JP4856740B2

JP4856740B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP4856740B2
Application number: JP2009139601A
Authority: JP
Inventors: 正和柏木; 浩二高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: CN101920685A; CN101920685B; ATE556893T1; EP2263919B1; JP2010285041A; EP2263919A1

Description

本発明は、バンパビームとフロントサイドフレームとの間に、車体前部の衝撃吸収をするエクステンションを備えた車体前部構造に関する。

車体前部構造として、フロントサイドフレームにエクステンションを介してバンパビームを支持したものが知られている。
この種の車体前部構造は、軽衝突時にエクステンションが潰れてフロントサイドフレームなどの主骨格まで変形させないように設計されるものであった。
このような、車体前部構造として、フロントサイドフレーム前端部とロアフレーム前端部とを互いに連結させ、これらの連結させた前端部にバンパビームを支持したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の車体前部構造は、車体前後方向にフロントサイドフレームを延ばし、フロントサイドフレームの上側後方にフロントピラーを設け、フロントピラーの下端部から前方に向けてロアフレームを延ばすとともに、ロアフレームをフロントサイドフレームの外側に配置した前部車体構造であり、フロントサイドフレーム前端部とロアフレーム前端部とを互いに連結させ、これらの連結させた前端部にバンパビームを支持したものである。

このような前部車体構造は、一般的に、セダンのような車両に用いられる構造であり、フロントサイドフレーム先端とバンパフェイスとの間に十分な空間がある。従って、バンパビームにエクステンションや、衝撃の吸収を図る衝撃吸収部材を設けるだけの空間がある。

しかし、軽自動車、特に箱形タイプなどの車両の場合、フロントサイドフレーム先端とバンパフェイスとの間に、バンパビームの前面に衝撃吸収部材(セーフティプレート等)を貼着したり、衝撃吸収形状を形成したりするための空間が少ない。従って、フロントサイドフレーム先端とバンパフェイスとの間の空間が少ない車種には、特許文献１の車体前部構造をそのまま適用することはできなかった。

さらに、特許文献１の車体前部構造に用いられるようなエクステンションでは潰れ残りが発生してしまうため、潰れ残りを考慮した前後寸法が必要であった。すなわち、狭い空間に、このようなエクステンションを設置することが難しく、設置しても十分な衝撃吸収ストロークを取ることができなかった。
また、バンパビーム自体を軟らかくして衝撃吸収することも考えられるが、左右一方に荷重が入力するオフセット衝突の際には、バンパビームはオフセット荷重を他方に伝達する機能をも有しているため、バンパビームを軟らかくすると、他方に加重伝達することができず、荷重入力側の車体変形が大きくなるという課題も残る。

特開２００７−１９０９６４公報

本発明は、サイドフレームの先端とバンパフェイスとの間に十分な空間が確保し難い車両においても、十分な衝撃エネルギー吸収作用を有する車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体前後方向に一対のサイドフレームを延ばし、これらのサイドフレームの互いの前方に高剛性部材（バンパビーム）を車幅方向に配置した車体前部構造であって、高剛性部材が、高剛性部材と比較して低剛性の低剛性部材（エクステンション）を介してサイドフレームの車幅外側に延びるフレーム側フランジに連結され、低剛性部材は、板材にて一体的に形成されるとともに、高剛性部材に結合される断面視コ字状の結合部と、この結合部から連続的に且つ車幅外側に延びる断面視コ字状の横壁と、この横壁から第１の屈曲部を介してサイドフレームに向けて略車体前後方向に延び、前端側が後端側より車幅中央に位置するように傾斜する板状の縦壁と、この縦壁から第２の屈曲部を介して車幅外側に延びるとともに、フレーム側フランジに結合される取付フランジとを備え、高剛性部材に衝突荷重が作用したときに縦壁を変形させて衝撃を吸収することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、低剛性部材が、高剛性部材に脱着可能に取付けられることを特徴とする。

本発明は以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明では、車体前後方向に一対のサイドフレームを延ばし、これらのサイドフレームの互いの前方に高剛性部材を車幅方向に配置した。
高剛性部材が、高剛性部材と比較して低剛性の低剛性部材（エクステンション）を介してサイドフレームの車幅外側に延びるフレーム側フランジに連結され、低剛性部材は、板材にて一体的に形成されるとともに、高剛性部材に結合される断面視コ字状の結合部と、この結合部から連続的に且つ車幅外側に延びる断面視コ字状の横壁と、この横壁から第１の屈曲部を介してサイドフレームに向けて略車体前後方向に延び、前端側が後端側より車幅中央に位置するように傾斜する板状の縦壁と、この縦壁から第２の屈曲部を介して車幅外側に延びるとともに、フレーム側フランジに結合される取付フランジとを備えたので、高剛性部材に、衝突荷重が作用したときには、先ずは、低剛性部材を変形させて衝撃を吸収することができる。例えば、衝突荷重が小さい場合には、低剛性部材のみを変形させて衝撃を吸収することができる。詳細には、低剛性部材の縦壁を変形させるとともに、第１の屈曲部を屈曲させて衝撃エネルギーを吸収することができる。
さらに、低剛性部材が板材にて形成されたので、低剛性部材の潰れ残りが少なく、低剛性部材を十分に変形させることができる。この結果、車体前後方向にスペースの短縮を図ることができる。例えば、サイドフレームの先端と高剛性部材（バンパビーム）の前方に配置するバンパフェイスとの間に十分な空間が確保し難い車両においても、十分な衝撃エネルギー吸収作用を発揮することができる。

縦壁の前端側が後端側より車幅中央に位置するよう傾斜させたので、高剛性部材に直角に衝突荷重が作用したときに、縦壁を車幅中央側に倒れるように衝突荷重を作用させることができる。これにより、衝突荷重を高剛性部材（バンパビーム）を介して左右両方のサイドフレームに伝達することが可能となる。特にオフセット衝突においては、衝突荷重を左右のサイドフレームに分散できる。この結果、衝撃エネルギーの吸収効果の向上を図ることができる。

サイドフレームに、車幅外側に延びるフレーム側フランジを有する。低剛性部材が、縦壁から第２の屈曲部を介して車幅外側に延びるとともに、フレーム側フランジに結合される取付フランジを有するので、低剛性部材をサイドフレームの車幅外側で結合することができる。
この結果、高剛性部材に大きな衝突荷重が作用したときには、高剛性部材は車体後方に後退する。この後退した高剛性部材をサイドフレームで支持することができ、大きな衝突荷重をサイドフレームで受け止めることができる。
さらに、低剛性部材をサイドフレームの車幅外側で結合することで、縦壁を傾斜させた場合にも横壁の必要面積を確保できる。この結果、例えば、横壁に牽引フックの貫通用の孔を開けることができる。

低剛性部材の横壁が、断面視ハット状に形成されたので、横壁に十分な剛性を確保することができる。これにより、高剛性部材に衝突荷重が入力した際に、第１及び第２の屈曲部を屈曲点とした屈曲がより確実となる。これにより、さらなる衝撃エネルギー吸収効果の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明では、低剛性部材が、高剛性部材に脱着可能に取付けられたので、例えば、衝突荷重が小さい場合には、低剛性部材のみを変形させて衝撃を吸収することができる。このため、衝突荷重が小さい場合には低剛性部材を交換するだけでよい。この結果、修理コストの低減を図ることができる。
例えば、車種によって必要な耐圧荷重性能が求められる。低剛性部材が、高剛性部材に脱着可能に取付けられたので、低剛性部材の強度・剛性等を調整し、他の車種への流用が可能となる。この結果、車体前部構造の汎用性を拡大することができる。

本発明に係る車体前部構造の平面図である。図１に示される車体前部構造の平面断面図である。図１に示される車体前部構造の高剛性部材及び低剛性部材の斜視図である。図１に示される車体前部構造の低剛性部材の斜視図である。図１に示される車体前部構造の作用説明図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１及び図２に示されたように、車体前部構造１０は、車体前後方向に延ばされた一対のサイドフレーム１３，１３（一方不図示）と、サイドフレーム１３，１３に左右の低剛性部材１５，１５を介して取付けられた高剛性部材１４とから構成される。
サイドフレーム１３は、サイドフレーム１３の車幅外方に低剛性部材１５が取付けられるフレーム側フランジ１７と、牽引フック６１（図５参照）の取付用のナット１８とを備える。

高剛性部材１４は、具体的にはバンパビームであり、低剛性部材１５は、具体的にはバンパビーム１４とサイドフレーム１３のフレーム側フランジ１７の間に介在したエクステンションである。

さらに、車体前部構造１０では、高剛性部材（バンパビーム）１４の前方に、バンパフェイス１９が配置され、高剛性部材１４の後方に、エアコン２１の冷媒を貯留するコンデンサと、エンジンの冷却をするラジエータ２２が配置されている。

図２〜図４に示されるように、高剛性部材１４は、板材にて断面視ハット状に形成されたビームであり、車幅方向に延ばされるビーム本体部３１と、このビーム本体部３１の上下から車体後方に曲げ形成された上下の壁面部３２，３３と、これらの壁面部３２，３３から車体高さ方向にそれぞれ曲げ形成された上下のフランジ部３４，３５とからなる。

ビーム本体部３１は、ビーム本体部３１の左右に形成され強度を向上させる左右の補強部３６，３７と、ビーム本体部３１の左右端部に形成され、低剛性部材１５，１５を取付ける左の２つの取付孔３８，３８（図２参照）及び右の２つの取付孔（不図示）とが形成される。

左の低剛性部材（エクステンション）１５は、高剛性部材１４に結合される結合部４１（図２参照）と、この結合部４１から連続的に且つ車幅外方に形成される横壁４２と、この横壁４２から第１の屈曲部４３を介して前記サイドフレーム１３に向けて略車体前後方向に延びる縦壁４４と、縦壁４４から第２の屈曲部４５を介して車幅外側に延びるとともに、フレーム側フランジ１７に結合される取付フランジ４６とからなる。

低剛性部材１５は、高剛性部材（バンパビーム）１４に脱着可能に取付けられる。右の低剛性部材１５は、左の低剛性部材１５に車体中心に関して対称に形成されている。詳細な説明は省略する。

結合部４１は、断面視コ字状に形成される部分であり、前面部５１（図２参照）と、この前面部５１から折り曲げ形成された上の折り曲げ部（不図示）及び下の折り曲げ部５３とを備える。前面部５１には、ボルト５４，５４がねじ込まれるナット５５，５５が溶接されている。

横壁４２は、結合部４１から一体的に形成される部分であるとともに、断面視コ字状に形成される部分である。また、横壁４２は、前壁面５６と、この前壁面５６から折り曲げ形成された上壁面５７及び下壁面５８と、前壁面５６に形成され、牽引フック６１（図５参照）を臨ませる孔５９とからなる。
さらに、横壁４２は、車幅外方に向けて幅広に形成される。また、横壁４２は変形を防止するように、高剛性に形成される部分である。

縦壁４４は、板状の壁であるとともに、第１の屈曲部４３側に位置する前端６２側が、第２の屈曲部４５側に位置する後端６３側より車幅中央に位置するよう傾斜して形成された壁である。
また、縦壁４４は変形を許容するように、低剛性に形成される部分である。

取付フランジ４６は、フレーム側フランジ１７にボルト６４，６４で取付けられる。取付フランジ４６は、ボルト６４，６４が貫通される貫通孔６５，６５が設けられている。
フレーム側フランジ１７は、ボルト６４，６４がねじ込まれるナット６６，６６が溶接されている。

図２に示されたように、縦壁４４は、第２の屈曲部４５を通る車体前後方向に延ばされた延長線Ｌ１に対して、後端６３から前端６２に向けて車幅内方に傾斜角αが設定されたものとも言うことができる。

すなわち、縦壁４４に、傾斜角αが設定されているので、縦壁４４を変形させるとともに車幅内方（内側）に倒すことができる。例えば、傾斜角αをゼロ（α＝０）に設定された場合には、縦壁４４の耐圧荷重は板厚のみに依存する。縦壁４４に、傾斜角αを持たせることで、縦壁４４の耐圧荷重の設定を、縦壁４４の板厚と、縦壁４４の傾斜角αとの双方で設定することができる。この結果、縦壁４４の耐圧荷重の設定の自由度を拡げることができる。

図５に高剛性部材１４に荷重が作用した場合に、車体前部構造１０の変形の様子の一例が二点鎖線で表され、例えば、高剛性部材（バンパビーム）１４に矢印ａ１の如く衝撃荷重が入力すると、縦壁４４が座屈若しくは変形するとともに、縦壁４４は第１の屈曲部４３を起点に矢印ａ２の如く、車幅内側に倒れる。これらの変形及び倒れによって衝撃荷重を吸収することができる。

さらに、縦壁４４が車幅内側に倒れることで、例えば、オフセット衝突の際に高剛性部材１４の左右一方に入力された荷重を他方側にも伝達することができる。これにより、衝撃荷重の吸収量の増大を図ることができる。

車体前部構造１０では、高剛性部材（バンパビーム）１４の両端に低剛性部材（板材で形成されたエクステンション）１５を連結し、サイドフレーム１３の車幅外方に低剛性部材１５が取付けられるフレーム側フランジ１７を設け、このフレーム側フランジ１７に低剛性部材１５の取付フランジ４６が連結され、低剛性部材１５の縦壁４４の面倒れによって高剛性部材１４に入力された衝撃荷重を吸収するように構成されたものと言える。

これにより、軽衝突時（例えば、歩行者などの軟らかいものとの衝突時）には、例えば、筒状のエクステンションのように蛇腹状の潰れ残りはなく、衝撃エネルギーを効率よく吸収し、板１枚（縦壁４４）のみがサイドフレーム１３の前に残るだけである。よって、潰れ残り分の車体前後方向のスペース分を短縮できる。さらに、オフセット衝突の際にも衝撃荷重を左右に分散することができ、衝撃荷重の吸収効率がよい。

また、建造物や車両同士の衝突時には、高剛性部材（バンパビーム）１４が破断しないような十分な断面積を確保するとともに、左右のサイドフレーム１３よりも外側で結合することで、後退する高剛性板材をサイドフレーム１３で支持することができ、サイドフレーム１３とで結合し、十分な剛性を確保することができる。

図１〜図５に示されたように、車体前部構造１０では、車体前後方向に一対のサイドフレーム１３，１３を延ばし、これらのサイドフレーム１３，１３の互いの前方に高剛性部材１４を車幅方向に配置した。
高剛性部材１４が、高剛性部材１４と比較して低剛性の低剛性部材１５を介してサイドフレーム１３に連結され、低剛性部材１５が、板材にて形成されるとともに、高剛性部材１４に連結して車幅方向に延びる横壁４２と、この横壁４２から第１の屈曲部４３を介してサイドフレーム１３に向けて略車体前後方向に延びる縦壁４４とを備えたので、高剛性部材１４に、衝突荷重が作用したときには、先ずは、低剛性部材１５を変形させて衝撃を吸収することができる。例えば、衝突荷重が小さい場合には、低剛性部材１５のみを変形させて衝撃を吸収することができる。詳細には、低剛性部材１５の縦壁４４を変形させるとともに、第１の屈曲部４３を屈曲させて衝撃エネルギーを吸収することができる。

さらに、低剛性部材１５が板材にて形成されたので、低剛性部材１５の潰れ残りが少なく、低剛性部材１５を十分に変形させることができる。この結果、車体前後方向にスペースの短縮を図ることができる。例えば、サイドフレーム１３の先端と高剛性部材１４（バンパビーム）の前方に配置するバンパフェイス１９との間に十分な空間が確保し難い車両においても、十分な衝撃エネルギー吸収作用を発揮することができる。

車体前部構造１０では、縦壁４４の前端６２側が後端６３側より車幅中央に位置するよう傾斜させたので、高剛性部材１４に直角に衝突荷重が作用したときに、縦壁４４を車幅中央側に倒れるように衝突荷重を作用させることができる。これにより、衝突荷重を高剛性部材（バンパビーム）１４を介して左右両方のサイドフレーム１３，１３に伝達することが可能となる。特にオフセット衝突においては、衝突荷重を左右のサイドフレーム１３，１３に分散できる。この結果、衝撃エネルギーの吸収効果の向上を図ることができる。

車体前部構造１０では、サイドフレーム１３に、車幅外側に延びるフレーム側フランジ１７を有する。低剛性部材１５が、縦壁４４から第２の屈曲部４５を介して車幅外側に延びるとともに、フレーム側フランジ１７に結合される取付フランジ４６を有するので、低剛性部材１５をサイドフレーム１３の車幅外側で結合することができる。

この結果、高剛性部材１４に大きな衝突荷重が作用したときには、高剛性部材１４は車体後方に後退する。この後退した高剛性部材１４をサイドフレーム１３で支持することができ、大きな衝突荷重をサイドフレーム１３で受け止めることができる。

さらに、低剛性部材１５をサイドフレーム１３の車幅外側で結合することで、縦壁４４を傾斜させた場合にも横壁４２の必要面積を確保できる。この結果、例えば、横壁４２に牽引フック６１（図５参照）の貫通用の孔５９を開けることができる。

車体前部構造１０では、低剛性部材１５の横壁４２が、断面視ハット状又はコ字状に形成されたので、横壁４２に十分な剛性を確保することができる。これにより、高剛性部材１４に衝突荷重が入力した際に、第１及び第２の屈曲部４３，４５を屈曲点とした屈曲がより確実となる。これにより、さらなる衝撃エネルギー吸収効果の向上を図ることができる。

車体前部構造１０では、低剛性部材１５が、高剛性部材１４に脱着可能に取付けられたので、例えば、衝突荷重が小さい場合には、低剛性部材１５のみを変形させて衝撃を吸収することができる。このため、衝突荷重が小さい場合には低剛性部材１５を交換するだけでよい。この結果、修理コストの低減を図ることができる。

例えば、車種によって必要な耐圧荷重性能が求められる。低剛性部材１５が、高剛性部材１４に脱着可能に取付けられたので、低剛性部材１５の強度・剛性等を調整し、他の車種への流用が可能となる。この結果、車体前部構造１０の汎用性を拡大することができる。

尚、本発明に係る車体前部構造は、図４に示すように、低剛性部材（エクステンション）１５の横壁４２は断面視コ字状形成されたが、これに限るものではなく、断面視ハット状に形成されたものであってもよい。

また、高剛性部材１４と低剛性部材１５を、オフセット衝突により発生すると考えられる常識的な引っ張り荷重で破断しない断面強度を有するように設計することで、オフセット衝突により左右一方側のサイドフレーム１３に荷重が入力された場合であっても、高剛性部材１４を介して他方側のサイドフレーム１３に荷重伝達できる。この結果、衝撃吸収効率のさらなる向上を図ることができ、サイドフレーム１３の変形も防ぐことができる。

本発明に係る車体前部構造は、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

１０…車体前部構造、１３…サイドフレーム、１４…高剛性部材（バンパビーム）、１５…低剛性部材（エクステンション）、１７…フレーム側フランジ、４２…横壁、４３…第１の屈曲部、４４…縦壁、４５…第２の屈曲部、４６…取付フランジ、６２…前端、６３…後端。

Claims

車体前後方向に一対のサイドフレームを延ばし、これらのサイドフレームの互いの前方に高剛性部材を車幅方向に配置した車体前部構造であって、
前記高剛性部材は、高剛性部材と比較して低剛性の低剛性部材を介して前記サイドフレームの車幅外側に延びるフレーム側フランジに連結され、
前記低剛性部材は、板材にて一体的に形成されるとともに、前記高剛性部材に結合される断面視コ字状の結合部と、この結合部から連続的に且つ車幅外側に延びる断面視コ字状の横壁と、この横壁から第１の屈曲部を介して前記サイドフレームに向けて略車体前後方向に延び、前端側が後端側より車幅中央に位置するように傾斜する板状の縦壁と、この縦壁から第２の屈曲部を介して車幅外側に延びるとともに、前記フレーム側フランジに結合される取付フランジとを備え、
前記高剛性部材に衝突荷重が作用したときに前記縦壁を変形させて衝撃を吸収することを特徴とする車体前部構造。
前記低剛性部材は、前記高剛性部材に脱着可能に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。