JP4628813B2 - 車両の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前部の少なくとも初期衝突を受ける支持部位を繊維強化樹脂製とした車両の車体前部構造に関する。

一般に、自動車などの車両には、前方に位置する障害物に衝突（以下、これを「前突」と称する）したときの衝撃から乗員を保護するエアバッグ装置が備えられている。このエアバッグ装置は、車体前部に左右一対配設されているエアバッグセンサの少なくとも一方が前突を検知すると、車室内にエアバッグが瞬時に膨張展開して、乗員に加わる衝撃を緩衝し、乗員がステアリングハンドルやフロントガラスなどに衝突することを防止するようにしている。

エアバッグセンサは、車両走行時等の振動等を前突時の衝撃と誤認識しないように比較的剛性の高い部分に設置する必要があると共に、前突を初期の段階で正確に検出する必要があるため、前突初期の衝撃振動が伝達され易い部位に取付ける必要がある。

従って、エアバッグセンサは、前突時における初期耐力を確保するために補強された車体前部のクラッシュし難い部位（以下、「非クラッシュ部」と称する）に取付けられる場合が多い。例えば特許文献１（特開平５−１１２１９５号公報）には、車体の左右に配設されているフロントサイドフレームの前端部に非クラッシュ部を設け、この非クラッシュ部の前端側にクラッシュカンを設け、このクラッシュカン内にエアバッグセンサを取付けた技術が開示されている。

この文献に開示されている技術では、前突時の衝撃によりクラッシュカンが圧潰されると、そのときの衝撃波がエアバッグセンサに検知されて、車室内にエアバッグが展開される。

ところで、最近の車体前部構造は、各構成部分の造形の自由度を高め、且つ軽量化を実現する目的から樹脂製とする傾向にある。例えば特許文献２（特開２００４−１９６０７５号公報）では、フロントエンドモジュールを構成するラジエータパネルの左右に配設されているサイドメンバー取付面、及びヘッドランプを取付けるヘッドランプステーを含むラジエータコアサイドを樹脂製としている。

同文献に開示されている技術では、前突時の衝撃荷重は、車体最前部に配設されているパンパ構造体からフロントエンドモジュールを経て、これらを支持しているフロントサイドフレームに伝達される。そして、フロントサイドフレームに伝達された衝撃荷重は、このフロントサイドフレームの前部が圧潰されることで吸収される。

この場合、バンパ構造体や、フロントエンドモジュールを構成する部品が破壊される程度で吸収される衝撃荷重は、いわゆる軽衝突であるため、エアバッグを展開させる必要はない。
特開平５−１１２１９５号公報 特開２００４−１９６０７５号公報

車体前部構造の少なくとも一部を樹脂製とする場合、ある程度の強度が要求されるため整形材としてはガラス繊維や炭素繊維などを含有した繊維強化樹脂が採用される。繊維強化樹脂は耐衝撃性に強く強靱である反面、常温下では変形し難く、従って、車両の前突時に圧縮応力や曲げ応力が作用した場合でも、大きく歪むことはなく、破壊限界以上の応力が作用すると割れが発生して破壊される。

図６は、ヘッドランプを固設すると共にバンパモジュールを支持する支持ブラケットを繊維強化樹脂製とし、この支持ブラケットに対し、前方から衝撃荷重を印加したときのＧ波形（加速度Ｇの波形）を時間軸（Ｓ）に沿って計測したものである。

ブラケットが複雑な形状に形成されている場合、応力の集中し易い部位が複数箇所存在するため、局所的な割れが段階的に発生し、その都度、Ｇ波には、大きく変化するノイズ成分（ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４）が発生する。このノイズ成分がエアバッグセンサで検出されてＯＮ動作すると、前突時の初期衝突において、軽衝突であるにも拘わらず誤動作によりエアバッグが展開してしまうという問題が生じる。

これに対処するに、車体前部の樹脂化された部位の応力集中し易い部位に板金部品を充てがい、樹脂が破壊される際に生じるノイズの発生を抑制することも考えられるが、板金部品を追加することは製品コストの高騰、及び重量の増加を招くため好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑み、車体前部の少なくとも一部を繊維強化樹脂によりモジュール化した場合であっても、モジュール化した部位に板金部品を充てがうことなく、前突時の初期衝突におけるエアバックの誤動作を未然に防止することができ、重量を増加させることなく、しかも製品コストの高騰を抑制することのできる車両の車体前部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、車体前部にエアバッグセンサが配設されていると共に、該車体前部の少なくとも初期衝突を受ける支持部位が繊維強化樹脂で形成されている車両の車体前部構造において、上記エアバッグセンサと上記繊維強化樹脂で形成されている上記支持部位とが共通のフレームに固設されており、上記支持部位に、前方からの衝撃を受けて引裂応力を発生させる脆弱部が該支持部位の前端面と該支持部位の後部に形成されて上記フレームに固設されているフランジとの間に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、車体前部の少なくとも一部を繊維強化樹脂によりモジュール化した場合であっても、モジュール化した部位に板金部品を充てがうことなく、前突時の初期衝突においてエアバックの誤動作を未然に防止することができる。又、重量が増加せず、しかも製品コストの高騰を抑制することができる。

以下、図１〜図５の図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１に車体前部の概略斜視図を示す。

同図の符号１は車両を構成する車体であり、この車体１の前部の幅方向両側に、前後へ延出する一対のフロントサイドフレーム３が配設され、この各フロントサイドフレーム３の前端側にラジエータパネル２の左右両側が連結されている。このラジエータパネル２は、ラジエータロアフレーム４と、このラジエータロアフレーム４の上方に略平行に配設されたラジエータアッパフレーム５と、両フレーム４，５の両側を連結する左右一対のラジエータサイドフレーム６とを有している。更に、このラジエータサイドフレーム６から車体幅方向の斜め後方へ延出する屈曲部９を介してヘッドランプ取付部１０が一体形成されている。このヘッドランプ取付部１０にヘッドランプ１１が固設される。

又、図２に示すように、各ラジエータサイドフレーム６に、エアバッグセンサ１００が各々取り付けられている。エアバッグセンサ１００は、ラジエータサイドフレーム６に伝達される加速度を検出して車両の前突を検出するものであり、このエアバッグセンサ１００で前突が検出されると、運転席のステアリングハンドルや助手席のダッシュパネルに装備されているエアバッグが展開される。

又、ラジエータサイドフレーム６からヘッドランプ取付部１０にかけて、その前面に支持部位としてのバンパ支持ブラケット２１が固設されている。このバンパ支持ブラケット２１は、繊維強化樹脂を素材とする一体成型品である。尚、強化繊維としてはガラス繊維、カーボン繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維などがある。又、図示しないが車体右側にもバンパ支持ブラケットが固設されているが、このバンパ支持ブラケットは、図２に示すバンパ支持ブラケット２１と対称形状をなしているため、図面の記載を省略する。

更に、このバンパ支持ブラケット２１の前面にバンパモジュール（図示せず）の両側上部が固設される。尚、このバンパモジュールは、図示しないバンパビームを介して、フロントサイドフレーム３に連結される。

バンパ支持ブラケット２１の車幅方向両側に支持部２２，２３が形成されている。車体内方の支持部（以下、「内方支持部」と称する）２２がラジエータサイドフレーム６にボルトなどを用いて固設されている。又、車体外方の支持部（以下、「外方支持部」と称する）２３が斜め後方へ後退した位置に配設され、ヘッドランプ取付部１０にボルトなどを介して固設されている。尚、図２においては、外方支持部２３の一部のみが示されている。

又、バンパ支持ブラケット２１の両支持部２２，２３間が、断面コの字状に形成されたフレーム２４で連結されている（図３参照）。このフレーム２４は内方支持部２２から外方支持部２３方向へ、ヘッドランプ取付部１０に沿って延出されている。このフレーム２４にヘッドランプ１１の前部下面が、図示しないクッション材を介して固設されている。

図４に示すように、内方支持部２２は断面略ハット状に形成されており、上側と下側とに形成されているフランジ２２ｇ，２２ｈがラジエータサイドフレーム６に固設されている。上側フランジ２２ｇに連続する上側支持部２２ａに段部２２ｂが形成され、又、下側支持部２２ｃが前端面２２ｄからななめ下方向へ延出されて、下側フランジ２２ｈに連続されている。更に、上側支持部２２ａと下側支持部２２ｃとがサイドプレート２２ｅを介して一体形成されている。

このサイドプレート２２ｅに、脆弱部としてのスリット２２ｆが形成されている。このスリット２２ｆは前部から後方へ拡開するくさび状をなしている。上述したように、バンパ支持ブラケット２１は内方支持部２２から外方支持部２３方向へ後退された形状に形成されているため、前突時には、先ず内方支持部２２に衝撃荷重が伝達される。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。前突時、障害物からの衝撃荷重がバンパモジュールに伝達されると、このバンパモジュールを介して衝撃荷重の一部がラジエータパネル２に伝達される。一方、前方からの衝撃荷重によりバンパモジュール２が変形、或いは後退すると、やがて、衝撃荷重の他の一部が、車体１の両側に配設されているヘッドランプ１１や、このヘッドランプ１１の前部下面を固定するバンパ支持ブラケット２１に伝達されると、バンパ支持ブラケット２１の車体内方に形成されている内方支持部２２の前端面２２ｄが衝撃荷重Ｆで押圧されると共に、ヘッドランプ１１に印加された衝撃荷重の一部も内方支持部２２に伝達される。

ラジエータサイドフレーム６の上部は、内方支持部２２を押圧する衝撃荷重と、ラジエータパネル２に伝達される衝撃荷重とにより、図４に二点鎖線で示すように車体１の後方へ屈曲される。

このとき、内方支持部２２の前端面２２ｄには前方から衝撃荷重Ｆが印加されているため、断面ハット状に形成された内方支持部２２のラジエータサイドフレーム６に固設されている上側フランジ２２ｇと下側フランジ２２ｈとが、互いに離間する上下方向へずれようとする。すると、この各フランジ２２ｇ，２２ｈに連続する上側支持部２２ａと下側支持部２２ｃとが、各フランジ２２ｇ，２２ｈ側から拡開し、両支持部２２ｂ，２２ｃ間を連設するサイドプレート２２ｅに対して、これを引き裂こうとする応力が作用する。

その結果、この引裂応力が、くさび形に形成されているスリット２２ｆの先端方向に集中し、このスリット２２ｆの先端部に引裂き部Ｐが形成される。従って、内方支持部２２は、上側支持部２２ａと下側支持部２２ｃとが互いに離間する方向へ引き裂かれることで破壊される。次いで、内方支持部２２が圧潰され、その際、段部２２ｂの両端稜部などに曲げ応力が集中し、割れが発生して破壊される。このとき、内方支持部材２２が上下方向へ既に引き裂かれて破壊されているため、圧潰により発生する割れも軽度で、Ｇ波に混入するノイズ成分を抑制することができる。更に、初期衝突の段階では引裂応力のみが発生し、それに遅れて曲げ応力による割れが発生するため、初期衝突時において検出されるＧ波に、割れを原因とするノイズ成分が混入することが無く、エアバッグセンサの誤動作を未然に防止することができる。

このように、本形態ではバンパ支持ブラケット２１の内方支持部２２に設けたサイドプレート２２ｅにくさび形のスリット２２ｆを形成したので、前突時の衝撃荷重がバンパ支持ブラケットに印加されると、初期衝突の段階では、突端側にある内方支持部２２がスリット２２ｆの先端側から上下方向へ引き裂かれて破壊される。その結果、図５に示すように、バンパ支持ブラケット２１が破壊される際に発生するＧ波（加速度Ｇの波形）には、前述した図６に示すような、割れによって発生する局所的なノイズ成分（ｎ１〜ｎ４）が殆ど含まれず、従って、エアバックセンサ１００が、軽衝突時の衝撃荷重で誤ってＯＮ動作することが無く、エアバッグの誤動作を未然に防止することができる。

又、バンパ支持ブラケット２１のサイドプレート２２ｅにくさび形のスリット２２ｆを形成するだけの簡単な構造であり、従来のように衝撃荷重を受けて割れやすい部位に板金部品を充てがうなどの対策を施す必要が無く、製造が容易で、重量増とならず、製品コストの高騰を抑制することができる。更に、バンパ支持ブラケット２１は、初期衝突の段階で引裂応力を受けて破壊されるので、そのときの変形により衝撃エネルギが効率よく吸収される。

又、段部２２ｂなどに発生する割れは、バンパ支持ブラケット２１が引裂応力により破壊される初期衝突の後に発生するため、割れに起因するノイズ成分は、ラジエータパネル２などが破壊され、或いはフロントサイドフレーム３が圧潰される際に発生するＧ波に混入され、しかも、上述したように当該ノイズ成分は抑制されているため、この割れによるノイズ成分を原因としてエアバッグセンサ１００が誤動作することはない。

尚、本発明は上述した形態に限るものではなく、例えば、脆弱部は、くさび形のスリット２２ｆに限定されず、初期衝突時の衝突荷重により、特定の部位に引裂応力を発生させることができる形状であれば、単なる切り込みであっても良く、或いは特定の部位の肉厚を薄くすることで脆弱部を形成するようにしても良い。更に、脆弱部の大きさ或いは板厚も限定されるものではない。

又、ラジエータパネル２、バンパモジュールなどが繊維強化樹脂製であり、これらの部品が破壊される際に、エアバックセンサ１００を誤動作させるようなノイズ成分が発生するような場合は、当該部品に対して引裂応力が発生するような脆弱部を形成するようにしても良い。

更に、引裂応力により引き裂かれる方向も車体の上下方向である必要はなく、車体の左右方向へ引き裂かれるようにしても良い。

車体前部構造を示す斜視図 ラジエータサイドフレームにバンパ支持ブラケット及びエアバッグセンサを取付けた状態の部分斜視図 バンパ支持ブラケットの部分平面図 図２のIV-IV断面図 初期衝突により破壊される際の加速度の波形を示す特性図 従来の初期衝突により破壊される際の加速度の波形を示す特性図

符号の説明

１…車体
２…ラジエータパネル
３…フロントサイドフレーム
４…ラジエータロアフレーム
５…ラジエータアッパフレーム
６…ラジエータサイドフレーム
９…屈曲部
１０…ヘッドランプ取付部
１１…ヘッドランプ
２１…バンパ支持ブラケット
２２…内方支持部
２３…外方支持部
２２ａ…上側支持部
２２ｂ…段部
２２ｃ…下側支持部
２２ｄ…前端面
２２ｅ…サイドプレート
２２ｆ…スリット
２３…外方支持部
２４…フレーム
２５…ヘッドランプ
１００…エアバッグセンサ

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (4)

1. 車体前部にエアバッグセンサが配設されていると共に、該車体前部の少なくとも初期衝突を受ける支持部位が繊維強化樹脂で形成されている車両の車体前部構造において、
   上記エアバッグセンサと上記繊維強化樹脂で形成されている上記支持部位とが共通のフレームに固設されており、
   上記支持部位に、前方からの衝撃を受けて引裂応力を発生させる脆弱部が該支持部位の前端面と該支持部位の後部に形成されて上記フレームに固設されているフランジとの間に形成されている
   ことを特徴とする車両の車体前部構造。
2. 上記脆弱部がスリットであり、
   上記スリットが上記支持部位に対し前部から後方へ拡開した状態で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の車体前部構造。
3. 上記支持部位に肉厚の薄い部分を形成することで上記脆弱部が形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の車体前部構造。
4. 上記支持部位がラジエータパネルの前部に設けられている支持ブラケットである
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両の車体前部構造。

Images