JP2014189045A - 車体構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】車体全体の重量を増加させずに、スモールオーバーラップ衝突の際の安全性を高めた車体構造を提供することである。
【解決手段】本発明の車体構造は、メインフレーム3と、メインフレーム3の上方向かつ外方向に位置するアッパーフレーム13と、エンジン51と、アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材7とは別の補強部材17と、を有し、メインフレーム3は、メインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなっている補強部19を有し、補強部材17は、アッパーフレーム13と補強部19とを架橋し、補強部19の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲A内にある。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車の車体構造に関する。特に、スモールオーバーラップ衝突の際の安全性を高めるための車体の前部構造に関する。
自動車は、万一の場合対向車や道路上の設置物などに衝突する場合がありうる。以下、対向車との衝突を念頭に記載する。ただし、これに限らず、道路上の設置物の場合であっても同様である。
その衝突は大きく分けて以下の3つの場合がある。
(1)対向車の中央と自車の車体中央とがほぼ一致するフルラップ衝突
(2)対向車の中央と自社の車体中央とが一致せず、例えば、40%程度しか重なり合わないオフセット衝突
(3)対向車の衝突位置が、車体のメインフレームよりも外側の部分しか重なり合わないスモールオーバーラップ衝突
これらの衝突のうち、フルラップ衝突及びオフセット衝突の場合、メインフレームによって衝撃を吸収することができる。
なぜなら、メインフレームには、通常、衝撃力を吸収するためのクラッシュボックスが設けられているし、さらに、メインフレームの構造自体が衝撃力を吸収することを可能に設計されているからである。
それに対して、スモールオーバーラップ衝突の場合、衝撃力を吸収するための部材がほとんど設けられていない。
そのため、スモールオーバーラップ衝突の場合、衝撃力を吸収することに加えて、衝撃力を車体の上下方向を軸とした回転力に変換することによって、乗員の安全を図っている。
そのような技術の1つとして、特許文献1の技術が開示されている。
特開2012−214211号公報
しかしながら、特許文献1では、アッパーフレームとメインフレームとを連結する補強部材は存在するが、この補強部材とメインフレームとの接続しているメインフレームの部分は、他のメインフレームの部分と比して、強化された部分ではない。
このため、メインフレーム全体を強化する必要が生じてしまい、重量が増加するという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その課題の一例は、車体全体の重量を増加させずに、スモールオーバーラップ衝突の際の安全性を高めた車体構造を提供することにある。
本発明の第1の観点の車体構造は、メインフレームと、前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、エンジンと、アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、前記メインフレームは、前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている補強部を有し、前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記補強部とを架橋し、前記補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある。
好適には、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、前記接続部分は、前記補強部に対して上方向の位置に配置される上部材と、前記補強部に対して内方向の位置に配置される内部材と、を有し、前記上部材と、前記補強部材とが接続されている。
好適には、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、前記接続部分は、前記補強部の外方向の位置において、前記補強部材と接続されている。
好適には、前記エンジンを前記メインフレームに対して保持するためのエンジンマウントを有し、前記補強部は、少なくとも、前記エンジンマウントが前記メインフレームに接続されることによって前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている。
好適には、前記補強部は、少なくとも、前記メインフレームが吸収する衝突エネルギーの吸収量をコントロールするための部材を有することによって、前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている。
好適には、前記補強部は、少なくとも、バッテリを保持するためのバッテリ保持部材が前記メインフレームに接続されることによって前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている。
本発明の第2の観点の車体構造は、メインフレームと、前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、エンジンと、アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材と、前記アッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記アッパーサスペンション保持部材とを接続し、前記アッパーサスペンション保持部材の補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある。
本発明の第2の観点の車体構造は、メインフレームと、前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、エンジンと、アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材と、前記アッパーサスペンション保持部材を補強する補強部と、前記アッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記補強部とを架橋し、前記補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある。
好適には、前記アッパーサスペンション、又は、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、前記接続部分は、前記補強部に対して上方向の位置に配置される上部材と、前記補強部に対して内方向の位置に配置される内部材と、を有し、前記上部材と、前記補強部材とが接続されている。
好適には、前記アッパーサスペンション、又は、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、前記接続部分は、前記補強部の外方向の位置において、前記補強部材と接続されている。
本発明における車体構造によって、車体全体の重量を増加させずに、スモールオーバーラップ衝突の際の安全性を高めた車体構造を提供することが可能となる。
自動車の車体構造の概要の説明図である。 第1の実施形態の説明図である。 第1の実施形態の効果の説明図である。 第1の実施形態の変形例の説明図である。 第2の実施形態の説明図である。 第3の実施形態の説明図である。 第4の実施形態の説明図である。 第5の実施形態の説明図である。
以下、本発明の第1の実施形態を、図1を用いて詳細に説明する。
図1は、自動車101の車体構造の概要の説明図である。
図1のように、自動車101は、乗員が乗車する車室空間5と、エンジン、バッテリ、等の各種の装置が搭載されるフロント車室2を有している。
なお、フロント車室2は、車室空間5の前方向位置に存在している空間であればよく、特に記載がない限り、エンジン、バッテリを内部に含まなくても良い。例えば、フロント車室2内は、トランクとして利用可能なように空洞となっていても良い。
ここで、方向を定義する。
自動車101が通常進む方向(ドライバがシートに座って、頭の方向を曲げずに向いている方向)を前方向(図1において紙面左下方向)と定義する。そして、その逆方向を後方向(図1において紙面右上方向)と定義する。
そして、自動車101が走行状態において上となる方向(ドライバがシートに座って、頭頂部が向く方向)を上方向(図1において紙面上方向)と定義する。そして、その逆方向を下方向(図1において紙面下方向)と定義する。
また、車体の中心を通り前方向・後方向に伸びる直線と、この直線と交わり上方向に伸びる直線とを含む平面に対して、自動車101は、ほぼ面対称となっている(以下、この平面を「対称平面」という。)。
この平面に近づく、方向を内方向と定義する。そして、逆の方向を外方向と定義する。
自動車101は対称平面で面対称の形状を有することから、特に、記載のない限り、対称平面の一方の説明は他方の記載を兼ねることとし、記載を省略する。
フロント車室2には、メインフレーム3及びアッパーフレーム13が配置されている。
また、フロント車室2には、フロントサスペンションのアッパーサスペンションを保持するためのアッパーサスペンション保持部材7が配置されていても良い。
なお、図1においては、アッパーサスペンション保持部材7はストラット形式のサスペンションのトップマウントを図示している。しかし、この形式に限定する趣旨ではなく、サスペンション形式、例えば、ダブルウィッシュボーン形式のサスペンションを有する、アッパーフレームと車体の取り付け部であって良い。
メインフレーム3の外方向かつ上方向位置に、アッパーフレーム13が配置される。
メインフレーム3は、車室空間5から前方向にほぼ、水平に伸びている。
2本のメインフレーム3は、僅かに外方向に開きつつ、前方向に伸びていて良い。
アッパーフレーム13は、アッパーフレーム直線部13a及びアッパーフレーム屈曲部13bを有する。
このアッパーフレーム直線部13aは、車室空間5から前方向の一定位置まで、ほぼ前方向にのみ伸びている。
アッパーフレーム屈曲部13bは、内方向かつ下方向に伸びている。そして、アッパーフレーム屈曲部13bの先端のアッパーフレーム先端部31(図2(c)参照のこと)は、メインフレーム3の外方向を向いた面に接続されている。
アッパーフレーム13(アッパーフレーム直線部13a+アッパーフレーム屈曲部13b)と、メインフレーム3は補強部材17によって接続されている。
より詳細には、アッパーフレーム13とメインフレーム3の補強部19とを補強部材17は架橋している。
なお、補強部19とは、メインフレーム3の他の部分よりも強度の高い部分をいう。
第1の実施形態では、補強部19はエンジン51とメインフレーム3とを接続するエンジンマウント53が、メインフレーム3と接続することによって結果的にメインフレーム3の強度が高くなる部分である(図2(a)及び図2(b)参照のこと)。なお、第1の実施形態では、エンジンマウント53が接続されることのみによって、他のメインフレーム3の部分よりも強度が高くなる必要はなく、さらに、補強する部材等が入ることによって強度が高くても良い。
補強部材17は、放射状になるように3本の補強部材17から形成されていて良い。ここで、補強部材17の最も前方向に位置する補強部材を第1補強部材17aとする。そして、後ろ方向に行くに従い、第2補強部材17b、及び、第3補強部材17cという。
この第1補強部材17a、第2補強部材17b及び第3補強部材17cは、図1のように、メインフレーム3側を中心に放射状に広がっている。
つまり、第1補強部材17aはアッパーフレーム13の最も前方向の位置において、アッパーフレーム13と接続され、第3補強部材17cはアッパーフレーム13の最も後方向の位置において、アッパーフレーム13と接続され、第2補強部材17bはアッパーフレーム13の前後の中間的な位置において、アッパーフレーム13と接続されている。
なお、補強部材17の数は、3つである必要はなく、1以上の数であればどのようなものであってもよい。
より詳細には、第1補強部材17aはアッパーフレーム屈曲部13bに接続されている。
第2補強部材17b及び第3補強部材17cはアッパーフレーム直線部13aに接続されている(図2を参照のこと)。アッパーサスペンション保持部材7を介してアッパーフレーム直線部13aに接続されていてもよい(図1の状態)。
もっとも、第1補強部材17a、第2補強部材17b及び第3補強部材17cの接続位置は、任意に変更可能である。
それぞれの補強部材17(第1補強部材17a、第2補強部材17b及び第3補強部材17c)は、アッパーフレーム13の内方向の面と接続されている。もっとも、アッパーフレーム13の下方向の面と接続されていても良いし、他の面であっても良い。図1のように、アッパーフレーム13に直接接続されていても良いし、他の接続の部品を介しても良い。
それぞれの補強部材17(第1補強部材17a、第2補強部材17b及び第3補強部材17c)は、メインフレーム3のほぼ同一の位置において接続されている。
より具体的には、接続部材15に全て接続されている。
この接続部材15は、補強部19が存在する位置に配置される。
また、第1の実施形態では接続部材15はメインフレーム3の外方向の面に接続されている。この位置は、他の位置であっても良い(後述する変形例を参照のこと)。
もっとも、接続部材15は必須ではなく、補強部材17は、メインフレーム3に直接接続されていても良い。
図2は、第1の実施形態の説明図である。
図2のように(特に、図2(b))、エンジン51はエンジンマウント53によって、メインフレーム3に接続されて固定されている。このエンジンマウント53がメインフレーム3に接続されることによって、この部分はメインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなっている。第1の実施形態(本発明)においては、メインフレーム3の強度が他の部分よりも高くなっている部分を補強部19と定義する。
第1の実施形態において、この補強部19は、エンジンマウント53が接続されるによるものだけではなく、接続のための接続構成(フランジ、ボルト・ナット、接続するためにメインフレーム3が肉厚に形成されていること等)によって、補強部19となっても良い。
なお、図2(c)は、C位置からの図である。
この補強部19部分に、接続部材15が配置されている。
また、接続部材15によって、補強部材17がメインフレーム3に対して接続されている部分は、エンジン51の外方向の面が位置する位置(前方向・後方向の位置、及び、上方向・下方向の位置)と一致する。つまり、エンジン51の外方向の面が位置する位置(=図2(a)のAの範囲、及び、図2(c)のAの範囲)に、補強部19が位置する。
図3は、第1の実施形態の効果の説明図である。
自動車101が衝突対象物103(対向車、設置物等)に衝突する場合を想定して、図3を用いて説明する。そして、メインフレーム3よりも外方向位置(図3(a)においてBの範囲)にのみ衝突対象物103が接触する衝突が、スモールオーバーラップ衝突である。
このような場合に何ら対策を取らないときには、本来は衝突を吸収するためのメインフレーム3が何ら機能を発揮できないおそれがある。
第1の実施形態では、このスモールオーバーラップ衝突時に補強部材17が反力を発揮する部材として機能して、アッパーフレーム13(特に、アッパーフレーム屈曲部13b)が変形しないようにしている(図3(b)参照)。
つまり、接続部材15が強度の高いメインフレーム3の外方向の面に接続されていることから、衝突対象物103による衝突によって、アッパーフレーム13の変形を防ぐことができる。
第1の実施形態においては、さらに、メインフレーム3の強度の高い部分である補強部19に接続されていることから、他のメインフレーム3の部分に補強部材17を接続している場合に比べて、よりアッパーフレーム13を保持する機能が高い。
加えて、この補強部19は、エンジン側面位置の範囲Aの範囲に位置している。そのため、メインフレーム3が内方向に変形しなければならないような強い衝突が有った場合でも、エンジン51がさらに、メインフレーム3が変形しないようにする反力発生部材として機能することができる。
そのため、より強い衝突によっても、アッパーフレーム13が変形することを従来よりも防止することができる。
そして、アッパーフレーム13が変形しないということは、万一、衝突対象物103がスモールオーバーラップ衝突しても、それによる変形が、乗員が搭乗する車室空間5に及ぶことを防ぐことができることを意味する。加えて、車体がオフセット衝突の衝撃エネルギーを車室空間5に及ぼすことなく、自動車101が回転する回転エネルギーに変換することができることも意味する。
なお、第1の実施形態においては、補強部材17はメインフレーム3の外方向の面においてメインフレーム3と接続されている。
そのため、衝突対象物103との衝突によって、補強部材17に掛かる力がメインフレームに直接伝わることになる。
そしてその力は、そのままエンジン51が存在する方向を向いている。
以上のことから、第1の実施形態では、アッパーフレーム13を保持する能力が高くなるという効果がある。
さらに、アッパーフレーム13(アッパーフレーム屈曲部13b)のアッパーフレーム先端部31がメインフレーム3に接続している。
そのため、アッパーフレーム13がメインフレーム3に接続していない従来の自動車101よりも、アッパーフレーム13自体の強度が上がっている。
この点からも、第1の実施形態は、スモールオーバーラップ衝突に対して強度が高い。
しかも、アッパーフレーム13とメインフレーム3との接続は、メインフレーム3の外方向の面において接続している。そのため、アッパーフレーム13が衝突対象物103との衝突によって内方向に変形することを防ぐための反力部材として、メインフレーム3が機能することができる。
したがって、この点からも、第1の実施形態は、スモールオーバーラップ衝突に対して強度が高い。
さらに、この構造は、フルラップ衝突、オフセット衝突に対しても強度が高い。
なぜなら、このように、アッパーフレーム13とメインフレーム3とが接続されていることによって、アッパーフレーム13もフルラップ衝突、オフセット衝突に対する抗力発生部材として機能させることができるからである。
さらに、補強部材17は、アッパーフレーム13の任意の位置に接続可能である。
この任意の位置は、設計者がスモールオーバーラップ衝突(フルラップ衝突、オフセット衝突)の際に抗力を発生させたい位置を選ぶことができる。
このことによって、補強部材17をアッパーフレーム13のどの位置を接続位置に選択するかによって、設計者は望む抗力を発生させるように自動車101を設計することができる。
なお、以上の第1の実施形態の構成及び効果は特に記載がない限り、以下に記載される変形例、第2の実施形態以降の実施形態についても同様である。簡潔な記載とするために、以下記載を省略する。
図4は、第1の実施形態の変形例の説明図である。
第1の実施形態では、接続部材15は、メインフレーム3(補強部19)の外方向の面に配置されていた。
しかしながら、場合によっては、接続部材15をメインフレーム3の上方向の面に接続するほうが有利な場合もありえる。有利な場合とは、例えば、メインフレームの側面に他の部材を配置したい場合などである。
このように、補強部材17と接続部材15をメインフレーム3の上方向の面において接続する場合には、接続部材15は、メインフレーム3の上方向の面に配置される上部材15a、及び、メインフレーム3の内方向の面に配置される内部材15bを有する。
上部材15aは、補強部材17と接続される。内部材15bは、エンジン側面位置の範囲Aの範囲位置(前後方向及び上下方向における位置がエンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲A内)に配置される。
このことによって、メインフレーム3と補強部材17との接続位置をメインフレームの上方向位置にしつつ、エンジン51を反力発生部材として機能させることができる。
なお、この変形例は、特に記載がない限り以下に記載する他の実施形態にも適用出来るが、簡潔な記載とするために説明を以下省略する。
図5は、第2の実施形態の説明図である。
第1の実施形態では、補強部19は、エンジンマウント53がメインフレーム3と接続されることによって、メインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなっていた。
もしくは、第1の実施形態では、補強部19は、エンジンマウント53とメインフレーム3と接続できるようにする他の部材の存在によって、メインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなっていた。
第2実施形態では、エンジンマウント53とは別にメインフレーム3の内部、もしくは、外部に、強度調整部材20を設けたことによって、メインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなる部分を、補強部19とした実施形態である。
なお、図5(a)のように、強度調整部材20はエンジン側面位置の範囲Aにない部分に、第2強度調整部材20bを配置して第2補強部19bがあっても良い。
強度調整部材20(第2強度調整部材20b)は、メインフレーム3の衝突時の抗力を調節するために設けられるものである。この強度調整部材20(第2強度調整部材20b)を設けることによって、設計者は所望の位置に衝突時の抗力を発生させることが可能となる。
もっとも、場合よっては、強度調整部材20(第2強度調整部材20b)は、他の目的で設けられるものであってもよい。
また、第2実施形態においては、図5(b)のように補強部19のすべてが、エンジン側面位置の範囲Aになくても良い。
図6は、第3の実施形態の説明図である。
バッテリ57をメインフレーム3にバッテリマウント部55を介して接続した場合にも、その部分はメインフレーム3の他の部分よりも強度が高くなる。これは、第1の実施形態と同様である。
図7は、第4の実施形態の説明図である。
アッパーサスペンション保持部材7は、アッパーサスペンションを保持する為、比較的強度が高い部材である。このアッパーサスペンション保持部材7をエンジン側面位置の範囲Aに位置させることによって、上述してきた効果を発揮させることも可能である。
この場合、補強部材17はアッパーサスペンション保持部材7に接続される。
図8は、第5の実施形態の説明図である。
第4の実施形態とは異なり、アッパーサスペンション保持部材7を補強するサスペンション補強部7aに設けても良い。
3 メインフレーム
7 アッパーサスペンション保持部材
7a サスペンション補強部 (補強部)
13 アッパーフレーム
13a アッパーフレーム直線部
13b アッパーフレーム屈曲部
15 接続部材
15a 上部材
15b 内部材
17 補強部材
19 補強部
20 強度調整部材
31 アッパーフレーム先端部
51 エンジン
53 エンジンマウント
55 バッテリマウント部
57 バッテリ
103 衝突対象物
A エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲

Claims (10)

  1. メインフレームと、
    前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、
    エンジンと、
    アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、
    前記メインフレームは、前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている補強部を有し、
    前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記補強部とを架橋し、
    前記補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある
    車体構造。
  2. 前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、
    前記接続部分は、
    前記補強部に対して上方向の位置に配置される上部材と、
    前記補強部に対して内方向の位置に配置される内部材と、を有し、
    前記上部材と、前記補強部材とが接続されている
    請求項1に記載の車体構造。
  3. 前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、
    前記接続部分は、前記補強部の外方向の位置において、前記補強部材と接続されている
    請求項1に記載の車体構造。
  4. 前記エンジンを前記メインフレームに対して保持するためのエンジンマウントを有し、
    前記補強部は、少なくとも、前記エンジンマウントが前記メインフレームに接続されることによって前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている
    請求項2又は3に記載の車体構造。
  5. 前記補強部は、少なくとも、前記メインフレームが吸収する衝突エネルギーの吸収量をコントロールするための部材を有することによって、前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている
    請求項2又は3に記載の車体構造。
  6. 前記補強部は、少なくとも、バッテリを保持するためのバッテリ保持部材が前記メインフレームに接続されることによって前記メインフレームの他の部分よりも強度が高くなっている
    請求項2又は3に記載の車体構造。
  7. メインフレームと、
    前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、
    エンジンと、
    アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材と、
    前記アッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、
    前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記アッパーサスペンション保持部材とを接続し、
    前記アッパーサスペンション保持部材の補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある
    車体構造。
  8. メインフレームと、
    前記メインフレームの上方向かつ外方向に位置するアッパーフレームと、
    エンジンと、
    アッパーサスペンションを保持するアッパーサスペンション保持部材と、
    前記アッパーサスペンション保持部材を補強する補強部と、
    前記アッパーサスペンション保持部材とは別の補強部材と、を有し、
    前記補強部材は、前記アッパーフレームと前記補強部とを架橋し、
    前記補強部の前後方向及び上下方向における位置は、エンジンの外方向の側面方向の側面位置の範囲内にある
    車体構造。
  9. 前記アッパーサスペンション、又は、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、
    前記接続部分は、
    前記補強部に対して上方向の位置に配置される上部材と、
    前記補強部に対して内方向の位置に配置される内部材と、を有し、
    前記上部材と、前記補強部材とが接続されている
    請求項7又は8に記載の車体構造。
  10. 前記アッパーサスペンション、又は、前記補強部と前記補強部材とを接続する接続部分を有し、
    前記接続部分は、前記補強部の外方向の位置において、前記補強部材と接続されている
    請求項7又は8に記載の車体構造。
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