する衝撃吸収構造に関するものである。

車両の衝突形態には種々のものがあり、その中には相手車両等の障害物に対して車幅方向に大きくオフセットした前突や後突がある。この種の衝突形態では自車両と障害物とのラップ量が小さいことから、肝心のサイドメンバは直接的に障害物と衝突することなく、より車幅方向外側に位置するバンパリンフォースの端部が障害物と衝突して片持ち支持的に変形するだけのため、衝撃吸収作用に関して改良の余地があった。

そこで、この種の衝突形態を想定した対策として、前突時の入力を車輪に伝達することにより衝撃吸収作用を得るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１の技術では、バンパリンフォースの両端後面に鋼板製のタイヤ荷重伝達部材を取り付け、バンパリンフォースの後方への変形に伴って前突時の入力をタイヤ荷重伝達部材を介して車輪側に逃がして衝撃吸収作用を得ている。
特開２００５−１１９５３７号公報

ところで、一般的にバンパリンフォースは他車や歩行者との衝突を考慮して車輪中心より高い位置に設置されるため、上記特許文献１の技術では、タイヤ荷重伝達部材の高さも車輪中心より高くなる。このため、車両の衝突時にタイヤ荷重伝達部材は車輪に対して真っ向から衝突することなく、車輪の上部、即ち、剛性を有するホイール部ではなくゴム製のタイヤに衝突することになる。

車両前突時の入力を車輪に伝達したときの衝撃吸収作用は、入力を車輪からサスペンションを介してサイドメンバ等の車体構造材に逃がしたり、或いは、入力を車輪からサイドシル等の車体構造材に逃がしたりすることにより発揮されるが、このようにゴム製のタイヤを介して入力伝達が行われるため入力を車体構造材に効果的に逃がすことができなかった。よって、この特許文献１の技術ではタイヤ荷重伝達部材を有効に利用しているとは言い難く、十分な衝撃吸収作用が得られないという問題を抱えていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、タイヤ荷重伝達部材を有効に利用して車両衝突時の入力を車輪を介して効率よく車体構造材に逃がすことができ、もって十分な衝撃吸収作用を達成することができる車両の衝撃吸収構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の前後方向に延設されたサイドメンバの端部に設けられてバンパリンフォースが取り付けられると共に、車幅方向外側に延設されて一側面がバンパリンフォースの端部と相対向し、他側面が車輪と相対向する取付ブラケットと、取付ブラケットの他側面に基端側を固定され、先端側を車輪の略中心に指向させたタイヤ荷重伝達部材とを備えたものである。

障害物に対して車両が車幅方向の何れかに大きくオフセットした衝突形態では、衝突による衝撃がバンパリンフォースの端部に集中するため、端部が片持ち支持的に車輪に向けて変形し始める。このとき、バンパリンフォースの端部は取付ブラケットの一側面に衝突して取付ブラケットを車輪に向けて変形させ、この取付ブラケットと一体でタイヤ荷重伝達部材が車輪に向けて変位する。

タイヤ荷重伝達部材の先端側は車輪の略中心、即ちホイール部に指向していることから、衝突時の入力はバンパリンフォースの端部、取付ブラケット、タイヤ荷重伝達部材を介して剛性の高いホイール部に伝達された後、ホイール部から車輪を支持するサスペンションを介してサイドメンバ等の車体構造材に、或いはホイール部からサイドシル等の車体構造材に効率よく逃がされ、何れの場合も確実に衝撃吸収作用が奏される。

請求項２の発明は、請求項１において、車両のフロントピラーの下端またはリヤピラーの下端と連続する車体構造材にジョイント部材の一端を連結し、ジョイント部材の他端をタイヤ荷重伝達部材に上方から連結したものである。
衝突時の入力を伝達可能な剛性を確保することによりタイヤ荷重伝達部材はかなりの重量を有し、このタイヤ荷重伝達部材の基端側を片持ち支持する取付ブラケットは大きな負担を受けるが、車体構造材からジョイント部材を介してタイヤ荷重伝達部材が支持されるため、取付ブラケットの負担が軽減される。また、結果として取付ブラケット、タイヤ荷重伝達部材及びジョイント部材を介してサイドメンバと車体構造材とが結合されるため、サイドメンバの端部の上下方向の位置変位が車体構造材により抑制され、これにより車体剛性の向上及びＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）性能の向上が達成される。

請求項３の発明は、請求項１または２において、取付ブラケットのバンパリンフォースの端部に対する対向面に、車両の衝突時の入力がバンパリンフォースを介して伝達されたときに変形を伴って入力を取付ブラケットに伝達する予備伝達部材を設けたものである。
従って、車両の衝突に伴ってバンパリンフォースの端部が車輪に向けて変形し始めると、予備伝達部材が変形して衝撃を吸収しながら取付ブラケットに入力を伝達することから、より早期にタイヤ荷重伝達部材を介して入力を車輪に伝達可能となる。

以上説明したように請求項１の発明の車両の衝撃吸収構造によれば、タイヤ荷重伝達部材を有効に利用して車両衝突時の入力を車輪を介して効率よく車体構造材に逃がすことができ、もって十分な衝撃吸収作用を達成することができる。
請求項２の発明の車両の衝撃吸収構造によれば、請求項１に加えて、タイヤ荷重伝達部材を支持する取付ブラケットの負担を軽減して破損を防止できると共に、サイドメンバの端部の上下方向の位置変位を抑制して車体剛性やＮＶＨ性能を向上することができる。

請求項３の発明の車両の衝撃吸収構造によれば、請求項１または２に加えて、より早期にタイヤ荷重伝達部材を介して入力を車輪に伝達し、これにより車輪から車体構造材への入力伝達を一層早めて、車室の変形量を減少させることができる。

以下、本発明を具体化した車両の衝撃吸収構造の一実施形態を説明する。
図１は本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す側面図、図２は同じく衝撃吸収構造が適用された車両の前部左側を示す平面図、図３は取付ブラケット周辺を示す斜視図である。なお、図１，２は主に車体構造材の相互関係を示しており、フロントフェンダー、ドア、ボンネット等の外装材は省略されている。また、図３は各部材の板厚を省略して表現している。

車両の前部には、左右方向（車幅方向）に所定間隔をおいて一対のフロントサイドメンバ１が配設されている。両フロントサイドメンバ１は閉断面構造をなして車両後方に延設され、フロントサイドメンバ１の後端はダッシュパネル２の下部に接続されると共に、フロア３の下面に設けられたサイドメンバ４に連続している。左右のフロントサイドメンバ１の前部の間にはフロントエンドクロスメンバ５が固定され、フロントエンドクロスメンバ５の上部の左右両側にはそれぞれアッパフレーム６（車体構造材）の前端が接続されている。両アッパフレーム６は車両の左右両側で後方に向けて延設されてダッシュパネル２の上部に接続され、このダッシュパネル２によりエンジンルームＥ1と車室Ｅ2とが区画されている。また、左右のアッパフレーム６とフロントサイドメンバ１との間には図示しないインナパネルがそれぞれ形成され、このインナパネルによりエンジンルームＥ1の左右両側にタイヤハウスＥ3が区画されている。

エンジンルームＥ１内には図示しないエンジンが搭載され、エンジンはエンジンマウントを介してフロントサイドメンバ１上に固定されている。タイヤハウスＥ3内には図示しないサスペンションに支持されて前輪７が収容され、サスペンションのロアアームの基端は、両フロントサイドメンバ１間に架設されたサスペンションメンバ８に連結され、サスペンションのストラットの上部はアッパフレーム６に連結されている。

アッパフレーム６の後端は、ダュシュパネル２の箇所でフロントピラーアッパ９（フロントピラー）の下端及びフロントピラーロア１０の上端に接続され、フロントピラーアッパ９は後方斜め上方に延設されてルーフと連続している。また、フロントピラーロア１０はダッシュパネル２の左右両側に沿って下方に延設されて、フロア３の左右両側で閉断面構造をなすサイドシル１１の前端と接続されている。

両フロントサイドメンバ１の前端には、四角板状の高張力鋼板からなる取付ブラケット１２が配設され、この取付ブラケット１２の後面は、フロントサイドメンバ１の前端に形成されたフランジ部１ａがスポット溶接されている（溶接箇所を図３に×印で示す）。
取付ブラケット１２の前側には、前後方向に延びる閉断面構造をなすクラッシュボックス１３が配設され、クラッシュボックス１３の後端に形成されたフランジ部１３ａがボルト１４（図３に一点鎖線で示す）により取付ブラケット１２の前面に脱着可能に固定されている。左右のクラッシュボックス１３の前側にはバンパリンフォース１５が左右方向に延設され、このバンパリンフォース１５は両クラッシュボックス１３の前端に対して溶接され、これにより車両前部にバンパリンフォース１５が支持されている。なお、クラッシュボックス１３はフロントサイドメンバ１に比較して剛性が低く設定され、これにより車両の前突時にはフロントサイドメンバ１に先行してクラッシュボックス１３が変形するように配慮されている。

左右の取付ブラケット１２はそれぞれ車幅方向の外側に延設されて延設部１２ａが形成され、延設部１２ａの前面はバンパリンフォース１５の左右の端部と相対向し、延設部１２ａの後面は前輪７と相対向している。延設部１２ａの前面には、鋼板から製作された予備伝達部材１７が配設されている。予備伝達部材１７は上下方向に連続する半円断面をなすように湾曲形成されると共に、その左右両側にフランジ部１７ａが形成され、これらのフランジ部１７ａを延設部１２ａの前面に対してスポット溶接されている（溶接箇所を図３に×印で示す）。

左右の取付ブラケット１２の延設部１２ａの後面には、鋼板から製作されたタイヤ荷重伝達部材１８が配設され、タイヤ荷重伝達部材１８の前端１８ａ（基端側）は取付ブラケット１２に対してスポット溶接により固定されている。タイヤ荷重伝達部材１８は四角断面をなして後方斜め下方に向けて延設され、その断面中心（図１に一点鎖線Ｌで示す）は車両の側面視において前輪７の中心Ｃに指向している。また、タイヤ荷重伝達部材１８の断面積は後方に向けて次第に拡大し、その後端１８ｂ（先端側）は閉塞されて閉断面構造をなすと共に、前輪７のタイヤ外周に対して所定のクリアランス（サスペンションによる前輪７の上下動や操舵時に干渉しない程度）をもって相対向している。

図１，２に示すように、上記アッパフレーム６は前後方向の中程から前方に向けて二股状に分岐し、以下、この分岐箇所をジョイント部材１９と称する。ジョイント部材１９はアッパフレーム６から前方斜め下方に向けて円弧状に延設され、ジョイント部材１９の下端は上記タイヤ荷重伝達部材１８の上面１８ｃに上方より当接してスポット溶接されている。なお、本実施形態では、ジョイント部材１９をアッパフレーム６と一体的に形成したが、例えば別部品として製作してボルト或いはスポット溶接によりアッパフレーム６と結合してもよい。

本実施形態の車両の衝撃吸収構造は以上のように構成されており、次に車両前突時の各部材の変形状況について説明する。なお、以下の説明では、図２に示すように、障害物Ａ（例えば、相手車両）に対して自車が右側に大きくオフセットして前突した場合を想定するが、当然ながら左側へのオフセット衝突でも変形状況は同様である。
前突による衝撃は主にバンパリンフォース１５の左端に集中するため、左端が片持ち支持的に後方に変形し始める。まず、バンパリンフォース１５の左端は前方より予備伝達部材１７に衝突し、予備伝達部材１７は変形して衝撃を吸収しながら取付ブラケット１２に入力を伝達する。この入力伝達により取付ブラケット１２が後方への変形を開始し、取付ブラケット１２と一体でタイヤ荷重伝達部材１８が後方に向けて変位し、その後端１８ｂが前輪７のタイヤ外周に衝突する。そして、タイヤ荷重伝達部材１８から前輪７への入力は、前輪７を支持するサスペンションを介してサイドメンバ等の車体構造材に逃がされたり、或いは前輪７が後方に押されてサイドシル１１に衝突した時点でサイドシル１１等の車体構造材に逃がされたりする。

ここで、本実施形態では、タイヤ荷重伝達部材１８の断面中心が前輪７の中心Ｃ、即ちホイール部７ａに指向していることから、タイヤ荷重伝達部材１８からの入力は、例えば特許文献１の技術のように車輪上部のゴム製のタイヤに伝達されることなく、剛性の高いホイール部７ａに伝達され、このホイール部７ａを介して上記フロントサイドメンバ１やサイドシル１１等に効率よく伝達される。加えて特許文献１の技術では、タイヤ荷重伝達部材１８が車輪のタイヤ外周に対して斜めに衝突するため、入力の一部が上方に分力されて無駄になり車輪に伝達される入力が減少するのに対し、本実施形態では、タイヤ荷重伝達部材１８が前輪７のタイヤ外周に真っ向から衝突するため、無駄を生じることなく入力を前輪７に伝達でき、この要因も入力伝達の効率化に貢献する。

また、前輪７のホイール部７ａを介した入力伝達は効率がよいだけでなく、入力がタイヤ荷重伝達部材１８からフロントサイドメンバ１やサイドシル１１に伝達されるまでの空走距離（入力を伝達することなく各部材が相互に位置変位する距離）を減少させる作用も奏する。即ち、前突時の障害物Ａは、バンパリンフォース１５、取付ブラケット１２、タイヤ荷重伝達部材１８、前輪７等を順次後方に押し退けながら自車に侵入し、フロントサイドメンバ１やサイドシル１１等の車体構造材への入力伝達により侵入を阻止されるため、フロントサイドメンバ１やサイドシル１１に早期に入力伝達するほど、自車への障害物Ａの侵入量、ひいては車室Ｅ2の変形量を減少できる。

前輪７のホイール部７ａはタイヤと比較して変形が極めて少ないため、タイヤ荷重伝達部材１８からの入力はホイール部７ａを介して最小の空走距離でフロントサイドメンバ１やサイドシル１１側に伝達される。よって、自車への障害物Ａの侵入量が減少し、障害物Ａの大きな侵入による車室変形を想定した対策、例えばフロントピラーアッパ９の補強等を不要とすることができ、これによる車両重量の増大を未然に防止できるという効果もある。

一方、上記のように取付ブラケット１２上に予備伝達部材１７を配置しているため、前突に伴ってバンパリンフォース１５の左端が後方に変形したときには、予備伝達部材１７を介して取付ブラケット１２側に早期に入力が伝達される。即ち、予備伝達部材１７によりバンパリンフォース１５と取付ブラケット１２との間の空走距離が減少されるため、結果としてタイヤ荷重伝達部材１８から前輪７への入力伝達がより早期に開始され、ひいては上記したフロントサイドメンバ１やサイドシル１１への入力伝達を一層早めて、車室Ｅ2の変形量を減少させることができる。

また、アッパフレーム６とタイヤ荷重伝達部材１８とをジョイント部材１９により連結していることから、図１に示すように、タイヤ荷重伝達部材１８は取付ブラケット１２により片持ち支持されるだけでなく、ジョイント部材１９を介してアッパフレーム６にも支持される。これにより取付ブラケット１２の負担が軽減され、例えば取付ブラケット１２自体の破損や取付ブラケット１２とタイヤ荷重伝達部材１８とを結合するスポット溶接箇所の剥離等のトラブルを未然に防止することができる。

また、図４はフロントサイドメンバ１、アッパフレーム６、取付ブラケット１２、タイヤ荷重伝達部材１８、ジョイント部材１９の関係を示した模式図であるが、ジョイント部材１９を設けることで、フロントサイドメンバ１の前部とアッパフレーム６の前部とが取付ブラケット１２、タイヤ荷重伝達部材１８及びジョイント部材１９を介して相互に結合されることになる。周知のようにフロントサイドメンバ１の前部は図４に矢印で示す上下方向に位置変位し易く、車体剛性の低下の要因になると共に、車両走行時にはＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）性能を低下させる要因にもなるが、フロントサイドメンバ１の前端の上下方向の位置変位がジョイント部材１９を介してアッパフレーム６により抑制されるため、車体剛性及びＮＶＨを共に向上させることができる。

一方、本実施形態では、特許文献１の技術のようにバンパリンフォースの端部に直接的にタイヤ荷重伝達部材を固定することなく、バンパリンフォース１５を支持する取付ブラケット１２にタイヤ荷重伝達部材１８を固定している。この構成のため、車両の整備・補修に際してバンパリンフォース１５を脱着するときには、重量物であるタイヤ荷重伝達部材１８を車両側に残したまま、通常の車両と同様にバンパリンフォース１５のみを容易に脱着でき、作業性の低下を未然に防止できるという効果もある。

さらに、取付ブラケット１２へのタイヤ荷重伝達部材１８の固定は、オフセット大の前突時の衝撃吸収にフロントサイドメンバ１をより大きく貢献させる利点もある。即ち、このときの取付ブラケット１２は、上記のようにタイヤ荷重伝達部材１８と共に後方に変形して前輪７への入力伝達を行う一方、一部の入力をフロントサイドメンバ１にも伝達する。よって、前突時の入力の一部はバンパリンフォース１５から取付ブラケット１２を介して直接的にフロントサイドメンバ１に伝達され、伝達された入力をフロントサイドメンバ１は圧縮荷重として受けて抗する。従って、特許文献１の技術のようにバンパリンフォースの端部にタイヤ荷重伝達部材を固定した場合に比較して、フロントサイドメンバ１をより有効に利用して一層大きな衝撃吸収作用を発揮させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではオフセット大の前突を想定して前輪７に対してタイヤ荷重伝達部材１８を設けた衝撃吸収構造として具体化したが、同様の原理を後輪（車輪）に適用することによりオフセット大の後突（主に自車に対する後続車の追突）に対応することもできる。

具体的には、サイドメンバ１の後端に取付ブラケット１２を介してリヤバンパのバンパリンフォース１５を取り付けると共に、取付ブラケット１２を車幅方向外側に延設して、そのバンパリンフォース１５の端部との対向面に予備伝達部材１７を設けると共に、後輪との対向面にタイヤ荷重伝達部材１８を固定する。また、リヤピラーの下端と連続するアッパフレーム（車体構造材）とタイヤ荷重伝達部材１８とをジョイント部材１９により連結する。この場合でも、後続車の追突時において上記実施形態と同様の種々の利点を得ることができる。

また、上記実施形態では、アッパフレーム６からタイヤ荷重伝達部材１８を支持するジョイント部材１９、及び取付ブラケット１２の前面の予備伝達部材１７を備えたが、これらの部材を省略してもよい。また、アッパフレーム６から円弧状に延設した形状にジョイント部材１９を形成し、上下方向に連続する半円断面をなすように予備伝達部材１７を形成したが、これらの形状に関しても任意に変更可能である。

本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す側面図である。 同じく本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部左側を示す平面図である。 取付ブラケット周辺を示す斜視図である。 サイドメンバ、アッパフレーム、取付ブラケット、タイヤ荷重伝達部材、ジョイント部材の関係を示した模式図である。

符号の説明

１ フロントサイドメンバ
６ アッパフレーム（車体構造材）
７ 前輪（車輪）
９ フロントピラーアッパ（フロントピラー）
１２ 取付ブラケット
１５ バンパリンフォース
１７ 予備伝達部材
１８ タイヤ荷重伝達部材
１９ ジョイント部材

Claims (3)

1. 車両の前後方向に延設されたサイドメンバの端部に設けられてバンパリンフォースが取り付けられると共に、車幅方向外側に延設されて一側面が上記バンパリンフォースの端部と相対向し、他側面が車輪と相対向する取付ブラケットと、
   上記取付ブラケットの他側面に基端側を固定され、先端側を上記車輪の略中心に指向させたタイヤ荷重伝達部材と
   を備えたことを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
2. 車両のフロントピラーの下端またはリヤピラーの下端と連続する車体構造材にジョイント部材の一端を連結し、該ジョイント部材の他端を上記タイヤ荷重伝達部材に上方から連結したことを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収構造。
3. 上記取付ブラケットの上記バンパリンフォースの端部に対する対向面に、上記車両の衝突時の入力が上記バンパリンフォースを介して伝達されたときに変形を伴って該入力を上記取付ブラケットに伝達する予備伝達部材を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の車両の衝撃吸収構造。

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