JP2009107445A

JP2009107445A - 車体前部構造

Info

Publication number: JP2009107445A
Application number: JP2007280788A
Authority: JP
Inventors: Ken Sato; 憲佐藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】車体前面衝突時において車体が衝突する対象が車幅方向外側程近いような傾斜角度をもった状態であっても充分に衝撃エネルギーを吸収できる車体前部構造を提供する。
【解決手段】車両前面衝突時にバンパービーム１２から作用する衝撃荷重により座屈変形してエネルギー吸収する圧潰部材１１を車体前部に設けた車体前部構造において、前記圧潰部材１１を、その軸線Ｊを車幅方向外側に指向する円弧状に設定したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、車体前面衝突時のエネルギー吸収効果を高めた車体前部構造に関する。

自動車等の車両においては、車体前部にエネルギー吸収部材を設け、車両前面衝突時にこのエネルギー吸収部材を潰れ変形させることで衝撃エネルギーを吸収する構造のものが知られている（特許文献１参照）。
この種のエネルギー吸収部材は通常前後方向に作用する荷重に対して圧潰できるように、車体前部に設けた車体前後方向に沿う車体骨格部材の先端に設けられている。
特開平０２−１７５４５２号公報

ところで、上記従来技術にあっては、圧潰部材が車両前面衝突時に受ける衝撃荷重に対してそのまま後方に潰れて変形することから、通常は角度のない盤面、つまり前方に指向する平坦な面を備えた衝突面への衝突で潰れ変形を行わせ、衝撃エネルギー吸収部材の各種設定を行っている。しかしながら、実際に起きる衝突の中には、対向する車両と前部の片側のみが部分的に衝突する車両同士のオフセットクラッシュ等のように、衝突する対象が斜めの面、具体的には外側ほど近いような角度がある斜めの衝突面に対して衝突する場合がある。このような衝突の際には、衝撃エネルギー吸収部材が車幅方向内側に倒れる方向に力を受けてしまい、その結果、衝撃エネルギー吸収部材を支持する車体前後方向の骨格部材を内側へ倒れる方向に変形させてしまうという問題がある。
したがって、衝撃エネルギー吸収部材の衝撃エネルギー吸収量が減少すると共に、倒れ変形した車体骨格部材の修理が必要となり、修理工数が増加する問題がある。

そこで、この発明は、車体前面衝突時において車体が衝突する対象が車幅方向外側程近いような傾斜角度をもった状態であっても充分に衝撃エネルギーを吸収できる車体前部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、車両前面衝突時にバンパービーム（例えば、実施形態におけるバンパービーム１２）から作用する衝撃荷重により座屈変形して衝撃エネルギーを吸収する圧潰部材（例えば、実施形態における圧潰部材１１，１１ａ）を車体前部に設けた車体前部構造において、前記圧潰部材を、その軸線（例えば、実施形態における軸線Ｊ）を車幅方向外側に指向する円弧状に設定したことを特徴とする。

このように構成することで、車両前面衝突時にバンパービームに衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面の場合には、圧潰部材の軸線が車幅方向外側に指向して円弧状に設定されているため、圧潰が進むにしたがって圧潰部材の先端部が衝突面に対して滑るため、圧潰部材の先端入力中心と圧潰部材の根元反力中心とが近づいてゆき安定して潰れてゆくことができる。

一方、車両前面衝突時にバンパービームに衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体前方に指向した平坦な衝突面の場合には、圧潰が進んでも圧潰部材の先端部が衝突面に対して滑らず、圧潰部材の先端入力中心と圧潰部材の根元反力中心が離れて行かないため、圧潰部材が車幅方向内側に倒れるのを防止できる。

請求項２に記載した発明は、バンパービームと車体前後方向に沿って設けられた車体骨格部材（例えば、実施形態におけるフロントサイドフレーム２）の前端部との間に衝撃荷重により座屈変形して衝撃エネルギーを吸収する圧潰部材を設けた車体前部構造において、前記圧潰部材を、その軸線を車幅方向外側に指向する円弧状に設定したことを特徴とする。
このように構成することで、上述した請求項１の作用に加えて、圧潰部材が確実に座屈して衝撃エネルギーを吸収できるため、車体骨格部材が内側に倒れる方向に力を受けて変形することがなくなる。

請求項３に記載した発明は、前記圧潰部材が筒型断面形状であることを特徴とする。
このように構成することで、軽量でありながら圧潰方向に対して高い強度を得ることができる。

請求項１に記載した発明によれば、車両前面衝突時にバンパービームに衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面の場合には、圧潰部材の軸線が車幅方向外側に指向して設定されているため、圧潰部材は圧潰が進むにしたがって圧潰部材の先端部が衝突面に対して滑るため圧潰部材の先端入力中心と圧潰部材の根元反力中心とが近づいてゆき安定して潰れてゆくことができる。よって、圧潰部材が内側に倒れを起こすことはなく充分に衝撃エネルギーを吸収できる効果がある。
また、車両前面衝突時にバンパービームに衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体前方に指向した平坦な衝突面の場合には、圧潰が進んでも圧潰部材が滑らず、圧潰部材の先端入力中心と圧潰部材の根元反力中心が離れて行かないため、圧潰部材が車幅方向内側に倒れるのを防止できるため、圧潰部材の軸線を車体前後方向に設定した場合と同様に、衝撃エネルギーを吸収することができる効果がある。
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加えて、圧潰部材が確実に座屈して衝撃エネルギーを吸収できるため、車体骨格部材が内側に倒れる方向に力を受けて変形することがなくなり、したがって、修理の際には圧潰部材のみを交換すればよく修理工数を減少させることができる効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、軽量でありながら圧潰方向に対して高い強度を得ることができるため、車体軽量化に寄与できる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車体１の前部には左右に車体骨格部材であるフロントサイドフレーム２，２が車体前後方向に沿って設けられている。フロントサイドフレーム２の前部外側壁３には車幅方向外側に向かってフロントサイドガセット４が接合され、このフロントサイドガセット４にはフロントホイールハウスロア５が接続されている。

フロントサイドフレーム２の前部内側壁６には主として図示しないラジエータを支持するバルクヘッド７が取り付けられている。バルクヘッド７は枠状の部材であって、車幅方向に延びる下辺のバルクヘッドロアクロスメンバ８と上辺のバルクヘッドアッパーセンターフレーム９とに、上下方向に延びるバルクヘッドサイドステー１０，１０の上端部と下端部とが接合されている。このバルクヘッドサイドステー１０，１０の上下方向略中央部が各フロントサイドフレーム２の前部に内側から取り付けられている。
尚、バルクヘッドアッパーセンターフレーム９とバルクヘッドサイドステー１０との接合部分には、フロントホイールハウスロア５との間に図示しないバルクヘッドアッパーサイドフレームが接続される。

左右のフロントサイドフレーム２の各々の前端部には圧潰部材１１を介して車幅方向に延びるバンパービーム１２が支持されている。バンパービーム１２は図示しないバンパーフェイスにより覆われ、車両前面衝突時にバンパーフェイスから作用する入力荷重をバンパービーム１２の両端部から圧潰部材１１に伝達するものである。伝達された衝撃荷重により圧潰部材１１が座屈変形し、この座屈変形によって衝撃エネルギーを吸収する。

図２（ａ）に示すように、圧潰部材１１は、その軸線Ｊが車幅方向外側に指向するように円弧状に設定されている。つまり、図２（ｂ）に示すように、圧潰部材１１はフロントサイドフレーム２の先端部にその根元部１３が固定され、軸線Ｊが車幅方向外側に指向するように円弧状に設定されているため、先端面１４が曲率半径Ａで外側に湾曲するように形成されている。
ここで、軸線Ｊが円弧状に設定された圧潰部材１１の先端面１４が、車体１の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面ＫＭに対して面直に衝突するとした場合を考慮して１０°程度外側に傾いているとすると、図３に示すように、圧潰部材１１の長さＢ、曲率半径Ａ、軸線Ｊが円弧状であることに起因して先端面１４の傾いた（個々では１０°傾いた）三角形として近似できる。したがって、
余弦定理から
Ｂ^２＝Ａ^２＋Ａ^２−２Ａ×Ａｃｏｓ１０°
の関係が成立する。
上記式に、配置レイアウトの関係で採用可能な圧潰部材１１の長さＢである１００〜１５０ｍｍを代入すると、曲率半径Ａは５７０〜８６０ｍｍとなる。
よって、上述したように角度で１０°外側に斜めに傾いた衝突面ＫＭに対して長さが１００〜１５０ｍｍの圧潰部材１１が面直に衝突する場合の圧潰部材１１の軸線Ｊは曲率半径Ａが５７０〜８６０ｍｍとなるような円弧に沿って外側に向かって湾曲したものとなる。

ここで、上述した曲率半径Ａの軸線Ｊ、長さＢを備えた圧潰部材は、図４、図５に示すように多角形の筒型断面形状の部材である。具体的には、図４に示すように筒型の断面八角形の押出材やハイドロフォーム材のような一枚板で形成された圧潰部材１１としたもの、図５に示すように、一対の開断面形状の部材１５の側壁１６同士をスポット溶接により接合して、筒型で断面八角形に形成された圧潰部材１１ａとしたものを採用することができる。尚、図４、５に示すような筒型の多角形断面形状であれば八角形の断面形状に限られるものではない。

また、このような圧潰部材１１をフロントサイドフレーム２の前端部とバンパービーム１２との間に介装する場合には、圧潰部材１１の根元部１３に取り付けフランジ部を設けて、この取り付けフランジ部をフロントサイドフレーム２にボルト等で固定し、圧潰部材１１の先端部にフランジ部を設けてバンパービーム１２の後面に固定したり、圧潰部材１１の周壁をバンパービーム１２に取り付ける等種々な態様が採用可能である。

上記実施形態によれば、車両前面衝突時にバンパービーム１２に衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体１の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面ＫＭである場合には、圧潰部材１１の軸線Ｊが車幅方向外側に指向して円弧状に設定されているため、図６に左側の圧潰部材１１を例にして示すように、圧潰が進むにしたがって圧潰部材１１の先端部が衝突面ＫＭに対して滑るため、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１と圧潰部材１１の根元反力中心Ｐ２とのずれ量が、図６（ａ）の衝突初期のずれ量Ｃ１から、図６（ｂ）の衝突中期の半分程度潰れた際のずれ量Ｃ２、図６（ｃ）のほとんど潰れた衝突終期のずれ量Ｃ３へと徐々に小さくなってゆく。

つまり、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１と圧潰部材１１の根元反力中心Ｐ２が衝突が進むにつれて近づいてゆき、圧潰部材１１が安定して潰れてゆくことができる。よって、圧潰部材１１が内側に倒れ変形することはなく衝撃エネルギーを安定して吸収することができる。
その結果、車両が対向する車両と前部の片側のみが部分的に衝突するオフセットクラッシュ等の衝突の際に、車体前面が傾斜している車両から入力される衝撃荷重に対しても充分にエネルギー吸収することができる。
また、潰れ変形した圧潰部材１１のみを交換するだけでよくフロントサイドフレーム２が内側に倒れ変形することがなくなるため、修理の際には圧潰部材１１のみを交換すればよくなり修理工数を減少させることができる。

一方、車両前面衝突時にバンパービーム１２に衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体前方に指向した平坦な衝突面ＦＭの場合には、圧潰部材１１の軸線Ｊが車幅方向外側に指向して円弧状に設定されているため、図７に左側の圧潰部材を例にして示すように、圧潰が進んでも圧潰部材１１の先端部が衝突面ＦＭに対して滑らないため、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１と圧潰部材１１の根元反力中心Ｐ２とのずれ量が図７（ａ）の衝突初期のずれ量Ｃ４から、図７（ｂ）の衝突中期の半分程度潰れた際のずれ量Ｃ４、図７（ｃ）のほとんど潰れた衝突終期のずれ量Ｃ４となってほとんど変化しない。

つまり、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１と圧潰部材１１の根元反力中心Ｐ２が衝突が進むにつれて離れて行かないため、圧潰部材１１が車幅方向内側に倒れるのを防止できる。よって、圧潰部材１１の軸線Ｊを車体前後方向に沿う向きに設定した場合と同様に、衝撃エネルギーを安定して吸収することができる。

したがって、この実施形態によれば、図８に示す従来の圧潰部材１１’（左側）のように、車両前面衝突時にバンパービーム１２に衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面ＫＭである場合に、圧潰が進むにつれて圧潰部材１１’の先端部が衝突面ＫＭに対して滑るため、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１’と圧潰部材１１’の根元反力中心Ｐ２’とのずれ量が、図８（ａ）の衝突初期から、図８（ｂ）の衝突中期のやや潰れた際のずれ量Ｃ５、図７（ｃ）のほとんど潰れた衝突終期のずれ量Ｃ６と徐々に大きくなり、圧潰部材１１’の先端入力中心Ｐ１’と圧潰部材１１’の根元反力中心Ｐ２’とが離れてゆくため、車幅方向内側寄りに倒れ変形を伴いながら不安定な圧潰となるのを防止できる。

また、圧潰部材１１は多角形の筒型断面形状に形成されているため、軽量でありながら圧潰方向に対して高い強度を得ることができ、車体軽量化にも寄与できる。

この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態では軸線Ｊが円弧状に設定された圧潰部材１１の先端面１４は、車体１の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜した衝突面ＫＭに対して面直に衝突するとした場合として１０°程度に傾いている例で説明したが、傾斜角度はこれに限られるものではない。
つまり、圧潰部材１１の軸線Ｊが車幅方向外側に向かうように円弧状に設定されていれば、圧潰部材１１の軸線Ｊが前方に指向している場合に比較して、車両前面衝突時にバンパービーム１２に衝撃荷重を作用させる衝突面が、車体１の幅方向の外側が内側よりも近くなるよう傾斜している衝突面ＫＭである場合に、圧潰部材１１の先端入力中心Ｐ１と圧潰部材１１の根元反力中心Ｐ２が衝突が進むにつれて近づいてゆき、圧潰部材１１が安定して潰れてゆくことができるからである。

また、圧潰部材１１は各フロントサイドフレーム２とバンパービーム１２との間に設けた場合を例にして説明したが、車両前面衝突時にバンパービーム１２から作用する衝撃荷重により座屈変形してエネルギー吸収するものであれば、フロントサイドフレーム２以外の設置部位を設定してもよい。

この発明の実施形態の車体前部の斜視図である。図１の平面図を示し、（ａ）は図１の左側の平面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。圧潰部材の軸線の曲率半径を求めるための図である。圧潰部材の断面図である。他の圧潰部材の断面図である。傾斜した衝突面に対して圧潰部材の潰れ状況を示す説明図であり、（ａ）は衝突初期の図、（ｂ）は衝突中期の図、（ｃ）衝突終期の図である。車体前方に指向する平坦な面に対して圧潰部材の潰れ状況を示す説明図であり、（ａ）は衝突初期の図、（ｂ）は衝突中期の図、（ｃ）衝突終期の図である。傾斜した衝突面に対する従来技術の圧潰部材の潰れ状況を示す説明図であり、（ａ）は衝突初期の図、（ｂ）は衝突中期の図、（ｃ）衝突終期の図である。

符号の説明

２フロントサイドフレーム（車体骨格部材）
１１，１１ａ圧潰部材
１２バンパービーム
Ｊ軸線

Claims

車両前面衝突時にバンパービームから作用する衝撃荷重により座屈変形して衝撃エネルギーを吸収する圧潰部材を車体前部に設けた車体前部構造において、前記圧潰部材を、その軸線を車幅方向外側に指向する円弧状に設定したことを特徴とする車体前部構造。
バンパービームと車体前後方向に沿って設けられた車体骨格部材の前端部との間に衝撃荷重により座屈変形して衝撃エネルギーを吸収する圧潰部材を設けた車体前部構造において、前記圧潰部材を、その軸線を車幅方向外側に指向する円弧状に設定したことを特徴とする車体前部構造。
前記圧潰部材が筒型断面形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体前部構造。