JP4374903B2 - 車両における衝撃吸収構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両における衝撃吸収構造に関し、特にクラッシュボックス等の衝撃吸収部材を用いた車両における衝撃吸収構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車等の車両が別の物体と衝突した場合に、搭乗者や車両への衝撃をできるだけ少なくするための衝撃吸収構造が、従来から種々提案されている。そのような衝撃吸収構造としては、例えば車両フロントの概略水平断面図である図5の如きものがある。すなわち、バンパ1とサイドメンバ2との間に衝撃吸収部材の一種であるクラッシュボックス3を、介装したものが提案されている(これに類するものとして、特許文献1参照。)。なお、ラジエータ支持フレーム4がサイドメンバ2の間を連結するように設けられ、ラジエータ5がラジエータ支持フレーム4により支持されている。
【0003】
このような従来の衝撃吸収構造においては、バンパ1の所定の衝撃力が加わった場合にクラッシュボックス3が圧壊ないしは変形してその衝撃力を吸収することができ、もってバンパ1の後方に配置されたラジエータ5等の破損を低減、防止することが可能となっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−249008号公報
(段落0011−0016、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来構成では、所定以上の衝撃力が加わった場合には、バンパ1はラジエータ5まで達し、これを破損するおそれがある。そこで本発明は、衝突エネルギ吸収特性(以下、「EA特性」という)の効率をさらに向上させた衝撃吸収構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両における衝撃吸収構造は、車両の前端に設けられているバンパと、車両の左右両側に設けられているサイドメンバと、バンパよりも後方側に設けられ、両側のサイドメンバ間に横架されているクロスメンバと、バンパとクロスメンバの間に設けられている、車両の衝突時に衝撃を吸収する第1の衝撃吸収部材と、バンパとクロスメンバの間に設けられている、車両の衝突時に衝撃を吸収する第2の衝撃吸収部材とを備え、第1の衝撃吸収部材は、左右のサイドメンバより内側の位置にて、バンパ又はクロスメンバのいずれか一方に取り付けられ、バンパ又はクロスメンバの他方との間には間隔があけられており、また、第2の衝撃吸収部材は、クロスメンバとバンバとを連結しており、もって、バンパが衝撃を受けた際、当該衝撃を第2の衝撃吸収部材が吸収する初期の段階においては、第1の衝撃吸収部材は当該衝撃が作用しないよう構成されていることを特徴としている。この構造により、車両が衝突した場合、その初期の段階では、第2の衝撃吸収部材の変形により衝撃を吸収することができ、より強い衝撃を受けた場合には、第1の衝撃吸収部材の変形によっても衝撃を吸収、緩和することができる。
【0007】
第1の衝撃吸収部材は、所定の大きさよりも大きい衝撃が車両に加えられたときにのみ、バンパからの衝撃を吸収する構造とすることが好ましい。この構造とすることにより衝撃が所定の大きさよりも小さいときは衝撃吸収部材の変形がないため、衝突後に衝撃吸収部材の修理を行う必要がなく、低コストで修理することができる。
【0008】
また、サイドメンバとバンパとの間に、第2の衝撃吸収部材を設けることが有効である。この場合、第1の衝撃吸収部材とバンパとの間、又は第1の衝撃吸収部材とクロスメンバとの間に所定の間隔を設けることが好ましい。この構造とすることで、衝突初期の衝撃を第2の衝撃吸収部材で吸収することができ、さらに大きな衝撃に対しては第1の衝撃吸収部材及びクロスメンバにより衝撃を吸収、緩和することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0010】
図1は実施形態の衝撃吸収構造を示す概略水平断面図、図2は図1に示す衝撃吸収構造の斜視図である。本実施形態において車両はサルーン型乗用車とする。同一要素には同一符号を用いるものとする。また、本明細書において、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を表す語を用いることとする。また、いずれもタイヤ、エンジン部等の図示は省略してある。
【0011】
車両10の前端には、別の物体との衝突から車両10を保護するために、バンパ12が設けられている。車両の左右両側には、車両のサイドメンバ14が配設されている。このサイドメンバ14は車両の機体フレームを構成するものである。サイドメンバ14の前端部とバンパ12とは略同一の高さに配置されている。
【0012】
なお、本実施形態におけるバンパ12は、内部に衝撃吸収性の高いポリウレタンを使い、バンパリインフォースメントを介してサイドメンバ14に接続したものであるが、その他、バンパを樹脂で成型しバンパ・ステーを介してサイドメンバに接続したもの等をも含む概念である。
【0013】
左右のサイドメンバ14の前端部間には、クロスメンバ16が車幅方向の向きで横架されている。サイドメンバ14の前端部の延長上であってバンパ12とクロスメンバ16との間には、クラッシュボックス18が介装されている。
【0014】
クラッシュボックス18はよく知られた衝撃吸収部材であり、前方からの強い外力に対し座屈変形しやすいように、車両前後方向に延びた中空状の多角部材である。クラッシュボックス18には、図2に示すように、溝18aが設けられ、座屈変形作用による前方からの衝撃エネルギをより吸収しやすいようになっている。なお、この溝18aは孔であってもよい。
【0015】
クラッシュボックス18の車両上下方向幅bは、図2に示すように、サイドメンバ14の車両上下方向幅cとはほぼ同じ幅であることが好ましい。さらにクロスメンバ14の車両上下方向幅dは幅b、幅cよりも狭くなっている。これにより、衝突時におけるクラッシュボックス18の変形を大きくさせることができ、より大きい衝撃の吸収が可能となる。
【0016】
バンパ12の後方には、ラジエータ20が設けられている。ラジエータ20は、その後方に設けられたエンジン(図示せず)のオーバーヒートを防ぐため、エンジンに循環する冷却水を空冷するものである。このラジエータ20を支持するために、左右のサイドメンバ14間に横架されたラジエータ支持フレーム22が用いられている。すなわち、ラジエータ20はラジエータ支持フレーム22の水平部分上に、いわゆるフローティング(浮動)構造により支持されている。なお、図2においてラジエータ20は図示を省略している。
【0017】
クロスメンバ16には、その車両前方側に2個のクラッシュボックス24が所定間隔をあけて設けられている。このクラッシュボックス24の車両前方側はバンパ12に接触しないように所定間隔aが設けられている。
【0018】
次に、本実施形態に係る衝撃吸収構造を用いた車両10において、衝突に対する作用について図1を参照に説明する。車両が中・高速度で衝突した場合、衝突初期にはまずクラッシュボックス18が座屈変形することで、バンパ12からの衝撃を吸収する。そして、所定の大きさよりも大きい衝撃を受けたときには、図1に二点鎖線で示すように、バンパ12が変形してクラッシュボックス24に達し、クラッシュボックス24を座屈変形させる。このクラッシュボックス24の変形により、バンパ12からの衝撃が吸収されることになる。したがって、クラッシュボックス18だけでなくクラッシュボックス24によっても衝撃が吸収されるため、クロスメンバ16の後方に配置されたラジエータ20、エンジン等への衝撃が緩和され、これらの破損を低減、防止することができ、EA特性がさらに向上する。キャビン廻りへの衝撃も緩和される。
【0019】
また、クラッシュボックス24の車両前方側端部とバンパ12の間に所定間隔aが設けられてため、低速度で衝突した場合には、バンパ12が変形してもクラッシュボックス24にまで達しないことがある。このような場合、クラッシュボックス24は変形しないので、クラッシュボックス24を修理する必要はなく、変形した必要最小限の部品を修理すればよい。
【0020】
なお、障害物が車両の前端片側、例えば右側に衝突するオフセット衝突のとき、右側のサイドメンバ14から左側のサイドメンバ14へクロスメンバ16を介して衝撃が伝達されるため、左右両側のサイドメンバ14の両方で衝撃を受け、クラッシュボックス18,24及びサイドメンバ14により衝撃を緩和・吸収することができる。
【0021】
さらに、車両デザイン上要求されているFRオーバハングの短縮化(ショートオーバハング化)にも応えることができる。FRオーバハングとは、図3に示すように、前輪タイヤ26の中心から車両10の先端までの距離Sのことである。衝突エネルギEは衝突する物体の運動エネルギであるからその物体の質量に比例し速度の二乗に比例する。また、車両10は、その衝突エネルギEをFRオーバハングSで受け止めるため、衝突の際にかかる荷重をFとすれば、E=F×Sで表すことができる。したがって、ショートオーバハング化により距離Sが短縮されれば、受ける荷重Fがより大きくなってしまうため、EA特性の向上がさらに要求されることになる。そこで、本発明の衝撃吸収構造を適用することにより、上述のEA特性の向上による高いEA特性を確保しつつ、車両デザイン上のFRオーバハングSの短縮化(ショートオーバハング化)の要請にも応えることができることとなる。
【0022】
以上本発明を好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更を加えることが可能である。
【0023】
例えば、図4の(a)は別の実施形態における衝撃吸収構造を示す概略水平断面図である。この実施形態においては、クラッシュボックス24の車両前方側の先端がバンパ12に達するほどクラッシュボックス24が車両前後方向に十分長く、クラッシュボックス24とバンパ12とは接続されている。この場合、低速度衝突であってもクラッシュボックス24は変形してしまい修理の対象となるが、クラッシュボックス24がクラッシュボックス18と共に衝撃を吸収するように作用するためEA特性は格段に向上することになる。
【0024】
あるいは、図4の(b)に示すように、クラッシュボックス18を設けずにサイドメンバ14を延長して、バンパ12がサイドメンバ14aにより直接支持されるようにしてもよい。このときクロスメンバ16は、車両前後方向の両側からサイドメンバ14,14aにより挟まれるように接続してもよいが、クロスメンバ16の両端部を断面コの字状にして、そのコの字部により、連続するサイドメンバ14,14aを挟むように接続してもよい。
【0025】
また、上記実施形態では、衝撃吸収部材であるクラッシュボックス24はクロスメンバ16に接続されているが、その代わりにクラッシュボックス24の車両前端部をバンパ12に接合しクラッシュボックス24の車両後方側端部とクロスメンバ16との間に間隔を設けてもよい。
【0026】
クラッシュボックス24をクロスメンバ16に配置する位置は適宜調節することもできる。また、クロスメンバ16の車両前方側に設けるクラッシュボックス24の個数は上記実施形態で示した2個に限られず、1個であってもあるいは3個以上であってもよい。あるいは、クロスメンバ16の車両前方側全面にクラッシュボックス24を配置してもよい。
【0027】
さらに、上記実施形態においては、衝撃吸収部材であるクラッシュボックス18、24は中空状多角部材(図2参照)としたが、クラッシュボックス18、24の形状はこれに限られず、円筒状や、多孔質部材であってもよく、衝撃を吸収する部材であれば、特に形状、素材は限定されない。
【0028】
さらにまた、クロスメンバ16の車両上下方向幅dは、クラッシュボックス18の車両上下方向幅b、サイドメンバ14の車両上下方向幅cとほぼ同じ幅あるいはそれより大きくしてもよい。
【0029】
【発明の効果】
本発明の衝撃吸収構造によれば、衝突時における衝撃をバンパとクロスメンバ間に設けられた衝撃吸収部材により吸収されるため、EA特性が向上し搭乗者の安全がより確保できるほか、ショートオーバハング化の要請にも応えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における衝撃吸収構造を示す概略水平断面図である。
【図2】図1に示す衝撃吸収構造の斜視図である。
【図3】FRオーバハングを説明するための車両フロント部側面図である。
【図4】本発明における別の衝撃吸収構造を示す概略水平断面図であって、(a)はクラッシュボックスがバンパに達している構造の概略水平断面図であり、(b)はバンパがサイドメンバで支持されている構造の概略水平断面図である。
【図5】衝撃吸収構造の従来技術を示す概略水平断面図である。
【符号の説明】
1…バンパ、2…サイドメンバ、3…クラッシュボックス、4…ラジエータ支持フレーム、5…ラジエータ、10…車両、12…バンパ、14,14a…サイドメンバ、16…クロスメンバ、18…クラッシュボックス(第2の衝撃吸収部材)、20… ラジエータ、22…ラジエータ支持フレーム、24…クラッシュボックス(第1の衝撃吸収部材)、26…前輪タイヤ。
Claims (4)
- 車両の前端に設けられているバンパと、
前記車両の左右両側に設けられているサイドメンバと、
前記バンパよりも後方側に設けられ、前記両側のサイドメンバ間に横架されているクロスメンバと、
前記バンパと前記クロスメンバの間に設けられている、前記車両の衝突時に衝撃を吸収する第1の衝撃吸収部材と、
前記バンパと前記クロスメンバの間に設けられている、前記車両の衝突時に衝撃を吸収する第2の衝撃吸収部材と
を備え、
前記第1の衝撃吸収部材は、左右の前記サイドメンバより内側の位置にて、前記バンパ又は前記クロスメンバのいずれか一方に取り付けられ、前記バンパ又は前記クロスメンバの他方との間には間隔があけられており、
前記第2の衝撃吸収部材は、前記クロスメンバと前記バンバとを連結しており、
もって、前記バンパが衝撃を受けた際、当該衝撃を前記第2の衝撃吸収部材が吸収する初期の段階においては、前記第1の衝撃吸収部材は当該衝撃が作用しないよう構成されていることを特徴とする車両における衝撃吸収構造。 - 前記第1の衝撃吸収部材は、前記第2の衝撃吸収部材へ所定の大きさよりも大きい衝撃が加えられたときにのみ、当該衝撃を吸収することを特徴とする請求項1に記載の車両における衝撃吸収構造。
- 前記第2の衝撃吸収部材は前記サイドメンバの延長上に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両における衝撃吸収構造。
- 前記クロスメンバの後方にはラジエータ及び/又はエンジンが配置され、前記第1の衝撃吸収部材は前記ラジエータ及び/又はエンジンの前方に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両における衝撃吸収構造。
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