JP4687138B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝撃吸収性を向上させた車両前部構造に関する。

従来、フロントサイドメンバ前部に外方へ傾斜させた骨格を結合し、前方および斜方からの衝突時の衝撃を効果的に吸収するバンパー構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、サブフレーム前部に傾斜させた部位を設け、前方および斜方からの衝突時の衝撃を効果的に吸収する車両用シャシフレーム構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、バンパリィンホースメントの断面係数を車両の中央部において大きくしたバンパリィンホースメントの構造が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−６２５５１号公報 特開２０００−２１１５５５号公報 特開２００１−６３４９５号公報

しかしながら、上記従来のバンパー構造および車両用シャシフレーム構造においては、バンパーの中央部近傍における衝突に対して、中央部近傍に集中荷重が生じ局所的な変形を起こす可能性があり、十分に衝撃が吸収されるとは言い難い。

この問題を解決すべく、上記従来のバンパリィンホースメントの構造が提案されている。しかしながら、上記バンパリィンホースメントの構造においては、バンパーの中央部を補強することで衝撃吸収性がある程度確保され得るが、バンパリィンホースメントの取付け幅はフロントサイドメンバのピッチに依存する為、エネルギー吸収量が要求される大型車両ほどフロントサイドメンバ間のピッチが広くなる傾向にある。この為、ピッチの増加に伴ったフレーム補強が必要となることから、車重増加の一因となり得る。したがって、車重増加を抑えようとした場合に、バンパリィンホースメントの構造の衝撃吸収性にある程度制限が生じる可能性がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の衝撃吸収性を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両前後方向に直線状に延在しかつ中空断面構造を有する車体左右一対のサイドフレームと、車両前部に配設され車両幅方向に延在するバンパ部材と、を備える車両前部構造であって、一端が前記サイドフレームの内側面に接続され、他端が前記バンパ部材の後方側面に中央部寄りの位置で接続されると共に、前記バンパ部材から車両後方へ受けた荷重を前記サイドフレームに対し車両内方への曲げモーメントとして伝達する荷重伝達部材と、前記サイドフレームに形成された、該サイドフレームが変形する際の起点となる変形起点部と、を備え、前記サイドフレームは、前記荷重が伝達されると、前記変形起点部を起点にして車両内方へ変形することを特徴とする車両前部構造である。

この一態様によれば、上記サイドフレームには、上記サイドフレームが変形する際の起点となる変形起点部が形成され、上記サイドフレームは上記荷重が伝達されると、上記変形起点部を起点にして車両内方へ変形（屈曲）する。これにより、車両前方から上記荷重伝達部材へ入力される上記荷重が上記サイドフレームへ分散され、効率よく吸収される。すなわち、車両の衝撃吸収性を向上させることができる。

なお、この一態様において、上記変形起点部は上記荷重伝達部材と上記サイドフレームとの接続部より後方にあってもよい。この場合、上記変形起点部より前方を車両内方に変形させることで、衝撃を吸収できる。

また、この一態様において、例えば上記サイドフレームは、車両前後方向に延在するフロントサイドメンバと、上記フロントサイドメンバの前端部に接続され、上記フロントサイドメンバよりも座屈強度が低い座屈部材と、を有し、上記変形起点部は上記フロントサイドメンバと上記座屈部材との接続部であってもよい。この場合、上記サイドフレームに上記荷重伝達部材から車両外方への上記荷重が伝達されると、上記サイドフレームは上記接続部を変形起点にして車両内方へ変形する。

さらに、この一態様において、例えば上記変形起点部はビードであってもよい。この場合、上記サイドフレームに上記荷重伝達部材から車両外方への上記荷重が伝達されると、上記サイドフレームは上記ビードを変形起点にして車両内方へ変形する。

なお、この一態様において、上記サイドフレームは上記フロントサイドメンバであってもよい。

この一態様において、上記荷重伝達部材の他端は、車両前方に配設され車両幅方向に延在するバンパ部材に接続されていてもよい。この場合、上記バンパ部材に入力する衝撃荷重は上記荷重伝達部材により上記サイドフレームに車両外方へ伝達され、上記サイドフレームは上記変形起点部を起点として車両内方へ変形する。これにより、上記バンパ部材へ入力する衝撃荷重により、上記バンパ部材は局所的に変形することなく、当該衝撃荷重は上記バンパ部材および上記サイドフレームに分散され、上記バンパ部材および上記サイドフレームの変形によって、効率よく吸収される。

この一態様において、上記荷重伝達部材は略Ｌ字状に形成されているのが好ましい。例えば、車両前方からの衝撃荷重により、上記サイドフレームが上記変形起点部を起点として車両内方へ変形すると、上記荷重伝達部材は車両後方へ移動する。移動した略Ｌ字状の荷重伝達部材の車両前後方向部分は、車両後方に配置されたエンジン等の車両ユニット部と上記バンパ部材との間に挟まれ、圧縮荷重を受ける。圧縮荷重を受けた上記荷重伝達部材の車両前後方向部分は、変形する。したがって、車両前方からの衝撃荷重は、上記サイドフレームだけでなく、上記荷重伝達部材の車両前後方向部分にも分散され、上記サイドフレームおよび上記荷重伝達部材の車両前後方向部分の変形によって効率よく吸収される。
尚、この態様において、前記荷重伝達部材は、車両幅方向に延在して前記サイドフレームの内側面に接続される車両幅方向部分と、車両前後方向に延在して前記車両幅方向部分の前方側面及び前記バンパ部材の後方側面にそれぞれ接続される車両前後方向部分と、からなり、前記車両前後方向部分に形成された、前記荷重伝達部材への前記荷重印加時に該車両前後方向部分が前記バンパ部材とエンジンとに挟まれて変形する際の起点となる第２の変形起点部を備え、前記車両前後方向部分は、前記荷重が伝達されて前記バンパ部材とエンジンとに挟まれると、前記第２の変形起点部を起点にして変形することとしてもよい。

本発明によれば、車両の衝撃吸収性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両前部構造の基本概念、主要なハードウェア構成等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る車両前部構造を示す概略図であり、車両上方から見た図である。また、図２は図１に示すＸ部分を拡大し、車両斜め後方から見た斜視図である。

本実施例に係る車両前部構造１において、車両の両側かつ下方部には、断面が略矩形状で車両前後方向に延在する一対のフロントサイドメンバ（以下、「Ｆｒサイドメンバ」と称す。）３が配設されている。各Ｆｒサイドメンバ３の前端部には、断面が略矩形状で車両前後方向に延在するクラッシュボックス５が４組のボルトおよびナットにより締結されている。なお、Ｆｒサイドメンバ３およびクラッシュボックス５を締結するボルトおよびナットの組数は任意でよく、またＦｒサイドメンバ３およびクラッシュボックス５は、溶接等により接続されていてもよい。クラッシュボックス５はアルミニウム合金押出形材等からなる中空断面構造を有し、衝撃の際はクラッシュしてエネルギーを吸収する構造となっている。すなわち、衝撃の方向（Ｆｒサイドメンバ３の配置方向）に沿って平行に配置することにより、一定以上の荷重を受けるとその側壁及び隔壁が夫々隣接する壁同士の間で交互に外側に張り出し或いは内側に折れ込んでいわばアコーディオンのように軸方向に規則的座屈を連続的に繰返して潰れ、この変形により大きな衝撃エネルギーを吸収する。このように構成されたクラッシュボックス５の座屈強度は、Ｆｒサイドメンバ３の座屈強度よりも低く設定されているのが好ましい。

一対のクラッシュボックス５の前端部には、フロントバンパの骨格をなすバンパ補強材（バンパＲ／Ｆ）７がボルト、溶接等により接続されている。バンパ補強体７は口型、日型、目型、田型等の中空断面のアルミニウム合金等からなる。

各Ｆｒサイドメンバ３の後端部は、エンジンルームと車室とを仕切ると共に、車体床部の前部を構成するダッシュロアパネルにボルト、溶接等により接続されている。

クラッシュボックス５の内側面とバンパ補強体７の後方側面とには、アルミニウム合金等からなり、略Ｌ字状の荷重伝達部材９の両端がボルト、溶接等により夫々接続されている。各荷重伝達部材９は断面が略矩形状をなし、例えば車両前後方向部分９ａよりも車両幅方向部分９ｂの方が長くなるように、クラッシュボックス５およびバンパ補強体７に接続される。この場合、一対の荷重伝達部材９の他端はバンパ補強体７の中央部寄りの位置に接続されている。また、荷重伝達部材９は軽量化を図る目的で、アルミニウム合金等からなる中空構造となっているが、中実構造となっていてもよい。さらに、荷重伝達部材９の断面形状は略矩形状となっているが、断面は円形、多角形状等の任意形状でもよい。なお、荷重伝達部材９は略Ｌ字状に形成されているが、バンパ補強体７からの荷重をクラッシュボックス５に対し車両外方へ伝達できれば直線状等の任意形状でもよい。荷重伝達部材９の一端はクラッシュボックス５の内側面に接続されているが、荷重伝達部材９の一端はＦｒサイドメンバ３の内側面に接続されていてもよく、さらにＦｒサイドメンバ３又はクラッシュボックス５の内側面を貫通した状態で接続されていてもよい。

クラッシュボックス５の内側面および外側面において、クラッシュボックス５と荷重伝達部材９との接続部の後側近傍には、車両上下方向に延びる２つの溝状のビード１１が夫々形成されている。なお、クラッシュボックス５に形成されるビード１１の数は任意でよく、またビード１１はクラッシュボックス５と荷重伝達部材９との接続部の前側近傍に形成されていてもよい。

一対の荷重伝達部材９の車両後方には、エンジン１３がマウントブラケット等により配設されている。

上述にように構成された車両前部構造１において、車両衝突時の衝撃吸収原理について説明する。

例えば、車両のバンパ中央近傍に障害物が衝突すると、障害物からバンパ補強体７に対し、車両後方への衝撃荷重Ｆが負荷される（図３（ａ））。このとき、バンパ補強体７は荷重伝達部材９に接続、支持されていることから局部的に変形することなく、クラッシュボックス５等が座屈、変形する。さらに、この衝撃荷重Ｆが増加すると、バンパ補強体７は衝突部位を中心にして座屈、変形する。このとき、バンパ補強体７に接続された一対の荷重伝達部材９はバンパ補強体７から車両後方へ荷重Ｆを受け、この荷重Ｆを各荷重伝達部材９に接続されたクラッシュボックス５に対し、車両外方へ伝達する。荷重伝達部材９から車両外方への荷重を受けたクラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３には、車両内方への曲げモーメントＭが生じる（図３（ｂ））。この曲げモーメントＭにより、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３は、クラッシュボックス５に形成されたビード１１を変形起点にして、車両内方へ座屈、変形する。このように、バンパ補強体７の座屈、変形だけでなく、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３を荷重伝達部材９により積極的に座屈、変形させることにより、バンパ補強体７への衝撃荷重Ｆは分散され、各部材３、５、７、９により効率良く吸収される。

さらに、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３が座屈、変形すると、荷重伝達部材９は車両後方へ移動する。移動した荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａは、車両後方に配置されたエンジン１３とバンパ補強体７との間に挟まれ、圧縮荷重を受ける。圧縮荷重を受けた荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａは、座屈、変形する。したがって、上述した衝撃荷重Ｆは、荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａにおける座屈、変形によっても吸収される。すなわち、バンパ補強部材７、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３、および荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａにおける座屈、変形により、バンパ補強体７への衝撃荷重は分散され、各部材３、５、７、９により効率良く吸収される。これにより、車両の衝撃吸収性を向上させることができる。

なお、車両のバンパ中央近傍に障害物が衝突する場合について説明したが、車両のバンパにおいて、一対のクラッシュボックス５がバンパ補強体７に接続される接続部間に障害物が衝突する場合は、上述した略同一の作用効果が得られる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等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、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例において、車両前部構造１は車両バンパの中央近傍に障害物が衝突する場合について説明したが、車両前部構造１は車両同士が所謂オフセット衝突する場合についても、上述したような略同一の効果を得ることができる。なお、オフセット衝突とは、車両同士が相互にずれた状態で正面衝突をすること指し、一方の車両のＦｒサイドメンバ３（又はクラッシュボックス５）の先端が、他方の車両のバンパの中央寄り位置となる状態で、両車両は相互に衝突する。

この場合、一方の車両のＦｒサイドメンバ３から他方の車両のバンパ補強体７に対し、車両後方への衝撃荷重が負荷される。このとき、バンパ補強体７は荷重伝達部材９に接続、支持されていることから局部的に変形することなく、クラッシュボックス５等が主として座屈、変形する（図４（ａ））。さらに、この衝撃荷重が増加すると、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３は、車両内方への曲げモーメントＭにより、クラッシュボックス５に形成されたビード１１を変形起点にして、車両内方へ座屈、変形する（図４（ｂ））。さらに、クラッシュボックス５およびＦｒサイドメンバ３が大きく座屈、変形すると、荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａは車両後方へ移動し、エンジン１３とバンパ補強体７との間に挟まれ、圧縮荷重により座屈、変形する。このように上述と同様、バンパ補強体７への衝撃荷重は分散され、各部材３、５、７、９により効率良く吸収される。

また、上記一実施例において、クラッシュボックス５にはビード１１が形成されているが、クラッシュボックス５にビード１１が形成されていない構成も適用可能である（図５）。この場合、Ｆｒサイドメンバ３とクラッシュボックス５との接続部１５が、Ｆｒサイドメンバ３およびクラッシュボックス５が車両内方へ座屈する際の変形起点となるように構成される。例えば、Ｆｒサイドメンバ３とクラッシュボックス５とを締結するボルトおよびナットの組数又は締付けトルクを調整することにより、接続部１５が変形起点となるように構成してもよい。

さらに、上記一実施例において、Ｆｒサイドメンバ３はクラッシュボックス５を介してバンパ補強体７に接続されているが、Ｆｒサイドメンバ３はクラッシュボックス５を介さずに、バンパ補強体７に直接的に接続されていてもよい（図６）。この場合、Ｆｒサイドメンバ３の内側面とバンパ補強体７の後方側面とに、略Ｌ字状の荷重伝達部材９の両端が夫々接続される。また、Ｆｒサイドメンバ３の内側面および外側面において、Ｆｒサイドメンバ３と荷重伝達部材９との接続部の後側近傍には、車両上下方向に延びる２つの溝状のビード１１が夫々形成される。他の構成は、上記一実施例と略同一である。

なお、上記一実施例において、荷重伝達部材９は略Ｌ字状に形成されているが、Ｔ字状に形成されていてもよい（図７）。この場合、荷重伝達部材１９は車両幅方向に延在し両端が一対のＦｒサイドメンバ３の内側面に接続される車両幅部１９ａと、車両幅部１９ａとバンパ補強体７とに接続され車両前後方向に延在する１つの前後支持部１９ｂと、から構成される。また、過重伝達部材１９は車両幅部１９ａとバンパ補強体７に接続される１つの前後支持部１９ｂを有しているが、相互に並設される２以上の前後支持部１９ｂを有していてもよい。

上記一実施例において、荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａに、当該車両前後方向部分９ａが座屈、変形する際の起点となるビード等の変形起点部が形成されていてもよい。これにより、荷重伝達部材９の車両前後方向部分９ａがエンジン１３とバンパ補強体７との間に挟まれ、圧縮荷重が掛かった際に、当該車両前後方向部分９ａの座屈、変形は促進される。したがって、車両前後方向部分９ａの座屈、変形によっても、衝撃荷重Ｆは効率良く吸収される。

本発明は、車両の前部構造に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両前部構造を示す概略図であり、車両上方から見た図である。 図１に示すＸ部分を拡大し、車両斜め後方から見た斜視図である。 （ａ）車両のバンパ中央近傍に障害物が衝突した状態を示す図であり、クラッシュボックスおよびＦｒサイドメンバが座屈する前の状態を示す図である。（ｂ）車両のバンパ中央近傍に障害物が衝突した状態を示す図であり、クラッシュボックスおよびＦｒサイドメンバが座屈した後の状態を示す図である。 （ａ）車両のオフセット衝突を示す図であり、クラッシュボックスおよびＦｒサイドメンバが座屈する前の状態を示す図である。（ｂ）車両のオフセット衝突を示す図であり、クラッシュボックスおよびＦｒサイドメンバが座屈した後の状態を示す図である。 クラッシュボックスにビードが形成されていない構成を示す図である。 Ｆｒサイドメンバがバンパ補強体に直接的に接続された構成を示す図である。 Ｔ字状に形成された荷重伝達部材を示す図である。

符号の説明

１ 車両前部構造
３ Ｆｒサイドメンバ
５ クラッシュボックス
７ バンパ補強体
９ 荷重伝達部材
９ａ 車両前後方向部分
９ｂ 車両幅方向部分
１１ ビード
１３ エンジン
１５ 接続部

Claims (5)

1. 車両前後方向に直線状に延在しかつ中空断面構造を有する車体左右一対のサイドフレームと、車両前部に配設され車両幅方向に延在するバンパ部材と、を備える車両前部構造であって、
   一端が前記サイドフレームの内側面に接続され、他端が前記バンパ部材の後方側面に中央部寄りの位置で接続されると共に、前記バンパ部材から車両後方へ受けた荷重を前記サイドフレームに対し車両内方への曲げモーメントとして伝達する荷重伝達部材と、
   前記サイドフレームに形成された、該サイドフレームが変形する際の起点となる変形起点部と、を備え、
   前記サイドフレームは、前記荷重が伝達されると、前記変形起点部を起点にして車両内方へ変形することを特徴とする車両前部構造。
2. 請求項１記載の車両前部構造であって、
   前記サイドフレームは、車両前後方向に延在するフロントサイドメンバと、該フロントサイドメンバの前端部に接続され、前記フロントサイドメンバよりも座屈強度が低い座屈部材と、を有し、
   前記変形起点部は、前記フロントサイドメンバと前記座屈部材との接続部であることを特徴とする車両前部構造。
3. 請求項１記載の車両前部構造であって、
   前記変形起点部は、ビードであることを特徴とする車両前部構造。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載の車両前部構造であって、
   前記荷重伝達部材は、略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする車両前部構造。
5. 請求項４記載の車両前部構造において、
   前記荷重伝達部材は、車両幅方向に延在して前記サイドフレームの内側面に接続される車両幅方向部分と、車両前後方向に延在して前記車両幅方向部分の前方側面及び前記バンパ部材の後方側面にそれぞれ接続される車両前後方向部分と、からなり、
   前記車両前後方向部分に形成された、前記荷重伝達部材への前記荷重印加時に該車両前後方向部分が前記バンパ部材とエンジンとに挟まれて変形する際の起点となる第２の変形起点部を備え、
   前記車両前後方向部分は、前記荷重が伝達されて前記バンパ部材とエンジンとに挟まれると、前記第２の変形起点部を起点にして変形することを特徴とする車両前部構造。

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