JP2019127056A - 車両前部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】微小ラップ衝突時の車両のバリアからのすり抜けを従来よりも遅延させて、衝突荷重をより吸収可能とする。【解決手段】FrバンパR/F12は、Frサスペンションメンバ10の前方に設けられるとともに、車両幅方向に延設され、車両幅方向外側末端12AがFrサスペンションメンバ10前端の車両幅方向外側末端10Dよりも車両幅方向外側に張り出される。FrバンパR/F12の、車両幅方向外側末端12Aを含む車両幅方向端部12Bに補強部材18が設けられる。加えて、Frサスペンションメンバ10前端の車両幅方向外側末端10Dから更に車両幅方向外側に張り出されるエクステンション14が設けられる。【選択図】図3

Description

本発明は、微小ラップ衝突時の衝撃吸収構造を備えた、車両前部構造に関する。
車両の前方衝突(以下適宜前突と記載する)の際に、キャビン(車室)よりも前方のエンジンルーム(車両前部構造)にて衝撃を吸収し、キャビン空間を確保する技術が従来から知られている。
例えば前突の態様として、微小ラップ(スモールオーバーラップ、SOL)衝突が知られている。この衝突態様では、例えば車両側端から車幅の1/4程度の幅の領域に障害物(バリア)が衝突する。
このとき、車両前部構造のうち、車両側方に配置される骨格部材等が衝突荷重を受ける。例えば前輪のサスペンション機構を支持するフロントサスペンションメンバ(以下適宜Frサスペンションメンバと記載する)や、これより前方に設けられ、車両の全幅に亘って設けられたフロントバンパリーンフォース(以下適宜FrバンパR/Fと記載する)が、微小ラップ衝突による荷重を受ける。例えば特許文献1では、FrバンパR/Fを潰れ変形させることで、微小ラップ衝突時の衝突荷重を吸収させている。
特開2002−166799号公報
ところで、FrバンパR/Fの潰れ変形により、微小ラップ衝突時に車両がバリアからすり抜けて、衝撃荷重が十分に吸収されないおそれがある。すなわち図10に示すように、微小ラップ衝突時に、前方への推進力F1を衝突面102に沿って分解させたときの横力F2に沿って、車両100はバリア104に対して斜め前方に移動する。
図10の上段と下段を比較すると理解されるように、進行方向に対する垂直面106と衝突面102との角度θが小さくなる(鈍角から直角に近づく)ほど、横力F2は大きくなる。横力F2が大きくなるほど、車両100はバリア104をいわば受け流す構造となり、衝撃吸収が不十分となる。その結果、車両の減速量を稼ぐのが困難となるおそれがある。
これを踏まえて、例えば図11に示されるように、FrバンパR/F108が潰れ変形される過程で、FrバンパR/F108の潰れ面108Aが、潰れ変形されていない正常面108Bに対してより車両後方に傾斜するようになり、バリア104に対する衝突面角度θが小さくなる(直角に近づく)。その結果、衝撃吸収が不十分なまま、車両100がバリア104をすり抜けるおそれがある。
そこで図12のように、FrバンパR/F108に補強部材110を設置して潰れ変形を抑制させることが考えられる。しかしながらそのような場合であっても、FrバンパR/F108の前面108Cが車両後方に押し込まれる過程で前面108Cが傾き、衝突面角度θが小さくなる(直角に近づく)おそれがある。
これを受けて本発明は、微小ラップ衝突時の車両のバリアからのすり抜けを遅延させて、従来よりも衝突荷重を吸収可能な、車両前部構造を提供することを目的とする。
本発明は車両前部構造に関する。当該車両前部構造は、FrバンパR/F、補強部材、及びエクステンションを備える。FrバンパR/Fは、Frサスペンションメンバの前方に設けられるとともに、車両幅方向に延設され、車両幅方向外側末端がFrサスペンションメンバ前端の車両幅方向外側末端よりも車両幅方向外側に張り出される。補強部材は、FrバンパR/Fの、車両幅方向外側末端を含む車両幅方向端部に設けられる。エクステンションは、Frサスペンションメンバ前端の車両幅方向外側末端から更に車両幅方向外側に張り出される。
上記構成によれば、FrバンパR/Fの幅方向端部に補強部材が設けられているので、微小ラップ衝突時の潰れ変形が抑制される。さらにFrサスペンションメンバ前端の車両幅方向外側末端から更に車両幅方向外側に張り出すエクステンションを設けることで、微小ラップ衝突時にFrバンパR/Fの幅方向端部が後方に押し込まれても、更にその後方に設けられたエクステンションがFrバンパR/Fの幅方向端部を受け止め、それ以上の後退を抑制する。その結果、FrバンパR/Fの(バリアとの)衝突面の、鈍角から直角寄りへの角度変化が抑制され、バリアの車両からのすり抜けがその分遅延される。これにより、微小ラップ衝突時における衝突荷重を、従来よりも吸収することが可能となる。
また上記発明において、Frサスペンションメンバ前端から車両前方に延設されFrバンパR/Fの車両幅方向端部に接続されるロアサイドメンバを備えてもよい。この場合、補強部材の車両幅方向内側末端は、ロアサイドメンバの車両幅方向内側の稜線と車両幅方向で一致するか稜線よりも車両幅方向外側に設けられてよい。
上記構成によれば、ロアサイドメンバの前方にFrバンパR/Fの補強部材が設けられる配置となり、微小ラップ衝突時における衝突荷重は、FrバンパR/Fの潰れ変形を経ずに(早期に)ロアサイドメンバを介してFrサスペンションメンバに伝達される。また補強部材の車両幅方向内側末端を、ロアサイドメンバの車両幅方向内側の稜線と車両幅方向で一致するか車両幅方向外側に設けることで、微小ラップ衝突以外の衝突態様においてFrバンパR/Fの潰れ変形による衝撃吸収が可能となる。
本発明によれば、微小ラップ衝突時の車両のバリアからのすり抜けを遅延させて、従来よりも衝突荷重を吸収可能となる。
本実施形態に係る車両前部構造を例示する斜視図である。 本実施形態に係る車両前部構造を例示する平面図である。 本実施形態に係る車両前部構造の前方側端部分の拡大平面図である。 本実施形態に係る車両前部構造の前方側端部分の拡大斜視図である。 FrバンパR/Fの前突時の様子を例示する側面図である。 FrバンパR/Fのポケット構造について説明する平面図である。 別例に係る補強部材を設けた際の、FrバンパR/Fのポケット構造について説明する平面図である。 本実施形態に係る車両前部構造に対する微小ラップ衝突初期の様子を例示する平面図である。 本実施形態に係る車両前部構造に対する微小ラップ衝突がさらに進んだときの様子を例示する平面図である。 従来の微小ラップ衝突時のバリアのすり抜けについて説明する図である。 従来技術に係る車両前部構造に対する微小ラップ衝突時の様子を例示する平面図である。 別例の従来技術に係る車両前部構造に対する微小ラップ衝突時の様子を例示する平面図である。
図1には、本実施形態に係る車両前部構造の斜視図が例示されている。また図2には、同構造の平面図が例示されている。
なお、図1〜図9において、車両前後方向を記号FRで表される軸で示し、車幅方向(車両幅方向)を記号RWで表される軸で示し、鉛直方向を記号UPで表される軸で示す。記号FRはFrontの略であり、前後方向軸FRは車両前方を正方向とする。記号RWはRight Widthの略であり、幅方向軸RWは右幅方向を正方向とする。また高さ軸UPは上方向を正方向とする。
図1に示されているように、これらFR軸、RW軸、UP軸は互いに直交する。以下、本実施形態に係る車両前部構造を説明する際には、これら3軸を基準に適宜説明する。例えば「前端」は任意の部材のFR軸正方向側の端部を指し、「後端」は任意の部材のFR軸負方向側の端部を指す。「幅内側」はRW軸に沿って相対的に車両の幅方向内側を指すものとし、「幅外側」はRW軸に沿って相対的に車両の幅方向外側を指すものとする。また特に断りのない限り、「幅方向」とは車両幅方向を指すものとする。さらに「上側」は相対的にUP軸の正方向側を指し、「下側」は相対的にUP軸の負方向側を指す。
なお、図1〜図9に例示する車両前部構造は、車両前方のエンジンルーム内の骨格構造を例示するものである。一般的にエンジンルーム内には、車両両側に、前後方向に亘って主要な骨格部材であるフロントサイドメンバが延設されており、図1〜図9に示す車両前部構造は、そのフロントサイドメンバの下方に設けられている。図1〜図9では、図示を簡略化するために、フロントサイドメンバの図示を省略し、専ら、当該フロントサイドメンバより下方の骨格構造を図示している。
本実施形態に係る車両前部構造は、Frサスペンションメンバ10、FrバンパR/F12、エクステンション14(拡張部材)、ロアサイドメンバ16(接続部材)、及び補強部材18を備える。
Frサスペンションメンバ10は、略矩形状のフレーム部材(骨格部材)であり、車体から前輪21を懸架する図示しないサスペンション機構を支持する。Frサスペンションメンバ10は、サイドレール10A、フロントクロス10B、及びリアクロス10Cを備える。
サイドレール10A,10AはFrサスペンションメンバ10の両側部材であって、幅方向に離間して車両略前後方向に延設される。フロントクロス10BはFrサスペンションメンバ10の前端部材であって、サイドレール10A,10Aの前端同士を接続し、車幅方向に延設される。リアクロス10CはFrサスペンションメンバ10の後端部材であって、サイドレール10A,10Aの後端同士を接続し、車幅方向に延設される。これらの部材は例えばいずれも閉断面構造であって、上部体と下部体とを重ね合わせることで形成される。また、これらの部材の少なくとも一部は、例えばアルミニウム等の金属材料から構成される。
Frサスペンションメンバ10の前端かつ幅方向端部には、エクステンション14(拡張部材)が設けられる。エクステンション14は、Frサスペンションメンバ10前端の幅方向外側末端10D(図2参照)から更に幅方向外側に張り出される。エクステンション14は、例えば溶融亜鉛めっき鋼板等の鋼板材料から構成される。
エクステンション14は、例えば図3に例示するように、Frサスペンションメンバ10の前端から側端を覆うようにして、Frサスペンションメンバ10に設けられる。エクステンション14は、前面部14A及び後面部14Bを備える。前面部14Aはそれよりも前方のFrバンパR/F12に面する。前面部14Aは、Frサスペンションメンバ10のフロントクロス10Bの前面と略平行に設けられる。例えば前面部14Aは、車両幅方向軸RWと平行となるように配置される。
エクステンション14の後面部14BはFrサスペンションメンバ10のサイドレール10Aの外側側面に沿って設けられる。エクステンション14の前面部14Aと後面部14Bとの境界はR形状となっている。
上記R形状の突端となる、エクステンション14の幅方向外側末端14Cは、FrバンパR/F12の幅方向外側末端12Aと、幅方向で一致するか、エクステンション14の幅方向外側末端14Cの方が僅かに幅方向内側に位置される。このような位置関係となることで、後述するように、微小ラップ衝突時に、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bがバリアによって後退させられたときに、エクステンション14が当該幅方向端部12Bを受け止めて、それ以上の後退を抑制する。
図1を参照して、エクステンション14の高さ幅H1は、上部補強部材18A(図4参照)の高さ幅H2と同等であってもよい。つまり、FrバンパR/F12の高さ幅H3よりも短いものであってよい。その一方で、エクステンション14と上部補強部材18Aとは、高さ方向の位置が一致するように、それぞれ配置される。このような配置とすることで、上部補強部材18Aとエクステンション14とを確実に衝突させることができる。
図1、図2を参照して、Frサスペンションメンバ10のフロントクロス10Bの前端かつ幅方向外側端部から、ロアサイドメンバ16が前方に延設される。例えばロアサイドメンバ16は前方ほど幅方向外側に開くような傾斜配置とされる。
ロアサイドメンバ16はFrバンパR/F12とFrサスペンションメンバ10とを繋ぐ接続部材である。また図4に例示するように、ロアサイドメンバ16は中空の略角筒形状とされ、前後方向に延設する角部には内側に陥没される折れビード16Aが形成される。折れビード16Aは前突時にロアサイドメンバ16を座屈変形させる際の変形起点となる。
ロアサイドメンバ16の前端にFrバンパR/F12の幅方向端部12Bが接続される。例えば図4に例示するように、ロアサイドメンバ16の前端壁16BとFrバンパR/F12の後面壁12Cとがボルト留めされる。
図1、図2を参照して、FrバンパR/F12は、Frサスペンションメンバ10の前方に設けられ、幅方向に延設される。FrバンパR/F12は例えば車両の全幅に亘って延設される。特に図3に図示されているように、FrバンパR/F12の幅方向外側末端12Aは、Frサスペンションメンバ10の前端かつ幅方向外側末端10Dよりも幅方向外側に張り出される。
FrバンパR/F12は車両の前端に設けられる。車両の空力特性や意匠上の要請から、FrバンパR/F12は幅方向中央が最も前方に突出し、幅方向外側に行くにしたがって車両後方に退くような、平面視で円弧形状となっている。したがって微小ラップ衝突時には、バリアとの衝突面となるバンパR/F12の前面壁12Dが、幅方向軸RWに対して後方に傾斜する形となり、僅かながら後述する横力F2を車両に生じさせるような形状となっている。
FrバンパR/F12は、内部が中空の略角筒形状であって、例えばアルミニウムを押し出し成形することで形成される。前突時には、FrバンパR/F12が潰れ変形することで、衝突荷重が吸収される。
ここで、FrバンパR/F12の、幅方向外側末端12Aを含む幅方向端部12Bには、補強部材18が設けられる。例えば補強部材18は、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bの内部に設けられる。なお、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bとは、FrバンパR/F12の領域のうち、補強部材18が収容された領域を指すものとしてよい。
図4を参照して、補強部材18は分割体から構成されてよく、例えば上部補強部材18Aと下部補強部材18Bとを含んで構成される。上部補強部材18Aと下部補強部材18Bは、FrバンパR/F12より高い強度(剛性)を備える。例えばFrバンパR/F12と同一の材料であればFrバンパR/F12より肉厚に上部補強部材18Aと下部補強部材18Bが形成される。またFrバンパR/F12と同厚であればFrバンパR/F12よりも高強度の材料から上部補強部材18Aと下部補強部材18Bが形成される。
上部補強部材18AはFrバンパR/F12の幅方向端部12Bの上面壁12Eにボルト留め等により接合される。同様にして、下部補強部材18BはFrバンパR/F12の幅方向端部12Bの底面壁12Fにボルト留め等により接合される。これにより、FrバンパR/F12の、前後方向の潰れ変形が抑制される。
上部補強部材18A及び下部補強部材18Bには、FrバンパR/F12の前面壁12Dの後方及び後面壁12Cの前方に配置される折り返し部20が設けられる。しかしながら、上部補強部材18Aの折り返し部20と、下部補強部材18Bの折り返し部20との間に間隙が設けられていてもよい。言い換えると、FrバンパR/F12の高さ方向は、必ずしも補強部材18により補強されていなくてもよい。このような構造とすることで、FrバンパR/F12の前面壁12D及び後面壁12Cに、補強部材18により一部補強されていない無補強部分が設けられる。
これにより、例えば図5に例示するように、FrバンパR/F12の前面壁12Dの上半分にバリア22が衝突したときに、前面壁12D及び後面壁12Cの上部が下部に対して後退させられるように曲げ変形される。この曲げ変形により衝突荷重が吸収される。また、FrバンパR/F12の前後方向は上部補強部材18Aにより補強され、潰れ変形が抑制される。
加えて、上部補強部材18Aと下部補強部材18Bとを離間させることにより、補強強度の調節が可能となる。すなわち、図4に例示されているように、上部補強部材18Aは2枚の補強板18A1,18A2を備える。同様にして、下部補強部材18Bは、2枚の補強板18B1,18B2を備える。FrバンパR/F12の補強強度を高めたい場合には、補強板を更に積み増せばよく、これを可能とするために、上部補強部材18Aと下部補強部材18Bとを離間させ、レイアウトに余裕を持たせている。
図3を参照して、補強部材18の幅方向内側末端18Cは、ロアサイドメンバ16の幅方向内側の稜線L1と車両幅方向で一致するか、稜線L1よりも車両幅方向内側となるように、補強部材18が配置される。
このように、補強部材18を、ロアサイドメンバ16よりも幅方向内側にはみ出さない配置とすることで、微小ラップ衝突以外の衝突態様(例えばフルラップ衝突やオフセット衝突等)において、FrバンパR/F12の潰れ変形が可能となる。
また、ロアサイドメンバ16の前方に補強部材18を設ける配置とすることで、微小ラップ衝突時における衝突荷重は、FrバンパR/F12の潰れ変形を経ずに(早期に)、接続部材であるロアサイドメンバ16を介してFrサスペンションメンバ10に伝達される。
なお、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bにのみ補強部材18を設けることで、FrバンパR/F12の潰れ変形の有無を利用した、いわゆるポケット構造が構築される。例えば図6に例示するように、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bよりも僅かに幅方向内側から外側の領域に、バリア22が衝突したと仮定する。
このとき、FrバンパR/F12の、補強部材18が収容された幅方向端部12Bの潰れ変形が免れる一方で、これより内側部分は潰れ変形する。つまりバリア22の一部がFrバンパR/F12の幅方向端部12Bより内側にめり込む形となり、その結果、FrバンパR/F12がバリア22を捕捉する、いわゆるポケット構造が形成される。ポケット構造によりバリア22を捕捉することで、バリア22からの車両のすり抜けが抑制され、衝突荷重をロアサイドメンバ16やその後方のFrサスペンションメンバ10にて吸収可能となる。
なお、ポケット構造の形成に当たり、補強部材18とその内側部分との境界、つまり潰れない部分と潰れる部分との境界で応力集中が生じて、FrバンパR/F12の破断に繋がるおそれがある。そこで図7に例示するように、応力集中を緩和するために、補強部材18の幅方向内側末端18Cの前方部分を面取りして傾斜部18C1を設けてもよい。
<微小ラップ衝突時の挙動>
図8、図9には、本実施形態に係る車両前部構造の、微小ラップ衝突時の挙動が例示されている。図8には微小ラップ衝突初期の例が示され、図9には微小ラップ衝突が進行したときの例が示されている。
図8を参照して、微小ラップ衝突初期に、バリア22がFrバンパR/F12の幅方向端部12Bに衝突する。上述したように、幅方向端部12Bには補強部材18が収容されているから、前後方向の潰れ変形が抑制される。このとき、図8に示されるように、衝突荷重はFrバンパR/F12を経由してロアサイドメンバ16に伝達される。ロアサイドメンバ16は衝突荷重を受けて蛇腹状に潰れ変形される。これにより衝突荷重が吸収される。
ロアサイドメンバ16の潰れ変形に伴ってFrバンパR/F12の幅方向端部12Bが後退させられる。その一方でバリア22が衝突されていない、FrバンパR/F12の幅方向中央部分に、幅方向端部12Bが引っ張られる形となり、その結果、幅方向端部12Bの衝突面である前面壁12Dは、幅方向軸RWに対して後方に傾斜する。
さらにバリア22に進入されると、FrバンパR/F12の幅方向端部12Bがさらに後方に押し込まれる。このとき、図9に示すように幅方向端部12Bの後面壁12Cがエクステンション14の前面部14Aに当接する。エクステンション14がFrバンパR/F12の幅方向端部12Bを受け止めることで、幅方向端部12Bのこれ以上の後退が抑制される。したがって、幅方向端部12Bの衝突面である前面壁12Dの衝突面角度θが鈍角から直角寄りに変化することが抑制され、車両のバリア22からのすり抜けがその分遅延される。
バリア22による衝突荷重は、FrバンパR/F12の幅方向端部12B及びエクステンション14を介してFrサスペンションメンバ10に伝達される。Frサスペンションメンバ10は衝突荷重を受けて曲げ変形や折れ変形する。これにより衝突荷重が吸収され、車両が減速される。
10 Frサスペンションメンバ、10D Frサスペンションメンバの幅方向外側末端、12 FrバンパR/F、12A FrバンパR/Fの幅方向外側末端、12B FrバンパR/Fの幅方向端部、14 エクステンション、14C エクステンション幅方向外側末端、16 ロアサイドメンバ、18 補強部材、18A 上部補強部材、18B 下部補強部材、18C 補強部材の幅方向内側末端、21 前輪、22 バリア。

Claims (2)

  1. Frサスペンションメンバの前方に設けられるとともに、車両幅方向に延設され、車両幅方向外側末端が前記Frサスペンションメンバ前端の車両幅方向外側末端よりも車両幅方向外側に張り出された、FrバンパR/Fと、
    前記FrバンパR/Fの、前記車両幅方向外側末端を含む車両幅方向端部に設けられた補強部材と、
    前記Frサスペンションメンバ前端の前記車両幅方向外側末端から更に車両幅方向外側に張り出されたエクステンションと、
    を備える、車両前部構造。
  2. 請求項1に記載の車両前部構造であって、
    前記Frサスペンションメンバ前端から車両前方に延設され前記FrバンパR/Fの前記車両幅方向端部に接続されるロアサイドメンバを備え、
    前記補強部材の車両幅方向内側末端は、前記ロアサイドメンバの車両幅方向内側の稜線と車両幅方向で一致するか前記稜線よりも車両幅方向外側に設けられる、
    車両前部構造。
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