JP3598931B2

JP3598931B2 - 衝撃吸収連結構造

Info

Publication number: JP3598931B2
Application number: JP2000041920A
Authority: JP
Inventors: 大地国司; 泰中川; 重人加納; 謙一郎吉本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001233239A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は衝撃吸収連結構造に係り、特に、自動車等の車両における衝撃吸収連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両における衝撃吸収連結構造の一例としては、特開平１１−１５７４６８号公報が知られている。
【０００３】
図８に示される如く、この衝撃吸収連結構造では、車体１００の前部１００Ａに平面視Ｖ字型のフレーム１０２が配設されている。このＶ字型フレーム１０２の前端１０２Ａは、エンジンクロスメンバ１０４の車幅方向中央部分に連結されており、Ｖ字型フレーム１０２における左右の後端部１０２Ｂは、左右のフロントフレーム１０６における車両フロア下部にそれぞれ連結されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この衝撃吸収連結構造では、車両の操縦安定性及び振動騒音性向上のために、Ｖ字型フレーム１０２の剛性を上げる必要があるが、Ｖ字型フレーム１０２の剛性を上げ過ぎると、車両が衝突、特に車両が前突した場合に、Ｖ字型フレーム１０２がつっかえ棒となって、フロントフレーム１０６の軸圧縮変形が妨げられる。このため、衝突時のエネルギー吸収性能が低下する。これを改善するため、Ｖ字型フレーム１０２にクラッシャブルビードを形成するこも考えられるが、この場合には、クラッシャブルビードによって、Ｖ字型フレーム１０２の剛性が低下し、操縦安定性能及び振動騒音性能が低下する。この結果、操縦安定性能及び振動騒音性能と衝突安全性能との両立は困難であった。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、操縦安定性能及び振動騒音性能と衝突安全性能との両立が図れる衝撃吸収連結構造を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、車幅方向に延設される横方向部材の車幅方向略中央と、車体前後方向に延設される左右の縦方向部材とを連結する少なくとも２本の主連結部材を有する衝撃吸収連結構造において、
前記主連結部材における前記横方向部材との第１連結部の近傍と、前記主連結部材における前記縦方向部材との第２連結部の近傍と、のうちの少なくとも一方に車両衝突時に変形により前記主連結部材に入力する衝撃を吸収する衝撃吸収部を設けると共に、前記衝撃吸収部は、前記主連結部材における端部において軸径が変化する部位であることを特徴とする。
【０００７】
従って、車幅方向に延設される横方向部材の車幅方向略中央と、車体前後方向に延設される左右の縦方向部材とを連結する少なくとも２本の主連結部材によって、操縦安定性能及び振動騒音性能を確保することができる。また、車両衝突時に衝撃が主連結部材に入力した場合には、主連結部材における横方向部材との第１連結部の近傍と、主連結部材における縦方向部材との第２連結部の近傍と、のうちの少なくとも一方に設けた衝撃吸収部によって主連結部材自身がエネルギーを吸収すると共に、衝撃吸収部が変形するため、主連結部材によって、縦方向部材の変形が邪魔されることが無く、主連結部材におけるエネルギー吸収が妨げられることもない。この結果、従来困難であった、操縦安定性能及び振動騒音性能と衝突安全性能との両立が図れる。また、主連結部材の端部における軸径の変化のみで所望の効果が得られるため、生産性が向上する。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の衝撃吸収連結構造において、前記主連結部材は、中空パイプ材からなることを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項１に記載の内容に加えて、入力した衝撃によって、中空パイプの外周部に沿った円周上に応力集中が発生するため、全ての曲げ方向及び軸方向にも衝撃吸収部が変形可能となるため、エネルギー吸収性能が更に向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る衝撃吸収連結構造の第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００１７】
なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００１８】
図５に示される如く、自動車車体１０の前部１０Ａにおける下部には、縦方向部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１２、１４が車体前後方向に沿って配設されいる。また、これらのフロントサイドメンバ１２、１４の下部には、車幅方向に沿って横方向部材としてのサスペンションメンバ１６が架設されている。
【００１９】
図１に示される如く、サスペンションメンバ１６の車幅方向両端部１６Ａ、１６Ｂは、それぞれフロントサイドメンバ１２、１４に固定されており、サスペンションメンバ１６の車幅方向略中央部１６Ｃには、ハンガーブレース２０が取り付けられている。ハンガーブレース２０は、平面視においてＡ字状とされており、前端部に配設された第１連結部となるブラケット２２がボルト等の固定部材２４または溶接によってサスペンションメンバ１６の下面に固定されている。ブラケット２２には中空パイプ材から成る左右一対の主連結部材２６、２８の各前端部２６Ａ、２８Ａが溶着されており、これらの主連結部材２６、２８の後端部２６Ｂ、２８Ｂは、それぞれフロントサイドメンバ１２、１４の下部にボルト等の固定部材３０によって固定された第２連結部となるブラケット３２に溶着されている。
【００２０】
図２に示される如く、主連結部材２８の前端部２８Ａの軸径Ｒ１は、前後方向中間部２８Ｃの軸径Ｒ２に比べて小さく設定されており、前端部２８Ａと中間部２８Ｃとの間の傾斜部３６における小径側（この場合には、前端部２８Ａ側）の境界には衝撃吸収部としてのコーナーＲ部３８が設定されている。
【００２１】
なお、主連結部材２８におけるモーメントの予想分布としては、図２に示される如く、コーナーＲ部３８におけるモーメントＭｂが、前端部２８Ａとブラケット２２との連結部３９におけるモーメントＭａより小さくなるが、コーナーＲ部３８における曲率Ｒを、軸径Ｒ１、Ｒ２、主連結部材２８の全長Ｌ１、及びコーナーＲ部３８と連結部３９との距離Ｌ２を考慮して、所定の範囲内の値に設定することで、前記モーメントＭａとＭｂの大小関係を逆転して、連結部３９に代えてコーナーＲ部３８において変形させるようにできるため、変形時に、主連結部材２８とブラケット２２との干渉を防止できる。また、図１に示される如く、主連結部材２６の前端部２６Ａも同様な構成となっており、傾斜部３６における小径側の境界には衝撃吸収部としてのコーナーＲ部３８が設定されている。
【００２２】
図３に示される如く、主連結部材２６の後端部２６Ｂの軸径（前端部２６Ａと同じＲ１）は、前後方向中間部２６Ｃの軸径に比べて小さく設定されており、後端部２６Ｂと中間部２６Ｃとの間の傾斜部４０における小径側（この場合には、後端部２６Ｂ側）の境界には衝撃吸収部としてのコーナーＲ部４２が設定ている。なお、このコーナーＲ部４２も、前記コーナーＲ部３８と同様に設定されている。また、図１に示される如く、主連結部材２８の後端部２８Ｂも同様な構成となっており、傾斜部４０における小径側の境界には衝撃吸収部としてのコーナーＲ部４２が設定されている。また、ハンガーブレース２０は、フロントサイドメンバ１２、１４の下部となる位置に略水平に配設されている。
【００２３】
図１に示される如く、主連結部材２６、２８の前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃは、互いに中空パイプ材から成る従連結部材４４によって、連結されている。この従連結部材４４の両端部４４Ａ、４４Ｂは、それぞれで主連結部材２６、２８の前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃに溶着されており、本実施形態においては、従連結部材４４の軸径Ｒ３は、主連結部材２６、２８の前端部２６Ａ、２８Ａ及び後端部２６Ｂ、２８Ｂの軸径Ｒ１以下に設定されている。
【００２４】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００２５】
本実施形態では、ハンガーブレース２０を構成する左右の主連結部材２６、２８によって、車幅方向に延設されるサスペンションメンバ１６の車幅方向略中央部１６Ｃと、車体前後方向に延設される左右のフロントサイドメンバ１２、１４とが連結されている。このため、主連結部材２６、２８の前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃの軸径Ｒ２を大きくすることで、車体前部の剛性がアップし、操縦安定性能及び振動騒音性能を確保することができる。
【００２６】
また、図４に示される如く、車両衝突（フルラップ正面衝突）時に、衝撃（図４の矢印Ｆ１及びＦ２）が主連結部材２６、２８に車体前方から入力した場合には、実線で示すように、主連結部材２６、２８におけるサスペンションメンバ１６との第１連結部の近傍に設けたコーナーＲ部３８によって主連結部材２６、２８自身が屈曲変形しエネルギーを吸収すると共に、主連結部材２６、２８におけるフロントサイドメンバ１２、１４との第２連結部の近傍に設けたコーナーＲ部４２によって主連結部材自身２６、２８が軸圧縮変形しエネルギーを吸収する。また、衝撃吸収部２６、２８がこのように変形することによって、主連結部材２６、２８がフロントサイドメンバ１２、１４における軸圧縮機変形を邪魔することが無く、フロントサイドメンバ１２、１４におけるエネルギー吸収を妨げることもない。
【００２７】
一方、車両衝突（オフセット正面衝突）時に、衝撃（図４の矢印Ｆ１、Ｆ３）が、主連結部材２６、２８に車体前方から入力した場合には、二点鎖線で示すように、主連結部材２８におけるサスペンションメンバ１６との第１連結部の近傍に設けたコーナーＲ部３８と、主連結部材２６におけるフロントサイドメンバ１２との第２連結部の近傍に設けたコーナーＲ部４２とによって主連結部材２６、２８自身が屈曲変形しエネルギーを吸収すると共に、主連結部材２８におけるフロントサイドメンバ１４との第２連結部の近傍に設けたコーナーＲ部４２によって主連結部材自身２８が軸圧縮変形しエネルギーを吸収する。また、衝撃吸収部２６、２８がこのように変形することによって、主連結部材２６、２８がフロントサイドメンバ１２、１４における軸圧縮機変形を邪魔することが無く、フロントサイドメンバ１２、１４におけるエネルギー吸収を妨げることもない。
【００２８】
この結果、本実施形態においては、従来困難であった、操縦安定性能及び振動騒音性能と衝突安全性能との両立が図れる。
【００２９】
また、本実施形態では、主連結部材２６、２８における、第２連結部としてのブラケット３２より車体前方に位置する第１連結部としてのブラケット２２がサスペンションメンバ１６に連結された構成となっている。このため、主連結部材２６、２８がサスペンションメンバ１６の後側となることで、操縦安定性能上有利となる。
【００３０】
また、本実施形態では、主連結部材２６、２８は、車幅方向に延設する従連結部材４４で連結されているため、従連結部材４４は、フロントサイドメンバ１２、１４における車体前後方向の変形を邪魔し難くい。この結果、衝突安全性能を妨げることなく、主連結部材２６、２８を補強できる。
【００３１】
また、本実施形態では、衝撃吸収部が主連結部材２６、２８における軸径が変化するコーナーＲ部３８、４２であるため、主連結部材２６、２８における軸径の変化のみで所望の効果が得られるため、生産性が向上する。
【００３２】
また、本実施形態では、主連結部材２６、２８が中空パイプ材からなるため、入力した衝撃に対よって、中空パイプの外周部に沿った円周上に応力集中が発生する。この結果、全ての曲げ方向及び軸方向にもコーナーＲ部３８、４２が変形可能となるため、エネルギー吸収性能が更に向上する。
【００３３】
次に、本発明に係る衝撃吸収連結構造の第２実施形態を図６に従って説明する。
【００３４】
なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図６に示される如く、本実施形態では、主連結部材２６、２８の前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃにおける軸径Ｒ４が、前端部２６Ａ、２８Ａ及び後端部２６Ｂ、２８Ｂの軸径Ｒ１（Ｒ４＝Ｒ１）と等しくなっており、これらの前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃの両端部には、衝撃吸収部としてのコーナーＲ部３８が設定されている。
【００３６】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００３７】
本実施形態においては、第１実施形態の作用に加えて、車両衝突（フルラップ正面衝突及びオフセット正面衝突）時に衝撃が主連結部材２６、２８に車体前方から入力した場合には、主連結部材２６、２８の前後方向中間部２６Ｃ、２８Ｃに設けたコーナーＲ部３８においても主連結部材２６、２８自身が屈曲または軸圧縮変形しエネルギーを吸収する。この結果、衝突安全性能を更に向上することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る衝撃吸収連結構造の第３実施形態を図７に従って説明する。
【００３９】
なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図７に示される如く、本実施形態では、主連結部材２６、２８の前端部２６Ａ、２８Ａのみの軸径Ｒ１が他の部位の軸径Ｒ２に比べて小さくなっており、これらの前端部２６Ａ、２８Ａのみに衝撃吸収部としてのコーナーＲ部３８が設定されている。
【００４１】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００４２】
本実施形態においては、車両衝突（フルラップ正面衝突及びオフセット正面衝突）時に衝撃が主連結部材２６、２８に車体前方から入力した場合には、主連結部材２６、２８の前端部２６Ａ、２８Ａに設けたコーナーＲ部３８においてのみ主連結部材２６、２８自身が屈曲または軸圧縮変形しエネルギーを吸収する。この結果、衝突安全性能を向上することができる。また、主連結部材２６、２８の前端部２６Ａ、２８Ａのみの軸径をＲ１とすれば良いため、主連結部材２６、２８の製造が容易となる。
【００４３】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、主連結部材２６、２８を中空パイプ材で構成したが、中空パイプ材に代えて、矩形断面形状の閉断面構造部材、コ字状断面形状の開断面構造部材、板材等によって主連結部材２６、２８を構成しても良い。また、上記実施形態では、ブラケット２２、２４を使用したが、主連結部材２６、２８の各前端部２６Ａ、２８Ａまたは後端部２６Ｂ、２８Ｂを直接サスペンションメンバ１６またはフロントサイドメンバ１２、１４Ｍに固定しても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、縦方向部材をフロントサイドメンバ１２、１４とし、横方向部材をサスペンションメンバ１６として説明したが、縦方向部材及び横方向部材は、これらの部材に限定されない。また、本発明の衝撃吸収連結構造は、車体後部にも適用可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、左右の主連結部材２６、２８を従連結部材４４によって連結したが、従連結部材４４を除いた構成としても良い。また、従連結部材４４の軸径Ｒ３を、主連結部材２６、２８における各前端部２６Ａ、２８Ａまたは後端部２６Ｂ、２８Ｂの軸径Ｒ１より大きくしても良い。また、矩形断面形状の閉断面構造部材、コ字状断面形状の開断面構造部材、板材等によって従連結部材４４を構成しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、車幅方向に延設される横方向部材の車幅方向略中央と、車体前後方向に延設される左右の縦方向部材とを連結する少なくとも２本の主連結部材を有する衝撃吸収連結構造において、主連結部材における横方向部材との第１連結部の近傍と、主連結部材における縦方向部材との第２連結部の近傍と、のうちの少なくとも一方に車両衝突時に変形により主連結部材に入力する衝撃を吸収する衝撃吸収部を設けると共に、衝撃吸収部は、主連結部材における端部において軸径が変化する部位であるため、操縦安定性能及び振動騒音性能と衝突安全性能との両立が図れると共に、軸径の変化のみで所望の効果が得られるため、生産性が向上するという優れた効果を有する。
【００４７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の衝撃吸収連結構造において、前記主連結部材は、中空パイプ材からなるため、請求項１に記載の効果に加えて、エネルギー吸収性能が更に向上するという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収連結構造を示す車体下方から見た平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収連結構造の要部と予想モーメント分布を示す車体下方から見た拡大平面図である。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収連結構造の作用説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収連結構造が適用された車体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収連結構造を示す車体下方から見た平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る衝撃吸収連結構造を示す車体下方から見た平面図である。
【図８】従来の衝撃吸収連結構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１２フロントサイドメンバ（縦方向部材）
１４フロントサイドメンバ（縦方向部材）
１６サスペンションメンバ（横方向部材）
２０ハンガーブレース
２２ブラケット（第１連結部）
２６主連結部材
２８主連結部材
３２ブラケット（第２連結部）
３６傾斜部
３８コーナーＲ部（衝撃吸収部）
４０傾斜部
４２コーナーＲ部（衝撃吸収部）
４４従連結部材

Claims

車幅方向に延設される横方向部材の車幅方向略中央と、車体前後方向に延設される左右の縦方向部材とを連結する少なくとも２本の主連結部材を有する衝撃吸収連結構造において、
前記主連結部材における前記横方向部材との第１連結部の近傍と、前記主連結部材における前記縦方向部材との第２連結部の近傍と、のうちの少なくとも一方に車両衝突時に変形により前記主連結部材に入力する衝撃を吸収する衝撃吸収部を設けると共に、前記衝撃吸収部は、前記主連結部材における端部において軸径が変化する部位であることを特徴とする衝撃吸収連結構造。
前記主連結部材は、中空パイプ材からなることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収連結構造。