JP2016078660A - フレーム付車両の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム付車両において、車両前突時のボディの前方移動を規制するとともに、オフセット衝突時のフロアパネルの変形を抑制する。
【解決手段】車両１のフレーム２は、車幅方向の両側で前後方向に延びる左右１対のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒを有し、フロアパネル６を含むボディ５は、フレーム２によって支持される。左右のストッパ部１０Ｌ，１０Ｒは、左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒに対してそれぞれ固定される。左右のストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒは、左右のストッパ部１０Ｌ，１０Ｒの後方にそれぞれ対向配置され、ボディ５に対して固定される。左右のクラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒは、フレーム２側からストッパ部１０Ｌ，１０Ｒ及びストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒを介してボディ５側へ後方への荷重が入力する際に、ボディ５側へ入力する荷重を所定の上限荷重未満に制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前突時のボディの前方移動を阻止するフレーム付車両の車体構造に関する。

ボディ（キャブ、サイドシル、フロア等）がマウント機構（ラバー等）を介してフレームに支持されるフレーム付車両において、車両前突時のマウント機構の破損によるボディの前方移動（慣性力による移動）を阻止するためにキャブストッパを設ける構造が知られている（例えば、特開平１０−３３８１６２号公報）。

特開平１０−３３８１６２号公報

フレーム付車両の車幅方向の一側（例えば右側）のみが前方の障害物に前突する所謂オフセット衝突では、衝突発生時において、フレームを構成する左右のサイドメンバのうち右側のサイドメンバは、障害物に衝突して急激に減速して停止するが、左側のサイドメンバは、急激に減速せずに前方へ移動する。従って、上記従来のキャブストッパを備える車両では、ボディの前方への移動は、衝突側である右側のみで規制され、非衝突側である左側では規制されない。このため、フレームに対するボディの移動を単に規制してしまうと、ボディ側のフロアパネルに前後方向のせん断荷重が発生してフロアパネルが変形し、フロアパネルに支持されたシートがフロアパネルから離脱する可能性がある。衝突発生時にシートが離脱すると、乗員の拘束が実質的に解除されてしまうため、衝突発生時のフロアパネルの変形を抑制する必要がある。

そこで本発明は、車両前突時のボディの前方移動を規制するとともに、オフセット衝突時のフロアパネルの変形を抑制することが可能なフレーム付車両の車体構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、フレーム付車両の車体構造であって、左右のストッパ部と、左右のストッパ受部と、左右の荷重入力制限部材と、を備える。フレーム付車両のフレームは、車幅方向の両側で前後方向に延びる左右１対のサイドメンバを有し、フロアパネルを含むボディは、フレームによって支持される。左右のストッパ部は、左右のサイドメンバに対してそれぞれ固定される。左右のストッパ受部は、左右のストッパ部の後方にそれぞれ対向配置され、ボディに対して固定される。

荷重入力制限部材は、フレーム側からストッパ部及びストッパ受部を介してボディ側へ後方への荷重が入力する際に、ボディ側へ入力する荷重を所定の上限荷重未満に制限する。

上記構成では、フレーム付車両の前面の略全域が障害物に前突する所謂バリア衝突時において、ボディをフレームに対して支持するマウント機構が破損し、慣性力によってボディがフレームに対して前方へ移動すると、車幅方向の両側において、ストッパ受部の前方への移動をストッパ部が規制する。従って、ボディの前方移動を阻止して、車室内に乗員の生存空間を確保することができる。

また、フレーム付車両の左右のうち一側（例えば右側）のみが前方の障害物に前突する所謂オフセット衝突では、ボディの衝突側（右側）の前方への移動は、バリア衝突の場合と同様に、ストッパ部によって規制されるが、ボディの非衝突側（左側）の前方への移動は規制されず、移動が規制される右側のサイドメンバからボディへ入力する後方への荷重が左側に比べて顕著に増大し、フロアパネルに前後方向のせん断荷重が発生する。このとき、荷重入力制限部材を備える上記構成では、右側のサイドメンバからボディの右側に入力する後方への荷重は、右側の荷重入力制限部材によって所定の上限荷重未満に制限される。例えばフレーム付車両の右側がオフセット衝突し、右側のサイドメンバが急激に減速して前方への移動が規制される際に、ボディの右側に入力する後方への荷重は、荷重入力制限部材によって上限荷重未満に制限される。従って、フロアパネルが所定の変形（例えば上下方向の変位が所定幅以上の波形状の変形）を起こすせん断荷重（フロア変形荷重）を実験や計算等によって求め、求めたフロア変形荷重を上限荷重として予め設定することによって、フロアパネルの過大な変形を抑制して、シートの離脱を防止することができる。

また、荷重入力制限部材は、ストッパ部とストッパ受部との間に配置されるエネルギ吸収体であってもよい。エネルギ吸収体は、フレーム側からボディ側への後方への荷重の入力によりストッパ部とストッパ受部との間で圧潰してエネルギを吸収する。

上記構成では、フレーム付車両の前突時において、エネルギ吸収体がエネルギを吸収する分だけボディ側への入力荷重が抑制される。従って、例えば、フロアパネルに加わるせん断荷重力をフロア変形荷未満とするエネルギ吸収特性のエネルギ吸収体を設けることによって、フロアパネルの過大な変形を抑制して、シートの離脱を防止することができる。

本発明によれば、フレーム付車両において、車両前突時のボディの前方移動を規制するとともに、オフセット衝突時のフロアパネルの変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るフレーム付車両の模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を矢印Ｉｂ方向から視た底面図である。 図１のフレーム付車両が備える右側のストッパ構造の模式図であり、（ａ）は前突前の通常状態を、（ｂ）は前突直後のクラッシュボックス圧壊前の状態を、（ｃ）はクラッシュボックス圧壊後の状態をそれぞれ示す。 図１のフレーム付車両の右側がオフセット衝突したときの状態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を矢印IIIｂ方向から視た底面図である。 前突時の負の加速度の時間的変化を示す図である。 前突時のボディの移動量の時間的変化を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るフレーム付車両（以下、単に車両と称する）１の車体構造について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、左右方向は、車両１の前方を向いた状態での左右を意味する。

図１に示すように、車両１のフレーム２は、左右１対のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒと複数のクロスメンバ４とを有するはしご形フレーム（ラダーフレーム）である。左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒは、車幅方向の両側で前後方向に延びる。複数のクロスメンバ４は前後方向に相互に離間して車幅方向に延び、左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒを連結する。車両１のボディ５は、フロアパネル６と左右１対のサイドシル７Ｌ，７Ｒとを有する。フロアパネル６は、フレーム２の上方に配置されて車室の底面を形成し、フロアパネル６の車幅方向の中央には、円弧状に上方へ膨出するトンネル部９が曲折形成されている。左右のサイドシル７Ｌ，７Ｒは、フロアパネル６の車幅方向両側に固定され、左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒの車幅方向外側で前後方向に延びる。左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒの前端は、フロアパネル６及び左右のサイドシル７Ｌ，７Ｒの前端よりも前方へ延びる。左右のサイドシル７Ｌ，７Ｒは、ラバー等のマウント機構（図示省略）を介してフレーム２に支持され、フロアパネル６には、乗員が着座するシート（座席）８が支持される。

左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒには、左右のストッパ部１０Ｌ，１０Ｒがそれぞれ固定され、左右のサイドシル７Ｌ，７Ｒには、左右のストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ固定される。ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒは、サイドメンバ３Ｌ，３Ｒから車幅方向外側に突出する。ストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒは、ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒの後方でサイドシル７Ｌ、７Ｒから車幅方向内側に突出し、ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒの後面と対向する。左右のストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒの前面には、クラッシュボックス（荷重入力制限部材、エネルギ吸収体）１２Ｌ、１２Ｒがそれぞれ固定される。クラッシュボックス１２Ｌ、１２Ｒは、周面部に潰れ変形を助長する孔が形成された筒状体であり、ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒとストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒとの間に配置される。クラッシュボックス１２Ｌ、１２Ｒは、フレーム２側からストッパ部１０Ｌ，１０Ｒ及びストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒを介してボディ５側へ後方への荷重が入力する際に、ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒとストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒとの間で圧潰してエネルギを吸収する（図２（ｃ）参照）。クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒがエネルギを吸収することによって、ボディ５側へ入力する荷重が所定の上限荷重未満に制限される。なお、クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒの形態は、周面部に孔を有する筒状体に限定されない。また、クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒを、ストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒに固定せず、ストッパ１０Ｌ，１０Ｒの後面に固定してもよい。

本実施形態では、フロアパネル６の左右の端縁フロアパネル６が所定の変形（例えば上下方向の変位が所定幅以上の波形状の変形）を起こすせん断荷重（フロア変形荷重）を実験や計算等によって求め、このフロア変形荷重を上限荷重とするように、クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒのエネルギ吸収特性が設定されている。すなわち、フレーム２側からストッパ部１０Ｌ，１０Ｒ及びストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒを介してボディ５側へ後方への荷重が入力する際に、ボディ５側へ入力する荷重がフロア変形荷重未満に制限される。

次に、車両１の前突時の状態について説明する。

車両１の前面の略全域（左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒの前端）が障害物に前突する所謂バリア衝突時において、マウント機構が破損し、慣性力によってボディ５（左右のサイドシル７Ｌ，７Ｒ）がフレーム２（左右のサイドメンバ３Ｌ，３Ｒ）に対して前方へ移動すると、車幅方向の両側において、クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒの前端がストッパ部１０Ｌ，１０Ｒに後方から当接し、クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒがストッパ部１０Ｌ，１０Ｒとストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒとの間に挟まれ、前後方向から押圧されて圧壊する。クラッシュボックス１２Ｌ，１２Ｒとストッパ部１０Ｌ，１０Ｒとの当接後は、ストッパ受部１１Ｌ，１１Ｒの前方への移動は、ストッパ部１０Ｌ，１０Ｒによって規制される。従って、ボディ５の前方移動を阻止して、車室内に乗員の生存空間を確保することができる。

また、車両１の左右のうち一側（例えば右側）のみが前方の障害物２０に前突する所謂オフセット衝突では、マウント機構破損時の衝突側（右側）のサイドシル７Ｒの前方への移動は、バリア衝突の場合と同様に、ストッパ部１０Ｒによって規制される。すなわち、クラッシュボックス１２Ｒの前端がストッパ部１０Ｒに後方から当接し（図２（ｂ）参照）、クラッシュボックス１２Ｒがストッパ部１０Ｒとストッパ受部１１Ｒとの間に挟まれ、前後方向から押圧されて圧壊する（図２（ｃ）参照）。これに対し、非衝突側（左側）では、サイドメンバ３Ｌが障害物２０に衝突せずに前方へ移動するため、クラッシュボックス１２Ｌがストッパ部１０Ｌに当接せず、サイドシル７Ｌの前方への移動は、ストッパ部１０Ｌによって規制されない（図３（ｂ）参照）。このため、右側のサイドメンバ３Ｒからサイドシル７Ｒに入力する後方への荷重が左側に比べて顕著に増大し、フロアパネル６に前後方向のせん断荷重が発生する。このとき、右側のサイドメンバ３Ｒからサイドシル７Ｒに入力する後方への荷重は、右側のクラッシュボックス１２Ｒによって所定の上限荷重（フロア変形荷重）未満に制限される。従って、フロアパネル６の過大な変形を抑制して、シート８の離脱を防止することができる。

次に、図４及び図５を参照して、オフセット衝突時のボディ５の衝突側(右側)の減速度（負の加速度）及び移動量について、本実施形態と比較例と対比して説明する。第１比較例は、ストッパ部とストッパ受部との間にクラッシュボックスを配置せず、本実施形態のクラッシュボックス１２Ｒの前端と同位置にストッパ部の前端を設定したフレーム付車両である。図４及び図５において、実線は本実施形態を示し、１点鎖線は第１比較例を示す。フレーム側からボディ側に入力する荷重は、ボディに発生する減速度に応じて変化（増減）する。なお、図５の２点鎖線は、ストッパ部、ストッパ受部及びクラッシュボックスの何れも備えない第２比較例の車両の移動量を示す。

図４に示すように、第１比較例では、オフセット衝突の発生によりストッパ部とストッパ受部とが当接し、ボディの前方への移動が規制されると、減速度は、急激に増大して最大値に達した後、減少する。これに対し、本実施形態の減速度は、クラッシュボックス１２Ｒが潰れ変形を開始するまでの衝突当初は、第１比較例と同様に増大するが、上限荷重（フロア変形荷重）に対応する所定の減速度（フロア変形加速度）に達する前に、クラッシュボックス１２Ｒが潰れ変形を開始する。クラッシュボックス１２Ｒが潰れ変形を開始すると、サイドメンバ３Ｒからサイドシル７Ｒに入力する後方への荷重は、クラッシュボックス１２Ｒの圧潰（エネルギ吸収）によってフロア変形荷重未満に制限され、ボディ５の減速度は、フロア変形加速度を超えることなく、ほぼ一定の減速度を維持した後、減少する。

また、図５に示すように、第２比較例では、オフセット衝突の発生後、ボディの移動量は単純に増加する。これに対し、第１比較例及び本実施形態では、ストッパ部によってボディの移動が規制され、ボディは、車室内に乗員の生存空間を確保するために許容される最大移動量（許容移動限界）を超えることなく停止する。なお、本実施形態では、クラッシュボックス１２Ｒの圧潰時はボディが完全に停止せずに前方へ若干移動する。

このように、本実施形態によれば、車両前突時のボディ５の前方移動を規制するとともに、オフセット衝突時のフロアパネル６の変形を抑制することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明の車体構造は、様々なフレーム付車両に適用することができる。

１ フレーム付車両
２ フレーム
３Ｌ，３Ｒ 左右のサイドメンバ
５ ボディ
６ フロアパネル
７Ｌ，７Ｒ 左右のサイドシル
８ シート
１０Ｌ，１０Ｒ 左右のストッパ部
１１Ｌ，１１Ｒ 左右のストッパ受部
１２Ｌ，１２Ｒ 左右のクラッシュボックス（荷重入力制限部材、エネルギ吸収体）
２０ 障害物

Claims (2)

1. 車幅方向の両側で前後方向に延びる左右１対のサイドメンバを有するフレームによって、フロアパネルを含むボディが支持されるフレーム付車両の車体構造であって、
   前記左右のサイドメンバに対して固定される左右のストッパ部と、
   前記左右のストッパ部の後方に対向配置され、前記ボディに対して固定される左右のストッパ受部と、
   前記フレーム側から前記ストッパ部及び前記ストッパ受部を介して前記ボディ側へ後方への荷重が入力する際に、前記ボディ側へ入力する荷重を所定の上限荷重未満に制限する左右の荷重入力制限部材と、を備える
   ことを特徴とするフレーム付車両の車体構造。
2. 請求項１に記載のフレーム付車両の車体構造であって、
   前記荷重入力制限部材は、前記ストッパ部と前記ストッパ受部との間に配置されるエネルギ吸収体であり、
   前記エネルギ吸収体は、前記フレーム側から前記ボディ側への前記後方への荷重の入力により前記ストッパ部と前記ストッパ受部との間で圧潰してエネルギを吸収する
   ことを特徴とするフレーム付車両の車体構造。

Images