JP2021102353A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドメンバに対してクラッシュボックスを変位させつつ、バンパービームに入力された衝突荷重を十分に吸収することが可能な低コストで簡単な構成の車両前部構造を提供する。【解決手段】クラッシュボックス１０は、車両上下方向Ｄｇに上下２分割された第１部材（下部本体１２）及び第２部材（上部本体１１）と、第１部材及び第２部材が車両前後方向Ｄｈに亘って接合される接合部１３と、を有し、接合部は、バンパービーム１の車両上下方向の幅内、かつ、サイドメンバ２の車両上下方向の幅内に位置する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両衝突に際し、バンパービームに入力された衝突荷重をクラッシュボックスで吸収しつつサイドメンバに伝える車両前部構造に関する。

この種の車両前部構造において、車両前方から入力される荷重の高さとサイドメンバの高さとが異なっていることがある。このような場合に対応するため、例えば、クラッシュボックスの上下に分割された部材相互のフランジ状接合面で形成される稜線を、サイドメンバの軸方向に平行に配置するとともに、一方の部材をバンパービームから上下方向に突出させた技術（特許文献１参照）や、クラッシュボックスの形状を、車体から遠ざかる方向に沿って下方（又は、上方）に傾斜させることで、バンパービームとサイドメンバの高さを異ならせた技術（特許文献２参照）などが知られている。

特開２０１５−１８９４０６号公報 特開２０１２−３０６２４号公報

これらの技術の他、サイドメンバに対してクラッシュボックスを変位させる（上下方向にオフセットさせる）ことで、バンパービームとサイドメンバの高さを異ならせる方法が考えられるが、この場合、サイドメンバとクラッシュボックスの位置がずれているため、クラッシュボックスに入力された衝突荷重を十分にサイドメンバに伝達することができず、衝突荷重を十分に吸収できない虞がある。

本発明の目的は、サイドメンバに対してクラッシュボックスを変位させつつ、バンパービームに入力された衝突荷重を十分に吸収することが可能な低コストで簡単な構成の車両前部構造を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の車両前部構造において、クラッシュボックスは、車両上下方向に上下２分割された第１部材（下部本体）及び第２部材（上部本体）と、第１部材及び第２部材が車両前後方向に亘って接合される接合部と、を有し、接合部は、バンパービーム１の車両上下方向の幅内、かつ、サイドメンバの車両上下方向の幅内に位置する。

本発明によれば、サイドメンバに対してクラッシュボックスを変位させつつ、バンパービームに入力された衝突荷重を十分に吸収することが可能な低コストで簡単な構成の車両前部構造を実現することができる。

一実施形態に係る車両用クラッシュボックス構造が適用された車両前部構造を模式的に示す斜視図。 車両用クラッシュボックス構造の斜視図。 車両用クラッシュボックス構造の分解斜視図。 車両用クラッシュボックス構造とサイドメンバの側面図。 変形例に係る車両用クラッシュボックス構造とサイドメンバの側面図。

「一実施形態の構成」
本実施形態の車両前方の構造（以下、車両前部構造と言う）を説明する。なお、後述する実施形態の図１〜図４において、車両前後方向Ｄｈ（車両前方ＦＲ、車両後方ＲＲ）に対して、車幅方向Ｄｗ、及び、車両上下方向Ｄｇが規定され、これら三者は互いに直交した位置関係を有している。

図１〜図２に示すように、車両前部構造は、例えば、バンパービーム１、サイドメンバ２,３、ラジエータコアメンバ４（ラジエータコアサポートとも言う）に加え、サスペンションクロスメンバ５、サポートメンバ６,７（延伸部材、ランプサポートとも言う）などを有している。

バンパービーム１は、例えば、金属製或いは樹脂製の中空材で構成され、車幅方向Ｄｗに沿って延出させて設けられている。図１,２,４では一例として、バンパービーム１は、矩形の立体的形状を有し、車両上下方向Ｄｇで対向する上面１ａ及び下面１ｂと、車両前後方向Ｄｈで対向する後面１ｃ及び前面１ｄと、を備えている。なお、バンパービーム１の前面１ｄには、バンパーフェイシャ（図示しない）などのパーツが取り付けられる。

サイドメンバ２,３は、車幅方向Ｄｗの両側に１つずつ設けられ、車両前後方向Ｄｈに沿って延出させて構成されている。特に、サイドメンバ２,３は、多角形の輪郭を有し、当該輪郭形状において、複数の稜線Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４（以下、稜線Ｌ１〜Ｌ４とする）が構成されている。稜線Ｌ１〜Ｌ４は、車両前後方向Ｄｈに沿って延びつつ、車幅方向Ｄｗ及び車両上下方向Ｄｇに沿って間隔を存して配置されている。

図１,２,４では一例として、サイドメンバ２,３は、断面視で矩形状を有し、４つの平面（上面Ｓ１、下面Ｓ２、内側面Ｓ３、外側面Ｓ４）及びこれらの平面Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３,Ｓ４により形成される４つの稜線Ｌ１〜Ｌ４が車両前後方向Ｄｈに沿って真っ直ぐに延びている。稜線Ｌ２,Ｌ３は、それぞれ上面Ｓ１と内側面Ｓ３、外側面Ｓ４により形成され、稜線Ｌ１,Ｌ４は、それぞれ下面Ｓ２と外側面Ｓ４、内側面Ｓ３により形成される。上面Ｓ１と下面Ｓ２、内側面Ｓ３と外側面Ｓ４は、互いに車両前後方向に平行に延びている。これにより、稜線Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４も、互いに車両前後方向Ｄｈに平行に延びている。

ラジエータコアメンバ４は、サイドメンバ２,３の上方に設けられており、車幅方向Ｄｗの両側において車両前後方向Ｄｈに沿って延びる部材４ａと、車両前方ＦＲにおいて車幅方向Ｄｗに延びる部材４ｂとが組み合わされて構成されている。サスペンションクロスメンバ５は、サイドメンバ２,３の下方に設けられており、車幅方向Ｄｗの両側において車両前後方向Ｄｈに延びた部材と、車両の前方ＦＲにおいて車幅方向Ｄｗに延びた部材とが組み合わされて構成されている
サポートメンバ６,７は、サイドメンバ２,３の前端部に１つずつ設けられ、車両上下方向Ｄｇに沿って延出されている。当該サポートメンバ６,７は、車両上下方向Ｄｇに両端部（一端部Ｔ１、他端部Ｔ２）を有し、一端部Ｔ１は、ラジエータコアメンバ４に接続され、他端部Ｔ２は、サスペンションクロスメンバ５に接続されている。サポートメンバ６,７の中間部Ｔ３（即ち、両端部Ｔ１,Ｔ２の相互間）には、上記したサイドメンバ２,３の車両前方ＦＲ側の前端Ｐｓ（図４参照）が接続されている。

本実施形態のクラッシュボックス構造８,９は、バンパービーム１の車幅方向Ｄｗの両側に１つずつ設けられ、サイドメンバ２,３の前端Ｐｓが接続されたサポートメンバ６,７の中間部Ｔ３と、バンパービーム１との間に介在されている。図１〜図４では一例として、バンパービーム１は、車両上下方向Ｄｇの位置において、サイドメンバ２,３よりも下側に変位させて位置付けられている。詳細には、バンパービーム１の上面１ａがサイドメンバ２,３の上面Ｓ１より下側に、バンパービーム１の下面１ｂがサイドメンバ２,３の下面Ｓ２より下側に位置付けられている。このため、後述するクラッシュボックス構造８,９は、傾斜した輪郭形状を有して構成されている。

「クラッシュボックス構造８,９」
バンパービーム１の車幅方向Ｄｗの両側に１つずつ設けられるクラッシュボックス構造８,９、並びに、サイドメンバ２,３、及び、サポートメンバ６,７は、互いに同一の構成である。このため、以下、一方側のクラッシュボックス構造８並びにサイドメンバ２及びサポートメンバ６について、図２〜図４を参照しつつ説明する。

図２〜図４に示すように、本実施形態のクラッシュボックス構造８において、バンパービーム１とサイドメンバ２との間に、傾斜した輪郭形状を有するクラッシュボックス１０が設けられている。図１,２,４では一例として、クラッシュボックス１０は、サポートメンバ６の中間部Ｔ３（即ち、サイドメンバ２の前端Ｐｓが接続された部位）と、バンパービーム１との間に介在されている。

ここで、クラッシュボックス１０は、バンパービーム１に入力された衝突荷重を吸収しつつサイドメンバ２に伝えることが可能に構成されている。

「クラッシュボックス１０」
クラッシュボックス１０は、車両上下方向Ｄｇに上下２分割させた構成品（上部本体１１（第２部材）、下部本体１２（第１部材））と、これら構成品を相互に接合させた接合部１３と、を有している。上部本体１１は、上面部１１ｐと、２つの第１側面部１１ｆとを相互に一体化させて形成され、下部本体１２は、下面部１２ｐと、２つの第２側面部１２ｆとを相互に一体化させて形成されている。接合部１３は、上部本体１１及び下部本体１２が車幅方向Ｄｗから見て部分的に重なり合って、即ち、第１側面部１１ｆの下端と第２側面部１２ｆの上端が重なり合って接合された部位であり、車両前後方向Ｄｈに沿って帯状に延在されている。以下、個別具体的に説明する。

「上部本体１１」
上部本体１１（第２部材）の上面部１１ｐは、当該上部本体１１（即ち、クラッシュボックス１０）のうち車両上下方向Ｄｇで最も上側に設けられ、バンパービーム１からサイドメンバ２に向けて（車両前後方向Ｄｈに沿って）上り勾配となった傾斜面である。上面部１１ｐの傾斜角度については、例えば、バンパービーム１とサイドメンバ２との位置関係（即ち、高低差）に応じて設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。

上面部１１ｐの前端は、バンパービーム１の上面１ａの後端に接続され、上面部１１ｐの後端は、サイドメンバ２の上面Ｓ１の前端Ｐｓと車両上下方向Ｄｇで一致させて位置付けられ、その状態で、サポートメンバ６の中間部Ｔ３に接続されている。

上部本体１１の第１側面部１１ｆは、上面部１１ｐの車幅方向Ｄｗの両端に接続され、そこから車両上下方向Ｄｇに沿って下側に向かって延出されている。上部本体１１の第１側面部１１ｆは、前端がバンパービーム１の後面１ｃに、後端がサポートメンバ６の中間部Ｔ３に接続されている。なお、上面部１１ｐの前端は、バンパービーム１の上面１ａ近傍の後面１ｃに接続させてもよい。また、上面部１１ｐの後端及び第１側面部１１ｆの後端は、サイドメンバ２にダイレクトに接続させてもよい。かかる接続方法としては、例えば、溶接、接着、ねじ止めなど既存の接続方法を適用することができる。

上部本体１１（上面部１１ｐ、第１側面部１１ｆ）は、例えば、金属材料や樹脂材料で形成可能であり、全体の厚さは一定に設定されている。この場合、上部本体１１（第２部材）の剛性は、後述する下部本体１２（第１部材）の剛性よりも高く設定することが好ましい。剛性を高くする方法としては、例えば、上部本体１１（第２部材）の厚さを、下部本体１２（第１部材）の厚さよりも厚く設定したり、或いは、上部本体１１の材質を、下部本体１２の材質よりも強度の高いものにしたりすればよい。

「下部本体１２」
下部本体１２（第１部材）の下面部１２ｐは、当該下部本体１２（即ち、クラッシュボックス１０）のうち車両上下方向Ｄｇで最も下側に設けられ、バンパービーム１からサイドメンバ２に向けて（車両前後方向Ｄｈに沿って）傾斜させること無く（水平方向に）延在させた平坦面である。なお、下部本体１２の下面部１２ｐについては、例えば、車両上下方向Ｄｇの下側（或いは、上側）に向けて傾斜させてもよい。

下面部１２ｐの前端は、バンパービーム１の下面１ｂの後端に接続され、下面部１２ｐの後端は、サイドメンバ２の下面Ｓ２より下側でサポートメンバ６に接続されている。

下部本体１２の第２側面部１２ｆは、下面部１２ｐの車幅方向Ｄｗの両端に接続され、そこから車両上下方向Ｄｇに沿って上側に向かって延出されている。下部本体１２の第２側面部１２ｆは、前端がバンパービーム１の後面１ｃに、後端がサポートメンバ６の中間部Ｔ３に接続されている。なお、下面部１２ｐの前端は、バンパービーム１の下面１ｂ近傍の後面１ｃに接続させてもよい。また、第２側面部１２ｆの一部（上部）は、サイドメンバ２にダイレクトに接続させてもよい。かかる接続方法としては、例えば、溶接、接着、ねじ止めなど既存の接続方法を適用することができる。

下部本体１２（下面部１２ｐ、第２側面部１２ｆ）は、例えば、金属材料や樹脂材料で形成可能であり、全体の厚さは、一定に設定されている。なお、下部本体１２の剛性については、上記した上部本体１１の剛性（厚さ、材質）に基づいて設定される。

「接合部１３」
接合部１３は、上部本体１１（第１側面部１１ｆ）の下端と、下部本体１２（第２側面部１２ｆ）の上端とが、車高方向Ｄｇで部分的に重なり合って接合された部位である。当該重なり合い部位は、車両前後方向Ｄｈに沿って帯状に延在されている。更に、当該重なり合い部位（即ち、接合部１３）は、上部本体１１と下部本体１２が重なり合うことで、その厚さが最も厚くなっている。このため、接合部１３は、剛性が高くなっている。

上部本体１１（第１側面部１１ｆ）の下端と、下部本体１２（第２側面部１２ｆ）の上端との重なり合いの程度（大きさ、幅）は、例えば、クラッシュボックス１０（上部本体１１、下部本体１２）の形状や大きさ、求められる強度に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。図４では一例として、接合部１３は、車高方向Ｄｇの重なり合いの程度（大きさ、幅）が、車両前後方向Ｄｈで一定に維持された状態で構成されている。

「接合部１３と、バンパービーム１及びサイドメンバ２との位置関係」
本実施形態では、車両衝突時の荷重伝達の効率化を図るべく、接合部１３と、バンパービーム１及びサイドメンバ２との位置関係が規定されている。以下、当該位置関係の特徴点（１）〜（３）について列挙する。
（１）接合部１３は、前端がバンパービーム１の車両上下方向Ｄｇの幅内に、後端がサイドメンバ２の下面Ｓ２の前方に位置付けられている。
（２）接合部１３の前端は、バンパービーム１の車両上下方向Ｄｇの幅の中心位置１ｐに位置付けられている。
（３）接合部１３は、複数の稜線Ｌ１〜Ｌ４と平行に車両前後方向Ｄｈに沿って延在されている。

「一実施形態の作用効果」
本実施形態によれば、クラッシュボックス１０がサイドメンバ２,３に対して下方に変位されている、詳細には、クラッシュボックス１０（下部本体１２）の下面部１２ｐがサイドメンバ２,３の下面Ｓ２より下側に位置しているものの、接合部１３がバンパービーム１の車両上下方向Ｄｇの幅内（上面１ａと下面１ｂとの間）、かつ、サイドメンバ２,３の車両上下方向Ｄｇの幅内（上面Ｓ１と下面Ｓ２との間）に位置している。かかる構成によれば、バンパービーム１に入力された衝突荷重を、接合部１３を通してサイドメンバ２,３に伝達することができる。この場合、接合部１３は、剛性が高くなっているので、効率よく荷重を伝達することができる。これにより、クラッシュボックス１０がサイドメンバ２,３に対して変位されているような場合であっても、衝突荷重を効率良く吸収することができる。

本実施形態によれば、上部本体１１の第１側面部１１ｆは、車両前方に向かうにつれて下方に傾斜するとともに、前端がバンパービーム１の上端部（換言すると、上面１ａ）に位置し、後端がサイドメンバ２,３の上面Ｓ１の前方、即ち、稜線Ｌ２,Ｌ３の前方に位置している。また、接合部１３は、前端がバンパービーム1の上端部（上面１ａ）と下端部（換言すると、下面１ｂ）との間に位置し、後端がサイドメンバ２,３の下面Ｓ２の前方（即ち、稜線Ｌ１,Ｌ４の前方）に位置している。かかる構成によれば、クラッシュボックス１０に入力された荷重は、クラッシュボックス１０の中の剛性が高い部位、即ち、上面部１１ｐと第１側面部１１ｆとで形成された稜線と接合部１３を伝わり易い。これにより、車両衝突に際し、バンパービーム１に入力された衝突荷重は、上部本体１１の第１側面部１１ｆを通りサイドメンバ２,３の稜線Ｌ２,Ｌ３に、更に接合部１３を通りサイドメンバ２,３の稜線Ｌ１,Ｌ４にそれぞれ確実に伝達される。加えて、サイドメンバ２,３の稜線Ｌ１〜Ｌ４は高剛性部であるため、衝突荷重の入力によるサイドメンバ２,３の過大な変形を抑制しつつ、衝突荷重を効率良く吸収することができる。

本実施形態によれば、接合部１３の前端は、バンパービーム１の車両上下方向Ｄｇの幅の中心位置１ｐに位置付けられている。これにより、バンパービーム１に入力された衝突荷重がより接合部１３を通り易くなる。

本実施形態によれば、接合部１３は、サイドメンバ２,３の下面Ｓ２の車両前後方向Ｄｈの延長面と平行に、即ち、稜線Ｌ１,Ｌ４と平行に設けられている。この場合、接合部１３を通る衝突荷重は、真っ直ぐに稜線Ｌ１,Ｌ４に入力される。これにより、衝突荷重の入力によるサイドメンバ２,３の過大な変形を抑制しつつ、衝突荷重を効率良く吸収することができる。

本実施形態によれば、サイドメンバ２,３の前端部から下方にサポートメンバ６が延びているとともに、クラッシュボックス１０（下部本体１２）の第２側面部１２ｆの前端が、バンパービーム１の下端部（下面１ｂ）に位置し、後端がサポートメンバ６に接続されている。かかる構成によれば、クラッシュボックス１０に入力された衝突荷重は、上面部１１ｐ、下面部１２ｐ、接合部１３からサポートメンバ６を通ってサイドメンバ２,３に入力される。詳細には、当該衝突荷重は、上面部１１ｐと第１側面部１１ｆとで形成された稜線、下面部１２ｐと第２側面部１２ｆとで形成された稜線、上面部１１ｐ並びに下面部１２ｐ及び接合部１３を通った後、サポートメンバ６を経由して、サイドメンバ２,３及び稜線Ｌ１〜Ｌ４に入力される。これにより、衝突荷重を効率良く吸収することができる。

本実施形態によれば、クラッシュボックス１０の下面部１２ｐをサイドメンバ２,３より下側に配置しても、衝突荷重を効率良く吸収することができる。このため、サイドメンバ２,３に対するバンパービーム１の変位量を、ある程度自由に設定することができ、様々な車高の車両で衝突荷重を効率良く吸収することができる。

本実施形態によれば、上部本体１１（第２部材）の厚さ（剛性）を下部本体１２（第１部材）の厚さ（剛性）よりも厚く（高く）する。この場合、上面部１１ｐが傾斜しているため、例えば被牽引時に引張荷重がクラッシュボックス１０に入力されると、上面部１１ｐの後端に応力が集中し易い。しかし、上部本体１１の厚さ（剛性）を厚く（高く）することで、応力集中に耐え得るクラッシュボックス１０が実現される。更に、下部本体１２や接合部１３が上部本体１１の倒れを防止するので、安定した牽引が可能となる。

本実施形態によれば、下部本体１２（第１部材）の厚さ（剛性）を上部本体１１（第２部材）の厚さ（剛性）よりも薄く（低く）する。この場合、車両衝突時に、下部本体１２が容易に変形し、上部本体１１の変形を妨げることがない。これにより、上部本体１１が安定して変形し、その結果、衝突荷重を円滑かつ確実に吸収することができる。更に、上部本体１１と下部本体１２の接合方向を車幅方向Ｄｗとしているため、接合部１３は、接合のせん断方向である車両上下方向Ｄｇの入力に強く、安定して上部本体１１の倒れを防止することができる。

「変形例１」
上記した実施形態では、バンパービーム１が、車両上下方向Ｄｇの位置において、サイドメンバ２,３よりも下側に位置付けられている技術を想定したが、バンパービーム１がサイドメンバ２,３よりも上側に位置付けられている構造にも、本発明を適用することができる。この場合、上記した実施形態の上下方向の関係性が逆になる。

「変形例２」
上記した実施形態では、クラッシュボックス１０の上面部１１ｐは、前端がバンパービーム１の上端部（上面１ａ）に、後端がサイドメンバ２の上面Ｓ１に位置付けられている技術を想定したが、図５に示すように、上面部１１ｐの後端がサイドメンバ２の上面Ｓ１より下方に位置付けられている技術も、本発明の技術的範囲に含まれ、同様の作用効果を実現することができる。

「変形例３」
上記した実施形態では、接合部１３において、上部本体１１（第１側面部１１ｆ）の下端と、下部本体１２（第２側面部１２ｆ）の上端との重ね合わせの仕様について特に言及しなかったが、かかる仕様として、例えば、第１側面部１１ｆの外側に第２側面部１２ｆを重ね合わせる仕様、及び、第１側面部１１ｆの内側に第２側面部１２ｆを重ね合わせる仕様のいずれも本発明の技術的範囲に含まれ、同様の作用効果を実現することができる。

１…バンパービーム、２,３…サイドメンバ、４…ラジエータコアメンバ、５…サスペンションクロスメンバ、６,７…サポートメンバ、８,９…クラッシュボックス構造、１０…クラッシュボックス、１１…上部本体（第２部材）、１２…下部本体（第１部材）、１３…接合部。

Claims (8)

1. 車幅方向の両側で車両前後方向に延びるサイドメンバと、前記サイドメンバの車両前方に配置されるクラッシュボックスと、前記クラッシュボックスの車両前方で車幅方向に延びるバンパービームと、を備え、前記クラッシュボックスが、前記サイドメンバに対して車両上下方向の一方側に変位して配置されている車両前部構造であって、
   前記クラッシュボックスは、
   車両上下方向に２分割され、前記一方側の第１部材、及び、他方側の第２部材と、
   前記第１部材及び前記第２部材が車両前後方向に亘って接合される接合部と、を有し、
   前記接合部は、前記バンパービームの車両上下方向の幅内、かつ、前記サイドメンバの車両上下方向の幅内に位置する車両前部構造。
2. 前記バンパービームは、前記サイドメンバに対して前記一方側に変位して配置されており、
   前記第２部材の前記他方側の面は、車両前方に向かうに連れて前記一方側に傾斜するとともに、前端が前記バンパービームの前記他方側端部に位置し、後端が前記サイドメンバの前記他方側の面の前方に位置する請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記接合部の前端は、前記バンパービームの車両上下方向の幅の中央部に位置する請求項１又は２に記載の車両前部構造。
4. 前記接合部の後端は、前記サイドメンバの前記一方側の面の前方に位置する請求項１から３のいずれか１項に記載の車両前部構造。
5. 前記接合部は、前記サイドメンバの前記一方側の面の車両前後方向の延長面と平行に設けられている請求項４に記載の車両前部構造。
6. 前記サイドメンバの前端部から前記一方側に延びる延伸部材を有し、
   前記第１部材の前記一方側の面は、前端が前記バンパービームの前記一方側端部に位置し、後端が前記サイドメンバの前記一方側の面よりも前記一方側で前記延伸部材に接合されている請求項１から５のいずれか１項に記載の車両前部構造。
7. 前記第１部材と前記第２部材とは、車幅方向で重なっており、
   前記接合部は、前記第１部材と前記第２部材とを車幅方向に接合する請求項１から６のいずれか１項に記載の車両前部構造。
8. 前記第２部材の剛性は、前記第１部材の剛性よりも高く設定されている請求項１から７のいずれか１項に記載の車両前部構造。

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