JP2009035233A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＯＬＥなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる車体構造を提供することを課題とする。
【解決手段】車両の前部の車体構造１であって、左右一対のフロントサイドメンバ１０，１０と、左右一対のフロントサイドメンバ１０，１０の前端側に配設されるバンパリーンフォースメント１２と、バンパリーンフォースメント１２の後面１２ａにおける左右のフロントサイドメンバ１０，１０間に設けられ、バンパリーンフォースメント１２が曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバ１０又はフロントサイドメンバ１０の前端に結合される部材（例えば、エネルギ吸収部１１）に嵌合可能なブラケット１３，１３とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前部の車体構造に関する。

乗用車などの各種車両における前部の車体構造は、前面衝突したときに入力される荷重を吸収するための構造が採られている（特許文献１など）。この車体構造では、車両の前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバが配設され、この主要なエネルギ吸収部材であるフロントサイドメンバによって衝突による荷重を吸収する。さらに、車両の最前部には、最初に衝突荷重を受けて吸収するためのバンパリーンフォースメントが配設されている。さらに、このバンパリーンフォースメントとフロントサイドメンバとの間には、軸方向に変形して衝突荷重を吸収する左右一対のクラッシュボックスが結合されている。
特開２００２−６７８４０号公報 特開２００３−１９１８０６号公報 特開２００６−３４７２２５号公報 特開２０００−２３８５９１号公報 特開２００４−６６９３２号公報

車両前面の中央付近の限られた領域に対するＰＯＬＥ（電信柱など）前面衝突の場合、車体前部においてエネルギを吸収するためのＥＡ[Energy Absorbtion]構造部材（フロントサイドメンバなど）がフルラップ前面衝突と比べて有効に機能できず、衝突による過大な荷重（エネルギ）を十分に吸収できない。具体的に、図７を参照して、従来の車体前部構造１００におけるＰＯＬＥ前面衝突時の作用について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、衝突による過大な荷重Ｆが、車体の前面における左右のフロントサイドメンバ１０１，１０１間の一箇所に入力される。次に、図７（ｂ）に示すように、その過大な荷重Ｆによってクラッシュボックス１０２とバンパリーンフォースメント１０３との結合部を基点（回転中心）として回転モーメントＭが発生し、バンパリーンフォースメント１０３が略Ｖ字状に折れ曲がる。そのため、クラッシュボックス１０２が軸方向に圧縮されず、クラッシュボックス１０２が内側に横折れする。次に、図７の（ｃ）に示すように、クラッシュボックス１０２によってフロントサイドメンバ１０１が軸方向に押し込まれず、フロントサイドメンバ１０１も横折れする。そのため、フロントサイドメンバ１０１では、衝突による荷重を十分に吸収できない。その結果、客室より前の車体前部構造１００によって、衝突による過大な荷重Ｆを受け止めるために必要なＥＡ量を得られない。

そこで、本発明は、ＰＯＬＥなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる車体構造を提供することを課題とする。

本発明に係る車体構造は、左右一対のフロントサイドメンバと、左右一対のフロントサイドメンバの前端側に配設されるバンパリーンフォースメントと、バンパリーンフォースメントの後面における左右一対のフロントサイドメンバ間に設けられ、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバ又はフロントサイドメンバの前端に結合される部材に嵌合可能なブラケットとを備えることを特徴とする。

この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面における左右のフロントサイドメンバ間にブラケットが配設されている。ＰＯＬＥ前面衝突などによって車両前面中央付近に過大な荷重が入力された場合、その荷重によってバンパリーンフォースメントが曲げ変形を受け、バンパリーンフォースメントが左右のフロントサイドメンバ間で折れ曲がり、バンパリーンフォースメントがフロントサイドメンバに接近する。すると、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面に配設されているブラケットがフロントサイドメンバ自体あるいはフロントサイドメンバの前端に結合する部材に嵌合し、バンパリーンフォースメントで受けている荷重をブラケットを介してフロントサイドメンバに伝達する。フロントサイドメンバでは、大きな荷重が軸方向に伝達されるので、軸圧縮する（軸方向に潰れる）。その結果、フロントサイドメンバによって衝突による荷重を十分に吸収でき、客室より前の車体前部におけるＥＡ量が増大する。このように、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面にブラケットを配設することにより、ＰＯＬＥなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる。なお、ＰＯＬＥによる前面衝突以外でも車両前面の中央付近に荷重が入力される衝突（例えば、オフセット衝突）の場合、本発明に係る車体構造によって、上記の作用効果が得られる。

本発明の上記車体構造では、フロントサイドメンバの前端に結合されるエネルギ吸収部を備え、バンパリーンフォースメントは、エネルギ吸収部の前端に結合される構成としてもよい。

この車体構造では、フロントサイドメンバの前端にエネルギ吸収部が結合され、エネルギ吸収部にバンパリーンフォースメントが結合されている。上記したように車両前面の中央付近に過大な荷重が入力された場合、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受け、バンパリーンフォースメントが折れ曲がると、エネルギ吸収部も横折れする。すると、この車体構造では、バンパリーンフォースメントの後面に配設されているブラケットがエネルギ吸収部に嵌合し、バンパリーンフォースメントで受けている荷重をブラケットを介してフロントサイドメンバに伝達する。これによって、上記したうように、フロントサイドメンバは軸圧縮する。その結果、エネルギ吸収部では十分に荷重を吸収できないが、フロントサイドメンバによって衝突による荷重を十分に吸収できるので、客室より前の車体前部におけるＥＡ量が増大する。

本発明は、バンパリーンフォースメントの後面にブラケットを配設することにより、ＰＯＬＥなどによる前面衝突の場合に衝突による荷重をブラケットをよってフロントサイドメンバに伝達でき、衝突による荷重をフロントサイドメンバによって十分に吸収することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る車体構造の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る車体構造を、普通乗用車の車体前部構造に適用する。本実施の形態に係る車体前部構造は、バンパリーンフォースメントの後面に取り付けられた左右一対のブラケットを備え、バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときにフロントサイドメンバの前端に結合されるクラッシュボックス（エネルギ吸収部に相当）にブラケットが嵌合する構造である。本実施の形態には、２つの形態があり、第１の実施の形態が基本の形態であり、第２の実施の形態がフロントサイドメンバへの軸方向への押し込み性を向上させた形態である。

図１〜図３を参照して、第１の実施の形態に係る車体前部構造１の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。図２は、図１のブラケット周辺の斜視図である。図３は、図１のブラケットの正面図である。

車体前部構造１では、車幅方向（Ｗ）においてエンジンなどを挟んだ位置に、車両前後方向（Ｌ）に延びる左右一対のフロントサイドメンバ１０，１０が配設されている。フロントサイドメンバ１０は、車体前部における主要なＥＡ構造部材であり、衝突時にクラッシュボックス１１，１１やバンパリーンフォースメント１２などの車両前部で吸収しきれなかった衝突荷重を吸収する部材である。フロントサイドメンバ１０では、所定の圧縮強度を有しており、その圧縮強度より大きな荷重が軸方向に加わると圧縮変形（座屈）し、その圧縮変形によって荷重を吸収する。

左右のフロントサイドメンバ１０，１０の各前端には、車両前後方向（Ｌ）に延びる左右一対のクラッシュボックス１１，１１がそれぞれ結合されている。フロントサイドメンバ１０の前端にはフランジ１０ａが形成され、クラッシュボックス１１の後端にはフランジ１１ａが形成されており、フランジ１０ａとフランジ１１ａとが合わせられた状態でボルト締結によってフロントサイドメンバ１０とクラッシュボックス１１とが結合される。

クラッシュボックス１１は、衝突時の荷重を吸収するための部材であり、かつ、バンパリーンフォースメント１２を支持する部材である。クラッシュボックス１１は、フロントサイドメンバ１０で衝突時の荷重を吸収する前にその荷重を吸収するために、フロントサイドメンバ１０の圧縮強度より小さい圧縮強度を有している。クラッシュボックス１１では、その圧縮強度より大きな荷重が軸方向に加わると圧縮変形し、その圧縮変形によって荷重を吸収する。

クラッシュボックス１１は、断面視して有底のハット形状であり、本体部材１１ｂと底板部材１１ｃからなる。本体部材１１ｂは、一枚の板を折り曲げて形成したハット形状（断面視）であり、両端にフランジ部を有する。底板部材１１ｃは、一枚の平板であり、本体部材１１ｂと同一の幅である。クラッシュボックス１１は、本体部材１１ｂの両側のフランジ部と底板部材１１ｃとが合され、溶接などによって接合されて形成される。クラッシュボックス１１は、底板部材１１ｃ（本体部材１１ｂのフランジ部）が車幅方向（Ｗ）において外側になるように配置される。

左右のクラッシュボックス１１，１１の各前端には、バンパリーンフォースメント１２が取り付けられている。バンパリーンフォースメント１２は、車体の前端に配置され、衝突時に衝撃を受け止める部材である。バンパリーンフォースメント１２は、衝突時に衝撃を受けると、その衝撃に対して発生した荷重をクラッシュボックス１１，１１やフロントサイドメンバ１０，１０に伝達する。

バンパリーンフォースメント１２の後面１２ａには、左右一対のブラケット１３，１３が取り付けられている。ブラケット１３は、衝突による荷重によってバンパリーンフォースメント１２が左右のクラッシュボックス１１，１１の間で折れ曲がった場合に、衝突による荷重をバンパリーンフォースメント１２からフロントサイドメンバ１０へ伝達する部材である。そのために、ブラケット１３は、バンパリーンフォースメント１２が折れ曲がってクラッシュボックス１１に接近したときに、クラッシュボックス１１の本体部材１１ｂに嵌合する形状を有している。そのために、ブラケット１３は、押圧板１３ａとガイド板１３ｂ，１３ｂを備えている。

押圧板１３ａは、クラッシュボックス１１の内側に嵌合する板であり、かつ、嵌合後にフロントサイドメンバ１０を軸方向に押すための板である。押圧板１３ａは、長方形状の板から嵌合部１３ｃを切り欠いた形状である。嵌合部１３ｃは、図３に示すように、クラッシュボックス１１の内側の形状（本体部材１１ｂ）に沿った形状であり、本体部材１１ｂが嵌り易いように開口側が少し広く形成されている。押圧板１３ａは、本体部材１１ｂの幅と同程度の幅（バンパリーンフォースメント１２に取付後の車両上下方向の長さ）を有しており、本体部材１１ｂよりも十分に高い高さ（バンパリーンフォースメント１２に取付後の車両前後方向の長さ）を有している。したがって、図３に示すように、押圧板１３ａは、本体部材１１ｂに嵌ったときに、クラッシュボックス１１のフランジ１１ａに十分に大きな面積で当接できるだけの面を有している。

ガイド板１３ｂ，１３ｂは、バンパリーンフォースメント１２がクラッシュボックス１１に接近していったときに、クラッシュボックス１１の本体部材１１ｂに確実に嵌るように上下一対で案内するための板である。ガイド板１３ｂは、直角三角形状である。ガイド板１３ｂは、押圧板１３ａの高さと同じ高さ（バンパリーンフォースメント１２に取付後の車両前後方向の長さ）である。

押圧板１３ａは、その長辺部がバンパリーンフォースメント１２の後面１２ａの所定の位置に鉛直方向に沿って溶接などによって垂設される。ガイド板１３ｂ，１３ｂは、直角三角形の短い方の底辺部が押圧板１３ａの上端部と下端部にそれぞれ合わせられ、直角三角形の長い方の底辺部がバンパリーンフォースメント１２の後面１２ａに水平方向に沿って溶接などによって垂設される。したがって、２枚のガイド板１３ｂ、１３ｂの間隔は、押圧板１３ａの幅の間隔であり、クラッシュボックス１１の本体部材１１ｂの幅と同程度である。なお、ブラケット１３は、底板も有するものでもよいし、押圧部とガイド部を一体で形成したものでもよいし、あるいは、バンパリーンフォースメント１２と一体で形成したものでもよい。

ブラケット１３のバンパリーンフォースメント１２の後面１２ａにおける車幅方向（Ｗ）での取付位置（特に、押圧板１３ａの位置）は、ブラケット１３がクラッシュボックス１１に嵌合したときに押圧板１３ａでフランジ１１ａ及びフランジ１０ａを介してフロントサイドメンバ１０を押せるように、クラッシュボックス１１のバンパリーンフォースメント１２の後面１２ａへの取付位置を基準にして、クラッシュボックス１１の軸方向の長さなども考慮し、設定される。というのは、通常、左右のクラッシュボックス１１，１１間でバンパリーンフォースメント１２が折れ曲がる場合、クラッシュボックス１１のバンパリーンフォースメント１２への取付位置を基準に回転モーメントが発生し、クラッシュボックス１１のバンパリーンフォースメント１２への取付位置を基点としてバンパリーンフォースメント１２が折れ曲がるからである。

図１〜図３を参照して、ＰＯＬＥ前面衝突によって車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合の車体前部構造１における作用を図４に沿って説明する。図４は、ＰＯＬＥ前面衝突時の第１の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、（ａ）が衝突開始時であり、（ｂ）がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、（ｃ）がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。

図４（ａ）に示すように、車両前面の中央付近に過大な荷重Ｆが入力され、その荷重Ｆをバンパリーンフォースメント１２で受ける。この際、バンパリーンフォースメント１２には、支持されている左右のクラッシュボックス１１，１１間の一箇所に大きな荷重Ｆがかかり、その箇所が車両前後方向（Ｌ）における後方に押し込まれていく。

そのとき、図４（ｂ）に示すように、バンパリーンフォースメント１２とクラッシュボックス１１との結合位置を基点（回転中心）として回転モーメントＭが発生し、バンパリーンフォースメント１２が後方に押し込まれながら略Ｖ字状に折れ曲がり、クラッシュボックス１１も横折れする。この折れ曲がりによって、バンパリーンフォースメント１２とクラッシュボックス１１との角度が鋭角となってゆき、バンパリーンフォースメント１２の後面１２ａのブラケット１３がクラッシュボックス１１に接近してゆく。そして、ブラケット１３は、上下のガイド板１３ｂ，１３ｂに案内されながら、押圧板１３ａの嵌合部１３ｃがクラッシュボックス１１の本体部材１１ｂに嵌ってゆく。

そして、図４（ｃ）に示すように、バンパリーンフォースメント１２の一方側がクラッシュボックス１１に並行になるまで折れ曲がり、ブラケット１３の押圧板１３ａがクラッシュボックス１１の本体部材１１ｂに完全に嵌る。このとき、バンパリーンフォースメント１２が受けている過大な荷重Ｆによって、バンパリーンフォースメント１２と一体のブラケット１３も後方に押されるので、ブラケット１３の押圧板１３ａがクラッシュボックス１１のフランジ１１ａに面接触し、押圧板１３ａがフランジ１１ａ及びフランジ１０ａを介してフロントサイドメンバ１０を軸方向に沿って後方に押す。この押圧力（すなわち、伝達された荷重）によって、フロントサイドメンバ１０では、軸方向に圧縮変形し、その伝達された荷重を吸収する。

この車体前部構造１によれば、バンパリーンフォースメント１２の後面１２ａにブラケット１３，１３を配設することにより、ＰＯＬＥ前面衝突などの車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合に衝突による荷重をフロントサイドメンバ１０によって十分に吸収することができる。その結果、車体前部でのＥＡ量を増加でき、車両における変形量（特に、客室の変形量）を低減できる。

車体前部構造１では、クラッシュボックス１１のバンパリーンフォースメント１２の後面１２ａへの取付位置を基準してブラケット１３の取付位置を規定しているので、バンパリーンフォースメント１２が折れ曲がったときにブラケット１３を適切な位置に嵌合させることができる。また、車体前部構造１では、ブラケット１３にガイド板１３ｂ，１３ｂを設けることにより、ブラケット１３をクラッシュボックス１１に確実に嵌合させることができる。

図５を参照して、第２の実施の形態に係る車体前部構造２について説明する。図５は、第２の実施の形態に係る車体前部構造を示す平面図である。なお、車体前部構造２では、第１の実施の形態に係る車体前部構造１と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。

車体前部構造２は、車体前部構造１と比較すると、フロントサイドメンバ２０とクラッシュボックス２１との結合部の形状が異なる。したがって、フロントサイドメンバ２０の前端部分とクラッシュボックス２１の後端部分の形状についてのみ説明する。

フロントサイドメンバ２０のフランジ２０ａ、クラッシュボックス２１のフランジ２１ａは、車幅方向（Ｗ）の中心軸を頂点として車両前後方向（Ｌ）の前方側に折れ曲がっており、平面視してＶ字形状（車両前後方向（Ｌ）の後方側に突出した形状）である。このフランジ２０ａ、フランジ２１ａの形状に応じて、フロントサイドメンバ２０の前端部、クラッシュボックス２１の後端部は、平面視してＶ字形状に形成されている。

図５を参照して、ＰＯＬＥ前面衝突によって車両前面の中央付近の限られた領域に過大な荷重が入力された場合の車体前部構造２における作用を図６に沿って説明する。図６は、ＰＯＬＥ前面衝突時の第２の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、（ａ）が衝突開始時であり、（ｂ）がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、（ｃ）がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。なお、車両前面の中央付近に過大な荷重Ｆがバンパリーンフォースメント１２に入力されてからブラケット１３がクラッシュボックス２１に嵌り始めるまでは（図６（ｂ）までは）、第１の実施の形態と同様の作用であるので、それ以降の作用についてのみ説明する。

図６（ｃ）に示すように、バンパリーンフォースメント１２の折れ曲がりが第１の実施の形態の図４で示す例より少なく、ブラケット１３の押圧板１３ａがクラッシュボックス２１の半分程度まで嵌る。このとき、バンパリーンフォースメント１２が受けている過大な荷重Ｆによって、バンパリーンフォースメント１２と一体のブラケット１３も後方に押されるので、ブラケット１３の押圧板１３ａがクラッシュボックス２１のフランジ２１ａの内側の半分に面接触し、押圧板１３ａがフランジ２１ａ及びフランジ２０ａを介してフロントサイドメンバ２０を軸方向に沿って後方に押す。この際、フランジ部２０ａ，２１ａがＶ字状なので、フロントサイドメンバ２０を軸中心に向けて押し込め、フロントサイドメンバ２０を軸方向に沿って確実に押せる。この押圧力によって、フロントサイドメンバ２０では、軸方向に圧縮変形し、その伝達された荷重を吸収する。

車体前部構造２は、第１の実施の形態に係る車体前部構造１における効果を有する上に、以下の効果も有している。車体前部構造２によれば、フロントサイドメンバ２０とクラッシュボックス２１との結合部を平面視してＶ字形状とすることにより、ブラケット１３によってフロントサイドメンバ２０を軸方向に沿ってより確実に押すことができる。特に、図６（ａ）に示すように車幅方向（Ｗ）とバンパリーンフォースメント１２とのなす角度θが９０°未満の場合でも（つまり、バンパリーンフォースメントの一方側がクラッシュボックスに並行になるまで折れ曲がらない場合でも）、ブラケット１３によってフロントサイドメンバ２０を軸方向に沿って確実に押すことができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では一般的な普通乗用車に適用したが、軽自動車、スポーツカー、など、少なくともバンパリーンフォースメントと左右一対のフロントサイドメンバを備える車体前部構造を有する様々な車種に適用可能である。

また、本実施の形態ではフロントサイドメンバの前端にクラッシュボックスが配設される構成としたが、クラッシュクボックスが無い場合も適用可能である。

また、本実施の形態ではバンパリーンフォースメントとクラッシュボックスとの結合位置を基点にしてバンパリーンフォースメントが折れ曲がるので、その結合位置に基づいてブラケットの車幅方向の設置位置を規定したが、折れ曲がる基点が他の位置の場合にはその基点の位置に基づいてブラケットの車幅方向の設置位置を規定する。特に、折れ曲がる基点については、意図的に、常に同じ位置になるような構造（ピン結合構造など）としてもよい。

また、本実施の形態では押圧板とガイド板からなるブラケットの形状の一例を示したが、バンパリーンフォースメントが折れ曲がったときにフロントサイドメンバあるいはクラッシュボックスに嵌合可能であり、フロントサイドメンバに荷重が伝達できる形状であれば、ブラケットの形状についてはどのような形状でもよい。

第１の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。 図１のブラケット周辺の斜視図である。 図１のブラケットの正面図である。 ＰＯＬＥ前面衝突時の第１の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、（ａ）が衝突開始時であり、（ｂ）がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、（ｃ）がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。 第２の実施の形態に係る車体前部構造の平面図である。 ＰＯＬＥ前面衝突時の第２の実施の形態に係る車体前部構造における作用図であり、（ａ）が衝突開始時であり、（ｂ）がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、（ｃ）がフロントサイドメンバの軸圧縮時である。 ＰＯＬＥ前面衝突時の従来の車体前部構造における作用図であり、（ａ）が衝突開始時であり、（ｂ）がバンパリーンフォースメントの折れ曲がり時であり、（ｃ）がフロントサイドメンバの横折れ時である。

符号の説明

１，２…車体前部構造、１０，２０…フロントサイドメンバ、１０ａ，２０ａ…フランジ、１１，２１…クラッシュボックス、１１ａ，２１ａ…フランジ、１１ｂ…本体部材、１１ｃ…底板部材、１２…バンパリーンフォースメント、１２ａ…後面、１３…ブラケット、１３ａ…押圧板、１３ｂ…ガイド板、１３ｃ…嵌合部

Claims (2)

1. 左右一対のフロントサイドメンバと、
   前記左右一対のフロントサイドメンバの前端側に配設されるバンパリーンフォースメントと、
   前記バンパリーンフォースメントの後面における前記左右一対のフロントサイドメンバ間に設けられ、前記バンパリーンフォースメントが曲げ変形を受けたときに前記フロントサイドメンバ又は前記フロントサイドメンバの前端に結合される部材に嵌合可能なブラケットと
   を備えることを特徴とする車体構造。
2. 前記フロントサイドメンバの前端に結合されるエネルギ吸収部を備え、
   前記バンパリーンフォースメントは、前記エネルギ吸収部の前端に結合されることを特徴とする請求項１に記載する車体構造。

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