JP2012218636A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット衝突や斜め衝突を含む前面又は後面衝突の荷重を効率的に吸収、分散してアンダボディに伝達することができる車体下部構造を得る。
【解決手段】車体下部構造１０は、フロア部１８の前端からダッシュロア部２０が立設されたアンダボディ１２と、ダッシュロア部２０に面接触状態で結合された車幅方向に長いサスペンションメンバ２６と、車幅方向に長手とされると共にサスペンションメンバ２６の前面に結合されかつ車両前向きに開口するフロントＥＡ部材１６と、フロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏを閉止するバンパカバー３０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前後方向の端部に衝撃吸収部材が配置された車体下部構造に関する。

フロントサイドメンバに入力された前面衝突の荷重を、インナトルクボックスを介してトンネルメンバに分散させると共にアウタトルクボックスを介してロッカレールに分散させる前部車体下部構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６２１４４号公報

左右一対のフロントサイドメンバで前面衝突の荷重を受け止める構成では、例えばオフセット衝突や斜め衝突の際に、反衝突側に効率良く衝突荷重を伝達することが難しい。

本発明は、オフセット衝突や斜め衝突を含む前面又は後面衝突の荷重を効率的に吸収、分散してアンダボディに伝達することができる車体下部構造を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る車体下部構造は、フロア部における車両前後方向の端部から車両上下方向の上向きに立壁が立設されたアンダボディと、車幅方向に長手とされ、前記立壁における車両前後方向の外向きの面に対し面接触又は車幅方向に沿って線接触された状態で、前記アンダボディに結合された荷重伝達部材と、車幅方向に長手とされると共に前記荷重伝達部材における前記立壁側とは車両前後方向の反対側に結合され、長手方向との直交面に沿った断面において前記荷重伝達部材側とは反対向きに開口する形状とされた衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材の開口端側に接合され、該衝撃吸収部材とで前記長手方向との直交面に沿った断面視で閉断面を成すカバー部材と、を備えている。

請求項１記載の車体下部構造では、アンダボディの前端側及び後端側の少なくとも一方に荷重伝達部材が結合されており、この荷重伝達部材に衝撃吸収部材が結合されている。衝撃吸収部材に衝突荷重が入力されると、この荷重が荷重伝達部材を介してアンダボディの立壁に伝達される。

ここで、衝撃吸収部材及び荷重伝達部材が共に車幅方向に長手とされているため、衝撃衝突エネルギ）の吸収の際に、衝撃吸収部材は前後方向に折れ曲がるような変形モードを生じることがなく、前後方向に安定して圧縮される（軸圧縮が安定する）。しかも、荷重伝達部材は、アンダボディの立壁に対し面接触又は車幅方向に沿って線接触された状態とされている。このため、衝突荷重は、車幅方向の入力位置や入力角度に依らず、車幅方向に効率良く分散されてアンダボディに入力される。

このように、本車体下部構造では、オフセット衝突や斜め衝突を含む前面又は後面衝突の荷重を効率的に吸収、分散してアンダボディに伝達することができる。そして、本車体下部構造では、衝撃吸収部材は車両前後方向の外向きすなわち衝突荷重の入力側に向けて開口している。このため、衝撃吸収部材を荷重入力側で車幅方向に長い構造とすることができ、車幅方向の広い範囲に入力された荷重を分散してアンダボディに伝達することに寄与する。また、衝撃吸収部材はカバー部材とで閉断面を成しているので、所要の衝撃吸収機能を果たすことができる。

請求項２記載の発明に係る車体下部構造は、請求項１記載の車体下部構造において、前記カバー部材がバンパカバーとされている。

請求項２記載の車体下部構造では、カバー部材をバンパカバーが兼ねているので、部品点数の削減や前後方向へのコンパクト化に寄与する。

請求項３記載の発明に係る車体下部構造は、請求項１記載の車体下部構造において、前記カバー部材は、バンパカバーと別部材として構成され、かつ該バンパカバーに対し前後方向に離間して配置されている。

請求項３記載の車体下部構造では、カバー部材バンパカバーとは独立して衝撃吸収部材とで閉断面を成す。カバー部材すなわち衝撃吸収部材とで成す閉断面がバンパカバーに対し前後方向に離れているため、軽衝突の荷重が閉断面に伝わることがなく、該軽衝突に対するダメージャビリティ向上に寄与する。

請求項４記載の発明に係る車体下部構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車体下部構造において、前記衝撃吸収部材は、平面視で車両前端側が後端側よりも車幅方向に長くなるテーパ形状を成している。

請求項４記載の車体下部構造では、荷重入力側が車幅方向に長いため、車幅方向の広い範囲に入力された荷重を分散してアンダボディに伝達することができる。すなわち、オフセット衝突や斜め衝突を含む前面又は後面衝突の荷重を車幅方向の広い範囲で受けて、効率的に吸収、分散してアンダボディに伝達することに寄与する。

以上説明したように本発明に係る車体下部構造は、オフセット衝突や斜め衝突を含む前面又は後面衝突の荷重を効率的に吸収、分散してアンダボディに伝達することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る車体下部構造の要部を示す側断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車体下部構造の要部を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車体下部構造を構成するフロントＥＡ部材の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る車体下部構造の要部を示す側断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る車体下部構造としての車体下部構造１０について、図１〜図３に基づいて説明する。なお、図中に適宜記す矢印ＦＲは車両前後方向の前方向を、矢印ＵＰは車両上下方向の上方向を、矢印Ｗは車幅方向をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１には、車体下部構造１０が適用された自動車Ｖの前部が側断面図にて示されており、図２には、自動車Ｖの前部が模式的な平面図にて示されている。これらの図に示される如く、車体下部構造１０は、アンダボディ１２と、フロントサスペンションモジュール１４と、フロントエネルギ吸収部材（以下、「フロントＥＡ部材」という）１６とを主要部として構成されている。

（アンダボディの構成）
アンダボディ１２は、平面視で略矩形状を成すフロア部１８と、フロア部１８の前端から上向きに立設された立壁としてのダッシュロア部２０と、フロア部１８の後端から上向きに立設された図示しないロアバック部とを含んで構成されている。ダッシュロア部２０、ロアバック部は、フロア部１８の略全幅に亘る長さを有し、正面視では車幅方向に長手の略矩形状を成している。図示は省略するが、アンダボディ１２は、全体としてバスタブ状（側壁の一部が切りかかれたバスタブ状）に形成されている。

この実施形態におけるアンダボディ１２は、樹脂材にて構成されている。アンダボディ１２を構成する樹脂材として、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維を含有する繊維強化樹脂を用いても良い。

この実施形態におけるアンダボディ１２は、ロアパネル１２Ｌとアッパパネル１２Ｕとを上下に重ね合わせて接合することで構成されている。そして、アンダボディ１２のフロア部１８、ダッシュロア部２０は、それぞれ図１に示される如く閉断面構造とされている。図示は省略するが、フロア部１８は、前後方向に長手の複数の閉断面部（骨格部）が車幅方向に並列して配置されている。この実施形態では、車幅方向両端に位置するロッカと車幅方向中央に位置するセンタ骨格とがフロア部１８に形成されている。

これにより、アンダボディ１２は、前向きの閉断面構造の壁であるダッシュロア部２０に入力された後向きの荷重がフロア部１８の各骨格部に分散されて車体後方に伝達される構成とされている。

（サスペンションモジュールの構成）
フロントサスペンションモジュール１４は、荷重伝達部材としてのサスペンションメンバ２６と、図示しない左右一対のフロントサスペンションとを少なくとも含んで構成されている。サスペンションメンバ２６は、車幅方向に長手とされると共に、図１に示される如く側断面視で閉断面構造とされている。図２に示される如く、サスペンションメンバ２６の車幅方向両端には、フロントサスペンションが組み付けられる取付部２６Ａが設けられている。

図示は省略するが、サスペンションメンバ２６は、フロントサスペンションを介して前輪Ｗｆを転舵可能に支持してフロントサスペンションモジュール１４を構成している。この実施形態では、サスペンションメンバ２６の左右の取付部２６Ａには、左右のフロントサスペンションが全体として組み付けられている。すなわち、各フロントサスペンションは、自動車Ｖの車体を構成する他の部分に頼ることなく独立して機能するように、サスペンションメンバ２６に支持されている。

そして、図１に示される如く、サスペンションメンバ２６は、閉断面部を構成する後壁２６Ｒにおいて、アンダボディ１２のダッシュロア部２０に締結等により固定的に結合されている。また、サスペンションメンバ２６の閉断面部を構成する下壁２６Ｌからは、取付片２８が後向きに延設されており、該取付片２８がアンダボディ１２を構成するロアパネル１２Ｌの下壁１２ＬＬに締結等により固定されている。

（ＥＡ部材の構成）
図１〜図３に示される如く、衝撃吸収部材としてのフロントＥＡ部材１６は、車幅方向に長手とされた大型部品とされている。具体的には、フロントＥＡ部材１６は、平面視及び正面視で略矩形状に形成されており、車両前向きに開口するボックス形状とされている。フロントＥＡ部材１６は、その車幅方向の長さがサスペンションメンバ２６の車幅方向の長さと同等とされている。

より具体的には、フロントＥＡ部材１６は、上下に対向する上壁１６Ｕ、下壁１６Ｌ、左右に対向する一対の側壁１６Ｓにて囲まれた中空構造とされている。また、フロントＥＡ部材１６の後端は、上壁１６Ｕ、下壁１６Ｌ、一対の側壁１６Ｓの後端に繋がる後壁１６Ｒにて塞がれている。フロントＥＡ部材１６は、後壁においてサスペンションメンバ２６における後壁２６Ｒと対向する前壁２６Ｆに締結等により固定的に結合されている。なお、フロントＥＡ部材１６は、サスペンションメンバ２６と共通の締結手段にてアンダボディ１２（サスペンションメンバ２６）に締結（共締め）されても良い。

このフロントＥＡ部材１６は、樹脂材にて各部が一体に形成されている。フロントＥＡ部材１６を構成する樹脂材として、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維を含有する繊維強化樹脂を用いても良い。また、フロントＥＡ部材１６アルミニウムやその合金などの金属材で構成しても良い。

そして、図２に示される如く、フロントＥＡ部材１６は、前端すなわち開口端１６Ｏにおける車幅方向の長さＬｆが後端（後壁１６Ｒ）における車幅方向の長さＬｒよりも長い構成とされている。すなわち、フロントＥＡ部材１６は、図２に示される如く平面視で前広がりの両テーパ（左右対称のテーパ）形状とされている。これにより、フロントＥＡ部材１６は、サスペンションメンバ２６（アンダボディ１２）への固定端よりも前突荷重の入力側が車幅方向に広い構成とされている。

また、この実施形態では、図１に示される如くフロントＥＡ部材１６は、開口端１６Ｏにおける上下方向の高さが後端（後壁１６Ｒ）における上下方向の高さよりも高い構成とされている。すなわち、フロントＥＡ部材１６は、側面視で前広がりの両テーパ（上下対称のテーパ）形状とされている。

以上のテーパ形状によって、フロントＥＡ部材１６は、成形用の金型からの型抜き（脱型）が可能な形状となっている。

以上説明したフロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏは、カバー部材としてのバンパカバー３０にて塞がれている。具体的には、フロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏからは、フランジ１６Ｆが外向きに張り出されており、フランジ１６Ｆには複数の係止部としての係止孔１６Ｈが形成されている。一方、バンパカバー３０の裏面からは、係止孔１６Ｈに係止される被係止部としての係止爪つきの係止片３０Ｆが突出されている。

バンパカバー３０は、各係止片３０Ｆが対応する係止孔１６Ｈに係止（スナップフィット）されることで、フロントＥＡ部材１６に保持されつつ該フロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏを塞ぐ構成とされている。なお、バンパカバー３０とフロントＥＡ部材１６とは、クリップ構造などの他の構造によって結合されても良い。また、フロントＥＡ部材１６及びバンパカバー３０を共に樹脂材にて構成する場合には、これらを接着等にて結合しても良い。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。

上記構成の車体下部構造１０が適用された自動車Ｖは、前面衝突が生じると、バンパカバー３０を介してフロントＥＡ部材１６に衝突荷重が入力される。この荷重によりフロントＥＡ部材１６は圧縮変形され、衝撃エネルギ（動荷重）を吸収しつつ、サスペンションメンバ２６に荷重（支持反力）を伝達する。サスペンションメンバ２６に伝達された荷重は、ダッシュロア部２０を介してフロア部１８の骨格部（閉断面部）に伝達される。

この車体下部構造１０では、フロントＥＡ部材１６に入力された衝突荷重がサスペンションメンバ２６の広い面（車幅方向に長い前壁２６Ｆ）で受けられるため、フロントＥＡ部材１６は安定して軸圧縮変形される。例えば、車幅方向に長手とされたバンパリインフォースメントからの衝突荷重を左右一対のサイドメンバで受ける（後方に伝える）比較例では、前後方向に長いサイドメンバを折り曲げる方向の荷重が作用する。このため、この比較例においては、衝突エネルギを効率良く吸収するために、多くの骨格部材や補強部材が必要になる。

これに対して車体下部構造１０では、車幅方向に長手のボックス形状のフロントＥＡ部材１６に入力された荷重は、該フロントＥＡ部材１６の長手方向に分散されつつサスペンションメンバ２６の広い面に伝えられる。すなわち、バンパカバー３０に入力された荷重は、上壁１６Ｕ、下壁１６Ｌ、及び一対の側壁１６Ｓを含んで形成されたボックス状部分を全体として圧縮しながら、サスペンションメンバ２６の広い面で受けられる。このように、車体下部構造１０では、フロントＥＡ部材１６は、一次的な荷重分散部材として衝突荷重を車幅方向に分散しつつ、衝突エネルギを吸収する。

このため、フロントＥＡ部材１６やサスペンションメンバ２６には、比較例のサイドメンバの如き折れ曲がりは生じ難い。すなわち、上記した通り、フロントＥＡ部材１６は安定して軸圧縮変形される。また、フロントＥＡ部材１６は、オフセット衝突や斜め衝突に伴う衝突荷重に対しても、バンパカバー３０を介してボックス状部分を全体として圧縮しつつ、該荷重を車幅方向に分散してサスペンションメンバ２６の広い面に伝える。すなわち、オフセット衝突や斜め衝突の場合にも、フロントＥＡ部材１６は安定して軸圧縮変形される。

さらに、車体下部構造１０では、フロントＥＡ部材１６からの荷重は、サスペンションメンバ２６にて車幅方向に分散してダッシュロア部２０すなわちアンダボディ１２に伝達される。すなわち、サスペンションメンバ２６は、二次的な荷重分散部材としてアンダボディ１２に荷重を伝達する機能を果たす。このため、車体下部構造１０では、オフセット前面衝突の際や斜め衝突に伴う衝突荷重についても、サスペンションメンバ２６の広い面で受け、該サスペンションメンバ２６にて車幅方向に効率的に分散しつつアンダボディ１２側に伝達することができる。すなわち、上記の比較例においては、オフセット前面衝突の際や斜め衝突による荷重は、サイドメンバを折り曲げる方向に作用し易い。これに対して、車体下部構造１０では、オフセット前面衝突の際や斜め衝突に対しても、車幅方向に荷重が分散されるので、アンダボディ１２側への効率的な荷重伝達が果たされる。

しかも、車体下部構造１０では、上記の通り車幅方向に荷重を分散してアンダボディ１２に伝えるため、該アンダボディ１２のダッシュロア部２０が車幅方向の一部において局所的に変形することが防止又は効果的に抑制される。このため、ダッシュロア部２０の局所的な車室への侵入（後退）量が低減され、前面衝突後においても車室の変形量が小さく抑えられる。また、上記の通りサスペンションメンバ２６によって車幅方向に分散してダッシュロア部２０に伝達された荷重は、フロア部１８の各骨格部（左右のロッカ、センタ骨格）に略均等に伝達される。これにより、車室の不均等な変形が防止又は効果的に抑制される。

ここで、車体下部構造１０では、フロントＥＡ部材１６が前向き（サスペンションメンバ２６側とは反対向き）に開口する構成とされている。このため、フロントＥＡ部材１６は、後向きに開口している構成と比べて、衝突荷重の入力側である開口端１６Ｏでの車幅方向の長さＬｆを長くすることができる。すなわち、金型によって成形されるフロントＥＡ部材は、該金型からの抜きを考慮すると、閉止側よりも開口側を広くする必要がある。このため、前端側が閉止された（後向きに開口する）比較例に係るフロントＥＡ部材では、荷重入力側である前端側がつぼんだ形状となってしまい、車幅方向の長さを確保しにくい。具体的には、前端側が閉止された比較例に係るフロントＥＡ部材では、図２に想像線にて示される如く、フロントＥＡ部材１６とは逆テーパとなり、閉止側の車幅方向長さＬｒを同等にした場合に、前端側の長さが図２に示すΔＬ分だけ小さくなってしまう。

これに対して車体下部構造１０では、フロントＥＡ部材１６が前向きに開口しているため、上記の通り、比較例と比べて、開口端１６Ｏでの車幅方向の長さＬｆを長くすることができる。これにより、車幅方向に広い範囲の衝突荷重をフロントＥＡ部材１６で受けることができ、オフセット衝突や斜め衝突を含む前面衝突に対するロバスト性が向上する。

また、フロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏがバンパカバー３０にて閉止されているため、荷重入力側に開口するフロントＥＡ部材１６が衝撃吸収の過程で口開きしてしまうことが防止又は効果的に抑制される。

さらに、バンパカバー３０が開口端１６Ｏを塞ぐカバー部材を兼ねるため、部品点数を増加することなく、フロントＥＡ部材１６の口開きを防止又は効果的に抑制することができる。またさらに、バンパカバー３０が直接フロントＥＡ部材１６に結合されるため、全体として前後方向にコンパクトに構成することができる。一方、バンパカバー３０は、フロントＥＡ部材１６に結合されて支持されているため、車体下部構造１０が適用された自動車Ｖの曲げやねじれに対する剛性が向上する。換言すれば、バンパカバー３０がフロントＥＡ部材１６によって補強される。

（他の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る車体下部構造５０について説明する。なお、上記第１の実施形態と基本的に同一の部品・部分については、上記第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図４には、第２の実施形態に係る車体下部構造５０が図１に対応する側断面図にて示されている。この図に示される如く、車体下部構造５０は、バンパカバー３０が開口端１６Ｏを閉止する構成に代えて、バンパカバー５２とは独立したカバー部材５４にて開口端１６Ｏを閉止する構成とした点で、第１の実施形態に係る車体下部構造１０とは異なる。

図４に示す例では、カバー部材５４は、側断面視で後向きに開口する断面ハット形状を成しており、開口端から張り出されたフランジ５４ＦがフロントＥＡ部材１６のフランジ１６Ｆに突き合わされている。このフランジ５４Ｆがフランジ１６Ｆにスナップフィット、クリップ又は接着等の手段にて結合されることで、フロントＥＡ部材１６とカバー部材５４との閉断面構造が構成される。なお、カバー部材５４は、前後方向が板厚方向とされた平坦な板状であっても良い。

バンパカバー５２は、カバー部材５４から前後方向に離間してフロントバンパを構成している。すなわち、バンパカバー５２は、軽衝突の際には自ら変形するものの、カバー部材５４、フロントＥＡ部材１６には荷重を伝えない構成（配置を含む）とされている。車体下部構造５０の他の構成は、図示しない部分を含め、基本的に車体下部構造１０の対応する構成と同じである。

したがって、第２の実施形態に係る車体下部構造５０によっても、バンパカバー３０がフロントＥＡ部材１６の開口端１６Ｏを塞ぐ構成による作用効果を除いて、車体下部構造１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、車体下部構造５０では、軽衝突の際にはバンパカバー５２が単独で衝撃吸収で果たすため、修理に際してはバンパカバー５２の交換で足りる。これにより、車体下部構造５０が適用された自動車Ｖでは、軽衝突に対するダメージャビリティが向上する。

なお、上記した各実施形態では、本発明が車両前部に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、車両後部又は前部及び後部の両者に適用しても良い。これらの場合、リヤ側の立壁にはアンダボディ１２のロアバック部が相当し、荷重伝達部材としてリヤサスペンションメンバを適用することができる。そして、リヤＥＡ材は、後突荷重の入力側である後向きに開口すると共にリヤサスペンションメンバへの固定側である前端が閉じた形状とされる。このリヤＥＡ材の後側開口端は、リヤバンパカバー又はリヤバンパカバーとは独立したカバー部材にて塞がれる。

また、上記した各実施形態では、荷重伝達部材として平坦で広い前向きの面を有するサスペンションメンバ２６を採用した例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、荷重伝達部材としてはサスペンションメンバ以外の部品（専用部品である場合を含む）を用いても良く、また例えば、荷重伝達部材として正面視で矩形枠状の部材（サスペンションメンバである場合を含む）を用いても良い。すなわち、荷重伝達部材は、車幅方向に沿ってフロントＥＡ部材１６に面接触又は線接触状態で結合され、上記した二次的な荷重分散を果たす構成であれば良い。

その他、本発明は、上記した実施形態における具体的な構成等に限定されることはなく、各種変形して実施可能であることはいうまでもない。

１０ 車体下部構造
１２ アンダボディ
１６ フロントＥＡ部材（衝撃吸収部材）
１６Ｏ 開口端
１８ フロア部
２０ ダッシュロア部（立壁）
２６ サスペンションメンバ（荷重伝達部材）
３０ バンパカバー（カバー部材）
５０ 車体下部構造
５２ バンパカバー
５４ カバー部材

Claims (4)

1. フロア部における車両前後方向の端部から車両上下方向の上向きに立壁が立設されたアンダボディと、
   車幅方向に長手とされ、前記立壁における車両前後方向の外向きの面に対し面接触又は車幅方向に沿って線接触された状態で、前記アンダボディに結合された荷重伝達部材と、
   車幅方向に長手とされると共に前記荷重伝達部材における前記立壁側とは車両前後方向の反対側に結合され、長手方向との直交面に沿った断面において前記荷重伝達部材側とは反対向きに開口する形状とされた衝撃吸収部材と、
   前記衝撃吸収部材の開口端側に接合され、該衝撃吸収部材とで前記長手方向との直交面に沿った断面視で閉断面を成すカバー部材と、
   を備えた車体下部構造。
2. 前記カバー部材がバンパカバーとされている請求項１記載の車体下部構造。
3. 前記カバー部材は、バンパカバーと別部材として構成され、かつ該バンパカバーに対し前後方向に離間して配置されている請求項１記載の車体下部構造。
4. 前記衝撃吸収部材は、平面視で車両前端側が後端側よりも車幅方向に長くなるテーパ形状を成している請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車体下部構造。

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