JP2017528368A - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

上部長手方向ビーム（１０，１２）と、車両の車輪ケーシングを補強するための補強要素（１４，１６）とを備える車両の前部車体構造（２）であって、前記補強要素（１４，１６）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）に対して略平行に長手方向へ延在し、前記上部長手方向ビーム（１０，１２）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）を車両の下部ビーム（２２，２４）に接合する結合要素（８）に取り付けるための取付け領域を備える取付け部分（４０）を備える。車両の前部車体構造（２）が、補強要素（１４，１６）および上部長手方向ビーム（１０，１２）を接合する連結要素（１８，２０）を更に備える。連結要素（１８，２０）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）の取付け部分（４０）に取り付けられる。

Description

本発明は、上部長手方向ビームと、車両の車輪ケーシングを補強するための補強要素とを備える車両の前部車体構造に関し、前記補強要素が、上部長手方向ビームに対して略平行に長手方向へ延在し、前記上部長手方向ビームが、上部長手方向ビームを車両の下部ビームに接合する結合要素に取り付けるための取付け領域を備える取付け部分を備え、車両の前部車体構造が、補強要素および上部長手方向ビームを接合する連結要素を更に備える、車両の前部車体構造に関する。

従来、車両の前部車体構造は、エンジンルームを画定するために、横ビームによって一体に接合された長手方向ビームを備える。

長手方向ビームは、正面衝突時、または例えば、４０％程度の低さの中程度の重なり、すなわち車両前部の４０％だけが障害物に衝突するような部分的な重なりを含む正面衝突時の衝突エネルギーを吸収するように設計される。

車両の前部車体構造は、一般に、例えば３０％未満の重なりを含むわずかな重なりを含む前部または斜めの衝突時に衝突エネルギーを吸収するように設計された「ショットガン（ｓｈｏｔｇｕｎ）」要素とも呼ばれる前輪ケーシングの上方に延在する長手方向補強要素を更に備える。

エネルギー吸収を改善するために、長手方向ビームおよび補強要素が協働してエネルギーを吸収することができるように、長手方向ビームを補強要素に接合することが提案された。

しかし、この取付けによって長手方向ビームが変形する能力を損なうという事実のために、補強要素を長手方向ビームに取り付けることによって、長手方向ビームによるエネルギー吸収が低下することにつながる。したがって、重なりがほとんどない正面衝突時、または斜め衝突時に車両の前部車体構造のエネルギー吸収能力が向上され得る場合でも、重なりが全くない、または中程度の重なりがある正面衝突時のエネルギー吸収能力が低下する。

本発明の目的の１つは、前述の課題を解決することであり、特に、重なりがほとんどない正面衝突または斜めの衝突に対して改良された耐性、および重なりが全くない、または中程度の重なりがある正面衝突に対して改良された耐性を同時に有する車両の前部車体構造を提供することである。

その目的のために、本発明は、前述の型の車両の前部車体構造に関し、連結要素が、上部長手方向ビームの取付け部分に取り付けられる。

結合要素が取り付けられている取付け部分に連結要素を取り付けることにより、上部長手方向ビームの変形可能性を損なうことを回避し、変形可能性が損なわれる上部長手方向ビームの部分を最小限に抑えることができる。したがって、重なりがほとんどない正面または斜めの衝突に対する耐性および正面衝突に対する耐性が同時に改善される。

本発明の他の有利な態様によれば、車両の前部車体構造は、単独で、または任意の技術的に可能な組み合わせによって考慮される以下の１つまたは複数の特徴を含む。

上部長手方向ビームが、内側フランクと、内側フランクに平行な外側フランクと、内側フランクおよび外側フランクに概ね直交する下側フランクとを備え、取付け領域が下側フランク上に延在し、連結要素が取付け領域に隣接する外側フランクに取り付けられる、
連結要素が、４５０ＭＰａ以上の降伏強度を含む鋼鉄でできている、
連結要素が、二相鋼でできている、
二相鋼が、７８０ＭＰａ以上の引張強度を含む、
補強要素および連結要素が、一体部品でできている、
連結要素が、補強要素から長手方向に延在する第１の部分と、第１の部分と上部長手方向ビームの取付け部分との間に略垂直に延在する第２の部分と、を含むエルボー形状を含む、
連結要素が、第１の部分を第２の部分に接合する接合部分を更に備え、前記接合部分が円弧形状を有す、
接合部分が、第１の部分と第２の部分との間に前方および下方へ延在する、
車両の前部車体構造が、上部長手方向ビームの取付け領域に取り付けられた結合要素を更に備え、前記結合要素が、上部長手方向ビームを車両の下部ビームに接合する、
補強要素が、中空管状要素である、
補強要素が、長手方向平面に沿って一体に組み立てられる、少なくとも２つのシェルフによって形成される、
上部長手方向ビームの取付け部分が、実質的に変形不可能であり、上部長手方向ビームが、束ねることによって実質的に変形可能な少なくとも部分を更に備え、前記実質的に変形可能な部分が取付け部分に隣接している、
補強要素が、連結要素に隣接する、束ねることによって実質的に変形可能な部分を備える。

本発明の他の特徴および利点は、特定の実施形態による車両の前部車体構造の斜視図である添付の図面を参照して与えられた、以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

以下の説明では、内側、外側、前方、後方、横方向、縦方向、垂直方向および水平方向という用語は、車両が水平面上に置かれている、車両構造上に組み立てられる場合、図示される要素、部品または構造の通常の配向を参照すると解釈されたい。

一実施形態による車両の前部車体構造２を示す図である。

一実施形態による車両の前部車体構造２が図１に示されている。車両の前部車体構造は、あらゆる種類の四輪車の前部車体構造、特に一体化された車体の前部車体構造であることができる。

車両の前部車体構造２は、上部フレームアセンブリ４、下部フレームアセンブリ６、および上部フレームアセンブリ４と下部フレームアセンブリ６とを接合するための結合要素８を備える。

上部フレームアセンブリ４は、２つの上部長手方向ビーム１０、１２と、２つの補強要素１４、１６と、補強要素１４、１６を上部長手方向ビーム１０、１２にそれぞれ結合する２つの連結要素１８、２０とを備える。上部フレームアセンブリ４は、バンパーを形成する横ビーム２１をさらに備える。

下部フレームアセンブリ６は、２つの下部長手方向ビーム２２、２４を備える。下部長手方向ビーム２２、２４は、例えば、クレードル延長部である。

上部長手方向ビーム１０、１２、補強要素１４、１６および連結要素１８、２０は、すべて横方向に対して左右対称に対で設けられている。同じ説明が右側要素またはビームに当てはまるという理解の上で、以下に、説明が左側の要素またはビームに関して行われることになる。

上部長手方向ビーム１０が、車体の前後方向へ、車両の一方の側部上に延在する。

上部長手方向ビーム１０は、後端部１０ａと前端部１０ｂとの間に延在する。同様に、上部長手方向ビーム１２は、後端部１２ａと前端部１２ｂとの間に延在する。

後端部１０ａは、例えば、前柱３０などの車両構造の部分、または前柱に固定される他の車体構造に固定される。そのような結合は、衝突エネルギーが、長手方向ビーム１０を通って車体の残りの部分へ伝達されることを可能にする。

横ビーム２１は、上部長手方向ビーム１０と１２との間に略横方向へ延在する。横ビーム２１は、上部長手方向ビーム１０および１２の前端部１０ｂ、１２ｂに取り付けられる。

上部長手方向ビーム１０は、車両の外側に向かって配向される外側フランク３１、および外側フランク３１に平行に、車両の内側に向かって配向される内側フランク３２を備える。上部長手方向ビーム１０は、車両の底部に向かって配向される下側フランク３３、および車両の上部に向かって配向される上側フランク３４を備え、下側フランク３３および上側フランク３４は、内側フランク３２および外側フランク３１に概ね直交している。

上部長手方向ビーム１０は、後端部１０ａから前端部１０ｂまでに、車両の前部に向かって上方に延在する湾曲した後部３５と、実質的に水平な前部３６とを含む。前部３６は、取付け部分４０を含む。取付け部分４０は、上部長手方向ビーム１０を下部長手方向ビーム２２に接合するための結合要素８を取り付けるための第１の取付け領域と、連結要素１８を取り付けるための第２の取付け領域とを含む。

第１の取付け領域および第２の取付け領域は、例えば、取付け部分４０上に互いに隣接して配置される。図示される実施例では、第１の取付け領域は上部長手方向ビーム１０の下側フランク３３上に延在し、第２の取付け領域は第１の取付け領域に隣接する外側フランク３１上に延在し、その結果、第１の取付け領域および第２の取付け領域が隣接する。

代替として、取付け領域は、取付け部分４０上で互いに対向して配置され、第１の取付け領域は、上部長手方向ビーム１０の内側フランク３２上に延在し、第２の取付け領域は、第１の取付け領域の反対側に、外側フランク３３上に延在する。

好適には、取付け部分４０は、上部長手方向ビーム１０の中間部分である。したがって、長手方向ビーム１０は、前部３６の中に、前部分４６、後部分４８および取付け部分４０を備えて、取付け部分４０が、前部分４６と後部分４８との間に構成される。

上部長手方向ビーム１０は、例えば、好適には７８０ＭＰａ以上の引張強度を含むＴＲＩＰ鋼（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ（変態誘起塑性））、または高強度低合金（いわゆるＨＳＬＡ）鋼など、例えば変形可能な材料でできている。

特に、上部長手方向ビーム１０は、衝突によって生じる圧縮応力を受ける場合、束ねることによって、すなわちプラスチックボトルのようにそれ自体の上に折り重ねることによって変形することができる。

しかし、結合要素８と連結要素１８とが取付け部分４０に取り付けられる場合、取付け部分４０を束ねる機能が損なわれ、その結果、取付け部分４０が実質的に変形できない。

しかし、結合要素８および連結要素１８が上部長手方向ビーム１０の同じ取付け部分４０に取り付けられているため、上部長手方向ビーム１０は単一の実質的に変形不可能な部分を含む。

実際は、結合要素８だけを取付けることによって、取付け部分４０の変形可能性が損なわれるのであって、連結要素１８を同じ取付け部分４０に取り付けることが、上部長手方向ビーム１０の変形可能性を著しく更に損なうことはない。

前部分４６および後部分４８は、特に束ねることによって、依然として変形可能な状態であり、その結果、上部長手方向ビーム１０、１２は、破損前に重要な量のエネルギーを吸収することができる。

前部分４６および後部分４８は、衝突時に上部長手方向ビーム１０、１２が制御可能に変形することを可能にする衝撃吸収帯を含むことができる。衝撃吸収帯は、例えば、部分の面上に形成される穴または空洞を含むことができる。

補強要素１４は、上部長手方向ビーム１０に実質的に平行な長手方向に、上部長手方向ビーム１０の横方向外側に、かつ上部長手方向ビーム１０の上方に延在する。

「ショットガンレール（ｓｈｏｔｇｕｎ ｒａｉｌ）」とも呼ばれる補強要素１４は、特に部分的な重なりを含む正面衝突時に、車両の車輪ケーシングを補強するためのものである。

したがって、補強要素１４は、車体の前輪ケーシングの概ね上方に延在する。

補強要素１４は、後端部１４ａと前端部１４ｂとの間に延在する。後端部１４ａは、例えば、前柱３０などの車両構造の部分に固定される。しかし、後端部１４ａは、前柱３０に固定される他の車体構造に固定されてもよい。そのような結合は、衝突エネルギーが、補強要素１４を通って車体の残りの部分へ伝達されることを可能にする。

好適には、補強要素１４の一部または全部が、正方形のチューブ、矩形のチューブまたは円形のチューブのような中空の閉じた断面を含む管状の形状を含む。

補強要素１４は、押出し工程によって、ハイドロフォーム工程によって、または例えば、閉じた断面が形成されるように、長手方向平面に沿って、２つ以上の開いた断面要素を一体に固定することによって形成され得る。例えば、補強要素１４は、長手方向平面に沿って一体に組み立てられる、２つの半分のシェルフのアセンブリによって形成される。

補強要素１４は、鋼鉄でできている。好適には、補強要素１４を形成する鋼鉄は、良好な延性と高い降伏強度の両方を有するので、その結果、補強要素１４は変形し、破損前にかなりの量のエネルギーを吸収することができる。

例えば、補強要素１４は、二相鋼でできている。

二相鋼は、例えば引張強度に対して０．６未満の降伏比、好適には、引張強度に対して０．５未満の降伏比を含む。

例えば、補強要素１４は、７８０ＭＰａ以上の引張強度を含む二相鋼でできている。例えば、二相鋼は、４５０ＭＰａ〜６００ＭＰａに含まれる降伏強度を有する。

補強要素１４は、補強要素１４が衝突時に制御可能に変形することを可能にするための衝撃吸収帯を備えることができる。衝撃吸収帯は、例えば、部分の面上に形成される穴または空洞を含むことができる。

連結要素１８は、補強要素１４および上部長手方向ビーム１０を接合する。

特に、連結要素１８は、補強要素１４の前端部１４ｂを上部長手方向ビーム１０の取付け部分４０に接合する。

連結要素１８は、補強要素１４の前端部１４ｂから突出しており、好適には、例えばガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）などの溶接によって、取付け部分４０の第２の取付け領域に取り付けられる。

連結要素１８によって補強要素１４を上部長手方向ビーム１０に取り付けることにより、補強要素１４および上部長手方向ビーム１０の一方だけが衝撃を受ける場合でも、補強要素１４および上部長手方向ビーム１０は協働して衝突時のエネルギーを吸収することができる。

連結要素１８は、全体に、補強要素１４から前方および下方へ上部長手方向ビーム１０まで延在する。

好適には、連結要素１８は、エルボー形状を含む。連結要素１８は、補強要素１４から長手方向に延在する第１の部分５０と、第１の部分５０と取付け部分４０との間に略垂直に延在する第２の部分５２と、第１の部分５０を第２の部分５２に接合する接合部分５４とを備える。接合部分５４が、第１の部分５０から第２の部分５２まで前方および下方へ延在する。

好ましくは、接合部分５４は円弧形状を有す。

このような円弧形状は、補強要素１４と上部長手方向ビーム１０との間の衝突エネルギーの伝達を改善する。

好ましくは、連結要素１８の一部または全体が中空の閉じた断面を有する。

連結要素１８は、押出し工程によって、ハイドロフォーム工程によって、または例えば、閉じた断面を形成するように、長手方向平面に沿って、２つ以上の開いた断面要素を一体に固定することによって形成され得る。例えば、連結要素１８は、長手方向平面に沿って一体に組み立てられる、２つの半分のシェルフのアセンブリによって形成される。

連結要素１８は、鋼鉄でできている。好適には、連結要素１８を形成する鋼鉄は、良好な延性と高い降伏強度の両方を有するので、その結果、連結要素１８は、破損前にかなりの量のエネルギーを吸収することができる。

例えば、連結要素１８は、二相鋼でできている。

二相鋼は、０．６未満の引張強度に対する降伏比、好適には０．５未満の引張強度に対する降伏比を含む。

例えば、連結要素１８は、７８０ＭＰａ以上の引張強度を含む二相鋼でできている。

好適には、連結要素１８および補強要素１４は、同じ鋼鉄でできている。

好適には、連結要素１８および補強要素１４は、一体部品でできており、すなわち連結要素１８の少なくとも一部および補強要素１４の少なくとも一部が、単一の一体部品でできている。

この場合、連結要素１８および補強要素１４の製造は不可分であり、すなわち、連結要素１８の製造は必然的に補強要素１４の製造をもたらす。

例えば、連結要素１８および補強要素１４が押出し工程またはハイドロフォーム工程によって形成される場合、連結要素１８および補強要素１４は、一体の単一部品で作製され得る。

連結要素１８および補強要素１４が、２つ以上の開いた部分要素を一体に固定することによって形成される場合、各部分要素は、連結要素１８および補強要素１４に共通である。

結合要素８が、上部長手方向ビーム１０を下部長手方向ビーム２２に接合し、下部長手方向ビーム２２を支持する。結合要素８は、上部長手方向ビーム１０と下部長手方向ビーム２２との間に略垂直方向に延在する。

結合要素８は、例えば、溶接によって上部長手方向ビーム１０の第１の取付け領域４２に取り付けられる上端部を備える。結合要素は、下部長手方向ビーム２２に取り付けられる下端部を更に備える。

本発明は、限定された数の実施形態だけに関連して説明されたが、本発明は、そのような開示される実施形態に限定されないということがすぐに理解されるべきである。

例えば、上部長手方向ビームおよび下部長手方向ビーム、補強要素、結合要素、および下部横ビームだけが説明され、図示されたにしても、車両の前部車体構造は、いくつかの他のビームまたは要素を備えることができる。

Claims (14)

1. 上部長手方向ビーム（１０，１２）と、車両の車輪ケーシングを補強するための補強要素（１４，１６）とを備える車両の前部車体構造（２）であって、前記補強要素（１４，１６）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）に対して略平行に長手方向へ延在し、前記上部長手方向ビーム（１０，１２）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）を車両の下部ビーム（２２，２４）に接合する結合要素（８）に取り付けるための取付け領域を備える取付け部分（４０）を備え、車両の前部車体構造（２）が、補強要素（１４，１６）および上部長手方向ビーム（１０，１２）を接合する連結要素（１８，２０）を更に備える、車両の前部車体構造（２）であって、
   連結要素（１８，２０）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）の取付け部分（４０）に取り付けられる、車両の前部車体構造（２）。
2. 上部長手方向ビーム（１０，１２）が、内側フランク（３２）と、内側フランク（３２）に平行な外側フランク（３１）と、内側フランクおよび外側フランクに概ね直交する下側フランク（３３）とを備え、取付け領域が下側フランク（３３）上に延在し、連結要素（１８，２０）が取付け領域に隣接する外側フランク（３１）に取り付けられる、請求項１に記載の車両の前部車体構造（２）。
3. 連結要素（１８，２０）が、４５０ＭＰａ以上の降伏強度を含む鋼鉄でできている、請求項１または２に記載の車両の前部車体構造（２）。
4. 連結要素（１８，２０）が、二相鋼でできている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
5. 二相鋼が、７８０ＭＰａ以上の引張強度を含む、請求項４に記載の車両の前部車体構造（２）。
6. 補強要素（１４，１６）および連結要素（１８、２０）が、一体部品でできている、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
7. 連結要素（１８、２０）が、補強要素（１４、１６）から長手方向に延在する第１の部分（５０）と、第１の部分（５０）と上部長手方向ビーム（１０、１２）の取付け部分（４０）との間に略垂直に延在する第２の部分（５２）と、を含むエルボー形状を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
8. 連結要素（１８、２０）が、第１の部分（５０）を第２の部分（５２）に接合する接合部分（５４）を更に備え、前記接合部分（５４）が円弧形状を有す、請求項７に記載の車両の前部車体構造（２）。
9. 接合部分（５４）が、第１の部分（５０）と第２の部分（５２）との間に前方および下方へ延在する、請求項８に記載の車両の前部車体構造（２）。
10. 上部長手方向ビーム（１０，１２）の取付け領域（４２）に取り付けられた結合要素（８）を更に備え、前記結合要素（８）が、上部長手方向ビーム（１０，１２）を車両の下部ビーム（２２，２４）に接合する、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
11. 補強要素（１４，１６）が、中空管状要素である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
12. 補強要素（１４，１６）が、長手方向平面に沿って一体に組み立てられる、少なくとも２つのシェルフによって形成される、請求項９に記載の車両の前部車体構造（２）。
13. 上部長手方向ビーム（１０，１２）の取付け部分（４０）が、実質的に変形不可能であり、上部長手方向ビーム（１０，１２）が、束ねることによって実質的に変形可能な少なくとも部分（４６，４８）を更に備え、前記実質的に変形可能な部分（４６，４８）が取付け部分（４０）に隣接している、請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。
14. 補強要素（１４，１６）が、連結要素（１８，２０）に隣接する、束ねることによって実質的に変形可能な部分を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両の前部車体構造（２）。

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