JP2020040502A - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前方衝突時、フロントサイドメンバの閉断面構造の崩れを抑制する。【解決手段】フロントサイドメンバ２０は、前部に、上部接合フランジ部４１が車幅方向外方に延出している前部セクション４２を有する。前部セクション４２の車幅方向外側の側面に補強板３２が重ねられて溶接されている。補強板３２は、フロントサイドメンバ２０の上部接合フランジ部４１と重ねられて溶接されるフランジ５２を有する。補強板３２の後縁は、前部セクション４２の後縁と同じ位置、またはより後方に位置している。補強板３２により前部セクション４２および上部接合フランジ部４１の変形を抑えられ、フロントサイドメンバ２０の閉断面構造の崩れが抑制される。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の前部車体構造に関し、特にフロントサイドメンバの補強に関する。

車両の乗員室より前方の部分である前部車体構造は、当該部分の左右を車両前後方向に延びる１対のフロントサイドメンバを含む。フロントサイドメンバは、前方衝突時において前方からの衝突荷重を受け、自身が変形することにより、衝突エネルギを吸収する。

下記特許文献１には、フロントサイドメンバ（１２）と、フロントサイドメンバ（１２）の車幅方向外側に配置されたガセット（４０）が示されている。フロントサイドメンバ（１２）は、車幅方向において外側に位置するフロントサイドメンバアウタ（３８）と内側に位置するフロントサイドメンバインナ（３９）が接合された閉断面構造を有している。ガセット（４０）は、微小ラップ衝突などにおいて、フロントバンパリインフォース（１６）が端部で受けた衝突荷重をフロントサイドメンバ（１２）に伝える。なお、上記の（ ）内の部材名および符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる部材名および符号とは関連しない。

特開２０１６−１１７４３３号公報

前方衝突時、フロントサイドメンバは衝突荷重により屈曲して衝突エネルギを吸収する。この屈曲時に、閉断面構造を形成する車幅方向外側の部材と内側の部材との接合部が破断すると、閉断面構造が崩れる。これにより強度が不足し、衝突時においてフロントサイドメンバが想定どおりに変形せず、衝突エネルギの吸収量が想定された量に達しない場合がある。

本発明は、前方衝突時においてフロントサイドメンバの閉断面構造の崩れを抑制するものである。

本発明に係る車両の前部車体構造は、車両前部の左右に配置され、車両前後方向に延び、アウタ部材とこのアウタ部材の車幅方向内側に位置するインナ部材とを接合して閉断面構造に形成された１対のフロントサイドメンバと、フロントサイドメンバの車幅方向外側の側面の一部に重ねて配置される補強板を含む。フロントサイドメンバには、車幅方向外側の上部または下部の辺縁において、アウタ部材とインナ部材にそれぞれ設けられたフランジが接合された接合フランジ部が形成されている。フロントサイドメンバは、前部に接合フランジ部が車幅方向に沿って延出している前部セクションを有し、後部に接合フランジ部が上下方向に沿って延出している後部セクションを有する。補強板は、前部セクションの閉断面構造部分の車幅方向外側側面の少なくとも一部および前部セクションの接合フランジ部の少なくとも一部に重ねて配置され、補強板の後縁の少なくとも接合フランジ部側の部分が前部セクションの後縁と同じ位置、または前部セクションの後縁を越えてより後方に位置している。

フロントサイドメンバの接合フランジ部およびその近傍を補強板によって補強することにより、前方衝突によりフロントサイドメンバが屈曲したときに、接合フランジ部が開いて閉断面構造が崩れることを抑制する。

フロントサイドメンバは、前部セクションと後部セクションの間に、前部セクションの後縁から後部セクションの前縁にかけて、接合フランジ部の延出する方向が車幅方向から上下方向に変化する遷移セクションを有するようにできる。そして、補強板の後縁の少なくとも接合フランジ部側の部分が遷移セクションに位置するようにできる。

補強板により、フロントサイドメンバの閉断面構造の崩れを抑制することで、フロントサイドメンバの変形が想定に沿ったものとなる。

車両の前部車体構造の要部を模式的に示す平面図である。 車両の前部車体構造の要部を模式的に示す側面図である。 フロントサイドメンバおよびその周辺の部材の構造を示す斜視図である。 フロントサイドメンバおよびその周辺の部材の構造を示す側面図である。 フロントサイドメンバの前部セクションの断面図である。 フロントサイドメンバの遷移セクションの断面図である。 フロントサイドメンバの後部セクションの断面図である。 前方衝突時のフロントサイドメンバの変形の様子を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。以下の説明において、特段の断りがないかぎり、前後左右上下等の方向および向きを表す語句は、車両に関する方向および向きを表す。また、車両の左右方向（車幅方向）において車両の前後方向に延びる中心線に近い側を車幅方向内側、中心線に向かう向きを車幅方向内方、そして遠い側を車幅方向外側、中心線から離れる向きを車幅方向外方と記す。各図において、矢印ＦＲの向きが前方、矢印ＵＰの向きが上方、矢印ＬＨの向きが左方、矢印ＯＵＴの向きが車幅方向外方である。

図１および図２は、車両１０の前部を模式的に示す図であり、図１は平面図、図２は側面図である。乗用車などの車両においては、一般的に乗員室１２の前方部分に、ダッシュパネル１４により隔てられた内燃機関等の動力装置を搭載するための空間、いわゆるエンジン室１６が設けられている。エンジン室１６を形成する構造を前部車体構造１８と記す。なお、動力装置が車両の後部など、前部以外の部分に設けられている場合は、前部車体構造１８には、荷室が設けられる場合がある。前部車体構造１８は、車両前部の左右を前後方向に延びる１対のフロントサイドメンバ２０を有する。また、１対のフロントサイドメンバ２０は、ダッシュパネル１４から前方に向けて延びており、それらの前端にはクラッシュボックス２２を介して、バンパリインホースメント２４が架け渡すように結合されている。クラッシュボックス２２は、前方衝突の際につぶれて衝突エネルギを吸収する。さらに、フロントサイドメンバ２０の前端とフロントピラー２６をつなぐようにフロントアッパーメンバ２８が設けられている。図２の側面図に示されるように、フロントアッパーメンバ２８は、ホイールハウスの上縁に沿うアーチ形状を有しており、また図１の平面図に示されるように、フロントサイドメンバ２０より車幅方向外側に位置している。フロントサイドメンバ２０とフロントアッパーメンバ２８の間には、サスペンションタワー３０が位置している。

フロントサイドメンバ２０の前端部の車幅方向外側の側面の少なくとも一部に重ねて補強板３２が配置されている。補強板３２は、フロントサイドメンバ２０に接合され、接合された部分の剛性および強度を高めている。補強板３２は、例えば、微小ラップ衝突の際、バンパリインホースメント２４の端部に入力した衝突荷重をフロントサイドメンバ２０の車幅方向外側の側面に効率良く伝達することに貢献する。

図３および図４は、左側のフロントサイドメンバ２０およびその周辺の部材を示す図であり、図３は斜視図、図４は側面図である。右側のフロントサイドメンバ２０は、左側のフロントサイドメンバ２０と対称な形状である。また、図５は図４に示すＡ−Ａ線による断面図、図６は図４に示すＢ−Ｂ線による断面図、図７は図４に示すＣ−Ｃ線による断面図である。

フロントサイドメンバ２０は、閉断面構造の長尺部材である。断面形状は、例えば長方形とすることができる。図５−７に示されるように、フロントサイドメンバ２０は、車幅方向外側に位置するアウタ部材３４と内側に位置するインナ部材３６を溶接、例えばスポット溶接により接合して形成される。アウタ部材３４とインナ部材３６は、プレス成形などにより鋼板を成形して形成される。アウタ部材３４とインナ部材３６は、フロントサイドメンバ２０の断面において、車幅方向外側の上部の角と、下辺のほぼ中央に対応する部分において溶接される。フロントサイドメンバ２０の閉断面構造部分の車幅方向外側の側面２０ａと上面２０ｂによって形成される辺縁を外側上部辺縁２０ｃと記す。

フロントサイドメンバ２０のアウタ部材３４およびインナ部材３６のそれぞれに、外側上部辺縁２０ｃに沿って溶接用フランジが設けられている。アウタ部材３４の溶接用のフランジをアウタ上部フランジ３８、インナ部材３６の溶接用のフランジをインナ上部フランジ４０と記す。アウタ上部フランジ３８とインナ上部フランジ４０は、溶接により接合されて、上部接合フランジ部４１を形成する。上部接合フランジ部４１は、フロントサイドメンバ２０の外側上部辺縁２０ｃを起点にしてここから離れる向きに延出している。

フロントサイドメンバ２０の前部において、上部接合フランジ部４１は、図５に示すように車幅方向に沿って外向きに延出している。一方、フロントサイドメンバ２０の後部において、上部接合フランジ部４１は、図７に示すように上下方向に沿って上方に向けて延出している。フロントサイドメンバ２０の、上部接合フランジ部４１が車幅方向外方に向けて延出している部分を前部セクション４２と記す。また、フロントサイドメンバ２０の、上部接合フランジ部４１が上方に向けて延出している部分を後部セクション４４と記す。前部セクション４２と後部セクション４４の間の部分では、上部接合フランジ部４１は、図６に示すように、車幅方向かつ上下方向に、つまり斜めに延出している。この部分の上部接合フランジ部４１の延出する向きは、前部セクション４２の後縁から後部セクション４４の前縁にかけて車幅方向外方から上方に滑らかに変化する。これにより、フロントサイドメンバ２０の全体にわたって、上部接合フランジ部４１が連続する。フロントサイドメンバ２０の、前部セクション４２と後部セクション４４の間の部分を遷移セクション４６と記す。

アウタ部材３４およびインナ部材３６の、フロントサイドメンバ２０の下面２０ｄの略中央に対応する部分に溶接用のフランジが設けられている（図５−７参照）。下面２０ｄに配置されたアウタ部材３４のフランジをアウタ下部フランジ４８、インナ部材３６のフランジをインナ下部フランジ５０と記す。アウタ上部フランジ３８とインナ上部フランジ４０を溶接し、アウタ下部フランジ４８とインナ下部フランジ５０を溶接することにより、フロントサイドメンバ２０は、略長方形の閉断面構造に形成される。

前部セクション４２において、上部接合フランジ部４１は、前後方向と左右方向により規定される面（以下、水平面と記す。）内に配置されるため、フロントサイドメンバ２０の水平面内の曲げに対する剛性および強度に寄与する。後部セクション４４において、上部接合フランジ部４１は、サスペンションタワー３０を形成する鋼板と並ぶように配置され、この鋼板と溶接される。

補強板３２は、前部セクション４２において、フロントサイドメンバ２０の車幅方向外側の側面２０ａに重ねて配置され、さらに側面２０ａに溶接される。補強板３２は、アウタ上部フランジ３８およびインナ上部フランジ４０と重なる補強板上部フランジ５２を有する。これらの上部フランジ３８，４０，５２は、同時に溶接されてよい。さらに、補強板３２は、アウタ下部フランジ４８およびインナ下部フランジ５０と重なる補強板下部フランジ５４を有する。これらの下部フランジ４８，５０，５４は、同時に溶接されてよい。

補強板３２は、フロントサイドメンバ２０の前端から少なくとも前部セクション４２の後縁まで延びている。補強板３２は、前部セクション４２の後縁を越えて更に後方に延びてよく、補強板３２の後縁３２ａは遷移セクション４６内に位置してよい。補強板上部フランジ５２および補強板下部フランジ５４も少なくとも前部セクション４２の後縁まで延び、さらに遷移セクション４６へと延びてよい。

さらに、補強板３２は、フランジ部分だけでなく、フロントサイドメンバの側面２０ａと溶接されてよい。補強板３２には、前後方向に延びる畝状の隆起５６が形成されてよい。図示する例では、隆起５６が２本設けられているが、１本、また３本以上が設けられてもよい。

図８は、左側のフロントサイドメンバ２０が前方衝突によって想定どおりに変形した状態を模式的に示す平面図である。フロントサイドメンバ２０に前方から衝突荷重Ｆが加わると、遷移セクション４６またはこの付近で車幅方向内側に折れ曲がる内折れが生じる。また、後部セクション４４のほぼ中央において車幅方向外側に折れ曲がる外折れが生じる。

アウタ部材３４とインナ部材３６の接合部分が破断し、閉断面構造が維持されなくなると、図８に示す想定された位置で屈曲せず、想定外の部分で折れ曲がりが発生する。前部セクション４２においては、アウタ上部フランジ３８およびインナ上部フランジ４０の板材は水平面内に配置されているため、水平面内の曲げモーメントが作用すると、これらのフランジ３８，４０は互いに離れるように変形する。これにより接合部分がはがれ、フランジ部分が開いて閉断面構造が崩れる場合がある。特に、スポット溶接により接合されている場合、溶接点付近に応力が集中して、溶接点周囲の部材に破断が発生し、ここを起点にフランジ部分が開く。

フランジ部分が開き易い、フロントサイドメンバ２０の前部セクション４２において、変形を抑制するために、補強板３２が配置されている。補強板３２は、前部セクション４２の変形を抑制する。特に、補強板上部フランジ５２は、アウタ上部フランジ３８およびインナ上部フランジ４０を補強してこれらの変形を抑制する。これにより、前部セクション４２の閉断面構造が崩れることが抑えられて、フロントサイドメンバ２０が想定どおりに屈曲するようになる。

前部セクション４２の変形を抑えるためには、アウタ上部フランジ３８およびインナ上部フランジ４０およびこれらの周辺の変形を抑制することが効果的であり、補強板３２は、これらのフランジ３８，４０が設けられた外側上部辺縁２０ｃの側において、前部セクション４２の後縁まで、またはこの後縁を越えて遷移セクション４６まで延びている。閉断面構造が維持できるのであれば、補強板３２は、外側上部辺縁２０ｃの反対側である下部や、中央部において、前部セクション４２の後縁に達していなくてもよい。また、補強板上部フランジ５２の前端は、前部セクション４２の前端に達していなくてもよい。

上述の実施形態では、フロントサイドメンバ２０の前部セクション４２の外側上部辺縁２０ｃに溶接用のフランジ３８，４０を設けたが、これに代えて、またはこれに加えて外側下部辺縁に溶接用のフランジを設けてもよい。補強板は、溶接用のフランジが設けられた側において、前部セクション４２の後縁または遷移セクション４６まで延びている。

１０ 車両、１２ 乗員室、１４ ダッシュパネル、１６ エンジン室、１８ 前部車体構造、２０ フロントサイドメンバ、２０ｃ 外側上部辺縁、２２ クラッシュボックス、２４ バンパリインホースメント、２６ フロントピラー、２８ フロントアッパーメンバ、３０ サスペンションタワー、３２ 補強板、３２ａ （補強板の）後縁、３４ アウタ部材、３６ インナ部材、３８ アウタ上部フランジ、４０ インナ上部フランジ、４１ 上部接合フランジ部、４２ 前部セクション、４４ 後部セクション、４６ 遷移セクション、４８ アウタ下部フランジ、５０ インナ下部フランジ、５２ 補強板上部フランジ、５４ 補強板下部フランジ、５６ 隆起。

Claims (2)

1. 車両前部の左右に配置され、車両前後方向に延び、アウタ部材と前記アウタ部材の車幅方向内側に位置するインナ部材とを接合して閉断面構造に形成された１対のフロントサイドメンバであって、車幅方向外側の上部または下部の辺縁において、前記アウタ部材に設けられたフランジと前記インナ部材に設けられたフランジとが接合されて接合フランジ部が形成され、前部に接合フランジ部が車幅方向に沿って延出している前部セクションを有し、後部に接合フランジ部が上下方向に沿って延出している後部セクションを有する、フロントサイドメンバと、
   前記前部セクションの閉断面構造部分の車幅方向外側側面の少なくとも一部と、前記前部セクションの前記接合フランジ部の少なくとも一部に重ねて配置された補強板であって、後縁の少なくとも前記接合フランジ部側の部分が前記前部セクションの後縁と同じ位置に、または前記前部セクションの後縁を越えてより後方に位置している補強板と、
   を含む車両の前部車体構造。
2. 請求項1に記載の車両の前部車体構造であって、
   前記フロントサイドメンバは、前記前部セクションと前記後部セクションの間に、前記前部セクションの後縁から前記後部セクションの前縁にかけて、前記接合フランジ部の延出する方向が車幅方向から上下方向に変化する遷移セクションを有し、
   前記補強板の後縁の少なくとも前記接合フランジ部側の部分が、前記遷移セクションに位置している、
   車両の前部車体構造。