JP2015189408A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スモールオーバラップ衝突時に衝撃荷重を伝達するガセットを、フルラップ衝突の際は機能させないで、良好な衝撃吸収性能を得ることができるようにする。
【解決手段】フロントサイドフレーム３に固定部９ｂを固定するガセット９のガセット本体９ａの前端面９ｄ側の内側端縁部９ｅに前端方向が開口するＵ字状ガイド孔９ｆに挿通されたボルト１１が、バンパビーム２の外端面２ｄに螺入されてガセット本体９ａを支持している。フルラップ衝突時、バンパビーム２が後退すると、中央部２ａが後方へ凹湾曲しようとするためクラッシュボックス４が車幅方向内側へ引かれて変形容易部８を起点として屈曲される。すると端面２ｄが車体前方へ開くように変形し、それに追従してボルト１１がＵ字状ガイド孔９ｆから外れ、ガセット９との締結が解放される。
【選択図】図４

Description

本発明は、スモールオーバラップ衝突とフルラップ衝突或いはオフセット衝突との双方における衝撃荷重の吸収性能を保証することのできる車体前部構造に関する。

近年、自動車を代表とする車両の衝突安全性の向上に関する技術開発が進められている。例えば、オフセット衝突では、従来のオフセット衝突よりもラップ量の少ないスモールオーバラップ衝突（微小ラップ衝突）に対する衝突安全性への関心も高い。

スモールオーバラップ衝突は、左右一対のフロントサイドフレームよりも車幅方向外側におけるオフセット衝突であり、この対策としては、フロントサイドフレームの車幅方向外側にガセットを固設し、このガセットを介して衝撃荷重をフロントサイドフレームに伝達させ、このフロントサイドフレームを曲げ変形させるなどして衝撃を吸収するようにした技術が多く採用されている。

例えば、特許文献１（特開２０１３−２０３３２０号公報）には、フロントサイドフレーム前部の車幅方向外側にガセットを設けると共に、このガセットの後方のフロントサイドフレームの車幅方向外側にビードにより脆弱部を形成し、更に、ガセットの先端とバンパビームとの間に間隙を形成した技術が開示されている。

この文献に開示されている技術によれば、スモールオーバラップ衝突時の衝撃荷重が、フロントサイドフレームの先端に直接連結され、或いはフロントサイドフレームの先端にクラッシュボックスを介して連結されているバンパビームに入力されると、フロントサイドフレームの先端、或いはクラッシュボックスが圧潰され、バンパビームの背面が後退してガセットに押し当てられる。すると、このガセットを介して衝撃荷重がフロントサイドフレームに伝達され、このフロントサイドフレームを、脆弱部を起点に車幅方向内側へ屈曲させてエンジン等のパワーユニットに衝突させることで衝撃を吸収するようにしている。

特開２０１３−２０３３２０号公報

ところで、上述した文献に開示されているように、ガセットの前端部を、ステーを介してフロントサイドフレームに固定すれば、スモールオーバラップ衝突時の衝撃荷重をガセットの前端面にて受け止め、この衝撃荷重をフロントサイドフレーム方向へ確実に伝達させることができる。

しかし、ガセットの前端部をフロントサイドフレームに対し、ステーを介して固定すると、フルラップ衝突（全突）やスモールラップ衝突よりもラップ量の大きいオフセット衝突の際に、その衝撃荷重を受けてフロントサイドフレームの前端部が後方へ変形すると、その変形によりステーを介してガセットが車幅方向内側へ呼び込まれてしまい、衝撃荷重の吸収特性を阻害する因子として機能してしまう可能性がある。このことは、ガセットの先端面をバンパビームに連結させた場合も同様に発生する。

本発明は、上記事情に鑑み、スモールオーバラップ衝突の際にはガセットを介して衝撃荷重をフロントサイドフレームへ良好に伝達することができ、又、フルラップ衝突或いはオフセット衝突の際にはガセットが衝撃吸収を阻害する因子として機能させることなく、良好な衝撃吸収性能を保証することのできる車体前部構造を提供することを目的とする。

本発明は、車体の幅方向両側に設けられると共に該車体の前後方向へ延在するフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの前部に設けられた軸圧潰部と、前記軸圧潰部の前端面に連結されて車幅方向へ延在するバンパビームと、前記バンパビームの車幅方向端部側と前記フロントサイドフレームの車幅方向外側の側面との間に介装されて該バンパビームの車幅方向端部側が正面から受けた衝突時の衝撃荷重を前記フロントサイドフレームに伝達するガセットとを有する車体前部構造において、前記ガセットが前記バンパビームの車幅方向端部と前記フロントサイドフレームとの一方に固定され、他方に対してはフルラップ衝突或いはオフセット衝突の際の衝撃荷重を受けて解放される支持部を介して支持されている。

本発明によれば、ガセットがバンパビームの車幅方向端部とフロントサイドフレームとの一方に固定され、他方に対してはフルラップ衝突或いはオフセット衝突の際の衝撃荷重を受けて解放される支持部を介して支持されているので、スモールオーバラップ衝突の際にはガセットを介して衝撃荷重をフロントサイドフレームへ良好に伝達することができ、一方、フルラップ衝突或いはオフセット衝突の際にはバンパビームの変形により車幅方向端部が前方へ屈曲変形する際にガセットが支持部から解放されて、このガセットを衝撃荷重の伝達経路から外すようしたので、ガセットが衝撃吸収を阻害する因子として機能せず、良好な衝撃吸収性能を保証することができる。

第１実施形態による車体前部のバンパ構造を示す一部断面要部拡大図 同、図１のII矢視一部断面側面図 同、スモールオーバラップ衝突時の車体前部の挙動を示す概略平面図 同、フルラップ衝突時の車体前部の挙動を示す一部断面平面図 第２実施形態による車体前部のバンパ構造を示す一部断面要部拡大図 同、図５のVI矢視側面図 同、スモールオーバラップ衝突時の車体前部の挙動を示す一部断面平面図 同、フルラップ衝突時の車体前部の挙動を示す一部断面平面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１〜図４に本発明の第１実施形態を示す。図１の符号１は車体前部に設けられているバンパユニットであり、このバンパユニット１は車幅方向左右に延在するバンパビーム２と、車幅方向左右に対向配設されて車体後方へ延在する一対のフロントサイドフレーム３と、バンパビーム２の背面とフロントサイドフレーム３との間に介装されている左右一対の軸圧潰部としてのクラッシュボックス４とを有している。

又、このバンパビーム２の後方であって、両フロントサイドフレーム３の間にエンジンルーム５が形成されており、このエンジンルーム５にエンジン６及び、このエンジン６の出力軸に連設するトランスミッション７等のパワーユニットが搭載されている（図３参照）。

尚、車種によっては、クラッシュボックス４を省略し、フロントサイドフレーム３の前端部をバンパビーム２の背面に固設すると共に、この前部をクラッシュボックスとして機能させるものもあるが、この場合は、フロントサイドフレーム３の前部が軸圧潰部となるため、本実施形態のクラッシュボックス４をフロントサイドフレーム３の前部４と読み換えて適用することができる。

バンパビーム２は、例えば矩形形の閉断面、或いは前部を開口するハット形断面を有する金属材で形成されており、車幅方向中央が前方へやや突出された状態で湾曲されている中央部２ａと、バンパビーム２の車幅方向端部側である、中央部２ａの両側に設けられているオフセット部２ｂとを有し、オフセット部２ｂは車体前部のコーナー部に沿って後方へ所定角度で屈曲された状態で延在されている。又、このオフセット部２ｂの中央部２ａ側の背面に、上述したクラッシュボックス４の先端が固設されている。

このクラッシュボックス４は筒状に形成され、フロントサイドフレーム３の前端面から、車幅方向中央を前後方向に通る線と平行に前方へ延在されて、その前端面がバンパビーム２のオフセット部２ｂの背面２ｃに固設されている。このクラッシュボックス４は、衝突の際にバンパビーム２を介して入力される衝撃荷重によって軸方向へ蛇腹状に圧潰されて（以下、これを「軸圧潰」と称する）、衝撃エネルギの一部が吸収される。このクラッシュボックス４は、例えば、薄鋼板をプレス加工してハット形断面に形成された２つの半割部材の対向面を、スポット溶接等により最中状に接合することで形成されている。

一方、フロントサイドフレーム３の車幅方向外側にガセット９が配設されている。このガセット９はスモールオーバラップ衝突時の衝撃荷重をフロントサイドフレーム３の前部へ直接伝達させるものであり、矩形の筒状断面に形成された本体部（以下、「ガセット本体」と称する）９ａと、このガセット本体９ａの後端に連続して形成された固定部９ｂとを有している。この固定部９ｂのガセット本体９ａ側上下面に水平方向へ延在する二条のビード９ｃが形成されており、固定部９ｂはビード９ｃを起点に屈曲されるように設定されている。この固定部９ｂは、エンジン６（図３参照）の前後方向中央よりも車両前方側に位置するフロントサイドフレーム３の車幅方向外側の側面（以下、「外側面」と称する）３ａにボルト等を介して固定されている。

又、ガセット本体９ａは、その基部が固定部９ｂの前端から車幅方向外側に前開きに傾斜して前方へ延在され、その前端面９ｄの車幅方向内側端縁部９ｅがバンパビーム２のオフセット部２ｂの外端面２ｄに、ボルト１１を介して係止されている。従って、このボルト１１が、通常の状態ではガセット本体３ａを支持する支持部として機能する。

図２、図４に示すように、ガセット本体９ａの内側端縁部９ｅには、端部を前端面９ｄ側に開口するＵ字状ガイド孔９ｆが形成されている。一方、オフセット部２ｂの外端面２ｄの内面にナット１２が溶接され、このナット１２にＵ字状ガイド孔９ｆに係入されたボルト１１が螺入されている。尚、このボルト１１はオフセット部２ｂの外端面２ｄとガセット本体９ａの内側端縁部９ｅとを大きなトルクで締結する必要はなく、互いが外れない程度のトルクで締結されていれば良い。

次に、このような構成による車体前部がスモールオーバラップ衝突、及びフルラップ衝突した際の挙動について説明する。

＜スモールオーバラップ衝突＞
先ず、スモールオーバラップ衝突時の車体前部の挙動について、図１〜図３を参照して説明する。尚、同図の符号Ｂｏはオフセットバリアであり、相手車両や立ち木、電柱等を模している。

図１に示すように、車両のフロントサイドフレーム３よりも車幅方向外側（側端部）のバンパビーム２、すなわちオフセット部２ｂがオフセットバリアＢｏに正面から近接し、このオフセット部２ｂがオフセットバリアＢｏに対して荷重Ｆで衝突（スモールオーバラップ衝突）すると、その反力である衝撃荷重がオフセット部２ｂの外端面２ｄにボルト１１により係止されているガセット本体９ａに伝達され、固定部９ｂを経由してフロントサイドフレーム３の外側面３ａに対し、斜め前方から車幅方向内側へ押し込む方向に印加される。その結果、ガセット９の固定部９ｂがビード９ｃを起点に屈曲され、ガセット本体９ａの後端部がフロントサイドフレーム３を車幅方向内側へ屈曲変形させる。そして、この屈曲変形量が所定以上になると、フロントサイドフレーム３の屈曲部位がエンジン６に衝突する。

その後、車体に対するオフセットバリアＢｏの相対後退量（オフセットバリアＢｏに対する車体の相対前進量）がさらに大きくなると、フロントサイドフレーム３は、エンジン６を車幅方向における反対側（オフセットバリアＢｏと衝突していない側）に押圧して変位させる。このとき、フロントサイドフレーム３の前端部における未圧潰領域は、軸方向衝撃力にてエンジン６を反対側へ更に押出す押圧部材として機能する。

このように、車両のなかでも重量物であるエンジン６が車幅方向反対側へ押圧されることで、車両はオフセットバリアＢｏを回避する方向へ向きを変え、それによって、キャビンをスモールオーバラップ衝突から保護することができる。又、フロントサイドフレーム３は、上述した屈曲変形によって、それ自体がエネルギを吸収するエネルギ吸収体として機能させることができる。

＜フルラップ衝突＞
次に、フルラップ衝突時の車体前部の挙動について、図２、図４を参照して説明する。尚、同図の符号Ｂｆはフルラップバリアであり、対向車、壁等を模している。

車両がフルラップバリアＢｆに近接し、このフルラップバリアＢｆに対してバンパビーム２の中央部２ａが荷重Ｆでフルラップ衝突（全突）すると、中央部２ａの前面に、その反力である衝撃荷重が印加される。中央部２ａは車幅方向中央が前方へやや突出されているため、その中央が最初に衝撃荷重を受けて後方へ凹湾曲変形し、この湾曲変形により中央部２ａの両端が車幅方向中央に引かれる。その結果、中央部２ａの両端に連続するオフセット部２ｂの中央部２ａ側の背面２ｃに前端面を固設するクラッシュボックス４の前端部が車幅方向内側に呼び込まれる。

そして、バンパビーム２が受けた衝撃荷重がクラッシュボックス４に伝達されると、図４に示すように、その前端部が車幅方向内側へやや傾斜された状態で軸圧潰される。これにより、バンパビーム２の中央部２ａは更に後方へ凹湾曲変形され、この変形により、その両端に連設するオフセット部２ｂの外端面２ｄが、同図の矢印Ａで示すように車体前方へ開くように屈曲変形される。

すると、ガセット本体９ａは固定部９ｂがフロントサイドフレーム３の外側面３ａに固定されているため、オフセット部２ｂの外端面２ｄとガセット本体９ａの内側端縁部９ｅとを締結するボルト１１が、オフセット部２ｂの屈曲変形に追従して、内側端縁部９ｅに形成されているＵ字状ガイド孔９ｆに沿って前端面９ｄ方向へ移動する。そして、図４に示すように、ボルト１１がＵ字状長孔から外れて、オフセット部２ｂの外端面２ｄとガセット本体９ａの内側端縁部９ｅとの締結が解放される。

その結果、ガセット本体９ａはフルラップ衝突の際の衝撃荷重が伝達される経路から外れ、フルラップ衝突によりクラッシュボックス４を軸圧潰しながらバンパビーム２が後退する際に、ガセット本体９ａが衝撃吸収を阻害する因子として機能することがなく、良好な衝撃吸収性能を保証することができる。

尚、本実施形態では、フルラップ衝突時、オフセット部２ｂの外端面２ｄに螺入されているボルト１１がガセット本体９ａの内側端縁部９ｅに形成されているＵ字状ガイド孔９ｆからはずれることで、オフセット部２ｂとガセット本体９ａとの締結状態を解放するようにしているが、外端面２ｄに、端部を後部側に開口するＵ字状ガイド孔を形成し、この外端面２ｄ側からガセット本体９ａの内端縁部９ｅにボルト１１を螺入して締結固定するようにしても良い。この場合、フルラップ衝突に際しては、外端面２ｄに形成したＵ字状ガイド孔がスライドしてボルト１１から外れる。

［第２実施形態］
図５〜図８に本発明の第２実施形態を示す。上述した第１実施形態では、バンパビーム２の外端面２ｄとガセット本体９ａとをボルト１１により締結し、フルラップ衝突の際に、バンパビーム２の外端面２ｄが前方へ移動することで、両者の締結状態を解放するようにしたが、本実施形態では、フルラップ衝突時、ガセット本体９ａがフロントサイドフレーム３から外れて解放されるようにしたものである。尚、第１実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。

すなわち、本実施形態によるガセット９は、前端面９ｄがバンパビーム２の端部に設けられているオフセット部２ｂの背面２ｃに対し一体的に固定されており、又、ガセット本体９ａの後端面９ｇにはガイドピン９ｈが突設されている。

ガセット本体９ａは、オフセット部２ｂの背面２ｃ側からフロントサイドフレーム３の外側面３ａ方向であって車幅方向内側へ傾斜された状態で延在されており、その延出方向に対峙するフロントサイドフレーム３の外側面３ａには、ガセット本体９ａの後部をガイドする断面直角三角形状の凹部３ｂが形成されている。又、この凹部３ｂにガセット本体９ａの後部が挿入されている。

この凹部３ｂはガセット９の後部の少なくとも上下と車幅方向内側とに対し、所定のガタを有する大きさに形成されており、従って、通常の状態では、この凹部３ｂがガセット本体３ａの後部の移動規制する支持部として機能する。尚、この凹部３ｂの位置は、上述した第１実施形態に示すガセット９の固定部９ｂが固定されている位置にほぼ対応している。

又、この凹部３ｂの後面に、ガイドピン９ｈを挿通ガイドするガイド孔３ｃが穿設されている。図５、図６に示すように、通常の状態では、ガイドピン９ｈがガイド孔３ｃに挿通されておらず、その先端は若干の間隔を有してガイド孔３ｃに対峙されている。又、このガイド孔３ｃの孔径はガイドピン９ｈの径に対して比較的大きいサイズに形成されており、従って、ガイドピン９ｈの軸芯がガイド孔３ｃの中心からずれた状態であっても、容易に挿通させることができるキャッチャ構造となっている。

次に、このような構成による車体前部がスモールオーバラップ衝突、及びフルラップ衝突した際の挙動について説明する。

＜スモールオーバラップ衝突＞
先ず、スモールオーバラップ衝突時の車体前部の挙動について、図５〜図７を参照して説明する。

図５、図６に示すように、通常時のガセット本体９ａは、前端面９ｄがバンパビーム２の端部に設けられているオフセット部２ｂの背面２ｃに固設されて一体化されており、一方、後端部がフロントサイドフレーム３の外側面３ａに形成した凹部３ｂに挿入された状態で支持されている。

スモールオーバラップ衝突時は、その衝撃荷重が、図５に矢印で示すように、バンパビーム２の端部に連続するオフセット部２ｂの背面２ｃを介してガセット本体９ａに伝達される。すると、このガセット本体９ａはオフセット部２ｂと共に後退し、その後部がフロントサイドフレーム３に形成されている凹部３ｂ内を後方へ移動し、図７に示すように、後端面９ｇに突設されているガイドピン９ｈが凹部３ｂの後面に穿設されているガイド孔３ｃに挿通される。その後、ガセット本体９ａは、ガイドピン９ｈとガイド孔３ｃと係合によって周方向への移動が規制された状態で後退し、後端面９ｇが凹部３ｂの後面に当接される。

すると、このガセット本体９ａから伝達される軸方向の圧縮荷重にてフロントサイドフレーム３の外側面３ａが押圧され、上述した第１実施形態の図２と同様、フロントサイドフレーム３を車幅方向内側へ屈曲変形させて、衝撃荷重を吸収する。

＜フルラップ衝突＞
一方、フルラップ衝突時は、上述した第１実施形態と同様、フルラップバリアＢｆからの反力を受けて、バンパビーム２の中央部２ａが凹湾曲変形し、この湾曲変形により中央部２ａの両端が車幅方向中央に引かれる。すると、この中央部２ａの両端に連続するオフセット部２ｂの背面２ｃに前端面を固設するクラッシュボックス４は、その前端が車幅方向内側へやや引かれた状態で、軸方向圧潰される。

これにより、バンパビーム２の中央部２ａは更に後方へ凹湾曲変形され、この変形により、その両端に連設するオフセット部２ｂの外端面２ｄが、図８の矢印Ａで示すように、車体前方へ開くように屈曲変形され、このオフセット部２ｂと一体のガセット本体９ａは、その後部が、同図に矢印Ｂで示すように、車幅方向外側へ開くように移動する。

その結果、ガセット本体９ａの後端面９ｇが、フロントサイドフレーム３に形成した凹部３ｂから解放され、フルラップ衝突の際の衝撃荷重が伝達される経路から外れる。そのため、フルラップ衝突によりクラッシュボックス４を軸圧潰しながらバンパビーム２が後退する際に、ガセット本体９ａが衝撃吸収を阻害する因子として機能することがなく、良好な衝撃吸収性能を保証することができる。

ところで、フルラップ衝突時の状況によっては、オフセット部２ｂが前方へ屈曲変形する際に、ガイドピン９ｈがガイド孔３ｃに挿通されてしまう場合も想定できるが、この場合は、オフセット部２ｂの屈曲変形に伴い、ガイドピン９ｈが車幅方向外側へ移動し、ガイド孔３ｃの縁部に衝突して折れることで、凹部３ｂから解放される。

又、本実施形態では、ガセット本体９ａの後端面９ｇにガイドピン９ｈを突設し、これが係入されるガイド孔３ｃを凹部３ｂ側に穿設したが、ガセット本体９ａの後端面９ｇ側にガイド孔を穿設し、凹部３ｂの後面にガイドピンを突設するようにしても良い。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限るものではなく、例えば、各実施形態で示したフルラップ衝突の際のバンパユニット１、及びガセット９の挙動は、前述したスモールオーバラップ衝突よりもオーバラップ量の大きいオフセット衝突にもそのまま適用することができる。

１…バンパユニット、
２…バンパビーム、
２ａ…中央部、
２ｂ…オフセット部、
２ｃ…背面、
２ｄ…外端面、
３…フロントサイドフレーム、
３ａ…外側面、
３ｂ…凹部、
３ｃ…ガイド孔、
４…クラッシュボックス、
９…ガセット、
９ａ…ガセット本体、
９ｂ…固定部、
９ｄ…前端面、
９ｅ…内側端縁部、
９ｆ…Ｕ字状ガイド孔、
９ｇ…後端面、
９ｈ…ガイドピン、
１１…ボルト、
Ｂｆ…フルラップバリア、
Ｂｏ…オフセットバリア、

Claims (6)

1. 車体の幅方向両側に設けられると共に該車体の前後方向へ延在するフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームの前部に設けられた軸圧潰部と、
   前記軸圧潰部の前端面に連結されて車幅方向へ延在するバンパビームと、
   前記バンパビームの車幅方向端部側と前記フロントサイドフレームの車幅方向外側の側面との間に介装されて該バンパビームの車幅方向端部側が正面から受けた衝突時の衝撃荷重を前記フロントサイドフレームに伝達するガセットと
   を有する車体前部構造において、
   前記ガセットが前記バンパビームの車幅方向端部と前記フロントサイドフレームとの一方に固定され、他方に対してはフルラップ衝突或いはオフセット衝突の際の衝撃荷重を受けて解放される支持部を介して支持されている
   ことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記ガセット本体の後部が前記フロントサイドフレームに固定され、前部が前記バンパビームに前記支持部を介して支持されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記ガセット本体の前部が前記バンパビームに固定され、後部が前記フロントサイドフレームに前記支持部を介して支持されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
4. 前記支持部はボルトであり、該ボルトが前記バンパビームと前記ガセットの前部との一方に螺入されている共に、他方に形成されたガイド孔に係入されている
   ことを特徴とする請求項２記載の車体前部構造。
5. 前記支持部は前記フロントサイドフレームの車幅方向外側の側面に形成された凹部であり、該凹部に前記ガセットの後部が支持されている
   ことを特徴とする請求項３記載の車体前部構造。
6. 前記ガセットの後端面と該後端面に対峙する前記凹部との一方にガイドピンが突設され、他方に該ガイドピンが係入されるガイド孔が穿設されている
   ことを特徴とする請求項５記載の車体前部構造。

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